(57)【要約】  本明細書は、３チャネル切り替えアンテナを利用して、方位角追跡レーダーの角分解能を改善する、自動車レーダーシステムおよび関連する処理技術を説明する。
2017535788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位角追跡２チャネル自動車レーダーシステムであって、
第１の受信アンテナと、
λ／２の距離により、前記第１のアンテナから離間された、第２の受信アンテナと、
λの距離により、前記第２のアンテナから離間され、かつ、３λ／２の距離により、前記第１のアンテナから離間された、第３の受信アンテナと、
前記第２の受信アンテナの出力に結合された第１の入力ポートと、前記第３の受信アンテナの出力に結合された第２の入力ポートとを有し、かつ、出力ポートを有するスイッチと、
前記第１の受信アンテナからＲＦ信号を受信するために結合された入力を有する、第１のＲＦレシーバチャネルを有し、かつ、前記スイッチの出力に結合された入力を有する、第２のＲＦレシーバチャネルを有し、前記第２のＲＦレシーバチャネルは、前記第２および第３の受信アンテナから、ＲＦ信号を選択的に受信する、２チャネル無線周波数（ＲＦ）レシーバと、
を備える自動車レーダーシステム。
【請求項２】
前記第１および第２のレシーバチャネルは、前記アンテナのそれぞれ１つから供給されたＲＦ信号を受信し、その出力において、ダウンコンバートされた信号を供給する、ダウンコンバータを備える、請求項１に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項３】
前記スイッチは、単極２投スイッチとして設けられる、請求項１に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項４】
前記第１、第２および第３のアンテナは、アレイアンテナとして供給される、請求項１に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項５】
前記第１、第２および第３のアンテナは、線形アレイアンテナとして供給される、請求項４に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項６】
前記第１、第２および第３のアンテナは、それぞれ、パッチアンテナ要素の線形アレイから設けられる、請求項５に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項７】
方位角追跡２チャネル無線周波数（ＲＦ）レシーバを備えた自動車レーダーシステムを動作させる方法であって、
（ａ）第１のアンテナに結合された前記２チャネルＲＦレシーバの第１のチャネルから、位相値の第１のセットを生成するステップと、
（ｂ）λ／２の距離により、前記第１のアンテナから離間された第２のアンテナに選択的に結合されている、前記２チャネルＲＦレシーバの第２のチャネルから、位相値の第２のセットを生成するステップと、
（ｃ）３λ／２の距離により、前記第１のアンテナから離間された第３のアンテナに選択的に結合されている、前記２チャネルＲＦレシーバの第２のチャネルから、位相値の第３のセットを生成するステップと、
（ｄ）位相値の前記第１および第２のセットから、第１の位相曲線を生成するステップと、
（ｅ）位相値の前記第１および第３のセットから、第２の位相曲線を生成するステップと、
（ｆ）前記第１の位相曲線の位相値を、前記第２の位相曲線の位相値と比較して、位相を明瞭に解決し、これにより、前記自動車レーダーシステムの角分解能を向上させるステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
送信アンテナからＲＦ信号を送信するステップと、
送信された前記ＲＦ信号に応じて、第１の受信アンテナにてＲＦ戻り信号を受信するステップと、
送信された前記ＲＦ信号に応じて、λ／２の距離により前記第１のアンテナから離間された第２の受信アンテナにてＲＦ戻り信号を受信するステップと、
送信された前記ＲＦ信号に応じて、３λ／２の距離により前記第１のアンテナから離間された第３の受信アンテナにてＲＦ戻り信号を受信するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
方位角追跡２チャネル無線周波数（ＲＦ）レシーバを備えた自動車レーダーシステムを動作させる方法であって、
（ａ）送信アンテナからＲＦ信号を送信するステップと、
（ｂ）送信された前記ＲＦ信号に応じて、第１の受信アンテナにてＲＦ戻り信号を受信するステップと、
（ｃ）送信された前記ＲＦ信号に応じて、λ／２の距離により前記第１のアンテナから離間された第２の受信アンテナにて前記ＲＦ戻り信号を受信するステップと、
（ｄ）送信された前記ＲＦ信号に応じて、３λ／２の距離により前記第１のアンテナから離間された第３の受信アンテナにて前記ＲＦ戻り信号を受信するステップと、
（ｅ）前記第１の受信アンテナを介して受信した前記ＲＦ戻り信号を、前記２チャネルＲＦレシーバの第１のチャネルに供給するステップと、
（ｆ）前記第２の受信アンテナを介して受信した前記ＲＦ戻り信号を、スイッチの第１のポートに供給するステップと、
（ｇ）前記第３の受信アンテナを介して受信した前記ＲＦ戻り信号を、スイッチの第２のポートに供給するステップと、
（ｈ）前記第２の受信アンテナを介して受信した前記ＲＦ戻り信号を、前記２チャネルＲＦレシーバの第２のチャネルに選択的に供給するステップと、
（ｉ）前記第３の受信アンテナを介して受信した前記ＲＦ戻り信号を、前記２チャネルＲＦレシーバの第２のチャネルに選択的に供給するステップと、
（ｊ）前記２チャネルＲＦレシーバの第１のチャネルにて、前記第１のアンテナを介して受信した前記ＲＦ戻り信号から、位相値の第１のセットを生成するステップと、
（ｋ）前記第２のアンテナに選択的に結合された前記２チャネルＲＦレシーバの第２のチャネルから、位相値の第２のセットを生成するステップと、
（ｌ）前記第３のアンテナに選択的に結合された前記２チャネルＲＦレシーバの第２のチャネルから、位相値の第３のセットを生成するステップと、
（ｍ）前記位相値の第１および第２のセットから、第１の位相曲線を生成するステップと、
（ｎ）前記位相値の第１および第３のセットから、第２の位相曲線を生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記第１の位相曲線の位相値を、前記第２の位相曲線の位相値と比較して、位相を明瞭に解決し、これにより、前記自動車レーダーシステムの角分解能を改善するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
自動車レーダーシステムであって、
３つ以上の受信アンテナと、
前記受信アンテナのそれぞれ１つに結合された３つ以上の入力ポートと、１つの出力ポートと、を有する、無線周波数（ＲＦ）スイッチと、
前記ＲＦスイッチの出力に結合され、前記受信アンテナからＲＦ信号を選択的に受信する入力ポートを有し、かつ、１つの出力ポートを有する単チャネルＲＦレシーバと、
前記ＲＦレシーバの出力ポートに結合された入力ポートを有する、単チャネル中間周波数（ＩＦ）レシーバと、を備え、
前記ＩＦレシーバは、目標から反射された送信チャープに応じて、前記受信アンテナから、インターリーブされたチャープ戻り信号を受信し、かつ、前記インターリーブされたチャープ戻り信号を用いて、前記目標に対する方位角度と、目標のドップラー速度と、を決定するように構成されている、自動車レーダーシステム。
【請求項１２】
前記単チャネルＩＦレシーバは、
メジャーサイクルにわたって収集されたインターリーブされたチャープ戻り信号を、時間領域サンプルのセットに変換し、
前記受信アンテナのそれぞれに対し、２Ｄ高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を使用し、前記時間領域サンプルを前記周波数領域に変換して、各レンジ／ドップラービンにおける大きさ（magnitude）と、目標に対する位相とを取得し、
各受信アンテナに対し、少なくとも一部は前記受信アンテナの位置に基づき、各レンジ／ドップラービンにおいて、前記目標に対する位相を取得し、
各レンジ／ドップラービンにおける、収集された前記目標に対する位相に基づき、前記目標に対する方位角度と、前記目標のドップラー速度とを決定する、ように構成されている、請求項１１に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項１３】
前記受信アンテナは、
第１の受信アンテナと、
約０．４λ〜約０．５λの範囲の距離により、前記第１のアンテナから離間された、第２の受信アンテナと、
約λの距離により、前記第２のアンテナから離間され、かつ、約１．４λ〜約１．７λの範囲の距離により、前記第１のアンテナから離間された、第３の受信アンテナと、
を備える、請求項１１に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項１４】
前記受信アンテナは、少なくとも４つの受信アンテナを備える、請求項１１に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項１５】
自動車レーダーシステムであって、
３つ以上の受信アンテナと、
３つ以上のチャネルを有する無線周波数（ＲＦ）レシーバであって、前記レシーバチャネルのそれぞれは、前記受信アンテナのそれぞれ１つに結合された入力ポートと、１つの出力ポートとを有する、無線周波数（ＲＦ）レシーバと、
前記ＲＦレシーバチャネル出力ポートのそれぞれ１つに結合された３つ以上の入力ポートを有し、かつ、出力ポートを有する中間周波数（ＩＦ）スイッチと、
前記ＩＦスイッチの出力ポートに結合され、前記ＲＦレシーバチャネルからＩＦ信号を選択可能に受信する入力ポートを有する、単チャネルＩＦレシーバと、を備え、
前記ＩＦレシーバは、目標から反射された送信チャープに応じて、前記受信アンテナから、インターリーブされた戻り信号を受信し、かつ、前記インターリーブされた戻り信号を用いて、前記目標に対する方位角度と、前記目標のドップラー速度と、を決定するように構成されている、自動車レーダーシステム。
【請求項１６】
前記単チャネルＩＦレシーバは、
メジャーサイクルにわたって収集されたインターリーブされたチャープ戻り信号を、時間領域サンプルのセットに変換し、
前記受信アンテナのそれぞれに対し、２Ｄ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用し、前記時間領域サンプルを前記周波数領域に変換して、各レンジ／ドップラービンにおける大きさと、目標に対する位相とを取得し、
各受信アンテナに対し、少なくとも一部は前記受信アンテナの位置に基づき、各レンジ／ドップラービンにおいて、前記目標に対する位相を収集し、
各レンジ／ドップラービンにおける、収集された前記目標に対する位相に基づき、前記目標に対する方位角度と、前記目標のドップラー速度とを決定する、ように構成されている、請求項１５に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項１７】
前記受信アンテナは、
第１の受信アンテナと、
約０．４λ〜約０．５λの範囲の距離により、前記第１のアンテナから離間された、第２の受信アンテナと、
約λの距離により、前記第２のアンテナから離間され、かつ、約１．４λ〜約１．７λの範囲の距離により、前記第１のアンテナから離間された、第３の受信アンテナと、を備える、請求項１５に記載の自動車レーダーシステム。
【請求項１８】
前記受信アンテナは、少なくとも４つの受信アンテナを備える、請求項１５に記載の自動車レーダーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明する概念、システム、回路、装置および技術は、概して、無線周波数（ＲＦ）回路に関し、特に、自動車レーダーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野において知られるように、いくつかの既知の自動車レーダーシステムは、レンジ／ドップラー空間における閾信号強度を超える信号強度を有する、レーダー戻り信号を生成する目標を検出するものである。レーダーは、次いで、各目標のＸ−Ｙ位置および速度の概算を展開する。このアプローチは、通常、状態機械の形態のアルゴリズムと、閾値およびヒューリスティクスによる追跡とを必要とする。
【０００３】
図１〜図１Ａを参照すると、いくつかの従来の自動車レーダーシステムは、それぞれが２チャネルレシーバのうちの１つのチャネルにフィードする、２つのアンテナを使用する。図１Ａに示すように、２つのチャネルにおける信号間の位相差は、角度情報を提供し、この角度情報を用いて、方位角面における目標を検出することができる。２分の１波長（λ／２）のアンテナ間隔は、論理的に、このような２チャネルの自動車レーダーシステムが、１８０°の視野（ＦＯＶ：Field of View）にわたる明瞭な角度情報を提供することを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、自動車レーダーシステムのうちのいくつかは、比較的小さく、かつ安価なアンテナおよび他の構成部品を用いる。これは、費用の検討およびサイズ制約の両方のためである。アンテナにおけるこのような制約は、アンテナ品質、および、自動車レーダーシステムが搭載されている車両の車体とのアンテナ相互作用の問題につながる。特に、本明細書で説明する概念、システムおよび技術によれば、比較的小さく、かつ安価なアンテナの使用は、自動車レーダーシステムにおける方位角と位相差との間に、複雑な位相関係をもたらすことが認識されている。
【０００５】
従来の２チャネル自動車レーダーシステム（２チャネル自動車「センサ」システムとも称される）は、容易に解決できない曖昧性を生じることも認識されている。特に、図１Ｂに示されるように、現実世界での適用における、従来の２チャネル自動車レーダーシステム（すなわち、λ／２により離間され、各アンテナが２チャネルレシーバの１つのチャネルにフィードする、２つのアンテナを利用する）の制限が、明らかとなる。従来の２チャネル自動車レーダーシステムにおける、現実世界の適用においては、無線周波数（ＲＦ）エネルギーのアンテナの周囲との相互作用は、自動車レーダーシステムの位相反応におけるリップルを生じさせる。自動車フェーシア、ブラケット、車体および他の構造、ならびに要因は、全て、このような位相リップルの原因となり得る。さらに、レーダーの小さなサイズは、著しいＲＦエネルギーを有する位置で生じる、アンテナおよびレーダー筐体の縁に起因する位相歪みの原因となる。よって、図１Ｂに示すように、現実世界のシステムにおける結果としての位相曲線は、角分解能に曖昧性が存在しており、よって角分解能を許容可能ではない領域（例えば、図１Ｂでは約５０および６０度の間）を有するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で説明する概念、システムおよび技術の１つの態様に従って、第３のアンテナを追加することにより、２チャネル自動車レーダーシステムにおいて、上述の問題を解決し得ることが見出された。よって、本明細書は、３チャネル切り替えアンテナを利用して、広い視野（すなわち、上述の約１４５または１５０度よりも大きい視野）を有する方位角追跡２チャネル自動車レーダーシステムの角分解能を改善する、自動車レーダーシステムを説明する。勿論、本明細書で説明する概念および技術は、狭い視野（ＦＯＶ）、すなわち約１５０度未満のＦＯＶ、を有するシステムにも適用を見出すが、狭い視野の必要条件は、０および１８０度で伝播する減衰ＲＦエネルギーを有するアンテナ設計を可能にし、よって、例えばアンテナ基板の端、筐体フレーム、および／または車体を含むがこれに限定されないアンテナに近接する構造と、ＲＦエネルギーが相互作用する際の、問題の数および深刻さを減少させる可能性があることを理解すべきである。
【０００７】
特に、２チャネル自動車レーダーシステムにおいて、第１のアンテナは、λ／２の距離により、第２のアンテナから離間され、第３のアンテナは、λの距離により、第２のアンテナから離間され、かつ、３λ／２の距離により、第１のアンテナから離間される。第１のアンテナは、２チャネルレシーバの第１のチャネルに結合されており、第２および第３のアンテナ（第２のアンテナは、λ／２により第１のアンテナから離間され、第３のアンテナは、３λ／２により第１のアンテナから離間される）は、スイッチを介して、第２のレシーバチャネルに選択的に結合されている。よって、２つの離間されたアンテナから受信する信号は、２チャネルレシーバの１つのチャネルを共有する。
【０００８】
この特定の装置によって、結果として曖昧性をもたらさない角分解能を有する、２チャネル自動車レーダーシステムが提供される。特に、３つの適切に離間されたアンテナを有し、アンテナのうちの２つは、１つのチャネルを選択的に共有する、２チャネル自動車レーダーシステムを提供することにより、２チャネル自動車レーダーシステムは、２つの異なる位相曲線を生成することができ、位相曲線のうちの１つ目は、明瞭な位相曲線（λ／２のアンテナ間隔を有する、従来の２チャネルシステムにて設けられているものと、実質的に同じ）に対応し、２つの位相曲線のうちの２つ目は、第１の位相曲線の傾斜とは異なる傾斜を有する位相曲線（例えば、λ／２のアンテナ間隔を用いることにより生成される位相曲線）に対応する。
【０００９】
システムを用いる利点は、（１）３λ／２位相曲線は、より高い方位角分解能を有すること、（２）λ／２位相曲線を用いて、３λ／２位相曲線における曖昧性を解決すること、（３）配置および搭載に対してより低感度の（実効リップルが低い）システムであること、（４）システムは、より良い視野（ＦＯＶ）性能をもたらしたこと、を含むが、これらに限定されない。
【００１０】
本明細書で説明する概念、システムおよび技術の更なる態様に従って、自動車レーダーシステムは、３つの受信アンテナを備えており、第１のアンテナは、λ／２の距離により、第２のアンテナから離間され、第３のアンテナは、λの距離により、第２のアンテナから離間され、かつ、３λ／２の距離により、第１のアンテナから離間される。３つのアンテナのそれぞれは、無線周波数（ＲＦ）レシーバ内で、３つのチャネルのうちの１つに結合される。よって、各レシーバチャネルは、３つのアンテナのそれぞれ１つに結合される入力を有する。
【００１１】
この特定の装置によって、結果として曖昧性をもたらさない角分解能を有する、３チャネル自動車レーダーシステムが提供される。特に、３つの適切に離間されたアンテナを有する、３チャネル自動車レーダーシステムを提供することにより、３チャネル自動車レーダーシステムは、２つの異なる位相曲線を生成することができ、位相曲線のうちの１つ目は、明瞭な位相曲線（λ／２のアンテナ間隔を有する、従来の２チャネルシステムにて設けられているものと、実質的に同じ）に対応し、２つの位相曲線のうちの２つ目は、第１の位相曲線の傾斜とは異なる傾斜を有する位相曲線（例えば、３λ／２のアンテナ間隔を用いることにより生成される位相曲線）に対応する。
【００１２】
このようなシステムを用いる利点は、（１）３λ／２位相曲線は、より高い方位角分解能を有すること、（２）λ／２位相曲線を用いて、３λ／２位相曲線における曖昧性を解決すること、（３）システムは、配置および搭載に対してより低感度（実効リップルが低い）であること、（４）レーダーが、０〜１８０度の方向に向けてエネルギーを減衰させる必要性が少ないため、システムは、より良い視野（ＦＯＶ）性能をもたらすこと、を含むが、これらに限定されない。
【００１３】
本開示の別の態様に従って、自動車レーダーシステムは、３つ以上の受信アンテナと、受信アンテナのそれぞれ１つに結合された３つ以上の入力ポートと出力ポートとを有する、無線周波数（ＲＦ）スイッチと、ＲＦスイッチの出力に結合され、受信アンテナからＲＦ信号を選択的に受信する入力ポートを有し、かつ、出力ポートを有する単チャネルＲＦレシーバと、ＲＦレシーバの出力ポートに結合された入力ポートを有する、単チャネル中間周波数（ＩＦ）レシーバと、を備え、ＩＦレシーバは、目標から反射された送信チャープに応じて、受信アンテナから、インターリーブされたチャープ戻り信号を受信し、かつ、インターリーブされたチャープ戻り信号を用いて、目標に対する方位角度と、目標のドップラー速度と、を決定するように構成されている。
【００１４】
本開示のさらに別の態様に従えば、自動車レーダーシステムは、３つ以上の受信アンテナと、３つ以上のチャネルを有する無線周波数（ＲＦ）レシーバであって、レシーバチャネルのそれぞれは、受信アンテナのそれぞれ１つに結合された入力ポートと、出力ポートとを有する、無線周波数（ＲＦ）レシーバと、ＲＦレシーバチャネル出力ポートのそれぞれ１つに結合された３つ以上の入力ポートを有し、かつ、出力ポートを有する中間周波数（ＩＦ）スイッチと、ＩＦスイッチの出力ポートに結合され、ＲＦレシーバチャネルからＩＦ信号を選択可能に受信する入力ポートを有する、単チャネルＩＦレシーバと、を備え、ＩＦレシーバは、目標から反射された送信チャープに応じて、受信アンテナから、インターリーブされた戻り信号を受信し、かつ、インターリーブされた戻り信号を用いて、目標に対する方位角度と、目標のドップラー速度と、を決定するように構成されている。
【００１５】
いくつかの実施形態において、単チャネルＩＦレシーバは、メジャーサイクルにわたって収集されたインターリーブされたチャープ戻り信号を、時間領域サンプルのセットに変換し、受信アンテナのそれぞれに対し、２Ｄ高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用し、時間領域サンプルを周波数領域に変換して、各レンジ／ドップラービンにおける大きさと、目標に対する位相とを取得し、各受信アンテナに対し、少なくとも一部は受信アンテナの位置に基づき、各レンジ／ドップラービンにおいて、目標に対する位相を収集し、各レンジ／ドップラービンにおける、収集された目標に対する位相に基づき、目標に対する方位角度と、目標のドップラー速度とを決定する、ように構成されている。
【００１６】
いくつかの実施形態において、受信アンテナは、第１の受信アンテナと、約０．４λ〜約０．５λの範囲の距離により、第１のアンテナから離間された、第２の受信アンテナと、約λの距離により、第２のアンテナから離間され、かつ、約１．４λ〜約１．７λの範囲の距離により、第１のアンテナから離間された、第３の受信アンテナと、を備える。いくつかの実施形態において、レーダーシステムは、少なくとも４つの受信アンテナを備える。
【００１７】
本明細書で説明する概念、構造および技術は、任意の２４ＧＨｚレーダー、特に、広い視野（ＦＯＶ）のアンテナ設計を用いたレーダーに役立てることができる。さらに、本明細書で説明する概念、構造および技術は、盲点検出と、レーン変更と、ＣＴＡと、駐車区画測定と、を含むがこれらに限定されない、多種多様な適用に用いることができる。
【００１８】
上述の異なる実施形態の個別の概念、特徴（または要素）および技術を組み合わせて、本明細書にて特に明記されていない他の実施形態を形成してもよいことに留意すべきである。さらに、組み合わせて説明される様々な概念、特徴（または要素）および技術は、別個に、または任意の適切な下位の組み合わせで設けてもよい。よって、本明細書で特に説明されていない他の実施形態も、本開示の範囲内にあることが予期される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本明細書に説明される概念の上記の、および他の態様、特徴および利点は、以下の特定の実施形態の説明から、添付の図面で示されるように明らかとなり、図面では、類似の参照符号は、異なる図を通して、同じ部品を指すものとする。図面は、必ずしも正しい縮尺ではなく、その代わりに、本開示の原理を示すことに重点を置いている。
【図１】従来技術の２チャネル自動車レーダーシステムのブロック図。
【図１Ａ】図１の２チャネル自動車レーダーシステムに関する、理想的な位相差対角度のプロット図。
【図１Ｂ】図１の２チャネル自動車レーダーシステムに関する、測定された位相差対角度のプロット図。
【図２】３チャネル切り替えアンテナを利用する自動車レーダーシステムのブロック図。
【図２Ａ】図２と併せて説明されたシステムと同じかまたは類似していてもよい、３チャネル切り替えアンテナを利用する自動車レーダーシステムに関する、理想の位相差対角度のプロット図。
【図２Ｂ】図２と併せて説明されたシステムと同じかまたは類似していてもよい、３チャネル切り替えアンテナを利用する車載の自動車レーダーシステムに関する、測定された位相差対角度のプロット図。
【図３】図２に示されたシステムと同じかまたは類似していてもよい、３チャネル切り替えアンテナを利用する自動車レーダーシステムの斜視図。
【図４】３チャネルレシーバを有する自動車レーダーシステムのブロック図。
【図５】３つの受信アンテナと、単チャネルＲＦレシーバと、単チャネルＩＦレシーバと、を有する自動車レーダーシステムのブロック図。
【図５Ａ】３つの受信アンテナと、単チャネルＲＦレシーバと、単チャネルＩＦレシーバと、を有する自動車レーダーシステムのブロック図。
【図６】３つの受信アンテナと、３チャネルＲＦレシーバと、単チャネルＩＦレシーバと、を有する自動車レーダーシステムのブロック図。
【図６Ａ】３つの受信アンテナと、３チャネルＲＦレシーバと、単チャネルＩＦレシーバと、を有する自動車レーダーシステムのブロック図。
【図７】３つの受信アンテナと、３チャネルＲＦレシーバと、３チャネルＩＦレシーバと、を有する自動車レーダーシステムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書においては、目標の位置を特定するための明瞭な位相情報を提供するのに適した、自動車レーダーシステム（本明細書において、自動車センサーシステムと称することもある）および技術を説明する。本明細書に記載の技術は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）自動車レーダーシステムとの使用に適しているが、本明細書で説明するシステムおよび技術は、非ＦＭＣＷ自動車レーダー、ならびに自動車レーダー以外のレーダーに用いてもよいことを理解すべきである。
【００２１】
ここで図２を参照すると、３チャネル切り替えアンテナを利用して、方位角追跡２チャネル自動車レーダーシステムの角分解能を改善する、自動車レーダーシステム２０は、λ／２の距離により、第２のアンテナ２４から離間された第１のアンテナ２２と、λの距離により、第２のアンテナ２４から離間され、かつ、３λ／２の距離により、第１のアンテナから離間された第３のアンテナ２６と、を含む。第１のアンテナ２２は、２チャネルＲＦレシーバ２８の第１の無線周波数（ＲＦ）レシーバチャネル２８ａに結合される。図２の例のシステムにおいて、レシーバチャネル２８ａは、１つのＲＦダウンコンバータとして示される。当業者は、勿論、レシーバチャネル２８ａが、一般的に知られるようなかなりの数の他の構成要素（例えば、低雑音増幅器）を含んでも良いことを理解するであろう。
【００２２】
第２および第３のアンテナ２４，２６は、ＲＦスイッチ２８を介して、第２のレシーバチャネル２８ｂに、選択的に結合されている。よって、図２の例のシステムでは、２つの別個のアンテナ（すなわちアンテナ２４，２６）から受信された信号は、２チャネルレシーバ２８の１つのチャネル（すなわちチャネル２８ｂ）を共有する。
【００２３】
上記のように、当業者は、レシーバチャネル２８ｂが、一般的に知られるような、多数の他の構成要素（例えば、低雑音増幅器）を含んでも良いことを理解するであろう。また、スイッチ３０を、ＲＦレシーバ２８特有の部位として示していないことも、理解すべきである。しかし、ここに提供される明細書を読んだ後、当業者は、スイッチ３０を、レシーバ２８とは別の構成要素として設けてもよいこと、またはレシーバ２８の一部として設けてもよいことを理解するであろう。さらに、いくつかの適用においては、スイッチ３０は、ＲＦレシーバチャネル２８ｂの一部として設けてもよい。
【００２４】
レシーバチャネル２８ａ，２８ｂは、アンテナ２２〜２６のそれぞれ１つから供給されるＲＦ信号を受信し、信号を、第１の中間周波数にダウンコンバートして、中間周波数（ＩＦ）レシーバチャネル３２ａ，３２ｂのそれぞれ１つによりさらに処理させる。
【００２５】
意義深いことに、レシーバチャネル２８ａ，２８ｂと、スイッチ３０と、を介したＲＦ信号の処理は、それぞれのアンテナ２２〜２６を介して受信した信号と関連する相対位相情報を保持する。好ましい結果は、λ／２の間隔により測定される場合とシーンが同じである場合に、３λ／２の曖昧性解決が行われると達成される。よって、好ましい設計は、可能な限り速く、交互に切り替わるλ／２および３λ／２の間隔を用いる。切り替え周波数は、曖昧性解決の最新の曖昧性タイミングを提供するように選択される。本出願者の譲受人に譲渡され、参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第６，７０７，４１９Ｂ２号に記載されるように、メジャーおよびマイナー処理サイクルを利用する自動車レーダーシステムにおいて、４０ミリ秒（ｍｓ）メジャーサイクルに関して、各３λ／２アンテナに対し８０ｍｓが用いられ、各λ／２アンテナに対し８０ｍｓが用いられる。
【００２６】
ＩＦレシーバ３２ａ，３２ｂは、それぞれのＲＦレシーバチャネル２８ａ，２８ｂから供給された信号を処理する。このような処理は、アナログ信号からデジタル信号への変換を含んでも良い。
【００２７】
上記のように、ＲＦレシーバチャネル３２ｂは、両方のアンテナ２４およびアンテナ２６からの信号を受信する。アンテナ２２とアンテナ２４との間の間隔は、アンテナ２２とアンテナ２６との間の間隔とは異なるため、２つのアンテナを切り替えることにより、システムは、２つの異なる位相曲線を生成する。
【００２８】
位相曲線は、測定された位相差と、実際の方位角度との間の、測定された関係である。各アンテナ対（例えば、アンテナ２２，２４を対とし、アンテナ２２，２６を対とする）は、一意な関係すなわち位相曲線を有する。４０ｍｓのメジャーサイクル時間と、８０ｍｓにわたる比較的静止したレーダーシーンとを想定すると、例えば、一方の位相曲線を用いて、他方の曖昧性を解決することができる。両方の位相差測定値は、目標に関する有用な情報を有する。信号対雑音比と方位角誤差との関係を用いて、λ／２位相曲線の、ネット方位角推定値に対する寄与に、重み付けすることができる。
【００２９】
アナログ処理、デジタル処理、または、アナログおよびデジタル処理の組み合わせ、を用いるか否かにかかわらず、レシーバ３２内のこのような処理は、図２Ａに示すような、２つの異なる位相曲線を生成する。４つ以上のアンテナを利用するいくつかの適用においては、例えば、２つを超える位相曲線を利用することが好適な場合もあることを、理解すべきである。例えば、自動車レーダーシステムが、３つ以上の位相曲線を同時に処理する、４つのアンテナを利用することが、望ましい場合もある。
【００３０】
ここで図２Ａを参照すると、位相曲線のうちの１つ目４０は、明瞭な位相曲線に対応し、２つの位相曲線のうちの２つ目４２は、第１の位相曲線の傾斜とは異なる傾斜を有する位相曲線に対応する。この例示的な例において、第１の位相曲線４０（すなわち、明瞭な位相曲線）は、λ／２により離間されたアンテナからの信号（例えば、図２のアンテナ２２および２４により提供されるもの等）を用いることにより生成されている。明瞭な位相曲線は、λ／２のアンテナ間隔を有する従来の２チャネルシステム（例えば図１のシステムなど）により提供されるものと、同じ位相曲線に実質的に対応することに、留意すべきである。第２の位相曲線４２は、３λ／２により離間された１対のアンテナ（例えば、図２のアンテナ２２および２６により提供される対など）を用いて生成される。位相曲線４０，４２は、異なる傾斜を有するので、２つの位相曲線４０，４２の使用は、システムが、１８０°の視野（ＦＯＶ）にわたる明瞭な角度情報を提供することを可能にする。
【００３１】
具体的には、位相曲線４２（３λ／２のアンテナ間隔により生成される）は、位相曲線４０よりも高い方位角分解能を有する。勿論、位相曲線４２は、それ自体、曖昧性を有してもよいことに留意すべきである。よって、位相曲線４０（λ／２のアンテナ間隔により生成される）を用いて、３λ／２位相曲線における曖昧性を解決してもよい。
【００３２】
少なくとも１つの位相曲線は、別の位相曲線の傾斜とは異なる傾斜を有する、２つ以上の位相曲線を利用して、車両への物理的配置および搭載に関して従来のシステムよりも低感度の（実効リップルが低い）自動車レーダーシステムを提供することが見出されている。３λ／２の間隔は、λ／２の間隔の傾斜の３倍を生成することに留意すべきである。加えて、より広いアンテナ間隔に関連する効果は、車体からの反射に関して、より低コヒーレントの位相環境にアンテナを置くことを、結果としてもたらし得る。少なくとも１つの位相曲線は、別の位相曲線の傾斜とは異なる傾斜を有する、２つ以上の位相曲線を利用して、より良いＦＯＶ性能を有する自動車レーダーシステムが提供されることが見出されている。
【００３３】
ここで図２Ｂを参照すると、車載の自動車レーダーシステムにて行われる測定から生成された位相曲線を示している。位相曲線４４は、明瞭な位相曲線（すなわち、λ／２のアンテナ間隔を有して生成される位相曲線）に対応し、位相曲線４６は、３λ／２のアンテナ間隔を有して生成される位相曲線に対応する（位相曲線４６は「ラッピングされていない」ことに留意すべきである）。
【００３４】
ここで図３を参照すると、自動車レーダーシステム５０は、パッチアンテナ素子５２ａ〜５２ｄの線形アレイ５２から設けられる送信アンテナを含む。レーダーシステム５０は、また、ここでは３つのアンテナ５４，５６，５８から設けられる、受信アンテナを含む。具体的には、アンテナ５４は、λ／２の距離によりアンテナ５６から離間されており、アンテナ５８は、λの距離によりアンテナ５６から離間され、かつ３λ／２の距離により、アンテナ５４から離間されている。
【００３５】
図３の例示的な実施形態において、各アンテナ５４，５６，５８は、パッチアンテナ素子５４ａ〜５４ｄ，５６ａ〜５６ｄ，５８ａ〜５８ｄの線形アレイとして設けられて示されている。勿論、アンテナ５４，５６，５８は、図２〜図２Ｂと併せて本明細書で説明するように、３チャネル切り替えアンテナ自動車レーダーシステムとして動作するためのアレイアンテナとして、設けなくてもよいことに留意すべきである。アンテナ５４，５６，５８の１つまたは全てが、アレイアンテナとして設けられる場合、これらは、線形アレイアンテナとして設けなくてもよい（例えば、アンテナ５４，５６，５８のうちの１つまたは全てを、２次元アレイアンテナとして設けてもよい）ことも理解すべきである。さらに、アレイは、任意の種類および数のアンテナ素子から設けてもよい（すなわち、パッチアンテナ素子を含むがこれに限定されない、任意の種類のアンテナ素子を用いてもよい）。
【００３６】
よって、自動車レーダーシステム５０は、３チャネル切り替えアンテナを利用して、システム５０の角分解能を改善する。従って、自動レーダーシステム５０は、図２〜図２Ｂと併せて上述したように動作してもよい。
【００３７】
ここで図４を参照すると、図２と併せて上述したシステムと、同じかまたは同様の結果を達成することができる自動レーダーシステムの別の実施形態は、図２と併せて上述したように、切り替えられた第２のチャネルの代わりに、３つ以上のチャネル６２ａ，６２ｂ，６２ｃを有するレシーバ６０を用いてもよい。各レシーバチャネル６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、アンテナ６４，６６，６８のそれぞれ１つから信号を受信する。このアプローチは、追加されたチャネルの同時処理の可能性を有するが、コストが追加される。
【００３８】
図１〜図４と併せて上述した自動車レーダーシステムおよび関連技術は、複数の異なるアンテナから同時に取られた測定値を比較する。３つ以上のアンテナを用いて、高い分解能を提供し、かつ曖昧性を解決してもよい。レーダーシステムは、各受信アンテナを同時に用いるために、個別のＲＦおよびＩＦハードウェアを必要とするので、図１〜図４と併せて上述した様々な実施形態は、ＲＦスイッチを利用して、３つの受信アンテナの対を切り替える。４０ｍｓのメジャーサイクル時間と、８０ｍｓにわたる比較的静止したレーダーシーンとを想定すると、例えば、受信アンテナの交互に切り替わる対から、測定値を取ることにより、曖昧性を解決することができる。メジャーサイクル時間は、各アンテナを介して、所定数の受信信号（すなわち、測定値）を受信するために必要な時間を指す。
【００３９】
４０ｍｓ毎の切り替えは、測定値の間の検出を関連付ける能力を十分に劣化させるシーンの切り替えを許すことがあると、本明細書では理解される。よって、より速い切り替えは、測定値を関連付ける能力を改善することができる。ドップラーを正確に測定するために、自動車レーダーシステムは、約２５ｍｓにわたって取られる測定値のコヒーレントなセットを必要とすることが、さらに理解される。アンテナ間のより速い切り替えは、シーンがより安定し、かつ、シーン内で変化に関連する誤差が最小化されることを意味し、これにより、ドップラー正確度を増加させる。
【００４０】
図５を参照すると、様々な自動車適用において用いるのに適した例示的なレーダーシステム８０は、単極３投（１Ｐ３Ｔ）ＲＦスイッチ８８（時には、（１Ｐ３Ｔ）または“３：１”ＲＦスイッチとも称される）を介して、単チャネル無線周波数（ＲＦ）レシーバ９０に選択的に結合された、３つの受信アンテナ８２，８４，８６を含む。よって、図５の例のシステムにて、３つの個別のアンテナ８２〜８６から受信された信号は、レシーバ９０の１つのチャネルを共有する。
【００４１】
受信アンテナ８２〜８６の間の間隔は、レーダーシステム８０が、以下に説明する技術を用いて方位角およびドップラーを解決可能となるように、選択してもよい。曖昧性を解決する目的のために、２分の１波長（λ／２）の距離により、第２のアンテナ８４から離間されている第１のアンテナ８２と、１波長（λ）の距離により、第２のアンテナ８４から離間されており、かつ、１．５波長（３λ／２）の距離により、第１のアンテナ８２から離間されている第３のアンテナ８６と、を（理想的な意味で）有することが好ましい場合もある。実際には、２分の１波長未満でアンテナ８２，８４を離間させて、測定における雑音に対処することが、好ましいこともある。よって、いくつかの実施形態において、第２のアンテナ８４は、約０．４λ〜約０．５λの範囲の距離により、第１のアンテナ８２から離間される。また、実際には、アンテナ８４，８６を、１．５波長（３λ／２）よりも大きく離間することが好ましい場合もある。特定の実施形態において、第３のアンテナ８６は、約１波長（λ）の距離により、第２のアンテナ８４から離間され、約１．４λ〜約１．７λの範囲の距離により、第１のアンテナ８２から離間される。
【００４２】
図５の例のシステムにおいて、例示的なＲＦレシーバ９０は、ＲＦダウンコンバータ９０ａを有して示されている。当業者は、勿論、ＲＦレシーバが、一般的に知られる他の構成要素（例えば、ダウンコンバータ９０ａの前に配置される１つまたは複数の低雑音増幅器）を含んでもよいことを理解するであろう。また、ＲＦスイッチ８８を、レシーバ９０特有の部位として示していないことも、理解すべきである。しかし、当業者は、実際のシステムにおいては、ＲＦスイッチ８８は、ＲＦレシーバ９０の一部として設けることもできることを理解するであろう。
【００４３】
ＲＦレシーバ９０は、単チャネルＩＦレシーバ９２に結合される。ＩＦレシーバ９２は、当該技術分野で一般的に知られるような、様々な構成要素を含んでも良く、この構成要素は、ＩＦフィルタと、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）とを含むが、これらに限定されない。
【００４４】
動作中、レーダーシステム８０は、送信アンテナ（図５では不図示）を介して、ＲＦ信号を送信する。レーダービーム内のＲＦエネルギーは、物体（またはシーン）に衝突し、物体によって反射または方向転換されてレーダー８０に向けて戻ったＲＦエネルギーは、受信アンテナ８２〜８６によって受信される。送信されたＲＦエネルギーは、規則的な間隔で送信される線形周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）チャープ信号の形態にあってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、システム８０は、約１０７マイクロ秒ごとにチャープを送信する（例えば、２２マイクロ秒の再トレースを有する８５マイクロ秒のチャープ）。
【００４５】
スイッチ８８は、以下でさらに詳述するように、適切な時点で、受信アンテナ８２〜８６のそれぞれ１つと、レシーバ９０のＲＦ入力と、の間のＲＦ信号経路を提供する。単チャネルＲＦレシーバ９０は、アンテナ８２〜８６のそれぞれ１つから供給されたＲＦ信号を受信し、この信号を、所与の中間周波数にダウンコンバートして、ＩＦレシーバ９２によりさらに処理させる。
【００４６】
１つの例示的な実施形態において、ＲＦスイッチ８８をトランスミッタと同期させて、３つのアンテナ８２〜８６を通じて選択的にサイクルして、１つのチャープの持続時間にわたって所与の受信アンテナに存在させてもよい（すなわち、この例示的な実施形態において、スイッチは、アンテナのうちの１つを、１つのチャープに対応する時間にわたってＲＦレシーバに結合する）。３つのアンテナ８２〜８６にわたる１つの進行は、マイナーサイクルと称される。追加のデータ（例えば、方位角の明瞭な測定値を得るために用いることができるデータ）を収集するために、レーダーシステム８０は、集合的にメジャーサイクルと称されるいくつかのマイナーサイクルを行ってもよい。いくつかの実施形態において、レーダーシステム８０は、メジャーサイクル毎に１９２個のチャープを送信し、その結果、各アンテナから６４個の可能な測定値をもたらす。よって、８５マイクロ秒のチャープと、２２マイクロ秒の再トレースとにより、レーダーシステム８０は、約２０ｍｓ毎のメジャーサイクルを完了することができる。
【００４７】
勿論、他のシステムにおいて、各アンテナ８２，８４，８６を介して受信されたデータの量（例えば戻り信号）が、以下に説明するようにレーダーＦｏＶにより物体の位置を決定する正確な処理の発生を可能とするのに十分である限り、異なる切り替え速度またはパターンを用いてもよいことを理解すべきである。
【００４８】
ＩＦレシーバ９２は、ＲＦレシーバ９０から結合される信号を処理する。様々な実施形態において、ＩＦレシーバ９２は、メジャーサイクルにわたって、１９２個の測定値を受信し（例えば、３つの受信アンテナ８２〜８６のそれぞれに、６４個のチャープ）、これらのインターリーブされた測定値を用いて、レーダーＦｏＶ（例えば、明瞭に解決することにより）方位角およびドップラー内の物体の位置を決定する。
【００４９】
特定の実施形態において、ＩＦレシーバ９２は、以下の処理を行い、明瞭な方位角およびドップラーを解決する。他の実施形態においては、以下にさらに説明するように、このような処理を、プロセッサによって行ってもよい。
【００５０】
ステップ１：各受信アンテナ８２〜８６に関し、メジャーサイクルにわたって収集されたそれぞれのアナログチャープ戻り信号を、時間領域サンプルのセットに変換する。時間シーケンスサンプルを、後の処理のためにメモリに記憶させる。
【００５１】
ステップ２：各受信アンテナ８２〜８６に関し、２Ｄ高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用いて、時間領域サンプルを周波数領域に変換して、各レンジ／ドップラービン内の大きさおよび目標に対する位相を得る。システムは、受信アンテナ８２〜８６の間で高速に切り替わるため、各アンテナからのインターリーブされた測定値は、コヒーレントなシーンのものとみなすことができる。
【００５２】
ステップ３：各受信アンテナ８２〜８６に関して、基礎となる目標に対する位相を修正する。各周波数領域ビン内の目標に対する位相は、メジャーサイクルにわたって、平均レンジ（特定のアンテナにより測定されるように）に依存することに留意する。受信アンテナ８２〜８６は、異なる位置を有するため（よって、位相は目標へとシフトする）、および、目標の移動は、平均位相の変化を起こさせ得るため（ドップラーによる）、チャープ時間およびドップラーに対するプロレーションにおいて、位相をシフトさせることが必要である。
【００５３】
ステップ４：３つの受信アンテナ８２〜８６からのドップラー補正済み位相を用いて、方位角度およびドップラーを決定する。各アンテナは、わずかに異なる時刻でレンジおよび方位角の測定値を取り、目標は、測定値の間のレンジを移動するため、３つの測定値（位相）と、２つの未知のもの（ドップラーおよび方位角）とがある。任意の適切な技術を用いて、２つの未知のものを解決することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、３つのアンテナ位相測定値を合計および平均し、受信信号に対する位相雑音の影響を減少させることができる。特に、目標からアンテナまでの距離は、アンテナ間隔よりもずっと大きく、目標からの戻り信号は、光線が互いに平行の“平面波”として見ることが出来る。各アンテナ８２〜８６にて見られる位相は、アンテナ位置と、到来角とに依存する。到来角は、各アンテナ８２〜８６に対して同じであるが、３つのアンテナ位置対位相の線形関係を合計および平均し、受信信号に対する位相雑音の影響を減少させることができる。例えば、いくつかの実施形態において３つの点をプロット（位相対アンテナ位置）してもよく、３つの点を通した“最良に適合”する直線的な解決策を見出してもよい。
【００５５】
上述の処理ステップは、単に１つの例であること、および他の実施を使用し、３つの受信アンテナからのインターリーブされた測定値を用いて、ドップラーおよび方位角を解決してもよいことを理解すべきである。
【００５６】
上述したように、位相曲線は、目標までの測定された位相差と、実際の方位角度との間の関係である。各アンテナ対（例えば、アンテナ２２，２４を対とし、アンテナ２２，２６を対とする）は、一意な関係すなわち位相曲線を有する。４０ｍｓのメジャーサイクル時間と、８０ｍｓにわたる比較的静止したレーダーシーンとを想定すると、例えば、一方の位相曲線を用いて、他方の曖昧性を解決することができる。マルチチャネルレシーバ（例えば、図２のレシーバ３２）において、複数の異なるアンテナから同時に取られた測定値を用いて位相差を計算することができる。単チャネルレシーバ（例えば、図５のレシーバ９２）においては、異なるアプローチを取らなければならない。様々な実施形態において、レシーバ９２は、複数の異なるアンテナから“ほぼ同時に”取られた測定値を用いて位相差を決定する。本明細書で用いられるように、“ほぼ同時”というフレーズは、連続する測定値の間の時間が、シーンが変わるのにかかる時間よりも著しく短い、ということを意味する。
【００５７】
上述したように、曖昧性解決は、好ましくは、約λ／２のアンテナ間隔と、約３λ／２のアンテナ間隔と、における位相差測定値を用いて行われる。単チャネルレシーバ９０において、これは、ほぼ同時の測定値をアンテナ８２，８４および８６にて取るようにして、３つのアンテナ８２〜８６を高速に切り替えることにより達成することができる。３つ全てのアンテナ８２〜８６から受信するほぼ同時の位相情報を用いて、方位角の明瞭な測定値を生成することができる。特定の実施形態において、これは、図６に示され、かつ、この図と併せて以下に説明する、例示的に記載されるプロセスを用いて達成される。
【００５８】
図５と併せて上述したレーダーシステム設計および関連する処理技術は、いくつかの利点を提示することが理解される。単チャネルＲＦは、ハードウェアコストを減少させ、高精度の２チャネル追跡の必要性を除去し、一方で、より速い切り替えは、明瞭な方位角測定値を可能にする。
【００５９】
開示されたレーダーシステム設計および処理技術は、切り替えを十分に速く行うことができる限りにおいて、追加のＲＦまたはＩＦハードウェアを要求することなく、より大きな数のアンテナ（例えば４つ以上のアンテナ）にスケールアップできることが、さらに理解される。アンテナ間の間隔を増加させることは、方位角における変化に対してのより大きな位相差を生成し、これは、位相雑音の影響、および車両の影響を減少することができる、ということが理解される。追加のアンテナを用いることは、曖昧性を導入することなしに、拡大されたアンテナ間隔を可能にする。
【００６０】
図５Ａは、図５のレーダーシステム８０と同じか、または類似してもよい、例示的なレーダーシステム１００を示している。レーダーシステム１００は、受信アンテナ１０２，１０４，１０６を含み、これらアンテナは、図５と併せて上述したように、任意の適切な間隔で設けてもよい。３つのアンテナ１０２〜１０６は、３：１  ＲＦスイッチ１０８を介して、単チャネル無線周波数（ＲＦ）レシーバ１１０に選択的に結合される。改善された性能のために、スイッチは、低損失を有するように選択して、チャープ持続期間よりもずっと小さい切り替え速度を提供し、かつ、チャネル間の３０ｄＢよりも大きな分離を提供してもよい。この例において、ＲＦレシーバ１１０は、ＬＮＡ１１２と、ダウンコンバータ１１４とを含む。ＲＦレシーバ１１０は、単チャネルＩＦレシーバ１１６に結合され、これは、この例では、ＩＦ増幅器１１８と、第１のＩＦフィルタ１２０と、第２のＩＦ増幅器１２２（これは、図示されるように、第２のＩＦフィルタと組み合わせて設けてもよい）と、プロセッサ１２４と、を含む。
【００６１】
プロセッサ１２４は、ＩＦレシーバから供給された信号を受信し、かつ、上述の処理を行って、物体検出を計算する（例えば、方位角およびドップラー情報）。
【００６２】
例示としてのレーダーシステム１００は、また、図示されるように、プロセッサ１２４と送信アンテナ１２８とに結合されたトランスミッタ回路１２６を含む。いくつかの実施形態において、レーダーシステム１００は、入出力ポート１３０と、電力サブシステム１３２と、および／または、ビームセレクト１３４と、をさらに含んでもよい。
【００６３】
図５Ａに示したレーダーシステム１００は、単に、図５に示した上述の一般化されたレーダーシステム設計の１つの可能な実施であるとすべきである。よって、他の実施において、システム１００の構成要素を追加、除去、および／または組み合わせてもよい。例えば、プロセッサ１２４は、ＩＦ信号をデジタル化するＡＤＣと、デジタル化された信号を処理するＤＳＰと、を含んでもよいことを理解すべきである。交互に、ＡＤＣは、プロセッサ１２４とは別に設けてもよい。
【００６４】
図６は、単チャネルＩＦレシーバと組み合わされた、３つの受信アンテナを利用するもう１つの自動車レーダーシステム設計を示している。例示的なレーダーシステム１５０は、約０．４λ〜約０．５λの距離により、第２のアンテナ１５４から離間された第１のアンテナ１５２と、約λの距離により第２のアンテナ１５４から離間され、かつ、約１．４λ〜約１．７λの距離により、第１のアンテナ１５２から離間されたた第３のアンテナ１５６と、を含む。３つのアンテナ１５２〜１５６は、３チャネルＲＦレシーバ１５８のそれぞれのチャネル１５８ａ〜１５８ｃに結合されている。ＲＦレシーバチャネル１５８ａ〜１５８ｃのそれぞれは、３：１  ＩＦスイッチ１６０を介して単チャネルＩＦレシーバ１６２の入力に選択的に結合された出力を有する。いくつかの実施形態において、レシーバは、ＭＨｚ領域への周波数応答と、３０ｄＢよりも大きなチャネル分離と、を有する標準的なアナログスイッチ１６０を含む。
【００６５】
ＲＦレシーバチャネル１５８ａ〜１５８ｃのそれぞれは、図５のレシーバチャネル９０ａと同じか、または類似してもよい。よって、所与のＲＦレシーバチャネル１５８ａ〜１５８ｃは、ＲＦダウンコンバータと、低雑音増幅器と、および／または、一般的に知られる他の構成要素と、を含んでもよい。
【００６６】
単チャネルＩＦレシーバ１６２は、図５と併せて上述したＩＦレシーバ９２と同じか、類似してもよい。特に、ＩＦレシーバ１６２は、３つの受信アンテナ１５２〜１５６からのインターリーブされた測定値と、上述の技術と、を用いて、明瞭な方位角およびドップラーを解決するように構成されたプロセッサを含んでもよい。
【００６７】
動作中、３チャネルＲＦレシーバ１５８は、３つの受信アンテナ１５２〜１５６のそれぞれから供給されたＲＦ信号を同時に受信する。それぞれのＲＦチャネル１５８ａ〜１５８ｃは、ＲＦ信号をダウンコンバートして、対応するＩＦ信号を生成し、これら信号は、３つの入力として、ＩＦスイッチ１６０に供給される。ＩＦスイッチ１６０は、トランスミッタと共に同期させて、３つのＩＦ信号を選択的にサイクルしてもよく、これにより、３つのアンテナ１５２〜１５６からのインターリーブされたレンジおよびドップラー測定値を収集する。図６の実施形態においてＩＦレシーバ１６２により収集された種類情報は、図５のＩＦレシーバ９２により収集されたものと本質的に同じものとすることができ、よって、同じまたは類似の信号処理技術を適用して、明瞭な方位角およびドップラーを解決できる、ということが理解される。
【００６８】
図６Ａは、図６のレーダーシステム１５０と同じか、類似していてもよい、例示的なレーダーシステム１８０を示している。レーダーシステム１８０は、受信アンテナ１８２，１８４，１８６を含み、これらアンテナは、図６と併せて上述したように離間してもよい。３つのアンテナ１８２〜１８６は、３チャネルＲＦレシーバ１８８（ここで各チャネルは、ＬＮＡとダウンコンバータとを有して示されている）の入力に結合され、ＲＦレシーバ１８８の出力は、３：１  ＩＦスイッチ１９０を介して、ＩＦレシーバ１９２に選択的に結合されている。ＩＦレシーバ１９２は、増幅器、フィルタ、ＡＤＣ、および／またはＤＳＰなどの、一般的に知られる構成要素を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ＡＤＣは、３ＭＨｚで動作可能である。例示的なレーダーシステム１８０は、また、図示されるように、トランスミッタ回路１９４と、入出力ポート１９８と、電力サブシステム２００と、を含む。
【００６９】
図７は、３チャネルＩＦレシーバと組み合わせた、３つの受信アンテナを利用する自動車レーダーシステム設計を示している。例示的なレーダーシステム２２０は、約０．４λ〜約０．５λの距離により、第２のアンテナ２２４から離間された第１のアンテナ２２２と、約λの距離により第２のアンテナ２２４から離間され、かつ、約１．４λ〜約１．７λの距離により、第１のアンテナ２２２から離間されたた第３のアンテナ２２６と、を含む。３つのアンテナ２２２〜２２６は、３チャネルＲＦレシーバ２２８のそれぞれのチャネル２２８ａ〜２２８ｃに結合されており、チャネル２２８ａ〜２２８ｃは、次いで、３チャネルＩＦレシーバ２３０のそれぞれのチャネル２３０ａ〜２３０ｃに結合されている。ＩＦレシーバチャネル２３０ａ〜２３０ｃの出力は、入力としてプロセッサ２３２に供給してもよい。いくつかの実施形態においては、プロセッサ２３２は、ＩＦレシーバ２３０の一部として設けられる。
【００７０】
動作中、３チャネルＲＦレシーバ２３０は、３つの受信アンテナ２２２〜２２６のそれぞれから供給されたＲＦ信号を同時に受信する。それぞれのＲＦチャネル２２８ａ〜２２８ｃは、ＲＦ信号をダウンコンバートしてＩＦ信号を生成し、これら信号は、ＩＦチャネル２３０ａ〜２３０ｃのそれぞれ１つに、入力として供給される。ＩＦチャネルは、フィルタリングおよび増幅などの、様々なＩＦ処理を行ってもよい。結果として生じるＩＦ信号は、プロセッサ２３２によって同時に受信してもよい。
【００７１】
プロセッサ２３２は、図５と併せて上述したものと同様の技術と、上述の技術とを用いて、３つの受信アンテナ１５２〜１５６からの同時測定値を用いて、明瞭な方位角およびドップラーを解決するように構成してもよい。同時のチャネルを設けることは、別個のサンプリングにおける時間シフトを除去することにより、方位角の計算を簡素化することが理解される。これは、より高速な測定サイクルも可能にする。
【００７２】
本明細書で提供する説明から明らかなように、本明細書で説明する概念、構造および技術は、任意の２４ＧＨｚレーダー、特に、広い視野（ＦＯＶ）のアンテナ設計を用いたレーダーに役立てることができる。さらに、本明細書で説明する概念、構造および技術は、盲点検出と、レーン変更と、ＣＴＡと、駐車区画測定と、を含むがこれらに限定されない、多種多様な適用に用いることができる。
【００７３】
本開示の主題である、様々な概念、構造および技術を示す役割を果たす、好適な実施形態を説明したが、ここで、当業者には、これらの概念、構造および技術を組み込んだ他の実施形態を用いてもよいことが明らかとなるであろう。例えば、本明細書で説明する異なる実施形態の個別の概念、特徴（または要素）および技術を組み合わせて、特に上で説明していない他の実施形態を形成してもよいことに留意すべきである。さらに、１つの実施形態の文脈で説明される、様々な概念、特徴（または要素）および技術は、別個に、または任意の適切な下位の組み合わせで設けてもよい。よって、本明細書で特に説明されていない他の実施形態も、以下の特許請求の範囲内にあることが予期される。
【００７４】
よって、本明細書で説明する概念、システムおよび技術の特定の実施形態を図示し説明してきた一方で、以下の特許請求の範囲に定義されるように、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更および修正を行ってもよいことが、当業者には明らかとなるであろう。
【００７５】
従って、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変更および修正を、その範囲に包含する。
【図１】
2017535788.tif 000003
【図１Ａ】
2017535788.tif 000004
【図１Ｂ】
2017535788.tif 000005
【図２】
2017535788.tif 000006
【図２Ａ】
2017535788.tif 000007
【図２Ｂ】
2017535788.tif 000008
【図３】
2017535788.tif 000009
【図４】
2017535788.tif 000010
【図５】
2017535788.tif 000011
【図５Ａ】
2017535788.tif 000012
【図６】
2017535788.tif 000013
【図６Ａ】
2017535788.tif 000014
【図７】
2017535788.tif 000015
【国際調査報告】
2017535788.tif 000016
2017535788.tif 000017