DE102005010623A1

DE102005010623A1 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102005010623A1
Application number: DE200510010623
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Kariya Nakamura; Katsuhiro Kariya Morikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: DE102005010623B4; JP2005257405A; US7602477B2; US20050200833A1; JP4375064B2

Abstract

Ein Laserradarsensor (5) enthält eine Lichtemissionsschaltung (70), eine Lichtempfangsschaltung (80), eine Objekterfassungsschaltung (86) und eine CPU (60). Die Objekterfassungsschaltung (86) weist einen Summierungsblock (88), einen Rauschbezugsbestimmungsblock (90), einen Rauschbezugsspeicherblock (91) und einen Differenzierblock (92) auf. Der Summierungsblock (88) summiert Photoempfangssignale, die von einem Photoempfänger (83) ausgegeben werden, der ebenfalls in dem Radarsensor (5) enthalten ist, auf und erzeugt ein Summierungssignal. Der Rauschbezugsbestimmungsblock (90) bestimmt das Summierungssignal, das bei einer Bedingung ausgegeben wird, bei der kein Objekt in einem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, als ein Rauschbezugssignal. Der Rauschbezugsspeicherblock (91) speichert das Rauschbezugssignal. Der Differenzierblock (92) berechnet ein Subtraktionssignal durch Subtrahieren des Rauschbezugssignals von dem Summierungssignal, um eine Rauschkomponente von dem Summierungssignal zu entfernen. Eine Objekterfassung wird auf der Grundlage des Subtraktionssignals durchgeführt. Mit diesem Aufbau wird ein Objekt sogar dann richtig erfasst, wenn ein Schutzdeckel (84) des Radarsensors (5) auf seiner Oberfläche einen Schmutzfleck aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung.

Eine Fahrzeugradarvorrichtung, die ein Objekt vor einem Fahrzeug erfasst, wird in der JP-A-2002-40139 vorgeschlagen. Die Radarvorrichtung emittiert Lichtwellen oder Millimeterwellen nach vorne und erfasst ein Objekt auf der Grundlage von reflektierten Wellen. Diese Art von Radarvorrichtung wird in einem Warnsystem verwendet, das eine Warnung ausgibt, wenn das Fahrzeug sich dicht an einem vorderen Objekt wie zum Beispiel einem vorderen Fahrzeug befindet. Sie wird ebenfalls in einem Geschwindigkeitssteuer bzw. -regelsystem verwendet, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit steuert bzw. regelt, um einen vorbestimmten Abstand zu einem vorderen Fahrzeug aufrechtzuerhalten.

In der Radarvorrichtung emittiert eine Laserdiode Laserstrahlen als ausgehende Wellen bzw. Ausgangswellen. Die Laserstrahlen werden mit einem rotierenden Polygonspiegel reflektiert. Mehrere Laserstrahlen werden in einen vorbestimmten Bereich mit vorbestimmten horizontalen und vertikalen Grenzen emittiert. Die Laserstrahlen, die von einem Objekt reflektiert werden, werden von der Radarvorrichtung durch eine lichtempfindliche Linse empfangen. Die empfangenen reflektierten Strahlen werden zu einem lichtempfindlichen Element geleitet. Das lichtempfindliche Element gibt ein elektrisches Signal aus, das Lichtpegel anzeigt. Die Radarvorrichtung bestimmt einen Abstand zu dem Objekt auf der Grundlage der Zeit, in der das elektrische Signal eine vorbestimmte Spannung er reicht, nachdem der Laserstrahl emittiert wurde. Sie bestimmt ebenfalls die horizontalen und vertikalen Positionen des Objektes auf der Grundlage eines Emissionswinkels des Laserstrahles.

Ein Schutzdeckel wie zum Beispiel eine Glasplatte oder eine Harzplatte sind an den Laserstrahlemissions- und -empfangsflächen angebracht, um das Lichtemissionselement und das lichtempfindliche Element zu schützen. Die Laserstrahlen können gestreut werden, wenn der Schutzdeckel einen Schmutzfleck aufweist, und einige der gestreuten Lichtstrahlen können von dem lichtempfindlichen Element empfangen werden. Demzufolge verschlechtert sich die Leistungsfähigkeit der Radarvorrichtung.

Außerdem werden die empfangenen gestreuten Laserstrahlen zu Rauschkomponenten bei der Objekterfassung. Somit verschlechtert sich die Objekterfassungsleistungsfähigkeit stark, wenn der Schutzdeckel einen Schmutzfleck aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Radarvorrichtung bereitzustellen, die ein Objekt auf der Grundlage eines Photoempfangssignals sogar dann richtig erfasst, wenn ein Schutzdeckel eines Laserradarsensors auf seiner Oberfläche einen Schmutzfleck aufweist.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine Radareinrichtung, eine Bestimmungseinrichtung, eine Speichereinrichtung, eine Differenziereinrichtung und eine Objekterfassungseinrichtung.

Die Radareinrichtung emittiert eine Ausgangswelle in einen vorbestimmten Erfassungsbereich und gibt ein Empfangssignal entsprechend der Intensität einer reflektierten Welle der Ausgangswelle aus. Die Radareinrichtung gibt das Empfangssignal aus, wenn die Ausgangswelle von einem Objekt reflektiert wird und in die Radareinrichtung eintritt. Die Bestimmungseinrichtung bestimmt eine Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich vorhanden ist. Die Speichereinrichtung speichert ein Rauschempfangssignal, wenn die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich vorhanden ist, bestimmt wird, und die Ausgangswelle von der Radareinrichtung emittiert wird. Das Rauschempfangssignal entspricht einem Rauschen, das von der Radareinrichtung in Zusammenhang mit der Emission der Ausgangswelle durch die Radareinrichtung ausgegeben wird.

Die Differenziereinrichtung berechnet ein Subtraktionssignal durch Subtrahieren des Rauschempfangssignals, das von der Speichereinrichtung gespeichert wird, von dem Empfangssignal, das von der Radareinrichtung ausgegeben wird. Die Objekterfassungseinrichtung vergleicht das Subtraktionssignal mit einem vorbestimmten Bezugswert und erfasst das Objekt, das die Ausgangswelle reflektiert, auf der Grundlage des Subtraktionssignals, das gleich oder größer als der Bezugswert ist.

Die Ausgangswelle kann von einem Schmutzfleck auf einer Oberfläche der Radareinrichtung reflektiert werden, wenn die Oberfläche schmutzig wird, und von der Radareinrichtung empfangen werden. Dieses verschlechtert die Leistungsfähigkeit der Radarvorrichtung bei der Objekterfassung. Die Radarvorrichtung speichert das Rauschempfangssignal, das den Pegel einer Rauschkomponente einschließlich dem Rauschen aufgrund der Reflektion von dem Schmutzfleck anzeigt, und subtrahiert das Rauschempfangs signal von dem Empfangssignal während der Objekterfassung.

Das Empfangssignal zeigt einen Rauschpegel an, wenn kein Objekt in dem Erfassungsbereich vorhanden ist. Daher speichert die Speichereinrichtung das Empfangssignal als ein Rauschempfangssignal, wenn kein Objekt in dem Erfassungsbereich vorhanden ist und die Ausgangswelle von der Radareinrichtung emittiert wird. Das Rauschempfangssignal wird von dem Empfangssignal während der Objekterfassung subtrahiert, und die Rauschkomponente wird entfernt. Demzufolge wird das Objekt richtig erfasst, das heißt, die Leistungsfähigkeit der Radarvorrichtung bei der Objekterfassung wird sogar dann nicht verringert, wenn ein Schmutzfleck auf der Oberfläche der Radareinrichtung vorhanden ist.

Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsteuersystems, bei dem ein Laserradarsensor installiert ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2A ein Blockdiagramm des Radarsensors gemäß der Ausführungsform,
2B ein Blockdiagramm einer Objekterfassungsschaltung, die in dem Radarsensor enthalten ist, gemäß der Ausführungsform,
3 eine perspektivische Ansicht des Radarsensors und seines Abtastbereiches gemäß der Ausführungsform,
4 eine Wellenform eines Photoempfangssignals, das einen Prozess der Analog/Digital-Wandlung zeigt, die in einem Analog/Digital-Wandlungsblock durchgeführt wird, gemäß der Ausführungsform,
5 ein schematisches Diagramm mit Laserstrahlen und Summierungsbereichen gemäß der Ausführungsform,
6 ein beispielhaftes Diagramm zur Darstellung eines Prozesses einer Photoempfangssignalsummierung gemäß der Ausführungsform,
7 ein beispielhaftes Diagramm zur Darstellung von Differenzen der Photoempfangssignale und des Summierungssignals gemäß der Ausführungsform,
8 ein beispielhaftes Diagramm zur Darstellung des Einflusses eines Schmutzfleckes auf einem Schutzdeckel auf Laserstrahlen gemäß der Ausführungsform,
9A Wellenformen eines Summierungssignals, das bei Bedingungen erzeugt wird, bei denen kein Objekt in dem Abtastbereich und ein Schmutzfleck auf dem Schutzdeckel vorhanden ist, gemäß der Ausführungsform,
9B Wellenformen eines Summierungssignals, das bei Bedingungen erzeugt wird, bei denen ein Objekt im Abtastbereich und kein Schmutzfleck auf dem Schutzdeckel vorhanden ist, gemäß der Ausführungsform,
10 ein beispielhaftes Diagramm zur Darstellung von Datenstrukturen des Rauschbezugssignals gemäß der Ausführungsform,
11 ein beispielhaftes Diagramm zur Darstellung von Datenstrukturen des Summierungssignals gemäß der Ausführungsform,
12 ein beispielhaftes Diagramm, das einen Differenzierprozess gemäß der Ausführungsform zeigt,
13A eine Wellenform eines Subtraktionssignals gemäß der Ausführungsform,
13B eine Wellenform eines Subtraktionssignals gemäß der Ausführungsform,
14A ein beispielhaftes Diagramm, das einen Schwellenwerteinstellprozess gemäß der Ausführungsform zeigt,
14B ein beispielhaftes Diagramm, das einen Zeitpunktberechnungsprozess für das Auftreten eines Zackens gemäß der Ausführungsform zeigt,
15 ein beispielhaftes Diagramm, das einen linearen Interpolationsprozess gemäß der Ausführungsform zeigt,
16 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Prinzip der Bestimmung eines Abstandes zu einem Objekt auf der Grundlage des Summierungssignals gemäß der Ausführungsform zeigt,
17A eine Wellenform eines Rauschbezugssignals gemäß einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
17B eine Wellenform eines Summierungssignals gemäß der modifizierten Ausführungsform, und
17C eine Wellenform eines Subtraktionssignals gemäß der modifizierten Ausführungsform.
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Bestandteile und Vorrichtungen verwendet.
In 1 enthält ein Fahrzeugsteuersystem 1 eine elektronische Steuereinheit (ECU) 3 für eine Objekterfassungs- und Geschwindigkeitssteuerung. Die ECU 3 weist als Hauptbestandteil einen Mikrocomputer auf, und weist außerdem eine Eingangs- und Ausgangsschnittstelle (I/O) und verschiedene Ansteuer- und Erfassungsschaltungen auf.
Die ECU 3 empfängt Signale von einem Laserradarsensor 5, einem Geschwindigkeitssensor 7, einem Bremsenschalter 9 und einem Drosselsensor 11. Der Radarsensor 5 ist eine Radarvorrichtung. Die ECU 3 gibt Ansteuersignale an eine Alarmerzeugungseinheit 13, eine Abstandsanzeigeeinheit 15, eine Sensorfehleranzeigeeinheit 17, eine Bremsenbetätigungseinheit 19, eine Drosselbetätigungseinheit 21 und eine Automatikgetriebesteuereinheit 23 aus.
Eine Alarmlautstärkesteuereinheit 24, eine Alarmempfindlichkeitseinstelleinheit 25, ein Geschwindigkeitssteuerungsschalter 26, ein Lenksensor 27 und ein Gierratensensor 28 sind mit der ECU 3 verbunden. Die Alarmlautstärkesteuereinheit 24 steuert die Lautstärke eines Alarms. Die Alarmempfindlichkeitseinstelleinheit 25 steuert die Empfindlichkeit in einem Alarmbestimmungsprozess. Der Lenksensor 27 erfasst eine Änderung eines Lenkradwinkels. Der Gierratensensor 28 erfasst eine Gierrate eines Fahrzeugs. Die ECU 3 weist einen Energieschalter 29 auf und startet Steuerungsprozesse, wenn der Energieschalter 29 eingeschaltet wird.
In 2A enthält der Radarsensor 5 eine Lichtemissionsschaltung 70, eine Lichtempfangsschaltung 80 und eine Laserradar-CPU 60. Die Lichtemissionsschaltung 70 weist eine Halbleiterlaserdiode (LD) 75, die Laserpulse über eine Lichtemissionslinse 71 und einen Abtaster 72 emittiert, auf. Die Laserdiode 75 ist mit der CPU 60 über die Laserdiodenansteuerschaltung 76 verbunden. Die Laserdiode 75 emittiert Laserstrahlen (Ausgangswellen) entsprechend den Ansteuersignalen von der CPU 60. Der Abtaster 72 weist einen Polygonspiegel 73 auf, der um seine vertikale Achse drehbar angeordnet ist. Der Polygonspiegel 73 wird durch einen Motor (nicht gezeigt) gedreht, wenn ein Ansteuersignal eingegeben wird. Eine Drehposition des Motors wird von einem Motordrehpositionssensor 78 erfasst und in die CPU 60 eingegeben.
Der Polygonspiegel 73 weist sechs Spiegelflächen auf, die in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind. Somit werden die Laserstrahlen derart ausgegeben, dass ein Bereich innerhalb vorbestimmter Winkel in den horizontalen und vertikalen Richtungen mit den Laserstrahlen abgetastet wird. Ein Verfahren zum Abtasten wird im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 zeigt Laserstrahlenmuster 122 in einem Fall, in dem die Laserstrahlen auf rechte und linke Kanten eines Abtastbereiches (Erfassungsbereich) 121 emittiert werden, und es sind diejenigen Muster, bei denen die Laserstrahlen in einen Bereich zwischen den Kanten emittiert werden, nicht gezeigt.
Die emittierten Laserstrahlenmuster 122 sind im Wesentlichen als ein Oval dargestellt, obwohl sie rechtwinklig sein können. Elektrische Wellen wie zum Beispiel Millimeterwellen oder Ultraschallwellen können anstelle der Laserstrahlen verwendet werden. Die Objekterfassung ist nicht auf das Abtasten begrenzt, und es kann ein beliebiges anderes Verfahren zur Bestimmung von zwei Punkten zusätzlich zu einem Abstand verwendet werden.
Die Laserstrahlen werden in den Abtastbereich 121 in der Z-Richtung derart emittiert, dass die X-Y-Ebene aufeinanderfolgend abgetastet wird. Die Y-Achse ist in der Bezugsrichtung ausgerichtet, die gleich der vertikalen Richtung des Fahrzeugs ist. Die X-Achse ist in der Abtastrichtung ausgerichtet, die die Seite-Nach-Seite-Richtung des Fahrzeugs ist. Die Laserstrahlen werden an 372 Punkten in der X-Achsen-Richtung durch Verschieben um einen vorbestimmten Winkel emittiert. Die 372-Punkt-Emission der Laserstrahlen in der X-Achsenrichtung wird für sechs Abtastzeilen wiederholt, die in der Y-Achsen-Richtung voneinander getrennt sind. Es werden mehrere Laserstrahlen in jeder Abtastzeile der ersten bis sechsten Abtastzeilen emittiert.
Die Laserstrahlen werden in den Abtastbereich 121 emittiert, und die reflektierten Laserstrahlen werden von dem Radarsensor 5 empfangen. Die CPU 60 berechnet Abtastwinkel „x und „y, die Emissionswinkel der Laserstrahlen anzeigen, sowie einen Abstand L. Danach gibt sie die Abtastwinkel „x, „y und den Abstand L an die ECU 3 aus. Der Abtastwinkel „x wird als ein horizontaler Abtastwinkel zwischen einer Zeile des Laserstrahles auf der X-Z-Ebene und der Z-Achse bestimmt. Der Abtastwinkel „y wird als ein vertikaler Abtastwinkel zwischen einer Zeile des Laserstrahles auf der Y-Z-Ebene und der Z-Achse bestimmt.
Die Lichtempfangsschaltung 80 des Radarsensors 5 enthält eine Kondensorlinse 81, die Laserstrahlen, die von einem Objekt (nicht gezeigt) reflektiert werden, sammelt, und den Photoempfänger (Photodiode) 83, der elektrische Signale (Photoempfangssignale) ausgibt, die Pegel der gesammelten Laserstrahlen anzeigen. Die Photoempfangssignale, die von dem Photoempfänger 83 ausgegeben werden, werden von einem Verstärker 85 verstärkt. Die vorbestimmte Anzahl der Photoempfangssignale wird in einer Objekterfassungsschaltung 86 aufsummiert. Die Objekterfassungsschaltung 86 erfasst ein Objekt auf der Grundlage eines Summierungssignals, das entsprechend einem Ergebnis der Summierung erzeugt wird.
Die Objekterfassungsschaltung 86 enthält einen Analog/Digital-(A/D-)Wandlungsblock 87, wie es in 2B gezeigt ist. Jedes Photoempfangssignal, das von dem Verstärker 85 ausgegeben wird, wird in den A/D-Wandlungsblock 87 eingegeben und in ein digitales Signal gewandelt. Das digitale Signal wird in einen Summierungsblock 88 eingegeben und zeitweilig gespeichert. Die Photoempfangssignale, die in die digitalen Signale gewandelt werden, sind Signale, die von dem Verstärker 85 für eine vorbestimmte Zeitdauer seit der Emission der Laserstrahlen ausgegeben werden, beispielsweise für 2000 ns. Der A/D-Wandlungsblock 87 unterteilt die Photoempfangssignale durch eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise 25 ns, in N Abschnitte. Danach wandelt sie einen Mittelwert des Photoempfangssignals in jedem Abschnitt in einen digitalen Wert.
Ein Summierungsbereichbestimmungsblock 89 bestimmt einen Bereich für die Aufsummierung. Er wählt eine vorbestimmte Anzahl der Photoempfangssignale, die die Laserstrahlen, die benachbart zueinander in der X-Achsenrichtung emittiert werden, anzeigen, aus den Photoempfangssignalen, die in dem Summierungsblock 88 gespeichert sind, aus und bestimmt den Bereich. Der Summierungsblock 88 summiert die Photoempfangssignale in dem bestimmten Bereich auf und erzeugt das Summierungssignal (aufsummiertes Photoempfangssignal).
Eine schematische Ansicht des Photoempfangssignals ist in 5 gezeigt. Die Laserstrahlen werden in den Abtastbereich 121 mit einem vorbestimmten Winkel gegeneinander verschoben emittiert. Jeder Laserstrahl und jedes Photoempfangssignal sind mit einer jeweiligen Strahlnummer und Abtastnummer markiert. Der Bereich ist derart bestimmt, dass vier Photoempfangssignale in dem Bereich enthalten sind. In 5 ist zum Zwecke der Vereinfachung nur jeweils eine Abtastzeile von Laserstrahlen gezeigt.
Jedes Fahrzeug weist einen Reflektor an seiner hinteren Oberfläche auf, der Laserstrahlen mit hoher Intensität reflektiert, und der Körper des Fahrzeugs weist ebenfalls eine hohe Reflektionsintensität auf, obwohl diese nicht so hoch wie die des Reflektors ist. Die Erfassung eines vorderen Fahrzeugs ist auf der Grundlage eines von dem Fahrzeug reflektierten Laserstrahls möglich, da die Intensität des reflektierten Laserstrahles hoch ist. Die Intensität des Laserstrahles kann sich jedoch verringern, wenn die hintere Oberfläche des Fahrzeugs mit Schmutz oder Schnee bedeckt wird, das heißt, die hintere Oberfläche dreckig wird. In diesem Fall kann das Fahrzeug auf der Grundlage eines einzigen Photoempfangssignals nicht richtig erfasst werden.
In dieser Ausführungsform werden die Photoempfangssignale aufsummiert und verstärkt, um die reflektierten Laserstrahlen mit niedriger Intensität zu erfassen. Der Summierungsbereichbestimmungsblock 89 bestimmt die Photoempfangssignale, die aufzusummieren sind. Er bestimmt die vorbestimmte Anzahl der Photoempfangssignale, die die Laserstrahlen anzeigen, die benachbart zueinander in der selben Abtastzeile oder derselben Ebene emittiert werden, als die Photoempfangssignale, die aufzusummieren sind. Genauer gesagt bestimmt er die Photoempfangssignale mit den Abtastnummern 1 bis 4 als Zeile 1, und die Photoempfangssignale mit den Abtastnummern 2 bis 5, die um ein Photoempfangssignal gegenüber der Zeile 1 verschoben sind, als Zeile 2. Auf dieselbe Weise bestimmt er die Zeilen 3 bis 324, die jeweils vier Photoempfangssignale enthalten, die vier benachbarte Laserstrahlen anzeigen.
Der Summierungsblock 88 gibt synchron zur Bestimmung der Summierungsbereiche Summierungssignale aus, die die Summen der Photoempfangssignale in dem bestimmten Bereich bilden. Die Aufsummierung ist ein Prozess zur Aufsummierung sämtlicher Digitalwerte für vier Photoempfangssignale zu einem einzigen Zeitpunkt, wie es in 6 gezeigt ist. Das Signal/Rausch-(S/N-)Verhältnis wird durch Aufsummieren der vorbestimmten Anzahl der Photoempfangssignale verbessert.
Wenn alle vier Photoempfangssignale Photosignalkomponenten S enthalten, die den reflektierten Lichtstrahlen von demselben Objekt entsprechen, erscheinen die Photoempfangssignalkomponenten S in bzw. zu derselben Zeit, die seit der Emission der Laserstrahlen verstrichen ist, wie es in 7 gezeigt ist. Daher ist die Amplitude der Photoempfangssignalkomponente S0 des Summierungssignals vier Mal größer als diejenige der Photoempfangssignalkomponente S eines jeweiligen Photoempfangssignals. Eine Rauschkomponente N, die in jedem Photoempfangssignal enthalten ist, erscheint zufällig auf der Grundlage von Fremdlicht. Somit ist die Verstärkung bzw. Amplitude einer Rauschkomponente NO des Summierungssignals als diejenige der Photoempfangssignalkomponente S0 sogar dann kleiner, wenn vier Photoempfangssignale aufsummiert werden. Das S/N-Verhältnis des Photoempfangssignals S0 und der Rauschkomponente N0 kann nämlich durch Berechnen des Summierungssignals durch den Summierungsblock 88 verbessert werden. Demzufolge wird ein Objekt auf der Grundlage der verstärkten Photoempfangssignalkomponente S0 sogar dann genau erfasst, wenn die Photoempfangssignalkomponente S eines jeweiligen Photoempfangssignals klein ist und kaum von der Rauschkomponente N zu unterscheiden ist.
Der Summierungsbereichbestimmungsblock 89 verschiebt den Bereich um ein Photoempfangssignal. Mit diesem Aufbau wird die Auflösung der Erfassung auf der Grundlage des Summierungssignals aufrechterhalten, wenn die Summierung von vier Photoempfangssignalen durchgeführt wird. Wenn die Photoempfangssignale in Gruppen aufgeteilt werden, die jeweils vier Photoempfangssignale aufweisen, und das Summierungssignal für jede Gruppe berechnet wird, kann die Empfindlichkeit der Erfassung des reflektierten Laserstrahles verbessert werden. Die Auflösung der Erfassung wird jedoch stark verringert. Die Verringerung der Erfassungsauflösung tritt jedoch weniger auf, wenn die Bereiche der Photoempfangssignale, die aufzusummieren sind, um ein Photoempfangssignal verschoben werden.
Der Summierungsbereich ist nicht auf vier begrenzt. Der Summierungsbereich, das heißt die Anzahl der Empfangssignale, kann entsprechend der Größe eines Objektes, einem Winkel zwischen benachbarten Laserstrahlen und dem maximal erfassbaren Abstand bestimmt werden.
Der Rauschbezugsbestimmungsblock 90 empfängt das Summierungssignal von dem Summierungsblock 88 und bestimmt eine Bedingung, bei der kein Objekt in dem Abtastbereich 121 vorhanden ist. Ein Zacken erscheint in dem Photoempfangssignal, wenn ein Objekt in dem Abtastbereich vorhanden ist, sogar dann, wenn die Intensität des reflektierten Laserstrahles niedrig ist, da die Photoempfangssig nalkomponente S verstärkt wird. Der Rauschbezugsbestimmungsblock 90 bestimmt die Bedingung, bei der kein Objekt vorhanden ist, wenn kein Zacken, der der Photoempfangssignalkomponente S0 entspricht, in dem Summierungssignal erscheint. Der Rauschbezugsbestimmungsblock 90 bestimmt nämlich die Bedingung, wenn eine Gestalt des Summierungssignals mit einer Wellenform übereinstimmt, die eine Bedingung anzeigt, bei der kein Objekt in dem Abtastbereich vorhanden ist.
Gestreute Laserstrahlen können empfangen werden, wenn der Schutzdeckel des Radarsensors 5 schmutzig ist und die Laserstrahlen durch die Schmutzflecke gestreut werden. In diesem Fall erscheinen Zacken in dem Summierungssignal während der vorbestimmten Zeitdauer seit der Emission des Laserstrahles. Der Rauschbezugsbestimmungsblock 90 bestimmt eine Bedingung, bei der kein Objekt in dem Abtastbereich 121 vorhanden ist, wenn das Summierungssignal keine deutlich unterscheidbare Zacken während der vorbestimmten Zeitdauer seit der Emission der Laserstrahlen aufweist. Die Objekterfassung kann zur höheren Genauigkeit mit einem Bildsensor und einer Bildverarbeitungsvorrichtung durchgeführt werden.
Der Rauchbezugsbestimmungsblock 90 gibt ein Erlaubnissignal an den Rauschbezugsspeicherblock 91 aus, wenn die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Abtastbereich 121 vorhanden ist, bestimmt wird. Der Rauschbezugsspeicherblock 91 speichert das Summierungssignal, das von dem Summierungsblock 88 ausgegeben wird, für jeden Bereich auf der Grundlage des Erlaubnissignals. Der Rauschbezugsbestimmungsblock 90 kann ausgelegt sein zu bestimmen, ob das Summierungssignal die Photoempfangssignalkomponente S0 für ein jeweiliges Summierungssignal enthält, und das Erlaubnissignal an den Rauschbezugsspeicherblock 91 für das Summierungssignal, das die Photoempfangssignalkompo nente nicht enthält, auszugeben. Alternativ kann er ausgelegt sein, die Erlaubnis zum Speichern von Summierungssignalen in sämtlichen Bereichen auszugeben, wenn er bestimmt, dass sämtliche Summierungssignale die Photoempfangssignalkomponente S0 nicht enthalten.
Die Photoempfangssignale enthalten die Photoempfangskomponenten S nicht, wenn kein Objekt in dem Abtastbereich 121 vorhanden ist. Daher zeigt das Summierungssignal die Rauschkomponenten N, die aus verschiedenen Ursachen resultieren, der Photoempfangssignale an. Die Rauschkomponenten N werden in dem Rauschbezugsspeicherblock 91 als Rauschbezugssignale gespeichert und von dem Summierungssignal durch einen Differenzierblock 92 entfernt. Demzufolge wird das S/N-Verhältnis des Summierungssignals weiter verbessert.
Diese Rauschkomponenten N enthalten Musterrauschen, das durch gestreute Lichtstrahlen erzeugt wird, Taktpulse der CPU 60 und elektromagnetisches Rauschen. Der Laserstrahl wird durch Schmutzflecke auf dem Schutzdeckel gestreut, und die gestreuten Laserstrahlen erzeugen Rauschen, wenn sie in dem Radarsensor 5 empfangen werden. Das elektromagnetische Rauschen wird während der Emission der Laserstrahlen erzeugt. Das Musterrauschen wird während der Berechnung des Summierungssignals verstärkt. Die Rauschkomponenten N, die das Musterrauschen enthalten, werden als Rauschbezugssignale gespeichert und von dem Summierungssignal entfernt. Mit diesem Prozess werden die Rauschkomponenten N von dem Summierungssignal sauber entfernt.
In 8 ist der Schutzdeckel 84 an einer Oberfläche des Radarsensors 5 zum Schützen der Laserdiode 75 und des Photoempfängers 83 angebracht. Der Schutzdeckel 84 ist eine Glasplatte oder eine Harzplatte. Die Laserstrahlen werden durch Schmutzflecke auf dem Schutzdeckel 84 gestreut, wenn Schmutz, Wassertropfen, Schnee oder andere Fremdsubstanzen an dem Schutzdeckel 84 haften. Einige der gestreuten Laserstrahlen können von dem Photoempfänger 83 empfangen werden und zu Rauschen der Photoempfangssignalkomponenten S werden. Die gestreuten Laserstrahlen können nämlich eine Ursache für die Verringerung der Objekterfassungsleistungsfähigkeit sein.
In den 9A und 9B sind Einflüsse der Schmutzflecken auf die Summierungssignale gezeigt. Die in den 9A und 9B gezeigten Summierungssignale werden bei einer Bedingung gemessen, bei der kein Objekt vorhanden ist. Die Summierungssignale der 9A werden bei einer Bedingung gemessen, bei der der Schutzdeckel 84 Schmutzflecke aufweist, und die Summierungssignale der 9B werden bei einer Bedingung gemessen, bei der der Schutzdeckel 84 keine Schmutzflecke aufweist. Der Summierungsphotoempfangssignalbereich wird auf zwanzig eingestellt. Zeile 1 ist ein Summierungssignal, das durch Summieren der Photoempfangssignale mit den Abtastnummern 1 bis 20 erzeugt wird, und Zeile 270 ist ein Summierungssignal, das durch Summieren der Photoempfangssignale der Abtastnummern 270 bis 289 erzeugt wird. Die X-Achsen sind Zeitachsen (Einheit: 25 ns), und die Y-Achsen stellen eine zur Intensität der Empfangssignale proportionale Einheit dar. Es sind 27 Stichproben, die von Analogsignalen in digitale Signale gewandelt sind, in Intervallen von 25 ns gezeigt.
Die Intensität der Summierungssignale variiert von Zeitpunkt zu Zeitpunkt, wenn der Schutzdeckel 84 Schmutzflecke aufweist, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Schutzdeckel 84 keine Schmutzflecke aufweist, stark. Die Spitzen, die zwischen dem Zeitpunkt 0 und dem Zeitpunkt 5 erscheinen, werden durch die Laserstrahlen erzeugt, die von den Schmutzflecken reflektiert werden. Außerdem unterscheiden sich die Intensitäten des Summierungssignals der Zeile 1 und des Summierungssignals der Zeile 270 voneinander. Die Emissionspositionen oder Einfallswinkel der Laserstrahlen auf die Schmutzflecke auf dem Schutzdeckel 84 der Zeile 1 und der Zeile 270 unterscheiden sich voneinander. Somit werden die Laserstrahlen unterschiedlich gestreut, und die Intensität variiert. Die Intensität ist in den Zeilen 1 und 270 etwa dieselbe, wenn der Schutzdeckel 84 keine Schmutzflecke aufweist.
Die Intensität des Summierungssignale variiert in den unterschiedlichen Bereichen der Summierungssignale, wenn der Schutzdeckel 84 Schmutzflecke aufweist. Daher speichert der Rauschbezugsspeicherblock 91 die Summierungssignale für jeden Summierungssignalbereich als das Rauschbezugssignal in dem Bereich. In 10 sind Strukturen von Rauschbezugsdaten, die in dem Rauschbezugsspeicherblock 91 gespeichert sind, gezeigt.
Die Summierungssignale der Zeilen 1 bis n werden getrennt in dem Rauschbezugsspeicherblock 91 gespeichert. Die Zeilennummer n wird durch die folgende Gleichung berechnet: n = 327 – der Summierungssignalbereich + 1. Jede Zeile weist in 10 siebenundzwanzig digitale Datenstücke auf. Die Anzahl der Stücke der Digitaldaten kann entsprechend dem Abstand zu einem Objekt geändert werden.
Die Schmutzflecke auf dem Schutzdeckel 84 können sich während der Fahrt oder während einer Reinigung ablösen. Die Bedingung auf der Oberfläche des Schutzdeckels 84 ändert sich nämlich kontinuierlich. Somit müssen die Rauschbezugssignale, die in dem Rauschbezugsspeicherblock 91 gespeichert sind, auf Werte erneuert werden, die der jüngsten Bedingung entsprechen. Der Rauschbezugsbestimmungsblock 90 gibt das Erlaubnissignal an den Rauschbe zugsspeicherblock 91 jedes Mal aus, wenn er die Bedingung bestimmt, dass kein Objekt in dem Abtastbereich 121 vorhanden ist, um die Rauschbezugssignale zu erneuern.
Das Rauschbezugssignal, das in dem Rauschbezugsspeicherblock 91 gespeichert ist, wird an den Differenzierblock 92 ausgegeben. Der Differenzierblock 92 berechnet ein Subtraktionssignal durch Subtrahieren des Rauschbezugssignals von dem Summierungssignal.
In 11 sind Strukturen der Summierungssignale gezeigt. Der Summierungsblock 88 gibt die Summierungssignale der Zeilen 1 bis n aufeinanderfolgend aus. Der Rauschbezugsspeicherblock 91 gibt das Rauschbezugssignal der Zeilen 1 bis n aufeinanderfolgend aus, so dass die Rauschbezugssignale auf die Ausgabe der Summierungssignale in denselben Bereichen hin ausgegeben werden.
Die Rauschbezugssignale unterscheiden sich von Summierungssignalbereich zu Summierungssignalbereich, wenn der Schutzdeckel 84 Schmutzflecke aufweist. Somit werden die Summierungssignale und das Rauschbezugssignal in demselben Summierungssignalbereich zum Subtrahieren des Rauschbezugssignals von dem Summierungssignal verwendet. Die Rauschkomponenten werden von dem Summierungssignal unter Verwendung der Summierungssignale und des Rauschbezugssignals in demselben Summierungssignalbereich geeignet entfernt. Somit wird ein Objekt sogar dann richtig erfasst, wenn ein Schutzdeckel 84 des Radarsensors 5 auf seiner Oberfläche einen Schmutzfleck aufweist.
Das Summierungssignal, das Rauschbezugssignal und das Subtraktionssignal, das durch den Differenzier(Subtraktions-)Prozess in dem Differenzierblock 92 erzeugt wird, sind in 12 gezeigt. Die Photoempfangssignalkomponente S des von einem Objekt reflektierten La serstrahles, die durch den Differenzierprozess extrahiert wird, wird im Folgenden als Zacken bezeichnet.
In dem Differenzierprozess werden Daten des Rauschbezugssignals von den Daten des Summierungssignals subtrahiert. Die Daten zu dem entsprechenden Zeitpunkt werden für die Subtraktion verwendet. Das Ergebnis der Summierung wird gespeichert, wenn die Daten des Summierungssignals größer als diejenigen des Rauschbezugssignals sind. Wenn die Daten des Summierungssignals kleiner als diejenigen des Rauschbezugssignals sind, das heißt, dass das Ergebnis der Summierung einen negativen Wert annimmt, wird das Subtraktionsergebnis auf Null eingestellt. Der Zacken wird durch Durchführen einer derartigen Subtraktion für die jeweiligen Summierungssignaldaten und die Rauschbezugssignaldaten extrahiert.
Das Subtraktionssignal wird an den Zeitzählblock 93 weitergegeben. Der Zeitzählblock 93 bestimmt, ob der Zacken in dem Subtraktionssignal vorhanden ist. Genauer gesagt stellt er einen Schwellenwert ein und bestimmt das Vorhandensein des Zackens, wenn ein Wert, der größer als der Schwellenwert ist, in dem Subtraktionssignal vorhanden ist. Er stellt unterschiedliche Schwellenwerte für unterschiedliche Summierungssignalbereiche ein. Wenn der Summierungsbereich 16 ist, ist der Pegel des Summierungssignals 16/4 = 4 Mal größer als derjenige des Summierungssignals des Summierungsbereiches von vier. Somit muss der Schwellenwert auf unterschiedliche Werte für unterschiedliche Summierungssignalbereiche eingestellt werden.
Der Schwellenwert wird jedoch mit einem Randbereich zur Verringerung einer fehlerhaften Erfassung in dem Fall, in dem der Schwellenwert konstant ist, eingestellt. Daher könnte die Spitze sogar dann nicht erfasst werden, wenn die Spitze tatsächlich vorhanden ist. Zum Beispiel kann das Subtraktionssignal, das eine Spitze aufweist, die größer als der Schwellenwert ist, wie es in 13A gezeigt ist, erfasst werden, aber das Subtraktionssignal, das eine Spitze aufweist, die niedriger als der Schwellenwert ist, wie es in 13B gezeigt ist, kann nicht erfasst werden.
In den 14A und 14B wird der Schwellenwert durch Erfassen des maximalen Wertes der Zackendaten (A/D-gewandelter Wert) und Multiplizieren des maximalen Wertes mit einem vorbestimmten Koeffizienten k eingestellt. Der Koeffizient k ist ein konstanter Wert, der gleich oder kleiner als 1 ist, beispielsweise 0,5. Durch Einstellen des Schwellenwertes mit diesem Verfahren wird der Zacken auf der Grundlage des Schwellenwertes unabhängig von der maximalen Intensität der Spitze richtig erfasst, solange wie die Spitze vorhanden ist. Der Schwellenwert wird für jedes Subtraktionssignal eingestellt. Der Schwellenwert wird nämlich automatisch auf einen geeigneten Wert auf eine Variation des maximalen Wertes des Zackens oder einer Änderung des Summierungssignalbereiches hin eingestellt.
Das Verfahren zum Einstellen des Schwellenwertes wird im Folgenden genauer beschrieben. Sämtliche A/D-gewandelten Werte der Zacken werden in einem RAM gespeichert und zeitweilig gesichert. Die maximalen Intensitätswerte werden erfasst. Der Schwellenwert wird durch Multiplizieren des erfassten maximalen Intensitätswertes mit dem Koeffizienten k, beispielsweise k = 0,5, eingestellt. Die A/D-gewandelten Werte, die in dem RAM gespeichert sind, werden geladen, und jeder Wert wird mit dem Schwellenwert verglichen. Zwei Werte in einem ansteigenden Abschnitt des Zackens und in einem fallenden Abschnitt des Zackens an beiden Seiten des Schwellenwertes werden erfasst, wie es in 14B durch eingekreiste Punkten gezeigt ist. Die Anstiegszeit T1 und die Abfallzeit T2, bei der geschätzt wird, dass der Zacken eine Linie des Schwellenwertes schneidet, werden auf der Grundlage der erfassten Werte ermittelt, wie es in 15 gezeigt ist.
Genauer gesagt werden die Anstiegszeit T1 und die Abfallzeit T2 durch lineare Interpolation berechnet. Wenn die Koordinaten der vier Werte durch (t1, a1), (t2, a2), (t3, a3), (t4, a4) dargestellt werden, werden die Anstiegszeit T1 und die Abfallzeit T2 durch die folgenden Gleichungen berechnet: T1 = (Schwellenwert – a1) × (t2 – t1)/(a2 – a1) + t1 T2 = (a3 – Schwellenwert) × (t4 – t3)/(a3 – a4) + t3
Der maximale Wert (Spitze) der Zacken kann kaum von elektrischem Rauschen unterschieden werden, das sich von dem in 12 gezeigten Rauschbezugssignal unterscheidet, wenn der maximale Wert etwa den gleichen Pegel wie das elektrische Rauschen annimmt. In diesem Fall kann eine Rauschgrenze für den Schwellenwert eingestellt werden, um die Zackenerfassung zu unterbinden. Der Schwellenwert kann wie folgt eingestellt werden: Schwellenwert = Rauschgrenze, wenn die maximale Intensität ≤ Rauschgrenze × 2 Schwellenwert = maximale Intensität × 0,5, wenn die maximale Intensität > Rauschgrenze × 2.
Die Rauschgrenze kann auf einen konstanten Wert unter Berücksichtigung des elektrischen Rauschens oder auf der Grundlage eines Mittelwertes von Intensitätspegeln des Subtraktionssignals in Abschnitten, in denen die Zacken nicht vorhanden sind, eingestellt werden. Außerdem kann sie auf der Grundlage eines Mittelwertes von Intensitätspegeln des Subtraktionssignals in sämtlichen Abschnitten eingestellt werden.
Der Taktzählblock 93 berechnet die Zeit bzw. den Zeitpunkt, bei dem eine Spitze des Zackens erscheint, auf der Grundlage der Anstiegszeit T1 und der Abfallzeit T2, nämlich einen Mittelwert der Anstiegszeit T1 und der Abfallzeit T2. Danach berechnet er eine Zeitdifferenz „t zwischen dem Zeitpunkt der Laseremission und dem Zeitpunkt des Auftauchens der Spitze. Die Zeitdifferenz „t entspricht einem Abstand zu dem Objekt. Die berechnete Zeitdifferenz „t wird an die CPU 60 ausgegeben.
Die CPU 60 berechnet den Abstand zu dem Objekt aus der Zeitdifferenz „t und erzeugt Positionsdaten auf der Grundlage des Abstandes und einem jeweiligen entsprechenden Abtastwinkel „x und „y des Laserstrahls. Genauer gesagt stellt sie die Mitte des Laserradars als einen Ursprung (0, 0, 0) ein und berechnet X-, Y-, Z-Koordinaten der Position des Objektes. Die X-, Y-, Z-Achsen sind jeweils in der Seite-Nach-Seite-Richtung, der vertikalen Richtung, und der Hinten-Nach-Vorne-Richtung des Fahrzeugs ausgerichtet. Die Positionsdaten werden an die ECU 3 als Abstandsmessdaten ausgegeben. Der Abtastwinkel „x, der für die Berechnung verwendet wird, ist der Abtastwinkel „x eines Laserstrahles in der Mitte der Laserstrahlen, die den Empfangssignalen entsprechen, die für die Summierung verwendet werden.
Die ECU 3 erkennt das Objekt auf der Grundlage der Abstandsmessdaten, die von dem Radarsensor 5 empfangen werden. Sie gibt Ansteuersignale an die Bremsenansteuereinheit 19, die Drosselansteuereinheit 21 und die Automa tikgetriebesteuereinheit 23 entsprechend einer Bedingung des vorderen Fahrzeugs aus, die auf der Grundlage des erfassten Objektes bestimmt wird, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern. Sie führt nämlich eine adaptive Geschwindigkeitssteuerung durch. Sie führt außerdem einen Alarmerzeugungsbestimmungsprozess durch, wenn ein Objekt für eine vorbestimmte Zeitdauer in einem Alarmbereich vorhanden ist. Das Objekt enthält oder ist ein Fahrzeug, das vorausfährt oder voraus geparkt ist.
Im Folgenden wird die Konfiguration der ECU 3 beschrieben. Die Abstandsmessdaten, die von dem Radarsensor 5 ausgegeben werden, werden in einen Objekterkennungsblock 43 eingegeben. Der Objekterkennungsblock 43 berechnet eine Mittenposition (X, Y, Z) des Objektes und eine Größe des Objektes (W, D, H) aus einer Breite W, einer Tiefe D und einer Höhe H auf der Grundlage von dreidimensionalen Daten, die die Abstandsmessdaten sind. Sie berechnet ebenfalls eine Relativgeschwindigkeit (Vx, Vy, Vz) des Objektes in Bezug auf die Position des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Variation der Mittenposition über der Zeit. Außerdem bestimmt sie auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitsberechnungsblock 47 ausgegeben wird, und der Relativgeschwindigkeit, ob das Objekt stillsteht oder sich bewegt. Wenn das Objekt auf der Grundlage der obigen Bestimmung und der Mittenposition des Objektes als ein Hindernis für das Fahrzeug bestimmt wird, wird ein Abstand zum Objekt auf der Abstandsanzeigeeinheit 15 angezeigt.
Ein Lenkwinkelberechnungsblock 49 berechnet einen Lenkwinkel auf der Grundlage eines Signals von dem Lenkwinkelsensor 27. Ein Gierratenberechnungsblock 51 berechnet eine Gierrate auf der Grundlage eines Signals von dem Gierratensensor 28. Ein Kurvenradiusberechnungsblock 57 berechnet einen Kurvenradius R auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels und der Gierrate. Der Objekterkennungsblock 43 bestimmt auf der Grundlage des Kurvenradius R und der Mittenposition (X, Z), ob das Objekt möglicherweise ein Fahrzeug ist und auf derselben Fahrbahn fährt. Der Sensorfehlererfassungsblock 44 bestimmt, ob die Daten, die in dem Objekterkennungsblock 43 erhalten werden, in einem abnormen Bereich liegen. Wenn die Daten in dem abnormen Bereich liegen, wird ein Fehler durch die Sensorfehleranzeigeeinheit 17 angezeigt.
Ein Block zur Erfassung eines vorhergehenden Fahrzeuges 53 erfasst ein vorderes Fahrzeug auf der Grundlage der Daten von dem Objekterkennungsblock 43 und berechnet einen Z-Achsen-Abstand Z zum vorderen Fahrzeug und eine Relativgeschwindigkeit Vz des vorderen Fahrzeugs. Die ECU 3 bestimmt Einzelheiten der Geschwindigkeitssteuerung auf der Grundlage des Abstands Z, der Relativgeschwindigkeit Vz, einer Einstellbedingung des Geschwindigkeitssteuerungsschalters 26, einer Bedingung des Bremsenschalters 9 und von Empfindlichkeitseinstellungen der Alarmempfindlichkeitseinstelleinheit 25. Danach gibt sie Steuersignale an die Automatikgetriebesteuereinheit 23, die Bremsensansteuereinheit 19 und die Drosselansteuereinheit 21 aus, um die notwendige Steuerung durchzuführen.
Ein Alarmerzeugungsbestimmungsblock 55 bestimmt, ob die Erzeugung eines Alarms notwendig ist, auf der Grundlage des Abstands Z, der Relativgeschwindigkeit Vz, einer Einstellbedingung des Geschwindigkeitssteuerungsschalters 26, einer Bedingung des Bremsenschalters 9, und von Empfindlichkeitseinstellungen der Alarmempfindlichkeitseinstelleinheit 25. Danach gibt er ein Alarmerzeugungssignal an die Alarmerzeugungseinheit 13 aus, wenn der Alarm notwendig ist. Ein notwendiges Anzeigesignal wird an die Abstandsanzeigeeinheit 15 ausgegeben, um den Fahrer über die Bedingungen zu benachrichtigen, wenn die oberen Steuerungen durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, begrenzt sein, sondern kann auf verschiedene Weise ausgeführt sein, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Die aufzusummierenden Photoempfangssignale können zum Beispiel Photoempfangssignale sein, die den Laserstrahlen entsprechen, die in der Y-Achsen-Richtung benachbart sind. Die Bereiche der Laserstrahlen können sich auf mehrere Abtastzeilen in der X-Achsen- oder der Y-Achsen-Richtung ausdehnen.
In der obigen Ausführungsform wird die Umwandlung von Polarkoordinaten des Abstands und entsprechender Abtastwinkel „x, „y in XYZ-Orthogonalkoordinaten innerhalb des Radarsensors 5 durchgeführt. Sie kann jedoch auch in dem Objekterkennungsblock 43 durchgeführt werden. Elektromagnetische Wellen wie zum Beispiel Millimeterwellen oder Ultraschallwellen können anstelle von Laserstrahlen verwendet werden. Andere Verfahren als das Verfahren, das ein Abtasten verwendet, können zum Messen eines Abstands und von Richtungen verwendet werden. Wenn ein Radar einer frequenzmodulierten kontinuierlichen Welle (FMCW) oder ein Doppler-Radar als ein Millimeterwellenradar verwendet wird, werden Daten über einen Abstand zu einem vorderen Fahrzeug und eine Relativgeschwindigkeit des vorderen Fahrzeugs gleichzeitig erhalten. Daher wird der Prozess zur Berechnung der Relativgeschwindigkeit auf der Grundlage des Abstands nicht benötigt.
Die Objekterfassung kann auf der Grundlage eines einzigen Photoempfangssignals durchgeführt werden. In diesem Fall wird das Photoempfangssignal, das von dem Photoempfänger 83 auf die Emission des Laserstrahles bei einer Bedingung, bei der kein Objekt in dem Abtastbereich 121 vorhanden ist, hin ausgegeben wird, als ein Rauschbezugssignal verwendet. Der Rauschbezugsspeicherblock 91 speichert jedes Photoempfangssignal, das von dem Photoempfänger 83 auf die entsprechende Emission des Laserstrahles ausgegeben wird. Die Differenziereinrichtung 92 verwendet das Photoempfangssignal, das dem Laserstrahl entspricht, der in derselben Richtung wie ein Quellenlaserstrahl des Photoempfangssignals emittiert wird, das zur Berechnung für die Beseitigung der Rauschkomponente dient.
Bei einer tatsächlichen Objekterfassung wird ein Rauschbezugssignal verwendet, das dem Laserstrahl entspricht, der in derselben Richtung wie der Laserstrahl zum Erhalten des empfangenen Signals emittiert wird. Unter Verwendung des Rauschbezugssignals wird eine Rauschkomponente von dem empfangenen Signal mit hoher Genauigkeit richtig entfernt.
Der Radarsensor 5 kann in einem Einbrecheralarmsystem zur Erfassung von Eindringlingen in einem vorbestimmten Bereich verwendet werden. In diesem Fall werden Signale von dem vorbestimmten Bereich bei einer normalen Bedingung aufsummiert, und die Summierungssignale werden als Rauschbezugssignal gespeichert. Die Signale zeigen Objekte an, die sich in dem vorbestimmten Bereich befinden. Diese Signale zeigen nämlich reflektierte Laserstrahlen von den Objekten, die in dem vorbestimmten Bereich vorhanden sind, an, und das Ergebnis der Summierung, das durch das Summierungssignal angezeigt wird, zeigt das Rauschbezugssignal an.
Das Summierungssignal, das aus den empfangenen Signalen berechnet wird, stimmt mit dem Rauschbezugssignal überein, solange wie die Orte oder Gestalten der Objekte die gleichen bleiben. Eine Differenz zwischen dem Summie rungssignal und dem Rauschbezugssignal, die durch einen Differenzierprozess erhalten wird, ist Idealerweise Null. Elektrisches Rauschen ist in der reellen Welt vorhanden, und daher wird die Differenz nicht Null, obwohl sie dicht bei Null liegt.
In den 17A und 17B wird eine größere Differenz zwischen dem Summierungssignal und dem Rauschbezugssignal erzeugt, wenn eine Person in den vorbestimmten Bereich eindringt. Ein Zacken erscheint in einem Subtraktionssignal, das durch den Differenzierprozess erhalten wird, wie es in 17C gezeigt ist. Diese Spitze entspricht einem von der Person reflektierten Laserstrahl. Die Objekterfassungsschaltung 86 stellt einen Schwellenwert in einem Bereich ein, der niedriger als eine Spitze des Subtraktionssignals ist, und erfasst ein Objekt auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem Subtraktionssignal und dem Schwellenwert.
Der Radarsensor 5 kann automatisch einen Eindringling auf der Grundlage der Zacken erfassen, die eine Amplitude aufweisen, die größer als ein Schwellenwert ist, der vorbestimmt ist, obwohl eine Sicherheitskamera eine Person benötigt, um Bilder der Kamera zu überwachen. Der Radarsensor 5 kann automatisch das Vorhandensein eines Eindringlings auf der Grundlage des Zeitpunktes, an dem ein Zacken auftritt, erfassen. Er bestimmt außerdem die Richtung, in der der Eindringling eintritt, auf der Grundlage von Emissionswinkeln der Laserstrahlen mit hoher Winkelauflösung. Somit kann eine Karte, die eine Spur des Eindringlings zeigt, auf der Grundlage von Informationen, die von dem Radarsensor 5 bereitgestellt werden, gezeichnet werden.

Claims

Radarvorrichtung (5), die aufweist: eine Radareinrichtung (70, 80), die eine Ausgangswelle in einen vorbestimmten Erfassungsbereich (121) emittiert und ein Empfangssignal entsprechend einer Intensität einer reflektierten Welle der Ausgangswelle ausgibt, wobei die reflektierte Welle von einem Objekt reflektiert wird, eine Bestimmungseinrichtung (90), die eine Bedingung bestimmt, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, eine Speichereinrichtung (91), die ein Rauschempfangssignal speichert, das einem Rauschen entspricht, das von der Radareinrichtung in Verbindung mit der Emission der Ausgangswelle durch die Radareinrichtung ausgegeben wird, wenn die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, bestimmt wird und die Ausgangswelle von der Radareinrichtung (70, 80) emittiert wird, eine Differenziereinrichtung (92), die ein Subtraktionssignal durch Subtrahieren des Rauschempfangssignals, das in der Speichereinrichtung (91) gespeichert ist, von dem Empfangssignal, das von der Radareinrichtung (70, 80) ausgegeben wird, berechnet, und eine Objekterfassungseinrichtung (86), die das Subtraktionssignal mit einem vorbestimmten Bezugswert vergleicht und das Objekt, das die Ausgangswelle reflektiert, auf der Grundlage des Subtraktionssignals erfasst, das gleich oder größer als der Bezugswert ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei: die Radareinrichtung (70, 80) mehrere Ausgangswellen in unterschiedlichen Richtungen in den Erfassungsbereich (121) emittiert, die Speichereinrichtung (91) jedes Rauschempfangssignal, das von der Radareinrichtung auf die entsprechende Emission der Ausgangswellen hin ausgegeben wird, speichert, die Differenziereinrichtung (92) das Rauschempfangssignal verwendet, das der Ausgangswelle entspricht, die in derselben Richtung wie eine Quellenausgangswelle des Empfangssignals emittiert wird, das unter der Berechnung zum Subtrahieren des Rauschempfangssignals von dem Ausgangssignal ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinrichtung (90) die Bedingung bestimmt, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, wenn eine Gestalt des Empfangssignals mit einer Wellenform übereinstimmt, die eine Bedingung anzeigt, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei die Radareinrichtung (70, 80) mehrere Ausgangswellen in unterschiedlichen Richtungen in den Erfassungsbereich (121) emittiert, die außerdem aufweist: eine Summierungsbereichbestimmungseinrichtung (89), die mehrere Summierungsbereiche durch Bestimmen einer Anzahl von Empfangssignalen, die einer Anzahl von Ausgangswellen entspricht, die benachbart zueinander emittiert werden, und durch Verschieben benachbarter Summationsbereiche um eine Anzahl von Empfangssignalen, die kleiner als die bestimmte Anzahl von Empfangssignalen ist, so dass einige der Empfangssignale in mehreren der Summationsbereichen enthalten sind, bestimmt, und eine Summierungseinrichtung (88), die die Empfangssignale für jeden Bereich, der von der Summierungsbereichbestimmungseinrichtung (89) bestimmt wird, aufsummiert, wobei die Speichereinrichtung (91) eine Rauschkomponente eines jeweiligen Summierungssignals speichert, und die Differenziereinrichtung (92) das Subtraktionssignal durch Subtrahieren der Rauschkomponente von dem Summierungssignal berechnet.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 4, wobei die Bestimmungseinrichtung (90) die Bedingung bestimmt, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, wenn eine Gestalt des Empfangssignals mit einer Wellenform übereinstimmt, die eine Bedingung anzeigt, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Objekterfassungseinrichtung (86) einen Bezugswert in einem Bereich einstellt, der niedriger als ein Spitzenwert des Subtraktionssignals ist, und ein Objekt auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem Subtraktionssignal und dem Bezugswert erfasst.
Radarvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Speichereinrichtung (91) das Rauschempfangssignal jedes Mal erneuert, wenn die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, durch die Bestimmungseinrichtung (90) bestimmt wird.
Radarvorrichtung (5) für ein Fahrzeug, die aufweist: eine Radareinrichtung (70, 80), die eine Ausgangswelle in einen vorbestimmten Erfassungsbereich (121) emittiert, der vor dem Fahrzeug angeordnet ist, und ein Empfangssignal ausgibt, das einer Intensität einer reflektierten Welle der Ausgangswelle entspricht, wobei die reflektierte Welle von einem Objekt reflektiert wird, eine Bestimmungseinrichtung (90), die eine Bedingung bestimmt, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, eine Speichereinrichtung (91), die ein Rauschempfangssignal speichert, das einem Rauschen entspricht, das von der Radareinrichtung (70, 80) in Verbindung mit der Emission einer Ausgangswelle von der Radareinrichtung (70, 80) ausgegeben wird, wenn die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, bestimmt wird und die Ausgangswelle von der Radareinrichtung (70, 80) emittiert wird, eine Differenziereinrichtung (92), die ein Subtraktionssignal durch Subtrahieren des Rauschempfangssignals, das in der Speichereinrichtung gespeichert ist, von dem Empfangssignal, das von der Radareinrichtung (70, 80) ausgegeben wird, berechnet, und eine Objekterfassungseinrichtung (86), die das Subtraktionssignal mit einem vorbestimmten Bezugswert vergleicht und das Objekt, das die Ausgangswelle reflektiert, auf der Grundlage des Subtraktionssignals erfasst, das gleich oder größer als der Bezugswert ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 8, wobei: die Radareinrichtung (70, 80) mehrere Ausgangswellen in unterschiedlichen Richtungen in den Erfassungsbereich (121) emittiert, die Speichereinrichtung (91) jedes Rauschempfangssignal, das von der Radareinrichtung (70, 80) bei jeder Emission der Ausgangswellen ausgegeben wird, speichert, die Differenziereinrichtung (92) das Rauschempfangssignal, das der Ausgangswelle entspricht, die in derselben Richtung wie die Ausgangswelle emittiert wird, die eine Quellenwelle des Empfangssignals unter der Berechnung zum Subtrahieren des Rauschempfangssignals von dem Ausgangssignal ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 8, wobei die Bestimmungseinrichtung die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, bestimmt, wenn eine Gestalt des Empfangssignals mit einem bestimmten Muster übereinstimmt, das bei einer Bedingung erhalten wird, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 8, wobei die Radareinrichtung (70, 80) mehrere Ausgangswellen in unterschiedlichen Richtungen in den Erfassungsbereich (121) emittiert, die außerdem aufweist: eine Summierungsbereichbestimmungseinrichtung (89), die mehrere Summierungsbereiche durch Bestimmen einer Anzahl von Empfangssignalen, die einer Anzahl von Ausgangswellen entsprechen, die benachbart zueinander emittiert werden, und durch Verschieben benachbarter Summationsbereiche um eine Anzahl von Empfangssignalen, die kleiner als die bestimmte Anzahl von Empfangssignalen ist, so dass einige der Empfangssignale in mehreren Summationsbereichen enthalten sind, bestimmt, und eine Summierungseinrichtung (88), die die Empfangssignale für jeden Bereich, der von der Summierungsbereichbestimmungseinrichtung (89) bestimmt wird, aufsummiert, wobei die Speichereinrichtung (91) eine Rauschkomponente eines jeweiligen Summierungssignals speichert, und die Differenziereinrichtung (92) das Subtraktionssignal durch Subtrahieren der Rauschkomponente von dem Summierungssignal berechnet.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 11, wobei die Bestimmungseinrichtung die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, bestimmt, wenn eine Gestalt des Summierungssignals mit einem vorbestimmten Muster übereinstimmt, das bei einer Bedingung erhalten wird, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist.
Radarvorrichtung (5) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Objekterfassungseinrichtung (86) einen Bezugswert in einem Bereich einstellt, der kleiner als ein Spitzenwert des Subtraktionssignals ist, und ein Objekt auf der Grundlage eines Vergleiches zwischen dem Subtraktionssignal und dem Bezugswert erfasst.
Radarvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Speichereinrichtung (91) Daten des Rauschempfangssignals jedes Mal erneuert, wenn die Bedingung, bei der kein Objekt in dem Erfassungsbereich (121) vorhanden ist, von der Bestimmungseinrichtung bestimmt wird.