CN107490793A - 雷达装置和检测方法 - Google Patents

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CN107490793A CN201710366128.3A CN201710366128A CN107490793A CN 107490793 A CN107490793 A CN 107490793A CN 201710366128 A CN201710366128 A CN 201710366128A CN 107490793 A CN107490793 A CN 107490793A
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Abstract

本发明提供雷达装置，包括：发送雷达信号的发送单元；接收被物体反射了所述雷达信号的回波信号的接收单元；使用回波信号，检测静止物体存在的区域的边界的静止物体边界检测单元；以及检测静止物体存在的区域的边界的时间变化的区域，将对于接收单元在横向距离方向上移动的时间变化的区域检测为移动的第1物体的静止物体边界变动检测单元。

Description

雷达装置和检测方法
技术领域
本发明涉及检测移动物体的雷达装置和检测方法。
背景技术
以往，公开了有关雷达装置的各种各样的技术。例如，在专利文献1中，公开了在雷达装置发射的同一波束宽度内的同一距离(range)中，作为检测目标的物体(以下，目标物体)存在多个的情况下，由多普勒滤波器提取基于各目标物体的移动速度之差的多普勒频率之差，将各目标物体分离检测的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4643475号公报
发明内容
本发明的非限定性的实施例，有益于提供能够将目标物体从周围静止物体中分离检测的雷达装置和检测方法。
本发明的一方式是雷达装置，包括：发送雷达信号的发送单元；接收从物体反射了所述雷达信号的回波信号的接收单元；使用所述回波信号，检测静止物体存在的区域的边界的静止物体边界检测单元；以及检测所述静止物体存在的区域的边界发生时间变化的区域，将相对所述接收单元在横向距离(cross range)方向上移动的所述时间变化的区域检测为移动的第1物体的静止物体边界变动检测单元。
本发明的一方式是检测方法，包括以下步骤：发送雷达信号；接收从物体反射了所述雷达信号的回波信号；使用所述回波信号，检测静止物体存在的区域的边界；检测所述静止物体存在的区域的边界时间变化的区域，将相对接收单元在横向距离方向上移动的所述时间变化的区域检测为移动的第1物体。
再者，这些概括性的并且具体的方式，可以通过系统、集成电路、计算机程序或记录介质方式实现，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意的组合来实现。
根据本发明的一方式，能够将目标物体从周围静止物体中分离检测。
从说明书和附图中将清楚本发明的一方式中的更多的优点和效果。这些优点和/或效果可以由几个实施方式和说明书及附图所记载的特征来分别提供，不需要为了获得一个或一个以上的同一特征而提供全部特征。
附图说明
图1表示使用了多普勒频率的目标物体的检测方法。
图2表示本发明的实施方式1的雷达装置的结构的一例。
图3A表示距离分布(range profile)的一例。
图3B表示时序地积累的距离分布的一例。
图3C表示[距离，多普勒]地图的一例。
图3D表示[方位，距离，多普勒]地图的一例。
图4A表示静止的目标物体和车辆之间的位置关系的一例。
图4B表示静止物体多普勒区域的第1例。
图4C表示静止物体多普勒区域的第2例。
图5A表示以雷达装置为基准的静止物体边界的一例。
图5B表示以雷达装置为基准的静止物体边界的一例。
图6表示本发明的实施方式1的静止物体边界检测单元和静止物体边界变动检测单元的结构的一例。
图7A表示本发明的实施方式1中的静止物体边界的检测方法的一例。
图7B表示本发明的实施方式1中的静止物体边界的检测方法的一例。
图8A表示坐标转换单元中的坐标转换处理。
图8B表示坐标转换单元中的坐标转换处理。
图9表示边界平滑单元中的平滑处理的一例。
图10表示由凸部方位边界检测单元检测的凸部的一例。
图11表示凸部方位边界检测单元中的检测处理的一例。
图12A表示凸部方位表的一例。
图12B表示雷达装置先前观测到的静止物体边界的一例。
图12C表示雷达装置当前观测到的静止物体边界的一例。
图13表示本发明的实施方式2的静止物体边界检测单元的结构的一例。
图14A表示本发明的实施方式2中的静止物体边界的检测方法的一例。
图14B表示本发明的实施方式2中的静止物体边界的检测方法的一例。
图15表示本发明的实施方式3的雷达装置的结构的一例。
图16A表示检测结果结合单元中的结合处理。
图16B表示检测结果结合单元中的结合处理。
具体实施方式
首先，说明完成本发明的原委。本发明涉及检测在横向距离方向(与连结目标物体和雷达装置的直线大致垂直的方向)上移动的目标物体的雷达装置和检测方法。
近年来，广泛开展有关车辆的安全驾驶辅助的技术开发。为了车辆的安全驾驶辅助，可靠地识别车辆的周围状况的技术是很重要的。作为识别车辆的周围状况的技术，可考虑在车辆上装载雷达装置。
由于车辆移动，所以车辆的周围状况时刻极大地变化。因此，车辆上装载的雷达装置为了识别周围状况而必要的运算量有增加的趋势。在另一方面，雷达装置的硬件资源受到限制，所以为了使用该受限的资源识别周围状况，需要运算的简化。
为了使用雷达装置，通过简单的运算识别周围状况，例如，可考虑雷达装置接收来自包含目标物体和周围静止物体的周围的物体的反射波，使用从接收到的反射波中提取出的多普勒频率，将移动的目标物体和周围静止物体分离检测的方法。
图1是表示使用了多普勒频率的目标物体的检测方法的图。图1所示的扇形的范围R例示了车辆上装载的雷达装置的探测范围。此外，在图1中，表示在范围R内移动的目标物体X(例如，行人)。
雷达装置可观测的多普勒速度(将多普勒频率转换为速度的值)是，目标物体X的移动速度(移动向量)之中、连结目标物体X和雷达装置的直线方向(以下，称为距离方向)的速度分量。在距离方向的速度分量较大的状况(例如，在图1中，目标物体X在范围R的两端附近移动的状况)中，目标物体X的多普勒速度与周围静止物体不同。因此，雷达装置可以使用多普勒速度，将目标物体X从周围静止物体中分离检测。
可是，在目标物体X的移动速度与装载雷达装置的车辆等的移动速度相同的情况下，即，在目标物体X和雷达装置之间的相对速度接近零的情况下，难以使用多普勒速度，将目标物体从周围静止物体中分离检测。
此外，当目标物体X在与距离方向大致垂直的横向距离方向上移动，距离方向的速度分量较小的状况(例如，在图1中，目标物体X在范围R的中央附近移动的状况)中，目标物体X的多普勒速度接近于零，与周围静止物体的多普勒速度之差变小。因此，雷达装置使用多普勒速度，难以将目标物体X从周围静止物体中分离检测。
因此，即使是目标物体的多普勒速度和周围静止物体的多普勒速度之差较小的情况，也考虑将目标物体从周围静止物体中分离检测。
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。再者，以下说明的实施方式是一例，本发明不是由以下的实施方式限定的。
(实施方式1)
图2是表示本实施方式1的雷达装置1的结构的一例的框图。雷达装置1被装载在车辆等的移动体上，检测周围的物体。雷达装置1具有雷达信号发送单元11、距离测量单元12、多普勒滤波器单元13、到来方向估计单元14、车辆信息获取单元15、雷达移动量计算单元16、静止物体多普勒区域计算单元17、静止物体边界检测单元18和静止物体边界变动检测单元19。以下，对于各结构，一边参照附图一边说明。
雷达信号发送单元11若被输入测量开始信号时则发送用于进行测向(sensing)的雷达信号。雷达信号发送单元11通过1个以上的发送天线，发送雷达信号。
距离测量单元12通过1个以上的接收天线接收被目标物体反射了雷达信号的回波信号(反射波)，进行接收信号处理。然后，距离测量单元12使用从雷达信号的发送至回波信号的接收为止的延迟时间，计算表示距目标物体的距离(距离)的距离分布。
图3A是表示距离分布的一例的图。图3A的横轴表示距离。距离分布将接收信号处理后的回波信号的各范围中的反射强度以IQ分量(即，复数)表示。即，在图3A中的各距离的格(grid)中，包含复数的值。距离测量单元12计算图3A所示的距离分布，向多普勒滤波器单元13输出。
多普勒滤波器单元13时序地累积从距离测量单元12获取的距离分布。多普勒滤波器单元13将积累的距离分布的各距离库(同一距离的时序)中的分布数据进行傅里叶变换，进行多普勒频率的分析，生成[距离，多普勒]地图。
图3B是表示时序地积累的距离分布的一例的图。图3B的横轴表示距离，纵轴表示时间。图3C是表示[距离，多普勒]地图的一例的图。图3C的横轴表示距离，纵轴表示多普勒速度。
多普勒滤波器单元13将图3B所示的、时序地积累的距离分布的各距离库中的分布数据进行傅里叶变换，计算各距离的多普勒频率。然后，多普勒滤波器单元13将算出的多普勒频率转换为多普勒速度。具体而言，假设雷达信号的波长为λ，多普勒频率为fd，则多普勒速度vd使用下式(1)计算。
vd＝-λ×fd/2 (1)
在目标物体是相对地远离雷达装置1的方向的情况下，多普勒速度vd为正。在目标物体是相对地靠近雷达装置1的方向的情况下，多普勒速度vd为负。
多普勒滤波器单元13将多普勒频率转换为多普勒速度，生成图3C所示的[距离，多普勒]地图。[距离，多普勒]地图是，将横轴作为距离，纵轴作为多普勒速度，表示各距离库中的多普勒速度的空间频谱的地图。多普勒滤波器单元13向到来方向估计单元14输出[距离，多普勒]地图。
距离测量单元12、多普勒滤波器单元13对于从1个以上的接收天线得到的各个接收信号实施处理，输出每个接收天线的[距离，多普勒]地图。
到来方向估计单元14使用从多普勒滤波器单元13获取的每个接收天线的[距离，多普勒]地图的各[距离、多普勒]库中的IQ(In-phase Quadrature)数据，根据规定的到来方向估计算法，估计接收到的回波信号的到来方向。再者，作为到来方向估计算法，例如，采用波束成形法、Capon法、或MUSIC法等。然后，到来方向估计单元14生成[方位，距离，多普勒]地图。在上述算法中，使用每个接收天线的[距离、多普勒]库中的IQ数据的相位差等估计到来方向。
图3D是表示[方位，距离，多普勒]地图的一例的图。图3D中的3个轴分别表示方位、距离、多普勒速度。到来方向估计单元14从图3C所示的[距离，多普勒]地图的各[距离、多普勒]库中的数据，估计到来方向(即，雷达装置1中的方位方向)，生成图3D所示的[方位，距离，多普勒]地图。即，[方位，距离，多普勒]地图是，表示各[方位，距离，多普勒]库中的功率(空间频谱)的地图。到来方向估计单元14向静止物体边界检测单元18输出[方位，距离，多普勒]地图。
距离测量单元12、多普勒滤波器单元13、以及到来方向估计单元14分析接收到的回波信号，具有作为生成表示每个方位、每个距离、以及每个多普勒速度的反射强度的空间频谱的数据的接收信号分析单元的功能。
车辆信息获取单元15从车辆上装载的未图示的各种传感器获取车速、转向角、转速等的有关车辆的移动量的车辆信息，向雷达移动量计算单元16输出。
雷达移动量计算单元16使用从车辆信息获取单元15获取的车辆信息和已知的雷达装置1的设置位置的信息，计算表示雷达装置1的移动速度的雷达速度向量。雷达移动量计算单元16向静止物体多普勒区域计算单元17输出算出的雷达速度向量。
静止物体多普勒区域计算单元17根据从雷达移动量计算单元16获取的雷达速度向量，计算距离方向的速度分量。
具体而言，参照图4A～图4C说明静止物体多普勒区域计算单元17中的静止物体多普勒区域计算处理。图4A是表示静止的目标物体和车辆之间的位置关系的一例的图。图4B是表示静止物体多普勒区域的第1例的图。图4C是表示静止物体多普勒区域的第2例的图。
在图4A中，表示车辆、车辆上装载的雷达装置1和雷达装置1的探测范围内的目标物体。图4A所示的x轴表示雷达装置1的正面方向，y轴是垂直于x轴的轴。图4A所示的x-y平面是大致平行于车辆行驶的路面的平面。此外，表示了由雷达移动量计算单元16算出的雷达速度向量Vs和相对目标物体的距离方向的速度分量Vsr。
再者，图4A中的目标物体是静止的物体。
假设速度向量Vs和x轴之间形成的角度为θs，连结雷达装置1和目标物体的直线(即，相对目标物体的距离方向)和x轴之间形成的角度为θ，从雷达装置1远离的方向为正，则速度分量Vsr根据下式(2)计算。
Vsr＝|Vs|×cos(θs-θ) (2)
然后，相当于目标物体的多普勒速度的速度分量Vt的大小，根据下式(3)计算。
Vt＝-Vsr＝-|Vs|×cos(θs-θ) (3)
图4B是在式(3)中设为|Vs|＝40[km/h]、θs＝70[度]的情况下绘制了速度分量Vt的图。图4B中的横轴是式(3)中的θ，即存在目标物体的方位，纵轴是将从雷达装置1远离的方向设为正的情况下的速度分量Vt。
静止物体多普勒区域计算单元17基于速度向量Vs和式(3)，对每个θ计算速度分量Vt。然后，静止物体多普勒区域计算单元17将给予了在考虑了算出的速度分量Vt中包含的误差的规定的余量的区域(图4B中，以虚线夹着的区域)计算为静止物体多普勒区域。例如，在图4B中，对于速度分量Vt，表示了将上方余量设为5[km/h]、下方余量设为-5[km/h]的静止物体多普勒区域。再者，例如，上方余量、下方余量可以根据速度向量而适当设定。
再者，雷达装置1被装载在车辆上，所以雷达速度向量时时刻刻变化。因此，静止物体多普勒区域计算单元17算出的静止物体多普勒区域也随着雷达速度向量的变化而时时刻刻变化。在图4C中，表示静止物体多普勒区域的变化的一例。
图4C是绘制了在式(3)中、|Vs|＝10[km/h]、θs＝90[度]的情况下的速度分量Vt的图。图4C中的横轴是式(3)中的θ，即，是目标物体存在的方位，纵轴是将目标物体存在的方向设为正的情况下的速度分量Vt。此外，在图4C中，表示将上方余量设为5[km/h]、下方余量设为-5[km/h]的静止物体多普勒区域。
如图4C和图4B所示，静止物体多普勒区域按照雷达速度向量Vs的大小(|Vs|)和角度(θs)而变化。静止物体多普勒区域计算单元17向静止物体边界检测单元18输出算出的静止物体多普勒区域。
静止物体边界检测单元18使用回波信号，检测静止物体存在的区域的边界(以下，称为静止物体边界)。具体而言，静止物体边界检测单元18使用从到来方向估计单元14获取的[方位，距离，多普勒]地图和从静止物体多普勒区域计算单元17获取的静止物体多普勒区域，检测将雷达装置1设为基准的静止物体边界。
静止物体边界是，在雷达装置1的探测范围内，连结了检测到来自被视为静止物体的物体的反射的点之中的、最靠近雷达装置1的点的线。基于多普勒速度判定是否为来自被视为静止物体的物体的反射。例如，反射点的多普勒速度进入图4B和图4C所示的静止物体多普勒区域的反射点被视为静止物体即可。
静止物体边界，例如，通过连结了[方位，距离]平面上的多个坐标的线表示。
然后，静止物体边界检测单元18为了抑制误差造成的静止物体边界的变动，使用雷达速度向量，将先前的静止物体边界转换为当前的坐标系，进行平滑处理。静止物体边界检测单元18向静止物体边界变动检测单元19输出检测出的静止物体边界。
静止物体边界变动检测单元19使用从静止物体边界检测单元18获取的静止物体边界，检测静止物体边界的时间变动。
有关静止物体边界检测单元18和静止物体边界变动检测单元19的细节将后述，但参照图5A、图5B说明其概要。
图5A、图5B是表示将雷达装置1设为基准的静止物体边界的一例的图。在图5A、图5B中，表示在雷达装置1的探测范围R内移动的目标物体X在静止物体前移动的情况。
在图5A中，目标物体X在与横向距离方向不同的方向上移动，雷达装置1能够观测以雷达装置1为基准的距离方向(连结目标物体和雷达装置的直线的方向)的多普勒速度分量。因此，由雷达装置1观测的目标物体X的多普勒速度为静止物体多普勒区域外的值。因此，目标物体X从静止物体边界分离。
在另一方面，在图5B的情况下，目标物体X在靠近横向距离方向的方向上移动，所以目标物体X的多普勒速度被观测为与静止物体相同的值。即，目标物体X的多普勒速度为静止物体多普勒区域内的值。因此，目标物体X被视为静止物体，目标物体X不从静止物体边界分离。
再者，无论在雷达装置1的探测范围R的哪个位置，在靠近横向距离方向的方向上移动的目标物体X的多普勒速度也被观测为与静止物体相同的值。即，在目标物体X位于图5A的位置，在靠近横向距离方向的方向上移动的情况下，目标物体X的多普勒速度被观测为与静止物体相同的值。
但是，目标物体X在移动，所以即使在目标物体X没有从静止物体边界分离的情况下，伴随目标物体X的移动，静止物体边界也随着时间变动。此时，如图5B所示，横向距离方向上移动的、即在静止物体多普勒区域内移动的目标物体X，在静止物体边界作为凸部表现的情况居多。
因此，在本实施方式1中，静止物体边界检测单元18检测图5A、图5B所示的静止物体边界，静止物体边界变动检测单元19基于静止物体边界中包含的凸部的时间变动，检测在横向距离方向上移动的、即在静止物体多普勒区域内移动的目标物体X。
接着，参照图6说明静止物体边界检测单元18和静止物体边界变动检测单元19的细节。
图6是表示本实施方式1的静止物体边界检测单元18和静止物体边界变动检测单元19的结构的一例的框图。再者，为了理解容易，在图6中，雷达移动量计算单元16、静止物体多普勒区域计算单元17也一并示出。
静止物体边界检测单元18具有边界检测单元181和边界跟踪检测单元182。
边界检测单元181使用从到来方向估计单元14获取的[方位，距离，多普勒]地图和从静止物体多普勒区域计算单元17获取的静止物体多普勒区域，检测将雷达装置1设为基准的、当前的静止物体边界。
图7A、图7B是表示本实施方式1中的静止物体边界的检测方法的一例的图。如图7A所示，边界检测单元181将[方位，距离，多普勒]地图中、对应于静止物体多普勒区域的区域的数据向由方位轴和距离轴规定的[方位，距离]平面映射。
此时，在1个方位、1个距离中，映射多个数据的情况下(例如，图7A中的向箭头W的方向的映射)，边界检测单元181根据空间频谱的加法、功率的加法、或选择最大值等的方法，从多个数据计算1个数据，向[方位，距离]平面映射。以下，将映射后的[方位，距离]平面上的数据称为[方位，距离]地图。
图7B表示[方位，距离]地图。对应于[方位，距离，多普勒]地图中的静止物体多普勒区域的区域的数据被映射在[方位，距离]平面中，所以[方位，距离]地图中表示的数据之中大于规定的阈值的数据的坐标，相当于来自静止物体的反射被检测的点(以下，为静止物体反射点)。
图7B所示，边界检测单元181将[方位，距离]地图的各方位库中、静止物体反射点的距离坐标最小的坐标检测为当前的静止物体边界。
再者，在因周围静止物体(例如，建筑物)不存在等理由，而不存在超过规定的阈值的空间频谱功率的情况下，边界检测单元181将静止物体边界的距离坐标设定为无限远。
此外，边界检测单元181将[方位，距离]地图分割为规定的区域，在分割后的区域中的静止物体反射点为规定数以上的情况下，也可以将分割后的区域的边界检测为当前的静止物体边界。
边界检测单元181向边界跟踪检测单元182输出检测出的当前的静止物体边界。
边界跟踪检测单元182使用当前的静止物体边界和先前的静止物体边界，进行平滑处理。先前的静止物体边界是，将雷达装置1中的1次的测量时间设为1帧，将当前帧设为N帧，从当前规定数P帧前(P为1以上的整数)的N-P帧至N-1帧为止的静止物体边界。具体而言，边界跟踪检测单元182具有缓冲器182a、坐标转换单元182b和边界平滑单元182c。
在缓冲器182a中，从边界检测单元181获取的当前的静止物体边界和从雷达移动量计算单元16获取的当前的雷达速度向量被关联存储。在缓冲器182a中，存储多个帧的静止物体边界和雷达速度向量。
坐标转换单元182b读出缓冲器182a中存储的先前的静止物体边界和对应的先前的雷达速度向量，将先前的静止物体边界转换为当前的坐标系。
各帧时间间隔是微小的时间(几毫秒(msec)间隔左右)，所以可以设想各帧间的雷达移动速度为固定。即，表示各帧间的雷达装置1的移动量的雷达移动向量，通过对各帧中雷达速度向量乘以1帧的时间而得到。从先前的某个时刻至当前为止的雷达移动向量，通过将各帧间的雷达移动向量相加而得到。
坐标转换单元182b从先前的雷达速度向量计算雷达移动向量，使先前的静止物体边界在雷达移动向量的相反方向上移动。即，坐标转换单元182b使先前的静止物体边界移动相当以雷达装置1为基准的相对的移动向量(相对移动向量)。
图8A、图8B是表示坐标转换单元182b中的坐标转换处理的图。在图8A中，表示先前的静止物体边界和雷达移动向量。在图8B中，表示先前的静止物体边界和使先前的静止物体边界移动了相当相对移动向量的当前的静止物体边界。
坐标转换单元182b将由方位、距离表示的先前的静止物体边界转换为以雷达装置1的位置作为原点的x-y坐标系。然后，坐标转换单元182b使转换后的静止物体边界移动相当相对移动向量，得到图8B所示的当前的静止物体边界。坐标转换单元182b将由x-y坐标系表示的当前的静止物体边界转换为由方位、距离表示的坐标系。
坐标转换单元182b向边界平滑单元182c输出由方位、距离表示的当前的静止物体边界。
边界平滑单元182c从边界检测单元181获取当前的静止物体边界，从坐标转换单元182b获取将先前的静止物体边界转换得到的当前的静止物体边界。然后，边界平滑单元182c进行2个静止物体边界的平滑。
图9是表示边界平滑单元182c中的平滑处理的一例的图。在图9中，表示在[方位，距离]平面上，从边界检测单元181获取的当前的静止物体边界A，和从坐标转换单元182b获取的当前的静止物体边界B(即，将先前的静止物体边界转换得到的当前的静止物体边界)。
边界平滑单元182c将各方位库中的静止物体边界A的距离坐标和静止物体边界B的距离坐标进行平均，作为平滑处理。边界平滑单元182c在任一个静止物体边界的距离坐标不存在的方位库中，进行存在的距离坐标的平均。
边界平滑单元182c向静止物体边界变动检测单元19输出施加了平滑处理的当前的静止物体边界。
如图6所示，静止物体边界变动检测单元19具有缓冲器191、坐标转换单元192、凸部方位边界检测单元193、凸部方位边界变动计算单元194和输出判定单元195。
在缓冲器191中，从边界平滑单元182c获取的当前的静止物体边界和从雷达移动量计算单元16获取的当前的雷达速度向量被相关联存储。在缓冲器191中，存储多个帧的静止物体边界和雷达速度向量。
坐标转换单元192读出缓冲器191中存储的先前的静止物体边界和对应的先前的雷达速度向量，将先前的静止物体边界转换为当前的坐标系。坐标转换单元192中的坐标转换处理与坐标转换单元182b的坐标转换处理是同样的，所以省略详细的说明。
坐标转换单元192向凸部方位边界检测单元193输出通过坐标转换处理，将先前的静止物体边界转换为当前的坐标系的静止物体边界和当前的静止物体边界。
凸部方位边界检测单元193在从坐标转换单元192获取的当前的边界中，检测在[方位，距离]平面的距离方向上为凸的方位。
图10是表示由凸部方位边界检测单元193检测的凸部的一例的图。凸部方位边界检测单元193将图10所示的A点、B点检测为静止物体边界中成为凸的方位。
具体而言，凸部方位边界检测单元193在图10所示的静止物体边界的方位轴方向中，计算各静止物体边界的距离坐标的差分。然后，凸部方位边界检测单元193将距离坐标的差分和规定的阈值进行比较，检测静止物体边界中的成为凸的方位。
图11是表示凸部方位边界检测单元193中的检测处理的一例的图。在图11中，表示在图10所示的静止物体边界的方位轴方向中，各静止物体边界的距离坐标的差分。
如图11所示，凸部方位边界检测单元193检测距离分量的差分为规定的阈值ThU以上、或为ThL以下的方位。在图11的情况下，ThL以下的方位是A点的方位，ThU以上的方位的左邻(方位轴方向为负的方向)的方位为B点的方位。凸部方位边界检测单元193将A点、B点的方位检测为凸部的方位，向凸部方位边界变动计算单元194输出检测出的方位。
凸部方位边界变动计算单元194对每个时刻将从凸部方位边界检测单元193获取的凸部的方位存储在凸部方位表中。然后，凸部方位边界变动计算单元194在凸部方位表中，根据凸部的时间变动，判定静止物体边界中包含的移动物体。
图12A是表示凸部方位表的一例的图。图12A的各行将各时刻以帧号表示，各列表示方位。凸部方位边界变动计算单元194对每个帧号将表示凸部的标记(图12A的情况下，为A或B)存储在凸部方位表中。
在目标物体横切雷达装置1的探测范围内那样移动的情况下，产生目标物体的移动方向成为横向距离方向的区域(以下，称为横向距离区域)。在该情况下，若目标物体进入横向距离区域，则在静止物体边界产生凸部。然后，若目标物体在横向距离区域内移动，则产生的凸部在方位方向上移动。
具体而言，凸部方位边界变动计算单元194将凸部方位表中存储了标记的时刻判定为目标物体进入了横向距离区域的时刻。然后，凸部方位边界变动计算单元194通过观测凸部的时序中的变化，判定对应凸部的目标物体的移动方向。
在图12A所示的凸部方位表的情况下，在n-3时刻没有存储表示凸部的标记，但在n-2时刻存储有A、B的标记。然后，在n-2时刻存储的A、B的标记在n-1时刻、n时刻中，在方位轴方向的正的方向上移动。
这种情况下，凸部方位边界变动计算单元194判定为在n-2时刻目标物体进入了横向距离区域。此外，凸部方位边界变动计算单元194判定为在n-2时刻至n时刻为止的期间，目标物体在方位轴方向的正的方向上移动。
凸部方位边界变动计算单元194向输出判定单元195输出进入了横向距离区域的目标物体的方位和移动方向。在那个时候，凸部方位边界变动计算单元194也可以基于目标物体的方位方向的移动量计算目标物体的速度，向输出判定单元195输出。
再者，在凸部方位表中，也有包含起因于静止物体的形状的凸部的情况。这种情况下，起因于静止物体的形状的凸部的标记，在各时刻中被存储在同一方位方向中。凸部方位边界变动计算单元194观测凸部的时序中变化，所以不将同一方位方向中存储的凸部的标记判定为目标物体。
输出判定单元195使用从凸部方位边界变动计算单元194获取的目标物体的方位和移动方向(和速度)、从坐标转换单元192获取的当前的静止物体边界，生成横向距离移动目标信息。
具体而言，输出判定单元195将对应于当前的静止物体边界的[方位，距离]平面上的目标物体的方位的区域判定为目标物体的当前的位置，将目标物体的当前的位置生成为横向距离移动目标信息。此外，输出判定单元195也可以包含目标物体的移动方向(和速度)而生成横向距离移动目标信息。
图12B是表示雷达装置1先前观测到的静止物体边界的一例的图。再者，图12B表示目标物体是人的例子。人在静止物体前移动，但在以雷达装置1为基准、不是横向距离方向的方向上移动。因此，人没有被作为静止物体边界检测。即，人被作为移动物体检测。
接着，图12C是表示雷达装置1当前观测到的静止物体边界的一例的图。再者，图12C表示目标物体是人的例子。在静止物体前移动的人的移动方向与雷达装置1之间的位置关系变化，所以以雷达装置1为基准而在横向距离方向上移动的方向上变化。因此，雷达装置1检测的静止物体边界包含人的边界。
这里，将先前检测出的静止物体边界转换为当前的坐标系的静止物体边界不包含人的边界。因此，雷达装置1将转换为当前的坐标系的先前的静止物体边界和当前的静止物体边界进行比较，可以判定检测出的凸部为横向距离方向上移动的目标物体(图12C中为人)。
而且，雷达装置1通过观测检测出的凸部的方位变动，可跟踪检测在横向距离方向上移动的目标物体。
如以上说明的，在本实施方式1中，静止物体多普勒区域计算单元17使用雷达装置1的速度计算雷达装置1的探测范围内的静止物体的多普勒速度，静止物体边界检测单元18获取表示每个方位、每个距离、以及每个多普勒速度的回波信号的反射强度的地图，从对应于静止物体的多普勒速度的反射强度检测以雷达装置为基准的静止物体边界。然后，静止物体边界变动计算单元19基于静止物体边界的时间变化，计算在静止物体边界中包含的移动物体。通过该结构，即使在横向距离方向上移动的、即在静止物体多普勒区域内移动的目标物体的多普勒速度与周围静止物体相等，也可以将目标物体从周围静止物体分离检测。
(实施方式2)
在实施方式1中，说明了在静止物体边界检测单元检测静止物体边界时，将[方位，距离，多普勒]地图中的对应于静止物体多普勒区域的区域的数据向由方位轴和距离轴规定的[方位，距离]平面映射的例子。在本实施方式2中，说明将[方位，距离，多普勒]地图中的对应于静止物体多普勒区域的区域的数据向由方位轴和多普勒轴规定的[方位，多普勒]平面映射的例子。
图13是表示本实施方式2的静止物体边界检测单元28的结构的一例的框图。在图13中，对与图2、图6同样的结构，附加相同的标号，并省略说明。
本实施方式2的雷达装置具有在图2所示的雷达装置1中，静止物体边界检测单元18被置换为图13所示的静止物体边界检测单元28的结构。
静止物体边界检测单元28具有方位多普勒平面映射单元281、聚簇单元282和边界检测单元283。以下，参照图14A、图14B说明各自的结构。
图14A、图14B是表示本实施方式2中的静止物体边界的检测方法的一例的图。
如图14A所示，方位多普勒平面映射单元281将从到来方向估计单元14(参照图2)获取的[方位，距离，多普勒]地图的数据向由方位轴和多普勒轴规定的[方位，多普勒]平面映射。此时，在1个方位、1个多普勒中，映射多个数据的情况下，方位多普勒平面映射单元281根据空间频谱的加法、功率的加法、或选择最大值等的方法，从多个数据计算1个数据，向[方位，多普勒]平面映射。此外，在向[方位，多普勒]平面映射时，方位多普勒平面映射单元281将映射前的数据的各距离分量相关联映射后的数据来保持。以下，将映射后的[方位，多普勒]平面上的数据称为[方位，多普勒]地图。
聚簇单元282从方位多普勒平面映射单元281获取[方位，多普勒]地图，从静止物体多普勒区域计算单元17获取静止物体多普勒区域。然后，如图14B所示，聚簇单元282提取对应于[方位，多普勒]地图中的静止物体多普勒区域的区域的数据，判定提取出的数据之内、对应于反射点的距离分量是否在附近，将在距离坐标附近的反射点聚簇。通过进行聚簇，可以将多个反射点集中为一个目标来处理。
如果在静止物体多普勒区域内，邻接的反射点的距离分量的差分在规定的范围以下，则聚簇单元282就可以判定为位于附近。
聚簇单元282向边界检测单元283输出聚簇处理后的[方位，多普勒]地图。
边界检测单元283在从聚簇单元282获取的聚簇处理后的[方位，多普勒]地图中，检测聚簇的反射点的两端的坐标的方位分量(图14B中的A点、B点)。然后，边界检测单元283从检测出的A点、B点的方位和相关联各自的方位的距离分量，生成[方位，距离]平面的数据。其结果，边界检测单元283将与图10所示的静止物体边界同样的静止物体边界作为[方位，距离]平面的数据生成。
边界检测单元283向静止物体边界变动检测单元19输出与图10所示的静止物体边界同样的静止物体边界。
如以上说明的，在本实施方式2中，静止物体边界检测单元28获取表示每个方位、每个距离、以及每个多普勒速度的回波信号的反射强度的地图，通过将对应于静止物体的多普勒速度的地图的反射强度映射到由方位轴和多普勒轴规定的[方位，多普勒]平面，可以检测以雷达装置1为基准的静止物体边界。
通过提取[方位，多普勒]地图中的静止物体多普勒区域的IQ数据，可以将检测目标物体限定为周围静止物体和在横向距离方向上移动的、即被观测静止物体多普勒区域内的多普勒速度的移动体。即，可以将具有距离方向的多普勒速度分量的移动体从检测目标中除外，所以可以降低聚簇单元282中的聚簇错误的几率。
通过检测如本结构那样聚簇后的方位边界的时间变动，即使横向距离方向上移动的目标物体的多普勒速度与周围静止物体相等，也可以将目标物体从周围静止物体分离检测。
(实施方式3)
在本实施方式3中，说明检测在横向距离方向上移动的、即在静止物体多普勒区域内移动的目标物体和在与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体的例子。
图15是表示本实施方式3的雷达装置3的结构的一例的框图。在图15中，对与图2同样的结构，附加相同的标号，省略说明。
本实施方式3的雷达装置3具有在图2所示的雷达装置1中追加了移动体检测单元31和检测结果结合单元32的结构。
移动体检测单元31向由方位轴和多普勒轴规定的[方位，多普勒]平面映射从到来方向估计单元14获取的[方位，距离，多普勒]地图的数据。
此时，移动体检测单元31在1个方位、1个多普勒中映射多个数据的情况下，根据空间频谱的加法、功率的加法、或选择最大值等的方法，从多个数据计算1个数据，向[方位，多普勒]平面映射。
此外，移动体检测单元31向[方位，多普勒]平面映射时，将映射前的数据的各距离分量相关联映射后的数据来保持。以下，将映射后的[方位，多普勒]平面上的数据称为[方位，多普勒]地图。
移动体检测单元31在[方位，多普勒]地图中，将在距离分量附近的反射点聚簇。此外，移动体检测单元31从静止物体多普勒区域计算单元17获取静止物体多普勒区域。然后，移动体检测单元31检测在聚簇后的[方位，多普勒]平面中、在静止物体多普勒区域外的区域存在的反射点。
如前述，静止物体多普勒区域内存在的反射点是，从静止物体反射的点、或从在横向距离方向上移动的、即被观测静止物体多普勒区域内的多普勒速度的目标物体反射的点。移动体检测单元31通过检测在静止物体多普勒区域外的区域存在的反射点，可以检测在与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体。
移动体检测单元31向检测结果结合单元32输出表示检测出的目标物体的反射点的位置的信息。
检测结果结合单元32从移动体检测单元31获取表示与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体的位置的信息。检测结果结合单元32从静止物体边界变动检测单元19获取表示在横向距离方向上移动的、即被观测静止物体多普勒区域内的多普勒速度的目标物体的位置的横向距离移动目标信息。然后，检测结果结合单元32将与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体的位置和横向距离方向上移动的目标物体的位置进行结合。
图16A、图16B是表示检测结果结合单元32中的结合处理的图。图16A表示与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体X，图16B表示横向距离方向上移动的目标物体X。检测结果结合单元32将图16A所示的目标物体X的位置和图16B所示的目标物体X的位置进行结合，作为表示雷达装置3的探测范围内中的目标物体X的位置的移动目标信息输出。
如以上说明的，本实施方式3的雷达装置3具有：检测与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体的移动体检测单元31，以及将与横向距离方向不同的方向上移动的目标物体的位置和横向距离方向上移动的目标物体的位置结合输出的检测结果结合单元32。通过该结构，可以无中断地进行在雷达装置的探测范围内移动的目标物体的检测，可以更有效地进行探测范围内的目标物体的跟踪。
再者，在本实施方式3中，说明了雷达装置3具有图2所示的静止物体边界检测单元18的例子，但本发明不限于此。静止物体边界检测单元18也可以被置换为图13所示的静止物体边界检测单元28。
再者，在上述的各实施方式中，说明了使用三维的[方位，距离，多普勒]地图，在二维的平面上进行映射，检测静止物体边界的例子，但本发明不限于此。只要检测静止物体边界时所用的数据是表示与每个方位、每个距离、以及每个多普勒速度相关联的回波信号的反射强度的数据，则不限定于三维的地图。然后，静止物体边界检测单元使用与该数据中包含的静止物体的多普勒速度对应的反射强度的数据，计算静止物体边界。此时，静止物体边界检测单元也可以不进行向二维的平面的映射，而基于反射强度的强弱，计算静止物体边界。
以上，一边参照附图一边说明了各种实施方式，但不言而喻，本发明不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的范畴内，显然可设想各种变更例或修正例，并认可它们当然属于本发明的技术范围。此外，在不脱离发明的宗旨的范围中，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。
本发明可通过软件、硬件或与硬件协同的软件来实现。
用于上述实施方式的说明中的各功能块可部分或全部地被作为集成电路即LSI来实现，上述实施方式中说明的各过程(porcess)也可以部分或全部地由一个LSI或LSI的组合来控制。LSI可以单独地由一个芯片构成，也可以包含功能块的一部分或全部地由一个芯片构成。LSI也可以包括数据的输入和输出。根据集成程度的不同，LSI有时也可以被称为IC、系统LSI、超大LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。
集成电路的方法不限于LSI，也可以用专用电路、通用处理器或专用处理器来实现。此外，也可以使用可在LSI制造后编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)，或者使用可重构LSI内部的电路单元的连接、设定的可重构处理器(Reconfigurable Processor)。本发明也可以作为数字处理或模拟处理来实现。
而且，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术，如果出现能够替代LSI的集成电路化的技术，当然可利用该技术进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。
本发明对车辆上装载的雷达装置是有用的。
标号说明
1、3 雷达装置
11 雷达信号发送单元
12 距离测量单元
13 多普勒滤波器单元
14 到来方向估计单元
15 车辆信息获取单元
16 雷达移动量计算单元
17 静止物体多普勒区域计算单元
18、28 静止物体边界检测单元
19 静止物体边界变动检测单元
31 移动体检测单元
32 检测结果结合单元
181、283 边界检测单元
182 边界跟踪检测单元
182a、191 缓冲器
182b、192 坐标转换单元
182c 边界平滑单元
193 凸部方位边界检测单元
194 凸部方位边界变动计算单元
195 输出判定单元
281 方位多普勒平面映射单元
282 聚簇(clustering)单元

Claims (8)

1.雷达装置，包括：
发送单元，发送雷达信号；
接收单元，接收从物体反射了所述雷达信号的回波信号；
静止物体边界检测单元，使用所述回波信号，检测静止物体存在的区域的边界；以及
静止物体边界变动检测单元，检测所述静止物体存在的区域的边界时间变化的区域，将对于所述接收单元在横向距离方向上移动的所述时间变化的区域检测为移动的第1物体。
2.如权利要求1所述的雷达装置，还包括：
雷达移动量计算单元，计算所述雷达装置的速度；
静止物体多普勒区域计算单元，使用所述雷达装置的速度，计算由所述雷达装置的方位、距离规定的探测范围内的静止物体的多普勒速度；以及
接收信号分析单元，分析所述回波信号，生成表示与所述每个方位、所述每个距离、以及所述回波信号表示的每个多普勒速度相关联的所述回波信号的反射强度的IQ数据，
所述静止物体边界检测单元使用在所述IQ数据之中与所述静止物体的多普勒速度相对应的反射强度，检测所述静止物体存在的区域的边界。
3.如权利要求2所述的雷达装置，
所述IQ数据是由表示所述方位的轴、表示所述距离的轴、以及表示所述多普勒速度的轴规定的三维的地图，
所述静止物体边界检测单元从所述三维的地图向由表示所述距离的轴和表示所述方位的轴规定的二维平面映射与所述静止物体的多普勒速度对应的所述反射强度，将所述二维平面上的反射强度表示的边界检测为所述静止物体存在的区域的边界。
4.如权利要求3所述的雷达装置，
所述静止物体边界检测单元进行当前的静止物体存在的区域的边界和将先前的静止物体存在的区域的边界转换为当前的坐标系的边界的平滑化处理，将平滑处理后的边界作为所述静止物体存在的区域的边界向所述静止物体边界变动检测单元输出。
5.如权利要求2所述的雷达装置，
所述IQ数据是由表示所述方位的轴、表示所述距离的轴、以及表示所述多普勒速度的轴规定的三维的地图，
所述静止物体边界检测单元从所述三维的地图向由表示所述方位的轴和表示所述多普勒速度的轴规定的二维平面映射与所述静止物体的多普勒速度对应的所述反射强度，将所述二维平面上的反射强度表示的边界检测为所述静止物体存在的区域的边界。
6.如权利要求1所述的雷达装置，
在所述静止物体存在的区域的边界中包含的凸部伴随时间的变化而移动的情况下，所述静止物体边界变动检测单元将所述凸部检测为所述第1物体。
7.如权利要求2所述的雷达装置，还包括：
移动体检测单元，基于所述IQ数据之中与所述静止物体的多普勒速度不同的多普勒速度对应的反射强度，检测在与横向距离方向不同的方向上移动的第2物体；以及
检测结果结合单元，将所述第1物体的位置信息和所述第2物体的位置信息集中输出。
8.检测方法，包括以下步骤：
发送雷达信号；
接收从物体反射了所述雷达信号的回波信号；
使用所述回波信号，检测静止物体存在的区域的边界；
检测所述静止物体存在的区域的边界时间变化的区域；
将对于接收单元在横向距离方向上移动的所述时间变化的区域检测为移动的第1物体。
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