(57)【要約】  隣接車線（１０，１４；５０）上の交通を監視するための５０ｍよりも短い到達距離を有する少なくとも１つのレーダーセンサ（２２，２４）を有する，自動車（１６）のためのレーダーシステムは，レーダーセンサ（２２，２４）が，位相制御されるアンテナ（３６）と，異なる幾何学配置を有する複数のレーダーローブ（２６，２８；３０，３２；２６’，２８；４４；４６，４８）を調節するための制御装置（４０，４２）とを有することを特徴としている。【選択図】    図１
2007531872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の周囲，特に隣接車線（１０，１４；５０）上の交通を監視するための少なくとも１つのレーダーセンサ（２２，２４）を有する，自動車（１６）のためのレーダーシステムにおいて，
前記レーダーセンサ（２２，２４）は，位相制御されるアンテナ（３６）と，異なる幾何学配置を有する複数のレーダーローブ（２６，２８；３０，３２；２６’，２８；４４；４６，４８）を調節するための制御装置（４０，４２）とを備えることを特徴とする，自動車のレーダーシステム。
【請求項２】
前記制御装置（４０，４２）は，少なくとも一時的に放射方向が異なる，少なくとも２つのレーダーローブ（２６，２８；３０，３２；２６’，２８’；４６，４８）を同時に発生させるように構成されることを特徴とする，請求項１に記載のレーダーシステム。
【請求項３】
前記レーダーローブ（２６，２８；３０，３２；２６’，２８’）は，異なる大きさであることを特徴とする，請求項２に記載のレーダーシステム。
【請求項４】
２つのレーダーローブのうち，前記大きいレーダーローブ（２６；３０；２６’）は，車両（１６）長手方向に関して斜め後方かつ側方へ向けられ，
前記小さいレーダーローブ（２８；３２；２８’）は，車両長手方向に関して側方へ向けられることを特徴とする，請求項３に記載のレーダーシステム。
【請求項５】
前記レーダーローブ（４６，４８）は略同一の大きさであり，
一方（４６）は，車両の長手方向において略後方へ向けられ，他方（４８）は，斜め後方かつ側方へ向けられることを特徴とする，請求項２に記載のレーダーシステム。
【請求項６】
前記制御装置（４０，４２）は，異なるコンフィグレーションのレーダーローブ（２６，２８；４４；４６，４８）を時間的に次々と発生させるように形成されていることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項７】
第１の時点で発生されるレーダーローブ（２６，２８）のコンフィグレーションは，他の時点で発生されるレーダーローブ（２６’，２８’）のコンフィグレーションに対して，所定角度だけ回動されていることを特徴とする，請求項６に記載のレーダーシステム。
【請求項８】
時間的に次々と発生される前記レーダーローブ（２６，２８；４４；４６，４８）のコンフィグレーションは，別々のレーダーローブの数において異なることを特徴とする，請求項６に記載のレーダーシステム。
【請求項９】
前記制御装置（４０，４２）は，２つのレーダーローブ（２６，２８；４６，４８）を有するコンフィグレーションとただ１つのレーダーローブ（４４）を有するコンフィグレーションを交互に発生させるように形成されており，
ただ１つのレーダーローブは，２つのレーダーローブの角度の略中間の角度上に位置することを特徴とする，請求項８に記載のレーダーシステム。
【請求項１０】
前記制御装置（４０，４２）は，レーダーローブの放射方向を走行路曲率にしたがって変化させるように形成されていることを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載のレーダーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，自動車の周囲，および特に隣接車線上の交通を監視するための，少なくとも１つのレーダーセンサを有する自動車のためのレーダーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に設けられたレーダーシステムは，交通環境における他の車両またはその他の対象との間隔，およびドップラー効果を用いて相対速度も測定することを可能にし，これまでは主として，自己の車両の速度を，前を走行する車両の速度に自動的に適合させ，かつ前を走行する車両に対する間隔を制御するために使用されてきた。
【０００３】
特に，隣接車線上の交通の監視も可能なレーダーシステムのために，さらに，自動車には，例えば駐車またはバック走行補助の枠内で死角内の対象を認識したり，プレクラッシュ機能，ストップアンドゴー機能等のために，多様な適用可能性が備わっている。プレクラッシュ機能とは，差し迫った衝突を自動的に認識して，ブレーキシステム，駆動システムおよび／または操舵システムへの介入によって回避し，あるいは少なくとも緩和し，かつ／または安全ベルト，エアバッグなどのパッシブな安全システムを差し迫った衝突を考慮して構成することを可能にする機能である。ストップアンドゴー機能は，既知の間隔制御を展開するものであって，例えば，渋滞駆動，あるいは，場合によっては市街地交通においても，車両を自動的に静止状態へ制動し，場合によっては，前方の車両が再び移動した場合に，車両を再び自動的に始動させることを可能にする。これらの機能は，主として低速度領域内で，かつ交通状況が急激に変化する場合に使用されるので，ここでは隣接車線上の交通の監視が，特に重要である。
【０００４】
冒頭で挙げた種類のレーダーシステムのための他の適用可能性としては，いわゆる車線変更アシスタントがある。これは，複数車線の道路上を走行する場合に，例えば追越し車両との衝突を防止するために，車線変更の際に運転者を支援する。
【０００５】
上述したすべての機能について，自己の車両の近傍の環境を監視するために，短い，あるいは平均的な到達距離を有するレーダーシステムを特に必要とするが，そのレーダーシステムはできる限り高い空間的解像度を有するものでなければならない。このため，パルスレーダーシステムが，特に適している。
【０００６】
間隔制御のために使用されるような，到達距離の長いレーダーシステムについては，角度分解システム，例えばマルチビームレーダーも知られている。このマルチビームレーダーは，複数のアンテナパッチによって，やや異なるアンテナ指向性を有する複数の，互いに重畳するレーダーローブを発生させ，レーダーエコーの位相位置の評価によって位置測定された対象に関する角度情報を得ることを可能にする。したがって，間隔制御において自己の車線上の車両と隣接車線上の車両とを区別することができる。
【０００７】
これに対して，特に車両の後方空間の監視も可能にする，短い到達距離を有するシステムについては，これまで提案されたコンセプトにおいては，それぞれ特殊な監視課題のために形成され配置された，複数の別々のレーダーセンサによって処理がなされている。例えば，このコンセプトでは，全部で４つのレーダーセンサが設けられており，それらは車両の両側に対になって配置されている。各対の１つのセンサは，隣接車線上かつ自己の車両の後方に位置する車両を認識するために，斜め後方へ向けられたレーダーローブを発生し，その対の他方のセンサは，自己の車両のすぐ近傍の死角を隅々まで照らすために，側方へ向けられたレーダーローブを，好ましくは自己の車両の後部バンパーの高さで発生する。
【発明の開示】
【発明の利点】
【０００８】
請求項１に記載の特徴を有する本発明は，わずかな設置コストで自己の近傍の環境における隣接車線上の交通の確実な監視が可能になるという利点を提供する。
【０００９】
この目的のために，本発明によれば，好ましくは５０ｍよりも短い到達距離を有するレーダーセンサは，位相制御されるアンテナと，異なる幾何学配置を有する複数のレーダーローブを調節するための制御装置とを有している。
【００１０】
レーダー技術において，位相制御されるアンテナは，基本的に周知である。この種のアンテナにおいては，複数のアンテナ素子，例えばパッチが，互いに対して位相シフトされた信号によって駆動されるので，レーダーローブの幾何学配置，すなわち送信されるレーダー信号の角度分布が，干渉効果によって影響を受ける。この場合，個々のパッチの相対的な位相位置を制御することによって，レーダーローブの幾何学配置が変化する。
【００１１】
本発明によれば，この原理を複数の監視機能をただ１つのセンサ内に集積することに利用するので，必要なセンサの数とそれに伴う設置コストを減少させることができる。同時に，レーダーローブの幾何学配置を所望に制御することによって，位置測定の信頼性と精度を向上させることができる。
【００１２】
例えば，アンテナの適切な位相制御によって，ただ１つのセンサが，斜め後方へ向けられた，平均的な到達距離を有するレーダーローブと同時に，車両長手方向に対して略直角に方位付けされたサブローブとを発生させることができる。このサブローブにより，自己の車両のほぼ後部バンパーの高さにおいて隣接車線を監視することができる。このようにすることにより，各車両側において，従来必要とされた２つのセンサの代わりに，ただ１つのセンサのみを必要としている。
【００１３】
また，従属請求項から，本発明の好ましい展開と形態が明らかにされる。
【００１４】
異なる方向に向けられ，異なるように成形されたレーダーローブは，それぞれ実施形態にしたがって，同時に発生させることも，時間的に次々に発生させることもできる。同様に，各時点で複数，例えば２つのレーダーローブを発生させて，これらのレーダーローブの形状と方向を所定の時間間隔で，あるいは場合によっては状況に応じて，位相制御を変化させることによって変化させることが可能である。この変形例としては，特に，種々のコンフィグレーションによって受信された，レーダーエコーの振幅および／または位相を比較することによって，より正確な方向情報を得ることを可能にすることができる。さらに，これによって，全体として可能な検出領域を増大することができる。
【００１５】
側方，例えば車両長手方向に対して横方向に向けられたサブローブは，ガードレールを認識するために利用することもできる。したがって，自己の車両がどの車線上を走行しているか，および運転者が略車線中央を維持して走行しているかを検出することができる。すなわち，本発明に基づくレーダーシステムによって，車線逸脱警告および／または操舵補正のための介入を自動的に行わせることもできる。
【００１６】
他の形態によれば，アンテナの位相制御は，カーブ走行においてレーダーローブまたはローブを補正するために利用することもできる。この場合においては，位相制御は，例えば操舵の切れ，あるいは測定された縦速度およびヨー速度に依存することができる。
【００１７】
本発明の実施例を図面に示し，以下で詳細に説明する。
【実施例の説明】
【００１８】
図１には，３本の走行車線１０，１２，１４を有する走行路の一部が示されており，その走行車線上を，レーダーシステムを搭載した車両１６と２台の他の車両１８，２０が走行している。ここでは，車両１６のレーダーシステムは，２つのレーダーセンサ２２，２４によって形成され，それらのレーダーセンサは，それぞれ車両の片側に，テールの高さに配置されている。レーダーセンサ２２と２４は，位相制御されるアンテナを有しており，それらのアンテナによってそれぞれ異なる幾何学配置を有する複数のレーダーローブ２６，２８および３０，３２が発生される。レーダーローブ２６と３０は，メインローブであって，それらは斜め後方へ向けられ，車両１６が中央の車線１２を走行する場合に，車両１６の後方の隣接車線１０，１４の交通を監視する。レーダーローブ２８と３２は，サブローブであって，それらは車両１６の長手方向に対して略直角に向けられており，かつ車両１６の後方のバンパーの高さにおいて２つの隣接車線１０，１４の領域を監視する。
【００１９】
レーダーセンサ２０，２４は，短いレーダーパルスを送出し，到達時間および位置測定された対象，例えば車両１８，２０から受信したレーダーエコーのドップラーシフトを測定する。その後，このデータを用いて，位置測定された対象の間隔および相対速度が計算される。原理的には，受信されたレーダーエコーの位相を評価することによって，位置測定された対象に関する角度情報も得られる。アンテナの種々のエレメントの位相を評価することによって，対象がメインローブ内にあるか，サブローブ内にあるかを決定することができる。対象の位置および運動に関する他の情報は，既知の方法，いわゆるトラッキングプロシージャによって得られる。このプロシージャにおいて，種々の測定サイクル（それぞれ１つまたは複数のレーダーパルスを有することができる）において短い時間間隔で取得したデータが互いに比較されるので，対象の場所変化および速度変化が追跡される。
【００２０】
例えば，車両１６が図１に示す状況の直前に車両２０を追い越していた場合には，車両２０から発生されたエコーは，まずレーダーローブ２８によって，その後レーダーローブ２６によって受信される。このように，車両２０は隣接車線１０上にいて，車両１６が走行する車線１２上でこの車両のすぐ後ろにはいないことが認識される。車線認識を可能にする，他の判断基準は，図示の例においては，車両２０についてと同様に，測定された間隔が大きい車両は，隣接車線１０上にいるはずであるということにある。というのは，レーダーローブ２６は，間隔が大きい場合にはもはや中央の車線１２を走査しないからである。さらに，車両１８のように，車両１６が走行する車線上にいる車両は，その車両が２つのレーダーセンサ２２と２４によって位置測定されることにおいて認識され，隣接車線上の車両は，それぞれセンサの一方によってのみ位置測定される。
【００２１】
したがって，上述したシステムにより，２つのレーダーセンサ２２，２４を用いて２つの隣接車線１０，１４上の交通を確実に監視することが可能となる。この場合に，監視された隣接車線の長手部分は，車両１６の高さ（レーダーローブ２８と３２）から車両１６の後方（レーダーローブ２６と３０）約４０ｍの距離まで延びている。
【００２２】
走行路の少なくとも一側が，ガードレール３４によって側面を形成されている場合には，レーダーローブ２８と３２によってガードレールも位置測定される。これにより，自己の車両１６が走行している車線を決定することが可能となる。この情報は，適切な評価システムにおいて，運転者が，方向指示器を操作することなく，車線中央から著しく変位した場合に，車線逸脱警告を出力するために利用することもできる。
【００２３】
メインローブ２６，３０の幅は，好ましくは走行車線の幅にほぼ等しいため，例えば二輪車のような，細い対象も認識することができる。
【００２４】
レーダーセンサ，例えばレーダーセンサ２２の構造が，図２に概略的に示されている。アンテナ３６は，少なくとも２つ，図示する例においては４つの，別々に駆動可能なパッチ３８を有している。位相制御４０から，各パッチ３８へ別々の信号Ｓが供給され，その信号はパッチ３８およびアンテナ３６を介して比較的大きい角度領域内でレーダー信号として放射される。個々のパッチ３８へ同時に供給される信号は，位相位置が異なっているので，個々の信号は所定の方法で互いに干渉する。破壊的干渉と構成的干渉とによって，メインローブ２６とサブローブ２８とを有する特性が得られる。個々の信号Ｓ間の位相関係は，図１に示す例において，位相制御４０内で一定に調節されている。
【００２５】
制御ユニット４２は，パルス信号Ｉを位相制御４０へ供給し，各パッチ３８の各々から受信したレーダーエコーを表す信号Ｅを得る。パルス信号Ｉの各パルスによって短いレーダーパルスの送信がもたらされ，そのレーダーパルスが対象（車両１８，２０）によって反射される。このとき，それぞれの対象に特徴的な時間遅延（到達時間），および上記対象（車両１８，２０）の相対速度に特徴的なドップラー周波数シフトをもって，再びパッチ３８により受信されて，制御ユニット４２へ伝達される。
【００２６】
制御ユニット４２は，信号Ｅによって表されるレーダーエコーの到達時間，周波数および位相を評価する。種々のパッチ３８によって受信され，同一の対象に属する，すなわち同じ到達時間とドップラーシフトを有するレーダーエコーの位相を比較することによって，制御ユニット４２は少なくとも大まかに，エコーを受信した方向を認識することができる。したがって，少なくとも，エコーがメインローブ２６に由来するか，またはサブローブ２８に由来するかが区別される。このようにして得られた間隔−相対速度−方向データが，制御ユニット４２から出力信号Ａとして，図示されていない評価ユニット，例えば電子的な車線変更アシスタントへ出力される。そして，車線変更アシスタントは，運転者に対して，危険なく車線変更可能であるかについて情報を与える。
【００２７】
以下で図３〜図５を用いて詳しく説明する，他の実施例においては，図２に示すレーダーセンサの構造は，制御ユニット４２がパルス信号Ｉの他に，信号Ｓ間の位相関係の切替えをもたらす切替え信号Ｕも位相制御４０へ伝達するように，変更されている。このようにして，個々のレーダーセンサから発生されるレーダーローブの数および／または幾何学配置が時間的に変化する。
【００２８】
図３においては，レーダーセンサ２２についてのレーダーローブの変化が示されている。１つまたは複数のレーダーパルスを有することのできる第１の測定サイクルにおいては，レーダーローブ２６，２８は，図１とほぼ等しい幾何学配置を有している。これに対して，次の測定サイクルにおいては，その前に発生されたローブに対して所定の角度だけ走行車線中央側へ回動されたレーダーローブ２６’，２８’が発生される。このとき，メインローブ２６’は少し弱められるので短縮され，サブローブ２８’はこれに応じて延長される。レーダーローブの幾何学配置におけるこの変化によって，受信されたレーダーエコーの位相および振幅は，特徴的な方法で変化する。極端な場合においては，レーダーエコーが完全に消滅する可能性もある。
【００２９】
例えば，図３の車両２０は，第１の測定サイクルにおいてはメインローブ２６によって走査されるが，第２のサイクルにおいてはメインローブ２６’によっては走査されない。これにより，車両２０は隣接車線１０上に存在し，中央の車線１２上には存在しないことが直接認識される。同様の変化は，サブローブ２８および２８’によって検出される対象についても得られる。レーダーローブの幾何学配置が常に変化することによって，１つには，実質的な監視領域が増大するので，場合によっては生じていた監視されない領域がなくなり，さらに，より高い精度で方向情報を決定することが可能になる。この場合，位相情報の他に，レーダーエコーの振幅は，反射する対象がレーダーローブの中央から端縁へ向かって遠ざかるほど特徴的な方法で減少する，という事実も利用することができる。
【００３０】
最も簡単な構成においては，レーダーローブ２６，２８とレーダーローブ２６’，２８’とを常に交代させる。しかし，選択的に，レーダーローブが放射される角度を複数の測定サイクルにわたって複数のステップで変化させることも可能である。このようなレーダーローブの方向変化を，カーブ走行において走行路曲率を補償するために利用することもできるので，メインローブは走行路が湾曲している場合でも常にほぼ隣接車線上へ向けられたままとなる。この場合においては，放射方向の変化をもたらす切替え信号Ｕは，走行路曲率にしたがって変化される。走行路曲率のための尺度として，例えば，車両１６のステアリングホィールの切れを利用することができる。
【００３１】
レーダーシステムの他の変形例を図４に示す。第１の測定サイクルにおいて，レーダーローブは図３と等しいコンフィグレーション，すなわちメインローブ２６およびサブローブ２８を有している。しかし，第２の測定サイクルにおいては，これらのローブは回動されず，より大きい到達距離を有し，かつ中間の角度位置を占める，ただ１つのローブ４４に合体される。１つのローブを有するコンフィグレーションと２つのローブを有するコンフィグレーションとの間で交代する場合にも，振幅と位相位置における特徴的な変化が生じるので，高い角度解像度を有する位置決定を可能にする。隣接車線上の車両２０と自己の車線１２上の車両１８との区別は，ローブ２６は両方の車両を認識するが，ローブ４４は車両２０しか認識しないことによって，直接可能である。ガードレール３４は，両方のローブによって認識されるので，望ましくない状況においても認識できる。
【００３２】
図５は，他の実施形態を示しており，この実施形態においては，ただ１つのレーダーローブ４４と，このローブ４４に対してほぼ対称に位置する，ほぼ等しい大きさの２つのローブ４６，４８とが周期的に切り替えられる。ここでは，車両がローブ４４によっても，ローブ４６，４８のいずれかによっても見ることの可能な，比較的大きい領域が存在するので，コンフィグレーション間の切替えと振幅および位相の評価とによって，比較的正確な方向決定が行われる。さらに，ローブ４６は，車両１６の車線１２上にいる車両を直接的に認識することが可能である。
【００３３】
図５には，さらに，車両１６の位置する車線１２に対して次の次の車線である，他の走行車線５０を有する４車線の走行路が例示されている。ローブ４８の到達距離が大きいことにより，この次の次の車線上を走行する車両５２も位置測定して，正しい走行車線に対応づけることができる。
【００３４】
図４と５に示す実施形態においても，もちろん，走行路曲率に応じたレーダーローブの補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に基づくレーダーシステムの原理図である。
【図２】レーダーセンサのブロック図である。
【図３】レーダーシステムの他の実施例を説明する原理図である。
【図４】レーダーシステムの他の実施例を説明する原理図である。
【図５】レーダーシステムの他の実施例を説明する原理図である。
【図１】
2007531872.tif 000003
【図２】
2007531872.tif 000004
【図３】
2007531872.tif 000005
【図４】
2007531872.tif 000006
【図５】
2007531872.tif 000007
【国際調査報告】
2007531872.tif 000008
2007531872.tif 000009
2007531872.tif 000010
2007531872.tif 000011