CN107110956B - 使用了推定方位的方位误差检测方法以及装置、车载雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于车载雷达装置并检测物体的方位误差的方法，在第一步骤(S120)中，通过对发送接收连续波得到的信号进行频率解析，来求出与反射了连续波的物体的相对速度。在第二步骤(S130～S140)中，对每个通过第一步骤中的频率解析确认了物体的存在的频率点求出物体所在的方位的推定值亦即推定方位。在第三步骤(S230)中，计算表示停止物相对于本车辆的相对速度与该停止物所在的方位的关系的理论曲线。在第四步骤(S240～S260)中，使用针对停止物求出的推定方位，求出推定方位相对于理论曲线的误差亦即方位误差。

Description

使用了推定方位的方位误差检测方法以及装置、车载雷达 装置

技术领域

本公开涉及利用电磁波检测方位的技术。

背景技术

以往，已知有安装于车辆并检测在该车辆的周围存在的障碍物的雷达装置。例如，在日本特开2009－103456号公报公开的技术中，在保险杠内设置通过发送接收电磁波检测在车辆周围存在的障碍物的雷达装置的天线、与天线一体化的雷达装置(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2009－103456号公报

然而，在将雷达装置的天线设置在保险杠内的情况下，如图8以及图9所示，通过电磁波被保险杠多重反射，存在天线的放射特性扰乱，导致物体所在的方位的检测性能劣化这样的问题。

发明内容

本公开是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供检测基于天线的放射特性的扰乱的方位误差的技术、以及使方位的检测性能提高的技术。

本公开的方位误差检测方法应用于设置在车辆的保险杠内，使用连续波至少检测物体所在的方位的车载雷达装置，由第一步骤～第四步骤构成。

在第一步骤中，通过对发送接收连续波得到的信号进行频率解析，来求出与反射了连续波的物体的相对速度。在第二步骤中，按每个通过第一步骤中的频率解析确认了物体的存在的频率点(Frequency-Bin)，来求出物体所在的方位的推定值亦即推定方位。在第三步骤中，计算表示停止物相对于本车辆的相对速度与该停止物所在的方位的关系的理论曲线。在第四步骤中，使用针对停止物求出的推定方位，求出推定方位相对于理论曲线的误差亦即方位误差。

另外，本公开的方位误差检测装置具备：相对速度计算部，其执行上述的第一步骤的处理；方位推定部，其执行上述的第二步骤的处理；理论曲线计算部，其执行上述的第三步骤的处理；以及误差计算部，其执行上述的第四步骤的处理。

换句话说，在本公开中，求出表示本车辆与停止物的相对速度和方位的关系的理论曲线，并且求出与反射了由连续波构成的雷达波的停止物的相对速度以及反射波的来向，并通过比较这两者求出方位误差。根据这样的构成，能够通过对利用现有的CW雷达(Continuous Wave Radar：连续波雷达)得到的信息进行处理，求出由于保险杠的影响产生的方位的检测误差。并且，由于不需要附加新的结构体，所以还能够简单地应用于现有的装置。

另外，本公开的车载雷达装置具备上述的方位误差检测装置、修正值计算部、以及方位修正部。修正值计算部通过对由误差计算部求出的方位误差实施统计处理来对每个频率点求出误差修正值。方位修正部使用误差修正值修正由方位推定部推定出的方位。

根据像这样构成的本公开，抑制基于天线的放射特性的扰乱等的方位的检测误差，所以能够使方位的检测精度提高。

此外，权利要求书所记载的括号内的附图标记示出与作为一个方式后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系，并不对本公开的技术范围进行限定。

附图说明

在附图中：

图1是表示车载雷达装置的构成的框图。

图2是主处理的流程图。

图3是方位误差学习处理的流程图。

图4是表示侧方停止物体的相对速度以及方位的检测方法的说明图。

图5是表示理论曲线根据本车速变化的情况的说明图。

图6是表示检测到的相对速度与方位的关系的理论值的理论曲线和表示方位误差的说明图。

图7是使方位误差的测量结果与实际的方位建立对应地绘制的曲线图。

图8(a)是天线本来的指向性，图8(b)是例示被保险杠扰乱的指向性的示意图。

图9是表示天线本来的放射特性以及被保险杠扰乱的放射特性的曲线。

具体实施方式

以下使用附图对应用了本公开的实施方式进行说明。

[构成]

图1所示的车载雷达装置1具备天线部2、发送接收部3以及信号处理部4，并设置在由透过电磁波的材料构成的保险杠内来使用。这里，设置在相对于车辆的行进方向设置在后侧的保险杠的朝向行进方向右端附近，且设置成探测范围包含车辆的侧方那样的朝向(参照图4)。另外，车载雷达装置1经由作为车载局域网的图1所示的车载LAN5，以能够通信的方式与其它的车载装置连接。

天线部2如图1所示具备在水平方向配置成一列的多个天线，发送接收电磁波作为雷达波。

发送接收部3是经由天线部2以一定时间间隔周期性地发送接收由多频CW(连续波)构成的雷达波，并且按每个构成天线部2的各天线接收的接收信号，生成由接收信号与发送信号之差的频率成分构成的差拍信号，并将对该差拍信号进行A/D转换得到的接收数据供给至信号处理部4的公知的部件。其中，多频CW由频率各差1MHz左右不同的GHz量级的多个连续波构成。

信号处理部4由以CPU41、ROM42、RAM43为中心构成的公知的微型计算机构成，根据存储于ROM的程序，至少执行检测反射了雷达波的物体，并生成与该物体相关的信息的主处理。此外，RAM43的一部分由即使断开车载雷达装置1的电源也保持存储器的内容的非易失性存储器构成，在该非易失性存储器存储有表示与物体的相对速度(这里是通过频率解析得到的频率点)、和该相对速度下的方位误差的对应关系的方位修正表。

[处理]

接下来，使用图2的流程图对信号处理部4的CPU41执行的主处理进行说明。本处理按每一发送接收雷达波的测量周期启动。

若本处理启动，则构成信号处理部4的CPU41通过S110，获取通过发送接收部3发送接收雷达波得到的一个测量周期的差拍信号的取样数据。此外，一个测量周期包含有与多频CW的全部的发送频率相关的取样数据。

在S120中，通过对取样数据进行频率解析，按多频CW的每一发送频率且按构成天线部2的每一天线来计算频谱。这里，作为频率解析使用高速傅立叶变换(FFT)。由此得到的频谱的频率点表示与反射了雷达波的物体的相对速度。

在S130，基于在S120求出的频谱，按每一天线计算平均频谱。

在S140中，从平均频谱提取检测到接收强度在预先设定的阈值以上的峰值的频率点，并按每一该频率点，执行方位推定处理。方位推定处理虽然优选MUSIC(MultipleSignal Classification：多重信号分类)等高分辨率的推定处理，但也可以使用波束形成等。

在RAM43存储有方位修正表。

在S150，使用方位修正表修正在S140中推定出的方位(以下称为“推定方位”)。具体而言，通过将成为方位推定的对象的频率点作为索引从方位修正表获取方位误差，并在推定方位加上该获取的方位误差来进行修正。

在S160中，针对使平均频谱产生峰值的各物体，生成至少包含与该物体的相对速度、该物体存在的方位的物体信息，并经由车载LAN5提供给利用物体信息的各车载装置。

在S170中，执行使用先前的S130以及S140的处理结果，对方位误差进行学习，并更新方位修正表的方位误差学习处理并结束本处理。

接下来，使用图3的流程图对方位误差学习处理的详细进行说明。

若本处理启动，则构成信号处理部4的CPU41通过S210经由车载LAN5获取本车速，并判断该本车速是否比预先设定的速度阈值大。速度阈值被设定为表示在S140中计算出的推定方位同与反射了雷达波的物体的相对速度的关系的曲线(参照图6)具有足够大的斜率那样的值。

若本车速比速度阈值大(S210：是)，则进入S220，若本车速在速度阈值以下(S210：否)，则判断为不能够期待学习的效果而结束本处理。

在S220中，基于S130、S140的处理结果，生成由本车辆与反射了雷达波的物体的相对速度以及推定方位构成的二维数据的分布P。

在S230中，根据本车速Vself，使用(1)式计算表示针对停止物检测出的相对速度y和方位x的关系的理论曲线C。其中，θinst设为车载雷达装置1的安装角度，A设为常数，并将N＿FFT＿BIN设为FFT点数(例如256)。

【式1】

在S240中，使用公知的统计方法，计算分布P与理论曲线C的近似度。

在S250中，判断在S240求出的近似度是否在预先设定的近似阈值以上。若近似度比近似阈值大(S250：是)则进入S260，若近似度在近似阈值以下(S250：否)，则反射了雷达波的物体不是停止物，结束本处理。

在S260中，按每一频率点对构成分布P的数据计算方位误差。

在S270中，使用在S260中求出的方位误差来更新方位修正表，并结束本处理。具体而言，例如，考虑根据对这次求出的方位误差与方位修正表的存储内容进行加权相加的结果来进行更新。

[原理]

其中，在反射了雷达波的物体是停止物的情况下，方位修正表的生成利用在侧方停止物的相对速度与停止物所在的方位之间存在对应关系。

即，在车辆的侧方存在壁面等停止物的情况下，从壁面的各种位置得到反射波。而且，壁面的反射点所在的方位与针对该反射点检测到的相对速度具有图5所示的关系。即，在反射点在车载雷达装置1被安装的位置的正侧面(相对于车辆的行进方向90°的位置)的情况下，该反射点的相对速度为0。与该正侧面的反射点相比位于车辆的行进方向侧的反射点的相对速度成为表示逐渐接近本车辆的正的值。另外，与正侧面的反射点相比位于与车辆的行进方向相反侧的反射点的相对速度成为表示逐渐远离本车辆的负的值。无论在哪种情况下，越远离正侧面的位置其绝对值成为越大的值。另外，曲线图相对于本车辆的正后方向呈线对称的形状。

并且，在车载雷达装置1以0～180[deg]为探测范围，并且，以探测范围的0[deg]的方向相对于车辆的后方向，从车辆的上方观察向右旋转而倾斜θinst[deg]的方式安装于车辆的情况下，车辆的正侧面方向成为90+θinst[deg]。在图中，示出θinst＝50[deg]的情况。

以图4的安装状态为前提，使用(1)式求出的理论曲线C如图5所示。如图示那样，对于理论曲线C来说，本车速Vself越慢则变化越小，本车速Vself越快，相对于方向的相对速度(频率点)的变化越大。此外，表示相对速度的频率点由0～N＿FFT＿BIN[bin]表示，将其中心的N＿FFT＿BIN/2[bin]作为相对速度为零的情况。该情况下，N＿FFT＿BIN/2～N＿FFT＿BIN[bin]是观测到停止物逐渐接近本车辆的物标接近区域，0～N＿FFT＿BIN/2[bin]是观测到停止物逐渐远离本车辆的物标脱离区域。

图6是使用公知的统计方法以曲线示出虚线为理论曲线C，实线为实际数据的分布P的图。即，该理论曲线C与基于分布P的曲线的方位轴方向(图中的左右方向)上的差成为保险杠等的影响所引起的方位误差。

图7是针对探测范围内的各方向，对相对于真方向的方位误差的测量值进行绘制而得到的图，可知几乎以方位误差0为中心分布。此外，140[deg]附近的测量值由于测量精度较低，而将其除去进行示出。即，这是因为在CW雷达中，理论上不能够测量相对速度为零的物体，另外相对速度为零的附近的测量精度也较低。

[效果]

以上，如说明的那样，在车载雷达装置1中，根据本车速Vself求出表示停止物的相对速度与方位的关系的理论曲线C，并且求出表示与反射了由连续波构成的雷达波的物体的相对速度以及物体所在的方向(反射波的来向)的分布P，通过比较这两者计算由于保险杠的影响产生的方位误差，并基于该结果，生成检测到的方位的修正所使用的方位修正表。

这样根据车载雷达装置1，能够抑制由于保险杠的影响产生的方位的检测误差。并且，能够使方位的检测精度提高。而且，由于不附加新的结构体而通过对从现有的CW雷达得到的信息进行处理实现这样的效果，所以也能够简单地应用于现有的装置。

[其它的实施方式]

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，而能够采用各种方式。

(1)在上述实施方式中，车载雷达装置1构成为通过学习随时更新方位修正表，但也可以构成为不更新预先生成的方位修正表而直接使用。

(2)在上述实施方式中，根据分布P与理论曲线C的近似度判断分布P是否是基于停止物的分布，但也可以使用根据车载照相机的图像得到的信息、地图数据等进行判断。

(3)也可以使上述实施方式中的一个构成要素具有的功能分散为多个构成要素，或者将多个构成要素具有的功能统一为一个构成要素。另外，也可以将上述实施方式的构成的至少一部分置换为具有相同的功能的公知的构成。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以将上述实施方式的构成的至少一部分附加给或者置换为其它的上述实施方式的构成。此外，仅由权利要求书所记载的语句确定的技术思想所包含的所有方式均是本公开的实施方式。

(4)本公开除了方位误差检测方法以及方位误差检测装置之外，还能够以将该方位误差检测装置作为构成要素的车载雷达装置等系统、用于使计算机作为方位误差检测装置发挥作用的程序、记录了该程序的介质等各种方式实现。

附图标记说明

1…车载雷达装置，2…天线部，3…发送接收部，4…信号处理部。

Claims (6)

1.一种方位误差检测方法，是在设置在车辆的保险杠内，并使用连续波至少检测物体所在的方位的车载雷达装置中，检测由于上述保险杠的影响产生的方位误差的方位误差检测方法，其特征在于，具备：

通过对发送接收上述连续波而得到的信号进行频率解析，来求出与反射了上述连续波的物体的相对速度的第一步骤；

按每个通过上述第一步骤中的频率解析确认了上述物体的存在的频率点来求出上述物体所在的方位的推定值亦即推定方位的第二步骤；

计算表示停止物相对于本车辆的相对速度与该停止物所在的方位的关系的理论曲线的第三步骤；以及

使用针对上述停止物求出的上述推定方位，来求出上述推定方位相对于上述理论曲线的误差亦即方位误差的第四步骤。

2.一种方位误差检测装置，是在设置在车辆的保险杠内，并使用连续波至少检测物体所在的方位的车载雷达装置中，检测上述保险杠的影响所引起的方位误差的方位误差检测装置，其特征在于，具备：

相对速度计算部，其通过对发送接收上述连续波而得到的信号进行频率解析，来求出与反射了上述连续波的物体的相对速度；

方位推定部，按每个通过上述相对速度计算部中的频率解析确认了物体的存在的频率点来求出反射波的来向的推定值亦即推定方位；

理论曲线计算部，其计算表示停止物相对于本车辆的相对速度与该停止物所在的方位的关系的理论曲线；以及

误差计算部，其使用上述方位推定部针对上述停止物求出的推定方位，来求出上述推定方位相对于上述理论曲线的误差。

3.根据权利要求2所述的方位误差检测装置，其特征在于，

使用多频连续波作为上述连续波，

上述方位推定部使用按上述连续波的每一频率实施的频率解析结果的平均值进行处理。

4.根据权利要求2或者权利要求3所述的方位误差检测装置，其特征在于，

上述误差计算部求出由上述方位推定部求出的推定方位的分布与由上述理论曲线计算部求出的理论曲线的相似度，在该相似度比预先设定的近似阈值大的情况下，将属于上述分布的推定方位判断为针对上述停止物求出的推定方位。

5.一种车载雷达装置，其特征在于，具备：

权利要求2或者权利要求3所述的方位误差检测装置；

修正值计算部，其通过对由上述误差计算部求出的方位误差实施统计处理来对每个上述频率点求出误差修正值；以及

方位修正部，其使用上述误差修正值来修正由上述方位推定部推定出的方位。

6.一种车载雷达装置，其特征在于，具备：

权利要求4所述的方位误差检测装置；

修正值计算部，其通过对由上述误差计算部求出的方位误差实施统计处理来对每个上述频率点求出误差修正值；以及

方位修正部，其使用上述误差修正值来修正由上述方位推定部推定出的方位。

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