(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の障害物の或る障害物の位置を推定するためのレーダー装置であって、
アンテナユニット、
前記アンテナユニットに結合される信号処理ユニット、
前記信号処理ユニットに結合されるグレージング角検出モジュール、及び
前記グレージング角検出モジュールに結合されるグレージング角誤差補正モジュール、
を含み、
前記信号処理ユニットが、前記障害物の、方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定するように構成され、前記障害物の、推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成するように構成され、
前記グレージング角検出モジュールが、前記障害物の、前記推定された方位角周波数、前記推定された仰角周波数、及び前記推定されたレンジの１つ又は複数からメトリックを推定するように構成され、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために、前記メトリックが閾値と比較され、
前記グレージング角誤差補正モジュールが、誤差検出の際、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させるように構成される、レーダー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダー装置であって、
前記アンテナユニットが、
リニアアレイのアンテナ、及び
付加的アンテナ、
を更に含み、
前記リニアアレイのアンテナが、前記推定された方位角周波数を生成するために、前記障害物に関連する前記方位角周波数を推定するように構成され、
前記付加的アンテナが、前記リニアアレイのアンテナにおける少なくとも１つのアンテナから所定のオフセットにあり、前記推定された仰角周波数を生成するために、前記仰角周波数が、前記所定のオフセットと、前記推定された方位角周波数と、前記付加的アンテナで前記障害物から受信した信号の位相とから推定される、レーダー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダー装置であって、
前記リニアアレイのアンテナの内の隣接するアンテナ間で間隔が定義される、レーダー装置。
【請求項４】
請求項２に記載のレーダー装置であって、
前記所定のオフセットが、前記アンテナユニットの動作波長の半分の倍数であり、前記リニアアレイのアンテナの内の隣接するアンテナ間の間隔が、前記アンテナユニットの前記動作波長の半分の倍数である、レーダー装置。
【請求項５】
請求項２に記載のレーダー装置であって、
前記グレージング角検出モジュールが、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数から、前記メトリックを推定するように構成され、前記メトリックが方位角の正弦関数の推定である、レーダー装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーダー装置であって、
前記グレージング角誤差補正モジュールが、前記メトリックが前記閾値を上回るとき真の推定された方位角周波数を生成するために前記推定された方位角周波数の符号を反転させるように構成され、前記メトリックが前記閾値を下回るとき前記推定された方位角周波数が前記真の推定された方位角周波数である、レーダー装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダー装置であって、
前記仰角周波数が、真の推定された仰角周波数を生成するために、前記真の推定された方位角周波数から再推定されるように構成され、仰角及び前記方位角が、前記真の推定された方位角周波数、及び前記真の推定された仰角周波数から推定されるように構成される、レーダー装置。
【請求項８】
請求項１に記載のレーダー装置であって、
前記アンテナユニットに関連する１つ又は複数のグレージング角不確定領域が関心領域の外であるように、前記アンテナユニットを所定の角度回転させることを更に含む、レーダー装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレーダー装置であって、
前記グレージング角検出モジュールが、
前記１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、前記推定された方位角周波数と或る方位角周波数との間の第１の差と、
前記１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、前記推定された仰角周波数と或る仰角周波数との間の第２の差と、
を推定するように構成され、
前記メトリックが、各グレージング角不確定領域に対する前記第１の差の絶対値と前記第２の差の絶対値との和から推定される、レーダー装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーダー装置であって、
前記グレージング角誤差補正モジュールが、前記メトリックが前記閾値を下回るとき、それぞれ真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させるように構成され、
前記メトリックが前記閾値を上回るとき、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数が、それぞれ前記真の推定された方位角周波数及び前記真の推定された仰角周波数である、レーダー装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレーダー装置であって、
前記仰角及び前記方位角が、前記真の推定された方位角周波数及び前記真の推定された仰角周波数から再推定されるレーダー装置。
【請求項１２】
レーダー装置を用いて複数の障害物の或る障害物の位置を推定する方法であって、前記方法が、
前記障害物の、推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成するために、前記障害物の、方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定すること、
前記障害物の、前記推定された方位角周波数、前記推定された仰角周波数、及び前記推定されたレンジの１つ又は複数からメトリックを推定することであって、前記メトリックが、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較されること、及び
それぞれ真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、誤差検出の際、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させること、
を含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記レーダー装置がアンテナユニットを含み、
前記アンテナユニットが、
リニアアレイのアンテナ、及び  付加的アンテナを更に含み、
前記リニアアレイのアンテナが、前記推定された方位角周波数を生成するために、前記障害物に関連する前記方位角周波数を推定するように構成され、
前記付加的アンテナが、前記リニアアレイのアンテナにおける少なくとも１つのアンテナから所定のオフセットにあり、前記推定された仰角周波数を生成するために、前記仰角周波数が、前記所定のオフセットと、前記推定された方位角周波数と、前記付加的アンテナで前記障害物から受信された信号の位相とから推定される、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数から前記メトリックを推定することを更に含み、前記メトリックが方位角の正弦関数の推定である、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、
前記メトリックが前記閾値を上回るとき、前記真の推定された方位角周波数を生成するために前記推定された方位角周波数の符号を反転させることであって、前記メトリックが前記閾値を下回るとき前記推定された方位角周波数が前記真の推定された方位角周波数であること、
真の推定された仰角周波数を生成するために、前記真の推定された方位角周波数から前記仰角周波数を再推定すること、及び
前記真の推定された方位角周波数及び前記真の推定された仰角周波数から、仰角及び方位角を推定すること、
を更に含む、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、
アンテナユニットに関連する１つ又は複数のグレージング角不確定領域が関心領域の外になるように、前記アンテナユニットを所定の角度回転させることを更に含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、前記推定された方位角周波数と或る方位角周波数との間の第１の差を推定すること、及び
前記１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、前記推定された仰角周波数と或る仰角周波数との間の第２の差を推定すること、
を更に含み、
前記メトリックが、各グレージング角不確定領域に対する、前記第１の差の絶対値と前記第２の差の絶対値との和から推定される、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記メトリックが前記閾値を下回るとき、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させることを更に含み、前記メトリックが前記閾値を上回るとき、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数が、それぞれ、前記真の推定された方位角周波数及び前記真の推定された仰角周波数である、方法。
【請求項１９】
レーダー装置であって、
アンテナユニット、
前記アンテナユニットに結合されるトランスミッタ、
前記アンテナユニットに結合されるレシーバ、
前記レシーバに及び前記トランスミッタに結合されるミキサー、  前記ミキサーに結合されるアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）、
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）モジュール、及び
前記ＦＦＴモジュールに結合されるデジタル信号プロセッサ、
を含み、
前記アンテナユニットが、アウトバウンド無線周波数（ＲＦ）信号を複数の障害物の或る障害物に送信し、前記障害物からインバウンドＲＦ信号を受信するように構成され、
前記トランスミッタが、前記アウトバウンドＲＦ信号を生成するように構成され、
前記レシーバが、前記アンテナユニットから前記インバウンドＲＦ信号を受信するように構成され、前記アウトバウンドＲＦ信号が、前記インバウンドＲＦ信号を生成するように前記障害物により散乱され、
前記ミキサーが、復調信号を生成するために前記インバウンドＲＦ信号を復調するように構成され、
前記ＡＤＣが、前記ミキサーから受信された前記復調信号に応答してデジタル信号を生成するように構成され、
前記ＦＦＴモジュールが、前記デジタル信号を時間ドメインから周波数ドメインに変換するように構成され、
前記デジタル信号プロセッサが、前記デジタル信号を処理するように構成され、前記デジタル信号プロセッサが、
信号処理ユニットと、
前記信号処理ユニットに結合されるグレージング角検出モジュールと、
前記グレージング角検出モジュールに結合されるグレージング角誤差補正モジュールと、
を更に含み、
前記信号処理ユニットが、前記障害物の、推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成するために、前記障害物の、方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定するように構成され、
前記グレージング角検出モジュールが、前記障害物の、前記推定された方位角周波数、前記推定された仰角周波数、及び前記推定されたレンジの１つ又は複数からのメトリックを推定するように構成され、前記メトリックが、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較され、
前記グレージング角誤差補正モジュールが、誤差検出の際、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させるように構成される、レーダー装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のレーダー装置であって、
前記アンテナユニットが、
リニアアレイのアンテナ、及び
付加的アンテナ、
を更に含み、
前記リニアアレイのアンテナが、前記推定された方位角周波数を生成するために、前記障害物に関連する前記方位角周波数を推定するように構成され、
前記付加的アンテナが、前記リニアアレイのアンテナにおける少なくとも１つのアンテナから所定のオフセットにあり、前記推定された仰角周波数を生成するために、前記仰角周波数が、前記所定のオフセットと、前記推定された方位角周波数と、前記付加的アンテナで前記障害物から受信された信号の位相とから推定される、レーダー装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載のレーダー装置であって、
前記グレージング角検出モジュールが、前記推定された方位角周波数及び前記推定された仰角周波数から前記メトリックを推定するように構成され、前記メトリックが方位角の正弦関数の推定である、レーダー装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載のレーダー装置であって、
前記グレージング角誤差補正モジュールが、前記メトリックが前記閾値を上回るとき真の推定された方位角周波数を生成するために前記推定された方位角周波数の符号を反転させるように構成され、前記メトリックが前記閾値を下回るとき前記推定された方位角周波数が前記真の推定された方位角周波数である、レーダー装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載のレーダー装置であって、
真の推定された仰角周波数を生成するために、前記仰角周波数が、前記真の推定された方位角周波数から再推定されるように構成され、仰角及び方位角が、前記真の推定された方位角周波数及び前記真の推定された仰角周波数から推定されるように構成される、レーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、全般的に通信アンテナに関し、特に、車両駐車をアシストするレーダーにおけるアンテナユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が、車両の背後の障害物を検出するために駐車センサーを有する。駐車センサーは、車両をバックさせるときに、超音波信号を用いて障害物から車両の距離を判定する。駐車センサーは超音波周波数において動作する。駐車センサーは、車両の後部の背後に障害物があるか否かを検出するために超音波検出信号を出力し、障害物からの応答として超音波信号を受信する。車両は、一般的に、車両の後部全体を網羅するために多数の駐車センサーを必要とし、そのためコストの高い解決策となる。また、超音波駐車センサーは、規定された時間スロットにおいて各センサーが超音波検出信号を送信及び受信する、時分割障害物検出方法を用いる。それゆえ、超音波センサーを用いて障害物を検出するプロセスは時間がかかり、時間がかかることは高速で移動する車両において安全ではない。
【０００３】
超音波駐車センサーは、トランスデューサを設置するために、車両のバンパーにおいて孔が測定され穿孔される。バンパーに穿孔しトランスデューサを取り付けることにリスクが付随する。超音波センサーの性能は、温度、及び雪や雨などの大気条件の影響を受けやすい。センサーが雪に覆われると、超音波センサーの性能は大きく低下する。また、超音波センサーが動作するレンジは限定されている。
【０００４】
自動車用途におけるレーダーの使用が急速に発展している。レーダーは、超音波センサーの文脈において上述した欠点を有さない。レーダーは、衝突警告、死角警告、レーン変更アシスト、駐車アシスト、及び後部衝突警告等の、車両に関連する多くの用途において有用である。こうした用途に、パルスレーダー及びＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダーが主に用いられている。パルスレーダーでは、パルスの形の信号がレーダーから固定間隔で送信される。送信されたパルスは障害物によって散乱される。散乱されたパルスはレーダーによって受信され、パルスの送信と散乱されたパルスの受信との間の時間が、目標からのレーダーの距離に比例する。一層良好な分解能のために、一層狭いパルスが用いられ、それは、パルスレーダーにおいて用いられるＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）における高速サンプリングレートを必要とする。またパルスレーダーの感度はパワーに直接的に比例し、それがパルスレーダーの設計プロセスを複雑化させる。
【０００５】
ＦＭＣＷレーダーにおいて、送信チャープを生成するように、送信信号が周波数変調される。障害物が送信チャープを散乱させる。散乱されたチャープはＦＭＣＷレーダーによって受信される。送信されたチャープと受信された散乱チャープとを混合することによって得られる信号はビート信号と称される。ビート信号の周波数は、ＦＭＣＷレーダーからの障害物の距離に比例する。ビート信号はアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）によってサンプリングされる。ＡＤＣのサンプリングレートは、ビート信号の最大周波数に比例し、ビート信号の最大周波数は、ＦＭＣＷレーダーによって検出され得る最も遠い障害物のレンジに比例する。このように、パルスレーダーにおける場合と異なり、ＦＭＣＷレーダーにおけるＡＤＣのサンプリングレートはレンジ分解能とは無関係である。ＦＭＣＷレーダーの少なくとも１つの例において、フレームと呼ばれる単位で複数のチャープが送信される。障害物のレンジ及び相対速度推定のために或るフレームにわたって受信されたサンプリングされたビート信号データに、２次元（２Ｄ）ＦＦＴが実施される。ビンは、障害物のレンジ及び相対速度推定に対応する２Ｄ  ＦＦＴグリッドである。特定のビンにおいて検出される信号が、所定のレンジ及び相対速度を備える障害物の存在を表す。散乱されたチャープを受信するために複数の受信アンテナが用いられるとき、ＦＭＣＷレーダーは、障害物の仰角及び障害物の方位角を推定する。各フレームにおいて、各受信アンテナから受信されるデータを用いて２Ｄ  ＦＦＴが計算される。従って、２Ｄ  ＦＦＴの数は受信アンテナの数に等しい。２Ｄ  ＦＦＴグリッドの特定のグリッドにおいて障害物が検出されると、受信アンテナの各々に対応する特定のグリッドの値は、障害物の方位角及び仰角を推定するために用いられる。ＦＭＣＷレーダーは、障害物を、レンジ、相対速度、及び角度の次元において弁別する。障害物の位置を正確に推定するために、障害物は、これらの次元のいずれか１つにおいて弁別される。従って、複数の障害物が、ＦＭＣＷレーダーから同じ距離に位置し、同じ相対速度で移動する場合、ＦＭＣＷレーダーはこれらの障害物を角度次元において弁別することが必要となる。従って、角度推定及び角度弁別は、ＦＭＣＷレーダーの性能を判定する際に重要なファクタである。角度推定の分解能及び精度は、ＦＭＣＷレーダーにおけるアンテナユニットの数に直接的に比例する。ＦＭＣＷレーダーが広範な用途に用いられるにつれて、それらの設計は一層コスト重視になってくる。散乱チャープを受信するために、各アンテナは個別のレシーバパスを有し、レシーバパスは、増幅器、ミキサー、ＡＤＣ、及びフィルタを含む。そのため、ＦＭＣＷレーダーに用いられるアンテナの数は、ＦＭＣＷレーダーの全体コストを決定する際の重要なファクタである。従って、ＦＭＣＷレーダーにおいてアンテナの数を最小化し、同時に最適な性能レベル及び精度を維持することが重要である。
【発明の概要】
【０００６】
説明される例において、レーダー装置が複数の障害物の内の或る障害物の位置を推定する。レーダー装置はアンテナユニットを含む。信号処理ユニットがアンテナユニットに結合される。信号処理ユニットは、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定する。信号処理ユニットは、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成する。グレージング角（grazing angle）検出モジュールが、信号処理ユニットに結合され、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジの１つ又は複数からメトリック（metric）を推定する。メトリックは、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較される。グレージング角誤差補正モジュールが、グレージング角検出モジュールに結合され、誤差検出の際、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させる。
【０００７】
レーダー装置を用いて複数の障害物内の或る障害物の位置を推定する方法の、その他の説明される例において、この方法は、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成するために、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定することを提供する。障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジの１つ又は複数からメトリックが推定される。メトリックは、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較される。誤差検出の際、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号が反転されて、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成する。
【０００８】
更なる説明される例において、レーダー装置がアンテナユニットを含み、アンテナユニットは、（複数の障害物の内の）或る障害物にアウトバウンド無線周波数（ＲＦ）信号を送信し、障害物からインバウンドＲＦ信号を受信する。トランスミッタが、アンテナユニットに結合され、アウトバウンドＲＦ信号を生成する。レシーバが、アンテナユニットに結合され、アンテナユニットからインバウンドＲＦ信号を受信する。アウトバウンドＲＦ信号は、障害物によって散乱され、インバウンドＲＦ信号を生成する。ミキサーが、レシーバに及びトランスミッタに結合され、インバウンドＲＦ信号を復調して復調信号を生成する。アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）が、ミキサーに結合され、ミキサーから受信する復調信号に応答してデジタル信号を生成する。ＦＦＴ（高速フーリエ変換）モジュールが、デジタル信号を時間ドメインから周波数ドメインに変換する。デジタル信号プロセッサが、ＦＦＴモジュールに結合され、デジタル信号を処理する。デジタル信号プロセッサは信号処理ユニットを含み、信号処理ユニットは、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定し、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成する。グレージング角検出モジュールが、信号処理ユニットに結合され、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジの１つ又は複数からメトリックを推定する。メトリックは、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較される。グレージング角誤差補正モジュールが、グレージング角検出モジュールに結合され、誤差検出の際、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１（ａ）】レーダー装置におけるアンテナユニットを図示する。
【００１０】
【図１（ｂ）】障害物に対するアンテナユニットの応答を図示する。
【００１１】
【図１（ｃ）】アンテナユニットのためのグレージング角不確定領域（grazing angle ambiguity region）を図示する。
【００１２】
【図２（ａ）】レーダー装置におけるアンテナユニットを図示する。
【００１３】
【図２（ｂ）】アンテナユニットに関連するグレージング角不確定領域を図示する。
【００１４】
【図３（ａ）】実施形態に従った、レーダー装置におけるアンテナユニットを図示する。
【００１５】
【図３（ｂ）】実施形態に従った、アンテナユニットを用いて障害物の位置を推定する方法のフローチャートである。
【００１６】
【図４】実施形態に従った第１及び第２のアンテナユニットのグラフ比較を図示する。
【００１７】
【図５（ａ）】車両のバンパー上に置かれたアンテナユニットを図示する。
【００１８】
【図５（ｂ）】実施形態に従った、車両のバンパー上に置かれたアンテナユニットを図示する。
【００１９】
【図６（ａ）】実施形態に従ったレーダー装置を図示する。
【００２０】
【図６（ｂ）】実施形態に従った、レーダー装置を用いて障害物の位置を測定する方法のフローチャートである。
【００２１】
【図６（ｃ）】実施形態に従った、レーダー装置を用いて障害物の位置を推定する方法のフローチャートである。
【００２２】
【図６（ｄ）】実施形態に従った、レーダー装置を用いて障害物の位置を推定する方法のフローチャートである。
【００２３】
【図７（ａ）】実施形態に従った、レーダー装置におけるアンテナユニットを図示する。
【００２４】
【図７（ｂ）】実施形態に従った、車両のバンパー上に置かれたアンテナユニットを図示する。
【００２５】
【図８】実施形態に従ったレーダー装置を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１（ａ）は、レーダー装置におけるアンテナユニット１００を図示する。アンテナユニット１００はレーダー装置に組み込まれ、レーダー装置は産業又は自動車用途において更に組み込まれる。アンテナユニット１００は、水平面に配置されるリニアアレイのアンテナを含む。リニアアレイのアンテナは、Ａ１、Ａ２、及びＡ３等の複数のアンテナを含む。簡潔で理解し易くするため、複数のアンテナは、図１（ａ）ではアンテナＡ１〜Ａ３によって表される。リニアアレイのアンテナは、Ｘ軸に沿って置かれて表される。リニアアレイのアンテナにおける隣接するアンテナは、間隔ｄによって分離される。ｄの例示の値はλ／２であり、λはアンテナユニット１００の動作波長である。アンテナユニット１００は、ＲＦ（無線周波数）信号を送信するように、及び障害物１０２から散乱されたＲＦ信号を受信するように構成される。角度１０４（Θ）は、障害物１０２とアンテナユニットとの間の方位角を表す。方位角１０４（Θ）は、障害物１０２からの散乱された信号の到達の方向を表す。
【００２７】
図１（ｂ）は、ｄがλ／２のとき、障害物１０２に対するアンテナユニット１００の応答を図示する。グラフＡは、障害物１０２がＹ軸（垂直入射）にあるときのアンテナユニット１００の応答を表し、そのため、Θがゼロ度である。グラフＢは、Θが８０度のときのアンテナユニット１００の応答を表す。図示されるように、グラフＡはａ１として表される１つのみのピークを有し、グラフＢは２つのピークｂ１及びｂ２を有する。到達の方向がゼロ度であるとき、アンテナユニット１００は障害物１０２の位置を正しく検出することができる。しかしながら、到達の方向が８０度のとき、アンテナユニット１００の応答はｂ１及びｂ２の２つのピークを示す。到達の正しい方向が＋８０度又は−８０度の付近である場合、特にノイズの存在下では、推定にアンテナユニット１００が用いられ得ないので、これはグレージング角問題と呼ばれている。グレージング角問題は、到達の方向（Θ）の大きさが増大しグレージング角に近づくと生じる。所与の間隔ｄの場合、グレージング角は＋／−ｓｉｎ−１（λ／２ｄ））として定義される。ｄ＝λ／２の場合、Θが９０度のとき、レーダー装置による計算は大きく影響をうける。アンテナＡ１〜Ａ３の間の距離（ｄ）が更に大きくなると、この問題は更に悪化する。図１（ｃ）は、アンテナユニット１００のためのグレージング角不確定領域を図示する。領域Ｇ１及びＧ２は、アンテナユニット１００が到達の方向を弁別することができなくなり、そのため障害物１０２の位置を正しく検出することができなくなる領域を表す。それが、これらの領域がグレージング角不確定領域と称される理由である。
【００２８】
図２（ａ）は、レーダー装置におけるアンテナユニット２００を図示する。アンテナユニット２００はレーダー装置に組み込まれ、レーダー装置は産業又は自動車用途において更に組み込まれる。アンテナユニット２００は、水平面に配置されるリニアアレイのアンテナを含む。リニアアレイのアンテナは、アンテナＡ１、Ａ２、及びＡ３等の複数のアンテナを含む。簡潔で理解し易くするため、図２（ａ）において、複数のアンテナはアンテナＡ１〜Ａ３によって表される。リニアアレイのアンテナは、Ｘ軸に沿って置かれて表される。リニアアレイのアンテナにおいて隣接するアンテナは、間隔ｄによって分離される。ｄの例示の値はλ／２であり、λはアンテナユニット２００の動作波長である。アンテナユニット２００は更に、リニアアレイのアンテナにおける少なくとも１つのアンテナからオフセットされている付加的アンテナＢ１を含む。角度２０４（Θ）は、障害物２０２とアンテナユニット２００との間の方位角を表し、角度２０８（φ）は、障害物２０２とアンテナユニット２００との間の仰角を表す。方位角（Θ）２０４又は水平角は、Ｙ軸と、ＸＹ平面上でのアンテナＡ１から障害物２０２へのベクトルの投射との間の角度として定義される。仰角（φ）２０８は、アンテナＡ１から障害物２０２へのベクトルと、ＸＹ平面との間の角度である。
【００２９】
アンテナユニット２００は、ＲＦ（無線周波数）信号を送信するよう、及び障害物２０２から散乱された信号を受信するように構成される。障害物２０２からアンテナユニット２００において受信された信号は、下記の式（１）において表される。式（１）において示される信号「Ｙ」は、信号処理ユニットが、アンテナユニット２００において受信された信号を処理した後に得られる信号を表す。一実施形態において、信号「Ｙ」は、障害物２０２からアンテナユニット２００における各アンテナで受信された信号に、２Ｄ  ＦＦＴを実施した後に得られる信号を表す。
0006577996.tif 000002
であり、ｗｘは、方位角周波数と称され、ｗｚは仰角周波数と称される。Ａは、障害物に対応する複素振幅である。式（１）において、成分ｅ−ｊｗｘは、アンテナＡ２の結果としての因数を表し、成分ｅ−ｊ２ｗｘは、アンテナＡ３の結果としての因数を表し、成分ｅ−ｊｗｚは、付加的アンテナＢ１の結果としての因数を表す。方位角周波数ｗｘ及び仰角周波数ｗｚが推定され、その後、上記の式を用いて、方位角（Θ）２０４及び仰角（φ）２０８が計算される。アンテナユニット２００によって複数の障害物が識別される場合、アンテナユニット２００によってｗｘ及びｗｚの複数のペアが推定される。このように、障害物２０２に対する方位角（Θ）２０４及び仰角（φ）２０８は、アンテナユニット２００を用いて推測することができる。
【００３０】
図２（ｂ）は、アンテナユニット２００に関連するグレージング角不確定領域を図示する。領域Ｇ１及びＧ２は、アンテナユニット２００が障害物２０２の位置を正しく検出することができなくなる領域を表す。領域Ｈ１及びＨ２は、アンテナユニット２００が障害物２０２の位置を正しく検出することができなくなる領域を表す。それが、これらの領域がグレージング角不確定領域と称される理由である。方位角（Θ）２０４におけるグレージング角問題に起因し、領域Ｇ１の周りに位置する障害物が間違って領域Ｇ２に位置すると推定され得る。同様に、仰角（φ）におけるグレージング角問題に起因し、領域Ｈ１の周りにある障害物が間違って領域Ｈ２に位置すると推定され得る。また、ペア（Ｇ１、Ｇ２）及び（Ｈ１、Ｈ２）は不確定領域ペアと称される。
【００３１】
図３（ａ）は、実施形態に従った、レーダー装置におけるアンテナユニット３００を図示する。一実施形態において、アンテナユニット３００はレーダー装置に組み込まれ、レーダー装置は産業又は自動車用途において更に組み込まれる。アンテナユニット３００はリニアアレイのアンテナを含む。リニアアレイのアンテナは、アンテナＡ１、Ａ２、Ａ３、及びＡＮ等の複数のアンテナを含み、ＡＮは、Ν番目のアンテナであり、Ｎは整数である。簡潔で理解し易くするため、図３（ａ）に示される複数のアンテナは、本明細書ではＡ１〜ＡＮとして表される。リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮはＸ軸に沿って置かれて表される。リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおける隣接するアンテナは、間隔ｄによって分離され、従って、アンテナＡ１及びＡ２は、互いからｄの距離に置かれる。アンテナユニット３００は付加的アンテナＢ１を更に含む。付加的アンテナＢ１はリニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおける少なくとも１つのアンテナから所定のオフセットにある。所定のオフセットは、図３（ａ）に図示されるように、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおけるアンテナＡ１から（α，β）である。αは、ＸＺ平面におけるＺ軸からの付加的アンテナＢ１の距離であり、βは、ＸＺ平面におけるＸ軸からの付加的アンテナＢ１の距離である。一実施形態において、付加的アンテナＢ１はＸＺ平面になく、ＸＺ平面からの付加的アンテナＢ１の垂直距離はγである。一実施形態において、α及びβはλ／２の倍数であり、λは、アンテナユニット３００の動作波長である。一実施形態において、ｄはλ／２であり、αはλ／４であり、βはλ／２であり、γは０である。
【００３２】
理解し易くするため、少なくとも１つの例において、リニアアレイのアンテナは３つのアンテナ（Ａ１、Ａ２、及びＡ３）から構成される。アンテナユニット３００は、ＲＦ（無線周波数）信号を送信し、複数の障害物の障害物３０２から散乱された信号を受信するように構成される。アンテナユニット３００で障害物３０２から受信される信号は、下記の式（４）で表される。式（４）において表される信号「Ｙ」は、信号処理ユニットがアンテナユニット３００で受信された信号を処理した後に得られる信号を表す。一実施形態において、信号「Ｙ」は、アンテナユニット３００における各アンテナで障害物３０２から受信された信号に、２Ｄ  ＦＦＴを実施した後に得られる信号を表す。
0006577996.tif 000003
ここで、Ａは、障害物３０２に対応する複素振幅であり、ｗｘは方位角周波数と称され、ｗｚは仰角周波数と称され、次のように定義される。
0006577996.tif 000004
式（４）において、成分ｅ−ｊｗｘはアンテナＡ２の結果としての因数を表し、成分ｅ−ｊ２ｗｘはアンテナＡ３の結果としての因数を表し、成分
0006577996.tif 000005
は、付加的アンテナＢ１の結果としての因数を表す。方位角周波数ｗｘは、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔを得るために、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮから推定される。一実施形態において、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮに結合される信号処理ユニットは、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔを得るために、適切な従来の角度推定アルゴリズムを用いて方位角周波数ｗｘを推定するように構成される。
【００３３】
角度３０４（Θ）は、障害物３０２とアンテナユニット３００との間の方位角を表す。角度３０８（φ）は、障害物３０２とアンテナユニット３００との間の仰角を表す。方位角（Θ）３０４又は水平角は、Ｙ軸と、ＸＹ平面上でのアンテナＡ１から障害物３０２へのベクトルの投射との間の角度として定義される。仰角（φ）３０８は、アンテナＡ１から障害物３０２へのベクトルと、ＸＹ平面との間の角度である。方位角（Θ）３０４及び仰角（φ）３０８は、次の式を用いて推定される。
0006577996.tif 000006
0006577996.tif 000007
である。ｄはリニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおいて隣接するアンテナ間の間隔を表し、Ψは、付加的アンテナＢ１で障害物３０２から受信された信号の位相を表す。ξはメトリックを表す。付加的アンテナＢ１での信号Ψの位相が測定される。仰角周波数ｗｚは、推定された仰角周波数ｗｚ＿ｅｓｔを得るために、式（９）において表されるように、付加的アンテナＢ１での信号Ψの位相、所定のオフセット、及び推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔから推定される。
【００３４】
グレージング角検出及びグレージング角誤差補正の例において、メトリックξは、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔ及び推定された仰角周波数ｗｚ＿ｅｓｔから推定されるように構成される。メトリックξが閾値を上回るとき、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔにおける誤差が検出される。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット３００で受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。メトリックξは、方位角（Θ）３０４の正弦関数の推定である。メトリックξが閾値を上回るとき、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔにおける誤差が検出される。メトリックξが閾値を上回る場合、真の推定された方位角周波数を生成するために、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔの符号が反転される。このように、メトリックξが閾値を上回り、推定された方位角周波数が＋ｗｘ＿ｅｓｔである場合、真の推定された方位角周波数が（−ｗｘ＿ｅｓｔ）になる。同様に、メトリックξが閾値を上回り、推定された方位角周波数が（−ｗｘ＿ｅｓｔ）である場合、真の推定された方位角周波数が（＋ｗｘ＿ｅｓｔ）になる。このように、真の推定された方位角周波数の大きさは、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔと同じである。メトリックξが閾値を下回る場合、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔは真の推定された方位角周波数である。
【００３５】
障害物３０２に対する仰角周波数ｗｚは、真の推定された方位角周波数から再推定される。仰角周波数ｗｚは、真の推定された仰角周波数を生成するために、式（９）を用いて、付加的アンテナＢ１での信号Ψの位相、所定のオフセット、及び真の推定された方位角周波数から再推定される。アンテナユニット３００と障害物３０２との間の仰角（φ）３０８は、式（７）に表されるように真の推定された仰角周波数から推定される。アンテナユニット３００と障害物３０２との間の方位角（Θ）３０４は、式（８）に表されるように仰角（φ）３０８及び真の推定された方位角周波数から推定される。一実施形態において、アンテナユニット３００によって複数の障害物が識別されると、複数の障害物の各障害物に対する推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔを得るために、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮから方位角周波数ｗｘが推定される。また、複数の障害物の各障害物から、付加的アンテナＢ１で受信された信号の位相が測定される。その後、障害物３０２に関連して説明されたものと同様の手法を用いて、複数の障害物の各障害物に対して、真の推定された方位角周波数、真の推定された仰角周波数、方位角（Θ）３０４、及び仰角（φ）３０８が推定される。
【００３６】
このように、アンテナユニット３００における付加的アンテナＢ１は、仰角（φ）を推定することを補助することに加えて、方位角（Θ）に対するグレージング角問題を軽減することに役立つ。これは、下記の例において、ｄ＝β＝λ／２、α＝λ４であり、グレージング角（９０度である）に近い方位角（Θ）及びゼロ度に近い仰角（φ）で障害物がアンテナユニット３００に近づいているアンテナユニット３００を参照して説明される。推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔを得るために、方位角周波数ｗｘはがリニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮから推定される。仰角周波数ｗｚは、推定された仰角周波数ｗｚ＿ｅｓｔを得るために、式（９）に表されるように、付加的アンテナＢ１での信号Ψの位相、所定のオフセット、及び推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔから推定される。メトリックξは、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔ及び推定された仰角周波数ｗｚ＿ｅｓｔから推定される。式（７）及び式（８）において説明されるように、φの絶対値における増加が、メトリックξの値における増加となる。グレージング角（９０度に近い）で、メトリックξは１以上に増加する。これは、正弦関数の未定義値である（式（８））。このように、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔにおける誤差が検出される。そのため、真の推定された方位角周波数を生成するために、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔの符号が反転される。その後、真の推定された仰角周波数を得るために、真の推定された方位角周波数から（障害物３０２に対する）仰角周波数ｗｚが再推定される。
【００３７】
このように、アンテナユニット３００は上述のアプローチを用いて方位角（Θ）を正確に判定するので、アンテナユニット３００はグレージング角問題に対処することができる。アンテナユニット３００は、本明細書において図２（ｂ）を参照して上述されたグレージング角不確定領域Ｇ１及びＧ２を有さない。アンテナユニット３００は、グレージング角問題を検出及び補正するために、計算が簡単なアプローチを用い、そのアプローチは、複数の障害物の方位角及び仰角周波数の推定のための任意の角度推定アルゴリズムと共に機能し得る。
【００３８】
図３（ｂ）は、実施形態に従った、アンテナユニット３００を用いて（複数の障害物の内の）或る障害物の位置を推定する方法のフローチャートである。ステップ３５０で、推定された方位角周波数を得るために、障害物に関連する方位角周波数が推定される。アンテナユニット３００について図示されているように、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔを得るために、方位角周波数ｗｘはリニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮから推定される。ステップ３５５で、アンテナユニット３００における付加的アンテナＢ１等の付加的アンテナで障害物から受信された信号の位相が測定される。ステップ３６０で、推定された仰角周波数ｗｚ＿ｅｓｔを得るために、式（９）において表されるように、付加的アンテナＢ１での信号Ψの位相、所定のオフセット、及び推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔから仰角周波数ｗｚが推定される。ステップ３６５で、推定された方位角周波数ｗｘ＿ｅｓｔ及び推定された仰角周波数ｗｚ＿ｅｓｔからメトリックξが推定される。ステップ３７０で、メトリックが閾値を上回るか否かの条件チェックが行われる。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット３００で受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。メトリックが閾値を上回る場合、推定された方位角周波数における誤差が検出される。ステップ３７５で、真の推定された方位角周波数を生成するために、推定された方位角周波数の符号が反転される。メトリックが閾値を下回る場合、システムはステップ３８０に進み、推定された方位角周波数が真の推定された方位角周波数である。ステップ３８５で、真の推定された仰角周波数を得るために、障害物に対する仰角周波数は、真の推定された方位角周波数から再推定される。ステップ３９０で、障害物に関連する仰角及び方位角が、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数から推定される。
【００３９】
図４は、実施形態に従った、アンテナユニット２００とアンテナユニット３００とのグラフ比較を図示する。この分析では、ｄ＝β＝λ／２、α＝λ／４、及びγ＝０とされる。グラフは、Ｘ軸上の方位角（Θ）に対して、Ｙ軸上に方位角（Θ）推定における誤差を示す。曲線Ａが、アンテナユニット２００の応答を表す。曲線Ａに示されるように、方位角（Θ）が９０度に近づくと、方位角（Θ）の推定における誤差が増大する。このように、７０度から９０度の範囲における角度で、障害物が車両（アンテナユニット２００を含む）に近づくとき、方位角の推定における誤差が大きい。これは、正しい方位角が、８０度又は−８０度等の正の符号又は負の符号を有するかをアンテナユニット２００が弁別することができないというグレージング角問題に起因する。曲線Ｂは、アンテナユニット３００の応答を表す。曲線Ｂに示されるように、アンテナユニット３００は、方位角（Θ）が９０度に近づくときでも、障害物の正しい位置を検出することができる。これは、アンテナユニット３００が付加的アンテナＢ１の補助を用いて方位角（Θ）を正しく識別することができるためである。このように、図４のグラフ比較からわかるように、アンテナユニット２００における誤差に比べて、アンテナユニット３００においては、方位角（Θ）推定における誤差が極めて小さい。
【００４０】
図５（ａ）は、車両のバンパー上に置かれたアンテナユニット２００を図示する。領域Ｇ１、Ｇ２、Ｈ１、及びＨ２は、アンテナユニット２００に対するグレージング角不確定領域を表す。アンテナユニット２００は、１つ又は複数のグレージング角不確定領域を有し得る。領域Ｇ１、Ｇ２、Ｈ１、及びＨ２は、アンテナユニット２００が障害物の位置を正しく検出することができなくなる領域を表す。各グレージング角不確定領域は、特定の方位角及び仰角に近いそれぞれの領域に対応する。例えば、グレージング角不確定領域Ｇ１は、−９０度の方位角、及び０度の仰角に近い領域に対応する。同様に、領域Ｇ２、Ｈ１、及びＨ２は、それぞれ、方位角及び仰角（９０度、０度）、（０度、９０度）、及び（０度、−９０度）に近い領域に対応する。これらの角度ペアをそれぞれの方位角周波数及び仰角周波数に関して参照すると都合がよい。領域Ｇ１、Ｇ２、Ｈ１、及びＨ２のためのグレージング角不確定性ポイントは、それぞれ、（−π／２，０）、（π／２，０）、（０，π／２）、及び（０，−π／２）として定義され、ここで、順序付けられたペアにおける第１の要素は、ラジアンにおける方位角周波数を指し、順序付けられたペアにおける第２の要素は、ラジアンにおける仰角周波数を指す。周波数に関して領域Ｇ１、Ｇ２、Ｈ１、及びＨ２に対応するこれら４つのグレージング角不確定性ポイントは、それぞれ、（ｗｘａ１，ｗｚａ１）、（ｗｘａ２，ｗｚａ２）、（ｗｘａ３，ｗｚａ３）、（ｗｘａ４，ｗｚａ４）によって表される。
【００４１】
図５（ｂ）は、実施形態に従った、車両のバンパー上に置かれたアンテナユニット５００を図示する。アンテナユニット５００は、機能及び動作において、図２（ａ）を参照して説明されたアンテナユニット２００に類似している。しかしながら、アンテナユニット５００を得るためにアンテナユニット２００が角度μ回転されている。理解及び計算し易くするために、この回転はまた、Ｘ軸及びｚ軸を回転させ、そのため方位角及び仰角も適切に回転される。一実施形態において、アンテナユニット５００のための角度μは４５度である。アンテナユニット５００では、角度μの回転は、グレージング角不確定領域Ｈ２及びＧ２（Ｈ２’及びＧ２’として表される）の有意な部分を地面より下に動かす。しかしながら、移動する車両によって遭遇されるような障害物はたいてい地面より上にあるので、地面より下の障害物は、移動する車両の関心領域（region of interest）の外にある。一実施形態において、関心領域は、地面より上であり車両から或る限定された距離内にある領域である。グレージング角不確定領域Ｈ２’及びＧ２’においてアンテナユニット５００によって検出された障害物は、地面より上のそれらの相補的位置にマッピングされ、それらの相補的位置は、それぞれＨ１’及びＧ１’である。
【００４２】
グレージング角検出及びグレージング角誤差補正のための例示のプロセスにおいて、信号処理ユニットがアンテナユニット５００に結合される。アンテナユニット５００に結合された信号処理ユニットは、（複数の障害物の内の）或る障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定して、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成するように構成される。障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジは、障害物の座標を判定するために用いられる。障害物の座標は、その後、障害物が関心領域の外に位置するか否かを判定するために用いられる。障害物が関心領域の外に位置すると判定される場合、下記の手順が採用される。１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、推定された方位角周波数と或る方位角周波数との間の第１の差が推定される。１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、推定された仰角周波数と或る仰角周波数との間の第２の差が推定される。各グレージング角不確定領域に対する、第１の差の絶対値と第２の差の絶対値との和からメトリックが推定される。一実施形態において、メトリック（γ）は次のように求められる。
0006577996.tif 000008
【００４３】
メトリック（γ）は、ｉ＝１、２、３、及び４について計算され、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数における誤差を検出するために閾値と比較される。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット５００で受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。一実施形態において、メトリックは、第１の差及び第２の差の関数である。メトリック（γ）が、ｉの任意の所与の値についての閾値を下回るとき、グレージング角誤差が検出され、障害物が関心領域の外であるか否かが確認される。障害物が関心領域の外である場合、グレージング角誤差が検出される。グレージング角誤差が検出された後、障害物を地面より上の補完的地点にマッピングするために、グレージング誤差補正プロセスが開始される。グレージング角誤差補正プロセスにおいて、メトリック（γ）が閾値を下回るとき、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号が反転される。メトリック（γ）が閾値を上回るとき、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数は、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数である。一実施形態において、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の符号が反転されて、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数が生成される。例えば、図５（ｂ）において、領域Ｇ２’における地点Ｐ’で検出された障害物が、領域Ｇ１’における対応する地点Ｐにマッピングされる。このように、アンテナユニット５００は、グレージング角問題に有意に対処する。アンテナの回転の上述の技術は、グレージング角問題に対処するように任意のアンテナユニットに適用可能である。この方法は、計算上シンプルであり、従来の角度推定方法と共に機能する。この角度推定方法は、関心領域によって課せられる数学的制約とは独立して実施され得る。更に、このグレージング角誤差補正の方法は、角度推定手順を繰り返す必要がない。
【００４４】
図６（ａ）は、実施形態に従った例示のレーダー装置６００を図示する。レーダー装置６００はアンテナユニット６０５を含む。信号処理ユニット６０８がアンテナユニット６０５に結合される。グレージング角検出モジュール６１０が信号処理ユニット６０８に結合され、グレージング角誤差補正モジュール６１５がグレージング角検出モジュール６１０に結合される。またレーダー装置６００は１つ又は複数の従来の構成要素を含み得る。
【００４５】
図６（ｂ）は、実施形態に従った、レーダー装置を用いて（複数の障害物の内の）或る障害物の位置を推定する方法のフローチャート６３０である。フローチャート６３０は、レーダー装置６００を用いて示されている。ステップ６３２で、信号処理ユニット６０８は、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定し、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成する。一実施形態において、ステップ６３２は、レーダー装置６００のロジックユニットにおいて実施される。ステップ６３４で、グレージング角検出モジュール６１０は、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジの１つ又は複数からメトリックを推定する。ステップ６３６で、メトリックは、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較される。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット６０５で受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。ステップ６３８で、グレージング角誤差補正モジュール６１５は、誤差を検出すると、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転する。一実施形態において、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差が検出されないとき、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数は、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数である。
【００４６】
図６（ｃ）は、実施形態に従った、レーダー装置を用いて（複数の障害物の内の）或る障害物の位置を推定する方法のフローチャート６５０である。フローチャート６５０は、レーダー装置６００を用いて示されている。ステップ６５２で、信号処理ユニット６０８は、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定し、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成する。一実施形態において、ステップ６５２は、レーダー装置６００のロジックユニットにおいて実施される。ステップ６５４で、グレージング角検出モジュール６１０は、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数からメトリックを推定する。メトリックは、障害物に関連する方位角の正弦関数の推定である。一実施形態において、メトリックは、方位角の推定の関数である。ステップ６５６で、メトリックは、推定された方位角周波数における誤差を検出するために閾値と比較される。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット６０５で受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。メトリックが閾値を上回るとき、推定された方位角周波数における誤差が検出され、システムはステップ６５８に進む。ステップ６５８で、グレージング角誤差補正モジュール６１５は、真の推定された方位角周波数を生成するために、推定された方位角周波数の符号を反転させる。一実施形態において、ステップ６５８は、レーダー装置６００におけるロジックユニットによって実施される。ステップ６６０で、メトリックが閾値を下回る（従って、誤差が検出されない）とき、推定された方位角周波数は、真の推定された方位角周波数であり、システムはステップ６６２に進む。ステップ６６２で、仰角周波数は、真の推定された仰角周波数を得るために、真の推定された方位角周波数から再推定される。ステップ６６４で、障害物に関連する仰角及び方位角が、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数から推定される。
【００４７】
図６（ｄ）は、実施形態に従った、レーダー装置を用いて（複数の障害物の内の）或る障害物の位置を推定する方法のフローチャート６８０である。フローチャート６８０は、レーダー装置６００を用いて示されている。ステップ６８２で、アンテナユニット６０５は、所定の角度回転され、そのため、アンテナユニット６０５に関連する１つ又は複数のグレージング角不確定領域が関心領域の外になる。一実施形態において、アンテナユニット６０５の回転は、車両にアンテナユニット６０５を搭載するときに一度のみ行われる。各不確定領域ペアにおいて少なくとも１つのグレージング角不確定領域が関心領域の外になるように、回転の角度を選択するのが好ましい。一実施形態の１つの変形において、アンテナユニット６０５は４５度回転される。ステップ６８４で、信号処理ユニット６０８は、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定し、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成する。実施形態において、ステップ６８４は、レーダー装置６００のロジックユニットにおいて実施される。ステップ６８５で、障害物の推定された地点が関心領域の外であるか否かが判定される。障害物の推定された地点は、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを用いて計算される。障害物の推定された地点が関心領域の外である場合、システムはステップ６８６に進む。障害物の推定された地点が関心領域の外でない場合、システムはステップ６９４に進む。ステップ６８６で、グレージング角検出モジュール６１０は、関心領域の外である１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、推定された方位角周波数と或る方位角周波数との間の第１の差を推定する。ステップ６８８で、関心領域の外である１つ又は複数のグレージング角不確定領域の各グレージング角不確定領域での、推定された仰角周波数と或る仰角周波数との間の第２の差が推定される。各グレージング角不確定領域に対する、第１の差の絶対値と第２の差の絶対値との和からメトリックが推定される。一実施形態において、メトリックは、第１の差と第２の差の関数である。ステップ６９０で、メトリックは、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較される。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット６０５で受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。メトリックが閾値を下回るとき、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差が検出され、システムはステップ６９２に進む。ステップ６９２で、グレージング角誤差補正モジュール６１５は、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させる。一実施形態において、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数を生成するために、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の符号が反転される。ステップ６９４で、メトリックが閾値を上回るとき、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数は、それぞれ、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数であり、システムはステップ６９６に進む。ステップ６９６で、真の推定された方位角周波数及び真の推定された仰角周波数から、仰角及び方位角が推定される。
【００４８】
図７（ａ）は、実施形態に従った、レーダー装置におけるアンテナユニット７００を図示する。一実施形態において、アンテナユニット７００はレーダー装置に組み込まれ、レーダー装置は産業又は自動車用途において更に組み込まれる。アンテナユニット７００は、第１の水平面に配置されるリニアアレイのアンテナを含む。リニアアレイのアンテナは、アンテナＡ１、Ａ２、Ａ３、及びＡＮ等の複数のアンテナを含む。ここで、ＡＮはＮ番目のアンテナであり、Ｎは整数である。簡潔で理解し易くするため、図７（ａ）に表される複数のアンテナは、今後、本明細書においてＡ１〜ＡＮとして表される。リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮは、Ｘ軸に沿って置かれて表される。リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおける隣接するアンテナはｄによって分離され、従って、アンテナＡ１及びＡ２は互いからｄの距離に置かれる。アンテナユニット７００は、第２の水平面にある付加的アンテナＢ１、及び第３の水平面にある第２の付加的アンテナＢ２を更に含む。第１の水平面は、第２の水平面、及び第３の水平面に平行である。付加的アンテナＢ１は、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおける少なくとも１つのアンテナから所定のオフセットにある。所定のオフセットは、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおけるアンテナＡ１から（α，β）である。αは、ＸＺ平面におけるＺ軸からの付加的アンテナＢ１の距離であり、βは、ＸＺ平面におけるＸ軸からの付加的アンテナＢ１の距離である。一実施形態において、付加的アンテナＢ１はＸＺ平面になく、ＸＺ平面からの付加的アンテナＢ１の垂直距離はγである。一実施形態において、所定のオフセットはλ／２の倍数であり、ここで、λはアンテナユニット７００の動作波長である。実施形態において、αはλ／４であり、βはλ／２である。実施形態において、リニアアレイのアンテナにおける隣接するアンテナの間の間隔ｄはλ／２の倍数である。第２の付加的アンテナＢ２は、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおける少なくとも１つのアンテナから第２の所定のオフセットにある。第２の所定のオフセットは、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮにおけるアンテナＡ１から（δ，ε）である。δは、ＸＺ平面におけるＺ軸からの第２の付加的アンテナＢ２の距離であり、εは、ＸＺ平面におけるＸ軸からの第２の付加的アンテナＢ２の距離である。一実施形態において、第２の付加的アンテナＢ２は、ＸＺ平面にはなく、ＸＺ平面からの付加的アンテナＢ１の垂直距離はηである。一実施形態において、第２の所定のオフセットは、λ／２の倍数であり、ここで、λはアンテナユニット７００の動作波長である。一実施形態において、δはλ／４であり、εはλ／２である。一実施形態において、αはδに等しく、βはεに等しい。一実施形態において、付加的アンテナＢ１及び第２の付加的アンテナＢ２は、図示されるように同じ垂直面にあり、リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＢ、付加的アンテナＢ１、及び第２の付加的アンテナＢ２はＸＺ平面にある。
【００４９】
リニアアレイのアンテナＡ１〜ＡＮ及び付加的アンテナＢ１の動作は、アンテナユニット３００に類似しており、そのため簡潔にするために再度説明しない。図７（ｂ）は、実施形態に従った、車両のバンパー上に置かれたアンテナユニット７００を図示する。領域Ｇ１、Ｇ２、Ｈ１、及びＨ２は、アンテナユニット７００のためのグレージング角不確定領域を表す。これらの領域は、アンテナユニット７００が到達の方向を弁別することができず、そのため障害物１０２の位置を正しく検出することができないレンジを表す。しかしながら、移動する車両によって遭遇される障害物はたいてい地面より上であるため、地面より下の障害物は、移動する車両の関心領域の外である。グレージング角不確定領域Ｈ２及びＧ２においてアンテナユニット７００によって検出される障害物は、地面より上の、それぞれＨ１及びＧ１である、それらの相補的位置にマッピングされる。図７（ｂ）における一例として、領域Ｇ２において検出される障害物は、対応する領域Ｇ１にマッピングされる。このように、アンテナユニット７００はグレージング角問題に有意に対処する。
【００５０】
図８は、実施形態に従ったレーダー装置８００を図示する。レーダー装置はアンテナユニット８０５を含む。トランスミッタ８１０及びレシーバ８２０がアンテナユニット８０５に結合される。制御モジュール８１５がトランスミッタ８１０に結合される。ミキサー８２５がレシーバ８２０に及びトランスミッタ８１０に結合される。アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）８３０がミキサー８２５に結合され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）モジュール８３５がＡＤＣ８３０に結合される。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）８５０がＦＦＴモジュール８３５に結合される。ＤＳＰ８５０は、信号処理ユニット８３７、グレージング角検出モジュール８４０、及びグレージング角検出モジュール８４０に結合されるグレージング角誤差補正モジュール８４５を含む。一実施形態において、レーダー装置８００の全ての構成要素がチップ上に組み込まれる。他の実施形態において、ＤＳＰ８５０を除く、レーダー装置８００の全ての構成要素がチップ上に組み込まれる。レーダー装置８００は、１つ又は複数の従来の構成要素を含み得るが、本明細書の簡素化のために、それらについてはここでは説明しない。
【００５１】
レーダー装置８００の動作において、アンテナユニット８０５は、接続及び動作において、アンテナユニット３００、アンテナユニット５００、及びアンテナユニット６０５の少なくとも１つに類似している。アンテナユニット８０５は、複数の障害物の或る障害物にアウトバウンドＲＦ（無線周波数）信号を送信し、障害物からインバウンドＲＦ信号を受信する。制御モジュール８１５は、トランスミッタ８１０に制御信号を提供する。トランスミッタ８１０はアウトバウンドＲＦ信号を生成し、レシーバ８２０は、アンテナユニット８０５からインバウンドＲＦ信号を受信する。一実施形態において、アンテナユニット８０５は、トランスミッタ８１０に結合される１つ又は複数の送信アンテナ、及びレシーバ８２０に結合される１つ又は複数の受信アンテナを含む。一実施形態において、アンテナユニット８０５は、アンテナユニット３００に類似し、従って、リニアアレイのアンテナ、及び付加的アンテナを含む。リニアアレイのアンテナ及び付加的アンテナの各アンテナは、レシーバ、ミキサー、及びＡＤＣ等の個別のレシーバパスを有する。各レシーバパスはデジタル信号プロセッサ８５０に結合される。
【００５２】
ミキサー８２５は、レシーバ８２０からインバウンドＲＦ信号を受信し、復調信号を生成する。ＡＤＣ８３０は、ミキサー８２５から復調信号を受信し、復調信号に応答してデジタル信号を生成する。ＦＦＴモジュール８３５は、ＡＤＣ８３０からデジタル信号を受信し、デジタル信号を、時間ドメインから周波数ドメインに変換するように構成される。ＤＳＰ８５０は、ＦＦＴモジュール８３５から受信したデジタル信号を処理するように構成される。信号処理ユニット８３７は、障害物の方位角周波数、仰角周波数、及びレンジを推定し、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジを生成する。グレージング角検出モジュール８４０は、障害物の推定された方位角周波数、推定された仰角周波数、及び推定されたレンジの１つ又は複数からメトリックを推定する。メトリックは、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方における誤差を検出するために閾値と比較される。一実施形態において、閾値は、アンテナユニット８０５において受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関数である。グレージング角誤差補正モジュール８４５は、グレージング角検出モジュール８４０に結合され、誤差検出時に、推定された方位角周波数及び推定された仰角周波数の少なくとも一方の符号を反転させる。グレージング角検出モジュール８４０及びグレージング角誤差補正モジュール８４５を用いて障害物の位置を推定するプロセスは、図６（ｂ）、図６（ｃ）、及び図６（ｄ）におけるフローチャートにおいて説明されているため、明細書の簡素化のためここでは繰り返さない。
【００５３】
上述の説明において、用語「回路」は、少なくとも、単一構成要素か、又は所望の機能を提供するために共に接続されている複数の受動的又は能動的構成要素のいずれかを意味する。用語「信号」は、少なくとも１つの、電流、電圧、電荷、データ、又は他の信号を意味する。また、用語「に接続されている」又は「と接続されている」（及びそれに類似するもの）は、間接的電気的接続又は直接的電気的接続のいずれかを説明することを意図している。従って、第１のデバイスが第２のデバイスに結合されている場合、その接続は、直接的電気的接続を介することもでき、或いは、他のデバイス及び接続を介する間接的電気的接続を介することもできる。本明細書を通して特徴及び利点の説明及び同様の言語は、同じ実施形態を参照し得るが、必ずしもそうでない場合もある。
【００５４】
本発明の請求の範囲内で、説明された実施形態において変更が可能であり、また、他の実施形態が可能である。
【図１（ａ）】
0006577996.tif 000009
【図１（ｂ）】
0006577996.tif 000010
【図１（ｃ）】
0006577996.tif 000011
【図２（ａ）】
0006577996.tif 000012
【図２（ｂ）】
0006577996.tif 000013
【図３（ａ）】
0006577996.tif 000014
【図３（ｂ）】
0006577996.tif 000015
【図４】
0006577996.tif 000016
【図５（ａ）】
0006577996.tif 000017
【図５（ｂ）】
0006577996.tif 000018
【図６（ａ）】
0006577996.tif 000019
【図６（ｂ）】
0006577996.tif 000020
【図６（ｃ）】
0006577996.tif 000021
【図６（ｄ）】
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【図７（ａ）】
0006577996.tif 000023
【図７（ｂ）】
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【図８】
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