CN116157696A - 电子设备、电子设备的控制方法以及程序 - Google Patents

电子设备、电子设备的控制方法以及程序 Download PDF

Info

Publication number
CN116157696A
CN116157696A CN202180060577.XA CN202180060577A CN116157696A CN 116157696 A CN116157696 A CN 116157696A CN 202180060577 A CN202180060577 A CN 202180060577A CN 116157696 A CN116157696 A CN 116157696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rmp
wave
solution
electronic device
condition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180060577.XA
Other languages
English (en)
Inventor
黑田淳
佐原彻
童方伟
本间拓也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN116157696A publication Critical patent/CN116157696A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/343—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9324—Alternative operation using ultrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/356—Receivers involving particularities of FFT processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

电子设备具有：发送天线，发送发送波；多个接收天线，接收发送波被反射后的反射波；以及信号处理部，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，通过部分空间法来检测物体。信号处理部针对Root‑MUSIC法中的代数方程式Root‑MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于复平面上的单位圆与RMP解之间的距离的第一条件、以及关于RMP解中的相邻的至少2个在复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定反射波的到来方向。

Description

电子设备、电子设备的控制方法以及程序
相关申请的相互参照
本申请要求于2020年7月29日在日本提交的日本特愿2020-128614的优先权，在此引入该在先申请的所有公开内容作为参照。
技术领域
本发明涉及电子设备、电子设备的控制方法以及程序。
背景技术
例如在与汽车相关的行业等领域中，测量本车与规定的物体之间的距离等技术受到重视。特别是，近年来正在对通过发送诸如毫米波的电波，并接收被障碍物等物体反射的反射波，来测量与物体之间的距离等的雷达(RADAR(Radio Detecting and Ranging))的技术进行各种研究。随着辅助驾驶员的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，预计今后这种测量距离等的技术的重要性会越来越高。
另外，在上述技术中，还提出了计算或推定检测到的物体相对于本装置的相对速度的技术、以及计算或推定检测到的物体所存在的相对于本装置的角度的技术。例如，专利文献1提出了可以在推定物体所存在的相对于本装置的角度时，能够有效地校准的方法。另外，专利文献2提出了通过使用本征值分解来进行到来波推定，在进行到来波方向的推定时，能够高精度地进行到来波数的推定的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-80369号公报
专利文献2：日本特开2013-152239号公报
发明内容
一个实施方式的电子设备，
具有：
发送天线，发送发送波；多个接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
信号处理部，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，通过部分空间法来检测物体。
所述信号处理部针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSICPolynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向。
另外，一个实施方式的电子设备，
具有：多个传感器，接收来自于声源的声波或者超声波；以及
信号处理部，基于作为所述声波或所述超声波而接收的接收信号，通过部分空间法来检测物体。
所述信号处理部针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向。
一个实施方式的电子设备的控制方法，
包括：
通过发送天线发送发送波的步骤；
通过多个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，通过部分空间法来检测物体的步骤；以及
针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向的步骤。
一个实施方式的程序，使计算机执行如下步骤：
通过发送天线发送发送波的步骤；
通过多个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，通过部分空间法来检测物体的步骤；以及
针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向的步骤。
另外，一个实施方式的电子设备，
具有：
发送天线，发送发送波；
多个接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
信号处理部，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，通过部分空间法来检测物体；以及
显示部，显示图像。
所述信号处理部通过去除不符合关于RMP解在复平面上的位置的条件的解，来推定所述反射波的到来方向。
所述显示部显示所述推定的到来方向。
附图说明
图1是说明一个实施方式的电子设备的使用方式的图。
图2是概略性地示出一个实施方式的电子设备的结构的功能框图。
图3是概略性地示出一个实施方式的电子设备的天线阵列的结构的功能框图。
图4是说明一个实施方式的电子设备处理的信号的结构的图。
图5是示出一个实施方式的电子设备进行的信号的处理的一例的图。
图6是示出一个实施方式的电子设备的配置的一例的图。
图7是示出一个实施方式的电子设备进行的信号的处理的一例的图。
图8是说明一个实施方式的电子设备的动作的流程图。
图9是说明一个实施方式的电子设备进行的信号的处理的图。
图10是说明一个实施方式的电子设备进行的信号的处理的图。
图11是示出一个实施方式的电子设备进行的信号的处理的一例的图。
图12是概略性地示出一个实施方式的电子设备的结构的功能框图。
具体实施方式
在通过接收被发送的发送波被规定的物体反射后的反射波来检测该物体的技术中，期望提高检测物体的精度。本发明的目的在于提供能够提高检测物体的精度的电子设备、电子设备的控制方法以及程序。根据一个实施方式，能够提供能够提高检测物体的精度的电子设备、电子设备的控制方法以及程序。以下，参照附图详细地说明一个实施方式。
一个实施方式的电子设备能够通过搭载于例如诸如汽车等交通工具(移动体)来检测在该移动体的周围存在的规定的物体。因此，一个实施方式的电子设备能够从设置于移动体的发送天线向移动体的周围发送发送波。另外，一个实施方式的电子设备能够从设置于移动体的接收天线接收发送波被反射的反射波。发送天线和接收天线中的至少一方也可以设置在设置于例如移动体的雷达传感器等。
以下，作为典型例子，说明一个实施方式的电子设备搭载于诸如轿车的汽车的结构。然而，一个实施方式的电子设备不限于搭载于汽车。一个实施方式的电子设备可以搭载于自动驾驶汽车、公共汽车、出租车、卡车、摩托车、自行车、船舶、飞机、直升飞机、拖拉机等农业作业装置、除雪车、清扫车、警车、救护车和无人机等各种移动体。另外，一个实施方式的电子设备不一定限于搭载于以自己的动力移动的移动体。例如，搭载有一个实施方式的电子设备的移动体可以是拖拉机牵引的拖车部分等。一个实施方式的电子设备可以在传感器和规定的物体中的至少一方可以移动的情况下测量传感器和物体之间的距离等。另外，即使在传感器和物体两者都静止，一个实施方式的电子设备也可以测量传感器和物体之间的距离等。
首先，说明一个实施方式的电子设备进行的物体的检测的例子。
图1是说明一个实施方式的电子设备的使用方式的图。图1示出将一个实施方式的具有发送天线和接收天线的电子设备设置于移动体的例子。
在图1所示的移动体100中设置有一个实施方式的具有发送天线和接收天线的电子设备1。另外，图1所示的移动体100也可以搭载(例如内置)一个实施方式的电子设备1。在后面描述电子设备1的具体结构。电子设备1也可以如后所述例如具有发送天线和接收天线中的至少一方。图1所示的移动体100可以是轿车这样的汽车车辆，也可以是任意类型的移动体。在图1中，移动体100可以沿例如图所示的Y轴正方向(行进方向)移动(行驶或缓行)，也可以沿其他方向移动，还可以不移动而静止。
如图1所示，移动体100设置有具有发送天线的电子设备1。在图1所示的例子中，具有发送天线和接收天线的电子设备1在移动体100的前方仅设置一个。这里，电子设备1设置于移动体100的位置不限于图1所示的位置，可以适当地为其他位置。例如，也可以将图1所示的电子设备1设置在移动体100的左侧、右侧和/或后方等。另外，根据移动体100中的测量的范围和/或精度等各种条件(或者要求)，可以将这样的传感器5的个数设为一个以上的任意数。电子设备1也可以设置在移动体100的内部。移动体100的内部例如可以是保险杠内的空间、机体内的空间、前灯内的空间或者驾驶空间的空间等。
电子设备1从发送天线发送电磁波作为发送波。例如在移动体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发送的发送波中的至少一部分被该物体反射而成为反射波。然后，搭载于移动体100的电子设备1能够通过由例如电子设备1的接收天线接收的这样的反射波来检测该物体。
具有发送天线的电子设备1典型地可以为发送接收电波的雷达(RADAR(RadioDetecting and Ranging))传感器。但是，电子设备1不限于雷达传感器。一个实施方式的电子设备1例如也可以为基于光波的LIDAR(Light Detection and Ranging(光检测与测距)、Laser Imaging Detection and Ranging(激光成像检测与测距))的技术的传感器。这些传感器可以构成为包括例如贴片天线等。由于RADAR以及LIDAR这样的技术是已知的，因此有时适当地简化或者省略详细说明。另外，一个实施方式的电子设备1如后所述可以作为用于接收声波或者超声波等的传感器来执行。
搭载于图1所示的移动体100的电子设备1由接收天线接收从发送天线发送的发送波的反射波。通过这样的方式，电子设备1能够检测存在于距离移动体100规定的距离内的规定的物体200。例如，如图1所示，电子设备1能够测量作为本车的移动体100与规定的物体200之间的距离L。另外，电子设备1还能够测量作为本车的移动体100与规定的物体200之间的相对速度。而且，电子设备1还能够测量来自规定的物体200的反射波向作为本车的移动体100到来的方向(到来角θ)。以下，将来自物体200的反射波那样的信号向本设备到来的角度记作“到来角”。
这里，物体200例如可以是在与移动体100相邻的车道上行驶的对向车、与移动体100并行的汽车、以及在与移动体100相同的车道上行驶的前后的汽车等中的至少任一者。另外，物体200也可以是摩托车、自行车、婴儿车、行人等人、动物、昆虫、其他生物、护栏、中央隔离带、路标、人行道台阶、墙壁、人出入口(manhole)、或障碍物等存在于移动体100周围的任意的物体。而且，物体200可以移动，也可以停止。例如，物体200也可以是在移动体100的周围泊车或停车的汽车等。
在图1中，电子设备1的大小与移动体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设置在移动体100的外部的状态。但是，在一个实施方式中，电子设备1可以设置在移动体100的各种位置。例如，在一个实施方式中，电子设备1也可以设置在移动体100的保险杠的内部，以防止出现在移动体100的外观上。
以下，作为典型的例子，说明电子设备1的发送天线发送毫米波(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。例如，传感器5的发送天线可以发送如77GHz～81GHz这样的具有4GHz的频带宽度的电波。
图2是概略性地示出一个实施方式的电子设备1的结构例的功能框图。以下，说明一个实施方式的电子设备1的结构的一例。
当通过毫米波方式的雷达来测量距离等时，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：调频连续波雷达))。FMCW雷达扫描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，使用的电波的频率例如为77GHz～81GHz这样的具有4GHz的频带宽度。79GHz的频带的雷达与例如24GHz、60GHz、76GHz的频带等其他毫米波/准毫米波雷达相比，具有可用的频带宽度更宽的特征。以下，作为例子，对这样的实施方式进行说明。
如图2所示，一个实施方式的电子设备1具有信号处理部10。信号处理部10可以具有信号产生处理部11、接收信号处理部12以及通信接口13。另外，一个实施方式的电子设备1具有发送DAC21、发送电路22、RF发送电路23和发送天线阵列24，作为发送部。另外，一个实施方式的电子设备1具有接收天线阵列31、混频器32、接收电路33和接收ADC34，作为接收部。一个实施方式的电子设备1可以不包括图2所示的功能部中的至少任意一个，也可以包括除图2所示的功能部以外的功能部。图2所示的电子设备1可以使用与使用了毫米波带宽等的电磁波的通常的雷达基本相同地构成的电路而构成。另一方面，在一个实施方式的电子设备1中，信号处理部10进行的信号处理包括不同于现有的通常的雷达的处理。
一个实施方式的电子设备1所具有的信号处理部10能够进行以控制构成电子设备1的各功能部为首的电子设备1整体的动作控制。特别地，信号处理部10对电子设备1所处理的信号执行各种处理。信号处理部10可以包括例如CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)这样的至少一个处理器，以提供用于执行各种功能的控制和处理能力。信号处理部10既可以集中由一个处理器实现，也可以由几个处理器实现，还可以分别由单独的处理器实现。处理器可以实现为单个集成电路。集成电路也称为IC(Integrated Circuit)。处理器可以实现为多个可通信连接的集成电路和分立电路。处理器可以基于其他各种已知技术来实现。在一个实施方式中，信号处理部10可以构成为例如CPU(硬件)和由该CPU执行的程序(软件)。信号处理部10也可以适当地包含信号处理部10的动作所需的存储器。
信号处理部10的信号产生处理部11生成从电子设备1发送的信号。在一个实施方式的电子设备1中，信号产生处理部11可以生成例如线性调频信号(chirp signal)这样的发送信号(发送线性调频信号)。特别地，信号产生处理部11可以生成频率周期性地线性变化的信号(线性调频信号(linear chirp signal))。例如，信号产生处理部11可以生成频率随时间的经过从77GHz到81GHz周期性地线性增大的线性调频信号。另外，例如，信号产生处理部11可以生成频率随时间的经过从77GHz到81GHz周期性地反复进行线性的增大(向上线性调频)和减小(向下线性调频)的信号。信号产生处理部11生成的信号可以在例如信号处理部10中预先设定。另外，信号产生处理部11生成的信号也可以预先存储在例如信号处理部10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信号是已知的，因此适当地简化或省略更详细的描述。由信号产生处理部11生成的信号被供给到发送DAC21。为此，信号产生处理部11可以与发送DAC21连接。
发送DAC(数字模拟转换器)21具有将从信号产生处理部11供给的数字信号转换为模拟信号的功能。发送DAC21可以构成为包括通常的数字模拟转换器。由发送DAC21进行了模拟的信号被供给到发送电路22。为此，发送DAC21可以与发送电路22连接。
发送电路22具有将由发送DAC21进行了模拟的信号转换为中间频率(Intermediate Frequency：IF)的频带的功能。发送电路22可以构成为包括通常的IF频带的发送电路。由发送电路22进行了处理的信号被供给到RF发送电路23。为此，发送电路22可以与RF发送电路23连接。
RF发送电路23具有将由发送电路22进行了处理的信号作为例如毫米波这样的RF波发送的功能。RF发送电路23可以构成为包括例如通常的毫米波的发送电路。由RF发送电路23进行了处理的信号被供给到发送天线阵列24。为此，RF发送电路23可以与发送天线阵列24连接。另外，由RF发送电路23进行了处理的信号也被供给到混频器32。为此，RF发送电路23也可以与混频器32连接。
发送天线阵列24是将多个发送天线以阵列状排列而成的。在图2中简化地示出发送天线阵列24的结构。发送天线阵列24将由RF发送电路23进行了处理的信号向电子设备1的外部发送。发送天线阵列24可以构成为包括在通常的毫米波雷达中使用的发送天线阵列。
通过这样的方式，一个实施方式的电子设备1具有发送天线阵列24，能够从发送天线阵列24发送发送信号(例如发送线性调频信号)作为发送波。
例如，如图2所示，假设在电子设备1的周围存在物体200的情况。在此情况下，从发送天线阵列24发送的发送波中的至少一部分被物体200反射。从发送天线阵列24发送的发送波中的被物体200反射的发送波中的至少一部分能够朝向接收天线阵列31被反射。
接收天线阵列31接收反射波。这里，该反射波可以是从发送天线阵列24发送的发送波中的被物体200反射的发送波中的至少一部分。
接收天线阵列31是将多个接收天线以阵列状排列而成的。在图2中简化地示出接收天线阵列31的结构。接收天线阵列31接收从发送天线阵列24发送的发送波被反射后的反射波。接收天线阵列31可以构成为包括在通常的毫米波雷达中使用的接收天线阵列。接收天线阵列31将作为反射波而接收的接收信号供给到混频器32。为此，接收天线阵列31可以与混频器32连接。
图3是说明接收天线阵列31进行的电波的接收的图。如图3所示，接收天线阵列31可以是将接收天线这样的传感器排列成一条直线而成的。在图3中，接收天线阵列31以小圆表示天线x1、x2、x3、...、xm这样的多个天线。接收天线阵列31可以由任意的多个天线构成。另外，如图3所示，构成接收天线阵列31的多个天线是分别隔开阵列间距d的间隔而排列。这样，将对应于各种物理性波动的传感器(天线、超声波振荡器和麦克风等)配置成阵列状而成的传感器阵列也称为Uniform Linear Array(ULA：均匀线性阵列)。如图3所示，物理性波动(电磁波、声波等)从例如θ1和θ2那样的各种各样的方向到来。这里，θ1和θ2可以是上述的到来角。在接收天线阵列31这样的传感器阵列中，在根据物理性波动的到来方向在传感器间的测量值产生相位差的到来方向推定(到来角推定)中，能够利用这样的相位差来推定到来方向(到来角)。
如图3所示，在一个实施方式中，多个接收天线可以通过排列成一条直线来构成接收天线阵列31。
图2所示的混频器32将由RF发送电路23进行了处理的信号(发送信号)和由接收天线阵列31接收的接收信号转换为中间频率(IF)的频带。混频器32可以构成为包括在通常的毫米波雷达中使用的混频器。混频器32将作为合成后的结果而生成的信号供给到接收电路33。为此，混频器32可以与接收电路33连接。
接收电路33具有对由混频器32转换为IF频带的信号进行模拟处理的功能。接收电路33可以构成为包括转换为通常的IF频带的接收电路。由接收电路33进行了处理的信号被供给到接收ADC34。为此，接收电路33可以与接收ADC34连接。
接收ADC(模拟数字转换器)34具有将从接收电路33供给的模拟信号转换为数字信号的功能。接收ADC34可以构成为包括通常的模拟数字转换器。由接收ADC34进行了数字化的信号被供给到信号处理部10的接收信号处理部12。为此，接收ADC34可以与信号处理部10连接。
信号处理部10的接收信号处理部12具有对从接收ADC34供给的数字信号执行各种处理的功能。例如，接收信号处理部12基于从接收ADC34供给的数字信号来计算从电子设备1到物体200的距离(测距)。另外，接收信号处理部12基于从接收ADC34供给的数字信号来计算物体200相对于电子设备1的相对速度(测速)。而且，接收信号处理部12基于从接收ADC34供给的数字信号来计算物体200的从电子设备1观察的方位角(测角)。具体地，接收信号处理部12可以被输入进行了I/Q转换的数据。通过接收这样的数据，接收信号处理部12分别进行距离(Range)方向和速度(Velocity)方向的快速傅里叶变换(2D-FFT)。之后，接收信号处理部12进行基于UART(UniversaI Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发传输器)和/或CFAR(Constant False Alarm Rate：恒虚警率)等处理的除去噪声点而引起的错误警报的抑制和恒定概率化。然后，接收信号处理部12通过对满足CFAR的基准的点进行到来角度推定来得到物体200的位置。通过接收信号处理部12作为测距、测速和测角后的结果而生成的信息被供给到通信接口13。
信号处理部10的通信接口13构成为包括将信号处理部10的信息输出到例如外部的控制部50等的接口。通信接口13将物体200的位置、速度和角度中的至少一个的信息作为例如CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)等的信号向信号处理部10的外部输出。物体200的位置、速度和角度中的至少一个的信息经由通信接口13被供给到控制部50。为此，通信接口13可以与信号处理部10连接。
如图2所示，一个实施方式的电子设备1可以通过有线或无线与例如ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)这样的控制部50连接。控制部50控制移动体100的各种动作。控制部50可以由至少一个以上的ECU构成。
图4是说明信号处理部10的信号产生处理部11所生成的线性调频信号的例子的图。
图4示出使用了FCM(Fast-Chirp Modulation(快速线性调频调制))方式的情况下的一帧的时间的构造。图4示出FCM方式的接收信号的一例。FCM是将在图4中的c1、c2、c3、c4、...、cn所示的线性调频信号以短的间隔(例如根据最大测距距离计算的电磁波的雷达与物体之间的往返时间以上)反复进行的方式。在FCM中，为了便于接收信号的信号处理，大多划分为图4所示的子帧单位来进行发送接收的处理。
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，信号产生处理部11生成频率周期性地线性变化的线性线性调频信号。在图4中，将各线性调频信号表示为c1、c2、c3、c4、...、cn。如图4所示，在各个线性调频信号中，频率随着时间的经过而线性地增加。
在图4所示的例子中，包括如c1、c2、c3、c4、...、cn所示的若干个线性调频信号，作为一个子帧。即，图4所示的子帧1和子帧2等构成为分别包括如c1、c2、c3、c4、...、cn所示的若干个线性调频信号。另外，在图4所示的例子中，包括如子帧1、子帧2、...、子帧N所示的若干个子帧，作为一个帧(一帧)。即，图4所示的一帧构成为包括N个子帧。另外，可以将图4所示的一帧作为帧1，之后接着为帧2、帧3、...等。类似于帧1，这些帧可以分别包括N个子帧。另外，帧彼此之间可以包含规定的长度的帧间隔。图4所示的一个帧可以是例如30毫秒到50毫秒左右的长度。
在一个实施方式的电子设备1中，信号产生处理部11可以生成作为任意数量的帧的发送信号。另外，在图4中，省略一部分的线性调频信号来表示。这样，信号产生处理部11所生成的发送信号的时间与频率之间的关系可以存储在例如信号处理部10的存储部等中。
这样，一个实施方式的电子设备1可以发送由包含多个线性调频信号的子帧构成的发送信号。另外，一个实施方式的电子设备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，说明电子设备1发送图4所示的帧构造的发送信号的情况。但是，图4所示的帧构造为一例，例如一个子帧中包含的线性调频信号可以是任意的。即，在一个实施方式中，信号产生处理部11可以生成包含任意数量(例如任意多个)的线性调频信号的子帧。另外，图4所示的子帧构造也是一例，例如一个帧中包含的子帧可以是任意的。即，在一个实施方式中，信号产生处理部11可以生成包含任意数量(例如任意多个)的子帧的帧。信号产生处理部11可以生成不同频率的信号。信号产生处理部11可以生成频率f分别不同的带宽的多个离散的信号。
图5是示出通过进行上述的CFAR处理得到的结果的一例的图。图5所示的结果表示将接收到的时间序列的信号转换为I/Q数据，并进行2D-FFT(Two Dimensional FastFourier Transform：二维快速傅里叶变换)，之后进行CFAR处理而得到的例子。即，图5是表示在图2所示的接收信号处理部12中，实施了2D-FFT、CFAR和各子帧的综合信号处理的结果，计算测距-多普勒(距离-速度)平面上的点群的例子的图。在图5中，横方向表示测距(距离)，纵向表示速度。图5所示的点群是表示超过了CFAR的阈值处理的信号的点群。
接着，在说明一个实施方式的电子设备1进行的到来方向推定时，首先说明通常的毫米波雷达进行的到来方向推定的现状。以下，说明假定通过使用图3所示的接收天线阵列31来推定接收电波的到来方向。在到来方向的推定中，能够进行以下的公式化。以下，在数学式中，表示向量或矩阵的字符可以用粗体表示。但是，在本说明书中用文本表示向量或矩阵的情况下，也可以用普通字符而不是粗体来表示。
由构成接收天线阵列31的各个接收天线x1、x2、x3、...、xm接收的信号分别是相对于时间的向量。将该信号的样本数(抽点数)记作N。另外，构成接收天线阵列31的接收天线的个数设为M。而且，到来方向的信号数设为L。另外，第m个接收天线的抽点n中的接收信号记作xm[n](1？n？N，1？m？M)。另外，第1个信号源(1？I？L)的抽点n中的真的接收信号复数振幅设为sI[n]。于是，将xm[n]和sI[n]进行阵列后的向量x[n]和s[n]使用描述各信号源的各方向的阵列流形矩阵A和噪声向量v[n]，如以下的式(1)描述。
[数学式1]
x[n]＝As[n]+v[n] (1)
在上述式(1)中，各向量或者矩阵x[n]、s[n]、A、v[n]分别如以下的式(2)～式(6)所示。
[数学式2]
x[n]＝[x1[n]，x2[n]，...，xM[n]]T (2)
[数学式3]
s[n]＝[s1[m]，s2[m]，...，sM[n]]T (3)
[数学式4]
A＝[a[θ1]，a[θ2]，...，a[θL]] (4)
[数学式5]
Figure BDA0004113783310000131
[数学式6]
v[n]＝[v1[n]，v2[n]，...，vM[n]]T (6)
在以上中，信号SI[n]全部不相关。
通常，在推定声波或电磁波的到来方向时，例如有使用波束赋形的方法以及部分空间法等。使用波束赋形的方法是指在使阵列流形向量a[θ1]依次变化的同时搜索到来波的方法。另外，部分空间法是指通过研究观测值向量x[n]的方差-协方差矩阵R的固有空间、部分空间的构造来搜索到来波的方法。作为部分空间法的代表的方法，有Multiple SignalClassification(MUSIC，多重信号分类)和Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Technique(ESPRIT，通过旋转不变方法进行信号参数推定)等。
在MUSIC中，存在通过对MUSIC频谱的搜索进行的Spectrum-MUSIC和MUSIC的阵列流形向量进行z转换而通过代数计算获得方向推定解的Root-MUSIC等。
ESPRIT是将整个阵列划分成2个子阵列并使用部分空间法的方法。在ESPRIT中，根据最小二乘法的解法的种类存在若干方法。通常，多数情况下使用最小二乘误差最小的Total Least Square ESPRIT(TLS-ESPRIT)。
使用波束赋形的方法是使用波束赋形后的峰值而进行到来方向推定的方法。另一方面，部分空间法是基于使从到来波接收的能量最小化的处理来使用指向性的空白点的搜索。由于空白点的宽度比波束赋形的峰值小得多，因此，部分空间法在角度分辨率方面具有压倒性的优势。为此，在雷达或声纳等的应用中，倾向于更多地使用部分空间法。
根据部分空间法，能够获得在角度分辨率方面优异的计算结果。在部分空间法中，传感器数M和抽点数N越大，则能够使到来方向推定的精确度(accuracy)和精度(precision)越高。相反，在传感器数M和抽点数N越小的情况下，其精确度和精度下降，并且可以计算出与原本的到来方向不同的推定解。该误差在方差-协方差矩阵中明示。
这里，将观测值向量x[n]沿抽点部分行方向排列的矩阵X定义为以下的式(7)。
[数学式7]
x＝[x[1]，x[2]，...，x[N]] (7)
在此情况下，观测值向量x[n]的方差-协方差矩阵R是使用式(1)如以下的式(8)那样计算的。在式(8)中，设为噪声向量v[n]是高斯性的。另外，在式(8)中，假定抽点数是无限大的、即N→∞中的渐近条件。
[数学式8]
Figure BDA0004113783310000141
在上述式(8)中，H表示艾尔米特转置。上述式(8)的方差-协方差矩阵R也可以表示为以下的式(9)。
[数学式9]
Figure BDA0004113783310000142
在上述式(9)中，E[xjxk*]表示第j个和第k个接收天线的输出的乘积的期待值。另外，在E[xjxk*]中，右上的*表示复共轭。
另外，上述式(9)的方差-协方差矩阵R可以表示为以下的式(10)。
[数学式10]
Figure BDA0004113783310000143
关于噪声，在σ＝0的情况下，方差-协方差矩阵R的阶数与信号源的数量L一致，并且为rank(R)＝L。
在MUSIC法中，研究方差-协方差矩阵R的本征空间。这里，在MUSIC法中，使用方差-协方差矩阵R的本征空间中的噪声部分空间与阵列流形向量a[θ1]正交的情况。方差-协方差矩阵R的本征空间中的噪声部分空间是指本征值为噪声σ2左右的M-L个本征向量所占据的空间。通过这样的方式，在MUSIC法中，计算MUSIC spectrum，并且在搜索峰值的同时推定到来方向。
这里，将占据噪声部分空间的M-L个的基底向量排列的矩阵En定义为以下的式(11)。
[数学式11]
En＝[eL+1，...，eM] (11)
在上述式(11)中，向量em是第m个本征向量。
根据噪声部分空间和阵列流形向量的正交性，在到来方向推定中应最大化的MUSIC频谱函数定义为以下的式(12)。
[数学式12]
Figure BDA0004113783310000151
通常，在搭载于需要边缘处理的机器的CPU或DSP的处理能力中，峰值搜索的计算成本变大。为此，作为以代数方式进行与此相同计算的方法，有Root-Music法。
以下，描述式(10)的Root-MUSIC法。Root-MUSIC法通过对前述的MUSIC频谱进行z转换来归结为代数计算。
将式(5)的阵列流形向量a[θ1]的z转换az定义为以下的式(13)。
[数学式13]
az＝[1，z，...，zM-1]T (13)
即，通过在将z如以下的式(14)所示进行置换后除以因子z(-(M-1)/2)来定义(13)式的阵列流形向量的z转换。
[数学式14]
Figure BDA0004113783310000152
在Root-MUSIC法中，通过求解将MUSIC频谱的上述式(12)的分母设为零的z相关的高阶代数方程，能够获得方向推定的解。被称为该Root-MUSIC Polynomial(RMP)的高阶方程式可以记为以下的式(15)。
[数学式15]
Figure BDA0004113783310000161
利用上述式(15)，原本RMP的解需要满足|z|＝1。但是实际上，由于各种观测误差和扰动等，不满足|z|＝1。为此，采用接近z平面的单位圆的值作为解。
最终，根据通过上述式(15)的RMP的解法得到的解，第1个到来角θ1可以如以下式(16)那样计算。在式(16)中，到来角θ表示计算出的值(推定值)。
[数学式16]
Figure BDA0004113783310000162
在实际的到来方向推定中，假定抽点数被限制为少数，并且构成接收天线阵列31的接收天线那样的传感器数的数目也较少。而且，在实际的到来方向推定中，也可能发生噪声为非高斯性的情况。除此以外，在各传感器的指向性狭窄的情况下，从广角侧到来的信号的信号强度能够变小，信噪比(S/N比)能够变小。
在以上的情况下，方差-协方差矩阵R可以不适合于上述的式(8)～式(10)所示的形式。这成为大大降低了到来方向推定的精度和精确度的原因。在此情况下，若以扰动为因子的形式来使方差-协方差矩阵公式化，则为以下的式(17)。
[数学式17]
Figure BDA0004113783310000163
这里，Δj满足以下的式(18)的条件。
[数学式18]
Figure BDA0004113783310000164
另外，在上述式(17)中，将表示对于第1个信号源的第j个、第k个传感器的乘积相关的扰动的因子表示为以下的式(19)。
[数学式19]
Figure BDA0004113783310000165
在本发明中，假定构成接收天线阵列31的接收天线这样的传感器数显著减少的情况。这里，说明构成接收天线阵列31的接收天线的数量M为2的情况。在此情况下，能够推定的信号数为1(L＝1)。在以上的情况下，上述式(17)可以表示为以下的式(20)。
[数学式20]
Figure BDA0004113783310000171
在部分空间法中，求出方差-协方差矩阵R的噪声部分空间，进行使用与阵列流形向量a[θ1]的正交性的计算。在ESPRIT中，虽然经过子阵列的划分的计算过程，但是可以同样地考虑。噪声部分空间的计算误差导致方向推定的精确度和精度变差。
因此，在一个实施方式的电子设备1中，在使用Root-MUSIC法进行信号处理时，不根据受到上述式(11)所示的扰动的方差-协方差矩阵R来获得错误的方向推定解。以下说明在一个实施方式的电子设备1中，在进行到来方向推定时，构成接收天线阵列31的接收天线变少的M＝2的情况。
在构成接收天线阵列31的接收天线数为M＝2的情况下，上述式(10)可以表示为上述式(20)。另外，上述式(15)所示的RMP，根据噪声本征空间基底向量为一个，使用En＝e1＝[elle12]T的成分来表示为以下的式(21)。
[数学式21]
Figure BDA0004113783310000172
上述式(21)的解如以下的式(22)。在式(22)中，z1表示计算出的值(推定值)。
[数学式22]
Figure BDA0004113783310000173
上述式(22)的解可以根据位于复平面上的单位圆内或外来进行分类。这里，采用进入单位圆内的值、即绝对值小的值作为RMP的解。通过在上述式(22)中代入从上述式(20)计算的本征向量的分量，RMP的解如以下的式(23)所示，以包含扰动的形进行计算。在式(23)中，z1也表示计算出的值(推定值)。
[数学式23]
Figure BDA0004113783310000174
在方差-协方差矩阵R的对角如上述式(10)所示逐渐接近同一值的情况下，在上述式(23)中，以下的式(24)成立。这样，上述式(23)逐渐接近与信号的到来方向对应的阵列流形向量的相位因子。
[数学式24]
Figure BDA0004113783310000181
图6是示出一个实施方式的电子设备1与物体200之间的实际位置关系的例子的图。以下说明在图6所示的位置关系中，电子设备1检测物体200的情况。与例如图1所示的状态同样地，图6所示的电子设备1可以设置在移动体100的前面。这里，如图6所示，电子设备1可以在距离地面40cm的位置设置在移动体100的前面。另外，如图6所示，物体200位于电子设备1的前方3m的位置。在图6中，电子设备1与物体200之间的位置关系通过简化图示出。这里，电子设备1的位置也可以是例如发送天线阵列24和/或接收天线阵列31所设置的位置。
以下，电子设备1为使用线性调频信号的毫米波雷达。另外，示出了电子设备1在构成接收天线阵列31的接收天线的数量(传感器数)M＝2的情况下，进行垂直方向的到来角度推定的情况的例子。构成接收天线阵列31的接收天线的垂直方向的指向性半值宽度为约±14度。
图7是示出在图6所示的状况下检测物体200的情况的例子的图。图7示出在图6所示的状况下显示表示物体200的点群(点云)的例子。如图7所示，在原本的物体200的垂直位置即-40cm附近的位置，绘制有点群。另一方面，如图7所示，在与原本的物体200的垂直位置即-40cm附近不同的多个位置描绘有点群。如上所述，在天线数量为2(M＝2)这样少的情况下，再加上接收天线指向性狭窄，上述式(23)所示的扰动变大。因此，如图7所示，在垂直位置，输出较多的误检测的点。例如，在图7所示的例子中，在原本的物体200的垂直位置即-40cm附近(水平位置3m附近)的位置以外，在+20cm到-40cm的范围内，也输出多个误检测的点。
鉴于这样的现状，一个实施方式的电子设备1即使在构成接收天线阵列31的接收天线的数量相对较少的情况下，也能够高精度地进行到来角的推定。以下，进一步说明一个实施方式的电子设备1的动作。
图8是说明一个实施方式的电子设备1的动作的流程图。在一个实施方式中，电子设备1从2个观点对计算出的RMP的解在复平面上的位置规定条件，并将不符合这些条件的解排除，由此，以防止产生误检测点的方式进行信号处理。以下将从在一个实施方式的电子设备1所进行的信号处理中规定的2个观点的条件记作为第一条件和第二条件。另外，图8所示的一个实施方式的电子设备1的动作可以由信号处理部10中的接收信号处理部12进行。以下说明一个实施方式的电子设备1的动作。
当开始图8所示的动作时，电子设备1的信号处理部10如上所述地计算方差-协方差矩阵R(步骤S1)。在步骤S1中，信号处理部10可以对于某一个数据点(点群中的1点)计算方差-协方差矩阵R。
在在步骤S1中计算出方差-协方差矩阵R后，信号处理部10计算方差-协方差矩阵R的本征系统(本征值、本征向量)(步骤S2)。
在在步骤S2中计算出本征值、本征向量后，信号处理部10计算RMP的解(步骤S3)。当在步骤S3中计算RMP的解时，信号处理部10仅提取z复平面上的单位圆内部的解(步骤S4)。即，在步骤S3和步骤S4中，信号处理部10计算RMP的解并仅提取z复平面上的单位圆内部的解。
在步骤S3和步骤S4的处理结束后，信号处理部10根据提取到的RMP的解，计算复平面上的绝对值和偏角(步骤S5)。
在步骤S5中的计算结束后，信号处理部10判定步骤S5中的计算结果是否满足第一条件和第二条件(步骤S6)。在步骤S6中，信号处理部10判定步骤S5中的计算结果是否同时满足第一条件和第二条件。在后面进一步叙述在步骤S6中判定是否满足的第一条件和第二条件。
在步骤S6中判定为满足第一条件和第二条件的情况下，信号处理部10采用该计算结果(满足第一条件和第二条件)(步骤S7)。这里，“采用计算结果”可以是指例如将满足第一条件和第二条件的计算结果作为信号处理部10进行的信号处理的结果，从信号处理部10(例如通信接口13)输出。
另一方面，在步骤S6中判定为不满足第一条件和第二条件中的至少一方的情况下，信号处理部10放弃该计算结果(不满足第一条件和第二条件中的至少一者)(步骤S8)。这里，“放弃计算结果”可以是指例如将不满足第一条件和第二条件中的至少一方的计算结果作为信号处理部10进行的信号处理的结果，从信号处理部10(例如通信接口13)输出。另外，“放弃计算结果”也可以是指例如将不满足第一条件和第二条件中的至少一方的计算结果从信号处理部10中的存储部删除(删去)。而且，“放弃计算结果”也可以是指例如在信号处理部10中不进行关于不满足第一条件和第二条件中的至少一方的计算结果的信号处理。
在步骤S7或者步骤S8之后，信号处理部10判定是否还存在未处理的数据点(步骤S9)。
在步骤S9中，在判定为不存在未处理的数据点、即对于全部的数据点的处理结束后，信号处理部10可以结束图8所示的处理。另一方面，在步骤S9中，在判定为还存在未处理的数据点后，信号处理部10可以针对未处理的数据点中的下一个点反复进行步骤S1以后的处理。
以下，说明在图8的步骤S6中判定是否满足的第一条件。
(第一条件)
在图8所示的步骤S6中，当信号处理部10在z复平面上检查RMP的解时，利用z转换的定义式即上述的式(13)和式(14)要求z≈1。实际上，信号处理部10判定z复平面上的单位圆的圆周上的点与RMP的解之间的距离是否在某个阈值以下。即，信号处理部10可以在zi满足以下的式(25)的情况下，判定为“满足第一条件”。
[数学式25]
rth＜||zi||≤1 (25)
这里，rth是规定zi的范数的阈值，是应适当定义的数值。另外，rth设为满足以下的式(26)的数值。
[数学式26]
Figure BDA0004113783310000201
图9是示出第一条件的概念的图。图9是示出在z复平面上检查RMP的解的情况的例子的图。在图9中，横轴表示实轴，纵轴表示虚轴。另外，在图9中，由实线表示在z复平面上规定的单位圆，由虚线表示将规定的阈值rth作为半径的圆(rth＜1)。图9中由圆圈标记表示的RMP的解满足上述式(25)。因此，图9中由圆圈标记表示的RMP的解可以通过信号处理部10判定为“满足第一条件”。另一方面，图9中由叉形标记表示的RMP的解不满足上述式(25)。因此，图9中由X标记表示的RMP的解可以通过信号处理部10判定为“不满足第一条件”。
接着，说明在图8的步骤S6中判定是否满足的第二条件。
(第二条件)
在测距-多普勒(距离-速度)平面所示的点群中相邻的2点的RMP的解在z复平面上也应该相邻。为此，在z复平面上相邻的2点的RMP的解满足以下的式(27)和式(28)中的至少一个。因此，信号处理部10可以在相邻的2点的RMP解zi和zi-1满足以下的式(27)和式(28)中的至少一方的情况下，判定为“满足第二条件”。
[数学式27]
||zi-zi-1||＜nth (27)
[数学式28]
||arg(zi-zi-1)||＜φth (28)
在上述式(27)中，nth是规定相邻的RMP解之间的范数之差的阈值，是应适当定义的数值。另外，nth设为满足以下的式(29)的数值。
[数学式29]
Figure BDA0004113783310000211
在上述式(28)中，φth是规定相邻的RMP解之间的偏角之差的阈值，是应适当定义的数值。另外，φth设为满足以下的式(30)的数值。
[数学式30]
Figure BDA0004113783310000212
如上所述，第二条件满足相邻的2点的RMP解zi和zi-1满足以下的式(27)和式(28)中的至少一方即可。在第二条件中，在区别式(27)和式(28)的情况下，将由式(27)规定的条件也记作“第二条件(范数)”，将由式(28)规定的条件也记作“第二条件(偏角)”。即，在一个实施方式中，在满足第二条件(范数)和第二条件(偏角)中的至少一方的情况下，信号处理部10可以判定为“满足第二条件”。另外，在一个实施方式中，在第二条件(范数)和第二条件(偏角)都满足的情况下，信号处理部10可以判定为“不满足第二条件”。
图10是示出第二条件的概念的图。与图9相同，图10是示出在z复平面上检查RMP的解的情况的例子的图。在图10中，也是横轴表示实轴，纵轴表示虚轴。另外，在图10中，由实线表示z复平面上规定的单位圆。
图10中由圆圈标记表示的2点的RMP解zi-1和zi满足上述式(27)。在此情况下，通过信号处理部10可以判定为图10中由圆圈标记表示的2点的RMP的解“满足第二条件(范数)”。另外，图10中由圆圈标记表示的2点的RMP解zi-1和zi满足上述式(28)。在此情况下，通过信号处理部10可以判定为图10中由圆圈标记表示的2点的RMP的解“满足第二条件(偏角)”。在任一种情况下，信号处理部10也可以判定为“满足第二条件”。
另一方面，图10中由圆圈标记表示的RMP解zi和图10中由叉形标记表示的RMP的解zi+2这2点不满足上述式(27)。在此情况下，通过信号处理部10可以判定为这2点的RMP的解“不满足第二条件(范数)”。另外，图10中由圆圈标记表示的RMP解zi和图10中由叉形标记表示的RMP的解zi+2这2点不满足上述式(28)。在此情况下，通过信号处理部10可以判定为这2点的RMP的解“不满足第二条件(偏角)”。因此，图10中由圆圈标记表示的RMP解zi和图10中由叉形标记表示的RMP的解zi+2这2点通过信号处理部10可以判定为“不满足第二条件”。
上述式(27)和式(28)中的索引i是在图5所示的测距-多普勒平面上的进行了聚类的点云中，从测距(距离)小的开始按顺序排列的情况的序数。聚类通过DBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise：基于密度的聚类算法)等算法进行。但是，在接近的数据点少的情况下，不被认为是集群，并且作为离群值被排除。
上述的第一条件最初是针对Root-MUSIC基于如上述的式(14)所示的z转换而得出的构思。即，在上述的式(14)中，假定满足以下的式(31)所示的关系。
[数学式31]
Figure BDA0004113783310000221
这里，作为归结为多项式的计算的实现数学便利性的结果，使用z转换。其结果，不满足上述式(31)的关系的解包含于RMP解。特别地，如上述的式(23)所示，在Root-MUSIC中，在扰动大的情况下，RMP解的绝对值大大偏离1。因此，在一个实施方式的电子设备1的信号处理部10进行的信号处理中，通过利用第一条件对解进行筛选，可以去除不必要的解。
另外，上述的第二条件是由以下构思引起的。即，在接近并被认为是集群的点云中，假定从测距(距离)小的起按顺序排列的数据点。在这样的数据点中，索引相邻的数据点i(例如i和i-1)在到来方向的推定中应当具有接近的角度。因此，在RMP解的复平面上偏角接近。
如上所述，一个实施方式的电子设备1具有发送发送波的发送天线(发送天线阵列24)、接收发送波被反射后的反射波的多个接收天线(接收天线阵列31)以及信号处理部10。信号处理部10可以基于作为发送波而被发送的发送信号和作为反射波而被接收的接收信号，通过部分空间法检测物体。另外，信号处理部10针对Root-MUSIC法中的代数方程式RootMUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足第一条件和第二条件的RMP解来推定反射波的到来方向。上述第一条件可以是关于复平面上的单位圆与RMP解之间的距离的条件。另外，上述第二条件可以是关于RMP解中的相邻的至少2个在复平面上的距离或者偏角的条件。
如上所述，在图7中示出基于现状的信号处理的例子。即，在图7中，为了与一个实施方式的电子设备1进行的信号处理的效果进行比较，示出不进行一个实施方式的电子设备1进行的信号处理，基于现状的信号处理的例子。与此相对，图11是示出一个实施方式的电子设备1进行的信号处理的效果的例子的图。图11可以在例如图7所示的通常的信号处理的结果中进一步示出进行一个实施方式的电子设备1的信号处理的结果。
与图7相同地，图11是表示在图6所示的状况下检测物体200的情况的例子的图。图11示出在图6所示的状况下仅显示对于表示物体200的点群(点云)采用的RMP解的例子。如图11所示，根据一个实施方式的电子设备1，在原本的物体200的垂直位置即-40cm附近的位置绘制点或点群(由叉形标记表示)。在图7中，在与原本的物体200的垂直位置即-40cm附近不同的多个位置也绘制点群。另一方面，在图11所示的结果中，从与图7的比较可知，能够显著地减少误检测的点。如图11所示，利用一个实施方式的电子设备1的信号处理可以去除不必要的误检测即点群数据，从而能够仅显示正确的点群数据。
根据一个实施方式的电子设备1，即使在构成接收天线阵列31的接收天线的数量较少的情况下，也可以高精度地推定到来角(到来方向)。因此，根据一个实施方式的电子设备1，可以提高检测物体的精度。
(其他实施方式)
接着，说明其他的实施方式。
上述的实施方式的电子设备1的信号处理部10在图8的步骤S6中，在相邻的2点的RMP解zi和zi-1满足上述式(27)和式(28)中的至少一方的情况下，判定为“满足第二条件”。即，上述的实施方式的电子设备1在图8的步骤S6中，在满足第二条件(范数)和第二条件(偏角)中的至少一方的情况下，判定为“满足第二条件”。
另一方面，在其他的实施方式中，信号处理部10在图8的步骤S6中，在满足第二条件(范数)和第二条件(偏角)这两者的情况下，可以判定为“满足第二条件”。通过这样严格确定条件，可以提高到来角(到来方向)推定的精度。
另外，上述的实施方式的电子设备1的信号处理部10在图8的步骤S6中，作为第二条件，判定相邻的2点的RMP解zi和zi-1是否满足上述式(27)和式(28)中的至少一方。
另一方面，在其他的实施方式中，信号处理部10在图8的步骤S6中，作为第二条件，也可以判定相邻的3点的RMP解zi-1、zi和zi+1是否满足下式(32)和式(33)中的至少一方。
[数学式32]
||zi-zi-1||＜nth且||zi-zi+1||＜nth (32)
[数学式33]
||arg(zi-zi-1)||＜φth且||arg(zt-zi+1)||＜φth (33)
有时在区分由上述的式(27)规定的第二条件(范数)和由上述式(32)规定的条件即第二条件(范数)的情况下，可以如下所述。即，有时将由上述的式(27)规定的第二条件(范数)记作“第二条件(2点的范数)”。与此相对，有时将由上述的式(32)规定的第二条件(范数)记作“第二条件(3点的范数)”。
另外，有时在区分由上述的式(28)规定的第二条件(偏角)和由上述式(33)规定的条件即第二条件(偏角)的情况下，可以如下所述。即，有时将由上述的式(28)规定的第二条件(偏角)记作“第二条件(2点的偏角)。与此相对，有时将由上述的式(33)规定的第二条件(偏角)记作“第二条件(3点的偏角)”。
根据以上在图8的步骤S6中判定为“满足第一条件和第二条件”的情况下，可以至少满足以下任意一个条件。
(1)第一条件且第二条件(2点的范数)
(2)第一条件且第二条件(2点的偏角)
(3)第一条件且第二条件(2点的范数)且第二条件(2点的偏角)
(4)第一条件且第二条件(3点的范数)
(5)第一条件且第二条件(3点的偏角)
(6)第一条件且第二条件(3点的范数)且第二条件(3点的偏角)
通过如上所述严格判定条件，可以提高到来角(到来方向)推定的精度。
如上所述，在一个实施方式中，第一条件可以是RMP解与复平面上的原点之间的距离大于规定的阈值且在1以下。另外，在一个实施方式中，第二条件可以是RMP解中的相邻的2个在复平面上的距离小于规定的阈值。另外，在一个实施方式中，第二条件可以是RMP解中的相邻的2个在复平面上的偏角小于规定的阈值。而且，在一个实施方式中，第二条件可以是RMP解中的相邻的3个在复平面上的距离小于规定的阈值。另外，在一个实施方式中，第二条件可以是RMP解中的相邻的3个在复平面上的偏角小于规定的阈值。
(其他的实施方式)
接着，进一步说明其他的实施方式。
上述的实施方式假定作为基于雷达的技术特别是毫米波雷达的技术的电子设备1的实施进行说明。但是，一个实施方式的电子设备可以基于除毫米波雷达以外的雷达的技术而实施，也可以基于除雷达以外的技术而实施。一个实施方式的电子设备可以在例如通过阵列状排列的多个麦克风检测来自于声源的声波或者超声波等的结构中来实施。
图12是概略性地示出推定从声源300到来的声波或者超声波等的到来角的电子设备2的结构的一例的图。
图12所示的电子设备2通过由多个麦克风构成的麦克风阵列31’检测来自于声源300的声波或者超声波等。麦克风阵列31’可以基于与图2和图3所示的接收天线阵列31同样的构思而构成。另外，在图12所示的电子设备2中，接收电路33’可以基于与图2所示的接收电路33同样的构思，采用接收声波或者超声波等的电路。在图12所示的电子设备2中，ADC34’可以基于与图2所示的接收ADC34同样的构思而构成。在图12所示的电子设备2中，信号处理部10’和控制部50’可以分别基于与图2所示的信号处理部10和控制部50同样的构思而构成。在图12所示的信号处理部10’中，通信接口13’可以基于与图2所示的通信接口13同样的构思而构成。另一方面，在图12所示的信号处理部10’中，声源信号处理部12’基于与图2所示的接收信号处理部12同样的构思，但也可以构成为处理声波或者超声波等信号的构件。
这样，图12所示的电子设备2可以高精度地推定从声源300到来的声波或者超声波等的到来角。
如上所述，一个实施方式的电子设备2可以具有：接收来自于声源的声波或者超声波的多个传感器(麦克风阵列31’)；基于作为声波或者超声波接收的接收信号通过部分空间法来检测物体的信号处理部10’。另外，信号处理部10’针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足第一条件和第二条件的RMP解来推定声波或者超声波的到来方向。这里，第一条件可以是关于复平面上的单位圆与RMP解之间的距离的条件。另外，第二条件可以是关于RMP解中的相邻的至少2个在复平面上的距离或偏角的条件。
另外，本发明的电子设备1可以具有显示图像等的显示部。在此情况下，信号处理部10可以通过去除不符合关于Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解在复平面上的位置的条件的解，来推定反射波的到来方向。并且，电子设备1所具有的显示部可以显示如上所述推定的到来方向。
此外，虽然已经根据附图和实施例描述了本发明，但是本领域技术人员易于根据本发明进行各种变形或修改。因此，应注意，这些变形或修改包括在本发明的范围内。例如，各功能部所包含的功能等可以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成一个或被分割。上述本发明的各实施方式各自不限于忠实地实施说明的各实施方式，可以适当地组合各特征或省略一部分来实施。即，本发明的内容对于本领域技术人员而言，可以根据本发明进行各种变形和修改。因此，这些变形和修改包括在本发明的范围内。例如，在各实施方式中，各功能部、各部件、各步骤等可以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、各部件、各步骤等。另外，在各实施方式中，可以将多个各功能部、各部件、各步骤等组合成一个或分割。另外，上述本发明的各实施方式各自不限于忠实地实施说明的各实施方式，也可以适当地组合各特征或省略一部分来实施。
上述的实施方式不仅限于作为电子设备1或2的实施。例如，上述的实施方式也可以作为电子设备1或2这样的设备的控制方法来实施。而且，例如，上述的实施方式也可以作为电子设备1或2这样的设备所执行的程序来实施。
附图标记的说明：
1、2：电子设备
10、10’：信号处理部
11：信号产生处理部
12：接收信号处理部
12’：声源信号处理部
13、13’：通信接口
21：发送DAC
22：发送电路
23：RF发送电路
24：发送天线阵列
31：接收天线阵列
31’：麦克风阵列
32：混频器
33、33’：接收电路
34：接收ADC
34’：ADC
50、50’：控制部

Claims (11)

1.一种电子设备，其中，
具有：
发送天线，发送发送波；
多个接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
信号处理部，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，通过部分空间法来检测物体，
所述信号处理部针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSICPolynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，
所述第一条件设为所述RMP解与所述复平面上的原点之间距离大于规定的阈值且在1以下。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中，
所述第二条件设为所述RMP解中的相邻的2个在所述复平面上的距离小于规定的阈值。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电子设备，其中，
所述第二条件设为所述RMP解中的相邻的2个在所述复平面上的偏角小于规定的阈值。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备，其中，
所述第二条件设为所述RMP解中的相邻的3个在所述复平面上的距离小于规定的阈值。
6.根据权利要求1、2、5中任意一项所述的电子设备，其中，
所述第二条件设为所述RMP解中的相邻的3个在所述复平面上的偏角小于规定的阈值。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电子设备，其中，
多个所述接收天线通过排列成一条直线来构成接收天线阵列。
8.一种电子设备，其中，
具有：
多个传感器，接收来自于声源的声波或者超声波；以及
信号处理部，基于作为所述声波或所述超声波而接收的接收信号，通过部分空间法来检测物体，
所述信号处理部针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向。
9.一种电子设备的控制方法，其中，
包括：
通过发送天线发送发送波的步骤；
通过多个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，通过部分空间法来检测物体的步骤；以及
针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向的步骤。
10.一种程序，使计算机执行如下步骤：
通过发送天线发送发送波的步骤；
通过多个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，通过部分空间法来检测物体的步骤；以及
针对Root-MUSIC法中的代数方程式Root-MUSIC Polynomial的解(以下记为“RMP解”)在复平面上的位置，基于满足关于所述复平面上的单位圆与所述RMP解之间的距离的第一条件、以及关于所述RMP解中的相邻的至少2个在所述复平面上的距离或偏角的第二条件的RMP解，来推定所述反射波的到来方向的步骤。
11.一种电子设备，其中，
具有：
发送天线，发送发送波；
多个接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
信号处理部，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，通过部分空间法来检测物体；以及
显示部，显示图像，
所述信号处理部通过去除不符合关于RMP解在复平面上的位置的条件的解，来推定所述反射波的到来方向，
所述显示部显示所述推定的到来方向。
CN202180060577.XA 2020-07-29 2021-07-06 电子设备、电子设备的控制方法以及程序 Pending CN116157696A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-128614 2020-07-29
JP2020128614A JP7222952B2 (ja) 2020-07-29 2020-07-29 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
PCT/JP2021/025517 WO2022024690A1 (ja) 2020-07-29 2021-07-06 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116157696A true CN116157696A (zh) 2023-05-23

Family

ID=80036229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180060577.XA Pending CN116157696A (zh) 2020-07-29 2021-07-06 电子设备、电子设备的控制方法以及程序

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230288557A1 (zh)
EP (1) EP4191272A1 (zh)
JP (1) JP7222952B2 (zh)
CN (1) CN116157696A (zh)
WO (1) WO2022024690A1 (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013152239A (ja) 2013-03-29 2013-08-08 Honda Elesys Co Ltd 電子走査型レーダ装置、その制御方法及びプログラム
JP6362262B2 (ja) 2014-10-09 2018-07-25 株式会社デンソーテン 角度推定装置および角度推定方法
US10327221B1 (en) 2018-05-25 2019-06-18 Apple Inc. Super-resolution technique for time-of-arrival estimation

Also Published As

Publication number Publication date
JP7222952B2 (ja) 2023-02-15
WO2022024690A1 (ja) 2022-02-03
JP2022025661A (ja) 2022-02-10
US20230288557A1 (en) 2023-09-14
EP4191272A1 (en) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111679266B (zh) 汽车毫米波雷达稀疏阵列栅瓣虚假目标识别方法及系统
US11092686B2 (en) Method, apparatus and device for doppler compensation in a time switched MIMO radar system
CN114966644A (zh) 用于稀疏均匀阵列的角度测定过程
CN112098965B (zh) 一种基于毫米波雷达的载体姿态角解算方法
CN116157696A (zh) 电子设备、电子设备的控制方法以及程序
JP7160561B2 (ja) 方位演算装置及び方位演算方法
CN116359908A (zh) 点云数据增强方法、装置、计算机设备、系统及存储介质
JP7163342B2 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
EP4239367A1 (en) Electronic device, method for controlling electronic device, and program
JP7247413B2 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
WO2023032619A1 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
EP4339647A1 (en) Multiple-target, simultaneous beamforming for four-dimensional radar systems
WO2023032600A1 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
WO2023032610A1 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
JP7113878B2 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
WO2023032620A1 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
JP7223197B2 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
JP2023063499A (ja) 電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラム
JP2001281326A (ja) レーダ信号処理回路
CN117991265A (zh) 最大似然解角方法、装置、集成电路和雷达系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination