DE102012103085A1

DE102012103085A1 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102012103085A1
Application number: DE102012103085A
Authority: DE
Inventors: Pil Jae Park; Cheon Soo Kim; Hyun Kyu Yu; Min Park; Ik Soo Eo
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: US9013347B2; DE102012103085B4; US20120262330A1

Abstract

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, wobei eine Entfernung zu einem Ziel und eine Geschwindigkeit des Ziels durch Senden eines digital modulierten Sendesignals unter Verwendung eines digitalen Codes und Empfangen und Demodulieren eines wegen Reflexion des Sendesignals von dem Ziel zurückgesendeten Echosignals gemessen werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 USC 119(a) der koreanischen Anmeldung Nr. 10-2011-0033942 , eingereicht am 12. April 2011 beim koreanischen Patentamt, und der koreanischen Anmeldung Nr. 10-2012-0026571 , eingereicht am 15. März 2012 beim koreanischen Patentamt, die hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind.
HINTERGRUND
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Radarvorrichtung zum Messen einer Entfernung zu einem Ziel und einer Geschwindigkeit eines Ziels und insbesondere auf eine Radarvorrichtung, die unter Verwendung einer digitalen Modulations- und -demodulationstechnik verbesserte Zuverlässigkeit als ein analoges Schema aufweist und die mit einer integrierten Schaltungstechnologie leicht implementiert wird.
Der Stand der Technik der vorliegenden Erfindung ist in der offengelegten koreanischen Patentveröffentlichung Nr. 2009-0067990 (veröffentlicht am 25. Juli 2009) offenbart.
Während in letzter Zeit ein Bedarf an einem kurzreichweitigen hochaufgelösten Radar in einem Millimeter/Submillimeter-Band zunimmt, ist eine Untersuchung davon fortgesetzt worden. Das hochaufgelöste Radarsystem, das eine Entfernung zwischen nahen Objekten unterscheiden oder zerlegen kann, wird verschiedenartig als industrielle, militärische Anwendungen und dergleichen verwendet und wird im tatsächlichen Leben hauptsächlich für ein Radarsystem für ein Fahrzeug verwendet. Das Radarsystem für ein Fahrzeug, das eine wesentliche Technik zur Implementierung eines intelligenten Verkehrssystems ist, kann ein Sicherheitsfahrsystem eines Fahrzeugs bedeuten, das in der Weise entwickelt ist, dass es Unfälle, die wegen schlechter Witterungsbedingungen oder Nachlässigkeit eines Fahrers auftreten, durch Abtasten der Bewegungen anderer Fahrzeuge oder Gegenstände, die sich bewegen oder anhalten, im Voraus verhindert.
Ein Radar in einem Frequenzmodulations-Dauerstrichschema (FMCW-Schema) in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet frequenzmoduliert und sendet im Zeitverlauf ein Sendesignal in einem Typ (z. B. einer Dreieckwelle) linear zunehmender und abnehmender Frequenz des Sendesignals. Im verwandten Gebiet empfängt ein Empfänger ein Echosignal, das wegen Reflexion des Sendesignals von dem Ziel zurückgesendet wird, vor einer vorgegebenen Zeit, um eine Schwebungsfrequenz zu erhalten, die einer Differenz der Frequenzen zwischen dem Sendesignal und dem Echosignal entspricht, und erhält unter Verwendung der erhaltenen Schwebungsfrequenz Positions- und Geschwindigkeitsinformationen eines Ziels. Ein Beispiel des FMCW-Schemas kann ein analoges Modulationsschema als ein Schema zum Erhalten der Schwebungsfrequenz enthalten. Allerdings besitzt das analoge Modulationsschema, das für die Verwendung entwickelter integrierter Schaltungstechnologien ungeeignet ist, weniger Zuverlässigkeit als ein digitales Schema. Ferner tritt eine gegenseitige Störung in den Signalen auf, wenn eine Anzahl von Radareinrichtungen verwendet werden, die eine Frequenz in demselben Band gleichzeitig verwenden, was zur Verschlechterung der Empfangsleistungsfähigkeit führen kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf eine Radarvorrichtung zum Messen einer Entfernung eines Ziels und einer Geschwindigkeit eines Ziels und insbesondere auf eine Radarvorrichtung, die unter Verwendung einer digitalen Modulations- und -demodulationstechnik eine verbesserte Zuverlässigkeit als ein analoges Schema aufweist, die mit einer integrierten Schaltungstechnologie leicht implementiert wird und die eine Wirkung einer verhältnismäßig kleinen Störung aufweist, gerichtet.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, wobei eine Entfernung zu einem Ziel und eine Geschwindigkeit des Ziels durch Senden eines digital modulierten Sendesignals unter Verwendung eines digitalen Codes und Empfangen und Demodulieren eines wegen Reflexion des Sendesignals von dem Ziel zurückgesendeten Echosignals gemessen werden.
Das digital modulierte Sendesignal kann in der Weise konfiguriert sein, dass es mehrere Pakete enthält, die wenigstens ein Segment enthalten, und die mehreren Pakete können sequentiell gesendet werden.
Jedes in dem digital modulierten Sendesignal enthaltene Paket kann wenigstens eine Präambel für die Synchronisation von Signalen und einen Entfernungscode für die Messung der Entfernung enthalten, wobei die in jedem Paket enthaltenen Entfernungscodes eine Korrelation miteinander besitzen können.
Die Korrelation kann einen Grad eines Codezwischenraums zwischen den in jedem Paket enthaltenen Entfernungscodes angeben.
Anhand der Korrelation zwischen den Entfernungscodes, die in den Echosignalen enthalten sind, die wegen der Reflexion des zu dem ersten Zeitpunkt gesendeten Sendesignals von dem Ziel zurückgesendet werden, und den Entfernungscodes, die in den Sendesignalen zum gegenwärtigen Zeitpunkt enthalten sind, kann eine Durchlaufzeit zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet werden, und anhand der berechneten Durchlaufzeit kann die Entfernung zu dem Ziel berechnet werden.
Jedes Paket kann ferner ein Datensegment zum Übermitteln von Daten zwischen verschiedenen Radarvorrichtungen enthalten.
Die Geschwindigkeit des Ziels kann anhand einer Änderung einer Dopplerfrequenz der durch das Ziel reflektierten und zurückgesendeten Echosignale berechnet werden oder kann anhand einer Änderung der Entfernung zu dem Ziel pro Zeitintervall durch Messen der Entfernung zu dem Ziel in einem vorgegebenen Zeitintervall berechnet werden.
Das Sendesignal kann eindeutige Identifizierungscodes zum Identifizieren jeder Radarvorrichtung enthalten und jede Radarvorrichtung kann ihr eigenes Echosignal durch die Identifizierungscodes identifizieren.
Die Radarvorrichtung kann enthalten: einen Sender, der ein durch einen digitalen Signalprozessor erzeugtes digitales Modulationssignal in ein analoges Signal umsetzt und das durch Umsetzen des analogen Signals in eine Trägerfrequenz erzeugte Sendesignal über eine Sendeantenne sendet; einen Empfänger, der die von dem Ziel reflektierten und zurückgesendeten Echosignale empfängt und digital umsetzt; und einen digitalen Signalprozessor, der unter Verwendung eines digitalen Codes das digitale Modulationssignal erzeugt und das digital umgesetzte Echosignal demoduliert und durch digitale Signalverarbeitung verarbeitet.
Der Sender kann enthalten: einen Digital/Analog-Umsetzer, der das digitale Modulationssignal in das analoge Signal in einem Basisband umsetzt; einen Oszillator, der das Trägersignal erzeugt; einen Sendemischer der das Trägersignal zum Umsetzen des analogen Signals in dem Basisband in ein analoges Signal, dessen Mittenfrequenz die Trägerfrequenz ist, unter Verwendung des Trägersignals verwendet; und einen Leistungsverstärker, der die Leistung eines Ausgangssignals des Sendemischers verstärkt, um das Sendesignal zu erzeugen.
Der Empfänger kann enthalten: einen rauscharmen Verstärker, der die über eine Empfangsantenne empfangenen Echosignale verstärkt; einen Mischer, der das Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers in das analoge Signal in dem Basisband umsetzt; und einen Analog/Digital-Umsetzer, der das Ausgangssignal des Mischers in das digitale Signal umsetzt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aspekte, Merkmale und weitere Vorteile werden deutlicher verständlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, in der:
1 ein Diagramm ist, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2A ein Diagramm ist, das eine Konfiguration eines in der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Sendesignals darstellt; und 2B ein Diagramm ist, das ein Beispiel von in dem Sendesignal enthaltenen Entfernungscodes darstellt;
3 ein Signalformdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens, um zu ermöglichen, dass die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Geschwindigkeit eines Ziels misst, ist;
4 eine Tabelle zur Beschreibung eines weiteren Beispiels eines Verfahrens, um zu ermöglichen, dass die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Geschwindigkeit eines Ziels misst, ist; und
5 ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung eines Betriebs mehrerer in jedes Fahrzeug eingebauter Radarvorrichtungen ist.
BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eingeben von Informationen anhand von Ereignissen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der Beschreibung der Ausführungsform können eine Dicke der in den Zeichnungen dargestellten Linien, eine Größe von Komponenten usw. zur Klarheit und Zweckmäßigkeit der Erläuterung überhöht dargestellt sein. Außerdem sind die im Folgenden zu beschreibenden Begriffe Begriffe, die unter Berücksichtigung von Funktionen der vorliegenden Erfindung definiert sind, die in Übereinstimmung mit der Absicht oder Praxis eines Nutzers oder eines Betreibers geändert werden können. Somit werden diese Begriffe in der gesamten Beschreibung anhand von Inhalten definiert.
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 2A ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines in der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Sendesignals darstellt und 2B ist ein Diagramm, das ein Beispiel für in dem Sendesignal enthaltene Entfernungscodes darstellt. Anhand der beigefügten Zeichnungen werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, sendet die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Sendesignal T1, das unter Verwendung eines digitalen Codes digital moduliert worden ist, und empfängt und demoduliert ein wegen der Reflexion des Sendesignals T1 von einem Ziel 150 zurückgesendetes Echosignal R1, um eine Entfernung zu dem Ziel 150 und eine Geschwindigkeit des Ziels 150 zu messen.
Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann so konfiguriert sein, dass sie Folgendes enthält: einen Sender 110, der ein durch einen digitalen Signalprozessor 130 erzeugtes digitales Modulationssignal in ein analoges Signal umsetzt und das durch Umsetzen des analogen Signals in eine Trägerfrequenz erzeugte Sendesignal T1 über eine Sendeantenne 141 sendet; einen Empfänger 120, der das von dem Ziel 150 reflektierte und zurückgesendete Echosignal R1 empfängt und digital umsetzt; und einen digitalen Signalprozessor 130, der unter Verwendung eines digitalen Codes das digitale Modulationssignal erzeugt und das digital umgesetzte Echosignal R1 demoduliert und durch digitale Signalverarbeitung verarbeitet.
Der Sender 110 kann so konfiguriert sein, dass er Folgendes enthält: einen Digital/Analog-Umsetzer 111, der das digitale Modulationssignal in ein analoges Signal in einem Basisband umsetzt; einen Oszillator 113, der ein Trägersignal erzeugt; einen Sendemischer 112, der das analoge Signal in dem Basisband unter Verwendung des Trägersignals in das analoge Signal umsetzt, dessen Mittenfrequenz eine Trägerfrequenz ist; und einen Leistungsverstärker 114, der die Leistung eines Ausgangssignals des Sendemischers 112 verstärkt, um das Sendesignal zu erzeugen.
Der Empfänger 120 kann so konfiguriert sein, dass er Folgendes enthält: einen rauscharmen Verstärker 121, der das über die Empfangsantenne 142 empfangene Echosignal R1 verstärkt; einen Mischer 122, der das Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers 121 in das analoge Signal in dem Basisband umsetzt; und einen Analog/Digital-Umsetzer 123, der das Ausgangssignal des Mischers 122 in das digitale Signal umsetzt.
Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obenerwähnten Komponenten beschränkt und kann ferner einige Komponenten in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten oder weglassen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vielen verschiedenen Formen geändert werden und der Umfang der Erfindung soll nicht auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt sein. Vielmehr werden diese Ausführungsformen gegeben, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann auf dem Gebiet das Konzept der Erfindung umfassend vermittelt.
Anhand von 1 bis 5 werden der Betrieb und die Wirkung der wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
Der digitale Signalprozessor 130 verwendet den digitalen Code, um das digitale Modulationssignal zu erzeugen, und demoduliert das digital umgesetzte Echosignal R1 und führt eine digitale Signalverarbeitung aus.
In dem Sender 110 setzt der Digital/Analog-Umsetzer 111 das durch den digitalen Signalprozessor 130 erzeugte digitale Modulationssignal in das analoge Signal in dem Basisband um und gibt es aus. Der Oszillator 113 erzeugt das Trägersignal und der Sendemischer 112 setzt das analoge Signal in dem Basisband unter Verwendung des Trägersignals in das analoge Signal um, dessen Mittenfrequenz die Trägerfrequenz ist, und gibt es aus. Im Ergebnis verstärkt der Leistungsverstärker 114 die Leistung des Ausgangssignals des Sendemischers 112, um das Sendesignal T1 zu erzeugen, wobei das Sendesignal T1 über die Sendeantenne 141 gesendet wird.
Wenn das Echosignal R1, das ein wegen der Reflexion des Sendesignals T1 von dem Ziel 150 zurückgesendetes Signal ist, in der Empfangsantenne 142 empfangen wird, verstärkt der rauscharme Verstärker 121 in dem Empfänger 120 daraufhin das empfangene Echosignal R1 und gibt es aus, wobei der Mischer 122 das Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers 121 unter Verwendung des Oszillators 113 in das analoge Signal in dem Basisband umsetzt. Im Ergebnis setzt der Analog/Digital-Umsetzer 123 das Ausgangssignal des Mischers 122 in das digitale Signal um und gibt das umgesetzte digitale Signal an den digitalen Signalprozessor 130 aus, wobei der digitale Signalprozessor 130 an dem digitalen Ausgangssignal die digitale Signalverarbeitung ausführt, um Informationen wie etwa die Entfernung zu dem Ziel 150 und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ziels 150 zu berechnen.
Im Folgenden wird der durch die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführte Prozess des Messens der Entfernung und der Geschwindigkeit ausführlich beschrieben.
Entfernungsmessung
In der obigen Beschreibung kann das durch den Sender 110 gesendete Sendesignal T1 so konfiguriert sein, dass es mehrere Pakete enthält. Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert das Sendesignal T1 in den mehreren Pakten und sendet die mehreren Pakte und erfasst dadurch genau die Positions- und Geschwindigkeitsinformationen mehrerer Ziele. Außerdem ist die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch vorteilhafter als das Radar in dem FMCW-Schema des verwandten Gebiets, dass sie die mehreren Ziele detektiert. Wenn die Anzahl der linearen Frequenzänderungsanstiege des Sendesignals in dem Radar in dem FMCW-Schema in Übereinstimmung mit dem verwandten Gebiet kleiner als die Anzahl der Ziele ist, gibt es ein Problem, dass es nicht möglich ist, ein Geisterziel zu unterscheiden. Dies liegt an der Umsetzung der Positions- und Geschwindigkeitsinformationen des Ziels in eine Schwebungsfrequenz in dem FMCW-Schema. Andererseits kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Position des Ziels durch die Operation des digitalen Codes, der vorteilhafter beim Detektieren der mehreren Ziele ist, unabhängig erhalten.
2A ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines in der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Sendesignals darstellt, und 2B ist ein Diagramm, das ein Beispiel in dem Sendesignal enthaltener Entfernungscodes darstellt. Wie in 2A dargestellt ist, ist das Sendesignal T1, das durch den Sender 110 erzeugt und gesendet wird, so konfiguriert, dass es mehrere Pakete Paket 1, Paket 2, Paket 3, Paket 4, ..., die wenigstens ein Segment 11, 12 und 13 enthalten, enthält, wobei die mehreren Pakete Paket 1, Paket 2, Paket 3, Paket 4, ... sequentiell gesendet werden.
In diesem Fall kann jedes Paket 10 so konfiguriert sein, dass es Präambeln 11 zum Synchronisieren von Signalen und/oder Entfernungscodes 12 zum Messen einer Entfernung und/oder ein Datensegment 13 zum Übermitteln von Daten zwischen unterschiedlichen Radarvorrichtungen enthält. Das heißt, wie in 2A dargestellt ist, kann jedes Paket 10 so konfiguriert sein, dass es die Präambel 11, den Entfernungscode 12 und das Datensegment 13 enthält, so konfiguriert sein, dass es die Präambel 11 und den Entfernungscodes 12 enthält, oder sogar so konfiguriert sein, dass es nur die Präambel 11 enthält. Jedes Segment kann hier durch verschiedene Schemata konfiguriert sein.
Wie in 2A dargestellt ist, kann das in dem Sendesignal T1 enthaltene Paket 10 so konfiguriert sein, dass es unterschiedliche Arten von Segmenten enthält, wobei eine Länge des Pakets von der jedes anderen verschieden sein kann. Die Konfiguration des Pakets aus 2A ist ein Beispiel, um beim Verständnis der Beschreibung zu helfen. Die Radarvorrichtung kann unter Verwendung einer globalen Referenz (z. B. eines globalen Positionsbestimmungssystems GPS) als ein synchrones und als ein asynchrones System implementiert sein. Im Fall des asynchronen Systems kann jedes Paket 10 so konfiguriert sein, dass es die Präambeln 11 zum Suchen der Synchronisation von Signalen, die Entfernungscodes 12 zum Erhalten der Entfernungs- und Geschwindigkeitsinformationen durch Bearbeiten des von dem Ziel zurückgesendeten Echosignals R1 und des gegenwärtigen Sendesignals T1, und das Datensegment 13 zum Kommunizieren zwischen den Radareinrichtungen oder dergleichen enthält.
Währenddessen gibt es eine Korrelation zwischen den in jedem Paket 10 enthaltenen Entfernungscodes 12. In diesem Fall repräsentiert die Korrelation einen Grad eines Codezwischenraums zwischen den in jedem Paket Paket 1, Paket 2, Paket 3, Paket 4, ... enthaltenen Entfernungscodes 12, d. h. einen Grad des Abstands zwischen den Codes, der durch eine mathematische Operation (digitale logische Operation) berechnet werden kann. Wie in 2B dargestellt ist, können die Entfernungscodes 12 z. B. durch x₀, x₁, x₂, x₃, ... repräsentiert werden, d. h. aus 8 Bits konfiguriert sein. In diesem Fall zeigen x₃ und x₆ (oder x₆ und x₉) eine Differenz in 3 Bits, die proportional zur Entfernung des Codes ist, und zeigen x₃ und x₉ eine Differenz in 6 Bits. Somit kann dann, wenn das Sendesignal T1 unter Verwendung der Entfernungscodes 12 mit den Eigenschaften moduliert wird, Δt, d. h. die Zeitdauer, die erforderlich ist, damit das Sendesignal T1 von dem Ziel 150 zurückgesendet wird, durch Vergleich der Entfernungscodes 12, die in dem Echosignal R1 enthalten sind, das von einem Ziel zurückgesendet und in der Empfangsantenne 142 empfangen wird, nachdem das Sendesignal T1 vor einem vorgegebenen Zeitintervall Δt gesendet worden ist, mit den Entfernungscodes 12, die in dem gegenwärtig gesendeten Sendesignal enthalten sind, und Bearbeiten der Differenz dazwischen berechnet werden. Ferner kann eine Entfernung S zu dem Ziel 150 anhand des in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung 1 berechneten Δt berechnet werden. S = (Lichtgeschwindigkeit)·Δt·½ (1)
Eine Abschnittsdifferenz zwischen den Entfernungscodes 12 kann durch die logische Operation leicht identifiziert werden. Alternativ können die Länge und das Konfigurationsschema der Entfernungscodes 12 durch verschiedene Schemata implementiert werden. 2B veranschaulicht ein Beispiel als Hilfe zum Verständnis der Beschreibung, wobei die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aber nicht auf das obenerwähnte Schema beschränkt ist. Als ein weiteres Beispiel dafür kann die Position des Ziels, wenn ein Pseudo-Rauschcode (PN-Code) gesendet wird, durch ein Verfahren zum Bearbeiten der Korrelation zwischen dem von dem Ziel wegen der Reflexion des Sendesignals von dem Ziel vor dem Zeitraum Δt zurückgesendeten und von dem Empfänger empfangenen Echosignal R1 und dem PN-Code des Senders geschätzt werden.
Wie oben beschrieben wurde, erzeugt und sendet die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Sendesignal T1, das so konfiguriert ist, dass es die mehreren Pakete 10 enthält, die die Entfernungscodes 12 enthalten, wobei sie die Entfernung zu dem Ziel 150 durch Vergleichen der Korrelation der Entfernungscodes 12 zwischen dem reflektierten Echosignal R1 und dem gegenwärtigen Sendesignal T1 messen kann.
Geschwindigkeitsmessung
Wenn sich das Ziel 150 bewegt, wird die Geschwindigkeit des bewegten Ziels 150 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand einer Änderung der Dopplerfrequenz des von dem Ziel 150 reflektierten und zurückgesendeten Echosignals R1 berechnet oder kann sie anhand einer Änderung der Entfernung zu dem Ziel 150 pro Zeitintervall durch Messen der Entfernung zu dem Ziel 150 in einem vorgegebenen Zeitintervall berechnet werden.
Zunächst kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit des Ziels 150 anhand der Änderung der Dopplerfrequenz des Echosignals R1 berechnen. 3 ist ein Signalformdiagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens, um zu ermöglichen, dass die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Geschwindigkeit eines Ziels misst. Wenn das Sendesignal T1, wie in 3 dargestellt ist, als das Echosignal R1 zurückgesendet wird, indem es von dem Ziel 150, das sich mit einer Relativgeschwindigkeit bewegt, reflektiert wird, wird das Echosignal R1 im Vergleich zu dem Fahrzeug, an dem die Radarvorrichtung befestigt ist, um so viel wie die Dopplerfrequenz bei der Sendefrequenz geändert. Da der Änderungswert proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist, kann die Relativgeschwindigkeit des Ziels 150 unter Verwendung des Änderungswerts erhalten werden. Ferner können Informationen hinsichtlich der Absolutgeschwindigkeit des Ziels 150 durch Detektieren der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, an dem die Radarvorrichtung befestigt ist, erhalten werden.
Wie in 3 gezeigt ist, kann eine Frequenzachse des digital modulierten Sendesignals T1 durch ein Signal 31 mit einer Bandbreite BW anhand einer Trägerfrequenz f_c gezeigt werden. Wie in 1 dargestellt ist, wird das digital modulierte Basisbandsignal gesendet, während seine Frequenz aufwärts umgesetzt ist. In diesem Fall wird ein Trägersignal 32 verwendet, das ein sinusförmiges Einzeltonsignal mit der Trägerfrequenz f_c ist. Bei Betrachtung der Frequenzachse wie Bezugszeichen 31 ist die Trägerfrequenz moduliert und hat somit einen größeren Betrag als das Signal mit einer Bandbreite. Wenn das von dem Ziel 150 reflektierte und zurückgesendete Echosignal R1, indem es unter Verwendung des Trägersignals gesendet wird, unter Verwendung des sinusförmigen Einzeltonsignals mit der Trägerfrequenz einer Abwärtsumsetzung ausgesetzt wird. kann eine Signalform wie ein Signal 33 erhalten werden und kann das Trägersignal eine Signalform empfangen, die durch Dopplerfrequenzumsetzung um so viel wie f_d geändert ist. Aus den f_d-Informationen können die Relativgeschwindigkeitsinformationen des Ziels erhalten werden. Zur Zeit der Ausführung der Abwärtsumsetzung des Empfangssignals können die f_d-Informationen wie im Fall eines Versatzes um eine Frequenz f_ZF empfangen werden, so dass die Relativgeschwindigkeitsinformationen des Ziels 150 erhalten werden können. Somit kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit des Ziels 150 anhand der Änderung der Dopplerfrequenz des Echosignals R1 berechnen.
Ferner kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit des Ziels 150 anhand der Änderung der Entfernung zu dem Ziel 150 pro Zeitintervall durch Messen der Entfernung zu dem Ziel 150 in einem vorgegebenen Zeitintervall berechnen, was einem Verfahren zum Verwenden von Entfernungscodes 12 entspricht. Wie oben beschrieben wurde, kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Entfernung zu dem Ziel 150 durch Vergleichen der Korrelation der Entfernungscodes 12 zwischen dem reflektierten Echosignal R1 und dem gegenwärtigen Sendesignal T1 messen. Die Positionen des Ziels 150 zu jedem Zeitpunkt t₁, t₂, t₃, ... werden durch Ausführen der Operationen in einem konstanten Zeitintervall oder in einem nicht konstanten Zeitintervall wie in 4 dargestellt berechnet. Ferner kann die Entfernung (Reichweite) zu dem Ziel 150 in jedem Zeitschritt erhalten werden und kann die Geschwindigkeit des Ziels 150 durch Erhalten der Änderung einer Entfernung in Bezug auf die Zeit aus der gemessenen Entfernung erhalten werden. Mit anderen Worten, die Position des Ziels 150 und die Geschwindigkeit des Ziels können durch Empfangen und Demodulieren der aufeinanderfolgend gesendeten Entfernungscodes 12 gemessen werden.
5 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung einer Operation mehrerer in jedes Fahrzeug eingebauter Radarvorrichtungen. Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in die Fahrzeuge 51 bis 53 eingebaut. Das Fahrzeug 51 sendet ein Sendesignal T11, das durch das digitale Modulationsschema in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung moduliert wird. Das Sendesignal T11 wird in mehreren Pakettypen konfiguriert und kann als eindeutige Identifizierungscodes für jedes Fahrzeug demoduliert werden. Ferner können einige oder alle der Pakete des Sendesignals T11 mit einem üblicherweise für die Datenkommunikation zugeordneten Code demoduliert werden, wobei die Codeinformationen durch alle Fahrzeuge erkannt werden. Als Hilfe beim Verständnis der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass ein Echosignal R11 durch ein von dem Fahrzeug 51 gesendetes Signal und ein Echosignal R12 durch ein von dem Fahrzeug 52 gesendetes Signal T12 gleichzeitig empfangen werden. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das modulierte Signal unter Verwendung der Identifizierungscodes zwischen den Fahrzeugen gesendet, so dass das Echosignal durch das Sendesignal identifiziert und demoduliert werden kann. Somit können die Informationen hinsichtlich der Entfernung zu dem Fahrzeug 53 und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 53 erhalten werden, wenn die Echosignale R11 und R12 unter Verwendung des Sendesignals T11 demoduliert werden. Ferner können die Informationen hinsichtlich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 53 erhalten werden, wenn die Änderung der Dopplerfrequenz des Trägersignals des Sendesignals T11 gemessen wird. Außerdem werden die Informationen unter Verwendung des zuvor bekannten Codes demoduliert, da die Pakete oder einige der Pakete für die Datenkommunikation in dem Sendesignal T11 des Fahrzeugs vorhanden sind, so dass die Kommunikation zwischen zwei Fahrzeugen 51 und 52 implementiert wird. Der Datencode kann eine Einheit für autonomes Fahren bereitstellen, indem er ermöglicht, dass die Fahrzeuge die Informationen hinsichtlich der umgebenden Fahrzeuge erkennen.
Somit kann das in der Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugte und gesendete Sendesignal T1 die eindeutigen Identifizierungscodes zum Identifizieren jeder Radarvorrichtung enthalten und kann jede Radarvorrichtung ihr eigenes Echosignal durch die Identifizierungscodes identifizieren. Somit kann jede Radarvorrichtung von der Störung zwischen den mehreren Sendesignalen weniger betroffen sein, wodurch die Position und die Geschwindigkeit des Ziels 150 genau gemessen werden, wenn es mehrere Radarvorrichtungen in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zuverlässigkeit unter Verwendung der digitalen Modulations- und -demodulationstechnik gegenüber dem analogen Schema leicht verbessern, mit der integrierten Schaltungstechnologie leicht implementiert werden und die Wirkung einer verhältnismäßig kleinen Schnittstelle haben, während die Entfernung zu einem Ziel und ein Geschwindigkeitsbetrag eines Ziels genau gemessen werden.
Die Radarvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung der digitalen Modulations- und -demodulationstechnik die Zuverlässigkeit gegenüber dem analogen Schema verbessern, mit der integrierten Schaltungstechnologie leicht implementiert werden und die Wirkung einer kleinen Schnittstelle haben, während eine Entfernung zu einem Ziel und eine Geschwindigkeit eines Ziels genau gemessen werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben zu Veranschaulichungszwecken offenbart worden. Der Fachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass verschiedene Änderungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem wie in den beigefügten Ansprüchen offenbarten Umfang und Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0033942 [0001]
KR 10-2012-0026571 [0001]
KR 2009-0067990 [0003]

Claims

Radarvorrichtung, wobei eine Entfernung zu einem Ziel und eine Geschwindigkeit des Ziels durch Senden eines digital modulierten Sendesignals unter Verwendung eines digitalen Codes, Empfangen eines wegen Reflexion des Sendesignals von dem Ziel zurückgesendeten Echosignals und Demodulieren des Echosignals gemessen werden.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das digital modulierte Sendesignal so konfiguriert ist, dass es mehrere Pakete, die wenigstens ein Segment enthalten, enthält und wobei die mehreren Pakete sequentiell gesendet werden.
Radarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei jedes in dem digital modulierten Sendesignal enthaltene Paket eine Präambel für die Synchronisation von Signalen und/oder einen Entfernungscode für die Messung der Entfernung enthält, wobei die in jedem Paket enthaltenen Entfernungscodes eine Korrelation miteinander aufweisen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Korrelation einem Grad eines Codezwischenraums zwischen den in jedem Paket enthaltenen Entfernungscodes angibt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Durchlaufzeit zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem gegenwärtigen Zeitpunkt anhand der Korrelation zwischen den Entfernungscodes, die in dem Echosignal des Sendesignals zu dem ersten Zeitpunkt enthalten sind, und den Entfernungscodes, die in dem Sendesignal zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt enthalten sind, berechnet wird, wobei das Sendesignal zu dem ersten Zeitpunkt eine Umlaufzeit vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu dem Ziel gesendet worden ist, und wobei die Entfernung des Ziels anhand der berechneten Durchlaufzeit berechnet wird.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jedes Paket ferner ein Datensegment zum Übermitteln von Daten zwischen verschiedenen Radarvorrichtungen enthält.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Geschwindigkeit des Ziels anhand einer Änderung einer Dopplerfrequenz der durch das Ziel reflektierten und zurückgesendeten Echosignale berechnet wird oder anhand einer Änderung der Entfernung zu dem Ziel pro Zeitintervall durch Messen der Entfernung zu dem Ziel in einem vorgegebenen Zeitintervall berechnet wird.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Sendesignal eindeutige Identifizierungscodes zum Identifizieren jeder Radarvorrichtung enthält und jede Radarvorrichtung ihr eigenes Echosignal durch die Identifizierungscodes identifiziert.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Radarvorrichtung enthält: einen Sender, der ein durch einen digitalen Signalprozessor erzeugtes digitales Modulationssignal in ein analoges Signal umsetzt und das durch Umsetzen des analogen Signals in eine Trägerfrequenz erzeugte Sendesignal über eine Sendeantenne sendet; einen Empfänger, der die von dem Ziel reflektierten und zurückgesendeten Echosignale empfängt und digital umsetzt; und einen digitalen Signalprozessor, der das digitale Modulationssignal unter Verwendung eines digitalen Codes erzeugt und das digital umgesetzte Echosignal demoduliert und durch digitale Signalverarbeitung verarbeitet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Sender enthält: einen Digital/Analog-Umsetzer, der das digitale Modulationssignal in das analoge Signal in einem Basisband umsetzt einen Oszillator, der das Trägersignal erzeugt; einen Sendemischer, der das analoge Signal in dem Basisband unter Verwendung des Trägersignals in ein analoges Signal, dessen Mittenfrequenz die Trägerfrequenz ist, umsetzt; und einen Leistungsverstärker, der die Leistung eines Ausgangssignals des Sendemischers verstärkt, um das Sendesignal zu erzeugen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Empfänger enthält: einen rauscharmen Verstärker, der die über eine Empfangsantenne empfangenen Echosignale verstärkt; einen Mischer, der das Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers in das analoge Signal in dem Basisband umsetzt; und einen Analog/Digital-Umsetzer, der das Ausgangssignal des Mischers in das digitale Signal umsetzt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das digital modulierte Sendesignal so konfiguriert ist, dass es mehrere Pakete, die wenigstens ein Segment enthalten, enthält und wobei die mehreren Pakete sequentiell gesendet werden.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei jedes in dem digital modulierten Sendesignal enthaltene Paket eine Präambel zur Synchronisation von Signalen und/oder einen Entfernungscode zum Messen der Entfernung enthält, wobei die in jedem Paket enthaltenen Entfernungscodes eine Korrelation miteinander aufweisen und wobei die Korrelation einen Grad eines Codezwischenraums zwischen den in jedem Paket enthaltenen Entfernungscodes angibt.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei eine Durchlaufzeit zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt anhand der Korrelation zwischen den Entfernungscodes, die in dem Echosignal des Sendesignals zu dem ersten Zeitpunkt enthalten sind, und den Entfernungscodes, die in dem Sendesignal zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt enthalten sind, berechnet wird, wobei das Sendesignal zu dem ersten Zeitpunkt eine Umlaufzeit vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu dem Ziel gesendet worden ist, und die Entfernung zu dem Ziel anhand der berechneten Durchlaufzeit berechnet wird.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Geschwindigkeit des Ziels anhand einer Änderung einer Dopplerfrequenz der durch das Ziel reflektierten und zurückgesendeten Echosignale berechnet wird oder anhand einer Änderung der Entfernung zu dem Ziel pro Zeitintervall durch Messen der Entfernung zu dem Ziel in einem vorgegebenen Zeitintervall berechnet wird.