(57)【要約】  本発明は、信号に対する送信機および受信機を備えた２つ以上のセンサを有しており、そのうち１つのセンサは他のセンサのクロスエコー信号を受信可能である、２つ以上のセンサを有する装置に関する。ここで本発明によれば、各センサが他のセンサの反射信号をそれぞれ別個に分離された状態で相互の障害なく受信および評価できるようにするために、各センサは受信動作において送信信号と受信信号とのあいだの時間遅延により相互に時間的に分離される。
2007514945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に対する送信機および受信機を備えた２つ以上のセンサを有しており、そのうち１つのセンサは他のセンサのクロスエコー信号を受信可能である、
２つ以上のセンサを有する装置において、
各センサは受信動作において送信信号と受信信号とのあいだの時間遅延により相互に時間的に分離されている
ことを特徴とする２つ以上のセンサを有する装置。
【請求項２】
相応の２つ以上のレーダーセンサを有するレーダー装置、相応の２つ以上の光センサを有する光学装置、または相応の２つ以上の超音波センサを有する超音波装置である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記レーダーセンサはそれぞれ例えば低い反復周波数ｆＷでパルス駆動される、請求項１または２記載のレーダー装置。
【請求項４】
レーダーセンサの送信信号としてＡＳＫ変調，ＰＳＫ変調，ＢＰＳＫ変調，ＦＳＫ変調またはこれらの変調法とＰＮ符号との組み合わせにより変調された搬送波信号が用いられる、請求項２または３記載のレーダー装置。
【請求項５】
レーダーセンサはインターバル［０ｍ；Ｒｍａｘ］内の監視すべき各距離範囲［ｒａ；ｒｂ］を監視し、ここで０ｍ≦ｒａ≦ｒｂ≦Ｒｍａｘである、請求項３または４記載のレーダー装置。
【請求項６】
ｎ個のレーダーセンサが同時に中断なく相応に変調された送信信号（パルス，PN-BPSK）を送信する、請求項３から５までのいずれか１項記載のレーダー装置。
【請求項７】
第１のレーダーセンサによって距離範囲［ｃ／（２ｔｓ２．．．ｎ）＋ｒａ；ｃ／（２ｔｓ２．．．ｎ）＋ｒｂ］内のｎ−１個の別のレーダーセンサのクロスエコー信号が受信される、請求項２から６までのいずれか１項記載のレーダー装置。
【請求項８】
１つのレーダーセンサにおいて１個の固有エコー信号およびｎ−１個のクロスエコー信号の評価が並列および／または順次に行われ、例えば並列評価の場合には複数の受信機（１５）が設けられる、請求項２から７までのいずれか１項記載のレーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、信号に対する少なくとも１つの送信機および少なくとも１つの受信機を備えた２つ以上のセンサを有しており、そのうち１つのセンサは他のセンサのクロスエコー信号を受信可能である、２つ以上のセンサを有する装置に関する。
【０００２】
従来技術
レーダーセンサは車両技術で使用されており、車両から定置の障害物または運動する障害物（例えば歩行者）までの距離を例えば駐車の際などに監視し、車両のドライバーに対し相応の表示手段を介して光学的または音響的にこの距離を出力するために用いられる。ここでは自動車専用道路を高速走行している場合にも、また混雑した道路を低速走行している場合でも、先行交通者または後続交通者に対する距離が監視される。このため車両のフロント、リアおよび／または側方領域を監視する場合にはサイドに、当該分野の技術者には周知のレーダー装置の構成要素としてのレーダーセンサが配置される。レーダー装置は周知の走行支援システムの構成要素であることもある。
【０００３】
パルス変調の行われるレーダーセンサは、周知のように、パルス発生器、送信アンテナを備えた送信機、受信アンテナを備えた受信機、および評価電子回路を有している。送信アンテナから出力されたレーダーパルスは目標物で反射され、受信アンテナを介して受信機へ戻ってくる。このレーダーパルスは受信機でパルス発生器からの基準信号と混合され、ローパスフィルタを介してフィルタリングされ、Ａ／Ｄ変換後に評価電子回路によって評価される。このようにしてレーダーセンサひいては車両から目標物までの距離および目標物に対する相対速度が求められる。パルス変調に代えて、ＦＭＣＷ変調，ＰＳＫ変調，ＡＳＫ変調，ＦＳＫ変調，ＰＮ符号（Pseudo Noise Code）変調などの他の変調法、またはこれらを組み合わせた手法を用いることもできる。
【０００４】
車両に複数のレーダーセンサが設けられていると、第１のレーダーセンサから出力されたレーダー信号が目標物で反射され、他のレーダーセンサのアンテナによってクロスエコーとして受信されてしまう。このとき第１のレーダーセンサから出力されたレーダー信号の固有エコーに雑音または重畳が発生する。種々のセンサの信号を分離するには、独国出願第１９７０３２３７号明細書から知られるように、レーダー信号をマイクロ波領域で変調し、このレーダー信号と固有エコー信号またはクロスエコー信号とを変調に基づいて対応づける。あるいは日本国出願第０７０１２９２８号明細書またはR.C.Dixon: "Spread Spectrum Systems", 2.Aufl., Verlag Wiley&Sons, NewYork 1984から知られるように、いわゆるＰＮ符号化を行って障害信号抑圧およびチャネル分離を達成することもできる。この場合には複数のレーダーセンサに対して異なる符号化を用いることにより、レーダーセンサの受信機で受信された他のレーダーセンサのクロスエコー信号の評価が可能となる。また、複数のレーダーセンサの分離に、相互に直交するレーダー信号用の符号を使用することもできる。さらに欧州特許第０８６４８８０号明細書からは、複数のレーダーセンサを交番的に駆動してこれらを分離し、ここで、固有エコー信号すなわち各レーダーセンサの送信機から出力された信号そのものと他のレーダーセンサのクロスエコー信号との双方を評価することが知られる。独国出願第１９７１１４６７号明細書からはこれらの手法に比較しうる超音波センサを用いた手法が知られる。
【０００５】
これらの手法の欠点として、種々のレーダーセンサの分離、すなわち受信された固有エコー信号およびクロスエコー信号の分離に大きな回路コストおよび制御技術コストが必要となることが挙げられる。レーダーパルスの変調によりレーダーセンサの出力が低下してしまうこともある。また、例えば欧州特許第０８６４８８０号明細書に記載されている交番駆動では、送信側で遮断されたレーダーセンサは遮断状態では固有エコーを受信できない。
【０００６】
本発明の課題、解決手段および利点
本発明の基礎とする課題は、２つ以上のセンサを有する装置において、各センサの反射信号をそれぞれ別個に分離された状態で相互の障害なく受信および評価できるようにすることである。
【０００７】
この課題は請求項１に記載の特徴により解決される。
【０００８】
本発明の核心となる着想は、複数のセンサを使用する際に、送信動作と受信動作とが時間的に連続して調整およびクロック制御され、各センサまたは各センサに属する受信機が所定の時間インターバル、すなわち送信信号に対する受信信号の遅延時間にわたってのみ固有エコー信号およびクロスエコー信号を受信および評価するということである。各時間インターバルは相互に交わらない。これは、送信信号の反復周波数ｆＷの位相をそれぞれの送信機に適合するように異なって選定することにより達成される。ここで云う時間インターバルとは、所定の速度、特に光速ｃで運動する信号の伝搬時間の２倍に関する。
【０００９】
驚くべきことに、本発明は、相応の２つ以上のレーダーセンサを有するレーダー装置、相応の２つ以上の光センサを有する光学装置、または相応の２つ以上の超音波センサを有する超音波装置にも適用可能である。
【００１０】
有利な実施形態によれば、装置は相応の２つ以上のレーダーセンサを有するレーダー装置であり、各レーダーセンサは変調されたレーダー信号に対して少なくとも１つの送信機および少なくとも１つの受信機を有し、第１のレーダーセンサは他のレーダーセンサの交差エコー信号を受信することができる。本発明では、各レーダーセンサは受信動作において送信信号と受信信号とのあいだの時間遅延により相互に分離される。
【００１１】
ここで本発明の解決手段では、複数のレーダーセンサを使用する際に、送信動作と受信動作とが時間的に連続して調整およびクロック制御され、各センサまたは各センサに属する受信機が所定の時間インターバル、すなわち送信信号に対する受信信号の遅延時間にわたってのみ固有エコー信号およびクロスエコー信号を受信および評価するということである。各時間インターバルは相互に交わらない。これは、送信信号の反復周波数ｆＷの位相をそれぞれの送信機に適合するように異なって選定することにより達成される。ここで云う時間インターバルとは、所定の速度、特に光速ｃで運動する信号の伝搬時間の２倍に関する。
【００１２】
したがって所定の遅延インターバルではつねに１個のレーダーセンサのみが送信機から送信され反射されたレーダー信号を受信することが保証される。全てのレーダーセンサが連続的にレーダー信号（例えばパルス、ＰＮ符号フレーム）を反復周波数ｆＷで送信するが、欧州特許第０８６４８８０号明細書に記載されているような周期的な遮断は行わなくてよい。受信される種々のレーダーエコーの分離、すなわちクロスエコー信号と固有エコーとの分解は、レーダーパルスに対する通常の信号評価法および符号化法によって行うことができる。
【００１３】
本発明はさらに、パルス変調に代えて、例えばＰＮ符号で変調された搬送波信号（例えばＰＳＫ変調、ＡＳＫ変調またはＦＳＫ変調により変調された信号）を用いるレーダー装置に適用することもできる。この場合、選択された符号に関係なく、本発明の着想にしたがって信号間の分離を達成することができる。このとき各レーダーセンサは、適切に時間オフセットされた符号フレームを反復周波数ｆＷで周期的に反復しつつ同時に送信する。各レーダーセンサに対してそれぞれ異なる符号を用いる必要はない。
【００１４】
本発明の利点は、種々のレーダーセンサからの信号どうしの分離が達成されることにある。また他のレーダーセンサから送信されたクロスエコー信号の評価も可能となる。これにより例えばレーダー信号を反射した目標物の外形が凸形であるか凹形であるか、またその広がりがどれだけであるかを求めることができる。さらに目標物の正確な三角測量または位置測定も可能であり、個々の反射を誤って割り当てることによる幻像の発生も回避することができる。
【００１５】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１６】
請求項２に示されているようなパルス反復周波数ｆＷを有するパルスレーダー装置では、受信信号の重畳なく一義的に測定可能な目標最大距離に対して、パルス
Ｒｅｉｎｄ＝ｃ／（２ｆＷ）      ここでｃは媒体中の光速
が相当する。このとき反復周波数ｆＷは、請求項３に示されているように、ＰＮレーダーのＰＮ符号フレームの反復周波数であってもよい。
【００１７】
A.Ludloff: "Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung", 2.Aufl. Verlag Vieweg, Wiesbaden, 1998から公知のレーダーの式（Radargleichung）によれば、各レーダーセンサの最大到達範囲Ｒｍａｘは、目標からの反射信号が受信機に入る際の目標距離が距離Ｒｅｉｎｄに相応し、受信されたレーダー信号が一義的に割り当て可能となるように調整される。したがって一義的な測定結果が得られない距離での目標物の測定は回避される。
【００１８】
通常は、レーダーセンサによって監視される距離範囲は、レーダーセンサが直接近傍を検出できない場合、そのレーダーセンサの最小距離ｒａから始まる。実際の監視範囲［ｒａ，ｒｂ］は請求項４に示されているようなインターバル［０；Ｒｍａｘ］内に存在する。レーダーパルスが送信機から検出範囲内の目標物へ達し、そこから受信機へ戻ってくるまでの信号伝搬時間は、時間インターバル［２ｒａ／ｃ；２ｒｂ／ｃ］または［ｔａ；ｔｂ］内にあり、いずれにしても一義的な測定の可能な時間インターバル［０；１／ｆＷ］内に入っている。ここで、種々の距離範囲が監視される場合、ｎ個のレーダーセンサのうちｉ番目のセンサの時間インターバルは相互に異なっている。
【００１９】
レーダー装置において、請求項５に示されているような共働する複数のアクティブなレーダーセンサが使用され、これらが相互に分離される場合、個々のレーダーセンサの周期的な送信信号の遅延量ｔｓｉは、所定の空間的距離を監視する個々のレーダーセンサの受信信号の遅延時間が交わらず、これらを相互に分離できるように、前述の時間インターバル［０；１／ｆＷ］内で選択される。これにより遅延量ｔｓｉはｎ個のレーダーセンサの送信信号の反復周波数の１周期内で、式
ｔｓｉ＝（ｉ−１）＊ｃ／（２Ｒｍａｘ）      ここでｉ＝１，２，．．．，ｎ
にしたがって選択される。このときｉ番目のレーダーセンサは時間インターバル［ｔａｉ；ｔｂｉ］＝［ｔｓｉ＋ｔａ；ｔｓｉ＋ｔｂ］内で自身の固有エコー信号および他のレーダーセンサからのクロスエコー信号を受信する。
【００２０】
特にＰＮ符号化されたレーダー信号では、送信された符号フレームについて低い反復周波数ｆＷを選択することができる。例えば１０ＢｉｔのＰＮ符号、２５０ＭＨｚのビットクロック周波数またはチップクロック周波数で、符号フレームの反復周波数ｆＷ＝２４４ｋＨｚが得られ、符号フレームの１周期の時間インターバル［０ｓ；４μｓ］内でレーダーセンサによる一義的な距離測定が可能となる。これは一義的に測定可能な最大距離範囲Ｒｅｉｎｄ＝６１４ｍに相応する。
【００２１】
全てのレーダーセンサの最大到達範囲をＲｍａｘ＝２００ｍに設定した場合、この実施例では３個のレーダーセンサまで相互に分離して動作させることができる。なぜなら固有エコーはインターバル［０ｍ；Ｒｍａｘ］内で観察され、ここで他のレーダーセンサのクロスエコー信号は送信信号の符号遅延に相応する距離＞Ｒｍａｘで現れるからである。このようにすればレーダーセンサ間の符号オフセットの時間同期が保証され、遅延時間は交わらない。したがって過度の精度は要求されない。
【００２２】
１個のセンサによって他のｎ−１個のセンサ（ｉ＝２...ｎ）のクロスエコー信号を検出するためには、個々のレーダーセンサまたはその送信機を相互に正確に同期し、請求項６に示されているように、センサで検出されたそれぞれの距離範囲が相応に正確にオフセットされた距離範囲［ｃ／（２ｔｓ２．．．ｎ）＋ｒａ；ｃ／（２ｔｓ２．．．ｎ）＋ｒｂ］内に存在するようにしなければならない。この場合、個々のレーダーセンサの送信信号（レーダーパルスまたはＰＮ符号化搬送波）の遅延時間はｔｓｉとして定められ、他のレーダーセンサのクロスエコー信号は遅延時間ｔｓｉの定義された時間インターバル、ひいては各レーダーセンサの受信機で相応に現れる距離範囲にわたってのみ観察される。その際に相応のセンサの固有エコー信号の評価は変更されない。
【００２３】
１個の固有エコー信号およびｎ−１個のクロスエコー信号の検出および評価は、請求項７に示されているように、レーダーセンサの複数の受信機において時間的に順次にまたは並列に行うことができる。順次の検出であれば別の受信機を設ける必要はない。また、２つの手法を組み合わせることもできる。これに相応する電子評価ユニットの構成は当該分野の技術者には明らかである。
【００２４】
複数のレーダーセンサの前述の分離は、種々の利用分野における超音波センサなどの音響センサまたはＬＩＤＡＲセンサなどの光センサにも適用可能である。
【００２５】
図面の簡単な説明
本発明の実施例を以下に図に則して詳細に説明する。図１にはパルスレーダー装置のブロック図が示されている。図２には複数のレーダーセンサが駆動されている場合の時間遅延インターバルを分割する手法の例が示されている。図３には複数の受信機を備えたパルスレーダー装置のブロック図が示されている。
【００２６】
本発明の有利な実施例
図１にはレーダーセンサを用いた周知のパルスレーダー装置１０の概略図が示されている。レーダー装置１０は主として、パルス発生器１１，およびこれによってトリガされ、送信アンテナ１３を介してレーダーパルス１９を出力する送信機１２から成る。レーダーパルス１９は目標物１８、例えば他車両、固定の障害物または歩行者などで反射し、受信アンテナ１４からレーダー装置１０の受信機１５へ伝達される。受信信号２０はパルス発生器１１の基準信号と混合され、ローパスフィルタおよびＡ／Ｄ変換器１６を介して評価ユニット１７へ供給される。ここで基準信号は送信信号に対して時間的にオフセットされている。評価ユニット１７では受信信号２０、ひいては目標物１８とレーダー装置１０またはセンサの設けられている自車両との距離または相対速度が分析される。
【００２７】
図２には、レーダー信号の遅延時間によって相互に分離されたｎ＝４個のレーダーセンサの駆動モードが示されている。ここで時間特性ｔ（矢印）はｔ＝０ｓから始まっている。第１の時間インターバル［ｔａ；ｔｂ］では４個のレーダーセンサのうち第１のレーダーセンサが自身の固有エコーを受信し、他のｎ−１個のレーダーセンサが第１のレーダーセンサから送信された信号のクロスエコーを受信する。第２の時間インターバル［ｔｓ３＋ｔａ；ｔｓ３＋ｔｂ］では、第１のレーダーセンサが例えば第３のレーダーセンサのクロスエコー信号を受信する。各受信インターバル間の時間は、レーダーの式（Radargleichung）を考慮した固有エコーおよびクロスエコーの測定の一義性を保証するために必須である。全時間範囲１／ｆＷで１周期が終了し、この過程が反復される。したがって連続送信している各レーダーセンサが送信モードと受信モードとで相互に時間遅延により分離され、１個の固有エコー信号および他の３個のクロスエコー信号を検出および処理することが保証される。このため望ましくない雑音または信号重畳は発生しない。
【００２８】
図３の実施例のパルスレーダー装置には３個の受信機１５および相応の３個のローパスフィルタおよびＡ／Ｄ変換器１６が設けられており、アンテナ１４によって受信された１個の固有エコー信号および別のレーダーセンサからの２個のクロスエコー信号が受信および処理され、共通の評価ユニット１７へ供給される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】パルスレーダー装置のブロック図である。
【図２】時間遅延インターバルを分割する手法の例を示す図である。
【図３】複数の受信機を備えたパルスレーダー装置のブロック図である。
【図１】
2007514945.tif 000003
【図２】
2007514945.tif 000004
【図３】
2007514945.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月16日(2006.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に対する送信機および受信機を備えた２つ以上のセンサを有しており、そのうち１つのセンサは他のセンサのクロスエコー信号を受信可能である、
２つ以上のセンサを有する装置において、
各センサまたは各センサに属する受信機は、所定の時間インターバル、すなわち固有の送信信号に対する受信信号の遅延時間にわたってのみ、固有エコー信号およびクロスエコー信号を受信および評価し、
ここで送信信号の反復周波数ｆＷの位相がセンサごとに異なって選定されている
ことを特徴とする２つ以上のセンサを有する装置。
【請求項２】
相応の２つ以上のレーダーセンサを有するレーダー装置、相応の２つ以上の光センサを有する光学装置、または相応の２つ以上の超音波センサを有する超音波装置である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
レーダーセンサの送信信号として、ＡＳＫ変調，ＰＳＫ変調，ＢＰＳＫ変調，ＦＳＫ変調またはこれらの変調法とＰＮ符号との組み合わせにより変調された搬送波信号が用いられる、請求項２記載のレーダー装置。
【請求項４】
レーダーセンサはインターバル［０ｍ；Ｒｍａｘ］内の監視すべき各距離範囲［ｒａ；ｒｂ］を監視し、ここで０ｍ≦ｒａ≦ｒｂ≦Ｒｍａｘである、請求項３記載のレーダー装置。
【請求項５】
ｎ個のレーダーセンサが同時に中断なく相応に変調された送信信号（パルス，PN-BPSK）を送信する、請求項３または４記載のレーダー装置。
【請求項６】
第１のレーダーセンサによって距離範囲［ｃ／（２ｔｓ２．．．ｎ）＋ｒａ；ｃ／（２ｔｓ２．．．ｎ）＋ｒｂ］内のｎ−１個の別のレーダーセンサのクロスエコー信号が受信される、請求項３から５までのいずれか１項記載のレーダー装置。
【請求項７】
１つのレーダーセンサにおいて１個の固有エコー信号およびｎ−１個のクロスエコー信号の評価が並列および／または順次に行われ、例えば並列評価の場合には複数の受信機（１５）が設けられる、請求項３から６までのいずれか１項記載のレーダー装置。
【国際調査報告】
2007514945.tif 000006
2007514945.tif 000007
2007514945.tif 000008
2007514945.tif 000009
2007514945.tif 000010
2007514945.tif 000011