方位检测装置和雷达装置的制作方法

专利名称：方位检测装置和雷达装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过发送和接收连续波来检测目标方位的方位检测 装置，并且涉及一种采用方位检测装置的雷达装置。
背景技术：
通常，雷达装置被安装在机动车辆中，以通过发送和接收连续波(即，
雷达波)4b^r测目标(例如，诸如栏杆或前方车辆的路边物体)的存在。
更具体地，为了检测目标的方位从而确定目标的位置，雷达装置采用 阵列天线作为接收天线。例如，在日本专利首次公开No.H8-181537中所 披露的，通过以预定等间隔布置多个天线元件来配置阵列天线。
由于雷i^置被安装在通常高速行驶的车辆中，因此要求雷达装置能 够检测远处位置(例如，距车辆100 m至200 m)处出现的目标的方位。 此外，为了满足该要求，天线元件通常被布置，以使阵列天线的波束宽度 变窄(即，使阵列天线的主瓣尖锐)。
从而，雷i^置的方位检测区域的角范围变窄。在此，限定方位检测 区域，使得仅当目标位于该区域中时雷达装置才可以检测目标的方位。另 外，在下文中，窄的角范围将被称为传统角范围，具有窄的角范围的方位 检测区域将被称为传统方位检测区域。结果，雷达装置很难在初期检测从 侧面插入到车辆前方的另一车辆。
因此，期望雷达装置具有比传统角范围更宽的方位检测区域的角范 围，同时保持检测远处目标的方位的能力。
为了满足以上要求，可以考虑配置接收天线，其包括具有以第一间隔 等距离隔开的多个天线元件的第一阵列天线，以及具有以比第一间隔更窄 的第二间隔等距离隔开的多个天线元件的第二阵列天线。
然而，利用以上配置，接收天线将增大，导致制造成本增加.另一方 面，可用于安装雷达装置的车辆中的空间通常有限，因此不希望增大接收 天线。

发明内容
考虑上述问题提出本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种包括发射机、接收机、第一信号 发生器、第二信号发生器、第一方位检测器以及第二方位检测器的方位检 测装置。该发射机发射连续波。该接收机包括以预定间隔d布置的多个天 线元件。天线元件中的每一个均被配置为一旦接收到连续波被目标反射产 生的反射连续波则生成信号，第 一信号发生器基于由接收机的天线元件生
成的信号产生第一信号。第一信号相当于由以第一间隔dl布置的多个天 线元件生成的信号，其中，dl是d的整数倍。第二信号发生器基于由接 收机的天线元件生成的信号产生第二信号。第二信号相当于由以第二间隔 d2布置的多个天线元件生成的信号，其中，d2是d的整数倍且大于dl。 第一方位检测器在其角范围由dl限定的第一方位检测区域内，基于由第 一信号发生器产生的第一信号来险测目标的方位。第二方位检测器在其角 范围由d2限定的第二方位检测区域内，基于由第二信号发生器产生的第 二信号;^测目标的方位。
利用以上配置，方位检测装置可以检测在笫 一方位检测区域和第二方 位检测区域内的目标的方位。而且，由于d2大于dl，因此第一方位检测 区域的角范围比第二方位检测区域的角范围更宽，而第二方位检测区域的 最大长度比第一方位检测区域的最大长度更长。
因此，方位检测装置可以在初期检测到从侧面插入到车辆前面的另一 车辆以及能够精确地检测远处物体的方位。
另夕卜，利用以上配置，使方位检测装置能够检测在第一方位检测区域 内和第二方位检测区域内的目标的方位，而不改变在接收机的天线元件之 间的预定间隔d并且不必将附加天线元件增加到接收机。换句话说，使提 供具有以上能力而不会使接收机增大的方位检测装置变得可能。
根据本发明的其他实施方式，第二信号发生器通过首先将由接收机的 天线元件生成的信号转换为数字信号然后处理该数字信号来产生第二信 号。
在接JJ^天线元件的阵列中，位于阵列一端的m个相邻天线元件一 起构成子阵列天线，其中，m为大于或等于2的整数。子阵列天线可以直 接以模拟形式合成由m个相邻天线元件生成的信号以产生合成信号。子阵列天线可以构成第二信号发生器的一部分以将合成信号作为第二信号
之一输出。此外，第二信号发生器可以将由除构成子阵列天线的m个相 邻天线元件之外的接收机的天线元件所生成的信号转换为数字信号，并且 对每m个数字信号进行合成以产生第二信号之一。此外，dl可以等于d， 并且除构成子阵列天线的m个相邻天线元件之外的接收机的每个天线元 件均构成第一信号发生器的一部分，以将由其本身生成的信号作为第一信 号之一输出。另外，m可以等于2，以及d2可以为d的两倍。
在方位检测装置中，dl可以等于d，并且接收机的至少一部分天线 元件中的每一个可以构成第一信号发生器的一部分，以将由其本身生成的 信号作为第一信号之一输出。
根据本发明的另一方面，提供了一种雷达装置，其包括发射机、接收 机、第一信号发生器、第二信号发生器、笫一方位检测器、笫二方位检测 器、第一距离检测器、第二距离检测器以及目标识别器。该发射机发射连 续波。该接收机包括以预定间隔d布置的多个天线元件。天线元件中的每 一个均被配置为一旦接收到连续波被目标反射产生的反射连续波则生成 信号。第一信号发生器基于由接收机的天线元件生成的信号产生第一信 号。第一信号相当于由以第一间隔dl布置的多个天线元件生成的信号， 其中，dl是d的整数倍。第二信号发生器基于由接收机的天线元件生成 的信号产生第二信号。第二信号相当于由以第二间隔d2布置的多个天线 元件生成的信号，其中，d2是d的整数倍且大于dl。第一方位检测器在 其角范围由dl限定的第一方位检测区域内，基于由第一信号发生器产生 的第一信号iM^测目标的方位。第二方位检测器在其角范围由d2限定的 第二方位检测区域内，基于由第二信号发生器产生的第二信号iM^测目标 的方位。第一距离检测器基于由第一信号发生器产生的第一信号检测目标 的距离。第二距离检测器基于由第二信号发生器产生的第二信号检测目标 的距离。目标识别器基于由第一方位检测器和第二方位检测器之一检测的 目标的方位以及由第一距离检测器和第二距离检测器之一检测的目标的 距离来识别目标。


根据下文中给出的详细描述和本发明的一个优选实施例的附图本发 明将被更充分地理解，然而，不应将本发明限于特定实施例，而仅用于解 释和理解的目的。在附图中
图1是示出根据本发明的优选实施例的包括雷达传感器的驾驶支持 系统的蒼本配置的示意图2是示出雷达传感器的接收天线单元的整体配置的示意图3是示出雷达传感器的信号处理器的目标检测过程的流程图4是示出目标检测处理的长距离检测子过程的流程图5是示出目标检测处理的宽角范围(wide-angular range)检测子 过程的流程图6A是示出传统方位检测区域的示意图6B是示出雷达传感器的宽方位检测区域的示意图6C是示出为传统方位检测区域和宽方位检测区域的结合的组合方 位检测区域的示意图7是示出在长距离检测子过程中确定频率峰值的步骤的图示；
图8A和图8B是示出在"1U巨离检测子过程中获得的MUSIC(多信号 分类)谱的示意图；以及
图9是示出由雷达传感器识别的物体的示意图。
具体实施例方式
图l示出了根据本发明的优选实施例的包括雷达传感器30的驾驶支 持系统l的IN^配置。
驾驶支持系统1安^^机动车辆的前部中。检测在车辆前面出现的物 体的雷达传感器30连接至驾驶支持ECU (电子控制单元)10。驾驶支持 ECU 10经由LAN (局域网)通信总线进一步连接至制动ECU 15、发动 机ECU 20、以及安全带ECU 25中的每一个。
ECU 10、 15、 20以及25中的每一个均主要配置有包括CPU、 ROM 和RAM的微计算机。ECU 10、 15、 20以及25中的每一个还包括用于经 由LAN通信总线执行通信的总线控制器。
雷达传感器30被配置为FMCW (调频连续波)型的EHF (极高频) 雷达装置。雷达传感器30通itiH送和接收在EHF带中的调频连续波来识别目标(例如，前方车辆或路旁栏杆)。此外，雷达传感器30产生关于所 识别目标的目标信息，并且将指示所产生的目标信息的信号输出至驾驶支
持ECUIO。另外，目标信息包括例如目标的位置(即，距离和方位)和 目标与车辆的相对t变。
制动ECU 15基于从转向角传感器(未示出)、横摆率传感器(未示 出)、以及主缸压力传感器(未示出)输出的信号确定车辆的制动状态， 并将指示所确定的制动状态的信号输出至驾驶支持ECUIO。而且，制动 ECU 15从驾驶支持ECU 10接收指示例如车辆的期望加iiA和制动命令 的信号。然后，基于所确定的制动状态和从驾驶支持ECU 10接收的信号， 制动ECU 15通过控制包括在车辆的液压回路中的增压阀和减压阀(未示 出)来控制施加至车辆的制动力。
发动机ECU 20基于从车辆i^L传感器(未示出)、节气门位置传感 器(未示出)以a速器位置传感器(未示出)输出的信号来确定车辆发 动机的操作M，并将指示确定的发动机操作条件的信号输出至驾驶支持 ECU 10。此夕卜，发动机ECU20从驾驶支持ECU10接收指示例如车辆的 期望加速度和断油命令的信号。然后，基于确定的发动机操作条件和从驾 驶支持ECU 10接收的信号，发动机ECU 20通过控制发动机的节流阀来 控制发动机的驱动力。
当从驾驶支持ECU 10接收的报警信号时，安全带ECU 25通过控制 伺服电机(未示出)来控制车辆安全带的约束力；上述报警信号警告车辆 与目标的碰撞是不可避免的。
另外，尽管图中未示出，但报警蜂鸣器、监视器、巡総制开关、以 及期望的车辆间距离设置开关也被连接至驾驶支持ECU 10。
驾驶支持ECU 10基于由雷达传感器30产生的目标信息和由巡航控 制开关和期望的车辆间距离设置开关设置的参数来执行用于在车辆和前 方车辆之间保持适当距离的控制.更具体地，驾驶支持ECU10将指示期
望加速度和断油命令的信号输出至发动机ECU 20，并且将指示期望加速 度和制动命令的信号输出至制动ECU 15。
而且，驾驶支持ECU 10基于从雷达传感器30接收的目标信息确定 车辆和目标之间相撞的发生概率。当所确定的概率高于预定值时，驾驶支 持ECU 10将制动命令输出至制动ECU 15以增加制动力，并且将报警信 号输出至安全带ECU 25以增加安全带的约束力.也就是说，在本实施例中，驾驶支持系统1既用作ACC (自动巡航 控制)系统以基于由雷达传感器30产生的目标信息来保持在车辆和前方 车辆之间的适当距离，还用作PCS (预碰撞安全)系统以基于由雷达传 感器30产生的目标信息来控制制动力和安全带的约束力。
在描述了驾驶支持系统1的整体配置之后，在下文中将描述雷达传感 器30的配置和IMt。
雷达传感器30包括振荡器32、放大器33、信号划分器34、发射天 线36、接收天线单元40、混频器43、放大器44、滤波器45、 A/D (撒 数)转换器46以及信号处理器50.
振荡器32生成被调频以使其具有上升间隔(uphill interval)和下降 间隔(downhillinterval)的EHF信号；在上升间隔中，信号的频率随着 时间线性增加；在下降间隔中，频率随着时间线性减小。
放大器33放大由振荡器32生成的EHF信号。信号划分器34将由放 大器33放大的EHF信号分成传输信号Ss和本地信号L。发射天线36辐 射对应于传i^信号Ss的雷达波(即，连续波)。
接收天线单元40接收雷达波被目标反射产生的雷达回波(或^JN"的 雷达波)，并将对应于所接收的雷达回波的接收信号Sr输出至混频器43。
混频器43将从接收天线单元40输出的接收信号Sr和M信号L进 行混频，产生拍频信号BT。放大器44将混频器43产生的拍频信号BT 放大。滤波器45过滤由放大器44放大的拍频信号BT，从而从拍频信号 BT中去除不必要的分量。A/D转换器46将经滤波器45滤波的拍频信号 BT转换为数字信号。
信号处理器50被配置成主要具有包括CPU、 ROM、和RAM的微 计算机。信号处理器50控制振荡器32的启动和停止；其还控制拍频信号 BT到数字信号的转换。而且，信号处理器50处理从A/D转换器46输出 的数字信号，并且执行将在以下描述的目标检测过程。
图2示出了雷达传感器30的接收天线单元40的整体配置。
接收天线单元40包括阵列天线41和接收切换器42.阵列天线41包 括n个天线元件Ari (i = l，2，…，n),其中，n为大于或等于4的整数。 另外，在本实施例中，n = 10。每个天线元件Ari均被配置成一旦接收到 雷达回波则生成信号。接收切换器42每次顺序地选择天线元件Ari中的 一个或两个，并且将由所选的一个或两个天线元件Ari产生的信号作为接收信号Sr提供至混频器43。
更具体地，在本实施例中，阵列天线41的n个天线元件Ari在阵列 方向上以预定间隔d布置。
此外，在n个天线元件Ari中，位于阵列天线41一端的m (m为大 于或等于2的整数；在本实施例中，m = 2)个相邻天线元件Arl至Arm (在本实施例中，为Arl和Ar2)—起构成了第一子阵列天线41a;位于 另 一端的m个相邻天线元件Ar(n-(m-l))至Arn (在本实施例中，为Ar9 和ArlO) —起构成第二子阵列天线41b。
第一子阵列天线41a直接以模拟形式合成由天线元件Arl至Arm生 成的信号以产生第一合成信号。第一子阵列天线41a被用作单个天线以将 第 一合成信号输出至接收切换器42。
第二子阵列天线41b直接以模拟形式合成由天线元件Ar(n-(m-l))至 Arn生成的信号以产生第二合成倌号。第二子阵列天线41b被用作单个天 线以将第二合成信号输出至接收切换器42。
天线元件Ar(m+1)至Ar ( n-m )(在本实施例中，为Ar3至Ar8 )中 的每一个被用作单个天线，以将由其本身生成的信号输出到接收切换器 42。
接收切换器42包括(n-2(m-l))个可选接收信道CHj (j=l， 2，…， n-2(m-l))。更具体地，在本实施例中，接收切换器42包括8个接收信道 CH1至CH8。接收信道CH1连接至由天线元件Arl和Ar2构成的笫一 子阵列天线41a。接收信道CH2至CH7分别连接至天线元件Ar3至Ar8。 接收信道CH8连接至由天线元件Ar9和ArlO构成的第二子阵列天线 41b。
具有上述配置的雷达传感器30以以下方式工作。
首先，振荡器32在信号处理器50的控制下振荡，从而产生EHF信 号。然后，由放大器33放大EHF信号，并由信号划分器34将其分成传 输信号Ss和本地信号L。 一旦接收到传输信号Ss，发射天线36就辐射对 应于传输信号Ss的雷达波。
此外，当雷达波被目标>^射时，雷达回波(即，反射的雷达波)^Ut 射回雷达传感器30,并且由所有天线元件Ari(i-l，2，…，n)接收。然而， 接收天线单元40的接收切换器42每次仅顺序地选择接收信道CHj (j=l， 2，…，n-2(m-l))之一。从而，只有从连接至所选信道CHj的第一子阵列天线41a、天线元件Ar(m+1)至Ar(n-m)和第二子阵列天线41b之一输出 的信号被作为接收信号Sr输出至混频器43。混频器43将接收信号Sr和 M信号L进行混频，产生拍频信号BT。然后，拍频信号BT由放大器 44放大，由滤波器45滤波，并且由A/D转换器46将其转换为数字信号。 该数字信号被输出至信号处理器50。然后，信号处理器50处理数字信号 以产生目标信息。此后，信号处理器50将指示所产生的目标信息的信号 输出到驾驶支持ECU 10.
另夕卜，在本实施例中，接收天线单元40的接收切换器42以以下方式 切换接收信道CHj (2,…，n-2(m-l)):在雷达波的每个调频周期期间， 每个接收信道CHj被选择预定次数(例如，10M次)。而且，在将拍频信 号BT转换为数字信号中，A/D转换器46与由接收切换器42切换接收信 道CHj同步地对拍频信号BT进行采样.从而，对于雷达波的每个调频 周期中的上升间隔和下降间隔中的每一个，对于每个接收信道CHj,拍频 信号BT被采样预定次数(例如，512次)。
图3示出了信号处理器50的目标检测过程。该过程在雷达传感器30 启动时开始，并以预定时间间隔重复。另外，雷达传感器30在接通车辆 的点火开关时被启动。
首先，在步骤SllO，信号处理器50接收来自驾驶支持ECU10的信 号。该信号指示例如车辆的当前运行速度和前方it^的形状(例如，所估 计的前方道路的曲率半径R )。
在步骤S120，信号处理器50启动振荡器32以开始传输雷达波。
在步骤S130,信号处理器50接M A/D转换器46输出的数字信号.
在步骤S140，信号处理器50停止振荡器32以停止传输雷达波。
在步骤S150,信号处理器50利用抽取滤波器(decimation filter)对 数字信号进行滤波。
在步骤S160,信号处理器50对经滤波的数字信号执行频率分析(更 具体地，快速傅立叶变换)以获得针对每个接收信道CHj (j=l， 2，…, n-2(m-l))和针对每个调频周期的上升和下降间隔中的每一个的拍频信号 BT的功率镨(或频诿)。
在步骤S170，信号处理器50执行在图4中所示的^巨离检测过程。
现在参考图4，在长距离检测子过程中，在步骤S1710,信号处理器50首先基于在主过程的步骤S160处获得的功率镨来产生特定谱。
更具体地，在本实施例中，基于从接收信道CH1输出的接收信号Sr 获得的功率镨构成第一特定镨；接收信道CHI连接至由天线元件Arl和 Ar2 (见图2)构成的第一子阵列天线41a。将基于从接收信道CH2输出 的接收信号Sr获得的功率语与基于从接收信道CH3输出的接收信号Sr 获得的功率谱合成，以产生第二特定镨；接收信道CH2和CH3分别连接 至天线元件Ar3和Ar4.因此，第二特定镨可以被看作是基于从由天线元 件Ar3和Ar4构成的虚拟子阵列天线输出的信号而获得的，将基于从接 收信道CH4输出的接收信号Sr获得的功率谱与基于从接收信道CH5输 出的接收信号Sr获得的功率谱合成，以产生笫三特定谱；接收信道CH4 和CH5斧别连接至天线元件Ar5和Ar6。因此，第三特定镨可以被看作 是基于从由天线元件Ar5和Ar6构成的虚拟子阵列天线输出的信号所获 得的，将基于从接收信道CH6输出的接收信号Sr获得的功率谱与基于从 接收信道CH7输出的接收信号Sr获得的功率镨合成，以产生第四特定i瞽； 接收信道CH6和CH7分别连接至天线元件Ar7和Ar8。因此，笫四特定 谱可以被看作是基于从由天线元件Ar7和Ar8构成的虚拟子阵列天线输 出的信号而获得的。基于从接收信道CH8输出的接收信号Sr获得的功率 语构成第五特定谙；接收信道CH8连接至由天线元件Ar9和ArlO构成 的第二子阵列天线41b。从而，第一、第二、第三、第四和第五特定镨可 以被看作是基于从以第二间隔d2等距离隔开的五个子阵列天线或五个天 线元件输出的信号所获得的功率谱；d2是d的整数倍，更具体地在本实 施例中是d的2倍(即，d2=2xd)(见图2)。
从而，广义上，信号处理器50可以被看作是基于从所有天线元件Arl 至ArlO输出的信号产生第二信号的信号发生器，该第二信号相当于从以 笫二间隔d2等距离隔开的五个天线元件输出的信号。而且，特定镨可以 被看作通过频率分析第二信号获得的功率谱。
在图4的步骤S1720，信号处理器50确定在步骤S1710产生的特定 镨中的频率"^值；该频率辟，值表示到已反射了雷达波的目标候选的距离。 换句话说，在该步骤，信号处理器50检测目标候选。
更具体地，在本实施例中，信号处理器50首先通过对在步骤S1710 处产生的第一、第二、第三、第四和第五特定谦取平均来计算平均镨。然 后，信号处理器50确定超过预定阈值的平均谱中的局部最大点，作为频 率峰值。另外，在本实施例中，阈值被预先确定，以使其随着频率降低。例如，图7示出了平均语之一，其中，存在五个局部最大点，每一个均超 过预定阈值，因而代表频率峰值之一。
在随后的步稞S1730，信号处理器50基于在步骤S1710产生的特定 诿确定在步骤S1720处检测出的目标候选的方位。
更具体地，在本实施例中，信号处理器50使用从特定谱产生MUSIC (多信号分类)镨的已知MUSIC方法来确定目标候选的方位。例如，图 8A和图8B分别示出了针对一个调频周期的上升间隔和下降间隔产生的 MUSIC诿。另外，MUSIC镨中的峰值表示目标候选的方位。
在步骤S1740,信号处理器50识别临时目标并产生关于所识别的临 时目标的目标信息。
更具体地，在本实施例中，信号处理器50将在步骤S1720针对调频 周期的上升间隔、基于平均镨确定的频率J^值与在步骤S1720针对调频周 期的下降间隔、基于平均镨确定的频率峰值相匹配。此外，信号处理器 50为每个匹配的频率峰值对确定在匹配的对之间的功率和方位的差是否 在各自允许的范围内；如果确定结果是肯定的(即，"是")，则信号处理 器50识別由匹配的频率>%值对指示的临时目标.此外，信号处理器50 产生关于每个所识别临时目标的目标信息；目标信息包括临时目标的距离 和方位。
而且，在本实施例中，第二间隔d2还^:预定为与传统雷达传感器的
天线元件布置的间隔相同。从而，如图6A中所示，通过执行W巨离检测 子过程，雷达传感器30的方位检测区域变得与传统方位检测区域相同， 并且方位检测区域的角范围(由图6中的± oc。指出)变得与传统角范围 相同。结果，使雷达传感器30检测在车辆^巨离处的目标成为可能。
返回图3中所示的主过程(即，目标检测过程)，在步骤S180，信号 处理器50执行图5中所示的宽角范围检测子过程。
现在参考图5，在宽角范围检测子过程的步骤S1810处，信号处理器 50首先选择在主过程的步骤S160获得的所有功率镨的一部分作为宽角范 围谱；然后，信号处理器50确定宽角范围谱中的频率峰值；该频率峰值 表示到已反射雷达波的目标候选的距离。换句话说，在该步骤，信号处理 器50检测候选目标。
更具体地，在本实施例中，在主过程的步骤S160处获得的所有功率 镨中，信号处理器50仅选择基于从接收信道CH2至CH7输出的接收信号Sr获得的那些功率镨作为宽角范围谱；接收信道CH2至CH7分别连 接至以预定间隔d等距离隔开的天线元件Ar3至Ar8.此外，信号处理 器50通过对所有宽角范围谱取平均来计算平均宽角范围语。然后，信号 处理器50将平均宽角范围镨中超过预定阈值的局部最大点确定为频率峰 值。
从而，在广义上，信号处理器50可以被看作是基于从所有天线元件 Arl至ArlO输出的信号产生相当于从以笫一间隔dl等距离隔开的六个 天线元件输出的信号的第一信号的信号发生器；dl是d的整数倍且小于 d2，更具体地在本实施例中dl等于d (即，dl-d)。而且，宽角范围镨可 以被看作通过频率分析笫一信号获得的功率谱。
在图5的步骤S1820处，信号处理器50基于在步骤S1810获取的宽 角范围谱确定在步骤S1810检测的目标候选的方位。
另夕卜，在本实施例中，信号处理器50使用已知的DBF (数字波束形 成)方法确定目标候选的方位。
在步骤S1830，信号处理器50识别临时目标并产生关于所识別临时 目标的目标信息。
更具体地，在本实施例中，信号处理器50将在步骤S1810针对调频 周期的上升间隔、基于宽角范围谱确定的频率峰值与在步骤S1810针对调 频周期的下降间隔、基于宽角范围谦确定的频率峰值相匹配.此外，信号 处理器50为每个匹配的频率峰值对确定在匹配的对之间的功率和方位的 差是否在各自允许的范围内；如果确定结果是肯定的(即，"是")，则信 号处理器50识别由匹配的频率蜂，值对指示的临时目标。此外，信号处理 器50产生关于每个所识别临时目标的目标信息；该目标信息包括临时目 标的距离和方位。
而且，在本实施例中，dl(或d)是d2的一半，从而，如图6B所示， 通过执行宽角范围检测子过程，雷达传感器30的方位检测区域的最大长 度变得比传统方位检测区域更短；然而，方位检测区域的角范围(在图 6B中由土 P。指出)变得比传统角范围宽很多(即，P〉ot)。另外，具有 更宽角范围的方位检测区域在下文中被称为宽方位检测区域。
返回图3中所示的主过程(即，目标检测过程)，在步骤S190,信号 处理器50使长距离检测子过程的结果与宽角范围检测子过程的结W目结 合.更具体地，在本实施例中，信号处理器50使图6B所示的宽方位检 测区域重叠在图6A所示的传统方位检测区域上，获得如图6C中所示的 组合方位检测区域。在此，组合方位检测区域表示传统方位检测区域和宽 方位检测区域的合并。而且，在由宽角范围检测子过程识别出的临时目标 組中，信号处理器50仅将落在宽方位检测区域和传统范围检测区域的交 集之外的那些临时目标增加到由长距离检测子过程所识别的临时目标组， 生成组合的临时目标组。在此，该结合的临时目标组表示由长距离检测子
的合并。 " 1,"
在随后的步骤S200，信号处理器50确定在组合的临时目标组中的明 确目标.
更具体地，在本实施例中，信号处理器50首先将在目标检测过程的
组合的临时目标组进行匹配。然后，对于每个匹配的临时目标对，信号处 理器50基于关于在先前周期中识别出的临时目标的目标信息，估计在当 前周期中的临时目标的位置和相对速度；此外，当在当前周期中所识别的 临时目标的估计位置和实际位置之差与在当前周期中所识别的临时目标 的估计相对速度和实际相对速度之差小于各自的上限时，信号处理器50 确定匹配的临时目标对具有历史连接。此外，信号处理器50针对在当前 周期中识别出的每个组合的临时目标对，确定临时目标是否保持了多于预 定数量的连续周期的历史连接；如果确定的结果是肯定的(即，"是")， 则信号处理器50将临时目标确定为明确目标。
另外，在该步骤，信号处理器50基于明确目标的位置和相对iUL进 一步识别存在于组合方位检测区域中的物体，如图9中所示的路边栏杆和 前方车辆。
在步骤S210，信号处理器50将关于明确目标的目标信息发送至驾驶 支持ECUIO。
此后，目标检测过程结束。换句话说，信号处理器50完成了重复目 标检测过程的当前循环。
如上所述，在根据本实施例的雷达传感器30中，接收天线单元40 包括以预定间隔d布置的多个天线元件Ari (i-l, 2,…，n )。
信号处理器50基于由天线元件Ari生成的信号产生特定镨。该特定镨相当于每个均通it^从以第二间隔d2布置的多个天线元件之一输出的 信号进行频率分析所产生功率谙；d2是d的整数倍，更具体地在本实施 例是d的两倍。信号处理器50基于特定谱确定在其角范围(即，在图6A 中的± oc°)由d2限定的传统方位检测区域内的临时目标的方位和距离。
换句话说，信号处理器50基于由天线元件Ari生成的信号产生第二 信号；第二信号相当于通过以第二间隔d2布置的多个天线元件生成的信 号；信号处理器50基于第二信号确定在传统方位检测区域中的临时目标 的方位和3巨离。
而且，信号处理器50基于从由天线元件Ari生成的信号产生宽角范 围谱。宽角范围镨相当于每个均通过对从以第一间隔dl布置的多个天线 元件之一输出的信号进行频率分析所产生的功率镨；dl是d的整数倍且 小于d2，更具体地在本实施例中dl等于d (即，dl-d )。信号处理器50 基于宽角范围镨确定在其角范围(即，图6B中的土P。)由dl限定的宽 方位检测区域中的临时目标的方位和距离。
换句话^L，信号处理器50基于由天线元件Ari生成的信号产生第一 信号；第一信号相当于通过以第一间隔dl布置的多个天线元件生成的信 号；信号处理器50基于第一信号确定宽方位检测区域中的临时目标的方 位和距离。
而且，信号处理器50将由长距离检测子过程识别的临时目标组与由 宽角范围检测子过程识别的临时目标组相结合，确定在组合的临时目标组 中的明确目标，并JL基于明确目标的位置和相对速度识別在组合方位检测 区域中的物体。
利用以上配置，雷达传感器30可以检测在宽方位检测区域内以及传 统方位检测区域内的目标。宽方位检测区域的角范围比传统方位检测区域 的角范围更宽，而传统方位检测区域的最大长度比宽方位检测区域的最大 长度更长。从而，雷达传感器30可以在初期检测到从侧面插入车辆前面 的另 一车辆并且能够精确,测远处目标的位置。
另外，利用以上配置，使得雷达传感器30检测在宽方位检测区域和 传统方位检测区域内的目标而不改变在天线元件Ari之间的预定间隔d并 且不将附加天线元件增加到接收天线单元40成为可能。换句话说，使得 提供具有以上能力的雷达传感器30而不增大接收天线40成为可能。
此外，在雷达传感器30中，信号处理器50通过首先将由天线元件Ar3至Ar8生成的信号转换为相应的数字信号然后处理该数字信号来产 生第二至第四特定谱。
换句话说，信号处理器50可以容易地产生第二信号而不改变接收天 线单元40的;Wfe配置。
在接收天线单元40中，位于阵列41 一端的天线元件Arl和Ar2 一 起构成第一子阵列天线41a;位于阵列41另一端的天线元件Ar9和ArlO 一起构成第二子阵列天线41b。第一子阵列天线41a直接以模拟形式合成 由天线元件Arl和Ar2生成的信号以产生第一合成信号，基于该第一合 成信号进一步产生第一特定谙。第二子阵列天线41b直接以模拟形式合成 由天线元件A9和A10生成的信号以产生第二合成信号，基于该第二合成 信号进一步产生第二特定谱.
利用以上配置，接收信道CHj的数量从n(即，10)减小到(11-2(111-1)) (即，8)，从而减小了接收天线元件40的尺寸。
在接收天线单元40中，dl-d。由天线元件Ar3至Ar8生成的信号被 分别处理而没有相互结合，以生成宽角范围谱。
换句话说，天线元件Ar3至Ar8中的每一个均将通过其本身生成的 信号作为第 一信号之一输出.
利用以上配置，产生宽角范围谞(换句话说，第一信号)的过程被简 化，提高了信号处理器50的效率。
虽然示出和描述了本发明的以上特定实施例，但是本领域技术人员应 当理解，在不背离本发明的精神的情况下，可以做出多种修改、改变、以 及改进。
例如，在先前的实施例中，接收天线单元40的阵列天线41包括分别 位于阵列天线41的相对端的第一和第二子阵列天线41a和41b。然而， 还可以使第一和第二子阵列天线41a和41b位于阵列天线41的同一侧. 而且，阵列天线41还可以被配置为仅包括第一和第二子阵列天线41a和 41b中的一个，而省略另一个。此外，还可以将阵列天线41配置成不包 括子阵列天线，使得由天线元件Ari (i=l，2,... ,n)生成的所有信号中的 每一个均直接从接收天线元件40被输出，而不以模拟形式与另一信号合 成。
在先前的实施例中，m等于2且d2-2xd，使得第一和第二子阵列天 线41a和41b中的每一个均包括相邻的两个天线元件，并且每两个功率镨被合成以产生特定镨之一，该两个功率频谱是分别基于由相邻的两个天线
元件生成的信号产生的。然而，m还可以是大于2的其他整数(例如，3 或4)，只要d2-mxd。
在先前的实施例中，11=10并且111=2。然而，n和m可以为其他整数; 例如，n=12并且m=3 。
在先前实施例中，dl=d。然而，dl可以为大于d的d的整数倍(例 如，dl=2xd),只要dKd2。
在先前的实施例中，MUSIC方法用于^巨离检测子过程中以确定目 标候选的方位。然而，还可以使用诸如DBF (数字波束形成)方法的其 他方法来代替MUSIC方法。
在先前的实施例中，DBF方法被用于宽角范围检测子过程中以确定 目标候选的方位。但是，还可以使用诸如MUSIC方法的其他方法来代替 DBF方法。
在先前的实施例中，本发明祐JI用于在用作ACC (自动巡航控制) 系统和PCS (预碰撞安全)系统的驾驶支持系统1中采用的雷达传感器 30。然而，本发明还可以应用于在任何其他车辆安全系统(诸如FCW(前 碰撞预警)系统或LCW (车道变换预警)系统)中采用的任何其他雷达 装置。
权利要求
1.一种方位检测装置，包括发射机，发射连续波；接收机，包括以预定间隔d设置的多个天线元件，所述天线元件中的每一个均被配置为一旦接收到所述连续波被目标反射产生的反射连续波则生成信号；第一信号发生器，基于由所述接收机的所述天线元件生成的信号产生第一信号，所述第一信号相当于由以第一间隔d1布置的多个天线元件生成的信号，其中，d1是d的整数倍；第二信号发生器，基于由所述接收机的所述天线元件生成的信号产生第二信号，所述第二信号相当于由以第二间隔d2布置的多个天线元件生成的信号，其中，d2是d的整数倍且大于d1；第一方位检测器，在其角范围由d1限定的第一方位检测区域内，基于由所述第一信号发生器产生的所述第一信号检测所述目标的方位；以及第二方位检测器，在其角范围由d2限定的第二方位检测区域内，基于由所述第二信号发生器产生的所述第二信号检测所述目标的方位。
2. 根据权利要求1所述的方位检测装置，其中，所述第二信号发生器后处理所述数字信号来产生所述第二信号。
3. 根据权利要求1所述的方位检测装置，其中，在所述接收机的所述 天线元件的阵列中，位于所述阵列一端的m个相邻天线元件一起构成子 阵列天线，其中，m为大于或等于2的整数，所述子阵列天线直接以模拟形式合成由所述m个相邻天线元件生成 的信号以产生合成信号，以及所述子阵列天线构成所述第二信号发生器的一部分以将所述合成信 号作为所述第二信号之一输出。
4. 根据权利要求3所述的方位检测装置，其中，所述第二信号发生器 将由除构成所述子阵列天线的所述m个相邻天线元件之外的所述接^L 的天线元件生成的信号转换为数字信号，并ibit每m个所述数字信号进 行合成以产生所述第二信号之一。
5. 根据权利要求4所述的方位检测装置，其中，dl = d，以及除构成所述子阵列天线的所述m个相邻天线元件之外的所述接^L 的天线元件中的每一个均构成所述第一信号发生器的一部分，以将由其本 身生成的信号作为所述第一信号之一输出。
6. 根据权利要求5所述的方位检测装置，其中，m = 2，并且d2二2xd。
7. 根据权利要求1所述的方位检测装置，其中，dl = d，以及所述接收机的至少 一部分天线元件中的每个构成所述第 一信号发生 器的一部分，以将由其本身生成的信号作为所述第一信号之一输出。
8. —种雷达装置，包括 发射机，发射连续波；接收机，包括以预定间隔d布置的多个天线元件，所述天线元件中的 每一个均被配置为 一旦接收到所述连续波被目标反射产生的反射连续波 则生成信号；第一信号发生器，基于由所述接收机的所述天线元件生成的信号产生 第一信号，所述第一信号相当于由以第一间隔dl布置的多个天线元件生 成的信号，其中，dl是d的整数倍；第二信号发生器，基于由所述接收机的所述天线元件生成的信号产生 第二信号，所述第二信号相当于由以第二间隔d2布置的多个天线元件生 成的信号，其中，d2是d的整数倍且大于dl;第一方位检测器，在其角范围由dl限定的第一方位检测区域内，基 于由所述第 一信号发生器产生的所述第 一信号检测所述目标的方位；第二方位检测器，在其角范围由d2限定的第二方位检测区域内，基 于由所述第二信号发生器产生的所述第二信号检测所述目标的方位；第 一距离检测器，基于由所述第 一信号发生器产生的所述第 一信号检 测所述目标的距离；第二距离检测器，基于由所述第二信号发生器产生的所述第二信号检 测所述目标的距离；以及目标识别器，基于由所述第一方位检测器和所述第二方位检测器之一 检测的所述目标的方位以及由所述第 一距离检测器和所述第二距离检测器之一检测的所述目标的距离来识别所述目标。
9.根据权利要求8所述的雷达装置，其中，所述第二信号发生器通过理所述数字信号来产生所述第二信号。
10.JL据权利要求8所述的雷达装置，其中，在所述接收机的所述天 线元件的阵列中，位于所述阵列一端的m个相邻天线元件一起构成子阵 列天线，其中，m为大于或等于2的整数，所述子阵列天线直接以模拟形式合成由所述m个相邻天线元件生成的信号以产生合成信号，以及所述子阵列天线构成所述第二信号发生器的一部分以将所述合成信 号作为所述第二信号之一输出。
11. 根据权利要求10所述的雷达装置，其中，所述第二信号发生器将 由除构成所述子阵列天线的所述m个相邻天线元件之外的所述接)J^机的 天线元件生成的信号转换为数字信号，并且对每m个所述数字信号进行 合成以产生所述第二信号之一。
12. 根据权利要求11所述的雷达装置，其中，dl = d，以及除构成所述子阵列天线的所述m个相邻天线元件之外的所述接收机 的天线元件中的每个构成所述第一信号发生器的一部分，以将由其本身生 成的信号作为所述第一信号之一输出。
13. 根据权利要求12所述的雷达装置，其中，m = 2，并且d2-2xd。
14. 根据权利要求8所述的雷达装置，其中，dl = d，以及所述接收机的至少 一部分天线元件中的每一个均构成所述第 一信号 发生器的一部分，以将由其本身生成的信号作为所述第一信号之一输出。
全文摘要
本发明公开了一种方位检测装置和雷达装置。在方位检测装置中，接收机包括以预定间隔d布置的天线元件。第一信号发生器基于由天线元件生成的接收信号来产生第一信号，该第一信号相当于以第一间隔d1布置的天线元件生成的信号，d1为d的整数倍。第二信号发生器基于接收信号来产生第二信号，该第二信号相当于以第二间隔d2设置的天线元件生成的信号，d2为d的整数倍且大于d1。第一方位检测器在其角范围由d1限定的第一方位检测区域中基于第一信号来检测目标的方位。第二方位检测器在其角范围由d2限定的第二方位检测区域内基于第二信号来检测目标的方位。
文档编号G01S13/58GK101604016SQ20091014604
公开日2009年12月16日 申请日期2009年6月10日 优先权日2008年6月10日
发明者安藤隆雅 申请人:株式会社电装