DE102009042130A1

DE102009042130A1 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102009042130A1
Application number: DE102009042130A
Authority: DE
Inventors: Mai Kariya-city Sakamoto; Kazuma Kariya-city Natsume; Yuu Kariya-city Watanabe; Hideki Shibuya-ku Shirai; Chiharu Shibuya-ku Yamano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2029-09-19
Also published as: CN101685157B; JP2010071958A; US7907083B2; JP5102165B2; CN101685157A; DE102009042130B4; US20100073216A1

Abstract

Eine FMCW-Radarvorrichtung erzeugt jede Modulationsperiode Snapshot-Daten aus einem Schwebungssignal, das einen Empfangszustand der Radarvorrichtung darstellt. Autokorrelationsmatrizen, die durch die Snapshot-Daten jeder Modulationsperiode erzeugt werden, werden jeden Satz von mehreren Perioden gemittelt. Die Radarvorrichtung berechnet den Zielazimut eines Zielobjekts, wie beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs, auf der Grundlage der gemittelten Autokorrelationsmatrix basierend auf dem MUSIC-(MUltiple SIgnal Classification)-Verfahren. Diese Mittelung wird anhand eines gewichteten Mittelwerts auf der Grundlage eines Betrags von Mischrauschen (oder eines Störbetrags) in den Snapshot-Daten in jeder Modulationsperiode ausgeführt. Ein Gewichtungsfaktor, der auf die Autokorrelationsmatrix in jeder Modulationsperiode anzuwenden ist, wird auf einen Wert entsprechend dem Mischrauschbetrag, d.h. dem Störbetrag dieser Modulationsperiode gesetzt. Der Gewichtungsfaktor nimmt einen hohen Wert an, wenn der Störbetrag gering ist, und einen geringen Wert an, wenn der Störbetrag hoch ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung bezieht sich auf die am 22. September 2008 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-243145 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung, die dazu geeignet ist, eine Radarwelle auszusenden und eine reflektierte Radarwelle (als eine einfallende Welle) zu empfangen und Zielinformation über eine Zielposition, eine Fahrgeschwindigkeit (Bewegungsgeschwindigkeit) und einen Zielazimut (oder die Richtung) des Zielobjekts auf der Grundlage von Empfangssignalen zu gewinnen, welche der über eine Arrayantenne erhaltenen reflektierten Radarwelle entsprechen.
2. Stand der Technik
Bekannt sind verschiedene Arten von Radarvorrichtungen, von denen beispielsweise eine am ”Eigenfahrzeug” (nachstehend auch als das ”Fahrzeug des Fahrers” bezeichnet) befestigt ist und eine Senderadarwelle als Beobachtungssignal erzeugt und in Richtung eines Bereichs vor dem Fahrzeug des Fahrers aussendet. Die Fahrzeugradarvorrichtung empfängt eine reflektierte Radarwelle (oder eine einfallende Welle), die von einem Zielobjekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, reflektiert wird. Dieses vorausfahrende Fahrzeug ist vor dem Fahrzeug des Fahrers vorhanden bzw. fährt vor dem Fahrzeug des Fahrers. Die Fahrzeugradarvorrichtung berechnet ei nen Zielabstand, einen Zielazimut (oder einen Zielwinkel) und eine relative Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts auf der Grundlage der reflektierten Radarwelle. D. h., der Zielabstand des Zielobjekts als ein vorausfahrendes Fahrzeug ist ein Abstand zwischen dem Fahrzeug des Fahrers und dem Zielobjekt, das vor dem Fahrzeug des Fahrers vorhanden ist. Der Zielazimut ist ein Azimut des Zielobjekts, der von der Position des Fahrzeugs des Fahrers beobachtet wird. Die relative Geschwindigkeit ist eine Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs des Fahrers.
Bekannt ist eine FMCW-Radarvorrichtung (frequenzmoduliertes Dauerstrichradar) als Fahrzeugradarvorrichtung. Die JP 2006-284182 und die JP 2006-300720 offenbaren beispielsweise solch eine FMCW-Radarvorrichtung.
Die FMCW-Radarvorrichtung sendet beispielsweise, wie anhand der durchgezogenen Linie im oberen Teil der 10 gezeigt, eine Radarwelle als Übertragungssignal (oder Sendesignal) Ss aus und empfängt anschließend eine reflektierte Radarwelle (oder eine einfallende Welle), die, wie in 11A gezeigt, vom Zielobjekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, reflektiert wird. Das Sendesignal Ss wird erzeugt, indem eine Frequenzmodulation unter Verwendung eines Modulationssignals derart bezüglich einer Dreieckwelle ausgeführt wird, dass die Frequenz des Sendesignals Ss über die Zeit linear und graduell auf- und absteigt (siehe obere Seite in der 10).
Zu diesem Zeitpunkt ist das Empfangssignal Sr, welches der reflektierten Radarwelle entspricht und über die Arrayantenne empfangen wird, wie durch die gestrichelte Linie auf der oberen Seite in der 10 gezeigt, mit der Zeit tr zeitlich vom Sendesignal Ss verzögert. Diese Zeit tr entspricht der Zeit, welche die Radarwelle benötigt, um zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug des Fahrers hin- und herzulaufen, d. h. sie entspricht dem Abstand zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug des Fahrers. Das Empfangssignal Sr weist eine Dopplerverschiebung mit der Frequenz fd in der Frequenzabwärtsrichtung auf, welche der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug des Fahrers entspricht.
Die FMCW-Radarvorrichtung mischt das Empfangssignal Sr mit dem Sendesignal Ss, um ein Schwebungssignal BT zu erzeugen (siehe untere Seite in der 10). Die FMCW-Radarvorrichtung berechnet einen Zielabstand D und eine relative Geschwindigkeit V zwischen dem Fahrzeug des Fahrers und dem Zielobjekt auf der Grundlage einer Frequenz fb1 und einer Frequenz fb2 des Schwebungssignals BT in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen (1) bis (4). Die Frequenz fb1 des Schwebungssignals BT ist eine Frequenz während eines Aufwärtsabschnitts (oder eines ansteigenden Abschnitts), in welchem die Frequenz des Sendesignals Ss erhöht wird, und die Frequenz fb2 des Schwebungssignals BT ist eine Frequenz während eines Abwärtsabschnitts (oder eines abfallenden Abschnitts), in welchem die Frequenz des Sendesignals Ss verringert wird.
wobei ”c” eine Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Sendesignals Ss, wie beispielsweise einer Radarwelle (oder einer Funkwelle), ”fm” eine Modulationsfrequenz des Sendesignals Ss, ”Δf” eine Schwankungsbreite des Sendesignals Ss und ”f0” eine Mittenfrequenz des Sendesignals Ss beschreibt.
D. h., die FMCW-Radarvorrichtung führt eine Fouriertransformation des Schwebungssignals BT und anschließend eine Frequenzanalyse aus, um die Frequenz fb1 der reflektierten Wellenkomponente des Schwebungssignals BT im Aufwärtsabschnitt und die Frequenz fb2 der reflektierten Wellenkomponente des Schwebungssignals BT im Abwärtsabschnitt zu bestimmen.
Anschließend gewinnt die FMCW-Radarvorrichtung den Zielabstand D zum Zielobjekt, das im Bereich vor dem Fahrzeug des Fahrers vorhanden ist oder fährt, und die relative Geschwindigkeit V zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug des Fahrers auf der Grundlage der berechneten Frequenzen fb1 und fb2.
Die FMCW-Radarvorrichtung berechnet den Azimut des Zielobjekts vom Fahrzeug des Fahrers aus beobachtet auf der Grundlage der reflektierten Radarwelle, die von jedem der Antennenelemente in der Arrayantenne als eine Empfangsantenne empfangen wird, wobei die reflektierte Welle eine Phasendifferenz entsprechend ihrer Ankunfts- oder Einfallsrichtung aufweist. Bekannt ist ein Verfahren zur Gewinnung der Richtung des Ziels unter Verwendung der Arrayantenne, die aus mehreren Antennenelementen aufgebaut ist. Bei dem Verfahren wird zuerst eine Autokorrelationsmatrix des über jedes der Antennenelemente erhaltenen Empfangssignals erzeugt, ein Winkelspektrum auf der Grundlage der Autokorrelationsmatrix erzeugt und das Winkelspektrum analysiert, um den Azimut des Ziels zu gewinnen. Als Richtungsberechnungsverfahren zur Berechnung des Azimuts des Ziels sind beispielsweise das MUSIC-(MUltiple Signal Classification)-Verfahren, das DBF-(Digital Beam Forming)-Verfahren und das CAPON-Verfahren bekannt.
Nachstehend wird das MUSIC-Verfahren als eines der bekannten Verfahren zur Berechnung der Ankunftsrichtung (oder Einfallsrichtung) einer reflektierten Welle beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung ist die Arrayantenne eine lineare Antenne, die aus ”k” Antennenelementen aufgebaut ist, die zu einem konstanten Intervall linear angeordnet sind, wobei ”k” eine ganze Zahl ist. Diese Art von Arrayantenne wird nachstehend als ”lineare Arrayantenne” bezeichnet.
Zunächst wird die Fouriertransformation für ein Schwebungssignal BT ausgeführt, das jedem der Antennenelemente entspricht, welche die Arrayantenne bilden. Ein Empfangsvektor X, der durch die folgende Gleichung (5) beschrieben wird, wird erhalten, indem fouriertransformierte Werte bei der Peakfrequenz von jedem der Schwebungs signale BT entsprechend den Antennenelementen der Arrayantenne angeordnet werden. Anschließend wird eine durch die folgende Gleichung (6) beschriebene Autokorrelationsmatrix Rxx mit k Reihen und k Spalten unter Verwendung des Empfangsvektors X gewonnen. X = [x1, x2, ..., xK]T (5) Rxx = XXH (6)wobei ein Element x_k (k = 1, ..., und K) des Empfangsvektors X dem fouriertransformierten Wert (als komplexe Zahlen) des k-ten Antennenelements bei der Peakfrequenz entspricht, die gemeinsam in jedem der K Antennenelemente auftaucht. Der Wert T in der obigen Gleichung (5) beschreibt eine Transponierte des Vektors und der Wert H eine komplex Konjugierte der Transponierten.
Da die Peakfrequenz die Frequenz der reflektierten Radarwelle im Idealzustand beschreibt, in welchem das von jedem der Antennenelemente empfangene Empfangssignal kein Rauschen enthält, ist die Peakfrequenz eine der obigen Frequenzen fb1 und fb2.
Für gewöhnlich wird der durch die Gleichung (5) beschriebene Empfangsvektor X erhalten, indem eine Fouriertransformation der Schwebungssignale BT in sowohl einem Aufwärtsabschnitt als auch einem Abwärtsabschnitt ausgeführt wird, die Peakfrequenz sowohl im Aufwärtsabschnitt als auch im Abwärtsabschnitt gewonnen wird und der fouriertransformierte Wert von jedem der Antennenelemente anschließend bei der Peakfrequenz angeordnet wird.
Anschließend wird der Azimut des Zielobjekts, in welchem die Sendewelle als die Radarwelle reflektiert wird, mit Hilfe des folgenden Verfahren unter Verwendung der Autokorrelationsmatrix des Empfangsvektors X, der für sowohl den Aufwärtsabschnitt als auch den Abwärtsabschnitt erzeugt wird, berechnet.
Insbesondere werden Eigenwerte λ₁, ..., und λ_K (wobei λ₁, ≥ λ₂, ≥...λ_K) der Autokorrelationsmatrix Rxx erhalten. Die Anzahl M von einfallenden Wellen wird auf der Grundlage der Anzahl der Eigenwerte λ_K geschätzt, die über einem Schwellenwert λ_TH entsprechend einer thermischen Rauschleistung (Johnson-Nyquist-Rauschen) liegt. Ferner werden die Eigenwertvektoren e_M+1, ..., und e_K entsprechend (K-M) Eigenwerten λ_M+1, λ_K, die nicht über der thermischen Rauschleistung liegen, berechnet.
Anschließend wird das MUSIC-Spektrum, das durch die folgende Auswertungsfunktion PMU(θ) beschrieben wird, die durch die folgende Gleichung (8) als das Winkelspektrum beschrieben wird, aus dem Rauscheigenwertvektor E_N, der durch die folgende Gleichung (7) beschrieben wird, und einer komplexen Antwort zu einem Zielazimut θ, d. h. einem Lenkvektor a(θ) erhalten, wobei der Rauscheigenwertvektor E_N aus den Eigenwertvektoren e_M+1, ..., und e_K entsprechend (K-M) Eigenwerten λ_M+1, ..., aufgebaut ist und λ_K nicht über der thermischen Rauschleistung liegt.
Da das MUSIC-Spektrum, das durch die Auswertungsfunktion PMU(θ) beschrieben wird, die durch die Gleichung (8) beschrieben wird, wie in 11B gezeigt, ein Spektrum mit scharfen Peaks aufweist, wenn der Azimut θ mit der Einfallsrichtung der einfallenden Welle übereinstimmt, kann der Azimut θ₁, ..., θ_M der einfallenden Welle, d. h. der Azimut des Ziels, von welchem die Sendewelle reflektiert wird, erhalten werden, indem der Peak (Nullpunkt) des MUSIC-Spektrum extrahiert wird.
D. h., die herkömmliche Radarvorrichtung gewinnt die Peakfrequenz auf der Grundlage des Leistungsspektrums des Schwebungssignals BT für jeden Abschnitt, wie beispielsweise den Aufwärtsabschnitt und den Abwärtsabschnitt, und der Azimut θ₁, ..., θ_M der einfallenden Welle (wie die reflektierte Radarwelle) der Peakfrequenz wird aus dem Peak des MUSIC-Spektrums erhalten, um den Azimut θ der einfallenden Welle vom Zielobjekt (oder der reflektierten Welle, die vom Ziel reflektiert wird) zu gewinnen.
Es ist erforderlich, den Azimut des Zielobjekts für jeden Abschnitt, wie beispielsweise den Aufwärtsabschnitt und den Abwärtsabschnitt, zu gewinnen, da mehrere Peakfrequenzen im Leistungsspektrum des Schwebungssignals BT in sowohl dem Aufwärtsabschnitt als auch dem Abwärtsabschnitt erfasst werden, wenn mehrere im Voraus befindliche Fahrzeuge vor dem Fahrzeug des Fahrers vorhanden sind oder fahren und die am Fahrzeug des Fahrers befestigte Arrayantenne mehrere reflektierte Radarwelle als einfallende Wellen, die von diesen im Voraus befindlichen Fahrzeugen reflektiert werden, empfängt.
Das Vorhandensein von mehreren Peakfrequenzen in jedem Abschnitt erschwert eine genaue Bestimmung, welche Kombination von Peakfrequenzen die Kombination der Frequenzen fb1 und fb2 anzeigt. Um dieses Problem zu lösen, gewinnt die herkömmliche Radarvorrichtung den Azimut θ von jeder der Peakfrequenzen in jedem Abschnitt, wie beispielsweise dem Aufwärtsabschnitt und dem Abwärtsabschnitt, und bestimmt anschließend die Peakfrequenz im Aufwärtsabschnitt und die Peakfrequenz im Abwärtsabschnitt mit dem gleichen Azimut θ als die Kombination der Frequenzen fb1 und fb2. Die herkömmliche Radarvorrichtung gewinnt den Zielabstand D des Zielobjekts, die relative Geschwindigkeit zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug des Fahrers und den Zielazimut θ des Zielobjekts auf der Grundlage der Kombination der bestimmten Peakfrequenzen.
Das Schwebungssignal BT enthält übrigens, zusätzlich zur reflektierten Radarwelle, die vom Zielobjekt reflektiert wird, wie in 12A gezeigt, ebenso beispielsweise ausgesendete Radarwellen von einer Radarvorrichtung, die am vorderen Ende eines Fahrzeugs befestigt ist, das auf einer Gegenfahrspur der Straße fährt, und/oder ausgesendete Radarwellen von einer Radarvorrichtung, die am hinteren Ende eines Fahr zeugs befestigt ist, das auf der gleichen Fahrspur der Straße vor dem Fahrzeug des Fahrers fährt, sowie Rauschen von verschiedenen Quellen.
Die herkömmliche Radarvorrichtung berechnet die Autokorrelationsmatrix Rxx auf der Grundlage des Schwebungssignals BT, das jeweils für jeden Zyklus erhalten wird (jeder Zyklus weist eine Modulationsperiode (1/fm) des Sendesignals Ss auf), mit Hilfe des obigen Verfahrens und berechnet einen äquivalenten Mittelwert der Autokorrelationsmatrizen Rxx in mehreren kontinuierlichen Zyklen über die Zeit, um die Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R0 zu erhalten. Anschließend führt die herkömmliche Radarvorrichtung das obige Verfahren aus, um das MUSIC-Spektrum auf der Grundlage der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R0 zu erhalten, die durch die folgende Gleichung (9) beschrieben wird, und berechnet anschließend den Azimut des Zielobjekts auf der Grundlage des MUSIC-Spektrums. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann der Zielazimut θ mit einem geringeren Rauscheinfluss berechnet werden.
Die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R0 wird anhand der Gleichung (9) unter Verwendung des äquivalenten Mittelwerts der Autokorrelationsmatrizen Rxx für SNN Zyklen berechnet. In der Gleichung (9) beschreibt Rxx(i) die Autokorrelationsmatrix Rxx des i-ten Zyklus in den Autokorrelationsmatrizen Rxx, die für den äquivalenten Mittelwert zu verwenden ist.
Die Gewinnung der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R0 kann, wie vorstehend beschrieben, den Einfluss von Rauschen unterdrücken, so dass es möglich wird, den Zielazimut θ des Zielobjekts mit höherer Genauigkeit zu erhalten, verglichen mit dem Fall, in welchem der Zielazimut θ des Zielobjekts auf der Grundlage der Autokorrelationsmatrix Rxx für jeden Zyklus erhalten wird.
Wenn die Zielposition und die Fahrgeschwindigkeit des Zielfahrzeugs auf der Grundlage des Leistungsspektrums in jedem Zyklus berechnet werden, kann deren Berechnung unter Verwendung der Peakfrequenzen, die aus dem Leistungsspektrum der Schwebungssignale BT erhalten werden, leicht durch Rauschen beeinflusst werden.
Um den Einfluss von Rauschen zu eliminieren, führt die herkömmliche Radarvorrichtung die äquivalente Mittelwertbildung des Leistungsspektrums des Schwebungssignals BT in mehreren kontinuierlichen Zyklen über die Zeit aus und gewinnt die Peakfrequenz aus dem gemittelten Leistungsspektrum und gewinnt anschließend die Zielposition und die Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts auf der Grundlage der Peakfrequenzen, um den Rauscheinfluss zu unterdrücken.
Die den obigen Aufbau aufweisende herkömmliche Radarvorrichtung erschwert es jedoch, die momentane Position, die momentane Fahrgeschwindigkeit (oder Zielgeschwindigkeit) und den momentanen Azimut eines Zielobjekts mit hoher Genauigkeit zu gewinnen, da sie die äquivalente Mittelwertbildung der Autokorrelationsmatrix und der Leistungsspektren in mehreren Zyklen ausgeführt. D. h., die herkömmliche Radarvorrichtung weist bei der Gewinnung der momentanen Position, der Zielfahrgeschwindigkeit und des Zielazimuts mit hoher Genauigkeit eine Beschränkung auf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radarvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, die Zielinformation eines Zielobjekts, wie beispielsweise die Zielposition, die Zielfahrgeschwindigkeit und den Zielazimut des Zielobjekts, wie beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs, mit hoher Genauigkeit zu berechnen.
Zunächst wird ein Mechanismus zur Erzeugung von Rauschen in einer einfallenden Welle, die vom eine Radarvorrichtung aufweisenden Eigenfahrzeug (oder Fahrzeug des Fahrers) ausgesendet und anschließend von einem Zielobjekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, reflektiert wird, beschrieben. Das Rauschen wird in anderen Radarvorrichtungen, die an Fahrzeugen, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug und einem entgegenkommenden Fahrzeug, befestigt sind, erzeugt und von diesen Radarvorrichtung zur am Fahrzeug des Fahrers befestigten Radarvorrichtung übertragen, wobei es sich der einfallenden Welle (oder der reflektierten Radarwelle) überlagert, die vom Zielfahrzeug ausgesendet wird. Das Vorhandensein dieses Rauschens von den anderen Fahrzeugen auf der reflektierten Radarwelle verringert die Genauigkeit bei einer Erfassung von Zielinformation, wie beispielsweise der momentanen Position, der momentanen Fahrgeschwindigkeit und des Azimuts des Zielobjekts.
Die nachfolgende Beschreibung wird berücksichtigen, dass eine Radarwellenkomponente, die von anderen Fahrzeugen, wie beispielsweise einem entgegenkommenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, ausgesendet wird, einer empfangenen Radarwelle (oder einer reflektierten Radarwelle, die von einem Zielobjekt reflektiert wird) überlagert wird, wobei das entgegenkommende Fahrzeug ein Fahrzeug ist, das auf der entgegengesetzten Fahrspur der Straße fährt, und das vorausfahrende Fahrzeug ein Fahrzeug ist, das auf derselben Fahrspur der Straße vor dem Fahrzeug des Fahrers fährt, und eine reflektierte Radarwelle von einem Zielobjekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, reflektiert wird.
Da Radarvorrichtungen, die von verschiedenen Herstellern gefertigt werden, für gewöhnlich verschiedene Eigenschaften, wie beispielsweise eine Modulationsperiode bzw. einen Modulationsgradienten zu einer Zeitachse, aufweisen, erweitert das Hinzufügen von von einem entgegenkommenden Fahrzeug als anderes Fahrzeug ausgesendeten Radarwellenkomponenten zu einem vom Fahrzeug des Fahrers empfangenen Empfangssignal Sr ein Frequenzband eines Schwebungssignals BT (siehe 12B), das einem Differenzsignal in der Frequenz zwischen einem Übertragungssignal Ss (oder einem Sendesignal) und einem Empfangssignal Sr entspricht, wenn das Empfangssignal Sr mit dem Sendesignal Ss gemischt wird, um das Schwebungssignal BT zu erzeugen, wobei die vom anderen Fahrzeug übertragenen Radarwellenkomponenten eine verschiedene Modulationsperiode und einen verschiedenen Modulationsgra dienten aufweisen, verglichen mit denjenigen der Radarwellenkomponenten des Fahrzeugs des Fahrers.
Obgleich eine herkömmliche Radarvorrichtung mit einem Tiefpassfilter ausgerüstet ist, um eine Komponente eines hohen Frequenzbereichs eines Rauschen aufweisenden Schwebungssignals zu entfernen, ist es schwierig, die Rauschkomponenten vollständig aus dem Schwebungssignal BT zu entfernen, da die niederfrequente Komponente ebenso die Rauschkomponenten aufweist.
Andererseits wird das Schwebungssignal BT, welches das Tiefpassfilter durchlaufen hat, A/D-(analog/digital)-gewandelt, um einer Signalverarbeitung unterzogen zu werden. Wenn das Schwebungssignal BT, das Rauschkomponenten enthält, die nicht durch das Tiefpassfilter entfernt werden können, erscheint eine Signalkomponente eines hohen Frequenzbereichs größer der halben Abtastfrequenz, die während der A/D-Wandlung verwendet wird, als Faltungsrauschen (räumliches Aliasing), das im ursprünglichen Signal nicht vorhanden ist, auf dem digitalen Signal.
Solche Rauschkomponenten erzeugen während einer Frequenzanalyse falsche Peaks in einem Leistungsspektrum und verursachen Fehler bei der Berechnung der momentanen Position, der Fahrgeschwindigkeit und des Azimuts des Zielobjekts. Bei den herkömmlichen Radarvorrichtungen verhindern die obigen Nachteile, dass die Genauigkeit bei der Gewinnung der Zielinformation verbessert wird.
Die obigen Rauschkomponenten erscheinen, wie in 12B gezeigt, lokal, d. h. in lokalen Teilen im Zeitbereich (oder im Zeitablauf).
Folglich ist es, obgleich das Vorhandensein derartiger Rauschkomponenten die Genauigkeit bei der Berechnung der Zielinformation beeinflusst, wenn eine Radarvorrichtung die äquivalente Mittelwertbildung der Autokorrelationsmatrizen und des Leistungsspektrums von mehreren Zyklen ausführt, möglich, die Genauigkeit bei der Berechnung der Zielinformation, wie beispielsweise der Zielposition, der Zielfahrgeschwin digkeit und des Zielazimuts des Zielobjekts, zu verbessern, indem die äquivalente Mittelwertbildung der Autokorrelationsmatrizen und des Leistungsspektrums in mehreren Zyklen ausgeführt wird, während der Einfluss der lokal erscheinenden Rauschkomponenten unterdrückt wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Radarvorrichtung in Anbetracht dieses Gesichtspunkts erfunden.
Das Konzept der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine FMCW-Radarvorrichtung beschränkt, die in verschiedenen Ausführungsformen offenbart wird, sondern kann auf alle Arten von Radarvorrichtungen angewandt werden, die dazu geeignet sind, Signale zu verarbeiten, in denen Rauschen lokal vorhanden ist.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Radarvorrichtung bereit, die ein Sende- und Empfangsmittel, ein Datenerfassungsmittel, ein Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel, ein Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel, ein Zielazimutberechnungsmittel, ein Mischrauschbetragsschätzmittel und ein Faktorbestimmungsmittel aufweist.
Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dazu geeignet, den Azimut eines Zielobjekts auf der Grundlage von Empfangssignalen zu bestimmen, die vom Sende- und Empfangsmittel ausgesendet werden und reflektierten Radarwellen entsprechen, die über mehrere Antennenelemente empfangen werden. Diese Antennenelemente bilden eine Arrayantenne. D. h., eine Sendewelle als eine Radarwelle, wie vom Sende- und Empfangsmittel ausgesendet wird, wird vom Zielobjekt reflektiert, und die reflektierte Radarwelle wird über die Arrayantenne des Sende- und Empfangsmittels empfangen.
Das Datenerfassungsmittel empfängt die vom Sende- und Empfangsmittel übertragenen Empfangssignale der Antennenelemente, gewinnt Abtastungen (Sample) entsprechend den Empfangssignalen und erzeugt Einheitsdaten als einen Satz der Abtastungen von jedem der Antennenelemente. Das Datenerfassungsmittel führt wiederholt die obige Reihe von Prozessen aus.
Das Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel ist dazu ausgelegt, eine Autokorrelationsmatrix auf der Grundlage jeweiliger Einheitsdaten zu erzeugen, die vom Datenerfassungsmittel erzeugt werden.
Das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel ist dazu ausgelegt, einen Prozess zur Berechnung eines zeitlichen Mittelwerts einer vorbestimmten Anzahl der vom Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugten Autokorrelationsmatrizen von jeweiligen Einheitsdaten auszuführen. Anschließend erzeugt das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel auf den Zeitmittelwertbildungsprozess folgend eine Mittelwertkorrelationsmatrix pro Abschnitt (nachstehend als ”Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix” bezeichnet) als eine Autokorrelationsmatrix.
Das Zielazimutberechnungsmittel ist dazu ausgelegt, den Azimut des Zielobjekts, welches die Senderadarwelle reflektiert, auf der Grundlage der vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrizen zu berechnen.
Das Mischrauschbetragsschätzmittel ist dazu ausgelegt, einen Betrag von jeweiligen Einheitsdaten überlagertem Rauschen zu schätzen. D. h., das Mischrauschbetragsschätzmittel schätzt den Betrag von Rauschen, welches der die Einheitsdaten bildenden Abtastung von jedem der Antennenelemente überlagert ist.
Das Faktorbestimmungsmittel ist dazu ausgelegt, einen Gewichtungsfaktor, der auf jede der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen anzuwenden ist, die einem Ziel bei der Berechnung des Mittelwerts entspricht, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel ausgeführt wird, auf der Grundlage des vom Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzten Betrags von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, zu bestimmen. Diese Einheitsdaten werden bei der Erzeugung der Autokorrelationsmatrix verwendet, auf welche der Gewichtungsfaktor angewandt wird. D. h., das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel wendet die vom Fak torbestimmungsmittel bestimmten Gewichtungsfaktoren auf jede der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen als die Ziele bei der Berechnung des Mittelwerts dieser an. Anschließend erzeugt das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel eine Autokorrelationsmatrix, indem es die Berechnung des gewichteten Mittelwerts der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen unter Verwendung der vom Faktorbestimmungsmittel gewonnenen Gewichtungsfaktoren ausführt.
Die den obigen Aufbau aufweisende Radarvorrichtung kann den Azimut des Zielobjekts, wie beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs, verglichen mit den herkömmlichen Radarvorrichtungen mit hoher Genauigkeit gewinnen oder berechnen, da die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix unter Verwendung der gewichteten Autokorrelationsmatrizen unter Berücksichtigung der Gewichtungsfaktoren, welche dem Mischrauschbetrag entsprechen, berechnet und anschließend den Zielazimut des Zielobjekts auf der Grundlage der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix berechnet.
Genauer gesagt, da die herkömmliche Radarvorrichtung die äquivalente Mittelwertbildung einer vorbestimmten Anzahl von Autokorrelationsmatrizen als das Ziel einer Berechnung des Mittelwerts ausführt, kann selbst dann, wenn Rauschen lokal im Leistungsspektrum vorhanden ist, dieses Rauschen die Berechnung der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix in erheblichem Maße beeinflussen. Folglich erschwert die herkömmliche Radarvorrichtung eine Berechnung des Azimuts des Zielobjekts mit hoher Genauigkeit.
Demgegenüber kann die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung den Einfluss von lokal erzeugtem Rauschen, welches die Berechnung der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix in erheblichem Maße beeinflusst, unterdrücken oder vermeiden, da ein geringer (oder verringerter) Gewichtungsfaktor auf die Autokorrelationsmatrix angewandt wird, die erzeugt wird, wenn lokales Rauschen auftritt. Dies führt dazu, dass die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung den Zielazimut des Zielobjekts, wie beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs, mit hoher Genauigkeit berechnen kann.
Das Konzept der Radarvorrichtung, die dazu geeignet ist, den Azimut des Zielobjekts durch eine Berechnung des gewichtetem Mittelwerts der Frequenzbereichsdaten und ein Schätzen der reflektierten Frequenzen zu berechnen, kann auf eine andere Art von Radarvorrichtung angewandt werden, die dazu geeignet ist, Zielinformation, wie die momentane Position und Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts, auf der Grundlage der Leistungsspektren zu berechnen, die anhand der Frequenzanalyse erhalten werden. D. h., das Konzept der Radarvorrichtung, welche den Aufbau und die Funktionen der vorliegenden Erfindung aufweist, die vorstehend beschrieben wurden, kann auf eine andere Art von Radarvorrichtung angewandt werden, die nicht dazu geeignet ist, den Zielazimut eines Zielobjekts zu berechnen, sondern dazu geeignet ist, die momentane Position und Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts auf der Grundlage der Leistungsspektren, die anhand der Frequenzanalyse unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Gleichungen (1) bis (4) erhalten werden, zu berechnen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Radarvorrichtung bereitgestellt, die dazu geeignet ist, Zielinformation eines Zielobjekts, die sich von einem Azimut des Zielobjekts unterscheidet, zu gewinnen. Die Radarvorrichtung weist ein Sende- und Empfangsmittel, ein Datenerfassungsmittel, ein Wandlungsmittel, ein Mischrauschbetragsschätzmittel, ein Mittelwertbildungsmittel, ein Zielinformationsberechnungsmittel und ein Faktorbestimmungsmittel auf.
Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dazu geeignet, die Zielinformation des Zielobjekts (wie beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs) auf der Grundlage von Empfangssignalen zu gewinnen, die vom Sende- und Empfangsmittel übertragen werden. Die Empfangssignale entsprechend reflektierten Radarwellen, die vom Zielobjekt reflektiert und anschließend über mehrere Antennenelemente empfangen werden. D. h., eine Sendewelle als die Radarwelle, die vom Sende- und Empfangsmittel ausgesendet wird, wird vom Zielobjekt reflektiert, und die reflektierte Radarwelle wird anschließend über eine Antenne empfangen.
Das Datenerfassungsmittel ist dazu ausgelegt, wiederholt Abtastungen der Empfangssignale zu erhalten, die vom Sende- und Empfangsmittel übertragen werden. Das Wandlungsmittel ist dazu ausgelegt, die Abtastungen im Zeitbereich (beispielsweise durch eine Fouriertransformation) in die Abtastung im Frequenzbereich (oder in der Frequenzperiode) zu wandeln, um Frequenzbereichsdaten zu erzeugen.
Das Mittelwertbildungsmittel ist dazu ausgelegt, Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten als die Frequenzbereichsdaten nach der Zeitmittelung zu erzeugen, indem es eine Zeitmittelung der Frequenzbereichsdaten entsprechend der vorbestimmten Anzahl von Abtastungen, die vom Wandlungsmittel erzeugt werden, ausführt.
Das Zielinformationsberechnungsmittel ist dazu ausgelegt, die Zielinformation auf der Grundlage der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten zu erhalten, die vom Mittelwertbildungsmittel erzeugt werden.
Andererseits ist das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt, einen Betrag von Rauschen zu schätzen, das in jeder der Abtastungen überlagert ist, die durch das Datenerfassungsmittel erhalten werden. Das Faktorbestimmungsmittel ist dazu ausgelegt, einen Gewichtungsfaktor zu bestimmen, der auf jede der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten als das Ziel einer Berechnung der Abschnittsmittelwertfrequenzdaten durch das Mittelwertbildungsmittel angewandt wird, auf der Grundlage des vom Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzten Betrags von Mischrauschen in der Abtastung vor der Wandlung in die Frequenzbereichsdaten.
D. h., das Mittelwertbildungsmittel ist dazu ausgelegt, den vom Faktorbestimmungsmittel bestimmten Gewichtungsfaktor auf jede der vorbestimmten Anzahl von Frequenzbereichsdaten anzuwenden, und die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, als den gewichteten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl der Abschnittsfrequenzbereichsdaten unter Verwendung des vom Faktorbestimmungsmittel bestimmten Gewichtungsfaktors.
Bei der den obigen Aufbau aufweisenden Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Zielinformation verglichen mit der herkömmlichen Radarvorrichtung, welche den äquivalenten Mittelungsprozess ausführt, mit hoher Genauigkeit zu erhalten, da der Gewichtungsfaktor entsprechend dem Betrag von Mischrauschen auf die Frequenzbereichsdaten als das Ziel der Berechnung des Mittelwerts angewandt wird und der gewichtete Mittelwert der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten unter Berücksichtigung des Betrags von Mischrauschen in der Abtastung berechnet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird eine bevorzugte nicht als beschränkend anzusehende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Radarvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Zielschätzprozesses, der von einer Signalverarbeitungseinheit der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
3 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung eines Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung einer exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix, der von der Signalverarbeitungseinheit der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
5 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
7 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Teils des Zielschätzprozesses, der wiederholt von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
8 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
9A ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Zielschätzprozesses, der wiederholt von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
9B ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
10 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Sendesignals Se, eines Empfangssignals Sr (oder einer einfallenden Welle) und eines Schwebungssignals BT, die in der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind;
11A und 11B Abbildungen zur Veranschaulichung der Schätzung des Azimuts des Zielfahrzeugs; und
12A und 12B Abbildungen zur Veranschaulichung des Mechanismus zur Erzeugung von Rauschen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen sind gleiche oder äquivalente Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Erste Ausführungsform
Nachstehend wird eine Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des Aufbaus der Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ist, wie in 1 gezeigt, eine FMCW-Fahrzeugradarvorrichtung (frequenzmoduliertes Dauerstrichradar für ein Fahrzeug). Die Radarvorrichtung 1 ist im Wesentlichen aus einem Oszillator 11, einem Verstärker 13, einem Splitter 15, einer Sendeantenne 17 und einer Empfangsantenne 19 bestehend aus K Antennenelementen (K ist eine positive ganze Zahl) aufgebaut. Der Oszillator 11 erzeugt ein hochfrequentes Signal im Millimeterwellenband, dessen Frequenz über die Zeit linear und graduell auf- und absteigt. Der Verstärker 13 verstärkt das vom Oszillator 11 erzeugte hochfrequente Signal. Der Splitter 15 teilt die elektrische Leistung des vom Verstärker 13 zugeführten Ausgangssignals in ein Sendesignal Ss (siehe oberer Abschnitt in der 10) und ein lokales Signal L. Die Sendeantenne 17 strahlt eine Radarwelle entsprechend dem Sendesignal Ss ab. Die Empfangsantenne 19 empfängt die reflektierte Radarwelle, die von einem Zielobjekt, wie beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug des Fahrers fährt, reflektiert wird. Die Empfangsantenne 19 empfängt ebenso verschiedene Arten von reflektierten Radarwellen und Rauschen, die/das von anderen Fahrzeugen, wie beispielsweise einem entgegenkommenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug, übertragen werden/wird.
Die Radarvorrichtung 1 weist ferner einen Empfangsschalter 21, einen Verstärker 23, einen Mischer 25, ein Filter 27, einen A/D-Wandler 29 und eine Signalverarbeitungseinheit 30 auf. Der Empfangsschalter 21 wählt der Reihe nach eines der Antennenelemente AN_1 bis AN_K, welche die Empfangsantenne 19 bilden, und gibt das Empfangssignal Sr, das vom gewählten Antennenelement 19 empfangen wird, an den Verstärker 23 in der folgenden Verarbeitungsstufe. Der Verstärker 23 empfängt das vom Empfangsschalter 21 gelieferte Empfangssignal Sr und verstärkt das Empfangssignal Sr. Der Mischer 25 empfängt das vom Verstärker 23 verstärkte Empfangssignal Sr und das lokale Signal L und mischt beide, um das Schwebungssignal BT zu erzeugen (siehe unterer Teil in der 10). Das Filter 20 als Tiefpassfilter entfernt ungewünschte Signalkomponenten aus dem vom Mischer 25 erzeugten Schwebungssignal BT. Der A/D-Wandler 29 wandelt den Ausgang des Filters 27 in digitale Daten. Die Signalverarbeitungseinheit 30 weist einen Mikrocomputer auf.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 weist den Oszillator 11 an, seinen Betrieb zu starten und zu stoppen, und führt die Signalverarbeitung unter Verwendung des Schwebungssignals BT in digitalen Daten, die vom A/D-Wandler 29 geliefert werden, in Übereinstimmung mit vom Mikrocomputer ausgeführten Programmen aus. Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt ebenso den Prozess zur Übertragung der durch die Signalverarbeitung erhaltenen Zielinformation an die Abstandssteuer-ECU 40 aus.
Die Empfangsantenne 19 ist eine lineare Arrayantenne, die aus den K Antennenelementen aufgebaut ist, die linear zu regelmäßigen Intervallen angeordnet sind. Jedes der Antennenelemente AN_1 bis AN_K ist derart eingestellt, dass der Öffnungswinkel von jedem der Antennenelemente AN_1 bis AN_K den gesamten Öffnungswinkel der Sendeantenne 17 aufweist.
Nachstehend sind die K Antennenelemente den i-ten Antennenelementen zugewiesen, wobei i = 1 bis K und K eine positive ganze Zahl ist. So wird beispielsweise das Empfangssignal, das vom i-ten Antennenelement erhalten wird, nachstehend als ”i-Kanal-Signal” bezeichnet.
Bei der den obigen Aufbau aufweisenden Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform weist die Signalverarbeitungseinheit 30 den Oszillator 11 an, mit der Oszillation des hochfrequenten Signals zu beginnen. Das vom Oszillator 11 erzeugte hochfrequente Signal wird vom Verstärker 13 verstärkt. Das verstärkte Signal wird an den Splitter 15 gegeben. Der Splitter 15 teilt die elektrische Leistung des verstärkten Signals, um das Sendesignal Ss und das lokale Signal L zu erzeugen.
Folglich erzeugt die Radarvorrichtung 1 das Sendesignal Ss und das lokale Signal L und strahlt die Radarvorrichtung 1 das Sendesignal Ss als frequenzmodulierte Radarwelle über die Sendeantenne 17 zum Ziel ab.
Demgegenüber empfängt jedes der die Empfangsantenne 19 bildenden Antennenelemente AN_1 bis AN_K die Radarwelle (reflektierte Radarwelle), die vom Ziel reflektiert wird, nachdem sie von der Sendeantenne 17 abgestrahlt wurde. Jedes der Antennenelemente AN_1 bis AN_K gibt das Empfangssignal Sr an den Empfangsschalter 21.
Der Empfangsschalter 21 gibt das Empfangssignal Sr, das vom i-ten Antennenelement empfangen wird, das vom Empfangsschalter 21 gewählt wird, an den Verstärker 23. Der Verstärker 23 verstärkt das Empfangssignal Sr und gibt das verstärkte Signal an den Mischer 25.
Der Mischer 25 mischt das vom Verstärker 23 zugeführte verstärkte Signal mit dem vom Splitter 15 gelieferten lokalen Signal L, um das Schwebungssignal BT zu erzeugen. Das Filter 27 entfernt ungewünschte Signalkomponenten aus dem vom Mischer 25 erzeugten Schwebungssignal BT. Der A/D-Wandler 29 wandelt das vom Filter 27 gelieferte Schwebungssignal BT und gibt das Schwebungssignal BT in digitaler Form aus.
Der Empfangsschalter 21 wählt jedes der Antennenelemente AN_1 bis AN_K derart, dass alle der Antennenelemente AN_1 bis AN_K eine vorbestimmte Anzahl von Malen jede Modulationsperiode (1/fm) der Radarwelle gewählt werden. Der A/D-Wandler 29 führt die Abtastung in Synchronisation mit dem Schaltzeitpunkt aus, um das Schwebungssignal BT, das aus den Empfangssignalen gewonnen wird, die von den Antennenelementen AN_1 bis AN_K zugeführt werden, in das Schwebungssignal BT in digitaler Form zu wandeln.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt das Programm aus, um das Schwebungssignals BT in digitaler Form zu analysieren, und berechnet den Zielabstand zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug als das Zielfahrzeug und dem Fahrzeug des Fahrers (dem Eigenfahrzeug) und die relative Geschwindigkeit des Ziels zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs des Fahrers. Die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet ferner den Winkel des Ziels auf der Grundlage der Fahrtrichtung (oder der Richtung der Antenne) des Fahrzeugs des Fahrers.
Nachstehend wird der Zielschätzprozess beschrieben, der wiederholt von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird, um die momentane Position, die relative Geschwindigkeit und den Azimut eines Zielobjekts, wie beispielsweise eines vorausfahrenden Fahrzeugs, zu berechnen.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Zielschätzprozesses, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Nachstehend wird ein Zyklus des Zielschätzprozesses, der wiederholt von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird, als der ”Zielschätzzyklus” bezeichnet.
Wenn der Zielschätzprozess gestartet wird, empfängt die Signalverarbeitungseinheit 30 das Schwebungssignal BT in digitaler Form von jedem Kanal, vom A/D-Wandler 29 jede Modulationsperiode in Synchronisation zur Modulationsperiode (1/fm) des Sendesignals Ss zugeführt. Insbesondere empfängt die Signalverarbeitungseinheit 30 das Schwebungssignal BT in digitaler Form für jeden Aufwärtsabschnitt und jeden Abwärtsabschnitt und speichert die Signalverarbeitungseinheit 30 das empfangene Schwebungssignal BT anschließend in einem integrierten Speicher, wie beispielsweise einem Schreib-Lese-Speicher (RAM, nicht gezeigt).
Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt wiederholt jede Modulationsperiode den Prozess aus, um, wie in 1 gezeigt, Snapshot-Daten als Abtastung des Schwebungssignals BT für jeden Abschnitt und jeden Kanal zu erzeugen. Hierdurch wird eine vorbestimmte Anzahl SNN Snapshot-Daten in jedem der Kanäle pro Aufwärtsabschnitt und pro Abwärtsabschnitt (Schritt S110). D. h., der obige Prozess erzeugt die Snapshot-Daten in den SSN Perioden.
Insbesondere sind die Snapshot-Daten die Zeitreihendaten des vom A/D-Wandler 29 abgetasteten Schwebungssignals BT. Es ist zulässig, die Zeitreihendaten, die aus Signalwerten in allen Zeitbereichen (oder allen Zeitperioden) eines Zielabschnitts (Aufwärtsabschnitt oder Abwärtsabschnitt) in einer Modulationsperiode aufgebaut sind, oder die Zeitreihendaten, die aus Signalwerten in einem bestimmten Zeitabschnitt während eines bestimmten Abschnitts aufgebaut sind, zu verwenden.
Der Ablauf schreitet von Schritt S110 zu Schritt S120 voran. Die Signalverarbeitungseinheit 30 entfernt einen Trend (Detrend) aus jedem Datenwert der Snapshot-Daten (Schritt S120). Insbesondere entfernt die Signalverarbeitungseinheit 30 eine Gleichstromkomponente (DC-Komponente) aus jedem Datenwert der Snapshot-Daten (siehe rechte Seite in der 7).
Der Ablauf schreitet von Schritt S120 zu Schritt S130 voran. In Schritt S130 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess für jeden Datenwert der Snapshot-Daten aus. Dieser Prozess ersetzt den Signalwert im Zeitbereich (oder in der Zeitperiode), dessen Leistung über einem vorbestimmten Schwellenwert (oder einem vorbestimmten Beurteilungswert) Thp liegt, durch einen Mittelwert der Signalwerte vor und nach dem Zeitbereich, um die Störkomponente aus jedem Datenwert der Snapshot-Daten zu entfernen.
Der Ablauf schreitet auf den Schritt S130 folgend zu Schritt S140 voran. In Schritt S140 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Frequenzanalyse für jeden Datenwert der Snapshot-Daten aus. Diese Snapshot-Daten werden in Schritt S110 erzeugt und anschließend in den Schritten S120 und S130 verarbeitet. Insbesondere führt die Signalverarbeitungseinheit 30 eine FFT (schnelle Fouriertransformation) für jeden Datenwert der Snapshot-Daten aus. Diese FFT wandelt den Zeitbereich von jedem Datenwert der Snapshot-Daten in den Frequenzbereich und erzeugt fouriertransformierte Werte (komplexer Wert). In Schritt S140 wird das Leistungsspektrum von jedem Datenwert der Snapshot-Daten aus den fouriertransformierten Werten gewonnen.
Das Leistungsspektrum kann bekanntermaßen aus dem Quadrat des Absolutwerts eines fouriertransformierten Werts erhalten werden.
Auf den Schritt S140 folgend leg die Signalverarbeitungseinheit 30 den Aufwärtsabschnitt als Zielverarbeitungsabschnitt fest (Schritt S150) und führt die Signalverarbeitungseinheit 30 anschließend die Reihe von Schritten S160 bis S280 aus.
Insbesondere führt die Signalverarbeitungseinheit 30 in Schritt S160 den Prozess zur Berechnung eines Gewichtungsfaktors für den Zielverarbeitungsabschnitt, d. h. den Aufwärtsabschnitt aus. Anschließend bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktor des Zielverarbeitungsabschnitts, der zu verwenden ist, wenn ein gewichteter Mittelwert im folgenden Schritt S170 gewonnen wird.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Wenn die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess (in Schritt S160) zur Berechnung des Gewichtungsfaktors startet, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Variable i auf 1 (1 → i, Schritt S510). Der Ablauf schreitet von Schritt S510 zu Schritt S520 voran.
In Schritt S520 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zum Extrahieren der hochfrequenten Komponente von größer der bei der Konstruktion festgelegten vorbestimmten Frequenz ω_max aus dem auf der Grundlage der Snapshot-Daten im Zielverarbeitungsabschnitt während der i-ten Modulationsperiode des Zielkanals berechneten Leistungsspektrum aus.
Nachstehend werden die Snapshot-Daten, die in der i-ten Modulationsperiode in sämtlichen der Snapshot-Daten in den SSN Perioden erhalten werden, als die ”Snapshot-Daten der i-ten Modulationsperiode” bezeichnet, wobei die Kopfperiode als die ”erste Modulationsperiode” bezeichnet wird.
In Schritt S520 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zum Extrahieren der Komponente eines hochfrequenten Bereichs von größer oder gleich der Frequenz ω_max aus dem Leistungsspektrum aus, das durch die Fouriertransformation der Snapshot-Daten im Aufwärtsabschnitt in der K-ten Modulationsperiode für jeden Kanal erhalten wird, wenn der Zielverarbeitungsabschnitt der Aufwärtsabschnitt ist.
Die obigen Prozesse werden vom ersten Kanal bis zum K-ten Kanal ausgeführt. Der Ablauf schreitet zu Schritt S530 voran. In Schritt S530 bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Medianwert in der Leistung der extrahierten hochfrequenten Komponente für jeden Kanal (d. h. für jede extrahierte hochfrequente Komponente).
Die Signalverarbeitungseinheit 30 setzt den gewonnenen Medianwert auf den Störwert q[i, k], wobei i die i-te Modulationsperiode und k den k-ten Kanal beschreibt. Der Störwert q[i, k] beschreibt übrigens einen analysierten Rauschwert, der in den Ansprüchen verwendet wird.
D. h., in Schritt S530 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 wiederholt den Prozess zum Setzen des Medianwerts ”Median (P_ik(ω > ω_max))” des Leistungsspektrums P_ik(ω > ω_max) der hochfrequenten Komponente, die aus dem Leistungsspektrum P_ik(ω) extrahiert wird, auf den Störwert q[i, k] in der i-ten Modulationsperiode im k-ten Kanal aus (wobei k = 1, ..., K ist). Dieses Leistungsspektrum P_ik(ω) wird durch eine Fouriertransformation der Snapshot-Daten in der i-ten Modulationsperiode im k-ten Kanal gewonnen. q[i, k] = median(Pik(ω > ωmax)) (11)
Der Medianwert q[i, k] in der obigen Gleichung (11) ist bekanntermaßen ein zentraler Wert, wenn die Werte nach dem Betrag beginnend mit dem kleinsten Betrag angeordnet werden. D. h., in Schritt S530 setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Median eins auf den Störwert q[i, k], wenn der Leistungswert von jeder der Frequenzen im hochfrequenten Bereich nach dem Betrag beginnen mit dem kleinsten Betrag angeordnet werden.
Auf den Schritt S530 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S540 voran. In Schritt S540 setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 den äquivalenten Mittelwert des gewonnenen Störwerts q[i, k] (k = 1, ..., K) jedes Kanals auf einen repräsentativen Störwert q[i] im Zielverarbeitungsabschnitt in der i-ten Modulationsperiode. Solch ein Störwert q[i, k] beschreibt den analysierten Rauschwert, der in den Ansprüchen verwendet wird.
(Modifikationsbeispiel) In Schritt S540 ist es zulässig, eine Modifikation auszuführen, um den repräsentativen Störwert q[i] des Zielverarbeitungsabschnitts in der i-ten Modulationsperiode gemäß der folgenden Gleichung (13) festzulegen. q[i] = median(q[i, k]) (k = 1, 2, ..., K) (13)
D. h., es ist möglich, den Medianwert der repräsentativen Störwerte q[i, k] (k = 1, ...K) in jedem der Kanäle in der i-ten Modulationsperiode auf den repräsentativen Störwert q[i] zu setzen. Dieser Störwert q[i] beschreibt einen analysierten Rauschwert, der in den Ansprüchen verwendet wird.
Auf den Schritt S540 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S550 voran. In Schritt S550 erfasst die Signalverarbeitungseinheit 30, ob die Variable i gleich SNN ist (i = SNN) oder nicht. Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S550 zeigt, dass die Variable i nicht gleicht SNN ist (”NEIN” in Schritt S550), schreitet der Ablauf zu Schritt S560 voran. In Schritt S560 wird die Variable i um eins inkrementiert (i wird neu geschrieben als ”i + 1” oder i = i + 1). Anschließend schreitet der Ablauf zu Schritt S520 voran.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt die Reihe von Schritten S520 bis S550 unter Verwendung der inkrementierten Variablen i aus.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet die der repräsentativen Störwerte q[1] bis q[SNN] im Zielverarbeitungsabschnitt von der i-ten Modulationsperiode zur SNN-ten Modulationsperiode.
Wenn die Signalverarbeitungseinheit 30 erfasst, dass die Variable i gleich SNN ist (i = SNN) (wenn das Erfassungsergebnis ”i = SNN” (”JA” in Schritt S550) zeigt), schreitet der Ablauf zu Schritt S570 voran.
In Schritt S570 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktor w[i] auf der Grundlage der repräsentativen Störwerte q[i] bis q[SNN] in jeder der Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-ten Modulationsperiode anhand der folgenden Gleichungen (14) und (15). Der Gewichtungsfaktor w[i] wird dazu verwendet, den gewichteten Mittelwert im Zielverarbeitungsabschnitt in diesem Zielschätzzyklus zu gewinnen.
wobei w[i] den Gewichtungsfaktor beschreibt, der auf den repräsentativen Störwerte q[i] in der i-ten Modulationsperiode anzuwenden ist.
Die Gleichung (14) zeigt den Gewichtungsfaktor w[i], wenn der Störwert q[i] kein Dezibelwert ist. D. h., da der Störwert q[i] durch einen Logarithmus beschrieben wird, wenn der Störwert q[i] ein Dezibelwert ist, wird der Gewichtungsfaktor w[i] durch die folgende Gleichung (16) beschrieben.
Auf den Schritt S570 folgend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zur Berechnung des Gewichtungsfaktors.
Wenn der Prozess zur Berechnung des Gewichtungsfaktors in Schritt S160 abgeschlossen ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S170 voran. In Schritt S170 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 das mittlere Leistungsspektrum P_k(ω) im Abschnitt, indem sie den zeitlichen Mittelwert des Leistungsspektrums P_k(ω) im Zielverarbeitungsabschnitt von der ersten bis zur SNN-ten Modulationsperiode unter Verwendung der folgenden Gleichung (17) berechnet.
D. h., die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet den gewichteten Mittelwert des Leistungsspektrums P_k(ω) unter Berücksichtigung des Interferenzbetrags (oder des Betrags von Mischrauschen) in jeder der Modulationsperioden als das Abschnittsmittelwertspektrum P_k(ω) in den k-ten Kanälen (k = 1, ..., K), indem sie den Gewichtungsfaktor w[i] auf das Leistungsspektrum P_ik(ω) x in der i-ten Modulationsperiode anwendet.
Bei der Berechnung des Abschnittsmittelwertleistungsspektrums P_k(ω) (k = 1, ..., K) in jedem der Kanäle bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Peakfrequenz, die gemeinsam im Abschnittsmittelwertleistungsspektrums in jedem der Kanäle vorhanden ist, auf der Grundlage der gewonnenen Abschnittsmittelwertleistungsspektren P_k(ω) (k = 1, ..., K). Dieses Peakspektrum entspricht einer Peakfrequenz von größer dem vorbestimmten Schwellenwert in den Leistungsspektren.
Insbesondere gewinnt die Signalverarbeitungseinheit 30 dann, wenn sie die Peakfrequenz bestimmt, die gemeinsam im Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k(ω) (k = 1, ..., K) in jedem der Kanäle vorhanden ist, den äquivalenten Mittelwert des Abschnittsmittelwertleistungsspektrums P_k(ω) (k = 1, ..., K) in jedem der Kanäle, um das repräsentative Leistungsspektrum P(ω) zu berechnen, das durch die folgende Gleichung (18) beschrieben wird.
wobei N die Anzahl von Peakfrequenzen beschreibt.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 wählt die Peakfrequenz von größer dem vorbestimmten Schwellenwert als die Peakfrequenz ω_n (n = 1, ..., N) in den repräsentativen Leistungsspektren P(ω).
(Modifikationsbeispiel) Die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, sondern es ist beispielsweise in Schritt S180, ohne eine Berechnung des repräsentativen Leistungsspektrums P(ω) unter Verwendung des Abschnittsmittelwertleistungsspektrums P_k(ω) (k = 1, ..., K) in jedem Kanal, möglich, die Peakfrequenz ω_n (n = 1, ..., N) auf der Grundlage des repräsentativen Leistungsspektrum P(ω) zu bestimmen, wobei das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k0(ω) im spezifischen repräsentativen Kanal (k0-ter Kanal) als das repräsentative Leistungsspektrum P(ω) angenommen wird.
Wenn die Signalverarbeitungseinheit 30 die Bestimmung der Peakfrequenz ω_n (n = 1, ..., N) abgeschlossen hat, schreitet der Ablauf von Schritt S180 zu Schritt S190 voran. In Schritt S190 setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 eine der bestimmten Peakfrequenzen ω_n auf die Zielverarbeitungsfrequenz ω.
Anschließend schreitet der Ablauf zu Schritt S200 voran. In Schritt S200 erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Autokorrelationsmatrix Rxx[i, ω'] im Zielverarbeitungsabschnitt in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen (19) und (20) aus dem fouriertransformierten Wert F_ik(ω') bei der Zielverarbeitungsfrequenz ω', wobei die Zielverarbeitungsfrequenz ω' durch eine Fouriertransformation der Snapshot-Daten während des Zielverarbeitungsabschnitts von jedem der Kanäle jede Modulationsperiode von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-ten Modulationsperiode erhalten wird. Rxx[i, ω'] = Xi(ω')XHi (ω') (19) Xi(ω') = (Fil(ω'), ...,Fik(ω'), ...,FiK(ω'))T (20)wobei F_ik(ω') den fouriertransformierten Wert bei der Zielverarbeitungsfrequenz ω' zeigt, die durch eine Fouriertransformation der Snapshot-Daten während des Zielverarbeitungsabschnitts in der i-ten Modulationsperiode im k-ten Kanal gewonnen wird. Die Autokorrelationsmatrix Rxx[i, ω'] beschreibt die Autokorrelationsmatrix des Empfangsvektors X_i(ω'). Der Empfangsvektor X_i(ω') ist ein Vektor, in dem fouriertransformierte Werte F_ik(ω') bei der Zielverarbeitungsfrequenz ω' im Zielverarbeitungsabschnitt in der i-ten Modulationsperiode in jedem der Kanäle enthalten sind (siehe Gleichung (20)).
D. h., in Schritt S200 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die SNN-Autokorrelationsmatrizen Rxx[i, ω'] (i = 1, ..., SNN), welche den Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-Modulationsperiode entsprechen.
Auf den Prozess zur Berechnung der obigen Autokorrelationsmatrizen folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S210 voran. In Schritt S210 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsprozess von jeder der Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-ten Modulationsperiode aus. Dieser Prozess wird durch die folgende Gleichung (21) beschrieben.
D. h., die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'], indem sie den Gewichtungsfaktor w[i] der i-ten Modulationsperiode, der auf der Grundlage des repräsentativen Störwerts q[i] bestimmt wird, auf die Autokorrelationsmatrix Rxx[i, ω'] der i-ten Modulationsperiode anwendet. Die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] wird als der zeitliche Mittelwert der Autokorrelationsmatrix Rxx[i, ω'] angenommen, der gewonnen wird, indem ein gewichteten Mittelwert der Au tokorrelationsmatrix Rxx[i, ω'] mit dem Gewichtungsfaktor w[i] entsprechend der jeweiligen i-ten Modulationsperiode berechnet wird.
Auf die Berechnung der Abschnittsmittelwertautokorrelationsmatrix R1[ω'] folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S220 voran. In Schritt S220 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den in der 4 gezeigten Prozess zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix aus.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Auf den Beginn des Prozesses zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix folgend berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 zunächst den Störrestwert qr anhand der folgenden Gleichung (22) auf der Grundlage des repräsentativen Störwerts q[i] und des Gewichtungsfaktors w[i] (Schritt S610).
wobei q[i] den repräsentativen Störwert im Zielverarbeitungsabschnitt in jeder der Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN Modulationsperiode und w[i] den Gewichtungsfaktor im Zielverarbeitungsabschnitt beschreibt.
D. h., die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet den Störrestwert qr, indem sie den Gewichtungsmittelwertbildungsprozess des repräsentativen Störwerts q[i] von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN Modulationsperiode ausführt, bei welchem der Gewichtungsfaktor w[i] auf den repräsentativen Störwert q[i] der i-ten Modulationsperiode angewandt wird (i = 1, ..., und SNN).
Auf die Berechnung des Störrestwerts qr folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S620 voran.
In Schritt S620 vergleicht die Signalverarbeitungseinheit 30 den berechneten Störrestwert qr mit dem vorbestimmten Schwellenwert Thx, der im Voraus bestimmt wird, um zu bestimmen, ob die letzte Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] für den Prozess zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix verwendet wird oder nicht.
Insbesondere bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 30 dann, wenn der Störrestwert qr kleiner oder gleich dem Schwellenwert Thx ist, dass der Prozess zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] verwendet (”JA” in Schritt S620).
Demgegenüber bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 30 dann, wenn der Störrestwert qr über dem Schwellenwert Thx liegt, dass der Prozess zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix die letzte Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] nicht verwendet (”NEIN” in Schritt S620), da eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie im Schwebungssignal BT entsprechend der letzten Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] eine starke Rauschkomponente enthalten ist.
Wenn die Bestimmung in Schritt S620 ”JA” lautet, schreitet der Ablauf zu Schritt S630 voran. In Schritt S630 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2[ω'] der Zielverarbeitungsfrequenz ω' anhand der folgenden Gleichung (23). R2[ω'] = β·R2pre[ω'] + (1 – β)·R1[ω'] (23)wobei β ein Vergessensfaktor innerhalb eines Bereich von 0 < β< 1 ist.
Insbesondere ist es möglich, einen bei der Konstruktion bestimmten festen Wert als den Vergessensfaktor zu verwenden oder den Vergessensfaktor β in Übereinstimmung mit dem Störrestwert qr zu bestimmen. Der Wert R2_pre[ω'] beschreibt die exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2[ω'] der Zielverarbeitungsfrequenz ω', die im vorherigen Zielschätzzyklus berechnet wurde.
Es kann passieren, dass keine vorherige exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2_pre[ω'] vorhanden ist, die zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix R2[ω'] zu verwenden ist. In diesem Fall setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die letzte Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] auf die exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2[ω'] (R2[ω'] = R1[ω']), um die exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2[ω'] zu erzeugen.
Auf den Schritt S630 folgend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix.
Demgegenüber schreitet der Ablauf dann, wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S620 ”NEIN” lautet, zu Schritt S640 voran. In Schritt S640 setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die momentane exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2[ω'] auf die exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2_pre[ω'] der Zielverarbeitungsfrequenz ω', die im vorherigen Zielschätzzyklus berechnet wurde, ohne eine Verwendung der letzten Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'].
Wenn der Fall eintritt, dass keine exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2_pre[ω'] vorhanden ist, die zum Setzen der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix R2[ω'] zu verwenden ist, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 insbesondere die letzte Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1[ω'] auf die exponentiell geglättete Korrelationsmatrix R2[ω'] (R2[ω'] = R1[ω']). Anschließend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zur Berechnung der exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix.
Auf den Prozess in Schritt S220 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S230 voran. In Schritt S230 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die Eigenwerte λ₁, ..., und λ_K (wobei λ₁, ≥ λ₂, ≥ ... λ_K ist) der in Schritt S220 berechneten exponentiell geglätteten Korrelationsmatrix R2[ω'] und berechnet ferner die Eigenwerte e₁, ..., e_k entsprechend jedem Eigenwert. In Schritt S240 schätzt die Signalverarbeitungseinheit 30, dass der Eigenwert M von größer dem vorbestimmten Schwellenwert entsprechend der thermischen Rauschleistung die einfallende Welle (d. h. die reflektierte Radarwelle) ist. In Schritt S250 gewinnt die Signalverarbeitungseinheit 30 das MUSIC-Spektrum in Übereinstimmung mit der Gleichung (8) unter Verwendung des Lenkvektors a(θ) als komplexe Antwort der Arrayantenne zum Azimuts θ und des Rauschvektors E_N (siehe Gleichung (7)) bestehend aus den Eigenvektoren e_M+1, ..., e_K entsprechend den (K-M) Eigenwerten λ_M+1, ..., und λ_K von kleiner oder gleich der thermischen Rauschleistung (Schwellenwert).
Anschließend schreitet der Ablauf zu Schritt S260 voran. In Schritt S260 schätzt die Signalverarbeitungseinheit 30, dass der Zielazimut dem Wert P_MU(θ) im gewonnenen MUSIC-Spektrum entspricht, welcher der Azimut θ (maximale Anzahl von M) entsprechend jedem der Peakwerte von größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist.
Auf den Schritt S260 folgend schreite der Ablauf zu Schritt S270 voran. In Schritt S2700 erfasst die Signalverarbeitungseinheit 30, ob die Reihe von Schritten S200 bis S260 für alle der Peakfrequenzen ω_n (n = 1, ..., N) abgeschlossen wurde oder nicht.
Wenn die Signalverarbeitungseinheit 30 erfasst, dass die Reihe von Schritten S200 bis S260 noch nicht für alle der Peakfrequenzen ω_n (n = 1, ..., N) abgeschlossen wurde (”NEIN” in Schritt S270), schreitet der Ablauf zu Schritt S190 voran. In Schritt S190 wählt die Signalverarbeitungseinheit 30 eine der nicht verarbeiteten Peakfrequenzen ω_n und setzt die gewählte Peakfrequenz auf die Zielverarbeitungsfrequenz ω'. Die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet das MUSIC-Spektrum bei der Zielverarbeitungsfrequenz ω', um den Zielazimut zu schätzen (Schritt S260).
Die Signalverarbeitungseinheit 30 gewinnt das MUSIC-Spektrum jeweils für jede der Frequenzen ω_n (n = 1, ..., N), die in Schritt S180 bestimmt werden, um den Zielazimut θ auf der Grundlage von jedem der MUSIC-Spektren zu schätzen.
Wenn erfasst wird, dass die Reihe von Schritten S200 bis S260 für alle der in Schritt S180 bestimmten Peakfrequenzen ω_n (n = 1, ..., N) ausgeführt wurde (”JA” in Schritt S270), erfasst die Signalverarbeitungseinheit 30, ob der momentane Zielverarbeitungsabschnitt der Aufwärtsabschnitt oder der Abwärtsabschnitt ist (Schritt S280).
Da der Zielverarbeitungsabschnitt der Aufwärtsabschnitt ist, wenn die Signalverarbeitungseinheit 30 das erste Mal den Schritt S280 ausführt, ist die Steuerung der Signalverarbeitungseinheit 30 derart ausgelegt, dass das Erfassungsergebnis in Schritt S280 ”NEIN” lautet.
Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S280 ”NEIN” lautet, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Abwärtsabschnitt auf den Zielverarbeitungsabschnitt (Schritt S290) und kehrt der Ablauf zu Schritt S160 zurück.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt die Reihe von Schritten S160 bis S270 für den Abwärtsabschnitt aus.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt die obigen Verfahren aus, um den Zielazimut θ auf der Grundlage der MUSIC-Spektren entsprechend jeder der Peakfrequenzen im Abwärtsabschnitt zu gewinnen.
Auf die Berechnung des Zielazimuts auf der Grundlage der MUSIC-Spektren für sämtliche der Peakfrequenzen im Abwärtsabschnitt folgend erfasst die Signalverarbeitungseinheit 30, dass das Erfassungsergebnis in Schritt S270 ”JA” lautet, und dass das Erfassungsergebnis in Schritt S280 ”JA” lautet. Anschließend schreitet der Ablauf zu Schritt S300 voran.
In Schritt S300 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 einen Paarabgleichsprozess aus, der als Indizes den Zielazimut θ von jeder der Peakfrequenzen im Aufwärtsabschnitt und den Zielazimut θ von jeder der Peakfrequenzen im Abwärtsabschnitt verwendet.
Der Aufwärtsabschnitt und der Abwärtsabschnitt weisen, wie vorstehend beschrieben, verschiedene Frequenzen fb1 und fb2 des Schwebungssignals BT entsprechend der reflektierten Radarwelle auf. Folglich führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Paarabgleichsprozess aus, um ein Paar der Peakfrequenzen (als das Paar der Peakfrequenzen entsprechend den obigen Frequenzen fb1 und fb2) in derselben reflektierten Radarwelle zu erhalten.
In Schritt S310 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Zielabstand D und die relative Geschwindigkeit V des vom Fahrzeug des Fahrers beobachteten Zielobjekts unter Verwendung der Gleichungen (1) bis (4) für jedes Paar auf der Grundlage der Peakfrequenzen im Aufwärtsabschnitt und im Abwärtsabschnitt, das anhand des Paarabgleichsprozesses als Paar bestimmt wird.
In der Annahme, dass die Peakfrequenz im Aufwärtsabschnitt die Frequenz fb1 und die Peakfrequenz im Abwärtsabschnitt die Frequenz fb2 ist, berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Zielabstand D und die relative Geschwindigkeit V des vom Fahrzeug des Fahrers beobachteten Zielobjekts unter Verwendung der Gleichungen (1) bis (4) für jedes Paar auf der Grundlage der Peakfrequenzen im Aufwärtsabschnitt und im Abwärtsabschnitt, die mittels des Paarabgleichsprozesses als Paar bestimmt werden.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 gibt die Zielinformation, wie beispielsweise den Zielabstand, die relative Geschwindigkeit V und den Zielazimut θ, auf der Grundlage des obigen Rechenergebnisses an die Abstandssteuer-ECU 40 (Schritt S320). Anschließend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Zielschätzprozess.
Die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform kann den Zielazimut θ, wie vorstehend näher beschrieben, verglichen mit den herkömmlichen Radarvorrichtungen mit hoher Genauigkeit gewinnen, da sie den Zielazimut θ auf der Grundlage der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1 berechnet, die gewonnen wird, indem die Autokorrelationsmatrix Rxx auf der Grundlage des Störwerts q in jeder der Modulationsperioden gewichtet wird.
D. h., da die herkömmlichen Radarvorrichtungen die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1 unter Verwendung des äquivalenten Mittelwerts einer vorbestimmten Anzahl von Autokorrelationsmatrizen gewinnen, wird die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1 durch eine Interferenz bzw. Störung sehr beeinflusst, wenn das Empfangssignal (reflektierte Radarwelle) entsprechend der Autokorrelationsmatrix Rxx als das Ziel des äquivalenten Mittelwertbildungsprozesses solch eine starke Interferenz aufweist. Dies führt dazu, dass es die herkömmliche Radarvorrichtung erschwert, den Zielazimut mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Demgegenüber kann die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1 berechnen, indem sie einen verringerten Gewichtungsfaktoren für die Autokorrelationsmatrix Rxx im Abschnitt verwendet, wenn eine lokale Interferenz auftritt. Hierdurch wird der Einfluss solch einer lokalen Störung auf die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix R1 vermieden, so dass die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform den Zielazimut θ mit hoher Genauigkeit gewinnen kann.
Ferner berechnet die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k(ω), indem sie den gewichteten Mittelwert des Leistungsspektrums P_jk(ω) unter Verwendung des Gewichtungsfaktors w[i] in jeder der Modulationsperioden berechnet, und bestimmt die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform die Peakfrequenz (die Frequenz der reflektierten Radarwellenkomponente) auf der Grundlage des Abschnittsmittelwertleistungsspektrums P_k(ω) in diesem Ab schnitt. Die Radarvorrichtung 1 kann folglich die Frequenz der reflektierten Radarwelle mit hoher Genauigkeit schätzen, so dass sie den Zielazimut mit hoher Genauigkeit gewinnen kann.
Die herkömmliche Radarvorrichtung berechnet den äquivalenten Mittelwert des Leistungsspektrums in jeder der Modulationsperiode, um das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum zu erhalten. Demgegenüber berechnet die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform zunächst das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum unter Berücksichtigung des Störwerts q, um den Einfluss eines lokalen Rauschens zu unterdrücken, und bestimmt anschließend die Peakfrequenz ω_n auf der Grundlage des Abschnittsmittelwertleistungsspektrums. Folglich kann die Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform den Zielazimut mit hoher Genauigkeit gewinnen.
Das Verhältnis zwischen den bei der Ausführungsform verwendeten Komponenten und den in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung verwendeten Mitteln ist wie folgt.
Das Sende- und Empfangsmittel entspricht den Komponenten, die sich von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 unterscheiden.
Das Datenerfassungsmittel entspricht dem Mittel von Schritt S110, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird. Die Einheitsdaten entsprechen einem Satz von Snapshot-Daten in jedem der Kanäle, die für jeden Abschnitt in jeder der Modulationsperiode erzeugt werden.
Das Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel entspricht dem Prozess in Schritt S200, bei welchem die Signalverarbeitungseinheit 30 die Autokorrelationsmatrix Rxx im Zielverarbeitungsabschnitt jede Modulationsperiode erzeugt.
Das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel entspricht dem in Schritt S210, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird.
Das Zielazimutberechnungsmittel entspricht der Reihe von Prozessen von Schritten S220 bis Schritt S260, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Das Mischrauschbetragsschätzmittel entspricht den Prozessen von Schritt S520 bis Schritt S540, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Der Betrag von Mischrauschen in den Einheitsdaten entspricht dem repräsentativen Störwert q[i] für jede Modulationsperiode.
Das Rauschanalysezielantennenelement entspricht sämtlichen der Antennenelemente, welche die Empfangsantenne 19 bilden. Bei einer Modifikation führt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Prozesse in Schritt S530 und S540 aus, um den repräsentativen Störwert q[i] für einen Teil der Antennenelemente zu erhalten.
In Schritt S520 gewinnt die Signalverarbeitungseinheit 30 der ersten Ausführungsform den Medianwert in der Leistung der hochfrequenten Komponente und setzt den erhaltenen Medianwert auf den Störwert q[i, k]. Die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, dass die Signalverarbeitungseinheit 30 den äquivalenten Mittelwert der Leistung der hochfrequenten Komponente in Schritt S520 gewinnt und anschließend den gewonnenen äquivalenten Mittelwert auf den Störwert q[i, k] setzt.
D. h., es ist möglich, dass die Radarvorrichtung 1 den äquivalenten Mittelwert der Leistung von jeder der Frequenzen (ω > ω_max) im hochfrequenten Bereich, der im Leistungsspektrum angezeigt wird, auf den Störwert q[i, k] setzt.
Das Faktorbestimmungsmittel entspricht dem Prozess in Schritt S570, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird.
Das Wandlungsmittel entspricht dem Prozess in Schritt S140, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird.
Die Frequenzbereichsdaten entsprechen dem Leistungsspektrum, das durch die Fouriertransformation der Snapshot-Daten erhalten wird.
Das Frequenzschätzmittel entspricht den Prozessen in Schritt S170 und S180, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Der Ablauf zum Schätzen der Frequenz der reflektierten Radarwelle entspricht dem Ablauf zum Bestimmen der Peakfrequenz, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird.
Das Mittelwertbildungsmittel entspricht dem Prozess in Schritt S170, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt wird.
Die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten entsprechen dem Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k(ω).
Das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix im Azimutberechnungsmittel entspricht den Prozessen in Schritt S630 und S640, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Das Anpassungsbeurteilungsmittel entspricht den Prozessen in Schritt S610 und S620, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Das Zielinformationsberechnungsmittel entspricht den Prozessen in Schritt S180, S300 und S310, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird eine Radarvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform führt den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess S160-1 aus, der sich im Ablauf vom Gewichtungsfaktorberechnungsprozess in Schritt S160 der ersten Ausführungsform unterscheidet. Da die anderen Abläufe der zweiten Ausführungsform denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, werden die gleichen Prozesse nachstehend nicht wiederholt beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform wird einer der K Kanäle vom ersten Kanal bis zum K-ten Kanal als repräsentativer Kanal verwendet, der im Voraus bei der Konstruktion bestimmt wird.
Wenn der Gewichtungsfaktorberechnungsprozess gestartet wird, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Variable i auf 1 (i = 1, Schritt S510). Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt den Prozess zum Extrahieren der hochfrequenten Komponente (Leistungsspektrum) von größer der im Voraus bei der Konstruktion bestimmten vorbestimmten Frequenz ω_max aus dem Leistungsspektrum, das durch eine Fouriertransformation der Snapshot-Daten im Zielverarbeitungsabschnitt in der i-ten Modulationsperiode des repräsentativen Kanals gewonnen wird, aus (Schritt S522).
Anschließend schreitet der Ablauf zu Schritt S532 voran. In Schritt S532 gewinnt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Medianwert des extrahierten Leistungsspektrums der hochfrequenten Komponente im repräsentativen Kanal und setzt anschließend den gewonnenen Medianwert auf den repräsentativen Störwert q[i].
Wenn der repräsentative Kanal der k-te = k0 Kanal ist, wird der repräsentative Störwert q[i] zu q[i] = Median(P_ik0(ω) > ω_max).
Auf den Prozess in Schritt S532 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S550 voran. In Schritt S550 erfasst die Signalverarbeitungseinheit 30, ob die Variable i gleich SNN ist (i = SNN) oder nicht. Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S550 zeigt, dass die Variable i nicht gleich SNN ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S560 voran. In Schritt S560 wird die Variable i um 1 inkrementiert (i = i + 1). Anschließend schreitet der Ablauf zu Schritt S522 voran.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 setzt den repräsentativen Störwert q[i] auf q[SNN], indem sie das obige Verfahren im Zielverarbeitungsabschnitt in jeder der Modulationsperioden von der ersten bis zur SNN-ten Modulationsperiode anwendet.
Wenn die Variable i gleich SNN ist (i = SNN) (”JA” in Schritt S550), schreitet der Ablauf zu Schritt S570 voran.
In Schritt S570 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 gleich dem Verfahren der ersten Ausführungsform unter Verwendung der Gleichung (14) oder (16) den Gewichtungsfaktor w[i] (i = 1, ..., und SNN), der bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts für den Zielverarbeitungsabschnitt im momentanen Zielschätzzyklus zu verwenden ist, auf der Grundlage der repräsentativen Störwerte q[1] bis q[SNN] in den Zielverarbeitungsabschnitten in jeder der Modulationsperioden von der ersten bis zur SNN-ten Modulationsperiode.
Auf den Prozess in Schritt S570 folgend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess.
Gemäß obiger Beschreibung ist es ebenso möglich, eine Zunahme der Belastung der Signalverarbeitungseinheit 30 zu unterdrücken, wenn der repräsentative Kanal ge wählt wird, woraufhin der Gewichtungsfaktor auf der Grundlage des Leistungsspektrums dieses repräsentativen Kanals berechnet wird.
Wenn der Gewichtungsfaktor w[i] im Verfahren der zweiten Ausführungsform berechnet wird, findet vorzugsweise Folgendes statt: die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k(ω) in Schritt S170 nur für den repräsentativen Kanal, wobei das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k(ω) des repräsentativen Kanals als das repräsentative Leistungsspektrum P(ω) angenommen wird; die Signalverarbeitungseinheit 30 bestimmt die Peakfrequenz ω_n (n = 1, ..., N) auf der Grundlage des repräsentativen Leistungsspektrums P(ω); und die Signalverarbeitungseinheit 30 führt die anschließenden Schritte im Hinblick auf eine Unterdrückung der Rechenlast aus.
Ferner ist es der Signalverarbeitungseinheit 30, gleich dem Prozess in Schritt S530 der ersten Ausführungsform, möglich, den äquivalenten Mittelwert der Leistung einer Hochfrequenzbereichskomponente auf den Störwert q[i] zu setzen, anstelle des Medianwerts der Leistung einer Hochfrequenzbereichskomponente.
Das Mischrauschbetragsschätzmittel in den Ansprüchen entspricht den Prozessen in Schritt S522 und S532, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend wird eine Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
Da die Prozesse der dritten Ausführungsform, die sich vom in Schritt S160 ausgeführten Gewichtungsfaktorberechnungsprozess unterscheiden, denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, wird nachstehend hauptsächlich der Gewichtungsfaktorberechnungsprozess beschrieben.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit in der Radarvorrichtung 1 der dritten Ausführungsform enthalten ist.
Wenn der in der 6 gezeigte Gewichtungsfaktorberechnungsprozess gestartet wird, führt die Signalverarbeitungseinheit 30, gleich der ersten Ausführungsform, die Reihe von Schritten S510 bis S560 aus. Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S550 zeigt, dass die Variable i = SNN ist (”JA” in Schritt S550), schreitet der Ablauf zu Schritt S572 voran. In Schritt S572 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktor w[i] anhand der folgenden Gleichung (24), die dazu verwendet wird, den gewichteten Mittelwert im Zielverarbeitungsabschnitt im momentanen Zielschätzzyklus zu berechnen, auf der Grundlage der repräsentativen Störwerte q[i] bis q[SNN] im Zielverarbeitungsabschnitt in jeder der Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-ten Modulationsperiode.
Wenn der repräsentative Störwert q[i] in der i-ten Modulationsperiode kleiner als der vorbestimmte Wert Tht ist, der im Voraus bestimmt wird, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktor q[i] in der i-ten Modulationsperiode auf den Wert von 1.
Demgegenüber setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktor q[i] in der i-ten Modulationsperiode auf Null, wenn der repräsentative Störwert q[i] in der i-ten Modulationsperiode größer oder gleich dem im Voraus bestimmten vorbestimmten Schwellenwert Tht ist.
Auf den Prozess in Schritt S572 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S573 voran. In Schritt S573 führt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Normierung von jedem der Gewichtungsfaktoren w[i] (i = 1, ..., SNN) derart aus, dass die Gesamtsumme der Gewichtungsfaktoren w[i] den Wert 1 annimmt.
D. h., die Signalverarbeitungseinheit 30 aktualisiert jeden der Gewichtungsfaktoren w[i] (i = 1, ..., SNN) mit dem Wert, der in Schritt S572 eingestellt wird, wie durch die folgende Gleichung (25) beschrieben.
Bei der dritten Ausführungsform beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 anschließend den in der 6 gezeigten Gewichtungsfaktorberechnungsprozess.
Gemäß dem Gewichtungsfaktorberechnungsprozess der dritten Ausführungsform kann die Rechenlast der Signalverarbeitungseinheit 30 eher als bei der ersten Ausführungsform verringert werden.
Es ist möglich, die Reihe von Schritten S510 bis S560 der dritten Ausführungsform durch die Reihe von Schritten S510 bis S560 der zweiten Ausführungsform zu ersetzen.
Die dritte Ausführungsform kann die Rechenlast der Signalverarbeitungseinheit 30 verringern, da der Gewichtungsfaktor w[i] nur auf der Grundlage des Störwerts des repräsentativen Kanals berechnet wird.
Das Faktorbestimmungsmittel in den Ansprüchen entspricht den Prozessen in Schritt S572 und S573, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Vierte Ausführungsform
Nachstehend wird eine Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 der vierten Ausführungsform verwendet die Störauftrittszeitspanne in den Snapshot-Daten als den Störwert. Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt den Zielschätzprozess und den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess aus, von denen sich ein Teil von den entsprechenden Prozessen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Die Prozesse der vierten Ausführungsform entsprechen einer Modifikation der Prozesse der ersten Ausführungsform.
Die folgende Beschreibung ist hauptsächlich auf die Modifikation des Zielschätzprozesses und des Gewichtungsfaktorberechnungsprozesses ausgerichtet.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Teils des Zielschätzprozesses, der wiederholt von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Wenn der in der 7 gezeigte Zielschätzprozess gestartet wird, erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Snapshot-Daten von jedem der Kanäle gleich der ersten Ausführungsform in sowohl dem Aufwärtsabschnitt als auch dem Abwärtsabschnitt in den SSN Perioden (Schritt S110). Anschließend führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zur Entfernung eines Trends von jedem Datenwert der Snapshot-Daten aus (Schritt S120).
Auf die Beendigung dieser Prozesse folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S123 voran. Die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet den Medianwert Cs der Leistung im gesamten Zeitbereich von jedem Datenwert der Snapshot-Daten. Wenn der durch die Snapshot-Daten gezeigte Signalwert gleich BT(t) ist, berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Medianwert Cs = Median(BT²(t)), wobei BT²(t) die Leistung anzeigt.
Auf die Beendigung des Medianwertberechungsschritts S123 folgend führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den folgenden Prozess unter Verwendung des Medianwerts Cs aus, der in Schritt S123 für jede Snapshot-Daten berechnet wird. D. h., die Signalverarbeitungseinheit 30 fügt den vorbestimmten Schwellenwert Ths, der im Voraus bei der Konstruktion bestimmt wird, zum Medianwert Cs, der aus den Snapshot-Daten gewonnen wird, hinzu, um den Schwellenwert (Cs + Ths) zu erhalten. Anschließend berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die Zeitspanne ”tn”, in welcher die Leistung BT²(t) den Schwellenwert (Cs + Ths) überschreitet (Schritt S124).
Wenn mehrere Zeitspannen in den Snapshot-Daten vorhanden sind, in denen die Leistung BT²(t) den Schwellenwert (oder den Beurteilungswert) (Cs + Ths) überschreitet, ist es möglich, die maximale Zeitspanne in den mehreren Zeitspannen auf die Zeitspanne ”tn” zu setzen.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 setzt die Zeit ”tn” auf die Störauftrittszeit tinf[i, k, pd]. Die Störauftrittszeit tinf[i, k, pd] beschreibt die Störauftrittszeit der Snapshot-Daten im pd-Abschnitt in der i-ten Modulationsperiode im k-ten Kanal. Der Wert ”pd” nimmt den Wert 0 oder 1 an, welcher den Aufwärtsabschnitt oder den Abwärtsabschnitt beschreibt.
D. h., die Signalverarbeitungseinheit 30 setzt die Zeit ”tn”, die anhand des obigen Verfahrens berechnet wird, auf der Grundlage der Snapshot-Daten des ”pd”-Abschnitts in der i-ten Modulationsperiode im k-ten Kanal auf die Störauftrittszeit tinf[i, k, pd].
Auf die Beendigung des Prozesses in Schritt S124 folgend führt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Prozesse von Schritt S130 bis S320 in der 2 aus. Insbesondere führt die Signalverarbeitungseinheit 30 in Schritt S160 der 2 den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess S160-3 in 8 aus.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Wenn der Gewichtungsfaktorberechnungsprozess in Schritt S160-3 der 8 gestartet wird, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Variable i auf 1 (Schritt S510).
Der Ablauf schreitet zu Schritt S534 voran. In Schritt S534 setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Störauftrittszeit tinf[i, k, pd] im Zielverarbeitungsabschnitt (der ”pd”-Abschnitt, d. h. der Aufwärtsabschnitt oder der Abwärtsabschnitt) in der i-ten Modulationsperiode in jedem der Kanäle auf den Störwert q[i, k] der i-ten Modulationsperiode in jedem der Kanäle (q[i, k] wird neu geschrieben als tinf[i, k, pd] oder tinf[i, k, pd] → q[i, k]).
Auf die Beendigung des Prozesses in Schritt S534 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S540 voran. In Schritt S540 stellt die Signalverarbeitungseinheit 30 den repräsentativen Störwert q[i] der i-ten Modulationsperiode in Übereinstimmung mit der Gleichung (12) oder (13) unter Verwendung des in Schritt S534 gewonnenen Störwerts q[i, k] ein.
Auf die Beendigung des Prozesses in Schritt S540 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S550 voran. In Schritt S550 erfasst die Signalverarbeitungseinheit 30, ob die Variable ”i” gleich SNN ist (i = SNN) oder nicht. Wenn das Beurteilungsergebnis in Schritt S550 anzeigt, dass die Variable ”i” nicht gleich SNN ist (”NEIN” in Schritt S550), schreitet der Ablauf zu Schritt S560 voran. In Schritt S560 wird die Variable ”i” um eins inkrementiert (i wird neu geschrieben als i + 1 oder i = i + 1), woraufhin der Ablauf zu Schritt S534 zurückkehrt. Die Signalverarbeitungseinheit 30 berechnet die repräsentativen Störwerte q[1] bis q[SNN] in jeder der Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-ten Modulationsperiode.
Demgegenüber schreitet der Ablauf dann, wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S550 anzeigt, dass die Variable ”i” gleich SNN ist (i = SNN, ”Ja” in Schritt S550), zu Schritt S574 voran. In Schritt S574 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die Gewichtungsfaktoren w[i] (i = 1, ..., SNN), die für den Gewichtungsmittelwertbildungsprozess des Zielverarbeitungsabschnitts im momentanen Zielschätzzyklus zu verwenden sind, in Übereinstimmung mit der Gleichung (14) auf der Grundlage der repräsentativen Störwerte q[1] bis q[SNN] des Zielverarbeitungsabschnitts in jeder der Modulationsperioden von der ersten Modulationsperiode bis zur SNN-ten Modulationsperiode.
Auf die Beendigung des Prozesses in Schritt S574 folgend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess.
Gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Störauftrittszeit tinf als der Störwert ”q” verwendet und wird der Gewichtungsfaktor unter Verwendung des Störwerts ”q” berechnet. Hierdurch kann der Gewichtungsfaktor w[i] korrekt erhalten und die Verschlechterung der Rechengenauigkeit des Zielazimuts durch Rauschen unterdrückt werden.
Bei der vierten Ausführungsform ist es möglich, den repräsentativen Kanal anhand des Prozesses der zweiten Ausführungsform zu bestimmen oder die Prozesse in den Schritten S534 und S540 derart zu ersetzen, dass die Störauftrittszeit tinf[i, k0, pd] im Zielverarbeitungsabschnitt in der i-ten Modulationsperiode im repräsentativen Kanal.
Das Mischrauschbetragsschätzmittel in den Ansprüchen entspricht den Prozessen in den Schritten S123, S534 und S540, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Fünfte Ausführungsform
Nachstehend wird eine Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 9A und 9B beschrieben.
Die Signalverarbeitungseinheit 30 der fünften Ausführungsform verwendet den Mittelwert der Leistung in allen Zeitbereichen (oder in allen Zeitspannen) in den Snapshot-Daten als den Störwert. Folglich führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Zielschätzprozess und den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess aus, von denen sich ein Teil von den entsprechenden Prozessen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Die Prozesse der fünften Ausführungsform sind eine Modifikation der Prozesse der ersten Ausführungsform.
Nachstehend wird im Wesentlichen die Modifikation des Zielschätzprozesses und des Gewichtungsfaktorberechnungsprozesses beschrieben.
9A zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines weiteren Zielschätzprozesses, der wiederholt von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Wenn der in der 9A gezeigte Prozess gestartet wird, gewinnt die Signalverarbeitungseinheit 30, gleich der ersten Ausführungsform, die Snapshot-Daten von jedem der Kanäle in sowohl dem Aufwärtsabschnitt als auch dem Abwärtsabschnitt für die SNN Perioden. Anschließend führt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Prozess zum Entfernen eines Trends der gewonnenen Snapshot-Daten aus (Schritt S120).
Auf die Beendigung des Prozesses in Schritt S120 folgend schreitet der Ablauf zu Schritt S125 voran. In Schritt S125 berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Mittelwert Ms der Leistung in allen Zeitbereichen, die in den Snapshot-Daten gezeigt sind. D. h., wenn die Snapshot-Daten Zeitreihendaten bestehend aus L Signalwerten sind und der Signalwert in den Snapshot-Daten am Zeitpunkt ”t” gleich Bt(t) ist, berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Mittelwert Ms des Leistungsspektrums in allen Zeitbereichen in den Snapshot-Daten anhand der folgenden Gleichung (26).
Nachstehend wird der Mittelwert Ms, der auf der Grundlage der Snapshot-Daten im ”pd”-Abschnitt der i-ten Modulationsperiode im k-ten Kanal gewonnen wird, durch den Leistungsmittelwert Ms[i, k, pd] in allen Zeitbereichen oder allen Zeitperioden beschrieben.
Auf die Berechnung des Leistungsmittelwerts Ms[i, k, pd] folgend führt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Prozesse in den Schritten S130, S140 usw. aus. Bei der fünften Ausführungsform führt die Signalverarbeitungseinheit 30 einen in Schritt S160-4 gezeigten anderen Gewichtungsfaktorberechnungsprozess aus.
9B zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses S160-4 zur Berechnung des Gewichtungsfaktors, der von der Signalverarbeitungseinheit 30 in der Radarvorrichtung 1 der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Wenn der in der 9B gezeigte Gewichtungsfaktorberechnungsprozess gestartet wird, setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 die Variable ”i” auf 1 (i = 1, Schritt S510). Der Ablauf schreitet zu Schritt S535 voran. In Schritt S535 setzt die Signalverarbeitungseinheit 30 den Leistungsmittelwert Ms[i, k, pd] im Zielverarbeitungsabschnitt (”pd”-Abschnitt, wie beispielsweise der Aufwärtsabschnitt und der Abwärtsabschnitt) in der i-ten Modulationsperiode für den Zielkanal auf den Störwert q[i, k] in der i-ten Modulationsperiode im Zielkanal (Ms[i, k, pd] → q[i, k]).
Die Signalverarbeitungseinheit 30 legt den repräsentativen Störwert q[i] der i-ten Modulationsperiode in Übereinstimmung mit der Gleichung (12) oder der Gleichung (13) unter Verwendung des in Schritt S535 gewonnenen Störwerts q[i, k] fest. Die Signalverarbeitungseinheit 30 führt diese Prozesse von i = 1 bis i = SNN aus, um die repräsenta tiven Störwerte q[1] bis q[SNN] im Zielabschnitt in jeder der Modulationsperioden von der ersten bis zur SNN-ten Modulationsperiode zu berechnen.
Anschließend berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die Gewichtungsfaktoren w[i], die zur Berechnung des gewichteten Mittelwerts im Zielverarbeitungsabschnitt im momentanen Zielschätzprozess zu verwenden sind, auf der Grundlage der berechneten repräsentativen Störwerte q[1] bis q[SNN] in jeder der Modulationsperioden von der ersten bis zur SNN-ten Modulationsperiode in Übereinstimmung mit der Gleichung (14).
Wenn der repräsentative Wert q[i] ein Dezibelwert ist, berechnet die Signalverarbeitungseinheit 30 die Gewichtungsfaktoren w[i] in Übereinstimmung mit der Gleichung (16) (Schritt S570). Anschließend beendet die Signalverarbeitungseinheit 30 den Gewichtungsfaktorberechnungsprozess.
Gemäß der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform ist es möglich, den Gewichtungsfaktor w[i] selbst dann effektiv zu berechnen, wenn der Leistungsmittelwert Ms als der Störwert q verwendet wird, um den Gewichtungsfaktor w[i] zu berechnen.
Gleich der zweiten Ausführungsform ist es für die Signalverarbeitungseinheit 30 der fünften Ausführungsform möglich, den repräsentativen Kanal zu bestimmen. Es ist möglich, die Prozesse in den Schritten S535 und S540 durch die Prozesse zu ersetzen, bei denen der Leistungsmittelwert Ms[i, k0, pd] im Zielverarbeitungsabschnitt in der i-ten Modulationsperiode des repräsentativen Kanals auf den repräsentativen Störwert q[i] in der i-ten Modulationsperiode gesetzt wird.
Das Mischrauschbetragsschätzmittel in den Ansprüchen entspricht den Prozessen in den Schritten S125, S535 und S540, die von der Signalverarbeitungseinheit 30 ausgeführt werden.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehend näher beschriebene erste bis fünfte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.
Das Abschnittsmittelwertleistungsspektrum P_k(ω) wird beispielsweise auf der Grundlage des Leistungsspektrums P_ik(ω) des Zielkanals in jeder der Modulationsperioden von der ersten bis zur SNN-ten Modulationsperiode in jedem der Kanäle berechnet. Der äquivalente Mittelwert des Abschnittsmittelwertleistungsspektrums P_k(ω) (k = 1, ...K) in jedem der Kanäle wird gewonnen, um das repräsentative Leistungsspektrum P(ω) zu berechnen.
Das repräsentative Leistungsspektrum P(ω) kann jedoch ebenso anhand der folgenden Prozesse gewonnen werden.
D. h., der äquivalente Mittelwert des Leistungsspektrums P_ik(ω) vom ersten bis zum K-ten Kanal in jeder der Modulationsperioden wird gewonnen, um das Leistungsspektrum Pi(ω) jede Modulationsperiode anhand der folgenden Gleichung (27) zu berechnen.
Es ist ebenso möglich, das repräsentative Leistungsspektrum P_i(ω) zu berechnen, indem der Gewichtungsmittelwertbildungsprozess in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (28) unter Verwendung des Gewichtungsfaktors w[i] ausgeführt wird.
In diesem Fall wird die Peakfrequenz ω_n (n = 1, ..., N) auf der Grundlage des repräsentativen Leistungsspektrum P(ω) gewonnen, das unter Verwendung der Gleichung (28) berechnet wird.
Es ist ebenso zulässig, den Prozess in Schritt S130 in der ersten bis fünften Ausführungsform wegzulassen. In diesem Fall nimmt der Einfluss von Rauschen zu und kann die Rechenlast der Signalverarbeitungseinheit 30 verringert werden.
Ferner ist möglich, eine Arrayantenne, die aus Antennenelementen aufgebaut ist, die in einem unterschiedlichen Intervall angeordnet sind, anstelle der Arrayantenne zu verwenden, die aus den Antennenelementen aufgebaut ist, die in einem konstanten Intervall angeordnet sind.
Ferner beschreiben die erste bis fünfte Ausführungsform die Radarvorrichtung 1, welche die Signale empfängt, die von den Antennenelementen ausgesendet werden, von denen jedes mittels des Empfangsschalters 21 umgeschaltet bzw. angewählt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Es ist möglich, die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine andere Art von Radarvorrichtung anzuwenden, die dazu geeignet ist, die Signale von jedem der Antennenelemente gleichzeitig zu empfangen.
(Weitere Eigenschaften und Effekte der vorliegenden Erfindung)
Es ist möglich, das Konzept der Radarvorrichtung der vorliegenden. Erfindung auf FMCW-Radarvorrichtungen anzuwenden. D. h., das Sende- und Empfangsmittel ist dazu ausgelegt, die Radarwelle in Übereinstimmung mit einem frequenzmodulierten Sendesignal auszusenden und die über die die Arrayantenne bildenden Antennenelemente empfangenen Signale mit den Sendesignalen zu mischen, um ein Schwebungssignal zu erzeugen, das aus den Empfangssignalen und den Sendesignalen gewonnen wird. Bei diesem Aufbau ist das Datenerfassungsmittel dazu ausgelegt, die Abtastung des Schwebungssignals zu erhalten, das vom Sende- und Empfangsmittel übertragen wird, um die Einheitsdaten zu erzeugen.
Wenn das Konzept der vorliegenden Erfindung auf eine FMCW-Radarvorrichtung angewandt wird, kann das Datenerfassungsmittel dazu ausgelegt sein, die Einheitsdaten für jede Modulationsperiode (1/fm) des Sendesignals zu erzeugen. Die Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ferner ein Wandlungsmittel und ein Frequenzschätzmittel auf. Das Wandlungsmittel ist dazu ausgelegt, die Abtastungen von jedem der Antennenelemente, welche die Einheitsdaten bildet, aus einem Zeitbereich in einen Frequenzbereich (oder eine Frequenzperiode) zu wandeln, um Frequenzbereichsdaten von jedem der Antennenelemente zu erzeugen. Das Frequenzschätzmittel ist dazu ausgelegt, eine Frequenz der reflektierten Radarwelle als eine Frequenz der reflektierten Radarwelle auf der Grundlage der Frequenzbereichsdaten von wenigstens einem der Antennenelemente, das im Voraus in der Arrayantenne bestimmt wird, zu schätzen. Ferner ist das Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel dazu ausgelegt, eine Autokorrelationsmatrix eines Empfangsvektors zu erzeugen, in welchem die Frequenzbereichsdaten von jedem der Antennenelemente, die auf der Grundlage jeweiliger der Einheitsdaten erzeugt werden, bei der vom Frequenzschätzmittel geschätzten Frequenz der reflektierten Radarwelle als Vektorelemente angeordnet sind. Das Frequenzschätzmittel ist dazu ausgelegt, die Frequenz der reflektierten Radarwelle zu schätzen, die zu verwenden ist, wenn die Autokorrelationsmatrix erzeugt wird, für jede Gruppe der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, die zu verwenden ist, wenn das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel den gewichteten Mittelwert berechnet.
Es gibt verschiedene Arten von Verfahren, um den Zeitbereich in den Frequenzbereich zu wandeln, wie beispielsweise eine Fouriertransformation (z. B. eine diskrete Fouriertransformation (DFT) und eine schnelle Fouriertransformation (FFT)) und eine diskrete Cosinus-Transformation (DCT).
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Wandlungsmittel dazu ausgelegt, eine Fouriertransformation auszuführen, um die Abtastung von jedem der Antennenelemente aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich zu wandeln.
Ferner weist das Frequenzschätzmittel ein Mittelwertbildungsmittel auf. Das Mittelwertbildungsmittel ist dazu ausgelegt, Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten als die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, nach Abschluss einer Ausführung der Zeitmittelung für jedes Zielantennenelements, durch eine Ausführung der Zeitmittelung der vorbestimmten Anzahl von Frequenzbereichsdaten für jedes Zielantennenelement in den Frequenzbereichsdaten, die zur Erzeugung der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen als das Ziel bei der Mittelwertberechnung des Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittels zu verwenden sind. D. h. das Frequenzschätzmittel kann dazu ausgelegt sein, die Frequenz der reflektierten Radarwelle zu schätzen, die zur Erzeugung der Autokorrelationsmatrizen zu verwenden ist, auf der Grundlage der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten von jedem der Zielantennenelemente. Die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten von jedem der Zielantennenelemente werden vom Mittelwertbildungsmittel für jede Gruppe der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen als das Ziel der Mittelwertberechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt.
Ferner kann das Mittelwertbildungsmittel dazu ausgelegt sein, die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten für jedes Antennenelement zu erzeugen. D. h., das Mittelwertbildungsmittel ist dazu ausgelegt, als die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten Frequenzbereichsdaten als den gewichteten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl von Frequenzbereichsdaten unter Verwendung der entsprechenden Gewichtungsfaktoren für jedes Zielantennenelements zu erzeugen, durch Anwenden der Gewichtungsfaktoren auf jede der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten. Die Gewichtungsfaktoren werden durch das Faktorbestimmungsmittel bestimmt und sind auf die Autokorrelationsmatrizen anzuwenden, die auf der Grundlage jeder der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten erzeugt werden.
Die herkömmliche Radarvorrichtung erzeugt übrigens die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten, indem sie den äquivalenten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten berechnet und anschließend die Frequenz der reflektierten Radarwelle auf der Grundlage dieser Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten schätzt.
Daher ist es für die herkömmliche Radarvorrichtung schwierig, den Azimut des Zielobjekts mit hoher Genauigkeit zu schätzen, wenn die Abtastung lokal mit Rauschen überlagert ist.
Demgegenüber ist es, da der Einfluss von der Abtastung lokal überlagertem Rauschen verringert werden kann, indem der gewichtete Mittelwert möglichst klein verwendet wird, gemäß der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, die Frequenz der reflektierten Radarwelle mit hoher Genauigkeit zu schätzen, so dass der Azimut des Zielobjekts mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Frequenzschätzmittel dazu ausgelegt sein, die Frequenz der reflektierten Radarwelle auf der Grundlage der Frequenzbereichsdaten zu schätzen, die erhalten, indem eine äquivalente Mittelung der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten ausgeführt wird, die erhalten werden, indem die gewichtete Mittelung für jedes der Zielantennenelemente ausgeführt wird.
Die Radarvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, die Zielfrequenzbereichsdaten zu erzeugen, die zum Schätzen der Frequenz der reflektierten Radarwelle zu verwenden sind, indem sie die äquivalente Mittelung der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten ausführt, die erhalten werden, indem die gewichtete Mittelung der Frequenzbereichsdaten über die Zeit ausgeführt wird, die zuvor beschrieben wurde. Die Radarvorrichtung kann ferner dazu ausgelegt sein, die Zielfrequenzbereichsdaten zu erzeugen, die zum Schätzen der Frequenz der reflektierten Radarwelle zu verwenden sind, indem sie den gewichteten Mittelwert der repräsentativen Frequenzbereichsdaten über die Zeit verwendet, der erhalten wird, indem die äquivalente Mittelung der Frequenzbereichsdaten für jedes Antennenelement ausgeführt wird.
D. h., bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Frequenzschätzmittel ein statistisches Mittel und ein Mittelwertbildungsmittel auf. Das statistische Mittel ist dazu ausgelegt, repräsentative Frequenzbereichsdaten für jede Einheitsdaten zu erzeugen, indem es die Frequenzbereichsdaten entsprechend jedem der Zielantennenelemente, die aus den Einheitsdaten erhalten werden, statistisch verarbeitet. Das Mittelwertbildungsmittel ist dazu ausgelegt, die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten als die Frequenzbereichsdaten auf die Zeitmittelung folgend zu erzeugen, indem es die Zeitmittelung der vorbestimmten Anzahl der repräsentativen Frequenzbereichsdaten ausführt, die vom obigen statistischen Mittel entsprechend jeder der Einheitsdaten erzeugt werden, um zur Erzeugung der vorbestimmten Anzahl von Autokorrelationsmatrizen verwendet zu werden, als das Ziel bei einer Ausführung der Mittelwertberechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel. Insbesondere schätzt das Frequenzschätzmittel die Frequenz der reflektierten Radarwelle, die anzuwenden ist, wenn die Autokorrelationsmatrix erzeugt wird, auf der Grundlage der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten, die vom Mittelwertbildungsmittel erzeugt werden, für jede Gruppe der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, als das Ziel der Mittelwerstberechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmitte. Ferner ist das Mittelwertbildungsmittel dazu ausgelegt, als die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, die durch den gewichteten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl der repräsentativen Frequenzbereichsdaten erhalten werden, als das Ziel der Mittelwertberechnung, mit den Gewichtungsfaktoren, die auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden sind, die durch die Einheitsdaten entsprechend der vorbestimmten Anzahl der repräsentativen Frequenzbereichsdaten erzeugt wird.
Bei der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist das statistische Mittel dazu ausgelegt, als die repräsentativen Frequenzbereichsdaten die Frequenzbereichsda ten zu erzeugen, die durch eine äquivalente Mittelung der Frequenzbereichsdaten erhalten werden, die von jedem der Zielantennenelemente erhalten werden.
Ferner ist das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt, als analysierten Rauschwert für jede Einheitsdaten einen Medianwert oder einen Mittelwert der Leistung im hochfrequenten Bereich in der Abtastung des Zielantennenelements, das im Voraus für eines oder mehrere Zielantennenelemente zur Rauschanalyse in den die Arrayantenne bildenden Antennenelementen bestimmt werden, zu berechnen. Anschließend schätzt das Mischrauschbetragsschätzmittel den Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, unter Verwendung des analysierten Rauschwerts von jeden Einheitsdaten.
Folglich ist es für die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, den Zielazimut mit hoher Genauigkeit zu berechnen, indem die Berechnung des gewichteten Mittelwerts der Autokorrelationsmatrizen nach einem Schätzen des Betrags von Mischrauschen aus der Leistung im hohen Frequenzbereich ausgeführt wird.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Mischrauschbetragsschätzmittel, anstelle den Medianwert oder den Mittelwert der Leistung im hochfrequenten Bereich in der Abtastung des Zielantennenelements zur Rauschanalyse zu verwenden, den Betrag von Rauschen, das jeden Einheitsdaten überlagert ist, auf der Grundlage des Mittelwerts als den analysierten Rauschwert der Leistung in allen Zeitbereichen (oder allen Zeitperioden) der Abtastung von jedem von einem oder mehreren der vorbestimmten Anzahl der Zielantennenelemente, welche die Arrayantenne bilden, schätzen.
Anstelle den Medianwert oder den Mittelwert der Leistung im hochfrequenten Bereich in der Abtastung zu verwenden, ist es möglich, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt ist, den Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, unter Verwendung einer zeitlichen Länge zu schätzen, als den analysier ten Rauschwert im Zeitbereich, in welchem die Leistung der Abtastung des Zielantennenelements bei der Rauschanalyse größer oder gleich einem Schwellenwert ist.
Gemäß obiger Beschreibung ist es möglich, den Zielazimut mit hoher Genauigkeit zu berechnen, indem der Mischrauschbetrag in den Einheitsdaten auf der Grundlage des Mittelwerts der Leistung in allen Zeitbereichen oder der zeitlichen Länge, in welcher die Leistungsspektrum größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, geschätzt und die Berechnung des gewichteten Mittelwerts der Autokorrelationsmatrizen ausgeführt wird.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es für das Mischrauschbetragsschätzmittel möglich, als einen Mischrauschbetrag der Einheitsdaten einen äquivalenten Mittelwert oder einen Medianwert der analysierten Rauschwerte, die für jedes der Zielantennenelemente bestimmt werden, zu schätzen.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es für das Mischrauschbetragsschätzmittel möglich, als den Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, einen analysierten Rauschwert zu schätzen, der für das Zielantennenelement erhalten wird.
Demgegenüber ist es bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für das Faktorbestimmungsmittel möglich, ein Verhältnis (1/q[i])/{(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} als den Gewichtungsfaktor w[i] zu berechnen, wobei w[i] ein Gewichtungsfaktor ist, der auf das i-te Autokorrelationsmatrixelement Rxx[i] (i = 1, ..., N) anzuwenden ist, d. h. der Gewichtungsfaktor w[i] wird auf jede der Autokorrelationsmatrizen vom ersten Autokorrelationsmatrixelement Rxx[1i] zum N-ten Autokorrelationsmatrixelement Rxx[N] als die vorbestimmte Anzahl von Zielautokorrelationsmatrizen, die zur Mittelwertberechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel zu verwenden sind, angewandt, (1/q[i]) ein inverser Wert des Betrags von Rauschen ist, welches den Einheitsdaten überlagert ist, der durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzt wird, und der Wert von {(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} eine Gesamtsumme der inversen Werte (1/q[i]) des Mischrauschbetrags entsprechend jedem Element des ersten Autokorrelationsmatrixelements Rxx[1] bis zum N-ten Autokorrelationsmatrixelement Rxx[N] ist.
Folglich ist es möglich, die Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix zu gewinnen, indem die Gewichtung der Autokorrelationsmatrix unter Verwendung des obigen Gewichtungsfaktors w[i] in Übereinstimmung mit dem Betrag von Mischrauschen effektiv ausgeführt wird.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es für das Faktorbestimmungsmittel möglich, den vom Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzten Mischrauschbetrag der Einheitsdaten, die zu verwenden sind, wenn jede der Autokorrelationsmatrizen erzeugt wird, mit einem vorbestimmten. Schwellenwert zu vergleichen. Das Faktorbestimmungsmittel setzt dann den Gewichtungsfaktor, der auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden ist, deren Betrag von Mischrauschen unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, auf einen vorbestimmten ersten Wert. Das Faktorbestimmungsmittel setzt schließlich den Gewichtungsfaktor, der auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden ist, deren Betrag von Mischrauschen größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, auf einen vorbestimmten zweiten Wert zu setzen, der geringer als der vorbestimmte erste Wert ist.
Unter Anwendung des obigen Verfahrens kann der Gewichtungsfaktor w[i] anhand einer einfachen Berechnung bestimmt werden. Hierdurch wird die Rechenlast für die Radarvorrichtung verringert oder niedergehalten. Bei dem obigen Aufbau des Faktorbestimmungsmittels ist es möglich, den vorbestimmten zweiten Wert von größer Null oder Null zu verwenden. D. h., es ist möglich, die Autokorrelationsmatrix mit dem Mischrauschbetrag von größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert bei der Berechnung der Abschnittmittelwertkorrelationsmatrix nicht zu verwenden. Ferner ist es dann, wenn der Gewichtungsfaktor w[i] bestimmt wird, möglich, die Summe der Gewichtungsfaktor gemäß einer Nachfrage auf eins zu normieren.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das Zielazimutberechnungsmittel ein Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix aufweist. Dieses Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix ist dazu ausgelegt, die letzte Abschnittskorrelationsmatrix abzustimmen, indes es die vorherige Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel für jeden Erzeugungszyklus der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erzeugt wird, glättet, um eine geglättete Korrelationsmatrix zu erzeugen. Das Zielazimutberechnungsmittel ist dazu ausgelegt, den Zielazimut des Zielobjekts, von welchem die Senderadarwelle reflektiert wird, auf der Grundlage der geglätteten Korrelationsmatrix für jede Erzeugung der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zu berechnen.
Eine Berechnung des Zielazimuts anhand des obigen Verfahrens kann die Genauigkeit bei einer Berechnung des Zielazimuts verbessern und erhöhen. Die bekannte Radarvorrichtung sendet Radarwellen nicht kontinuierlich, sondern periodisch aus. Wenn die Verschlechterung der Rechengenauigkeit berücksichtigt wird, die durch die Interferenz der Radarwellen zwischen dem Fahrzeug des Fahrers und einem weiteren Fahrzeug verursacht wird, wird ersichtlich, dass die Interferenz bzw. Störung nicht ständig auftritt. Aus diesem Gesichtspunkt ist es möglich, den Zielazimut mit hoher Genauigkeit zu berechnen, während der Einfluss des Abschnitts mit einem hohen Betrag von Rauschen unterdrückt oder vermieden wird, wenn die letzte Abschnittskorrelationsmatrix abgestimmt wird, indem sie unter Verwendung der vorherigen Abschnittskorrelationsmatrix geglättet wird.
Das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix kann ebenso dazu ausgelegt sein, die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1, die für jeden Zyklus einer Erzeugung der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt wird, auf der Grundlage der vorherigen Korrelationsmatrix R2_pre, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, und eines vorbestimmten Vergessensfaktors β abzustimmen und eine geglättete Korrelationsmatrix R2 in einem momentanen Zyklus unter Verwendung der Gleichung R2 = β·R2_pre + (1 – β)·R1...(Gleichung 10) durch Glättung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1 unter Verwendung der vorherigen Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die vom Abschnittskorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt werden, zu erzeugen.
In der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Zielazimutberechnungsmittel vorzugsweise ein adaptives Beurteilungsmittel auf, das dazu ausgelegt ist, zu beurteilen, ob die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt wird, bei der Erzeugung des geglätteten Korrelationsmatrix verwendet wird oder nicht, basieren auf dem Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, die durch das Mischrauschbetragsschätzmittel erzeugt werden, entsprechend jeder der vorbestimmten Anzahl der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrizen, die zu verwenden sind, wenn die Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix für jeden Erzeugungszyklus der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erzeugt wird.
D. h., das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix ist dazu ausgelegt, die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix unter Verwendung der vorherigen Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, abzustimmen und die abgestimmte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix als die geglättete Korrelationsmatrix im momentanen Zyklus zu verwenden, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erlaubt, so dass die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix unter Verwendung der vorherigen Abschnittskorrelationsmatrix, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt wird, geglättet wird. Ferner ist das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt, die geglättete Korrelationsmatrix im momentanen Zyklus einzig unter Verwendung der vorherigen geglätteten Korrelationsmatrix zu erzeugen, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, ohne die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zu verwenden, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix ablehnt.
Die den obigen Aufbau aufweisende Radarvorrichtung kann die Berechnung zur Bestimmung eines Fehlerzielazimuts vermeiden, da sie die Abschnittskorrelationsmatrix nicht verwendet, die erzeugt wird, wenn der Betrag von Mischrauschen extrem hoch ist.
Insbesondere ist das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt, die geglättete Korrelationsmatrix R2 des momentanen Zyklus unter Verwendung der Gleichung R2 = β· R2pre + (1 – β)·R1...(Gleichung 10) zu erzeugen, wen das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erlaubt. Demgegenüber verwendet das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dann, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix ablehnt, die vorherige Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, als die geglättete Korrelationsmatrix R2 des momentanen Zyklus, ohne die letzte Abschnittsmittelswertkorrelationsmatrix R1 zu verwenden.
Das adaptive Beurteilungsmittel kann ebenso dazu ausgelegt sein, einen gewichteten Mittelwert des Betrags von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, zu berechnen, indem es einen Gewichtungsfaktor, welcher dem Gewichtungsfaktor entspricht (der auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden ist), der durch das Faktorbestimmungsmittel bestimmt wird, auf den Betrag von Rauschen anwendet, welches den Einheitsdaten überlagert ist, entsprechend jeder der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, die verwendet werden, wenn die letzte Abschnittskorrelationsmatrix erzeugt wird. Das adaptive Beurteilungsmittel erlaubt die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zur Erzeugung der geglätteten Korrelationsmatrix, wenn der berechnete gewichtete Mittelwert kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert ist, und Zehnt demgegenüber die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zur Erzeugung der geglätteten Korrelationsmatrix ab, wenn der berechnete gewichtete Mittelwert über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Gemäß obiger Beschreibung kann das die obige Konfiguration und Funktion aufweisende adaptive Beurteilungsmittel eine Verwendung der Abschnittmittelwertkorrelati onsmatrix, die erzeugt wird, wenn den Einheitsdaten ein hoher Betrag von Mischrauschen überlagert ist, verhindern und die Verursachung eines Fehlers zum Schätzen eines falschen Azimuts des Zielobjekts in richtiger Weise vermeiden.
Die Methoden der den obigen Aufbau und die obigen Funktionen aufweisenden Radarvorrichtung, die dazu geeignet ist, den gewichteten Mittelwert der Frequenzabschnittsdaten zu berechnen und die Frequenz der reflektierten Radarwelle auf der Grundlage des gewichteten Mittelwerts zu schätzen, kann auf eine Radarvorrichtung angewandt werden, die dazu ausgelegt ist, eine Zielposition und eine Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts zu berechnen. D. h., das Konzept der Radarvorrichtung, die dazu geeignet ist, den Zielazimut des Zielfahrzeugs gemäß obiger Beschreibung zu schätzen, kann auf die Radarvorrichtung angewandt werden, die dazu geeignet ist, die Zielposition und die Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts auf der Grundlage des Leistungsspektrums zu berechnen, das anhand einer Frequenzanalyse unter Verwendung der Gleichungen (1) bis (4) gewonnen wird.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die dazu geeignet ist, die Zielinformation des Zielobjekts auf der Grundlage von über eine Antenne empfangenen Empfangssignalen zu gewinnen, kann das Sende- und Empfangsmittel dazu ausgelegt sein, eine Radarwelle in Übereinstimmung mit einem frequenzmodulierten Sendesignal auszusenden und das über die Antenne erhaltene Empfangssignal mit dem Sendesignal zu mischen, um ein Schwebungssignal zu erzeugen, das aus dem Empfangssignal und dem Sendesignal gewonnen wird. Das Datenerfassungsmittel erhält eine Abtastung des Schwebungssignals, das vom Sende- und Empfangsmittel übertragen wird.
Ferner kann das Zielinformationsberechnungsmittel dazu ausgelegt sein, eine Frequenz der reflektierten Radarwelle als eine Frequenz einer reflektierten Wellenkomponente zu schätzen und auf der Grundlage der geschätzten Frequenz der reflektierten Radarwelle wenigstens entweder eine Zielposition oder eine Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts als die Zielinformation zu gewinnen.
Die Radarvorrichtung kann ein Wandlungsmittel aufweisen, das dazu ausgelegt ist, eine Fouriertransformation der Abtastung aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich auszuführen.
Das Wandlungsmittel kann ferner dazu ausgelegt sein, eine Fouriertransformation der Abtastung aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich auszuführen.
Ferner kann das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt sein, einen Medianwert oder einen Mittelwert der Leistung in einem vorbestimmten hochfrequenten Bereich für jede Abtastung zu gewinnen und den berechneten Medianwert oder Mittelwert als den Betrag des Mischrauschens zu schätzen.
Folglich ermöglicht es ein Schätzen des Betrags von Mischrauschen aus der Leistung im hohen Frequenzbereich und eine Berechnung des gewichteten Mittelwerts der Frequenzbereichsdaten, die Zielinformation mit hoher Genauigkeit zu berechnen und gleichzeitig den Einfluss von Rauschen zu unterdrücken.
Ferner kann das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt sein, einen Mittelwert der Leistung in allen Zeitbereichen von jeder Abtastung zu berechnen, anstelle den Medianwert oder den Mittelwert der Leistung im hochfrequenten Bereich der Abtastung zu verwenden, und den berechneten Mittelwert als den Rauschmischbetrag zu schätzen.
Ferner kann das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt sein, eine Zeitspanne der Abtastung zu berechnen, wenn die Leistung der Abtastung größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert für jede Abtastung ist, und diese berechnete Zeitspanne auf den Mischrauschbetrag zu setzen.
Folglich ist es möglich, die Zielinformation des Zielobjekts mit hoher Genauigkeit zu berechnen, während der Einfluss von Rauschen durch ein Schätzen des Betrags von Mischrauschen auf der Grundlage des Mittelwerts der Leistung im gesamten Zeitbereich oder in der gesamten Zeitspanne der Leistung von größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert unterdrückt wird, und anschließend den gewichteten Mittelwert der Frequenzbereichsdaten zu berechnen.
Bei der Radarvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Faktorbestimmungsmittel dazu ausgelegt sein, ein Verhältnis {(1/q[i])/{(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} als den Gewichtungsfaktor w[i] zu bestimmen, wobei dieser w[i] ein Gewichtungsfaktor ist, der auf die i-ten Frequenzbereichsdaten F[i] (i = 1, ..., N) anzuwenden ist, d. h. der Gewichtungsfaktor w[i] wird auf jede der Frequenzbereichsdaten von den ersten Frequenzbereichsdaten F[1] bis zu den N-ten Frequenzbereichsdaten F[N] als die vorbestimmte Anzahl der Frequenzbereichsdaten, die für die Mittelwertberechnung durch das Mittelwertbildungsmittel zu verwenden sind, angewandt, der Wert (1/q[i] ist ein inverser Wert des Mischrauschbetrags der Abtastung, der durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzt wird, und der Wert von {(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} ist eine Gesamtsumme der inversen Werte (1/q[i]) des Mischrauschbetrags entsprechend jeder der ersten Frequenzbereichsdaten F[1] bis zu den N-ten Frequenzbereichsdaten F[N].
Folglich können dadurch, dass der Gewichtungsfaktor w[i] anhand des obigen Verfahrens bestimmt wird, die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten berechnet werden, indem die Frequenzbereichsdaten in Übereinstimmung mit dem Mischrauschbetrag effektiv gewichtet werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das Faktorbestimmungsmittel dazu ausgelegt sein, den Betrag von der Abtastung überlagertem Rauschen, der durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzt wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen, jeweils für jede der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten, die zur Mittelwertberechnung durch das Mittelwertbildungsmittel zu verwenden sind, wobei die Abtastung Daten vor der Wandlung in die Frequenzbereichsdaten entspricht. Das Faktorbestimmungsmittel setzt den Gewichtungsfaktor, der auf die Frequenzbereichsdaten anzuwenden ist, deren Mischrauschbetrag unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, auf einen vorbestimmten ersten Wert. Ferner setzt das Faktorbestimmungsmittel den Gewichtungsfaktor, der auf die Frequenzbereichsdaten anzuwenden ist, deren Mischrauschbetrag größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, auf einen vorbestimmten zweiten Wert. Insbesondere ist der vorbestimmte zweite Wert geringer als der vorbestimmte erste Wert.
Obgleich die bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben wurden, werden Fachleuten verschiedene Modifikationen und Alternativen zu den aufgezeigten Details ersichtlich sein. Folglich sollten die hierin offenbarten bestimmten Anordnungen nur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung angesehen werden, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird, jedoch nicht beschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-243145 [0001]
- JP 2006-284182 [0004]
- JP 2006-300720 [0004]

Claims

Radarvorrichtung, die dazu geeignet ist, einen Azimut eines Zielobjekts auf der Grundlage von Empfangssignalen zu bestimmen, die reflektierten Radarwellen entsprechen, die vom Zielobjekt reflektiert werden, wobei die Radarvorrichtung aufweist: – ein Sende- und Empfangsmittel, das dazu ausgelegt ist, Radarwellen auszusenden und anschließend reflektierte Radarwellen, vom Zielobjekt reflektiert werden, über eine Arrayantenne bestehend aus Antennenelementen zu empfangen und Empfangssignale entsprechend den reflektierten Radarwellen zu erzeugen und zu übertragen; – ein Datenerfassungsmittel, das dazu ausgelegt ist, wiederholt Folgendes auszuführen: – Empfangen der vom Sende- und Empfangsmittel übertragenen Empfangssignale; – Gewinnen von Abtastungen entsprechend den Empfangssignalen; und – Erzeugen von Einheitsdaten als einen Satz der Abtastungen von jedem der Antennenelemente; – ein Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel, das dazu ausgelegt ist, eine Autokorrelationsmatrix auf der Grundlage jeweiliger Einheitsdaten zu erzeugen; – ein Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel, das dazu ausgelegt ist, einen Prozess zur Berechnung eines zeitlichen Mittelwerts einer vorbestimmten Anzahl der vom Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugten Autokorrelationsmatrizen jeweiliger Einheitsdaten auszuführen und auf den Zeitmittelungsprozess folgend eine Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix als eine Autokorrelationsmatrix zu erzeugen; – ein Zielazimutberechnungsmittel, das dazu ausgelegt ist, einen Azimut des Zielobjekts auf der Grundlage der vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrizen zu berechnen; – ein Mischrauschbetragsschätzmittel, das dazu ausgelegt ist, einen Betrag von jeweiligen Einheitsdaten überlagertem Rauschen zu schätzen; und – ein Faktorbestimmungsmittel, das dazu ausgelegt ist, einen Gewichtungsfaktor, der auf jede der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen anzuwenden ist, die einem Ziel bei der Berechnung des Mittelwerts entspricht, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel ausgeführt wird, auf der Grundlage des vom Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzten Betrags von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, zu bestimmen, wobei – das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel die vom Faktorbestimmungsmittel bestimmten Gewichtungsfaktoren auf jede der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen anwendet und eine Autokorrelationsmatrix erzeugt, indem es den gewichteten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen unter Verwendung der vom Faktorbestimmungsmittel gewonnenen Gewichtungsfaktoren berechnet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sende- und Empfangsmittel dazu ausgelegt ist, die Radarwelle in Übereinstimmung mit einem frequenzmodulierten Sendesignal auszusenden und die über die Antennenelemente, welche die Arrayantenne bilden, empfangenen Signale mit den Sendesignalen zu mischen, um ein Schwebungssignal zu erzeugen, das aus den Empfangssignalen und den Sendesignalen gewonnen wird; und – das Datenerfassungsmittel dazu ausgelegt ist, die Abtastungen des vom Sende- und Empfangsmittel übertragenen Schwebungssignals zu erhalten, um die Einheitsdaten zu erzeugen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – ein Wandlungsmittel, das dazu ausgelegt ist, die Abtastungen von jedem der Antennenelemente, welche die Einheitsdaten bilden, aus einem Zeitbereich in einen Frequenzbereich zu wandeln, um Frequenzbereichsdaten von jedem der Antennenelemente zu erzeugen; und – ein Frequenzschätzmittel, das dazu ausgelegt ist, eine Frequenz der reflektierten Radarwelle als eine Frequenz der reflektierten Radarwelle auf der Grundlage der Frequenzbereichsdaten von wenigstens einem der Antennenelemente, das im Voraus in der Arrayantenne bestimmt wird, zu schätzen, wobei – das Autokorrelationsmatrixerzeugungsmittel dazu ausgelegt ist, eine Autokorrelationsmatrix eines Empfangsvektors zu erzeugen, in welchem die Frequenzbereichsdaten von jedem der Antennenelemente, die auf der Grundlage jeweiliger Einheitsdaten erzeugt werden, bei der vom Frequenzschätzmittel geschätzten Frequenz der reflektierten Radarwelle als Vektorelemente angeordnet sind, und – das Frequenzschätzmittel dazu ausgelegt ist, die Frequenz der reflektierten Radarwelle zu schätzen, die zu verwenden ist, wenn die Autokorrelationsmatrix erzeugt wird, für jede Gruppe der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, die zu verwenden ist, wenn das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel den gewichteten Mittelwert berechnet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlungsmittel dazu ausgelegt ist, eine Fouriertransformation auszuführen, um die Abtastungen von jedem der Antennenelemente aus einem Zeitbereich in einen Frequenzbereich zu wandeln.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Frequenzschätzmittel ein Mittelwertbildungsmittel aufweist, das dazu ausgelegt ist, Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten als die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, auf eine Beendigung einer Ausführung der Zeitmittelung für jedes Zielantennenelements folgend, durch eine Ausführung der Zeitmittelung der vorbestimmten Anzahl von Frequenzbereichsdaten für jedes Zielantennenelement in den Frequenzbereichsdaten, die zur Erzeugung der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen zu verwenden sind, als das Ziel bei der Mittelwertberechnung des Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittels, wobei – das Frequenzschätzmittel dazu ausgelegt ist, die Frequenz der reflektierten Radarwelle zu schätzen, die zur Erzeugung der Autokorrelationsmatrizen zu verwenden ist, auf der Grundlage der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten von jedem der Zielantennenelemente, die vom Mittelwertbildungsmittel erzeugt werden, für jede Gruppe der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, als das Ziel der Mittelwertberechnung des Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittels, und – das Mittelwertbildungsmittel dazu ausgelegt ist, als die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten Frequenzbereichsdaten als einen gewichteten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl von Frequenzbereichsdaten unter Verwendung der entsprechenden Gewichtungsfaktoren für jedes Zielantennenelements zu erzeugen, durch Anwenden der Gewichtungsfaktoren auf jede der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten, wobei die Gewichtungsfaktoren durch das Faktorbestimmungsmittel bestimmt werden und auf die Autokorrelationsmatrizen anzuwenden sind, die auf der Grundlage jeder der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten erzeugt werden.
Radarvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Frequenzschätzmittel dazu ausgelegt ist, die Frequenz der reflektierten Radarwelle auf der Grundlage der Frequenzbereichsdaten zu schätzen, die erhalten werden, indem eine äquivalente Mittelung der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten ausgeführt wird, die von jedem der Zielantennenelemente erhalten werden.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Frequenzschätzmittel aufweist: – ein statistisches Mittel, das dazu ausgelegt ist, repräsentative Frequenzbereichsdaten für jede Einheitsdaten zu erzeugen, indem es die Frequenzbereichsdaten entsprechend jedem der Zielantennenelemente, die aus den Einheitsdaten erhalten werden, statistisch verarbeitet; und – ein Mittelwertbildungsmittel, das dazu ausgelegt ist, die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten als die Frequenzbereichsdaten auf die Zeitmittelung folgend zu erzeugen, indem es die Zeitmittelung der vorbestimmten Anzahl der repräsentativen Frequenzbereichsdaten ausführt, die vom statistischen Mittel entsprechend jeder der Einheitsdaten erzeugt werden, um zur Erzeugung der vorbestimmten Anzahl von Autokorrelationsmatrizen verwendet zu werden, als das Ziel bei einer Ausführung der Mittelwertberechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel, wobei – das Frequenzschätzmittel die Frequenz der reflektierten Radarwelle, die anzuwenden ist, wenn die Autokorrelationsmatrix erzeugt wird, auf der Grundlage der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten schätzt, die vom Mittelwertbildungsmittel erzeugt werden, für jede Gruppe der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, als das Ziel einer Berechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel, und – das Mittelwertbildungsmittel dazu ausgelegt ist, als die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, die durch den gewichteten Mittelwert der vorbestimmten Anzahl der repräsentativen Frequenzbereichsdaten erhalten werden, als das Ziel der Mittelwertberechnung, mit den Gewichtungsfaktoren, die auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden sind, die durch die Einheitsdaten entsprechend der vorbestimmten Anzahl der repräsentativen Frequenzbereichsdaten erzeugt wird.
Radarvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das statistische Mittel dazu ausgelegt ist, als die repräsentativen Frequenzbereichsdaten die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, die durch eine äquivalente Mittelung der Frequenzbereichsdaten erhalten werden, die von jedem der Zielantennenelemente erhalten werden.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt ist, – als analysierten Rauschwert für jede Einheitsdaten einen Medianwert oder einen Mittelwert der Leistung im hochfrequenten Bereich in den Abtastungen von einem oder mehreren Antennenelementen, das/die im Voraus als das/die Zielantennen element/Zielantennenelemente zur Rauschanalyse in den die Arrayantenne bildenden Antennenelementen bestimmt werden, zu berechnen; und – den Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, unter Verwendung des analysierten Rauschwerts von jeden Einheitsdaten zu schätzen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt ist, – einen Mittelwert der Leistung in allen Zeitbereichen in den Abtastungen des Zielantennenelements, das im Voraus als das Zielantennenelement zur Rauschanalyse unter den die Arrayantenne bildenden Antennenelementen bestimmt wird, als den analysierten Rauschwert zu berechnen; und – den Betrag von Rauschen, welches den jeweiligen Einheitsdaten überlagert ist, auf der Grundlage des Mittelwerts jedes Zielantennenelements zu schätzen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt ist, – eine Zeitspanne von größer oder gleich einem Schwellenwert im Zeitbereich der Abtastung des Zielantennenelements, das im Voraus als das Zielantennenelement zur Rauschanalyse in den die Arrayantenne bildenden Antennenelementen bestimmt wird, als den analysierten Rauschwert zu gewinnen; und – den Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, auf der Grundlage der Zeitspanne jedes Zielantennenelements zu schätzen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anzahl der Zielantennenelemente zur Rauschanalyse größer oder gleich zwei ist; und – das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt ist, als einen Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, einen äquivalenten Mittelwert oder einen Medianwert der analysierten Rauschwerte, die für jedes der Zielantennenelemente bestimmt werden, zu schätzen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anzahl der Zielantennenelemente zur Rauschanalyse bei eins liegt; und – das Mischrauschbetragsschätzmittel einen analysierten Rauschwert des Zielantennenelements als den Betrag von Rauschen verwendet, welches den Einheitsdaten überlagert ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faktorbestimmungsmittel dazu ausgelegt ist, ein Verhältnis (1/q[i])/{(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} als den Gewichtungsfaktor w[i] zu berechnen, wobei – w[i] ein Gewichtungsfaktor ist, der auf das i-te Autokorrelationsmatrixelement Rxx [i] (i = 1, ..., N) anzuwenden ist, – der Gewichtungsfaktor w[i] auf jede der Autokorrelationsmatrizen vom ersten Autokorrelationsmatrixelement Rxx[1] zum N-ten Autokorrelationsmatrixelement Rxx[N] als die vorbestimmte Anzahl von Zielautokorrelationsmatrizen, die zur Mittelwertberechnung durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel zu verwenden sind, angewandt wird, – (1/q[i]) ein inverser Wert des Betrags von Rauschen ist, welches den Einheitsdaten überlagert ist, der durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzt wird, und – der Wert von {(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} eine Gesamtsumme der inversen Werte (1/q[i]) des Betrags von Mischrauschen entsprechend jedem Element des ersten Autokorrelationsmatrixelements Rxx[1] bis zum N-ten Autokorrelationsmatrixelement Rxx[N] ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faktorbestimmungsmittel dazu ausgelegt ist, – den durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzte Betrag von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, die zu verwenden sind, wenn jede der Autokorrelationsmatrizen erzeugt wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen, – den Gewichtungsfaktor, der auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden ist, deren Betrag von Mischrauschen unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, auf einen vorbestimmten ersten Wert zu setzen, und – den Gewichtungsfaktor, der auf die Autokorrelationsmatrix anzuwenden ist, deren Betrag von Mischrauschen größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, auf einen vorbestimmten zweiten Wert zu setzen, der geringer als der vorbestimmte erste Wert ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zielazimutberechnungsmittel ein Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix aufweist, das dazu ausgelegt ist, die letzte Abschnittskorrelationsmatrix abzustimmen, indes es die vorherige Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel für jeden Erzeugungszyklus der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erzeugt, glättet, um eine geglättete Korrelationsmatrix zu erzeugen; und – das Zielazimutberechnungsmittel dazu ausgelegt ist, den Zielazimut des Zielobjekts, von welchem die Senderadarwelle reflektiert wird, auf der Grundlage der geglätteten Korrelationsmatrix für jeden Erzeugungszyklus der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zu berechnen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt ist, die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1, die für jeden Zyklus einer Erzeugung der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix durch das Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt wird, auf der Grundlage der vorherigen Korrelationsmatrix R2_pre, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, und eines vorbestimmten Vergessensfaktors β abzustimmen und eine geglättete Korrelationsmatrix R2 in einem momentanen Zyklus unter Verwendung der Gleichung R2 = β·R2_pre + (1 – β)·R1 durch Glättung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1 unter Verwendung der vorherigen Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die vom Abschnittskorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt werden, zu erzeugen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass – das Zielazimutberechnungsmittel ein adaptives Beurteilungsmittel aufweist, das dazu ausgelegt ist, zu beurteilen, ob die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt wird, bei der Erzeugung des geglätteten Korrelationsmatrix verwendet wird oder nicht, auf der Grundlage des Betrags von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, die durch das Mischrauschbetragsschätzmittel erzeugt werden, entsprechend jeder der vorbestimmten Anzahl der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrizen, die zu verwenden sind, wenn die Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix für jeden Erzeugungszyklus der Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erzeugt wird, wobei – das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt ist, die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix unter Verwendung der vorherigen Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, abzustimmen und die abgestimmte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix als die geglättete Korrelationsmatrix im momentanen Zyklus zu verwenden, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erlaubt, so dass die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix unter Verwendung der vorherigen Abschnittskorrelationsmatrix, die vom Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrixerzeugungsmittel erzeugt wird, geglättet wird, und – das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt ist, die geglättete Korrelationsmatrix im momentanen Zyklus einzig unter Verwendung der vorherigen geglätteten Korrelationsmatrix zu erzeugen, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, ohne die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zu verwenden, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix ablehnt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass – das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt ist, die geglättete Korrelationsmatrix R2 im momentanen Zyklus unter Verwendung der Gleichung R2 = β·R2pre + (1 – β)·R1 zu erzeugen, indem es die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1 mit der geglätteten Korrelationsmatrix R2pre, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, und dem vorbestimmten Vergessensfaktor β abstimmt, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix erlaubt, um die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1 unter Verwendung der vorherigen Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zu glätten; und – das Mittel zur Erzeugung einer geglätteten Korrelationsmatrix dazu ausgelegt ist, die geglätteten Korrelationsmatrix R2pre, die im vorherigen Zyklus erzeugt wurde, als die geglätteten Korrelationsmatrix R2 im momentanen Zyklus zu bestimmen, ohne die letzte Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix R1 zu verwenden, wenn das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix ablehnt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass – das adaptive Beurteilungsmittel einen gewichteten Mittelwert des Betrags von Rauschen, welches den Einheitsdaten überlagert ist, berechnet, indem es einen Gewichtungsfaktor, welcher dem Gewichtungsfaktor entspricht, der durch das Faktorbestimmungsmittel als das Gewichtungsfaktor bestimmt wird, der auf die Autokorrelationsmatrix angewandt wird, auf den Betrag von Rauschen anwendet, welches den Einheitsdaten überlagert ist, entsprechend jeder der vorbestimmten Anzahl der Autokorrelationsmatrizen, die verwendet werden, wenn die letzte Abschnittskorrelationsmatrix erzeugt wird, wobei – das adaptive Beurteilungsmittel die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelationsmatrix zur Erzeugung der geglätteten Korrelationsmatrix erlaubt, wenn der berechnete gewichtete Mittelwert kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert ist, und die Verwendung der letzten Abschnittsmittelwertkorrelati onsmatrix zur Erzeugung der geglätteten Korrelationsmatrix ablehnt, wenn der berechnete gewichtete Mittelwert über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Radarvorrichtung, die dazu geeignet ist, Zielinformation eines Zielobjekts auf der Grundlage von Empfangssignalen entsprechend reflektierten Radarwellen, die vom Zielobjekt reflektiert werden, zu berechnen, wobei die Radarvorrichtung aufweist: – ein Sende- und Empfangsmittel, das dazu ausgelegt ist, eine Radarwelle auszusenden und eine reflektierte Radarwelle, die vom Zielobjekt reflektiert wird, über eine Antenne zu empfangen und Empfangssignale entsprechend den reflektierten Radarwellen zu erzeugen und zu übertragen; – ein Datenerfassungsmittel, das dazu ausgelegt ist, wiederholt Abtastungen der Empfangssignale zu erhalten, die vom Sende- und Empfangsmittel übertragen werden; – ein Wandlungsmittel, das dazu ausgelegt ist, die Abtastung im Zeitbereich in die Abtastung im Frequenzbereich zu wandeln, um Frequenzbereichsdaten zu erzeugen; – ein Mischrauschbetragsschätzmittel, das dazu ausgelegt ist, einen Betrag von Rauschen zu schätzen, das in jeder der Abtastungen überlagert ist, die durch das Datenerfassungsmittel erhalten werden; – ein Mittelwertbildungsmittel, das dazu ausgelegt ist, Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten als die Frequenzbereichsdaten nach der Zeitmittelung zu erzeugen, indem es eine Zeitmittelung der Frequenzbereichsdaten entsprechend der vorbestimmten Anzahl von Abtastungen, die vom Wandlungsmittel erzeugt werden, ausführt; – ein Zielinformationsberechnungsmittel, das dazu ausgelegt ist, die Zielinformation auf der Grundlage der Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten zu erhalten, die vom Mittelwertbildungsmittel erzeugt werden; und – ein Faktorbestimmungsmittel, das dazu ausgelegt ist, einen Gewichtungsfaktor zu bestimmen, der auf jede der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten als das Ziel einer Berechnung der Abschnittsmittelwertfrequenzdaten durch das Mittelwertbildungsmittel angewandt wird, auf der Grundlage des vom Misch rauschbetragsschätzmittel geschätzten Betrags von Mischrauschen in der Abtastung vor der Wandlung in die Frequenzbereichsdaten, wobei – das Mittelwertbildungsmittel dazu ausgelegt ist, den vom Faktorbestimmungsmittel bestimmten Gewichtungsfaktor auf jede der vorbestimmten Anzahl von Frequenzbereichsdaten anzuwenden, um die Frequenzbereichsdaten zu erzeugen, als die Abschnittsmittelwertfrequenzbereichsdaten, die erhalten werden, indem die Berechnung des gewichteten Mittelwerts der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten unter Verwendung des vom Faktorbestimmungsmittel bestimmten Gewichtungsfaktors ausgeführt wird.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sende- und Empfangsmittel eine Radarwelle in Übereinstimmung mit einem frequenzmodulierten Sendesignal aussendet, und das über die Antenne erhaltene Empfangssignal mit dem Sendesignal mischt, um ein Schwebungssignal zu erzeugen, das aus dem Empfangssignal und dem Schwebungssignal gewonnen wird; – das Datenerfassungsmittel eine Abtastung aus dem Schwebungssignal gewinnt, das vom Sende- und Empfangsmittel übertragen wird; und – das Zielinformationsberechnungsmittel dazu ausgelegt ist, eine Frequenz der reflektierten Radarwelle als eine Frequenz einer reflektierten Wellenkomponente zu schätzen und auf der Grundlage der geschätzten Frequenz der reflektierten Radarwelle wenigstens entweder eine Zielposition oder eine Fahrgeschwindigkeit des Zielobjekts als die Zielinformation zu gewinnen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlungsmittel dazu ausgelegt ist, eine Fouriertransformation der Abtastung aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich auszuführen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel dazu ausgelegt ist, einen Medianwert oder einen Mittelwert der Leistung in einem vorbestimmten hochfrequenten Bereich für jede Ab tastung zu gewinnen und den Medianwert oder den Mittelwert als den Betrag des Mischrauschens zu schätzen.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel einen Mittelwert der Leistung in allen Zeitbereichen jede Abtastung berechnet und den berechneten Mittelwert als den Mischrauschbetrag schätzt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrauschbetragsschätzmittel eine Zeitspanne der Abtastung berechnet, wenn die Leistung jeder Abtastung größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, und die geschätzte Zeitspanne auf den Mischrauschbetrag setzt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass – das Faktorbestimmungsmittel dazu ausgelegt ist, den Gewichtungsfaktor w[i] zu bestimmen, wobei w[i] ein Gewichtungsfaktor w[i] als ein Verhältnis (1/q[i])/{(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} eines inversen Werts (1/q[i] des Betrags q[i] von Mischrauschen und einer Gesamtsumme {(1/q[1]) + ... + (1/q[N])} von inversen Werten (1/q[i] des Betrags von Mischrauschen entsprechend jeder der ersten Frequenzbereichsdaten F[1] bis zu den N-ten Frequenzbereichsdaten F[N] ist, wobei – der Gewichtungsfaktor w[i] ein Gewichtungsfaktor ist, der auf die i-ten Frequenzbereichsdaten F[i] (i = 1, ..., N) von den ersten Frequenzbereichsdaten F[1] bis zu den N-ten Frequenzbereichsdaten F[N] als die vorbestimmte Anzahl der Frequenzbereichsdaten als Ziel der Mittelwertberechnung durch das Mittelwertbildungsmittel anzuwenden ist, und – der Betrag q[i] des Mischrauschens durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzt wird und auf die Abtastung als die Daten vor der Wandlung in die Frequenzbereichsdaten F[i], auf welche der Gewichtungsfaktor w[i] angewandt wird, anzuwenden ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Faktorbestimmungsmittel dazu ausgelegt ist, – den Betrag von der Abtastung überlagertem Rauschen, der durch das Mischrauschbetragsschätzmittel geschätzt wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen, jeweils für jede der vorbestimmten Anzahl der Frequenzbereichsdaten, die zur Mittelwertberechnung durch das Mittelwertbildungsmittel zu verwenden sind, wobei die Abtastung Daten vor der Wandlung in die Frequenzbereichsdaten entspricht, – den Gewichtungsfaktor, der auf die Frequenzbereichsdaten anzuwenden ist, deren Mischrauschbetrag unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, auf einen vorbestimmten ersten Wert zu setzen, und – den Gewichtungsfaktor, der auf die Frequenzbereichsdaten anzuwenden ist, deren Mischrauschbetrag größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, auf einen vorbestimmten zweiten Wert zu setzen, wobei – der vorbestimmte zweite Wert geringer als der vorbestimmte erste Wert ist.