天線、雷達(dá)設(shè)備和信號處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種天線、雷達(dá)設(shè)備以及信號處理方法。該天線中，第三發(fā)射天線設(shè)置在第一發(fā)射天線的短方向上偏移的位置處，第二發(fā)射天線設(shè)置在第一發(fā)射天線與第三發(fā)射天線之間的位置處，使得第二發(fā)射天線在縱向方向上的一部分與第一發(fā)射天線和第三發(fā)射天線在縱向方向上的一部分重疊，第四發(fā)射天線關(guān)于第三發(fā)射天線的位置設(shè)置在相對于第二發(fā)射天線的位置點(diǎn)對稱的位置處，多個(gè)接收天線被設(shè)置成使得每個(gè)接收天線在縱向方向上的一部分與第二發(fā)射天線在縱向方向上的一部分重疊。
【專利說明】天線、雷達(dá)設(shè)備和信號處理方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請基于并要求于2013年8月26日提交的日本專利申請第2013-174905號的 優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及能夠輸出發(fā)射波的天線。

【背景技術(shù)】
[0004] 過去，車載式雷達(dá)設(shè)備推導(dǎo)目標(biāo)的位置。目標(biāo)的位置的推導(dǎo)被執(zhí)行如下。從雷達(dá) 設(shè)備的發(fā)射天線輸出的發(fā)射波被從目標(biāo)反射。雷達(dá)設(shè)備的接收天線接收從目標(biāo)反射的反射 波。
[0005] 雷達(dá)設(shè)備基于在輸出發(fā)射波之后直到接收到反射波為止的時(shí)間差來推導(dǎo)目標(biāo)相 對于雷達(dá)設(shè)備的距離（下文中，稱其為垂直距離）。另外，雷達(dá)設(shè)備基于目標(biāo)相對于雷達(dá)設(shè) 備的角度來推導(dǎo)目標(biāo)與雷達(dá)設(shè)備的車寬距離（下文中，稱其為水平距離）。目P，雷達(dá)設(shè)備根 據(jù)目標(biāo)的垂直距離和水平距離推導(dǎo)目標(biāo)相對于道路表面的水平方向的位置。另外，雷達(dá)設(shè) 備推導(dǎo)其他車輛相對于車輛的相對速度。
[0006] 雷達(dá)設(shè)備推導(dǎo)的目標(biāo)例如是在垂直于道路表面的方向上與車輛基本上相同的高 度處存在的其他車輛（下文中，稱其為其他車輛）。雷達(dá)設(shè)備將目標(biāo)在水平方向上的位置和 相對速度輸出到車輛控制裝置。因此，車輛控制裝置基于目標(biāo)在水平方向上的位置和相對 速度執(zhí)行各種車輛控制。
[0007] 車輛控制裝置執(zhí)行多種類型的車輛控制。車輛控制的示例包括ACC(自適應(yīng)巡航 控制）控制和PCS (預(yù)防碰撞安全系統(tǒng)）控制。ACC控制是驅(qū)動(dòng)車輛CR W在保持車輛與在 前車輛之間的給定的車輛間距離的狀態(tài)下跟隨在車輛前面行駛的其他車輛（下文中，稱其 為在前車輛）的控制。PCS控制是當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)保護(hù)車輛的乘員免受影響的控制。
[0008] 由于車輛控制裝置主要用于跟隨在前車輛W便執(zhí)行ACC控制，因此雷達(dá)設(shè)備優(yōu)選 地W相對窄的角度執(zhí)行遠(yuǎn)程波束福射（distant beam radiation)。例如，要求當(dāng)水平距離 在自身車道（self-lane)內(nèi)（約±1.8m的水平距離內(nèi)）時(shí)，在預(yù)定垂直距離內(nèi)（約150m 的垂直距離內(nèi)）的發(fā)射范圍內(nèi)輸出發(fā)射波。所述約±1. 8m的水平距離是在車寬方向上的 自身車道的距離。也就是說，其是將自身車道的寬度設(shè)置為約3. 6m并且將雷達(dá)設(shè)備的位置 設(shè)置為±〇m的水平距離時(shí)的車寬方向的距離。
[0009] 另外，由于需要檢測與傾斜地位于車輛前方W及直接面向前方的對象碰撞的可能 性W允許車輛控制裝置執(zhí)行對車輛的PCS控制，因此雷達(dá)設(shè)備優(yōu)選地在相對寬的范圍內(nèi)執(zhí) 行近程波束福射（close-range beam radiation)。例如，要求當(dāng)水平距離為約±7. 2m內(nèi) 時(shí)，在預(yù)定垂直距離內(nèi)（約80m的垂直距離內(nèi)）的發(fā)射范圍內(nèi)輸出發(fā)射波。所述約±7. 2m 的水平距離是包括自身車道和與自身車道相鄰的左行車道和右行車道中的任一個(gè)的車寬 方向的距離。也就是說，其是將與自身車道相鄰的行車道的每個(gè)寬度設(shè)置為約3. 6m，并且將 雷達(dá)設(shè)備的位置設(shè)置為±〇m的水平距離時(shí)的車寬方向的距離。
[0010] 此外，除了道路表面上的其他車輛外，雷達(dá)設(shè)備可推導(dǎo)在垂直于道路表面的方向 上在道路之上的具有特定高度（例如，約4. 5m)的物體（例如，指示牌）的垂直距離和水平 距離。如果在道路之上的物體被推導(dǎo)，則雷達(dá)設(shè)備將水平方向的位置和相對速度輸出至車 輛控制裝置。因此，在道路之上的物體相對于車輛的垂直距離等于或小于預(yù)定距離的情況 下，車輛控制裝置可執(zhí)行例如PCS控制。然而，雖然相對于車輛的垂直距離較短，但是在道 路之上的物體是與車輛碰撞的風(fēng)險(xiǎn)小的目標(biāo)。出于該原因，在道路之上的物體是不需要車 輛控制裝置進(jìn)行車輛控制的目標(biāo)。因此，要求雷達(dá)設(shè)備推導(dǎo)目標(biāo)在垂直于道路表面的方向 上的角度W區(qū)分該目標(biāo)和在垂直于道路表面的方向上具有特定高度的目標(biāo)。
[0011] 在車輛控制裝置執(zhí)行多種類型的車輛控制的情況下，需要適合于每種控制的發(fā)射 范圍。出于該原因，雷達(dá)設(shè)備的天線必須設(shè)置有具有不同發(fā)射范圍的多個(gè)發(fā)射天線。另外， 在雷達(dá)設(shè)備推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向和垂直方向上相對于道路表面的角度的情況下，考慮將接 收天線相對于電介質(zhì)基板的基板表面布置在水平方向和垂直方向上。在該種情況下，在專 利文獻(xiàn)1中公開了一種用于布置接收天線的技術(shù)。
[0012] 專利文獻(xiàn)1 ;第化1-287857A號日本專利申請公布。
[0013] 然而，為推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向和垂直方向上相對于道路表面的角度，增加了設(shè)置 在雷達(dá)設(shè)備的天線中的接收天線的數(shù)量，從而顯著地增大了布置有發(fā)射天線和接收天線的 天線的面積。另外，在增加發(fā)射天線的數(shù)量W允許車輛控制裝置執(zhí)行多種類型的車輛控制 的情況下，進(jìn)一步增大了天線的面積。
[0014] 隨著天線的面積的增大，包括天線的雷達(dá)設(shè)備自身的尺寸增大。如果雷達(dá)設(shè)備的 尺寸變大，則難W將雷達(dá)設(shè)備安裝于車輛的有限安裝空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是提供一種用于減小雷達(dá)設(shè)備的尺寸的技術(shù)。
[0016] (1)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一方面，提供了一種包括多個(gè)發(fā)射天線和多個(gè)接收 天線的天線，該天線包括：第一發(fā)射天線；第H發(fā)射天線，其設(shè)置在所述第一發(fā)射天線的短 方向上偏移的位置處；第二發(fā)射天線，其設(shè)置在所述第一發(fā)射天線與所述第H發(fā)射天線之 間的位置處，使得所述第二發(fā)射天線在縱向方向上的一部分與所述第一發(fā)射天線和所述第 H發(fā)射天線在所述縱向方向上的一部分重疊；第四發(fā)射天線，其關(guān)于所述第H發(fā)射天線的 位置設(shè)置在相對于所述第二發(fā)射天線的位置點(diǎn)對稱的位置處；W及所述多個(gè)接收天線，其 被設(shè)置成使得每個(gè)所述接收天線在所述縱向方向上的一部分與所述第二發(fā)射天線在所述 縱向方向上的一部分重疊。
[0017] (2)所述第一發(fā)射天線和所述第H發(fā)射天線可輸出第一范圍的發(fā)射波，所述第二 發(fā)射天線和所述第四發(fā)射天線可輸出水平角度比所述第一范圍的水平角度窄的第二范圍 的發(fā)射波。
[0018] (3)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二方面，提供了一種包括上述天線的雷達(dá)設(shè)備，所述 雷達(dá)設(shè)備包括；第一推導(dǎo)單元，其被配置為基于從所述第一發(fā)射天線和所述第H發(fā)射天線 輸出的發(fā)射波的來自目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)相對于道路表面在水平方向上的位置； W及第二推導(dǎo)單元，其被配置為基于從所述第二發(fā)射天線、所述第H發(fā)射天線和所述第四 發(fā)射天線輸出的發(fā)射波的來自所述目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)相對于所述道路表面在 垂直方向上的高度。
[0019] (4)第一周期和第二周期可被設(shè)置為推導(dǎo)所述目標(biāo)在水平方向上的位置和所述目 標(biāo)在所述垂直方向上的高度的處理的一個(gè)循環(huán)，其中該第一周期包括按順序從所述第一發(fā) 射天線和所述第H發(fā)射天線輸出發(fā)射波的周期，該第二周期包括按順序從所述第一發(fā)射天 線、所述第二發(fā)射天線、所述第H發(fā)射天線和所述第四發(fā)射天線輸出發(fā)射波的周期，所述第 一推導(dǎo)單元可基于在所述第一周期和所述第二周期期間來自所述目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所 述目標(biāo)在所述水平方向上的位置，所述第二推導(dǎo)單元可基于在所述第二周期期間來自所述 目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)在所述垂直方向上的高度。
[0020] (5)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第H方面，提供了一種能夠控制車輛的車輛控制系統(tǒng)， 包括：上述雷達(dá)設(shè)備；W及車輛控制裝置，其被配置為基于從所述雷達(dá)設(shè)備輸出的目標(biāo)信 息來控制所述車輛。
[0021] (6)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第四方面，提供了一種通過利用設(shè)置在電介質(zhì)基板的 基板表面上的多個(gè)接收天線接收到的反射波推導(dǎo)目標(biāo)的位置的信號處理方法，該信號處理 方法包括；利用包括多個(gè)發(fā)射天線和所述多個(gè)接收天線的天線輸出發(fā)射波，其中使用第一 發(fā)射天線、設(shè)置在所述第一發(fā)射天線的短方向上偏移的位置處的第H發(fā)射天線、設(shè)置在所 述第一發(fā)射天線與第H發(fā)射天線之間的位置處W使得其在縱向方向上的一部分與所述第 一發(fā)射天線和所述第H發(fā)射天線在縱向方向上的一部分重疊的第二發(fā)射天線、W及關(guān)于所 述第H發(fā)射天線的位置設(shè)置在相對于所述第二發(fā)射天線的位置點(diǎn)對稱的位置處的第四發(fā) 射天線；通過使用多個(gè)接收天線來接收反射波，其中所述多個(gè)接收天線被設(shè)置成使得每個(gè) 所述接收天線在縱向方向上的一部分與所述第二發(fā)射天線在縱向方向上的一部分重疊；基 于從所述第一發(fā)射天線和所述第H發(fā)射天線輸出的發(fā)射波的來自所述目標(biāo)的反射波，推導(dǎo) 所述目標(biāo)相對于道路表面在水平方向上的位置；基于從所述第二發(fā)射天線、所述第H發(fā)射 天線和所述第四發(fā)射天線輸出的發(fā)射波的來自所述目標(biāo)的反射波，推導(dǎo)所述目標(biāo)在縱向方 向上相對于所述道路表面的高度。
[0022] 根據(jù)（1)所述的配置，由于發(fā)射天線W階梯形狀設(shè)置在所述垂直方向上，并且所 述接收天線設(shè)置在將與所述第二發(fā)射天線的一部分重疊的位置處，因此，用于沿與道路表 面垂直的方向發(fā)射具有相位差的發(fā)射波的發(fā)射天線W及沿關(guān)于道路表面的水平方向接收 具有相位差的反射波的接收天線被設(shè)置在一個(gè)天線中。因此，可W推導(dǎo)水平方向和垂直方 向的角度而不增加雷達(dá)設(shè)備的天線的面積，從而減小雷達(dá)設(shè)備的尺寸。
[0023] 根據(jù)（2)所述的配置，由于各個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射范圍的水平角度被設(shè)置為不同大 小的角度，因此可W輸出發(fā)射波W推導(dǎo)多種車輛控制分別所需的目標(biāo)信息，從而進(jìn)一步減 小天線的大小。
[0024] 根據(jù)做所述的配置，由于為了推導(dǎo)目標(biāo)在關(guān)于道路表面的水平方向上的位置和 目標(biāo)在垂直方向上的高度該兩者的處理而組合了多種發(fā)射天線，因此可W減少設(shè)置在天線 中的發(fā)射天線的數(shù)量。因此，雷達(dá)設(shè)備可W利用相對緊湊的天線推導(dǎo)目標(biāo)在關(guān)于道路表面 的水平方向上的位置和目標(biāo)在垂直方向上的高度。
[00巧]根據(jù)（4)所述的配置，由于在第一周期和第二周期內(nèi)推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向上的位 置，而在第二周期內(nèi)推導(dǎo)目標(biāo)的高度，因此與目標(biāo)在垂直方向上的高度的變化相比，可W更 早地推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向上的位置的變化。
[0026] 另外，根據(jù)（5)所述的配置，由于車輛控制裝置基于從雷達(dá)設(shè)備輸出的目標(biāo)信息 來控制車輛，因此在多種車輛控制中，可W根據(jù)目標(biāo)信息來執(zhí)行更適當(dāng)?shù)能囕v控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 在附圖中：
[0028] 圖1是整個(gè)車輛的示圖；
[0029] 圖2是車輛控制系統(tǒng)的框圖；
[0030] 圖3是示出天線的配置的示圖；
[0031] 圖4是示出發(fā)射天線在關(guān)于道路表面的水平方向上的發(fā)射范圍的示圖；
[0032] 圖5是示出發(fā)射天線在關(guān)于道路表面的水平方向上的發(fā)射范圍的示圖；
[0033] 圖6是示出發(fā)射天線在關(guān)于道路表面的水平方向上的發(fā)射范圍的示圖；
[0034] 圖7是示出發(fā)射天線在關(guān)于道路表面的垂直方向上的發(fā)射范圍的圖；
[00巧]圖8是示出發(fā)射天線在關(guān)于道路表面的垂直方向上的發(fā)射范圍的圖；
[0036] 圖9是說明每個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射波的輸出時(shí)序的圖；
[0037] 圖10是說明基于發(fā)射信號和接收天線對差拍信號的推導(dǎo)的圖；
[0038] 圖11是說明ESPRIT的處理概況的圖；
[0039] 圖12是說明來自目標(biāo)的反射波的圖；
[0040] 圖13是示出在第二周期內(nèi)與每個(gè)發(fā)射天線和每個(gè)接收天線對應(yīng)的接收信號的表 格；
[0041] 圖14是示出在第一周期和第二周期內(nèi)與每個(gè)發(fā)射天線和每個(gè)接收天線對應(yīng)的接 收信號的表格；
[0042] 圖15是雷達(dá)設(shè)備的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 下文中，現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0044] <第一實(shí)施例〉
[0045] <1.整個(gè)車輛的視圖〉
[0046] 圖1是整個(gè)車輛CR的視圖。車輛CR通常包括雷達(dá)設(shè)備10和設(shè)置在W下描述的 車輛控制系統(tǒng)1中的車輛控制裝置20。車輛CR包括在車輛CR的前面的保險(xiǎn)杠附近的雷達(dá) 設(shè)備10。雷達(dá)設(shè)備10通過一次掃描來掃描關(guān)于道路表面的水平方向和關(guān)于道路表面的垂 直方向的給定范圍。因此，雷達(dá)設(shè)備10推導(dǎo)包括目標(biāo)相對于道路表面的位置（垂直距離和 水平距離）、目標(biāo)相對于道路表面的高度和目標(biāo)相對于CR的相對速度的信息（下文中，稱為 目標(biāo)信息）。稍后將詳細(xì)描述通過雷達(dá)設(shè)備10推導(dǎo)目標(biāo)信息的處理。車輛控制裝置20安 裝在車輛CR中。車輛控制裝置20是用于控制車輛CR的每個(gè)裝置的ECU (電子控制單元）。
[0047] <2.系統(tǒng)框圖〉
[0048] 圖2是車輛控制系統(tǒng)1的框圖。車輛控制系統(tǒng)1是能夠控制車輛CR的行為的系 統(tǒng)。車輛控制系統(tǒng)1包括雷達(dá)設(shè)備10、車輛控制裝置20、車速傳感器21、轉(zhuǎn)向傳感器22、油 口 23和制動(dòng)器24。雷達(dá)設(shè)備10和車輛控制裝置20彼此電連接。車輛控制裝置20電連接 至車速傳感器21、轉(zhuǎn)向傳感器22、油口 23和制動(dòng)器24。
[0049] 車輛控制裝置20根據(jù)車輛CR的行駛狀況執(zhí)行多種類型的車輛控制當(dāng)中的至少一 種車輛控制。車輛控制的示例包括ACC(自適應(yīng)巡航控制）控制和PCS(預(yù)防碰撞安全系 統(tǒng)）控制。車輛控制裝置20控制車輛CRW跟隨在車輛CR行駛的自身車道內(nèi)的在前車輛。 具體地，車輛控制裝置20根據(jù)車輛CR的行駛控制油口 23和制動(dòng)器24中的至少一個(gè)。另 夕F，車輛控制裝置20驅(qū)動(dòng)車輛CR W在保持車輛與在前車輛之間的給定的車輛間距離的狀 態(tài)下跟隨在前車輛。ACC控制用W在保持車輛與在前車輛之間的給定的車輛間距離的狀態(tài) 下跟隨在前車輛。
[0050] 另外，車輛控制裝置20保護(hù)車輛CR的乘員免受車輛CR與其他車輛之間的碰撞。 具體地，例如，如果存在車輛CR與其他車輛碰撞的可能性，則如下控制車輛CR。車輛控制裝 置20使用報(bào)警裝置（未示出）來向車輛CR的乘員給出防止碰撞的警告。車輛控制裝置20 借助于車艙內(nèi)的安全帶來將乘員固定于座位。因此，即使在車輛CR與其他車輛碰撞的情況 下，也會(huì)減少對車輛CR的乘員的影響。W該方式，PCS控制用W保護(hù)車輛CR的乘員。
[0051] 車速傳感器21基于車輛CR的車軸的旋轉(zhuǎn)速度將根據(jù)車輛CR的速度的信號輸出 到車輛控制裝置20。車輛控制裝置20基于來自車速傳感器21的信號推導(dǎo)車輛CR的當(dāng)前 速度。
[005引轉(zhuǎn)向傳感器22推導(dǎo)車輛CR的駕駛者操作的轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角度。因此，轉(zhuǎn)向傳 感器22將與車輛CR的車體角度有關(guān)的信息輸出到車輛控制裝置20?；趶霓D(zhuǎn)向傳感器 22獲取的信息，車輛控制裝置20推導(dǎo)車輛CR行駛的自身車道的曲率半徑的值。
[005引油口 23通過車輛CR的駕駛者的操作來加快車輛CR的速度。另外，油口 23通過 車輛控制裝置20的控制來加快車輛CR的速度。例如，油口 23加快車輛CR的速度W將車 輛CR與在前車輛之間的車輛距離保持為恒定距離。
[0054] 制動(dòng)器24通過車輛CR的駕駛者的操作來減低車輛CR的速度。另外，制動(dòng)器24 通過車輛控制裝置20的控制來減低車輛CR的速度。例如，制動(dòng)器24減低車輛CR的速度 W將車輛CR與在前車輛之間的車輛距離保持為恒定距離。
[00巧]接下來，將描述雷達(dá)設(shè)備10。雷達(dá)設(shè)備10包括天線101、混合器13(13a至13d)、 AD (模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器14 (14a至14d)、信號生成單元15、振蕩器16、開關(guān)17和信號處理 單元18。
[0056] 天線101具有發(fā)射天線11和接收天線12。發(fā)射天線13由四個(gè)天線組成，即，發(fā)射 天線lla、l化、11c和lid。在給定周期內(nèi)通過切換開關(guān)17來切換發(fā)射天線11。因此，四個(gè) 發(fā)射天線中的至少一個(gè)輸出發(fā)射波。
[0057] 接收天線12由四個(gè)天線組成，即，接收天線12a、1化、12c和12d。四個(gè)天線從目標(biāo) 接收反射波。
[0058] <2-1.天線配置〉
[0059] 現(xiàn)在將參照圖3描述天線101的整體配置。圖3是說明天線101的配置的圖。圖 3使用X坐標(biāo)軸和Y坐標(biāo)軸來描述方向。X坐標(biāo)軸和Y坐標(biāo)軸相對地固定于發(fā)射天線11和 接收天線12中的至少一個(gè)。安裝在電介質(zhì)基板102的基板表面上的發(fā)射天線11和接收天 線12的短方向（下文中稱其為短方向）對應(yīng)于X軸方向。發(fā)射天線11和接收天線12的 縱向方向（下文中稱其為縱向方向）對應(yīng)于Y軸方向。
[0060] 天線101具有安裝在電介質(zhì)基板102的基板表面上的發(fā)射天線11和接收天線12。 電介質(zhì)基板102是在短方向狂軸方向）上具有寬度W0 (例如，約6. 0cm)和在縱向方向（Y 軸方向）上具有長度L0 (例如，約6. 0cm)的大致方形的基板。
[0061] 接下來，將描述發(fā)射天線11的各個(gè)發(fā)射天線11a至lid。各個(gè)發(fā)射天線11a至lid 具有設(shè)置給多條傳輸線（未示出）的天線元件。發(fā)射天線11的傳輸線將發(fā)射信號傳送到 天線元件。天線元件基于發(fā)射信號輸出發(fā)射波。
[0062] 發(fā)射天線11a安裝在短方向狂軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表面的右 偵U (巧側(cè)）的位置W及在縱向方向（Y軸方向）上基本上在電介質(zhì)基板102的中央附近的 位置。也就是說，發(fā)射天線11a設(shè)置在電介質(zhì)基板102的右端部分的大致中央處。發(fā)射天 線11a是在短方向狂軸方向）上具有寬度化1(例如，約0.6cm) W及在縱向方向（Y軸方 向）上具有長度Ll(例如，約1.8cm)的大致矩形的天線。
[0063] 發(fā)射天線1化設(shè)置在發(fā)射天線11a與稍后所述的發(fā)射天線11c之間。發(fā)射天線 1化安裝在短方向狂軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表面的發(fā)射天線11a的左側(cè) (-X側(cè)）的位置處。也就是說，發(fā)射天線1化在短方向狂軸方向）上設(shè)置在發(fā)射天線11a 附近的位置處。
[0064] 另外，發(fā)射天線1化設(shè)置在縱向方向（Y軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表 面的高于發(fā)射天線11a的上側(cè)（+y側(cè)）位置處。也就是說，發(fā)射天線1化在縱向方向（Y軸 方向）上設(shè)置在與發(fā)射天線11a的一部分重疊的位置處。
[0065] 發(fā)射天線1化是在短方向狂軸方向）上具有寬度化2 (例如，約1.0cm) W及在縱 向方向（Y軸方向）上具有長度Ll(例如，約1.8cm)的大致矩形的天線。發(fā)射天線1化設(shè) 置在縱向方向（Y軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表面的相對于發(fā)射天線11a高長 度L2 (例如，0. 9cm)的上側(cè)（巧側(cè)）位置處。
[0066] 發(fā)射天線11c安裝在短方向狂軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表面的發(fā) 射天線1化的左側(cè)（-X側(cè)）的位置處。也就是說，發(fā)射天線11c在短方向狂軸方向）上設(shè) 置在發(fā)射天線1化附近的位置處。
[0067] 另外，發(fā)射天線11c設(shè)置在縱向方向（Y軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表 面的低于發(fā)射天線1化的下側(cè)（-Y側(cè)）位置處。也就是說，發(fā)射天線11c在縱向方向（Y軸 方向）上設(shè)置在與發(fā)射天線1化的一部分重疊的位置處。
[0068] 發(fā)射天線11c是在短方向狂軸方向）上具有寬度化1(例如，約0.6cm) W及在縱 向方向（Y軸方向）上具有長度Ll(例如，約1.8cm)的大致矩形的天線。目P，發(fā)射天線11c 是形狀與發(fā)射天線11a的形狀基本上相同的天線。在該情況下，為了采取W下將描述的當(dāng) 推導(dǎo)水平角度時(shí)折疊相位的措施，發(fā)射天線11a和11c被布置成使得在水平方向上發(fā)射波 的輸出方向偏移到左側(cè)和右側(cè)。發(fā)射天線11c設(shè)置在縱向方向（Y軸方向）上面向電介質(zhì) 基板102的基板表面的相對于發(fā)射天線1化低長度L2(例如，約0.9cm)的下側(cè)（-Y側(cè)）位 置處。長度L2是發(fā)射天線Ub的長度L1的大致一半。
[0069] 在該種情況下，發(fā)射天線11c設(shè)置在沿著短方向狂軸方向）從發(fā)射天線11a的位 置向電介質(zhì)基板102的基板表面移動(dòng)的位置處。
[0070] 發(fā)射天線lid在短方向狂軸方向）上安裝在面向電介質(zhì)基板102的基板表面的 發(fā)射天線11c的左側(cè)（-X側(cè)）位置處。也就是說，發(fā)射天線lid在短方向狂軸方向）上設(shè) 置在發(fā)射天線11c附近的位置處。
[0071] 另外，發(fā)射天線lid在縱向方向（Y軸方向）上設(shè)置在面向電介質(zhì)基板102的基板 表面的低于發(fā)射天線11c的下側(cè)（-Y側(cè)）位置處。也就是說，發(fā)射天線lid在縱向方向（Y 軸方向）上設(shè)置在與發(fā)射天線11c的一部分重疊的位置處。
[007引發(fā)射天線lid是在短方向狂軸方向）上具有寬度化2 (例如，約1. 0cm) W及在縱 向方向（Y軸方向）上具有長度Ll(例如，約1.8cm)的大致矩形的天線。發(fā)射天線lid設(shè) 置在縱向方向（Y軸方向）上面向電介質(zhì)基板102的基板表面的相對于發(fā)射天線11c低長 度L2 (例如，約0. 9cm)的下側(cè)（-Y側(cè)）位置處。長度L2是發(fā)射天線11c的長度L1的大致 一半。
[0073] 另外，鑒于發(fā)射天線1化與發(fā)射天線lid之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，發(fā)射天線lid安裝在與 發(fā)射天線1化對稱的位置處，其中發(fā)射天線11c的位置是對稱的中央位置。因此，雷達(dá)設(shè)備 10可W包括縱向方向（Y軸方向）的多個(gè)發(fā)射天線，而沒有增加天線101的面積。
[0074] 四個(gè)發(fā)射天線11a至lid在縱向方向（Y軸方向）上W左側(cè)3個(gè)梯級和右側(cè)2個(gè) 梯級的階梯形狀設(shè)置。也就是說，四個(gè)發(fā)射天線11a至lid W左側(cè)和右側(cè)反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)L字 母設(shè)置。因此，在從發(fā)射天線1化輸出的發(fā)射波、從發(fā)射天線11c輸出的發(fā)射波和從發(fā)射天 線lid輸出的發(fā)射波當(dāng)中產(chǎn)生與縱向方向（Y軸方向）的偏差相對應(yīng)的相位差。因此，雷達(dá) 設(shè)備10可W輸出發(fā)射波W推導(dǎo)目標(biāo)在垂直于道路表面的方向上的高度。
[00巧]將描述接收天線12的接收天線12a至12d中的每一個(gè)。各個(gè)接收天線12a至12d 具有設(shè)置給多條傳輸線（未示出）的天線元件。接收天線12的天線元件接收反射波W將 接收信號輸出到傳輸線。
[0076] 接收天線12設(shè)置在電介質(zhì)基板102的基板表面上。接收天線12包括四個(gè)天線， 目P，接收天線12a、12b、12c和12d。各個(gè)接收天線12a至12d是在短方向狂軸方向）上具 有寬度化3 (例如，約0.5cm) W及在縱向方向（Y軸方向）上具有長度L1 (例如，約1.8cm) 的大致矩形天線的天線。接收天線12在短方向狂軸方向）上安裝在面向電介質(zhì)基板102 的左側(cè)（-X側(cè)）位置處。另外，接收天線12在縱向方向（Y軸方向）上安裝在面向電介質(zhì) 基板102的上側(cè)（+y側(cè)）位置處。也就是說，接收天線12設(shè)置在電介質(zhì)基板102的左上端 處。
[0077] 接收天線12的各個(gè)接收天線12a至12d在短方向狂軸方向）上安裝在彼此相鄰 的位置處。另外，各個(gè)接收天線12a至12d在縱向方向（Y軸方向）上安裝在相同位置處。 各個(gè)接收天線12a至12d在縱向方向（Y軸方向）上安裝在與接收天線1化的一部分重疊的 位置處。也就是說，各個(gè)接收天線12a至12d布置在由H個(gè)發(fā)射天線1化至lid組成的的 階梯式確定空間內(nèi)。因此，發(fā)射天線11和接收天線12可W安裝在基板表面的相對窄的空 間內(nèi)。因此，雷達(dá)設(shè)備10的天線101的面積沒有增大，所W可W減小雷達(dá)設(shè)備10的尺寸。 由于可大致矩形的形狀形成設(shè)置有發(fā)射天線11和接收天線12的天線101，因此可W減 小安裝有天線101的雷達(dá)設(shè)備10自身的尺寸。
[0078] <2-2.發(fā)射范圍〉
[0079] 接下來，將參照圖4至圖8描述發(fā)射天線11的各個(gè)發(fā)射天線11a至lid的發(fā)射范 圍。圖4至圖8使用xyz坐標(biāo)軸來說明方向。xyz坐標(biāo)軸與車輛CR相對固定。車輛CR的 車輛寬度方向?qū)?yīng)于X軸方向。車輛CR的行駛方向?qū)?yīng)于y軸方向。車輛CR的高度方向 (車輛高度方向）對應(yīng)于Z軸方向。在該情況下，圖4至圖6是在車輛CR的高度方向上從 上側(cè)（+Z側(cè)）向下側(cè)（-Z側(cè)）看到的視圖。圖7和圖8是在車輛CR的車輛寬度方向（X軸 方向）上從左側(cè)（-X側(cè)）向右側(cè)（+X側(cè)）看到的視圖。
[0080] 圖4是示出發(fā)射天線1化和lid在與自身車道RC的道路表面（下文中稱為道路表 面）的水平方向上的發(fā)射范圍的圖。圖4示出在自身車道RC上行駛的車輛CR的前方（+y 偵。的發(fā)射范圍Tr2。發(fā)射范圍Tr2是從發(fā)射天線1化輸出的發(fā)射波的范圍。自身車道RC 的寬度為約3. 6cm。與自身車道RC相鄰的行車道RR(下文中稱為右車道RR)存在于自身車 道RC的右側(cè)。與自身車道RC相鄰的行車道化（下文中稱為左側(cè)車道化）存在于自身車道 RC的左側(cè)。
[0081] 第二參考軸Ce2是向車輛的行駛方向（+y側(cè)）延伸的軸，并且位于發(fā)射范圍Tr2 的大致中央處。如果第二參考軸Ce2相對于道路表面的水平方向的角度為±0°，則發(fā)射 范圍Tr2具有在車輛CR的車輛寬度方向（X軸方向）的右側(cè)（+X側(cè)）的水平方向的角度為 約+21° W及在左側(cè)（-X偵。的水平方向的角度為約-21°的范圍。下文中，將車輛CR的 車輛寬度方向（X軸方向）的角度稱為水平角度，其中各個(gè)參考軸的角度為±0°。水平角 度也稱為相對于道路表面的水平方向的角度。在該種情況下，第二參考軸Ce2的長度為約 150m。即，發(fā)射范圍Tr2變?yōu)樵诩s150m的垂直距離內(nèi)在約±21°的水平角度內(nèi)的范圍。如 果車輛CR位于自身車道RC的大致中央處，則在約±21°的水平角度內(nèi)的范圍是包括自身 車道RC的寬度（約3. 6m)的范圍。發(fā)射天線1化輸出發(fā)射范圍Tr2內(nèi)的發(fā)射波。因此，接 收天線12從存在于發(fā)射范圍Tr2內(nèi)的目標(biāo)接收反射波。
[0082] 發(fā)射范圍Tr4是從發(fā)射天線lid輸出的發(fā)射波的范圍。類似于第二參考軸Ce2,第 四參考軸Ce4位于發(fā)射范圍（發(fā)射范圍Tr4)的大致中央處。如果第四參考軸Ce4的水平 角度為±0°，則發(fā)射范圍Tr4具有在車輛CR的車輛寬度方向（X軸方向）的右側(cè)（+X側(cè)） 水平角度為約+21° W及在左側(cè)（-X側(cè)）水平角度為約-21°的范圍。在該種情況下，第四 參考軸Ce4的長度為約150m。目P，發(fā)射范圍Tr4變?yōu)樵诩s150m的垂直距離內(nèi)在約±21。 的水平角度內(nèi)的范圍。如果車輛CR位于自身車道RC的大致中央處，則在約±21°的水平 角度內(nèi)的范圍是包括自身車道RC的寬度（約3. 6m)的范圍。發(fā)射天線lid輸出在發(fā)射范 圍Tr4內(nèi)的發(fā)射波。結(jié)果，接收天線12從存在于發(fā)射范圍Tr4內(nèi)的目標(biāo)接收反射波。
[0083] 圖5是示出發(fā)射天線11a在關(guān)于道路表面的水平方向上的發(fā)射范圍的圖。圖5示 出在自身車道RC上行駛的車輛CR的右前方（+y側(cè)和+X側(cè)）的發(fā)射范圍Trl。發(fā)射范圍 Trl是從發(fā)射天線11a輸出的發(fā)射波的范圍。第一參考軸Cel是相對于車輛CR的行駛方向 (+y側(cè)）傾斜地向車輛寬度方向（X軸方向）延伸的軸，并且位于發(fā)射范圍TR1的大致中央 處。如果第二參考軸Ce2的水平角度為±0°，則第一參考軸Cel位于約巧°水平角度處。 另外，如果第一參考軸Cel的水平角度為±0°，則發(fā)射范圍Trl的右端位于約±38°的水 平角度處。也就是說，如果第二參考軸Ce2的水平角度為±0°，則發(fā)射范圍Trl的右端位 于約±45°的水平角度處。
[0084] 如果第一參考軸Cel的水平角度為±0°，則發(fā)射范圍Trl的左端位于約-38°的 水平角度處。在該種情況下，第一參考軸Cel的長度為約80m。目P，在垂直距離在約150m內(nèi) 且第一參考軸Cel的水平角度為±0°的情況下，發(fā)射范圍Trl變?yōu)樵诩s±38°的水平角 度內(nèi)的范圍。在車輛CR位于自身車道RC的大致中央處的情況下，在約±38°的水平角度 內(nèi)的范圍是包括自身車道RC的寬度（約3. 6m)和右車道RR(約3. 6m)的范圍。也就是說， 在車輛CR位于自身車道RC的大致中央處的情況下，在約±38°的水平角度內(nèi)的范圍對應(yīng) 于約-1.8m至巧.4m的水平距離。發(fā)射天線11a輸出發(fā)射范圍Trl內(nèi)的發(fā)射波。因此，接 收天線12從存在于發(fā)射范圍Trl的目標(biāo)接收反射波。
[0085] 圖6是示出發(fā)射天線11c在關(guān)于道路表面的水平方向上的發(fā)射范圍的圖。圖6示 出在自身車道RC上行駛的車輛CR的左前方（+y側(cè)和X側(cè)）的發(fā)射范圍Tr3。發(fā)射范圍Tr3 是從發(fā)射天線11c輸出的發(fā)射波的范圍。第H參考軸Ce3是相對于車輛CR的行駛方向（+y 偵。傾斜地向車輛寬度方向（X軸方向）的左側(cè)（-X側(cè)）延伸的軸，并且位于發(fā)射范圍Tr3 的大致中央處。如果第二參考軸Ce2的水平角度為±0°，則第H參考軸Ce3位于約-7° 的水平角度處。另外，如果第H參考軸Ce3的水平角度為±0°，則發(fā)射范圍Tr3的左端位 于約-38°的水平角度處。也就是說，如果第二參考軸Ce2的水平角度為±0°，則發(fā)射范 圍Tr3的左端位于約-45°的水平角度處。
[0086] 如果第H參考軸Ce3的水平角度為±0°，則發(fā)射范圍Tr3的右端位于約+38°的 水平角度處。在該種情況下，第H參考軸Ce3的長度為約80m。目P，在垂直距離在約80m內(nèi) 且第H參考軸Ce3的水平角度為±0°的情況下，發(fā)射范圍Tr3變?yōu)樵诩s±38°的水平角 度內(nèi)的范圍。在車輛CR位于自身車道RC的大致中央處的情況下，在約±38°的水平角度 內(nèi)的范圍是包括自身車道的寬度（約3. 6m)和左車道LR(約3. 6m)的范圍。也就是說，在 車輛CR位于自身車道RC的大致中央處的情況下，在約±38°的水平角度內(nèi)的范圍對應(yīng)于 約-5. 4m到約+1. 8m的水平距離。發(fā)射天線11c輸出發(fā)射范圍Tr3內(nèi)的發(fā)射波。因此，接 收天線12從存在于發(fā)射范圍Tr3內(nèi)的目標(biāo)接收反射波。
[0087] 根據(jù)上述描述，當(dāng)將發(fā)射范圍Tr2和Tr4與發(fā)射范圍Trl和Tr3進(jìn)行比較時(shí)，發(fā)射 波的輸出距離延長，并且水平角度具有窄范圍。也就是說，當(dāng)將發(fā)射范圍Trl和Tr3與發(fā)射 范圍Tr2和Tr4進(jìn)行比較時(shí)，發(fā)射波的輸出距離縮短，并且水平角度具有寬范圍。
[0088] 車輛控制裝置20基于根據(jù)發(fā)射范圍Trl至Tr4的整個(gè)發(fā)射范圍推導(dǎo)的目標(biāo)信息 來執(zhí)行車輛CR所需的控制。車輛控制裝置20對車輛CR執(zhí)行ACC控制W跟隨其他車輛的 行駛。例如，其他車輛是在車輛CR行駛的行車道上在與車輛CR相同的方向上行駛、并且相 對地遠(yuǎn)離（例如，100m)車輛存在的目標(biāo)。其他車輛存在于發(fā)射范圍Trl至Tr4中的任一范 圍內(nèi)。另外，車輛控制裝置20對車輛CR執(zhí)行PCS控制W防止車輛CR與其他車輛碰撞。其 他車輛是W給定速度（例如，60km/h) W上接近車輛CR并且存在于車輛CR附近的位置處的 目標(biāo)。其他車輛存在于發(fā)射范圍Trl至Tr4的任一范圍內(nèi)。W該方式，雷達(dá)設(shè)備10可W使 用在圖3中所述的天線101的發(fā)射天線11和接收天線12的配置來輸出發(fā)射波W推導(dǎo)車輛 控制裝置20的多種類型的車輛控制當(dāng)中的至少一種車輛控制所需的目標(biāo)信息。因此，車輛 控制裝置20可W在多種類型的車輛控制當(dāng)中基于目標(biāo)信息執(zhí)行適當(dāng)?shù)能囕v控制。
[0089] 圖7是示出發(fā)射天線1化和lid在與道路表面垂直的方向上的發(fā)射范圍Tr2和 Tr4的圖。下文中，雖然將描述發(fā)射范圍Tr2和Tr4的垂直發(fā)射范圍，但是由于兩個(gè)發(fā)射范 圍彼此基本上相同，因此將作為示例描述發(fā)射范圍Tr2。圖7示出在自身車道RC上行駛的 車輛CR的前方（+y側(cè)）的發(fā)射范圍Tr2。如果第二參考軸Ce2相對于道路表面的垂直方向 的角度為±0°，則發(fā)射范圍Tr2具有在車輛CR的高度方向的上側(cè)（+Z偵D的垂直方向的 角度為約+8.5° W及在下側(cè)（-Z偵。的垂直方向的角度為約-8. 5°的范圍。下文中，每個(gè) 參考軸的角度被設(shè)置為±0°，車輛的高度方向（Z軸方向）的角度被稱為垂直角度。垂直 角度也稱為關(guān)于道路表面的垂直方向的角度。在該種情況下，第二參考軸Ce2與道路表面 基本上平行，并且具有約150m的長度。目P，發(fā)射范圍Tr2變?yōu)樵诩s150m的垂直距離內(nèi)在約 ±8. 5°的垂直角度內(nèi)的范圍。發(fā)射天線1化輸出發(fā)射范圍Tr2內(nèi)的發(fā)射波。因此，接收天 線12從存在于發(fā)射范圍Tr2內(nèi)的目標(biāo)接收反射波。
[0090] 圖8是示出發(fā)射天線11c在垂直于道路表面的方向上的發(fā)射范圍Tr3的圖。圖8 示出在自身車道RC上行駛的車輛CR的前方（+y側(cè)）的發(fā)射范圍Tr3。如果第H參考軸Ce3 的垂直角度為±0°，則發(fā)射范圍Tr2具有在車輛CR的高度方向的上側(cè)（+Z)的垂直角度為 約+8.5° W及在下側(cè)（-Z偵。的垂直角度為約-8. 5°的范圍。在該種情況下，第H參考軸 Ce3與道路表面基本上平行，并且具有約80m的長度。目P，發(fā)射范圍Tr3變?yōu)樵诩s80m的距 離內(nèi)在約±8. 5°的垂直角度內(nèi)的范圍。發(fā)射天線11c輸出發(fā)射范圍Tr3內(nèi)的發(fā)射波。因 此，接收天線12從存在于發(fā)射范圍Tr3內(nèi)的目標(biāo)接收反射波。
[0091] 根據(jù)W上描述，當(dāng)將發(fā)射范圍Tr2和Tr4與發(fā)射范圍Tr3進(jìn)行比較時(shí)，垂直距離延 長，并且垂直角度具有基本上相同的范圍。也就是說，當(dāng)將發(fā)射范圍Tr3與發(fā)射范圍Tr2和 Tr4進(jìn)行比較時(shí)，垂直距離縮短，并且垂直角度具有大致相同的范圍。
[0092] 返回參照圖2,混合器13具有混合器13a至13d。對接收天線12a至12d中的每 一個(gè)設(shè)置混合器13,并且混合與接收天線12接收到的反射波相對應(yīng)的接收信號和與發(fā)射 波相對應(yīng)的發(fā)射信號?；旌掀?3生成作為發(fā)射信號與接收信號之差的差拍信號，W將其輸 出到AD轉(zhuǎn)換器14。
[0093] AD轉(zhuǎn)換器14具有四個(gè)AC轉(zhuǎn)換器14a至14d。對各個(gè)接收天線12a至12d設(shè)置AD 轉(zhuǎn)換器14。AD轉(zhuǎn)換器14將從混合器13輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。具體地，AD轉(zhuǎn) 換器14 W給定周期對模擬信號的差拍信號進(jìn)行采樣。AD轉(zhuǎn)換器14對已采樣的差拍信號進(jìn) 行量化，并且將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換器14將數(shù)字信號輸出到信號處理單元18。
[0094] 信號生成單元15生成用于調(diào)制的H角波信號W將其輸出到振蕩器16。振蕩器16 將H角波信號調(diào)制成毫米波帶（例如，76. 5GHz)的信號W將其輸出到開關(guān)17。
[0095] 開關(guān)17連接至各個(gè)發(fā)射天線11a至lid。開關(guān)17按每個(gè)給定的定時(shí)（例如，5毫 砂）切換將要連接的天線。開關(guān)17將作為毫米波帶的信號的發(fā)射信號輸出到發(fā)射天線11a 至lid中的任一個(gè)。
[0096] <2-3.發(fā)射波的輸出定時(shí)〉
[0097] 現(xiàn)在將參照圖9描述來自發(fā)射天線11a至lid的發(fā)射波的輸出定時(shí)。圖9是說明 來自各個(gè)發(fā)射天線11a至lid的發(fā)射波的輸出定時(shí)的圖。在圖9中，縱軸表示頻率（GHz),橫 軸表示時(shí)間（毫砂）。在附圖中，發(fā)射信號TS是在200MHz之間重復(fù)恒定改變的信號，例如， 其上升達(dá)到第一預(yù)定頻率（例如，76. 6GHz)，然后下降至第二預(yù)定頻率（例如，76. 4GHz)，其 中，中也頻率為76. 5GHz。
[0098] 發(fā)射信號TS的發(fā)射周期Txl是從發(fā)射天線11a輸出反射波的周期。也就是說，發(fā) 射天線11在時(shí)間to至?xí)r間tl之間的第一發(fā)射周期Txl期間輸出發(fā)射波。開關(guān)17在時(shí)間 tl到時(shí)間tla之間將輸出發(fā)射波的天線從發(fā)射天線11a切換到發(fā)射天線11c。
[0099] 第H發(fā)射周期Tx3是從發(fā)射天線11c輸出發(fā)射波的周期。也就是說，發(fā)射天線11c 在時(shí)間tla與時(shí)間t2之間的第H發(fā)射周期Tx3期間輸出發(fā)射波。
[0100] 第一處理周期T巧是信號處理單元18基于來自目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)目標(biāo)在關(guān)于 道路表面的水平方向上的位置。
[0101] 包括第一發(fā)射周期Txl、第H發(fā)射周期Tx3和第一處理周期T巧等的周期變?yōu)榈谝?周期TxlO。第一周期TxlO是時(shí)間to至?xí)r間t3的時(shí)段。在第一周期TxlO期間，按順序從 發(fā)射天線11a和發(fā)射天線11c輸出發(fā)射波。另外，在第一周期TxlO期間，信號處理單元18 基于來自目標(biāo)的發(fā)射波的反射波來推導(dǎo)目標(biāo)在關(guān)于道路表面的水平方向上的位置。
[0102] 開關(guān)17在時(shí)間t3與時(shí)間3a之間將輸出發(fā)射波的天線從發(fā)射天線11c切換到發(fā) 射天線11a。
[0103] 第一發(fā)射周期Txla是從發(fā)射天線11a輸出發(fā)射波的周期。也就是說，發(fā)射天線 11a在時(shí)間t3a與時(shí)間t4之間的第一發(fā)射周期Txla期間輸出發(fā)射波。開關(guān)17在時(shí)間t4 與時(shí)間t4a之間將輸出發(fā)射波的天線從發(fā)射天線11a切換到發(fā)射天線Ub。
[0104] 第二發(fā)射周期Tx2a是從發(fā)射天線1化輸出發(fā)射波的周期。也就是說，發(fā)射天線 1化在時(shí)間t4a與時(shí)間巧之間的第二發(fā)射周期Tx2a期間輸出發(fā)射波。開關(guān)17在時(shí)間巧 與時(shí)間t5a之間將輸出發(fā)射波的天線從發(fā)射天線1化切換到發(fā)射天線11c。
[0105] 第H發(fā)射周期Tx3a是從發(fā)射天線11c輸出發(fā)射波的周期。也就是說，發(fā)射天線 11c在時(shí)間巧a與時(shí)間t6之間的第H發(fā)射周期Tx3a期間輸出發(fā)射波。開關(guān)17在時(shí)間t6 與時(shí)間t6a之間將輸出發(fā)射波的天線從發(fā)射天線11c切換到發(fā)射天線lid。
[0106] 第四發(fā)射周期Tx4a是從發(fā)射天線lid輸出發(fā)射波的周期。也就是說，發(fā)射天線 lid在時(shí)間t6a與時(shí)間t7之間的第四發(fā)射周期Tx4a期間輸出發(fā)射波。
[0107] 第二處理周期Tx5a是信號處理單元18基于來自目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)相對于道路 表面目標(biāo)在水平方向上的位置和目標(biāo)在垂直方向上的高度。
[010引包括第一發(fā)射周期Txla、第二發(fā)射周期Tx2a、第H發(fā)射周期Tx3a、第四發(fā)射周期 Tx4a和第二處理周期Tx5a的周期變成第二周期Txll。第二周期Txll是時(shí)間t3a至?xí)r間 巧的時(shí)段。在第二周期Txll期間，按順序從傳輸天線11a至lid輸出發(fā)射波。另外，在第 二周期Txll期間，信號處理單元18基于來自目標(biāo)的發(fā)射波的反射波來推導(dǎo)相對于道路表 面目標(biāo)在水平方向上的位置和目標(biāo)在垂直方向上的高度。
[0109] 目P，在第一發(fā)射周期Txla和第H發(fā)射周期Tx3a期間基于接收信號推導(dǎo)水平方向 的位置，并且在第一發(fā)射周期Txla、第二發(fā)射周期Tx2a、第H發(fā)射周期Tx3a和第四發(fā)射周 期Tx4a期間基于接收信號推導(dǎo)垂直方向的高度。推導(dǎo)相對于道路表面目標(biāo)在水平方向上 的位置和目標(biāo)在垂直方向上的高度的處理都采用多個(gè)發(fā)射天線，例如，發(fā)射天線UbUlc 和lid,從而減少發(fā)射天線11的數(shù)量。結(jié)果，雷達(dá)設(shè)備10可W通過相對緊湊的天線101推 導(dǎo)相對于道路表面目標(biāo)在水平方向上的位置和目標(biāo)在垂直方向上的高度。
[0110] 開關(guān)17在時(shí)間巧與時(shí)間t8a之間將輸出發(fā)射波的天線從發(fā)射天線lid切換到發(fā) 射天線11a。
[0111] 在該種情況下，包括第一周期TxlO和第二周期Txll的循環(huán)周期TxlOO變?yōu)槟繕?biāo) 推導(dǎo)處理的一個(gè)循環(huán)。也就是說，目標(biāo)推導(dǎo)處理的下一循環(huán)從時(shí)間t8a開始。在下一循環(huán) 中，類似于前一循環(huán)，在第一周期期間按順序從發(fā)射天線11a和11c輸出發(fā)射波，然后執(zhí)行 目標(biāo)推導(dǎo)處理。在第二周期期間按順序從發(fā)射天線11a至lid輸出發(fā)射波，然后執(zhí)行目標(biāo) 推導(dǎo)處理。在該種情況下，循環(huán)周期TxlOO的時(shí)間例如為100毫砂。第一周期TxlO的時(shí)間 例如為50毫砂，第二周期Txll的時(shí)間例如為60毫砂。另外，來自發(fā)射天線11中的一個(gè)發(fā) 射天線的發(fā)射波的輸出時(shí)間例如為5暈砂。
[0112] 另外，如上所述，在一個(gè)循環(huán)的第二周期Txll期間從四個(gè)發(fā)射天線11a至lid輸 出發(fā)射波W推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向上的位置和目標(biāo)在垂直方向上的高度。然而，在一個(gè)循環(huán) 的第一周期TxlO期間從兩個(gè)發(fā)射天線11a和11c輸出發(fā)射波W僅推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向上 的位置的原因如下。目P，原因在于由于雷達(dá)設(shè)備10的內(nèi)部電路由于發(fā)射波的輸出而發(fā)熱， 因此上述配置防止雷達(dá)設(shè)備10的損壞。
[0113] 對于目標(biāo)在水平方向上的位置，需要相對高的推導(dǎo)頻率W應(yīng)對突然插到車輛CR 的前方的其他車輛。然而，由于在道路之上的物體（諸如，道路交通指示牌）沒有突然插到 車輛CR前面，因此對于目標(biāo)在垂直方向上的高度而言推導(dǎo)頻率可相對地低。因此，由于防 止了雷達(dá)設(shè)備10的發(fā)熱，所W可W防止對目標(biāo)推導(dǎo)處理的不良影響。另外，雷達(dá)設(shè)備10可 W在一個(gè)循環(huán)期間推導(dǎo)目標(biāo)在水平方向上的位置至少兩次，并且可W推導(dǎo)目標(biāo)在垂直方向 上的高度一次。目P，相對于目標(biāo)在垂直方向上的高度的改變，雷達(dá)設(shè)備10可W較早地推導(dǎo) 目標(biāo)在水平方向上的位置的改變。因此，從雷達(dá)設(shè)備10接收目標(biāo)信息車輛控制裝置20可 W用ACC控制和PCS控制中的至少一個(gè)適當(dāng)?shù)乜刂栖囕v控制所需的目標(biāo)。
[0114] <2-4.差拍信號的推導(dǎo)〉
[0115] 下面的描述將說明例如在第一周期TxlO期間基于發(fā)射信號TS和接收信號RS對 差拍信號BS的推導(dǎo)。圖10是說明基于發(fā)射信號TS和接收信號RS對差拍信號的推導(dǎo)的圖。
[0116] 圖10中的每個(gè)符號和下面描述的表達(dá)式中的每個(gè)符號如下；化是距離頻率，fd是 速度頻率，化是發(fā)射波的中也頻率，DF是頻率偏差寬度，fm是調(diào)制波的重復(fù)頻率，C是光速 (波速），T是波在車輛CR與目標(biāo)之間的來回時(shí)間，fs是發(fā)射/接收頻率，R是垂直距離，W 及V是相對速度。
[0117] 圖10中是上部圖是示出發(fā)射信號TS與接收信號RS的信號波形的圖。圖10中的 中部圖是示出由于發(fā)射信號TS與接收信號RS之間的差頻產(chǎn)生的差拍頻率BF的圖。圖10 中的下部圖是示出與差拍頻率BF相對應(yīng)的差拍信號BS。
[0118] 在圖10的上部圖中，縱軸表示頻率（GHz),橫軸表示時(shí)間（毫砂）。在該圖中，發(fā) 射信號TS在200MHz之間重復(fù)恒定變化，例如，其上升達(dá)到預(yù)定頻率（例如，76. 6GHz)、然后 下降到預(yù)定頻率（例如，76. 4GHz)，其中，中也頻率是76. 5GHz。
[0119] 發(fā)射信號TS具有頻率上升達(dá)到預(yù)定頻率的周期（下文中，稱為上升周期）。上升 周期對應(yīng)于周期U1 (時(shí)間to至?xí)r間til)和周期U3 (時(shí)間tla至?xí)r間tl2)。發(fā)射信號TS 具有在上升至預(yù)定頻率之后頻率下降至預(yù)定頻率的周期（下文中，稱為下降周期）。下降 周期對應(yīng)于周期D1 (時(shí)間til至?xí)r間tl)和周期D3 (時(shí)間tl2至?xí)r間t2)。第一發(fā)射周期 Txl具有周期U1和周期D1。第H發(fā)射周期Tx3具有周期U3和周期D3。
[0120] 在第一發(fā)射周期Txl內(nèi)，從發(fā)射天線11a輸出發(fā)射波。發(fā)射波被接收天線12作為 來自目標(biāo)的反射波接收。結(jié)果，接收信號RS通過接收天線12輸出到混合器13。在該種情 況下，類似于發(fā)射信號TS，接收信號RS具有頻率上升達(dá)到預(yù)定頻率的上升周期和頻率下降 到預(yù)定頻率的下降周期。另外，在第H發(fā)射周期Tx3內(nèi)，從發(fā)射天線11c輸出發(fā)射波，并且 通過接收天線12將基于反射波的接收信號RS輸出到混合器13。
[012。 在該種情況下，取決于目標(biāo)相對于車輛CR的垂直距離，與發(fā)射信號TS相比，接收 信號RS具有時(shí)間延遲。另外，如果車輛CR的速度與目標(biāo)的速度之間存在速度差，則相對于 發(fā)射信號，在接收信號RS中由于多普勒偏移而出現(xiàn)差異。
[012引在圖10的中間圖中，縱軸表示頻率佑Hz)，橫軸表示時(shí)間（毫砂）。該圖示出表示 在上升周期和下降周期內(nèi)發(fā)射信號與接收信號之差的差拍信號。例如，在周期U1內(nèi)推導(dǎo)差 拍頻率BF1，在周期D1內(nèi)推導(dǎo)差拍頻率BF2。W該方式，在每個(gè)周期內(nèi)推導(dǎo)差拍頻率BF。
[0123] 在圖10的下部圖中，縱軸表示振幅（V)，橫軸表示時(shí)間（毫砂）。該圖示出與差拍 頻率BF相對應(yīng)的模擬信號的差拍信號。通過AD轉(zhuǎn)換器14將差拍信號BS從模擬信號轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號。
[0124] 在圖10中，在接收天線12從目標(biāo)的一個(gè)反射點(diǎn)接收反射波的情況下示出差拍信 號BS。與之相比，在接收天線12從目標(biāo)的多個(gè)反射點(diǎn)接收多個(gè)反射波的情況下，推導(dǎo)根據(jù) 多個(gè)反射波的差拍信號BS。
[0125] 返回到圖2,信號處理單元18包括傅里葉變換部18a、峰值提取部18b、水平角度推 導(dǎo)部18c、垂直距離/相對速度推導(dǎo)部18d和垂直角度推導(dǎo)部18e。
[0126] 傅里葉變換部18a利用DSP (數(shù)字信號處理器）電路（未示出）來分析經(jīng)AD轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號的頻率。具體地，傅里葉變換部18a通過FFT (快速傅里葉變換）來生成 數(shù)字信號針對每個(gè)頻率被分解的FFT數(shù)據(jù)。
[0127] 峰值提取部18b提取FFT數(shù)據(jù)中的針對每個(gè)頻率的信號當(dāng)中信號水平超過給定闊 值的信號作為峰值信號。
[0128] 水平角度推導(dǎo)部18c利用特定的角度估計(jì)方法來推導(dǎo)目標(biāo)在關(guān)于道路表面的水 平方向上的角度。具體地，水平角度推導(dǎo)部18c基于接收天線12a至12d接收到的接收信 號，根據(jù)峰值信號推導(dǎo)目標(biāo)在關(guān)于道路表面的水平方向上的角度。水平角度推導(dǎo)部18c將 目標(biāo)在關(guān)于道路表面的水平方向上的角度輸出到垂直距離/相對速度推導(dǎo)部18d。
[0129] <2-5.水平角度的推導(dǎo)〉
[0130] 將參照圖11描述水平角度推導(dǎo)部18c采用ESPRIT作為角度估計(jì)方法的示例的情 況。在雷達(dá)設(shè)備10采用ESPRIT作為角度估計(jì)方法的情況下，可W通過四個(gè)接收天線推導(dǎo) 位于基本上相同的垂直距離處的H個(gè)目標(biāo)的各自水平角度。目P，雷達(dá)設(shè)備10可W推導(dǎo)在位 于基本上相同的垂直距離處的多個(gè)目標(biāo)當(dāng)中數(shù)量與將天線12的總數(shù)量減1而獲得的數(shù)量 相同的目標(biāo)的水平角度。圖11是說明ESPRIT的處理概況的圖。
[013。 ESPRIT是通過兩個(gè)位置偏離的子陣列將接收天線12a至12d劃分并根據(jù)兩個(gè)子陣 列的相位差來估計(jì)入射波（反射波）的入射方向的技術(shù)。
[0132] 如圖11所示，存在由K個(gè)元件構(gòu)成的線性陣列。入射波的數(shù)量被設(shè)置為以第i個(gè) 入射波的角度被設(shè)置為0 i (i = 1，2,…，K)。
[0133] ESPRIT是基于旋轉(zhuǎn)不變性"JiAO = JsA"來估計(jì)通過全部陣列的平行平移而生成 的每個(gè)入射波的相位旋轉(zhuǎn)的技術(shù)。矩陣J1和矩陣J2是（K-1) XK的變換矩陣。K是接收天 線12的數(shù)量。A是由具有變量0 1至0L的陣列響應(yīng)向量構(gòu)成的方向矩陣。〇是L項(xiàng)的 對角矩陣。
[0134] 如圖11所示，在由K個(gè)元件構(gòu)成的線性陣列中，從第一個(gè)元件起的第化-1)個(gè)元 件變?yōu)樽雨嚵?1，從第二元件起的第K個(gè)元件變?yōu)樽雨嚵?2。W該方式，旋轉(zhuǎn)不變性的JiA 意味著提取矩陣A的第一至第（K-1)列，旋轉(zhuǎn)不變形的J2A意味著提取矩陣A的第二至第K 列。即，JiA表示子陣列#1的方向矩陣。JsA表示子陣列#2的方向矩陣。
[013引如果A是已知的，則求出0來估計(jì)路徑的入射角度。然而，由于應(yīng)該估計(jì)A，因此 不能直接對0的求解。因此，求出K維接收信號向量的KXK協(xié)方差矩陣Rxx。對Rxx進(jìn)行 特征值擴(kuò)展，并且根據(jù)從其獲得的特征值、通過使用與高于熱噪聲乘方0 2的特征值相對應(yīng) 的特征向量來生成信號子空間矩陣Es。
[0136] 所生成的信號子空間矩陣Es和矩陣A通過使用存在于其間的L項(xiàng)的正規(guī)矩陣T， 可表示為A = Esri。本文中，Es是KXL矩陣。T是LXL的正規(guī)矩陣。如果旋轉(zhuǎn)不變性由 等式A = Esri替化則獲得（JiEs) (TOT4)=站3。如果在根據(jù)該等式求出TOT4之后進(jìn) 行特征值擴(kuò)展，則特征值變?yōu)椹柕膶窃?。因此，入射波的角度根?jù)特征值估計(jì)。
[0137] 返回到圖2,垂直距離/相對速度推導(dǎo)部18d推導(dǎo)垂直距離和相對速度。具體地， 垂直距離/相對速度推導(dǎo)部18d通過對上升周期的峰值信號和下降周期的峰值信號進(jìn)行配 對來推導(dǎo)配對數(shù)據(jù)。垂直距離/相對速度推導(dǎo)部18d通過使用W下的等式1來推導(dǎo)與配對 數(shù)據(jù)相對應(yīng)的目標(biāo)的垂直距離。另外，垂直距離/相對速度推導(dǎo)部18d通過使用W下的等 式2來推導(dǎo)與配對數(shù)據(jù)相對應(yīng)的目標(biāo)的相對速度。在該種情況下，根據(jù)與垂直距離和由水 平角度推導(dǎo)部18c推導(dǎo)出的水平角度有關(guān)的信息，通過使用H角函數(shù)計(jì)算，來推導(dǎo)與配對 數(shù)據(jù)相對應(yīng)的目標(biāo)的水平距離。

【權(quán)利要求】
1. 一種天線，包括多個(gè)發(fā)射天線和多個(gè)接收天線，該天線包括： 第一發(fā)射天線； 第三發(fā)射天線，其設(shè)置在所述第一發(fā)射天線的短方向上偏移的位置處； 第二發(fā)射天線，其設(shè)置在所述第一發(fā)射天線與所述第三發(fā)射天線之間的位置處，以使 得所述第二發(fā)射天線在縱向方向上的一部分與所述第一發(fā)射天線和所述第三發(fā)射天線在 所述縱向方向上的一部分重疊； 第四發(fā)射天線，其關(guān)于所述第三發(fā)射天線的位置設(shè)置在相對于所述第二發(fā)射天線的位 置點(diǎn)對稱的位置處；以及 所述多個(gè)接收天線，其被設(shè)置成使得每個(gè)所述接收天線在所述縱向方向上的一部分與 所述第二發(fā)射天線在所述縱向方向上的一部分重疊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線， 其中，所述第一發(fā)射天線和所述第三發(fā)射天線輸出第一范圍的發(fā)射波，以及 其中，所述第二發(fā)射天線和所述第四發(fā)射天線輸出水平角度比所述第一范圍的水平角 度窄的第二范圍的發(fā)射波。
3. -種包括根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線的雷達(dá)設(shè)備，所述雷達(dá)設(shè)備包括： 第一推導(dǎo)單元，其被配置為基于從所述第一發(fā)射天線和所述第三發(fā)射天線輸出的發(fā)射 波的來自目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)相對于道路表面在水平方向上的位置；以及 第二推導(dǎo)單元，其被配置為基于從所述第二發(fā)射天線、所述第三發(fā)射天線和所述第四 發(fā)射天線輸出的發(fā)射波的來自所述目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)相對于所述道路表面在 垂直方向上的高度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達(dá)設(shè)備， 其中，第一周期和第二周期被設(shè)置為推導(dǎo)所述目標(biāo)在所述水平方向上的位置和所述目 標(biāo)在所述垂直方向上的高度的處理的一個(gè)循環(huán)，其中所述第一周期包括按順序從所述第一 發(fā)射天線和所述第三發(fā)射天線輸出發(fā)射波的周期，所述第二周期包括按順序從所述第一發(fā) 射天線、所述第二發(fā)射天線、所述第三發(fā)射天線和所述第四發(fā)射天線輸出發(fā)射波的周期， 其中，所述第一推導(dǎo)單元基于在所述第一周期和所述第二周期期間來自所述目標(biāo)的反 射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)在所述水平方向上的位置，以及 其中，所述第二推導(dǎo)單元基于在所述第二周期期間來自所述目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述 目標(biāo)在所述垂直方向上的高度。
5. -種能夠控制車輛的車輛控制系統(tǒng)，包括： 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達(dá)設(shè)備；以及 車輛控制裝置，其被配置為基于從所述雷達(dá)設(shè)備輸出的目標(biāo)信息來控制所述車輛。
6. -種信號處理方法，其通過利用設(shè)置在電介質(zhì)基板的基板表面上的多個(gè)接收天線接 收到的反射波來推導(dǎo)目標(biāo)的位置，所述信號處理方法包括： 通過包括多個(gè)發(fā)射天線和所述多個(gè)接收天線的天線輸出發(fā)射波，其中使用第一發(fā)射天 線、設(shè)置在所述第一發(fā)射天線的短方向上偏移的位置處的第三發(fā)射天線、設(shè)置在所述第一 發(fā)射天線與所述第三發(fā)射天線之間的位置處以使得其在縱向方向上的一部分與所述第一 發(fā)射天線和所述第三發(fā)射天線在縱向方向上的一部分重疊的第二發(fā)射天線、以及關(guān)于所述 第三發(fā)射天線的位置設(shè)置在相對于所述第二發(fā)射天線的位置點(diǎn)對稱的位置處的第四發(fā)射 天線； 通過使用所述多個(gè)接收天線來接收反射波，其中所述多個(gè)接收天線被設(shè)置成使得每個(gè) 所述接收天線在縱向方向上的一部分與所述第二發(fā)射天線在縱向方向上的一部分重疊； 基于從所述第一發(fā)射天線和所述第三發(fā)射天線輸出的發(fā)射波的來自所述目標(biāo)的反射 波來推導(dǎo)所述目標(biāo)相對于道路表面在水平方向上的位置；以及 基于從所述第二發(fā)射天線、所述第三發(fā)射天線和所述第四發(fā)射天線輸出的發(fā)射波的來 自所述目標(biāo)的反射波來推導(dǎo)所述目標(biāo)相對于所述道路表面在縱向方向上的高度。
【文檔編號】G01S13/88GK104422929SQ201410426083
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】森內(nèi)巧, 早川英佑 申請人:富士通天株式會(huì)社