(57)【要約】  複数のレンジ内に在る物体を、共通の構成要素を用いて検出すべく作用可能なレーダシステムが提供される。該レーダシステムは、送信器アンテナ、第1および第2マイクロ波放射源、および、受信器を含む。上記第1および第2マイクロ波放射源はいずれも、上記送信器アンテナを通して送信される。夫々のエコーは、同一の受信器により受信される。上記第1マイクロ波放射源は周波数変調波形であり、上記第2マイクロ波放射源は、超広帯域波形である。上記第1および第2マイクロ波放射源の一方を、上記送信器アンテナに対し、マルチプレクサが選択的に接続する。【選択図】図１
2013539022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器アンテナと、
第1マイクロ波放射源と、
前記第1マイクロ波放射源とは異なる第2マイクロ波放射源と、
前記第1および第2マイクロ波放射源の一方を前記アンテナに対して選択的に接続すべく作用可能であるマルチプレクサと、
前記第1および第2マイクロ波放射源のいずれかからのエコーを受信すべく作用可能である受信器と、
前記受信器から信号を受信すべく、且つ、検出された物体の箇所を決定するために前記信号を処理すべく作用可能であるプロセッサとを備える、
マルチレンジ・レーダシステム。
【請求項２】
前記第1マイクロ波放射源は、モノパルス波形である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項３】
前記第1マイクロ波放射源は、周波数変調連続波形である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項４】
前記受信器は複数の要素を含む、請求項１に記載のレンジ・レーダシステム。
【請求項５】
当該マルチレンジ・レーダシステムは位相シフト器を更に含み、
前記複数の要素は所定個数の要素へとグループ化され、
前記コントローラは更に、所定個数の要素のグループの各々に関して所定の位相シフトをもたらすために、前記位相シフト器を作動すべく作用可能である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項６】
前記コントローラは更に、選択された方位走査、物体追尾、および、ビーム幅をもたらすべく、利得および位相を独立的に制御すべく作用可能である、請求項５に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項７】
前記複数の要素の各々に対して固有的な位相シフトを生成すべく作用可能である位相シフト器を更に含む、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項８】
当該マルチレンジ・レーダシステムは、前記所定個数の要素における要素の各々に対して前記コントローラを相互接続するスィッチ回路を更に含み、
前記コントローラは、所定個数の要素のグループの各々を選択的に作動するために第2スィッチを作動すべく作用可能である、請求項７に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項９】
当該マルチレンジ・レーダシステムは、受信器のグループにおける受信器の各々に対して前記コントローラを相互接続する増幅器を更に含み、
前記コントローラは、前記受信器のグループにおける受信器の各々を選択的に作動するために前記第2スィッチを作動すべく作用可能である、請求項８に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１０】
前記第1マイクロ波放射源は、中間レンジおよびロングレンジ内に在る物体を検出すべく作用可能である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１１】
前記中間レンジは前記アンテナから30〜60メートルの間であり、前記ロングレンジは前記アンテナから60メートル〜200メートルの間である、請求項１０に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１２】
前記中間レンジは、前記アンテナの方向から60°の視界を包含し、
前記ロングレンジは前記アンテナの方向から20°の視界を包含する、請求項１１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１３】
前記第1マイクロ波放射源は76〜81ギガヘルツのマイクロ波を送信する、請求項１０に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１４】
前記第2マイクロ波放射源は、ショートレンジ内に在る物体を検出すべく作用可能である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１５】
前記超広帯域波形は、前記アンテナから30メートル内に在る物体を検出すべく作用可能であり、90°の視界を有する、請求項１４に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１６】
前記第2マイクロ波放射源は、79〜81ギガヘルツのマイクロ波を送信する、請求項１４に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2010年9月1日に出願された米国特許出願第12/874,040号の優先権を主張するものであり、その内容は言及したことにより本明細書中に援用される。
本発明は、共有された構成要素を用いて複数のレンジを検出すべく作用し得るレーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波の範囲で動作する現在のレーダシステムは、ロングレンジで狭角度の検出システム、または、ショートレンジで広角度の検出システムに分類され得る。ロングレンジ・レーダシステムは、比較的に狭幅のビームを有する。従ってロングレンジ・レーダシステムは、更に広い角度を有するショートレンジで広角度のシステムと対照的に、比較的に短距離内に在る物体を検出する上で有効でない。逆に、ショートレンジ・システムは、アンテナから比較的に長距離に在る物体を検出し得ない、と言うのも、斯かるシステムはその様な距離に到達する電力を欠くからである。
【０００３】
現在、ロングレンジおよびショートレンジの夫々の検出システムを統合した自動車は、２種類の異なるレーダシステムを実装している。該レーダシステムの各々は、それら自体のマイクロ波放射源、送信アンテナ、および、受信器要素を含んでいる。これにより、製造のコストが増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、依然として、ロングレンジ、ショートレンジおよび中間レンジの夫々のシステムに対して別体的で固有の受信器要素およびアンテナを使用することによるコストを招かずに、プラットフォームからロングレンジおよびショートレンジの両方の距離内に在る物体を検出すべく作用し得るレーダシステムを実現することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの見地に依れば、自動車の如きプラットフォームにおいて使用されるマルチレンジ・レーダシステムが提供される。該マルチレンジ・レーダシステムは、自動車に取付けられ得ると共に、該自動車のショートレンジ、中間レンジおよびロングレンジ内に在る物体を検出する。上記マルチレンジ・レーダシステムは、マイクロ波放射を送信する送信器アンテナを含んでいる。
【０００６】
上記送信器アンテナを通して、第1マイクロ波放射源および第2マイクロ波放射源が送信される。上記第1マイクロ波放射源は好適には、周波数変調連続波であり、上記送信器アンテナの中間レンジもしくはロングレンジの距離内に在る物体を検出すべく作用可能である。
【０００７】
上記第2マイクロ波放射源は好適には、上記送信器アンテナのショートレンジ内に在る物体を検出すべく作用可能な超広帯域波形である。該超広帯域波形は、上記周波数変調連続波よりも広い視界を有する。
【０００８】
上記第1および第2マイクロ波放射源および上記送信器アンテナに対しては、マルチプレクサが電気的に通信する。該マルチプレクサは、上記第1および第2マイクロ波放射源の一方を、上記送信器アンテナに対して選択的に接続する。上記送信器アンテナは、周波数変調波または超広帯域波を送信する。
【０００９】
上記第1および／または第2マイクロ波放射源のいずれかからのエコーを、受信器が受信する。
【００１０】
上記受信器からの信号をプロセッサが受信し、該プロセッサは、検出された物体の箇所を決定すべく上記信号を処理する。
【００１１】
本発明の利点は、添付図面に関して以下の詳細な説明を考慮すれば、より良く理解されることで容易に認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】自動車に搭載された本発明のマルチレンジ・レーダシステムの種々の検出領域の斜視図である。
【図２】本発明のマルチレンジ・レーダシステムの各構成要素の概略図であり、送信アンテナ、第1および第2マイクロ波放射源、および、受信器を示している。
【図３】第1マイクロ波放射源からのエコーを処理する各受信器要素の斜視図である。
【図４】第1マイクロ波放射源からの信号を処理する各受信器要素の概略図であり、受信器要素の各々の位相シフトは他の位相シフトとは異なっている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に図１を参照すると、マルチレンジ・レーダシステム10は、自動車12に取付けて示される。マルチレンジ・レーダシステム10は、車両12の視界内で種々の距離内に在る物体を検出すべく作用し得る。特に、マルチレンジ・レーダシステム10は、車両12のショートレンジ、中間レンジおよびロングレンジの距離内に在る物体を検出すべく作用し得る。マルチレンジ・レーダシステム10は、受入れ側車両12の種々のレンジ内での正確な追尾および物体の検出を実現するために、種々のマイクロ波放射源の利点を活用している。
【００１４】
次に図２を参照すると、本発明のマルチレンジ・レーダシステム10の各構成要素が示される。マルチレンジ・レーダシステム10は、送信器アンテナ14を含んでいる。好適には該送信器アンテナ14は、マイクロ波放射を送信すべく作用し得る単一の放射器要素である。
【００１５】
レーダシステム10は更に、第1マイクロ波放射源16および第2マイクロ波放射源18を含んでいる。第1マイクロ波放射源16は、第2マイクロ波放射源18とは異なる。好適には、第1マイクロ波放射源16は、周波数変調連続波(PMCW)形である。第2マイクロ波放射源18は、超広帯域波形である。第1および第2マイクロ波放射源16、18は、パルスとされ、または、連続的に送信され得る。
【００１６】
マルチプレクサ20は、第1および第2マイクロ波放射源16、18に対して電気的に接続された２つの入力と、送信器アンテナ14に対して接続された一つの出力とを有している。マルチプレクサ20は、第1および第2マイクロ波放射源16、18の内の一方を送信器アンテナ14に対して選択的に接続する。故に送信器アンテナ14は、周波数変調連続波形または超広帯域波形を択一的に送信する。
【００１７】
送信された波形からのエコーを、受信器22が受信する。該受信器は、複数の放射器要素24を含み得る。好適には、各放射器要素32は、アレイを形成すべく軸心方向に整列される。各放射器要素24の利得および位相は、独立的に制御され得る。故に、レーダシステム10は、方位走査、３ビーム追尾モノパルス動作、および、ビーム幅制御を実施すべく作用可能であり得る。受信器22は、上記エコーを信号へと変換する。
【００１８】
受信器22およびマルチプレクサ20に対しては、プロセッサ26が電気的に接続される。該プロセッサ26は、受信器22からの信号を受信すると共に、検出された物体の箇所を決定するために該信号を処理する。プロセッサ26はまた、マルチプレクサ20に対しても電気的に連結される。プロセッサ26は、マルチプレクサ20と通信すると共に、第1および第2マイクロ波放射源16、18のいずれが送信器アンテナ14を通して送信されるかを決定する。プロセッサ26は更に、送信器アンテナ14の中間レンジもしくはロングレンジの距離内に在る物体を検出するために作用可能な所望波形を生成するために、第1マイクロ波放射源16を制御すべく作用可能である。
【００１９】
第1および第2マイクロ波放射源16、18に対しては、増幅器28が結合される。該増幅器28は、第1および第2マイクロ波放射源16、18に対して提供される電力を制御する。第2マイクロ波放射源18に対するよりも多くの電力が、第1マイクロ波放射源16に対して提供される。故にシステム10は、種々のレンジ内で物体検出を実施し得る。
【００２０】
次に図３および図４を参照すると、ロングレンジおよび中間レンジにおけるレーダシステム10の動作が提供される。例示目的で、中間レンジは送信器アンテナ14から30〜60メートルの間であるとして示されると共に、ロングレンジは上記アンテナから60〜200メートルの間であると示される。ショートレンジは、送信器アンテナ14の前方、30メートルであるとして示される。
【００２１】
例示目的で、上記マルチプレクサは、送信器アンテナ14を通し、第1または第2マイクロ波放射源16、18のいずれかを択一的に送信する。プロセッサ26は、送信のモードを備えると共に、受信器22を調節し、夫々第1および第2マイクロ波放射源16、18を処理する。但し、レーダシステム10は送信器アンテナ14を通して第1および第2マイクロ波放射源16、18を同時に送信しても良いこと、および、該プロセッサは、所定の時的間隔にて夫々の第1および第2マイクロ波放射源16、18を受信すべく調節され得ることを理解すべきである。
【００２２】
先ず図３を参照すると、ロングレンジのレーダ検出モードの動作が提供される。第1マイクロ波放射源16は、送信器アンテナ14を通して送信される。好適には、上記第1マイクロ波放射源は約76〜81ギガヘルツのマイクロ波を放射する。
【００２３】
ロングレンジ・モードにおいて、レーダシステム10は、上記アンテナの前方における比較的に小角度の円錐を走査すべくプログラムされる。詳細には、上記レーダシステムは、送信器アンテナ14から200メートルの距離まで20°の走査を提供すべく作用可能である。このことは、道路の如き環境において物体検出および追尾を実施するときに好適である、と言うのも、大きな走査角度とすると、道路から離れた建築物および樹木から反射された信号が戻るからである。
【００２４】
図３に示された如く、隣接する複数の放射器要素24は、等しい位相シフトに設定される。特に、複数の放射器要素24が、所定個数の要素へとグループ化される。例示目的で、一つのグループ内には３個の要素が載置される。上記コントローラは、所定個数の要素のグループの各々に関して所定の位相シフトを作動するために、位相シフト器を作動すべく作用可能である。最初の３個の要素は位相シフトを有さずに示される一方、追随する３個の要素には波長位相シフトが与えられる。故に、ビーム位置の幾つかが精緻化され得る。
【００２５】
示された如く、レーダシステム10の動作は、要素を相互に連結する結果として、勾配ローブを導入し得る。当業者であれば、これらの勾配ローブは、上記レーダ上に遮断構造を用いることにより、または、相互に連結される要素の量を減少することにより、すなわち、各グループを更に多数の要素とすることにより、低減され得ることは理解される。３２個の放射器要素24を有する受信器22が示されるが、当業者であれば、レーダ要素24の個数は製品形態もしくはコストの理由により変更され得ることを理解すべきである。
【００２６】
次に図４を参照すると、中間レンジモードにおけるレーダシステム10の動作が提供される。中間レンジ動作においては、更に広いビーム角度が所望される。特にレーダシステム10は、送信器アンテナ14から60メートルの距離まで60°の走査を提供すべく構成される。上記受信器は、夫々の放射器要素24に対して固有的な位相シフトを作動する。当然乍ら、その効果は、ロングレンジのレーダ・モードよりも、ビーム位置が更に疎らになるということである。プロセッサ26は、ビーム傾斜に対して更に精細な制御が必要とされるとき、重要な検出時間の間に各要素を相互に連結すべく作用可能であり得る。
【００２７】
ショートレンジの動作モードにおいて、レーダシステム10は、送信器アンテナ14を通して第2マイクロ波放射源18を送信する。好適には、上記第2放射源は、約79〜81ギガヘルツのマイクロ波を送信すべく作用可能である。第2マイクロ波放射源18は好適には、超広帯域波形である。
【００２８】
本発明は、例示的様式で記述されてきた。故に、使用された用語は、限定的ではなく、説明的な表現の性質を帯びることが意図されていると理解されるべきである。上記教示に鑑み、本発明の多くの改変および変更が可能である。たとえば、第1マイクロ波放射源16は周波数変調連続波形であると記述された。しかし、当業者であれば、モノパルス波形の如き他の波形が可能であり得ることを理解し得よう。故に、添付の各請求項の有効範囲内において、本発明は、詳細に記述された処とは別様に実施され得る。
【図１】
2013539022.tif 000003
【図２】
2013539022.tif 000004
【図３】
2013539022.tif 000005
【図４】
2013539022.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月1日(2013.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
示された如く、レーダシステム10の動作は、要素を相互に連結する結果として、勾配ローブを導入し得る。当業者であれば、これらの勾配ローブは、上記レーダ上に遮断構造を用いることにより、または、相互に連結される要素の量を減少することにより、すなわち、各グループを更に多数の要素とすることにより、低減され得ることは理解される。３２個の放射器要素24を有する受信器22が示されるが、当業者であれば、放射器要素24の個数は製品形態もしくはコストの理由により変更され得ることを理解すべきである。
【手続補正２】
【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】
送信器アンテナと、
前記送信器アンテナに対して作用可能に接続された第1マイクロ波放射源であって、第1レンジ内に在る物体を検出するように形成された第1マイクロ波放射源と、
前記送信器アンテナに対して作用可能に接続された、前記第1マイクロ波放射源とは異なる第2マイクロ波放射源であって、前記第1レンジとは異なる第2レンジ内に在る物体を検出するように形成された第2マイクロ波放射源と、
前記送信器アンテナを通して前記第1および第2マイクロ波放射源を独立的に、あるいは、同時に送信するように、前記第1および第2マイクロ波放射源を前記送信器アンテナに対して選択的に接続すべく作用可能であるマルチプレクサと、
前記第1および第2マイクロ波放射源からのエコーを受信すべく作用可能である受信器と、
前記受信器からエコーを受信すべく、且つ、検出された物体の箇所を決定するために前記エコーを処理すべく作用可能であるプロセッサとを備える、
マルチレンジ・レーダシステム。
【請求項２】
前記第1マイクロ波放射源は、モノパルス波形である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項３】
前記第1マイクロ波放射源は、周波数変調連続波形である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項４】
前記受信器は複数の要素を含む、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項５】
当該マルチレンジ・レーダシステムは位相シフト器を更に含み、
前記複数の要素は所定個数の要素へとグループ化され、
前記プロセッサは更に、所定個数の要素のグループの各々に関して所定の位相シフトをもたらすために、前記位相シフト器を作動すべく作用可能である、請求項４に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項６】
前記プロセッサは更に、選択された方位走査、物体追尾、および、ビーム幅をもたらすべく、利得および位相を独立的に制御すべく作用可能である、請求項５に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項７】
前記複数の要素の各々に対して固有的な位相シフトを生成すべく作用可能である位相シフト器を更に含む、請求項５に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項８】
当該マルチレンジ・レーダシステムは、前記所定個数の要素における要素の各々に対して前記プロセッサを相互接続するスィッチ回路を更に含み、
前記プロセッサは、所定個数の要素のグループの各々を選択的に作動するためにスィッチを作動すべく作用可能である、請求項７に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項９】
当該マルチレンジ・レーダシステムは、受信器のグループにおける受信器の各々に対して前記プロセッサを相互接続する増幅器を更に含み、
前記プロセッサは、前記受信器のグループにおける受信器の各々を選択的に作動するために前記スィッチを作動すべく作用可能である、請求項８に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１０】
前記第1マイクロ波放射源は、中間レンジおよびロングレンジ内に在る物体を検出すべく作用可能である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１１】
前記中間レンジは前記送信器アンテナから30〜60メートルの間であり、前記ロングレンジは前記送信器アンテナから60メートル〜200メートルの間である、請求項１０に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１２】
前記中間レンジは、前記送信器アンテナの方向から60°の視界を包含し、
前記ロングレンジは前記送信器アンテナの方向から20°の視界を包含する、請求項１１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１３】
前記第1マイクロ波放射源は76〜81ギガヘルツのマイクロ波を送信する、請求項１０に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１４】
前記第2マイクロ波放射源は、ショートレンジ内に在る物体を検出すべく作用可能である、請求項１に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１５】
前記第2マイクロ波放射源は、超広帯域波形であり、前記送信器アンテナから30メートル内に在る物体を検出すべく作用可能であり、90°の視界を有する、請求項１４に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【請求項１６】
前記第2マイクロ波放射源は、79〜81ギガヘルツのマイクロ波を送信する、請求項１４に記載のマルチレンジ・レーダシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月12日(2013.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013539022.tif 000007
【国際調査報告】
2013539022.tif 000008
2013539022.tif 000009