CN103946718A - 移动体检测装置 - Google Patents

Abstract

在故障检测模式中，控制器被配置为将在进行控制以仅向相位检测器输入振荡信号时获得的相位检测器的输出与在进行控制以向发射机和相位检测器二者输入振荡信号时获得的相位检测器的输出进行比较。如果输出的信号电平的改变(差别)等于或大于规定阈值，则控制器确定发射机和接收机不存在故障。如果信号电平的改变小于规定阈值，则控制器确定在发射机或接收机存在故障。因此，与传统的移动体检测器不同，可以仅使用一种类型的振荡信号来检测故障发生是否存在，从而实现在抑制成本或尺寸增加的同时增加故障检测功能。

Description

移动体检测装置

技术领域

本发明大体上涉及移动体检测器，更具体地，涉及执行以下操作的移动体检测器：向要监视的空间发送诸如超声波或无线电波等的连续能量波并且检测由于物体在要监视的空间中的移动而产生的反射波的频率偏移，从而检测正在要监视的空间中移动的物体的存在。

背景技术

目前已经在日本公开的未审查专利申请N0.2009-281890中描述了移动体检测器。如图2中所示，上述文档中的传统移动体检测器包括第一振荡电路1a、第二振荡电路1b、频率选择电路2、发射机3、接收机4、相位检测电路5、低通滤波器6、比较器7、运算电路8a、阈值电路8b和控制电路9。第一振荡电路1a被配置为使具有频率fa的发射信号振荡，第二振荡电路1b被配置为使其频率fb与发射信号的频率不同的参考信号振荡。发射机3被配置为当接收到从第一振荡电路1a输出的发射信号时向要监视的空间发送超声波。接收机4被配置为当接收到反射波时输出接收信号，反射波是由于在要监视的空间中存在的物体(移动体)50对超声波的反射而产生的。相位检测电路5被配置为将接收信号与发射信号和参考信号中的任意一个信号进行混频，以获得取决于接收信号与该任意一个信号之间的频率差的多普勒信号。频率选择电路2被配置为在发射信号与向相位检测电路5输入的参考信号之间进行切换。低通滤波器6被配置为在从相位检测电路5输出的多普勒信号中移除不必要的高频分量。比较器7被配置为将从低通滤波器6输出的多普勒信号与预定的参考值进行比较，以转换为二进制信号。运算电路8a被配置为对从比较器7输出的二进制信号执行运算处理。阈值电路8b被配置为基于运算电路8a的运算结果来检测要监视的空间中的移动体50，以输出检测信号。控制电路9被配置为具有检测移动体50的移动体检测模式以及检测检测器是否正在正常工作的故障检测模式。在移动体检测模式中，控制电路9被配置为控制频率选择电路2以向相位检测电路5输入发射信号。在故障检测模式中，控制电路9被配置为控制频率选择电路2以向相位检测电路5输入参考信号。

在控制电路9在移动体检测模式中操作的情况下，当从第一振荡电路1a接收到具有频率fa的发射信号时，发射机3向要监视的空间发送与发射信号具有相同频率的超声波。然后，接收机4接收到由于要监视的空间中存在的移动体50对超声波的反射而产生的具有频率f’a的反射波，然后向相位检测电路5输出与反射波具有相同频率的接收信号。相位检测电路5将接收信号与经由频率选择电路2从第一振荡电路1a输出的发射信号进行混频，然后输出取决于这些信号之间的频率差的多普勒信号。然后，低通滤波器6在从相位检测电路5输出的多普勒信号中移除不必要的高频分量，然后比较器7将多普勒信号转换为二进制信号以输出到运算电路8a。运算电路8a对二进制信号执行运算处理，以获得移动体50的移动速度。然后，当获得的移动速度超过规定值时，阈值电路8b确定移动体50存在于要监视的空间中，然后输出检测信号。

在这里，当在移动体检测模式中，移动体50不存在于要监视的空间中或者在要监视的空间中保持静止时，通过相位检测电路5混频的接收信号和发射信号的频率彼此相等，因而不可能获得多普勒信号。因此，在传统的移动体检测器中，为了检测检测器是否正在正常操作，控制电路9在故障检测模式中操作并且控制频率选择电路2向相位检测电路5输入其频率fb与发射信号的频率不同的信号。因此，相位检测电路5对具有彼此不同的频率的信号进行混频，从而获得伪多普勒信号。因此，可以通过将由运算电路8a对伪多普勒信号执行的运算处理的结果与预定阈值进行比较，来检测检测器是否正在正常操作。也即是说，当伪多普勒信号的运算处理的结果与预定阈值一致时，可以确定检测器正在正常操作，并且当伪多普勒信号的运算处理的结果与预定阈值不一致时，确定在构成检测器的电路中的任意一个电路中存在诸如断开等的故障。

在该传统的移动体检测器中，第一振荡电路1a、第二振荡电路1b、频率选择电路2、运算电路8a、阈值电路8b和控制电路9是通过微型计算机来配置的。微型计算机执行程序，从而实现上述电路的功能。因此，可以通过利用在微型计算机中提供的定时器功能来实现第一振荡电路1a、第二振荡电路1b和频率选择电路2，并且仅通过改变软件来实现上述故障检测功能，而无需极大地改变硬件。

然而，传统的移动体检测器需要包括振荡频率彼此不同的两个振荡电路1a、1b，以便实现故障检测功能。此外，如果振荡电路1a、1b等是通过微型计算机来配置的，则可能占用微型计算机中的多个定时器中的两个定时器来输出频率彼此不同的两个信号(发射信号和参考信号)。

如上文所解释的，因为传统的移动体检测器需要具有相同功能的多个硬件(振荡电路1a和1b、或者微型计算机的两个或更多个定时器)，因此随着故障检测功能的增加可能增加了检测器的成本或尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供可以实现在抑制成本或尺寸增加的同时增加故障检测功能的移动体检测器。

本发明的移动体检测器包括：振荡器，被配置为输出具有规定频率的振荡信号；发射机，被配置为向要监视的空间发送连续能量波，所述连续能量波的幅度根据从所述振荡器输出的所述振荡信号周期性地改变；接收机，被配置为在接收到反射波时输出接收信号，所述反射波是由于在所述要监视的空间中存在的物体对所述连续能量波的反射而产生的；相位检测器，被配置为对所述振荡信号和所述接收信号进行混频，以获得取决于所述振荡信号与所述接收信号之间的频率差的多普勒信号；检测器，被配置为通过处理所述多普勒信号来检测所述要监视的空间中的移动体，以输出检测信号；以及控制器，被配置为控制所述振荡器、所述发射机、所述接收机、所述相位检测器和所述检测器，并且交替切换移动体检测模式和故障检测模式，所述移动体检测模式检测所述移动体，所述故障检测模式检测故障发生是否存在。在所述移动体检测模式中，所述控制器被配置为进行控制以向所述发射机和所述相位检测器输入所述振荡信号，并且使所述相位检测器输出取决于所述振荡信号与所述接收信号之间的所述频率差的所述多普勒信号。在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为将在进行控制以仅向所述相位检测器输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的输出与在进行控制以向所述发射机和所述相位检测器二者输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述故障发生是否存在。

根据该配置，可以实现在抑制成本或尺寸增加的同时增加故障检测功能。

在所述移动体检测器中，优选地，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为将在进行控制以仅向所述相位检测器输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的所述输出与在从仅向所述相位检测器输入所述振荡信号的状态转移到除了向所述相位检测器而且还向所述发射机输入所述振荡信号的状态之后获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述故障发生是否存在。

在所述移动体检测器中，优选地，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为将在进行控制以向所述发射机和所述相位检测器二者输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的所述输出与在通过停止向所述发射机输入所述振荡信号从向所述发射机和所述相位检测器二者输入所述振荡信号的状态转移到仅向所述相位检测器输入所述振荡信号的状态之后获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述故障发生是否存在。

在所述移动体检测器中，优选地，所述相位检测器包括：第一相位检测块，被配置为对所述振荡信号和所述接收信号进行混频以获得取决于所述振荡信号与所述接收信号之间的所述频率差的所述多普勒信号；以及第二相位检测块，被配置为对所述接收信号以及通过移相器对所述振荡信号进行移相所获得的第二振荡信号进行混频，以获得取决于所述接收信号与所述第二振荡信号之间的频率差的多普勒信号。

在所述移动体检测器中，优选地，所述移相器被配置为进行移相使得所述振荡信号与所述第二振荡信号之间的相位差实质上与π／2一致。

在所述移动体检测器中，优选地，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为计算所述第一相位检测块的输出的平方与所述第二相位检测块的输出的平方的总和，并且比较与所述总和有关的结果以检测所述故障发生是否存在。

在所述移动体检测器中，优选地，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为将在进行控制以仅向所述相位检测器输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的所述输出与在进行控制以不向所述相位检测器输入所述振荡信号和所述接收信号时获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述相位检测器中所述故障发生是否存在。

在所述移动体检测器中，优选地，所述振荡器是通过配备有定时器的微型计算机来配置的，并且被配置为使用所述定时器来使所述振荡信号振荡。

在所述移动体检测器中，优选地，所述控制器被配置为在切换到所述移动体检测模式之前在所述故障检测模式中执行检测故障的处理。

附图说明

现在将更详细地描述本发明的优选实施例。参照下面的详细描述和附图将更好地理解本发明的其他特征和优点。在附图中：

图1A是示出了根据本发明的实施例的移动体检测器的框图；

图1B是根据本发明的实施例的移动体检测器的混频器的电路图；以及

图2是示出了传统移动体检测器的框图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述根据本发明的移动体检测器的实施例。在本实施例中，与传统的移动体检测器类似，将超声波作为连续能量波来发送。然而，本发明的技术思想还可以应用于发送无线电波而不是超声波的情况。将相同的附图标记指派给具有与传统移动体检测器类似的功能的配置元件，并且其解释将被适当地省略。

如图1A中所示，本实施例的移动体检测器包括振荡电路1(振荡器)、发射机3、接收机4、相位检测器10、移动体确定单元11(检测器)、移相电路12(移相器)和控制器13。振荡电路1被配置为能够经由两个输出端中的每一个分别输出具有几万赫兹的频率的振荡信号。发射机3被配置为当接收到从振荡电路1的两个输出端中的一个输出端输出的振荡信号时，向要监视的空间发送与振荡信号具有相同频率(几万赫兹)的超声波。当接收到来自要监视的空间的超声波时，接收机4被配置为将超声波转换为电信号(接收信号)以向相位检测器10输出经转换的接收信号。移相电路12被配置为对从振荡电路1的两个输出端中的另一输出端输出的振荡信号移相π／2。此后，经移相电路12移相的振荡信号被称作第二振荡信号。

相位检测器10包括第一相位检测块10A和第二相位检测块10B。第一相位检测块10A包括混频器20、滤波器21和放大器电路22。第二相位检测块10B包括混频器30、滤波器31和放大器电路32。混频器20被配置为对振荡信号和接收信号进行混频(相乘)以输出两个信号之间的频率差和两个信号的频率和的分量(信号)。类似地，混频器30被配置为对第二振荡信号和接收信号进行混频(相乘)以输出两个信号之间的频率差和两个信号的频率和的分量(信号)。混频器20、30中的每一个包括：电容器C1，从接收信号中截去直流分量；以及NPN双极性晶体管TR，在该NPN双极性晶体管TR中，集电极经由电阻器R连接到电容器C1的输出侧，发射极接地，例如如图1B中所示。当振荡信号(或第二振荡信号)输入到双极性晶体管TR的基极时，从电阻器R与电容器C1之间的连接点输出经混频的两类信号(频率差分量和频率和分量)。

滤波器21包括低通滤波器，并且被配置为在从混频器20输出的两类信号中仅允许振荡信号与接收信号之间的频率差分量信号(多普勒信号)通过。类似地，滤波器31包括低通滤波器，并且被配置为在从混频器30输出的两类信号中仅允许第二振荡信号与接收信号之间的频率差分量信号(多普勒信号)通过。放大器电路22、32被配置为分别放大通过滤波器21、31的多普勒信号。虽然图1A中未示出，但是用于截去直流的电容器C2被插入到滤波器21与放大器电路22之间，类似地，电容器C2被插入到滤波器31与放大器电路32之间。

移动体确定单元11被配置为当经放大器电路22、32放大的多普勒信号的信号电平与移动分量相对应时，确定(检测到)在要监视的空间中存在移动体50并且输出检测信号。来自移动体确定单元11的检测信号被发送到例如车辆的ECU(电子控制单元)，并且ECU通过例如发出警报声(喇叭声)来向周围通知有可疑人员入侵到车辆中。

控制器13被配置为控制振荡器电路、发射机、接收机、相位检测器、移相电路和移动体确定单元，并且交替切换检测移动体的移动体检测模式和检测故障发生是否存在的故障检测模式。在移动体检测模式中，控制器13被配置为使振荡电路1向发射机3和相位检测器10输入振荡信号，以使移动体确定单元11基于从相位检测器10输出的多普勒信号来检测移动体。

在这里，接收机4可以接收由诸如车辆等的封闭空间中的诸如窗玻璃、门等的静止物体反射的超声波(反射波)。此外，接收机4可以直接接收从发射机3输出的超声波的一部分。如果在要监视的空间中不存在移动体，则接收信号的频率与振荡信号(发射信号)的频率一致，并且振荡信号(或者第二振荡信号)与接收信号之间的频率差分量变为零。因此，滤波器21(或滤波31)仅输出取决于振荡信号(或者第二振荡信号)与接收信号之间的相位差的直流分量信号。也即是说，在发射机3和接收机4中的至少一个故障并且未操作的情况下，

从混频器20(或混频器30)输出的信号变为其电平仅取决于振荡信号(或第二振荡信号)的相位的直流信号。在移动体检测模式中不需要该直流信号，因此使用电容器C2截去该直流信号。另一方面，当从滤波器21、31中的每一个输出的信号的电平随着向混频器20、30中的每一个输入的信号之间的相位差的改变而改变时，从放大器电路22、32中的每一个输出取决于电平改变的信号。

因此，可以通过将在进行控制以仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出与在进行控制以向发射机3和相位检测器10二者输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出进行比较来检测故障发生是否存在。

因此，在故障检测模式中，控制器13首先从移动体确定单元11获取在进行控制以仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出。此外，在相位检测器10的输出改变减小之后，控制器13从移动体确定单元11获取在进行控制以向发射机3和相位检测器10二者输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出，并且将前一输出的信号电平与后一输出的信号电平进行比较。

也即是说，控制器13被配置为将在进行控制以仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出与在从仅向相位检测器10输入振荡信号的状态转移到除了向相位检测器10而且还向发射机3输入振荡信号的状态之后获得的相位检测器10的输出进行比较。

然后，如果信号电平的改变(差别)等于或大于规定阈值，则控制器确定发射机3和接收机4不存在故障。如果信号电平的改变小于规定闽值，则控制器确定发射机3或接收机4存在故障。备选地，控制器13可以被配置为将在进行控制以向发射机3和相位检测器10二者输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出与当通过停止向发射机3输入振荡信号来进行控制以仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出进行比较。控制器13被配置为当确定存在故障时，向外部设备(例如，车辆的ECU等)输出故障检测信号。

如上所述，与传统的移动体检测器不同，本实施例的移动体检测器可以仅使用一种类型的振荡信号来检测故障发生是否存在，从而可以实现在抑制成本或尺寸增加同时增加故障检测功能。此外，在本实施例中，在振荡信号与第二振荡信号之间设置相位差π／2，因此即使向第一相位检测块和第二相位检测块中的一个相位检测块输入的振荡信号与接收信号之间的相位差变为零，向另一相位检测块输入的振荡信号与接收信号之间的相位差也不会变为零。因此，移动体检测器可以可靠地检测故障发生。虽然振荡信号与第二振荡信号之间的相位差设置π／2不是必需的，但是通过设置π／2，即使相位检测块的数量最少(也即是说，两个)，也可以可靠地检测故障发生。

在这里，在故障检测模式中，控制器13可以被配置为将在进行控制以预先驱动发射机3和接收机4并且向发射机3和相位检测器10二者输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出与在通过停止向发射机3输入振荡信号来从向发射机3和相位检测器10二者输入振荡信号的状态转移到仅向相位检测器10输入振荡信号的状态之后获得的相位检测器10的输出进行比较，以检测故障发生是否存在。

此外，移动体检测器可以仅使用第一相位检测块10A和第二相位检测块10B中的任意一个相位检测块的输出来检测故障发生是否存在。在这里，当在故障检测模式中，控制器被配置为计算第一相位检测块的输出的平方与第二相位检测块的输出的平方的总和并且将与该总和有关的结果进行比较的情况下，移动体检测器可以更可靠地检测故障发生是否存在。具体地，控制器可以被配置为计算在进行控制以仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的第一相位检测块10A的输出的平方与第二相位检测块10B的输出的平方的总和，并且进一步计算在进行控制以向发射机3和相位检测器10二者输入振荡信号时获得的第一相位检测块10A的输出的平方与第二相位检测块10B的输出的平方的总和，并且将两个总和相互比较以检测故障发生是否存在。

在这里，在故障检测模式中，控制器13可以被配置为将在进行控制以仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出与在进行控制以不向相位检测器10输入振荡信号和接收信号时获得的相位检测器10的输出进行比较。也即是说，在未输入接收信号的状态下，当向混频器20(或混频器30)中的双极性晶体管TR的基极输入振荡信号(或第二振荡信号)时，从混频器20(或混频器30)输出的直流电压的电平随着振荡信号而改变。因此，控制器13将当仅向相位检测器10输入振荡信号时获得的相位检测器10的输出与当不向相位检测器10输入振荡信号同时也不输入接收信号时获得的相位检测器10的输出进行比较，从而移动体检测器可以检测相位检测器10中的故障发生(失灵)是否存在。

优选地，控制器13被配置为在切换到移动体检测模式之前在故障检测模式中执行检测故障的处理。也即是说，因为本实施例的移动体检测器旨在在停放车辆期间检测车辆中的移动体，因此在驾驶员停放车辆并且离开车辆之后，控制器当在移动体检测模式中执行检测移动体的处理之前在故障检测模式中执行检测故障的处理。因此，移动体检测器可以减少对移动体的检测错误。

在本实施例中，与传统的移动体检测器的情况类似，振荡电路1、相位检测器10、移动体确定单元11、移相电路12和控制器13可以通过微型计算机配置。微型计算机执行规定程序，从而实现每一个功能。也即是说，可以使用在微型计算机中提供的定时器来使振荡信号振荡。此外，与传统的移动体检测器不同，当使振荡信号振荡时不占用多个定时器。在传统的移动体检测器中，存在需要将现有微型计算机改变为定时器的数量更多的另一微型计算机从而检测故障发生是否存在的情况。另一方面，在本实施例中，移动体检测器在不改变现有微型计算机的情况下可检测故障发生是否存在的可能性非常大。

虽然已经参照某些优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以在不偏离本发明(即，权利要求)的真实精神和范围的情况下进行大量修改和变形。

Claims (9)

1.一种移动体检测器，包括：

振荡器，所述振荡器被配置为输出具有规定频率的振荡信号；

发射机，所述发射机被配置为向要监视的空间发送连续能量波，所述连续能量波的幅度根据从所述振荡器输出的所述振荡信号周期性地改变；

接收机，所述接收机被配置为在接收到反射波时输出接收信号，所述反射波是由于在所述要监视的空间中存在的物体对所述连续能量波的反射而产生的；

相位检测器，所述相位检测器被配置为对所述振荡信号和所述接收信号进行混频，以获得取决于所述振荡信号与所述接收信号之间的频率差的多普勒信号；

检测器，所述检测器被配置为通过处理所述多普勒信号来检测所述要监视的空间中的移动体，以输出检测信号；以及

控制器，所述控制器被配置为控制所述振荡器、所述发射机、所述接收机、所述相位检测器和所述检测器，并且交替切换移动体检测模式和故障检测模式，所述移动体检测模式检测所述移动体，所述故障检测模式检测故障发生是否存在，

其中，在所述移动体检测模式中，所述控制器被配置为：进行控制以向所述发射机和所述相位检测器输入所述振荡信号，并且使所述相位检测器输出取决于所述振荡信号与所述接收信号之间的所述频率差的所述多普勒信号，以及

在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为：将在进行控制以仅向所述相位检测器输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的输出与在进行控制以向所述发射机和所述相位检测器二者输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述故障发生是否存在。

2.根据权利要求1所述的移动体检测器，

其中，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为：将在进行控制以仅向所述相位检测器输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的所述输出与在从仅向所述相位检测器输入所述振荡信号的状态转移到除了向所述相位检测器而且还向所述发射机输入所述振荡信号的状态之后获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述故障发生是否存在。

3.根据权利要求1所述的移动体检测器，

其中，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为：将在进行控制以向所述发射机和所述相位检测器二者输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的所述输出与在通过停止向所述发射机输入所述振荡信号来从向所述发射机和所述相位检测器二者输入所述振荡信号的状态转移到仅向所述相位检测器输入所述振荡信号的状态之后获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测所述故障发生是否存在。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的移动体检测器，

其中，所述相位检测器包括：

第一相位检测块，被配置为对所述振荡信号和所述接收信号进行混频以获得取决于所述振荡信号与所述接收信号之间的所述频率差的所述多普勒信号；以及

第二相位检测块，被配置为对所述接收信号以及通过移相器对所述振荡信号进行移相所获得的第二振荡信号进行混频，以获得取决于所述接收信号与所述第二振荡信号之间的频率差的多普勒信号。

5.根据权利要求4所述的移动体检测器，

其中，所述移相器被配置为进行移相使得所述振荡信号与所述第二振荡信号之间的相位差实质上与π／2一致。

6.根据权利要求4或5所述的移动体检测器，

其中，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为：计算所述第一相位检测块的输出的平方与所述第二相位检测块的输出的平方的总和，并且比较与所述总和有关的结果，以检测所述故障发生是否存在。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的移动体检测器，

其中，在所述故障检测模式中，所述控制器被配置为：将在进行控制以仅向所述相位检测器输入所述振荡信号时获得的所述相位检测器的所述输出与在进行控制以不向所述相位检测器输入所述振荡信号和所述接收信号时获得的所述相位检测器的输出进行比较，以检测在所述相位检测器中所述故障发生是否存在。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的移动体检测器，

其中，所述振荡器是通过配备有定时器的微型计算机来配置的，并且被配置为使用所述定时器来使所述振荡信号振荡。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的移动体检测器，

其中，所述控制器被配置为：在切换到所述移动体检测模式之前，在所述故障检测模式中执行检测故障的处理。