(57)【要約】  レーダ波を送受信するためのレーダセンサ装置であって、レーダ波を送受信するための少なくとも１つの第１のアンテナと、少なくとも１つの第１のアンテナを動作させるための少なくとも１つの第１のアンテナ制御部とを有する第１の部分センサ、レーダ波を送受信するための少なくとも１つの第２のアンテナと、少なくとも１つの第２のアンテナを動作させるための少なくとも１つの第２のアンテナ制御部とを有する少なくとも１つの第２の部分センサ、基本周波数を発生させるための少なくとも１つのクロック発生器を有する周波数発生装置、ならびに、第１のアンテナ制御部、少なくとも１つの第２のアンテナ制御部、および周波数生成装置を制御および調整するための制御ユニットを備えるレーダセンサ装置が開示されており、周波数発生装置は第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器を有し、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器は、基本周波数を提供するために、少なくとも２つのマルチプレクサを介して、それぞれ少なくとも１つの第１のアンテナ制御部および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に接続可能である。さらに、基本周波数を提供する方法が開示されている。
2021510203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ波を送受信するためのレーダセンサ装置（１）であって、
レーダ波を送受信するための少なくとも１つの第１のアンテナと、少なくとも１つの第１のアンテナを動作させるための少なくとも１つの第１のアンテナ制御部（６、８）とを有する第１の部分センサ（２）、
レーダ波を送受信するための少なくとも１つの第２のアンテナと、少なくとも１つの第２のアンテナを動作させるための少なくとも１つの第２のアンテナ制御部（１０、１２）とを有する少なくとも１つの第２の部分センサ（４）、
基本周波数を生成するための少なくとも１つのクロック発生器（１６、１８）を有する周波数生成装置（１４）、および
第１のアンテナ制御部（６、８）、少なくとも１つの第２のアンテナ制御部（１０、１２）、および周波数生成装置（１４）を制御および調整するための制御ユニット（２０）を備えるレーダセンサ装置（１）において、
周波数生成装置（１４）が、第１のクロック発生器（１６）および少なくとも１つの第２のクロック発生器（１８）を備え、第１のクロック発生器（１６）および少なくとも１つの第２のクロック発生器（１８）が、少なくとも２つのマルチプレクサ（２２、２２．１、２２．２）を介して、基本周波数を提供するために、それぞれ少なくとも１つの第１のアンテナ制御部（６、８）および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部（１０、１２）に接続可能であることを特徴とするレーダ波を送受信するためのレーダセンサ装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダセンサ装置において、
前記第１のクロック発生器（１６）および少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１８）が、基本周波数を提供するために、少なくとも２つの前記マルチプレクサ（２２）を介して、それぞれ少なくとも１つの前記第１のアンテナ制御部（６、８）および少なくとも１つの前記第２のアンテナ制御部（１０、１２）に接続可能であるレーダセンサ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダセンサ装置において、
前記第１のクロック発生器（１６）および少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１８）が、クロック周波数を増加させるために互いに位相をずらして動作可能であるレーダセンサ装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のレーダセンサ装置において、
前記第１のクロック発生器（１６）および少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１８）が、基本周波数を提供するために、少なくとも２つの前記マルチプレクサ（２２）を介して、それぞれ少なくとも１つの前記第１のアンテナ制御部（６、８）および少なくとも１つの前記第２のアンテナ制御部（１０、１２）に選択的に接続可能であるレーダセンサ装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のレーダセンサ装置において、
少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１８）が、前記第１のクロック発生器（１６）に欠陥がある場合に作動可能であるレーダセンサ装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載のレーダセンサ装置において、
前記第１のクロック発生器（１６）および少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１６）が、制御ユニット（２０）によって作動可能または停止可能であるレーダセンサ装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか1項に記載のレーダセンサ装置において、
少なくとも２つの前記マルチプレクサ（２２．１、２２．２）のうちの１つに欠陥がある場合に、基本周波数を提供するために、前記第１のクロック発生器（１６）または少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１８）が少なくとも１つの前記第１のアンテナ制御部（６、８）または少なくとも１つの前記第２のアンテナ制御部（１０、１２）に接続可能であるレーダセンサ装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のレーダセンサ装置において、
前記少なくとも２つのマルチプレクサ（２２）が、前記制御ユニット（２０）によって互いに独立して作動可能または停止可能であるレーダセンサ装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載のレーダセンサ装置において、
少なくとも２つの前記マルチプレクサ（２２）が前記制御ユニット（２０）によって互いに独立してブリッジ可能であるレーダセンサ装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載のレーダセンサ装置において、
前記第１の部分センサ（２）および少なくとも１つの前記第２の部分センサ（４）が、それぞれ、レーダ波を送信するための少なくとも１つのアンテナと、レーダ波を受信するための少なくとも１つのアンテナとを有するレーダセンサ装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のレーダセンサ装置において、
前記第１のクロック発生器（１６）および／または少なくとも１つの前記第２のクロック発生器（１８）が、少なくとも１つの発振器を有する位相制御ループまたは発振器回路であるレーダセンサ装置。
【請求項１２】
特にレーダセンサ装置（１）のための基本周波数を提供する方法において、
第１のクロック発生器（１６）によって、並列して配置された少なくとも２つのマルチプレクサ（２２．１、２２．２）を介して、少なくとも１つの第１のアンテナ制御部（６、８）および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部（１０、１２）に基本周波数を提供し、
第１のクロック発生器（１６）に欠陥がある場合には、制御ユニット（２０）を介して接続可能な少なくとも１つの第２のクロック発生器（１８）によって、並列して配置された少なくとも２つのマルチプレクサマルチプレクサ（２２）を介して少なくとも１つの第１のアンテナ制御部（６、８）および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部（１０、１２）に基本周波数を提供し、
マルチプレクサ（２２）に欠陥がある場合には、第１のクロック発生器（１６）および／または少なくとも１つの第２のクロック発生器（１８）によって少なくとも１つのマルチプレクサ（２２）を介して少なくとも１つの第１のアンテナ制御部（６、８）または少なくとも１つの第２のアンテナ制御部（１０、１２）に基本周波数を提供する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載のレーダ波を送受信するためのレーダセンサ装置、および請求項１２の前提部分に記載の周波数を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者支援システムの市場は今や変革期にある。過去数年間、主に安価なセンサが注目を浴びてきたが、現在では、センサに対する要求が遥かに高い高度自律運転がトレンドである。高度な運転者支援機能または自動運転機能を有する車両には、これらの機能を開ループ制御および閉ループ制御するためにますます多くのセンサが設置されている。車両に設置されるセンサは、例えば、レーダセンサまたはＬＩＤＡＲセンサであってもよいが、できるだけ高い正確性を有している必要がある。精密なセンサを使用することによって、自律または半自律運転機能の安全性および信頼性を保証することができる。
【０００３】
自律運転機能または自動化された運転者支援機能を有する車両では、エラー、特にＩＳＯ２６２６２によるＥ／Ｅエラーは、例えば、それぞれのレーダセンサもしくはバス通信をスイッチオフにするなどの安全な状態の達成をもたらす。多くのアンテナ、ＨＦチャネルおよびメモリを有する高性能のレーダセンサでは故障の確率が著しく上がる。ＩＳＯ２６２６２によれば、この確率は、ＦＩＴ（いわゆるＦａｉｌｕｒｅ  ｉｎ  Ｔｉｍｅ，１０−９／ｈ）で決定される。したがって、構成要素はＡＳＩＬ−ＢにもしくはＡＳＩＬ−Ｃにしたがって、停止される前には最大で１００ＦＩＴを有することもある。この場合、それぞれの構成要素の安全な状態は考慮されない。例えば、水晶発振器が３０ＦＩＴを有し、安全な状態を達成することが不可能な場合には、単独でレーダセンサの利用可能なＦＩＴ律の３０％を占める。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の基礎をなす課題は、周波数を提供するための冗長な方法と、緊急動作モードを有する改善されたレーダセンサ装置とを提案することである。
【０００５】
この課題は、独立請求項のそれぞれの対象によって達成される。本発明の有利な実施形態がそれぞれ従属請求項の対象である。
【０００６】
本発明の一態様によれば、レーダ波を送受信するためのレーダセンサ装置が提供される。レーダセンサ装置は、レーダ波を送受信するための少なくとも１つの第１のアンテナと、少なくとも１つの第１のアンテナを動作させるための少なくとも１つの第１のアンテナ制御部とを有する第１の部分センサを備える。さらに、レーダセンサ装置は、レーダ波を送受信するための少なくとも１つの第２のアンテナと、少なくとも１つの第２のアンテナを動作させるための少なくとも１つの第２のアンテナ制御部とを有する少なくとも１つの第２の部分センサを有する。少なくとも１つのクロック発生器を有する周波数発生装置は、基本周波数を発生させる役割を果たす。レーダセンサ装置の制御ユニットは、第１のアンテナ制御部、少なくとも１つの第２のアンテナ制御部、および周波数生成装置を制御および調整するために使用される。本発明によれば、周波数生成装置は、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器を備え、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器は、少なくとも２つのマルチプレクサを介して、基本周波数を提供するためにそれぞれ少なくとも１つの第１のアンテナ制御部および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に接続可能である。
【０００７】
現在のレーダセンサは、通常、レーダ波を生成および受信するための多くのＨＦチャネルを有する。この場合、通常動作時には全ての高周波部品は同時に動作することができる。このようなレーダセンサは、対称的な構成で複数の部分センサに分割することができる。したがって、それぞれの部分センサは、対応する割合でレーダセンサの高周波成分もしくは高周波チャネルを有することができる。したがって、例えば、レーダセンサの部分センサは、可能な緊急動作において、制限された速度で車両の自律運転を実現することができる。これは、他の部品センサの構成要素がもはや機能しない場合にも実現することができる。
【０００８】
レーダセンサ装置の構造は、例えば、既に知られている安価な基本構成要素からなっていてもよい。同じタイプの複数の構成要素を並列することによって、レーダセンサ装置の性能および正確性を改善することができる。さらに、複数の同様の素子を使用することによって、装置の確実な機能を保証するための冗長性を実現することができる。このようにして、レーダセンサ装置の緊急動作を技術的に簡単に実施することができる。高周波成分およびマイクロコントローラに加えて、クロック発生に冗長性が設けられている必要もある。高周波成分は、例えば、ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）の形式で構成されたアンテナ制御装置または増幅器であってもよい。
【０００９】
周波数発生装置は、基本周波数を発生するための少なくとも２つのクロック発生器を有する。基本周波数は、例えば、送信アンテナによって基本周波数を有するレーダ波を生成するために使用することができる。代替的に、基本周波数は送信前に変調することができる。少なくとも２つのクロック発生器はそれぞれ少なくとも２つのマルチプレクサ構成要素に接続可能である。これにより、アンテナ制御部などの高周波成分には、第１のクロック発生器または少なくとも１つの第２のクロック発生器によって基本周波数を供給することができる。したがって、クロック発生器が故障した場合には少なくとも１つの第２のクロック発生器がレーダセンサ装置の高周波成分のクロック供給を引き継ぐことができる。クロック発生器の切換プロセスは、例えば制御ユニットによって制御することができる。
【００１０】
全ての高周波成分が、基本周波数もしくは基本周波数を有する共通のクロック発生器によって供給されることにより、レーダセンサ装置は高いコヒーレンスを有する。特に、異なる部分センサを同一の周波数により動作させることができる。これにより、複数の高周波成分の冗長かつコヒーレントなクロック供給が可能になる。
【００１１】
レーダセンサ装置の１つの例示的な実施形態によれば、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器は、基本周波数を提供するために、少なくとも２つのマルチプレクサを介して、それぞれ少なくとも１つの第１のアンテナ制御部および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に接続可能である。このようにして、クロック生成の冗長性を得ることができる。
【００１２】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器は、クロック周波数を増加させるために互いに位相をずらして動作可能である。少なくとも２つのクロック発生器の周波数の位相シフトが互いに調整されている場合、一方のクロック発生器のクロック休止もしくはクロックギャップは、それぞれ他方のクロック発生器によって満たされる。したがって、例えば、１つの周波数を有する２つのクロック発生器によって周波数倍増を行うことができる。
【００１３】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器は、基本周波数を提供するために、少なくとも２つのマルチプレクサを介して、それぞれ少なくとも１つの第１のアンテナ制御部および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に選択的に接続可能である。制御ユニットを介して、マルチプレクサは、それぞれのクロック発生器の交流電圧のためのスイッチとして働くことができ、したがって、生成された周波数を通過させるか、または遮断することができる。あるいは、少なくとも２つのクロック発生器のうち１つのクロック発生器のみを制御ユニットによって作動させることができる。これにより、制御ユニットは、緊急動作時に、適切なクロック発生器もしくは生成された基本周波数を高周波成分に柔軟にルーティングすることができる。
【００１４】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、少なくとも１つの第２のクロック発生器は、第１のクロック発生器が故障した場合に作動可能である。複数の部分センサからなる部分センサが緊急動作に十分であるように、レーダセンサ全体もしくはレーダセンサ装置全体が構成されている場合には、少なくとも１つのクロック発生器またはマルチプレクサが故障している場合であっても、少なくとも１つの部分センサの機能を実現することができる。この場合、少なくとも１つの第２のクロック発生器によって周波数を有する交流電圧を生成することができるか、または生成された交流電圧を少なくとも１つの第２のマルチプレクサによって少なくとも１つの部分センサに伝導することができる。したがって、レーダセンサ装置で使用されるＭＭＩＣの少なくとも一部には、クロックもしくは基本周波数を供給することができる。通常動作では、全てのＭＭＩＣ、もしくはレーダセンサ装置のアンテナ制御部には、少なくとも１つのクロック発生器によって同じクロックが供給され、したがって、全てのデータが互いに考慮される。
【００１５】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、第１のクロック発生器および少なくとも１つの第２のクロック発生器は、制御ユニットによって作動可能または停止可能である。これにより、制御ユニットによってクロック発生器を柔軟に開ループ制御または閉ループ制御することができる。特に、これにより、異なる動作モードを技術的に簡単に実施することができる。例えば、クロック発生器は、制御ユニットによって周波数を設定することができる電圧制御式発振器であってもよい。
【００１６】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、少なくとも２つのマルチプレクサのうちの１方が故障している場合には、基本周波数を提供するために、第１のクロック発生器または少なくとも１つの第２のクロック発生器が少なくとも１つの第１のアンテナ制御部または少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に接続可能である。このようにして、レーダセンサ装置の緊急動作を実現することができ、この場合、少なくとも１つの部分センサが機能、レーダ波の生成および受信を保持することができる。したがって、緊急動作中にはレーダセンサ装置の出力が低いにもかかわらず、レーダ機能は、減速された速度で自律運転するために十分であり得る。したがって、レーダセンサ装置は、より高い信頼性および動作信頼性を有する。
【００１７】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、少なくとも２つのマルチプレクサは、制御ユニットによって互いに独立して作動可能または停止可能である。少なくとも２つのマルチプレクサは、好ましくは、制御ユニットが、それぞれの動作モードに応じてマルチプレクサを作動、接続または遮断することができるように、制御ユニットに接続することができる。これにより、レーダセンサ装置のマルチプレクサの冗長性が可能になる。
【００１８】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、少なくとも２つのマルチプレクサは、制御ユニットによって互いに独立してブリッジ可能である。したがって、例えば、クロック発生器およびマルチプレクサが故障した場合、レーダセンサ装置の少なくとも１つの部分センサの機能を依然として技術的に実行することができる。このような緊急動作は、従来のレーダセンサにおけるクロック生成に相当するといえる。
【００１９】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、第１の部分センサおよび少なくとも１つの第２の部分センサは、レーダ波を送信するための少なくとも１つのアンテナと、レーダ波を受信するための少なくとも１つのアンテナとをそれぞれ有する。これにより、レーダセンサ装置は複数の部分センサからモジュール式に構成することができ、したがって、構成要素の部分的な故障または部分的な欠陥が生じた場合であっても、レーダセンサ装置の動作を確実に保持することができる。
【００２０】
レーダセンサ装置のさらなる例示的な実施形態によれば、第１のクロック発生器および／または少なくとも１つの第２のクロック発生器は、少なくとも１つの発振器を有する位相制御ループまたは発振器回路である。クロック発生器が位相制御ループの形式で構成されている場合、発振器によって生成される周波数を特に安定して保持することができる。発振器は、電圧制御式発振器であってもよい。あるいは、電圧制御式発振器をクロック発生器として直接に使用することもでき、これにより、周波数発生装置を技術的に特に簡単に構成することができる。さらに、位相制御ループは、マイクロコントローラとしてデジタル方式で実施することもできる。このようなマイクロコントローラは、制御ユニットとは別個に、または制御ユニットと組み合わせてレーダセンサ装置内に配置してもよい。代替的にまたは付加的に、周波数生成装置は制御ユニットに組み込むことができる。
【００２１】
本発明のさらなる態様によれば、特にレーダセンサ装置のための基本周波数を提供する方法が提供される。１つのステップでは、第１のクロック発生器によって、並列に配置された少なくとも２つのマルチプレクサを介して、少なくとも１つの第１のアンテナ制御部および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に基本周波数が提供される。第１のクロック発生器に欠陥がある場合には、制御ユニットを介して接続可能な少なくとも１つの第２のクロック発生器によって、並列して配置された少なくとも２つのマルチプレクサを介して少なくとも１つの第１のアンテナ制御部および少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に基本周波数が提供される。マルチプレクサに欠陥がある場合には、第１のクロック発生器および／または少なくとも１つの第２のクロック発生器によって少なくとも１つのマルチプレクサを介して少なくとも１つの第１のアンテナ制御部または少なくとも１つの第２のアンテナ制御部に基本周波数が提供される。
【００２２】
レーダセンサ装置の通常動作において、少なくとも１つのクロック発生器によって、全てのアンテナ制御部もしくはＭＭＩＣに同時にクロックが供給される。１つのソースからクロックを供給することによって、高いコヒーレンスを実現することができる。代替的にまたは付加的に、並列に動作する複数のクロック発生器からクロック供給を構成することができる。例えば、クロック発生器に欠陥がある場合には、制御ユニットを介して、周波数を発生するための少なくとも１つのさらなるクロック発生器を作動または接続することができる。したがって、クロック発生器に欠陥があるにもかかわらず、全てのアンテナ制御部を正常に動作させることができる。例えば、欠陥に起因してマルチプレクサが省略される場合には、レーダセンサ装置の少なくとも一部は、さらに、少なくとも１つのクロック発生器との導電接続、したがってクロック供給を有することができる。このようなレーダセンサ装置は、車両の緊急動作において使用することができる。
【００２３】
著しく簡略化した概略図に基づいて、本発明の好ましい例示的な実施形態を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態によるレーダセンサ装置の分割を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるレーダセンサ装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図において、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態によるレーダセンサ装置１の分割を示す概略図である。レーダセンサ装置１は、この場合には第１の部分センサ２と第２の部分センサ４とからなっている。第１の部分センサ２は２つの第１のアンテナ制御部６、８を有し、第２のサブセンサ４は２つの第２のアンテナ制御部１０、１２を有する。簡単にするために、アンテナ、増幅器等などのレーダセンサ装置１の他の構成要素は示されていない。２つの部分センサ２、４は、レーダ波を生成し、受信するために、互いに並列に、かつ互いに別々に使用することができる。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態によるレーダセンサ装置１の概略図を示す。特に、周波数発生装置１４の詳細図が示されている。
【００２８】
この実施例によれば、周波数発生装置１４は第１のクロック発生器１６と第２のクロック発生器１８とからなる。２つのクロック発生器１６、１８は制御ユニット２０に接続されている。例えば、クロック発生器１６、１８は電圧制御式の発振器または位相制御ループであってもよい。
【００２９】
制御ユニット２０はそれぞれのクロック発生器１６、１８の周波数を設定することができ、特に、クロック発生器１６、１８を個別に、および選択的にオンおよびオフに切り換えることができる。さらに、制御ユニット２０によって、２つのクロック発生器１６、１８の互いに対する位相シフトを構成することができる。
【００３０】
それぞれのクロック発生器１６、１８は２つのマルチプレクサ２２に接続されている。マルチプレクサ２２は互いに並列して配置されている。クロック発生器１６、１８は、並列して配置された２つのマルチプレクサ２２に互いに並列して結合されており、それぞれのクロック発生器１６、１８は、両方のマルチプレクサ２２を介して周波数を有する交流電圧を互いに独立して伝導することができる。２つのマルチプレクサ２２のそれぞれには部分センサ２、４は接続されている。特に、第１のマルチプレクサ２２．１によって両方の第１のアンテナ制御装置６、８に周波数発生装置１４から周波数を供給することができる。第２のマルチプレクサ２２．２には２つの第２のアンテナ制御装置１０、１２が導電的に接続されており、これにより周波数発生装置１４によるクロック供給が保証されている。２つのマルチプレクサ２２は同様に制御ユニット２０に結合されており、制御ユニット２０によって制御することができる。特に、マルチプレクサ２２は、互いに独立して作動、停止、または制御することができる。
【図１】
2021510203.tif 000003
【図２】
2021510203.tif 000004
【国際調査報告】
2021510203.tif 000005
2021510203.tif 000006
2021510203.tif 000007
2021510203.tif 000008
2021510203.tif 000009
2021510203.tif 000010
2021510203.tif 000011
2021510203.tif 000012
2021510203.tif 000013