(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の周波数変調連続波レーダシステムを操作するための方法において、
受信信号（Ｓｅｉｎ）を受信するステップと、
所定の時間後に前記受信信号（Ｓｅｉｎ）を微分するステップと、
微分された前記受信信号（Ｓｅｉｎ）からミックスダウンされた干渉信号（ＳＩｎｔ）のパラメータを算出するステップと、
前記パラメータから前記干渉信号（ＳＩｎｔ）を再構成するステップと、
前記受信信号（Ｓｅｉｎ）から前記干渉信号（ＳＩｎｔ）を除去するステップと、
を有している、自動車の周波数変調連続波レーダシステムを操作するための方法。
【請求項２】
前記干渉信号（ＳＩｎｔ）の前記パラメータを、微分された前記受信信号（Ｓｅｉｎ）の極値から算出し、前記極値から、前記干渉信号（ＳＩｎｔ）の位相レスポンス（φＩｎｔ）の時間微分のための値である直線を算出する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記干渉信号（ＳＩｎｔ）の振幅（ＡＩｎｔ）を、前記受信信号（Ｓｅｉｎ）の前記極値の中間値から算出する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記直線の勾配および軸線区分を算出する、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
前記周波数変調連続波レーダシステムがＩＱ混合器を有しており、前記ＩＱ混合器の各回路のための前記受信信号（Ｓｉｎ）を微分するために微分装置（１１０）を使用し、算出装置（１２０）を用いて前記干渉信号（ＳＩｎｔ）の前記位相レスポンス（φＩｎｔ）の時間微分の直線のパラメータを算出し、前記ＩＱ混合器の各回路のために微分された、前記受信信号（Ｓｅｉｎ）の成分を前記位相レスポンスの時間微分で重み付けし、この際に、前記ＩＱ混合器の前記各回路のために前記受信信号（Ｓｅｉｎ）の有効成分（ＳＮ）を算出する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記算出装置（１２０）を前記ＩＱ混合器の１つの信号回路のためだけに設ける、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記干渉信号の前記位相レスポンスのゼロ位相角の算出を実行する、請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
自動車の周波数変調連続波レーダシステムを操作するための装置（１００）において、
所定の時間後に受信信号（Ｓｅｉｎ）を微分するための微分装置（１１０）を有しており、
微分された前記受信信号（Ｓｅｉｎ）のパラメータを算出するための算出装置（１２０）を有していて、前記パラメータがミックスダウンされた干渉信号（ＳＩｎｔ）の位相レスポンス（φＩｎｔ）の時間微分のための値を成しており、
前記パラメータから前記干渉信号（ＳＩｎｔ）を再構成するための再構成装置（１５０）を有しており、
前記受信信号（Ｓｅｉｎ）から前記干渉信号（ＳＩｎｔ）を除去するための除去装置（１４０）を有している、
自動車の周波数変調連続波レーダシステムを操作するための装置（１００）。
【請求項９】
前記周波数変調連続波レーダシステムがＩＱ混合器を有しており、前記パラメータの算出が前記ＩＱ混合器の１つの信号回路のためだけに実行可能であり、微分された前記受信信号（Ｓｅｉｎ）の２つの信号回路が前記パラメータで重み付けされ、有効信号（ＳＮ）のＩ成分およびＱ成分が再構成される、請求項８記載の装置（１００）。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品において、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法が制御装置で実行されるかまたはコンピュータ読み取り可能なデータキャリアに記憶されているときに前記方法を実施するためのプログラムコード手段を有している、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のレーダシステムを操作するための方法に関する。また本発明は、自動車のレーダシステムを操作するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代自動車は、交通安全および自動走行を考慮して複数のレーダセンサがますます装備される。高い交通量および取り付けられた多くのレーダシステムにおいては、レーダシステムが自己送信された信号の他に様々な別のレーダシステムの信号も受信することを前提としている。このシステムが重畳する周波数範囲内に送信を行うと、妨害電力としての外部信号が固有の信号のターゲット応答に反映され得る。別のレーダシステムによるレーダシステムの妨害は干渉と呼ばれる。
【０００３】
特許文献１には、時間信号内のジャンプまたはその微分を介して、干渉の始まりおよび終わりを検出する方法が開示されている。対抗措置として、いわゆる「ゼロパディング“Zero-padding”」、次いで有効信号の再構成が、中間値の使用または曲線適合によって実施される。しかしながら、この手段によって有効信号の一部が失われることがあるという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】アメリカ合衆国特許出願第２００６／０１２５６８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、自動車のレーダシステムを操作するための改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、第１の態様によれば、
受信信号を受信するステップと、
所定の時間後に前記受信信号を微分するステップと、
微分された前記受信信号から干渉信号のパラメータを算出するステップと、
前記パラメータから前記干渉信号を再構成するステップと、
前記受信信号から前記干渉信号を除去するステップと、
を有している、自動車のレーダシステムを操作するための方法によって解決される。
【０００７】
第２の態様によれば、この課題は、
所定の時間後に受信信号を微分するための微分装置を有しており、
微分された受信信号のパラメータを算出するための算出装置を有していて、この場合、このパラメータが干渉信号の位相レスポンスの時間微分のための値を成しており、
前記パラメータから干渉信号を再構成するための再構成装置を有しており、
受信信号から干渉信号を除去するための除去装置を有している、自動車のレーダシステムを操作するための装置によって解決される。
【０００８】
この方法および装置の好適な実施態様は、従属請求項の対象である。
【０００９】
この方法の好適な実施態様によれば、干渉信号のパラメータは、微分された受信信号の極値から算出され、この場合、前記極値から、干渉信号の位相レスポンスの時間微分のための値である直線が算出される。このような形式で、受信信号内に含まれる干渉信号を表すイメージが形成され得る。
【００１０】
この方法の別の好適な実施態様によれば、干渉信号の振幅が、受信信号の極値の中間値から算出される。このような形式で、干渉信号の振幅が評価プロセスによって算出され得る。
【００１１】
この方法の別の好適な実施態様によれば、直線の勾配および軸線区分が算出される。このような形式で、位相レスポンスの時間微分を算出することができ、この時間微分によって、好ましくない干渉信号が除去された有効信号を算出するために、干渉信号が再構成される。
【００１２】
この方法の別の好適な実施態様によれば、レーダシステムがＩＱ混合器を有しており、この場合、ＩＱ混合器の各回路のための受信信号を微分するために微分装置が使用され、算出装置を用いて干渉信号の位相レスポンスの時間微分の直線のパラメータが算出され、前記ＩＱ混合器の各回路のために微分された前記受信信号の成分が前記位相レスポンスの時間微分で重み付けされ、この際に、前記ＩＱ混合器の前記各回路のために前記受信信号の有効成分が算出される。好適には、このような形式では位相レスポンスのゼロ位相角が決定される必要はない。
【００１３】
この方法の別の好適な実施態様によれば、算出装置がＩＱ混合器の１つの信号回路のためだけに設けられている。このような形式で、レーダシステムのハードウエアコストが好適な形式で安価に維持され得る。
【００１４】
別の好適な実施態様によれば、干渉信号の位相レスポンスのゼロ位相角の算出が実行される。このような形式で、ＩＱ混合器が存在しなくても、有効信号の再構成を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一般的なレーダシステムのブロック図である。
【図２】別のレーダシステムの妨害信号を有するレーダシステムの送信信号を示す図である。
【図３】レーダシステムの受信信号内の干渉を示す図である。
【図４ａ】本発明による装置の第１実施形態のブロック図である。
【図４ｂ】本発明による装置の第２実施形態のブロック図である。
【図５】受信信号およびその時間微分の原理を示す図である。
【図６】受信信号および再構成された干渉信号の経時変化である。
【図７】干渉信号が除去された有効信号である。
【図８ａ】この方法を使用する前の周波数スペクトルである。
【図８ｂ】この方法を使用した後の周波数スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を、その他の特徴および利点と共に、複数の図面を用いて以下に詳しく説明する。この場合、明細書および図面に開示されたすべての特徴は、請求項の引用関係とは無関係に本発明の対象である。図面は、特に本発明にとって重要な原理を説明するために用いられる。同じ若しくは機能的に同じ構成要素には、同じ符号が付けられている。
【００１７】
図１は、一般的な周波数変調連続波レーダシステム（英語．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ  ｒａｄａｒ、ＦＭＣＷ）のブロック図を示す。この場合、発生器１０が設けられており、この発生器１０は送信信号をパワーディバイダ２０に供給する。パワーディバイダ２０から信号の半分が送信アンテナ３０に、半分が混合器６０に供給される。ターゲットで反射された受信信号は受信アンテナ４０によって受信され、ＨＦ前置増幅器５０に供給され、続いて混合器６０に供給される。混合器６０によって、送信信号と受信信号とは互いに乗算され、その結果が、フィルタリングのために例えば低域フィルタの形のフィルタ７０に供給される。このフィルタ７０から、フィルタ処理された信号は、ベースバンド増幅器８０、アナログ／デジタル変換器９０、続いてインターフェースを介してコンピュータ（図示せず）に達する。このような形式のＦＭＣＷレーダシステムによって、自動車分野において、例えばターゲットに対する距離、方向および速度を決定することができる。
【００１８】
次に、線形周波数変調連続波レーダ（ＬＦＭＣＷレーダ）の相互の妨害が観察される。
【００１９】
図２は、例えば別の自動車のレーダシステムから送信される妨害若しくは干渉信号ＳＩｎｔによって所定の範囲内で干渉するチャープシーケンス変調を有する信号としての、送信信号の複数のランプｆｅｇｏの時間／周波数グラフを示す。破線で仕切った送信器ランプｆｅｇｏの左右は、レーダシステムの受信バンド幅を表し、この場合、ターゲットで反射された信号（図示せず）は、送信器ランプｆｅｇｏに対して平行な、受信バンド幅内に配置された信号波形を有しており、この場合、反射された信号は送信器ランプｆｅｇｏに対して時間的に遅延されている。
【００２０】
それぞれ送信信号の送信器ランプｆｅｇｏの左右の破線は、図１のレーダシステムのフィルタ７０の作用を示しており、従って円で示した範囲内においてのみ、干渉信号ＳＩｎｔを有する送信信号の干渉作用が生じる。レーダシステムの受信信号内の干渉は、２つのＦＭＣＷレーダの周波数ランプが交差している場合、干渉区間の中央を中心にして対称性を有している。従って、干渉作用のための前提条件は、送信する信号と干渉し合う信号の変調の少なくとも異なる勾配である。
【００２１】
これは、ターゲット検出時における周波数スペクトル内のノイズ増大若しくは感度低下を招くことがある。前記対称性のためには、妨害レーダ信号の周波数ランプが、図２に２本の破線で示された受信バンド幅内に完全に位置していなければならないが、有効信号の始まりまたは終わり頃に干渉が発生すると、これは不可能である。この場合、干渉は、測定データの窓掛け（例えばハニング窓による）のために、いずれにしてもそれほど強くない。何故ならば、ランプの縁部の値は弱く重み付けされるだけだからである。
【００２２】
対称性の原因は、干渉Ｔｉｎｔの全時間長さに亘っての干渉信号ＳＩｎｔの位相レスポンスφｉｎｔ（ｔ）であり、この位相レスポンスは、数学的に次のように表すことができる：
【数１】
0006533293.tif 000002
φＩｎｔ（ｔ）…干渉信号の位相レスポンス
ｆＩｎｔ…干渉信号ＳＩｎｔの周波数
つまり、全干渉時間長さＴＩｎｔに亘って見て、位相変化は合計ゼロである。ミックスダウンされた干渉信号若しくは妨害信号ｆＩｎｔの周波数レスポンスｆＩｎｔ（ｔ）は、図２に円で示した受信バンド幅内での、妨害信号ＳＩｎｔと送信信号との差から得られる。
【００２３】
位置ｆＩｎｔ（ＴＩｎｔ／２）＝０（干渉信号と送信信号との交点）に関して、軸対称が成り立つ。信号が微分されると、初期対称的な信号が発生し、この場合、干渉時間長さＴＩｎｔの中央が原点を形成する。これは、軸対称的なコサインが導き出されて初期対称的な負のサインが得られるのに等しい。
【００２４】
図３は、固有のレーダの送信信号の周波数ランプｆｅｇｏの時間信号に作用する干渉の影響を示す。時間軸の大部分で振幅的に弱い信号が発生することが分かる。これに対して、約１８０〜約２７０（定性的な時間データ）の間の範囲内において、より高い振幅変化が見られ、これは、別のレーダシステムの送信信号による送信信号の干渉作用によって引き起こされる。
【００２５】
そこで、受信された時間信号を微分し、この時間微分から、ミックスダウンされた干渉信号の具体的な状態（周波数レスポンス）に関する情報を得ることが提案される。これらの情報は、これによって受信された時間信号内の干渉成分を推定し、この干渉成分を時間信号から除去するか若しくは抑圧させるために用いられる。その結果、入り込んだ時間信号若しくは受信信号Ｓｅｉｎ（ｔ）を補正するためのシステムが重要となる。
【００２６】
レーダシステムの受信信号Ｓｅｉｎ（ｔ）は、一般的な形式で数学的に次のように表すことができる：
【数２】
0006533293.tif 000003
Ｓｅｉｎ（ｔ）  …  全受信信号
ＳＮ  …  有効信号
これによって、有効信号ＳＮｕｔｚと干渉信号ＳＩｎｔとの重畳が形成される。
【００２７】
次に、個別の干渉信号ＳＩｎｔへの限定が観察され、この場合、この方法は複数の干渉信号を有するシステムにも使用することができる。干渉信号ＳＩｎｔは、時間レンジ内で数学的に次のように表すことができる：
【数３】
0006533293.tif 000004
ＳＩｎｔ  …  干渉信号
ＡＩｎｔ  …  干渉信号の振幅
φＩｎｔ（ｔ）  …  干渉信号の位相レスポンス
【００２８】
干渉信号ＳＩｎｔの位相レスポンスφＩｎｔ（ｔ）は、受信信号Ｓｅｉｎの周波数ランプと干渉信号ＳＩｎｔの周波数ランプとの差から、次の数学的な関係に従って得られる：
【数４】
0006533293.tif 000005
次のパラメータを有している：
ＴＩｎｔ  受信バンド幅内の干渉信号の時間長さ
Ｂ  送信された周波数ランプの周波数偏移
ＢＩｎｔ  干渉信号の周波数ランプの周波数偏移
Ｔｅ  送信された周波数ランプの時間長さ
Ｔｅ，Ｉｎｔ  干渉信号の時間長さ
ｆｅ，Ｉｎｔ  干渉信号の搬送周波数
ｆｅ，ｅｇｅ  送信信号の搬送周波数
Δｔ  干渉信号と送信信号との時間的なずれ
φｉ  ターゲット応答のゼロ位相角
【００２９】
有効信号ＳＮは、一定の周波数の振動として数学的に次のように記載される：
【数５】
0006533293.tif 000006
ｆｂｅａｔ，ｉ  …  ミックスダウン後のｉ回のターゲット応答の一定の周波数
【００３０】
図４ａは、自動車のレーダシステムを操作するための装置１００の第１実施形態の機能形式を具体的に示す。ＩＱ混合器のための受信信号ＳｅｉｎのＱ成分およびＩ成分が装置１００に供給されることが分かる。微分装置１１０によって、受信信号ＳｅｉｎのＩ成分およびＱ成分の時間微分がそれぞれ実施される。
【００３１】
受信信号Ｓｅｉｎの時間微分が形成されると、好ましくない干渉に関する情報を次の数学的な関係に従って得ることができる：
【数６】
0006533293.tif 000007
【数７】
0006533293.tif 000008
φＩｎｔ（ｔ）  …  干渉信号の位相レスポンスの時間微分
【００３２】
φＩｎｔ（ｔ）は、直線の形を有していて、そのパラメータは微分された受信信号Ｓｅｉｎから決定され得る。このために、ピーク値若しくは極値は、決定された閾値の上若しくは下にリストアップされていてよい。何故ならば、干渉信号ＳＩｎｔおよびその微分は有効信号よりも大きい振幅を有しているからである。微分前の有効信号の中間値が、干渉信号ＳＩｎｔの振幅ＡＩｎｔを提供し、微分された入力信号Ｓｅｉｎの極値が、直線のパラメータを決定するために、およびひいてはφＩｎｔ（ｔ）を決定するために利用され得る。この場合、これらの極値を通って直線が延びていて、この直線のために、ファクター１だけ異なる（異なる勾配）２つの可能な答えを提供する。「誤った」直線、つまり「誤った」勾配を有する直線は、妨害電力の増加を招き、従って正常でないものとして無視され得る。妨害電力は、例えば再構成された干渉信号ＳＩｎｔの極値を受信信号Ｓｅｉｎ内で測定された極値と比較することによって検知され得る。
【００３３】
この場合、算出は算出装置１２０によって行われる。パラメータの算出は、信号成分Ｉ，Ｑのためだけに実施される必要があり、この場合、パラメータ算出の結果に、ステップ１３０で乗算機１３０によって、微分された信号成分が乗算される。
【００３４】
除去装置１４０（加算器）によって、重み付けされた結果にＱ成分が加算され、それによって有効信号ＳＮが得られる。次いで、コントロール装置１６０によって、受信信号Ｓｅｉｎ内の干渉成分が増加または減少されているかの検査が行われる。干渉成分が増加されている場合のために、間違った直線が使用されているので、有効信号ＳＮを形成するために、別の直線を使用しなければならない。その結果、干渉成分が取り除かれた、修正された入力信号が提供される。この方法はＱ回路のためにも同じであり、この場合、除去装置１４１として減算機１４１が使用される。
【００３５】
図５に示されているように、受信信号Ｓｉｎの妨害されていない領域Ｉ内における有効信号ＳＮの時間微分は、部分ＩＩ内における干渉にさらされた受信信号Ｓｉｎの微分と比較して非常に小さい。つまり、干渉はもっぱら領域ＩＩ内において発生する。微分されたコサイン信号は、干渉成分がサイン信号内と同じ振幅変化を有するように重み付けされる。つまり、重み付けは（φＩｎｔ（ｔ））−１でなければならない。これは、ｆ（ｘ）＝ｘ−１と類似の変化を有している。干渉時間の中間のための（φＩｎｔ（ｔ））−１は、無限になる傾向にあるので、システム内でこのための上限が設定されるべきである。重み付けされた信号は、最後にサイン信号から差し引かれる。
【００３６】
受信信号ＳｉｎのＩ成分の微分は、次のように数学的に表される：
【数８】
0006533293.tif 000009
【００３７】
受信信号ＳｉｎのＱ成分のために次の式が当てはまる：
【数９】
0006533293.tif 000010
【００３８】
合計、および（φＩｎｔ（ｔ））−１による重み付けによって次の式が得られる：
【数１０】
0006533293.tif 000011
【００３９】
このような形式で、結果として、受信信号Ｓｅｉｎから干渉成分若しくは干渉信号ＳＩｎｔが取り除かれるので、妨害のない有効信号ＳＮが提供される。ある程度まで、有効信号ＳＮの損失も存在する。何故ならば、重み付けされたＩ成分が有効信号ＳＮの一部をまだ含んでいるからである。
【００４０】
好適な形式で、図４ａに示した装置１００は、干渉成分において振幅の抹消が得られるように、項目を重複させるために、パラメータ評価の高い精度は必ずしも必要ない。しかも、この変化例においては好適な形式で、位相レスポンスのゼロ位相角を決定する必要はない。
【００４１】
この装置１００の第２実施形態は、図４ｂに概略的に示されている。この場合、レーダシステムにＩＱ混合器は使用されておらず、干渉信号ＳＩｎｔは受信信号Ｓｉｎの振幅および周波数から再現され、受信信号Ｓｉｎから減算される。微分装置１１０は、図４ａの装置１００の実施形態と同じであり、算出装置１２０も同じである。この場合、直線の勾配および軸線部分に追加して、例えば干渉時間長さＴｉｎｔの中央（図５の部分ＩＩの略中央）における受信信号Ｓｉｎの位相位置を算出することによって、位相レスポンスのゼロ位相角も決定されなければならない。干渉の時間的長さは、閾値検出時における収集された最大ピーク値を介して決定されるか、または限定された受信バンド幅に基づいて発生した最大周波数を介して決定される。フィルタ７０の周波数レスポンスは受信信号Ｓｅｉｎに影響を与えるので、これについて予め承知しておくことが、装置１００の精度を改善するために利用され得る。
【００４２】
図面に示した以下の測定データを用いて、交差し合う干渉ランプは時間レンジ内で実際に、図３のシミュレーションと同じように見えることが確認できる。従来の刊行物は、非常に僅かな（約３〜５）信号値だけが干渉の影響を受ける干渉について開示している。本発明による方法の違いは、周波数ランプの高い傾斜度に関連した、特にチャープシーケンス変調において使用される高い受信器バンド幅および走査率に由来する。従って、本発明による方法は、チャープシーケンス変調のために特に良好に適しているとみなすことができる。
【００４３】
発生した干渉を伴う測定サイクルのために、妨害信号を図４ｂの装置１００で評価することによって再構成する試みがなされている。
【００４４】
図６では、受信信号Ｓｉｎは実線で示されていて、受信信号Ｓｅｉｎの微分により再構成された干渉信号は破線で示されている。
【００４５】
図７では、測定された受信信号Ｓｉｎ、および有効信号ＳＮとしての、受信信号Ｓｅｉｎと再構成された干渉信号ＳＩｎｔとの差が示されている。好適には、有意義な再構成を実施するために、パラメータの評価は非常に精確でなければならない。
【００４６】
図８ａは、本発明の方法による補正前のレーダシステムの周波数スペクトルを示す。スペクトル内に高いノイズ成分が見られ、この場合、近い位置にターゲットは存在しない。
【００４７】
図８ｂは、補正後の周波数スペクトルを示す。スペクトルの中央に、約１０ｄＢ低下されているノイズが確認され、さらに個別のターゲットもラインとして確認され得る。これは、干渉成分が遠ざけられていることによって、受信信号内のノイズ成分が減少され得ることを意味する。
【００４８】
好適には、装置１００はレーダシステム内でソフトウエアプログラムとして実現されていてよい。また、装置１００をソフトウエアプログラムとして自動車の単数または複数のコントロールユニット内に実装することも考えられ得る。
【００４９】
要約すれば、本発明によって、妨害干渉成分をレーダシステムの受信信号から除去することができる方法および装置が提案される。これによって、検出精度は高められ、受信された信号の信号ノイズ間隔が改善され得る。
【００５０】
本発明は、前述のように具体的な実施例を用いて説明されているが、これに限定されるものではない。従って当業者は、本発明の核心を逸脱することなしに、まだ開示されていない実施形態を実現することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  発生器
２０  パワーディバイダ
５０  ＨＦ前置増幅器
６０  混合器
７０  フィルタ
８０  ベースバンド増幅器
１００  装置
１１０  微分装置
１２０  算出装置
１３０  ステップ、乗算機
１４０  除去装置、加算器
１４１  除去装置、減算機
１６０  コントロール装置
ｆｅｇｏ  ランプ
φＩｎｔ（ｔ）  位相レスポンス
Ｓｅｉｎ（ｔ）  受信信号
ＳＮ  有効信号
ＳＩｎｔ  干渉信号
【図１】
0006533293.tif 000012
【図２】
0006533293.tif 000013
【図３】
0006533293.tif 000014
【図４ａ】
0006533293.tif 000015
【図４ｂ】
0006533293.tif 000016
【図５】
0006533293.tif 000017
【図６】
0006533293.tif 000018
【図７】
0006533293.tif 000019
【図８ａ】
0006533293.tif 000020
【図８ｂ】
0006533293.tif 000021