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FR2741453A1 - RADAR DEVICE FOR A PARTICULARLY MOTOR VEHICLE - Google Patents

RADAR DEVICE FOR A PARTICULARLY MOTOR VEHICLE Download PDF

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FR2741453A1
FR2741453A1 FR9513783A FR9513783A FR2741453A1 FR 2741453 A1 FR2741453 A1 FR 2741453A1 FR 9513783 A FR9513783 A FR 9513783A FR 9513783 A FR9513783 A FR 9513783A FR 2741453 A1 FR2741453 A1 FR 2741453A1
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FR
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intermediate frequency
signal
input
mixer
channel
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FR9513783A
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French (fr)
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FR2741453B1 (en
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Maurice Callac
Pascal Cornic
Nathalie Jan
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Thales SA
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Thomson CSF SA
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Publication date
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Abstract

A radar device for a vehicle, particularly a motor vehicle, is disclosed. The device comprises a monopulse antenna (6) connected to transmitting means (1, 2, 3, 4, 5) transmitting at least two substantially pure sinusoidal waves (F0+F1, F0+F2) and means (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) for detecting the phase and amplitude of the signal received over the sum channel ( SIGMA ) relative to the intermediate-frequency signals (F1, F2), and detecting the phase and amplitude of the signal received over the difference channel ( DELTA ) relative to at least one of the intermediate-frequency signals (F2). The device is useful as an alarm for warning of hazardous obstacles for motor vehicles.

Description

La présente invention concerne un dispositif radar pour véhicule. The present invention relates to a radar device for a vehicle.

Elle s'applique notamment à la détection d'obstacles dangereux sur la trajectoires d'un véhicule de tourisme ou d'un poids lourd pour alerter le conducteur etlou asservir les commandes du véhicule de façon à éviter la collision sur l'obstacle ou encore maintenir une distance de sécurité prédéterminée par rapport au véhicule qui précède.It applies in particular to the detection of dangerous obstacles on the trajectories of a passenger vehicle or a heavy vehicle to alert the driver and / or control the vehicle controls so as to avoid collision on the obstacle or even maintain a predetermined safety distance from the vehicle in front.

Les solutions connues dans les domaines d'application précités se différencient entre elles par la façon d'assurer la couverture de la zone d'observation, liée au choix des principes d'antennes d'émission et de réception d'une part et, d'autre part par la façon d'obtenir les informations de distance et de vitesse, relatives aux différentes cibles radar à traiter, liée au choix de la forme d'onde du radar. The solutions known in the aforementioned fields of application differ from one another by the way of ensuring the coverage of the observation area, linked to the choice of the principles of transmitting and receiving antennas on the one hand, and d on the other hand by the way of obtaining the information of distance and speed, relating to the various radar targets to be treated, linked to the choice of the waveform of the radar.

En ce qui concerne l'antenne, plusieurs solutions sont connues. With regard to the antenna, several solutions are known.

Une première solution, simple, consiste à utiliser une antenne à faisceau fixe en émission et en réception, suivant un principe mono-statique ou bi-statique. Cette solution, qui présente l'avantage de la simplicité, est utilisable dans le cadre d'une production à haute cadence et à faible cout.A first, simple solution consists in using a fixed beam antenna in transmission and reception, according to a mono-static or bi-static principle. This solution, which has the advantage of simplicity, can be used for high-speed and low-cost production.

Cependant, elle ne permet pas la localisation angulaire des cibles et est donc vulnérable aux fausses alarmes générées par l'infrastructure routière, notamment les panneaux de signalisation, les ponts ou les rails de sécurité.However, it does not allow the angular location of targets and is therefore vulnerable to false alarms generated by the road infrastructure, in particular traffic signs, bridges or safety rails.

De plus, elle n'autorise pas le suivi des cibles dans des trajectoires courbes, les virages notamment.In addition, it does not allow tracking of targets in curved trajectories, in particular turns.

La technique d'antenne à faisceau fixe ne peut donc être valablement utilisée que dans des configurations particulières telles que par exemple des applications à courte portée ou à trajectoires rectilignes. The fixed beam antenna technique can therefore only be validly used in particular configurations such as, for example, applications with short range or with straight paths.

Une autre solution consiste à utiliser séquentiellement en émission et en réception un petit nombre d'antennes, typiquement de 3 à 5, dont les directions de visée sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres de façon à assurer globalement la couverture de la zone à observer. Another solution consists in sequentially using in transmission and in reception a small number of antennas, typically from 3 to 5, whose viewing directions are angularly offset with respect to each other so as to provide overall coverage of the area to observe.

Cette technique permet une localisation angulaire grossière, limitée par la largeur de faisceau de l'antenne élémentaire, typiquement égale à 3 degrés, et par son niveau de lobes secondaires. Par ailleurs, elle nécessite l'utilisation de commutateurs hyperfréquence permettant d'assurer un haut découplage entre les signaux reçus des différentes antennes, ce qui est a priori difficile à réaliser, en particulier dans le domaine des ondes millimétriques. Enfin, les performances sont limitées par le fait que la localisation angulaire des cibles s'effectue par comparaison d'énergie moyenne reçue dans des directions différentes, pendant des intervalles de temps différents, ce qui peut etre pénalisant, par exemple en présence d'effet image dans le plan azimutal dans certaines configurations opérationelles. This technique allows a coarse angular localization, limited by the beam width of the elementary antenna, typically equal to 3 degrees, and by its level of secondary lobes. Furthermore, it requires the use of microwave switches making it possible to ensure high decoupling between the signals received from the different antennas, which is a priori difficult to achieve, in particular in the field of millimeter waves. Finally, the performances are limited by the fact that the angular localization of the targets is carried out by comparison of average energy received in different directions, during different time intervals, which can be penalizing, for example in the presence of an effect. image in the azimuthal plane in certain operational configurations.

Une autre solution consiste à couvrir la zone d'observation à l'aide d'une antenne à faisceau étroit dans le plan azimutal, typiquement inférieur à 1 degré, ce faisceau balayant l'ensemble du domaine. Cette solution, bien que très performante, est difficilement envisageable dans le cadre d'une production à faible coût, que le balayage d'antenne soit obtenu de façon mécanique, ou de façon électronique. Another solution consists in covering the observation area using a narrow beam antenna in the azimuth plane, typically less than 1 degree, this beam scanning the entire domain. This solution, although very effective, is difficult to envisage in the context of low-cost production, whether the antenna scanning is obtained mechanically, or electronically.

Une autre solution consiste encore à utiliser simultanément en émission et en réception un petit nombre d'antennes dont les directions de visée et/ou les diagrammes de rayonnement sont différents, de façon à former par combinaison linéaire des signaux reçus par les différentes antennes, un petit nombre de faisceaux permettant la localisation angulaire précise des cibles dans la zone d'observation. Les performances obtenues par ce principe sont directement fonction de la dimension du réseau ainsi constitué et donc du nombre d'antennes mises en oeuvre. Le nombre de voies de réception et le volume de calcul nécessaire pour obtenir la qualité d'information suffisante fait que cette approche est difficilement applicable à un radar automobile.Il existe pourtant une mise en oeuvre triviale, dite "monopulse", très fréquemment utilisée en technique radar, qui s'avère intéressante pour l'application citée précédemment en introduction, à condition que la séparation des cibles puisse être effectuée par une autre voie que par l'antenne elle-même. Cette solution permet, en émettant le même signal à travers deux antennes identiques, puis en recevant le signal réfléchi de façon simultanée et indépendante sur ces deux antennes, de déterminer précisément la position angulaire d'une cible dans la zone éclairée par l'émission radar.  Another solution is to use simultaneously in transmission and reception a small number of antennas whose viewing directions and / or radiation patterns are different, so as to form by linear combination of the signals received by the different antennas, a small number of beams allowing precise angular localization of targets in the observation area. The performance obtained by this principle is a direct function of the size of the network thus formed and therefore of the number of antennas used. The number of reception channels and the volume of computation necessary to obtain sufficient quality of information makes this approach difficult to apply to an automotive radar. There is however a trivial implementation, called "monopulse", very frequently used in radar technique, which proves to be interesting for the application mentioned previously in the introduction, provided that the separation of the targets can be carried out by another channel than by the antenna itself. This solution allows, by transmitting the same signal through two identical antennas, then receiving the signal reflected simultaneously and independently on these two antennas, to precisely determine the angular position of a target in the area illuminated by radar emission .

La technique monopulse est généralement associée à une forme d'onde pulsée, d'où le nom de monopulse, ou encore à une forme d'onde de type continue. The monopulse technique is generally associated with a pulsed waveform, hence the name monopulse, or even with a continuous waveform.

Concernant la forme d'onde, la solution généralement utilisée correspond au radar à impulsions, Doppler ou non, au radar FMCW, ou encore au radar CW à saut de fréquence. Regarding the waveform, the solution generally used corresponds to pulse radar, Doppler or not, to FMCW radar, or to CW frequency-hopping radar.

Le radar à impulsions constitue une solution performante, à condition d'etre à effet Doppler. En pratique, la finesse des impulsions à émettre et la nécessité de conserver la cohérence de phase du signal reçu par rapport au signal émis, en font une solution chère et difficile à mettre en oeuvre, notamment dans le domaine des ondes millimétriques. Pulse radar is a powerful solution, provided it has a Doppler effect. In practice, the fineness of the pulses to be transmitted and the need to maintain the phase coherence of the signal received with respect to the signal transmitted, make it an expensive and difficult solution to implement, in particular in the field of millimeter waves.

Le radar FMCW nécessite, pour atteindre un niveau de performance satisfaisant, d'émettre et de recevoir à large bande, sur au moins une centaines de mégahertz. Cela rend complexe sa réalisation. Par ailleurs, l'ambiguïté distance/vitesse résultant de cette forme d'onde rend difficile l'exploitation des signaux radar dès lors que de nombreuses cibles sont présentées simultanément dans la zone éclairée par l'émission radar. The FMCW radar requires, to reach a satisfactory level of performance, to transmit and receive broadband, on at least a hundred megahertz. This makes its realization complex. Furthermore, the distance / speed ambiguity resulting from this waveform makes it difficult to use radar signals when numerous targets are presented simultaneously in the area illuminated by the radar emission.

Le radar CW à saut de fréquence est une solution intéressante par sa simplicité en permettant de séparer très finement les cibles grâce à un pouvoir de résolution Doppler élevé. II présente cependant comme inconvénient la difficulté de commander l'oscillateur hyperfréquence avec une grande précision et avec des temps de réponse très courts. D'autre part, ce type de radar, réalisé en mode homodyne peut présenter une baisse de sensibilité pour les faibles vitesses relatives, liée aux différents bruits des éléments actifs hyperfréquence tels que notamment les oscillateurs ou les mélangeurs. The CW frequency hopping radar is an interesting solution by its simplicity by making it possible to separate targets very finely thanks to a high Doppler resolution power. However, it has the drawback that it is difficult to control the microwave oscillator with great precision and with very short response times. On the other hand, this type of radar, produced in homodyne mode may have a drop in sensitivity for low relative speeds, linked to the different noises of the microwave active elements such as in particular oscillators or mixers.

Les principales solutions radar mises en oeuvre à ce jour résultent des différentes combinaisons de techniques d'antenne et de formes d'ondes évoquées précédemment, avec les avantages mais aussi avec les inconvénients qui s'y rattachent. The main radar solutions implemented to date result from the different combinations of antenna techniques and waveforms mentioned above, with the advantages but also with the drawbacks associated therewith.

Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients. A cet effet, elle associe la technique d'antenne monopulse à une forme d'onde basee sur l'émission simultanée ou séquentielle de deux ou plusieurs sinusoïdes pures.  The object of the invention is to overcome these drawbacks. To this end, it combines the monopulse antenna technique with a waveform based on the simultaneous or sequential emission of two or more pure sinusoids.

En conséquence, I'invention a pour objet un dispositif radar pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte une antenne de type monopulse reliée à des moyens d'émission émettant au moins deux ondes ayant sensiblement la forme de sinusoïdes pures, une onde étant la somme d'un signal hyperfréquence et d'un signal à fréquence intermédiaire, et des moyens pour détecter l'amplitude et la phase du signal reçu sur la voie somme par rapport aux signaux à fréquence intermédiaire et pour détecter l'amplitude et la phase du signal reçu sur la voie différence par rapport à au moins un des signaux à fréquence intermédiaire. Consequently, the subject of the invention is a radar device for a vehicle, characterized in that it comprises a monopulse type antenna connected to transmission means emitting at least two waves having substantially the form of pure sinusoids, one wave being the sum of a microwave signal and an intermediate frequency signal, and means for detecting the amplitude and the phase of the signal received on the sum channel with respect to the intermediate frequency signals and for detecting the amplitude and the phase of the signal received on the difference channel with respect to at least one of the intermediate frequency signals.

L'invention a notamment pour principaux avantages qu'elle est économique, qu'elle est simple à mettre en oeuvre, qu'elle améliore les performances contre le bruit, qu'elle améliore le rendement énergétique et qu'elle offre une meilleure immunité aux interférences électromagnétiques basses fréquences, notamment dues au moteur ou aux vibrations mécaniques d'un véhicule. The main advantages of the invention are in particular that it is economical, that it is simple to implement, that it improves performance against noise, that it improves energy efficiency and that it offers better immunity to low frequency electromagnetic interference, especially due to the engine or mechanical vibrations of a vehicle.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent:
- la figure 1, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention;
- la figure 2a et 3a, des exemples de réalisation de moyen de transposition de fréquence
- les figures 2b et 3b, les formes d'ondes générées par les moyens précités.
Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description given with reference to the appended drawings which represent:
- Figure 1, an embodiment of a device according to the invention;
- Figure 2a and 3a, exemplary embodiments of frequency transposition means
- Figures 2b and 3b, the waveforms generated by the above means.

La figure 1 présente, par un synoptique, un mode possible de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Ce dispositif comporte une antenne de type monopulse et des moyens pour émettre au moins deux ondes ayant sensiblement la forme d'une sinusoïde pure. L'association d'une forme d'onde continue sinusoïdale et du principe d'émission-réception monopulse permet de localiser angulairement un grand nombre de cibles avec un risque de confusion trés faible, ces cibles ayant été séparées au préalable grace au pouvoir de résolution Doppler trés élevé du radar. Cette solution selon l'invention permet à faible coût, de tracer la carte des échos mobiles présents à l'avant du véhicule, comme le ferait un radar à faisceau étroit à balayage, ce dernier constituant au contraire une solution chère.  Figure 1 shows, by a block diagram, a possible embodiment of a device according to the invention. This device comprises a monopulse type antenna and means for emitting at least two waves having substantially the shape of a pure sinusoid. The association of a continuous sinusoidal waveform and the principle of transmission-reception monopulse allows to locate angularly a large number of targets with a very low risk of confusion, these targets having been separated beforehand thanks to the power of resolution Very high Doppler radar. This solution according to the invention makes it possible at low cost to draw the map of the mobile echoes present at the front of the vehicle, as would a narrow beam scanning radar, the latter constituting on the contrary an expensive solution.

Les moyens d'émission comportent par exemple un oscillateur hyperfréquence libre 1, fonctionnant par exemple à 77 GHz, relié à un mélangeur 2 par exemple de type BLU, c'est-à-dire à bande latérale unique. The transmission means comprise for example a free microwave oscillator 1, operating for example at 77 GHz, connected to a mixer 2 for example of SSB type, that is to say with single sideband.

Ce mélangeur est par ailleurs relié à des oscillateurs à fréquence intermédiaire 3. La fréquence issue de 'oscillateur hyperfréquence 1 est transposée à ces fréquences intermédiaires au moyen du mélangeur 2. La fréquence de l'oscillateur hyperfréquence est par exemple fixe. La transposition de fréquence peut s'effectuer par exemple selon des modes présentés par les figures 2a, 2b, 3a et 3b.This mixer is also connected to intermediate frequency oscillators 3. The frequency from the microwave oscillator 1 is transposed to these intermediate frequencies by means of the mixer 2. The frequency of the microwave oscillator is for example fixed. The frequency transposition can be carried out for example according to modes presented by FIGS. 2a, 2b, 3a and 3b.

La figure 2a, montre que la transposition de fréquence est réalisée en sommant simultanément deux ou plusieurs ondes sinusoïdales
F1, F2 sensiblement pures à l'onde hyperfréquence Fo de l'oscillateur hyperfréquence 1, les ondes F1, F2 à fréquence intermédiaire étant par exemple sommées entre elles au préalable, un commutateur 201 séparant le mélangeur du dispositif d'addition 202 des ondes.
FIG. 2a shows that the frequency transposition is carried out by summing two or more sine waves simultaneously
F1, F2 substantially pure at the microwave wave Fo of the microwave oscillator 1, the waves F1, F2 at intermediate frequency being for example summed together beforehand, a switch 201 separating the mixer from the addition device 202 of the waves.

La figure 2b présente par deux courbes en fonction du temps la forme d'onde du signal émis par sa fréquence et son amplitude, dans le cas où la fréquence Fo est combinée par exemple à deux fréquences F1, F2. FIG. 2b presents by two curves as a function of time the waveform of the signal emitted by its frequency and its amplitude, in the case where the frequency Fo is combined for example with two frequencies F1, F2.

La figure 3a montre que la transposition peut être réalisée en sommant alternativement deux ou plusieurs ondes sinusoïdales F1, F2 sensiblement pures à la fréquence Fo.FIG. 3a shows that the transposition can be carried out by alternating summing two or more sine waves F1, F2 substantially pure at the frequency Fo.

La figure 3b illustre par deux courbes en fonction du temps la fréquence et l'amplitude de l'onde émise. L'amplitude reste la même d'une récurrence à l'autre, mais la fréquence est à une fréquence Fo+F1 une récurrence sur deux, et à une autre fréquence Fo+F2, les autres récurrences. En cas de combinaison à N fréquence, la fréquence serait à une fréquence donnée une récurrence sur N. FIG. 3b illustrates by two curves as a function of time the frequency and the amplitude of the transmitted wave. The amplitude remains the same from one recurrence to another, but the frequency is at one frequency Fo + F1 one recurrence out of two, and at another frequency Fo + F2, the other recurrences. In case of combination at N frequency, the frequency would be at a given frequency a recurrence on N.

Le choix entre l'un ou l'autre type de transposition s'effectue par exemple en fonction des contraintes de réalisation, et/ou de considérations relatives à l'ambiguïté distance du radar. The choice between one or the other type of transposition is made for example according to the constraints of realization, and / or considerations relating to the ambiguity distance from the radar.

Par la suite, à titre d'exemple, est présentée une réalisation relative au mode de transposition des figures 2a et 2b.Subsequently, by way of example, an embodiment is presented relating to the mode of transposition of FIGS. 2a and 2b.

La figure 1 montre que les moyens d'émission comportent par ailleurs une amplification dont l'entrée est reliée à la sortie du mélangeur 2, et un circulateur 5 relié à la sortie de l'amplificateur 4. Un té magique sépare par exemple l'antenne 6, de type monopulse, à la sortie du circulateur 5. FIG. 1 shows that the transmission means also comprise an amplification, the input of which is connected to the output of the mixer 2, and a circulator 5 connected to the output of the amplifier 4. For example, a magic tee separates the antenna 6, of the monopulse type, at the outlet of the circulator 5.

A partir de l'oscillateur hyperfréquence 1 de fréquence Fo, par exemple 77 GHz, et des deux, ou plus, oscillateurs moyenne fréquence de fréquences F1 et F2 par exemple respectivement 10 MHz et 10,250 MHz, une onde est générée et émise sur la voie somme s de l'antenne monopulse 6. Cette onde émise est constituée de la somme de deux sinusoïdes de fréquences respectives Fo+F1 et Fo+F2. L'équation de l'onde émise e(t) s'établit alors selon la relation suivante, en cas de combinaison à deux ondes sinusoïdales: e(t)=a1sin(2#(Fa+F1)t+αt)
a2sin(2#(Fa+F2)t+α2) (1) a1 et a2 étant les amplitudes des ondes sinusoïdales.
From the microwave frequency oscillator 1 of frequency Fo, for example 77 GHz, and of the two or more, medium frequency oscillators of frequencies F1 and F2 for example 10 MHz and 10.250 MHz respectively, a wave is generated and transmitted on the channel sum s of the monopulse antenna 6. This transmitted wave consists of the sum of two sinusoids of respective frequencies Fo + F1 and Fo + F2. The equation of the emitted wave e (t) is then established according to the following relation, in the case of combination with two sine waves: e (t) = a1sin (2 # (Fa + F1) t + α t)
a2sin (2 # (Fa + F2) t + α 2) (1) a1 and a2 being the amplitudes of the sine waves.

En réception, les signaux réfléchis relatifs aux différentes cibles vues par le radar sont reçus simultanément sur les deux voies monopulse hyperfréquence, la voie somme T d'une part, et la voie différence # d'autre part. Les signaux reçus sur la voie somme # et la voie différence A étant notés respectivement #r et Ar, ces signaux sont définis selon les relations suivantes

Figure img00060001

###
Figure img00060002

+ #,a sin (2#(Fa + F2 + Fd@)t - (Fo + F2 + #)} (2)
Où::
N représente le nombre de cibles vues par le radar
Fdi représente la fréquence Doppler correspondant à la iéme cIble di représente la distance de la iéme cible par rapport au radar ej et 8 représente les gains complexes de la voie T et de la voie A dans
la direction de la éme cible a représente l'amplitude du signal reçu de la ième cible. On reception, the reflected signals relating to the different targets seen by the radar are received simultaneously on the two microwave monopulse channels, the sum channel T on the one hand, and the difference channel # on the other hand. The signals received on the sum channel # and the difference channel A being denoted respectively #r and Ar, these signals are defined according to the following relationships
Figure img00060001

###
Figure img00060002

+ #, a sin (2 # (Fa + F2 + Fd @) t - (Fo + F2 + #)} (2)
Or::
N represents the number of targets seen by the radar
Fdi represents the Doppler frequency corresponding to the ith cable Di represents the distance of the ith target from the radar ej and 8 represents the complex gains of channel T and channel A in
the direction of the th target a represents the amplitude of the signal received from the i th target.

Les signaux reçus sur les voies Z et différence A sont démodulés par l'oscillateur hyperfréquence 1 à fréquence F. A cet effet, la sortie de cet oscillateur 1 est reliée à l'entrée de deux mélangeurs 7, 8 dont l'autre entrée est reliée à la voie somme Z pour l'un 7, et à la voie différence A pour l'autre 8.Suite à cette démodulation, les signaux obtenus en sortie de ces mélangeurs sont donnés par les relations suivantes:

Figure img00070001

+ ejai sin(2 g(ro + fdi)t - ####(F0 + F2) + # 2)}(4)
Figure img00070002

+ #,a, sin(2#(F2 + fdi)t - #### (F0 + F2) + #2)} (5)
étant le signal issu de la voie somme, A, étant le signal issu de la voie différence, et K' étant un coefficient d'atténuation, inférieur à un.The signals received on channels Z and difference A are demodulated by the microwave oscillator 1 at frequency F. For this purpose, the output of this oscillator 1 is connected to the input of two mixers 7, 8, the other input of which is connected to the sum channel Z for one 7, and to the difference channel A for the other 8. Following this demodulation, the signals obtained at the output of these mixers are given by the following relationships:
Figure img00070001

+ ejai sin (2 g (ro + fdi) t - #### (F0 + F2) + # 2)} (4)
Figure img00070002

+ #, a, sin (2 # (F2 + fdi) t - #### (F0 + F2) + # 2)} (5)
being the signal from the sum channel, A being the signal from the difference channel, and K 'being an attenuation coefficient less than one.

Ces signaux Zr Ar sont par exemple amplifiés et filtrés par des amplificateurs passe-bande 9, 10 reliés en sortie par des mélangeurs 7, 8. These signals Zr Ar are for example amplified and filtered by bandpass amplifiers 9, 10 connected at output by mixers 7, 8.

Des systèmes de détection d'amplitude et de phase sont réalisés en sortie des amplificateurs passe-bande pour traiter les signaux précédents #r , #r A cet effet, un premier mélangeur 11 a une de ses entrées reliée au premier oscillateur à fréquence intermédiaire F1 et sa deuxième entrée reliée à la sortie du premier amplificateur passe-bande 9, traitant du signal Zr issu de la voie somme. Un deuxiéme mélangeur 12 a une entrée reliée à la sortie du deuxiéme oscillateur à fréquence intermédiaire F2 et sa deuxiéme entrée reliée à la sortie du premier amplificateur passe-bande 9. Amplitude and phase detection systems are produced at the output of the bandpass amplifiers to process the preceding signals #r, #r For this purpose, a first mixer 11 has one of its inputs connected to the first intermediate frequency oscillator F1 and its second input connected to the output of the first bandpass amplifier 9, processing the signal Zr from the sum channel. A second mixer 12 has an input connected to the output of the second intermediate frequency oscillator F2 and its second input connected to the output of the first bandpass amplifier 9.

Enfin, un troisième mélangeur 13 a sa première entrée reliée au deuxième oscillateur à fréquence intermédiaire F2 et sa deuxième entrée reliée à la sortie du deuxiéme amplificateur 10, traitant le signal Ar issu de la voie différence. Finally, a third mixer 13 has its first input connected to the second intermediate frequency oscillator F2 and its second input connected to the output of the second amplifier 10, processing the signal Ar from the difference channel.

Ainsi, la phase et l'amplitude du signal Er reçu sur la voie somme sont détectées par rapport aux deux signaux à fréquences intermédiaires F1 et F2, et la phase et l'amplitude du signal A r reçu sur la voie différence sont détectées par rapport à l'un quelconque des signaux à fréquence intermédiaire, celui du deuxième oscillateur par exemple, à fréquence F2.Après un filtrage passe-bas dans la bande Doppler réalisé aux moyens d'amplificateurs passe-bas 14, 15, 16 reliés aux sorties des mélangeurs 11, 12, 13, les signaux suivants sont obtenus:

Figure img00080001
Thus, the phase and the amplitude of the signal Er received on the sum channel are detected with respect to the two signals at intermediate frequencies F1 and F2, and the phase and the amplitude of the signal A r received on the difference channel are detected with respect to to any of the intermediate frequency signals, that of the second oscillator for example, at frequency F2. After low-pass filtering in the Doppler band carried out by means of low-pass amplifiers 14, 15, 16 connected to the outputs of the mixers 11, 12, 13, the following signals are obtained:
Figure img00080001

K" étant un coefficient d'atténuation, inférieur à l'unité, Z"ri étant le signal relatif à la voie somme combinée à la fréquence intermédiaire F1, Clr2 étant le signal relatif à la voie somme combinée à la figure F2, et A"r2 (ou rl) étant le signal relatif à la voie différence combinée soit à la fréquence F1, soit à la fréquence F2. K "being an attenuation coefficient, less than unity, Z" ri being the signal relating to the sum channel combined at the intermediate frequency F1, Clr2 being the signal relating to the sum channel combined in FIG. F2, and A "r2 (or rl) being the signal relating to the difference channel combined either at the frequency F1 or at the frequency F2.

Ces signaux T"r1 Z" r2, A"r2 sont ensuite par exemple échantillonnés et décodés au moyen de convertisseurs analogiquenumérique 17, 18, 19 connectés en sortie des amplificateurs passe-bas. These signals T "r1 Z" r2, A "r2 are then for example sampled and decoded by means of analog-digital converters 17, 18, 19 connected at the output of the low-pass amplifiers.

Une batterie d'un nombre Q de filtres Doppler 20 à bande étroite connectée à la sortie des convertisseurs 17, 18, 19 permet de filtrer les signaux échantillonnés. Cette batterie de filtres peut être par exemple réalisée à l'aide d'une transformée de Fourrier discrète. A battery of a number Q of Doppler filters 20 with narrow band connected to the output of the converters 17, 18, 19 makes it possible to filter the sampled signals. This battery of filters can for example be produced using a discrete Fourier transform.

Des moyens de détection 21 connectés en sortie du filtrage
Doppler 20 permettent par exemple de détecter la présence d'un nombre P de cibles par comparaison relative et par rapport à un seuil, de la puissance de sortie des différents filtres Doppler, cette opération pouvant s'effectuer sur la voie somme Y et sur la voie différence A.
Detection means 21 connected at the output of the filtering
Doppler 20 allow for example to detect the presence of a number P of targets by relative comparison and with respect to a threshold, of the output power of the various Doppler filters, this operation being able to be carried out on the sum channel Y and on the difference path A.

Des moyens de traitement 22 permettent par exemple d'estimer la vitesse de chacune des P cibles, sachant que le filtre j est centré sur la fréquence Doppler fdj = 2 ##, où Vj est la vitesse de la cible détectée par # rapport au radar, et X est la longueur d'onde du radar. Processing means 22 allow for example to estimate the speed of each of the P targets, knowing that the filter j is centered on the Doppler frequency fdj = 2 ##, where Vj is the speed of the target detected by # relative to the radar , and X is the radar wavelength.

Ces moyens de traitement permettent par exemple ensuite:
- d'estimer la distance de chacune des P cibles en mesurant la différence de phase obtenue entre les voies Zri et Fr2 en sortie du même filtre Doppler où est détectée la cible, de façon à former la différence de
2 # di phase # #i = (F1 - F2) où di est la distance de la ième cible par
C rapport au radar, c étant la vitesse de la lumière;
- d'estimer la position angulaire de chacune des P cibles en calculant la fonction ci-dessous à partir des signaux obtenus en sortie des voies Ari et Y-ri ou Ar2 et vr2 du même filtre Doppler où est détectée la cible, cette fonction étant::
Sj = Cuz tg ag
s' où #j représente la position angulaire de la cible considérée dans le plan azimut, j et Ej ayant été définis précédemment;
- de déduire des informations estimées précédemment : distance, vitesse, angle et puissance des Q cibles détectées, la cible jugée la plus dangereuse par rapport à la trajectoire du véhicule,
- de transmettre aprés filtrage, à travers une interface 23, les informations de distance, de position et de vitesses relatives à la cible jugée la plus dangereuse, à un organe de décision capable de générer une alarme en cas de danger, ou encore d'asservir la vitesse du véhicule selon un mode de régulation de type connu ICC selon l'expression anglo-saxonne
Intelligent Cruise Control.
These processing means allow for example then:
- to estimate the distance of each of the P targets by measuring the phase difference obtained between the Zri and Fr2 channels at the output of the same Doppler filter where the target is detected, so as to form the difference of
2 # di phase # #i = (F1 - F2) where di is the distance from the i th target by
C compared to the radar, c being the speed of light;
- to estimate the angular position of each of the P targets by calculating the function below from the signals obtained at the output of the Ari and Y-ri or Ar2 and vr2 channels of the same Doppler filter where the target is detected, this function being ::
Sj = Cuz tg ag
s #j represents the angular position of the target considered in the azimuth plane, j and Ej having been defined previously;
- deduce from the information previously estimated: distance, speed, angle and power of the Q targets detected, the target judged to be the most dangerous in relation to the trajectory of the vehicle,
- to transmit after filtering, through an interface 23, the distance, position and speed information relating to the target deemed most dangerous, to a decision-making body capable of generating an alarm in the event of danger, or even of slaving the speed of the vehicle according to a known type of regulation ICC by the Anglo-Saxon expression
Intelligent Cruise Control.

Les principaux avantages liés au mode de réalisation selon l'invention proviennent notamment de la façon d'émettre et de recevoir les signaux radar. Du point de vue sensibilité et pouvoir de résolution, la performance du radar repose sur la stabilité et la pureté des deux ondes sinusoïdales à fréquence intermédiaire F1, F2 qui peuvent être générées facilement à l'aide de quartz.  The main advantages linked to the embodiment according to the invention arise in particular from the way of transmitting and receiving the radar signals. From the point of view of sensitivity and resolving power, the performance of the radar is based on the stability and purity of the two sine waves at intermediate frequency F1, F2 which can be easily generated using quartz.

Aucune performance particulière n'est requise en ce qui concerne la pureté spectrale et la stabilité à moyen terme de l'oscillateur hyperfréquence 1, ce qui permet sa réalisation à faible coût à l'aide par exemple de composants intégrés de type ASGA, sans mise en oeuvre d'une boucle d'asservissement de l'oscillateur 1. Les contraintes sur la pureté et la précision de l'alimentation de la partie hyperfréquence sont elles aussi relâchées. No particular performance is required with regard to the spectral purity and the medium-term stability of the microwave oscillator 1, which allows it to be produced at low cost using for example integrated components of the ASGA type, without setting implementation of an oscillator 1 control loop. The constraints on the purity and the precision of the supply of the microwave part are also relaxed.

D'autre part, le récepteur fonctionne en mode hétérodyne, avec une fréquence intermédiaire par exemple de quelques mégahertz, ce qui lui permet notamment de s'affranchir du facteur bruit variant inversement proportionnellement à la fréquence intermédiaire. Le récepteur présente ainsi une sensibilité accrue par rapport à une solution en mode homodyne, où la fréquence intermédiaire est nulle, donc le rapport 1/Fi très grand, Fi étant la fréquence intermédiaire. La puissance émise peut donc être réduite d'autant, à performance égale. On the other hand, the receiver operates in heterodyne mode, with an intermediate frequency for example of a few megahertz, which in particular enables it to overcome the noise factor varying inversely in proportion to the intermediate frequency. The receiver thus has an increased sensitivity compared to a solution in homodyne mode, where the intermediate frequency is zero, therefore the ratio 1 / Fi very large, Fi being the intermediate frequency. The transmitted power can therefore be reduced by the same amount, for equal performance.

D'autre part, les étages à bas niveaux de puissance fonctionnant en fréquence intermédiaire, le récepteur présente alors une meilleure immunité aux interférences électromagnétiques basses fréquences provenant du moteur du véhicule, et également aux perturbations basses fréquences provenant des vibrations mécaniques du châssis lorsque le véhicule se déplace.  On the other hand, with the low power levels operating at intermediate frequency, the receiver then has better immunity to low frequency electromagnetic interference from the vehicle engine, and also to low frequency disturbances from mechanical vibrations of the chassis when the vehicle moves.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Dispositif radar pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte une antenne (6) de type monopulse reliée à des moyens d'émission (1, 2, 3, 4, 5) émettant au moins deux ondes (Fo+F1, Fo+F2) ayant sensiblement la forme de sinusoïdes pures, une onde étant la somme d'un signal hyperfréquence (Fg) et d'un signal à fréquence intermédiaire (F1, F2), et des moyens (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) pour détecter l'amplitude et la phase du signal (E'r) reçu sur la voie somme (T) par rapport aux signaux à fréquence intermédiaire (F1, F2) et pour détecter l'amplitude et la phase du signal (A'r) reçu sur la voie différence (A) par rapport à au moins un des signaux à fréquence intermédiaire (F2). 1. Radar device for a vehicle, characterized in that it comprises an antenna (6) of the monopulse type connected to transmission means (1, 2, 3, 4, 5) emitting at least two waves (Fo + F1, Fo + F2) having substantially the form of pure sinusoids, a wave being the sum of a microwave signal (Fg) and an intermediate frequency signal (F1, F2), and means (7, 8, 9, 10 , 11, 12, 13) to detect the amplitude and the phase of the signal (E'r) received on the sum channel (T) with respect to the intermediate frequency signals (F1, F2) and to detect the amplitude and the phase of the signal (A'r) received on the difference channel (A) with respect to at least one of the intermediate frequency signals (F2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondes sensiblement sinusoïdales (Fo+F1, Fo+F2) sont émises simultanément. 2. Device according to claim 1, characterized in that the substantially sinusoidal waves (Fo + F1, Fo + F2) are transmitted simultaneously. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondes sensiblement sinusoïdales (Fo+F1, Fo+F2) sont émises séquentiellement. 3. Device according to claim 1, characterized in that the substantially sinusoidal waves (Fo + F1, Fo + F2) are transmitted sequentially. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission comportent au moins un oscillateur hyperfréquence (1, Fg), des oscillateurs (3) à fréquence intermédiaire (F1, F2) délivrant des sinusoïdes sensiblement pures, un mélangeur (2), un amplificateur (4), les sorties des oscillateurs (1, 3) étant reliées aux entrées du mélangeur (2), la sortie du mélangeur étant reliée à l'entrée de l'amplificateur (4). 4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission means comprise at least one microwave oscillator (1, Fg), oscillators (3) at intermediate frequency (F1, F2) delivering substantially sinusoids pure, a mixer (2), an amplifier (4), the outputs of the oscillators (1, 3) being connected to the inputs of the mixer (2), the output of the mixer being connected to the input of the amplifier (4) . 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendicateurs précédentes, caractérisé en ce qu'en réception, les signaux hyperfréquence sur les voies somme (E) et différence (A) étant démodulés par l'oscillateur hyperfréquence (1, Fg), la voie somme (y) est reliée à une entrée d'un premier mélangeur (11) dont l'autre entrée est reliée à un premier oscillateur à fréquence intermédiaire (F1), et à l'entrée d'un deuxième mélangeur dont l'autre entrée est reliée au deuxième oscillateur à fréquence intermédiaire (F2), et la voie différence (A) est reliée à l'entrée d'un troisième mélangeur (13) dont l'autre entrée est reliée au deuxième oscillateur à fréquence intermédiaire (F2), pour permettre la détection du signal (y.'r) reçu sur la voie (L) par rapport aux signaux à fréquence intermédiaire (F1, F2), et la détection du signal (A'r) reçu sur la voie différence (A) par rapport à l'un quelconque des signaux à fréquence intermédiaire (F2). 5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, on reception, the microwave signals on the sum (E) and difference (A) channels being demodulated by the microwave oscillator (1, Fg), the channel sum (y) is connected to an input of a first mixer (11) whose other input is connected to a first intermediate frequency oscillator (F1), and to the input of a second mixer whose other input is connected to the second intermediate frequency oscillator (F2), and the difference channel (A) is connected to the input of a third mixer (13), the other input of which is connected to the second intermediate frequency oscillator (F2), to allow the detection of the signal (y.'r) received on the channel (L) compared to the intermediate frequency signals (F1, F2), and the detection of the signal (A'r) received on the difference channel (A) relative to any of the intermediate frequency signals (F2). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les signaux issus des mélangeurs (11, 12, 13) étant échantillonnés et codés par des convertisseurs analogiques-numériques (17, 18, 19), des filtres Doppler (20) sont connectés en sortie de ces convertisseurs. 6. Device according to claim 5, characterized in that the signals from the mixers (11, 12, 13) being sampled and coded by analog-digital converters (17, 18, 19), Doppler filters (20) are connected at the output of these converters. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens de détection (21) connectés en sortie des filtres Doppler (20) permettent de détecter la présence d'un nombre P de cibles par comparaison relative et par rapport à un seuil, de la puissance de sortie des différents filtres Doppler. 7. Device according to claim 6, characterized in that detection means (21) connected at the output of the Doppler filters (20) make it possible to detect the presence of a number P of targets by relative comparison and with respect to a threshold, the output power of the different Doppler filters. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens de traitement (22) connectés en sortie des moyens de détection (21) permettent d'estimer la vitesse, la distance et la position angulaire de chacune des P cibles. 8. Device according to claim 7, characterized in that processing means (22) connected at the output of the detection means (21) make it possible to estimate the speed, the distance and the angular position of each of the P targets. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement transmettent à travers une interface (23), les informations de distance, de position et de vitesse relatives à la cible jugée la plus dangereuse à un organe de décision.  9. Device according to claim 8, characterized in that the processing means transmit through an interface (23), the distance, position and speed information relating to the target deemed most dangerous to a decision-making body.
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