(57)【要約】  本発明は、レーダセンサ、特に自動車用レーダセンサのための方法であって、一方向において関連する送信アンテナおよび受信アンテナ（２２、１０、１２）の異なる中央のアンテナ位置（（０，ｙｉ））に対応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）について、およびそれぞれの個々のレーダターゲットについて、それぞれの評価チャネル（ｉ）で得られる信号に基づいて、それぞれの評価チャネル（ｉ）に割り当てられたそれぞれのレーダターゲットのそれぞれ個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定するステップ、それぞれのレーダターゲットについて、レーダターゲットの決定した個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）に基づいて、それぞれのレーダターゲットのそれぞれの速度（（ｖｘ，ｖｙ））を推定するステップであって、速度（ｖｒ，ｉ）が、レーダセンサに関して前方方向の速度（ｖｘ）および接線速度（ｖｙ）に関する情報を含む、ステップ、および、レーダターゲットの推定した速度（（ｖｘ，ｖｙ））に依存して、拡張レーダオブジェクトに属するものとしてレーダターゲットを割り当てる方法、ならびにこの方法を実施するためのレーダセンサに関する。
2021514061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向において異なる位置に配置した複数のアンテナ（１０、１２）を備えるアンテナ装置を有するレーダセンサ、特に自動車用レーダセンサのための方法であって、
一方向において関連する送信アンテナおよび受信アンテナ（２２、１０、１２）の異なる中央のアンテナ位置（（０，ｙｉ））に対応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）について、およびそれぞれの個々のレーダターゲットについて、それぞれの評価チャネル（ｉ）で得られる信号に基づいて、それぞれの評価チャネル（ｉ）に割り当てられたそれぞれのレーダターゲットのそれぞれ個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定するステップ、
それぞれのレーダターゲットについて、レーダターゲットの決定した個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）に基づいて、それぞれのレーダターゲットのそれぞれの速度（（ｖｘ，ｖｙ））を推定するステップであって、速度（ｖｒ，ｉ）が、レーダセンサに関して前方方向の速度（ｖｘ）および接線速度（ｖｙ）に関する情報を含む、ステップ、および
少なくともレーダターゲットの推定した速度（（ｖｘ，ｖｙ））に依存して、拡張レーダオブジェクトに属するものとしてレーダターゲットを割り当てるステップ、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記それぞれのレーダターゲットについて、それぞれのレーダターゲットの前記それぞれの速度（（ｖｘ，ｖｙ））を推定するステップにおいて、それぞれのレーダターゲットのそれぞれのデカルト速度（（ｖｘ，ｖｙ））を推定する、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
割り当てられたレーダターゲットの決定した個別の半径方向速度（（ｖｘ，ｖｙ））に基づいて、拡張レーダオブジェクトの速度（（ｖｘ，ｏｂｊ，ｖｙ，ｏｂｊ））を推定する、ステップを含む方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、
それぞれの前記評価チャネル（ｉ）およびそれぞれの個々の前記レーダターゲットについて、それぞれの評価チャネルに割り当てられたそれぞれのレーダターゲットのそれぞれの個別のアスペクト角（θｉ）を決定するステップを含み、
それぞれのレーダターゲットのそれぞれの速度（（ｖｘ，ｖｙ））を推定するステップにおいて、レーダターゲットの決定した個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）と、レーダターゲットの決定した個別のアスペクト角（θｉ）とに基づいて、それぞれのレーダターゲットのそれぞれの速度（（ｖｘ，ｖｙ））を推定する、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
それぞれの前記レーダターゲットのそれぞれ個別の前記アスペクト角（θｉ）を決定するステップにおいて、それぞれの前記評価チャネル（ｉ）の関連する中央のアンテナ位置（ｙ，）を考慮して、レーダターゲットの推定したアスペクト角（θｉ）とレーダターゲットの推定した距離（ｄ）とに基づいて、レーダターゲットのそれぞれ個別のアスペクト角（θｉ）を決定する、方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
それぞれの前記評価チャネル（ｉ）についてそれぞれの前記レーダターゲットのそれぞれ個別の前記半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定するステップにおいて、評価チャネル（ｉ）における前記信号のそれぞれの周波数位置（ｆａ（ｉ））に基づいて、それぞれ個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定する、方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、
それぞれの前記評価チャネル（ｉ）についてそれぞれの前記レーダターゲットのそれぞれ個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定するステップにおいて、それぞれの周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））を考慮して残りの周波数位置から前記それぞれ個別の前記半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定し、それぞれの前記評価チャネル（ｉ）に対するそれぞれの周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））を、前記それぞれの対応する中央のアンテナ位置（（（０，ｖｉ））とのレーダターゲットの距離の差に対応させる、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
それぞれの前記レーダターゲットについて、前記方向に、関連する前記送信アンテナおよび受信アンテナ（２２、１０、１２）の異なる中央のアンテナ位置（ｙｉ）に対応しているそれぞれの評価チャネルの信号間の振幅および／または位相関係に基づいて、それぞれのレーダターゲットのアスペクト角（θ）を推定するステップ、および
それぞれのレーダターゲットについて、それぞれの前記評価チャネル（ｉ）における信号のそれぞれの前記周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））であって、対応するそれぞれの中央のアンテナ位置（（０，ｖｉ））に対するレーダターゲットの距離差に対応する周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））を、推定したアスペクト角度（θ）に依存して決定するステップ、
を含み、
それぞれの評価チャネル（ｉ）についてそれぞれのレーダターゲットのそれぞれ個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定するステップにおいて、決定したそれぞれの周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））を考慮に入れて、評価チャネル（ｉ）における関連する信号の残りの周波数位置からそれぞれ個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）を決定する、方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、
それぞれの前記レーダターゲットについて、前記方向に、関連する前記送信アンテナおよび受信アンテナ（２２、１０、１２）の異なる中央のアンテナ位置（（０，ｙｉ）に対応しているそれぞれの評価チャネルの信号間の振幅および／または位相関係に基づいて、レーダターゲットのアスペクト角（θ）を推定するステップを含み、
それぞれの前記評価チャネル（ｉ）における信号のそれぞれ第１の周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））であって、対応するそれぞれの中央のアンテナ位置（（０，ｙｉ））に対するレーダターゲットの距離差に対応する周波数位置シフト（Δｆａ（ｉ））を考慮して、および／または、それぞれの評価チャネル（ｉ）における信号のそれぞれ第２の周波数位置シフト（Δｆｂ（ｉ））であって、それぞれの評価チャネル（ｉ）に対するレーダターゲットの個別の半径方向速度（ｖｒ，ｉ）の差に対応する第２の周波数位置シフト（Δｆｂ（ｉ））を考慮して、それぞれの評価チャネル（ｉ）の信号を評価する、方法。
【請求項１０】
特に自動車用のレーダセンサであって、
一方向において異なる位置に配置した複数のアンテナ（１０、１２）を有するアンテナ装置と、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法を実施するように構成された制御および評価装置（３０）とを備えるレーダセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダセンサ、特に自動車用のレーダセンサのための方法、およびレーダセンサ、特に自動車用のレーダセンサに関し、レーダセンサは、一方向において異なる位置に配置した複数のアンテナを備えるアンテナ装置を有する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダセンサは、極座標でレーダターゲットを検出する。例えば、半径方向距離、半径方向相対速度、ならびに方位角および／または仰角の角度を測定する。横方向速度（もしくは接線方向速度）または角速度は、観察した経時的な角度変化によって、または拡張レーダオブジェクトのための複雑なオブジェクトモデルを使用してのみ決定することができる。
【０００３】
レーダセンサは、自動車で、例えば、自身の車両の前方で位置特定された車両または他のレーダターゲットの距離、相対速度、および方位角を測定するために使用される。複数のアンテナが、例えば、水平面に互いに距離を置いて配置されており、位置特定したレーダターゲットの異なる方位角は、レーダターゲットからそれぞれのアンテナまでのレーダ信号がカバーしなければならないランレングスの差をもたらす。これらのランレングス差により、アンテナによって受信され、関連する評価チャネルにおいて評価される信号の振幅および位相に相応の差が生じる。様々な受信アンテナによって受信された信号の振幅および位相関係がレーダターゲットの角度に特徴的に依存しているという事実を、角度推定のために利用する。異なるチャネルで受信された（複素）振幅をアンテナ図の対応する振幅と比較することによって、レーダ信号の入射角、したがってレーダターゲットの方位角を決定することができる。これに対応して、垂直方向に互いに重ねて配置されたアンテナを用いて、レーダターゲットの仰角を推定することもできる。
【０００４】
オブジェクト追跡において横方向に移動する拡張レーダオブジェクトを処理するために、拡張レーダオブジェクトの仮説と、レーダオブジェクトに対する点ターゲットの対応する割り当てとに基づいて、点ターゲットを一緒に処理し、観測した異なる半径方向速度ｖ１，．．．，ｖｎ、および、オブジェクトに割り当てられたｎ個の点ターゲットの測定したそれぞれの角度α１，．．．，αｎから、連立方程式：
【数１】
2021514061.tif 000003
に基づいて、拡張オブジェクトの速度の実際の方向（ｖｘ，ｖｙ）を推定することが提案された。この連立方程式は、
【数２】
2021514061.tif 000004
として記述される。解は、
【数３】
2021514061.tif 000005
として二乗平方根を用いて決定される。
【発明の概要】
【０００５】
レーダセンサの性能がさらに向上するにつれて、ｄ、ｖの推定を、向上した分解能によって行うことができる。使用可能なセンササイズ、すなわち、アンテナ装置のサイズまたはアパーチャの増大は、角度推定の精度を向上させ、改善した角度分離を可能にする。線形周波数ランプを有するＦＭＣＷ（周波数変調連続波）測定方法および離散フーリエ変換、特にＦＦＴ（高速フーリエ変換）による受信信号の評価では、フーリエ変換の距離ビンの幅が距離差Δｒ（Δｒ＝ｃ／（２Ｆ））に対応し、この場合、ｃは光の速度であり、ＦはＦＭＣＷ送信信号の線形周波数ランプの周波数スイングである。この距離差は、ここでは「距離分解能」とも呼ばれる。
【０００６】
したがって、距離分解能は、（同じ相対速度で）レーダセンサによる距離の２つの測定値を、レーダセンサの所与の作動形式において別個のビンに依然としてマッピングすることができる最小距離差として理解されるべきである。ＦＦＴを行う場合には、距離分解能は、ＦＦＴにおける２つの距離ビン間の間隔、すなわち距離ビンの幅に対応する。この場合および以下では、距離ビンの距離分解能および幅という用語は同義的に使用する。これとは異なり、距離分離性は、距離ビンの幅の２倍であると理解される。レーダセンサの帯域幅を増大させる場合、例えば、Ｆ＝２ＧＨｚの送信信号の周波数スイングで、Δｒ＝７．５ｃｍの距離分解能が可能である。同時にアパーチャまたはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）レーダセンサの場合には仮想アパーチャが、同様のオーダの大きさの値に増加する場合、レーダターゲットの角度に応じて、個々のアンテナまたは評価チャネルの受信信号間のランレングス差が大きくなり、評価チャネルに応じて、検出したレーダターゲットのｄ、ｖの推定によって決定される周波数ビンだけでなく、隣接する１つ以上の周波数ビンにおいても、評価チャネルのフーリエスペクトルに受信信号の振幅および／または位相に関する情報が含まれることがある。例えば、直前のレーダターゲットからの距離が５ｍであり、中心のアンテナ位置と外側のアンテナ位置との間のずれが４０ｍｍである場合には、約０．５°の角度差が生じる。例えば、レーダターゲットが２．７ｍ／ｓ（１０ｋｍ／ｈ）の横方向速度を有する場合、中央のアンテナ位置では相対速度は見られないが、外側のアンテナ位置では、０．０２５ｍ／ｓもしくは反対側で−０．０２５ｍ／ｓの半径方向の相対速度が見られる。ＦＦＴのビンサイズが０．１ｍ／ｓ（測定の速度分解能）である場合、これは、対応する３つの評価チャネルにおける−１／４ビン、０ビン、または＋１／４ビンの周波数位置シフトに対応する。
【０００７】
本発明の課題は、点ターゲットと拡張レーダオブジェクトとの直接的な関連付けを可能にする方法およびレーダセンサを提供することである。
【０００８】
本発明の別の課題は、拡張レーダオブジェクトの速度、特にデカルト速度を迅速かつ簡単に推定することを可能にする方法およびレーダセンサを提供することである。
【０００９】
少なくともいずれか１つの課題を解決するために、一方向における異なる位置に配置した複数のアンテナを備えるアンテナ装置を有するレーダセンサ、特に自動車用のレーダセンサのための本発明による方法は、一方向における関連する送信アンテナおよび受信アンテナの異なる中央のアンテナ位置に対応するそれぞれの評価チャネルについて、およびそれぞれの個々のレーダターゲットについて、それぞれの評価チャネルで得られる信号に基づいて、それぞれの評価チャネルに割り当てられたそれぞれのレーダターゲットのそれぞれ個別の半径方向速度を決定するステップ、それぞれのレーダターゲットについて、レーダターゲットの決定した個別の半径方向速度に基づいて、それぞれのレーダターゲットのそれぞれの速度を推定するステップであって、速度が、レーダセンサに関して前方方向の速度および接線速度に関する情報を含む、ステップ、および、少なくともレーダターゲットの推定した速度に依存して、拡張レーダオブジェクトに属するものとしてレーダターゲットを割り当てるステップ、を含む。推定した速度は、レーダセンサに関して前方方向の速度および接線速度に関する情報、すなわち２次元速度を含む。特に、速度は、デカルト速度、すなわち直交する座標系で示す速度としてもよい。前方方向に直接に整列させたレーダセンサの場合、接線速度は横方向速度に対応する。
【００１０】
このことは、個々の送信信号変調サイクルを用いた個々の測定に基づいて、特に周波数ランプの形式または急速チャープシーケンスの形式の周波数変調パターンを有する送信信号について、それぞれのレーダターゲットの（デカルト）速度を推定することを可能にする。特に、レーダターゲットの（デカルト）速度は、それぞれの評価チャネルにおける半径方向速度の個々の測定に基づいて、それぞれの周波数スペクトルから推定することができる。
【００１１】
したがって、速度の測定および拡張レーダオブジェクトに対するレーダターゲットの割り当て（関連付け）を極めて迅速に行うことができる。特に（デカルト）速度は、個々のレーダターゲットについて、個々の変調サイクル内のレーダターゲットの検出または送信信号の周波数ランプに基づいて直接に測定することができる。これにより、デカルト速度を測定し、１サイクルまたは数サイクルでしか見ることができず、したがって、例えば高速で横断するオブジェクトまたは路側建造物などの複雑なオブジェクトモデルに起因して扱うことが困難なオブジェクトであっても、拡張オブジェクトとの関連付けを行うことが可能になる。
【００１２】
このことは、特に比較的短い距離にレーダターゲットがある場合に、運転者支援システムまたは自動運転システムが極めて速く反応することを可能にする。このことは、歩行者などの交通弱者（ＶＲＵ）を保護するために特に有利である。
【００１３】
レーダターゲットは、複数の反射中心が割り当てられる拡張レーダオブジェクトとは異なり、単一の位置のみが割り当てられる反射中心であると理解される。「レーダターゲッ」という用語は、「点ターゲット」と同義に使用する。
【００１４】
本方法では、レーダセンサの送信信号は少なくとも１つのアンテナによって送信し、少なくとも１つのアンテナによって信号を受信する。好ましい実施形態では、送信する信号はランプ状に周波数変調する。好ましい実施形態では、レーダセンサはＦＭＣＷレーダセンサである。
【００１５】
本方法は、割り当てられたレーダターゲットの決定した個別の半径方向速度に基づいて、拡張レーダオブジェクトの速度を推定するステップをさらに含むことができる。したがって、拡張レーダオブジェクトの速度を推定する方法に関する。これは、従来の方法と比較して、拡張オブジェクトのより高速で改善した速度推定を可能にする。速度は、レーダセンサに関連する前方方向の速度および接線速度に関する情報を含むことができる。速度は、特にデカルト速度としてもよい。
【００１６】
この場合および以下では、レーダセンサ全体に関して推定または決定する変数は、「グローバルな」変数とも呼び、それぞれの評価チャネル、ならびに送信アンテナおよび受信アンテナの関連する中央のアンテナ位置に関する変数は、「個別の」変数と呼ぶ。例えば、推定する接線速度は、グローバルな接線速度と呼ぶことができる。
【００１７】
さらに、上記課題は、一方向において異なる位置に配置した複数のアンテナを備えるアンテナ装置と、この方法を実施するように構成された制御および評価装置とを有する、特に自動車用のレーダセンサによって解決する。
【００１８】
本発明の有利な構成および改良形は、従属請求項に記載している。
【００１９】
好ましい実施形態では、それぞれのレーダターゲットの速度を推定するステップにおいて、レーダターゲットのデカルト速度は、以下の関係：
【数４】
2021514061.tif 000006
に基づいて推定し、この場合、ｉ＝１，．．．，ｌはそれぞれの評価チャネルを示し、ｖｒ，ｉはレーダターゲットの決定した個別の半径方向速度であり、θｉは、それぞれの評価チャネルに割り当てられた個別のレーダターゲットのアスペクト角度であり、（ｖｘ，ｖｙ）はレーダターゲットのデカルト速度であり、ｖｙは接線速度であり、ｖｘはレーダセンサに基づいた前方方向のレーダターゲットの速度である。
【００２０】
好ましい実施形態では、それぞれの評価チャネルに対するレーダターゲットのそれぞれ個別の半径方向速度を決定するステップにおいて、それぞれ個別の半径方向速度は、評価チャネルにおける信号のそれぞれの周波数位置に基づいて決定する。
【００２１】
好ましい実施形態では、それぞれの評価チャネルでフーリエ変換によって離散周波数スペクトルを計算し、レーダターゲットについて、関連する評価チャネルにおける信号のそれぞれの周波数位置を、離散周波数スペクトルの補間点の周波数間隔よりも細かい分解能で決定する。周波数位置の分解能は、ここでは、周波数位置の可能な値が、決定時にどの程度細かく段階づけられているかを示す変数であると理解される。離散周波数スペクトルの補間点は、周波数ポイントまたは周波数ビンとも呼ぶ。
【００２２】
それぞれの周波数位置は、例えば、周波数スペクトルを補間し、信号のピーク最大値を探索することによって、またはモデル関数の周波数パラメータを周波数スペクトル内の信号に適合させる（フィッティングする）ことによって決定することができる。
【００２３】
以下、図面を参照して、例示的な実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】自動車用の本発明によるレーダセンサを示すブロック図である。
【図２】それぞれの評価チャネルのフーリエスペクトルの周波数ビンを示す概略図である。
【図３】アンテナ位置とレーダターゲットとの関係を示す図である。
【図４】本発明による方法の第１の部分を説明するためのブロック図である。
【図５】本方法の第２の部分を説明するためのフロー図である。
【図６】交通状況を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示すレーダセンサは、共通の基板１８に複数の受信アンテナまたはアンテナ素子１０、１２を有する。レーダセンサは、複数のアンテナ１０，１２が水平位置ｙｉにおいて同じ高さで互いに隣り合うように自動車に組み込んでいる（ｉ＝０，．．．，ｋ）。図１は、それぞれの方位角θｉ（アスペクト角）でアンテナが受信するレーダビームを象徴的に示す。
【００２６】
送信アンテナ２２を制御する高周波部２０は、送信すべきレーダ信号を生成する局部発振器２４を備えている。アンテナ１０、１２によって受信するレーダエコーはそれぞれミキサ２８に供給し、ここで発振器２４によって供給された送信信号と混合する。このようにして、それぞれのアンテナ１０，１２について、ベースバンド信号または中間周波信号Ｚ０，Ｚ１，．．．，Ｚｉ，．．．，Ｚｋを得、そして電子制御および評価ユニット３０に供給する。
【００２７】
制御および評価ユニット３０は、発振器２４の機能を制御する制御部３２を含む。図示の例では、レーダセンサはＦＭＣＷレーダであり、すなわち、発振器２４が供給する送信信号の周波数を、立ち上がりおよび／または立ち下がりの周波数ランプのシーケンスの形式で周期的に変調する。
【００２８】
さらに、制御および評価装置３０は、ｋ個のチャネルを有するアナログ／デジタル変換器３４を有する評価部を含み、この評価部は、ｋ個のアンテナ１０、１２から得た中間周波信号Ｚ０〜Ｚｋをデジタル化し、それぞれ単一の周波数ランプの持続時間にわたって記録する。このようにして得た時間信号は、次に、変換ステージ３６において高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によりチャネル毎に対応する周波数スペクトルに変換する。これら周波数スペクトルにおいて、それぞれのレーダターゲットはピークの形式で現れ、このピークの周波数位置は、レーダセンサからレーダターゲットへそしてレーダセンサに戻る信号伝播時間に依存し、ドップラー効果に基づいてレーダターゲットの相対速度に依存する。
【００２９】
次に、同じレーダターゲットに対して、異なる勾配、例えば立ち上がりランプおよび立ち下がりランプを有する周波数ランプで得られた２つのピークの周波数位置から、関連するレーダターゲットの距離ｄおよび相対速度ｖを、既知の方法で計算することができる。その推定した距離ｄは、それぞれの評価チャネルに割り当てられた個別の距離ｄｉとは異なり、レーダターゲットのグローバルな距離と呼ぶことができる。
【００３０】
それらレーダビームに基づいて図１に概略的に示すように、アンテナ１０、１２の異なる位置は、同一のアンテナによって放射されたレーダビームがレーダターゲットで反射され、次いで異なるアンテナによって受信されて、異なるランレングスを進み、したがって、レーダターゲットの方位角θに依存した位相差をもたらす。関連する中間周波信号Ｚ０〜Ｚｋも対応する位相差を有する。受信信号の振幅（量）も方位角θに依存してアンテナ毎に異なる。
【００３１】
速度推定器３８は、評価チャネルの周波数スペクトルにおける信号に基づいて、成分ｖｘ（レーダセンサに関して前方方向の速度）、および成分ｖｙ（接線速度）を有するそれぞれのレーダターゲットのデカルト速度を推定する。このことを以下に詳細に説明する。さらに角度推定器４０は、それら信号に基づいてそれぞれのレーダターゲットの方位角を推定する。
【００３２】
ＦＭＣＷ変調の大きな周波数スイングに対応して帯域幅が高く、アンテナ装置の寸法が大きい場合、レーダターゲットの方位角θおよび距離ｄに応じて、個々の受信チャネルにおける複素振幅は、受信信号の周波数スペクトルにおける異なる周波数位置ｆａ（ｉ）に含まれる。図２は、レーダターゲットについて評価チャネルｉに含まれる信号（スペクトルのピーク）の周波数位置ｆａ（ｉ）を概略的に示し、この場合、増大する周波数ｆの方向にフーリエスペクトルの連続する周波数ビンを示している。
【００３３】
図３は、座標（０，ｙｉ）にインデックスｉによって示す評価チャネルのアンテナ位置について、座標（ｘ，ｙ）にデカルト速度（ｖｘ，ｖｙ）によってレーダターゲットとしての点ターゲットとの関係を示す平面図である。点ターゲットまでの距離はｄｉで示しており、受信するレーダ信号のアスペクト角はθｉによって示す。説明を簡単にするために、原点（０，０）はアンテナアレイの中心点を表し、中央のアンテナ位置に対応していると仮定する。この例では、ｖｘ＝０であり、これは、点ターゲットがレーダセンサの前方で正確に横方向に移動している状況に対応する。簡単にするために、図３は、原点に対する相対的および絶対的な半径速度がゼロに等しい状況を示す。原点のアンテナ位置（０，ｙ０）では半径方向速度ｖｒ，０＝０が測定される。アンテナ位置（０，ｙｉ）では半径方向速度ｖｒ，ｉが測定される。この半径方向速度ｖｒ，ｉは、アンテナ位置の半径方向へのデカルト速度（ｖｘ，ｖｙ）の投影に対応し、したがって、アンテナ位置におけるレーダターゲットのアスペクト角θｉに依存する。
【００３４】
評価チャネルｉのアスペクト角度θｉと、点ターゲットのデカルト速度（ｖｘ，ｖｙ）と、それぞれの評価チャネルｉでスペクトルから推定する個別の半径速度との関係は、方程式（１）によって与えられる。行列Ｍの対応する定義により、この式は：
【数５】
2021514061.tif 000007
と書き換えることができる
【００３５】
次に、それぞれの評価チャネルにおける個別の半径方向速度ｖｒ，ｉから、デカルト速度ｖｘｙのベクトルを、最小二乗法（ＫＱ推定）にしたがって：
【数６】
2021514061.tif 000008
により推定することができる。
【００３６】
角度差が大きく、相対速度をより正確に決定することができるほど、対応する推定値は良好になる。最小二乗推定値は、例えば、擬似逆特異値分解（ＳＶＤ）またはＱＲ分解によって数値的に計算することができる。
【００３７】
ランレングス差に基づいてレーダセンサが「見る」評価チャネルの距離ｄｉは、アンテナ構成に依存する。バイスタティックシステムもしくはＭＩＭＯシステムでは、送信アンテナからターゲットへそしてターゲットから受信アンテナへの経路について効果（距離もしくは伝播時間）を加算し平均化する。したがって、距離ｄｉは、この信号の平均伝播時間にわたる往路と復路の平均距離である。したがって、送信アンテナおよび受信アンテナの中央のアンテナ位置を考慮する。
【００３８】
図４を参照して例として説明するように、制御および評価装置３０は、レーダターゲットのデカルト速度を推定する方法を実施するように構成しており、そして速度推定器３８において実施する。
【００３９】
周波数スペクトルを補間することにより、ステップＳ１０において、チャネルｉの信号（ピーク位置）の周波数位置ｆａ（ｉ）を、高分解能で求める。
【００４０】
ステップＳ１２の第１の角度推定では、位置特定したそれぞれのオブジェクト、すなわちそれぞれのレーダターゲット（周波数スペクトルのそれぞれのピーク）について、Ｉ個の受信チャネルで得た複素振幅をアンテナ図と比較して、レーダターゲットの方位角θを推定する。この場合、複素振幅のベクトルは、それらチャネルのそれぞれのスペクトルにおいて、それぞれ同じ周波数位置で評価する。推定したアスペクト角θは、それぞれの評価チャネルの個別のアスペクト角とは異なり、「グローバルな」アスペクト角と呼ぶことができる。
【００４１】
方位角θおよびアンテナ位置ｙｉから、ステップＳ１４において、それらチャネルの距離に基づいたビンシフト（その周波数位置のシフトΔｆａ（ｉ））を求める。この周波数位置シフトは、距離に基づいた周波数位置シフトと呼ぶことができる。周波数位置シフトは、周波数位置補正と呼ぶこともできる。上述したように、周波数位置シフトは、測定の高い距離分解能に基づいている。周波数位置シフトは、アスペクト角の関数として生じる。周波数位置シフトは、アスペクト角に応じてゼロとしてもよい。
【００４２】
ステップＳ１６において、周波数位置ｆａ（ｉ）から変位Δｆａ（ｉ）を減算し、残る周波数位置ｆａ（ｉ）−Δｆａ（ｉ）は、チャネルｉの個別の半径方向速度ｖｒ、ｉを決定するためにステップＳ１８において評価する。これは、ＦＭＣＷ方程式
【数７】
2021514061.tif 000009
にしたがって行う。この場合、ｋは残りの周波数位置に対応するビン位置であり、ｃは光速であり、ｄは距離であり、Ｆはランプの周波数スイングであり、ｆ０は中心周波数であり、ｖｒは半径方向速度であり、Ｔはランプの持続時間である。評価した周波数位置は、周波数位置シフトを考慮に入れた残りの周波数位置である。
【００４３】
ステップＳ２０において、グローバルな間隔ｄおよび推定方位角θから、例えば、アンテナ位置ｙｉを考慮して、例えば、これらの変数間の幾何学的関係に基づいて、個別のアスペクト角θｉを求める。この個別のアスペクト角は、例えば、レーダターゲットのデカルト座標および中央のアンテナ位置から計算することもできる。
【００４４】
ステップＳ２２では、式（１）および（２）に基づいてレーダターゲットのデカルト速度を推定する。レーダセンサの出力に対して、このデカルト速度を、例えば、原点に関連する半径方向および接線方向速度（または角速度）に変換することができる。
【００４５】
オプションのステップＳ２４において、角度推定器４０によって、第２の改善した角度推定において方位角θを推定し、複素振幅のベクトルを、周波数シフトΔｆａ（ｉ）および／または方位角θおよびアンテナ位置ｙｉから生じる、速度に基づいた周波数シフトΔｆｂ（ｉ）を考慮に入れて、チャネルのそれぞれのスペクトルにおけるそれぞれの周波数位置において評価する。特に、これは、上記（第１）のアスペクト角を推定するステップＳ１２に加えて、レーダターゲットのアスペクト角を２度目に推定するステップである。
【００４６】
この方法は、特に、アスペクト角の２度目の推定に基づいて、アスペクト角の推定に依存するステップＳ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２を再び行う反復的な方法としてもよい。
【００４７】
図から分かるように、ステップは、互いに並行して、または異なる順序で行うことができる。
【００４８】
好ましい実施形態では、レーダターゲットまでの距離が距離閾値未満である場合、個別の半径方向速度の差を考慮する。距離が極めて大きい場合、効果が小さすぎて、個別の半径方向速度を区別することができないからである。距離閾値は、試験測定値に基づいて、またはレーダセンサの理論的な速度分解能に基づいて選択することができる。
【００４９】
図５は、上述の方法に基づいて、ある拡張レーダオブジェクトの速度を推定する方法のステップを示し、この方法は、位置特定したそれぞれのレーダターゲット（点ターゲット）に対して行う。それぞれのステップＳ２２の結果を基に、ステップＳ３０において、推定したレーダターゲットのデカルト速度に基づいて、拡張レーダオブジェクトに属する複数のレーダターゲットを関連付ける（互いに割り当てられる）。例えば、デカルト速度が許容範囲内で一致するかどうか、および境界領域内でレーダターゲットの位置もしくは距離および角度が一致するかどうかを決定する。図６は、異なる半径方向速度ｖｒを有する位置特定した３つのレーダターゲットを概略的に示すが、これらのレーダターゲットについては同じデカルト速度（ｖｘ，ｖｙ）を推定した。これらのレーダターゲットは、１つの拡張オブジェクト６０に関連付けている。
【００５０】
同じ拡張オブジェクトに属する他の関連するレーダターゲットの行列および左手ベクトルの行によって式（１）を展開することによって、ステップＳ３２において、式（２）によって、この拡張オブジェクトのデカルト速度の推定を行うことができる。
【００５１】
ここで説明する例示的な実施形態は、バイスタティックアンテナ概念を用いている。しかし、代替的には、同じ（グループ）アンテナを送信および受信のために使用するモノスタティックアンテナ概念を用いることもできる。
【００５２】
記載された本方法は、特に、いわゆる急速チャープシーケンスで動作するＦＭＣＷレーダセンサで有利に使用することができる。急勾配で比較的短い持続時間しか有さない多数の周波数ランプ（チャープ）が素早く連続して生じる。個々のランプを介して、およびランプのシーケンスを介して実行する２Ｄ‐ＦＦＴの場合、それぞれ評価チャネルｉに対して２次元周波数スペクトルが得られる。したがって、周波数位置ｆａ（ｉ）および周波数シフトΔｆａ（ｉ）もしくは周波数シフトΔｆａ（ｉ）は、一般的な場合には２次元ベクトルである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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