(57)【要約】  本発明により、三次元空間内の物体の位置、特に移動物体の位置を決定する装置および方法を利用可能にする。ここでは、上記装置は、垂直ビーム・アライメントの異なる少なくとも２つの切換え可能な送信アンテナアレイと、１列に配置されたいくつかの受信アンテナを含む。上記送信アンテナは、上記受信アンテナの外側位相中心の間隔に相当する距離だけ間隔を置いて配置されている。ほかの点では、上記送信アンテナは、上記受信アンテナの周りに任意に位置づけられることもある。「デジタルビームフォーミング」方式によって、広角レンジにわたる水平ビーム・スイープが実施される。受信信号の振幅を、垂直ビーム方向の異なる順次に動作する送信アンテナと比較することで、物体の垂直位置を測定する。【選択図】図２
2014529076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置、特に移動物体の位置を決定する装置であって、
主ビーム方向に関しては互いに異なるいくつかの送信アンテナ（１０）をそれぞれが持っている少なくとも２つの切換え可能な送信アンテナアレイ（３６）と、
最初の受信アンテナ（２０）から始まって最後の受信アンテナ（２０）で終わる連なった１列にて互いに隣接して配置されている複数の受信アンテナ（２０）を含む受信アンテナ構成と、
を含み、
垂直の主ビーム方向が同じである２個の送信アンテナ（１０）の間隔が、前記最初の受信アンテナ（２０）と前記最後の受信アンテナ（２０）との間隔（Ｄ）に等しく、前記受信アンテナが、前記受信アンテナの側または前記受信アンテナの向かい側の任意の位置に配置され、あるいは、前記送信アンテナ（１０）の間隔が、前記最初の受信アンテナ（２０）と前記最後の受信アンテナ（２０）との間隔（Ｄ）と、隣り合った２個の受信アンテナ（２０）の間隔との和に等しいように、前記送信アンテナアレイ（３６）が配置されており、
前記間隔がそれぞれ、前記送信アンテナ（１０）と前記受信アンテナ（２０）の位相中心、並びに、それぞれ、前記最後の受信アンテナから前記最初の受信アンテナに向う方向に関わっている、装置。
【請求項２】
少なくとも外側の受信アンテナ（２０）がそれぞれ、平行に延びている少なくとも３列のアンテナライン（２８）を持っており、前記受信アンテナ（２０）の前記アンテナライン（２８）の中央ラインがそれぞれ、その受信アンテナ群の位相中心を形成しており、また、それらの間隔がそれぞれ、前記受信アンテナ（２０）の位相中心の焦点に係わっている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
隣り合った２個の受信アンテナ（２０）の間隔が、平行に延びている少なくとも３列のアンテナライン（２８）をそれぞれ持っている受信アンテナ（２０）に係わり、また、前記受信アンテナ（２０）の前記アンテナライン（２８）の中央ラインがそれぞれ、その受信アンテナ群の位相中心を形成し、さらに、前記間隔がそれぞれ、前記受信アンテナ（２０）の位相中心の焦点に係わっている請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
内側にある受信アンテナ（２０）のラインが、受信アンテナライン（２８）を１列しか持たない請求項３に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも外側の送信アンテナ（１０）がそれぞれ、平行に延びている少なくとも３列のアンテナライン（１８）を持っており、また、前記送信アンテナ（１０）の前記アンテナライン（１８）の中央ラインがそれぞれ、その送信アンテナ群の位相中心を形成し、さらに、前記間隔がそれぞれ、前記送信アンテナ（１０）の位相中心の焦点に係わっている請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
第１のサイクルにおいて第１の送信アンテナアレイ（３６）の送信アンテナ（１０）から、また、経時的に次に続く第２のサイクルにおいて第２の送信アンテナアレイ（３６）の送信アンテナ（１０）から出される信号を生じさせるための周波数発生器（１３）を含む請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
これらのサイクル内で、１つの送信アンテナアレイ（３６）の送信アンテナ（１０）がそれぞれ、異なる主ビーム方向で時間的に連続して送信する請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
受信アンテナの数が８個、１６個、または３２個であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
ニアレンジ用の送信チャンネルの数が６つまたは１２であり、また、ファーレンジ用の送信チャンネルの数が６つまたは１２であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
送信アンテナと受信アンテナを両方とも組み合わせて前記ファーレンジ用のアンテナアレイを形成することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
アンテナ・ダイアグラム（アンテナ方位）を用いて物体の位置を示す表示装置を含む請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の、物体の位置を決定する装置を含むレーダシステム。
【請求項１３】
物体、特に移動物体の位置を決定する方法であって、
主ビーム方向の異なる送信アンテナにより時間的に連続して送信されて、１列に配置されたいくつかの複数個の受信アンテナにより前記物体に反射した一連の受信信号を受け取り、前記送信アンテナが、前記受信アンテナの側または前記受信アンテナの向かい側の任意の位置に配置されるステップと、
前記受信信号をデジタル化するステップと、
束ねられたアンテナビームを形成するために、デジタルビームフォーミング方式により前記受信信号を組み合わせるステップと、
前記束ねられたアンテナビームに対応する重なりアンテナラインの出力信号を比較することで二次元ＦＦＴを用いて速度補正および／または距離補正を行うステップと、
前記送信機の主ビーム方向が異なる受信信号の振幅を、同一の距離値および同一の速度値と比較するステップと、
前記物体の位置を表示するステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記距離補正に加えて速度補正を行うことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
観測角の範囲において水平角度分解能をさらに高めるために、隣り合ったアンテナビームの振幅を求めることを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
角度分解能をさらに高めるために、隣り合った２つのアンテナビームの和と差を求めることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限られた有効アンテナ開口を持つイメージング・レーダセンサの角度分解能を高める方法と、二次元ビーム・スイープ用の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車向けのミリ波レーダセンサは、コンパクトで、かつ安価な構造を持つべきである。このことは、このアンテナ用の有効表面をできるだけ小さく抑え、また、高周波部品の数を極力少なくしなければならないことを意味している。
【０００３】
その一方、このセンサは、高い角度解像度を発揮すべきであるが、しかしながら、そのためには、広いアンテナ表面、いわゆる大きい開口が必要である。
【０００４】
このような要件の矛盾は、次に述べる発明により有利に解決される。これらのレーダセンサのアンテナ開口は、ここでは、ほぼ２分の１に減らすことができるが、一方、その角度解像度は同じままである。
【０００５】
さらに他の要件は、道路上での交通渋滞の最後尾を見分けることである。ここでは、停滞車両、橋梁、マンホールの蓋を区別しなければならない。さらに、これらの物体を類別するために、物体の三次元測定が求められる。この目的は、水平および垂直のビーム・スイープにより、有利に得られる。
【０００６】
非特許文献１は、いくつかの送信機といくつかの受信機を有するアンテナアレイを利用するデジタルビームフォーミング技術を用いてエリアをモニタリングする方法および装置を開示している。
【０００７】
上記送信機を経時的に途切れずに使用することにより、アンテナ開口角を小さくでき、それにより、受信アンテナの物理的サイズが増すことはない。
【０００８】
検出される物体が動かず、また、互いに密接しているいくつかの物体を検出するという条件で、レーダセンサを用いると、この方法はうまくいく。
【０００９】
物体が動くと、一般にイメージング誤差が発生し、互いに密接している物体のエコーが重なり、これにより、偽像や曖昧像がもたらされることもある。
【００１０】
特許文献１は、物体を見る方向に眺めたときに送信アンテナが受信アンテナの後ろに配置されるような方法を開示している。このような配置により、物体の動きを補正できるが、ただし、この種のアンテナ配置は、アンテナの放射特性から見て有利ではない。
【００１１】
特許文献２は、物体の垂直位置把握のためにエレベーション（仰角）ビームの方向を調整できるセンサシステムを記載している。ここでは、その調整は、リフレクタの機械式移動によって行われる。
【００１２】
非特許文献２では、アンテナビーム幅を小さくし、それゆえ、その角度分解能を向上させることのできる合成アンテナ開口を作り出す方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＤＥ １０ ２００８ ０６１ ９３２Ａ１
【特許文献２】ＤＥ １０ ２００８ ０５２ ２４６Ａ１
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｗｉｎｆｒｉｅｄ Ｍａｙｅｒ博士による「Ｉｍａｇｉｎｇ ｒａｄａｒ ｓｅｎｓｏｒｗｉｔｈ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｓｉｄｅ」と称する論文（Ｃｕｖｉｌｌｉｅｒ Ｖｅｒｌａｇ、Ｇoｔｔｉｎｇｅｎ ２００８、ＩＳＢＮ ９７８−３−８６７２７−５６５−１）
【非特許文献２】刊行物、Ｎ．Ｋｅｅｓ氏、Ｅ．Ｓｃｈｍｉｄｈａｍｍｅｒ氏、Ｊ．Ｄｅｔｌｅｆｓｅｎ氏による「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆ ａｎｇｕｌａｒ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」（ＩＥＥＥＭＴＴ−Ｓ Ｉｎｔ．Ｍｉｃｒｏｗ．Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇ．，Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ．１９９５年５月、第２巻、９６９ページ〜９７２ページ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上述のイメージング誤差を回避させる装置、方法、レーダシステムを利用可能にすることである。さらに、本発明の目的は、物体の垂直位置を決定させる装置および方法を提供することである。
【００１６】
これらの目的は、独立クレームの特徴要素により達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
少なくとも２つの切換え可能な送信アンテナアレイを含め、物体、特に移動物体の位置を決定する装置が提供される。ここでは、それぞれの送信アンテナは、その主ビーム方向に関しては互いに異なる送信アンテナを持っている。受信アンテナ構成は、左側から右側に延びている１列において互いに隣接して、あるいは、最初の受信アンテナから始って最後の受信アンテナで終わる１列において互いに隣接して配置されている複数の受信アンテナを収めている。
【００１８】
垂直ビーム方向が同じである２個の送信アンテナの間隔が、左外側または最初の受信アンテナと右外側または最後の受信アンテナとの間隔に等しいか、あるいは、左外側または最初の受信アンテナと右外側または最後の受信アンテナとの間隔と、隣り合った受信アンテナの間隔との和に等しいように、上記送信アンテナアレイが配置されている。
【００１９】
これらの間隔はそれぞれ、ここでは、送信アンテナと受信アンテナの焦点、並びに、右側から左側に向う方向、または、最後のアンテナから最初のアンテナに向う方向に関わっている。
【００２０】
送信アンテナアレイに分割されるということは、時間的ズレで送信アンテナアレイを作動させたときに、実開口よりも大きいいわゆる合成開口を作り出せることを意味している。例えば、合成開口において２つの送信アンテナアレイを持つ受信機の数は、実開口の場合の２倍多い。しかしながら、送信アンテナアレイの間隔は、ここでは入念に選択されなければならない。従って、複数の送信アンテナアレイを用いて、実開口、それゆえ、全体的アンテナの表面を比較的に小さくしておくことができるが、それでも、その合成開口による角度分解能は高い。利用できる空間が極めて限られている用途、例えば自動車用途においては、このような小さいアンテナ表面が特に重要である。主ビーム方向が異なれば、垂直ビーム・スイープが可能となり、このことから、例えば、橋梁などの偽物標を検出することが可能となる。
【００２１】
好ましくは、少なくとも外側受信アンテナはそれぞれ、平行に延びている少なくとも３列のアンテナラインを持っている。これらの受信アンテナのアンテナラインの中央ラインはそれぞれ、受信アンテナの位相中心を形成しており、また、それらの間隔はそれぞれ、受信アンテナの位相中心の焦点に係わっている。外側または最後の受信アンテナごとのいくつかのアンテナラインでは、振幅の割当てが可能となる。
【００２２】
一実施形態では、隣り合った２個の受信アンテナの間隔は、平行に延びている少なくとも３列のアンテナラインをそれぞれ持っている受信アンテナに係わり、また、これらの受信アンテナのアンテナラインの中央ラインはそれぞれ、その受信アンテナ群の位相中心を形成し、さらに、それらの間隔はそれぞれ、受信アンテナの位相中心の焦点に係わっている。ここでは、この列の外側領域内で互いに隣接しているいくつかの受信アンテナはそれぞれ、いくつかのアンテナラインを持っていることを考慮に入れている。
【００２３】
内側にある受信アンテナが、受信アンテナラインを１列しか持たない場合には、これらの受信アンテナは、クローズレンジ（近距離）での物体の検出に特に適している。
【００２４】
一実施形態では、外側送信アンテナはそれぞれ、平行に延びている少なくとも３列のアンテナラインを持っており、また、それらの送信アンテナのアンテナラインの中央ラインはそれぞれ、その送信アンテナ群の位相中心を形成し、さらに、それらの間隔はそれぞれ、送信アンテナの位相中心の焦点に係わっている。
【００２５】
さらに、周波数発生器は好ましくは、第１のサイクルにおいて第１の送信アンテナアレイの送信アンテナから、また、経時的に次に続く第２のサイクルにおいて第２の送信アンテナアレイの送信アンテナから出される信号を生じさせるために提供される。
【００２６】
ここでは、１サイクル内で、１つの送信アンテナアレイの送信アンテナが、異なる主ビーム方向で時間的に連続して送信する。
【００２７】
本出願のさらに他の態様により、三次元空間内の物体の位置、特に移動物体の位置を決定する装置は、左側一番外または最初の受信アンテナと右側一番外または最後の受信アンテナとの間隔に相当する距離ｄだけ互いに離して配置されている少なくとも２つの送信アンテナアレイと、１列に配置されたいくつかの複数個の受信アンテナとを含む。別法として、距離ｄ＋ｄｘが選択されることもあり、その場合、ｄｘを、個々の受信アンテナラインの間隔、または、受信アンテナアレイの位相中心の間隔とする。
【００２８】
ほかの点では、これらの送信アンテナは、受信アンテナの側または受信アンテナの向かい側の任意の位置に配置されることもある。
【００２９】
この装置はさらに、送信アンテナから時間的に連続して出される信号を生じさせる周波数発生器、束ねられたアンテナビームを生じさせるために、また、上記束ねられたアンテナビームに対応する重なりアンテナラインの出力信号を比較することで二次元ＦＦＴを用いて速度補正および／または距離補正を行うために、デジタルビームフォーミング方式により受信アンテナから出された受信信号を少なくとも１回結びつける少なくとも１つの処理ユニット、および、物体の位置を示す表示装置も含む。
【００３０】
物体、特に移動物体の位置を決定するための本発明による方法は少なくとも、時間的に連続して送信されて、１列に配置されたいくつかの複数個の受信アンテナにより物体に反射した一連の受信信号を受け取るステップ、上記受信信号をデジタル化するステップ、束ねられたアンテナビームを形成するために、デジタルビームフォーミング方式により上記受信信号を組み合わせるステップ、重なりアンテナラインの出力信号を比較することで二次元ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて、あるいは、上記束ねられたアンテナビームに対応するドップラー補正マトリックスを用いて、速度補正および距離補正を行うステップ、および、上記物体の位置を表示するステップを含む。
【００３１】
一方では距離ｄだけ間隔を置いている送信アンテナアレイの一構成では、右側一番外にある受信アンテナラインまたは最後の受信アンテナラインと、左側一番外にある合成アンテナラインまたは最初の合成アンテナラインとの重なりが可能となり、このことから、ドップラー補正用の位相補正マトリックスを得ることができる。上記送信アンテナアレイが、距離ｄ＋ｄｘだけ間隔を置いて位置づけられる場合には、受信アンテナラインの重なりはまったく生じない。ここでは、この合成アンテナラインのサイズが最大限である。物体の移動による画像歪みを補償するために、この場合には、左側または最初の送信信号と右側または最後の送信信号の時間的ズレから計算されるレンジ・ドップラーマトリックスの速度依存位相補正を行うことになっている。
【００３２】
この空間内の物体の位置は、送信信号と受信信号との間の周波数オフセットによる距離から決定される。このアジマスでの位置は、受信機アレイのデジタルビーム・スイープにより可能となる。この垂直位置は、上端、中央、下端への異なる垂直可視方向を持つ３個の送信アンテナを使用して決定される。ここでは、これらの送信アンテナをかわるがわる動作させる。この検出法に上記送信アンテナのうちどれを使用したかにより、それらの受信信号の振幅が異なる。ここで、３つの受信ステップの振幅を比較すれば、その物体の垂直位置を決定できる。
【００３３】
これらのサブクレームに列挙された特徴、および、それぞれ請求される主題は、有利なさらなる展開になっている。
【００３４】
有利には、この装置が有する受信アンテナの数は、８個、１６個、または３２個である。
【００３５】
有利なさらなる展開により、この物体の位置は、アンテナ・ダイアグラム（アンテナ方位）を持つ表示装置を用いて示されることもある。
【００３６】
有利なさらなる展開において、距離補正に加えて速度補正も行われる。
【００３７】
観測角の範囲において角度分解能をさらに高めるために、隣り合ったアンテナビームの振幅を求めるのが得策である。これは、「シーケンシャル・ロービング」とも呼ばれている。
【００３８】
角度分解能をさらに高めるために、隣り合った２つのアンテナビームの和と差を求めるのが得策である（いわゆる、モノパルス）。
【００３９】
以下では、本発明の例示的実施形態を、図を用いてさらに詳しく説明する。これらの図のすべてにおいて、互いに対応する部分には同一の参照番号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】レーダセンサの機能ブロックを図式的に示した説明図である。
【図２】レーダセンサのアンテナの配置を示した説明図である。
【図３】第１の実施形態により、実開口と、その結果得られる合成配置構成を示した説明図である。
【図４】第２の実施形態により、実開口と、その結果得られる合成配置構成を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明は、デジタルビームフォーミングを用いてエリアをモニタリングする図１による周波数変調連続波レーダ（ＦＭＣＷレーダ）に関わっている。このレーダセンサは、ここでは、１２の出力を持つ送信機と、いくつか（この場合、１６）の受信機から成っている。図１は、集積化された周波数変調器と４つの切換え可能な出力を持つ送信機、それぞれが３つの切換え可能な出力を持つ４つのファイナルアンプ、および、それぞれが４つの受信チャンネルを持つ４つの受信機ブロックを示している。受信信号は、これらの受信機ブロック内でベースバンドにミックスダウンされる。
【００４２】
ここで、図１は、送信機（１）、４つのファイナルアンプ（１９）、１２個の送信アンテナ（１０）、４つの受信機ブロック（２）、１６個の受信アンテナ（２０）を含むレーダセンサを示している。送信機（１）は、変調器（１６）、周波数発生器（１３）、分周器（１４）、調整可能なアンプ（１２）、切換え可能なドライバ（１１）を収めている。周波数発生器（１３）は、周波数が７６ＧＨｚと７７ＧＨｚの間で変わる出力信号を生じさせる。この出力信号は、振幅を調整できるアンプ（１２）に出される。アンプ（１２）の出力信号は、オン・オフに切換えできる４つのドライバ（１１）の入力部に出される。
【００４３】
４つのファイナルアンプ（１９）はそれぞれ、３つのドライバ段（１９０）を持っている。ドライバ（１１）の出力部は、ファイナルアンプ（１９）のドライバ段（１９０）の入力部につながれている。次に、ドライバ段（１９０）がそれぞれ、送信アンテナ（１０）の１つを駆動する。
【００４４】
送信機（１）の周波数発生器（１３）はまた、その出力部において、分周器（１４）にも信号を出し、分周器（１４）は、この周波数発生器の出力信号の周波数の半分の周波数を持つ出力信号を出す。
【００４５】
受信機ブロック（２）はそれぞれ、周波数逓倍器（２２）と４つのミキサ（２１）を収めている。周波数逓倍器（２２）は、送信機（１）の分周器（１４）の出力信号を受け取り、それぞれ、それらの入力信号の周波数の２倍の周波数を持つ信号を生じさせ、また、それぞれ、それらの発生した信号をミキサ（２１）の第１の入力部に出す。ミキサ（２１）はそれぞれ、受信アンテナ（２０）をそれぞれ１つ持つ第２の入力部につながれて、対応する受信アンテナ（２０）で受け取られた信号がミキサ（２１）の中でベースバンドにミックスダウンされるようにしている。ミキサ（２１）の出力信号は、図１には示されてない処理ユニットの中で算定される。物体が認識される場合には、それらの物体が表示ユニット上に視覚的に示される。
【００４６】
このレーダは、±１０度の狭い水平検出範囲で例えば２００ｍまでのファーレンジ（遠距離）と、±４５度の広い検出範囲で例えば８０ｍまでのクローズレンジ（近距離）を両方とも測定できる。
【００４７】
図２は、アンテナの物理的配置を示している。外側受信チャンネルは、それぞれが３列のアンテナラインを持つアンテナアレイにつながれている。内側受信チャンネルは、単一のアンテナラインにつながれているだけである。
【００４８】
図２は、ここでは、送信アンテナ（１０）と受信アンテナ（２０）の配置を平面図で示している。送信アンテナ（１０）と受信アンテナ（２０）は、ｘｙ平面内に延びているパッチアンテナの形式で作られる。受信アンテナ（２０）はそれぞれ、いわゆるアンテナライン（２８）を持っており、アンテナライン（２８）はそれぞれ、９つの受信ビーム素子（２４）と、その間にある接続線（２９）から成っている。
【００４９】
アンテナライン（２８）の受信ビーム素子（２４）は縦に１列に並べられて、アンテナライン（２８）が細長く、かつｙ方向に延びるようにしている。受信アンテナ（２０）のアンテナライン（２８）はすべて、互いに平行に延びており、また、ｙ方向に関して同じ高さにある。それゆえ、アンテナライン（２８）は、ｘ方向に関して互いに隣接して配置され、また、外側のアンテナラインは、右側または最後のアンテナライン（２８）、あるいは、左側または最初のアンテナライン（２８）と称される。
【００５０】
ｚ方向は、この図面のページ面から外に上向きになっている。ｚ方向は、物体を検出する主要方向である。例えば、レーダセンサが陸上車両に嵌め込まれて、進行方向に物体を検出することになっている場合には、このｚ方向が進行方向である。ｙ方向は上向きになっている。この図では、右側がＲで標示され、また左側がＬで標示されている。ここでは、ｚ方向とは逆の方向で見ており、それゆえ、進行方向に逆らって見ている。
【００５１】
アンテナライン（２８）はそれぞれ、ストリップ線路（２３）を用いて受信機ブロック（２）の入力部にアンテナライン（２８）を接続させるフィードイン点を持っている。それぞれ３列のアンテナライン（２８）を収めている３個の受信アンテナ（２０）が左側に設けられる。右側にも、３個のアンテナ（２０）が構築される。これらのアンテナも、それぞれ３列のアンテナライン（２８）を持っている。中央領域内の１０個の受信アンテナ（２０）はそれぞれ、ただ１列のアンテナライン（２８）を収めており、それゆえ、ここでは、ただ１列のアンテナライン（２８）が、その対応するフィードイン点を用いて、受信機ブロック（２）の入力部に接続される。
【００５２】
送信アンテナ（１０）は、ここでは、４つの送信アンテナアレイ（３６）に細分されており、また、２つの内側送信アンテナアレイ（３６）と２つの外側送信アンテナアレイ（３６）とが区別される。外側または最後のアンテナアレイ（３６）はそれぞれ、３個のアンテナ（１０）を収めており、また、これらのアンテナの方では、それぞれ３列のアンテナライン（１８）を収めている。内側送信アンテナアレイ（３６）はそれぞれ、３個のアンテナ（１０）を持っているが、これらのアンテナはそれぞれ、１列のアンテナライン（１８）しか収めていない。
【００５３】
アンテナライン（１８）はそれぞれ、送信機ビーム素子（１７）と、その間にある接続線（１７０）を持っている。アンテナライン（１８）の送信機ビーム素子（１７）は、縦に１列に並べられて、アンテナライン（１８）が細長く、かつｙ方向に延びるようにしている。アンテナライン（１８）はすべて、互いに平行に延びている。
【００５４】
外側の送信アンテナアレイ（３６）の送信アンテナ（１０）のアンテナライン（１８）はそれぞれ、１８の送信機ビーム素子（１７）を収めている。外側の送信アンテナアレイ（３６）の送信アンテナ（１０）の３列のアンテナライン（１８）のそれぞれはフィードイン点を持っており、また、このフィードイン点は、ストリップ線路（２３）により、同一送信アンテナ（１０）のアンテナライン（１８）の他のフィードイン点につながれている。対応する接続ノードは、ファイナルアンプ（１９）のドライバ段によって駆動される。外側の送信アンテナアレイ（３６）の送信機ビーム素子は、異なる形状にしてあり、それによって振幅の割当てが行われる。
【００５５】
それゆえ、右外側または最後の送信アンテナアレイ（３６）内および左外側または最初の送信アンテナアレイ（３６）内には、３個のアンテナ（１０）がそれぞれ設けられ、その場合、送信アンテナアレイ（３６）内のアンテナは、主ビーム方向から見て、それゆえ、アンテナの垂直ビーム方向から見て異なっている。
【００５６】
内側の送信アンテナアレイ（３６）はそれぞれ、３個の送信アンテナ（１０）を持っており、また、これらの送信アンテナの方では、それぞれ９個のビーム素子（１７）を収めている。送信アンテナアレイ（３６）ごとに、それぞれ、対応するアンテナ（１０）が接続されている３つのドライバ段（１９０）を有するファイナルアンプ（１９）がある。内側の送信アンテナアレイ（３６）の送信アンテナ（１０）もそれぞれ、その対応する勾配だけ異なっている。内側の送信アンテナアレイ（３６）の左側アンテナ（１０）は、３度下方にスクイント（やぶにらみ）を行い、また、中央のアンテナ（１０）は、傾けられた視線をまったく持たず、さらに、内側の送信アンテナアレイ（３６）の右側アンテナ（１０）は、３度上方に傾けられた視線を持っている。
【００５７】
左外側の送信アンテナアレイ（３６）のうち６度下方にスクイントを行う送信アンテナ（１０）と、右側の送信アンテナアレイ（３６）に属し、かつ６度下方にスクイントを行う送信アンテナ（１０）との間隔はＤである。左側または最初の送信アンテナアレイ（３６）と右側または最後の送信アンテナアレイ（３６）との間にあって、どちらも傾けられた視線をまったく持たない送信アンテナ（１０）の間隔と、両方とも６度上方に傾けられた視線を持っている送信アンテナ（１０）の間隔も同一である。
【００５８】
これらのアンテナアレイ、すなわち、受信アンテナを形成するためのいくつかのアンテナラインの組合せは、ファーレンジ・モードにおいてビームの束ねを増大させるために必要である。このモードでは、受信機チャンネルのすべてを作動させる。しかしながら、アンテナラインの数が３つではない実施形態がある。アンテナのアンテナラインの中央ラインは位相中心と呼ばれる。
【００５９】
ニアレンジ・モードでは、内側の個々のアンテナラインだけが使用される。アンテナアレイと違って、ここでは、受信機の位相中心はさらに接近し、広いビーム・スイープが可能になるようにしている。この受信アンテナアレイは、一般に１０度の垂直ビーム幅を持っている。
【００６０】
この送信機はまた、ファーレンジではアンテナアレイを使用し、ニアレンジでは個々のアンテナラインを使用する。これらのアンテナアレイと個々のアンテナラインは、その対応する検出範囲を最適に照射するように設計されている。
【００６１】
ファーレンジ・モードでは、それぞれ外側の３つのアンテナアレイが使用され、また、ニアレンジ・モードでは、内側にある個々のアンテナラインが使用される。ファーレンジ・モードでは、送信機は、一般に５度の垂直ビーム幅を持っており、また、ニアレンジ・モードでは、送信機は１０度のビーム幅を持っている。
【００６２】
物体の垂直位置を決定するために、これらのアンテナアレイまたは個々のアンテナラインは、アンテナまたはアンテナアレイの垂直方位の主ビーム方向が一般に６度上方に揃えられ、また、第２のアンテナが、傾けられた視線をまったく持たず、さらに、第３のアンテナが６度下方にスクイントを行うように設計されている。
【００６３】
個々のビーム素子の間隔Ｌを増減させることにより、アンテナのスクイントが実現される。角度θだけスクイントを行うアンテナにおける間隔Ｌｓは、次式：
【００６４】
Ｌｓ：＝Ｌ／（１＋ｓｉｎ（θ））
【００６５】
により、近似的に表わすことができ、ここで、Ｌは、第１のビーム素子と第２のビーム素子との間隔である。次に、第２のビーム素子と第３のビーム素子との間隔は、Ｌｓである。
【００６６】
ｙ方向に関して主アレイビーム方向が異なっている。角度θは、ｚ軸と、この送信アンテナの主ビーム方向とのなす角度である。角度θが大きくなればなるほど、このビーム方向の垂直部分は大きくなる。
【００６７】
垂直面において物体の位置を決定するために、下方に向き、中央の方に向き、上方に向く送信アンテナを、測定サイクルごとに、かわるがわる作動させる。サイクルごとに存在して、速度と間隔が同一である物体を互いに比較する。この物体の高さは、振幅比から決定できる。この方法は、「シーケンシャル・ロービング」と呼ばれる。
【００６８】
この垂直ビーム・スイープは、橋梁などの偽物標を検出するために、また、装着時や車両への実装条件を変更するときに自動校正を行うために重要である。
【００６９】
水平面においてアンテナ開口を擬似的に広げて、いわゆる合成開口を形成するために、測定サイクル中、左側のアンテナアレイと右側のアンテナアレイを変調周期ごとに交互に作動させる。
【００７０】
この測定順序は、例えば以下のように思われる。まず第１に、第１の測定サイクルにおいて、左側または最初の送信アンテナアレイの左側アンテナ、次に、右側または最後の送信アンテナアレイの左側アンテナをまず第１に作動させる。次の第２の測定サイクルにおいて、左側または最初の送信アンテナアレイの中央アンテナをまず第１に、次に、右側または最後の送信アンテナアレイの中央アンテナを作動させ、また、次の第３の測定サイクルにおいて、左側または最初の送信アンテナアレイの右側アンテナをまず第１に、次に、右側の送信アンテナアレイの右側または最後のアンテナを作動させる。第３の測定サイクル後に、この方法は、一巡して第１の測定サイクルに戻る。作動中、この送信機の周波数は、ＦＭＣＷ（周波数変調連続波）により変えられる。
【００７１】
しかしながら、別法として、第１の段階において、左側または最初の送信アンテナアレイの左側、中央、右側の送信アンテナをかわるがわる作動させ、次に、右側または最後の送信アンテナアレイの左側、中央、右側の送信アンテナをかわるがわる作動させることも可能である。
【００７２】
ファーレンジでは、物体はまだレーダセンサから相対的に遠く離れているために、レーダの使用中、垂直スイープ動作をたびたび実施する必要がないものと指摘される。
【００７３】
左側または最初の送信アンテナアレイと右側または最後の送信アンテナアレイは、ここでは、図２に示される距離Ｄだけ互いに間隔を置いて配置されている。ここでは、ビーム方向が同じである送信アンテナアレイの間隔はＤに等しく、その場合、この間隔はそれぞれ、対応する送信アンテナアレイの焦点から測定される。このような場合には、その焦点は、それぞれアンテナラインの中央である位相中心にある。距離Ｄは、左側一番外または最初の受信アンテナの位相中心と右側一番外または最後の受信アンテナの位相中心との間隔に相当する。
【００７４】
送信アンテナ構成の位置は、図２に示されるように、受信アンテナアレイの向かい側になければならないとは必ずしも言えない。この送信アンテナは、左側と右側、または、受信アンテナアレイのすぐ隣りを含め、任意の地点に位置づけられることもある。これは、レーダセンサの設置高さを低くすることになっている場合、例えば、車両のバンパにセンサを装着する場合に、特に有利である。
【００７５】
受信機の信号は、まず第１にデジタル化され、次に、「デジタルビームフォーミング」方式により互いに組み合わされて、２×１６列のアンテナラインのアンテナアレイに対応する束ねられたビームが形成されるようにする。個々のアンテナラインの受信信号の適切な位相ズレと重み付けにより、このような束ねられたビームは、所望の観測角の方向に揃えることができる。この方法は、本文献において「前方監視ＳＡＲ」として知られている。
【００７６】
図３は、上側の説明図において実開口を示し、また、下側の説明図においてレーダの合成配置構成を示している。
【００７７】
この配置構成の一特徴は、実アンテナラインと合成アンテナラインが互いに上下にくることである。このことから、これら２列のアンテナラインが同一信号を受信しなければならないという要件を推論できる。
【００７８】
しかしながら、このことは、動かされる物体には当てはまらない。なぜなら、これらの物体は、交互に受信された２つの信号の時間的ズレのために、物体が異なる位置を取り得るからである。同じことが、異なる変調状態や、使用される機能アセンブリの物理的性質に起因するかもしれない位相ズレにも当てはまる。これらの位相ズレは、レーダ画像に歪みや偽像をもたらす。
【００７９】
ＤＥ １０ ２００８ ０６１ ９３２Ａ１で開示されているように、重なっている受信チャンネルの信号から、デジタルビームフォーミング用の補正係数を求めることができる。この目的で必要とされる信号処理手順も、参照によって説明の一部として本明細書に組み入れられているＤＥ１０ ２００８ ０６１ ９３２ Ａ１に記載されている。
【００８０】
図４は、レーダの第２の実施形態用の開口を示しており、上側の説明図は実開口を示し、また、下側の説明図は合成開口を示している。第２の実施形態により、送信機は、距離Ｄ＋ｄｘだけ離れて配置されている。これは、外側の送信アンテナアレイの平行な主ビーム方向を持つ送信アンテナの間隔がＤ＋ｄｘに等しいことを意味している。
【００８１】
ここで、ｄｘは、２個の受信アンテナの間隔、この場合、互いに隣接している外側の受信アンテナの位相中心の間隔である。図４に示されるように、合成アンテナアレイが得られる。次に、このアンテナ開口を最適に利用する。
【００８２】
しかしながら、このとき、重なりアンテナラインからの信号から補正係数を得ることはできない。このような場合、物体の動きによる受信信号の位相ズレを補償するために、速度依存ドップラー補正が計算されることになっている。この位相ズレは、左側または最初の送信機の作動と右側または最後の送信機の作動との公知の時間的ずれと、物体速度から計算できる。この物体速度は、いわゆるレンジ・ドップラーマトリックスからわかる。レンジ・ドップラーマトリックスは、マルチチャンネル・ドップラーフィルタの機能を奏する。このとき、個々のフィルタごとに、その信号位相は、次式：
【００８３】
ΔΦ：＝２・π・１ｄｏｐｐ・δｆｄ・ΔＴ
【００８４】
により、値ΔΦだけ補正されることになっており、
ここで、
１ｄｏｐｐはドップラーフィルタのナンバーであり、
δｆｄは、このドップラーフィルタの帯域幅であり、
ΔＴは、左側または最初の送信機の作動と右側または最後の送信機の作動との時間的ズレである。
【００８５】
さらに他の実施形態では、別の送信機アンテナアレイを追加でき、その場合、別の送信アンテナアレイと既存の送信アンテナアレイとの間隔はそれぞれＤまたはＤ＋ｄｘである。次に、それによって、合成アンテナアレイもそれぞれ同等に増える。
【符号の説明】
【００８６】
１  送信機
２  受信機回路
１０  送信アンテナ
１１  ドライバ
１２  アンプ
１３  周波数発生器
１４  分周器
１６  変調器
１７  送信アレイ素子
１８  ファイナルドライバ
１９  ドライバ段
２０  受信アンテナ
２１  ミキサ
２２  周波数逓倍器
２３  ストリップ線路
２４  受信ビーム素子
２８  アンテナライン
３６  送信アンテナアレイ
【図１】
2014529076.tif 000003
【図２】
2014529076.tif 000004
【図３】
2014529076.tif 000005
【図４】
2014529076.tif 000006
【国際調査報告】
2014529076.tif 000007
2014529076.tif 000008
2014529076.tif 000009
2014529076.tif 000010
2014529076.tif 000011
2014529076.tif 000012