CN116113847A - 电子设备、电子设备的控制方法及程序 - Google Patents

电子设备、电子设备的控制方法及程序 Download PDF

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童方伟
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Abstract

一种电子设备，具备：发送天线，发送发送波；接收天线，接收发送波被反射后的反射波；以及控制部，基于作为发送波发送的发送信号和作为反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标，控制部基于与相对于电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。

Description

电子设备、电子设备的控制方法及程序
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年9月28日在日本提交的日本专利申请2020-162621的优先权，在此引入该在先申请的全部内容作为参照。
技术领域
本公开涉及电子设备、电子设备的控制方法及程序。
背景技术
例如在与汽车相关的产业等领域中，测定本车辆与规定物体之间的距离等的技术受到重视。特别是近年来，关于通过发送毫米波这样的电波并接收由障碍物等物体反射的反射波来测定与物体之间的距离等的雷达(RADAR(Radio Detecting and Ranging))的技术，进行了各种研究。随着辅助驾驶员驾驶的技术以及与使驾驶的一部分或全部自动化的自动驾驶相关的技术的发展，预测这种测定距离等的技术的重要性今后会越来越高。
另外，关于通过接收所发送的电波被规定的物体反射后的反射波来检测该物体的存在等的技术，提出了各种方案。例如，专利文献1公开了一种通过将过去的反射波数据存储为地图来抑制杂波的装置。另外，专利文献2公开了一种雷达装置，其将多个目标区分为移动物体和静止物体，并测量各物体的距离及速度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-093975
专利文献2：日本特开2000-180536号公报
发明内容
一实施方式所涉及的电子设备，具备：发送天线，发送发送波；接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及控制部。
所述控制部基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标。
所述控制部基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
一实施方式所涉及的电子设备的控制方法，包括：
从发送天线发送发送波的步骤；
从接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标的步骤。
在所述控制方法中，在所述检测步骤中，基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
一实施方式所涉及的程序，使电子设备执行如下步骤：
从发送天线发送发送波的步骤；
从接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标的步骤。
在所述程序中，在所述检测步骤中，基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
附图说明
图1是说明一实施方式所涉及的电子设备的使用方式的图。
图2是示意性地表示一实施方式所涉及的电子设备的结构的功能框图。
图3是表示一实施方式所涉及的电子设备的结构的一部分的功能框图。
图4是说明一实施方式所涉及的发送信号的结构的图。
图5是说明一实施方式所涉及的电子设备的动作的流程图。
图6是表示对一实施方式所涉及的控制部中的处理结果进行说明的比较例的图。
图7是表示一实施方式所涉及的控制部中的处理结果的例子的图。
具体实施方式
在上述的雷达这样的技术中，期望能够通过接收所发送的发送波被规定的物体反射后的反射波来良好地检测物体。本公开的目的在于提供一种能够良好地检测物体的电子设备、电子设备的控制方法以及程序。根据一实施方式，能够提供一种能够良好地检测物体的电子设备、电子设备的控制方法以及程度。以下，参照附图对一实施方式进行详细地说明。
一实施方式所涉及的电子设备例如通过安装于静止的结构物(静止物)，能够检测存在于该静止物的周围的规定的物体。这里，静止物例如可以是设置在交叉路口的信号灯或路侧机等任意的设备，例如也可以是室内的地板、墙壁或顶棚等任意的地方。因此，一实施方式所涉及的电子设备能够从设置于静止物的发送天线向静止物的周围发送发送波。另外，一实施方式所涉及的电子设备能够从设置于静止物的接收天线接收发送波被反射后的反射波。发送天线和接收天线中的至少一方也可以设置在例如设置于静止物的雷达传感器等中。
以下，作为典型的例子，对一实施方式所涉及的电子设备安装于静止的结构物的结构进行说明。这里，一实施方式所涉及的电子设备检测的对象例如可以是存在于安装于静止物的电子设备的周围的汽车等。一实施方式所涉及的电子设备检测的对象不限于汽车。一实施方式所涉及的电子设备检测的对象可以是自动驾驶汽车、公共汽车、卡车、摩托车、自行车、船舶、飞机、拖拉机等农业作业装置、除雪车、清扫车、巡逻车、救护车、消防车、直升机以及无人机等各种物体。一实施方式所涉及的电子设备在安装于静止物的电子设备的周围的物体可能移动的状况下，能够测定电子设备与该物体之间的距离等。另外，一实施方式所涉及的电子设备即使在电子设备及物体双方处于静止，也能够测定电子设备与物体之间的距离等。
首先，对根据一实施方式所涉及的电子设备检测物体的例子进行说明。
图1是说明一实施方式所涉及的电子设备的使用方式的图。图1示出了将一实施方式所涉及的电子设备设置于静止物的例子，该电子设备具备包括发送天线和接收天线的传感器的功能。
在图1所示的静止物100中，设置有一实施方式所涉及的电子设备1，该电子设备1具备作为包括发送天线和接收天线的传感器的功能。另外，图1所示的静止物100例如也可以内置有一实施方式所涉及的电子设备1。关于电子设备1的具体结构将在后面叙述。电子设备1例如可以具备发送天线以及接收天线中的至少一个。另外，电子设备1也可以适当地包括电子设备1所包含的控制部10(图2)的至少一部分等，其他功能部可包含至少任意一个。另外，电子设备1也可以将电子设备1所包含的控制部10(图2)的至少一部分等、其他功能部的至少任意一个设置在电子设备1的外部。图1所示的静止物100例如可以是设置在交叉路口的信号灯或路侧机那样的结构物，但也可以设置在任意类型的结构物。在图1中，静止物100可以是静止的而不移动。
如图1所示，在静止物100上设置有具备发送天线的电子设备1。在图1所示的例子中，具备发送天线和接收天线的电子设备1朝向静止物100的Y轴正方向仅设置一个。这里，电子设备1设置于静止物100的位置不限于图1所示的位置，也可以适当地设置在其他位置。另外，这样的电子设备1的个数根据静止物100中的测定范围和/或精度等各种条件(或要求)，可以是1个以上的任意数。
如后所述，电子设备1从发送天线发送电磁波作为发送波。例如在静止物100的周围存在规定的物体(例如图1所示的物体200)的情况下，从电子设备1发送的发送波的至少一部分被该物体反射而形成反射波。并且，通过例如由电子设备1的接收天线接收这样的反射波，安装在静止物100上的电子设备1能够将该物体检测为目标。
具备发送天线的电子设备1典型地可以是收发电波的雷达(RADAR(RadioDetecting and Ranging))传感器。然而，电子设备1不限于雷达传感器。一实施方式所涉及的电子设备1例如也可以是基于利用光波的LIDAR(Light Detection and Ranging：光探测与测距、Laser Imaging Detection and Ranging：激光成像探测与测距)技术的传感器。这样的传感器例如能够构成为包含贴片天线等。由于诸如RADAR和LIDAR之类的技术是已知的，因此有时适当地简化或省略详细的说明。
安装在图1所示的静止物100上的电子设备1从接收天线接收从发送天线发送的发送波的反射波。这样，电子设备1能够将存在于距静止物100规定距离内的规定物体200检测为目标。例如，如图1所示，电子设备1能够测定静止物100与规定物体200之间的距离L。另外，电子设备1还能够测定静止物100与规定物体200之间的相对速度。此外，电子设备1还能够测定来自规定物体200的反射波到达静止物100的方向(到达角θ)。
这里，物体200例如可以是在静止物100的周围行驶的汽车等。另外，物体200可以是存在于静止物100周围的任何物体，例如摩托车、自行车、婴儿车、行人等人类、动物、昆虫等其他生命体、护栏、中央隔离带、道路标识、人行道台阶、墙壁、检修孔、房屋、大楼、桥梁等建筑物、或障碍物等。此外，物体200可以是移动的，也可以是停止的或静止的。例如，物体200可以是停放或停止在静止物100周围的汽车等。另外，物体200不仅可以是位于车道上的物体，也可以是位于人行道、农场、农田、停车场、空地、道路上的空间、店铺内、人行横道、水上、空中、排水沟、河流、其它移动体中、建筑物、其他结构物的内部或外部等适当的场所的物体。在本公开中，电子设备1检测的物体除了无生命物体之外，还包括人、狗、猫及马、其它动物等生物。本公开的电子设备1所检测的物体包括通过雷达技术检测的包括人、物以及动物等的物标。
在图1中，电子设备1的大小与静止物100的大小的比率不一定表示实际的比率。另外，在图1中，示出了电子设备1设置在静止物100的外部的状态。然而，在一实施方式中，电子设备1可以设置在静止物100的各种位置上。例如，在一实施方式中，电子设备1也可以设置在静止物100的内部，而不出现在静止物100的外观上。
以下，作为典型的例子，对电子设备1的发送天线发送如毫米波(30GHz以上)或者准毫米波(例如20GHz～30GHz附近)等这样的频带的电波的情况进行说明。例如，电子设备1的发送天线也可以发送如77GHz～81GHz这样的具有4GHz的频带宽度的电波。
图2是示意性地表示一实施方式所涉及的电子设备1的结构例的功能框图。另外，图3是更详细地表示图2所示的电子设备1的控制部10的功能框图。以下，对一实施方式所涉及的电子设备1的结构的一例进行说明。
在通过毫米波方式的雷达测定距离等时，大多使用频率调制连续波雷达(以下，记为FMCW雷达(Frequency Modulated Continuous Wave radar))。FMCW雷达扫描所发送的电波的频率来生成发送信号。因此，例如在使用79GHz频带的电波的毫米波方式的FMCW雷达中，所使用的电波的频带例如为77GHz～81GHz这样的具有4GHz的频带宽度。79GHz频带的雷达与例如24GHz、60GHz、76GHz频带等其他毫米波/准毫米波雷达相比，具有可使用的频带宽度更宽的特征。以下，作为示例对这样的实施方式进行说明。本公开所利用的FMCW雷达方式也可以包含以比通常短的周期发送线性调频脉冲信号的FCM方式(Fast-ChirpModulation)。信号生成部21生成的信号不限于FM-CW方式的信号。信号生成部21生成的信号也可以是FM-CW方式以外的各种方式的信号。存储在任意的存储部中的发送信号序列可以根据这些各种方式而不同。例如，在上述FM-CW方式的雷达信号的情况下，可以使用在每个时间采样中频率增加的信号和减少的信号。上述的各种方式能够适当应用已知的技术，因此省略更详细的说明。
如图2所示，一实施方式所涉及的电子设备1具备控制部10。另外，一实施方式所涉及的电子设备1也可以适当地包含发送部20以及接收部30A～30D等中的至少任意一个这样的其他功能部。如图2所示，电子设备1可以具备接收部30A～30D这样的多个接收部。以下，在不区别接收部30A、接收部30B、接收部30C、接收部30D的情况下，仅记为“接收部30”。
如图3所示，控制部10可以具备距离FFT处理部11、速度FFT处理部12、差分计算部13、存储部14、更新处理部15、判定部16、到达角推定部17以及物体检测部18。关于控制部10所包含的这些功能部，将在后面进一步说明。
如图2所示，发送部20可以具备信号生成部21、合成器22、相位控制部23A及23B、放大器24A及24B、以及发送天线25A及25B。以下，在不区别相位控制部23A和相位控制部23B的情况下，仅记为“相位控制部23”。另外，以下，在不区别放大器24A和放大器24B的情况下，仅记为“放大器24”。另外，以下，在不区别发送天线25A和发送天线25B的情况下，仅记为“发送天线25”。
如图2所示，接收部30可以具备分别对应的接收天线31A～31D。以下，在不区别接收天线31A、接收天线31B、接收天线31C、接收天线31D的情况下，仅记为“接收天线31”。另外，如图2所示，多个接收部30可以分别具备LNA32、混频器33、IF部34以及AD转换部35。接收部30A～30D可以分别为同样的结构。在图2中，作为代表例，仅概略地示出了接收部30A的结构。
上述的电子设备1例如可以具备发送天线25以及接收天线31。另外，电子设备1也可以适当地包含控制部10等其他功能部中的至少任意一个。
一实施方式所涉及的电子设备1所具备的控制部10，能够进行以构成电子设备1的各功能部的控制为首的电子设备1整体的动作的控制。在一实施方式中，控制部10可以具备对作为反射波而由接收部30接收到的接收信号执行各种信号处理的功能。控制部10可以包括至少一个例如CPU(Central Processing Unit：中央处理器)那样的处理器，以提供为了执行各种功能的控制和处理能力。控制部10可以由一个处理器来实现，也可以由几个处理器来实现，还可以分别由单独的处理器来实现。处理器可以被实现为单个集成电路。集成电路也被称为IC(Integrated Circuit)。处理器可以被实现为多个能够通信连接的集成电路和分立电路。处理器可以基于其它各种已知技术来实现。在一实施方式中，控制部10例如可以构成为CPU以及由该CPU执行的程序。控制部10也可以适当包含控制部10的动作所需的存储器(任意的存储部)。
这里，任意的存储部(控制部10的动作所需的存储器)可以存储在控制部10中执行的程序、以及在控制部10中执行的处理的结果等。另外，任意的存储部可以作为控制部10的工作存储器发挥功能。任意的存储部例如能够由半导体存储器或磁盘等构成，但不限于此，能够是任意的存储装置。另外，例如，任意的存储部也可以是插入到本实施方式所涉及的电子设备1中的存储卡那样的存储介质。另外，如上所述，任意的存储部也可以是作为控制部10使用的CPU的内部存储器。
在一实施方式中，任意的存储部可以存储用于设定通过从发送天线25发送的发送波T以及从接收天线31接收的反射波R来检测物体的范围的各种参数。
在一实施方式所涉及的电子设备1中，控制部10能够控制发送部20和接收部30中的至少一方。在这种情况下，控制部10可以基于存储在任意存储部中的各种信息来控制发送部20和接收部30中的至少一方。另外，在一实施方式所涉及的电子设备1中，控制部10可以指示信号生成部21生成信号，或者控制信号生成部21生成信号。
信号生成部21通过控制部10的控制，生成从发送天线25作为发送波T发送的信号(发送信号)。信号生成部21在生成发送信号时，例如可以基于控制部10的控制来分配发送信号的频率。具体而言，信号生成部21例如可以按照由控制部10设定的参数来分配发送信号的频率。例如，信号生成部21通过从控制部10或任意的存储部接收频率信息，生成例如77～81GHz那样的频带的规定的频率的信号。信号生成部21例如可以构成为包含电压控制振荡器(VCO)那样的功能部。
信号生成部21可以构成为具有该功能的硬件，例如也可以构成为微型计算机等，例如还可以构成为CPU那样的处理器以及由该处理器执行的程序等。以下说明的各功能部也可以构成为具有该功能的硬件，在可能的情况下，例如也可以由微型计算机等构成，例如也可以构成为CPU那样的处理器以及由该处理器执行的程序等。
在一实施方式所涉及的电子设备1中，信号生成部21可以生成例如线性调频脉冲信号那样的发送信号(发送线性调频脉冲信号)。特别是，信号生成部21也可以生成频率周期性地线性变化的信号(线性调频脉冲信号)。例如，信号生成部21也可以是频率随着时间的经过从77GHz到81GHz周期性地线性增大的线性调频脉冲信号。另外，例如，信号生成部21也可以生成频率随着时间的经过从77GHz到81GHz周期性地反复进行线性的增大(向上线性调频脉冲)和减小(向下线性调频脉冲)的信号。信号生成部21生成的信号例如也可以在控制部10中预先设定。另外，信号生成部21生成的信号例如可以预先存储在任意的存储部等。由于在雷达这样的技术领域中使用的线性调频脉冲信号是已知的，因此将适当地简化或省略更详细的说明。由信号生成部21生成的信号被提供给合成器22。
图4是说明信号生成部21生成的线性调频脉冲信号的例子的图。
在图4中，横轴表示经过的时间，纵轴表示频率。在图4所示的例子中，信号生成部21生成频率周期性地线性变化的线性调频脉冲信号。在图4中，将各线性调频脉冲信号表示为c1、c2、…、c8。如图4所示，在各个线性调频脉冲信号中，频率随着时间的经过而线性地增大。
在图4所示的例子中，如c1、c2、…、c8那样包含8个线性调频脉冲信号而构成1个子帧。即，图4所示的子帧1和子帧2等分别包含如c1、c2、…、c8那样8个线性调频脉冲信号而构成。另外，在图4所示的例子中，如包含子帧1～子帧16那样16个子帧而构成1个帧。即，图4所示的帧1和帧2等分别包含16个子帧而构成。另外，如图4所示，在帧彼此之间也可以包括规定长度的帧间隔。图4所示的1个帧例如可以是30毫秒至50毫秒左右的长度。
在图4中，帧2以后也可以是同样的结构。另外，在图4中，帧3以后也可以是同样的结构。在一实施方式所涉及的电子设备1中，信号生成部21可以生成发送信号作为任意数量的帧。另外，在图4中，省略了一部分线性调频脉冲信号进行表示。这样，信号生成部21生成的发送信号的时间与频率之间的关系例如可以存储在任意的存储部等中。
这样，一实施方式所涉及的电子设备1可以发送由包含多个线性调频脉冲信号的子帧构成的发送信号。另外，一实施方式所涉及的电子设备1可以发送由包含规定数量的子帧的帧构成的发送信号。
以下，对电子设备1发送图4所示的帧结构的发送信号的情况进行说明。然而，图4所示的帧结构是一个例子，例如1个子帧所包含的线性调频脉冲信号不限于8个。在一实施方式中，信号生成部21可以生成包含任意数量(例如任意多个)的线性调频脉冲信号的子帧。另外，图4所示的子帧结构也是一例，例如1个帧所包含的子帧不限于16个。在一实施方式中，信号生成部21可以生成包含任意数量(例如任意多个)的子帧的帧。信号生成部21可以生成不同频率的信号。信号生成部21也可以生成带宽中的频率f分别不同的多个离散信号。
返回到图2，合成器22使信号生成部21所生成的信号的频率提高到规定的频带的频率。合成器22可以使信号生成部21所生成的信号的频率提高到作为从发送天线25发送的发送波T的频率而选择的频率。作为从发送天线25发送的发送波T的频率而选择的频率例如可以通过控制部10来设定。另外，作为从发送天线25发送的发送波T的频度而选择的频率例如也可以存储在任意的存储部中。由合成器22提高了频率的信号被提供给相位控制部23和混频器33。在相位控制部23为多个的情况下，可以将由合成器22提高了频率的信号分别提供给多个相位控制部23。另外，在接收部30为多个的情况下，可以将由合成器22提高了频率的信号提供给多个接收部30中的各个混频器33。
相位控制部23控制由合成器22提供的发送信号的相位。具体而言，相位控制部23例如可以基于控制部10的控制，使由合成器22提供的信号的相位适当地提前或延迟，从而调整发送信号的相位。在这种情况下，相位控制部23也可以基于从多个发送天线25发送的各个发送波T的路径差，调整各个发送信号的相位。通过相位控制部23适当调整各个发送信号的相位，从多个发送天线25发送的发送波T在规定的方向上相互增强而形成波束(波束成形)。在这种情况下，波束成形的方向与多个发送天线25分别发送的发送信号的应控制的相位量之间的相关关系例如可以预先存储在任意的存储部中。由相位控制部23进行了相位控制的发送信号被提供给放大器24。
放大器24例如基于控制部10的控制使由相位控制部23提供的发送信号的功率(电力)放大。在电子设备1具有多个发送天线25的情况下，多个放大器24例如可以基于控制部10的控制，分别使由多个相位控制部23中分别对应的相位控制部23提供的发送信号的功率(电力)放大。使发送信号的功率放大的技术本身是已知的，因此省略更详细的明说。放大器24与发送天线25连接。
发送天线25将由放大器24放大后的发送信号作为发送波T输出(发送)。在电子设备1具备多个发送天线25的情况下，多个发送天线25可以将由多个放大器24中分别对应的放大器放大后的发送信号分别作为发送波T输出(发送)。发送天线25能够与已知的雷达技术中使用的发送天线同样地构成，因此省略更详细的说明。
这样，一实施方式所涉及的电子设备1具备发送天线25，能够从发送天线25发送发送信号(例如发送线性调频脉冲信号)作为发送波T。这里，构成电子设备1的各功能部中的至少一个也可以容纳在一个壳体中。另外，在这种情况下，该一个壳体也可以是不能被容易地打开的结构。例如，发送天线25、接收天线31和放大器24可以容纳在一个壳体中，并且该壳体可以为不容易被打开的结构。此外，这里，在电子设备1设置于静止物100的情况下，发送天线25例如可以通过雷达罩那样的罩构件将发送波T发送到静止物100的外部。在这种情况下，雷达罩例如可以由合成树脂或橡胶那样的使电磁波通过的物质构成，该雷达罩例如可以是电子设备1的外壳。通过用雷达罩那样的构件覆盖发送天线25，能够降低发送天线25因与外部的接触而破损或发生不良情况的风险。另外，上述雷达罩和外壳有时也被称为天线罩。
图2所示的电子设备1示出了具备两个发送天线25的例子。然而，在一实施方式中，电子设备1可以具备任意数量的发送天线25。另一方面，在一实施方式中，在从发送天线25发送的发送波T在规定方向上形成波束的情况下，电子设备1可以具备多个发送天线25。在一实施方式中，电子设备1也可以具备任意多个发送天线25。在这种情况下，电子设备1也可以与多个发送天线25对应地分别具备多个相位控制部23和放大器24。并且，多个相位控制部23可以分别控制由合成器22提供并从多个发送天线25发送的多个发送波的相位。另外，多个放大器24可以分别放大从多个发送天线25发送的多个发送信号的功率。另外，在这种情况下，电子设备1也可以构成为包含多个发送天线。这样，图2所示的电子设备1在具备多个发送天线25的情况下，也可以构成为分别包含多个从该多个发送天线25发送发送波T所需的功能部。
接收天线31接收反射波R。反射波R可以是发送波T被规定物体200反射后的波。接收天线31可以构成为包含例如接收天线31A～接收天线31D那样的多个天线。接收天线31能够与已知的雷达技术中使用的接收天线同样地构成，因此省略更详细的说明。接收天线31与LNA32连接。基于由接收天线31接收到的反射波R的接收信号被提供给LNA32。
一实施方式所涉及的电子设备1能够从多个接收天线31接收作为例如线性调频脉冲信号那样的发送信号(发送线性调频脉冲信号)而发送的发送波T被规定物体200反射而得到的反射波R。这样，在发送发送线性调频脉冲信号作为发送波T的情况下，将基于接收到的反射波R的接收信号记为接收线性调频脉冲信号。即，电子设备1从接收天线31接收接收信号(例如接收线性调频脉冲信号)作为反射波R。这里，在电子设备1设置于静止物100的情况下，接收天线31例如也可以经由雷达罩那样的罩构件从静止物100的外部接收反射波R。在这种情况下，雷达罩可以由例如合成树脂或橡胶那样的使电磁波通过的物质构成。该雷达罩例如也可以作为电子设备1的外壳。通过用雷达罩那样的构件覆盖接收天线31，能够降低接收天线31因与外部的接触而破损或发生不良情况的风险。另外，上述雷达罩和外壳有时也被称为天线罩。
另外，在接收天线31设置在发送天线25附近的情况下，也可以将它们集中包含在一个电子设备1中。即，在一个电子设备1中，例如也可以包含至少一个发送天线25和至少一个接收天线31。例如，一个电子设备1可以包括多个发送天线25和多个接收天线31。在这种情况下，例如也可以用一个雷达罩那样的罩构件来覆盖一个雷达传感器。
LNA32以低噪声放大基于由接收天线31接收到的反射波R的接收信号。LNA32可以是低噪声放大器(Low Noise Amplifier)，并且以低噪声放大由接收天线31提供的接收信号。由LNA32放大的接收信号被提供给混频器33。
混频器33通过将由LNA32提供的RF频率的接收信号与由合成器22提供的发送信号混频(相乘)来生成差拍信号。由混频器33混频的差拍信号被提供给IF部34。
IF部34通过对由混频器33提供的差拍信号进行频率变换，使差拍信号的频率降低到中间频率(IF(Intermediate Frequency)频率)。通过IF部34使频率降低了的差拍信号被提供给AD转换部35。
AD转换部35对由IF部34提供的模拟的差拍信号进行数字化。AD转换部35可以由任意的模拟-数字转换电路(Analog to Digital Converter(ADC))构成。由AD转换部35数字化后的差拍信号被提供给控制部10的距离FFT处理部11。在接收部30为多个的情况下，可以将通过多个AD转换部35数字化后的各个差拍信号提供给距离FFT处理部11。
图3所示的控制部10的距离FFT处理部11基于由接收部30的AD转换部35提供的差拍信号，进行用于推定搭载有电子设备1的静止物100与物体200之间的距离的处理。距离FFT处理部11例如可以包含进行高速傅立叶变换的处理部。在这种情况下，距离FFT处理部11也可以由进行高速傅立叶变换(Fast Fourier Transform(FFT))处理的任意的电路或芯片等构成。另外，距离FFT处理部11也可以进行高速傅立叶变换以外的傅立叶变换。
距离FFT处理部11对由AD转换部35数字化后的差拍信号进行FFT处理(以下，适当地记为“距离FFT处理”)。例如，距离FFT处理部11可以对由AD转换部35提供的复信号进行FFT处理。由AD转换部35数字化后的差拍信号能够表示为信号强度(功率)的时间变化。距离FFT处理部11通过对这样的差拍信号进行FFT处理，能够表示为与各频率对应的信号强度(功率)。通过在距离FFT处理部11中进行距离FFT处理，能够基于由AD转换部35数字化后的差拍信号，得到与距离对应的复信号。
距离FFT处理部11也可以在通过距离FFT处理得到的结果中峰值为规定的阈值以上的情况下，判断为在与该峰值对应的距离处存在规定物体200。例如，已知如下方法：如基于恒定虚警率(CFAR(Constant False Alarm Rate))的检测处理那样，在根据干扰信号的平均功率或振幅检测出阈值以上的峰值的情况下，判断存在反射发送波的物体(反射物体)。
这样，一实施方式所涉及的电子设备1能够基于作为发送波T发送的发送信号以及作为反射波R接收的接收信号，将反射发送波T的物体200检测为目标。在一实施方式中，上述那样的动作可以由电子设备1的控制部10进行。
距离FFT处理部11能够基于一个线性调频脉冲信号(例如图3所示的c1)来推定与规定物体之间的距离。即，电子设备1能够通过进行距离FFT处理，测定(推定)图1所示的距离L。由于通过对差拍信号进行FFT处理来测定(推定)与规定物体之间的距离的技术本身是已知的，因此将适当地简化或省略更详细的说明。由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的结果(例如距离的信息)可以提供给速度FFT处理部12。另外，由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的结果也可以提供给后级的判定部16、到达角推定部17、和/或物体检测部18等。
速度FFT处理部12基于由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的差拍信号，进行用于推定搭载有电子设备1的静止物100与物体200之间的相对速度的处理。速度FFT处理部12例如可以包含进行高速傅立叶变换的处理部。在这种情况下，速度FFT处理部12也可以由进行高速傅立叶变换(Fast Fourier Transform(FFT))处理的任意电路或芯片等构成。速度FFT处理部12也可以进行高速傅立叶变换以外的傅立叶变换。
速度FFT处理部12对由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的差拍信号进行进一步FFT处理(以下，适当地记为“速度FFT处理”)。例如，速度FFT处理部12可以对由距离FFT处理部11提供的复信号进行FFT处理。速度FFT处理部12能够基于线性调频脉冲信号的子帧(例如图3所示的子帧1)来推定与规定物体之间的相对速度。通过在速度FFT处理部12中对多个线性调频脉冲信号进行速度FFT处理，基于与由距离FFT处理部11得到的距离对应的复信号，得到与相对速度对应的复信号。
当如上所述对差拍信号进行距离FFT处理时，能够生成多个矢量。通过求出对这些多个矢量进行速度FFT处理的结果中的峰值的相位，能够推定与规定物体的相对速度。即，电子设备1通过进行速度FFT处理，能够测定(推定)图1所示的静止物100与规定物体200之间的相对速度。通过对进行了距离FFT处理的结果进行速度FFT处理来测定(推定)与规定物体之间的相对速度的技术本身是已知的，因此适当地简化或省略更详细的说明。由速度FFT处理部12进行了速度FFT处理的结果(例如速度的信息)也可以提供给到达角推定部17。另外，由速度FFT处理部12进行了速度FFT处理的结果也可以提供给后级的判定部16和/或物体检测部18等。
另外，在速度FFT处理部12进行速度FFT处理的情况下，为了避免产生不连续点，有时进行窗口控制。在这种情况下，速度FFT处理部12也可以不输出与静止物的相对速度相邻的相对速度。
差分计算部13将与电子设备1的相对速度为0的区域(即静止物体的区域)的距离所对应的信号强度存储在存储部14中。这里，信号强度可以表示接收信号的功率或振幅。在计算差分数据的情况下，差分计算部13可以将与静止物体的区域的距离对应的信号强度的分布存储在存储部14中。
存储部14可以存储在控制部10或控制部10的各功能部中执行的程序、以及在控制部10中执行的处理的结果等。另外，存储部14也可以作为控制部10的工作存储器发挥功能。存储部14能够由例如半导体存储器或磁盘等构成，但不限于此，能够是任意的存储装置。另外，例如，存储部14也可以是插入到本实施方式所涉及的电子设备1中的存储卡那样的存储介质。另外，如上所述，存储部14可以是用作控制部10的CPU的内部存储器。存储部14也可以兼作上述任意的存储部。
差分计算部13也可以在不同的多个时间内对存储于存储部14中的与静止物体的区域的距离对应的信号强度(功率或振幅)进行平均化。
如上所述，差分计算部13对在发送波的帧中接收到的差拍信号进行如上所述的距离FFT处理和速度FFT处理。然后，差分计算部13计算与静止物体的距离对应的信号强度(功率或振幅)的分布和存储于存储部14中的与静止物体的相对速度上的距离对应的信号强度的分布之间的差分。
另一方面，差分计算部13可以不计算与电子设备1的相对速度不为0的区域(即不是静止物体的区域)的距离所对应的信号强度的差分。与计算差分时的距离对应的复信号的信号强度也可以使用不同的多个时间的移动平均、例如发送波的帧间的移动平均等来进行平滑化。
更新处理部15根据需要更新差分计算部13所使用的差分数据。例如，在存储于存储部14中的差分数据中，在不同的两个以上的时刻所获取的差分数据的相关值为阈值以上的情况下，更新处理部15也可以判断为静止物的环境没有改变并进行差分数据的更新。另外，更新处理部15在进行差分数据的更新时，也可以多次改变时刻来获取数据，并采用不受改变影响的数据。
判定部16基于由距离FFT处理部11进行了距离FFT处理的结果和/或由速度FFT处理部12进行了速度FFT处理的结果，进行关于距离和/或相对速度的判定处理。判定部16判定在规定的距离和/或规定的相对速度下是否检测到物体。以下，对判定部16的判定进行进一步说明。
在一般的FM-CW雷达技术中，基于对从接收信号提取差拍频率后的信号进行高速傅立叶变换处理等的结果，能够判定目标是否存在。这里，在从接收信号提取差拍频率并进行高速傅立叶变换处理等的结果中，还包含由杂波(不需要的反射成分)等引起的噪声(noise)成分。因此，也可以执行用于从对接收信号进行了处理的结果中去除噪声成分并仅提取目标信号的处理。
作为判定目标是否存在的方法，有对接收信号的输出设定阈值并在反射信号的强度超过该阈值的情况下视为目标存在的方式(threshold detection方式：阈值检测方式)。当采用该方式时，在杂波的信号强度超过该阈值的情况下也判定为目标，发出所谓的“误警报”。该杂波的信号强度是否超过阈值是概率统计性的。该杂波信号强度超过阈值的概率被称为“误警报概率”。作为用于将该误警报概率抑制为较低的恒定的方法，能够使用恒定虚警率(Constant False Alarm Rate)。
以下，也将恒定虚警率(Constant False Alarm Rate)简称为CFAR。在CFAR中，使用噪声的信号强度(振幅)遵循瑞利(Rayleigh)分布的假设。基于该假设，如果用于计算用来判定是否检测到目标的阈值的权重是固定的，则无论噪声的振幅如何，目标检测的错误率在理论上是恒定的。
作为一般的雷达技术中的CFAR，已知有Cell Averaging CFAR(基于单元平均的CFAR)(以下也记为CA-CFAR)这样的方式。在CA-CFAR中，可以将实施了规定的处理的接收信号的信号强度的值(例如振幅值)在每个一定的采样周期依次输入到移位寄存器。该移位寄存器在中央具有检查单元(cell under test)，在该检查单元的两侧分别具有多个参照单元(reference cell)。每次将信号强度值输入到移位寄存器时，先前输入的信号强度值从移位寄存器的一端侧(例如左端侧)向另一端侧(例如右端侧)的单元逐个移动。另外，与输入的时机同步地对参照单元的各值进行平均化。将这样得到的平均值乘以规定的权重，作为阈值计算出。在检查单元的值比这样计算出的阈值大的情况下，直接输出检查单元的值。另一方面，在检查单元的值不比计算出的阈值大的情况下，输出0(零)值。这样，在CA-CFAR中，由参照单元的平均值计算阈值，来判定目标是否存在，由此能够得到检测结果。
在CA-CFAR中，例如在多个目标接近地存在的情况下，由于算法的特性，在目标附近计算出的阈值变大。因此，尽管具有足够的信号强度，但也可能存在未被检测出的目标。同样地，在存在杂波的级差的情况下，在该杂波的级差的附近计算出的阈值也变大。在这种情况下，也可能没有检测到位于杂波的级差附近的小目标。
对于上述的CA-CFAR，作为根据参照单元中的值的中值(中间值)、或者将参照单元中的值按从小到大的顺序重新排列时的规定序号的值来得到阈值的方法，有OrderStatistic CFAR(序位统计CFAR)(以下也记为OS-CFAR)这样的方法。OS-CFER是一种基于序位统计(ordered statistics)来设定阈值并在超过该阈值的情况下判定目标存在的方法。根据该OS-CFAR，可以解决上述CA-CFAR中的问题。OS-CFAR能够通过执行部分与CA-CFAR不同的处理来实现。以下，对在一实施方式所涉及的电子设备1中执行OS-CFAR处理的情况进行说明。
判定部16可以通过OS-CFAR进行物体检测的判定。在这种情况下，判定部16也可以在静止物体的区域和非静止物体的区域中使用不同的阈值来进行判定。另外，在进行上述的窗口控制的情况下，判定部16也可以不检测与静止物体相邻的相对速度的区域。判定部16也可以使用在同一相对速度下距离不同的区域作为在OS-CFAR中使用的噪声区域。
到达角推定部17基于判定部16的判定结果，推定反射波R从规定物体200到达的方向(到达角)。到达角推定部17可以对由判定部16判定为满足阈值的点进行到达角的推定。电子设备1通过从多个接收天线31接收反射波R，能够推定反射波R到达的方向。例如，多个接收天线31以规定的间隔配置。在这种情况下，从发送天线25发送的发送波T被规定物体200反射而形成反射波R，以规定的间隔配置的多个接收天线31分别接收反射波R。然后，到达角推定部17能够基于多个接收天线31分别接收到的反射波R的相位差以及各个反射波R的路径差，来推定反射波R到达接收天线31的方向。即，电子设备1能够基于进行了速度FFT处理的结果，测定(推定)图1所示的到达角θ。
基于进行了速度FFT处理的结果，提出了各种推定反射波R到达的方向的技术。例如，作为已知的到达方向推定的算法，已知有MUSIC(MUltiple SIgnal Classification：多重信号分类)以及ESPRIT(Estimation of SIgnal Parameters via RotationalInvariance Technique：基于旋转不变技术的信号参数估计)等。因此，适当地简化或省略对已知技术的更详细的说明。由到达角推定部17推定出的到达角θ的信息(角度信息)可以提供给物体检测部18。
物体检测部18基于由距离FFT处理部11、速度FFT处理部12以及到达角推定部17中的至少任意一个提供的信息，检测存在于发送了发送波T的范围内的物体。物体检测部18可以通过基于所提供的距离信息、速度信息和角度信息进行例如聚类处理，来进行物体检测。作为对数据进行聚类时使用的算法，例如已知DBSCAN(Density-based spatialclustering of applications with noise：带有噪声的基于密度的空间聚类)等。在聚类处理中，例如也可以计算构成检测出的物体的点的平均功率。在物体检测部18中检测到的物体的距离信息、速度信息、角度信息以及功率信息例如也可以提供给其他设备等。物体检测部18也可以计算构成物体的点群的平均功率。
图2所示的电子设备1具备两个发送天线25和四个接收天线31。然而，一实施方式所涉及的电子设备1可以具备任意数量的发送天线25和任意数量的接收天线31。例如，通过具备两个发送天线25和四个接收天线31，电子设备1能够被认为具备虚拟地由八个天线构成的虚拟天线阵列。这样，电子设备1例如也可以通过使用虚拟的八个天线来接收图4所示的16个子帧的反射波R。
接着，对一实施方式所涉及的电子设备1的动作进行说明。
图5是说明电子设备1所进行的动作的流程图。以下，概略地说明电子设备1所进行的动作的流程。图5所示的动作例如可以在通过安装于静止物100的电子设备1检测存在于静止物100周围的物体时开始。
当图5所示的处理开始时，控制部10进行控制以从电子设备1的发送天线25发送发送波(步骤S11)。
当在步骤S11中发送了发送波时，控制部10进行控制，使得从电子设备1的接收天线31接收该发送波被物体反射后的反射波(步骤S12)。
当在步骤S12中接收到反射波时，控制部10对基于发送波和反射波的差拍信号进行距离FFT处理和速度FFT处理(步骤S13)。在步骤S13中，距离FFT处理部11可以进行距离FFT处理，速度FFT处理部12可以进行速度FFT处理。
在步骤S13中进行了距离FFT处理和速度FFT处理之后，差分计算部13判定电子设备1与物体的相对速度是否为0(步骤S14)。在步骤S14中相对速度不为0的情况下，可以结束图5所示的处理。另外，在步骤S14中相对速度不为0的情况下，如上所述，也可以通过与静止物体的情况不同的阈值来进行物体检测的判定。
在步骤S14中相对速度为0的情况下，差分计算部13将与距离对应的复信号的信号强度(功率或振幅)存储在存储部14中(步骤S15)。
在步骤S15中存储了与距离对应的复信号的信号强度之后，差分计算部13进行步骤S16的处理。在步骤S16中，差分计算部13计算与相对速度为0即静止物体的距离对应的信号强度与存储在存储部14中的信号强度之间的差分。
在步骤S16中计算出差分之后，判定部16判定该差分是否超过规定的阈值(步骤S17)。在步骤17中差分没有超过阈值的情况下，则控制部10可以结束图5所示的动作。在这种情况下，对于没有超过阈值的差分，可以不进行基于OS-CFAR的物体检测。
在步骤17中差分超过阈值的情况下，物体检测部18进行基于OS-CFAR的物体检测。图5所示的动作例如可以在规定时机或不定期地反复执行。
根据一实施方式所涉及的电子设备1，在距离和速度的高速傅立叶变换后，计算与静止物体的相对速度对应的差分。因此，根据电子设备1，对于静止物体，例如即使在周围存在高反射物的环境下，也能够检测低反射物的物体。另外，根据电子设备1，通过使用不同的阈值进行动态检测，也能够对运动物体进行检测。因此，根据一实施方式所涉及的电子设备1，能够良好地检测物体。
图6是表示为了与一实施方式所涉及的电子设备1的效果进行对比而进行了现有的距离FFT处理和速度FFT处理后的与距离和速度对应的功率分布的例子的图。如图2所示，可知与相对速度为0(即静止物)时的距离对应的信号强度(振幅)的分布大。
图7是表示一实施方式所涉及的电子设备1的检测的例子的图。图7示出了在一实施方式所涉及的电子设备1的周围放置物体的状态下，由电子设备1检测该物体的结果的例子。图7针对相对速度为0的静止物体的差分数据相减的结果，示出了与距离和速度对应的功率分布。如图7所示，根据一实施方式所涉及的电子设备1，可知仅在检测出的物体中出现峰值。
需要注意的是，尽管已经基于各附图及实施例对本公开进行了说明，但是本领域技术人员容易基于本公开进行各种变形或者修改。因此，应当注意，这些变形或者修改包括在本公开的范围内。例如，各功能部所包含的功能等能够以逻辑上不矛盾的方式重新配置。多个功能部等可以被组合为一个，也可以被分割。上述的本公开所涉及的各实施方式各自不限定于忠实地实施所说明的各实施方式，能够适当地组合各特征或省略一部分来实施。也就是说，本公开的内容对于本领域技术人员而言，能够基于本公开进行各种变形和修改。因此，这些变形和修改包括在本公开的范围内。例如，在各实施方式中，各功能部、各方法、各步骤等能够以逻辑上不矛盾的方式追加到其他实施方式中，或者替换为其他实施方式的各功能部、各方法、各步骤等。另外，在各实施方式中，能够将多个各功能部、各方法、各步骤等组合为一个或进行分割。另外，上述的本公开的各实施方式各自不限定于忠实地实施所说明的各实施方式，也能够适当地组合各特征或省略一部分来实施。
上述实施方式并不仅限定于作为电子设备1的实施。例如，上述实施方式也可以作为电子设备1那样的设备的控制方法来实施。此外，例如，上述实施方式也可以作为电子设备1那样的设备所执行的程序来实施。
附图标记说明
1 电子设备
10控制部
11距离FFT处理部
12速度FFT处理部
13 差分计算部
14 存储部
15 更新处理部
16 判定部
17 到达角推定部
18 物体检测部
20 发送部
21 信号生成部
22 合成器
23 相位控制部
24 放大器
25 发送天线
30 接收部
31 接收天线
32LNA
33 混频器
34 IF部
35 AD转换部

Claims (7)

1.一种电子设备，具备：
发送天线，发送发送波；
接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
控制部，基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标，
其中，
所述控制部基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，
所述控制部存储与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，
所述控制部基于作为与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度而存储的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中，
所述控制部基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度和存储在所述控制部中的信号强度之间的差分，以恒定虚警率检测物体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子设备，其中，
所述控制部针对与所述电子设备的相对速度为0的物体和与所述电子设备的相对速度不为0的物体，以不同的阈值为基准，以恒定虚警率检测物体。
6.一种电子设备的控制方法，包括：
从发送天线发送发送波的步骤；
从接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标的步骤，
其中，
在所述检测步骤中，基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
7.一种程序，其中，
所述程序使电子设备执行：
从发送天线发送发送波的步骤；
从接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号和作为所述反射波接收的接收信号，以恒定虚警率检测目标的步骤，
其中，
在所述检测步骤中，基于与所述电子设备的相对速度为0的物体的距离对应的复信号的信号强度，以恒定虚警率检测物体。
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