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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Radargerät, das eine Mehrzahl von Sendewellen
innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs abstrahlt und Reflexionsobjekte
auf der Grundlage der Signalwellenformen von reflektierten Wellen
erfasst, wenn die reflektierten Wellen als Antwort auf die ausgesendeten
Signale empfangen werden. Dieses Radargerät ist beispielsweise in einem
Fahrzeug vorgesehen und wird vorzugsweise zur Erfassung von vor
dem Fahrzeug befindlichen Fahrzeugen oder Hindernissen, die als
Reflexionsobjekte dienen, verwendet.
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Ein
herkömmliches
Radargerät
weist eine hohe Winkelauflösung
auf, indem es eine Verarbeitung zur Integration (Summierung) der
Empfangssignale über
einen vorbestimmten Integrierbereich für jedes der Empfangssignale
ausführt,
so dass der Erfassungsabstand erhöht, das S/N-Verhältnis sogar verbessert
und eine hohe Winkelauflösung
aufrechterhalten werden kann (z. B. in der
US 2004/0169840 , welche der
JP 2004/177350A entspricht,
und in der
US 2005/0200833 ,
welche der
JP 2005-257405A entspricht,
offenbart).
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Gemäß diesen
Radargeräten
wird der Erfassungsabstand durch ein Abtasten mit einem Laserstrahl
und durch eine Integration der Empfangssignale benachbarter Winkel über einen
vorbestimmten Winkelbereich erhöht.
Die Integration wird hierbei realisiert, indem die an diskreten
Punkten in Übereinstimmung
mit einer Abtastfrequenz A/D-gewandelten Empfangssignals summiert
werden.
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Die
durch die Integration zu integrierenden Empfangssignale entsprechen
den von dem Objekt reflektierten Signalen (Reflexionsspitzenwerte),
denen Rauschkomponenten überlagert
sind. Die Rauschkomponenten werden im Wesentlichen zufällig erzeugt
(weißes
Rauschen). Die Rauschkomponenten enthalten oftmals Takte einer in
dem Radargerät
enthaltenen CPU und gewöhnliche
Rauschkomponenten, die durch das Rauschen der elektromagnetischen
Wellen, das durch die Abstrahlung des Laserstrahls verursacht wird,
bestimmt werden.
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Bei
einer wiederholten Mittelwertbildung (Integration) werden die gewöhnlichen
Rauschkomponenten stärker
und das weiße
Rauschen entfernt. Die gewöhnlichen
Rauschkomponenten sind stets in den integrierten Signalen enthalten.
Die gewöhnlichen Rauschkomponenten
entsprechen dem Hintergrundrauschen.
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Das
Hintergrundrauschen kann erhalten werden, indem die Empfangssignale
in einem Zustand integriert werden, in dem kein Reflexionsobjekt im
Abstrahlbereich des Laserstrahls vorhanden ist. Auf eine Ausführung der
Integration in einem Zustand, in dem kein Reflexionsobjekt vorhanden
ist, wird die Rauschkomponente unter Hervorhebung des gewöhnlichen
Rauschens berechnet. Durch eine Entfernung des durch die Integration
erhaltenen Hintergrundrauschens aus dem Integrierergebnis der Empfangssignale
in einem Zustand, in dem ein Reflexionsobjekt vorhanden ist (Differenzbildung),
können die
gewöhnlichen
Rauschkomponenten zuverlässig aus
den integrierten Signalen entfernt werden, um die reflektierten
Signale zu entnehmen (Spitzenwertwellenformen des Reflexionsobjekts).
Die Wellenform des gewöhnlichen
Hintergrundrauschens ist für den
Schaltungsaufbau eines Radargeräts
charakteristisch und ändert
sich in Abhängigkeit
des Schaltungsaufbaus.
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Die
US 2005/0200833 zeigt
in ihrer
12 eine Spitzenwertwellenform,
die erhalten wird, indem eine Differenz zwischen dem Integrierergebnis
(integriertes Signal) der Empfangssignale in einem Zustand, in dem
ein Reflexionsobjekt vorhanden ist, und dem Integrierergebnis (Referenzrauschwert
oder Hintergrundrauschen) der Empfangssignale in einem Zustand,
in dem kein Reflexionsobjekt vorhanden ist, gebildet wird.
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Die
Punkte der integrierten Signale und des Referenzrauschwerts in dem
Diagramm der 12 stimmen mit den A/D-gewandelten
Abtastpunkten überein,
und die Differenzbildung wird unter Verwendung der A/D-gewandelten
Ergebnisse ausgeführt. Wenn
der Referenzrauschwert von dem gezeigten integrierten Signal abgezogen
wird, wird eine Spitzenwertwellenform (reflektiertes Signal) eines
Reflexionsobjekts in einem von einem Kreis umgebenen Bereich erhalten.
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Gemäß dem in
der
US 2005/0200833 offenbarten
Radargerät
wird eine Spitzenwertwellenform des Reflexionsobjekts aufgenommen
bzw. erfasst, indem die obi ge Differenzbildung durchgeführt und anschließend eine
Zeit vom Beginn der Lichtabstrahlung bis zur Erzeugung eines Spitzenwerts
in der Spitzenwertwellenform gemessen wird (siehe
16).
Die gemessene Zeit wird mit der halben Lichtgeschwindigkeit multipliziert,
um den vom Radargerät
gemessenen Abstand zum Reflexionsobjekt zu erhalten.
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Zur
Messung der Zeit bis zur Erzeugung eines Spitzenwerts schätzt das
in der
US 2005/0200833 offenbarte
Radargerät
den Spitzenwertmittelpunkt der Spitzenwertwellenform über eine Durchschnittszeit
der Anstiegszeit T1 und der Abfallzeit T2.
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Wenn
das Verfahren zur Aufnahme der Spitzenwertwellenform durch eine
Subtrahierung des Hintergrundrauschens von dem integrierten Signal gemäß dem obigen
Radargerät
angewandt wird, treten jedoch die folgenden Probleme auf.
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[Problem 1]
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23A zeigt einen Fall, bei welchem die gewöhnlichen
Rauschkomponenten in dem integrierten Signal (Integrierergebnis
der Empfangssignale) Si einen Pegel in Übereinstimmung mit dem des
Hintergrundrauschens Sb aufweisen. Bei der 23A kann
eine Spitzenwertwellenform in geeigneter Weise mit Hilfe der obigen
Differenzbildung aufgenommen werden. 23B zeigt
einen Fall, bei welchem die gewöhnlichen
Rauschkomponenten in dem Integrierergebnis der Empfangssignale einen
Pegel aufweisen, der von dem des Hintergrundrauschens abweicht.
Bei der 23B kann eine Spitzenwertwellenform
nicht angemessen mit Hilfe der Differenzbildung aufgenommen werden.
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Das
Hintergrundrauschen Sb entspricht einem Integrierergebnis der Empfangssignale
in einem Zustand, bei dem kein Reflexionsobjekt vorhanden ist. Gewöhnlich wird
das Integrierergebnis der Empfangssignale in einem Zustand, bei
dem kein Reflexionsobjekt vorhanden ist, folglich vor einer Verwendung
des Radargeräts
gespeichert und als das Hintergrundrauschen verwendet. Das Hintergrundrauschen
kann als Festwert im ROM gespeichert oder vor Beginn der Radarmessung
gemessen und in dem RAM gespeichert und verwendet werden.
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23B zeigt einen Fall, bei dem Betriebszustände der
Schaltung in dem Radargerät
durch Wärme
oder dergleichen geändert
wurden und der Pegel des Integrierergebnisses der Empfangssignale von
dem Zustand, bei welchem das Hintergrundrauschen gemessen wurde,
abweicht. Um die Pegelabweichung zu vermeiden, kann das Hintergrundrauschen
beispielsweise durchgehend gemessen (selbst dann, wenn die Radarmessung
erfolgt) und aktualisiert werden. Das Hintergrundrauschen entspricht
dem Integrierergebnis der Empfangssignale jedoch in einem Zustand,
bei dem kein Reflexionsobjekt vorhanden ist. Folglich tritt die
obige Situation für das
in dem Fahrzeug verwendete Fahrzeugradargerät nur wahrscheinlichkeitsstatistisch
auf und kann das Hintergrundrauschen nicht durchgehend gemessen
werden.
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Bei
einem Verkehrstau sind die vorausfahrenden Fahrzeuge beispielsweise
durchgehend vor dem Radargerät
vorhanden und ist die Situation nicht zur Messung des Hintergrundrauschens
geeignet. Bei normaler Fahrt sind ferner die vorausfahrenden Fahrzeuge
vor dem Fahrzeug oder von den Fahrzeugen verschiedene Reflexionsobjekte
auf der Straße vorhanden
und passiert es selten, dass absolut kein Reflexionsobjekt vorhanden
ist.
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[Problem 2]
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24 zeigt
das Integrierergebnis der zwei Teile aufweisenden Empfangssignale
und das Hintergrundrauschen. Das obige Integrierergebnis der Empfangssignale
wird oftmals erhalten, wenn zwei Reflexionsobjekte auf einer Linie
im Abstrahlbereich des Laserstrahls vorhanden sind. Wenn das Hintergrundrauschen
vom Integrierergebnis der Empfangssignale abgezogen wird, verbleibt
eine Spitzenwertwellenform der Anfangsform mit zwei Spitzenwerten gemäß der 25.
Bei der Differenzbildung der 25 nimmt
der Abschnitt, in welchem das Integrierergebnis der Empfangssignale
kleiner als das Hintergrundrauschen ist, keinen negativen Wert,
sondern einen Nullwert an.
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Um
die Position des Spitzenwertmittelpunkts aus der Spitzenwertwellenform
mit zwei derartigen Spitzenwerten zu schätzen, bestimmt das Radargerät der obigen
Patentschrift zunächst,
dass ein Bereich oberhalb einer Rauschtrennlinie ein Spitzenwertbereich
ist, der einer Menge eines Spitzenwerts entspricht. Die Rauschtrennlinie ist
eine Linie zur Unterscheidung des weißen Rauschens von der wahren Spitzenwertwellenform,
wenn die Intensität
der Spitzenwertwellenform einen geringen Wert annimmt, und ein Schwellenwert
zur Bestimmung, dass ein Signal mit einer über der obigen Linie liegenden
Intensität
einem wahren Reflexionssignal und keinem Rauschen entspricht.
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Das
weiße
Rauschen verbleibt selbst dann, wenn das Hintergrundrauschen von
dem Integrierergebnis der Empfangssignale abgezogen wird. Dies liegt
daran, dass das weiße
Rauschen unabhängig vom
Hintergrundrauschen in den Empfangssignalen enthalten ist.
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Bei
der zwei Spitzenwerte aufweisenden Spitzenwertwellenform der 25 berücksichtigt
das Radargerät
der obigen Patentschrift, welches die Grenze (beide Enden) der Spitzenwertwellenform
an der Rauschtrennlinie erfasst, die gesamte Wellenform über dem
in der 25 gezeigten Spitzenwertbereich
als Menge einer (einzigen) Spitzenwertwellenform.
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Das
obige Radargerät
erfasst eine maximale Intensität
der als eine Menge berücksichtigten
Spitzenwertwellenform und legt einen Erfassungsschwellenwert, der
berechnet wird, indem die maximale Intensität mit einem Koeffizienten k
(0 < k < 1) multipliziert
wird, auf der Spitzenwertwellenform fest. Hierbei werden die Zeiten
T1 und T2, an denen der Erfassungsschwellenwert die Spitzenwertwellenform schneidet,
berechnet und eine Durchschnittszeit der Zeit T1 und der Abfallzeit
T2 als Schätzwert
des Spitzenwertmittelpunkts berücksichtigt.
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In
diesem Fall entspricht der geschätzte
Spitzenwertmittelpunkt einem Mittelwert der zwei Spitzenwerte, da
zwei Spitzenwerte vorhanden sind. Folglich wird die in der 25 gezeigte
Position als die Position des Spitzenwertmittelpunkts betrachtet. Wenn
die obige Spitzenwertwellenform mit zwei Reflexionsobjekten auf
einer Linie erhalten wird, wird der von der Laservorrichtung berechnete
Abstand folglich zu einem mittleren Abstand der zwei Objekte. D.
h., selbst wenn die zwei Reflexionsobjekte 10 Meter beabstandet
sind, wird ein mittlerer Abstand der zwei Reflexionsobjekte berechnet,
der ungefähr
5 Meter von den jeweiligen Objekten entfernt liegt. Wenn das Radargerät mit einer
Auflösung
von einigen zehn Zentimetern eine Abweichung von ungefähr fünf Metern
erzeugt, ist dies hinsichtlich der Genauigkeit unzureichend, so
dass Bedarf an einer Lösung
dieses Problems besteht.
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[Problem 3]
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Bei
einem gewöhnlichen
Radargerät
sind das Lichtempfangselement und der A/D-Wandler über einen
Kondensator wechselstromgekoppelt und wird der Schwankungsbetrag
(Wechselstromkomponente) in den Empfangssignalen an den A/D-Wandler gegeben.
Dies liegt daran, dass der Eingangsbereich der A/D-Wandlung oftmals überschritten
wird, wenn der Ausgangspegel des Lichtempfangselements direkt an
den A/D-Wandler gelegt wird. Folglich wird die Gleichspannungskomponente
derart abgeschnitten, dass die Spitzenwertsignale innerhalb eines
Bereichs der A/D-Wandlung liegen.
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Bei
diesem Aufbau tritt jedoch dann, wenn ein Reflexionssignal hoher
Intensität
empfangen wird, das folgende Phänomen
auf: der Pegel fällt
am Ende des Spitzenwerts durch den Kondensator bedingt deutlich
ab, so dass der Pegel, wie in 26 gezeigt,
unter den des Hintergrundrauschens fällt. Wenn ein zweites Reflexionssignal
von einem anderen Objekt kurz nach dem Empfang des ersten Reflexionssignals
mit der hohen Spitzenwertintensität empfangen wird, liegt der
Pegel des Spitzenwerts, wie in 26 gezeigt,
unter dem des Hintergrundrauschens.
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Bei
der obigen Differenzbildung nimmt das in der 26 gezeigte
zweite Reflexionssignal in diesem Fall einen Nullwert an, da der
unter dem Hintergrundrauschen liegende Pegel auf Null gesetzt wird. D.
h., das zweite Reflexionssignal weist keine Spitzenwertwellenform
auf, was bedeutet, dass keine Spitzenwertwellenform erfasst wird,
obgleich das Reflexionsobjekt tatsächlich vorhanden ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radargerät bereitzustellen,
dass eine Spitzenwertwellenform eines Reflexionsobjekts in geeigneter
Weise aufnehmen kann.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Spitzenwertwellenform direkt
aufgenommen, indem die Form der Wellenform eines Emp fangssignals
eines Radarmittels bestimmt wird, und nicht, wie im Stand der Technik,
die Spitzenwertwellenform durch eine Subtraktion des Hintergrundrauschens
aufgenommen wird. Folglich treten die obigen drei bekannten Probleme
(([Problem 1] Der Pegel des Hintergrundrauschens schwankt; [Problem
2] eine Spitzenwertwellenform mit einer Mehrzahl von Spitzenwerten
wird als eine Menge der Spitzenwertwellenform betrachtet; [Problem
3] wenn das von einem anderen Objekt reflektierte zweite Signal
kurz nach dem Empfang des ersten Reflexionssignals mit einer hohen
Spitzenwertintensität
empfangen wird, wird die Spitzenwertwellenform des zweiten Reflexionssignals
nicht erfasst) nicht auf. Folglich kann die Spitzenwertwellenform
des Reflexionsobjekts in geeigneter Weise aufgenommen werden.
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Bei
einer Spitzenwertwellenform mit einer in der 9 gezeigten
allgemeinen Form wird gelernt, dass die Punkte, welche die Signalkomponenten
zu regelmäßigen Intervallen
darstellen, welche die Spitzenwertwellenform bilden (Abtastzeitpunkte,
an denen die Empfangssignale mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz
A/D-gewandelt werden), einem bestimmten Zustandsübergang, wie beispielsweise "Anstiegsstart ST2" → "Ansteigend ST3" → "Abfallend ST4" → "Spitzenwertsuche ST1" unterliegen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Tatsache Beachtung geschenkt; dass eine Mehrzahl von
Punkten, die fortlaufend in zeitlicher Reihenfolge erscheinen und
eine Spitzenwertwellenform bilden, einem Zustandsübergang
unterliegen. Ferner bestimmt das Zustandsbestimmungsmittel, in welchem Zustand
von Spitzenwertsuche, Anstiegsstart, Ansteigend, Abfallend oder
Anstiegsprüfung
ein zu bestimmender Punkt vorliegt, wobei es sich auf einen zu bestimmenden
Punkt, auf die Vorzeichen der Differenzen von wenigstens zwei Punkten,
die in zeitlicher Reihenfolge vor und hinter dem obigen Punkt liegen,
und auf die Beträge
der Differenzen stützt.
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Folglich
bestimmt das Zustandsbestimmungsmittel dann, wenn eine Mehrzahl
von Punkten, die in zeitlicher Reihenfolge fortlaufend erscheinen, einem
bestimmten Zustandsübergang
unterliegen, wie beispielsweise "Anstiegsstart
ST2" → "Ansteigend ST3" → "Abfallend ST4" → "Spitzenwertsuche ST1", aus den von ihm
bestimmten Punkten eine Punktereihe aus einer Mehrzahl von in zeitlicher
Reihenfolge fortlaufend erscheinenden Punkten als eine Spitzenwertwellenform
bildende Gruppe.
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In
einem Zustandsübergangsdiagramm
der 11 kann folglich dann, wenn die folgenden fünf bestimmten
Zustandsübergänge erfolgen,
bestimmt werden, dass eine Punktereihe aus einer Mehrzahl von den
Zustandsübergängen folgenden
Punkten einer eine Spitzenwertwellenform bildenden Gruppe entspricht.
Hierbei beschreiben die folgenden Zustandsübergänge (a) bis (e) nicht alle
Zustände
in den Übergangsschritten,
sondern lediglich drei Zustände;
d. h., "den ersten
Zustand" → "den letzten Zustand" → "den Zustand vor dem letzten Zustand", und sind die Zustände auf
dem Pfad ausgelassen.
- (a) "Anstiegsstart" → "Abfallend_1" → "Spitzenwertsuche".
- (b) "Anstiegsstart" → "Abfallend_4" → "Spitzenwertsuche".
- (c) "Anstiegsstart" → "Anstiegsprüfung" → "Spitzenwertsuche".
- (d) "Anstiegsstart" → "Anstiegsprüfung" → "Anstiegsstart".
- (e) "Anstiegsstart" → "Ansteigend_3" → "Anstiegsstart".
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Bei
einer Mehrzahl von Gruppen, die Spitzenwertwellenformen (insbesondere
mit zwei Spitzenwerten) bilden, können die Grenzen der Spitzenwertwellenformen
aus dem Empfangssignalen der Punktereihen, die zu den Gruppen gehören, nicht deutlich
unterschieden bzw. erkannt werden. Bei einer Wellenform, die, wie
beispielsweise in der 20 gezeigt, zwei Spitzenwerte
aufweist, sind Daten zur Verdeutlichung eines Spitzenwerttrennpunkts
(Grenze der Spitzenwerte) erforderlich.
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Folglich
werden allen zu den Gruppen gehörenden
Punkten, wie in 20 gezeigt, Gruppendaten (Gruppennummern
in der 20) zur Unterscheidung der Gruppen
in einer Weise verliehen, dass eine jeweilige Gruppe die gleichen
Gruppennummern besitzt. Folglich werden die Grenzen in den Spitzenwertwellenformen
selbst bei einer Mehrzahl von Spitzenwerten deutlich und können die
Spitzenwertwellenformen unterschieden.
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In
der 20 entsprechen sich die Gruppen und die den Punkten
in jeder Gruppe verliehenen Gruppennummern in einer Eins-zu-eins-Verteilung. In
der 20 entsprechen die Punkte mit einer Gruppennummer "0" (Null) ferner den Punkten, die nicht als
Gruppe zur Bildung einer Spitzenwertwellenform aufgenommen werden.
Die Signalkomponenten dieser Punkte liegen stets bei Null.
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Die
Punkte, die sich von denen mit der Gruppennummer "0" unterscheiden, entsprechen den Punkten,
die als Spitzenwertwellenform bildende Gruppe aufgenommen werden.
Die vier Punkte mit der Gruppennummer "1" gehören beispielsweise
zu einer die gleiche Spitzenwertwellenform bildenden Gruppe. Die
Gruppennummer "1" wird ohne Unterbrechung
durch die Gruppennummer "0" von drei Punkten
mit einer Gruppennummer "2" gefolgt. Dies liegt
daran, dass die zwei Spitzenwerte der Gruppennummer "1" und der Gruppennummer "2" dicht nebeneinander liegen und über einen
Spitzenwerttrennpunkt als Grenze in zwei Spitzenwerte geteilt sind.
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Die
obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde,
näher ersichtlich
sein. In der Zeichnung zeigt/zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs, auf
das ein Radargerät
der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
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2 ein
Blockdiagramm eines Laser-Radar-Sensors;
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3 ein
Blockdiagramm einer Detektorschaltung in dem Laser-Radar-Sensor;
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4 eine
Perspektivansicht eines Abstrahlbereichs des Laser-Radar-Sensors;
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5 ein
Wellenformdiagramm, welches die von einem A/D-Wandler in der Detektorschaltung ausgeführte Digitalisierung
der Lichtempfangssignale zeigt;
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6 ein
schematisches Diagramm eines Bereichs der zu integrierenden Empfangssignalen, wenn
der Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale auf vier
gesetzt ist;
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7 ein
Diagramm zur Veranschaulichung einer Verarbeitung zum Integrieren
einer Mehrzahl von Lichtempfangssignalen;
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8 ein
Diagramm zur Veranschaulichung eines Falls, bei dem eine Mehrzahl
von Lichtempfangssignalen integriert werden, wobei ein Verstärkungsgrad
der Lichtempfangssignalkomponenten, welche der Intensität des reflektierten
Lichts entsprechen, über
einem Verstärkungsgrad
der Rauschsignalkomponenten liegt;
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9 ein
Diagramm zur Veranschaulichung der Zustände (Spitzenwertsuche ST1,
Anstiegsstart ST2, Ansteigend ST3, Abfallend ST4, Anstiegsprüfung ST5)
in der Wellenform eines integrierten Signals;
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10A und 10B Diagramme
eines zu bestimmenden Punkts (Prüfpunkt)
und zweier Punkten, die in zeitlicher Reihenfolge vor bzw. hinter
dem obigen Punkt liegen;
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11 ein
Diagramm von Zustandsübergängen bei
einer Bestimmung von Prüfpunkten;
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12 ein
Zustandsdiagramm für
eine erste Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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13 ein
Zustandsdiagramm für
eine zweite Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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14 ein
Zustandsdiagramm für
eine dritte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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15 ein
Zustandsdiagramm für
eine vierte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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16 ein
Zustandsdiagramm für
eine fünfte
Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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17 ein
Zustandsdiagramm für
eine sechste Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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18 ein
Zustandsdiagramm für
eine siebte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
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19A und 19B Diagramme
eines Verfahrens zur Entfernung einer Offset-Komponente Hs aus einer Signalkomponente
PKi jedes zu einer Spitzenwertgruppe PK gehörenden Punkts;
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20 ein
Diagramm zur Veranschaulichung integrierter Signale nach einer Entfernung
des Offsets und von Gruppennummern;
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21A ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens
zur Aufnahme von Spitzenwertwellenformen aus den integrierten Signalen,
die zwei nicht miteinander verknüpfte
Teile aufweisen, und 21B ein Diagramm zur Veranschaulichung eines
Verfahrens zur Aufnahme von Spitzenwertwellenformen aus den integrierten
Signalen, die zwei miteinander verknüpfte Teile aufweisen;
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22 ein
Blockdiagramm der Detektorschaltung gemäß einer modifizierten Ausführungsform;
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23A ein Diagramm zur Veranschaulichung eines herkömmlichen
Falls, bei welchem die Pegel des Integrierergebnisses der Empfangssignale und
des Hintergrundrauschens übereinstimmen,
und 23B ein Diagramm zur Veranschaulichung
eines herkömmlichen
Falls, bei welchem die Pegel des Integrationsergebnisses der Empfangssignale
und des Hintergrundrauschens voneinander abweichen;
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24 ein
Diagramm zur Veranschaulichung des zwei Teile aufweisenden Integrationsergebnisses
der Empfangssignale und des Hintergrundrauschens in dem herkömmlichen
Fall;
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25 ein
Diagramm zur Veranschaulichung einer zwei Spitzenwerte aufweisenden
Spitzenwertwellenform in dem herkömmlichen Fall; und
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26 ein
Diagramm zur Veranschaulichung eines herkömmlichen Falls, bei dem ein
zweites Reflexionssignal mit einer geringen Spitzenwertintensität von einem anderen
Objekt kurz nach dem Empfang eines ersten Reflexionssignals mit
einer hohen Spitzenwertintensität
empfangen wird.
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Ein
Fahrzeugradargerät
wird, wie in 1 gezeigt, auf ein Fahrzeugsteuergerät 1 angewandt, das
basierend auf einem Erfassungsergebnis des Fahrzeugradargeräts einen
Alarm ausgibt, wenn sich ein Hindernis in einem Bereich befindet,
der innerhalb eines vorbestimmten Abstands liegt, und das eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung
zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Abstands bezüglich des
vorausfahrenden Fahrzeugs ausführt.
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Das
Fahrzeugsteuergerät 1 weist
eine Erkennungs-/Fahrzeug-Fahrzeug-Abstands-Steuer-ECU 3 auf.
Die Abstands-Steuer-ECU 3 weist einen Mikrocomputer und
eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A), verschiedene Ansteuerschaltungen
und verschiedene Detektorschaltungen auf. Solch ein Hardwareaufbau
wird als bekannt vorausgesetzt und nachstehend folglich nicht näher beschrieben.
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Die
Abstands-Steuer-ECU 3 empfängt Erfassungssignale von einem
dem Fahrzeugradargerät entsprechenden
Laser-Radar-Sensor 5, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7,
einem Bremsschalter 9 und einem Drosselklappenpositionssensor 11 und
gibt Ansteuersignale an einen Alarmtongeber 13, eine Abstandsanzeige 15,
eine Fehleranzeige 17, einen Bremszylinder 19,
einen Drosselklappenantrieb 21 und eine Automatikgetriebesteuerung 23.
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Mit
der Abstands-Steuer-ECU 3 sind ferner eine Alarmtonlautstärkeeinstelleinheit 24 zum
Einstellen der Lautstärke
eines Alarmtons, eine Alarmempfindlichkeitseinstelleinheit 25 zum
Einstellen der Empfindlichkeit bei der Alarmbestimmungsverarbeitung,
ein Geschwindigkeitsregelungsschalter 26, ein Lenksensor 27 zur
Erfassung des Betrags, mit dem ein Lenkrad (nicht gezeigt) betätigt wird,
und ein Gierratensensor 28 zur Erfassung der in dem Fahrzeug auftretenden
Gierrate verbunden. Die Abstands-Steuer-ECU 3 weist ferner
einen Energieversorgungsschalter 29 auf und beginnt mit
der Ausführung
einer vorbestimmten Verarbeitung auf das Einschalten des Energieversorgungsschalters 29 hin.
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Der
Laser-Radar-Sensor 5 weist, wie in 2 gezeigt,
eine Lichtsendeeinheit, eine Lichtempfangseinheit, eine Laser-Radar-CPU 70 und
dergleichen auf. Die Lichtsendeeinheit weist eine Halbleiterlaserdiode 75 auf,
die einen pulsförmigen
Laserstrahl über
eine Lichtsendelinse 71 und einen Abtaster 72 abstrahlt.
Die Laserdiode 75 ist über
eine Laserdiodenansteuerschaltung 76 mit der Laser-Radar-CPU 70 verbunden
und strahlt (sendet) einen Laserstrahl im Ansprechen auf ein Ansteuersignal
von der Laser-Radar-CPU 70 ab (aus). Der Abtaster 72 weist
einen Polygonspiegel 73 auf, der sich um eine vertikale
Achse dreht. Wenn das Ansteuersignal von der Laser-Radar-CPU 70 an
eine Motoransteuereinheit 74 gegeben wird, wird der Polygonspiegel 73 durch
die Antriebskraft eines Motors (nicht gezeigt) gedreht. Die Drehposition
des Motors wird von einem Motordrehpositionssensor 78 erfasst
und an die Laser-Radar-CPU 70 gegeben.
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Der
Polygonspiegel 73 weist sechs Spiegel unterschiedlicher
Ebenenneigungswinkel auf und ist dazu ausgelegt, einen Laserstrahl
derart zu führen, dass
Bereiche vorbestimmter Winkel in der Fahrzeugbreitenrichtung und
in der Fahrzeughöhenrichtung
diskret abgetastet werden können.
Der Laserstrahl wird folglich in zweidimensionaler Weise gescannt.
Das Abtastmuster wird nachstehen unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. 4 zeigt
einen Fall, bei dem ein Laserstrahlmuster 122 nur innerhalb
eines Bereichs 121 zur Erfassung eines Reflexionsobjekts
zum rechten und zum linken Ende abgestrahlt wird. Die Muster in
den Zwischenabschnitten sind ausgelassen. In der 4 weist
das projizierte Laserstrahlmuster 122 eine nahezu elliptische Form
auf. Das projizierte Laserstrahlmuster 122 ist jedoch nicht
hierauf beschränkt,
sondern kann eine rechteckige Form oder dergleichen aufweisen. Zusätzlich zum
Laserstrahl können
ferner elektromagnetische Wellen, wie beispielsweise Millimeterwellen oder
Ultraschallwellen, verwendet werden. Das System ist nicht auf das
Abtastsystem beschränkt,
sondern kann ein System umfassen, das zwei Azimute zusätzlich zum
Abstand messen kann.
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In
der 4 wird der Laserstrahl dann, wenn die Abstrahlrichtung
der Z-Achse entspricht, derart abgestrahlt, dass er sukzessiv innerhalb
einer senkrecht zur Z-Achse
verlaufenden X-Y-Ebene abtastet. Bei dieser Ausführungsform wird die der Höhenrichtung
entsprechende Y-Achse als die Referenzrichtung und die der Fahrzeugbreitenrichtung
entsprechende X-Achse als die Abtastrichtung bezeichnet. Der Laserstrahl
wird für
327 Punkte abgestrahlt, die jeweils um einen vorbestimmten Winkel
in der X-Achsenrichtung verschoben sind, wobei die Abstrahlung für die 327
Punkte in der X-Achsenrichtung für
sechs Abtastlinien in der Y-Achsenrichtung wiederholt wird. Folglich
werden eine Mehrzahl von Laserstrahlen für jede der Abtastlinien von
der ersten bis zur sechsten Abtastlinie abgestrahlt.
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Wenn
der reflektierte Laserstrahl auf Abstrahlung in den obigen Erfassungsbereich 121 hin empfangen
wird, berechnet die Laser-Radar-CPU 70 die Abstrahlwinkel
der Laserstrahlen beschreibende Abtastwinkel θx und θy und einen gemessenen Abstand
L und gibt diese Werte an die Abstands-Steuer-ECU 3. Die
zwei Abtastwinkel θx
und θy
sind so ausgelegt, dass der Längsabtastwinkel θy einen
Winkel zwischen der Z-Achse und einer Projektionslinie des Laserstrahls
auf die Y-Z-Ebene und der Querabtastwinkel θy einen Winkel zwischen der
Z-Achse und einer Projektionslinie des Laserstrahls auf die X-Z-Ebene
beschreibt.
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Die
Lichtempfangseinheit des Laser-Radar-Sensors 5 weist, wie
in 2 gezeigt, eine Fokussierungslinse 81 zur
Fokussierung des von einem Objekt (nicht gezeigt) reflektierten
Laserstrahls und ein Lichtempfangselement (Photodiode) 83 auf,
das ein der Intensität
des fokussierten reflektierten Lichts entsprechendes Spannungssignal
(Lichtempfangssignal) erzeugt. Das von dem Lichtempfangselement 83 erzeugte
Lichtempfangssignal wird von einem Verstärker 85 verstärkt und
an eine Detektorschaltung 86 gegeben, die das Reflexionsobjekt
auf der Grundlage des integrierten Signals, das erhalten wird, indem
eine vorbestimmte Anzahl von Lichtempfangssignalen integriert werden,
erfasst. Nachstehen werden der Aufbau und der Betrieb der Detektorschaltung 86 beschrieben.
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Die
Detektorschaltung 86 weist, wie in 3 gezeigt,
einen A/D-Wandler (ADC) 87 auf. Die vom Verstärker 85 ausgegebenen
Lichtempfangssignale werden an den A/D-Wandler 87 gegeben
und mit einer vorbestimmten Abtasffrequenz in digitale Signale gewandelt.
Die in die digitalen Signale gewandelten Lichtempfangssignale werden
an eine Integrierverarbeitungseinheit 88 gegeben und temporär darin
gespeichert. Die in die digitalen Signale zu wandelnden Lichtempfangssignale
entsprechen den Signalen, die von der Verstärkerschaltung 85 ausgegeben
werden, bis eine vorbestimmte Zeitspanne (z. B. 2000 ns) ab dem
Zeitpunkt, an welchem der Laserstrahl abgestrahlt wurde, verstrichen
ist. Der A/D-Wandler 87 teilt die Lichtempfangssignale,
wie in 5 gezeigt, in N Abschnitte vorbestimmter Zeitspanne
(z. B. 25 ns) und wandelt die Mittelwerte der Lichtempfangssignale
dieser Abschnitte in digitale Werte.
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Die
Integrierverarbeitungseinheit 88 bestimmt aus den temporär gespeicherten
Lichtempfangssignalen die Lichtempfangssignale einer vorbestimmten
Anzahl, welche der vorbestimmten Anzahl von Laserstrahlen entspricht,
die benachbart in der X-Achsenrichtung
abgestrahlt wurden, als Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale.
Die Integrierverarbeitungseinheit 88 berechnet das integrierte
Signal (integriertes Lichtempfangssignal) der zu dem bestimmten
Bereich gehörenden
Lichtempfangssignale. Der Bereich der Lichtempfangssignale, die
von der Integrierverarbeitungseinheit 88 bestimmt werden
und zu integrieren sind, und die Berechnung des integrierten Signals
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
-
6 zeigt
ein schematisches Diagramm eines Bereichs der zu integrierenden
Empfangssignale, wenn der Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale
auf vier gesetzt wird, indem den abgestrahlten Laserstrahlen, die
um einen vorbestimmten Winkelbereich in dem Erfassungsbereich 121 verschoben
sind, Strahlennummern (Abtastnummern für die Empfangssignale) verliehen
werden. Einfacher beschrieben, 6 zeigt
einen Laserstrahl von nur einer Abtastlinie.
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Es
kann versucht werden, das vorausfahrende Fahrzeug mit Hilfe des
Fahrzeugradargeräts
dieser Ausführungsform
zu erfassen. In diesem Fall weist das vorausfahrende Fahrzeug einen
Reflektor an seine Rückseite
auf, um den Laserstrahl mit hoher Intensität zu reflektieren. Die Fahrzeugkarosserie
reflektiert den Laserstrahl ebenso mit einer verhältnismäßig hohen
Intensität,
obgleich das Reflexionsvermögen
der Karosserie geringer als das des Reflektors ist. Gewöhnlich weist
das von dem vorausfahrenden Fahrzeug folglich eine ausreichend hohe
Intensität
auf und kann das vorausfahrende Fahrzeug über die Lichtempfangssignale
eines einzelnen reflektierten Laserstrahls erfasst werden. Wenn
jedoch beispielsweise Schmutz, Schnee oder dergleichen an der Rückseitenoberfläche des
vorausfahrenden Fahrzeugs haftet, fällt die Intensität des von
dem vorausfahrenden Fahrzeug reflektierten Lichts ab. In diesem
Fall kann das vorausfahrende Fahrzeug voraussichtlich nicht auf
der Grundlage der einzelnen Lichtempfangssignale, welche dem von
dem vorausfahrenden Fahrzeug reflektierten Licht entsprechen, erfasst
werden.
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Folglich
werden mehrere der Lichtempfangssignale integriert, um die von dem
vorausfahrenden Fahrzeug reflektierten Lichtempfangssignale zu verstärken, um
auch die reflektierten Wellen geringer Intensität zu erfassen. Die Integrierverarbeitungseinheit 88 bestimmt
zunächst
die zu integrierenden Lichtempfangssignale. Das heißt, die
Integrierverarbeitungseinheit 88 bestimmt, wie in 6 gezeigt, die
Lichtempfangssignale einer vorbestimmten Anzahl, welche den Laserstrahlen
einer vorbestimmten Anzahl entsprechen, die benachbart auf der gleichen Abtastlinie
(auf der gleichen Ebene) liegen, als die zu integrierenden Lichtempfangssignale.
Insbesondere werden die Lichtempfangssignale der Abtastnummern 1
bis 4 als Linie 1 bestimmt. Anschließend wird das Lichtempfangssignal
um ein Signal verschoben und werden die Empfangssignale der Abtastnummern
2 bis 5 als Linie 2 bestimmt. Anschließend werden die Empfangssignale
der benachbarten vier Laserstrahlen auf die gleiche Weise nacheinander
bis zur Linie 324 bestimmt.
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Folglich
werden die integrierten Signale, die erhalten werden, indem die
Lichtempfangssignale, die zu den bestimmten Bereichen gehören, integriert werden,
nacheinander synchron zur Bestimmung des Bereichs der zu integrierenden
Lichtempfangssignale ausgegeben. Die Integration bezieht sich, wie in 7 gezeigt,
auf eine Verarbeitung zur Summierung (Integration) aller Digitalwerte,
die zum gleichen Zeitpunkt durch die A/D-Wandlung der vier Lichtempfangssignale
erhalten werden. In der 6 sind die vier zu integrierenden
Lichtempfangssignale durch ein Rechteck gekennzeichnet. Durch eine
Integration der vorbestimmten Anzahl an Lichtempfangssignalen kann
das S/N-Verhältnis
der Lichtempfangssignale verbessert werden. Der Grund hierfür wird nachstehend
beschrieben.
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Wenn
die vier Lichtempfangssignale beispielsweise, wie in 8 gezeigt,
alle eine Lichtempfangssignalkomponente S aufweisen, die einer von dem
gleichen Reflexionsobjekt reflektierten Welle entspricht, erscheint
die Lichtempfangssignalkomponente S an einem Zeitpunkt nach dem
Verstreichen der gleichen Zeitspanne ab dem Zeitpunkt, an welchem
der Laserstrahl abgestrahlt wurde. Folglich wird die Signalempfangskomponente
So in dem integrierten Signal gleich der Lichtempfangssig nalkomponente
S in jedem Lichtempfangssignal, die vierfach verstärkt ist.
Demgegenüber
wird die in jedem Lichtempfangssignal enthaltene Rauschkomponente N
durch das externe Licht bedingt im Wesentlichen zufällig erzeugt.
Selbst wenn die vier Lichtempfangssignale integriert werden, ist
der Verstärkungsgrad der
Rauschkomponente No folglich geringer als die Lichtempfangssignalkomponente
S.
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Durch
eine Berechnung des integrierten Signals durch die Integrierverarbeitungseinheit 88 kann ein
Verhältnis
(S/N-Verhältnis)
der Lichtempfangssignalkomponente So zur Rauschkomponente No folglich
verbessert werden. Folglich kann das Reflexionsobjekt durch eine
Verwendung der obigen integrierten Signale selbst dann, wenn die
in jedem Lichtempfangssignal enthaltene Lichtempfangssignalkomponente
S derart gering ist, dass sie schwer von der Rauschkomponente N
zu unterscheiden ist, auf der Grundlage der verstärkten Lichtempfangssignalkomponente
So erfasst werden.
-
Die
Integrierverarbeitungseinheit 88 bewegt den Bereich der
zu integrierenden Lichtempfangssignale ferner, wie vorstehend beschrieben,
indem sie die Lichtempfangssignale eines nach dem anderen verschiebt.
Hierdurch kann ein Abfall der auf den integrierten Signalen basierenden
Erfassungsgenauigkeit bei einer Integration der vier Lichtempfangssignalen
minimiert werden. D. h., wenn die zu integrierenden Signale berechnet
werden, indem die von dem Lichtempfangselement 83 in einer
Anzahl von 4 ausgegebenen Lichtempfangssignale einfach gruppiert
werden, kann die Empfindlichkeit zur Erfassung des reflektierten
Lichts verbessert werden, sinkt jedoch die Auflösung der Erfassung durch die
integrierten Signale deutlich. Wenn der Bereich der zu integrierenden
Empfangssignale demgegenüber
jedes Mal um einen Betrag eines Lichtempfangssignals verschoben
wird, kann ein Abfall in der Erfassungsauflösung unterdrückt werden.
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Der
Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale ist bei der Beschreibung
unter Bezugnahme auf die 6 und 7 auf 4
gesetzt, um die Beschreibung zu vereinfachen. D. h., der Bereich
der zu integrierenden Lichtempfangssignale, d. h. die Anzahl der
zu integrierenden Lichtempfangssignale kann in Abhängigkeit
von der Größe des zu
erfassenden Objekts, einem Winkel zwischen den benachbarten La serstrahlen
und einem maximalen Erfassungsabstand auf einen beliebigen Wert
gesetzt werden.
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Die
Integrierverarbeitungseinheit 88 gibt die integrierten
Signal, die erhalten werden, indem die Lichtempfangssignale, die
zu jedem der Bereiche der zu integrierenden Lichtempfangssignale
gehören,
integriert werden, nacheinander aus, d. h. sie gibt die integrierten
Signale von jeder der Linien von der Linie 1 bis zur Linie 327 (Bereich
der zu integrierenden Lichtempfangssignale + 1) aus, während sie
den Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale verschiebt.
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Es
wird erneut auf 3 Bezug genommen. Eine Zustandsmaschineneinheit 89 bestimmt,
in welchem Zustand der Wellenform des integrierten Signals, d. h.
in welchem Zustand eines Spitzenwertsuchzustands ST1, eines Anstiegsstarts
ST2, eines Anstiegs ST3, eines Abfalls ST4 oder einer Anstiegsprüfung ST5
die Punkte vorliegen, welche die Signalkomponenten der integrierten
Signale zu regelmäßigen Intervallen
beschreiben (Abtastzeitpunkte, an denen die Lichtempfangssignale
bei einer vorbestimmten Abtastfrequenz an den A/D-Wandler gegeben
werden, oder von der Integrierverarbeitungseinheit 88 integrierter
Ergebnispunkt, die nachstehend als Punkte bezeichnet werden).
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Ein
Punkt (Prüfpunkt)
wird, wie in den 10A und 10B gezeigt,
unter Verwendung zweier Punkte bestimmt, die zeitlich vor und hinter dem
obigen Punkt liegen, d. h. unter Verwendung eines vor dem Prüfpunkt liegenden
Punkts und eines hinter dem Prüfpunkt
liegenden Punkts. In den 10A und 10B kennzeichnen "a", "b" und "c" die
Integrierergebnisse der Empfangssignale (Beträge der integrierten Signalkomponenten)
an jedem der Punkte. Es werden die Differenzen zwischen dem Prüfpunkt,
dem vorangehenden und dem nachfolgenden Punkt ("b – a" und "c – b") berechnet, und
es wird über
die Vorzeichen der Differenzen und die Beträge (Gradienten) der Differenzen
bestimmt, in welchem der in der 9 gezeigten
Zustände
der Punkt vorliegt.
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Die
Zustandsmaschineneinheit 89 bestimmt den Zustand des Prüfpunkts
entlang eines in der 11 gezeigten Zustandsübergangsdiagramms. Eine
Bestimmung des Zustands des Prüfpunkts
beginnt in der 11 mit "Start". Nach Eintreten in den "Start"-Zustand schreitet
die Bestimmung direkt zum "Spitzenwertsuch"-Zustand voran. In
dem "Spitzenwertsuch"-Zustand wird mit
Hilfe der Werte des Prüfpunkts
und des vorangehenden und des folgenden Punkts und deren Gradienten überprüft, ob die
Bedingung (JA) für
die in der 12 gezeigte erste Bestimmung
(#1D) oder für
die in der 17 gezeigte sechste Bestimmung
(#6D) gilt. Die erste Bestimmung und die sechste Bestimmung sind
die Bedingungen zur Bestimmung des Anstiegs der Spitzenwertwellenform.
Der für
die Bedingung für
die erste oder für
die sechste Bestimmung geltende Prüfpunkt wird als Punkt im "Anstiegsstart"-Zustand (erste Fall) bestimmt.
-
Wenn
die Bedingung für
die erste oder für
die sechste Bestimmung nicht gilt (NEIN), wird der Prüfpunkt als
in dem "Spitzenwertsuch"-Zustand befindlich
bestimmt und zu einem nächsten
Prüfpunkt
verschoben, um die gleiche Bestimmung zu wiederholen. Der "Anstiegsstart"-Zustand bestimmt
im wörtlichen
Sinne einen Punkt an einem Zeitpunkt, an welchem die Spitzenwertwellenform
zu steigen beginnt, um den Empfang der von dem Reflexionsobjekt
reflektierten Welle zu beschreiben. Die in der 12 gezeigte
erste Bestimmung ist eine Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte
Signalkomponente einen hohen Spitzenwert aufweist. Die Bestimmung
ergibt "Anstiegsstart", wenn eine der beiden
folgenden Bedingungen gilt.
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(Erste Bestimmung #1D)
-
- Bedingung 1: (c > b)
UND [(c – b) > Th (Schwellenwert)]
UND (a > b)
- Bedingung 2: (c > b)
UND [(c – b) > Th] UND [(c – b) > [|b – a| × 2)]
-
Ferner
ist die in der 17 gezeigte sechste Bestimmung
eine Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte Signalkomponente
einen geringen Spitzenwert aufweist. Gleich der ersten Bestimmung ergibt
die Bestimmung "Anstiegsstart", wenn eine der beiden
folgenden Bedingungen gilt.
-
(Sechste Bestimmung #6D)
-
- Bedingung 1: (c > b)
UND [(c – b) > Th/4] UND [(c – b) > (|b – a| × 3)]
- Bedingung 2: (c > b)
UND (b > a) UND [(c – b) + (b – a) > (Th × 0.625)]
-
In
dem Zustandsübergangsdiagramm
der 11 wird dann, wenn den folgenden fünf bestimmten
Zustandsübergangspfade
auf eine Bestimmung des "Anstiegsstart"-Zustands hin gefolgt
wird, bestimmt, dass eine Punktereihe, die aus einer Mehrzahl von
Punkten besteht, welche dem Zustandsübergang folgen, einer Gruppe
entspricht, die eine Spitzenwertwellenform bildet, welche den Empfang der
von dem Reflexionsobjekt reflektierten Wellen beschreibt. Die folgenden
Zustandsübergänge (a)
bis (e) beschreiben nicht alle der Zustände in den Übergangsschritten, sondern
lediglich drei der Zustände; d.
h. den "Anfangszustand" → den "Endzustand" → und
den "Zustand vor
dem Endzustand",
wobei die Übergangsschritte
auf dem Weg ausgelassen sind. Wie bei Wellenformen mit zwei Spitzenwerten
ist die Anzahl der Spitzenwertwellenformen bildenden Gruppen nicht
auf eine beschränkt.
- (a) "Anstiegsstart" → "Abfallend_1" → "Spitzenwertsuche"
- (b) "Anstiegsstart" → "Abfallend_4" → "Spitzenwertsuche"
- (c) "Anstiegsstart" → "Anstiegsprüfung" → "Spitzenwertsuche"
- (d) "Anstiegsstart" → "Anstiegsprüfung" → "Anstiegsstart"
- (e) "Anstiegsstart" → "Ansteigend_3" → "Anstiegsstart"
-
Bei
einer Spitzenwertwellenform mit einer in der 9 gezeigten
gewöhnlichen
Form wird gelernt, dass die die Spitzenwertwellenform bildenden Punkte
einem bestimmten Zustandsübergang,
wie beispielsweise "Anstiegsstart
ST2" → "Ansteigend ST3" → "Abfallend ST4" → "Spitzenwertsuche
ST1", folgen.
-
Wenn
der Tatsache Beachtung geschenkt wird, dass eine Mehrzahl von Punkten,
die in zeitlicher Reihenfolge folgen und eine Spitzenwertwellenform
bilden, einem bestimmten Zustandsübergang folgen, bestimmt die
Zustandsmaschineneinheit 89, in welchem Zustand der Zustände "Spitzenwertsuche", "Anstiegsstart", "Ansteigend", Abfallend" oder "Anstiegsprüfung" der Prüfpunkt vorliegt,
und zwar über
die Vorzeichen der Differenzen in den Signalkomponenten zwischen
dem Prüfpunkt
und wenigstens zwei Punkten, die in zeitlicher Reihenfolge vor und
hinter dem Prüfpunkt
liegen, und die Beträge
der Differenzen.
-
Folglich
wird dann, wenn eine Mehrzahl von Punkten, die in zeitlicher Reihenfolge
einem bestimmten Zustandsübergang
folgen, wie beispielsweise "Anstiegsstart
ST2" → "Ansteigend ST3" → "Abfallend ST4" → "Spitzenwertsuche
ST1", eine aus der Mehrzahl
von Punkten bestehende Punktereihe als eine die Spitzenwertwellenform
bildende Gruppe bestimmt.
-
Wenn
die Zustandsmaschineneinheit 89 die Zustandsübergangsbestimmung
für alle
Punkte beendet, speichert eine Empfangssignalintegrierwandlungseinheit 90 die
integrierten Signale einer Punktereihe, die zu einer Gruppe gehört, die
eine Spitzenwertwellenform bildet, die einem der obigen fünf Zustandsübergänge (a)
bis (e) folgt, und führt
eine Verarbeitung zur Änderung
(Wandlung) der Beträge
der Signalkomponenten auf "0" (Null) für die Punkte
aus, die nicht zur Gruppe für
die Bildung der Spitzenwertwellenform gehören. Folglich können die
integrierten Signale von nur der Punktereihe, die zur Gruppe gehört, welche
die Spitzenwertwellenform bildet, aus den von der Integrierverarbeitungseinheit 88 ausgegebenen
integrierten Signalen aufgenommen werden.
-
Nachstehend
wird beschrieben, wie der Zustand von Punkten durch die Zustandsmaschineneinheit 89 bestimmt
wird, nachdem der Punkt als in dem "Anstiegsstart"-Zustand befindlich bestimmt wurde (auf
den Fall 1 folgend). In der 11 wird
eine in der 13 gezeigte zweite Bestimmung
#2D für
einen Punkt (für
einen nächsten
Punkt) neben dem Punkt ausgeführt,
der zu dem "Anstiegsstart"-Zustand in der 11 gewechselt
ist. Die in der 13 gezeigte zweite Bestimmung
ist eine Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte Signalkomponente
einen hohen Spitzenwert aufweist. Wenn die folgende Bedingung gilt,
wird der Prüfpunkt
als Punkt in dem "ansteigenden" Zustand (Fall 2)
bestimmt.
-
(Zweite Bestimmung #2D)
-
- Bedingung: (c > b)
UND (a < b)
-
Wenn
die Bedingung der zweiten Bestimmung nicht gilt, d. h. wenn der
Zustand nicht "ansteigend" ist, wechselt der
Prüfpunkt
in den Zustand "Abfallend_1". Bei einem Wechsel
in den Zustand "Abfallend_1" wird eine in der 15 gezeigte
vierte Bestimmung (#4D) für
den gleichen Prüfpunkt
ausgeführt.
Die in der 15 gezeigte vierte Bestimmung ist
eine Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte Signalkomponente
einen hohen Spitzenwert aufweist. Wenn eine der beiden folgenden
Bedingungen gilt, wird der Prüfpunkt
als Punkt in dem "Spitzenwertsuch"-Zustand bestimmt
und der Punkt in den "Spitzenwertsuch"-Zustand zurückgesetzt.
Dies ist der Fall, wenn sich nur ein Punkt im Spitzenwertzustand
(Dreieckzustand) befindet (Fall 3).
-
(Vierte Bestimmung #4D)
-
- Bedingung 1: (c < b)
UND (b < a) UND
(a – b) > Th UND (a – b) > (b – c) × 4
- Bedingung 2: |b – c| < Th UND b < a UND (a – b) > Th UND (a – b) > (b – c) × 4
-
Der
vorstehend beschriebene Zustandsübergang
entspricht dem Zustandsübergang
von (a) "Anstiegsstart" → "Abfallend_1" → "Spitzenwertsuche".
-
Anschließend, wenn
die Bedingung der vierten Bestimmung nach einem Wechsel in dem Zustand "Abfallend_1" nicht gilt, wechselt
der Prüfpunkt in
den Zustand "Abfallend_2". Für den obigen
Prüfpunkt
wird eine in der 18 gezeigte siebte Bestimmung
#7D ausgeführt,
um zu prüfen,
ob der Zustand immer noch fallend oder steigend ist (Fall 4).
-
Die
in der 18 gezeigte siebte Bestimmung
ist die Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte Signalkomponente
einen geringen Spitzenwert aufweist. Wenn die folgende Bedingung
gilt, wird bestimmt, dass der "abfallende
Zustand" zu einem leichten "ansteigenden Zustand" gewechselt ist,
und wird der nächste
Punkt als der Punkt in dem "Anstiegsprüf"-Zustand bestimmt.
-
(Siebte Bestimmung #7D)
-
- Bedingung: |b – c| < Th UND (b < a) UND nicht [(a – b) > Th UND (a – b) > (b – c) × 4] UND
c > b UND (c – b) < Th
-
Eine
in der 17 gezeigte sechste Bestimmung
#6D wird für
einen auf den Prüfpunkt,
der als in dem "Anstiegsprüf"-Zustand befindlich
bestimmt wurde, folgenden Punkt ausgeführt. Wenn die Bedingung der
sechsten Bestimmung gilt, wechselt der Punkt in den "Anstiegsstart"-Zustand. Wenn die
Bedingung der sechsten Bestimmung nicht gilt, kehrt der Punkt in
den "Spitzenwertsuch"-Zustand zurück. Der
vorstehend beschriebene Zustandsübergang entspricht
dem Zustandsübergang
von (c) "Anstiegsstart" → "Anstiegsprüfung" → "Spitzenwertsuche".
-
Der
Zustandsübergang
von dem "Anstiegsprüf"-Zustand zum "Anstiegsstart"-Zustand beschreibt, wie in 25 gezeigt,
dass der ein Tal auf das Ende des vorangehenden Spitzenwerts in
der künstlichen
Wellenform zweier Spitzenwerte bildende Zustand in einen Zustand
gewechselt ist, bei dem sich der nächste Spitzenwert in dem "Anstiegsstart"-Zustand befindet.
D. h., der Zustandsübergang entspricht
einem Übergang
zur Bestimmung der Trennung einer Spitzenwertwellenform mit zwei
Spitzenwerten und somit folglich dem Zustandsübergang von (d) "Anstiegsstart" → "Anstiegsprüfung" → "Anstiegsstart".
-
Nachstehend
kehrt die Beschreibung zu dem Punkt zurück, bei welchem der Punkt als
in dem "ansteigenden" Zustand des vorstehend
beschriebenen "Falls
2" befindlich
bestimmt wird. Hierbei wird für den
nächsten
Punkt eine in der 14 gezeigte dritte Bestimmung
#3D ausgeführt,
um den Wechsel vom "ansteigenden" Zustand zum "abfallenden" Zustand zu bestimmen.
Die in der 14 gezeigte dritte Bestimmung
ist die Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte Signalkomponente
einen hohen Spitzenwert aufweist. Wenn die folgende Bedingung gilt, wird
der Prüfpunkt
als der Punkt in dem "abfallenden" Zustand bestimmt.
Wenn die Bedingung der dritten Bestimmung nicht gilt, nimmt dieser
Punkt ebenso den "ansteigenden" Zustand an und wird
die dritte Bestimmung auf die gleiche Weise für den nächsten Punkt ausgeführt, um
die Bestimmung hinsichtlich des "abfallenden
Zustands" zu wiederholen.
-
(Dritte Bestimmung #3D)
-
- Bedingung: (c < b)
UND (a < b)
-
Wenn
die Bedingung der dritten Bestimmung in dem "ansteigenden" Zustand des "Falls 2" gilt, wechselt der nächste Punkt
in den Zustand "Abfallend_1". Der in den Zustand "Abfallend_1" gewechselte Punkt
beschreibt den Zustandsübergang, welcher
den im "Fall 3" und im "Fall 4" beschriebenen Zustandsübergängen entspricht.
-
Anschließend, wenn
die siebte Bestimmung im "Fall
4" nicht gilt, wird
der Prüfpunkt
nur in den Zustand "Abfallend_3" gewechselt. Nach
dem Wechsel wird die erste Bestimmung für den gleichen Prüfpunkt ausgeführt. Wenn
die Bedingung der ersten Bestimmung gilt, wird ein auf diesen Punkt
folgender Punkt als in dem "Anstiegsstart"-Zustand befindlich
betrachtet. Hierbei wird der Zustandsübergang ebenso aus dem Zustand,
der nach dem Ende des vorangehenden Spitzenwerts in der künstlichen
Wellenform von einer Mehrzahl von Spitzenwerten zum "Anstiegsstart"-Zustand des nächsten Spitzenwerts
ein Tal bildet, hervorgebracht.
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In
diesem Fall wird eine Trennung des Spitzenwerts gleich dem Zustandsübergang
im Fall (d) bestimmt. Im Fall (d) läuft der abfallende Zustand
des vorangehenden Spitzenwerts graduell auf einen Endpunkt zu und
beginnt der nächste
Spitzenwert damit, zu steigen. In diesem Fall beginnt der nächste Spitzenwert
jedoch plötzlich
damit, zu steigen, während der
vorangehende Spitzenwert abfällt,
was einen Unterschied ausmacht. Der obige Zustandsübergang entspricht
dem Zustandsübergang
von (e) "Anstiegsstart" → "Ansteigend_3" → "Anstiegsstart".
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Wenn
die erste Bestimmung an einem Punkt im Zustand "Abfallend_3" nicht gilt, wechselt der Punkt leicht
zum Zustand "Abfallend_4". Anschließend wird
eine in der 16 gezeigte fünfte Bestimmung
#5D für
den obigen Punkt ausgeführt,
um einen abfallenden Endpunkt zu suchen. Die in der 16 gezeigte
fünfte
Bestimmung ist die Bestimmung, die bestimmt, wann die integrierte
Signalkomponente einen hohen Spitzenwert aufweist. Wenn die folgende Bedingung
gilt, wird der Punkt als Punkt in dem "Spitzenwertsuch"-Zustand bestimmt. Die Bedingung a der
fünften
Bestimmung entspricht dem Ergebnis der Integration der Anstiegsstartpunkte.
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(Fünfte
Bestimmung #5D)
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Wenn
die Bedingung der fünften
Bestimmung gilt, endet der Spitzenwert an einem dem Punkt vorangehenden
Punkt und wird der Punkt zum "Spitzenwertsuch"-Zustand zurückgesetzt, um den Zustand zur
Aufnahme eines nächsten
neuen Spitzenwerts zu bestimmen. Der obige Zustandübergang entspricht
dem Zustandsübergang
von (b) "Anstiegsstart" → "Abfallend_4" → "Spitzenwertsuche". Wenn die fünfte Bestimmung
nicht gilt, wird der nächste Punkt
zu "Abfallend_1" verschoben, um den
Zustandsübergangwechsel
zu wiederholen.
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Vorstehend
wurde die Verarbeitung zur Zustandsbestimmung durch die Zustandsmaschineneinheit 89 beschrieben.
Das in der 11 gezeigte Zustandsübergangsdiagramm
dient diesbezüglich als
Beispiel zur Aufnahme von Spitzenwertwellenformen, wobei die Erfindung
nicht auf das Verfahren zur Aufnahme von Spitzenwertwellenformen
gemäß dem obigen
Zustandsübergangsdiagramm
beschränkt
ist. Ferner entsprechen die Bedingungsformeln der in den 12 bis 18 gezeigten
Bestimmungen einigen der Beispiele und ist die Erfindung nicht auf
die obigen Bedingungsformeln beschränkt.
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Die
Bedingungsformeln der in den 12 bis 18 gezeigten
Bestimmungen liefern die Bestimmung auf der Grundlage eines Verhältnisses
des einem zu bestimmenden Punkt entsprechenden Prüfpunkt zu
vor und hinter dem obigen Punkt liegenden Punkten. Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf den vorangehenden und den folgenden Punkt
beschränkt.
Es können
Punkte in breiteren Bereichen abdeckende Verhältnisse für die Bestimmung verwendet
werden.
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Die
in der 3 gezeigte Offset-Speichereinheit 91 speichert
eine Signalkomponente eines Punkts als Offset-Komponente, der in
einer Punktereihe (Punktereihe, die zu einer eine Spitzenwertwellenform
bildenden Gruppe gehört)
als in dem "Anstiegsstart"-Zustand befindlich
bestimmt wird, die einem beliebigen der von der Zustandsmaschineneinheit 89 bestimmten
obigen Zustandsübergänge (a) bis
(e) folgt.
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Bei
einer Gruppe (Spitzenwertgruppe PK), die, wie beispielsweise in 19A gezeigt, eine Spitzenwertwellenform bildet,
wird eine Signalkomponente (Integrierer gebnis der Empfangssignale)
Hs eines Punkts in dem "Anstiegsstart"-Zustand in der Spitzenwertgruppe
PK als Offset-Komponente gespeichert. Wenn eine Mehrzahl von Spitzenwertgruppen
PK vorliegt, werden die Offset-Komponenten für jede der Spitzenwertgruppen
PK gespeichert. Die Offset-Komponente beschreibt gewöhnlich eine
Intensität
nahe dem Hintergrundrauschen.
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Eine
Differenzverarbeitungsspeichereinheit 93 entfernt die in
der Offset-Speichereinheit 91 gespeichert
Offset-Komponente aus der integrierten Signalkomponente einer Punktereihe,
die zur in der Empfangssignalintegrier-/Wandlungseinheit 90 gespeicherten
Spitzenwertgruppe PK gehört.
D. h., ein Spitzenwert wird, wie in den 19A und 19B gezeigt, nach einer Entfernung des Rauschens (rauschfreier
Spitzenwert i) berechnet, indem die Offset-Komponente Hs von der
integrierten Signalkomponente PKi des zur Spitzenwertgruppe PK gehörenden Punkts
abgezogen wird. Wenn der rauschfreie Spitzenwert i, wie in 19B gezeigt, ein negativ ist (i < 0), wird er auf "0" (Null) gesetzt.
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Wenn
die Offset-Komponenten, wie vorstehend beschrieben, aus den integrierten
Signalkomponenten PKi der zur Spitzenwertgruppe PK gehörenden Punkte
entfernt werden, können
die den integrierten Signalkomponenten der zur Spitzenwertgruppe
PK gehörenden
Punktereihe überlagerten Rauschkomponenten
entfernt werden, ohne dass das Hintergrundrauschen, wie im Stand
der Technik, gemessen werden muss.
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Wenn
gemäß einer
Bestimmung durch die Zustandsmaschineneinheit 89 eine Mehrzahl
von Spitzenwertgruppen PK vorliegen, verleiht eine Gruppennummernspeichereinheit 92 allen
zu den Spitzenwertgruppen PK gehörenden
Punkten Gruppennummern, um die Spitzenwertgruppe PK zu unterscheiden,
und speichert die integrierten Signale der zur Spitzenwertgruppe
PK gehörenden
Punktereihe in Bezug auf die Gruppennummern.
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Wenn
nur eine Spitzenwertgruppe PK vorliegt, kann leicht aus dem integrierten
Signal, aus welchem die Offset-Komponente durch die Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit 93 entfernt
wurde, gelernt werden, dass ein Punkt mit einer Signalkomponente,
die ungleich Null ist, dem zur Spitzenwertgruppe PK gehörenden Punkt entspricht.
Wenn jedoch eine Mehrzahl von Spitzenwertgruppen PK vorliegen und
insbesondere dann, wenn zwei Spitzenwerte vorhanden sind, wird die
Grenze in der Spitzenwertwellenform in dem integrierten Signal,
aus welchem die Offset-Komponente
durch die Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit 93 entfernt
wurde, unklar.
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Bei
einer Wellenform, die, wie beispielsweise in der 20 gezeigt,
zwei Spitzenwerte aufweist, werden Daten zur Verdeutlichung eines
Spitzenwertstrennpunkts (Grenze zwischen Spitzenwerten) benötigt. Folglich
verleiht die Gruppennummernspeichereinheit 92 allen zur
Spitzenwertgruppe PK gehörigen
Punkten Gruppennummern, um die Spitzenwertgruppen PK derart zu unterscheiden,
dass die Gruppennummern in jeder Spitzenwertgruppe PK gleich sind.
Folglich wird die Grenze auch bei einer Mehrzahl von Spitzenwerten
in jeder Spitzenwertwellenform deutlich und können die Spitzenwertwellenformen
unterschieden werden.
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Ferner
stimmen die Spitzenwertgruppen PK und die Gruppennummern, welche
den zu den Spitzenwertgruppen PK gehörigen Punkten verliehen wurden,
wie in 20 gezeigt, in einer Eins-zu-eins-Weise überein.
In der 20 entsprechen die Punkte mit
einer Gruppennummer "0" (Null) den Punkten,
die nicht als die Spitzenwertgruppe PK aufgenommen wurden, und sind
die Signalkomponenten dieser Punkte an jedem Zeitpunkt durch die Empfangssignalintegrier-/Wandlungseinheit 90 auf Null
gesetzt worden.
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Die
Punkte der von "0" (Null) verschiedenen Gruppennummern
entsprechen den als Spitzenwertgruppe PK aufgenommenen Punkten.
Die vier Punkte mit der Gruppennummer "1" entsprechen
beispielsweise den zur gleichen Spitzenwertgruppe PK gehörigen Punkten.
Die Gruppennummer "1" wird von drei Punkten
mit der Gruppennummer "2" gefolgt, ohne dass
die Gruppennummer "0" dazwischen erscheint.
Dies zeigt, dass die zwei Spitzenwerte mit der Gruppennummer "1" und der Gruppennummer "2" miteinander verknüpft waren und mit dem Spitzenwerttrennpunkt
als Grenze in zwei Spitzenwerte getrennt wurden.
-
Die
Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit 93 entfernt die
in der Offset-Speichereinheit 91 gespeicherte
Offset-Komponente aus der integrierten Signalkom ponente der Punktereihe,
die zur in der Empfangssignalintegrier-/Wandlungseinheit 90 gespeicherten
Spitzenwertgruppe PK gehört,
verleiht dem integrierten Signal eine Gruppennummer, nachdem der
Offset für
jede der Spitzenwertgruppen PK entfernt wurde, und speichert diese.
-
Folglich
kann die Spitzenwertwellenform, wie in 21A gezeigt,
aus dem von der Integrierverarbeitungseinheit 88 ausgegebenen
integrierten Signal aufgenommen bzw. erfasst werden. Die Spitzenwertwellenformen
können
auch bei dem zwei Spitzenwerte aufweisenden integrierten Signal
(21B) aus den zwei Spitzenwerten aufgenommen werden,
indem auf die jeder der Spitzenwertgruppen PK verliehenen Gruppennummern
Bezug genommen wird.
-
Eine
Abstandsberechnungseinheit 94 bestimmt eine Gruppennummer
einer aufzunehmenden Spitzenwertgruppe und nimmt ein integriertes
Signal auf, aus welchem der Offset entfernt wurde, wobei die Spitzenwertgruppe
mit der bestimmten Gruppennummer der integrierten Signalen übereinstimmt,
aus denen der Offset entfernt wurde, und mit den in der Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit 93 gespeicherten
Gruppennummern versehen wurde. Der Abstand zum Reflexionsobjekt
wird über
die Zeit zwischen dem Mittelpunkt der Spitzenwertwellenform des
aufgenommenen integrierten Signals und dem Abstrahlen des Lichts
berechnet. Der berechnete Abstand zum Reflexionsobjekt wird an die
Laser-Radar-CPU 70 gegeben.
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Folglich
wird dann, wenn nur ein Integrationssignal auf die Entfernung des
Offsets hin aufgenommen werden soll, dem beispielsweise eine Gruppennummer "1" verliehen wurde, die Gruppennummer "1" bestimmt, um nur das integrierte Signal
aufzunehmen, aus welchem der Offset entfernt wurde und welchem die
Gruppennummer "1" verliehen wurde.
Die Abstände
können
ferner über
die jeweiligen Spitzenwerte berechnet werden, indem jeweils die Spitzenwerte
für die
restlichen Gruppennummern aufgenommen werden.
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Die
Laser-Radar-CPU 70 bildet auf der Grundlage des von der
Abstandsberechnungseinheit 94 eingegebenen Abstands zum
Reflexionsobjekt und der Abtast-Winkel θx und θy der entsprechenden Laserstrahlen
Positionsdaten. Die Positionsdaten des Reflexionsobjekts werden
insbesondere über den
Abstand und die Abtast- Winkel θx und θy auf einem
XYZ-Rechteckkoordinatensystem mit dem Mittelpunkt des Laserradars
als Ursprung (0, 0, 0), der Richtung der Fahrzeugbreite als X-Achse,
der Richtung der Fahrzeughöhe
als y-Achse und der Richtung zur Front des Fahrzeugs als Z-Achse
berechnet. Die Positionsdaten in dem XYZ-Rechteckkoordinatensystem werden als
Abstandsdaten an die Abstands-Steuer-ECU 3 gegeben.
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Wenn
der Abstand zum Reflexionsobjekt auf der Grundlage des integrierten
Signals zu berechnen ist, entspricht der Abtastwinkel θx des Laserstrahls, welcher
dem integrierten Signal entspricht, dem Abtastwinkel θx des Laserstrahls
an der Mittelposition unter der Mehrzahl von Laserstrahlen, welche
der Mehrzahl von integrierten Lichtempfangssignalen entsprechen.
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Die
Abstands-Steuer-ECU 3 führt
eine Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsregelung aus, indem sie das Objekt
auf der Grundlage der Abstandsdaten des Laser-Radar-Sensors 5 erkennt
und die Fahrzeuggeschwindigkeit regelt, indem sie Ansteuersignal
an den Bremszylinder 19, den Drosselklappenantrieb 21 und
die Automatikgetriebssteuereinheit 23 sendet, um die über das
erkannte Objekt erhaltenen Zustände
des vorausfahrenden Fahrzeugs zu erfüllen. Es wird ebenso eine Alarmbestimmungsverarbeitung ausgeführt, um
einen Alarm auszugeben, wenn das erkannte Objekt für eine vorbestimmte
Zeitspanne in einem vorbestimmten Alarmbereich verbleibt. Das Objekt
kann in diesem Fall ein vorausfahrendes oder im Vorausbereich stehendes
Fahrzeug sein.
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Nachstehend
wird die Abstands-ECU 3 kurz beschrieben. Die von dem Laser-Radar-Sensor 5 ausgegebenen
Abstandsdaten werden an einen Objekterkennungsblock 43 gesendet.
Der Objekterkennungsblock 43 berechnet eine Mittelposition
(X, Y, Z) des Objekts und eine Größe (W, D, H) des Objekts, wie
beispielsweise die Breite W, die Tiefe D und die Höhe H, auf
der Grundlage der als die Abstandsdaten erhaltenen dreidimensionalen
Positionsdaten. Auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung
der Mittelposition (X, Y, Z) wird ferner eine relative Geschwindigkeit
(Vx, Vy, Vz) des Objekts mit der Position des Subjektfahrzeugs (des
eigenen Fahrzeugs) als Referenz berechnet. Der Objekterkennungsblock 43 unterscheidet
ferner, ob das Fahrzeug steht oder sich bewegt, wobei es sich auf
die Fahrzeuggeschwindigkeit (Ge schwindigkeit des Subjektfahrzeugs),
die von dem Fahrzeiggeschwindigkeitsberechnungsblock 47 auf
der Grundlage des von dem Fahrzeugsensor 7 erfassten Werts
ausgegeben wird, und die vorstehend berechnete relative Geschwindigkeit
(Vx, Vy, Vz) stützt.
Auf der Grundlage dieses Ergebnisses (Unterscheidung) und der Mittelposition des
Objekts werden die Fahrt des Subjektfahrzeugs beeinflussende Objekte
gewählt
und die Abstände auf
der Abstandsanzeigeeinheit 15 angezeigt.
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Ferner
berechnet ein Lenkwinkelberechnungsblock 49 einen Lenkwinkel
auf der Grundlage eines Signals des Lenksensors 27 und
ein Gierratenberechnungsblock 51 eine Gierrate auf der
Grundlage eines Signals des Gierratensensors 28. Ferner berechnet
ein Kurven- bzw. Krümmungsradiusberechnungsblock 57 einen
Kurven- bzw. Krümmungsradius
R auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsblock 49,
des Lenkwinkels von dem Lenkwinkelberechnungsblock 49 und
einer Gierrate von dem Gierratenberechnungsblock 51. Der
Objekterkennungsblock 43 bestimmt die Wahrscheinlichkeit,
mit der das Objekt ein Fahrzeug ist, und die Wahrscheinlichkeit,
mit der das Objekt auf der gleichen Fahrspur wie das Subjektfahrzeug
fährt,
wobei es den Kurvenradius R, die Mittelpositionskoordinate (X, Z)
usw. verwendet. Ein Fehlersensorerfassungsblock 44 erfasst
einen beliebigen Fehlerwert der von dem Objekterkennungsblock 43 berechneten
Daten. Wenn die Daten Fehlerwerte aufweisen, wird dies auf der Fehleranzeigeeinheit 17 angezeigt.
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Ein
Block 53 zur Bestimmung eines vorausfahrenden bzw. eines
vor dem Subjektfahrzeug befindlichen Fahrzeugs wählt das vorausfahrende Fahrzeug
auf der Grundlage einer Vielzahl von Daten, die von dem Objekterkennungsblock 43 erhalten werden,
und berechnet einen Abstand Z zum vorausfahrenden Fahrzeug in der
Z-Achsenrichtung
und eine relative Geschwindigkeit Vz. Anschließend bestimmt ein Block 55 zur
Regelung des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstands und zur Bestimmung des Alarms,
ob ein Alarm erzeugt wird, wenn die Alarmbestimmung erfolgt, oder
den Inhalt der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung, wenn die Geschwindigkeitsregelungsbestimmung
erfolgt, und zwar auf der Grundlage des Abstands Z zum vorausfahrenden Fahrzeug,
der relativen Geschwindigkeit Vz, des eingestellten Zustands des
Geschwindigkeitsregelungsschalters 26, des Betätigungszustands
des Bremsschalters 9, der Position des Drosselklappenpositionssensors 11 und
eines Empfindlichkeits einstellwerts der Alarmempfindlichkeitseinstelleinheit 25. Wenn
der Alarm zu erzeugen ist, wird ein Alarmerzeugungssignal an den
Alarmtongenerator 13 gegeben. Bei der Geschwindigkeitsregelungsbestimmung werden
die Steuersignale an die Automatikgetriebssteuereinheit 23,
den Bremszylinder 19 und den Drosselklappenantrieb 21 gegeben,
um die erforderlichen Steueroperationen einzuleiten. Wenn diese Steueroperationen
ausgeführt
werden, werden die erforderlichen Anzeigesignale an die Abstandsanzeigeeinheit 15 gegeben,
um die Zustände
an den Fahrer zu melden.
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Gemäß dem Radargerät 5 dieser
Ausführungsform
wird die Spitzenwertwellenform nicht aufgenommen, indem das Hintergrundrauschen
wie im Stand der Technik subtrahiert wird. Stattdessen wird die
Form der Wellenform des integrierten Signals bestimmt, um die Spitzenwertwellenform
direkt aufzunehmen. Hierdurch können
die drei Probleme ([Problem 1] Der Pegel des Hintergrundrauschens schwankt;
[Problem 2] eine Spitzenwertwellenform mit einer Mehrzahl von Spitzenwerten
wird als eine Spitzenwertwellenformmenge betrachtet; [Problem 3]
wenn das von einem anderen Objekt reflektierte zweite Signal kurz
nach dem Empfang des ersten Reflexionssignals mit einer hohen Spitzenwertintensität empfangen
wird, wird die Spitzenwertwellenform des zweiten Reflexionssignals
nicht erfasst) im Stand der Technik unterdrückt werden. Folglich können die Spitzenwertwellen
der Reflexionsobjekte in geeigneter Weise aufgenommen werden. Die
obige Ausführungsform
kann wie folgt ausgestaltet werden.
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(Erste Ausgestaltung)
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Das
Verfahren zur Aufnahme der Spitzenwertwellenformen der obigen Ausführungsform
kann mit einem Verfahren zur Aufnahme der Spitzenwertwellenformen
unter Verwendung des Hintergrundrauschens gemäß der
US 2005/0200833 kombiniert werden.
22 zeigt
eine Detektorschaltung
86 solch eines Falls.
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Eine
Hintergrundschreibbestimmungseinheit 96 der 22 dient
zu Bestimmung, dass kein Reflexionsobjekt vorhanden ist, und gibt
das Bestimmungsergebnis an eine Hintergrundrauschenspeichereinheit 97 und
an eine Verarbeitungsschalteinheit 99. Wenn das Bestimmungsergebnis,
das kein Reflexionsobjekt vorhanden ist, von der Hintergrundschreibbestimmungseinheit 96 ausgegeben
wird, schaltet die Verarbeitungsschalteinheit 99 die Verbindung
zur oberen Seite in der Figur. Folglich wird das von der Integrierverarbeitungseinheit 88 ausgegebene
integrierte Signal an die Hintergrundrauschenspeichereinheit 97 und
an eine Differenzverarbeitungseinheit 98 gegeben.
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Die
Hintergrundrauschenspeichereinheit 97 speichert dann, wenn
kein Reflexionsobjekt vorhanden ist, ein integriertes Signal, welches
dem Hintergrundrauschen entspricht. Die Differenzverarbeitungseinheit 98 führt die
Verarbeitung zur Entfernung des in der Hintergrundrauschenspeichereinheit 97 gespeicherten
Hintergrundrauschens aus dem integrierten Signal aus, wenn ein Reflexionsobjekt
vorhanden ist, und gibt das integrierte Signal, aus welchem das
Rauschen entfernt wurde, an die Abstandsberechnungseinheit 94.
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Wenn
das Bestimmungsergebnis, dass ein Reflexionsobjekt für eine vorbestimmte
Zeitspanne vorhanden ist, von der Hintergrundschreibbestimmungseinheit 96 ausgegeben
wird, oder wenn der Benutzer den Befehl erteilt hat, zur Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zurückzukehren,
indem er einen Schalter (nicht gezeigt) betätigt, schaltet die Verarbeitungsschalteinheit 99 die
Verbindung demgegenüber
zur unteren Seite in der Figur. Folglich wird die in der obigen
Ausführungsform
beschriebene Verarbeitung ausgeführt.
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Wenn
das Verfahren zur Aufnahme der Spitzenwertwellenform dieser Ausführungsform,
wie vorstehend beschrieben, in Kombination mit dem Verfahren zur
Aufnahme der Spitzenwertwellenform unter Verwendung des Hintergrundrauschens
angewandt wird, kann das Verfahren zur Aufnahme der Spitzenwertwellenform
dieser Ausführungsform
als Übergangsmittel
in einer Situation (Verkehrstau) verwendet werden, in welcher das
Hintergrundrauschen nicht gemessen werden kann.
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(Zweite Ausgestaltung)
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Die
obige Ausführungsform
hat ein Beispiel behandelt, bei welchem die Lichtempfangssignale auf
der Grundlage einer Mehrzahl von Laserstrahlen integriert werden,
die nebeneinander entlang der Abtastlinien in der X-Achsenrichtung
abgestrahlt wurden. Eine vorbestimmte Anzahl von Lichtempfangssignalen
kann jedoch inner halb einer vorbestimmten Zeitspanne integriert
werden, die auf der Grundlage der über einen vorbestimmten Winkel
abgestrahlten Sendewellen ausgegeben werden. In diesem Fall werden
die den vom Reflexionsobjekt reflektierten Wellen entsprechenden
Signalkomponenten ebenso verstärkt.
Hierbei werden jedoch, durch verschiedene Faktoren bedingt, auch
die den Lichtempfangssignalen überlagerten
Komponenten des weißen
Rauschens mit einem kleinen Faktor verstärkt. Folglich zeigen die integrierten
Signale ein verbessertes S/N-Verhältnis des Signalempfangskomponenten
zu den vom Reflexionsobjekt reflektierten Wellen.
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(Dritte Ausgestaltung)
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Bei
der obigen Ausführungsform
hat die Integrierverarbeitungseinheit 88 den Bereich der
zu integrierenden Lichtempfangssignale jedes Mal um ein Lichtempfangssignal
verschoben. Der Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale
kann jedoch jedes Mal um eine Mehrzahl von Empfangssignalen, die
nicht größer als
die Anzahl der zu integrierenden Lichtempfangssignale ist, verschoben
werden. In diesem Fall kann die Auflösung zur Erfassung der integrierten
Signale ebenso verglichen mit dem Fall, bei welchem die Empfangssignale
wenigstens in einer vorbestimmten Anzahl gruppiert werden, um ein
integriertes Signal zu berechnen, verbessert werden.
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(Vierte Ausgestaltung)
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Die
obige Ausführungsform
hat ein Beispiel behandelt, bei welchem die Lichtempfangssignale auf
der Grundlage einer Mehrzahl von Laserstrahlen integriert werden,
die nebeneinander entlang der Abtastlinien in der X-Achsenrichtung
abgestrahlt wurden. Die zu integrierenden Lichtempfangssignale sind
jedoch nicht auf solche Laserstrahlen beschränkt, die nebeneinander in der
X-Achsenrichtung abgestrahlt werden, sondern können diejenigen der Laserstrahlen
sein, die nebeneinander in der Y-Achsenrichtung
abgestrahlt werden. Ferner kann der Bereich der nebeneinander abgestrahlten
Laserstrahlen eine Mehrzahl von Abtastlinien in den Richtungen der X- und der Y-Achse
abdecken.
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(Fünfte
Ausgestaltung)
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Die
obige Ausführungsform
verwendet den Polygonspiegel 73 mit den verschiedenen Ebenenneigungswinkeln
zum zweidimensionalen Abtasten der Laserstrahlen. Dies kann jedoch
ebenso realisiert werden, indem ein Galvano Spiegel verwendet wird, welcher
das Abtasten in der Fahrzeugbreitenrichtung bewirken kann, und indem
ein Mechanismus verwendet wird, welcher den Neigungswinkel der Spiegeloberfläche verändern kann.
Der Polygonspiegel 73 bietet jedoch den Vorteil, dass das
zweidimensionale Abtasten durch einfaches Drehen des Spiegels 73 realisiert
werden kann.
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(Sechste Ausführungsform)
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Bei
der obigen Ausführungsform
werden der Abstand und die entsprechenden Abtastwinkel θx und θy in dem
Laser-Radar-Sensor 5 von dem Polarkoordinatensystem in
ein XYZ-Rechteckkoordinatensystem gewandelt. Es ist jedoch möglich, die
Verarbeitung mit Hilfe des Objekterkennungsblocks 43 auszuführen.
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(Siebte Ausführungsform)
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Die
obige Ausführungsform
hat den Laser-Radar-Sensor 5 unter Verwendung eines Laserstrahls
eingesetzt. Es können
jedoch ebenso elektromagnetische Wellen, wie beispielsweise Millimeterwellen
oder Ultraschallwellen, verwendet werden. Das System ist ferner
nicht auf das Abtastsystem beschränkt. Es kann ein beliebiges
System zur Messung des Azimuts zusätzlich zum Abstand eingesetzt werden.
Wenn beispielsweise ein FMCW-Radar oder ein Doppler-Radar mit Millimeterwellen
verwendet wird, werden die Daten bezüglich des Abstands zum vorausfahrenden
Fahrzeug und die Daten bezüglich der
relativen Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs gleichzeitig über die
reflektierten Wellen (Empfangswellen) erhalten. Folglich ist der
bei einer Verwendung der Laserstrahlen erforderliche Schritt zur
Berechnung der relativen Geschwindigkeit auf der Grundlage der Abstandsdaten
nicht erforderlich.
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(Achte Ausführungsform)
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Bei
der obigen Ausführungsform
werden die integrierten Signale berechnet, indem eine Mehrzahl von
Lichtempfangssignalen integriert werden, um selbst diejenigen Reflexionsobjekte
zu erfassen, welche den Laserstrahl unzureichend reflektieren. Die Reflexionsobjekte
können
jedoch auf der Grundlage der einzelnen Lichtempfangssignale erfasst
werden.
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(Neunte Ausführungsform)
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Die
obige Ausführungsform
zeigt den Fall auf, bei welchem das Radargerät als Radargerät für ein Fahrzeug
verwendet wurde. Das Radargerät
ist jedoch nicht auf eine Fahrzeuganwendung beschränkt, sondern
kann zur Erfassung von beispielsweise Personen, die in vorbestimmte
Bereiche eindringen, verwendet werden.
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(Zehnte Ausführungsform)
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Die
obige Ausführungsform
zeigt ein Beispiel auf, bei welchem das in der 2 gezeigte
Abtastsystem verwendet wird. Die Erfindung kann jedoch in gleicher
Weise ein System verwenden, welches die reflektierten Signale innerhalb
einer vorbestimmten Zeitspanne integriert, indem es den Laserstrahl
in einer vorbestimmten Richtung (in einem vorbestimmten Winkel)
fixiert.