レーダセンサ
パルスエコー方式によるレーダセンサにおいて、広いアンテナ特性をもつ第１の受信アンテナ（６）と、狭いアンテナ特性をもつ第２の受信アンテナ（１７）が設けられている。さらに受信経路中に、２つの受信アンテナの受信信号を送信レーダパルスのパルス繰り返し周波数のタイミングで切り替える切替手段（１８）が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの受信アンテナを備えたパルスエコー方式によるレーダセンサに関する。
【０００２】
従来の技術
Skolnik "Introduction to radar system", 2nd Edition, Mc Craw Hill Book Company 1980の第１６０頁〜１６１頁には、モノパルスレーダにおいて角度変位を求めるためにオーバラップした２つのアンテナ特性を評価することが知られている。
【０００３】
DE 101 42 170 A1により、複数の受信経路を備えたパルスレーダ装置が知られている。この場合、複数の受信セルを同時に評価することができ、および／または種々の動作モード間の切り替えを行うことができる。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載の構成、すなわち広い近傍領域アンテナ特性をもつ第１の受信アンテナと狭い遠方領域アンテナ特性をもつ第２の受信アンテナが設けられており、受信経路においてこれら両方の受信アンテナの受信信号の切り替えが送信レーダパルスのパルス繰り返し周波数のタイミングで行われるようにした構成によれば、殊に広いレーダ位置特定フィールド全体から角度情報を取得することが可能となり、すなわちたとえばモノパルス方式と三角測量方式の組み合わせによってこれが可能となる。
【０００５】
これによって有効なターゲットと誤ったターゲットとの区別を向上させることができる。
【０００６】
２つのレーダセンサを組み合わせて冗長的な情報を取得することで、較正を簡単に実現できるようになる。
【０００７】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【０００８】
図１は慣用のレーダセンサを示すブロック回路図であり、図２は本発明によるレーダセンサのブロック回路図であり、図３は走行進路をカバーする２つのデュアルビームセンサのアンテナ特性について示す図である。
【０００９】
実施例の説明
図１には慣用のレーダセンサのブロック回路図が示されており、これに本発明が結合される。レーダセンサは高周波源１を有しており、これはたとえば２４ＧＨｚの連続的な高周波信号（ＣＷ信号）を送出する。この高周波信号はレーダパルス発生のため送信側のパルス変調器２に供給され、さらに増幅器３を介して広い近傍領域アンテナ特性をもつ送信アンテナ４に到達する。パルス変調器２の制御は５ＭＨｚの矩形信号５によって行われる。やはり広いアンテナ特性を有するレーダ受信アンテナ６によって、レーダターゲットから反射したレーダパルスが受信され、受信側前置増幅器７を介して直交ミキサ８へ供給される。この直交ミキサは自身のＬＯ入力側で時間遅延された送信パルスを受け取り、これは矩形信号５が最大で２００ｎｓの遅延をもつ時間遅延素子９を介して受信側のパルス変調器１０を遅延させてスイッチングすることによって行われる。
【００１０】
ターゲットまでのパルス遅延時間と直交ミキサ８における搬送波パルスの遅延時間が一致しているときのみ、ＮＦポート（ＩＱ出力側）に混合積が生じることになる。つまり調整可能な遅延時間によって時間窓形成が実現され、これは電磁波の伝播速度を介して結合されて距離測定に対応する。さてここで、のこぎり波発生器１１を用いのこぎり波関数に従い遅延時間を変化させれば、考えられるターゲットに応じて距離をシステマティックにスキャンできるようになる。この「スキャン」をパルス繰り返し周波数と比べて相対的にゆっくり行えば、ターゲットごとに複数のパルス（通常は数１００個）が受信され、これはＳＮ比改善のためローパスフィルタ１２，１３によって積分される。ついで回路段１４，１５においてアナログ／ディジタル変換（ＡＤＣ）が行われ、さらにコンポーネント１６において検出および距離測定を伴う相応のディジタル信号処理（ＤＳＰ）が行われる。
【００１１】
図２には、本発明の実施例としてデュアルビームセンサが描かれている。この場合、図１によるセンサにさらに受信アンテナ１７と切替スイッチ１８が加えられている。付け加えられたアンテナ１７は集束作用の強い遠方領域用アンテナであり、主ビーム方向にいっそう高い利得をもち、これによっていっそう距離の隔たったターゲットの検出が可能となる(ただし距離窓が最大距離まで遅延されることを前提とする）。
【００１２】
さらにシステムは双安定フリップフロップ１９と組み合わせられたスイッチ１８によって拡張されており、これは送信レーダパルスのパルス繰り返しのタイミングで、高周波信号エネルギーを両方のアンテナからミキサ８へ交互に導く。つまり受信アンテナごとに半分の個数のパルスだけが受信される。この場合、アナログ／ディジタル変換器ＡＤＣの手前に設けられたローパス１２，１３は積分作用をもってはならず、帯域制限のためアンチ・エイリアシング・ローパスフィルタとしての役割を果たせばよい。それに応じてアナログ／ディジタル変換器はいっそう高いサンプリングレートをもつ必要がある。ここではアンテナ経路各々に対する本来のパルス積分は、プロセッサ１６においてディジタルで行われる。３ｄＢの積分損失というみかけの欠点を少なくとも部分的に補償することができる。その理由は、検出のためランプ特性をもつ両方の受信経路の低周波信号をプロセッサ１６において累算できるからであり、したがって両方のアンテナを介して捕捉されるターゲットのためにオリジナルのセンサのＳＮ比が達成されるからである。ただしターゲットが狭いアンテナの視野領域外にあるならば、３ｄＢの積分損失が生じることになる。
【００１３】
センサの近傍領域（これは広い受信特性に相応）が「スキャン」されるかぎり、切り替えがアクティブである。このとき、両方のアンテナ特性がオーバラップした領域では、既知のモノパルス方式によって角度測定も可能である。角度測定方式についてはここでは詳しくは立ち入らない。特定の「スキャン距離」からは切り替えはもはや有用ではなくなる。なぜならば遠方特性のターゲットだけが検出されるからである。
【００１４】
デュアルビームセンサを２つあるいはそれよりもよいのは３つ利用すれば、共通の走行進路においてモノパルスと三角測量を組み合わせて角度測定を行うことができる。図３には、２つのデュアルビームセンサ２０，２１によって走行進路をカバーする様子が描かれている。この場合、ハッチングされた領域によってオーバラップ領域が表されている。
【００１５】
１つのセンサの各アンテナ特性が重なり合っている領域ではターゲット角度はモノパルス方式により求められ、２つのセンサの特性が重なり合っている領域では角度は三角測量により求められる。近傍領域（４つの特性がオーバラップしている領域）では冗長な情報が取得され、それらの情報をたとえばモノパルス評価の簡単な較正に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】慣用のレーダセンサを示すブロック回路図
【図２】本発明によるレーダセンサのブロック回路図
【図３】走行進路をカバーする２つのデュアルビームセンサのアンテナ特性について示す図
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの受信アンテナを備えたパルスエコー方式によるレーダセンサに関する。
【０００２】
従来の技術
Skolnik "Introduction to radar system", 2nd Edition, Mc Craw Hill Book Company 1980の第１６０頁〜１６１頁には、モノパルスレーダにおいて角度変位を求めるためにオーバラップした２つのアンテナ特性を評価することが知られている。
【０００３】
DE 101 42 170 A1により、複数の受信経路を備えたパルスレーダ装置が知られている。この場合、複数の受信セルを同時に評価することができ、および／または種々の動作モード間の切り替えを行うことができる。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載の構成、すなわち広い近傍領域アンテナ特性をもつ第１の受信アンテナと狭い遠方領域アンテナ特性をもつ第２の受信アンテナが設けられており、受信経路においてこれら両方の受信アンテナの受信信号の切り替えが送信レーダパルスのパルス繰り返し周波数のタイミングで行われるようにした構成によれば、殊に広いレーダ位置特定フィールド全体から角度情報を取得することが可能となり、すなわちたとえばモノパルス方式と三角測量方式の組み合わせによってこれが可能となる。
【０００５】
これによって有効なターゲットと誤ったターゲットとの区別を向上させることができる。
【０００６】
２つのレーダセンサを組み合わせて冗長的な情報を取得することで、較正を簡単に実現できるようになる。
【０００７】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【０００８】
図１は慣用のレーダセンサを示すブロック回路図であり、図２は本発明によるレーダセンサのブロック回路図であり、図３は走行進路をカバーする２つのデュアルビームセンサのアンテナ特性について示す図である。
【０００９】
実施例の説明
図１には慣用のレーダセンサのブロック回路図が示されており、これに本発明が結合される。レーダセンサは高周波源１を有しており、これはたとえば２４ＧＨｚの連続的な高周波信号（ＣＷ信号）を送出する。この高周波信号はレーダパルス発生のため送信側のパルス変調器２に供給され、さらに増幅器３を介して広い近傍領域アンテナ特性をもつ送信アンテナ４に到達する。パルス変調器２の制御は５ＭＨｚの矩形信号５によって行われる。やはり広いアンテナ特性を有するレーダ受信アンテナ６によって、レーダターゲットから反射したレーダパルスが受信され、受信側前置増幅器７を介して直交ミキサ８へ供給される。この直交ミキサは自身のＬＯ入力側で時間遅延された送信パルスを受け取り、これは矩形信号５が最大で２００ｎｓの遅延をもつ時間遅延素子９を介して受信側のパルス変調器１０を遅延させてスイッチングすることによって行われる。
【００１０】
ターゲットまでのパルス遅延時間と直交ミキサ８における搬送波パルスの遅延時間が一致しているときのみ、ＮＦポート（ＩＱ出力側）に混合積が生じることになる。つまり調整可能な遅延時間によって時間窓形成が実現され、これは電磁波の伝播速度を介して結合されて距離測定に対応する。さてここで、のこぎり波発生器１１を用いのこぎり波関数に従い遅延時間を変化させれば、考えられるターゲットに応じて距離をシステマティックにスキャンできるようになる。この「スキャン」をパルス繰り返し周波数と比べて相対的にゆっくり行えば、ターゲットごとに複数のパルス（通常は数１００個）が受信され、これはＳＮ比改善のためローパスフィルタ１２，１３によって積分される。ついで回路段１４，１５においてアナログ／ディジタル変換（ＡＤＣ）が行われ、さらにコンポーネント１６において検出および距離測定を伴う相応のディジタル信号処理（ＤＳＰ）が行われる。
【００１１】
図２には、本発明の実施例としてデュアルビームセンサが描かれている。この場合、図１によるセンサにさらに受信アンテナ１７と切替スイッチ１８が加えられている。付け加えられたアンテナ１７は集束作用の強い遠方領域用アンテナであり、主ビーム方向にいっそう高い利得をもち、これによっていっそう距離の隔たったターゲットの検出が可能となる(ただし距離窓が最大距離まで遅延されることを前提とする）。
【００１２】
さらにシステムは双安定フリップフロップ１９と組み合わせられたスイッチ１８によって拡張されており、これは送信レーダパルスのパルス繰り返しのタイミングで、高周波信号エネルギーを両方のアンテナからミキサ８へ交互に導く。つまり受信アンテナごとに半分の個数のパルスだけが受信される。この場合、アナログ／ディジタル変換器ＡＤＣの手前に設けられたローパス１２，１３は積分作用をもってはならず、帯域制限のためアンチ・エイリアシング・ローパスフィルタとしての役割を果たせばよい。それに応じてアナログ／ディジタル変換器はいっそう高いサンプリングレートをもつ必要がある。ここではアンテナ経路各々に対する本来のパルス積分は、プロセッサ１６においてディジタルで行われる。３ｄＢの積分損失というみかけの欠点を少なくとも部分的に補償することができる。その理由は、検出のためランプ特性をもつ両方の受信経路の低周波信号をプロセッサ１６において累算できるからであり、したがって両方のアンテナを介して捕捉されるターゲットのためにオリジナルのセンサのＳＮ比が達成されるからである。ただしターゲットが狭いアンテナの視野領域外にあるならば、３ｄＢの積分損失が生じることになる。
【００１３】
センサの近傍領域（これは広い受信特性に相応）が「スキャン」されるかぎり、切り替えがアクティブである。このとき、両方のアンテナ特性がオーバラップした領域では、既知のモノパルス方式によって角度測定も可能である。角度測定方式についてはここでは詳しくは立ち入らない。特定の「スキャン距離」からは切り替えはもはや有用ではなくなる。なぜならば遠方特性のターゲットだけが検出されるからである。
【００１４】
デュアルビームセンサを２つあるいはそれよりもよいのは３つ利用すれば、共通の走行進路においてモノパルスと三角測量を組み合わせて角度測定を行うことができる。図３には、２つのデュアルビームセンサ２０，２１によって走行進路をカバーする様子が描かれている。この場合、ハッチングされた領域によってオーバラップ領域が表されている。
【００１５】
１つのセンサの各アンテナ特性が重なり合っている領域ではターゲット角度はモノパルス方式により求められ、２つのセンサの特性が重なり合っている領域では角度は三角測量により求められる。近傍領域（４つの特性がオーバラップしている領域）では冗長な情報が取得され、それらの情報をたとえばモノパルス評価の簡単な較正に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】慣用のレーダセンサを示すブロック回路図
【図２】本発明によるレーダセンサのブロック回路図
【図３】走行進路をカバーする２つのデュアルビームセンサのアンテナ特性について示す図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの受信アンテナを備えたパルスエコー方式によるレーダセンサにおいて、
第１の受信アンテナ（６）は広い近傍領域アンテナ特性を有しており、
第２の受信アンテナ（１７）は狭い遠方領域アンテナ特性を有しており、
前記２つの受信アンテナの受信信号を送信レーダパルスのパルス繰り返し周波数のタイミングで切り替える切替手段（１８）が受信経路中に設けられていることを特徴とする、
パルスエコー方式によるレーダセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のレーダセンサにおいて、
近傍領域アンテナ特性のための距離窓内でのみ切り替えが行われることを特徴とするレーダセンサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の少なくとも２つのレーダセンサから成るレーダシステムにおいて、
ターゲット角度測定が、近傍領域ではモノパルス方式に従いオーバラップしたアンテナ特性を介して行われ、遠方領域では三角測量によって行われることを特徴とするレーダシステム。
【請求項４】
請求項３記載のレーダシステムにおいて、
レーダセンサの較正が冗長情報の取得により行われ、たとえばそれぞれ異なる受信アンテナのオーバラップ領域における冗長情報の取得により行われることを特徴とするレーダシステム。
【請求項１】
少なくとも２つの受信アンテナを備えたパルスエコー方式によるレーダセンサにおいて、
第１の受信アンテナ（６）は広い近傍領域アンテナ特性を有しており、
第２の受信アンテナ（１７）は狭い遠方領域アンテナ特性を有しており、
前記２つの受信アンテナの受信信号を送信レーダパルスのパルス繰り返し周波数のタイミングで切り替える切替手段（１８）が受信経路中に設けられていることを特徴とする、
パルスエコー方式によるレーダセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のレーダセンサにおいて、
近傍領域アンテナ特性のための距離窓内でのみ切り替えが行われることを特徴とするレーダセンサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の少なくとも２つのレーダセンサから成るレーダシステムにおいて、
ターゲット角度測定が、近傍領域ではモノパルス方式に従いオーバラップしたアンテナ特性を介して行われ、遠方領域では三角測量によって行われることを特徴とするレーダシステム。
【請求項４】
請求項３記載のレーダシステムにおいて、
レーダセンサの較正が冗長情報の取得により行われ、たとえばそれぞれ異なる受信アンテナのオーバラップ領域における冗長情報の取得により行われることを特徴とするレーダシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００８−５１９２４６（Ｐ２００８−５１９２４６Ａ）
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１１７３３（Ｐ２００５−５１１７３３）
【出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２５０７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４８９５
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２５０７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４８９５
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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