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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Fahrzeug-Radarvorrichtung, welche Radarwellen sendet und empfängt und
imstande ist, ein um ein Fahrzeug vorhandenes Objekt auf der Grundlage
von reflektierten Radarwellen zu erfassen.
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Herkömmlicherweise ist eine FMCW-Radarvorrichtung
als eine repräsentative
Fahrzeug-Radarvorrichtung bekannt, welche als ein Signal, das auf die
Radarwelle überlagert
ist, ein Dreieckswellen-Sendesignal fs, das eine Frequenz aufweist,
die sich, wie es in 7A gezeigt
ist, allmählich
zyklisch erhöht
und verringert, sendet und Radarwellen empfängt, die von einem Ziel reflektiert
werden, um ein empfangenes Signal fr zu erzeugen (siehe die Japanische
Patentanmeldung mit der Oftenlegungsnummer 2001-166042). Diese Radarvorrichtung
erzielt Frequenzen fbu und fbd, die in 7B gezeigt sind, auf der Grundlage eines
Mischens des empfangenen Signals fr und des Sendesignals fs. Die
Frequenzen fbu und fbd; entsprechen der Frequenzdifferenz zwischen
dem Sendesignal fs und dem empfangenen Signal fr. Genauer gesagt,
wird eine Frequenzanalyse, die eine Signalverarbeitungsvorrichtung
oder dergleichen verwendet, an einem Frequenzdifterenzsignal (das
heißt)
einem Überlagungssignal)
angewendet, das die Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal fs
und dem empfangenen Signal fr darstellt. Als ein Ergebnis dieser
Frequenzanalyse wird die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu aus einem Anstiegsbereich
extrahiert, in welchem sich die Frequenz des Sendesignals fs allmählich erhöht, und wird
die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd aus einem Abfallsbereich
extrahiert, in welchem sich die Frequenz des Sendesignals fs allmählich verringert.
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Wie es in 7A gezeigt ist, erreicht eine Radarwelle,
die von einem Objekt reflektiert wird, die Radarvorrichtung mit
einer Zeitverzögerung,
die zu einer Zeit äquivalent
ist, die zum Gehen und Zurückkehren
des Abstands E zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt erforderlich
ist, wenn ein Fahrzeug, in das diese Radarvorrichtung eingebaut
ist, und ein Objekt, das die Radar welle reflektiert, eine zueinander
gleiche Veränderungsgeschwindigkeit
aufweisen (das heißt
relative Geschwindigkeit V = 0). In diesem Fall stimmt das empfangene
Signal fr im wesentlichen mit dem Sendesignal fs überein,
wenn es sich um die Höhe
dieser Verzögerungszeit
entlang der Zeitachse verändert.
Die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu ist gleich zu der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd (d.h. fbu = fbd).
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Andererseits wird die Radarwelle,
die von dem Objekt reflektiert wird, in Übereinstimmung mit der relativen
Geschwindigkeit V des Objekts der Doppler-Verschiebung unterzogen,
wenn das Fahrzeug, in das diese Radarvorrichtung eingebaut ist, und
das Objekt, das die Radarwelle reflektiert, eine zueinander unterschiedliche
Veränderungsgeschwindigkeit
aufweisen (das heißt
relative Geschwindigkeit V ≠ 0).
Demgemäß verschiebt
sich das empfangene Signal fr entlang der Frequenzachse um die Höhe der Doppler-Verschiebung,
die der relativen Geschwindigkeit V entspricht, zusätzlich zu
der Höhe der
Verzögerungszeit,
die dem Abstand D des Objekts entspricht. In diesem Fall ist die
Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu nicht gleich der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd (das heißt
fb1 ≠ fb2).
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Auf diese Weise verschiebt sich das
empfangene Signal fr sowohl in der Zeitachsenrichtung als auch in
der Frequenzachsenrichtung in Übereinstimmung
mit dem Abstand D und der relativen Geschwindigkeit des Objekts.
Anders ausgedrückt hängt die
Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal fs und dem empfangenen
Signal fr, die in der Zeitachse auftritt, von dem Abstand D des
Objekts ab, während
die Differenzdifferenz, die in der Frequenzachse auftritt, von der
relativen Geschwindigkeit V abhängt.
Die Frequenz fb, die dem Abstand D entspricht, und die Frequenz
fd, die der relativen Geschwindigkeit V entspricht, können aus
den folgenden Gleichungen 1 und 2 erzielt werden. fb = (|fbu| + |fbd|)/2 (1)
fd = (|fbu| – |fbd|)/2 (2)
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Anders ausgedrückt können die Frequenz fb, die dem
Abstand D entspricht, und die Frequenz fd, die der relativen Geschwindigkeit
V entspricht, auf der Grundlage der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu und der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd erzielt werden.
Dann können
aus den Frequenzen fb und fd, die dem Abstand P und der relativen Geschwindigkeit
V entsprechen, die folgenden Gleichungen 3 und 4 eingeführt werden,
um den Abstand P und die relative Geschwindigkeit V des Objekts
zu berechnen. D =
{C/4 × ΔF × fm)} × fb (3)
V = {C/(2 × f0)} × fd (4)
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Hierbei stellt ΔF eine Frequenzmodulationsbreite
des Sendesignals fs dar, stellt f0 eine Mittenfrequenz des Sendesignals
fs dar, stellt fm eine Wiederholungsfrequenz dar und stellt C die
Lichtgeschwindigkeit dar.
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Im allgemeinen weist jede Radarvorrichtung einen
begrenzten Erfassungsbereich auf, in welchem ein Objekt erfaßbar ist.
Der Erfassungsbereich hängt von
der Abstrahlungsrichtung der Radarwelle ab, die von einer Sendeantenne
abgegeben wird, das heißt hängt von
der Richtwirkung der Sendeantenne ab. Demgemäß wird die Richtwirkung der
Sendeantenne auf eine derartige Weise bestimmt, daß die Radarwelle
in sowohl der vertikalen Richtung als auch der horizontalen Richtung
eine erwünschte
Breite aufweist. Zum Beispiel wird die Richtwirkung unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß die
Fahrzeugkarosserie in der Auf- und Ab-Richtung ein Nicken verursacht
und die Straße
nicht immer parallel zu der Radarwelle ist, die Richtwirkung in
der vertikalen Richtung derart bestimmt, daß sie einem bestimmten Grad
einer Spanne einer Breite aufweist.
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Jedoch wird, wie es in 8 gezeigt ist, obgleich
die Höhe
klein ist, die Radarwelle unvermeidlich zu der Richtung abgestrahlt,
die nicht angestrebt wird. Anders ausgedrückt dringt einiges der abgestrahlten
Radarwelle außerhalb
des bestimmten Abstrahlungsbereichs. Wenn eine derartige Radarwelle von
einer Straßenoberfläche in der
Nähe einer
Fahrzeugkarosserie (hier im weiteren Verlauf als "Nahbereichs-Straßenoberfläche" bezeichnet) reflektiert wird,
kann die reflektierte Welle von einer Empfangsantenne der Radarvorrichtung
empfangen werden. Das heißt
die Empfangsantenne empfängt
möglicherweise
reflektierte Wellen, die von der Nahbereichs-Stra ßenoberfläche zurückkehren,
zusätzlich zu
den reflektierten Wellen, die von einem vorausfahrenden Fahrzeug
oder irgendeinem anderen Objekt vor dem mit dieser Radarvorrichtung
ausgestatteten Fahrzeug zurückkehren.
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Das empfangene Signal verschiebt
sich auch dann, wenn es auf die reflektierte Welle überlagert
ist, die von der Nahbereichs-Straßenoberfläche zurückkehrt, in Übereinstimmung
mit dem Abstand und der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug
und der Straßenoberfläche und
demgemäß ändert sich
die Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal und dem empfangenen
Signal. Wie es in den 9A und 9B gezeigt ist, werden, wenn das
systemeigene Fahrzeug in einem angehaltenen Zustand mit einer Relativgeschwindigkeit 0 gegenüber der
Straßenoberfläche ist,
die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu1 und die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd1 die gleiche niedrige Frequenz (fbu1 = fbd1), da das aus dem
Sendesignal fs und dem empfangenen Signal fr1 erzeugte Überlagerungssignal
auf der Reflexion von der Nahbereichs-Straßenoberfläche beruht.
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Andererseits verschiebt sich, wenn
das Fahrzeug fährt
und die reflektierte Welle, die von der Nahbereichs-Straßenoberfläche zurückkehrt,
der Doppler-Verschiebung unterzogen wird, das empfangene Signal
fr2 zu einer Position, die den Anstiegsbereich des Sendesignals
fs überschreitet,
wie es in 9A gezeigt
ist. Als Ergebnis wird die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu2,
wie es in 9C gezeigt
ist, eine negative Frequenz, während
sowohl die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu2 als auch die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd2 große
Absolutwerte aufweisen werden.
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In diesem Fall wird es in der Radarvorrichtung
immer erkannt, daß einiges
der Radarwellen, die von der Sendeantenne abgegeben werden, direkt in
die Empfangsantenne kriechen. Daher wird, wie es in 10A gezeigt ist, die Empfangsintensität (d.h. die
Empfangsleistung) bei einem Bereich einer äußerst niedrigen Frequenz maximiert.
Das empfangene Signal, das unter der Bedingung, daß das Fahrzeug
angehalten ist, auf die reflektierte Welle überlagert ist, die von der
Nahbereichs-Straßenoberfläche zurückkehrt,
wird in diesem Bereich einer äußerst niedrigen
Frequenz vollständig
einbezogen oder verborgen. Daher ist die Empfangsintensität des empfangenen
Signals von der Nahbereichs-Straßenoberfläche durch die Frequenzanalyse
oder eine vergleichbare Signalverarbeitung nicht erfaßbar.
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Jedoch wird, wenn das Fahrzeug fährt, das empfangene
Signal fr2, das auf die reflektierte Welle überlagert ist, die von der
Nahbereichs-Straßenoberfläche zurückkehrt,
der Doppler-Verschiebung unterzogen, wie es vorhergehend beschrieben
worden ist. Demgemäß verschieben
sich sowohl die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu2 als auch die
Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd2 des Überlagerungssignals aus dem
Bereich einer äußerst niedrigen
Frequenz, wie es in 10B gezeigt
ist. In diesem Fall wird die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu2
eine negative Frequenz. Jedoch berechnet die Radarvorrichtung sie
als eine positive Frequenz, da die negative Frequenz in der Frequenzanalyse
oder einer anderen Signalverarbeitung derart verarbeitet wird, daß sie ein
umgekehrtes Vorzeichen aufweist.
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Es ist überflüssig zu sagen, daß die Radarvorrichtung
keine Nahbereichs-Straßenoberfläche mit
dem zu erfassenden Objekt identifizieren sollte. Demgemäß führt ein
Ausführen
der Verarbeitung auf der Grundlage der Spitzenfrequenz fbu2 und
fbd2, die von der Nahbereichs-Straßenoberfläche herrühren, zu einem fehlerhaften
Erfassen des Objekts.
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Auf eine ähnliche Weise gibt es, wenn
es regnet, die Möglichkeit,
daß die
Radarvorrichtung die reflektierte Welle empfängt, die von Regentropfen zurückkehrt.
Anders ausgedrückt
wird die reflektierte Welle, die von den Regentropfen zurückkehrt,
ein fehlerhaftes Erfassen des Objekts verursachen. Insbesondere
neigt das empfangene Signal, das auf die reflektierte Welle überlagert
ist, das von den Regentropfen zurückkehrt, dazu, verglichen mit
dem empfangenen Signal, das auf die reflektierte Welle überlagert
ist, das von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche zurückkehrt, eine höhere Empfangsintensität aufzuweisen.
Daher wird die Möglichkeit
eines fehlerhaften Erfassens des Objekts erhöht.
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Die 11A bis 11C zeigen Leistungsspektren,
die die Intensität
jeder Frequenzkomponente des Überlagerungssignals
sowohl in dem Frequenzanstiegsbereich als auch in dem Frequenzabfallsbereich
darstellen. 11A zeigt
ein Leistungsspektrum in einem Zustand eines angehaltenen Fahrzeugs, 11B zeigt ein Leistungsspektrum
in einem Zustand eines fahrenden Fahrzeugs auf einer trockenen Straßenoberfläche und 11C zeigt ein Leistungsspektrum
in einem Zustand eines fahrenden Fahrzeugs, wenn es regnet. Wie
es aus den 11A und 11B zu verstehen ist, tritt
eine Spitzenfrequenz, die in dem Zustand eines angehaltenen Fahrzeugs
nicht erkannt wird, in dem Niederfrequenzbereich auf, wenn das Fahrzeug
zu fahren beginnt. Weiterhin weist die Spitzenfrequenz, die in dem
Niederfrequenzbereich auftritt, wie es in 11C gezeigt ist, eine große Spitzenintensität auf, wenn
es regnet.
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Um dieses Problem zu lösen, wird
herkömmlicherweise
vorgeschlagen, ein Hochpaßfilter
zu verwenden, um die Spitzenfrequenz in dem Niederfrequenzbereich
abzuschneiden. Jedoch ist dies nicht bevorzugt, da ein Objekt, das
in der Nähe
des Fahrzeugs vorhanden ist, unerfaßbar wird.
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Im Hinblick auf das zuvor beschriebene
Problem weist die vorliegende Erfindung eine Aufgabe auf, eine Fahrzeug-Radarvorrichtung
zu schaffen, welche imstande ist, sicher die reflektierte Welle
zu unterscheiden, die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen zurückkehrt.
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Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch
1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um die vorhergehende und andere verwandte
Aufgaben zu lösen,
schafft die vorliegende Erfindung eine Fahrzeug-Radarvorrichtung,
die eine Sendeeinrichtung zum Senden eines Sendesignals aufweist,
welches derart frequenzmoduliert ist, daß es die Frequenz andauernd ändert. Eine
Mehrzahl von Empfangseinrichtungen ist in vorbestimmten Abständen zum
Empfangen von reflektierten Wellen, wenn das Sendesignal von einem
Objekt reflektiert wird, und zum Erzeugen einer Mehrzahl von empfangenen Signalen
angeordnet. Eine Überlagerungssignal-Erzeugungseinrichtung
ist zum Erzeugen von Überlagerungssignalen,
die jeweils einer Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal und
jedem der empfangenen Signale entsprechen, die von der Mehrzahl von
Empfangseinrichtungen erzeugt werden, vorgese hen. Eine Wandlereinrichtung
ist zum Extrahieren einer Spitzenfrequenz aus mindestens einem Überlagerungssignal,
das von der Überlagerungssignal-Erzeugungseinrichtung
erzeugt wird, und zum Wandeln einer Phasendifferenz des Überlagerungssignals
bei der Spitzenfrequenz zu einem Frequenzsignal vorgesehen. Weiterhin
ist eine Entscheidungseinrichtung zum Identifizieren des Objekts
mit einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen vorgesehen, wenn eine Spitzenfrequenzintensität des Frequenzsignals,
das von der Wandlereinrichtung gewandelt wird, kleiner als eine
vorbestimmte Kriteriumsintensität
ist.
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Wie es vorhergehend beschrieben worden ist,
weist die Fahrzeug-Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Mehrzahl von Empfangseinrichtungen auf. Jede Empfangseinrichtung empfängt die
reflektierte Welle, die von dem Objekt zurückkehrt, und erzeugt das empfangene
Signal. Wenn die Ankunftsrichtung der reflektierten Welle nicht
senkrecht zu der vorderen Fläche
der Mehrzahl von Empfangseinrichtungen ist, wird der Ausbreitungsabstand
der reflektierten Welle in jeder Empfangseinrichtung unterschiedlich.
Demgemäß wird bezüglich der
reflektierten Welle, die von dem gleichen Objekt zurückkehrt,
eine bedeutsame Phasendifferenz zwischen empfangenen Signalen verursacht,
die von diesen Empfangseinrichtungen erzeugt werden. Andererseits
kommt in dem Fall einer Reflexion von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen die reflektierte Welle von einem breiten Winkelbereich,
der sich vor der Radarvorrichtung ausdehnt, und nicht von einem
bestimmten Winkel an. Demgemäß weist
das empfangene Signal in dem Fall einer Reflexion von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen keine Phasendifferenz auf, die irgendeinem bestimmten
Azimut entspricht.
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Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Punkt
unterscheidet die Fahrzeug-Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung
das empfangene Signal, das auf die reflektierte Welle überlagert
ist, die von der Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen zurückkehrt.
Das heißt
die Fahrzeug-Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt
das Überlagerungssignal,
das eine Frequenzdifferenz zwischen einem Sendesignal und jedem
der empfangenen Signale darstellt, die von der Mehrzahl von Empfangseinrichtungen
empfangen werden, extrahiert die Spitzenfrequenz von mindestens einem Überlagerungssignal
und wandelt die Phasendifferenz von jedem Überlagerungssignal bei der
Spitzenfrequenz zu einem Frequenzsignal. In diesem Fall weist die
Phasendifferenz von jedem Überlagerungssignal
bei der Spitzenfrequenz eine Regelmäßigkeit auf, wenn die reflektierte
Welle von einem bestimmten Azimut ankommt. Wenn die Phasendifferenz,
die die Regelmäßigkeit
aufweist, zu einem Frequenzsignal gewandelt wird, weist dieses Frequenzsignal
eine Spitze auf, die bei der Frequenz auftritt, die der Phasendifferenz
entspricht. Andererseits ist die Phasendifferenz von jedem Überlagerungssignal
unregelmäßig, wenn
die reflektierte Welle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen ankommt. Die Spitzenfrequenzintensität des Frequenzsignals
ist verglichen mit dem zuvor beschriebenen Fall klein.
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Demgemäß identifiziert die Fahrzeug-Radarvorrichtung
der vorliegenden Erfindung das Objekt mit einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen, wenn die Spitzenfrequenzintensität des Frequenzsignals, das
von der Wandlereinrichtung gewandelt wird, kleiner als die vorbestimmte
Kriteriumsintensität
ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Fahrzeug-Radarvorrichtung bestimmt die Entscheidungseinrichtung
die vorbestimmte Kriteriumsintensität unter Bezugnahme auf die
Spitzenfrequenzintensität
des Überlagerungssignals.
Das Frequenzsignal wird auf der Grundlage der Phasendifferenz von
jedem Überlagerungssignal
bei der Spitzenfrequenz berechnet. Daher nimmt die Spitzenfrequenzintensität des ursprünglichen Überlagerungssignals
einen Einfluß auf
die Spitzenfrequenzintensität des
Frequenzsignals.
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Weiterhin ist es, wenn die vorbestimmte
Kriteriumsintensität
unter Bezugnahme auf die Spitzenfrequenzintensität des Überlagerungssignals bestimmt
wird, erwünscht,
die vorbestimmte Kriteriumsintensität unter Bezugnahme auf eine
mittlere Intensität
zu bestimmen, welche durch Mitteln der Spitzenfrequenzintensität von jeweiligen Überlagerungssignalen
erzielt wird. Theoretisch erzeugt jede Empfangseinrichtung ein empfangenes
Signal, das die gleiche Intensität
aufweist, wenn das Reflexionssignal das gleiche ist. Jedoch ist
es normal, daß das Verhalten
einer Empfangsantenne jeder Empfangseinrichtung oder dergleichen
geringfügig
unterschiedlich ist. Daher ist die Intensität von jedem empfangenen Signal
nicht immer die gleiche.
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Es ist demgemäß bevorzugt, die vorbestimmte
Kriteriumsintensität
unter Bezugnahme auf die mittlere Intensität zu bestimmen, welche durch Mitteln
der Spitzenfrequenzintensität
von jeweiligen Überlagerungssignalen
erzielt wird. Gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Fahrzeug-Radarvorrichtung
weist das Sendesignal einen Anstiegsbereich, in welchem die Frequenz
in einem vorbestimmten Frequenzbereich ansteigt, und einen Abfallsbereich
auf, in welchem die Frequenz in einem anderen vorbestimmten Frequenzbereich
abfällt.
Die Wandlereinrichtung extrahiert als die Spitzenfrequenz des Überlagerungssignals
eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz und eine Abstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
in dem Anstiegsbereich bzw. dem Abstiegsbereich des Sendesignals.
Weiterhin wandelt die Wandlereinrichtung die Phasendifferenz von
jeweiligen Überlagerungssignalen
an der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz und der Abstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
zu einem Anstiegsbereichs-Frequenzsignal und einem Abstiegsbereichs-Frequenzsignal.
Die Entscheidungseinrichtung identifiziert das Objekt als eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen, wenn eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenzintensität des Anstiegsbereichs-Frequenzsignals
kleiner als eine vorbestimmte Kriteriumsintensität ist, die unter Bezugnahme
auf eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenzintensität des Überlagerungssignals
bestimmt wird und wenn eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenzintensität des Abfallsbereichs-Frequenzsignals
kleiner als eine vorbestimmte Kriteriumsintensität ist, die unter Bezugnahme
auf eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenzintensität des Überlagerungssignals bestimmt
wird.
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Bei diesem Aufbau wird die Entscheidung bezüglich dessen,
ob die Frequenzspitze des gewandelten Frequenzsignals die vorbestimmte
Kriteriumintensität
erreicht hat, auf der Grundlage der Anstiegsbereichs-Frequenzspitze
und der Abfallsbereichs-Frequenzspitze realisierbar. Die Entscheidungsgenauigkeit
wird verbessert. Lediglich dann, wenn die Anstiegsbereichs-Frequenzspitze
und die Abfallsbereichs-Frequenzspitze die vorbestimmte Kriteriumsintensität nicht
erreichen, wird das Objekt als eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen identifiziert. Deshalb ist die Reflexion von einer
Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen sicher unterscheidbar.
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Vorzugsweise führt die Entscheidungseinrichtung
eine Verarbeitung zum Vergleichen der Spitzenfrequenzintensität des Frequenzsignals
mit der vorbestimmten Kriteriumsintensität lediglich durch, wenn die
Spitzenfrequenz des Überlagerungssignals in
einem vorbestimmten Niederfrequenzbereich erzeugt wird. Die Spitzenfrequenz
des Überlagerungssignals,
die aus der reflektierten Welle abgeleitet wird, die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen zurückkehrt,
neigt dazu, in dem Niederfrequenzbereich aufzutreten, da der Abstand zu
der Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
den Regentropfen kurz ist. Deshalb führt die Entscheidungseinrichtung
die Entscheidungsverarbeitung lediglich dann aus, wenn die Spitzenfrequenz
des Überlagerungssignals
in dem vorbestimmten Niederfrequenzbereich erzeugt wird. Anders
ausgedrückt
wird die Vergleichsentscheidungsverarbeitung lediglich dann wirksam
ausgeführt.
wenn es erforderlich ist. Die Last der Bearbeitungsvorrichtung kann
verringert werden.
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Vorzugsweise wird der Bereich des
Niederfrequenzbereichs in Übereinstimmung
mit einer Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit geändert. Im allgemeinen ändert sich
die Doppler-Verschiebungshöhe bezüglich einer
Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen
in Übereinstimmung
mit der Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit. Demgemäß ändert sich die Spitzenfrequenz
des Überlagerungssignals.
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Vorzugsweise berechnet die Wandlereinrichtung
die Intensität
jeder Frequenz durch Ausführen einer
Frequenzanalyse bezüglich
jedes Überlagerungssignals
und extrahiert die Spitzenfrequenz des Überlagerungssignals auf der
Grundlage des Ergebnisses, das durch Mitteln der berechneten Intensität von jeder
Frequenz aus jeweiligen Überlagerungssignalen
erzielt wird.
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Eine Mehrzahl von Empfangseinrichtungen empfängt die
reflektierte Welle, die von dem gleichen Objekt zurückkehrt.
Wenn jeweilige Überlagerungssignale
auf der Grundlage dieser empfangenen Signale berechnet werden, weisen
alle der Überlagerungssignale
die Spitzenfrequenz bei der gleichen Frequenz auf. Demgemäß kann es,
wenn mindestens ein Überlage rungssignal
eine Spitzenfrequenz erzeugt, angenommen werden, daß der Rest
der Überlagerungssignale
die gleiche Spitzenfrequenz erzeugt.
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Jedoch ist es normal, daß jeweilige Überlagerungssignale
unterschiedliches Rauschen enthalten, und demgemäß weist jedes Überlagerungssignal
unterschiedliche Frequenzkomponenten auf. Weiterhin kommt die reflektierte
Welle in dem Fall einer Reflexion von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regenbogen von einem breiten Winkelbereich an, der sich vor dem
Fahrzeug ausdehnt. Die Spitzenfrequenz selbst neigt dazu, eine bedeutsame Differenz
zu verursachen.
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Daher ist es bevorzugt, daß die Radarvorrichtung
die Frequenzintensität
von jeweiligen Überlagerungssignalen
mittelt und die Spitzenfrequenz des Überlagerungssignals auf der
Grundlage des gemittelten Ergebnisses extrahiert. Da Rauschen zufällig ist,
ermöglicht
es ein Ausführen
der Mittelungsverarbeitung, die Rauschkomponentenintensität bezüglich der
Spitzenfrequenzintensität
zu verringern. Das S/N-Verhältnis
wird verbessert. Die Spitzenfrequenz des Überlagerungssignals kann genau
extrahiert werden.
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Vorzugsweise führt die Entscheidungseinrichtung
wiederholt die Entscheidungsverarbeitung zum Vergleichen der Spitzenfrequenzintensität des Frequenzsignals
mit der vorbestimmten Kriteriumintensität in vorbestimmten Perioden
aus und identifiziert das Objekt mit der Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
den Regentropfen auf der Grundlage eines Entscheidungsergebnisses,
das durch eine Mehrzahl von Vergleichen erzielt wird.
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Auch dann, wenn es der Fall ist,
daß die
reflektierte Welle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen zurückkehrt,
gibt es die Möglichkeit,
daß die
Spitzenfrequenzintensität
eines Frequenzsignals aufgrund des Einflusses von Rauschen die vorbestimmte
Kriteriumsintensität überschreiten
kann. Demgemäß ist es,
um irgendeine fehlerhafte Entscheidung zu beseitigen, bevorzugt, das
Objekt mit einer Nahbereichs-Straßenoberfäche oder Regentropfen auf der
Grundlage eines Entscheidungsergebnisses zu identifizieren, das
durch eine Mehrzahl von Vergleichen erzielt wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines Gesamtaufbaus einer Fahrzeug-Radarvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Flußdiagramm
der Entscheidungsverarbeitung zum Durchführen einer Entscheidung bezüglich dessen,
ob das Objekt eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen ist,
sowie der Erfassungsverarbeitung zum Erfassen des Abstands, der
relativen Geschwindigkeit und des Azimut des Objekts, die beide
in einem Mikrocomputer ausgeführt
werden;
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3A ein
Wellenformdiagramm der Wellenformen von Überlagerungssignalen B1 bis
B9;
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3B ein
Wellenformdiagramm der Spektrumsdaten, die die Intensität von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 bezüglich
der Frequenz darstellen;
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3C ein
Wellenformdiagramm von gemittelten Spektrumsdaten als ein Ergebnis
einer Mittelungsverarbeitung, die an den Spektrumsdaten von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B0 angewendet wird;
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3D ein
Wellenformdiagramm der Überlagerungsfrequenzsignale
BF1 bis BF9, die Spitzenfrequenzen in dem Anstiegsbereich und dem
Abfallsbereich aufweisen;
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3E ein
Wellenformdiagramm der Frequenzspektrumsdaten, die durch Wandeln
der Phasendifferenz zu der Frequenz erzielt werden, wenn die Phasendifferenz
von Uberlagerungsfrequenzsignalen BF1 bis BF9 null ist;
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4 ein
Diagramm des Prinzips der Entscheidung bezüglich dessen, ob das Objekt,
das die reflektierte Welle erzeugt hat, eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen ist;
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5A ein
Wellenformdiagramm eines Beispiels von mittleren Spektrumsdaten,
die durch eine Mittelungsverarbeitung erzielt wird, die an Frequenzspektrumsdaten
angewendet wird, die bezüglich
jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 in jedem des Frequenzanstiegsbereichs und des Frequenzabfallsbereichs
berechnet werden;
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5B ein
Wellenformdiagramm des Ergebnisses (der Frequenzspektrumsdaten)
einer Phasen-FFT, die an der Phasenfrequenz von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 angewendet wird, die eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu3 und eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3 aufweisen, die
durch die reflektierte Welle erzeugt werden, die von Regentropfen
zurückkehrt;
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5C ein
Wellenformdiagramm des Ergebnisses (der Frequenzspektrumdaten) einer
Phasen-FFT, die an der Phasendifferenz von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 angewendet wird, die eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu4 und eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd4 aufweisen, die
durch die reflektierte Welle erzeugt werden, die von einem vorausfahrenden Fahrzeug.
zurückkehrt;
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6A einen
Graph der Verteilung einer Intensitätsdifferenz zwischen Phasenspitzenfrequenzen
fθu, fθd und Spitzenfrequenzen
fbu3, fbd3 der Anstiegs- und Abfallsbereiche, bei der Reflexion
von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen;
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6B einen
Graph der Verteilung einer Intensitätsdifferenz zwischen einer
Phasenspitzenfrequenz fθu,
fθd und
Spitzenfrequenzen fbu4, fbd4 der Anstiegs- und Abfallsbereiche bei
der Reflexion von einem vorausfahrenden Fahrzeug;
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7A einen
Graph eines Sendesignals fs und eines empfangenen Signals fr;
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7B einen
Graph einer Überlagerungsfrequenz,
die der Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal fs und dem Empfangssignal
fr entspricht, die beide vorbereitet werden, um das Objekterfassungsprinzip
zu erläutern,
das in einer herkömmlichen
FMCB-Radarvorrichtung verwendet wird;
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8 eine
Darstellung, die einen Abstrahlungsbereich der Radarwelle erläutert;
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9A ein
Wellenformdiagramm der Differenz der Frequenzverschiebungshöhe eine
empfangenen Signals zwischen einem Zustand eines angehaltenen Fahrzeugs
und einem Fahrzeug-Fahrzustand;
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9B ein
Wellenformdiagramm einer Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu1 und
einer Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd1 in dem Zustand eines
angehaltenen Fahrzeugs;
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9C ein
Wellenformdiagramm einer Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu2 und
einer Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd2 in dem Fahrzeug-Fahrzustand;
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10A einen
Graph der Frequenzspektrumsdaten eines Überlagerungssignals in dem
Zustand eines angehaltenen Fahrzeugs;
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10B einen
Graph der Frequenzspektrumsdaten des Überlagerungssignals in dem
Fahrzeug-Fahrzustand;
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11A einen
Graph der Frequenzspektrumdaten des Überlagerungsignals in dem Zustand eines
angehaltenen Fahrzeugs;
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11B einen
Graph der Frequenzspektrumsdaten, die auf der Grundlage der empfangenen Welle,
die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche ankommt,
Spitzenfrequenzen der Anstiegs- und Abfallsbereiche in dem Fahrzeug-Fahrzustand
darstellt; und
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11C einen
Graph der Frequenzspektrumsdaten, die auf der Grundlage der reflektierten Welle,
die von Regentropfen ankommt, Spitzenfrequenzen der Anstiegs- und
Abfallsbereiche in einem Fahrzustand bei Regen darstellt.
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Nachstehend erfolgt die Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild, das einen Gesamtaufbau einer Fahrzeug-Radarvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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Wie es in 1 gezeigt ist, weist eine Radarvorrichtung 2 dieses
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung einen Sender 4 auf, der imstande ist,
Radarwellen eines Millimeterwellenbands über eine Sendeantenne AS zu
senden. Der Sender 4 weist einen Hochfrequenzoszillator 12 und
einen Verteiler 14 auf. Der Hochfrequenzoszillator 12 erzeugt ein
Hochfrequenzsignal eines Millimeterwellenbands, das auf eine derartige
Weise demoduliert ist, daß sich
die Frequenz mit dem Verstreichen der Zeit allmählich erhöht und verringert. Der Verteiler 14 weist
eine Leistungsverteilungsfunktion auf, um das Ausgangssignal des
Hochfrequenzoszillators 12 zu einem Sendesignal fs und
einem lokalen Signal L zu trennen. Das Sendesignal fs wird der Sendeantenne AS
zugeführt
und das lokale Signal L wird einem Empfänger 6 zugeführt.
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Weiterhin weist die Radarvorrichtung 2 dieses
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung insgesamt neun Empfangsantennen AR1 bis AR9
auf, die in gleichen Abständen
zum Empfangen der Radarwelle (hier im weiteren Verlauf als "reflektierte Welle" bezeichnet) ausgerichtet
sind, die von einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem anderen
Objekt reflektiert wird. Wenn die reflektierte Welle von jeder der
neun Antennen AR1 bis AR9 empfangen wird, erzeugen jeweilige Antennen
AR1 bis AR9 empfangene Signale fr1 bis fr9 in Übereinstimmung mit der reflektierten
Welle. Die emp fangenen Signale fr1 bis fr9 werden zu dem Empfänger 6 gesendet.
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Der Empfänger 6 weist insgesamt
neun Mischer MX1 bis MX9 und die gleiche Anzahl von Verstärkern AMP1
bis AMP9 auf, die jeweiligen Antennen AR1 bis AR9 entsprechen. Jeweilige
Mischer MX1 bis MX9 weisen eine Funktion eines Mischens der entsprechenden
empfangenen Signale fr1 bis fr9 mit dem lokalen Signal L auf, um Überlagerungssignale
B1 bis B9 zu erzeugen, die die Frequenzdifferenz der gemischten
Signale darstellen. Die Überlagerungssignale
B1 bis B9, die durch jeweilige Mischer MX1 bis MX9 erzeugt werden,
werden von den Verstärkern
AMP1 bis AMP9 verstärkt.
Die Verstärker
AMP1 bis AMP9 weisen eine Filterfunktion auf, um nicht erforderliche
Hochfrequenzkomponenten aus den Überlagerungssignalen
B1 bis B9 zu entfernen.
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Die Überlagerungssignale B1 bis
B9, die von den Verstärkern
AMP1 bis AMP9 verstärkt
werden, werden einem A/D-Wandler 8 zugeführt. Der A/D-Wandler 8 weist
insgesamt neun A/D-Wandler AD1 bis AD9 auf, welche das Abtasten
der entsprechenden Überlagerungssignale
B1 bis B9 durchführen,
um sie zu digitalen Daten D1 bis D9 zu wandeln. Die digitalen Daten
D1 bis D9 von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9, die von den A/D-Wandlern
AD1 bis AD9 gewandelt werden, werden einem Mikrocomputer 10 zugeführt und
für verschiedene
Signalverarbeitungen verwendet.
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Der Mikrocomputer 10, der
hauptsächlich aus
einem CPU, einem ROM und einem RAM besteht, führt die Entscheidungsverarabeitung
zum Durchführen
einer Entscheidung auf der Grundlage der digitalen Daten D1 bis
D9, die von dem A/D-Wandler 8 zugeführt werden, bezüglich dessen durch,
ob das Objekt eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen ist und
führt ebenso
die Erfassungsverarbeitung zum Erfassen des Abstands, der relativen
Geschwindigkeit und des Azimut eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder
eines anderen Objekts aus. Weiterhin weist der Mikrocomputer 10 einen
digitalen Signalprozessor oder dergleichen zum Ausführen der
schnellen Fouriertransformations-(FFT)-Verarbeitung aus, die an
den digitalen Daten D1 bis D9 angewendet wird, wenn die zuvor beschriebene
Verarbeitung ausgeführt
wird.
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Gemäß der Fahrzeug-Radarvorrichtung 2, die
den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist, wird, wie es in 7A gezeigt ist, die Radarwelle,
die eine frequenzmodulierte Dauerstrichwelle (FMCW) ist, durch den
Sender 4 über
die Sendeantenne AS gesendet. Wenn die Radarwelle von einem vorausfahrenden
Fahrzeug oder einem anderen Objekt reflektiert wird, wird die reflektierte
Welle von jeweiligen Empfangsantennen AR1 bis AR9 empfangen. Dann werden
die empfangenen Signale, die durch jeweilige Empfangsantennen AR1
bis AR9 erzeugt werden, in jeweiligen Mischern MX1 bis MX9 in dem
Empfänger 6 mit
dem lokalen Signal L gemischt, um die Überlagerungssignale B1 bis
B9 zu erzeugen, die der Frequenzkomponente der Differenz zwischen
jeweiligen empfangenen Signalen und dem lokalen Signal L (das heißt dem Sendesignal
fr) entsprechen. Jeder der A/D-Wandler AD1 bis AD9 führt das
Abtasten von Überlagerungssignalen
B1 bis B9 während
einer halben Periode einer vollständigen Frequenzänderung des
Sendesignals fs, das heißt
in jedem des Frequenzanstiegsbereichs, in welchem sich die Frequenz
allmählich
erhöht,
und des Frequenzabfallsbereichs, in welchem sich die Frequenz allmählich verringert,
vorbestimmte Male durch. Dann führen
jeweilige A/D-Wandler AD1 bis AD9 die A/D-Wandlung durch. Durch
diese Verarbeitung wird, wie es in 7B gezeigt
ist, das Überlagerungssignal
in jedem des Frequenzanstiegsbereichs und des Frequenzabfallsbereichs
erzeugt.
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Als nächstes werden sowohl die Entscheidungsverarbeitung
zum Durchführen
einer Entscheidung bezüglich
dessen, ob das Objekt eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen ist,
als auch die Erfassungsverarbeitung zum Erfassen des Abstands, der
relativen Geschwindigkeit und des Azimut des Objekts unter Bezugnahme
auf ein Flußdiagramm,
das in 2 gezeigt ist,
und die Flußdiagramme
der 3A bis 3E erläutert. Die Verarbeitung, die
in diesem Flußdiagramm
gezeigt ist, wird zyklisch wiederholt.
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Zuerst wird die Entscheidung bezüglich dessen,
ob das Objekt eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen ist,
auf der Grundlage des folgenden Prinzips ausgeführt. Wie es in 4 gezeigt ist, wird, wenn die Ankunftsrichtung
der reflektierten Welle, die von einem vorausfahrenden Fahrzeug
oder einem anderen Objekt zurückkehrt,
bezüglich
der vorderen Fläche
der Antennen AR1 bis AR9 geneigt ist, die auf einer Linie ausgerichtet
sind, der Ausbreitungsabstand der reflektierten Welle in jeder der
jeweiligen Antennen AR1 bis AR9 unterschiedlich. Demgemäß erreicht
die reflektierte Welle jeweilige Antennen AR1 bis AR9 mit bedeutsamen
Zeitdifferenzen. Die Zeitdifferenzen hängen von einer Winkeldifferenz
zwischen der vorderen Fläche
der Antennen AR1 bis AR9 und der Ankunftsrichtung der reflektierten
Welle (das heißt
dem Azimut des Objekts) ab. Die Differenz der Ankkunftszeit der
reflektierten Welle tritt als Phasendifferenzen zwischen den empfangenen
Signalen (das heißt
den Überlagerungssignalen
B1 bis B9) auf.
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Andererseits wird in dem Fall der
Radarwelle, die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen reflektiert
wird, die reflektierte Welle nicht in einem bestimmten Winkel, sondern
in einem breiten Winkelbereich ankommen, der sich vor der Radarvorrichtung 2 ausdehnt.
Demgemäß weisen
die empfangenen Signale (das heißt die Überlagerungssignale B1 bis
B9) keine Phasendifferenz auf, die in dem Fall eines Reflektierens
von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
von Regentropfen irgendeinem bestimmten Azimut entspricht.
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Die Radarvorrichtung 2 dieses
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung unterscheidet die reflektierte Welle,
die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen zurückkehrt,
unter Berücksichtigung
dieser Tatsache. Genauer gesagt führt die Radarvorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung die später beschriebene Frequenzanalyseverarbeitung (das
heißt
eine Abstands-FFT und eine Azimut-FFT) aus, um die Phasendifferenzen von
jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 zu Frequenzsignalen zu wandeln. In diesem Fall weisen
die Phasendifferenzen von jeweiligen Überlagerungssignalen B1 bis
B9 eine Regelmäßigkeit
auf, wenn die reflektierte Welle in einem bestimmten Azimut ankommt.
Wenn die Phasendifferenz, die die Regelmäßigkeit aufweist, zu einem
Frequenzsignal gewandelt wird, weist dieses Frequenzsignal eine
Spitze auf, die bei der Frequenz auftritt, die der Phasendifferenz
entspricht. Andererseits sind die Phasendifferenzen von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 unregelmäßig, wenn
die reflektierte Welle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen ankommt. Die Spitzenfre quenzintensität des Frequenzsignals
ist verglichen mit dem zuvor beschriebenen Fall klein.
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Demgemäß wird es möglich, eine Entscheidung auf
der Grundlage der Spitzenfrequenzintensität des gewandelten Frequenzsignals
bezüglich
dessen durchzuführen,
ob die reflektierte Welle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen oder von einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem
anderen Objekt ankommt.
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Hier im weiteren Verlauf wird die
Verarbeitung zum Entscheiden, ob das Objekt eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen ist, unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in 2 erläutert.
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Zuerst wird in einem Schritt S100
die Radarwelle, die von einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem
anderen Objekt reflektiert wird, von dem Empfänger 6 empfangen.
Die Überlagerungssignale
B1 bis B9 werden von dem Empfänger 6 erzeugt
und dann werden die digitalen Daten D1 bis D9 von dem A/D-Wandler 8 erzeugt.
Ein Lesen der digitalen Daten D1 bis D9 wird vorbestimmte Male in
jedem des Frequenzanstiegsbereichs und des Frequenzabfallsbereichs
ausgeführt.
Die ausgelesenen digitalen Daten werden vorübergehend in dem RAM gespeichert. 3A zeigt ein Beispiel von Überlagerungssignalen B1
bis B9.
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Als nächstes wird in einem Schritt
S110 die Frequenzanalyseverarbeitung (das heißt die Abstands-FFT) für die digitalen
Daten D1 bis D9 ausgeführt,
die in dem RAM gespeichert sind. Als Ergebnis dieser Abstands-FFT
wird ein komplexer Vektor bei jeder Frequenz von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 erzielt. Der Absolutwert dieses komplexen Vektors stellt
die Amplitude, das heißt
die Intensität,
einer entsprechenden Frequenz dar. Das heißt, durch die Abstands-FFT
werden die Spektrumsdaten, die die Intensität von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 bei jeder Frequenz darstellen zum Beispiel erzielt, wie
es in 3B gezeigt ist.
Die Abstands-FFT
wird für
jedes der Überlagerungssignale B1
bis B9 in dem Frequenzanstiegsbereich und jeweilige Überlagerungssignale
B1 bis B9 in dem Frequenzabfallsbereich unabhängig ausgeführt. Als nächstes werden in einem Schritt
S120 alle der Frequenzkomponenten, die den Spitzen entsprechen, die
in diesem Spektrum auftreten, auf der Grundlage der Frequenzspektrumsdaten
extrahiert. Jede extrahierte Frequenz wird als eine Spitzenfrequenz
bestimmt. Bei der Extraktion von diesen Spitzenfrequenzen wird die
Mittelungsverarbeitung zum Mitteln der Frequenzspektrumdaten ausgeführt, die
für jeweilige Überlagerungssignale
B1 bis B9 berechnet werden, und wird die gemeinsame Spitzenfrequenz der Überlagerungssignale
B1 bis B9 auf der Grundlage der gemittelten Spektrumsdaten extrahiert,
wie es in 3C gezeigt
ist.
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Obgleich es in den 3A und 3B nicht
gezeigt ist, enthalten jeweilige Überlagerungssignale B1 bis
B9 unterschiedliches Rauschen. Weiterhin kommt in dem Fall einer
Reflexion von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen die reflektierte
Welle von einem breiten Winkelbereich an, der sich vor der Fahrzeugkarosserie
ausdehnt. Die Spitzenfrequenz selbst kann abweichen. Demgemäß ist es,
wie es zuvor beschrieben worden ist, wirksam, die Spektrumsdaten
zu mitteln, die die Intensität
der Frequenzkomponenten von jeweiligen Überlagerungssignalen B1 bis
B9 darstellen. Weiterhin wird die gemeinsame Spitzenfrequenz der Überlagerungssignale
B1 bis B9 auf der Grundlage des Mittelungsergebnisses extrahiert.
Da Rauschen zufällig ist,
ermöglicht
es ein Ausführen
der Mittelungsverarbeitung, die Rauschkomponentenintensität bezüglich der
Spitzenfrequenzintensität
zu verringern. Das S/N-Verhältnis
wird verbessert. Die Spitzenfrequenz des Überlagerungssignals kann genau
extrahiert werden. Theoretisch erzeugt jedes der Überlagerungssignale
B1 bis B9 ein empfangenes Signal, das die gleiche Spitzenfrequenzkomponente
aufweist, wenn die reflektierte Welle von dem gleichen Objekt ankommt.
Demgemäß ist es
möglich,
die Spektrumsdaten von mindestens einem der Überlagerungsignale B1 bis B9
zu erzielen, die Spitzenfrequenz aus den erzielten Spektrumsdaten
zu extrahieren und anzunehmen, daß der Rest der Überlagerungssignale
die gleiche Spitzenfrequenz erzeugt.
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Durch die zuvor beschriebene Verarbeitung des
Schritts S120 werden die gleichen Werte der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu und der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd auf der Grundlage
der Daten von jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 erzielt. Bezüglich
des Erfassungsverfahrens der Spitzenfrequenz ist es zum Beispiel
möglich,
aufeinanderfolgend die Amplitudenänderung bezüglich der Frequenz zu überprüfen und
anzunehmen, daß eine Spitze
in der Nähe
einer bestimmten Frequenz vorhanden ist, bei der sich das Vorzeichen
der Änderungshöhe umkehrt.
Diese Frequenz kann als eine Spitzenfrequenz identifiziert werden.
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In einem Schritt S130 wird eine Entscheidung
bezüglich
dessen durchgeführt,
ob die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu und die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd irgendwo in einem vorbestimmten Niederfrequenzbereich sind.
Anders ausgedrückt
wird diese Verarbeitung ausgeführt,
um zu überprüfen, ob
es eine Möglichkeit
gibt, daß die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu
oder die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd auf der Grundlage der
reflektierten Welle erzeugt wird, die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen zurückkehrt.
Genauer gesagt treten, wenn die reflektierte Welle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen zurückkehrt,
die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu und die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd aufgrund eines kurzen Abstands zwischen der Radarvorrichtung 2 und
der Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen auch dann in dem Niederfrequenzbereich auf, wenn sie
einer Doppler-Verschiebung unterzogen werden.
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Demgemäß wird es durch Überprüfen des Frequenzbands,
in dem die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu und die Abstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd erzeugt werden, möglich,
eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu und eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd zu schichten, die von der reflektierten Welle herrühren, die
offensichtlich von einem anderen Objekt als der Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
den Regentropfen zurückkehrt.
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Es ist erwünscht, den vorhergehenden vorbestimmten
Niederfrequenzbereich in Übereinstimmung
mit der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu ändern. Die Frequenzänderung,
die durch die Doppler-Verschiebung verursacht wird, erhöht sich, wenn
sich eine Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit erhöht. Demgemäß ist es erwünscht, den
Bereich des Niederfrequenzbereichs zu einer Hochfrequenzseite aufzuweiten,
wenn sich eine Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit erhöht.
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Wenn die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu
und die Abfallbe reichs-Spitzenfrequenz fbd nicht zu dem vorbestimmten
Niederfrequenzbereich gehören
(das heißt
NEIN in dem Schritt S130), schreitet der Steuerfluß zu einem
Schritt S170 fort, um den Abstand D, die relative Geschwindigkeit
V und den Azimut θ des
erfaßten
Objekts auf der Grundlage der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu
und der Abfallbereichs-Spitzenfrequenz fbd zu berechnen. Irgendein
herkömmliches
Verfahren zum Berechnen des Abstands E und der relativen Geschwindigkeit
V des Objekts wird in diesem Fall verwendet. Das Verfahren zum Berechnen
des Azimut θ des
Objekts wird später
erläutert.
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Andererseits schreitet, wenn die
Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu und die Abfallbereichs-Spitzenfrequenz
fbd zu dem vorbestimmten Niederfrequenzbereich gehören (das
heißt
JA in dem Schritt S130), der Steuerfluß zu einem Schritt S140 fort.
In dem Schritt S140 werden, wie es in 3D gezeigt
ist, die Frequenzsignale, die die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu und die Abfallbereichs-Spitzenfrequenz fbd aufweisen (das heißt die Überlagerungsfrequenzsignale
BF1 bis BF9), aus jeweiligen Überlagerungssignalen
B1 bis B9 genommen. Um die Phasendifferenz von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 zu einer Frequenz zu wandeln, wird die Frequenzanalyseverarbeitung
(das heißt
die Azimut-FFT) durchgeführt. 3D zeigt ein repräsentatives
der Frequenzsignale, das die Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu und
die Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd aufweist.
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Gemäß dieser Azimut-FFT wird eine Änderungshöhe der Phasendifferenz
von neun Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 zu der Frequenz gewandelt. Zum Beispiel wird die Phase
des Überlagerungsfrequenzsignals
BF1 als ein Ursprung bestimmt. Die Richtung, die von dem Ursprung
nach links geht (das heißt
die Richtung gegen den Uhrzeigersinn), wird als eine positive Richtung
bestimmt. Es wird nun angenommen, daß zwischen benachbarten Antennen
die Phasen von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 aufeinanderfolgend um die Höhe von 30 Grad in der Richtung
gegen den Uhrzeigersinn versetzt sind. In diesem Fall wird eine gesamte
aufsummierte Drehgeschwindigkeit der neun Antennen (das heißt 30 × 9 = 270
Grad) als die Frequenz erachtet. Anders ausgedrückt wird die Anzahl der Antennen,
die erforderlich ist, damit die Phase eine vollständige Drehung
(das heißt
360 Grad) durchführt,
als die Frequenz dargestellt.
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Demgemäß wird, wenn die Phasendifferenzen
zwischen den Überlagerungsfrequenzsignalen BF1
bis BF9 alle null sind, die Frequenz als 0 Hz erzielt. Wenn es irgendeinen
Versatz zu der Richtung in dem Uhrzeigersinn gibt, wird die Frequenz
als eine negative Frequenz berechnet.
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Auf diese Weise ist es bevorzugt,
um die Phasendifferenz zu der Frequenz zu wandeln, die schnelle
Fouriertransformation (das heißt
die Azimut-FFT)
auszuführen,
die auf die Phasendifferenz (die in Form einer komplexen Zahl dargestellt
ist) der jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignale
BF1 bis BF9 angewendet wird. Unter Verwendung der Azimut-FFT zum
Wandeln der Phasendifferenz zu der Frequenz wird es ermöglicht,
das Frequenzspektrum zu berechnen, welches bei der Frequenz, die
einem Azimut eines erfaßten
Objekts entspricht, die Spitzenfrequenz (das heißt die Phasenspitzenfrequenz) aufweist.
Zum Beispiel zeigt 3E ein
Beispiel eines Frequenzspektrums gemäß welchem die Phasendifferenzen
von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 alle null sind und demgemäß die Spitze bei 0 Hz auftritt.
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Wie es zuvor beschrieben worden ist,
kommt die. reflektierte Welle, wenn die Radarwelle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen reflektiert wird, nicht in einem bestimmten Winkel
an. Deshalb weist jedes der Überlagerungsfrequenzsignale
BF1 bis BF9 keine Phasendifferenz auf, die einem bestimmten Azimut
entspricht. Demgemäß tritt bei
einer bestimmten Frequenz keine Spitze auf, wenn die Azimut-FFT
auf den Phasendifferenzen der jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignale
BF1 bis BF9 ausgeführt
wird.
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Die 5A bis 5C zeigen die Differenz von Frequenzspitzen
zwischen einem Fall, in dem das Objekt ein vorausfahrendes Fahrzeug
ist, und einem anderen Fall, in dem das Objekt Regentropfen sind. 5A zeigt gemittelte Spektrumsdaten,
die sich durch die Mittelungsverarbeitung ergeben, die auf den Frequenzspektrumsdaten
angewendet wird, die bezüglich
den Überlagerungssignalen
B1 bis B9 in dem Frequenzanstiegsbereich sowie in dem Frequenzabfallsbereich
berechnet werden. 5B zeigt das
Ergebnis einer Azimut-FFT (das heißt die Frequenzspektrumsdaten),
die auf den Phasendifferenzen von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen BF1
bis BF9 angewendet werden, die eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu3 und eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3 aufweisen, die
sich aus der reflektierten Welle ergeben, die von den Regentropfen
zurückkehrt. 5C zeigt das Ergebnis einer Azimut-FFT
(das heißt
die Frequenzspektrumsdaten), das auf die Phasendifferenzen von jeweiligen Überlagerungsfrequenzsignalen
BF1 bis BF9 angewendet wird, die eine Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu4 und eine Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd4 aufweisen, die
von der reflektierten Welle herrührt,
die von einem vorausfahrenden Fahrzeug zurückkehrt.
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Wie es aus den 5B und 5C ersichtlich ist,
wird in dem Fall einer Reflexion von Regentropfen die Schärfe der
Spektrumsdaten, die den Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd entsprechen,
die durch die Azimut-FFT erzielt werden, nicht festgestellt. Andererseits
erscheinen in dem Fall einer Reflexion von einem vorausfahrenden
Fahrzeug die Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd des Anstiegsbereichs und
des Abfallsbereichs scharf bei der gleichen Frequenz.
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Die Intensität bei jeder Frequenz der Spektrumsdaten,
die die Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd beinhalten, die durch die
Azimut-FFT erzielt werden, wird durch die Intensitäten der
Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 und der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd3, auf welchen die Berechnung beruht, beeinflußt. Demgemäß sollten
Kriteriumswerte unter Berücksichtigung
der Intensität der
Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 sowie der Intensität der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3
bestimmt werden. Dann werden die Intensitäten der Phasenspitzenfrequenzen
fθu und
fθd mit
diesen Kriteriumswerten verglichen, um eine Entscheidung bezüglich dessen
durchzuführen,
ob die Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
deutlich oder scharf erzeugt werden.
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Die Intensitäten der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu3 und der Abfallbereichs-Spitzenfrequenz fbd3, die beim Festlegen
der Kriteriumswerte verwendet werden, können aus den Frequenzspektrumsdaten
von mindestens einem der Überlagerungsignale
B1 bis B9 erzielt werden. Jedoch ist es, um den nachteiligen Einfluß von Rauschen
zu verringern, bevorzugt, die gemittelten Frequenzspektrumsdaten
zu verwenden, die durch die vorhergehend beschriebene Mittelungsverarbeitung
erzielt werden.
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Genauer gesagt wird gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Intensität der Spektrumsdaten, die durch
die Azimut-FFT berechnet
werden, auf eine derartige Weise bestimmt, daß die Intensitätspegel,
die als deutliche Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd erkennbar sind, mit der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu3 bzw. der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3 übereinstimmen.
Demgemäß werden
in dem Schritt S150 die Intensitäten
der Phasenspitzenfrequenzen fθu und
fθd mit
den Intensitäten
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 bzw. Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd3 verglichen. Wenn die Intensität der Phasenspitzenfrequenz
fθu größer als die
Intensität
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 ist oder wenn die Intensität der Phasenspitzenfrequenz
fθd größer als
die Intensität
der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3 ist (das heißt JA in
dem Schritt S150), erfüllt
mindestens eine der Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd die Intensitätsanforderungen.
Daher ist es annehmbar, daß eine
deutliche Spitzenfrequenz vorhanden ist. In diesem Fall schreitet
der Steuerfluß zu
dem Schritt S170, um den Abstand D, die Relativgeschwindigkeit V
und den Azimut θ eines
erfaßten
vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines anderen Objekts zu berechnen,
das in der Richtung vorhanden ist, die den Phasenspitzenfrequenzen
fθu und
fθd entspricht.
In diesem Schritt S170 wird der Azimut Θ auf der Grundlage der zuvor beschriebenen
Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
berechnet.
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Andererseits erfüllen in dem Schritt S150, wenn
die Intensität
der Phasenspitzenfrequenz fθu gleich
oder kleiner als die Intensität
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 ist und die Intensität der Phasenspitzenfrequenz
fθd gleich
oder kleiner als die Intensität
der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3 ist (das heißt NEIN
in dem Schritt S150) beide der Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd nicht
die Intensitätsanforderungen.
Daher schreitet der Steuerfluß zu
einem Schritt S160 fort. In dem Schritt S160 wird das Objekt, das
die Radarwelle reflektiert, als eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen identifiziert. Dann wird die Verarbeitung ohne ein
Ausführen
der Verarbeitung zum Berechnen des Abstands oder dergleichen beendet.
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Wie es zuvor beschrieben worden ist,
kann die Fahrzeug-Radarvorrichtung 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sicher die reflektierte Welle, die von
einem Objekt zurückkehrt,
das in einem Nahbereich eines Fahrzeugs vorhanden ist, von der reflektierten
Welle unterscheiden, die von einem Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen zurückkehrt.
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Die Fahrzeug-Radarvorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt
und kann auf verschiedene Weisen abgeändert werden, ohne den Umfang
der Erfindung zu verlassen.
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Zum Beispiel wird gemäß dem zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in den Schritt S150 des Flußdiagramms, das
in 2 gezeigt ist, wenn
die Intensität
der Phasenspitzenfrequenz fθu
gleich oder kleiner als die Intensität der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz
fbu3 ist und die Intensität
der Phasenspitzenfrequenz fθd gleich
oder kleiner als die Intensität
der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz fbd3 ist, entschieden, daß die reflektierte
Welle von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen ankommt.
Jedoch ist es möglich,
wenn eine der Phasenspitzenfrequenzen fθu und fθd nicht die Intensitätsanforderungen
erfüllt, das
Objekt als eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen zu identifizieren.
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Weiterhin gibt es, wie es in 6A gezeigt ist, auch bei
einer Reflexion von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen eine Möglichkeit,
daß die
Intensitäten
der Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
die Intensitäten
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenzen fbu3 und der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd3 überschreiten
können. Weiterhin
gibt es, wie es in 6B gezeigt
ist, auch bei der Reflexion von einem vorausfahrenden Fahrzeug die
Möglichkeit,
daß die
Intensitäten
der Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
unter die Intensitäten
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu4 und Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd4 fallen können. In
den 6A und 6B stellt die Abszisse (die
in Form von "db" ausgedrückt ist)
eine Intensitätsdifferenz dar,
die durch Subtrahieren der Intensitäten der Anstiegsbe reichs-Spitzenfrequenzen
fbu3, fbu4 und Abfallbereichs-Spitzenfrequenzen fbd3, fbd4 von den Intensitäten der
Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
erzielt werden.
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Demgemäß ist es wünschenswert, die Vergleichsverarbeitung
zum Vergleichen der Intensitäten der
Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
mit den Intensitäten
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 und Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd3 zu wiederholen, und dann das Objekt auf der Grundlage des Ergebnisses,
das durch die Vergleichsverarbeitung erzielt wird, die mehrere Male
durchgeführt
wird, als eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen zu identifizieren.
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Weiterhin stimmt, wenn die Phasenspitzenfrequenzen
fθu und
fθd deutlich
oder scharf erzeugt werden, die Phasenspitzendifferenz fθu, die dem Frequenzanstiegsbereich
entspricht, mit der Phasenspitzenfrequenz fθd überein, die dem Frequenzabfallsbereich
entspricht. Auf der Grundlage dieser Beziehung ist es möglich, das
Objekt durch Entscheiden, ob in mindestens einer der Intensitäten von
Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
die Phasenspitzenreferenz fθu,
die dem Frequenzanstiegsbereich entspricht, mit der Phasenspitzenfrequenz
fθd übereinstimmt,
die dem Frequenzabfallsbereich entspricht, möglich, das Objekt als eine
Nahbereichsstraßenoberfläche oder
Regentropfen zu identifizieren.
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Weiterhin werden gemäß dem zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Intensitäten der Phasenspitzenfrequenzen
fθu und
fθd mit
den Intensitäten
der Anstiegsbereichs-Spitzenfrequenz fbu3 und der Abfallsbereichs-Spitzenfrequenz
fbd3 verglichen. Jedoch ist es möglich,
experimentell die Intensitäten
bei der Reflexion zu berechnen, die von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder
Regentropfen ankommt, und die berechneten Intensitäten (abhängig von
der Geschwindigkeit konstante Werte oder veränderliche Werte) zu speichern.
Dann wird es möglich,
die Intensitäten
der Phasenspitzenfrequenzen fθu
und fθd
mit den gespeicherten Intensitäten
zu vergleichen.
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Ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Fahrzeug-Radarsystem
extrahiert Spitzenfrequenzen von jeweiligen Überlagerungssignalen, die der Frequenzdifferenz
zwischen einem Sendesignal und einer Mehrzahl von empfangenen Signalen
entsprechen, die von einer Mehrzahl von Empfangsantennen empfangen
werden. Die Phasendifferenz der jeweiligen Überlagerungssignale bei den
Spitzenfrequenzen wird zu einem Frequenzsignal gewandelt. In dem
Fall einer Reflexion von einer Nahbereichs-Straßenoberfläche oder Regentropfen wird
die Phasendifferenz jedes Überlagerungssignals
unregelmäßig. Die
Spitzenfrequenzintensität
eines gewandelten Frequenzsignals ist klein. Dieses System vergleicht die
Spitzenfrequenzintensität
des gewandelten Frequenzsignals mit einer vorbestimmten Kriteriumsintensität, die unter
Bezugnahme auf die Spitzenfrequenzen des Anstiegsbereichs und des
Abfallbereichs bestimmt wird. Dann identifiziert das System ein
Objekt als eine Nahbereichs-Straßenoberfläche oder ein Regentropfen,
wenn die Spitzenfrequenzintensität
des gewandelten Frequenzsignals nicht größer als die vorbestimmte Kriteriumsintensität ist.