CN107003399A - 使用了物标的反射点信息的物标检测装置 - Google Patents

使用了物标的反射点信息的物标检测装置 Download PDF

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Abstract

物标检测装置具备反射点检测单元(26：S110～S140)、反射点设定单元(26：S140、S150)、后端位置信息生成单元(26：S150)及物标检测单元(26：S160)。反射点检测单元(26：S110～S140)按照每个测定周期收发雷达波来检测反射该雷达波的反射点的位置及速度。反射点设定单元(26：S140、S150)将检测出的反射点中反射强度为第一检测阈值以上的反射点设为高电平反射点，将反射强度为第二检测阈值以上且小于第一检测阈值的反射点设为低电平反射点。后端位置信息生成单元(26：S150)在每个高电平反射点检查以该高电平反射点为基准而设定的后端点探查范围，当在该后端点探查范围内存在满足同一物标条件的低电平反射点的情况下，将该低电平反射点的位置信息设为后端位置信息，与成为该后端点探查范围的基准的高电平反射点建立关联。物标检测单元(26：S160)使用高电平反射点的信息来检测存在于上述车辆的周围的物标。

Description

使用了物标的反射点信息的物标检测装置
技术领域
本发明涉及物标检测装置。更具体而言，涉及生成与存在于车辆周围的物标相关的信息的物标检测装置。
背景技术
现今，已知有如下物标检测装置：遍及车辆周围的规定角度，通过作为发送波周期性照射雷达波(激光波、毫米波等)并接收反射波，来对存在于车辆周围的各种物标进行检测。例如，日本特开平8－279099号公报所公开的物标检测装置适用于所谓的自适应巡航控制(ACC)等。自适应巡航控制(ACC)对在本车辆的行进方向的前方与本车辆行驶于同一车道的车辆即前行车辆进行检测，控制车速以便与前行车辆的车间距离保持一定，或者在不存在前行车辆的情况下，控制车速以便按规定的一定速度行驶。
专利文献1：日本特开平8－279099号公报
然而，在使用雷达波对前行车辆的位置进行检测的情况下，存在以下问题：由于反射雷达波的反射点的位置变动，所以由于前行车辆的形状，而有时从本车辆到前行车辆的距离较大地变动。
具体而言，例如，在前行车辆是如卡车等那样后端部分处于较高位置的车辆的情况下，在本车辆与前行车辆的距离充分分离的情况下，如图7中的(a)所示，雷达波向前行车辆的后端部分照射，该后端部分作为雷达波的反射点被检测，因此检测出正确的距离。但是，在本车辆与前行车辆的距离接近的情况下，如图7中的(b)所示，雷达波照射不到前行车辆的后端部分，而是照射到更深处的部位，该部位作为雷达波的反射点被检测，因此检测出比实际的车间距离更长的距离。
也就是说，如图8所示，在正以一定的相对速度接近时，雷达装置检测出的车间距离以一定的比例变短。但是，若接近直至雷达波照射不到前行车辆的后端的距离(临界距离)为止(参照时刻t1)，则在保持临界距离以下的距离的期间，持续检测出比实际的车间距离更长的车间距离。进而，若根据该检测结果来执行ACC、PCS(防撞安全系统)的控制，则可能产生因控制时机延迟而引起的各种问题。
另外，如图9所示，在前行车辆是后端部分较低的车辆的情况下，也是若以某程度接近则雷达波照射不到后端部分，因此会产生与上述的情况相同的问题。
发明内容
本发明提供一种抑制与物标的距离的误检测的物标检测装置。
本发明的物标检测装置具备反射点检测单元、反射点设定单元、后端位置信息生成单元以及物标检测单元。反射点检测单元按照每个预设的测定周期收发雷达波，来检测反射该雷达波的反射点的位置以及速度。反射点设定单元将反射点检测单元所检测出的反射点中反射强度为预设的第一检测阈值以上的反射点设为高电平反射点，将反射强度为第二检测阈值以上且小于第一检测阈值的反射点设为低电平反射点，上述第二检测阈值被设为比所述第一检测阈值低的值。后端位置信息生成单元在每个高电平反射点检查以高电平反射点为基准而设定在比高电平反射点更靠本车辆侧的后端点探查范围，当在该探查范围内存在满足预设的同一物标条件的低电平反射点的情况下，将低电平反射点的位置信息设为后端位置信息，与成为后端点探查范围的基准的高电平反射点建立关联。物标检测单元使用高电平反射点的信息，来检测存在于车辆的周围的物标。
此外，即使车辆靠近物标，来自物标的后端部位的反射强度变得比第一检测阈值小，雷达波也不会完全照射不到物标的后端部位，继续接收强度较弱的反射波。因此，通过使用第二检测阈值，提取出处于后端点探查范围内且满足同一物标条件的低电平反射点，来检测物标的后端部位的位置。也就是说，使用高电平反射点实施与以往相同的物标检测，并且使用低电平反射点来生成表示后端部位的位置的后端位置信息。
根据这种结构，能够抑制误检测物标的后端位置。
此外，技术方案所记载的括号内的附图标记作为一个方式而示出与后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系，并不限定本发明的技术范围。
附图说明
附图中：
图1是示出车辆控制系统的结构的框图。
图2是示出信号处理部执行的主处理的流程图。
图3是示出后端对信息生成处理的流程图。
图4是示出后端对探查范围的说明图。
图5是示例出检测到高电平反射点以及低电平反射点的状况的说明图。
图6是示例出高电平反射点的位置以及与高电平反射点的位置对应的后端点的位置的检测结果的曲线图，关于后端点，图6中的(a)示出检测结果本身，图6中的(b)示出滤波处理后的检测结果。
图7是示例出被检测的物标的位置信息产生问题的情况的说明图，图7中的(a)示出进行正常的检测的情况，图7中的(b)示出产生误检测的情况。
图8是示例出在图7所示的情况下检测出的位置信息以及相对速度的检测结果的曲线图。
图9是示例出被检测的物标的位置信息产生问题的情况的说明图。
具体实施方式
以下，使用附图对应用了本发明的实施方式进行说明。本实施方式的结构如下。
应用了本发明的车辆控制系统搭载于车辆，如图1所示，具备车间控制电子控制装置(以下称为“车间控制ECU”。)30、发动机电子控制装置(以下称为“发动机ECU”。)32、以及制动电子控制装置(以下称为“制动ECU”。)34。它们经由构成车载局域网(LAN)的通信总线而相互连接。另外，各ECU30、32、34均以公知的微型计算机为中心而构成，并至少具备用于经由通信总线进行通信的总线控制器。
另外，车间控制ECU30连接有未图示的警报蜂鸣器、巡航控制开关以及目标车间设定开关等，除此之外还连接有雷达传感器1。
此处，雷达传感器1作为FMCW方式的所谓的“毫米波雷达”而构成，通过收发被调频后的毫米波段的雷达波，来识别前行车辆、路侧物等物标，并生成与上述识别出的物标(以下称为“识别物标”。)相关的信息亦即物标信息，并发送至车间控制ECU30。
此外，物标信息包括识别物标的位置、与识别物标的距离以及相对速度等。
以下，对制动ECU进行叙述。
除来自未图示的转向传感器、横摆率传感器的检测信息(转向角、横摆率)之外，制动ECU34还将基于来自未图示的M/C压传感器的信息而判断出的制动踏板状态发送至车间控制ECU30，并从车间控制ECU30接收目标加速度、制动请求等，根据这些接收到的信息、判断出的制动状态，驱动对制动液压回路所具备的增压控制阀、减压控制阀进行开闭的制动促动器，从而对制动力进行控制。
以下，对发动机ECU进行叙述。
发动机ECU32构成为将来自未图示的车速传感器、节气门开度传感器、加速踏板开度传感器的检测信息(车速、发动机控制状态以及加速操作状态)发送至车间控制ECU30，并从车间控制ECU30接收目标加速度、燃料切断请求等，并根据从这些接收到的信息确定出的运转状态，对调整内燃机的节气门开度的节气门促动器等输出驱动命令。
以下，对车间控制ECU进行叙述。
车间控制ECU30从发动机ECU32接收车速、发动机控制状态，并从制动ECU34接收转向角、横摆率以及制动控制状态等。另外，车间控制ECU30基于巡航控制开关、目标车间设定开关等的设定值以及从雷达传感器1接收到的物标信息，作为用于将与前行车辆的车间距离调节到适当的距离的控制指令，而对发动机ECU32发送目标加速度、燃料切断请求等，并对制动ECU34发送目标加速度、制动请求等。另外，车间控制ECU30构成为进行警报产生的判定，并在需要警报的情况下使警报蜂鸣器鸣动。
此处，详细地对雷达传感器1进行说明。
雷达传感器1具备振荡器10、放大器12、分配器14、发送天线16、接收天线部20、接收开关21、放大器22、混频器23、滤波器24、A/D转换器25以及信号处理部26。
振荡器10生成毫米波段的高频信号，该毫米波段的高频信号被调制成具有频率相对于时间直线地增加的上行区间、以及频率相对于时间直线地下降的下行区间。放大器12对振荡器10所生成的高频信号进行放大。分配器14将放大器12的输出进行功率分配并分配成发送信号Ss和本地信号L。发送天线16放射出与发送信号Ss对应的雷达波。接收天线部20由接收雷达波的n个接收天线构成。接收开关21依次选择构成接收天线部20的天线中的任一个，并将来自所被选择的天线的接收信号Sr供给至后段。放大器22对从接收开关21供给来的接收信号Sr进行放大。混频器23将由放大器22放大后的接收信号Sr以及本地信号L混合来生成差频信号BT。滤波器24从混频器23所生成的差频信号BT中除去不需要的信号成分。A/D转换器25对滤波器24的输出进行取样并转换成数字数据。信号处理部26对振荡器10的启动或停止、经由A/D转换器25的差频信号BT的取样进行控制。另外，信号处理部26进行使用了该取样出的取样数据的信号处理、与车间控制ECU30的通信，并进行收发信号处理所需的信息(车速信息)以及作为该信号处理的结果所获得的信息(目标信息等)的处理等。
构成接收天线部20的各天线被设为它们的波束宽度均包括发送天线16的整个波束宽度。而且，各天线分别被分配为CH1～CHn。
信号处理部26以公知的微型计算机为中心而构成。而且，信号处理部26还具备运算处理装置(例如DSP)，该运算处理装置用于对经由A/D转换器25获取到的数据执行高速傅立叶变换(FFT)处理等。
以下，对雷达传感器的动作进行叙述。
在像这样构成的本实施方式的雷达传感器1中，若振荡器10根据来自信号处理部26的指令而启动，则分配器14对该振荡器10生成且被放大器12放大了的高频信号进行功率分配，由此，生成发送信号Ss以及本地信号L，其中，发送信号Ss经由发送天线16作为雷达波而被发送。
而且，从发送天线16送出且被物体反射而返回来的反射波被构成接收天线部20的所有的接收天线接收，仅接收开关21所选择出的接收信道Chi(i＝1～n)的接收信号Sr在被放大器22放大后，被供给至混频器23。于是，在混频器23中，通过在该接收信号Sr混合来自分配器14的本地信号，来生成差频信号BT。该差频信号BT由滤波器24除去了不需要的信号成分，之后由A/D转换器25进行取样，并被信号处理部26获取。
此外，接收开关21在雷达波的一调制周期的期间切换成所有的信道CH1～CHn分别被选择规定的次数(例如512次)，另外，A/D转换器25与该切换的时机同步地进行取样。也就是说，在雷达波的一调制周期的期间，按照每个信道CH1～CHn且按照每个雷达波的上行/下行各区间地积蓄取样数据。
接下来，对信号处理部26中的处理进行说明。
此外，在构成信号处理部26的ROM至少存储有后述的处理的程序。
此处，基于图2所示的流程图对信号处理部26所执行的主处理进行说明。本处理以雷达波的一调制周期作为测定周期而反复启动。
对于构成信号处理部26的CPU来说，若本处理启动，则在S110中，针对前次的测定周期的期间所积蓄的一调制周期量的取样数据执行频率分析处理(此处为FFT处理)，并按照每个信道CH1～CHn且按照每个雷达波的上行/下行各区间地计算差频信号BT的功率谱。
在S120中，进行提取在S110中求出的功率谱上成为峰值的频率成分(以下称为“峰值频率成分”。)的峰值搜索。此外，峰值的检测所使用阈值具有第一检测阈值和设为比第一检测阈值低的值的第二检测阈值，如图5所示，两者均设为频率越高则值越小。此处，提取第二检测阈值以上的峰值。另外，第一检测阈值设为与在现有技术中进行峰值的检测时所使用的阈值相同的大小。
在通过该峰值搜索而提取出的峰值频率成分中具有适合于后述的S180中的预测值的值以及除此以外的值，另外，在不存在适合于预测值的峰值频率成分的情况下，视为埋没在噪音、其它峰值频率成分中而进行峰值频率成分的外推(extrapolate)。此外，适合是指在预设的允许范围内一致。另外，外推的峰值频率成分的信号电平设为零或噪音电平。
在S130中，按照每个在S120中提取出的峰值频率成分(其中，除外推以外)且按照每个调制区间地执行求出使该峰值频率产生的反射波的到来方向的方位运算处理。具体而言，对从各信道CH1～CHn收集的n个同一频率的峰值频率成分实施频率分析处理(此处为FFT处理、或者MUSIC(multiple signal classification：多重信号分类)等超解像法)。
在S140中，执行对在S120中提取出的上行调制时的峰值频率成分与下行调制时的峰值频率成分的组合进行设定的配对处理。具体而言，将在S120中提取出的峰值频率成分的信号电平、在S130中计算出的到来方向大致一致的(两者之间的差为预设的一致判定阈值以下)峰值频率成分进行组合。另外，对于设定的各组合，采用FMCW雷达中的公知的方法来计算距离、相对速度，并仅将该计算距离、计算速度小于预设的上限距离、上限速度的峰值频率成分作为正式的对(即，雷达波的反射点)登记。但是，以下，将登记了的正式的对中至少一个峰值的接收强度为第一检测阈值以上的对设为高电平反射点，并将上述情况以外的对设为低电平反射点。
在S150中，执行后述的后端位置信息生成处理。
在S160中，按照每个在本次的测定周期的S140中登记了的高电平反射点(以下称为“本周期反射点”。)，执行判定上述本周期反射点是否表示与在前次测定周期的S140中登记了的高电平反射点(以下称为“前周期反射点”。)相同的物标(是否有历史连接)的历史追随处理。
具体而言，基于前周期反射点的信息来计算与前周期反射点对应的本周期反射点的预测位置以及预测速度。在该预测位置、预测速度与从本周期反射点求出的检测位置、检测速度的差量(位置差量、速度差量)小于预设的上限值(上限位置差、上限速度差)的情况下，判断为有历史连接。进而，将在多个测定周期(例如5个周期)内判断为有历史连接的高电平反射点识别成物标。此外，有历史连接的前周期反射点的信息(例如，历史连接的次数、后述的外推计数器、外推标志、后端位置信息等)依次被移交给本周期反射点。
S170中执行物标外推处理。物标外推处理中，将在本周期的S160中识别出的物标作为本周期物标，将在前周期的S160中识别出的物标作为前周期物标，若存在与本周期物标没有历史连接的前周期物标，则基于该前周期物标的预测值来生成外推对，并将该外推对追加至本周期物标。
此外，对各本周期物标中设定表示外推的有无的外推标志、表示连续外推的次数的外推计数器，并在本周期物标是实际检测出的实际对的情况下，外推标志GF、外推计数器被清零，而在本周期物标是外推对的情况下，外推标志GF被设为1，外推计数器递增。而且，在外推计数器的计数值达到预设的废弃阈值的情况下，将该物标作为丢失的物标而废弃。
在S180中，对在S160、S170中登记了的本周期物标的每一个，执行求出应在下一周期检测的峰值频率、应检测的方位角度的下一周期物标预测处理。
在S190中，按照每个识别出的物标地生成由该物标的速度、位置、方位角度以及在S150中推断出的后端位置构成的物标信息，并发送至车间控制ECU30，结束本处理。
接下来，基于图3所示的流程图，详细地对在先前的S150中执行的后端位置信息生成处理进行说明。
对于构成信号处理部26的CPU而言，若本处理启动，则首先，在S210中判断本车速是否大于0[km/h]，即判断车辆是否向前方行进。若本车速为0[km/h]以下(S210：否)，则在该状态下结束本处理。若本车速大于0[km/h](S210：是)，则进入S220。
在S220中，判断在先前的S140中登记了的高电平反射点中是否存在未进行之后的S230～S260的处理的未处理的高电平反射点。若不存在未处理的高电平反射点(S220：否)，则在该状态下结束本处理。若存在未处理的高电平反射点(S220：是),则在S230中选择未处理的高电平反射点中的一个作为对象反射点。
在紧接着的S240中，判断在以对象反射点为基准而设定的后端点探查范围内是否存在低电平反射点。此外，例如如图4所示，后端点探查范围设为在以对象反射点为中心的左右方向、即本车辆的车宽方向上±2m、且从对象反射点起向近前方向、即在接近本车辆的方向10m的范围。
若在后端点探查范围内不存在低电平反射点(S240：否)，则返回S220，若存在低电平反射点(S240：是)，则进入S250。
在S250中，判断后端点探查范围内的低电平反射点和对象反射点的预设的同一物标条件是否成立。此处，作为同一物标条件，采用两反射点在预设的允许范围(例如，±5[km/h])内。
若同一物标条件不成立(S250：否)，则返回S220，若同一物标条件成立(S250：是)，则进入S260。
在S260中，生成表示满足同一物标条件的低电平反射点与对象反射点之间的距离的后端位置信息，将该信息与对象反射点对应，并返回S220。此外，在同一物标中存在多个高电平反射点的情况下，将其中最大的后端位置信息作为该物标的后端位置信息。
对动作例进行说明。例如，假定图7中的(a)所示的情况，如图5中的(a)所示，检测基于后端部位的反射点P1和里侧部位的反射点P2的峰值，在这种情况下，反射点P1作为高电平反射点而被提取，反射点P2作为低电平反射点而被提取。对高电平反射点亦即反射点P1执行后端位置信息生成处理，但由于在比反射点P1更靠近前的位置不存在低电平反射点，因此不生成后端位置信息。或者，生成表示与后端点的距离为0m的后端位置信息。
若在图7中的(a)的情况下更加接近前行车辆，则如图5中的(b)所示，反射点P1、P2均作为高电平反射点而被提取。由于在比反射点P1、P2更靠近前的位置不存在低电平反射点，因此在这种情况下也不生成后端位置信息。此外，反射点P1、P2在历史追随/物标识别处理(S160)中被识别为属于同一物标的反射点。
若更进一步接近前行车辆，成为图7中的(b)所示的情况，则如图5中的(c)所示，反射点P1作为低电平反射点而被提取，反射点P2作为高电平反射点而被提取。由于在比高电平反射点亦即反射点P2更靠近前的位置存在低电平反射点亦即反射点P1，因此作为与反射点P2相关的后端位置信息，而生成表示从反射点P1到反射点P2的距离的信息。
如图6中的(a)所示，像这样检测出的后端位置信息有偏差。因此，在物标信息生成/发送(S190)中，也可以如图6中的(b)所示，生成/发送对后端位置信息实施了低通滤波处理后的结果。此外，图6中的(a)是标示有物标的位置和后端位置信息(从物标位置到后端点的位置的距离)的曲线图，图6中的(b)是示有物标的位置和后端点的位置的曲线图。也就是说，在图6中的(b)中，两曲线图的纵轴方向的间隔表示后端位置信息。
如上述说明那样，在本实施方式中，基本上是使用高电平反射点来检测物标，并使用低电平反射点来生成与该物标的后端的位置相关的后端位置信息。从而能够抑制误检测ACC、PCS的控制所需的物标的后端位置。其结果是，能够提高利用物标的位置的各种控制的可靠性。
[其它实施方式]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，也可以采用各种形式。
(1)在上述实施方式中，按照每个通过配对(S140)而检测出的反射点(对)而生成后端位置信息，但也可以按照每个通过历史追随/物标识别(S160)识别出的物标而生成后端位置信息。
(2)在上述实施方式中，仅在本车辆正向前方移动的情况下允许后端位置信息的生成，但也可以构成为与本车辆的移动状态无关而总是允许后端位置信息的生成。
(3)也可以将上述实施方式中的一个构成要件所具有的功能分散至多个构成要件，或将多个构成要件所具有的功能统一至一个构成要件。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分替换成具有相同功能的公知的结构。另外，还可以省略上述实施方式的结构的一部分。或者，还可以相对于其它上述实施方式的结构进行上述实施方式的结构的至少一部分的追加或置换等。此外，仅根据权利要求书所记载的词句确定的技术思想所包括的所有方式均为本发明的实施方式。
(4)除上述的雷达装置以外，本发明的物标检测装置也能够通过以该雷达装置作为构成要件的系统、用于使作为该雷达装置的信号处理部26(物标检测装置)的计算机发挥功能的程序、记录有该程序的介质以及物标检测方法等各种方式来实现。
附图标记说明：1…雷达传感器；10…振荡器；12、22…放大器；14…分配器；16…发送天线；20…接收天线部；21…接收开关；23…混频器；24…滤波器；25…A/D转换器；26…信号处理部；30…车间控制ECU；32…发动机ECU；34…制动ECU。

Claims (4)

1.一种物标检测装置，搭载于车辆，生成与存在于该车辆的周围的物标相关的信息，其特征在于，具备：
反射点检测单元(26：S110～S140)，按照每个预设的测定周期收发雷达波，来检测反射该雷达波的反射点的位置以及速度；
反射点设定单元(26：S140、S150)，将所述反射点检测单元所检测出的反射点中反射强度为预设的第一检测阈值以上的反射点设为高电平反射点，将反射强度为第二检测阈值以上且小于所述第一检测阈值的反射点设为低电平反射点，所述第二检测阈值被设为比所述第一检测阈值低的值；
后端位置信息生成单元(26：S150)，在每个所述高电平反射点检查以该高电平反射点为基准而设定在该高电平反射点的靠所述车辆侧位置的后端点探查范围，当在该后端点探查范围内存在满足预设的同一物标条件的所述低电平反射点的情况下，将该低电平反射点的位置信息设为后端位置信息，与成为该后端点探查范围的基准的高电平反射点建立关联；以及
物标检测单元(26：S160)，使用所述高电平反射点的信息，来检测存在于所述车辆的周围的物标。
2.根据权利要求1所述的物标检测装置，其特征在于，
所述物标检测单元针对每个检测出的所述物标使用属于该物标的所述高电平反射点的后端位置信息，来生成该物标的后端位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的物标检测装置，其特征在于，
所述物标检测装置还具备许可单元(26：S210)，在所述车辆向前方移动的情况下，该许可单元允许所述后端位置信息生成单元的动作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的物标检测装置，其特征在于，所述后端位置信息生成单元使用与所述车辆的相对速度在预设的允许范围内(26：S250)这一条件来作为所述同一物标条件。
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