DE102005063629B4

DE102005063629B4 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102005063629B4
Application number: DE102005063629.2A
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Miyake; Kazuma Natsume
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: DE102005031618B4; US7474252B2; DE102005063628B4; JP2006047282A; JP4867200B2; DE102005063629A1; DE102005063628A1; DE102005031618A1; US20060007036A1

Abstract

Radarvorrichtung, die ein Sendesignal, das aus einer Sendeantenne (4) ausgegeben wird, und ein Empfangssignal als eine ankommende Welle, die von einem Zielobjekt reflektiert und von einer Anordnung von Empfangsantennen (5a) empfangen wird, zum Schätzen eines Winkels der ankommenden Welle verwendet, wobei die Radarvorrichtung aufweist:eine Überlagerungssignal-Erzeugungseinrichtung (6) zum Erzeugen eines Überlagerungssignals aus einer Differenz des Sendesignals und des Empfangssignals;eine Eigenkorrelationsmatrix-Berechnungseinrichtung (8) zum Berechnen einer Eigenkorrelationsmatrix auf der Grundlage des Überlagerungssignals;eine Eigenwert-Berechnungseinrichtung (8) zum Berechnen eines Eigenwerts unter Verwendung der Eigenkorrelationsmatrix; undeine Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle zum Schätzen einer Anzahl von ankommenden Wellen, dadurch gekennzeichnet, dassdie Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle einen Schwellwert für jede Phase des Überlagerungssignals speichert, unddie Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle die ankommende Welle in einem Signalraum von der ankommenden Welle in einem Nicht-Signalraum unter Verwendung des Schwellwerts zum Schätzen der Anzahl der ankommenden Welle unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Radarvorrichtung zum Senden einer frequenzmodulierten Radarwelle, um ein Objekt zu erfassen.
In den letzten Jahren wird eine FMCW- bzw. Frequenzmodulations-Dauerstrich-Radarvorrichtung zum Erfassen eines Objekts und zum Messen eines Abstands verwendet (es wird auf die Druckschrift US 6 040 796 A verwiesen). Die Radarvorrichtung, die ein Erfassungsverfahren, wie zum Beispiel das FMCW-Verfahren verwendet, sendet eine Radarwelle, um zum Beispiel eine Relativgeschwindigkeit und/oder einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zu erfassen. Eine frequenzmodulierte Radarwelle, die in dieser Vorrichtung verwendet wird, wird gesendet, um zu bestimmen, wie viele Objekte in einem Erfassungsbereich vorhanden sind und in welcher Richtung diese liegen. Eine Richtungsbestimmung wird unter Verwendung eines Verfahrens, wie zum Beispiel eines Strahlformerverfahrens, eines MUSIC- bzw. Vielfachsignalklassifikationsverfahrens bzw. Multiple-Signal-Classification-Verfahren oder eines ESPRIT-Verfahrens bzw. Estimation-of-Signal-Parameters-via Rotational-Invariance-Techniques-Verfahrens. Das MUSIC-Verfahren und das ESPRIT-Verfahren führen zu einem Ergebnis, das eine höhere Auflösung eines Einfallswinkels in einem Winkelbestimmungsverfahren aufweist. Diese Verfahren führen zu der hohen Auflösung, wenn die Zahl von ankommenden Wellen in dem Winkelbestimmungsverfahren richtig geschätzt werden.
Eine Schätzung der Zahl von ankommenden Wellen wird unter Verwendung eines Verfahrens, wie zum Beispiel des AIC bzw. Akaike-Informationskriteriums oder der MDL bzw. Minimalbeschreibungslänge, ausgeführt.
Bei diesen Verfahren wird die Zahl von ankommenden Wellen durch Sammeln von Daten für mehrere Zeiten geschätzt, um die Streuung der Daten zu bewerten.
Ein Schätzen der Zahl von Wellen kann unter Verwendung eines Schwellwerts ausgeführt werden, der als ein Wert zum Unterscheiden eines Signals von einem Rauschen in einem berechneten Eigenwert festgelegt wird. Die Druckschrift JP 2000 - 121 716 A offenbart ein Schätzverfahren der Zahl von ankommenden Wellen unter Verwendung des MUSIC-Verfahrens mit dem Schwellwert.
Das Schätzverfahren unter Verwendung des MUSIC-Verfahrens unter Verwendung des Schwellwerts wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
13 zeigt eine Darstellung einer Situation, dass eine adaptive Antenne, die eine Mehrzahl von Antennen in einer Gruppe mit gleichmäßigen Abständen aufweist, eine ankommende Welle, auf zum Beispiel einem Kraftfahrzeug, empfängt. In diesem Fall empfängt jede Antenne in der Gruppe eine der ankommenden Wellen, die mit einem gleichen Einfallswinkel ankommen, da ein Abstand zu einer Quelle der Welle im wesentlichen länger als der Abstand zwischen den Antennen ist. Eine Phase von jeder ankommenden Welle unterscheidet sich abhängig von dem Einfallswinkel.
Ein Gewicht zum Minimieren einer Ausgabe von jeder ankommenden Welle wird auf die folgende Weise berechnet, wenn Pout eine Ausgangsspannung von jeder ankommenden Welle darstellt und ein Vektor xi(t) (i: 1 ist K, K: Anzahl von Antennen) ein Signal von jeder ankommenden Welle von jeder Antenne darstellt. $\overset{min}{W} (P o u t = \frac{1}{2} W^{H} R_{X X} W)$
R_xx in der Formel 1 stellt eine Eigenkorrelationsmatrix von xi(t) dar. W stellt ein Gewicht dar und W^H stellt eine konjugierte Wandlungsmatrix von W dar. Das heißt W^HW ist gleich 1. Ein folgender Wert A (ein Eigenwert) wird unter Verwendung eines Lagrange-Multiplizierers in Formel 2 abgeleitet und die Formel 2 wird zu Formel 3 gewandelt, wenn beide Seiten mit W^H multipliziert werden. $R_{X X} W = λ W$
$W^{H} R_{X X} W = λ W^{H} W = λ$
Ein Wert von λ nimmt einen Wert von 2 an. Das heißt die Ausgangsspannung Pout nimmt einen Wert von 1 an, wenn Pout mit W gewichtet wird. Anders ausgedrückt kann Pout als ein Ausgangssignal von Rauschen erachtet werden, wenn ein Nullpunkt eines Richtfaktors (Nullpunkt) an dem Einfallswinkel der ankommenden Welle festgelegt wird und W zum Minimieren der Ausgangsspannung Pout der ankommenden Welle berechnet wird, die an dem Einfallswinkel ankommt. Dies ist so, da alle der Ausgangssignale der ankommenden Wellen auf die zuvor beschriebene Weise ausgelöscht werden, wenn der Wert von λ einen Wert von 1 annimmt. Der Wert von λ nimmt einen unterschiedlichen Wert, das heißt unterschiedlich zu 1, an, wenn der Nullpunkt eines Richtfaktors nicht an dem Einfallswinkel der ankommenden Welle festgelegt werden kann. Deshalb erfüllt der Wert von λ, der den Eigenwert der Eigenkorrelationsmatrix R_xx darstellt, die folgende Beziehung. $λ 1 \geq λ2 \geq λ3 \geq \dots \geq λ L +1= \dots =λ K = σ^{2}$
In Formel 4 stellt K die Anzahl von Antennen dar und stellt σ² eine Wärmerauschspannung dar.
Die Beziehung, die in Formel 4 gezeigt ist, zeigt an, dass die Eigenwerte der Eigenkorrelationsfunktion R_xx verwendet werden können, um die Zahl (L) von ankommenden Wellen auf der Grundlage der Zahl von Eigenwerten zu schätzen, die größer als die Wärmerauschspannung σ² sind. Das heißt ein Schwellwert ATH wird auf einen Wert zwischen λL und AL+1 festgelegt und der Schwellwert ATH wird verwendet, um die Zahl (L) von ankommenden Wellen zu schätzen. Weiterhin wird der Eigenwert λ,der größer als der Schwellwert ATH ist, als einem „Rauschraum“ zugehörig erachtet, in welchem alle Signale der ankommenden Wellen beseitigt sind, und der Eigenwert λ,der kleiner als der Schwellwert ATH ist, wird als einem „Signalraum“ zugehörig erachtet, in welchem mindestens ein Signal der ankommenden Wellen nicht beseitigt wird. Deshalb wird der Einfallswinkel der ankommenden Welle in dem „Rauschraum“ berechnet. Dies ist so, da alle Signale der ankommenden Wellen in dem „Rauschraum“ beseitigt werden können.
Die zuvor beschriebenen Verfahren sind gleichermaßen dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Genauigkeit einer Schätzung der Zahl der ankommenden Wellen erhöht, wenn die Zahl von gesammelten Daten größer ist und das SN-Verhältnis bzw. Signal/Rausch-Verhältnis in dem empfangenen Signal größer ist. Anders ausgedrückt ist die Schätzung nicht genau, wenn die Datenmenge nicht ausreichend ist.
Jedoch kann eine ausreichende Datenmenge nicht gesammelt werden, wenn sich ein Objekt einer Erfassung und die Radarvorrichtung schnell relativ zueinander bewegen oder eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung nicht ausreichend ist. Weiterhin beeinträchtigt das SN-Verhältnis des Signals in der Radarvorrichtung einen Einfluss eines Mehrpfadsignalproblems, wenn das Kraftfahrzeug, das die Radarvorrichtung aufweist, von einer Mehrzahl von eine Radarwelle reflektierenden Objekten umgeben ist.
Bei dieser Art einer Situation kann die Radarvorrichtung in dem Kraftfahrzeug, die das MUSIC-Verfahren oder das ESPRIT-Verfahren verwendet, keine falsche Erfassung des Objekts oder einen fehlerhaften Betrieb vermeiden, da die Schätzung der Zahl von ankommenden Wellen nicht genau ist.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist bekannt aus der JP 2001 - 91 639 A .
Im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein in einer Radarvorrichtung verwendetes Verfahren zum genauen Schätzen einer Zahl von ankommenden Wellen in Verbindung mit einem MUSIC-Verfahren und einem ESPRIT-Verfahren zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Radarvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung, das als die Radarvorrichtung realisiert ist, beinhaltet eine Überlagerungssignal-Erzeugungseinrichtung, eine Eigenkorrelationsmatrix-Berechnungseinrichtung, eine Eigenwert-Berechnungseinrichtung und eine Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle. Die Überlagerungssignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt ein Überlagerungssignal aus einer Differenz, das heißt einer Differenz der Frequenzkomponente, zwischen einem Sendesignal und einem Empfangssignal. Die Eigenkorrelationsmatrix-Berechnungseinrichtung berechnet die Eigenkorrelationsmatrix (R_xx) auf der Grundlage des Überlagerungssignals. Die Eigenwert-Berechnungseinrichtung berechnet den Eigenwert (λ) der Eigenkorrelationsmatrix, die von der Eigenkorrelationsmatrix-Berechnungseinrichtung berechnet wird. Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle schätzt die Zahl von ankommenden Wellen auf der Grundlage des Eigenwerts (λ), der von der Eigenwert-Berechnungseinrichtung berechnet wird. Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle beinhaltet weiterhin eine Schwellwert-Einstelleinrichtung, die einen Schwellenwert-Eigenwert (ATH) auf der Grundlage von gespeicherten Eigenwerten für jede Überlagerungsfrequenz (λTHn, n: natürliche Zahl, die von 1 beginnt) einstellt). Die Überlagerungsfrequenz ist in diesem Fall eine Frequenz des Überlagerungssignals. Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle schätzt die Zahl von ankommenden Wellen durch Teilen der Eigenwerte in zwei Teile, das heißt die Eigenwerte in einem Signalraum (λ1 bis λL) und die Eigenwerte in einem Rauschraum (AL+1 bis ALK), unter Verwendung des Schwellwert-Eigenwerts, der aus der Schwellwert-Einstelleinrichtung abgeleitet wird.
Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle unterscheidet die Eigenwerte in dem Rauschraum von den Eigenwerten in dem Signalraum unter Verwendung der Schwellwert-Eigenwerte für jede Überlagerungsfrequenz in einem Schätzverfahren der Zahl von ankommenden Wellen. Der Schwellwert-Eigenwert für jede Überlagerungsfrequenz wird unter Berücksichtigung von Rauschen eingestellt. Deshalb kann die Anzahl von ankommenden Wellen auf der Grundlage der Zahl der Eigenwerte in dem Signalraum genau geschätzt werden.
Die Schwellwert-Eigenwerte für jede Überlagerungsfrequenz, die bei dem FMCW-Verfahren verwendet werden, können durch einen Schwellwert-Eigenwert für jede Phase des Überlagerungssignals oder einem Schwellwert-Eigenwert für jede Verzögerungszeit, das heißt jeden Schritt eines Abstands zu einem Objekt, abhängig von dem Erfassungsverfahren ersetzt werden, das in der Radarvorrichtung verwendet wird.
Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle kann eine Maximalzahl-Einstellungseinrichtung zum Einstellen und Speichern einer Maximalzahl von ankommenden Wellen beinhalten. Die gespeicherte Maximalzahl von ankommenden Wellen wird verwendet, um eine falsche Schätzung der Zahl von ankommenden Wellen in dem Schätzverfahren auszuschließen. Das heißt die geschätzte Zahl der ankommenden Wellen wird auf die Maximalzahl gerundet, die in der Maximalzahl-Einstellungseinrichtung gespeichert ist, wenn die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle eine geschätzte Zahl der ankommenden Wellen liefert, die die Maximalzahl überschreitet.
Auf diese Weise bleibt die geschätzte Zahl von ankommenden Wellen konsistent mit einer realen Situation. Das heißt die Maximalzahl von ankommenden Wellen wird auf die Maximalzahl von Zielobjekten, wie zum Beispiel Fahrzeugen, festgelegt, die möglicherweise in einem Zielerfassungsbereich der Radarvorrichtung parallel fahren können, wenn die Radarvorrichtung in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Eine falsche Zahl von ankommenden Wellen, eine Zahl, die größer als die Maximalzahl ist, die zuvor beschrieben worden ist, wird auf die Maximalzahl gerundet.
Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Historienspeichereinrichtung zum Speichern einer Historie von Erfassungsdaten, wie zum Beispiel einem Abstand zu dem Zielobjekt, eine Relativgeschwindigkeit oder einen Winkel, beinhalten. Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle kann eine Zielpositions-Vorhersageeinrichtung zum Vorhersagen einer Position des Zielobjekts auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten beinhalten, die aus der Historienspeichereinrichtung abgeleitet werden.
Die Historie der Erfassungsdaten wird verwendet, um die Zahl von ankommenden Wellen durch zum Beispiel ein Schätzen der Position der Fahrzeuge mit einer Möglichkeit eines Erhöhens oder eines Verringerns der Zahl genauer zu schätzen. Die geschätzte Zahl der ankommenden Wellen wird in Übereinstimmung mit der Zahl gerundet, die aus der Zielpositions-Vorhersageeinrichtung abgeleitet wird.
Der Schwellwert-Eigenwert kann ebenso auf die Zahl gerundet werden, die aus der Zielpositions-Vorhersageeinrichtung abgeleitet wird.
Die Einrichtung zum Schätzen einer ankommenden Welle kann die Zahl von ankommenden Wellen auf der Grundlage eines Anfangswerts der Zahl der ankommenden Wellen, einem Einfallswinkel der ankommenden Wellen, einer Signalintensität der ankommenden Wellen und einem Schwellwert für die Signalintensität schätzen. Das heißt der Anfangswert der Zahl der ankommenden Wellen wird verwendet, um den Einfallswinkel der ankommenden Wellen zu berechnen, und die Signalintensität wird unter Verwendung des berechneten Einfallswinkels der ankommenden Wellen gemessen. Als Ergebnis wird die Schwellwertintensität auf der Grundlage der Signalintensität berechnet. Die Zahl der ankommenden Wellen, die die Signalintensität aufweisen, die größer als die Schwellwertintensität ist, wird gezählt, um die Zahl der ankommenden Wellen genau zu schätzen.
Die Signalintensität kann unter Verwendung eines MUSIC-Spektrums in dem MUSIC-Verfahren berechnet werden. Die Signalintensität kann ebenso unter Verwendung eines diagonalen Bereichs der Eigenkorrelationsmatrix berechnet werden. Die Signalintensität kann auf der Grundlage des Signalschwellwerts für jede Überlagerungsfrequenz berechnet werden oder kann auf der Grundlage des Signalschwellwerts für jede Phase in dem Überlagerungssignal berechnet werden oder kann unter Verwendung der Verzögerungszeit des Überlagerungssignals berechnet werden.
Das Überlagerungssignal kann dazu verwendet werden, um den Abstand und/oder die Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts zu erfassen. Der erfasste Abstand und/oder die Relativgeschwindigkeit kann als die Historie zur Verwendung in der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung gespeichert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Lediglich das erste Ausführungsbeispiel nach 1, das dritte Ausführungsbeispiel nach 8 und das vierte Ausführungsbeispiel nach 9 sowie dazu in Bezug genommene Teile betreffen den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die übrigen Ausführungsbeispiele hingegen betreffen nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung sondern dienen als Beispiel allein deren Erläuterung.
Es zeigt:

1 ein Blockschaltbild einer Radarvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm eines MUSIC-Verfahrens in einem Signalprozessor der Radarvorrichtung in 1;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor der Radarvorrichtung in 1;
4A eine Darstellung einer Beziehung zwischen einer Überlagerungsfrequenz und einem Eigenwert;
4B eine Darstellung einer Beziehung zwischen Rauschen, einem Überlagerungssignal und der Überlagerungsfrequenz;
5 eine Darstellung von Kraftfahrzeugen in einem Zielerfassungsbereich einer Radarwelle, die von einer Sendeantenne gesendet wird;
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor der Radarvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 eine Darstellung von Positionen und einer Bewegung von Kraftfahrzeugen relativ zu einem Bezugskraftfahrzeug;
8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor der Radarvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor der Radarvorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor der Radarvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels;
11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer Zahl von ankommenden Wellen, eines Einfallswinkels von ankommenden Wellen und einer Signalintensität von ankommenden Wellen;
12 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer Zahl von ankommenden Wellen, eines Einfallswinkels von ankommenden Wellen und einer Signalintensität von ankommenden Wellen gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
13 eine Darstellung einer adaptiven Antenne, die eine Gruppe von Antennen mit gleichen Abständen zu ankommenden Wellen, die dadurch empfangen werden, aufweist, wobei diese in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

In den Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktional ähnliche Elemente.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das heißt eine Radarvorrichtung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, ist als ein Blockschaltbild in 1 gezeigt.
Die Radarvorrichtung sendet eine Millimeterfunkwelle zu zum Beispiel einem Raum vor dem Kraftfahrzeug, um ein Objekt vor dem Kraftfahrzeug zu erfassen. Die Radarvorrichtung empfängt eine ankommende Welle, die von dem Objekt reflektiert wird, um einen Abstand und einen Winkel des Objekts zu erfassen. Die Radarvorrichtung schätzt die Zahl der ankommenden Wellen und den Winkel der Wellen, um eine Relativgeschwindigkeit des Objekts in einem Erfassungsverlauf zu berechnen.
Die Radarvorrichtung beinhaltet einen Modulationssignalgenerator 1, einen spannungsgesteuerten Oszillator bzw. VCO 2, einen Verteiler 3, eine Sendeantenne 4, einen Empfänger 5, einen Mischer 6, einen A/D- bzw. Analog/Digital-Wandler 7 und einen Signalprozessor 8.
Der Modulationssignalgenerator 1 erzeugt zum Beispiel ein Modulationssignal, das durch eine lineare Erhöhung oder Verringerung der Frequenz in einer Dreiecksform gekennzeichnet ist. Das Modulationssignal wird zu dem VCO 2 ausgegeben.
Der VCO 2 erzeugt ein Hochfrequenzsignal in dem Millimeterwellenband als ein Sendesignal. Der VCO 2 verwendet das Modulationssignal aus dem Modulationssignalgenerator 1 zum Steuern des Hochfrequenzsignals und gibt das Sendesignal zu dem Verteiler 3 aus.
Der Verteiler 3 verteilt das Sendesignal, um ein logisches Signal zu erzeugen. Das logische Signal wird als ein Eingangssignal an dem Mischer 6 verwendet.
Die Sendeantenne 4 sendet die Funkwelle in dem Millimeterwellenband zu zum Beispiel dem Vorderraum der Kraftfahrzeugs auf der Grundlage des Sendesignals aus dem VCO 2.
Der Empfänger 5 beinhaltet eine Mehrzahl von Antennen 5a („K“ wird verwendet, um die Zahl der Antennen hier im weiteren Verlauf darzustellen), die in einer Gruppe angeordnet sind. Der Empfänger 5 beinhaltet weiterhin eine Empfangsschaltung 5b zum Wandeln der ankommenden Welle zu einem Empfangssignal xi(t) (i = 1 bis K) und einen Schalter 5c zum Kombinieren von jedem der Empfangssignale xi(t). Der Schalter 5c gibt das kombinierte Signal zu dem Mischer 6 aus.
Der Mischer 6 mischt das Empfangssignal xi(t) aus dem Empfänger 5 und das lokale Signal aus dem Verteiler 3, um ein Überlagerungssignal zu erzeugen. Dieses Überlagerungssignal wird auf der Grundlage einer Differenz des lokalen Signals und des Empfangssignals xi(t) erzeugt. Das Überlagerungssignal weist eine „Überlagerungsfrequenz“ auf. Die Frequenz trägt spezifischere Namen, wie zum Beispiel eine „aufwärtige Überlagerungsfrequenz“ für das Sendesignal mit einer sich erhöhenden Frequenz und eine „abwärtige Überlagerungsfrequenz“ für das Sendesignal mit einer sich verringernden Frequenz. Das Überlagerungssignal wird in einem Betrieb bei dem FMCW-Verfahren in der Radarvorrichtung zum Erfassen des Abstands und der Relativgeschwindigkeit des Objekts verwendet.
Der A/D-Wandler 7 wandelt das Überlagerungssignal eines analogen Werts, der aus dem Mischer 6 ausgegeben wird, zu einem Signal, das einen digitalen Wert aufweist.
Der Signalprozessor 8 beinhaltet einen Mikrocomputer mit einer CPU bzw. zentrale Verarbeitungseinheit, einen ROM bzw. Nur-Lesespeicher, eine RAM bzw. Direktzugriffsspeicher, eine I/O bzw. Ein/Ausgabeschnittstelle eines bekannten Typs. Der Signalprozessor 8 wird durch ein Pogramm gesteuert, das in dem ROM oder dergleichen gespeichert ist. Der Signalprozessor 8 verwendet das Überlagerungssignal aus dem A/D-Wandler 7 zum Schätzen der Zahl der ankommenden Wellen und des Winkels der ankommenden Wellen sowie zum Berechnen des Abstands und der Relativgeschwindigkeit. Die Daten eines Schätzens und Berechnens, das heißt die Zahl der Wellen, der Winkel, der Abstand und die Relativgeschwindigkeit, wird zum Beispiel in dem RAM als eine Historie gespeichert, die in einem nächsten Zyklus eines Schätzens und Berechnens zu verwenden ist.
Als nächstes werden Verfahren in der Radarvorrichtung unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme in den 2 und 3 beschrieben.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Schätzverfahrens für die Zahl der ankommenden Wellen und des Winkels, der in dem MUSIC-Verfahren bzw. bzw. Vielfachsignalklassifikationsverfahrens bzw. Multiple Signal Classification method verwendet wird. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines detaillierten Schätzverfahrens in dem MUSIC-Verfahren. Diese Verfahren werden in dem Signalprozessor 8 auf der Radarvorrichtung nach einem Empfangen eines Betriebssignals zum Beispiel Aktivieren eines automatischen Fahrtreglers ausgeführt, während die Radarvorrichtung betrieben wird.
Zuerst wird in einem Schritt S100 ein Verfahren zum Erfassen eines Empfangssignals xi(t) ausgeführt. Dieses Erfassungsverfahren extrahiert das Empfangssignal xi(t) aus dem Überlagerungssignal.
Als nächstes wird in einem Schritt S110 ein Eigenkorrelationsmatrix-Berechnungsverfahren zum Berechen einer Eigenkorrelationsmatrix Rxx ausgeführt und in einem Schritt S120 werden ein Eigenwert λ(λ1 bis λK) und Charakteristikvektoren En, Es der Eigenkorrelationsmatrix Rxx berechnet. Der Charakteristikvektor En entspricht in diesem Fall einem Gewicht W für eine Berechnung des Eigenwerts λ in einem Rauschraum und der Charakteristikvektor Es entspricht einem Gewicht W für eine Berechnung des Eigenwerts λ in einem Signalraum.
Als nächstes wird in einem Schritt S130 ein Verfahren zum Schätzen einer ankommen Welle ausgeführt. Das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle ist in dem Flussdiagramm in 3 gezeigt.
Das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle startet mit einem Schritt S200. In dem Schritt S200 werden die Schwellwerte ATH1 bis λTH256 für jede der Überlagerungsfrequenzen abgerufen. In diesem Fall wird der Schwellwert für jede Überlagerungsfrequenz aus einer Beziehung zwischen der Überlagerungsfrequenz [bin] und dem Eigenwert λ abgeleitet, die in 4A gezeigt ist. Die Beziehung zwischen der Überlagerungsfrequenz und dem Eigenwert kann auf der Grundlage eines Experiments berechnet werden. Das heißt Rauschen für jede der Überlagerungsfrequenz beinhaltet ein FM/AM-Wandlungsrauschen, ein 1/f-Rauschen, ein Wärmerauschen, eine Reflektion von einer Straßenoberfläche und dergleichen, wie sie in 4B gezeigt sind. Dieses Rauschen wird aufaddiert, um zu einem Rauschsignal zu führen, und weist eine Korrelation mit der Überlagerungsfrequenz auf. Die Schwellwerte ATH1 bis λTH256 werden als Werte zwischen dem Überlagerungssignal und einer Summe von Rauschsignalen ausgewählt, wie es durch eine Linie dargestellt ist, die in 4A gezeigt ist. Die Schwellwerte ATH1 bis λTH256 werden in zum Beispiel dem ROM oder dergleichen als eine „Abbildung“ gespeichert. In dem Schritt S200 wird die Karte abgerufen, um die Schwellwerte ATH1 bis λTH256 zu verwenden.
Als nächstes wird in einem Schritt S210 das Überlagerungssignal, das in den Signalprozessor 8 eingegeben wird, mit der Abbildung der Schwellwerte verglichen. Ein Schwellwert ATH, der mit dem Überlagerungssignal übereinstimmt, wird als der Schwellwert ATH für das Überlagerungssignal eingestellt.
Als nächstes werden in einem Schritt S220 die Eigenwert λ (λ1 bis λK), die in dem Schritt S120 berechnet werden, abgerufen und in einem Schritt S230 wird jeder der Eigenwerte A (A1 bis AK) mit dem Schwellwert ATH verglichen. Auf diese Weise werden die Eigenwert λ (λ1 bis λK) in Teile, das heißt Eigenwerte in einem Signalraum (A1 bis AL) und Eigenwerte in einem Rauschraum (AL+1 bis AK), geteilt, wie es in den Schritten S240 und S250 gezeigt ist. Der Eigenwert λ(x), der aus dem Empfangssignal durch die x-te Antenne abgeleitet wird, wird beispielhaft mit dem Schwellwert ATH in dem Flussdiagramm in 3 verglichen.
Als nächstes wird in einem Schritt S260 die Zahl der ankommenden Wellen auf der Grundlage der Zahl der Eigenwerte in dem Signalraum geschätzt. Die geschätzte Zahl der ankommenden Wellen berücksichtigt auf diese Weise das Rauschen und dergleichen. Das MUSIC-Verfahren kehrt zu dem Flussdiagramm in 2 zurück.
Dann wird das MUSIC-Spektrum auf der Grundlage der geschätzten Zahl der ankommenden Wellen in einem Schritt S140 berechnet. Das MUSIC-Spektrum wird auf eine herkömmliche Weise berechnet.
Als nächstes wird in einem Schritt S150 der Winkel der ankommenden Wellen auf der Grundlage des MUSIC-Spektrums berechnet, das in dem Schritt S140 berechnet wird. Das heißt, Spitzen in einer Verteilung der ankommenden Wellen entsprechen Strahlen, das heißt den Empfangssignalen, die von den Antennen empfangen werden. Der Winkel der ankommenden Wellen wird auf der Grundlage der Verteilung und des Richtfaktors der Antenne berechnet.
Als nächstes wird in einem Schritt S160 eine Signalintensität berechnet. Die Signalintensität wird in einem Paarungsverfahren in einem FMCW-Verfahren verwendet, um ein Paar von Überlagerungsfrequenzen (die aufwärtige Überlagerungsfrequenz und die abwärtige Überlagerungsfrequenz) zum Berechnen des Abstands und der Relativgeschwindigkeit des Objekts zu finden. Dieser Schritt schließt das MUSIC-Verfahren ab.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung berücksichtigt Rauschen in dem Schätzverfahren der Anzahl der ankommenden Wellen. Das Schätzverfahren verwendet den Schwellwert ATH, um die Eigenwerte in dem Rauschraum auszuschließen. Deshalb wird die Anzahl der ankommenden Wellen zum Beispiel Betreiben einer automatischen Fahrtreglervorrichtung genau geschätzt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle, das von dem Signalprozessor 8 in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, abgeändert. Das andere Verfahren der Erfindung bleibt unberührt. Deshalb wird lediglich der abgeänderte Teil beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Maximalzahl der ankommenden Wellen neben einem Aussieben des Signals aus dem Rauschen in dem Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle berücksichtigt. Die Maximalzahl wird in Übereinstimmung mit einem Zielerfassungsbereich der Millimeterwelle eingestellt, die von der Sendeantenne 4 gesendet wird.
5 zeigt eine Darstellung von Kraftfahrzeugen in einem Zielerfassungsbereich einer Radarwelle, die von einer Sendeantenne gesendet wird. In dieser Figur ist es wahrzunehmen, dass ein Abstand von einem Bezugskraftfahrzeug ein bestimmender Faktor der Maximalzahl von Kraftfahrzeugen ist, die in dem Zielerfassungsbereich der Radarvorrichtung parallel fahren.
Zum Beispiel können nicht mehr als drei Kraftfahrzeuge in einem Abstand von 17 bis 18 Metern vor dem Bezugskraftfahrzeug fahren, wenn ein seitlicher Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen ungefähr 3,1 Meter (gemessen von den Mittelpunkten der Kraftfahrzeuge ist, eine Breite des Kraftfahrzeugs ungefähr 1,7 Meter ist und ein Zielerfassungsbereich ungefähr einen Winkel von 10 Grad zu sowohl der rechten als auch linken Seiten von einer Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs aufweist. Die Maximalzahl der ankommenden Wellen Lmax wird auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Annahme bestimmt. Anders ausgedrückt ist die Zahl der ankommenden Wellen, die Lmax überschreitet, nicht zweckmäßig, da sie physikalisch nicht möglich ist. Deshalb wird die Zahl der ankommenden Wellen durch die Maximalzahl Lmax eingeschränkt.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor 8 der Radarvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Schritten S200 bis S250 wird das gleiche Verfahren, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ausgeführt. In einem Schritt S300 werden die Maximalzahlen der ankommenden Wellen für jeden der Zielerfassungsbereiche Lmax (Lmax1, Lmax2, usw.) abgerufen. Die Maximalzahlen werden auf der Grundlage des Abstands von dem Bezugskraftfahrzeug bestimmt und werden in dem Signalprozessor 8 als die Abbildung gespeichert. Deshalb werden die Maximalzahlen aus der Abbildung abgerufen.
In einem Schritt S310 wird die Maximalzahl auf der Grundlage der abgerufenen Abbildung bestimmt. Genauer gesagt werden der Abstand und die Relativgeschwindigkeit unter Verwendung des FMCW-Verfahrens auf der Grundlage der Signalintensität berechnet. Das heißt, der berechnete Abstand wird als eine Bereichsinformation (Abstandsinformation) bezüglich eines Zielobjekts verwendet und die Maximalzahl der ankommenden Wellen Lmax wird in Übereinstimmung mit dem berechneten Abstand bestimmt.
In einem Schritt S320 wird die Maximalzahl der ankommenden Wellen Lmax mit L, der Anzahl der ankommenden Wellen, die aus dem Verfahren in dem Schritt S240 abgeleitet wird, verglichen, wobei der Signalraum die Eigenwerte λ1 bis λL aufweist. Die Anzahl L wird wie sie ist in einem Schritt S260 ausgegeben, wenn bestimmt wird, dass L gleich oder kleiner als Lmax ist, das heißt die Zahl von L ist konsistent mit einer physikalischen Einschränkung.
Die Zahl von L wird auf die Zahl von Lmax gerundet, wenn die Zahl von L die Zahl von Lmax überschreitet. Das heißt, die Zahl von L, die die Zahl von Lmax überschreitet, ist inkonsistent, da es physikalisch unmöglich ist, dass die Kraftfahrzeuge, die die Maximalzahl überschreiten, in dem Zielerfassungsbereich fahren. In diesem Fall schreitet das Verfahren zu einem Schritt S330 fort. Die Zahl von Lmax wird in einem Schritt S260 als eine Ausgabe verwendet.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel beschränkt die Zahl der Kraftfahrzeuge in dem Zielerfassungsbereich durch genaues Schätzen der Zahl von ankommenden Wellen L.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle, das in dem ersten Ausführungsbeispiel von dem Signalprozessor 8 ausgeführt wird, abgeändert. Das andere Verfahren der Erfindung bleibt unberührt. Deshalb wird lediglich der abgeänderte Teil beschrieben.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Historie von Erfassungsdaten in dem Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle zum Voraussagen der Anzahl von Objekten, die in einem nachfolgenden Zyklus erfasst werden, zusätzlich zu einem Bestimmen der maximalen Anzahl verwendet.
7 zeigt eine Darstellung von Positionen und einer Bewegung der Kraftfahrzeuge relativ zu dem Bezugskraftfahrzeug. In diesem Fall holt eines der Fahrzeuge, das vor dem Bezugsfahrzeug fährt, ein anderes Fahrzeug in dem nachfolgenden Erfassungszyklus ein.
In diesem Beispiel werden zwei Fahrzeuge in unterschiedlichen Bereichen erkannt, da die Überlagerungsfrequenzen von den zwei Fahrzeugen unterschiedlich sind. Das heißt, die Anzahl von ankommenden Wellen wird in dem ersten Erfassungszyklus als eine von dem Fahrzeug und eine von dem anderen Fahrzeug geschätzt. Dann werden die zwei Fahrzeuge in dem gleichen Bereich in einem nachfolgenden Erfassungszyklus erfasst, da eines der Fahrzeuge das andere einholt. Deshalb wird die Zahl der ankommenden Wellen in diesem Erfassungszyklus als zwei geschätzt.
Die Zahl der ankommenden Wellen aus einem Bereich kann in einer Situation, die zuvor beschrieben worden ist, auf der Grundlage des Abstands und der Relativgeschwindigkeit vorhergesagt werden, die in dem vorhergehenden Erfassungszyklus erfasst wird. Deshalb wird die Zahl der ankommenden Wellen bezüglich der Vorhersage in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel geschätzt.
8 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor 8 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
In Schritten S200 bis S250 und Schritten S300 bis S330 wird das gleiche Verfahren ausgeführt, wie es in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. In einem Schritt S400 wird eine derzeitige Position, das heißt eine Position in dem derzeitigen Erfassungszyklus, des Fahrzeugs, das in dem vorhergehenden Erfassungszyklus erfasst wird, auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten vorhergesagt. Auf diese Weise wird die Zahl der ankommenden Wellen von dem bestimmten Erfassungsbereich als zwei vorhergesagt, wenn zwei Fahrzeuge vorhergehend in einer Reihe fahren, die in einer Linie verläuft.
In einem Schritt S410 wird es bestimmt, ob die Anzahl der ankommenden Wellen bezüglich der Zahl der vorhergehenden Erfassung um 1 erhöht ist. In diesem Schritt wird es bestimmt, ob die Anzahl der ankommenden Wellen L, die in dem Schritt S320 oder S330 eingestellt wird, nicht die Zahl ist, die von der Zahl L bei der vorhergehenden Erfassung um 1 inkrementiert worden ist. Die Zahl von L wird in einem Schritt S420 von L+1 um 1 erhöht, wenn die Anzahl der ankommenden Wellen um 1 inkrementiert wird und die Zahl von L in dem Schritt S320 oder S330 nicht inkrementiert wird. Die Zahl von L, die in dem Schritt S320 oder S330 eingestellt ist, wird in diesem Fall als ein Fehler erachtet. Die Zahl von L bleibt wie sie ist, wenn die Zahl der ankommenden Wellen nicht inkrementiert wird oder wenn die Zahl der ankommenden Wellen L in dem Schritt S320 oder S330 um 1 inkrementiert wird, wobei die Zahl der ankommenden Wellen inkrementiert wird. Die Zahl von L, die in dem Schritt S320 oder S330 eingestellt wird, wird in diesem Fall als richtig erachtet. Das Verfahren schreitet zu einem Schritt S260 fort. Die Zahl der ankommenden Wellen L wird in dem Schritt S260 ausgegeben.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung sagt genau die Zahl der ankommenden Wellen L auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten in einer Situation vorher, in der zum Beispiel zwei Fahrzeuge ihre Relativpositionen in einem nachfolgenden Erfassungszyklus ändern.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dem vierten Ausführungsbeispiel sagt das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle die Relativposition der Fahrzeuge auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten vorher, wie es in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. In dem vierten Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert ATH verringert, um genau die Anzahl der ankommenden Wellen L vorherzusagen.
9 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor 8 der Radarvorrichtung in dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den Schritten S200 bis S210 wird das gleiche Verfahren ausgeführt, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. In einem Schritt S500 wird das Vorhersagen der Kraftfahrzeugpositionen in dem derzeitigen Erfassungszyklus auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten ausgeführt, die in dem vorhergehenden Erfassungszyklus erfasst worden sind. Die Zahl der ankommenden Wellen wird um 1 inkrementiert, wenn ein Liniengebilde von zwei Fahrzeugen, die vorhergehend nicht parallel gefahren sind, vorhergesagt wird.
In einem Schritt S510 wird die Zahl der ankommenden Wellen in dem vorhergehenden Erfassungszyklus überprüft, wenn sie um 1 inkrementiert worden ist. Das Verfahren schreitet zu einem Schritt S520 fort, um den Schwellwert λTH um α zu verringern, wenn die Zahl inkrementiert worden ist. Das Verfahren schreitet nach einem Verringern des Schwellwerts zu einem Schritt S230 fort. Das Verfahren schreitet zu einem Schritt S230 fort, wenn die Zahl der ankommenden Wellen nicht inkrementiert worden ist.
Der Wert α wird durch zum Beispiel ein Experiment auf einen Wert bestimmt, der nahe einer Stufe zwischen den Eigenwerten (λ1 bis λL) in dem Signalraum ist.
In dem Schritt S230 werden die Eigenwerte (λ1 bis λK) mit dem Schwellwert ATH verglichen, um zu bestimmen, ob der Eigenwert größer als der Schwellwert ist. In den Schritten nach S230 wird das gleiche Verfahren ausgeführt, wie es in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung schätzt genau die Zahl der ankommenden Wellen durch Vorhersagen der Positionen der Fahrzeuge auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten. Das Vorhersagen wird verwendet, um den Wert des Schwellwerts ATH zum genauen Schätzen der Anzahl der ankommenden Welle abzuändern.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das fünfte Ausführungsbeispiel ist mit einem Unterschied ähnlich dem dritten Ausführungsbeispiel, dass das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle mit einer vorbestimmten Anfangszahl L0 für die Anzahl der ankommenden Wellen (zum Beispiel L0 = 2 oder 3) startet, eine vorübergehende Zahl der ankommenden Wellen berechnet und letztlich die Anzahl der ankommenden Wellen schätzt.
10 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Schätzen einer ankommenden Welle in dem Signalprozessor 8 der Radarvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Das Verfahren eines Schätzens in dem Schritt S220 ist die Eingabe der Eigenwerte λ (λ1 bis λK). In einem Schritt S600 wird die Anfangszahl L0 der ankommenden Welle vorgesehen. Dann werden in einem Schritt S610 die Eigenwerte in zwei Teile geteilt, das heißt die Eigenwerte in einem Signalraum (λ1 bis λL) und die Eigenwerte in einem Rauschraum (AL+1 bis AK), wie es bereits in den Schritten S240 und S250 in 3 gezeigt ist.
Als nächstes wird das Verfahren, das in dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet wird, das heißt Schritte S300 bis S330, die Schritte S400 bis S420 und ein Schritt S260, ausgeführt. Auf diese Weise wird die vorübergehende Zahl der ankommenden Welle berechnet. Dann wird die vorübergehende Zahl der ankommenden Welle in dem MUSIC-Verfahren verwendet, um das MUSIC-Spektrum zu berechnen, wie es bereits in dem Schritt S140 in 2 gezeigt ist.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen der Anzahl von ankommenden Wellen, des Einfallswinkels von ankommenden Wellen und der Signalintensität der ankommenden Wellen. Das Verfahren entspricht den Schritten S150 und S160 in 2.
In dem Schritt S700 werden Winkel der Spitzen der ankommenden Wellen (Spitzensuchwinkel) D1 bis DL und ihre Signalintensitäten P1 bis PL auf der Grundlage des MUSIC-Spektrums bestimmt, das in dem Schritt S140 berechnet wird. Die Zahl der Spitzen wird auf der Grundlage der Zahl der ankommenden Wellen L in dem Schritt S260 als gleich L erachtet. Der Spitzensuchwinkel und die Intensität werden auf die gleiche Weise wie in den Schritten S150 und S160 berechnet.
In dem Schritt 710 werden Schwellwerte der Signalintensität für jede Überlagerungsfrequenz PTH1 bis PTH256 abgerufen. Die Schwellwerte werden auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Überlagerungsfrequenz [bin] und der Signalintensität berechnet und können vor dem Berechnen aus Experimenten abgeleitet werden.
In einem Schritt S720 werden die Schwellwerte PTH der Signalintensität auf der Grundlage der Überlagerungsfrequenz des Überlagerungssignals ausgewählt, das in den Signalprozessor eingegeben wird. Der Schwellwert PTH wird durch Suchen einer übereinstimmenden Überlagerungsfrequenz, die in der Abbildung einer Beziehung zwischen dem Schwellwert und der Überlagerungsfrequenz gespeichert ist, bestimmt.
In einem Schritt S730 werden die Signalintensitäten P1 bis PL mit dem Schwellwert PTH verglichen, der in dem Schritt S720 bestimmt wird. Auf diese Weise wird die Anzahl der Signalintensitäten, die den Schwellwert PTH überschreiten, als die Zahl der ankommenden Wellen erachtet. Dann werden der Abstand zu dem Objekt, die Relativgeschwindigkeit des Objekts und der Winkel des Objekts auf der Grundlage des Einfallswinkels und der Intensität der ankommenden Wellen berechnet.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet die Anfangszahl der ankommenden Wellen, um das Schätzverfahren zu starten, berechnet die vorübergehende Zahl der ankommenden Wellen und schätzt die Zahl der ankommenden Wellen unter Verwendung des Schwellwerts PTH der Signalintensität zum Aussieben von real ankommenden Wellen. Auf diese Weise kann die Zahl L der ankommenden Wellen genau geschätzt werden.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das sechste Ausführungsbeispiel verwendet das Schätzverfahren, das in 12 gezeigt ist, anstelle des Verfahrens, das in 11 gezeigt ist. Das andere Verfahren ist das gleiche wie das fünfte Ausführungsbeispiel.
12 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen der Zahl L der ankommenden Wellen, des Einfallswinkels der ankommenden Wellen und der Signalintensität der ankommenden Wellen in dem sechsten Ausführungsbeispiel. Das Verfahren entspricht den Schritten S150 und S160 in 2.
In dem Schritt S700 werden die Spitzensuchwinkel D1 bis DL auf der Grundlage des MUSIC-Spektrums bestimmt, das in dem Schritt S140 berechnet wird.
In dem Schritt S740 werden die Signalintensitäten P1 bis PL für die Spitzensuchwinkel D1 bis DL berechnet. Genauer gesagt werden die Intensitäten P1 bis PL unter Verwendung der Formel 5 aus einem diagonalen Bereich in einer Matrix S berechnet (es wird auf „Adaptive Antenna“ von Nobuyoshi Kikuma, Ohm sha, Seiten 137 bis 141 verwiesen). $S = {(A^{H} A)}^{- 1} A^{H} (R_{X X} - σ^{2} I) A {(A^{H} A)}^{- 1}$
In Formel 5 stellt S eine Signal- bzw. Wellenquellen-Korrelationsmatrix dar, stellt A eine Richtungsmatrix dar, stellt Rxx eine Eigenkorrelationsmatrix des Empfangssignals xi(t) dar und stellt I eine Einheitsmatrix dar.
In den Schritten S710 und S720 wird das gleiche Verfahren ausgeführt, wie es in dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben ist. In dem Schritt S730 werden die Signalintensität P1 bis PL, die in dem Schritt S740 berechnet werden, mit dem Schwellwert PTH der Signalintensität, die in dem Schritt S720 bestimmt wird, zum Schätzen der Anzahl der real ankommenden Wellen verglichen. Dann werden der Abstand zu dem Objekt, die Relativgeschwindigkeit des Objekts und der Winkel des Objekts auf der Grundlage des Einfallswinkels und der Intensität der ankommenden Wellen berechnet.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet die Anfangszahl der ankommenden Wellen, um das Schätzverfahren zu starten, berechnet die vorübergehende Zahl der ankommenden Wellen und schätzt die Anzahl der ankommenden Wellen unter Verwendung des Schwellwerts PTH der Signalintensität zum Aussieben von real ankommenden Wellen. Auf diese Weise kann die Zahl L der ankommenden Wellen genau geschätzt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen von ihr unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnung beschrieben worden ist, ist es anzumerken, dass verschiedene Änderungen und Ausgestaltungen für Fachleute offensichtlich werden.
Zum Beispiel sind die ersten bis vierten Ausführungsbeispiele Anwendungen an einer Radarvorrichtung, die an dem Fahrzeug angeordnet ist. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in der Radarvorrichtung für andere Zwecke verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann wirkungsvoll für die Radarvorrichtung, die in einem schnellen Fahrzeug angeordnet ist, mit einer minimalen Verfahrensvermögensleistung verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung in den dritten und den vierten Ausführungsbeispielen sagt die Zahl der ankommenden Wellen, das heißt die Zahl der Zielobjekte, in dem nächsten Erfassungszyklus auf der Grundlage der Historie der Erfassungsdaten zum Schätzen vorher. Die Vorhersage der Zahl kann ein Addieren eines Fahrzeugs oder einer Mehrzahl von Fahrzeugen zu der vorhergehend erfassten Zahl sein oder kann ein Subtrahieren von der vorhergehend erfassten Zahl sein. Das heißt, die Zahl der Fahrzeuge, die dem vorhergehenden Erfassungszyklus parallel fahren, kann sich in dem derzeitigen Erfassungszyklus erhöhen oder verringern.
Jedes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet das MUSIC-Verfahren für das Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle in der Radarvorrichtung als ein Beispiel. Jedoch kann die vorliegende Erfindung für die Radarvorrichtung unter Verwendung eines Schätzverfahrens, wie zum Beispiel des ESPRIT-Verfahrens bzw. Estimation-of-Signal-Parameters-via Rotational-Invariance-Techniques-Verfahrens, das einheitliche MUSIC-Verfahren, das einheitliche ESPRIT-Verfahren oder dergleichen nach einer Eigenwertanalyse für das Schätzverfahren verwendet werden.
Ein FMCW bzw. Frequenzmodulations-Dauerstrich wird zum Berechnen des Abstands und der Relativgeschwindigkeit auf der Grundlage des Überlagerungssignals in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet. Jedoch können ein Zweifrequenz-Dauerstrich-Verfahren, ein Pulsverfahren oder ein Streuspektrumverfahren für die Berechnung verwendet werden. Schwellwerte für das Zweifrequenz-Dauerstrich-Verfahren oder ein Mehrfrequenz-Dauerstrich-Verfahren werden für jede der Phasen in dem Überlagerungssignal eingestellt. Schwellwerte für das Pulsverfahren oder das Streuspektrumverfahren werden für jede der Verzögerungszeit des Überlagerungssignals, das heißt jeder Stufe des Abstands zu dem Objekt, eingestellt.
Die Zahl der Schwellwerte ATH und PTH für jede der Überlagerungsfrequenzen ist in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel 256. Jedoch kann die Zahl der Schwellwerte beliebig auf n (n: natürliche Zahl) eingestellt werden. Das heißt die Schwellwerte können ATH1 bis ATHn und PTH1 bis PTHn für jede der Überlagerungsfrequenzen sein.
Eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Radarvorrichtung verwendet ein Sendesignal, das aus einer Sendeantenne ausgegeben wird, und ein Empfangssignal als eine ankommende Welle, die von einem Zielobjekt über eine Anordnung von Empfangsantennen reflektiert wird, zum Schätzen eines Winkels der ankommenden Welle verwendet. Ein Verfahren zum Schätzen einer ankommenden Welle speichert einen Schwellwert für jede Überlagerungsfrequenz des Überlagerungssignals und unterscheidet die ankommende Welle in einem Signalraum von der ankommenden Welle in einem Nicht-Signalraum unter Verwendung des Schwellwerts. Das Schätzverfahren erleichtert ein genaues Schätzen der ankommenden Welle in einem MUSIC-Verfahren, ESPRIT-Verfahren oder dergleichen.

Claims

Radarvorrichtung, die ein Sendesignal, das aus einer Sendeantenne (4) ausgegeben wird, und ein Empfangssignal als eine ankommende Welle, die von einem Zielobjekt reflektiert und von einer Anordnung von Empfangsantennen (5a) empfangen wird, zum Schätzen eines Winkels der ankommenden Welle verwendet, wobei die Radarvorrichtung aufweist: eine Überlagerungssignal-Erzeugungseinrichtung (6) zum Erzeugen eines Überlagerungssignals aus einer Differenz des Sendesignals und des Empfangssignals; eine Eigenkorrelationsmatrix-Berechnungseinrichtung (8) zum Berechnen einer Eigenkorrelationsmatrix auf der Grundlage des Überlagerungssignals; eine Eigenwert-Berechnungseinrichtung (8) zum Berechnen eines Eigenwerts unter Verwendung der Eigenkorrelationsmatrix; und eine Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle zum Schätzen einer Anzahl von ankommenden Wellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle einen Schwellwert für jede Phase des Überlagerungssignals speichert, und die Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle die ankommende Welle in einem Signalraum von der ankommenden Welle in einem Nicht-Signalraum unter Verwendung des Schwellwerts zum Schätzen der Anzahl der ankommenden Welle unterscheidet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle eine Maximalzahl des Zielobjekts für jeden Zielerfassungsbereich speichert, der von der ankommenden Welle bedeckt wird, und die Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle die Zahl der ankommenden Wellen auf die Maximalzahl rundet, wenn eine geschätzte Zahl der ankommenden Wellen die Maximalzahl überschreitet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch: eine Historiendaten-Speichereinrichtung (8) zum Speichern von Historiendaten, die einen Abstand und eine Relativgeschwindigkeit des Zielobjekts beinhalten, an einem Erfassungszyklus des Zielobjekts, wobei die Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle eine Anordnung des Zielobjekts in einem nächsten Erfassungszyklus vorhersagt, und die Einrichtung (8) zum Schätzen einer ankommenden Welle die Zahl der ankommenden Wellen auf der Grundlage der vorhergesagten Anordnung des Zielobjekts schätzt.