车辆用雷达装置及利用该装置的目标角度估算方法与流程

本申请根据美国专利法主张2015年10月07日向韩国提出的专利申请号为第10-2015-0140878号的优先权，其所有内容以参考文献形式并入本专利申请。同时，本专利申请在美国之外的其他国家同样以如上所述的理由主张优先权，其所有内容以参考文献的形式并入本专利申请。

本实施例涉及一种车辆用雷达装置及利用该装置的目标角度估算方法，更详细地，涉及一种根据通过反射信号的各接收信道的相位差和各接收信道的排列间距计算的各接收信道的相对相位差，将目标判断为单一目标或多重目标，并估算目标角度，从而能够以低运算量获得目标角度的车辆用雷达装置及利用该装置的目标角度估算方法。

背景技术：

调频连续波(frequencymodulationcontinuouswave，fmcw)阵列天线(arrayantenna)方式的雷达利用由按规定方向排列的多个接收天线接收的信号的相位差，提取目标角度。

这种利用相位估算角度的各种算法中，常规波束形成(conventionalbeamforming)方式具有算法稳定以及运算量低的优点，因此普遍使用。

但是，即使常规波束形成方式，当视野(filedofview，fov)变宽或想要提高角度准确性时，在求功率谱(powerspectrum)的过程中，因矩阵(matrix)多重运算而导致运算量增加。

并且，在相同的天线环境下，对于多重目标情况的角度分辨率有限，因此为了提高多重目标角度分辨率，需利用运算量大的高分辨率算法。

但是，高分辨率算法在运算量方面具有很大的差异，因此对于不能利用的单一目标来说造成运算量的浪费，为了避免出现这种情况，需要区分单一目标和多重目标的情况，但是存在单一目标和多重目标的判断模糊的问题。

现有技术文献

(专利文献1)韩国公开专利公报第2014-0083708号(2014年7月4日)“雷达装置及适用于该装置的相位差补偿方法”

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实施例的目的在于提供一种根据通过反射信号的各接收信道的相位差和各接收信道的排列间距计算的各接收信道的斜率的分散程度，将目标判断为单一目标或多重目标，并估算目标角度，从而能够以低运算量获得目标角度的车辆用雷达装置及利用该装置的目标角度估算方法。

(二)技术方案

根据用于实现上述目标的一个实施例，提供一种车辆用雷达装置，其包括：发射部，发射用于感测目标的发射信号；接收部，通过多个阵列天线接收发射信号的反射信号；计算部，利用由多个阵列天线分别接收的反射信号，计算各信道的相对相位信息；以及目标判断部，利用各信道的相对相位信息，判断通过反射信号感测的目标是否为多重目标。

并且，根据另一个实施例，提供一种车辆用雷达装置的目标角度估算方法，其包括：发射步骤，发射用于感测目标的发射信号；接收步骤，通过多个阵列天线接收发射信号的反射信号；计算步骤，利用由多个阵列天线分别接收的反射信号，计算各信道的相对相位信息；以及目标判断步骤，利用各信道的相对相位信息，判断通过反射信号感测的目标是否为多重目标。

(三)有益效果

根据本实施例，能够根据通过反射信号的各接收信道的相位差和各接收信道的排列间距计算的各接收信道的斜率的分散程度，将目标判断为单一目标或多重目标，并估算目标角度，从而能够以低运算量获得目标角度。

附图说明

图1是示出用于说明一实施例的车辆用雷达装置的框图。

图2是示出用于说明图1所示的电子控制单元的框图。

图3是用于说明另一实施例的利用车辆用雷达装置的目标角度估算方法的图。

图4和图5是示出显示接收信道之间的相位差的坐标图的图。

图6是示出显示根据经验预先定义的目标的各角度斜率的曲线图。

附图说明标记

10：发射天线20：接收天线

30：电子控制单元31：发射部

32：接收部33：信号处理部

34：计算部35：目标判断部

36：角度估算部

具体实施方式

下面，参照附图对优选实施例进行详细说明。

图1示出用于说明一实施例的车辆用雷达装置的框图，图2示出用于说明图1所示的电子控制单元的框图。

参照图1，一实施例的车辆用雷达装置设置在车辆前方，可感测位于车辆前方的目标。

这种车辆用雷达装置包括发射天线10、接收天线20及电子控制单元30。

接收天线20将由多个元件天线构成的阵列天线用作接收天线。由各元件天线接收的反射信号发射到电子控制单元30。

电子控制单元30接收由发射天线10向车辆前方发射的发射信号从位于前方的目标反射回来的反射信号，利用接收的反射信号的各接收信道的相位，计算相邻的接收信道之间的相位差，基于计算的相位差和接收信道的排列间距，计算各接收信道的斜率，根据所计算的各接收信道的斜率的分散程度，判断位于前方的目标是单一目标或多重目标，由此能够估算目标角度。

并且，电子控制单元30判断目标为单一目标时，参照存储有根据经验预先定义的目标的每个角度的斜率的数据表，估算单一目标的角度，当判断目标为多重目标时，利用高性能分解算法估算多重目标的角度。

参照图2进一步说明，电子控制单元30包括发射部31、接收部32、信号处理部33、计算部34、目标判断部35及角度估算部36。

发射部31通过发射天线10发射预先设定的发射信号。尤其，发射部31生成将发射到位于车辆前方的物体的连续波发射信号，并通过发射天线10发射所生成的连续波发射信号。其中，发射部31可以包括将数字信号转换成模拟信号的d/a转换器。

接收部32通过接收天线20接收发射信号从目标反射回来的反射信号。尤其，当连续波发射信号反射回来时，接收部32接收反射回来的连续波反射信号。其中，接收部32可以包括将接收的模拟信号转换成数字信号的a/d转换器。

信号处理部33处理发射部31的发射信号和由接收部32接收的反射信号。即，信号处理部33处理由发射部31发射的发射信号反射回来的多个反射信号，追踪多个距离，可以在追踪的多个距离中选定距离最近的目标。

计算部34利用由信号处理部33进行信号处理的反射信号的各接收信道的相位，计算两个接收信道之间的相位差。相位差是计算相邻的接收信道之间的相位的差的值。

并且，计算部34分别计算由各接收信道接收的接收信号的斜率。此时，各接收信道的斜率是相位差除以接收信道的排列间距的值。接收信道的排列间距是每个接收信道已预选设定，是以0号信道为基准的信道之间的距离差。

并且，计算部34计算将所计算的各接收信道的斜率进行平均的平均斜率。

目标判断部35根据由计算部34计算的各接收信道的斜率的分散程度，将位于前方的目标判断为单一目标或多重目标。具体地，目标判断部35以将所计算的各接收信道的斜率进行平均的平均斜率为基准，根据所计算的各接收信道的斜率的分散值是否为规定值以上，将目标判断为单一目标或多重目标。斜率的分散值是平均斜率与各接收信道的斜率之间的间距。

当目标判断部35判断位于前方的目标为单一目标时，角度估算部36通过存储有目标的按每个角度计算的理论斜率即根据经验定义的斜率的数据表，估算单一目标的角度。

并且，当目标判断部35判断位于前方的目标为多重目标时，角度估算部36利用高性能分解算法估算多重目标的角度。

如上所述，通过判断位于前方的目标为单一目标或多重目标，能够大幅降低无需利用高性能分解算法的单一目标的运算量。即，对于多重目标，为了提高角度分辨率，需要利用运算量大的高性能分解算法，但是对于无需利用高性能分解算法的单一目标，能够通过扩张存储有理论斜率和目标角度的数据表的大小，估算与单一目标的角度，从而能够大幅降低运算量。

下面，参照图3说明利用具有上述结构的车辆用雷达装置的目标角度估算方法。

图3示出用于说明另一实施例的利用车辆用雷达装置的目标角度估算方法的操作流程图。

电子控制单元30生成将发射到位于车辆前方的物体的发射信号，例如，连续波发射信号，并通过发射天线10发射所生成的发射信号(s11)。

电子控制单元30通过接收天线20接收由发射天线10发射的发射信号从目标反射回来的反射信号(s13)。

电子控制单元30利用接收的反射信号的接收天线20的各接收信道的相位，计算相邻配置的接收信道之间的相位差(s15)。

电子控制单元30计算各接收信道的斜率(s17)。各接收信道的斜率是利用上述步骤s15中计算的相位差和各接收信道的指定的排列间距进行计算。

电子控制单元30计算将各接收信道的斜率进行平均的平均斜率(s19)。

电子控制单元30以计算的平均斜率为基准，判断各接收信道的斜率是否相似(s21)。即，电子控制单元30可以以平均斜率为基准，计算表示各接收信道的斜率间距的分散值，并判断计算的分散值是否为规定值以上。如图4所示，以平均斜率(由实线表示)为基准，各接收信道的斜率(由虚线表示)相似时，将位于前方的目标判断为单一目标，如图5所示，以平均斜率(由实线表示)为基准，各接收信道的斜率(由虚线表示)以规定值以上的分散值分散时，将位于前方的目标判断为多重目标。

当所述步骤s21的判断结果为斜率相似时，即，以平均斜率为基准，各接收信道的斜率相似时，如图6所示，电子控制单元30利用存储有根据经验预先定义的目标的每个角度斜率的数据表，估算单一目标的角度(s23)。即，在单一目标的情况下，如图6的表示理论斜率与目标的角度之间的关系的曲线图所示，电子控制单元30估算对应于在步骤s19中计算的平均斜率的目标角度。

当所述步骤s21的判断结果为斜率不相似时，即，以平均斜率为基准，各接收信道的斜率分散时，电子控制单元30利用高性能分解算法估算多重目标的角度(s25)。

如上所述，阵列天线方式的雷达装置利用各接收信道接收的反射信号的相位，求出接收信道之间的相位差并进行分析，从而与现有的角度估算算法相比，能够以更低的运算量获得目标角度。

尤其，能够判断位于前方的目标为单一目标或多重目标，当判断为单一目标时，避免利用高性能分解算法，从而在估算角度时，能够大幅降低现有的估算角度所需的运算量。

另外，下面对另一实施例的包括前述的电子控制单元的车辆用雷达装置判断是否为多重目标的情况进行说明。

参照图2，车辆用雷达装置包括发射部31，其发射用于感测目标的发射信号。并且，车辆用雷达装置包括接收部32，其通过多个阵列天线接收发射信号的反射信号。车辆用雷达装置包括计算部34，当接收反射信号时，利用反射信号计算各信道的相对相位信息。例如，车辆用雷达装置可以包括由两个以上阵列天线构成的接收天线20。各阵列天线可以设定成单独的信道。即，可以按各阵列天线设定信道。反射信号通过接收天线20接收，可通过构成接收天线20的各阵列天线接收反射信号。阵列天线隔开规定间距配置。因此，当一个反射信号通过多个阵列天线被接收时，由各阵列天线接收的反射信号的相位存在差异。本说明书中，将这种各阵列天线接收的反射信号的相位以各信道的相位信息来进行说明。即，假设一个阵列天线构成一个信道来进行说明，但是并不限定于此。例如，可设定为两个以上的阵列天线可以形成一个信道。

计算部34将预先设定的基准信道的相位信息设定为基准相位信息，并将各信道接收的反射信号的相位信息与基准相位信息进行比较，由此能够计算各信道的相对相位信息。基准信道可以预先设定，也可以根据用户的设定动态变更。再次参照图4和图5，基准信道表示图4和图5的0号天线信道。并且，将各信道的相对信息与基准相位信息(图4和图5中的0)进行比较时表示各信道的相位信息。

目标判断部35利用各信道的相对相位信息，能够区分通过反射信号感测的目标是两个以上的多重目标还是一个单一目标。

作为一个例子，目标判断部35基于多个阵列天线之间的距离差信息和各信道的相对相位信息，能够区分通过反射信号感测的目标是单一目标还是多重目标。具体地，目标判断部35计算多个阵列天线之间的距离差信息与各信道的相对相位信息的比例信息，并基于此可以确定是否为多重目标。例如，在各阵列天线以相同间距配置的情况下，当接收单一目标的反射信号时，如图4所示，1号信道的相对相位信息被计算为1，2号信道的相对相位信息被计算为2，3号信道的相对相位信息被计算为3。因此，目标判断部35将0号信道阵列天线和1号信道阵列天线的间距作为分母，0号信道和1号信道的相对相位信息差作为分子，计算比例信息。图4的情况下，0号信道和1号信道的比例信息被计算为1，1号信道和2号信道的比例信息也被计算为1。同样地，相邻的各信道的比例信息的计算值在误差范围内相似。在这种情况下，目标判断部35判断为单一目标。

与此不同，图5的情况下，1号信道的相对相位信息被计算为2.6，2号信道的相对相位信息被计算为3.1，3号信道的相对相位信息被计算为3.2，4号信道的相对相位信息被计算为0.5。因此，如果构成各信道的阵列天线以等间距(例如为1)构成，则0号信道和1号信道的比例信息被计算为2.6，1号信道和2号信道的比例信息被计算为0.5，…3号信道和4号信道的比例信息被计算为2.7等。因此，目标判断部35判断相邻的各信道的相对相位信息差不具有同一性，从而判断反射信号的目标为多重目标。

作为另一个例子，目标判断部35并不以前述的相邻的阵列天线的信道计算比例信息，而是可通过构成阵列天线组来判断是否为多重目标。为此，目标判断部35可以将多个阵列天线设定为一个以上的阵列天线组，并基于包括在阵列天线组的阵列天线之间的距离差信息与各信道的相对相位信息的比例信息，判断目标是否为多重目标。在这种情况下，阵列天线组可以设定为包括两个阵列天线。并且，目标判断部35可以将阵列天线组设定为各阵列天线组间阵列天线之间的距离差信息相同。例如，可以将阵列天线组构成为当第一阵列天线组中包括的两个阵列天线的间距为n时，第二阵列天线组中包括的两个阵列天线的间距也是n。n可设定为相邻的阵列天线的间距k的整数倍。

在这种情况下，如上所述，可基于各阵列天线组的比例信息的同一性，确定是否为多重目标。例如，当阵列天线组之间的比例信息差包含在预先设定的误差范围内时，可将反射信号中包含的目标判断为单一目标，当阵列天线组之间的比例信息差超出预先设定的误差范围时，可将反射信号中包含的目标判断为多重目标。

作为另一个例子，目标判断部35可将各信道的相对相位信息如图4或图5所示计算成一个坐标图，将各信道的相对相位信息的斜率与基准斜率进行比较，判断是否为多重目标。例如，如图4所示的单一目标的情况下，各信道的相对相位信息的斜率与基准斜率(图4中的平均相位)相似时也可以判断为单一目标。与此不同，如图5所示，各信道的相对相位信息的斜率与基准斜率(图5中的平均相位)存在差异时可以判断为多重目标。基准斜率可以预先设定或者基于阵列天线之间的距离确定。或者，基准斜率可以以各信道的相对相位信息的坐标图斜率的平均斜率动态计算。即，可基于各信道的相对相位信息的分散，确定是否为多重目标。

另外，车辆用雷达装置的目标角度估算方法可以执行前述的车辆用雷达装置的各操作。

例如，目标角度估算方法可以包括：发射步骤，发射用于感测目标的发射信号；接收步骤，通过多个阵列天线接收发射信号的反射信号；计算步骤，利用由多个阵列天线分别接收的反射信号，计算各信道的相对相位信息；以及目标判断步骤，利用各信道的相对相位信息，判断通过反射信号感测的目标是否为多重目标。计算步骤可以以基准信道的相位信息为基准，计算各信道的相对相位信息。同时，如上所述，目标判断步骤可以利用阵列天线之间的距离信息与各信道的相对相位信息的比例信息，判断是否为多重目标。为此，目标判断步骤可设定阵列天线组，并通过确认各阵列天线组之间的比例信息是否相同，由此确认是否为多重目标。或者，如上所述，可基于各相对相位信息的坐标图斜率与基准斜率是否相同，判断是否为多重目标。

确定是否为多重目标后，可以选择用于估算目标角度的算法，估算目标角度，当判断为单一目标时，可以选择第一算法，当判断为多重目标时，可以选择第二算法。其中，第一算法和第二算法是预先存储的，第二算法的运算量可多于第一算法。

除此之外，根据需要目标角度估算方法可执行上述的车辆用雷达装置的操作中的部分操作或全部操作。

以上的本实施例并不限定于上述实施例，本领域技术人员可进行各种变形及变更，而且这些变形及变更属于权利要求书中定义的本技术思想的主旨和范围内。