本申請(qǐng)基于2014年7月4日提交的歐洲專利申請(qǐng)No.14175851.6，其公開內(nèi)容通過引用被合并至本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及一種優(yōu)選地與車輛的自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEBS)一起使用的用于執(zhí)行二維波達(dá)方向(2D DOA)估計(jì)的雷達(dá)設(shè)備。

背景技術(shù)：

人們對(duì)能夠測(cè)量由前視汽車?yán)走_(dá)觀測(cè)到的目標(biāo)的高度感興趣。理由是降低由于架高對(duì)象(例如，隧道天花板中的風(fēng)扇、頭頂標(biāo)志和橋梁)和路面上的對(duì)象(例如，檢修孔、電車軌道和貓眼)而進(jìn)行錯(cuò)誤的自動(dòng)制動(dòng)干預(yù)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，雷達(dá)天線估計(jì)目標(biāo)的水平方位的能力需要被擴(kuò)展成估計(jì)水平方位和豎直方位兩者的能力。對(duì)對(duì)象的水平方位和豎直方位兩者的估計(jì)被稱為“二維波達(dá)方向(2D DOA)估計(jì)”。

EP 0947852 A1提供了一種除了檢測(cè)對(duì)象的水平方位之外還檢測(cè)對(duì)象的豎直方位的雷達(dá)設(shè)備。該雷達(dá)設(shè)備具有包括發(fā)射元件的發(fā)射天線和包括接收器元件陣列的接收天線，其中，一個(gè)或更多個(gè)接收器元件相對(duì)于其余接收器元件偏移相同的豎直位移。該豎直偏移用于通過使用相位單脈沖方法來檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象的豎直方位。

本公開內(nèi)容的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下內(nèi)容。

需要提供一種特別是供汽車使用的雷達(dá)設(shè)備，其能夠以改進(jìn)的方式檢測(cè)架高對(duì)象的豎直方位，而優(yōu)選地不受由于路面的存在而導(dǎo)致的多徑衰落的影響。

如果在其他豎直位置處添加接收器元件，從而向接收天線添加豎直偏移，則可以解決上述問題?？梢詫?duì)來自真實(shí)對(duì)象及其反射的信號(hào)進(jìn)行解析。然而，該布置將導(dǎo)致較大的接收天線以及總體上雷達(dá)設(shè)備的較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。此外，必須限制接收天線中的每個(gè)接收元件的豎直范圍以防止接收元件與其上方和下方的相鄰元件交疊。

EP 0987561 A2公開了以下雷達(dá)裝置，在該雷達(dá)裝置中兩個(gè)接收器元件與依次接通的三個(gè)發(fā)射器元件對(duì)準(zhǔn)。接收器元件根據(jù)發(fā)射器元件的切換交替地連接至信號(hào)處理部。因此，根據(jù)EP 0987561 A2的雷達(dá)裝置能夠獲取與在具有單個(gè)發(fā)射天線和六個(gè)接收天線的雷達(dá)中獲得的信號(hào)等效的信號(hào)，并且能夠減少接收天線的數(shù)量。

引用列表

專利文獻(xiàn)

PTL 1：EP 0987561 A2

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的目的是提供一種具有減小的尺寸和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的雷達(dá)設(shè)備，該雷達(dá)設(shè)備以改進(jìn)的方式估計(jì)架高對(duì)象的豎直方位。

根據(jù)本公開內(nèi)容中的雷達(dá)設(shè)備，該雷達(dá)設(shè)備包括：發(fā)射部，其包括用于朝對(duì)象發(fā)出作為雷達(dá)波的發(fā)射信號(hào)的多個(gè)發(fā)射器元件；接收部，其包括用于接收反射信號(hào)的多個(gè)接收器元件，反射信號(hào)為對(duì)象對(duì)發(fā)射信號(hào)的反射；以及估計(jì)部。估計(jì)部生成包括虛擬接收器元件的虛擬接收陣列，虛擬接收器元件的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收器元件的總數(shù)乘以發(fā)射器元件的總數(shù)。估計(jì)部將虛擬接收陣列劃分成多個(gè)相同的子陣。估計(jì)部基于反射信號(hào)生成每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)。估計(jì)部對(duì)每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均，以對(duì)來自對(duì)象的直接反射信號(hào)和反射信號(hào)中的多徑反射信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)，并且估計(jì)部對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行空間平滑。估計(jì)部基于對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行空間平滑的結(jié)果對(duì)多徑反射信號(hào)和來自對(duì)象的直接反射信號(hào)進(jìn)行解析。估計(jì)部基于直接反射信號(hào)來確定對(duì)象的方位。

根據(jù)本公開內(nèi)容中的雷達(dá)設(shè)備，能夠隨后對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行處理以創(chuàng)建接收器元件的虛擬接收陣列。虛擬接收陣列中的虛擬接收器元件的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收器元件的數(shù)量乘以發(fā)射器元件的數(shù)量。接收器元件的虛擬陣列被劃分成相同的子陣，這便于反射信號(hào)的進(jìn)一步的信號(hào)處理。在形成子陣之后，基于反射信號(hào)生成每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)。借助于求平均對(duì)協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行空間平滑，以對(duì)來自對(duì)象的直接反射信號(hào)和反射信號(hào)中的多徑反射信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)。因此，對(duì)多徑反射信號(hào)和來自對(duì)象的直接反射信號(hào)進(jìn)行解析。由此，可以以較高分辨率估計(jì)多個(gè)對(duì)象的波達(dá)方向。

根據(jù)該雷達(dá)設(shè)備，可以提供具有減小的尺寸和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的雷達(dá)設(shè)備，該雷達(dá)設(shè)備以改進(jìn)的方式估計(jì)架高對(duì)象的豎直方位。

附圖說明

根據(jù)下面參考附圖給出的本公開內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的前述及其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯見，在附圖中：

[圖1]圖1是關(guān)于使用在車輛上使用的雷達(dá)設(shè)備來估計(jì)對(duì)象的豎直方位以說明相關(guān)技術(shù)和本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的幾何圖；

[圖2]圖2是自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)和根據(jù)本公開內(nèi)容的優(yōu)選地全部實(shí)施方式的雷達(dá)設(shè)備的示意圖；

[圖3]圖3是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖4A]圖4A是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖4B]圖4B是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列被劃分成子陣的圖；

[圖5]圖5是示出了本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖6]圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖7]圖7是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖8]圖8是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖9]圖9是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖10]圖10是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖11]圖11是示出了本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖12]圖12是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖13]圖13是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖14]圖14是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖15]圖15是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實(shí)施方式的天線布局的圖；

[圖16]圖16是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖；

[圖17]圖17是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第八實(shí)施方式的天線布局的圖；以及

[圖18]圖18是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第八實(shí)施方式的接收器的虛擬陣列的圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了關(guān)于使用汽車?yán)走_(dá)來估計(jì)對(duì)象的豎直方位的幾何圖形。具體地，圖1示出了位于路面7上的車輛10。車輛10的前進(jìn)方向由箭頭A的方向限定。車輛10設(shè)置有前視雷達(dá)設(shè)備12A，該雷達(dá)設(shè)備12A具有以距離H2高于地面被布置的發(fā)射天線和接收天線，距離H2為安裝高度。作為由雷達(dá)設(shè)備12A要檢測(cè)的目標(biāo)的對(duì)象3以距離H3高于地面位于車輛10前方，距離H3大于車輛10的高度H10。例如，對(duì)象可以是道路標(biāo)志牌。

用于檢測(cè)對(duì)象3的豎直方位的根據(jù)相關(guān)技術(shù)的雷達(dá)設(shè)備12A的功能被描述如下。由發(fā)射天線發(fā)射的雷達(dá)波隨后被對(duì)象3反射并且朝雷達(dá)設(shè)備12A的接收天線傳播。通過借助于相位單脈沖方法檢測(cè)到達(dá)波的入射角來估計(jì)對(duì)象3的豎直方位。

雷達(dá)波經(jīng)由至少兩個(gè)不同的信號(hào)路徑到達(dá)雷達(dá)設(shè)備12A的接收天線。第一信號(hào)路徑5是從對(duì)象3到接收天線的直接路徑。第二信號(hào)路徑6—其為多徑信號(hào)—是在到達(dá)接收天線之前被路面7反射的另外的信號(hào)路徑。路面7充當(dāng)反射鏡，因此將存在來自對(duì)象3的多于一個(gè)的信號(hào)。如果路徑長(zhǎng)度差別短于雷達(dá)的距離分辨率(range resolution)，則所接收的信號(hào)將是沿兩個(gè)信號(hào)路徑5和6傳播的信號(hào)的疊加。嘗試借助于相位單脈沖方法估計(jì)對(duì)象3的高度將導(dǎo)致錯(cuò)誤的高度估計(jì)。這是因?yàn)橄辔粏蚊}沖方法的結(jié)果不能將對(duì)象與其“重影(ghost)”4區(qū)分開，“重影”4是來自對(duì)象的被路面7反射的信號(hào)?？梢酝ㄟ^單脈沖方法檢測(cè)距離單元(range distance cell)內(nèi)的僅一個(gè)對(duì)象。由于疊加信號(hào)相關(guān)聯(lián)且未被解析，所以所檢測(cè)的方位的豎直方位被估計(jì)為真實(shí)對(duì)象高度與反射信號(hào)的虛擬高度之間的波動(dòng)值。該波動(dòng)值會(huì)在這樣的自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEBS)中引起不必要的控制。

(第一實(shí)施方式)

在下文中，將詳細(xì)描述本公開內(nèi)容的實(shí)施方式。

將對(duì)供AEBS使用的用于識(shí)別前面對(duì)象的雷達(dá)設(shè)備的實(shí)施方式進(jìn)行描述。在圖1中示出了應(yīng)用本公開內(nèi)容的可能性，圖1示出了位于路面7上的車輛10。車輛1的前進(jìn)方向由箭頭A的方向限定。車輛10設(shè)置有前視雷達(dá)設(shè)備12。作為由雷達(dá)設(shè)備12要檢測(cè)的目標(biāo)的一個(gè)或更多個(gè)對(duì)象位于車輛10前方。在圖1中示出了這些對(duì)象中的僅一個(gè)，其中，對(duì)象3以距離H3高于地面位于車輛10前方，距離H3大于車輛10的高度H10?？商娲兀嚯xH3可以等于或小于高度H10，以在車輛的路徑中形成潛在障礙物。例如，對(duì)象3可以是道路標(biāo)志牌。雷達(dá)設(shè)備12能夠發(fā)射雷達(dá)波并且對(duì)在被對(duì)象3反射之后返回到雷達(dá)設(shè)備12的波進(jìn)行測(cè)量。雷達(dá)設(shè)備12不僅接收直接反射信號(hào)(被示為信號(hào)路徑5)，而且接收被路面7反射的多徑反射信號(hào)(被示為信號(hào)路徑6)。

圖2示出了根據(jù)優(yōu)選地所有實(shí)施方式的雷達(dá)設(shè)備12的示意圖。雷達(dá)設(shè)備12被配置為基于FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)系統(tǒng)的所謂的“毫米波雷達(dá)”。雷達(dá)設(shè)備12向?qū)ο蟀l(fā)射和從對(duì)象接收作為雷達(dá)波的毫米波段的調(diào)頻電磁波。雷達(dá)設(shè)備12生成關(guān)于對(duì)象的信息，并且將該信息發(fā)送至AEBS 14。

D/A(數(shù)字到模擬)轉(zhuǎn)換器27響應(yīng)于來自信號(hào)處理部26的調(diào)制命令生成三角形調(diào)制信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器28響應(yīng)于由D/A轉(zhuǎn)換器27生成的調(diào)制信號(hào)來改變其振蕩頻率。分配器13將信號(hào)發(fā)生器28的輸出信號(hào)分配成被發(fā)送至開關(guān)部32的發(fā)射信號(hào)和被發(fā)送至混頻器21的本地信號(hào)。開關(guān)部32選擇發(fā)射器元件30中之一，使得僅一個(gè)發(fā)射器元件30發(fā)射雷達(dá)波，并且每個(gè)發(fā)射器元件30基于該發(fā)射信號(hào)發(fā)射特定周期的雷達(dá)波。發(fā)射天線16響應(yīng)于該發(fā)射信號(hào)來發(fā)射雷達(dá)波。

此外，雷達(dá)設(shè)備12包括接收天線20、混頻器21、放大器23和A/D轉(zhuǎn)換器25。接收天線20接收作為從發(fā)射天線16發(fā)射的雷達(dá)波的反射的雷達(dá)波?；祛l器21將來自接收天線20的接收信號(hào)與本地信號(hào)混合，從而生成差拍信號(hào)。放大器23對(duì)由混頻器21生成的差拍信號(hào)進(jìn)行放大。A/D轉(zhuǎn)換器25對(duì)由放大器23放大的差拍信號(hào)進(jìn)行采樣，并且將所采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

差拍信號(hào)是接收信號(hào)與本地信號(hào)之間的差異的頻率分量。應(yīng)當(dāng)指出，差拍信號(hào)的頻率分量被稱為拍頻。這些頻率用于通過FMCW方法計(jì)算自己的車輛與對(duì)象之間的距離(range)和速度。

在設(shè)置多個(gè)信號(hào)發(fā)生器28的情況下，每個(gè)信號(hào)發(fā)生器28分別向每個(gè)發(fā)射器元件30饋送不同的信號(hào)，使得發(fā)射器元件30同時(shí)分別發(fā)射不同的雷達(dá)波。

如圖1所示，雷達(dá)設(shè)備12，具體地接收天線20還有優(yōu)選地發(fā)射天線16以距離H2高于地面被布置。由接收天線20接收的信號(hào)隨后被傳遞至雷達(dá)設(shè)備12中所設(shè)置的信號(hào)處理部26。信號(hào)處理部26能夠?qū)τ山邮仗炀€20接收的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理，并且結(jié)合關(guān)于由發(fā)射天線16發(fā)射的信號(hào)的信息來確定對(duì)象3的距離、速度和2D DOA。信號(hào)處理部26的輸出隨后經(jīng)由對(duì)象報(bào)告部60被報(bào)告至車輛中所設(shè)置的AEBS 14，該對(duì)象報(bào)告部60能夠從信號(hào)處理部26的輸出移除重影對(duì)象信號(hào)。AEBS 14能夠關(guān)于與對(duì)象3的碰撞是否即將發(fā)生作出判定，并且基于該判定向駕駛員通知任何即將發(fā)生的碰撞以及/或者應(yīng)用車輛的制動(dòng)器，使得避免或減輕任何碰撞。因此，AEBS 14能夠基于由雷達(dá)設(shè)備12測(cè)量的對(duì)象3的距離、速度和2D DOA結(jié)合接收天線20還有優(yōu)選地發(fā)射天線16的安裝高度H2以及車輛的高度H10來確定碰撞是否即將發(fā)生。

仍然參照?qǐng)D2，在下文中將詳細(xì)描述根據(jù)所有實(shí)施方式的雷達(dá)設(shè)備12內(nèi)的功能單元。

發(fā)射天線16包括具有相同輻射圖的n個(gè)發(fā)射器元件30，其能夠彼此獨(dú)立地同時(shí)或順序地發(fā)射雷達(dá)波。在圖2中發(fā)射器元件30被命名為T1至Tn。在圖2中示出了僅發(fā)射器元件T1和Tn。在稍后部分中描述發(fā)射器元件30的相對(duì)定位。

接收天線20包括能夠接收雷達(dá)波的m個(gè)接收器元件34，其中，m至少為3。接收器元件34被命名為R1至Rm。在圖2中示出了僅接收器元件R1和Rm。在稍后部分中描述接收器元件34的相對(duì)定位。

信號(hào)處理部26被饋送有與由每個(gè)發(fā)射器元件30發(fā)射的雷達(dá)波對(duì)應(yīng)的信號(hào)以及與由接收器元件34接收的雷達(dá)波對(duì)應(yīng)的信號(hào)。在下文中將詳細(xì)描述根據(jù)優(yōu)選地所有實(shí)施方式的信號(hào)處理部26內(nèi)的功能單元。

信號(hào)處理部26具有用于確定對(duì)象3的距離和速度的距離和速度計(jì)算部52。對(duì)于該功能，距離和速度計(jì)算部52對(duì)由單個(gè)發(fā)射天線30發(fā)射且由接收器元件34檢測(cè)的雷達(dá)波進(jìn)行處理。在使用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)的情況下，距離和速度計(jì)算部52使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法基于拍頻來計(jì)算對(duì)象3的距離和速度。

距離和速度計(jì)算部52的輸出由檢測(cè)部54處理，該檢測(cè)部54可以基于距離和速度計(jì)算部52的輸出來確定在車輛10前面是否存在一個(gè)或更多個(gè)對(duì)象。

檢測(cè)部54的輸出被饋送至2D DOA估計(jì)部56。2D DOA估計(jì)部56可以對(duì)應(yīng)于估計(jì)部的示例。在此根據(jù)稍后部分中描述的方法來執(zhí)行對(duì)象3的豎直方位和水平方位的估計(jì)。2D DOA估計(jì)部56利用由檢測(cè)部54的輸出傳遞的數(shù)據(jù)，并且將其與每個(gè)對(duì)象的對(duì)應(yīng)的2D DOA值進(jìn)行組合。在多個(gè)連續(xù)的時(shí)間段上執(zhí)行該處理。2D DOA估計(jì)部56每個(gè)時(shí)間段t產(chǎn)生對(duì)一個(gè)對(duì)象或多個(gè)對(duì)象的豎直方位和水平方位的估計(jì)。

2D DOA估計(jì)部56的輸出被饋送至跟蹤部58，2D DOA估計(jì)部56的該輸出包括關(guān)于由2D DOA估計(jì)部56每隔一定時(shí)間間隔檢測(cè)到的任意一個(gè)對(duì)象或多個(gè)對(duì)象的距離、速度以及水平方位和豎直方位的數(shù)據(jù)。跟蹤部58在多個(gè)時(shí)間段上對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且通過使用例如卡爾曼濾波器來估計(jì)對(duì)象的情況(對(duì)象是否在連續(xù)時(shí)間段內(nèi)相對(duì)于車輛10改變了位置)。跟蹤部58能夠發(fā)送對(duì)象數(shù)據(jù)，該對(duì)象數(shù)據(jù)是關(guān)于每個(gè)所檢測(cè)到的對(duì)象的距離、速度和2D DOA的數(shù)據(jù)。

由跟蹤部58發(fā)送的對(duì)象數(shù)據(jù)隨后經(jīng)由對(duì)象報(bào)告部60被發(fā)送至自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEBS)14，該對(duì)象報(bào)告部60能夠從由跟蹤部58提供的對(duì)象數(shù)據(jù)內(nèi)確定重影對(duì)象，重影對(duì)象是來自對(duì)象的被路面7反射的信號(hào)。該確定基于每個(gè)所檢測(cè)到的對(duì)象的豎直方位以及接收天線20還有優(yōu)選地發(fā)射天線16的安裝高度H2以及優(yōu)選地另外基于所檢測(cè)到的對(duì)象位于路面7上方還是下方來執(zhí)行?？蛇x地，對(duì)象報(bào)告部60能夠例如另外基于其他對(duì)象數(shù)據(jù)如每個(gè)所檢測(cè)到的對(duì)象的距離和速度以及/或者來自車輛內(nèi)其他傳感器如GPS系統(tǒng)或者能夠檢測(cè)道路坡度的一個(gè)傳感器或多個(gè)傳感器的傳感器數(shù)據(jù)來確定重影對(duì)象。

對(duì)象報(bào)告部60能夠隨后在將對(duì)象數(shù)據(jù)從雷達(dá)設(shè)備12發(fā)送至AEBS 14之前從其移除這些重影對(duì)象。對(duì)象報(bào)告部60不僅限于向AEBS 14發(fā)送數(shù)據(jù)?？蛇x地，對(duì)象報(bào)告部60還能夠?qū)?shù)據(jù)從雷達(dá)設(shè)備12發(fā)送至車輛10內(nèi)的其他功能單元如能夠調(diào)整車速以保持距前方車輛的安全距離的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(未示出)。因此，對(duì)象報(bào)告部60能夠?qū)㈥P(guān)于僅真實(shí)對(duì)象的數(shù)據(jù)發(fā)送至其他功能單元。

從對(duì)象報(bào)告部60到達(dá)AEBS 14的關(guān)于對(duì)象的數(shù)據(jù)首先被傳遞至即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)部62。該數(shù)據(jù)包括對(duì)象的數(shù)量以及每個(gè)對(duì)象的距離、速度和2D DOA。即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)部62基于該數(shù)據(jù)、接收天線20還有優(yōu)選地發(fā)射天線16的安裝高度H2以及車輛的高度H10來計(jì)算每個(gè)對(duì)象3相對(duì)于車輛10的豎直位置和水平位置。即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)部62能夠基于對(duì)象3相對(duì)于車輛10的水平位置和豎直位置以及對(duì)象的距離和速度來確定與對(duì)象的碰撞的即將發(fā)生。當(dāng)確定與對(duì)象3的碰撞即將發(fā)生時(shí)，即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)部62發(fā)送由駕駛員警告請(qǐng)求部64要接收的即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)信號(hào)。即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)部62能夠在確定與對(duì)象3的碰撞不再即將發(fā)生時(shí)停止發(fā)送即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)信號(hào)。

駕駛員警告請(qǐng)求部64能夠基于來自即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)部62的信號(hào)確定是否激活駕駛員警告信號(hào)。當(dāng)確定要激活警告信號(hào)時(shí)，駕駛員警告請(qǐng)求部64向例如可以是儀表板上的聲響報(bào)警器和/或燈的駕駛員警告部66發(fā)送駕駛員警告請(qǐng)求信號(hào)。此外，駕駛員警告請(qǐng)求部64將駕駛員警告請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送至制動(dòng)請(qǐng)求部70。駕駛員警告請(qǐng)求部64能夠在即將發(fā)生碰撞預(yù)測(cè)信號(hào)停止時(shí)停止向駕駛員警告部66和制動(dòng)請(qǐng)求部70兩者發(fā)送駕駛員警告請(qǐng)求信號(hào)。

制動(dòng)請(qǐng)求部70能夠基于來自駕駛員警告請(qǐng)求部64的駕駛員警告請(qǐng)求信號(hào)結(jié)合駕駛員在自駕駛員警告部66被激活起的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)是否采取規(guī)避動(dòng)作來確定是否應(yīng)用制動(dòng)器。在此，可以可選地使用諸如車速的參數(shù)。規(guī)避動(dòng)作可以包括例如制動(dòng)或轉(zhuǎn)向繞過對(duì)象3。制動(dòng)請(qǐng)求部70能夠在駕駛員警告請(qǐng)求信號(hào)停止時(shí)停止發(fā)送制動(dòng)請(qǐng)求。

當(dāng)確定自動(dòng)應(yīng)用制動(dòng)器時(shí)，制動(dòng)請(qǐng)求部70向制動(dòng)部72發(fā)送制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)，該制動(dòng)部72能夠在駕駛員沒有進(jìn)行動(dòng)作的情況下自動(dòng)應(yīng)用車輛10的制動(dòng)器。

因此，通過警告駕駛員和/或通過自動(dòng)緊急制動(dòng)來避免或減輕碰撞。

圖3示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的天線布局11，其包括上面所描述的且在圖2中示出的發(fā)射天線16和接收天線20。標(biāo)記T1和T2的正方形每個(gè)表示相應(yīng)發(fā)射器元件30的相位中心，以及標(biāo)記R1至R8的正方形每個(gè)表示相應(yīng)接收器元件34的相位中心。每個(gè)發(fā)射器元件30和接收器元件34可以包括連接在一起的多個(gè)貼片天線。接收器元件34和發(fā)射器元件30被布置在同一平面中。

在接收天線20內(nèi)，八個(gè)接收器元件R1至R8被布置成包括兩行接收器元件34的W形，其中，行相對(duì)偏移水平偏移dh，使得每個(gè)接收器元件34的豎直范圍不與被布置在其上方或下方的接收器元件34交疊。換言之，接收天線20包括被布置成2行和等間隔的8列的8個(gè)接收器元件34，其中，每行4個(gè)接收器元件34。接收器元件34的行豎直地間隔開距離Hr。

在發(fā)射天線16內(nèi)，兩個(gè)發(fā)射器元件30相對(duì)于彼此在豎直方向上移位距離Ht并且在水平方向上移位距離Wt。距離Ht可以對(duì)應(yīng)于第一相應(yīng)距離，距離Hr可以對(duì)應(yīng)于第二相應(yīng)距離，距離Wt可以對(duì)應(yīng)于第三相應(yīng)距離，以及水平偏移dh可以對(duì)應(yīng)于第四相應(yīng)距離。

信號(hào)處理部26能夠基于由發(fā)射器元件30發(fā)射并由接收器元件34接收的信號(hào)來生成虛擬接收器元件40的虛擬陣列38(也被稱為虛擬接收陣列)，該虛擬陣列38在圖4A中被示出。

由給定的發(fā)射器元件30發(fā)射并由接收器元件R1至R8接收的信號(hào)與在同一發(fā)射器元件30移位并且接收器元件34在相反方向上移位相應(yīng)距離的情況下所接收的那些信號(hào)相同。這意味著，具有兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2的發(fā)射陣列16可以被視為具有一個(gè)發(fā)射器元件T1的發(fā)射陣列，以及接收天線20可以被視為具有十六個(gè)接收器元件Rv1至Rv16的虛擬接收陣列(也被稱為虛擬陣列)38。通過將虛擬接收器元件Rv1至Rv8的位置分別平移與發(fā)射器元件T2相對(duì)于發(fā)射器元件T1的位移對(duì)應(yīng)的位移來確定虛擬接收器元件Rv9至Rv16的位置。

因此，虛擬陣列38包括被布置成四行的16個(gè)虛擬接收器元件Rv1至Rv16，每行包括四個(gè)接收器元件34，其中，相鄰行水平地相對(duì)偏移與實(shí)際接收天線20中的接收器元件34的相鄰行之間的水平偏移dh對(duì)應(yīng)的距離。行豎直地間隔距離Hr。在本實(shí)施方式中，通過提供具有16個(gè)虛擬接收器元件40的虛擬陣列，有效接收器元件的數(shù)量已經(jīng)加倍。本公開內(nèi)容不限于包括八個(gè)接收器元件34的接收陣列20。例如，作為對(duì)第一實(shí)施方式的修改，可以通過在保持與當(dāng)前接收器元件34相同的間隔dh的情況下向每行添加另外的接收器元件34來增加接收陣列20中的接收器元件34的數(shù)量。在這種情況下，不需要對(duì)發(fā)射器元件30的布置進(jìn)行修改。稍后部分中描述的實(shí)施方式還包括可行的發(fā)射器元件30和接收器元件34布置。

兩個(gè)發(fā)射器元件30之間在水平方向上的距離Wt優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于接收器元件34的相鄰行之間的水平偏移dh的兩倍。同一行中的兩個(gè)相鄰的接收器元件R1與R3之間的距離Wr優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于距離Wt。此外，兩個(gè)發(fā)射器元件30之間的豎直距離Ht對(duì)應(yīng)于接收器元件34的相鄰行之間的豎直距離Hr的兩倍。

2D DOA估計(jì)部56能夠使用虛擬陣列中的每個(gè)接收器元件40的輸出來估計(jì)對(duì)象的水平方位和豎直方位。當(dāng)來自每個(gè)虛擬天線(也被稱為虛擬接收器元件)40的信號(hào)被記錄時(shí)，來自虛擬接收器元件40的信號(hào)可以被集合在列向量X＝[x1,x2,...x16]T中，其中，xi是由第i個(gè)(1,2,…16)虛擬接收器元件40接收的信號(hào)。在此可以使用的波達(dá)方向估計(jì)算法為基于接收信號(hào)的向量的樣本協(xié)方差矩陣的特征值分解的所謂的特征值技術(shù)。在下文中，術(shù)語“樣本協(xié)方差”被縮寫為“協(xié)方差”。換言之，根據(jù)協(xié)方差矩陣來估計(jì)DOA。在本實(shí)施方式的情況下，圖4A中的虛擬天線(也被稱為虛擬陣列)38的協(xié)方差矩陣為(16×16)矩陣。

在此可以使用對(duì)于相關(guān)技術(shù)已知的特征值分解算法如ESPRIT和Capon。優(yōu)選算法為例如由R.O.Schmidt在以下中描述的MUSIC(多信號(hào)分類)算法：“Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation”(IEEE學(xué)報(bào)，第AP-34卷，第3期，第276至280頁，1986年3月)。MUSIC方法的優(yōu)點(diǎn)是尤其在存在噪聲的情況下提高DOA估計(jì)的分辨率。

尤其在對(duì)相干信號(hào)或高度相關(guān)信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)的情況下，可以改進(jìn)借助于本征結(jié)構(gòu)技術(shù)估計(jì)2D DOA的雷達(dá)設(shè)備12的性能。例如，這樣的信號(hào)的示例可以是并排行駛的兩個(gè)其他車輛，或者來自道路標(biāo)志牌的直接信號(hào)和來自被道路反射的其鏡像的信號(hào)。在例如這些的情況下，有利的是，雷達(dá)設(shè)備12能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行去相關(guān)。在下文中給出了用于改進(jìn)去相關(guān)的兩種方法，其中，除了上面提到的特征值技術(shù)之外，還使用改進(jìn)方法中的一種或兩種。

首先，在下文中描述用于改進(jìn)解析性能的空間平滑方法。

除了創(chuàng)建虛擬陣列38之外，作為執(zhí)行特征值分解之前的預(yù)處理步驟，2D DOA估計(jì)部56能夠?qū)⑻摂M接收陣列38中的所有虛擬接收器元件40劃分成交疊的相同子陣，每個(gè)子陣包括虛擬陣列38中的虛擬接收器元件40的總數(shù)量的一部分，以及每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣被確定。針對(duì)根據(jù)本實(shí)施方式的虛擬陣列38的情況，在圖4B中示出了子陣42、44、46和48，其中，子陣42包括虛擬接收器元件Rv1、Rv3、Rv5、Rv2、Rv4、Rv6、Rv9、Rv11和Rv13；子陣44包括Rv2、Rv4、Rv6、Rv9、Rv11、Rv13、Rv10、Rv12和Rv14；子陣46包括Rv3、Rv5、Rv7、Rv4、Rv6、Rv8、Rv11、Rv13和Rv15；子陣48包括Rv4、Rv6、Rv8、Rv11、Rv13、Rv15、Rv12、Rv14和Rv16。因此，每個(gè)子陣包括九個(gè)虛擬接收器元件40，并且因此每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣為(9×9)矩陣。

2D DOA估計(jì)部56能夠隨后計(jì)算平均協(xié)方差矩陣，該平均協(xié)方差矩陣是子陣的協(xié)方差矩陣的平均值并且具有大小(9×9)。接收天線20的接收器元件34具體地它們的相位中心被布置，使得虛擬陣列38的虛擬接收器元件40可以被劃分成具有相同幾何結(jié)構(gòu)的交疊子陣。

因此，在高度相關(guān)信號(hào)如道路標(biāo)志牌及其反射的情況下，由于子陣從稍微不同的位置接收來自對(duì)象的信號(hào)，所以對(duì)子陣協(xié)方差矩陣進(jìn)行求平均的作用是對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)，并且因此快照(snapshot)的數(shù)量增加至原來的四倍。因此，直接信號(hào)與多徑信號(hào)之間的相位差將在子陣之間變化，并且這將導(dǎo)致去相關(guān)。

為了對(duì)相干源或高度相關(guān)源進(jìn)一步去相關(guān)，接下來描述前向后向求平均方法。前向后向求平均方法利用圖4B中所示的虛擬陣列38的對(duì)稱結(jié)構(gòu)及其子陣42、44、46和48的相位中心。對(duì)于相位中心相對(duì)于虛擬陣列38的中心位于由向量p表示的位置處的每個(gè)子陣，還存在位于由向量-p表示的位置處的相位中心。然后，將前向后向求平均應(yīng)用于協(xié)方差矩陣，使得其被布置成托普利茨(Toeplitz)結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)信號(hào)進(jìn)一步去相關(guān)。

然后，對(duì)由上述改進(jìn)方法中的任一種或兩者產(chǎn)生的修改的協(xié)方差矩陣執(zhí)行上面提到的任意特征值技術(shù)，優(yōu)選地MUSIC算法。因此，諸如來自對(duì)象的直接信號(hào)和來自其在路面7上的反射的重影信號(hào)的信號(hào)可以被去相關(guān)和解析。

應(yīng)當(dāng)指出，隨著雷達(dá)設(shè)備的安裝高度增加，多徑反射的問題變得更加嚴(yán)重。原因是為了觀察低對(duì)象需要發(fā)射天線16向下引導(dǎo)較多的能量。另一原因是到真實(shí)對(duì)象3的方向與到反射對(duì)象4的方向之間的角度差變得較小。因此，當(dāng)檢測(cè)車輛10前方的低對(duì)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)記住，即使是本公開內(nèi)容中應(yīng)用的方法，仍然存在對(duì)高度相關(guān)信號(hào)的錯(cuò)誤檢測(cè)的某個(gè)概率?？梢酝ㄟ^考慮安裝高度進(jìn)一步改進(jìn)該方法，例如隨著安裝高度增加，增加虛擬陣列中的接收器元件行的數(shù)量是有利的。

如上所述，對(duì)于根據(jù)本實(shí)施方式的雷達(dá)設(shè)備，獲得以下有益效果。

由于發(fā)射天線16中的發(fā)射器元件30的布置和接收陣列20中的接收器元件34的布置，信號(hào)處理部26可以處理來自發(fā)射器元件30和接收器元件34的信號(hào)，使得生成虛擬接收器元件40的虛擬陣列38。虛擬接收器元件40的數(shù)量是實(shí)際接收器34的數(shù)量的兩倍。因此，可以以減少的實(shí)際接收器元件34的數(shù)量來增加接收器元件的有效數(shù)量。這意味著雷達(dá)設(shè)備12的尺寸和復(fù)雜度可以保持較低。

另外，虛擬陣列38包括尤其當(dāng)考慮對(duì)汽車的天線布局的豎直尺寸的限制時(shí)根據(jù)接收器元件34不可能構(gòu)造的虛擬接收器元件40的布置。參照?qǐng)D4A中所示的虛擬陣列38，這是因?yàn)樘摂M接收器元件Rv3至Rv14被布置在另一虛擬接收器元件40上方或下方的列中。例如，虛擬接收器元件Rv9被布置在具有虛擬接收器元件Rv3的列中并且在虛擬接收器元件Rv3下方。如果這些虛擬接收器元件40是接收器元件的實(shí)際陣列的一部分，則必須減小這些接收器元件的豎直范圍以防止交疊。另一方面，在虛擬陣列38中虛擬接收器元件的交疊是可行的。在接收天線20中的接收器元件34之間不出現(xiàn)與相鄰接收器元件的交疊。因此，可以增加實(shí)際接收天線20和虛擬陣列38兩者中的每個(gè)接收器元件的豎直范圍。

虛擬陣列38包括多于兩行的虛擬接收器元件40，其中，每行具有多于兩個(gè)的虛擬接收器元件40?？梢詷?gòu)造來自虛擬陣列38的信號(hào)的協(xié)方差矩陣，并且可以使用特征值技術(shù)來估計(jì)對(duì)象的2D DOA?？梢酝瑫r(shí)確定多于一個(gè)的對(duì)象的水平方位和豎直方位。在此，相對(duì)于使用相位單脈沖方法來檢測(cè)對(duì)象的豎直方位的根據(jù)相關(guān)技術(shù)的雷達(dá)設(shè)備，本實(shí)施方式提供了優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，可以在任意一個(gè)時(shí)間確定僅一個(gè)對(duì)象的豎直方位。另一方面，在本實(shí)施方式中，可以對(duì)來自多個(gè)對(duì)象的相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行解析，并且道路上方的對(duì)象不被檢測(cè)為位于正前方。與實(shí)際接收天線包括與本實(shí)施方式的虛擬陣列38相同數(shù)量的接收器元件的配置相比，還可以減小接收天線20的尺寸。

虛擬陣列38中的虛擬接收器元件40的布置具有對(duì)稱的幾何結(jié)構(gòu)，并且可以被劃分成相同且交疊的子陣。這使得上述空間平滑技術(shù)能夠用于對(duì)相關(guān)信號(hào)例如來自對(duì)象的直接信號(hào)和來自路面7中的其反射的信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)。在去相關(guān)之后，可以對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行解析。雷達(dá)設(shè)備12能夠向AEBS 14提供關(guān)于對(duì)象的豎直方位的準(zhǔn)確信息。對(duì)象報(bào)告部60能夠確定反射信號(hào)不是真實(shí)對(duì)象的源，并且避免基于這些信號(hào)的錯(cuò)誤干預(yù)，如發(fā)送駕駛員警告請(qǐng)求或發(fā)送制動(dòng)請(qǐng)求。

接下來，將描述本公開內(nèi)容的另外的實(shí)施方式。實(shí)施方式之間的差異在于發(fā)射器元件30和接收器元件34的布置。發(fā)射器元件和接收器元件34的功能適用于所有實(shí)施方式。

(第二實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式。在下文中，將描述與第一實(shí)施方式的不同之處。

圖5示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的天線布局111，其包括發(fā)射天線116和接收天線120。

接收天線120包括相對(duì)地被布置在與圖3的第一實(shí)施方式的接收器元件R1至R4相同的位置上的四個(gè)接收器元件R1至R4。

發(fā)射天線116包括被布置在與圖3的第一實(shí)施方式的發(fā)射器元件T1和T2相同的位置上的兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2。換言之，兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2在豎直方向上相對(duì)于彼此移位與兩倍Hr對(duì)應(yīng)的距離Ht，并且在水平方向上移位與兩倍dh對(duì)應(yīng)的距離Wt。距離Wr優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于距離Wt。

圖6示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的虛擬接收器元件40的虛擬陣列138。虛擬陣列138包括被布置成四行的八個(gè)虛擬接收器元件Rv1至Rv8，每行包括兩個(gè)虛擬接收器元件，其中，相鄰行水平地相對(duì)偏移與接收器元件34的相鄰行之間的水平偏移dh對(duì)應(yīng)的距離。

根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的接收天線120包括四個(gè)接收器元件R1至R4，其比根據(jù)第一實(shí)施方式的接收天線20的元件少四個(gè)元件。以這種方式，較簡(jiǎn)單的接收天線構(gòu)造是有可能的。

虛擬接收器元件Rv1至Rv8的虛擬陣列138可以被劃分成相同的子陣，其中，例如，第一子陣包括虛擬接收器元件Rv1至Rv4、Rv5和Rv7，以及第二子陣包括虛擬接收器元件Rv2至Rv7、Rv6和Rv8。以這種方式，通過空間平滑進(jìn)行的2D DOA是可行的。

(第三實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式。在下文中，將描述與第二實(shí)施方式的不同之處。發(fā)射器元件30和接收器元件34的功能適用于所有實(shí)施方式。圖7示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的天線布局211，其包括發(fā)射天線216和接收天線220。

接收天線220包括相對(duì)地被布置在與圖3的第一實(shí)施方式的接收天線20的接收器元件R1至R3相同的位置上的三個(gè)接收器元件R1至R3。換言之，接收天線220包括被布置成兩行和等間隔的三列的三個(gè)接收器元件34，其中，列之間在水平方向上的間隔為dh。接收器元件34的行豎直地間隔開距離Hr。行分別包括兩個(gè)接收器元件34和一個(gè)接收器元件34。

發(fā)射天線216包括被布置成一列的兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2。換言之，兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2在豎直方向上相對(duì)于彼此移位與兩倍Hr對(duì)應(yīng)的距離Ht。

圖8示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的虛擬接收器元件40的虛擬陣列238。虛擬陣列238包括被布置成四行的六個(gè)接收器Rv1至Rv6，每行交替地包括兩個(gè)或一個(gè)虛擬接收器元件。由于發(fā)射器元件30之間在豎直方向上的距離Ht與接收器元件34之間在水平方向上的距離Hr的兩倍對(duì)應(yīng)，所以虛擬接收器元件40的相鄰行是等間距的。

現(xiàn)在描述本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。與本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式相比，根據(jù)本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的天線布局211需要較少的接收器元件34。此外，發(fā)射器元件30的水平間隔為零。因此，確保了雷達(dá)設(shè)備12的簡(jiǎn)單構(gòu)造，并且減小了發(fā)射天線216在水平方向上的尺寸。

(第四實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式。在下文中，將描述與第三實(shí)施方式的不同之處。圖9示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式的天線布局311，其包括發(fā)射天線316和接收天線320。

接收天線320包括相對(duì)地被布置在與圖9的第三實(shí)施方式的接收天線220的接收器元件R1至R3相同的位置上的三個(gè)接收器元件R1至R3。

發(fā)射天線316包括在發(fā)射器元件T2豎直下方的第三發(fā)射器元件T3。換言之，三個(gè)發(fā)射器元件T1至T3在豎直方向上相對(duì)于彼此移位與接收器34的相鄰行之間在豎直方向上的距離Hr的兩倍對(duì)應(yīng)的距離Ht。

圖10示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式的虛擬接收器元件40的虛擬陣列338。虛擬陣列338包括被布置成六行的9個(gè)接收器Rv1至Rv9，每行交替地包括兩個(gè)或一個(gè)接收器元件。由于發(fā)射器元件30之間在豎直方向上的距離Ht對(duì)應(yīng)于接收器元件34之間在水平方向上的距離Hr的兩倍，所以虛擬接收器元件40的相鄰行是等間距的。

現(xiàn)在描述本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。與根據(jù)第三實(shí)施方式的虛擬陣列238相比，根據(jù)第四實(shí)施方式的虛擬陣列338能夠被劃分成相同的子陣，其中，一個(gè)子陣包括虛擬接收器元件Rv1、Rv2、Rv3、Rv4、Rv5和Rv6，以及另一子陣包括虛擬接收器元件Rv4、Rv5、Rv6、Rv7、Rv8和Rv9。因此，可以通過使用空間平滑來提高鄰近對(duì)象之間的分辨率，以及根據(jù)第一實(shí)施方式的子空間方法可以被應(yīng)用于本實(shí)施方式。

(第五實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式。在下文中，將描述與第一實(shí)施方式的不同之處。在第一實(shí)施方式中，接收器元件34的行數(shù)限于兩行。如果向第一實(shí)施方式的接收天線20(圖3)添加附加行的接收器元件34，則可以增加虛擬陣列38中的虛擬接收器元件40的數(shù)量。

圖11示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的天線布局411，其包括發(fā)射天線416和接收天線420。

接收天線420包括被布置成包括三行接收器元件34的兩層W形的十二個(gè)接收器元件R1至R12，其中，相鄰行水平地相對(duì)偏移距離dh，使得每個(gè)接收器元件34的豎直范圍不與相鄰行中的接收器元件34交疊。換言之，接收天線420包括被布置成九列和三行的12個(gè)接收器元件34，其中，每行四個(gè)接收器元件34。接收器元件34的行豎直地間隔距離Hr。

發(fā)射天線416包括在豎直方向上相對(duì)移位距離Ht并且在水平方向上相對(duì)移位距離Wt的兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2。

兩個(gè)發(fā)射器元件30之間在水平方向上的距離Wt對(duì)應(yīng)于接收器元件行的水平偏移dh的三倍。此外，兩個(gè)發(fā)射器元件30之間在豎直方向上的距離Ht對(duì)應(yīng)于接收器元件34的相鄰行之間的垂直距離Hr的三倍。

圖12示出了所得到的虛擬接收器元件40的虛擬陣列438。虛擬陣列包括被布置成6行的24個(gè)虛擬接收器元件Rv1至Rv24，其中，相鄰行水平地相對(duì)偏移與水平偏移dh對(duì)應(yīng)的距離。

現(xiàn)在描述本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。接收天線420包括三行接收器元件34，其中，相鄰行水平地相對(duì)偏移距離dh，使得每個(gè)接收器元件34的豎直范圍不與相鄰行中的接收器元件34交疊。與不具有水平偏移的配置相比，每個(gè)接收器元件34的豎直范圍不受限制，并且可以增加豎直范圍。接收器元件34的行數(shù)為三行。與先前的實(shí)施方式相比，這產(chǎn)生較多數(shù)量的虛擬接收器元件40。因此，進(jìn)一步提高了雷達(dá)設(shè)備的豎直分辨率。

(第六實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式。在下文中，將描述與第一實(shí)施方式的不同之處。圖13示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的天線布局511，其包括發(fā)射天線516和接收天線520。

接收天線520包括被布置成在水平方向上間隔距離Gw的兩組580和582的六個(gè)接收器元件34。每組包括三個(gè)接收器元件34。在每組內(nèi)，三個(gè)接收器元件34被布置成三行，其中，每行一個(gè)接收器元件34。行相對(duì)偏移水平偏移dh，使得每個(gè)接收器元件34的豎直范圍不與被布置在其上方或下方的接收器元件34交疊。換言之，接收天線520包括被布置成兩組三行的六個(gè)接收器元件34，其中，每組每行一個(gè)接收器元件34。接收器元件34的行豎直地間隔開距離Hr。

接收器組水平地對(duì)準(zhǔn)，以及組之間在水平方向上的距離(Gw)對(duì)應(yīng)于接收器的列間隔(dh)的四倍。

發(fā)射天線516包括水平地對(duì)準(zhǔn)并且在水平方向上相對(duì)移位距離St的兩個(gè)發(fā)射器元件T1和T2。同一行中的相鄰發(fā)射器之間的水平距離St對(duì)應(yīng)于Gw/2，Gw/2為2dh。距離St可以對(duì)應(yīng)于第五相應(yīng)距離，以及距離Gw可以對(duì)應(yīng)于第六相應(yīng)距離。

圖14示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的所得到的虛擬接收器元件40的虛擬陣列538。虛擬陣列538包括被布置成3行的12個(gè)虛擬接收器元件Rv1至Rv12，每行包括四個(gè)虛擬接收器元件40，其中，相鄰行水平地相對(duì)偏移與實(shí)際接收天線520中的虛擬接收器元件40的相鄰行之間的水平偏移dh對(duì)應(yīng)的距離。在本實(shí)施方式中，通過提供具有12個(gè)接收器元件的虛擬陣列，與接收天線520的接收器元件34相比，有效接收器元件的數(shù)量加倍。

根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的虛擬陣列與前述實(shí)施方式的不同之處在于虛擬接收器元件40的布局不是并排重復(fù)的物理接收器元件布局。相反，虛擬陣列538中的虛擬接收器元件40的列被布置成兩個(gè)接收器的列交織的形狀。

第六實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)如下。接收天線520包括被布置成三行的接收器元件34，其中，每個(gè)接收器元件34具有獨(dú)特的水平位移。因此，每個(gè)接收器元件34不與其上方或下方的另一接收器元件34交疊，并且因此在不限制每個(gè)接收器元件34的豎直范圍的情況下設(shè)置了第三行接收器元件34。此外，與第一實(shí)施方式相比，接收器元件34之間的平均間距較大，并且因此接收器元件34的隔離增加。此外，接收天線520的大的豎直尺寸是有可能的。

(第七實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第七實(shí)施方式。在下文中，將描述與第六實(shí)施方式的不同之處。圖15示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的天線布局611，其包括發(fā)射天線616和接收天線620。

接收天線620具有與第六實(shí)施方式的接收天線520相同的接收器元件布局。

除了第二行發(fā)射器元件T3和T4從發(fā)射器元件T1的位置在水平方向上移位了距離Wt并且在豎直方向上移位了距離Ht之外，發(fā)射天線616包括位于與第六實(shí)施方式中的位置相同的位置上的發(fā)射器元件T1和T2。發(fā)射器元件T3與T4之間在水平方向上的距離和T1與T2之間在水平方向上的距離相同。

發(fā)射器元件30的相鄰行之間在豎直方向上的距離Ht對(duì)應(yīng)于接收器元件34的相鄰行之間在豎直方向上的距離Hr的三倍。另外，發(fā)射器元件30的相鄰行之間的水平偏移Wt對(duì)應(yīng)于接收器元件34的列間隔(或水平偏移)dh的三倍。

圖16示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實(shí)施方式的虛擬接收器元件40的虛擬陣列638。與第六實(shí)施方式的虛擬陣列相比，根據(jù)第七實(shí)施方式的虛擬陣列包括在包括虛擬接收器元件Rv1至Rv12的行下方被布置成附加的3行的12個(gè)附加虛擬接收器元件Rv13至Rv24，其中，每行包括四個(gè)虛擬接收器元件40。

第七實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)如下。

接收天線620包括被布置成三行的接收器元件34，其中，每個(gè)接收器元件34具有獨(dú)特的水平位移。因此，每個(gè)接收器元件34不與在其上方或下方的另一接收器元件34交疊，并且在不限制每個(gè)接收器元件34的豎直范圍的情況下設(shè)置了這樣的第三行接收器元件34。

通過提供具有24個(gè)虛擬接收器元件40的虛擬陣列，與接收天線620的接收器元件34相比，有效接收器元件的數(shù)量變成了四倍。因此，較高分辨率的雷達(dá)設(shè)備設(shè)置有數(shù)量減少的接收器元件34，并且雷達(dá)設(shè)備的尺寸保持較小。

(第八實(shí)施方式)

接下來，將描述本公開內(nèi)容的第八實(shí)施方式。在下文中，將描述與第七實(shí)施方式的不同之處。圖19示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實(shí)施方式的天線布局711，其包括發(fā)射天線716和接收天線720。

發(fā)射天線716包括被布置成三行的六個(gè)發(fā)射器元件T1至T6，其中，每行兩個(gè)發(fā)射器元件30。該布置是第六實(shí)施方式和第七實(shí)施方式的改進(jìn)，在于發(fā)射器元件T3和T4向上移動(dòng)了與相鄰接收器元件行之間的距離Hr對(duì)應(yīng)的距離并且向左移動(dòng)了與dh對(duì)應(yīng)的距離。在豎直方向上在T3和T4下方的距離2Hr處并且在水平方向上以距離2dh添加包括第五發(fā)射器元件T5和第六發(fā)射器元件T6的行。因此，發(fā)射器元件T2和T3豎直對(duì)準(zhǔn)，以及發(fā)射器元件T4和T5豎直對(duì)準(zhǔn)。

接收天線720包括被布置成沿水平方向間隔開距離Gw的兩組780和782的四個(gè)接收器元件34。每組包括兩個(gè)接收器元件34。在每組內(nèi)，兩個(gè)接收器元件34被布置成兩行，其中，每行一個(gè)接收器元件34。接收器元件34被布置成水平定位，使得每個(gè)接收器元件34的豎直范圍不與布置在其上方或下方的接收器元件34交疊。換言之，接收天線720包括被布置成兩組兩行的四個(gè)接收器元件34，其中，每組每行一個(gè)接收器元件34。接收器元件34的行豎直地間隔開距離Hr。

接收器組水平對(duì)準(zhǔn)，并且組之間在水平方向上的距離(Gw)對(duì)應(yīng)于接收器的列間隔(dh)的四倍。

圖18示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第八實(shí)施方式的虛擬接收器元件40的虛擬陣列738。與第七實(shí)施方式的虛擬陣列一樣，根據(jù)第八實(shí)施方式的虛擬陣列包括六行虛擬接收器元件40，其中，每行包括四個(gè)虛擬接收器元件40。

除了第七實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)之外，第八實(shí)施方式的另外的優(yōu)點(diǎn)如下。通過減少接收器元件34的數(shù)量，減小接收天線720的尺寸，同時(shí)保持與第七實(shí)施方式的虛擬陣列相同數(shù)量的虛擬天線40。

作為對(duì)第八實(shí)施方式的修改，可以通過如第七實(shí)施方式的接收天線620那樣向接收天線720提供第三行接收器元件34來增加虛擬接收器元件40的數(shù)量。以這種方式，該修改可以被看作是第八實(shí)施方式的發(fā)射天線716與第七實(shí)施方式的接收天線620的組合和適配。

基于上述實(shí)施方式描述了根據(jù)本公開內(nèi)容的雷達(dá)設(shè)備12。然而，本公開內(nèi)容不限于上述實(shí)施方式，并且可以在不偏離本公開內(nèi)容的范圍的情況下在各種其他實(shí)施方式中被實(shí)現(xiàn)。例如，可以進(jìn)行以下修改。

本公開內(nèi)容適用于在除了車輛的前進(jìn)之外的不同方向上例如向后或者向車輛的左側(cè)或右側(cè)觀看的雷達(dá)設(shè)備。雷達(dá)設(shè)備12可以用于自適應(yīng)巡航控制(ACC)系統(tǒng)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的對(duì)象報(bào)告部60具有以下功能：從由跟蹤部提供的對(duì)象數(shù)據(jù)中檢測(cè)作為來自對(duì)象的被路面7反射的信號(hào)的重影對(duì)象，并且從對(duì)象數(shù)據(jù)中移除這些重影對(duì)象?？蛇x地，對(duì)象報(bào)告部60的該功能可以被包括在AEBS 14中。

發(fā)射器元件30和接收器元件34的數(shù)量不限于上面提到的實(shí)施方式中所示出的那些數(shù)量?？梢栽谔炀€布局中設(shè)置任意數(shù)量的發(fā)射器元件30和接收器元件34，只要其落入本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)即可。

在上述實(shí)施方式中，發(fā)射器元件30和接收器元件34被設(shè)置在平面上。然而，本公開內(nèi)容不限于該配置。發(fā)射器元件30和接收器元件34可以被設(shè)置在優(yōu)選地彼此平行的不同平面上。

順便提及，發(fā)射天線16可以對(duì)應(yīng)于發(fā)射部的示例。接收天線20可以對(duì)應(yīng)于接收部。

根據(jù)本公開內(nèi)容的第一方面，一種雷達(dá)設(shè)備包括：發(fā)射部，其包括用于朝對(duì)象發(fā)出作為雷達(dá)波的發(fā)射信號(hào)的多個(gè)發(fā)射器元件；接收部，其包括用于接收反射信號(hào)的多個(gè)接收器元件，反射信號(hào)為對(duì)象對(duì)發(fā)射信號(hào)的反射；用于生成包括虛擬接收器元件的虛擬接收陣列的部，虛擬接收器元件的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收器元件的數(shù)量乘以發(fā)射器元件的數(shù)量；用于將虛擬接收陣列劃分成多個(gè)相同的子陣的部；用于基于反射信號(hào)生成每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)的部；用于借助于對(duì)每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均以對(duì)來自對(duì)象的直接反射信號(hào)和反射信號(hào)中的多徑反射信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)來對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行空間平滑的部；用于基于對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行空間平滑的結(jié)果對(duì)多徑反射信號(hào)和來自對(duì)象的直接反射信號(hào)進(jìn)行解析的部；以及用于基于直接反射信號(hào)確定對(duì)象的方位的部。

對(duì)于該雷達(dá)設(shè)備，能夠隨后對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行處理以創(chuàng)建接收器元件的虛擬接收陣列。虛擬接收陣列中的虛擬接收器元件的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收器元件的數(shù)量乘以發(fā)射器元件的數(shù)量。接收器元件的虛擬陣列被劃分成相同的子陣，這有助于反射信號(hào)的進(jìn)一步的信號(hào)處理。在形成子陣之后，基于反射信號(hào)生成每個(gè)子陣的協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)。借助于求平均對(duì)協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行空間平滑，以對(duì)來自對(duì)象的直接反射信號(hào)和反射信號(hào)中的多徑反射信號(hào)進(jìn)行去相關(guān)。因此，對(duì)多徑反射信號(hào)和來自對(duì)象的直接反射信號(hào)進(jìn)行解析。因此，可以以較高分辨率估計(jì)多個(gè)對(duì)象的波達(dá)方向。

優(yōu)選地根據(jù)第一方面，本公開內(nèi)容的第二方面包括用于雷達(dá)設(shè)備的天線布局，其包括具有至少兩個(gè)發(fā)射器元件的發(fā)射部以及包括至少三個(gè)接收器元件的接收部，至少三個(gè)接收器元件被布置成在第一方向上的至少兩行以及在垂直于第一方向的第二方向上的至少三列，其中，所有至少兩個(gè)發(fā)射器元件中的相鄰發(fā)射器元件之間在第一方向上的相應(yīng)距離對(duì)應(yīng)于所有接收器元件中的相鄰行中的相鄰接收器元件之間在第一方向上的相應(yīng)距離乘以接收器元件的行數(shù)。

對(duì)于根據(jù)本公開內(nèi)容的第二方面的天線布局，可以生成接收器元件的虛擬陣列，其中，虛擬陣列的豎直范圍大于實(shí)際接收天線的豎直范圍。因此，提高了豎直方向上的分辨率。生成包括比單獨(dú)的實(shí)際接收器陣列更多的接收器元件的虛擬接收陣列，并且接收天線的有效孔徑尺寸增大。因此，減小了雷達(dá)設(shè)備的尺寸和復(fù)雜度。另外，虛擬陣列中的每個(gè)接收器元件的豎直范圍不受相鄰接收器元件的限制。

本公開內(nèi)容的第三方面包括根據(jù)第二方面的天線布局，其中，在奇數(shù)個(gè)接收器元件的情況下，發(fā)射器元件被設(shè)置在同一列中。

對(duì)于根據(jù)第三方面的天線布局，可以使用奇數(shù)個(gè)實(shí)際接收器元件來創(chuàng)建接收器元件的虛擬陣列，其中，虛擬陣列具有規(guī)則結(jié)構(gòu)。這使得對(duì)接收信號(hào)的進(jìn)一步的信號(hào)處理更容易。與前述方面的情況一樣，可以生成接收器元件的虛擬陣列，其中，每個(gè)接收器元件的豎直范圍不受其上方或下方的接收器元件限制，并且孔徑尺寸可以保持較大。

本公開內(nèi)容的第四方面包括根據(jù)第二方面的天線布局，其中，在偶數(shù)個(gè)接收器元件的情況下，所有至少兩個(gè)發(fā)射器元件中的相鄰行中的相鄰發(fā)射器元件之間在第二方向上的相應(yīng)距離對(duì)應(yīng)于不同行中的相鄰接收器元件之間在第二方向上的相應(yīng)距離乘以接收器元件的行數(shù)。

本公開內(nèi)容的第五方面包括根據(jù)第二方面的雷達(dá)設(shè)備，其中，在虛擬接收陣列中，與接收天線的接收器元件在第一方向上的數(shù)量相比，虛擬接收器元件在第一方向上的數(shù)量加倍。

本公開內(nèi)容的第六方面具有以下另外的優(yōu)點(diǎn)：虛擬陣列中的虛擬接收器元件的數(shù)量進(jìn)一步增加，這進(jìn)一步增大了接收天線的孔徑尺寸。

在本公開內(nèi)容的第六方面中，優(yōu)選地根據(jù)第二方面，發(fā)射部包括至少兩個(gè)發(fā)射器元件，以及接收部包括至少兩組接收器元件，其中，每組具有至少兩個(gè)接收器元件，至少兩個(gè)接收器元件被布置成在第一方向上的至少兩行以及在垂直于第一方向的第二方向上的至少兩列，其中，所有至少兩個(gè)發(fā)射器元件中的同一行中的相鄰發(fā)射器元件之間在第二方向上的相應(yīng)距離對(duì)應(yīng)于一組中的所有接收器元件中的相鄰接收器元件之間在第二方向上的相應(yīng)距離的兩倍，以及其中，接收器元件的相鄰組的同一行中的結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)的接收器元件之間在第二方向上的相應(yīng)距離對(duì)應(yīng)于所有至少兩個(gè)發(fā)射器元件中的同一行中的相鄰發(fā)射器元件之間在第二方向上的相應(yīng)距離乘以一行中的發(fā)射器元件的數(shù)量。優(yōu)選地，每組每行的接收器元件的數(shù)量為1。

對(duì)于根據(jù)第六方面的天線布局，實(shí)際接收器元件不交疊。因此，每個(gè)實(shí)際接收器元件的豎直范圍不受限制。此外，由于實(shí)際接收器元件組之間的間隔，接收器元件之間的平均間距較大，并且接收器元件的隔離增加。此外，可以隨后創(chuàng)建接收器元件的虛擬接收陣列，其中，虛擬陣列中的虛擬接收器元件的數(shù)量大于實(shí)際接收器元件的數(shù)量，以及雷達(dá)設(shè)備保持較小并且具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。

本公開內(nèi)容的第七方面包括根據(jù)第六方面的雷達(dá)設(shè)備，其中，在虛擬接收陣列中，與接收天線的接收器元件在第二方向上的數(shù)量相比，虛擬接收器元件在第二方向上的數(shù)量加倍。

本公開內(nèi)容的第七方面具有以下另外的優(yōu)點(diǎn)：虛擬陣列中的虛擬接收器元件的數(shù)量進(jìn)一步增加，這改進(jìn)了雷達(dá)設(shè)備的分辨率性能。

本公開內(nèi)容的第八方面包括根據(jù)第一方面至第七方面中之一的雷達(dá)設(shè)備，其中，發(fā)射器元件和接收器元件被布置在同一平面中，以及第一方向是豎直方向，而第二方向是水平方向。

本公開內(nèi)容的第八方面具有以下優(yōu)點(diǎn)：確保接收器和發(fā)射天線的簡(jiǎn)單構(gòu)造，并且便于信號(hào)處理。

本公開內(nèi)容的第九方面包括根據(jù)第一方面至第八方面中之一的雷達(dá)設(shè)備，其還包括將本征結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于虛擬接收陣列的每個(gè)協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)以估計(jì)信號(hào)的波達(dá)方向的裝置。

本公開內(nèi)容的第九方面具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以由雷達(dá)設(shè)備以高分辨率檢測(cè)多個(gè)對(duì)象的波達(dá)方向。

本公開內(nèi)容的第十方面提供根據(jù)第十三方面的雷達(dá)設(shè)備，其中，本征結(jié)構(gòu)技術(shù)是多信號(hào)分類(MUSIC)算法。

本公開內(nèi)容的第十方面具有以下優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)一步提高波達(dá)方向估計(jì)的分辨率。

盡管已經(jīng)參照本公開內(nèi)容的實(shí)施方式描述了本公開內(nèi)容，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開內(nèi)容不限于這些實(shí)施方式和結(jié)構(gòu)。本公開內(nèi)容旨在覆蓋各種修改和等同布置。此外，雖然包括各種組合和配置，但是包括較多元件、較少元件或僅單個(gè)元件的其他組合和配置也在本公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)。