具有多输入多输出天线的雷达装置的制作方法

本申请案主张于2016年11月28日提出申请的韩国第10-2016-0159734号专利申请案的优先权，所述韩国申请案如同于本文中提出一般，整合于本文中，以作为参照。

技术领域

本发明涉及一种雷达装置，特别是涉及一种雷达装置，包括一多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，以下简称为MIMO)天线，并且使用所述天线而获得一在一中/长距离以及一短距离的物体的方位信息以及高程信息。

背景技术：

车用等雷达装置应具有高分辨率以及角度分辨力。举例而言，用于避免正面碰撞的汽车雷达能藉由提取在相邻线路中的前方行进车辆在路径中切入和切出中的角度而判断中断。换言之，藉由减少对一目标的错误感测并且使用所述高分辨率以及角分辨力而评估切入和切出时的碰撞情况，而确保驾驶者的安全性是可行的。

此外，汽车雷达需要一中/长范围的感测功能，以用于在一相对小的角度范围中的长距离下感测物体，并且需要一短距离感测功能，以用于使用一天线系统而在一相对大的角范围中感测短距离的物体。

此外，既有的雷达装置包括多个接收天线的配置而获得高角分辨力。换言之，相关技术的雷达装置使用了一藉由将多个接收天线配置在多个信道中而增加角分辨力的结构。

具有包括多个接收天线配置的结构的相关技术雷达装置由于多天线的缘故在结构尺寸上庞大，并且需要许多相关于收发器(即是一RF线路)的元件，因此整个天线系统的尺寸增加。

然而，在现今，由于保险杆中的超音波传感器、车牌、雾灯以及支撑结构等各种结构的缘故，车辆上能够装设雷达装置的部位非常有限，因此雷达装置不可避免地在尺寸上受限。

近来，已发展出MIMO雷达而使得汽车雷达的尺寸缩小。

MIMO雷达具有藉由以一适当的间隙配置多个发射天线而扩展一接收天线的孔径的效果，因此近来已朝着能够减少RF晶片的数量且不会减少效能的方向而主动地研究这类雷达。

现有为了车辆而发展的MIMO雷达藉由通常配置两个发射信道以及数个接收信道而提供高效孔径扩展效果，而此结构已用在汽车雷达长范围雷达或中范围雷达。

然而，汽车雷达不仅需要在中/长距离感测广泛的多个区域，也需要在短距离进行相同的感测，因此这些雷达需要一额外的传感器以用于短距离感测，也因此增加了成本及复杂度。

因此，需要结合一中/长范围雷达以及一短距离雷达以用于汽车雷达，并且一般而言，是透过配置多个不同的发射天线以及共享多个接收天线而结合一中/长范围雷达以及一短距离雷达。然而，例如所述中/长范围雷达的分辨力等效能变差，并且所述短距离雷达的感测范围等效能亦变差，因此雷达的效能无法最大化。

因此，需要发展一能够同时感测中/长距离以及短距离，并且能够在减小尺寸的同时将分辨率以及角分辨力维持在高水准的雷达装置，然而相关技术的雷达装置无法满足这些需求。

技术实现要素：

根据上述背景，本发明目的在于提供一雷达装置，其藉由有效地配置多个发射天线以及多个接收天线，不仅在中/长范围效能上，也在短距离效能上可最大化其效能。

本发明另一目的在于提供一能够藉由多个发射天线以及多个接收天线而执行多输入多输出(MIMO)的天线，并提供一包括所述天线的雷达装置。

本发明另一目的在于提供一天线系统，其中多个发射天线的其中一些沿着一垂直于地面的第一方向而配置，并且所述其他多个发射天线沿着一与所述第一方向相反的第二方向而配置，多个接收天线的其中一些沿着所述第一方向而配置，所述其他多个接收天线沿着所述第二方向而配置，以及多个用而发送多个发射信号的发射天线及多个用而接收多个反射信号的接收天线被适当地选择，从而能够同时增进中/长范围感测以及短距离感测中的水平及垂直角分辨力。

本发明另一目的在于提供一天线系统，其中一第一发射天线群以及一第一接收天线群是藉由沿多个垂直方向的一第一方向而延伸多个发射天线以及多个接收天线的其中一些而构成；一第二发射天线群以及一第二接收天线群是藉由沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸所述其他天线而构成；且发送多个发射信号的多个发射天线的其中一或多个以及接收多个反射信号的多个接收天线的其中一或多个是被包括在不同群组中，从而能够感测一物体的高程信息。

本发明另一目的在于提供一雷达装置，其可藉由在一短距离感测模式以及一中/长范围感测模式中制造多个发射信号的所述多个频带以及多个信号波形，避免与其他雷达装置相互干扰，且可同时在一中/长距离以及一短距离中增进在量测一物体的方位/高程信息上的分辨率。

根据本发明一方面，其提供一雷达装置，所述雷达装置包括：一发射天线组，配置为包括：一第一发射天线群，包括一沿多个垂直方向的一第一方向而延伸的第一发射天线；以及一第二发射天线群，包括一第二发射天线以及一第三发射天线，所述第二发射天线以及所述第三发射天线沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸，并且以一第一垂直距离而与所述第一发射天线相间隔；一接收天线组，配置为包括：一第一接收天线群，包括沿所述第一方向而延伸的一第一接收天线以及一第二接收天线；以及一第二接收天线群，包括一第三接收天线以及一第四接收天线，所述第三接收天线以及所述第四接收天线沿所述第二方向而延伸并且以一第二垂直距离与所述第一接收天线群相间隔；一收发器，配置为通过所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群的其中一个或多个而发送多个发射信号，并且通过所述接收天线组而接收自一物体反射的多个反射信号；以及一处理器，配置为基于通过所述第一接收天线群中所包括的所述多个接收天线所接收的多个反射信号，并基于所述第二接收天线群中所包括的所述多个接收天线所接收的多个反射信号，而获得所述物体的高程信息。

根据本发明另一方面，其提供一雷达装置，所述雷达装置包括：一发射天线组，配置为包括：一第一发射天线群，包括一沿多个垂直方向的一第一方向而延伸的第一发射天线；以及一第二发射天线群，包括一第二发射天线以及一第三发射天线，所述第二发射天线以及所述第三发射天线沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸，并且以一第一垂直距离与所述第一发射天线相间隔；一接收天线组，配置为包括：一第一接收天线群，包括一第一接收天线以及一第二接收天线，所述第一接收天线以及所述第二接收天线沿所述第一方向而延伸；以及一第二接收天线群，包括一第三接收天线以及一第四接收天线，所述第三接收天线以及所述第四接收天线沿所述第二方向而延伸，并且以一第二垂直距离与所述第一接收天线群相间隔；一收发器，被配置通过所述第一发射天线群中所包括的所述发射天线以及所述第二发射天线群中所包括的所述多个发射天线而发送多个时分割(time-divided)或码分割(code-divided)发射信号，并且通过所述接收天线组而接收自所述目标反射的多个反射信号；以及一处理器，配置为基于通过所述第一接收天线群以及所述第二接收天线群中所包括的一或多个所述多个接收天线所接收的多个反射信号，而获得一物体的高程信息。

根据本发明另一方面，其提供一雷达装置，所述雷达装置包括：一发射天线组，配置为包括：一第一发射天线群，包括一沿多个垂直方向的一第一方向而延伸的第一发射天线；以及一第二发射天线群，包括一第二发射天线以及一第三发射天线，所述第二发射天线以及所述第三发射天线沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸，并且以一第一垂直距离而与所述第一发射天线相间隔；一接收天线组，配置为包括：一第一接收天线群，包括一第一接收天线以及一第二接收天线，所述第一接收天线以及所述第二接收天线沿所述第一方向而延伸；以及一第二接收天线群，包括一第三接收天线以及一第四接收天线，所述第三接收天线以及所述第四接收天线沿所述第二方向而延伸，并且以一第二垂直距离而与所述第一接收天线群相间隔；一收发器，配置为在一中/长范围感测模式中，通过所述第一发射天线群中所包括的所述发射天线以及所述第二发射天线群中所包括的所述多个发射天线而发送多个时分割或码分割发射信号，并且通过所述接收天线组而接收自所述目标反射的多个反射信号；以及一处理器，配置为在所述中/长范围感测模式中，基于通过所述第一接收天线群以及所述第二接收天线群中所包括的所有所述多个接收天线所接收的多个反射信号而获得一物体的方位信息。

根据本发明另一方面，其提供一雷达装置，所述雷达装置包括：一发射天线组，配置为包括一第一发射天线群以及一第二发射天线群，所述第一发射天线群及所述第二发射天线群以一第一垂直距离垂直地间隔，并且沿着相反方向而延伸；一接收天线组，配置为包括一第一接收天线群以及一第二接收天线群，所述第一接收天线群及所述第二接收天线群以一第二垂直距离垂直地间隔，并且沿着相反方向延伸；一收发器，配置为通过所述第一发射天线组以及所述第二发射天线组的其中一个或多个而发送多个发射信号，并且通过所述接收天线组而接收自所述错误修正目标反射的多个反射信号；以及一处理器，配置为基于通过所述第一接收天线群中所包括的多个接收天线所接收的一个或多个所述反射信号，并且基于所述第二接收天线群中所包括的所述多个接收天线所接收的多个反射信号，而获得所述物体的高程信息或是方位信息。

如上所述，根据本发明，多个发射天线的其中一些沿着一垂直于地面的第一方向而配置，并且所述其他多个发射天线沿着一与所述第一方向相反的第二方向而配置，多个接收天线的其中一些沿着所述第一方向而配置，所述其他多个接收天线沿着所述第二方向而配置，以及多个用而发送多个发射信号的发射天线及多个用而接收多个反射信号的接收天线被适当地选择，从而能够同时增进中/长范围感测以及短距离感测中的水平及垂直角分辨力。

此外，一第一发射天线群以及一第一接收天线群是藉由沿多个垂直方向的一第一方向而延伸多个发射天线以及多个接收天线的其中一些的方式而构成；一第二发射天线群以及一第二接收天线群是藉由沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸所述其他天线的方式而构成；且发送多个发射信号的多个发射天线的其中一或多个以及接收多个反射信号的多个接收天线的一或多个是被包括在不同群中，从而能够精确地感测一物体的高程信息。

此外，在所述天线系统中，藉由适当地选择用来发送多个发射信号的发射天线以及用来接收自一物体反射的多个反射信号的多个接收天线，是能够同时在中/长范围感测以及短距离感测中获得一物体的方位以及高程信息的。

附图说明

图1A及图1B显示一具有一常用多天线的雷达装置的示例。

图2为一根据本发明一实施例的雷达装置的示意图。

图3显示一根据本发明一实施例的雷达装置所包括的天线系统的多个发射天线以及多个接收天线的配置的第一实施例。

图4显示一根据本发明一实施例的雷达装置所包括的天线系统的多个发射天线以及多个接收天线的配置的第二实施例。

图5A及图5B显示一使用根据本发明的雷达装置而感测方位信息的情况，特别是，其提供一在一中/长范围感测模式中的信号时序图(图5A)以及此例中一多个发射与接收天线的等效状态图(图5B)。

图6A及图6B显示一使用根据一第一示例的天线配置而感测方位信息的情况，其提供一在一短距离感测模式中的信号时序图(图6A)以及此例中一多个发射与接收天线的等效状态图(图6B)。

图7显示一使用一根据本发明的雷达装置感测高程信息的第一实施例。

图8显示一使用一根据本发明的雷达装置感测高程信息的第二实施例。

图9显示一使用一根据本发明的雷达装置感测高程信息的第三实施例。

图10为一流程图，其显示一根据本发明一实施例的雷达装置所提供的信号处理方法。

图11显示在一根据本发明一实施例的雷达装置中的中/长范围感测模式中以及短感测模式中的信号波形以及频带上的差异。

具体实施方式

在下文中，将参考示例性的附图来描述本发明的实施例。在说明书中，在附图中对组件添加参考编号，应该注意的是，即使在不同附图中示出组件，相同的参考编号也表示相同的组件。在描述本发明时，将不详细描述众所周知的功能或构造，因为它们可能不必要地模糊了对本发明的理解。

此外，例如“第一”，“第二”，“A”，“B”，“(a)”，和“(b)”的术语可以用于描述本发明的组件。这些术语仅用于区分组件与其他组件，因此这些术语指示的组件的本质或顺序不受限制。应该理解的是，当一个元件被称为“连接”，“结合”或“耦合”另一个元件时，元件可以直接连接到或直接耦合到另一个元件，或者另一个元件可以在这些元件之间“连接”，“结合”或“耦合”。

图1显示一具有一常用的多天线的雷达装置的示例。

如图1A所示，一雷达装置具有一天线系统，其中两个发射天线TX0、TX1沿相同方向而设置在上部，且四个接收天线RX0～RX3沿相同方向而设置在下部。

当欲发送一信号时，藉由一第一开关SW1选择其中一发射天线并发送一发射信号。

一自一物体反射的接收信号被由一第二开关SW2所开启的其中一接收天线接收。

一信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)能藉由量测相位变化、幅度变化、频率差异等等，并藉由放大一所接收的反射信号并且比较所述放大信号及所述发射信号，来量测相距所述物体的距离以及所述物体的相对速度。

在图1A中，所述多个天线为单线阵列天线。

图1B显示另一多天线雷达装置的示例，其中一发射天线TX0、多个接收天线RX0～RX2、以及一发送-接收天线RX3/TX1被配置成有多个间隙介于其间，且所述多个天线沿着相同方向而延伸。

在此配置中，当欲发送一信号时，一第一开关SW1选择所述发射天线TX0以及所述发送-接收天线RX3/TX1的其中一个并发送一发射信号。

由一第二开关SW2所选择的所述多个接收天线RX0～RX2以及所述发送-接收天线RX3/TX1的其中一个接收一自一物体反射的接收信号。

一信号处理器DSP能藉由量测相位变化、幅度变化、频率差异等等，并藉由放大一所接收的反射信号并且比较所述放大信号及所述发射信号，来量测相距所述物体的距离以及所述物体的相对速度。

虽然图1所示的具有所述天线系统的雷达装置能执行中/长范围感测以及短距离感测，但要在所述中/长范围感测以及短距离感测中均具充足分辨率或角分辨力是有难度的。

此外，在如图1A所示的天线系统中，多个发射天线沿相同方向而延伸，且多个接收天线亦沿相同方向而延伸，且在图1B中，所有的发射以及接收天线沿着相同方向而延伸。

因此，根据所述天线系统，其可以准确地感测方位信息，但难以精确地量测高程信息。

换言之，在如图1所示的天线系统中，所述多个接收天线RX0至RX3的任一或多个接收一反射信号，但是所述多个接收天线具有不同于发射天线TX0或TX1的水平配置特性，因此由所述多个接收天线接收的所述多个接收信号存在差异。因此，可藉由分析这些差异来精确地量测方位信息。

然而，如同所述发射天线TX0或TX1般，所述多个接收天线在所述高程方向中具有相同配置特性，因此所述多个接收天线所接收的所述多个接收信号间不存在差异，也因此，难以量测一物体的高程信息。

因此，在本发明一实施例中，其提供一天线系统，所述天线系统包括二个发射天线群以及二个接收天线群；所述两个发射天线群由多个发射天线所组成并且在所述高程方向中分别沿彼此相反的第一方向以及第二方向而延伸；以及所述二个接收天线群由多个接收天线所组成并且分别沿所述第一方向以及所述第二方向而延伸，以便增进侦测物体的高程信息的效能。

此外，在所述天线系统中，适当地选择一或多个用来发送信号的发射天线，并且选择并处理所述多个接收天线所接收的信号的一部分以同时增进在中/长范围感测以及短距离感测中的一物体的方位信息及高程信息的量测精确度。

图2为一根据本发明一实施例的雷达装置100的方块图。

如图2所示，所述雷达装置100根据本发明一实施例包括一包括有多个发射天线以及多个接收天线的天线系统110、以及一通过所述天线系统110发送多个发射信号以及接收多个接收信号的收发器120。所述雷达装置亦称为雷达传感器。

所述天线系统110包括一第一发射天线群以及一第二发射天线群，所述第一发射天线群由一或多个沿多个垂直方向的一第一方向而延伸的发射天线所组成，且所述第二发射天线群由一或多个沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸的发射天线所组成。

相似地，所述天线系统110中所包括的所述接收天线组包括一第一接收天线群以及一第二接收天线群，所述第一接收天线群由一或多个沿所述第一方向而延伸的接收天线所组成，且所述第二接收天线群由一或多个沿所述第二方向而延伸的接收天线所组成。

以下将参照图3及图4来叙述所述天线系统110的详细配置。

所述收发器120包括：一发射器，其开启到所述天线系统110所包括的所述多个发射天线的其中一个，并且通过所述被开启的发射天线或是通过一分配到所述多个发射天线的多发射信道而发送一发射信号，其中所述天线系统110所具有的结构将会参照图2进行叙述；以及一接收器，其开启到所述多个接收天线的其中一个，并且通过所述被开启的接收天线或是通过一被分配到所述多个接收天线的多接收信道而接收一接收信号，其中该接收信号为一自一目标反射的所述发射信号的反射信号。

所述收发器120中所包括的所述发射器包括一振荡器，所述振荡器产生一发射信号以用于一被分配到一被开启的发射天线的发射信道或是一被分配到多个发射天线的多信道。所述振荡器，举例而言，可包括一电压控制振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO)以及一振荡器。

所述收发器120中的所述接收器包括：一低噪放大器(Low Noise Amplifier,LNA)，其低噪放大所述通过一被分配到一被开启的接收天线接收信道或是通过一被分配到多个发射天线的多接收信道而接收的接收信号；一混合器，其混合所述被低噪放大的接收信号；一放大器，其放大所述多个被混合接收信号；以及一模数转换器(Analog-to-digital Converter,ADC)，其藉由数模转换所述被放大的接收信号而产生接收数据。

请参照图2，根据本发明一实施例的雷达装置100包括一处理器130，其控制一发射信号并且使用所接收的数据来执行信号处理。所述处理器130通过将需要大量计算的信号处理高效地分配给一第一处理器和一第二处理器而允许降低成本和硬件尺寸。

所述处理器130中所包括的所述第一处理器为一用于所述第二处理器的预处理器，且能获得发射数据以及接收数据，基于获得的传输数据控制振荡器产生传输信号，同步发射数据和接收数据，并改变发射数据和接收数据的频率。

所述第二处理器是使用第一处理器的处理结果实际执行处理的后处理器，并且可以基于具有由第一处理器改变的频率的接收数据执行恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)计算，跟踪和目标选择处理器，并对一目标执行角度信息，速度信息和距离信息的提取。第一处理器的频率改变可以使用诸如快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的傅立叶变换。

所述第二处理器可对已藉由所述第一处理器进行第一傅立叶变换(FFT)的多个信号执行第二傅立叶变换，且所述第二傅立叶变换，举例而言，可为离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)。此外，其可为DFT的chirp-DFT。

所述第二处理器通过第二傅立叶变换获得与第二傅立叶变换长度(K)相对应的频率值，基于获得的多个频率值计算每个啁啾周期(Chirp Period)具有最大功率的比特频率，并且基于所计算的比特频率而获得一对像的速度信息和距离信息，由此可以检测一物体。

与此同时，所述收发器120以及所述处理器130具有根据本实施例的雷达装置中所包括的显示在图3及图4中的所述多个天线系统，并且具有一预设信号发射/接收方法，并且应能执行一信息获得方法，所述方法使用所述发射/接收方法而在一中/长范围感测模式中以及一短距离感测模式中来获得一物体的方位信及息高程信息，以下将参照图5至9来详述其细节。

根据本发明一实施例的雷达装置100所包括的天线系统110包括多个发射天线以及多个接收天线，并且可依照阵列的顺序以及间隙而具有多个不同的天线阵列。

详细而言，根据本实施例的雷达装置的天线系统110包括多个发射天线以及多个接收天线。所述第一发射天线群以及一第一接收天线群是分别藉由沿所述第一方向而配置所述多个发射天线以及所述多个接收天线的其中一些而形成，其中所述第一方向为多个垂直方向的其中一个；而所述第二发射天线群以及所述第二接收天线群是分别藉由沿所述与第一方向相反的第二方向而配置所述其他天线而形成。

当使用具有此配置的天线系统来感测一物体时，被用来处理信号的一或多个所述多个发射天线的以及一或多个所述多个接收天线的应被包括在不同群之中以感测所述物体的高程信息。

所述多个发射天线以及所述多个接收天线可为多个阵列天线，其中多个发射/接收元件藉由多个传输线而串联，但不限于此。

然而，本实施例所使用的所述多个天线沿多个预设方向而延伸，并且所述多个方向是指所述多个天线相对一连接到信号处理器130的传输埠而而沿着延伸的方向。

图3显示一根据本发明一实施例的雷达装置所包括的天线系统的多个发射天线以及多个接收天线的配置的第一实施例。

为方便起见，在本文中所述多个垂直方向的向上方向是定义成一第一方向，且所述多个垂直方向的向下方向是定义成一第二方向。

根据图3的一第一示例的天线系统包括一第一发射天线TX1、一第二发射天线TX2以及一第三发射天线TX3，所述第一发射天线TX1沿所述第一方向而延伸，所述第一方向即是所述多个垂直方向的向上方向，所述第二发射天线TX2及所述第三发射天线TX3沿所述第二方向而延伸，所述第二方向即是所述多个垂直方向的向下方向。

换言之，一发射天线，即是所述第一发射天线TX1，构成一第一天线群，并且两个发射天线，即是所述第二发射天线TX2以及所述第二发射天线TX3，构成一第二发射天线群。

所述第一发射天线TX1可由总共n个并联设置的阵列天线构成，且在图3的第一示例中n为8。

所述多个阵列天线的每一个包括通过一传输线连接的多个元件或是贴片，且所述延伸方向是基于一起始点，即是一连接到一具有信号处理器的晶片310的馈入埠320而决定。

换言之，所述第一发射天线TX1所包括的所述八个阵列天线是沿所述第一方向而延伸，且所述第一方向为所述多个垂直方向的向上方向。

所述第二发射天线群中所包括的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3的每一个可由m个并联设置的阵列天线所组成，且在图3的第一示例中的m为4。

构成所述第二发射天线TX2的所述四个阵列天线是自一馈入埠330而沿所述第二方向而延伸，所述第二方向是所述多个垂直方向的向下方向，并且构成所述第三发射天线TX3的所述四个阵列天线是自一馈入埠340沿所述第二方向而延伸，所述第二方向所述多个垂直方向的向下方向。

与此同时，根据图3第一示例的天线系统包括多个接收天线，即是，沿所述第一方向而延伸的一第一接收天线RX1以及一第二接收天线RX2以及沿所述第二方向而延伸的一第三接收天线RX3以及一第四接收天线RX4，其中所述第一方向是所述多个垂直方向的向上方向，且所述第二方向是所述多个垂直方向的向下方向。

换言之，二个接收天线，即是所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2，构成一第一天线群，并且二个接收天线，即是所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4，构成一第二天线群。

所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2的每一个可由总共m个阵列天线所组成，类似于所述第二发射天线TX2及所述第三发射天线TX3，且在图3的第一示例中m为4。

换言之，如图3所示，所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2的每一个包括总共四个并联的阵列天线，其中两对阵列天线可被配置为并联。

构成所述第一接收天线RX1的所述四个阵列天线是自一馈入埠350沿所述第一方向而延伸，该第一方向为所述多个垂直方向的向上方向，并且构成所述第二接收天线RX2的所述四个阵列天线是自一馈入埠360沿所述第一方向而延伸，所述第一方向是所述多个垂直方向的向上方向。

此外，如下所述，所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2以一预设距离而彼此水平地相间隔，详细而言，这些天线以所述介于所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群之间的水平距离A的四倍相间隔于。

构成所述第二接收天线群的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的每一个可由k个阵列天线所组成，且在图3的第一示例中k为2。

换言之，如图3所示，所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的每一个由两个并联的阵列天线组成。构成所述第三接收天线RX3的两个阵列天线是自一馈入埠370沿所述第二方向而延伸，所述第二方向是所述多个垂直方向的向下方向，并且构成所述第四接收天线RX4的两个阵列天线是自一馈入埠380沿所述第二方向而延伸，所述第二方向是所述多个垂直方向的向下方向。

所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4以一预设水平距离B而彼此水平地相间隔，其中介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B介于所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3之间的所述水平距离的二分之一。

根据本实施例的天线系统的所述多个发射天线以及所述多个接收天线可具有预设间隙，其将如下所详述。

首先，所述第一发射天线群(所述第一发射天线TX1)是以一第一垂直距离D而与所述第二发射天线群垂直地相间隔(即是，所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3)。详细而言，如图3所示，所述第一发射天线TX1的垂直中心位置以及所述第二发射天线TX2(或是所述多个第三发射天线TX3)的垂直中心位置是以所述第一垂直距离D而彼此相间隔。

相似地，所述第一接收天线群(即是，所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2)以一第二垂直距离D’而与所述第二接收天线群(即是，所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4)垂直地相间隔。详细而言，如图3所示，所述第一接收天线RX1(或所述第二接收天线RX2)的垂直中心位置以及所述第三接收天线RX3(或所述第四接收天线RX4)的垂直中心位置以所述第二垂直距离D’而彼此相间隔。

换言之，对所述多个发射天线以及所述多个接收天线两者而言，沿着相反方向延伸的所述天线群是以所述第一垂直距离D或所述第二垂直距离D’而与对应的天线群水平地相间隔。

所述第一垂直距离D以及所述第二垂直距离D’可相同，但不限于此。

以下，举例说明第一垂直距离D以及所述第二垂直距离D’相同，并且合称为垂直距离。

如下所述，所述垂直配置使其能够精确量测一物体的高程信息。

可考虑一物体的高程信息的量测精度来决定所述垂直距离D。

此外，所述第一发射天线群(所述第一发射天线TX1)以一水平距离A而与所述第二发射天线群(即是在所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3之间的中点)水平地相间隔。详细而言，如图3所示，所述第一发射天线TX1的水平中点Ph1以一水平距离A而与在所述第二发射天线TX2以及所述多个第三发射天线TX3之间的中点Ph2相间隔。

介于所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群之间的所述水平距离A，如下所述，与介于多个接收天线的间隙或与介于所述第二发射天线群的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3之间的距离，两者具有一预设关系。

详细而言，假设介于所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的水平距离是B，则介于所述第二发射天线群所包括的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3的水平距离可为2B。

此外，介于所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群的所述水平距离A可等于或大于2B，并且所述第一接收天线群的所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2以一水平距离2A而分别与所述第二接收天线群(即是介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的中点)的左侧及右侧相间隔。

因此，介于所述第一接收天线群的所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2之间的水平距离是4A。

介于的所述第二接收天线群的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B可小于所述一所述雷达装置所使用的发射信号的波长λ。

如上所述，由于介于所述第二接收天线群的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B小于多个发射/接收信号的波长λ，其能够在一短距离模式维持一或多个预设感测角。

一般而言，当一发射天线的整体天线孔径面积变大时，能够发送一角范围变小的锐利波束，且当一接收天线的天线孔径面积较大时，可在较笑角范围中接收信号。

与此同时，当在有越多数量的天线设置在一预设天线孔径面积中时，则感测效能越好，换言之，能增进分辨率或角分辨力。

换言之，在一天线孔径相同的条件下，在一感测周期中发射信号的多个发射天线与接收反射信号的多个接收天线之间的间隙越小，即是，在一感测周期中发射信号的发射天线的数量越多或是接收反射信号的接收天线的数量越多，则分辨率更高或是角分辨力更为提升，因此量测能更精确。

因此，如下所述，能够藉由使介于在一短距离感测模式中所使用的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B小于所述发射/接收信号的波长λ，来在所述短距离感测模式中确保一或多个所需的预设感测角。

此外，如下所述，在所述短距离感测模式中，藉使用以所述水平距离2B而彼此相间隔的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3，能通过两个虚拟RX天线来产生孔径扩展效果，因此可增进对一物体的水平感测分辨率。

此外，由于介于所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群之间的所述水平距离A是大于介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B的两倍，可调整一发射信号的束宽。

换言之，当介于所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群之间的所述水平距离A是介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的所述水平距离B的两倍时，一发射束的宽度减少，因此所述发射束变得太尖锐。因此，介于所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群之间的所述水平距离A被设定成大于介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B的两倍，以使得一发射信号的束宽被维持在一或多个预设范围内。

在所述天线系统根据本发明一实施例中，所述第一发射天线TX1是由总共n个阵列天线所组成，并且所述第二发射天线TX2、所述第三发射天线TX3、所述第一接收天线RX1、以及所述第二接收天线RX2的每一个是由m个阵列天线所组成，并且所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的每一个是由k个阵列天线所组成，

其中是以k、m、及n得出下列方程式1，

[方程式1]

n＝2m＝4k

换言之，所述多个第一发射天线TX1的阵列天线的数量n是所述第二发射天线TX2、所述第三发射天线TX3、所述第一接收天线RX1、及所述第二接收天线RX2的其中一个的阵列天线的数量m的两倍，且是所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的其中一个的阵列天线的数量k的四倍。

根据此配置，如下所述，可在中/长范围以及短距离感测模式中实现均匀的多个虚拟天线

，因此能够增进两种感测模式中的水平感测效能。

此外，根据所述天线配置，其有可能形成一对天线效能有不利影响的光栅波瓣，所形成的光栅波瓣远离主波束或主波瓣，因此能够增进两种感测模式中的水平感测分辨率或水平分辨力。

图4显示一根据本发明一实施例的雷达装置所包括的天线系统的多个发射天线以及多个接收天线的配置的第二实施例。

图4雷达装置所包括的所述天线系统的配置基本上与图3的第一示例相同，仅在发射天线以及接收天线的阵列天线的数量上不同。

详细而言，所述第一发射天线TX1是由总共八个阵列天线所组成，而所述第二发射天线TX2、所述第三发射天线TX3、所述第一接收天线RX1、及所述第二接收天线RX2的每一个是由四个阵列天线所组成，并且所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的每一个是由在图3的第一示例中的两个阵列天线所组成，而发射天线以及接收天线的每一个的阵列天线的数量是所述第一示例的对应天线数量的一半。

在图4的第二示例中，所述第一发射天线TX1是由总共四个阵列天线所组成，而所述第二发射天线TX2、所述第三发射天线TX3、所述第一接收天线RX1、及所述第二接收天线RX2的每一个是由两个阵列天线所组成，并且所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的每一个是由一阵列天线所组成。

此外，即使在图4的第二示例中，介于一第一发射天线群TX1以及一第二接收天线群TX2以及TX3之间的垂直距离以及介于所述第一接收天线群RX1以及RX2以及一第二接收天线群RX3以及RX4之间的垂直距离被设定成D，类似于图3的示例。

此外，即使在图4的示例中，介于所述第一发射天线群TX1以及一第二接收天线群TX2以及TX3之间的所述水平距离A’被设定成是介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B’的两倍或更大，且介于所述第一接收天线群的所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2之间的所述水平距离可为4A’。

然而，在图4的示例中，介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B’应小于一发射信号的波长λ。

即是，介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B被设定成小于一发射信号的波长λ，以增加在图3的使用两个阵列天线作为基础单元阵列天线的第一示例中在短距离感测模式中的感测角，但是当如图4般使用一阵列天线作为基础单元阵列天线时，可藉由将介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的所述水平距离B'设定成λ/2或更小，来增加短距离感测角。

根据此天线配置，如下所述，能藉由通过彼此垂直地相间隔的所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群其中一或多个发送一信号，并且处理一通过彼此垂直地相间隔的所述第一接收天线群以及所述第二接收天线群的其中一个或多个所接收的接收信号，来获得诸如一物体高度的高程信息。

最后，能藉由通过所述第一发射天线群以及所述第二发射天线群的其中一个或多个而发送一信号，并且处理一通过彼此垂直地相间隔的所述第一接收天线群以及所述第二接收天线群的其中一个或多个所接收的接收信号，同时在所述短距离感测模式以及所述中/长范围感测模式中来精确地获得一物体的高程信息。

换言之，如下所述，能够藉由依据感测模式而适当地选择一发射一雷达信号的发射天线以及一获得所述物体高程/方位信息的接收天线，来同时在所述中/长范围感测模式以及所述短距离感测模式中精确地获得一物体的高程信息及方位信息。

图5显示一使用根据本发明的雷达装置而感测方位信息的情况，特别是，其提供一在一中/长范围感测模式中的信号时序图(图5A)以及此例中一多个发射与接收天线的等效状态图(图5B)。

为了使用根据本实施例的雷达装置而在一中/长距离量测一物体的方位信息，所述第一发射天线群中所包括的多个发射天线(第一发射天线TX1)以及所述第二发射天线群中所包括的发射天线(第二发射天线TX2以及第三发射天线TX3)的全部均被使用在一发射模式中，其中所述两群的所述多个发射天线以时分割方式(Time-divisionally)及码分割方式(Code-divisionally)发送多个发射信号。

在另一方面，在一自所述物体反射的多个接收信号的接收模式中，是藉由在所述第一/第二接收天线群中的所有接收天线所接收的信息来获得在一中/长距离的所述物体的方位信息，即是，所述第一接收天线RX1至所述第四接收天线RX4，其中所述第二接收天线群中所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4所接收的多个信号相结合并且被做为单一信道来使用。

以下叙述中，所述第一/第二发射天线群所包括的总共三个发射天线TX1、TX2、及TX3可称为发射信道，而所述第一/第二接收天线群所包括的总共四个接收天线RX1、RX2、RX3、及RX4可称为接收信道。

因此，根据本实施例的雷达装置使用全部三个发射信道及四个接收信道来获得在所述中/长范围感测模式中的方位信息。即是，所述雷达装置在一发射模式中，通过在所述三个发射信道中的所述第二发射天线群所包括的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3，并且通过沿所述第一方向而延伸的所述第一发射天线群的所述第一发射天线TX1，以时分割方式及码分割方式发送多个发射信号，并且在一接收模式中使用通过所述四个接收信道所接收的所有信息。

图5A为一在所述中/长范围感测模式中的发送及接收信号的时序图，且其显示时分割及码分割的时间区间。

如图5A所示，一感测期间(0～T)被时分割，在所述第一期间T/2中所述第一发射天线TX1被开启并发送一发射信号，且在下一期间T/2中所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3被开启并发送多个发射信号。

与此同时，在相同感测期间，所述四个接收天线RX1-RX4均接收信号，且所述处理器130藉由分析通过所述四个信道所接收的所述多个接收信号而获取在一中/长距离的一物体的方位信息(宽度等)。

换言之，为了在所述中/长范围感测模式中获得方位信息，在所述发射模式中，通过所述第二发射天线群中所包括的所述二个发射信道的丛集，并且通过所述第一发射天线群中所包括的一发射信道，来以时分割或码分割方式发送多个信号，并且在所述接收模式中，藉由结合所述第二接收天线群中所包括的所述两个接收信道RX3以及RX4，通过总共三个接收信道来接收多个信号。

图5B为一在如图5A所示的中/长范围感测模式中的发射以及接收天线的等效状态图。

图5B的等效状态图显示当两个以时分割方式或码分割方式发送多个信号的发射天线信道被固定成一个时，多个接收天线的配置状态，而可从此图看见所述雷达装置的孔径程度。

当在所述中/长范围感测模式中发送和接收信号时，如图5A所示，由于所述第一/第二天线群是否相间隔并不会影响一物体的方位信息，所述第一发射天线TX1的位置被假设成如图5B中的一参考位置。

由于所述第一发射天线TX1以及所述第二发射天线群是以一距离A水平地相间隔，当所述第一发射天线TX1发送一信号，且随后所述第二发射天线群所包括的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3以相同方式立即发送信号，多个接收天线接收自一物体反射的多个反射信号，如同它们接收了多个相同的反射信号，但是这些反射信号在空间上水平地被A所偏移。

在此种情况下，藉由发射数据的水平间隔等而虚拟存在的多个接收天线可称为多个虚拟接收天线，作为区分实际存在的接收天线的概念。

关于图5B中在接收端的所述多个接收天线的所述第一发射天线TX1、所述第一接收天线RX1、第二接收天线RX2、第三接收天线RX3、以及第四接收天线RX4，是真实天线。

与此同时，由于图5显示获得方位信息的情况，可忽略所述多个发射/接收天线垂直间隔，因此在图中为了方便起见，在图中显示假设发射/接收天线在相同方向中延伸的情况。换言之，实际上，所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4是沿所述第二方向而延伸，而所述第二方向相反于所述第一接收天线群沿着延伸的第一方向，但由于此是为了获得方位信息，故不考虑所述垂直间隔及延伸方向而假设它们沿所述第一方向而延伸。

此外，由于所述第二接收天线群中所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4在所述接收模式中被结合成一个信号，它们可被表示为一信道。

因此，在此提供以所述水平距离2A间隔的多个真实天线的三个信道，即是，一第一真实天线RRX1、一第二真实天线RRX2、以及一第三真实天线RRX3。

在中心的所述第二真实天线RRX2对应所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的组合天线。

关于所述第一发射天线TX1，由于所述第二发射天线群与所述第一发射天线群之间以距离A水平地间隔，接收自所述第二发射天线群发送的多个信号的所述多个接收天线具有相同效果，因为这些接收天线自其实际位置以距离A水平地偏移，并且创建于偏移位置的所述多个接收天线可为多个虚拟RX天线。

换言之，总共三个虚拟RX天线，即是，在自所述多个真实天线相隔距离A处创建出一第一虚拟RX天线VRX1、一第二虚拟RX天线VRX2、以及一第三虚拟RX天线VRX3。

因此，以总共三个在接收端的真实天线创建出多个虚拟RX天线的三个信道。

此外，如上所述，由于所述第二接收天线群的中心(即是介于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4之间的中点)是以所述水平距离2A而与所述第一接收天线RX1以及所述第二接收天线RX2相间隔，且所述多个虚拟RX天线自所述后天线以水平距离A偏移，因此，总共接收天线的六信道以所述相同距离A而与相邻的多个天线相间隔，如图5B所示。

此外，所述接收端的整个孔径，即是，介于一端的所述第一真实天线RRX1以及另一端的一第三虚拟RX天线VRX3之间的水平距离是5A。

因此，使用本实施例的雷达装置能够将接收端的整体孔径从4A增加至5A，并且减少所述多个接收天线之间的间隙，因此能够增进方位信息在所述中/长范围感测模式中的分辨力或分辨率。

一般而言，一雷达装置执行一物体侦测功能，所述物体侦测功能使用通过多个接收天线接收的多个接收信号而侦测与一物体间的距离、以及所述物体的速度及方位，为了增加对一物体的侦测精度(意即增加分辨率)，所述雷达装置优选具有一藉由增加介于所述多个接收天线之间的间隙而具有一“扩展孔径结构”的天线系统。

自一接收天线一端到另一端的距离是孔径，且藉由增加接收天线的孔径来提供扩展孔径效能是雷达装置的效能的一项非常重要因素。

藉由提供一具有扩展孔径结构的天线系统，在所述接收端产生光栅波瓣的位置移动到更靠近主波束所在的中心位置。

因此，根据本发明一实施例的雷达装置而提供一“扩展孔径结构”或“虚拟天线系统”来将产生光栅波瓣的位置移动远离主波束所在的中心位置，即是抑制光栅波瓣。

为了拥有虚拟天线系统，如图1所示，所述雷达装置100根据本发明一实施例可进一步包括一虚拟RX天线创建器140以用于创建多个虚拟RX天线。

如上所述，所述虚拟RX天线创建器140可基于一实际多个接收天线所接收的信号来执行信号处理以用于产生多个具有一依据接收天线之间间隙的预设相位差的信号。

换言之，所述虚拟RX天线创建器140执行信号处理以用于产生一虚拟信号(与所述实际被接收的信号之间具有相位差的信号)就如同通过一虚拟RX天线而接收一讯号，而虚拟RX天线所实际存在的位置不具有实际天线。

在此所述“创建一虚拟RX天线”可与“产生一实际上并未被接收的接收信号”具有相同含义。在此方面，of多个虚拟RX天线的配置结构(间隙、数量等等)可与实际上未被接收的接收信号的结构(间隙、数量等等)具有相同含义。

藉由所述虚拟RX天线创建器140，可提供一天线系统，其中不仅实际上存在多个接收天线，且在接收端虚拟地存在多个虚拟RX天线。

如上所述，所述包括多个在接收端虚拟地存在的虚拟RX天线的天线系统可表达为一“具有一虚拟孔径结构的天线系统”。

如上所述，为了在所述中/长范围感测模式中获得方位信息，根据本实施例的雷达装置的收发器120，在所述中/长范围感测模式中，必须以时分割方式或以码分割方式通过所述第一发射天线群中所包括的所述第一发射天线TX1、以及所述第二发射天线群中所包括的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3来发送信号，并且必须通过所述接收天线组的全部多个接收天线来接收自一物体反射的多个反射信号。此外，所述处理器130基于通过所有多个接收天线接收的多个反射信号而在一中/长距离获得物体的方位信息。

如上所述，根据本实施例的雷达装置，具有如图3以及图4所示的天线配置结构，且具有如图5A所示的信号发射/接收配置，因此其可确保扩展孔径效能，并且可精确地量测一物体的方位信息。

与此同时，在所述根据本实施例的雷达装置100中包括的所述收发器120、所述处理器130、所述虚拟天线创建器140等等，可执行为一通过雷达执行物体识别功能的雷达控制器或电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)的模块。

此雷达控制器或ECU可包括一处理器、一诸如记忆体的储存装置、以及执行特定功能的计算机程序，以及所述收发器120、所述处理器130、所述虚拟天线创建器140等等可被实行为可执行各自功能的软件模块。

图6显示一使用根据一第一示例的天线配置而感测方位信息的情况，其提供一在一短距离感测模式中的信号时序图(图6A)以及此例中一多个发射与接收天线的等效状态图(图6B)。

为了在一短距离获得一物体的方位信息，根据本实施例的雷达装置的收发器120，在图3及图4的天线系统中，通过所述第二发射天线群所包括的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3，以时分割方式或以码分割方式来发送多个发射信号。

此外，所述雷达装置基于在接收端的所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4所接收的多个信号而计算在一短距离的物体的方位信息。

换言之，根据本实施例的所述雷达装置，在所述短距离感测模式中，通过沿所述第二方向而延伸的所述第二发射天线群所包括的两个发射天线TX2以及TX3而以时分割方式以及以码分割方式发送多个发射信号，并且基于通过沿所述第二方向而延伸的所述第二接收天线群所包括的二个接收天线RX3以及RX4所接收的多个信号而获得一物体的方位信息。

显然，在接收端的所有接收天线能在所述短距离感测模式中来自所述物体的接收多个反射信号，并且仅有通过多个接收天线的四个信道的所述第三接收天线RX以及所述第四接收天线RX4所接收的多个接收信号可以用来获得在一短距离的物体的方位信息。

图6A为一在所述中/长范围感测模式中的发射及接收信号的时序图，并且显示码分割的时间区间以及码分割。

在图6A中，一感测期间(0～T)被时分割，且在所述第一期间T/2中所述第二发射天线群所包括的所述第二发射天线TX2被开启并且发送一发射信号，并且在下一期间T/2中所述第三发射天线TX3被开启并且发送一发射信号。

此外，在所述接收端，所述第二接收天线群所包括的所述二个接收天线，即是所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4在相同感测期间中接收多个信号，并且所述处理器130藉由分析通过两个信道所接收的接收信号而获得在一短距离的物体的方位信息(宽度等)。

换言之，为了获得在所述短距离感测模式中的方位信息，在所述发射模式中通过所述第二发射天线群所包括的两个发射信道以时分割方式或以码分割方式发送多个发射信号，并且在所述接收模式中通过所述第二接收天线群所包括的两个接收信道RX3以及RX4来接收多个信号。

图6B显示一如图6A所示的在一短距感测模式中的发射以及接收天线的等效状态。

相似于图5B的等效状态图，假设所述第二发射天线TX2的位置为一参考位置。

由于以时分割方式发送多个信号的所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3是以距离2B水平地相间隔，当所述第二发射天线TX2发送一信号并且接着所述第三发射天线TX3立即发送一信号时，多个接收天线接收自一物体反射的多个反射信号，如同它们接收多个相同但以距离2B在空间上水平地偏移的反射信号。

因此，如图6B所示，相对于所述第二发射天线TX2，在接收端，所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4为真实天线，且两个虚拟RX天线，意即一第三虚拟RX天线VRX3以及一第四虚拟RX天线VRX4，相邻于所述多个真实天线而被创建。

由于所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4是以距离B而水平地相间隔，并且所述多个虚拟RX天线是以距离2B而分别自所述多个真实天线水平地偏移，介于形成接收端的多个第四接收天线之间的多个间隙维持与距离B相同。

换言之，藉由使用根据本实施例的雷达装置，在所述短距离感测模式中，总共四个以距离B水平地相间隔的接收信道形成在所述接收端，并且所述接收端的整体孔径，即是介于在所述接收端一端的所述第三接收天线RX3以及在另一端的所述第四虚拟RX天线VRX4之间的水平距离是3B。

因此，藉由使用根据本实施例的雷达装置，接收端的整体孔径藉由所述虚拟孔径结构从2B被扩展成3B，因此能够增进在所述短距离感测模式中的方位信息分辨力或分辨率。

为此，根据本实施例所述雷达装置所包括的虚拟RX天线创建器140在所述中/长范围感测模式中创建介于所述第一接收天线RX1至所述第四接收天线RX4之间的一或多个虚拟RX天线VRX1～3，并且在所述短距离感测模式中创第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的两侧的一或多个虚拟RX天线VRX3及VRX4。

此外，为了获得在所述短距离感测模式中的方位信息，根据本实施例的雷达装置的所述收发器120在所述短距离感测模式中通过所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3以时分割方式或以码分割方式发射多个发射信号，并且通过所述接收天线组接收自一物体反射的多个反射信号。此外，所述处理器130基于通过所述第三接收天线以及所述第四接收天线所接收的多个反射信号而获得在一短距离的所述物体的方位信息。

与此同时，在根据本实施例的雷达装置中，如图3以及图4所述，一第一发射天线群以及一第一接收天线群是藉由沿所述第一方向而延伸多个发射天线以及多个接收天线的其中一些而形成，所入述第一方向是所述垂直方向的其中一个，并且一第二发射天线群以及一第二接收天线群是藉由沿所述与第一方向相反的第二方向延伸所述其他天线而形成；以及所述发送多个发射信号的多个发射天线的一个或多个以及一或多个所述接收多个反射信号的多个接收天线的中一个或多个，在处理发射/接收信号时被包括在不同群中以便能够感测一物体的高程信息，如下所述。

根据本实施例的雷达装置中的所述多个天线的配置，所述第一发射天线群以及所述第一接收天线群沿所述所述多个垂直方向的第一方向而延伸，所述第二发射天线群以及所述第二接收天线群沿所述与第一方向相反的第二方向而延伸，并且在所述第一群以及第二群之间有一垂直距离D。

因此，当通过所述多个发射信道的一个或多个接收多个信号，且通过两个垂直地相间隔的接收信道来接收多个反射信号时，在通过所述多个接收信道接收的所述多个接收信号之间或是在通过所述多个信道接收的所述多个发射信号以及所述多个接收信号之间产生预设相位差或幅度差。

因此，可藉由比对用于所述多个接收信道的所述多个信号的相位差或幅度差来获得诸如一物体的高度等高程信息。

所述用于获得高程信息的发射/接收信号方法可包括如图7至图9所示的三个实施例，但不限于此

首先，图7显示一使用一发射信道以及二垂直间隔的接收信道的方法。

图7显示一使用一根据本发明的雷达装置感测高程信息的第一实施例。

详细而言，图7仅显示在如图3所示的发射以及接收天线中实际使用的实际使用的发射以及接收天线来获得第一实施例的高程信息。

如图7所示，在所述用于获得高程信息第一实施例中，仅通过三个发射信道的其中一个发射信道来发送一发射信号，并且可使用二个垂直地相间隔的接收信道。

举例而言，如图7所示，一第一发射天线TX1在所述接收端发送一信号，并且使用了通过一第一接收天线群所包括的一第一接收天线RX1以及一第二接收天线群所包括的二个接收天线RX3以及RX4所接收的多个信号，其中第二接收天线群是以距离D而与所述第一接收天线RX1垂直地相间隔。

所述第一接收天线RX1构成第一接收信道，所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4能被结合并且用作为一第二接收信道。藉由结合所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4的多个信号而构成一第二接收信道士为了在数量上与所述相对应的第一接收天线RX1的阵列的数量相匹配。

藉由使用本信号发射/接收方法，所述多个相同发射信号的多个反射信号自一物体反射，且被两个以距离D垂直地相间隔的接收信道接收，并且被所述多个接收信道接收的所述多个信号的相位及幅度可因为所述多个垂直相间隔的接收信道而变化。

换言之，根据一物体的高度，行进至所述第一接收信道以及所述第二接收信道的信号的行进路径(行进距离等)变得不同，且由于这些不同，通过所述多个接收信道所接收的信号的相位或幅度在相位和幅度上变得不同。

因此，所述雷达装置的处理器130可通过所述多个接收信道所接收的多个信号在相位或幅度中的差异而获得诸如高度等所述物体的高程信息藉由分析在。

当通过两个接收信道所接收的所述多个信号在在相位或幅度中的差异微小时，能够判断所述物体的高度是大约在所述两个接收信道的中心，而当通过所述沿向上方向(第一方向)而垂直延伸的第一接收信道所接收的信号强度是大于通过所述沿向下方向(第二方向)而垂直延伸的第二接收信道所接收的信号强度，且所述相位差是一预设水平或更高时，能够判断所述物体的高度是大的。

显然，在本发明第一实施例中，所述第一发射天线TX1不必然如图7那样使用，所述第二发射天线群所包括的一第二发射天线TX2以及一第三发射天线TX3的其中之一可作用作为一发射信道，且所述第二发射天线TX2以及所述第三发射天线TX3两者均可被用作一发射信道。

此外，即便在所述接收端，所述第一接收天线RX1并不必然需要形成如图7中的所述第一接收信道，并且一与所述形成第二接收信道的第二接收天线群垂直地相间隔的第二接收天线RX2可构成所述第一接收信道。

如上所述，在根据所述用于获得高程信息的第一实施例的信号发射/接收方法中，能够使用发射天线的一信道以及两个以上的垂直地相间隔的接收信道来精确地感测诸如一物体的高度的高程信息。

图8显示一使用一根据本发明的雷达装置感测高程信息的第二实施例，其中使用了二个发射信道以及二个垂直地相间隔的接收信道。

相似于图7，图8仅显示在图3等所示的发射以及接收天线中所实际使用的发射以及接收天线来获得所述第二实施例的高程信息。

如图8所示，在所述用于获得高程信息的第二实施例中，通过全部三个发射信道发送一发射信号，且可使用二个垂直地相间隔的接收信道。

举例而言，如图8所示，一第一发射天线TX1、一第二发射天线TX2、以及一第三发射天线TX3同时发送多个信号，且在所述接收端，是使用了通过一第一接收天线群所包括的一第一接收天线RX1以及一第二接收天线群所包括的二个接收天线RX3以及RX4所接收的多个信号，其中该第二接收天线群是以距离D而与所述第一接收天线RX1垂直地相间隔。

所述第一接收天线RX1构成一第一接收信道，且所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4可被结合并用作一第二接收信道。

相似地，在图8的实施例中，所述雷达装置的处理器130可藉由分析通过所述多个接收信道所接收的多个信号在相位或幅度上的差异来获得所述物体的诸如高度等高程信息。

换言之，根据所述第二实施例，所述接收端的配置是相同于所述第一实施例的接收端的配置，但是其不同于第一实施例之处在于三个发射信道均仅被使用在所述发射端。

如上所述，使用权不三个发射信道使其能够垂直地形成一间瑞波束，因此虽然感测范围些微减小，其能够增进在获得高程信息时的精确度。

显然，相似于所述第一实施例，在所述第二实施例中，所述第一接收天线RX1不必然形成所述第一接收信道，并且一与所述第二接收天线群垂直地相间隔的第二接收天线RX2可形成所述第一接收信道。

如上所述，在根据所述用于获得高程信息的第二实施例的所述信号发射/接收方法中，其能够透过使用多个发射天线的三个信道以及两个以上垂直地相间隔的接收信道来精确地获得诸如一物体的高度的高程信息，。

图9显示一使用根据本发明的雷达装置来感测高程信息的第三实施例，其中二个垂直地相间隔的发射信道以时分割方式或以码分割方式发送一信号，且使用一或多个共同接收信道。

相似于图7及图8，图9仅显示如图3所示等发射以及接收天线中实际使使用的发射以及接收天线来获得第三实施例的高程信息。

如图9所示，在用于获得高程信息的第三实施例中，三个发射信道中的二个垂直地相间隔的发射信道以时分割方式或以码分割方式发送多个信号，且可使用通过一或多个共同接收信道所接收的多个信号来获得高程信息。

举例而言，如图9所示，在一发射模式中，三个发射信道的一第一发射天线TX1构成一第一发射信道，且使用了一第二发射天线群中所包括的一第二发射天线TX2以及一第三发射天线TX3的一束来作为一第二发射信道，其中第二发射天线群以所述垂直距离D而与所述第一发射信道相间隔。

信号可通过所述第一发射信道以及所述第二发射信道，以时分割方式或是码分割方式而被发送。

与此同时，在所述接收端，如图9的(1)、(2)、及(3)所示，可使用一或多个多个接收天线作为一共同接收信道。

举例而言，如图9的(1)所示，仅有一第二接收天线群所包括的一第三接收天线RX3以及一第四接收天线RX4的其中一个可用作一接收信道，如图9的(2)所示，所述第二接收天线群所包括的所述第三接收天线RX3以及所述第四接收天线RX4可被用作二个接收信道，或者如图9的(3)所示，仅有一第一接收天线群所包括的一第一接收天线RX1以及一第二接收天线RX2的其中一个可用作一接收信道。

所述第三实施例中，通过二个发射信道以时分割等方式分别发送的多个发射信号是垂直地相间隔，因此即使是在一自特定物体反射且通过一接收信道被接收的接收信号中，仍会有一相位差或幅度差，并且可藉由分析所述相位差或幅度差来获得所述物体的高程信息。

显然，在所述第三实施例中，能仅需要在所述接收端使用一个接收信道，且可同时使用通过二个以上接收信道所接收的多个信号。

换言之，在所述第三实施例中，其能够藉由平均通过两个以上的接收信道所接收的多个信号来增进在多个接收信号的分析的精确度，且其能够藉由比对通过二个以上的接收信道所接受的多个信号来确认所述多个接收天线是否正常运作。

举例而言，当比对通过在所述接收端的三个接收信道所接收的多个信号以及发射端的信号而产生在任一信道的所述接收信号以及其他接收信道的所述多个接收信号之间的差异较大的结果时，其判断为所述接收信道的接收天线在不正常状态。

此外，通过在所述接收端的三个接收信道所接收的多个信号与发射端的信号之间的差异不大于一临界值时，其能够藉由平均及分析通过多个信道所接收的所述多个信号的相位或幅度来增进高程信息的精确度。

如上所述，当使用根据本实施例的雷达装置时，藉由具有如图3或图4中所示的天线配置并且使用如图7至图9所示的发送与多个接收信号的方法，其不不仅能够获得一物体的高程信息，亦能够同时在所述中/长范围感测模式以及所述短距离感测模式中以高分辨率量测所述物体的方位信息。

因此，其甚至无须实体改变所述雷达装置或增加其他装置就能够精确地量测一在一中/长距离以及一短距离的物体的高程以及方位信息，因此其能够最大化所述作为一汽车雷达的雷达装置的使用率。

在另一方面，以下描述使用根据本发明一实施例的雷达装置100来获得一物体的高程/方位信息的方法的示例。

图10为一流程图，其显示一根据本发明一实施例的雷达装置所提供的信号处理方法。

图10为一流程图，其显示在以参照图5至图9所述的所述信号发射/接收方法接收所述多个信号后的信号处理。所述方法数据缓存在步骤S1000所获得的接收数据到一能够在一个周期中处理的单位样本大小(S1002)，然后执行频率改变(S1004)。

之后，所述方法基于频率改变的接收数据而执行恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)的计算(S1006)并且提取一目标的高程/方位信息、速度信息、以及距离信息(S1008)。所述在步骤S1006中的频率改变可使用诸如快速傅立叶变换(FFT)的傅立叶变换。

图11显示在根据本发明实施例的雷达装置中的在中/长范围感测模式中以及短感测模式中的一信号波形以及一频带的差异。

如图5以及6所示，使用根据本实施例的雷达装置使其能够同时在一中/长范围感测模式以及一短距离感测模式中精确地量测一物体的方位信息。

除了此配置，根据本实施例的雷达装置能藉由在所述中/长范围感测模式以及所述短距离感测模式中使用多个不同的频带及信号波形来增进感测效能，将如下所述。

一般而言，雷达装置具有用于多个发射信号的宽频带、大输出，以及随着在一个感测周期中输出的波形数量的增加而提高的分辨率功率或信号感测效能。

然而，汽车雷达的可用频带受到限制来避免在一中/长范围感测模式中与其他车辆或其他电波相互干扰。换言之，因为在一短距离感测模式中与雷达装置相互干扰的机率低，故汽车雷达能在短距离感测模式使用宽频带，但是在一中/长范围感测模式中的可用频带在许多情况下受限以避免干扰。

因此，在根据此实施例的所述雷达装置中，在如图5所示的中/长范围感测模式的一第一发射信号使用一第一频带并且具有一在感测期间T中相对较少第一信号波形(啁啾)数量，且在所述短距离感测模式的第二发射信号使用一高于所述第一频带的第二频带病且具有一在感测期间中大于所述第一波形数量的第二信号波形数量。

此外，在所述中/长范围感测模式中的多个发射信号的输出能大于所述短距离感测模式。

换言之，如图11所示，所称的慢速啁啾发射信号是在所述大约76～77GHz的第一频带中所产生，并且具有一大波形宽度，可在所述中/长范围感测模式中使用慢速啁啾发射信号。

在另一方面，所称的快速啁啾多个发射信号是在所述大约76～81GHz的高于所述第一频带的第二频带所产生，并且具有一小波形宽度，可在所述短距离感测模式中使用快速啁啾多个发射信号。

因此，在所述中/长范围感测模式中的一感测期间T或周期中所包括的第一波形(啁啾)数量N1是小于在所述短距离感测模式中的一感测期间中所包括的第二波形数量N2。

与此同时，所述第一频带以及所述第二频带可彼此重迭或是可为完全不同的频带。

一般而言，所述输出多个用于一感测周期的波形的快速啁啾类型具有高感测效能而无须增加数据，且特别是其能从低输出中确保期望的分辨率。

因此，如本实施例所述，由于具有大输出且在一低频带中所产生的慢速啁啾发射信号是使用于所述中/长范围感测模式中，其能够避免与其他雷达装置等相互干扰并且能够确保所需的感测效能。

此外，由于在一宽频带快速啁啾发射信号使用于所述短距离感测模式中，其能够从低输出中确保所需分辨力。

如上所述，本实施例的雷达装置包括如图3及图4所示的天线系统，且为了获得一物体的方位/高程信息，使用如图5至9所示的信号发射/接收方法，并且使频带以及发射信号的信号波形在一短距离感测模式以及一中/长范围感测模式有所不同，从而能够避免与其他雷达装置的相互干扰并且能够同时在一中/长距离以及一短距离上以高分辨率来量测一物体的方位/高程信息。

根据如上所述的发明的实施例，一第一发射天线群以及一第一接收天线群是藉由沿多个垂直方向的一第一方向而延伸多个发射天线以及多个接收天线的其中一些而构成，一第二发射天线群以及一第二接收天线群是藉由沿一与所述第一方向相反的第二方向而延伸所述其他天线而构成，并且发送多个发射信号的多个发射天线的其中一或多个以及接收多个反射信号的多个接收天线的一或多个是被包括在不同群之中，从而能够精确地感测一物体的高程信息。

此外，在所述天线系统中，藉由适当地选择欲发送多个发射信号的发射天线以及多个欲接收自一物体反射的多个反射信号的接收天线，其能够同时在中/长范围感测以及短距离感测上获得一物体的方位以及高程信息。

因此，藉由使用本实施例，其能够实现同时在一中/长范围感测模式以及一短距离感测模式中精确地量测高程以及一物体的方位信息的效能，此乃是汽车雷达所需的，而无须实体改变所述雷达装置或是增加其他装置。

此外，由于在所述短距离感测模式以及所述中/长范围感测模式的发射信号的频带及波形有所不同，其能够避免与其他雷达装置相互干扰并且能够增进同时在一中/长距离以及一短距离上量测一物体的方位/高程信息的分辨率。

尽管本发明的实施例的所有组件被描述为结合在单个组件中或者彼此配合操作，但是本发明不限于此。也就是说，如果所有组件都在本发明的目的内，则可以选择性地结合一个或多个组件并进行操作。此外，所有组件可以分别由一个独立的硬件来实现，但是一些或全部组件可以通过具有程序模块的计算机程序来选择性地结合和实现，程序模块执行由一个或多个硬件执行。本领域技术人员可以容易地推断构成计算机程序的代码或代码段。计算机程序被存储在计算机可读介质中并被计算机读取和执行，由此可以实现本发明的实施例。磁存储介质，光学记录介质和载波介质可以被包括在计算机程序的记录介质中。

此外，除非特别声明，否则这里所述的术语“包括”，“构成”，“具有”等意味着可以包括相应的组件，所以应该被解释为能够进一步包括其他组件而不是排除其他组件。除非另外定义，否则包括技术和科学术语的说明书中使用的所有术语具有与本领域技术人员所理解的相同的含义。除非在本发明中定义，否则通常使用的术语(例如在字典中定义的术语)应该被解释为与相关技术的背景中的含义相同的术语，并且不应该被解释为理想的或过于正式的含义。

以上描述是解释本发明的精神的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的基本特征的情况下以各种方式进行改变和修改。因此，这里描述的实施例不被限制，而是为了解释本发明的精神，并且本发明的精神和范围不受这些实施例的限制。本发明的保护范围应以权利要求为准进行解释，等同范围内的全部技术思想应理解为包含在本发明权利的范围内。