DE102007030823B4

DE102007030823B4 - Radargerät

Info

Publication number: DE102007030823B4
Application number: DE102007030823A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: JP4697072B2; JP2008014722A; US20080007446A1; DE102007030823A1

Abstract

Radargerät mit: einem Radarmittel (75, 83) zum Abstrahlen von gepulsten elektromagnetischen Wellen über einen vorbestimmten Winkelbereich entlang einer Abtastlinie, die in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist, und zum Erzeugen von Empfangssignalen, die Intensitäten von reflektierten Wellen pro Abschnitt anzeigen, wobei den Intensitäten jeweils Punkte zugeordnet sind und wobei die Punkte die Intensität der reflektierten Welle als Signalkomponente in Wellenform beschreiben; einer Zustandsmaschineneinheit (89), welche auf der Grundlage eines zu bestimmenden Punkts, auf der Grundlage der Vorzeichen von Differenzen der Signalkomponente von wenigstens zwei Punkten, die zeitlich vor bzw. hinter dem zu bestimmenden Punkt hegen, und auf der Grundlage der Beträge der Differenzen bestimmt, in welchem Zustand von Spitzenwertsuche, Anstiegsstart, ansteigend, abfallend oder Anstiegsprüfung der zu bestimmende Punkt vorliegt; einem Gruppenbestimmungsmittel (90) zur Bestimmung einer Punktereihe aus einer Mehrzahl von einem vorbestimmten Zustandsübergang folgenden Punkten, wobei diese Punkte von der Zustandsmaschineneinheit (89) bestimmt sind, als eine Gruppe,...

Description

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.
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 aufrecht erhalten werden kann (z. B. in der US 2004/0169840 A1 , welche der JP 2004/177350 A entspricht, und in der US 2005/0200833 A1 , welche der JP 2005/257405 A entspricht, offenbart).
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 Empfangssignale summiert werden.
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.
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.
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.
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.
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.
Gemäß dem in der US 2005/0200833 offenbarten Radargerät wird eine Spitzenwertwellenform des Reflexionsobjekts aufgenommen bzw. erfasst, indem die obige 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.
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.
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.
[Problem 1]
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.
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.
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.
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.
[Problem 2]
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 Iritegrierergebnis der Empfangssignale kleiner als das Hintergrundrauschen ist, keinen negativen Wert, sondern einen Nullwert an.
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.
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.
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.
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.
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.
[Problem 3]
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.
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.
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.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radargerät bereitzustellen, dass eine Spitzenwertwellenform eines Reflexionsobjekts in geeigneter Weise aufnehmen kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Radargerät gemäß Anspruch 1.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Spitzenwertwellenform direkt aufgenommen, indem die Form der Wellenform eines Empfangssignals 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.
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.
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.
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.
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”.

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.
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.
In der 20 entsprechen sich die Gruppen und die den Punkten in jeder 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.
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.
Die Aufgabe, 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:
1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs, auf das ein Radargerät der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
2 ein Blockdiagramm eines Laser-Radar-Sensors;
3 ein Blockdiagramm einer Detektorschaltung in dem Laser-Radar-Sensor;
4 eine Perspektivansicht eines Abstrahlbereichs des Laser-Radar-Sensors;
5 ein Wellenformdiagramm, welches die von einem A/D-Wandler in der Detektorschaltung ausgeführte Digitalisierung der Lichtempfangssignale zeigt;
6 ein schematisches Diagramm eines Bereichs der zu integrierenden Empfangssignalen, wenn der Bereich der zu integrierenden Lichtempfangssignale auf vier gesetzt ist;
7 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Verarbeitung zum Integrieren einer Mehrzahl von Lichtempfangssignalen;
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;
9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Zustände (Spitzenwertsuche ST1, Anstiegsstart ST2, Ansteigend ST3, Abfallend ST4, Anstiegsprüfung ST5) in der Wellenform eines integrierten Signals;
10A und 10B Diagramme eines zu bestimmenden Punkts (Prüfpunkt) und zweier Punkten, die in zeitlicher Reihenfolge vor bzw. hinter dem obigen Punkt liegen;
11 ein Diagramm von Zustandsübergängen bei einer Bestimmung von Prüfpunkten;
12 ein Zustandsdiagramm für eine erste Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
13 ein Zustandsdiagramm für eine zweite Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
14 ein Zustandsdiagramm für eine dritte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
15 ein Zustandsdiagramm für eine vierte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
16 ein Zustandsdiagramm für eine fünfte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
17 ein Zustandsdiagramm für eine sechste Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
18 ein Zustandsdiagramm für eine siebte Bestimmung in dem Zustandsübergangsdiagramm;
19A und 19B Diagramme eines Verfahrens zur Entfernung einer Offset-Komponente Hs aus einer Signalkomponente PKi jedes zu einer Spitzenwertgruppe PK gehörenden Punkts;
20 ein Diagramm zur Veranschaulichung integrierter Signale nach einer Entfernung des Offsets und von Gruppennummern;
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;
22 ein Blockdiagramm der Detektorschaltung gemäß einer modifizierten Ausführungsform;
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;
24 ein Diagramm zur Veranschaulichung des zwei Teile aufweisenden Integrationsergebnisses der Empfangssignale und des Hintergrundrauschens in dem herkömmlichen Fall;
25 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer zwei Spitzenwerte aufweisenden Spitzenwertwellenform in dem herkömmlichen Fall; und
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ausgefegt, dass der Längsabtastwinkel θy einen Winkel zwischen der Z-Achse und einer Projektionslinie des Laserstrahls auf die Y-Z-Ebene und der Querabtastwinkel θx einen Winkel zwischen der Z-Achse und einer Projektionslinie des Laserstrahls auf die X-Z-Ebene beschreibt.
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. Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb der Detektorschaltung 86 beschrieben.
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 Abtastfrequenz 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.
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.
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.
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.
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.
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 Lichtempfangssignalkomponente 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.
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.
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 Laserstrahlen und einem maximalen Erfassungsabstand auf einen beliebigen Wert gesetzt werden.
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.
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).
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.
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.
(Erste Bestimmung #1D)

(c > b) UND [(c – b) > Th (Schwellenwert)] UND (a > b) Bedingung 1
(c > b) UND [(c – b) > Th] UND [(c – b) > (|b – a| × 2)] Bedingung 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)

(c > b) UND [(c – b) > Th/4] UND [(c – b) > (|b – a| × 3)] Bedingung 1
(c > b) UND (b > a) UND [(c – b) + (b – a) > (Th × 0.625)] Bedingung 2

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 Spitrenwertwellenform 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 Spitzenwerkwellenform 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)

(c > b) UND (a < b) Bedingung

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)

(c < b) UND (b < a) UND (a – b) > Th UND (a – b) > (b – c) × 4 Bedingung 1
|b – c| < Th UND b < a UND (a – b) > Th UND (a – b) > (b – c) × 4 Bedingung 2

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)

|b – c| < Th UND (b < a) UND nicht [(a – b) > Th UND (a – b) > (b – c) × 4] UND c > b UND (c – b) < Th Bedingung

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, warm 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)

(c < b) UND (a < b) Bedingung

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.
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”.
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.
(Fünfte Bestimmung #5D)

(b < a) Bedingung

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.
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.
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.
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.
Bei einer Gruppe (Spitzenwertgruppe PK), die, wie beispielsweise in 19A gezeigt, eine Spitzenwertwellenform bildet, wird eine Signalkomponente (Integrierergebnis 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Signalkomponente 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.
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.
Die Laser-Radar-CPU 70 bildet auf der Grundlage des von der Abstandsberechnungseinheit 94 eingegebenen Abstands zum Reflexionsobjekt und der Abtastwinkel θx und θy der entsprechenden Laserstrahlen Positionsdaten. Die Positionsdaten des Reflexionsobjekts werden insbesondere über den Abstand und die Abtastwinkel 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.
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.
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.
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 (Geschwindigkeit 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.
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.
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 Vqz. 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 Empfindlichkeitseinstellwerts der Alarmempfindlichkeitseinsteileinheit 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.
Gemäß dem Radargerät 5 dieser Ausführungsform wird die Spitzenwortwellenform 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.
(Erste Ausgestaltung)
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.
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.
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.
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.
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.
(Zweite Ausgestaltung)
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 innerhalb 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.
(Dritte Ausgestaltung)
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.
(Vierte Ausgestaltung)
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.
(Fünfte Ausgestaltung)
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.
(Sechste Ausführungsform)
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.
(Siebte Ausführungsform)
Die obige Ausführungsform hat den Laser-Radar-Sensor 5 unter Verwendung eines Laserstrahls eingesetzt. Es können jedoch ebenso elektromagnetische Wellen, wie beispielsweise Millimeterwellen, 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.
(Achte Ausführungsform)
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.
(Neunte Ausführungsform)
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.
(Zehnte Ausführungsform)
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.

Claims

Radargerät mit: einem Radarmittel (75, 83) zum Abstrahlen von gepulsten elektromagnetischen Wellen über einen vorbestimmten Winkelbereich entlang einer Abtastlinie, die in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist, und zum Erzeugen von Empfangssignalen, die Intensitäten von reflektierten Wellen pro Abschnitt anzeigen, wobei den Intensitäten jeweils Punkte zugeordnet sind und wobei die Punkte die Intensität der reflektierten Welle als Signalkomponente in Wellenform beschreiben; einer Zustandsmaschineneinheit (89), welche auf der Grundlage eines zu bestimmenden Punkts, auf der Grundlage der Vorzeichen von Differenzen der Signalkomponente von wenigstens zwei Punkten, die zeitlich vor bzw. hinter dem zu bestimmenden Punkt hegen, und auf der Grundlage der Beträge der Differenzen bestimmt, in welchem Zustand von Spitzenwertsuche, Anstiegsstart, ansteigend, abfallend oder Anstiegsprüfung der zu bestimmende Punkt vorliegt; einem Gruppenbestimmungsmittel (90) zur Bestimmung einer Punktereihe aus einer Mehrzahl von einem vorbestimmten Zustandsübergang folgenden Punkten, wobei diese Punkte von der Zustandsmaschineneinheit (89) bestimmt sind, als eine Gruppe, die eine Spitzenwertwellenform bildet, welche den Empfang einer von einem Refiexionsobjekt reflektierten Welle beschreibt; einer Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit (93) zum Auswählen von Empfangssignalen der Punktereihe, die zu der Gruppe gehört, welche die von dem Gruppenbestimmungsmittel (90) bestimmte Spitzenwertwellenform bildet; und einem Erfassungsmittel (70, 94) zur Erfassung des Reflexionsobjekts auf der Grundlage der von der Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit (93) ausgewählten Empfangssignale der Punktereihe.
Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Verarbeitungsmittel aufweist, um die Empfangssignale einer Punktereihe zu speichern, die zur die Spitzenwertwellenform bildenden Gruppe gehört, und eine Verarbeitung zur Änderung der Beträge der Signalkomponenten von nicht zur Gruppe gehörenden Punkte auf Null auszuführen.
Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner aufweist: ein Offset-Speichermittel (91) zur Speicherung einer Signalkomponente eines Punkts, der von der Zustandsmaschineneinheit (89) derart bestimmt wird, dass er in der Punktereihe, die zur die Spitzenwertwellenform bildenden Gruppe gehört, in einem Anstiegsstartzustand vorliegt, als Offset-Komponente; und ein Offset-Entfernungsmittel (93) zur Entfernung des Offsets aus den Signalkomponenten von Punkten, die zur die Spitzenwertwellenform bildenden Gruppe gehören.
Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Gruppendatenspeichermittel (92) aufweist, das dann, wenn eine Mehrzahl von die Spitzenwertwellenformen bildenden Gruppen vorhanden sind, allen zu den Gruppen gehörenden Punkten Gruppendaten verleiht, um die Gruppen zu unterscheiden, und die Empfangssignale der zu den Gruppen gehörenden Punktereihen in Bezug auf die Gruppendaten speichert.
Radargerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit (93) ein Gruppenspezifizierungsmittel aufweist, um die der aufzunehmenden Gruppe verliehenen Gruppendaten zu spezifizieren, und Empfangssignale der Punktereihe, welcher die Gruppendaten verliehen werden, die mit den von dem Gruppenspezifizierungsmittel spezifizierten Gruppendaten übereinstimmen, aufnimmt.
Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner aufweist: ein Integriermittel (88) zum integrieren einer vorbestimmten Anzahl der Empfangssignale, die auf der Grundlage einer vorbestimmten Anzahl von nebeneinander von dem Radarmittel abgestrahlten Sendewellen erzeugt werden, und zur Erzeugung integrierter Signale dieser, wobei die Zustandsmaschineneinheit (89), die Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit (93) und das Erfassungsmittel (70, 94) die von dem Integriermittel erzeugten integrierten Signale als die Empfangssignale verwenden.
Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner aufweist: ein Integriermittel (88) zum Integrieren einer vorbestimmten Anzahl der auf der Grundlage der von dem Radarmittel in einem vorbestimmten Winkel abgestrahlten Sendewellen erzeugten Empfangssignale innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne und zur Erzeugung der integrierten Signale dieser, wobei die Zustandsmaschineneinheit (89), die Differenzverarbeitungs-/Speichereinheit (93) und das Erfassungsmittel (70, 94) die von dem Integriermittel erzeugten integrierten Signale als die Empfangssignale verwenden.