(57)【要約】      （修正有）【課題】交通状況に応じて車両用レーダセンサの送信および／または受信動作におけるセンサ感度を調整可能にする。【解決手段】調整可能な送信および／または受信増幅器２２、３０と、送信および／または受信ゲインを調整するための調整装置３４とを備えるレーダセンサにおいて、アナログ／デジタル変換器２４を通過したデジタル受信信号を解析回路２６において解析し、車両環境デジタル測定データを連続して評価して、目下の評価に従って調整装置３４に作用する評価装置３２を備えた。【選択図】図１
2009085951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１８）における交通環境を検出するためのレーダセンサであって、
調整可能な送信および／または受信増幅器
(２２、３０)と、
送信および／または受信ゲインを調整するための調整装置（３４）と、
車両環境を連続して評価し、目下の評価に従って前記調整装置（３４）に作用するために構成されている評価装置（３２）と、
を備えることを特徴とする、車両（１８）における交通環境を検出するためのレーダセンサ。
【請求項２】
レーダセンサ（１０）が、角度的に離間した複数のレーダ光線（１６）を生成するための複数のアンテナ（１２）を有し、
前記評価装置（３２）および前記調整装置（３４）は、異なるアンテナ（１２）のゲインを互いに無関係に調整するために設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のレーダセンサ。
【請求項３】
前記評価装置（３２）は、該当する状況において関連する対象物（５０）が見込まれる区域
(５２)へと、状況に応じて、前記レーダセンサ（１０）の測定領域
(４６)を拡大するために構成されていることを特徴とする、請求項１および請求項２のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項４】
前記評価装置（３２）は、ナビゲーションシステム（３８）から車両環境についての情報を取得するために構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項５】
前記評価装置（３２）は、ビデオシステム（４０）から車両環境についての情報を取得することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項６】
前記評価装置（３２）は、他車両と通信するための通信インタフェース（４２）と、または、交通インフラ装置と接続されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項７】
前記通信インタフェース（４２）は、前記評価装置（３２）による要請に応じて、他車両のレーダセンサに対して、送信電力を低減する要請を送信することを特徴とする、請求項６に記載のレーダセンサ。
【請求項８】
前記レーダセンサ
(１０)を水平方向に動的にずらすために設けられており、前記評価装置（３２）および前記調整装置（３４）は、前記送信および／または受信アンテナローブ (５６)のアジマス角（α）に従ってゲインを変更するために構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項９】
前記評価装置（３２）および前記調整装置（３４）は、先行周期において高い信号密度が検出されたアジマス角（α）において、送信および／または受信ゲイン（G）を下げるために構成されていることを特徴とする、請求項８に記載のレーダセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整可能な送信および／または受信増幅器と、送信および／または受信ゲインを調整するための調整装置とを備える、車両における交通環境を検出するためのレーダセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第２００６／０４４１８０号明細書において、この種のレーダセンサが開示されている。この種のレーダセンサの場合、受信され、解析ユニットに提供された信号のレベルが、調整装置（ゲイン調整器Gain Control）に折り返し通知されるので、受信された信号の強度が、閉ループ制御回路（において制御されることが可能である。
【０００３】
車両において、レーダセンサは、運転者支援システムと接続されて使用される。すなわち、例えば、直前の先行車両の間隔および相対速度を測定するために、適応速度制御システム(アダプティブ・クルーズ・コントロールAdaptive Cruise Control；ＡＣＣ)と接続されて、使用される。従って、自車両の駆動システムおよび／またはブレーキシステムへの介入によって、先行車両との間の間隔が自動制御されることが可能である。他の適用例として、衝突予知セーフティシステムが挙げられる。衝突を未然に防ぐために、または、エアバス等の安全システムを作動させて少なくとも衝突による影響を軽減するために、衝突予知セーフティシステムは、レーダセンサを用いて目前に迫った衝突を検出し、自動的に適切な処置を開始する。
【０００４】
第一世代のＡＣＣシステムは、高速道路、または良く整備された幹線道路での使用のために設けられ、従って、動く対象物に対してのみ反応する必要があった。しかしこのようなシステムが、Ｓｔｏｐ＆Ｇｏ機能の駆動において、または、都市部での交通においても使用される必要がある場合に、停止中の交通も監視される必要がある。従って、検出されるべき、その関連性に関して評価されるべき対象物が著しく増加する。それに伴う処理コストを限度内に抑えるために、レーダセンサの場合、すなわち、典型的には角度を算出するマルチビームセンサの場合に、外部に放射される光線のゲインが約２０ｄＢ下げられる。従って、レーダセンサは、基本的に、車道上にまたは車道の端部に存在する対象物のみ感知する。しかし、特定の交通状況において、レーダセンサの感度が強すぎる、または、弱すぎる可能性がある。
【０００５】
また、車両においてレーダシステムがますます普及しているのに伴い、異なる車両のレーダセンサが、互いに妨害し合う危険性が高まっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、送信および／または受信動作がより良く目下の交通状況に対して調整される、車両のためのレーダセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本課題は、本発明に基づいて、車両環境を連続して評価し、目下の評価に従って調整装置に作用するために構成されている評価装置によって解決される。
従って、本発明に基づいて、レーダセンサの送信出力および／または受信増幅が、調整装置によって動的に、評価装置により検出された交通状況に対して調整される。
【０００８】
従って、例えば高速道路での走行の際に、レーダセンサが可能な限り大きな射程範囲を有するように、送信増幅が上げられることが可能である。一方、都市部での交通においては、他の車両のレーダシステムを妨害しないように、かつ、独自のシステムのためにも、無関係な対象物からの妨害レーダ反射波の数が減るように、送信電力が低減される。
【０００９】
同様に、車道の走行コースに対して測定領域がより良く調整されるように、カーブ走行の際にレーダセンサのゲインを修正することが可能である。さらに、自車両が走行中の車線に従って、ゲインが修正されることも可能である。例えば、少なくとも３車線の高速道路の中央車線を走行する際には、隣接車両の車両も確実に検出されるように、ゲインを上げることが可能である。一方、最も外側の右車線を走行する際には、車線の端部の対象物からの妨害信号を抑制するために、ゲインを下げることが可能である。マルチビームレーダの場合には、光線ごとにも、個別に、状況に従ってゲインが変更されうるので、交通環境に対するより目的に適った調整が達成される。
【００１０】
本発明の好適な実施形態は、特許請求の範囲に記載の従属請求項において記載されている。
交通環境の評価は、レーダセンサ自体によって伝達されるデータを用いて行なわれることが可能である。この場合、本発明に基づくレーダセンサにおいても、閉ループ制御回路でのゲインの調整が行なわれるが、この制御回路は、従来技術とは異なり、処理階層の最下層の受信レベルの制御に限定するのではなく、交通環境の評価が行なわれるより高次の処理レベルを含んでいる。
【００１１】
択一的にまたは追加的に、交通環境の検出および評価のために、他のデータソースも利用されることが可能である。例えば、ナビゲーションシステムのデータ、ビデオシステムのデータ、または、他車両もしくは固定されたインフラ装置との無線通信、を可能にする通信システムのデータ、が利用可能である。固定されたインフラ装置の場合、例えば緊迫した危険な状況において、車両から車両への通信によって、危険にさらされた車両に、比較的大きな送信電力が提供されることが可能である。一方、他の車両では、妨害信号を防止するために、送信電力が低減される。
【００１２】
交通環境の評価は、交通事象の過去の経過、または更なる別の過去に遡る経験を反映する、格納されたデータに基づいても行なわれることが可能である。評価は、対応する記憶装置、フィルタによって、および、発見的アルゴリズム、予測アルゴリズム、または、それ以外の適切なアルゴリズムを用いて行なわれる。
【００１３】
本発明は、走査レーダセンサの場合にも、すなわち、その送信および受信アンテナローブが静的ではなく、水平方向に動的にずらされるので、交通環境が例えば周期的にサンプリングされるレーダセンサ、の場合に特に有利である。測定された対象物の、以前に検出された角度の分散に従って、および、レーダローブの目下のアジマス角に従ってゲインが変更されることによって、解析結果の改善が、特に、角度分解の改善が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
図１に示される例において、レーダセンサ１０は、４つのアンテナ１２を有している。各アンテナ１２は、レーダ信号の送信、および、反射された反射波の受信に役立つ。さらに、各アンテナ１２は、共有のレーダレンズ１４の焦点面において近接配置されているので、方位角において互いに角度が離間した４つのレーダ光線１６を生成する。レーダセンサ１０が車両１８のフロント部に組み込まれ（図２）、前方に方向付けられている場合に、車両１８の前方の車道が、非常に良く調査される。さらに、異なるアンテナにより受信された信号の振幅および／または位相の比較によって、測定された対象物のアジマス角も算出される。
【００１６】
各アンテナ１２は、アナログ受信ユニット２０と接続されている。アナログ受信ユニット２０自体は、受信増幅器２２を介して、アナログ／デジタル変換器２４と接続されている。アナログ／デジタル変換器２４は、解析回路２６にデジタル出力信号を伝達する。さらに、各アンテナ１２は、送信増幅器３０と連結されている送信回路２８と接続されている。
【００１７】
全４チャネルの送信回路２８は、共通の発振器から、後に各チャネルで個別に送信増幅器３０によって増幅されることが可能な信号を獲得することが可能である。他の実施形態において、各送信回路２８は、独自の発振器を有することも可能である。この場合、発振器を駆動し、かつ、発振器に生成された信号の電力を定める装置が、「増幅器」として設けられることが可能である。従って、「受信増幅器」および「送信増幅器」という概念によって、ここでは一般的に、送信ゲインまたは受信ゲインを動的に変更することが可能な装置が示される。全チャネルの送信回路２８に対して増幅器を１つ割り当てる構成も、構想可能である。１つの増幅器によって、全チャネルの送信ゲインが同期して変更される。
【００１８】
解析回路２６において、アナログ／デジタル変換器２４により伝達されたデジタル測定データが引き続き評価され、最終的に、このデータから、測定された対象物の間隔、相対速度、およびアジマス角が算出される。さらに、車道上の関連する対象物と、車道の端部にある関連しない対象物とが区別される。さらに、対象物は、「トラッキング」（“tracking”）と呼ばれる工程において、連続する測定周期にわたり追跡される。従って、最後に、間隔制御、または衝突予知セーフティシステム等の基礎を形成する、交通状況についてのイメージが獲得される。
【００１９】
ここで示される例において、解析回路２６により検出された交通状況、を特徴づけるデータが、評価装置３２にも提供される。評価装置３２は、レーダセンサ１０の送信電力および受信電力を最適化するという目的で、交通環境の評価を行なう。従って、評価装置３２は、調整装置３４に評価結果を伝達する。調整装置３４は、全チャネルの受信増幅器２２および送信増幅器３０を個別に駆動する。従って、各チャネルにおける送信および受信ゲインが個別に調整される。さらに、チャネル内の送信ゲインおよび受信ゲインが、特に互いに無関係に調整されることが可能である。
【００２０】
例えば基本調整として、送信電力と、従って環境に放出される全エネルギーとが、機能的に必要な最低限に限定され、かつ、アナログ・デジタル変換器の動的範囲が最適に活用されるように、受信増幅器２２によって、受信ゲインが制御されることが挙げられる。この目的のために、調整装置３４は、アナログ／デジタル変換器２４に供給される、増幅されたアナログ信号のレベルに関する情報も、図１の点線で示された線を介して獲得する。
【００２１】
さらに、評価装置３２は、全チャネル、または個々のチャネルにおける送信ゲインおよび／または受信ゲインが、合目的的にその都度の交通環境に対して調整されることにも貢献する。例えば、自由走行の状況においては、すなわち、先行車両が追跡されていない場合に、特に速度が比較的速い際に、場合により現れる先行車両が、間隔が比較的広い時に既に検出されるように、送信ゲインが上げられる。反対に、速度が遅い追従走行の状況においては、狭い車両間隔に対応して、送信ゲインが下げられることが可能である。カーブにおいては、可能な限り車線上の対象物が測定されるが、カーブの奥の、比較的遠くの車道の端部にある対象物は測定されないように、レーダセンサの射程範囲を限定するために、送信および／または受信ゲインが下げられることが可能である。
【００２２】
同様に、高速走行の際にも、レーダセンサの測定領域が基本的に車道領域に限定されるように、外部に放出されるレーダ光線１６の送信ゲイン及び受信ゲインが下げられることが可能である。これに対して、低速走行の際には、外部に放射されるレーダ光線のゲインが上げられることが可能である。従って、近接領域における交通事象がより良く捉えられ、特に、車線に入って来る車両が早期に検出されることが可能である。カーブにおいては、または、複数車線の一番右側または一番左側の車線を走行している際等の他の非対称な交通状況においては、異なるレーダ光線１６のゲインを非対称に変更し、その都度の状況に対する適切な調整を達成することも可能である。
【００２３】
評価装置３２には、記憶装置３６が割り当てられている。記憶装置３６には、送信および受信ゲインを定めるための対応する評価アルゴリズムが格納されている。記憶装置３６には、交通事象の履歴も格納可能なので、各送信ゲインおよび受信ゲインの算定は、目下の状況のみならず、更なる別の過去に遡った事象にも依存しうる。最後に、自己学習システムという意味において、事前の経験に基づいてゲインを最適化することも構想可能である。
【００２４】
交通環境の検出は、解析回路２６のデータにのみ依拠する必要はなく、補足的に、ナビゲーションシステム３８等の他のデータソースに基づくことも可能である。ナビゲーションシステム３８のデジタル道路地図は、車道の進行コースと、場合によっては更なる別の車道パラメータ（車線数等）とを伝達する。付属する画像処理装置を備えたビデオシステム４０が設けられている限り、その（ビデオシステム３０の）データも、交通環境の評価のために、例えば、複数車線の車道のどの車線に自車両が存在するのかについて決定するために利用されることが可能である。
【００２５】
示される例において、評価装置３２はさらに、通信インタフェース４２と接続されている。通信インタフェース４２を介して、自車両は、他車両の対応するインタフェースと、または、交通管制部と、または、その他のインフラ装置と通信することが出来る。このような管制部は、各状況に対する送信および受信ゲインの調整を改善するために、現在自車両が走行中の車道における、例えば工事現場、特に渋滞走行等のデータを通知することが可能である。
【００２６】
通信モジュール４２は、他の交通参加者に情報を伝達するためにも利用されることが可能である。例えば、解析回路２６により伝達されたデータから、レーダ受信が他のレーダセンサの信号に著しく妨害されていることが判明した場合には、妨害レベルを軽減するために、通信インタフェース４２を介して、他車両のレーダシステムに信号出力を低減するように促すことが可能である。反対に、この方法において当然のことながら、自車両の評価装置３２は、他車両からの対応する要請に応答することが可能である。例えば、衝突予知セーフティシステムが差し迫った衝突の危険を検出した場合等の緊急事態において、独自のレーダセンサの送信出力が上げられることが可能である。同時に、危険な車両が優先権を獲得し、かつ、この車両のレーダの最適な検出条件が整えられるように、残りの交通参加者に、送信出力を低減するための信号が通信インタフェース４２を介して出力されることが可能である。
【００２７】
図２に関連して、典型的な交通状況におけるレーダセンサ１０の作動形態の例を解説する。ここでは、レーダセンサ１０を搭載した車両１８が、最初に、複数車線の車道の一番右側の車線を走行していると仮定する。このことは、例えばビデオシステム４０によって検出され、引き続いて、評価装置が、レーダセンサの、一番奥の右側を向いている光線１６の送信出力および受信ゲインを低減した。結果として、センサは、車道の端部から右に存在する静止した対象物に対して感度がより低い。この状況において、レーダセンサの測定領域は、車道１８の縦軸に関して非対称な形態をした、図２の斜線が入っていない路面４６で示されている。左の隣接車線の車両は、この構成の場合に適切に検出されることが可能であるが、一方、車道の端部の関連しない対象物による雑音は抑制される。
【００２８】
車両１８は、右側に追加的な車線４８が加わる区間に到達する。この車線は、現在正にレーダセンサ１０の測定領域に入った車両５０が走行中である。さらに、解析回路２６は、右の隣接車線が存在することを検出し、これに対応して、右の光線１６に割り当てられているチャネル、の送信ゲインおよび受信ゲインを上げる。レーダセンサの測定領域は、これにより、図２の斜線が入った路面５２の分だけ拡張される。従って、場合によっては右側の車線から車両１８の車線に入る進入車両が、早期に検出されることが可能である。
【００２９】
図３は、レーダセンサ１０の構成図を示している。レーダセンサ１０は、例えば機械的に旋回駆動部５４によって、水平方向にずらされることが可能である。このレーダセンサは、１つの送信および受信アンテナローブ５６を有している。送信および受信アンテナローブ５６のアジマス角αは、周期的に、レーダセンサ１０の旋回運動に対応して変化する。アナログ／デジタル変換器２４を含む、送信および受信電子機器のアナログ構成要素は、ここでは、ブロック５８として図示されている。
【００３０】
この場合に、解析回路２６および評価装置３２は、旋回駆動部５４とも通信するので、目下のアジマス角αが解析および評価に利用されることが可能である。場合によって、レーダセンサのアジマス角αまたは発振周波数が、評価装置３２によって、状況に応じても変更されることが可能である。
【００３１】
この場合に、調整装置３４は、目下のアジマス角αにも従って送信および／または受信ゲインを修正する。
【００３２】
例として、図４は、アジマス角αに応じた、レーダセンサの旋回周期において記録された振幅Ａを示している。振幅は、３つの最大値５８、６０、６２を有している。３つの最大値５８、６０、６２は、高さが著しく異なっており、限定された角度分解能のために、部分的に互いの境界が無くなっている。従って、個々の最大値の解析と、最大値に対応する対応物を特徴づけることが困難になる。
【００３３】
走査旋回の間に図４に基づく振幅の推移が検出された後に、調整装置３４は、レーダセンサの次の走査旋回において、図５に示されたカーブ６４に基づいてゲインＧを修正する。これによって、合目的的に、先行周期において信号強度が優勢的な対象物が特定された角度位置において、ゲインが下げられる。次のサンプリング周期で獲得される結果が、図６に示されている。ゲインGの修正に基づいて、ここでは基本的に、最大値５８、６０および６２は、互いに明確に別れ、高さも統一している。従って、解析が容易になり、レーダセンサのより良い角度分解能が実現される。
【００３４】
レーダローブ５６をずらすことは、レーダセンサ１０全体が機械的にずらされることによってのみならず、例えば、個々のアンテナ要素の間での位相関係が変更されるように、指向性が変更されるフェーズドアレイがアンテナとして使用されることによっても、達成される。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の実施形態は、添付の図に記載されており、以下の明細書においてより詳細に解説される。
【図１】本発明の一実施形態に基づくレーダセンサの構成図を示している。
【図２】図１に基づくレーダセンサの動作形態を解説ための、交通状況の説明図を示している
【図３】修正された実施形態に基づくレーダセンサの構成図を示している。
【図４】図３に基づくレーダの振幅−角曲線を示している。
【図５】図３に基づくレーダのゲイン−角曲線を示している。
【図６】ゲインが図４に基づいて変更された、図３に基づくレーダの振幅−角曲線を示している。
【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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