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DE102014011766A1 - Radar für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Radar für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben desselben Download PDF

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DE102014011766A1
DE102014011766A1 DE102014011766.9A DE102014011766A DE102014011766A1 DE 102014011766 A1 DE102014011766 A1 DE 102014011766A1 DE 102014011766 A DE102014011766 A DE 102014011766A DE 102014011766 A1 DE102014011766 A1 DE 102014011766A1
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Seong Hee JEONG
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Mando Corp
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Abstract

Es wird hier ein Fahrzeugradar offenbart. Das Radar kann enthalten: Tx-Antennen für einen mittleren Bereich, Tx-Antennen für einen kurzen Bereich, Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie vertikal eine lange Form haben und horizontal verteilt sind, Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie vertikal eine lange Form haben und zwischen einigen der Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich angeordnet sind, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, Signale von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für den mittleren Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich empfangen wurden, oder Signale von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für den kurzen Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich empfangen wurden, zu verarbeiten.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Radarvorrichtung, und insbesondere auf eine Radarvorrichtung, die in der Lage ist, sämtliche von einer Kurzbereichsfunktion, einer Mittelbereichs- und LRR-Funktion zu stützen, die konfiguriert ist, sämtliche von der Kurz-, Mittel- und Weitbereichsfunktion durch eine einzige Vorrichtung oder Systemkonfiguration zu stützen, und bei der die meisten der Elemente der Radarvorrichtung auf einem einzelnen Chip realisiert sind, wodurch sie in der Lage ist, eine Miniaturisierung, Integration hoher Dicht und geringere Energie zu erzielen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In jüngerer Zeit wird die Forschung für einen Kurzbereichs- und Hochauflösungsradar in Millimeter- und Submillimeterbändern fortgesetzt gemäß einer Zunahme der Nachfrage nach dem Kurzbereichs- und Hochauflösungsradar. Ein Hochauflösungs-Radarsystem, das in der Lage ist, den Abstand zwischen benachbarten Objekten zu bestimmen oder aufzulösen, wird in verschiedener Weise für industrielle und militärische Zwecke verwendet. Ein Fahrzeugradarsystem wird hauptsächlich im realen Leben verwendet. Das Fahrzeugradarsystem ist eine wesentliche Technologie zum Realisieren eines intelligenten Transportsystems und kann als ein Sicherheitsfahrsystem für ein Fahrzeug bezeichnet werden, das entwickelt wurde, um einen Unfall zu verhindern, der aufgrund schlechter Wetterbedingungen oder der Unachtsamkeit eines Fahrers auftreten kann, durch Erfassen einer Bewegung eines anderen Fahrzeugs oder Objekts, das sich innerhalb eines Radius von etwa 250 m oder weniger bewegt oder stillsteht.
  • Ein herkömmliches Hochauflösungs-Radarsystem erfasst Objekte in verschiedenen Richtungen durch Abtasten der Objekte unter Verwendung einer genauen mechanischen Vorrichtung, um eine hohe Raumauflösung innerhalb eines kleinen Sichtfelds zu erhalten. Bei einem derartigen Radarsystem werden stattdessen eine Mehrstrahlantenne, die zum elektrischen Abtasten in der Lage ist, und eine digitale Strahlenformungstechnologie verwendet, da eine entsprechende mechanische Vorrichtung vergrößert wird, wenn die Anzahl von Antennen vergrößert wird, um die Raumauflösung zu erhöhen. Aus diesem Grund wird das herkömmliche Hochauflösungs-Radarsystem hauptsächlich für einen kleinen Radar für ein Fahrzeug angewendet.
  • Eine Fahrzeugradartechnologie kann klassifiziert werden in einen Weitbereichsradar (LLR), der in der Lage ist, ein Objekt innerhalb etwa 250 m oder weniger zu erfassen, und einen Kurzbereichsradar (SRR), der in der Lage ist, ein Objekt innerhalb 60 m oder weniger zu erfassen. Eine Frequenz eines 77 GHz-Bands wird hauptsächlich für das LRR verwendet, und eine Frequenz eines 24 GHz-Bands wird hauptsächlich für das SRR verwendet.
  • Beispielsweise hat ein existierendes Fahrzeugradar, das konfiguriert ist, sowohl eine adaptive Fahrsteuerungs(ACC)-Funktion als auch eine Stop-&-Go-Funktion durchzuführen und für eine Frontkollisionswarnung und -verhinderung (z. B. eine automatische Notbremsung (AEB)) angewendet wird, eine Konfiguration, bei der Radarsensoren für einen Kurzbereich und ein Radarsensor für mittleren/weiten Bereich getrennt und installiert sind, wie in 1 illustriert ist. Bei einem derartigen kombinierten ACC- und AEB-System führt der mittlere und LRR für ACC eine Kollisionswarnungs- und Verhinderungsfunktion durch, indem eine Fahrspurmarkierung eines Abschnitts von 0~200 m vor dem Fahrzeug, entlang der ein angetriebenes Fahrzeug fährt, erfasst wird, und die SRRs für eine AEB führt eine Kollisionswarnungs- und -verhinderungsfunktion durch, indem Fahrzeuge erfasst werden, die Fahrspurmarkierungen in einem Abschnitt von 0~60 m vor dem Fahrzeug, entlang denen das angetriebene Fahrzeug fährt, überqueren.
  • Es wurde kürzlich ein integriertes Radar für einen Kurzbereich und einen mittleren/langen Bereich vorgeschlagen, bei dem die Radarsensoren für einen kurzen Bereich und der Radarsensor für den mittleren/langen Bereich, die wie vorstehend beschrieben getrennt ist, integriert sind, wie in 2 illustriert ist.
  • Bei der herkömmlichen Fahrzeugradarvorrichtung sind jedoch der LRR-Modus, der durch einen relativ langen Erfassungsbereich und ein enges Sichtfeld gekennzeichnet ist, und der SRR-Modus, der durch einen kurzen Erfassungsbereich und ein breites Sichtfeld gekennzeichnet ist, abhängig von ihrer jeweiligen Verwendung auf eine einzelne Vorrichtung oder System beschränkt anwendbar.
  • Dokument des Standes der Technik
  • Patentdokument
    • (Patentdokument 1) Koreanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2009-0067990
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein integriertes Fahrzeugradar für einen kurzen Bereich und mittleren/langen Bereich vorzusehen, das in der Lage ist, eine Implementierungsfläche zu verringern.
  • Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein integriertes Fahrzeugradar für einen kurzen Bereich und einen mittleren/langen Bereich vorzusehen, das eine hohe Empfangsempfindlichkeit hat.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Lösen der Aufgaben der vorliegenden Erfindung kann ein Radar für ein Fahrzeug enthalten: Tx-Antennen für einen mittleren Bereich, Tx-Antennen für einen kurzen Bereich, Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie eine vertikale Form haben und horizontal verteilt sind, Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass eine lange vertikale Form haben und zwischen einigen der Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich verteilt sind, und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, Signale von Funkwellen zu verarbeiten, die von einem bestimmten Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen durch die Tx-Antennen für den mittleren Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich empfangen werden, oder Signale von Funkwellen zu verarbeiten, die von einem bestimmten Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für den kurzen Bereich ausgestrahlt wurden und die von den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich empfangen wurden.
  • In diesem Fall sind Rx Antennen, die in jeder der Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich enthalten sind, und jede der Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich vertikal angeordnet.
  • Das Radar für ein Fahrzeug kann weiterhin enthalten: eine Übertragungsschaltung, die konfiguriert ist, Energie zum Übertragen von Tx-Funkwellen zu den Tx-Antennen für den mittleren Bereich oder den Tx-Antennen für den kurzen Bereich als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit zu liefern, und eine Tx-Schaltereinheit, die konfiguriert ist zum selektiven Verbinden der Tx-Antennen für den mittleren Bereich oder der Tx-Antennen für den kurzen Bereich und der Übertragungsschaltung als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit.
  • Das Radar für ein Fahrzeug kann weiterhin enthalten: eine Empfangsschaltung, die konfiguriert ist zum Demodulieren der von den Rx-Antennen für den mittleren Bereich oder der Rx-Antennen für den kurzen Bereich empfangenen Signale und zum Übertragen der demodulierten Signale zu der Steuereinheit, und eine Rx-Schaltereinheit, die konfiguriert ist zum selektiven Verbinden der Rx-Antennen für den mittleren Bereich oder der Rx-Antennen für den kurzen Bereich und der Übertragungsschaltung als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit.
  • In diesem Fall können Rx-Antennenspalten für den langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich nicht überlappen, zu jeweils zwei oder mehr gruppiert sein, die gruppierten Rx-Antennenspalten können mit einer einzelnen Empfangsleitung verbunden sein, und Rx-Antennenspalten für den langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich überlappen, können mit jeweiligen Empfangsleitungen verbunden sein.
  • In diesem Fall kann die Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Tx-Antennen für den mittleren Bereich so steuert, dass die Tx-Antennen Tx-Funkwellen in einem ersten Zeitintervall ausstrahlen, und die Tx-Antennen für den kurzen Bereich so steuert, dass die Tx-Antennen Tx-Funkwellen in einem zweiten Zeitintervall ausstrahlen.
  • In diesem Fall ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie die von den Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich überlappen, empfangenen Signale zu jeweils zwei oder mehr gruppiert, um die gruppierten Signale in dem Intervall, in welchem die Tx-Funkwellen für den mittleren Bereich ausgestrahlt werden, zu verarbeiten, und jedes der von den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich empfangenen Signale in dem Intervall, in welchem die Tx-Funkwellen für den kurzen Bereich ausgestrahlt werden, zu verarbeiten.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Lösen der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Radars für ein Fahrzeug vorgesehen, enthaltend Tx-Antennen für einen mittleren Bereich, Tx-Antennen für einen kurzen Bereich, Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie eine lange vertikale Form haben und horizontal verteilt sind, und Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie eine lange vertikale Form haben und horizontal verteilt sind. Das Verfahren kann enthalten: Verbinden der Tx-Antennen für den mittleren Bereich mit Übertragungsleitungen, Verfolgen eines Mittelbereichsobjekts auf der Grundlage von Signalen von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für den mittleren Bereich ausgestrahlt wurden und die von den Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich empfangen wurden, Verbinden der Tx-Antennen für den kurzen Bereich mit einer Ausgangsleitung, und Verfolgen eines Kurzbereichsobjekts auf der Grundlage von Signalen von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für den kurzen Bereich ausgestrahlt wurden und die von den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich empfangen wurden.
  • In diesem Fall kann das Verfolgen des Mittelbereichsobjekts das Durchführen einer adaptiven Fahrsteuerung (ACC) enthalten.
  • In diesem Fall kann das Verfolgen des Kurzbereichsobjekts das Durchführen einer Stop-&-Go-Funktion zum Verhindern einer Kurzbereichskollision enthalten.
  • In diesem Fall kann das Verfolgen des Mittelbereichsobjekts das Gruppieren von Signalen, die von Rx-Antennenspalten für den langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich überlappen, empfangen wurden, zu jeweils zwei Signalen und das Verarbeiten der gruppierten Signale enthalten, und das Verfolgen des Mittelbereichsobjekts kann das Verarbeiten jedes von von den Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich empfangenen Signalen enthalten.
  • In diesem Fall können Rx-Antennen in jeder der Rx-Antennenspalten für den mittleren Bereich und jeder der Rx-Antennenspalten für den kurzen Bereich vertikal angeordnet sein.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen gegeben wird, in denen:
  • 1A und 1B sind begriffliche Diagramme, die die Installationsstruktur und das Operationsprinzip eines SRR und eines Mittelbereichsradars für ein Fahrzeug illustrieren;
  • 2 eine Draufsicht ist, die das Antennenmodul eines integrierten Radars illustriert, in welchem Tx- und Rx-Antennen für ein Mittelbereichsradar und Tx- und Rx-Antennen für ein SR einfach in einem einzelnen Substrat versammelt sind;
  • 3A bis 3C sind Diagramme, die eine Änderung der Winkelauflösung gemäß der Anzahl von Antennenkanälen illustrieren, wenn ein Rx-Antennenabstand gleich 0,5 λ ist;
  • 4 ist ein Blockschaltbild, dass einen integrierten Mittelradar und SRR für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
  • 5A und 5B sind Blockschaltbilder, die ein Ausführungsbeispiel des in dem Fahrzeugradar nach 4 enthaltenen Antennenmoduls illustrieren;
  • 6 ist ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel für ein in dem Fahrzeugradar nach 4 enthaltenes Antennenmodul illustriert;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugradars nach 4 illustriert; und
  • 8 ist ein Diagramm, das den Ausgabeabschnitt eines Tx-Signals illustriert, dessen Zeitintervall geteilt wurde, wenn die Rolle eines Mittelbereichsradars und die Rolle eines SRR alternativ durchgeführt werden.
  • BESCHREIBUNG VON SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1A und 1B sind begriffliche Diagramme, die die Installationsstruktur und das Operationsprinzip eines SRR und eines Mittelbereichradars für ein Fahrzeug illustrieren.
  • Ein einzelnes Mittelbereichsradar und zwei SRRs sind unabhängig in einem in 1A illustrierten Fahrzeug installiert. Eine Aufgabe zum Verfolgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, die für ACC erforderlich ist, kann unter Verwendung des in der Mitte der Frontseite des Fahrzeugs installierten Mittelbereichradars durchgeführt werden, und eine Aufgabe zum Verfolgen eines benachbarten Fahrzeugs, die für eine AEB erforderlich ist, kann unter Verwendung der an beiden Enden der Frontseite des Fahrzeugs installierten SRRs durchgeführt werden.
  • Ein Radar, bei dem ein Mittelbereichsradar und ein SRR integriert sind, ist an der Frontseite des Fahrzeugs installiert, wie in 1B illustriert ist.
  • 2 ist ein Grundriss, der das Antennenmodul eines integrierten Radars illustriert, bei dem Tx- und Rx-Antennen für einen Mittelbereichsradar und Tx- und Rx-Antennen für einen SRR in einem einzelnen Substrat einfach gesammelt sind.
  • Das in 2 illustrierte Antennenmodul des integrierten Radars ist in einem Bereich, in welchem die Tx- und Rx-Antennen für einen Mittelbereich angeordnet sind, und einen Bereich, in welchem die Tx- und Rx-Antennen für einen Kurzbereich angeordnet sind, klassifiziert. Jede der Tx- und Rx-Antennen für den Mittel- und Kurzbereich kann durch Verwendung eines Antennenfelds implementiert werden, in welchem Antennenelemente in einer Feldform angeordnet sind. Die in 2 illustrierte Antennenstruktur des integrierten Radars hat keine besondere Flächenreduktionswirkung, die der Integration der Antennen zuzuschreiben ist, und hat einen Nachteil dahingehend, dass eine Antennenfläche vergrößert wird, wenn die Winkelauflösung oder die Anzahl von Kanälen erhöht wird.
  • Die Antenne nach 2 bildet eine Feldstruktur, bei der Antennenspalten, in denen jeweils Antennenelemente vertikal angeordnet sind, horizontal aufgereiht sind.
  • In einer einzelnen Antennenspalte sind die Antennenelemente, die vertikal angeordnet sind, durch eine einzelne Leitung gekoppelt, und sie sehen in einer externen Empfangsschaltung oder einer Übertragungsschaltung wie ein einzelnes Antennenelement aus.
  • Wenn ein einzelner Tx-Kanal und mehrere Rx-Kanäle vorgesehen sind und der Abstand zwischen Antennenspalten konstant, z. B. 0,5 λ ist, hat die Beziehung zwischen der Anzahl von Kanälen der Rx-Antennen, der Abstand zwischen den Kanälen der Rx-Antennen und der Winkelauflösung eine Tendenz wie in Gleichung 1 und in den Diagrammen der 3A bis 3C. Die 3A bis 3C sind Diagramme, die eine Änderung der Winkelauflösung gemäß der Anzahl von Antennenkanälen illustrieren, wenn ein Rx-Antennenabstand gleich 0,5 λ ist. Aus 3 ist ersichtlich, dass ein Antennensichtfeld schmal wird und die Winkelauflösung erhöht wird gemäß einer Zunahme der Anzahl von Rx-Kanälen. Winkelauflösung = 2,782 / π|N|k (1)
  • In Gleichung 1 ist N die Anzahl von Rx-Antennen, und k ist der Abstand zwischen den Antennen (λ).
  • 4 ist ein Blockschaltbild, das einen integrierten Mittelbereichsradar und SRR für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. Mittlere und lange Bereiche haben ein Konzept, das mit einem kurzen Bereich kontrastiert. Bei der vorliegenden Erfindung besteht eine Implementierungsrichtung darin, ein SRR und ein Mittelbereichsradar/ein LRR zu integrieren. In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung können mittlere/lange Bereiche als ein Konzept betrachtet werden, das einfach zu einem kurzen Bereich kontrastiert und ein Mittelbereichsradar (oder Antenne) und ein LRR können einfach durch ein Mittelbereichsradar (oder Antenne) ausgedrückt werden.
  • Das illustrierte Fahrzeugradar enthält Tx-Antennen 120 für einen Mittelbereich, Tx-Antennen 160 für einen kurzen Bereich, Rx-Antennenspalten 140 für einen Mittelbereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie vertikal eine lange Form haben und horizontal verteilt sind, Rx-Antennenspalten 180 für einen kurzen Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie vertikal eine lange Form haben und zwischen einigen der Rx-Antennenspalten 140 für einen mittleren Bereich angeordnet sind, und eine Steuereinheit 360, die konfiguriert ist, Signale von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen durch die Tx-Antennen 120 für einen mittleren Bereich ausgestrahlt wurden, und die durch die Rx-Antennenspalten 140 für einen mittleren Bereich empfangen wurden, oder Signale von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen durch die Tx-Antennen 160 für einen kurzen Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten 180 für einen kurzen Bereich empfangen wurden, zu verarbeiten.
  • Die Rx-Antennenspalten 180 für einen kurzen Bereich können so definiert sein, dass sie einige der Rx-Antennenspalten 140 für einen mittleren Bereich enthalten, wie später beschrieben wird.
  • Weiterhin können eine Übertragungsschaltung 320, die konfiguriert ist, Energie zum Übertragen einer Tx-Funkwelle zu den Tx-Antennen 120 für einen mittleren Bereich oder den Tx-Antennen 160 für einen kurzen Bereich als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit 360 zu liefern, und eine Tx-Schaltereinheit 210, die konfiguriert ist, die Tx-Antennen 120 für einen mittleren Bereich oder die Tx-Antennen 160 für einen kurzen Bereich und die Übertragungsschaltung 320 als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit 360 selektiv zu koppeln, zwischen den Tx-Antennen 120 und 160 für den mittleren und den kurzen Bereich und der Steuereinheit 360 vorgesehen sein.
  • Weiterhin können eine Empfangsschaltung 340, die konfiguriert ist, von den Rx-Antennenspalten 140 für einen mittleren Bereich oder den Rx-Antennenspalten 180 für einen kurzen Bereich empfangene Signale zu demodulieren und die demodulierten Signale zu der Steuereinheit 360 zu übertragen, und eine Rx-Schaltereinheit (nicht illustriert), die konfiguriert ist, die Rx-Antennenspalten 140 für einen mittleren Bereich oder die Rx-Antennenspalten 180 für einen kurzen Bereich und die Empfangsschaltung 340 als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit 360 selektiv zu koppeln, zwischen den Rx-Antennenspalten 140 und 180 für mittlere und kurze Bereiche und der Steuereinheit 360 vorgesehen sein.
  • Die in 4 illustrierte Steuereinheit 360 steuert die Tx-Antennen 120 für einen mittleren Bereich derart, dass sie eine Tx-Funkwelle in einem Zeitintervall ausstrahlen, in welchem die Tx-Antennen 120 als Mittelbereichsradar (oder Antennen) operieren, und steuert die Tx-Antennen 160 für einen kurzen Bereich derart, dass sie Tx-Funkwellen in dem anderen Zeitintervall ausstrahlen, in welchem die Tx-Antennen 160 als SRRs (oder Antennen) operieren. Beispielsweise kann das Zeitintervall so geteilt sein, dass die Rolle des Mittelbereichradars und die Rolle des SRR abwechselnd durchgeführt werden.
  • Die 5A und 5B sind Blockschaltbilder, die ein Ausführungsbeispiel des in dem Fahrzeugradar nach 4 enthaltenen Antennenmoduls illustrieren. In dem in 5A illustrieren Antennenmodul des Fahrzeugradars wird angenommen, dass das Intervall zwischen Rx-Antennen für einen kurzen Bereich gleich 0,5 λ ist, und das Intervall zwischen den Rx-Antennen für einen mittleren Bereich gleich 0,5 λ ist. Es ist ersichtlich, dass die Rx-Antennen für einen mittleren Bereich Spalten mit dem Intervall von 0,5 λ bilden und jeweils drei Spalten durch eine einzelne Übertragungsleitung gekoppelt sind. In einem derartigen Fall besteht ein Vorteil dahingehend, dass ein Prozess des Herstellens der Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich und ein Prozess des Herstellens der Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich integriert werden können und die Empfindlichkeit der Rx-Antennen für einen mittleren Bereich erhöht werden kann.
  • In dem in 5B illustrierten Antennenmodul des Fahrzeugradars sind einige von Rx-Antennen für einen kurzen Bereich und Rx-Antennen für einen mittleren Bereich in einer solchen Weise integriert, dass sie einander überlappen.
  • Das in den 5A und 5B illustrierte Antennenmodul des Radars wendet ein Schema zum zusätzlichen Erzeugen des Empfangskanals eines LRR unter Verwendung des Empfangskanalsignals eines Mittelbereichsradars an, wenn das LRR implementiert ist, um die Herabsetzung einer Verstärkung zu verhindern, die auftritt, weil die Anzahl von Kanälen eines LRR reduziert ist, um die Größe des integrierten Radars zu reduzieren, und um den Grad der Verschlechterung der Winkelauflösung aufgrund der Vergrößerung einer Strahlenbreite zu reduzieren. Wenn die Anzahl von Empfangskanälen erhöht wird, wie vorstehend beschrieben ist, ergeben sich Vorteile dahingehend, dass die Verstärkung eines empfangenen Signals erhöht wird und ein Störabstand (SNR) verbessert werden kann. Weiterhin kann die Winkelauflösung verbessert werden, weil eine Strahlenbreite gemäß einer Zunahme der Anzahl von Empfangskanälen schärfer wird.
  • 6 ist ein detailliertes Diagramm von Rx-Antennenteilen, wenn das Antennenmodul des Fahrzeugradars nach 5B in dem Fahrzeugradar nach 4 enthalten ist.
  • Das in den 5B und 6 illustrierte Antennenmodul enthält die Tx-Antennen 120 für einen mittleren Bereich, die Tx-Antennen 160 für einen kurzen Bereich, einen Rx-Antennenblock 140 für einen mittleren Bereich, der so konfiguriert ist, dass er Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich enthält, die vertikal eine lange Form haben und die horizontal verteilt sind, und einen Rx-Antennenblock 180 für einen kurzen Bereich, der so konfiguriert ist, dass er einige der Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich und der Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich enthält, die vertikal eine lange Form haben und die zwischen den einigen Antennenspalten angeordnet sind.
  • Jede der RX-Antennenspalten für einen mittleren Bereich, die den Rx-Antennenblock 160 für einen mittleren Bereich bilden, und der Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich, die den Rx-Antennenblock 180 für einen kurzen Bereich enthalten, können unter Verwendung von Radarfeldern implementiert sein, in denen Rx-Antennen, die jeweils eine quadratische Form wie die nach 2 haben, vertikal angeordnet sind.
  • In dem illustrierten Antennenmodul sind Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die nicht mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, zu jeweils drei Rx-Antennenspalten gruppiert, und jede der Rx-Antennenspaltengruppen ist mit einer einzelnen Empfangsleitung verbunden. Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, sind mit jeweiligen einzelnen Empfangsleitungen gekoppelt. In einem solchen Fall besteht der Vorteil dahingehend, dass der Antennenabstand von Gleichung 1 um die Breite von drei Antennenspalten (z. B. 1,5 λ) vergrößert werden kann, da die drei Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit einer einzelnen Empfangsleitung verbunden sind, in der Empfangsschaltung als eine einzelne Antennenspalte erkannt werden. Weiterhin besteht ein Vorteil dahingehend, dass die Empfangsempfindlichkeit verbessert werden kann, da die Antennen von drei Spalten mit einer einzelnen Empfangsleitung verbunden sind.
  • Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, sind mit jeweiligen Empfangsleitungen verbunden. Dies dient zur Vorbereitung auf einen Fall, in welchem die Antennenspalten als Rx-Antennen für einen kurzen Bereich verwendet werden. Das heißt, wenn die Antennenspalten als Rx-Antennen für einen kurzen Bereich verwendet werden, haben die Spalten eine Breite von 0,5 λ in dem Antennenabstand von Gleichung 1.
  • Demgegenüber müssen, wenn die Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, als Rx-Antennen für einen langen Bereich verwendet werden, jeweils drei Antennenspalten eine Empfangsoperation so durchführen, als ob sie mit einer einzelnen Empfangsleitung verbunden wären. Zu diesem Zweck kann das Antennenmodul so realisiert sein, dass es Schalter als Hardware enthält, oder es kann als Software realisiert sein.
  • Beispielsweise können, wie in 6 illustriert ist, die Empfangsleitungen der linken/rechten Antennenspalten von drei Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, Schalter 280 zum Schalten der Empfangsleitungen der linken/rechten Antennenspalten zu der Empfangsleitung der mittleren Antennenspalte und umgekehrt enthalten. Wenn die linke/rechte Antennenspalte der drei Rx-Antennenspalten als Rx-Antennen für einen kurzen Bereich verwendet werden, werden die Schalter 280 an Orten angeordnet, an denen sie die Empfangsleitungen der jeweiligen Spalten ohne Änderung beibehalten. Wenn die linke/rechte Antennenspalte der drei Rx-Antennenspalten als Rx-Antennen für einen mittleren Bereich verwendet werden, werden die Schalter 280 an Orten angeordnet, an denen sie die Empfangsleitungen der linken/rechten Antennenspalte mit der Empfangsleitung der mittleren Antennenspalte verbinden. Es ist ersichtlich, dass das Antennenmodul nach 6 weiterhin Schalter Rxn1~Rxn enthält, die konfiguriert sind, die Rx-Antennenspalten für mittlere und kurze Bereiche selektiv mit einer Empfangsschaltung 342 für mittleren Bereich oder einer Empfangsschaltung 344 für kurzen Bereich zu verbinden.
  • Weiterhin brauchen in dem Fall einer Softwarerealisierung getrennte Schalter nicht verwendet zu werden. In einem derartigen Fall können in einem Intervall, in welchem Tx-Funkwellen für einen mittleren Bereich ausgestrahlt werden und Rx-Antennen für einen mittleren Bereich verwendet werden, von den Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, empfangene Signale zu jeweils drei Signalen gruppiert werden, und die drei Signale können in ein einzelnes Signal verschmolzen und verarbeitet werden. Weiterhin kann in einem Intervall, in welchem Tx-Funkwellen für einen kurzen Bereich und Rx-Antennen für einen kurzen Bereich verwendet werden, jedes von von den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich empfangene Signale verarbeitet werden.
  • Die illustrierten Tx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich, in denen jeweils Tx-Antennen, die jeweils eine quadratische Form haben, sind vertikal horizontal angeordnet, und die Übertragungsleitungen der jeweiligen Spalten sind konfiguriert, um mit einer gekoppelt zu sein. Die Tx-Antennen für einen kurzen Bereich implementieren die Tx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich, in denen jeweils Tx-Antennen, die jeweils eine quadratische Form haben, vertikal angeordnet sind.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugradars nach 4 illustriert. Das Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugradars kann enthalten: Verbinden der Tx-Antennen für einen mittleren Bereich mit den Übertragungsleitungen im Schritt S120, Verfolgen eines Mittelbereichobjekts auf der Grundlage von Signalen von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für einen mittleren Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten für einen mittleren Bereich empfangen wurden, im Schritt S140, Verbinden der Tx-Antennen für einen kurzen Bereich mit einer Ausgangsleitung im Schritt S160, und Verfolgen eines Kurzbereichsobjekts auf der Grundlage von Signalen von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen für einen kurzen Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich empfangen wurden, im Schritt S180.
  • Im Schritt S140 kann eine ACC unter Verwendung der Ergebnisse des Verfolgens des Mittelbereichobjekts durchgeführt werden. Im Schritt S180 kann eine Stop-&-Go-Funktion (oder eine AEB) zum Verhindern einer Kurzbereichskollision unter Verwendung der Ergebnisse des Verfolgens des Kurzbereichsobjekts durchgeführt werden.
  • Im Schritt S140 des Verfolgens des Mittelbereichobjekts können die von den Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich überlappen, empfangenen Signale zu jeweils zwei oder mehr Signalen gruppiert werden (drei Signale in 6), und können verarbeitet werden. Im Schritt S180 des Verfolgens des Mittelbereichobjekts kann jedes der von den Rx-Antennenspalten für einen kurzen Bereich empfangenen Signale verarbeitet werden.
  • 8 ist ein Diagramm, das den Ausgabeabschnitt eines Tx-Signals, dessen Zeitintervall geteilt wurde, wenn die Rolle eines Mittelbereichradars und die Rolle eines SRR alternativ durchgeführt werden, illustriert. In dem Diagramm von 8 kann der Schritt S120 an dem Startpunkt eines Übertragungssignalabschnitts für den mittleren/langen Bereich, der durch eine ausgezogene Linie angezeigt ist, durchgeführt werden, und Schritt S140 kann in dem Übertragungssignalabschnitt für den mittleren/langen Bereich durchgeführt werden.
  • Weiterhin kann in dem Diagramm nach 8 der Schritt S160 an dem Startpunkt eines Übertragungssignalabschnitts für den kurzen (oder nahen) Bereich, der durch eine strichpunktierte Linie angezeigt ist, durchgeführt werden, und der Schritt S180 kann in dem Übertragungssignalabschnitt für den kurzen (oder nahen) Bereich durchgeführt werden.
  • Nur ein Übertragungssignalabschnitt für den mittleren/langen Bereich und ein Übertragungssignalabschnitt für den kurzen (oder nahen) Bereich wurden in dem Diagramm von 8 illustriert, aber eine Fortsetzung der Abschnitte, die alternativ erscheinen, ist durch eine punktierte Linie angezeigt, wie durch einen Kreis- und Wiederholungsprozess in dem Flussdiagramm nach 7 angezeigt ist.
  • Das integrierte Radar für einen mittleren/langen Bereich für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, dass eine Fläche zum Implementieren von Radarantennen verringert werden kann.
  • Weiterhin ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft dahingehend, dass die Empfangsempfindlichkeit des integrierten Radars für einen mittleren/langen Bereich für ein Fahrzeug verbessert werden kann.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist für den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Bereich der Erfindung, die in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 2009-0067990 [0008]

Claims (12)

  1. Radar für ein Fahrzeug, welches aufweist: Tx-Antennen (120) für einen mittleren Bereich; Tx-Antennen (160) für einen kurzen Bereich; Rx-Antennenspalten (140) für einen mittleren Bereich, die jeweils konfiguriert sind, eine lange vertikale Form zu haben und horizontal verteilt zu sein; Rx-Antennenspalten (180) für einen kurzen Bereich, die jeweils konfiguriert sind, eine lange vertikale Form zu haben und zwischen einigen der Rx-Antennenspalten (140) für den mittleren Bereich angeordnet zu sein; und eine Steuereinheit (360), die konfiguriert ist, Signale von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen durch die Tx-Antennen (120) für den mittleren Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten (140) für den mittleren Bereich empfangen wurden, oder Signale von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen (160) für den kurzen Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich empfangen wurden, zu verarbeiten.
  2. Radar nach Anspruch 1, bei dem Rx-Antennen, die in jeder der Rx-Antennenspalten (140) für den mittleren Bereich enthalten sind, und jede der Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich vertikal angeordnet ist.
  3. Radar nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin aufweisend: eine Übertragungsschaltung (320), die konfiguriert ist, Energie zum Übertragen von Tx-Funkwellen zu den Tx-Antennen (120) für den mittleren Bereich oder zu den Tx-Antennen (160) für den kurzen Bereich als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit (360) zu liefern; und eine Tx-Schaltereinheit (210), die konfiguriert ist zum selektiven Verbinden der Tx-Antennen (120) für den mittleren Bereich oder der Tx-Antennen (160) für den kurzen Bereich und der Übertragungsschaltung (320) als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit (360).
  4. Radar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend: eine Empfangsschaltung (340), die konfiguriert ist, die von Rx-Antennen für den mittleren Bereich oder Rx-Antennen für den kurzen Bereich empfangenen Signale zu demodulieren und die demodulierten Signale zu der Steuereinheit (360) zu übertragen; und eine Rx-Schaltereinheit, die konfiguriert ist, selektiv die Rx-Antennen für den mittleren Bereich oder die Rx-Antennen für den kurzen Bereich und die Empfangsschaltung (340) als Antwort auf eine Anweisung von der Steuereinheit (360) zu verbinden.
  5. Radar nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem: Rx-Antennenspalten für den langen Bereich, die nicht mit den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich überlappen, zu jeweils zwei oder mehr gruppiert sind, und die gruppierten Rx-Antennenspalten mit einer einzelnen Empfangsleitung verbunden sind, und Rx-Antennenspalten für den langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich überlappen, mit jeweiligen Empfangsleitungen verbunden sind.
  6. Radar nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Steuereinheit (360) konfiguriert ist, die Tx-Antennen (120) für den mittleren Bereich so zu steuern, dass die Tx-Antennen (120) Funkwellen in einem ersten Zeitintervall ausstrahlen, und die Tx-Antennen (160) für den kurzen Bereich so zu steuern, dass die Tx-Antennen (160) Tx-Funkwellen in einem zweiten Zeitintervall ausstrahlen.
  7. Radar nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 6, sofern sich Anspruch 6 auf Anspruch 5 bezieht, bei dem die Steuereinheit (360) konfiguriert ist zum: Gruppieren der Signale, die von den Rx-Antennenspalten für einen langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich überlappen, empfangen wurden, zu jeweils zwei oder mehr, und Verarbeiten der gruppierten Signale in dem Intervall, in welchem die Tx-Funkwellen für den mittleren Bereich ausgestrahlt werden, und Verarbeiten jedes der von den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich empfangenen Signale wurden, in dem Intervall, in welchem die Tx-Funkwellen für den kurzen Bereich ausgestrahlt werden.
  8. Verfahren zum Betreiben eines Radars für ein Fahrzeug, aufweisend Tx-Antennen (120) für einen mittleren Bereich, Tx-Antennen (160) für einen kurzen Bereich, Rx-Antennenspalten (140) für einen mittleren Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie vertikal eine lange Form haben und horizontal verteilt sind, und Rx-Antennenspalten (180) für einen kurzen Bereich, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie vertikal eine lange Form haben und horizontal angeordnet sind, welches Verfahren aufweist: Verbinden der Tx-Antennen (120) für den mittleren Bereich mit Übertragungsleitungen; Verfolgen eines Objekts im mittleren Bereich auf der Grundlage von Signalen von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen von den Tx-Antennen (120) für den mittleren Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten (140) für den mittleren Bereich empfangen wurden; Verbinden der Tx-Antennen (160) für den kurzen Bereich mit einer Ausgangsleitung; und Verfolgen eines Objekts im kurzen Bereich auf der Grundlage von Signalen von Funkwellen, die von einem spezifischen Objekt reflektiert wurden, nachdem die Funkwellen durch die Tx-Antennen (160) für den kurzen Bereich ausgestrahlt wurden, und die von den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich empfangen wurden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Verfolgen des Objekts im mittleren Bereich das Durchführen einer adaptiven Fahrsteuerung (ACC) aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem das Verfolgen des Objekts im kurzen Bereich das Durchführen einer Stop-&-Go-Funktion zum Verhindern einer Kurzbereichskollision aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das Verfolgen des Objekts im mittleren Bereich das Gruppieren von Signalen, die von Rx-Antennenspalten für den langen Bereich, die mit den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich überlappen, empfangen wurden, zu jeweils zwei Signalen und das Verarbeiten der gruppierten Signale aufweist; und das Verfolgen des Objekts im mittleren Bereich das Verarbeiten jedes von von den Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich empfangenen Signalen aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem Rx-Antennen in jeder der Rx-Antennenspalten (140) für den mittleren Bereich und jeder Rx-Antennenspalten (180) für den kurzen Bereich vertikal angeordnet sind.
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