CN107250834A - 车载雷达装置的搭载角度误差检测方法以及装置及车载雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载雷达装置的搭载角度误差检测方法以及装置及车载雷达装置。在搭载角度误差检测方法中，在第一步骤，对收发连续波所获得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，针对被认为物体的存在的每个频率槽，求出物体的推定方位。在第三步骤中，根据在第一以及第二步骤中所求出的相对速度以及推定方位来计算表示停止物相对于本车辆的相对速度与该停止物位于的方位的关系的近似直线。在第四步骤中，求出根据近似直线确定的、停止物相对于本车辆的相对速度为零的方位角、和按照规定的搭载角度将车载雷达装置设置在本车辆上的情况下停止物相对于本车辆的相对速度为零的方位角之差来作为车载雷达装置的搭载角度误差。

Description

车载雷达装置的搭载角度误差检测方法以及装置及车载雷达 装置

本申请基于2015年2月25日申请的日本申请号2015－035291号，主张其优先权的利益，该专利申请的全部内容通过参照而引入本说明书。

技术领域

本发明公开涉及利用电磁波来检测物体的方位的技术，特别是涉及检测车载雷达装置的搭载角度的误差的方法以及装置、及车载雷达装置。

背景技术

在设置于车辆上的车载雷达装置中，其设置状态因某些原因(例如老化等)而发生变化，有时相对于车辆的搭载角度从规定的搭载角度产生偏移。该情况下，车载雷达装置有可能误检测物体的位置。作为检测这样的车载雷达装置相对于车辆的搭载角度的偏移的方法之一，例如已知如下的方法(参照专利文献1)。在专利文献1所记载的方法中，提取由车载雷达装置检测出的观测数据中相对速度为0的观测数据作为墙壁候补，并储存该提取出的数据，根据该储存的数据求出相对速度为0的方向。该方向相对于车辆的前后方向处于90°的方向。基于该情况，在专利文献1所记载的方法中推定车载雷达装置的搭载角度。

专利文献1:日本特开2014－153256号公报

然而，发明人的研究的结果是在以往技术中，发现在相对速度为0的观测点被一定程度地储存之前不能够获得精度良好的推定结果，并到能够获得必要的精度的推定结果为止需要时间这个课题。

发明内容

本公开的目的在于以短时间检测车载雷达装置的搭载角度的误差的技术，还提供使用该检测结果来提高物体存在的方位的检测性能的技术。

根据本公开的一方式的搭载角度误差检测方法是在车载雷达装置中检测车载雷达装置相对于本车辆的搭载角度的误差的方法，该车载雷达装置以检测范围包括相对于本车辆的前后方向为90°的方向的方式被设置在本车辆上，并使用连续波至少检测物体存在的方位，具有如下的第一步骤至第四步骤。

在第一步骤中，通过对收发连续波所得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，针对通过第一步骤中的频率解析而被认为存在物体的每个频率槽，求出物体位于的方位的推定值亦即推定方位。在第三步骤中，根据在第一步骤以及第二步骤中所求出的相对速度以及推定方位来计算表示停止物相对于本车辆的相对速度和该停止物位于的方位的关系的近似直线。在第四步骤中，求出根据通过第三步骤所计算出的近似曲线确定的、停止物相对于本车辆的相对速度为零的方位角、和按照规定的搭载角度将车载雷达装置设置在本车辆上的情况下停止物相对于本车辆的相对速度为零的方位角之差来作为车载雷达装置相对于本车辆的搭载角度误差。

另外，根据本发明的一方式的搭载角度误差检测装置具备执行上述的第一步骤的处理的相对速度计算部、执行上述的第二步骤的处理的方位推定部、执行上述的第三步骤的处理的近似直线计算部、和执行上述的第四步骤的处理的角度误差计算部。

换句话说，在本公开的一方式中，着眼于在相对速度为0的附近，能够用直线对表示停止物相对于本车辆的相对速度和该停止物位于的方位的关系的图表进行近似，并通过对在根据测量结果所获得的近似直线上确定的、停止物相对于本车辆的相对速度为0的方位角、和从逻辑值获得的、停止物相对于本车辆的相对速度为0的方位角进行比较来求出车载雷达装置的搭载角度误差。

根据这样的结构，由于车载雷达装置的搭载角度误差的计算也能够利用停止物相对于本车辆的相对速度为0以外的观测数据，所以能够缩短直到获得计算所需的量的观测数据为止需要的时间。换句话说，能够以短时间获得必要的精度的搭载角度误差。

而且，根据本公开的一方式的车载雷达装置具备上述的搭载角度误差检测装置、校正值计算部和方位校正部。校正值计算部通过对由角度误差计算部求出的搭载角度误差实施统计性的处理来求出方位校正值。方位校正部使用方位校正值对由方位推定部推定出的方位进行校正。

根据这样的结构，由于抑制基于搭载角度的偏移的方位的检测误差，所以能够提高方位的检测精度。

此外，权利要求书所记载的括弧内的符号表示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，并不限定本公开的技术范围。

附图说明

图1是表示具备本公开的实施方式所涉及的搭载角度误差检测装置的车载雷达装置的结构的框图。

图2是表示车载雷达装置的信号处理部的主处理的流程图。

图3是表示车载雷达装置的信号处理部的校正值学习处理的流程图。

图4是表示车载雷达装置相对于本车辆的安装状态、以及由车载雷达装置进行的侧方停止物体相对于本车辆的相对速度以及其方位的检测方法的说明图。

图5是在表示和本车辆与物体的相对速度对应的频率槽与该物体的方位的关系的图表中表示理论曲线与近似直线的关系、以及理论曲线根据本车速而变化的说明图。

图6是在表示和本车辆与物体的相对速度对应的频率槽、和该物体的方位的关系的图表中表示使用近似直线来求出车载雷达装置的搭载角度误差的方法的说明图。

具体实施方式

以下使用附图对应用本公开的实施方式进行说明。

[结构]

图1所示的车载雷达装置1搭载在车辆上，具备天线部2、收发部3和信号处理部4。该车载雷达装置1在车辆中被设置在由使电磁波透过的材料构成的保险杠内来使用。此处，车载雷达装置1被设置于朝向被设置在车辆的后侧的保险杠的前进方向为右端附近，且被设置为探查范围包括车辆的侧方(相对于车辆的前后方向为90°的方向)的方向(参照图4)。另外，车载雷达装置1经由搭载在车辆上的未图示的车载局域网(LAN)与搭载在车辆上的其它未图示的车载装置可通信地连接。

天线部2具备在水平方向上呈一列地配置的多个天线21，收发电磁波作为雷达波。

收发部3经由天线部2每隔恒定时间间隔周期性地收发由多频CW(连续波)构成的雷达波。与此同时，收发部3针对由构成天线部2的各天线21所接收的每个接收信号，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变换所得的接收数据供给给信号处理部4。此外，多频CW由频率各相差1MHz左右的GHz级的多个连续波构成。

信号处理部4由以CPU41、ROM42、RAM43为中心而构成的公知的微型计算机构成，按照存储在ROM中的程序，至少执行对反射了雷达波的物体进行检测，并生成与该物体有关的信息的主处理。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中存储每隔测量周期所求出的车载雷达装置1的搭载角度误差Δθ以及根据搭载角度误差Δθ所求出的方位校正值。

[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。本处理每隔收发雷达波的测量周期启动。

CPU41若启动本处理，则在步骤S110中，获取通过由收发部3收发雷达波所获得的一个测量周期的量的差拍信号的取样数据。此外，一个测量周期包括与多频CW的全部发送频率有关的取样数据。

在步骤S120中，CPU41通过对取样数据进行频率解析，从而针对多频CW的每个发送频率且构成天线部2的每个天线21计算频谱。此处，使用高速傅立叶变换(FFT)作为频率解析。由此获得的频谱的频率槽表示与反射了雷达波的物体的相对速度。

在步骤S130中，CPU41基于步骤S120中所求出的频谱，按照每个天线21计算平均频谱。

在步骤S140中，CPU41从平均频谱提取检测出接收强度为预先设定的阈值以上的峰值的频率槽，并对每个该频率槽执行方位推定处理。方位推定处理优选MUSIC(multiplesignal classification：多重信号分类法)、Capon法等高分辨率的推定处理，但也可以使用数字波束形成(DBF)等。

在步骤S150中，CPU41通过在步骤S140中所推定出的方位(以下称为“推定方位”)加上过去的测量周期的步骤S270(后述)所计算出被存储在RAM43中的方位校正值来校正推定方位。

在步骤S160中，CPU41针对在平均频谱产生峰值的各物体，生成至少包含该物体与本车辆的相对速度以及该物体存在的方位的物体信息，并经由车载LAN提供给利用物体信息的各车载装置。

在步骤S170中，CPU41执行使用先前的步骤S130以及S140中的处理结果来学习方位校正值的校正值学习处理并结束本处理。

接下来，使用图3的流程图对CPU41执行的校正值学习处理的详细进行说明。

CPU41若启动本处理，则在步骤S210中，经由车载LAN获取本车速，并判断本本车速是否大于预先设定的速度阈值。速度阈值被设定为表示步骤S140中计算出的推定方位与反射了雷达波的物体的相对速度的关系的图表(参照图5)具有足够大的斜率那样的值。图5是表示搭载有车载雷达装置的本车辆与反射了该车载雷达装置的雷达波的物体的相对速度所对应的频率槽(纵轴：y轴)和该物体的方位(横轴：x轴)的关系的图表。

步骤S210中的判断的结果如果是本车速大于速度阈值以下(步骤S210：是)，则CPU41进入步骤S220。另一方面，如果本车速为速度阈值以下(步骤S210：否)，则CPU41结束本处理，视为不能够期待有效果的学习。

在步骤S220中，CPU41基于步骤S130、S140中的处理结果来创建由本车辆与反射了雷达波的物体的相对速度以及该物体的推定方位构成的二维观测数据的分布P(参照图6)。图6与图5同样地是表示搭载有车载雷达装置的本车辆与反射出该车载雷达装置的雷达波的物体的相对速度所对应的频率槽(纵轴：y轴)和该物体的方位(横轴：x轴)的关系的图表。

在步骤S230中，CPU41基于相对速度的绝对值为预先设定的上限值以内的观测数据，使用(1)式来计算表示针对停止物所检测的、本车辆与物体的相对速度y以及该物体的方位x的关系的近似直线C。其中，将θinst设为车载雷达装置1的安装角度，将A设为常量，将N＿FFT＿BIN设为FFT点数(例如256)，将Vself设为本车速。此外，N＿FFT＿BIN/2被设定为与物体的相对速度相当于零。

[数1]

在步骤S240中，CPU41计算步骤S230中所求出的近似直线C的计算所使用的观测数据的分布P相对于近似直线C的最小平方和W。该最小平方和W表示观测数据的偏差度，偏差越大成为越大的值。

在步骤S250中，CPU41判断步骤S240中所求出的最小平方和W是否小于预先设定的近似阈值。其结果如果是最小平方和W(即，近似度)小于近似阈值(步骤S250：是)，则CPU41进入步骤S260，视为反射了雷达波的物体为停止物。另一方面，如果近似度为近似阈值以上(步骤S250：否)，则CPU41结束本处理，视为反射了雷达波的物体不是停止物。

在步骤S260中，如图6所示，CPU41在由本车辆与反射了雷达波的物体的相对速度以及该物体的推定方位构成的二维的观测数据的分布P的近似直线C上求出本车辆与物体的相对速度为0的方位角亦即检测方位角θv。而且，CPU41在按照所希望的搭载角度将车载雷达装置1安装在本车辆上的情况下，将检测出本车辆与物体的相对速度为0的观测数据的方位角(相对于车辆的前后方向为90°的方向)设为理论方位角θo，通过从检测方位角θv减去理论方位角θo来计算车载雷达装置1的搭载角度误差Δθ(＝θv－θo)。

在步骤S270中，CPU41通过对步骤S260中所求出的搭载角度误差Δθ实施统计性的处理，从而计算方位校正值并更新RAM43中所储存的值，结束本处理。可以考虑方位校正值具体而言例如根据在包括当前周期的规定周期前所求出的搭载角度误差的移动平均来求出。

[原理]

对于搭载角度误差Δθ的计算，在反射了雷达波的物体为墙面等侧方停止物的情况下，利用侧方停止物的相对速度与停止物存在的方位之间有对应关系。

即，如图4所示，在车辆(以下，本车辆)100的右侧侧方存在墙面101等停止物的情况下，从墙面101的各种位置获得反射波。而且，墙面101的反射点存在的方位和针对该反射点所检测的相对速度具有图5所示的关系。即，在安装有车载雷达装置1的位置的右侧正侧面(相对于本车辆100的前进方向为90°的方向：也称为墙面方向)有反射点的情况下，该反射点的相对速度为0。位于比该右侧正侧面的反射点靠本车辆100的前进方向侧的反射点的相对速度成为表示与本车辆接近的正的值。另外，位于比正侧面的反射点靠本车辆100的与前进方向相反侧的反射点的相对速度成为表示与本车辆100远离的负的值(参照图4)。在任何的情况下，越远离右侧正侧面的位置，该绝对值为越大的值。另外，图5所示的图表成为相对于用x＝本车后方的方位角(在图5的例子中，X＝50[deg])表示的直线线对称的形状。

而且，如图4所示，将车载雷达装置1的探查范围设为0～180[deg]，该探查范围为90[deg]的方向，即，车载雷达装置1的正面方向相对于本车辆100的后方向(例如图4的本车后方)，从本车辆100的上方观察，以右旋转而倾斜安装角度θinst[deg]的方式安装在本车辆100上。其中，对于方位角x，左旋转用正，右旋转用负表示。

该情况下，本车辆100的墙面方向(例如图4的墙面方位)的方位角x在没有车载雷达装置1的搭载角度误差Δθ的情况下，x＝θo＝180－θinst[deg]，在有搭载角度误差Δθ的情况下，x＝θv＝θo－Δθ＝180－θinst－Δθ[deg]。另外，本车辆100的后方(即，自车后方)的方位角x在没有搭载角度误差Δθ的情况下，x＝90－θinst[deg]，在有搭载角度误差Δθ的情况下，x＝90－θinst－Δθ[deg]。

图5的图表表示θinst＝－40[deg]的情况。该情况下，如果没有搭载角度误差Δθ，则墙面方位的方位角为x＝θo＝140[deg]，本车后方的方位角为x＝50[deg]。

图5所示的图表以该状态为前提，用图中实线(高速时)以及点划线(低速时)表示求出的理论曲线，对于实线的理论曲线，用虚线表示使用(1)式所求出的近似直线C。

如图5所示，对于理论曲线，本车速Vself越慢，其变化越小，本车速Vself越快，相对速度(频率槽)相对于方向的变化越大。此外，表示相对速度的频率槽用0～N＿FFT＿BIN[bin]表示，将其中心的N＿FFT＿BIN/2[bin]设为相对速度是零的情况。该情况下，N＿FFT＿BIN/2～N＿FFT＿BIN[bin]成为观测为停止物与本车辆100接近的物标接近区域，0～N＿FFT＿BIN/2[bin]成为观测为停止物与本车辆100远离的物标脱离区域。

图6中，虚线为针对于理论曲线的近似直线(理论近似直线)，实线为根据实数据的分布P求出的近似直线(观测近似直线)C。即，该理论近似直线与观测近似直线C的方位轴向(图中的x轴向)的差成为车载雷达装置1的搭载角度误差Δθ。

[效果]

以上，如说明那样，在车载雷达装置1中，根据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存在的方向(反射波的到来方向)的观测数据的分布P来求出表示本车辆与停止物的相对速度、和停止物存在的方位的关系的近似直线C。而且，在该车载雷达装置1中，通过对在根据近似直线C确定的、本车辆与停止物的相对速度为0的方位角θv、和按照所希望的搭载角度将车载雷达装置1设置在车辆上的情况下检测出本车辆与停止物的相对速度为0的停止物的方位角θo进行比较，求出车载雷达装置1的搭载角度误差Δθ，并通过对该搭载角度误差Δθ进行统计性处理来求出方位校正值。

因此，根据车载雷达装置1，由于在搭载角度误差Δθ(进而方位校正值)的计算中也能够利用相对速度为0以外的观测数据，所以能够以一次的测量周期获得计算所需的数量的观测数据。结果能够以短时间获得必要的精度的搭载角度误差Δθ。

另外，根据车载雷达装置1，能够抑制因搭载角度的偏移而产生的方位的检测误差，进而能够提高方位的检测精度。并且，不必附加新的构造物，而通过对从现有的CW雷达获得的信息进行处理便实现这样的效果，所以也能够简单地应用于现有的装置。

[其它实施方式]

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以采用各种方式。

(1)在上述实施方式中，根据分布P相对于近似直线C的偏差度来判断分布P是否基于停止物，但也可以使用从车载照相机的图像获得的信息、地图数据等来判断。

(2)可以使上述实施方式中的一个构成要素具有的功能分散到多个构成要素，或者将多个构成要素具有的功能统一成一个构成要素。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分置换为具有同样的功能的公知的结构。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分对于其它上述实施方式的结构附加、置换等。此外，仅通过权利要求书所记载的用语所确定的技术思想所包含的全部形态是本发明的实施方式。

(3)本公开除了搭载角度误差检测方法以及搭载角度误差检测装置之外，也能够以将该搭载角度误差检测装置作为构成要素的车载雷达装置等系统、用于使计算机作为搭载角度误差检测装置发挥作用的程序、记录有该程序的介质等各种方式实现。

Claims (9)

1.一种搭载角度误差检测方法，是在车载雷达装置中检测上述车载雷达装置相对于本车辆的搭载角度的误差的搭载角度误差检测方法，该车载雷达装置以检测范围包括相对于上述本车辆的前后方向为90°的方向的方式被设置在上述本车辆上，并使用连续波至少检测物体存在的方位，上述搭载角度误差检测方法具备：

第一步骤(S120)，通过对收发上述连续波所得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；

第二步骤(S130～S140)，针对通过上述第一步骤中的频率解析而认为存在上述物体的每个频率槽，求出上述物体位于的方位的推定值亦即推定方位；

第三步骤(S220～S230)，根据通过上述第一步骤所求出的相对速度以及通过上述第二步骤所求出的推定方位来计算表示停止物相对于上述本车辆的相对速度和该停止物位于的方位的关系的近似直线；以及

第四步骤(S240～S260)，求出根据通过上述第三步骤所计算出的上述近似直线确定的、上述停止物相对于上述本车辆的相对速度为零的方位角、和按照规定的搭载角度将上述车载雷达装置设置在上述本车辆上的情况下上述停止物相对于上述本车辆的相对速度为零的方位角之差来作为上述车载雷达装置相对于上述本车辆的搭载角度误差。

2.一种搭载角度误差检测装置，是在车载雷达装置中检测上述车载雷达装置相对于本车辆的搭载角度的误差的搭载角度误差检测装置，该车载雷达装置以检测范围包括相对于上述本车辆的前后方向为90°的方向的方式被设置在上述本车辆上，并使用连续波至少检测物体存在的方位，上述搭载角度误差检测装置具备：

相对速度计算部(4：S120)，通过对收发上述连续波所得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(4：S130～S140)，针对通过上述相对速度计算部中的频率解析而被认为存在物体的每个频率槽，求出反射波的到来方向的推定值亦即推定方位；

近似直线计算部(4：S220～S230)，根据由上述相对速度计算部求出的相对速度以及由上述方位推定部求出的推定方位来计算表示停止物相对于上述本车辆的相对速度与该停止物位于的方位的关系的近似直线；以及

角度误差计算部(4：S240～S260)，求出根据由上述近似直线计算部计算出的近似曲线确定的、上述停止物相对于上述本车辆的相对速度为零的方位角、和在按照规定的搭载角度将上述车载雷达装置设置在上述本车辆上的情况下上述停止物相对于上述本车辆的相对速度为零的方位角之差来作为上述车载雷达装置相对于上述本车辆的搭载角度误差。

3.根据权利要求2所述的搭载角度误差检测装置，其特征在于，

上述车载雷达装置使用多频连续波作为上述连续波，

上述方位推定部使用针对上述连续波的每个频率所实施的频率解析结果的平均值来进行处理。

4.根据权利要求2或者权利要求3所述的搭载角度误差检测装置，其特征在于，

上述近似直线计算部使用上述相对速度计算部以及上述方位推定部的计算结果中相对速度的绝对值为预先设定的上限值以内的计算结果来计算上述近似直线。

5.根据权利要求2～权利要求4中的任意一项所述的搭载角度误差检测装置，其特征在于，

上述角度误差计算部在上述近似直线的计算所使用的分布相对于该近似直线的偏差度小于预先设定的近似阈值的情况下计算上述搭载角度误差。

6.一种车载雷达装置，以检测范围包括相对于本车辆的前后方向为90°的方向的方式被设置在上述本车辆上，并使用连续波至少检测物体存在的方位，其中，

具备对上述车载雷达装置相对于上述本车辆的搭载角度的误差进行检测的搭载角度误差检测装置，

上述搭载角度误差检测装置具备：

相对速度计算部(4：S120)，通过对收发上述连续波所得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(4：S130～S140)，针对通过上述相对速度计算部中的频率解析而被认为存在物体的每个频率槽，求出反射波的到来方向的推定值亦即推定方位；

近似直线计算部(4：S220～S230)，根据由上述相对速度计算部求出的相对速度以及由上述方位推定部求出的推定方位来计算表示停止物相对于上述本车辆的相对速度与该停止物位于的方位的关系的近似直线；以及

角度误差计算部(4：S240～S260)，求出根据由上述近似直线计算部计算出的近似曲线确定的、上述停止物相对于上述本车辆的相对速度为零的方位角、和在按照规定的搭载角度将上述车载雷达装置设置在上述本车辆上的情况下上述停止物相对于上述本车辆的相对速度为零的方位角之差来作为上述车载雷达装置相对于上述本车辆的搭载角度误差，

上述车载雷达装置还具备：

校正值计算部(4：S270)，通过对由上述角度误差计算部求出的搭载角度误差实施统计性的处理来计算方位校正值；以及

方位校正部(4：S150)，使用由上述校正值计算部计算出的方位校正值来校正由上述方位推定部求出的推定方位。

7.根据权利要求6所述的车载雷达装置，其特征在于，

上述车载雷达装置使用多频连续波作为上述连续波，

上述方位推定部使用针对上述连续波的每个频率所实施的频率解析结果的平均值来进行处理。

8.根据权利要求6或者权利要求7所述的车载雷达装置，其特征在于，

上述近似直线计算部使用上述相对速度计算部以及上述方位推定部的计算结果中相对速度的绝对值为预先设定的上限值以内的计算结果来计算上述近似直线。

9.根据权利要求6～权利要求8中的任意一项所述的车载雷达装置，其特征在于，

上述角度误差计算部在上述近似直线的计算中所使用的分布相对于该近似直线的偏差度小于预先设定的近似阈值的情况下计算上述搭载角度误差。