(57)【要約】  レーダセンサが角度分解している方向（ｙ）において様々な位置（ｙｉ）に配置されて受信のために適応された複数のアンテナ（１０，１２）を具備するアンテナ構成体と、制御および評価機構（３０）とを備えた自動車用角度分解型レーダセンサであって、制御および評価機構（３０）が、レーダセンサのうち送信のために適応された少なくとも１つのアンテナ（２２）が信号を送信し、この信号がレーダセンサのうち受信のために適応されたアンテナ（１０，１２）の複数によって受信される動作モードのために設計されており、この制御および評価機構（３０）が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、送信アンテナと受信アンテナ（２２，１０，１２）の違う配置に相応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）に対し、レーダ目標のそれぞれの個別の距離（ｄｉ）を決定し、かつ個別の距離（ｄｉ）をレーダ目標の角度（θ）の推定の際に使用するように設計されている自動車用の角度分解型レーダセンサならびにそのための方法。
2021513656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダセンサが角度分解している方向（ｙ）において様々な位置（ｙｉ）に配置されて受信のために適応された複数のアンテナ（１０，１２）を具備するアンテナ構成体と、制御および評価機構（３０）とを備えた自動車用角度分解型レーダセンサであって、前記制御および評価機構（３０）が、前記レーダセンサのうち送信のために適応された少なくとも１つのアンテナ（２２）が信号を送信し、前記信号が前記レーダセンサのうち前記受信のために適応されたアンテナ（１０，１２）の複数によって受信される動作モードのために設計されており、前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の推定を実行するように設計されている自動車用角度分解型レーダセンサにおいて、
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、送信アンテナと受信アンテナ（２２、１０，１２）の違う配置に相応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）に対し、前記レーダ目標のそれぞれの個別の距離（ｄｉ）を決定し、かつ前記個別の距離（ｄｉ）を前記レーダ目標の前記角度（θ）の前記推定の際に使用するように設計されていることを特徴とする自動車用の角度分解型レーダセンサ。
【請求項２】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記レーダ目標の前記角度（θ）の前記推定の際、前記個別の距離（ｄｉ）を、当該アンテナの位置（ｙｉ）を考慮して使用するように設計されている、請求項１に記載のレーダセンサ。
【請求項３】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、それぞれの評価チャネル（ｉ）の信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて前記角度の第１の推定を行い、かつ前記角度の前記第１の推定の多義的な結果として、複数の有り得る角度値（θｅ１，θｅ２，θｅ３）が得られる場合に、前記個別に決定された距離（ｄｉ）をベースとして、前記有り得る角度値の１つを前記角度（θ）の前記推定の結果として選択するように設計されている、請求項１または２に記載のレーダセンサ。
【請求項４】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、角度（θ）の単一の推定のため、前記個別に決定された距離（ｄｉ）をベースとして、前記角度の範囲限定を行い、かつ前記限定された範囲内で、それぞれの評価チャネル（ｉ）の信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて前記角度の推定を行うように設計されている、請求項１または２に記載のレーダセンサ。
【請求項５】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記角度の第１の推定の多義的な結果として得られた有り得る角度値（θｅ１，θｅ２，θｅ３）の１つを選択するため、前記個別に決定された距離（ｄｉ）をベースとして、前記角度（θ）の第２の推定を実行し、かつ前記角度の前記第２の推定の結果と、前記第１の推定の際に得られた前記有り得る角度値との比較を基礎として、前記有り得る角度値の１つを選択するように設計されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
【請求項６】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記角度の第１の推定の多義的な結果として得られた有り得る角度値（θｅ１，θｅ２，θｅ３）の１つを選択するため、前記角度の第２の推定を、前記個別に決定された距離（ｄｉ）をベースとして、トリラテレーションまたはマルチラテレーションによって実行し、かつ前記角度の前記第２の推定の結果と、前記第１の推定の際に得られた前記有り得る角度値との比較を基礎として、前記有り得る角度値の１つを選択するように設計されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
【請求項７】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記角度の第１の推定の多義的な結果として得られた有り得る角度値（θｅ１，θｅ２，θｅ３）の１つを選択するため、関係式ｓｉｎθ＝−Δｄｉ／ｙｉをベースとして、前記角度の第２の推定を実行し、式中、θは前記第２の推定において推定される前記角度を表し、ｉは評価チャネルを表し、Δｄｉは前記評価チャネルｉに関する個別に決定された距離と、基準アンテナ位置の距離との違いを表し、ｙｉは前記基準アンテナ位置に対する前記評価チャネルｉのアンテナ位置を表し、かつ前記角度の前記第２の推定の結果と、前記第１の推定の際に得られた前記有り得る角度値との比較を基礎として、前記有り得る角度値の１つを選択するように設計されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
【請求項８】
前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記角度の第１の推定の多義的な結果として得られた有り得る角度値（θｅ１，θｅ２，θｅ３）の１つを選択するため、前記角度値の符号および／または真っ直ぐの向きに相応する角度値を、尤度について、当該アンテナの前記個別に決定された距離（ｄｉ）の位置（ｙｉ）への割当ての傾向に関連してチェックするように設計されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
【請求項９】
前記動作モードが第２の動作モードであり、かつ前記制御および評価機構（３０）が、第１の動作モードでは、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）の信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて、レーダ目標の前記角度（θ）を推定するように設計されており、前記使用された評価チャネル（ｉ）におけるそれぞれ１つの同じ周波数地点での信号の間の振幅関係および／または位相関係が評価され、かつ前記制御および評価機構（３０）が、前記第１の動作モードで送信に使用されるアンテナおよび／または受信に使用されるアンテナの１つまたは複数が故障すると、前記第２の動作モードにおいて、送信に使用される少なくとも１つの残っているアンテナ（２２）および受信に使用される複数の残っているアンテナ（１０，１２）を使用して、レーダ目標の角度（θ）の前記推定を実行するように設計されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
【請求項１０】
前記レーダセンサが角度分解している方向（ｙ）において様々な位置（ｙｉ）に配置されて受信のために適応された複数のアンテナ（１０，１２）を具備するアンテナ構成体を備えた自動車用レーダセンサのための、レーダ目標の角度推定方法において、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、送信アンテナと受信アンテナ（２２，１０，１２）の違う配置に相応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）に対し、前記レーダ目標のそれぞれの個別の距離が決定され、かつ前記個別の距離（ｄｉ）が前記レーダ目標の前記角度（θ）の前記推定の際に使用されることを特徴とする角度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダセンサが角度分解している方向において様々な位置に配置されて受信のために適応された複数のアンテナを具備するアンテナ構成体と、制御および評価機構とを備えた自動車用角度分解型レーダセンサに関し、この制御および評価機構は、レーダセンサのうち送信のために適応された少なくとも１つのアンテナが信号を送信し、この信号がレーダセンサのうち受信のために適応されたアンテナの複数によって受信される動作モードのために設計されており、この制御および評価機構は、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の推定を実行するように設計されている。
【背景技術】
【０００２】
レーダセンサは自動車では、例えば自車の前のエリア内で測位された車両またはその他のレーダ目標の間隔、相対速度、および方位角を測定するために用いられる。この場合、複数のアンテナが、例えば互いに間隔をあけて水平に配置されており、これにより、測位されるレーダ目標の方位角に違いがでることで、レーダ信号がレーダ目標からそれぞれのアンテナまで進まなければならない伝播長に差が生じる。この伝播長差は、アンテナによって受信されて帰属の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違いをもたらす。様々な受信アンテナによって取得された信号の振幅関係および位相関係はレーダ目標の角度に特徴的に依存しているという事情が、角度推定に活用される。この場合、様々なチャネルにおいて受信された（複素）振幅と、アンテナ放射パターンにおける相応の振幅とのマッチングにより、レーダ信号の入射角、したがってレーダ目標の方位角が決定され得る。鉛直方向に重なり合って配置されたアンテナを使って、相応にレーダ目標の仰角も推定され得る。
【０００３】
単一の目標に関し、受信された振幅と、アンテナ放射パターンにおける振幅とのマッチングを行うことができ、このために、アンテナ放射パターンにおける各角度に対し、測定された振幅のベクトル（ｋ個の評価チャネルの場合、これはｋ個の複素成分を備えた１つのベクトルである）と、アンテナ放射パターンにおける相応のベクトルとの相関を計算する。この相関は、いわゆるＤＭＬ関数（決定論的最尤関数）によって表現でき、この関数は、測定された振幅によって１つの特定のベクトルが与えられている場合に、各角度に対し、レーダ目標がその角度で存在する確率を提示する。この場合の角度推定は、このＤＭＬ関数の最大値を探し出すことである。
【０００４】
高い角度分解能を達成するには、アンテナのアパーチャが可能な限り大きいことが望ましい。しかしながら波長λの整数倍で互いに異なる伝播長差に関しては、受信された信号間の同じ位相関係が取得されるので、隣接するアンテナの間隔が大きすぎると、角度測定において多義性が生じ得る。一義的な角度測定は、例えばアンテナがλ／２の間隔をあけて配置されるＵＬＡ構造（等間隔リニアアレイ）によって達成され得る。しかしながらこの場合には、アパーチャが大きくなるにつれ、アンテナの数も、したがって必要な評価チャネルの数も増加し、これにより相応に高いハードウェア費用が生じる。
【０００５】
多義性の解消は、レーダ目標の「トラッキング」を使っても行うことができ、トラッキングの場合、レーダ目標が比較的長時間にわたって追跡され、かつ多義的推定の角度値の選択は、測位の経過を基にそれまでの推定角度を考慮して行われる。しかしながらこの割当ては、新たに現れたレーダ目標の場合には時間を要する。そのうえこの割当ては、とりわけレーダエコーの消失の際に誤差が生じる可能性があり、したがって多義性の場合には時々、測定される方位角が脈絡なく変化する。
【０００６】
ＭＩＭＯレーダ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）の場合、複数の受信アンテナだけでなく複数の送信アンテナも用いて運用することにより、比較的高い角度分解能が達成され、送信アンテナと受信アンテナの異なる組合せが、例えば時分割多重において評価され、または選択的に周波数分割多重もしくは符号分割多重においても評価される。この場合、送信アンテナの位置の変化が、追加的な位相差を生じさせ、したがって単一の送信アンテナおよび追加的な（仮想）受信アンテナによる配置によって取得される信号と同等の信号を生じさせる。こうしてアパーチャが仮想的に拡大され、したがって角度分解能が改善される。しかしながらこれは複数の送信アンテナを必要とし、よって必要な評価チャネルの数も増加し、これにより相応に高いハードウェア費用が生じる。
【０００７】
可能な限り高い角度分解能を考慮し、ＭＩＭＯレーダでは、個々のアンテナが互いに対して比較的大きな間隔を有するように仮想アンテナアレイが間引きされている場合が有利である。しかしながらこの状況では、もう一義性の条件は満たされず、したがってここでもとりわけレーダエコーの消失の際に多義性が生じる。
【０００８】
レーダセンサの性能をさらに向上させる過程で、ｄ，ｖ推定が、上昇した分解能で行われ得る。さらに、利用可能なセンササイズの増大、つまりアンテナ構成体のサイズまたはアパーチャの増大、角度推定の精度の上昇、および角度分離の改善が可能である。線形周波数ランプと、離散フーリエ変換、とりわけＦＦＴ（高速フーリエ変換）による受信信号の評価とを用いたＦＭＣＷ（周波数変調連続波）測定法の場合、フーリエ変換の距離ビンの幅は、距離の違いΔｒに相当し、Δｒ＝ｃ／（２Ｆ）であり、式中、ｃは光速であり、ＦはＦＭＣＷ送信信号の線形周波数ランプの周波数偏移である。この距離の違いは、ここでは距離分解能とも言う。
【０００９】
したがって距離分解能とは、（同じ相対速度の場合に）レーダセンサの所定の動作モードにおいて、レーダセンサによる距離の２つの測定値が、まだ別々のビンに写像され得る最小の距離差のことである。ＦＦＴを実施する場合、距離分解能は、ＦＦＴでの２つの距離ビンの間隔、つまり１つの距離ビンの幅に相当する。ここではおよび以下では、距離分解能および距離ビンの幅の概念は同じ意味で使用される。これとは異なり、距離分離能とは、距離ビンの幅の２倍のことである。レーダセンサの帯域幅が大きくなると、例えば送信信号の周波数偏移Ｆ＝２ＧＨｚの場合、距離分解能Δｒ＝７．５ｃｍが可能である。同時にアパーチャが、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、類似の大きさの値に増大されると、レーダ目標の角度によっては、個々のアンテナまたは評価チャネルの受信信号の間の伝播長の違いが既に大きい可能性があり、詳しくは、評価チャネルによっては、評価チャネルのフーリエスペクトルにおいて、受信信号の振幅および／または位相についての情報が、捕捉されたレーダ目標のｄ，ｖ推定によって決定された１つの周波数ビンだけでなく、１つまたは複数の隣接する周波数ビンにも含まれるほど大きい可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、角度推定の多義性を解消するための新規の可能性を許容するレーダセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は本発明によれば、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応するそれぞれの評価チャネルに対し、レーダ目標のそれぞれの個別の距離を決定し、かつこの個別の距離をレーダ目標の角度の推定の際に使用するように設計されることによって解決される。
【００１２】
２つ以上の評価チャネルに対して個別の距離が決定され得る。これにより、個々の評価チャネルにおいて決定される個別の距離の違いが、角度推定の多義性を解消するために使用され得る。したがって、例えば多義性を解消するためのその他の手順を、追加的な情報の提供によって補うまたは補助することができる。
【００１３】
それぞれの評価チャネルに対し、送信アンテナからレーダ目標への信号伝播路とレーダ目標から受信アンテナへの信号伝播路との平均距離が、個別の距離として仮定または決定されることが有用である。
【００１４】
これらの個別の距離は、オブジェクトの同じ位置に関連する。個々の評価チャネルに対する測定は、例えば同時に（例えば複数の受信アンテナが１つの送信アンテナの１つの信号を受信する場合）またはいずれにせよ非常に短い時間間隔でまたは時間的に絡み合って実行することができ、したがって測定精度の枠内では同じ位置とすることができる。
【００１５】
アンテナ構成体は、アンテナの平坦な構成体であることが好ましく、例えば、受信アンテナを規則的にずらしたアンテナアレイまたは間引かれたアンテナアレイである。
本課題はさらに、レーダセンサが角度分解している方向において様々な位置に配置されて受信のために適応された複数のアンテナを具備するアンテナ構成体を備えた自動車用レーダセンサのための、レーダ目標の角度推定方法において、レーダ目標の角度の単一の推定のため、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応するそれぞれの評価チャネルに対し、レーダ目標のそれぞれの個別の距離が決定され、かつこの個別の距離がレーダ目標の角度の推定の際に使用されることを特徴とする角度推定方法によって解決される。
【００１６】
本発明の有利な形態および変形形態は引用形式請求項に示されている。
有用な一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の推定の際、個別の距離を、当該アンテナの位置を考慮して、とりわけ上記方向における位置を考慮して使用するように設計される。それぞれの評価チャネルに対し、送信に使用されるアンテナと受信に使用されるアンテナの間の中心位置が、位置として考慮されるかまたは既知の位置として仮定されることが有用である。
【００１７】
一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、第１の情報および第２の情報に基づいて角度推定を行うように設計されており、第１の情報は、それぞれの評価チャネルの信号の間の振幅関係および／または位相関係であり、第２の情報は、角度の範囲の限定であり、制御および評価機構は、上記動作モードの場合に、角度の単一の推定のため、個別に決定された距離をベースとして第２の情報を決定するように設計される。第１および第２の情報は、任意の順序でおよび／または同時に決定され得る。
【００１８】
一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、それぞれの評価チャネルの信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて角度の第１の推定を行い、かつ角度の第１の推定の多義的な結果として、複数の有り得る角度値が得られる場合に、個別に決定された距離をベースとして、有り得る角度値の１つを角度の推定の結果として選択するように設計される。言い換えると、上記動作モードでは、個別に決定された距離をベースとして、角度推定の多義性が解消される。例えば、多義的な値のどれが評価チャネルのそれぞれ異なる個別の距離に最も合っているかが調べられる。その際、２つ以上の評価チャネルが使用され得る。有り得る角度値は、例えば第１の情報に基づいて決定でき、かつ多義性の解消は、例えば角度の範囲限定の決定に相応し得る（第２の情報）。
【００１９】
一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、個別に決定された距離をベースとして、角度の範囲限定を行い、かつ限定された範囲内で、それぞれの評価チャネルの信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて角度推定を行うように設計される。つまり範囲限定をベースとして、角度推定の多義性が回避され得る。角度の範囲限定は、例えば第２の情報に相当することができ、角度推定は第１の情報をベースとして実施される。
【００２０】
一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、角度の第１の推定の多義的な結果として得られた有り得る角度値の１つを選択するため、個別に決定された距離をベースとして、角度の第２の推定を実行し、かつ角度の第２の推定の結果と、第１の推定の際に得られた有り得る角度値との比較を基礎として、有り得る角度値の１つを選択するように設計される。したがって、評価チャネルのそれぞれ異なる個別の距離に基づいて、多義的な値のどれが第２の角度推定に最も合っているかが調べられる。第２の角度推定は、例えば第１の角度推定より大まかであってよく、または近似的な推定であってよい。有り得る角度値と角度の近似的な第２の推定とのそれぞれの比較に依存して選択する際、有り得る角度値のチェックのためのおよびチェック結果に基づく選択のためのさらなる情報が提供される場合は、この比較は少なくとも選択を補助し得る。
【００２１】
一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、個別に決定された距離をベースとして、トリラテレーションまたはマルチラテレーションにより角度を推定するように設計される。角度推定のためのこのアプローチは、評価チャネルの個々のアンテナ配置の間で生じる距離の違いが比較的大きい場合に、例えば特に大きなアパーチャをもつアンテナ構成体の場合に特に優れている。トリラテレーションまたはマルチラテレーションは、レーダ目標からレーダセンサの既知の位置へのそれぞれの距離が分かっていることで、レーダ目標の位置、したがって角度が少なくとも近似的に推測され得ることを根拠とする。
【００２２】
一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、角度の第１の推定の多義的な結果として得られた有り得る角度値の１つを選択するため、角度値の符号および／または真っ直ぐの向きに相応する角度値を、尤度について、当該アンテナの個別に決定された距離の、位置への割当ての傾向に関連してチェックするように設計される。これには例えば場合分けが十分であり得る。その際、以下の場合が区別されることが好ましい。
−  異なる位置の当該アンテナに、実質的に（例えば閾値の範囲内で）同じ個別の距離が割り当てられる。
−  より大きな個別の距離が、傾向として、より小さな個別の距離よりも左の位置に割り当てられる。
−  より大きな個別の距離が、傾向として、より小さな個別の距離よりも右の位置に割り当てられる。
【００２３】
アンテナ位置としてはここでも、それぞれの評価チャネルに対し、送信に使用されるアンテナと受信に使用されるアンテナの間の中心位置が、位置として考慮されるかまたは既知の位置として仮定されることが有用である。
【００２４】
本発明および実施形態に関して挙げた特徴は、このレーダセンサの場合、少なくとも２つの評価チャネルに関し、送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生するレーダ目標に対する距離の違いの最大値が、距離分解能の少なくとも４０％に相当し、またはとりわけ距離分解能の少なくとも８０％に相当する場合に特に有利である。好ましいのは、少なくとも２つの評価チャネルに関し、送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生するレーダ目標に対する距離の違いの最大値が、距離分解能の少なくとも２０％、さらに好ましくは少なくとも３３％または少なくとも４０％または少なくとも５０％または少なくとも８０％または少なくとも１００％に相当することである。送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生する距離の違いの最大値は、例えば角度では、最大９０°の範囲内で、アンテナ構成体の（仮想）アパーチャに相応し得る。
【００２５】
以下では、例示的実施形態を図面に基づいてより詳しく解説する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるレーダセンサのブロック図である。
【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の概略図である。
【図３】２つのアンテナと１つのレーダ目標の間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示したレーダセンサは、共通の基板１８上に複数の受信用のアンテナまたはアンテナ素子１０，１２を有している。このレーダセンサは、アンテナ１０，１２の複数が同じ高さで相並んで水平な位置ｙｉ（ｉ＝０，．．．，ｋ）にあるように自動車内に取り付けられ、これによりこの水平面での（方位での）レーダセンサの角度分解能が達成されている。図１では、アンテナによってそれぞれの方位角θｉで受信されるレーダビームが、象徴的に示されている。
【００２８】
送信アンテナ２２を制御するための高周波数部２０は、送信すべきレーダ信号を生成する局部発振器２４を含む。アンテナ１０，１２によって受信されるレーダエコーは、それぞれ１つのミキサ２８に送られ、そこで、発振器２４によって供給される送信信号と混合される。こうしてアンテナ１０，１２のそれぞれに関し、ベースバンド信号または中間周波数信号Ｚ０、Ｚ１，．．．，Ｚｉ，．．．Ｚｋが取得され、この信号は、電子的な制御および評価機構３０に送られる。制御および評価機構３０は、発振器２４の機能を制御する制御部３２を含む。示した例では、レーダセンサはＦＭＣＷレーダであり、つまり、発振器２４によって供給される送信信号の周波数は、上昇および／または下降する周波数ランプの連続の形態で、周期的に変調される。
【００２９】
制御および評価機構３０は、ｋ個のチャネルを具備するアナログ／デジタル変換器３４を備えた評価部をさらに含み、アナログ／デジタル変換器３４は、ｋ個のアンテナ１０，１２によって取得された中間周波数信号Ｚ０〜Ｚｋをデジタル化し、かつ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。こうして得られた時間信号はその後、チャネルごとに、変換段階３６内で高速フーリエ変換により相応の周波数スペクトルに変換される。この周波数スペクトルにおいては、各レーダ目標がピークの形態で現れ、このピークの周波数地点は、レーダセンサからレーダ目標へ、それから戻ってレーダセンサへの信号伝播時間に、およびドップラ効果に基づいてレーダ目標の相対速度に依存している。同じレーダ目標に関しているが、ただし異なる傾斜を有する周波数ランプで取得された、例えば上昇ランプおよび下降ランプで取得された２つのピークの周波数地点から、その後、当該レーダ目標の間隔ｄおよび相対速度ｖが既知のやり方で計算され得る。
【００３０】
図１で、レーダビームに基づいて概略的に示されているように、アンテナ１０，１２の位置の違いにより、１つの同じアンテナによって発せられてレーダ目標で反射され、その後、様々なアンテナによって受信されるレーダビームは、異なる伝播長を進み、したがって位相の違いを有しており、この位相の違いは、レーダ目標の方位角θに依存している。帰属の中間周波数信号Ｚ０〜Ｚｋも相応の位相の違いを有している。受信された信号の振幅（絶対値）もアンテナごとに異なっており、同様に方位角θに依存している。
【００３１】
角度推定器３８は、レーダ目標の方位角θを推定するため、各々の測位されたオブジェクト、つまり各レーダ目標（周波数スペクトルにおける各ピーク）に関し、ｋ個の受信チャネルにおいて取得された複素振幅をアンテナ放射パターンと比較する。結果として、方位角θに関し、例えば複数の有り得る角度値θｅ１，θｅ２，θｅ３を有する多義的な結果が得られ得る。
【００３２】
ただし大きな帯域幅、これに相応してＦＭＣＷ変調の大きな周波数偏移、およびアンテナ構成体の大きな面積の場合、レーダ目標の方位角θに応じて、およびレーダ目標の間隔ｄに応じて、個々の受信チャネルにおける複素振幅が、受信された信号の周波数スペクトルにおいて、異なる周波数地点ｆａ（ｉ）で含まれている。これは図２で概略的に図示されており、周波数ｆが増大する方向に連なるフーリエスペクトルの周波数ビンが示されている。図２でハッチングによって特徴づけられているように、１つの周波数地点ｆａでの受信された信号の１つのピークが、フーリエ変換の際、評価チャネルおよび角度によっては複数の周波数ビンへと写像される。周波数ｆｒｅｆは、角度推定によって評価されるビンに相当する中心の周波数位置を表す。
【００３３】
図２でそれぞれの周波数スペクトルの上のピークによって概略的に図示されているように、その後、距離推定器４０により、ピークのより正確な位置（周波数地点）が、例えば周波数ビンの間隔より細かく分解されたノードでのスペクトルの補間およびピーク最大値の検索によって、またはこのスペクトルへのピーク関数の局所的な適合（フィッティング）によって決定される。
【００３４】
図１に示しているように、判定器４２は、それぞれの評価チャネルｉに関し、距離推定器から距離ｄｉの推定された個別の値を取得し、かつ角度推定器３８から角度推定の場合によっては多義的な結果を、つまり方位角の有り得る角度値θｅ１，θｅ２，θｅ３を取得する。これを基礎としておよびそれぞれのアンテナの位置ｙｉを考慮して、判定器４２が、個別の距離ｄｉに最も合っている角度値を選択する。これを以下により詳しく解説する。
【００３５】
図３は、座標（０，ｙ０）および（０，ｙｉ）において添え字０およびｉで表された２つのアンテナに関し、座標（ｘ，ｙ）でのレーダ目標としての点目標に対する関係を平面図で示している。点目標から個々のアンテナまでの間隔はｄ０，ｄｉで表されており、受信されたレーダ信号の入射角（方位角）はθ０またはθｉで表されている。表示を簡略化するため、原点（０，０）がアンテナアレイの中心点を示し、かつ受信アンテナ１０，１２の中心位置に相当すると仮定し、モノスタティックシステムを説明する。
【００３６】
添え字ｉをもつ各アンテナに関し、レーダ目標の個別の位置および角度には
ｄｉ＝（ｘ２＋（ｙ−ｙｉ）２）１／２
および  θｉ＝ａｔａｎ（（ｙ−ｙｉ）／ｘ）
が当てはまる。
【００３７】
レーダセンサの推定値としては、原点に対するレーダ目標の座標が確定され、つまり
ｄ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
および  θ＝ａｔａｎ（ｙ／ｘ）である。
【００３８】
それぞれのアンテナは、中心の値に対する違いが
Δｄｉ＝ｄｉ−ｄ＝（ｘ２＋（ｙ−ｙｉ）２）１／２−（ｘ２＋ｙ２）１／２
および  Δθｉ＝θｉ−θ＝ａｔａｎ（（ｙ−ｙｉ）／ｘ）−ａｔａｎ（ｙ／ｘ）であり、
式中、Δｄｉは距離の違いを、およびΔθｉは方位角の違いを表す。
【００３９】
距離の違いに関しては、
【００４０】
【数１】
2021513656.tif 000003
【００４１】
が適用され、ここで最後の行のテイラー級数展開では
【００４２】
【数２】
2021513656.tif 000004
【００４３】
である。
近似的に、｜ｙ｜＞＞｜ｙｉ｜および大きなｄしたがって小さなｚに対し
【００４４】
【数３】
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【００４５】
が生じる。よって
【００４６】
【数４】
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【００４７】
となる。
この簡単に実装される関係式を使って、それぞれの評価チャネルｉに対し、距離の違いΔｄｉおよび当該アンテナ位置ｙｉから方位角θが近似的に推定される。判定器４２により、より正確に推定された有り得る角度値θｅ１，θｅ２，θｅ３と比較することで、的確と認められる角度値θｅが、推定された方位角θとして決定される。
【００４８】
伝播長の違いに基づいてレーダセンサによって「認識される」評価チャネルの個別の距離ｄｉは、アンテナ配置に依存している。したがってバイスタティックシステムまたはＭＩＭＯシステムでは、送信アンテナから目標への経路および目標から受信アンテナへの経路に関する効果（距離または伝播時間）が合算され、かつ平均される。推定される距離ｄｉは、例えば往路および復路に分かれた信号の全伝播時間を使い、したがって信号の平均伝播時間による平均距離として決定される。アンテナ位置ｙｉとしては、当該の送信アンテナと受信アンテナの中心位置が決定される。
【００４９】
ＭＩＭＯレーダセンサの場合、ｋ個の評価チャネルは、送信アンテナと受信アンテナのそれぞれ異なる配置に相応する。
この例では、角度推定器３８は、角度推定器４４の第１の段階を構成しており、角度推定器４４は、角度推定器３８、距離推定器４０、および判定器４２を含む。
【００５０】
別の一例では、個別の距離ｄｉから、およびアンテナ位置ｙｉを考慮して、トリラテレーションまたはマルチラテレーションにより角度θを近似的に推定し、より正確に推定された有り得る角度値θｅ１，θｅ２，θｅ３と比較することで、的確と認められる角度値θｅを、推定された方位角θとして決定するように、判定器４２が適応されている。
【００５１】
判定器４２は、例えば、有り得る角度値θｅ１，θｅ２，θｅ３の尤度を、当該アンテナの個別に決定された距離ｄｉの位置ｙｉへの割当ての傾向に関連してチェックするように適応されている。例えば、角度推定の多義的な結果としての角度−３０°，０°、または３０°の尤度がチェックされる場合、これらの場合が区別され得る。すなわち、
１．）中心のアンテナ位置の左と右のアンテナ位置で、実質的に同じ個別の距離が決定され、角度０°が尤もらしいと決定される。
【００５２】
２．）左のアンテナ位置で、右のアンテナ位置より大きな個別の距離が決定され、（中心の右にある）角度−３０°が尤もらしいと決定される。
３．）左のアンテナ位置で、右のアンテナ位置より小さな個別の距離が決定され、角度＋３０°が尤もらしいと決定される。
【００５３】
別の１つの例示的実施形態では、角度推定が相応に行われ、ただし最初に、当該アンテナの個別に決定された距離ｄｉの位置ｙｉへの割当ての傾向に基づいて、限定された角度範囲、例えば「左側」「許容幅を有する中心」「右側」が推測され、その後、この限定された角度範囲内で、角度推定が一義的に実行される。角度範囲は重なり合っていてよい。
【００５４】
別の１つの例示的実施形態では、角度推定器３８が存在するまたは使用されることなく、角度推定が、距離推定器４０によって決定された個別の距離に基づいて直接的に、例えばトリラテレーションまたはマルチラテレーションによって行われる。
【００５５】
１つの例示的実施形態では、上で例に基づいて説明した制御および評価機構３０の動作モードが、非常時動作のために用意された動作モードである。通常動作では、角度推定器４４が、角度推定器３８を使って従来の角度推定を実施し、かつ角度推定の多義性を解消するための従来の方法を用いる。１つまたは複数のアンテナが故障すると、制御および評価機構３０が、残っているアンテナによる非常時動作に切り替わり、非常時動作では、角度推定または多義性解消のために上述の動作モードが用いられる。
【００５６】
アンテナ１０，１２，２２は、それぞれパッチのアレイを含むアレイアンテナであることができ、これらのパッチは、同位相で制御されるかまたは位相を維持しながら１つの受信信号へとまとめられる。
【００５７】
ここで説明したこれらの例示的実施形態では、バイスタティックなアンテナコンセプトで運用されている。しかしながら選択的に、送信および受信のために同じ（アレイ）アンテナが使われるモノスタティックなアンテナコンセプトも利用され得る。
【００５８】
制御および評価機構の説明した動作モードは、とりわけ、いわゆるラピッドチャープシーケンスで運用されるＦＭＣＷレーダセンサで有利に用いられ得る。その際、大きな傾斜を有すると共に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）が次から次へと走り抜ける。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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