DE102013204628A1 - Radarvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Radarvorrichtung (10) geschaffen, die eine Generatoreinheit (13c), eine Schätzeinheit (13d) und eine Bestimmungseinheit (13e) aufweist. Die Generatoreinheit (13c) erzeugt ein Frequenzspektrum aus einem Beat-Signal, das einer vorbestimmten Periode entspricht. Die Schätzeinheit (13d) schätzt eine Peak-Frequenz, die einem Target entspricht, auf der Basis von einer vergangenen Periode entsprechenden Positionsinformation des Targets. Die Bestimmungseinheit (13e) bestimmt für das der aktuellsten Periode entsprechende Frequenzspektrum, ob die Peak-Frequenz ein dem Target entsprechender Peak ist, indem sie die Energie, die nahe der von der Schätzeinheit (13d) geschätzten Peak-Frequenz auftritt, mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die hier erläuterte Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung.
  • 2. Beschreibung des relevanten Standes der Technik
  • Es ist eine herkömmliche Radarvorrichtung bekannt, die ein frequenzmoduliertes Continuous-Wave-Signal aussendet und einen Abstand zu einem Target und eine relative Geschwindigkeit zu dem Target aus einer Differenz zwischen den Frequenzen einer ausgesandten Welle und einer reflektierten Welle berechnet.
  • Als Radarvorrichtung dieses Typs wurde eine Radarvorrichtung vorgeschlagen, die ein Target auf der Basis der Energie-Peaks bei jeweiligen Frequenzen detektiert, die als Ergebnis einer Frequenzanalyse eines Empfangssignals erhalten wurden (im Folgenden als "Frequenzspektrum" bezeichnet) (siehe z.B. die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-47806 ).
  • Die oben beschriebene herkömmliche Technologie ist jedoch mit dem Problem behaftet, dass es schwierig ist, ein Target zu detektieren, das sich in einem kurzen Abstand von der Radarvorrichtung befindet.
  • Insbesondere können in einem Frequenzspektrum auftretende Peaks möglicherweise nicht nur Peaks enthalten, die einem Target entsprechen, sondern auch einen Oberwellen-Peak, der einer Frequenz eines ganzzahligen Vielfachen einer Frequenz des Peaks entspricht. In diesem Fall wird mit abnehmendem Abstand zu dem Target die Frequenz-Differenz zwischen den Peaks kleiner, so dass die Peaks einander überlappen.
  • Somit wird, wenn ein Target in einem kurzen Abstand von der Radarvorrichtung existiert, ein dem Target entsprechender Peak von dem Oberwellen-Peak verdeckt, so dass es schwierig wird, das Target zu detektieren. Im Übrigen ist es wahrscheinlich, dass dieses Problem im Fall einer Nachführsteuerung eines Objekts auftritt, das sich als Target in einem kurzen Abstand von der Radarvorrichtung befindet, wie z.B. bei der Nachführung eines Verkehrsstaus.
  • Ein Aspekt der Ausführungsform wurde angesichts der oben angeführten Situation konzipiert, und es ist eine Aufgabe der Ausführungsform, eine Radarvorrichtung bereitzustellen, mittels derer ein Target, das sich in einem kurzen Abstand von der Radarvorrichtung befindet, mit verbesserter Präzision detektiert werden kann.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Eine Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform weist eine Generatoreinheit, eine Schätzeinheit und eine Bestimmungseinheit auf. Die Generatoreinheit erzeugt ein Frequenzspektrum aus einem Beat-Signal, das einer vorbestimmten Periode entspricht. Die Schätzeinheit schätzt eine Peak-Frequenz, die einem Target entspricht, auf der Basis von Positionsinformation des Targets, welche einer vergangenen Periode entspricht. Die Bestimmungseinheit bestimmt für das der aktuellsten Periode entsprechende Frequenzspektrum, ob die Peak-Frequenz ein dem Target entsprechender Peak ist, indem sie die Energie, die nahe der von der Schätzeinheit (13d) geschätzten Peak-Frequenz auftritt, mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
  • Gemäß einem Aspekt der Ausführungsform ist es möglich, die Präzision des Detektierens eines Targets, das sich in einem kurzen Abstand von der Radarvorrichtung befindet, zu verbessern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und vieler durch sie erzielter Vorteile ergibt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen Folgendes gezeigt ist:
  • 1 zeigt ein exemplarisches Schaubild zur Veranschaulichung des Verhältnisses zwischen einem echten Target-Peak und einem Oberwellen-Peak;
  • 2 zeigt ein exemplarisches Schaubild eines Peak-Detektionsverfahrens gemäß einer hier erläuterten Ausführungsform;
  • 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Radarvorrichtung;
  • 4A zeigt ein erstes exemplarisches Schaubild eines FM-CW-Systems;
  • 4B zeigt ein zweites exemplarisches Schaubild eines FM-CW-Systems;
  • 5 zeigt ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels von Frequenzspektren;
  • 6 zeigt ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels von Positionsinformation;
  • 7 zeigt ein exemplarisches Schaubild einer Kurz-Abstands-Prüfung auf der Basis eines geschätzten DN-Peak-Werts; und
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs eines von der Radarvorrichtung durchgeführten Vorgangs.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Radarvorrichtung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert. Bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Fall, in dem – unter verschiedenen Millimeterwellen-Radarsystemen – ein sogenanntes FM-CW-(Frequenzmodulations-Continuous-Wave-)System verwendet wird. Das FM-CW-System wird im Weiteren noch anhand von 4A und 4B beschrieben.
  • Zunächst wird ein Peak-Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform anhand von 1 und 2 erläutert. 1 zeigt ein exemplarisches Schaubild zur Veranschaulichung des Verhältnisses zwischen einem echten Target-Peak und einem Oberwellen-Peak, und 2 zeigt ein exemplarisches Schaubild eines Peak-Detektionsverfahrens gemäß einer hier erläuterten Ausführungsform.
  • In 1 und 2 sind schematische Schaubilder eines "Frequenzspektrums" gezeigt, das durch Synthetisieren einer ausgesandten Welle, die in eine sogenannte Dreieckwelle frequenzmoduliert ist, und einer reflektierte Welle erhalten wird, die durch Reflektieren der ausgesandten Welle von einem Target entsteht, wobei dann eine Frequenzanalyse an der synthetisierten Welle vorgenommen wird.
  • In den Schaubildern gemäß 1 und 2 ist die "Frequenz" an der Abszisse und die "Energie" an der Ordinate eingezeichnet. Eine "Frequenz" an der Abszisse kann dabei eine Frequenz sein, die durch eine vorbestimmte Frequenzbreite normalisiert ist.
  • Der Übersicht halber ist in 1 und 2 ein Fall gezeigt, in dem ein einziges Target vorhanden ist. Dabei zeigen 1 und 2 – unter den Peaks harmonischer Wellen – nur einen Harmonikwellen-Peak, der einer zweiten harmonischen Welle entspricht.
  • Gemäß der Darstellung in 1 ist ein Frequenzspektrum 100a ein Spektrum zum Zeitpunkt "t – 1", und ein Frequenzspektrum 100b ist ein Spektrum zum Zeitpunkt "t". Eine Differenz zwischen den Zeiten "t" und "t – 1" (d.h. ein Zeitschritt) lautet dabei z.B. T (ein fester Wert).
  • "F" bezeichnet eine Frequenz, die einem echten Peak entspricht, und "F2" bezeichnet eine Frequenz, die einer zweiten harmonischen Welle entspricht. Ferner ist mit "t – 1" angegeben, dass die Frequenz dem Spektrum zum Zeitpunkt "t – 1" entspricht, und mit "t" ist angegeben, dass sie dem Spektrum zum Zeitpunkt "t" entspricht.
  • Wie in dem Frequenzspektrum 100a in 1 ersichtlich ist, enthält das Frequenzspektrum 100a einen Peak 101, der ein echter Peak ist, welcher einem Target entspricht, und einen Peak 102, der ein Harmonikwellen-Peak des echten Peaks ist. Eine Frequenz des Peaks 101 lautet Ft – 1, und eine Frequenz des Peaks 102 lautet F2t – 1.
  • Ferner ist in den Frequenzspektren 100a und 100b die Energie des Peaks 101 niedriger als die Energie des Peaks 102; dies ist jedoch deshalb der Fall, weil als Beispiel ein Filter verwendet wird, der Niedrigfrequenz-Energie reduziert, und dies ist nicht als Angabe eines Größenverhältnisses zwischen jeweiligen Energien der Peaks zu verstehen.
  • Wenn sich das dem Peak 101 entsprechende Target nähert, wie in dem Frequenzspektrum 100b gezeigt, werden die jeweiligen Frequenzen der Peaks niedriger als die in dem Frequenzspektrum 100a gezeigten Werte. Wenn sich ein Harmonikwellen-Peak schneller als ein echter Peak bewegt (wenn eine Frequenz schnell abnimmt), überlappen dabei die Peaks einander.
  • Somit ist, wie in dem Frequenzspektrum 100b dargestellt, eine synthetische Welle 103 zu beobachten, in der die Peaks 101 und 102 synthetisiert sind, und somit wird der echte Peak 101 von der synthetischen Welle 103 verdeckt, so dass es schwierig wird, die (auf der Frequenzachse gelegene) Position des echten Peaks 101 zu bestimmen. Es bereitet nämlich Schwierigkeiten, eine Peak-Frequenz "Ft" des echten Peaks 101 zu finden.
  • Deshalb wird bei dem Peak-Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Peak-Frequenz "Ft" des echten Peaks 101 entsprechend dem folgenden Vorgang detektiert.
  • Wie 2 zeigt, wird bei dem Peak-Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Frequenz "Ft" des echten Peaks 101 zum Zeitpunkt "t" auf der Basis der Frequenz "Ft – 1" des echten Peaks 101 zum Zeitpunkt "t – 1" geschätzt (siehe Schritt S1 in 2). Details der Frequenzschätzung werden noch anhand von 6 beschrieben.
  • Anschließend wird hinsichtlich der synthetischen Welle 103 zum Zeitpunkt "t" die Energie "Pt" an der Frequenz "Ft" (siehe Punkt 201 in 2) mit einem vorbestimmten Schwellenwert "ThP" verglichen (siehe Schritt S2 in 2).
  • Wenn die Energie "Pt" gleich dem vorbestimmten Schwellenwert "ThP" oder höher als dieser ist, wird angenommen, dass eine Frequenz des echten Peaks 101 zum Zeitpunkt "t" die Frequenz "Ft" ist. Es wird nämlich angenommen, dass zum Zeitpunkt "t" der echte Peak 101 mit der Frequenz "Ft" existiert, und die Frequenz "Ft" wird als eine dem Target entsprechende Peak-Frequenz behandelt.
  • In dieser Weise kann entsprechend dem Peak-Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst in dem Fall, dass ein Peak eines in einem kurzen Abstand vorhandenen Targets von einem Harmonikwellen-Peak oder einem Rauschen verdeckt wird und somit nicht beobachtet werden kann, eine dem Target entsprechende Peak-Frequenz detektiert werden, indem der oben beschriebene "Annahme-Vorgang" durchgeführt wird.
  • Ferner wird bei dem Peak-Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine geschätzte Peak-Frequenz nicht direkt akzeptiert, sondern unter der Bedingung akzeptiert, dass die der geschätzten Peak-Frequenz entsprechende Energie gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder höher als dieser ist. Somit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der ein tatsächlich nicht existierendes Objekt irrtümlicherweise als ein Target detektiert wird. Anders ausgedrückt besteht die Möglichkeit, die Präzision des Detektierens eines Targets zu verbessern, das sich in einem kurzen Abstand befindet.
  • Ferner wird bei dem Peak-Detektionsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform die oben beschriebene Peak-Detektion einzeln für jeden Abschnitt eines UP-Beat-Abschnitts (siehe 4A) und eines DN-Beat-Abschnitts (siehe 4A) anhand einer Wellendifferenz zwischen einer ausgesandten Welle und einer reflektierten Welle (im Folgenden als "Beat-Signal" bezeichnet) durchgeführt. Dies wird noch im Zusammenhang mit 4A und 4B beschrieben.
  • Im Folgenden wird anhand von 3 ein Beispiel einer Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Radarvorrichtung 10. Dabei zeigt 3 aus Gründen der Übersicht nur die Konfiguration eines Teils der Radarvorrichtung 10.
  • Gemäß 3 weist die Radarvorrichtung 10 eine Sendeantenne 11, eine Empfangsantenne 12, eine Steuereinheit 13 und eine Speichereinheit 14 auf. Die Steuereinheit 13 weist eine Sendeeinheit 13a, eine Empfangseinheit 13b, eine Frequenzanalyse-Einheit 13c, eine Peak-Schätzeinheit 13d, eine Target-Bestimmungseinheit 13e und eine Ausgabeeinheit 13f auf. In der Speichereinheit 14 wird Positionsinformation 14a gespeichert.
  • Die Sendeantenne 11 ist eine Antenne, von der mittels der Sendeeinheit 13a der Steuereinheit 13 eine frequenzmodulierte kontinuierliche Welle zu einem Target hin ausgegeben wird. Ein (nicht gezeigter) Konvertierer, der ein von der Sendeeinheit 13a erzeugtes Digitalsignal zu einem Analogsignal konvertiert, ist zwischen der Sendeantenne 11 und der Sendeeinheit 13a platziert. Dabei ist, wenn die Radarvorrichtung 10 in einem Fahrzeug installiert ist, die Sendeantenne 11 z.B. derart platziert, dass sie (in der Bewegungsrichtung) zur Vorderseite des Fahrzeugs hin gerichtet ist.
  • Die Empfangsantenne 12 ist eine Antenne, die eine reflektierte Welle empfängt, bei der es sich um eine von der Sendeantenne 11 ausgesandte Sendewelle handelt, welche von einem Target reflektiert wird, und die an die Empfangseinheit 13b der Steuereinheit 13 ein Empfangssignal ausgibt. Ferner ist, wenn die Radarvorrichtung 10 in einem Fahrzeug installiert ist, die Empfangsantenne 12 z.B. derart platziert, dass sie in gleicher Weise wie die Sendeantenne 11 (in der Bewegungsrichtung) zur Vorderseite des Fahrzeugs hin gerichtet ist.
  • Als Empfangsantenne 12 kann eine sogenannte Array-Antenne verwendet werden, bei der mehrere Antennen in Array-Form miteinander verbunden sind. In diesem Fall werden jeweilige Signale, die seitens der Empfangsantenne 12 empfangen werden, in der Empfangseinheit 13b synthetisiert. Durch eine derartige Verwendung einer Array-Antenne als Empfangsantenne 12 kann ein Target mit größerer Sicherheit erfasst werden.
  • Die Steuereinheit 13 steuert die gesamte Radarvorrichtung 10. Die Sendeeinheit 13a erzeugt ein Sendewellensignal, das zu einer Dreieckwelle frequenzmoduliert wird, und gibt das erzeugte Sendewellensignal an die Sendeantenne 11 aus. Dabei ist, wie oben beschrieben, das von der Sendeeinheit 13a erzeugte Sendewellensignal ein Digitalsignal, und dieses wird von dem (nicht gezeigten) Konvertierer, der zwischen der Sendeantenne 11 und der Sendeeinheit 13a platziert ist, zu einem Analogsignal konvertiert, und dann wird das konvertierte Analogsignal von der Sendeantenne 11 ausgegeben.
  • Die Empfangseinheit 13b berechnet eine Differenz zwischen einem an der Empfangsantenne 12 empfangenen Reflexionswellensignal (einem Analogsignal) und einem von der Sendeantenne 11 ausgesandten Sendewellensignal (einem Analogsignal) und konvertiert die Differenz zu einem Digitalsignal. Dann gibt die Empfangseinheit 13b das konvertierte Digitalsignal an die Frequenzanalyse-Einheit 13c weiter. Eine Differenz zwischen einem Reflexionswellensignal und einem Sendewellensignal wird dabei als "Beat-Signal" bezeichnet.
  • Im Folgenden wird ein von der Empfangseinheit 13b durchgeführter Vorgang anhand von 4A und 4B erläutert. 4 zeigt ein erstes exemplarisches Schaubild eines FM-CW-Systems, und 4B zeigt ein zweites exemplarisches Schaubild eines FM-CW-Systems. Dabei zeigt 4A eine ausgesandte Welle und eine reflektierte Welle, und 4B zeigt ein Beat-Signal. In den Schaubildern der 4A und 4B ist die "Zeit" an der Abszisse und die "Frequenz" an der Ordinate eingezeichnet.
  • Wie 4A zeigt, ist, wenn eine ausgesandte Welle 401, die in eine sogenannte Dreieckwelle frequenzmoduliert wurde, zu einem Target ausgesandt worden ist, eine reflektierte Welle 402 zu beobachten, die der ausgesandten Welle 401 nacheilt. In den Dreieckwellen, in welche die ausgesandte Welle und eine empfangene Welle frequenzmoduliert worden sind, ist ein Abschnitt, in dem die ausgesandte Welle und die empfangene Welle aufwärts (up) sind, ein "UP-Beat-Abschnitt (Upbeat-Abschnitt)", und ein Abschnitt, in dem die ausgesandte Welle und die empfangene Welle abwärts (down) sind, ein "DN-Beat-Abschnitt (Downbeat-Abschnitt)".
  • In dem in 4A gezeigten Fall entspricht ein Intervall von dem Zeitpunkt "Ta" zu dem Zeitpunkt "Tb" einem UP-Beat-Abschnitt, und ein Intervall von dem Zeitpunkt "Tb" zu dem Zeitpunkt "Tc" entspricht einem DN-Beat-Abschnitt. Anschließend wird durch Berechnen eines Absolutwerts einer Differenz zwischen der ausgesandten Welle 401 und der reflektierten Welle 402 ein Beat-Signal erhalten, das in 4B gezeigt ist.
  • Gemäß 4B weist das Beat-Signal ein UP-Beat-Signal 403, das dem UP-Beat-Abschnitt entspricht, und ein DN-Beat-Signal 404 auf, das dem DN-Beat-Abschnitt entspricht. Wenn die Anzahl der zu detektierenden Targets eins beträgt, wie in 4B gezeigt, lautet eine das UP-Beat-Signal 403 repräsentierende Frequenz "Fu", und eine das DN-Beat-Signal 404 repräsentierende Frequenz lautet "Fd". Somit können durch Verwendung dieser Frequenzen ein Abstand zu dem Target und eine Relativgeschwindigkeit zu dem Target berechnet werden.
  • Insbesondere ist, wenn ein Abstand zu dem Target mit "X" bezeichnet ist und eine Relativgeschwindigkeit zu dem Target mit "V" bezeichnet ist, ein Abstand "X" durch "X – k1(Fu + Fd)/2" ausgedrückt, und eine Relativgeschwindigkeit V ist durch "V – k2(Fu – Fd)/2" ausgedrückt. Dabei sind "k1"und "k2" vorbestimmte Koeffizienten. Wie oben beschrieben können die Frequenz "Fu" und die Frequenz "Fd" aus dem Beat-Signal detektiert werden, und somit lassen sich der Abstand "X" und die Relativgeschwindigkeit "V" berechnen.
  • 4A und 4B zeigen den Fall eines einzigen Targets; falls jedoch mehrere Targets vorhanden sind, sind das UP-Beat-Signal 403 und das DN-Beat-Signal 404 als eine synthetische Welle zu beobachten, in der jeweilige Peak-Frequenzen, die den Targets entsprechen, synthetisiert sind. Somit werden, wie noch beschrieben wird, die sämtlichen Targets entsprechenden Peak-Frequenzen detektiert, indem an jedem Beat-Signal eine Frequenzanalyse mittels einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) oder dgl. durchgeführt wird.
  • Nochmals anhand von 3 wird nun die Erläuterung der Steuereinheit 13 fortgesetzt. Die Frequenzanalyse-Einheit 13c nimmt an einem Beat-Signal, das von der Empfangseinheit 13b her empfangen wird, eine FFT vor, wodurch ein Frequenzspektrum erzeugt wird.
  • Ferner erzeugt die Frequenzanalyse-Einheit 13c jeweilige Frequenzspektren des UP-Beat-Signals 403 (siehe 4B) und des DN-Beat-Signals 404 (siehe 4B). Dann gibt die Frequenzanalyse-Einheit 13c die erzeugten Frequenzspektren an die Peak-Schätzeinheit 13d weiter.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel des von der Frequenzanalyse-Einheit 13c erzeugten Frequenzspektrums anhand von 5 erläutert. 5 zeigt ein Schaubild eines Beispiels der Frequenzspektren. Ferner ist in dem Schaubild von 5 die "Frequenz" an der Abszisse und die "Energie" an der Ordinate eingezeichnet. Dabei ist in 5 ein Fall gezeigt, in dem in jedem der Frequenzspektren Peaks vorhanden sind, die den beiden Targets TG1 und TG2 entsprechen.
  • Die oben beschriebene Frequenzanalyse-Einheit 13c erzeugt ein UP-Beat-Spektrum 403a, das ein dem UP-Beat-Signal 403 (siehe 4B) entsprechendes Frequenzspektrum ist, und ein DN-Beat-Spektrum 404a, das ein dem DN-Beat-Signal 404 (siehe 4B) entsprechendes Frequenzspektrum ist. Dann schätzt die Peak-Schätzeinheit 13d, wenn sie die Frequenzspektren (das UP-Beat-Spektrum 403a und das DN-Beat-Spektrum 404a) empfangen hat, jeweilige den Targets entsprechende Peak-Frequenzen für jede der Frequenzspektren.
  • Ferner erscheint gemäß 5, wenn sich die Targets in der Nähe befinden, das UP-Beat-Spektrum 403a auf der Seite einer niedrigeren Frequenz als das DN-Beat-Spektrum 404a. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass das DN-Beat-Spektrum 404a eine Überlappung zwischen einem echten Peak, der einem Target entspricht, und einem (nicht gezeigten) Harmonikwellen-Peak zeigt, als dies bei dem UP-Beat-Spektrum 403a der Fall ist.
  • Somit führt die später noch zu beschreibende Target-Bestimmungseinheit 13e eine Kurz-Distanz-Prüfung unter Verwendung des DN-Beat-Spektrums 404a durch; entsprechende Details werden noch anhand von 7 beschrieben. Ferner kann die Target-Bestimmungseinheit 13e auch derart konfiguriert sein, dass sie die Kurz-Distanz-Prüfung nicht durchführt. Zudem kann ein Winkel zu einem Target mittels einer allgemeinen Technik (z.B. eines Modus-Vektor-Verfahrens) berechnet werden.
  • Nochmals anhand von 3 wird nun die Erläuterung der Steuereinheit 13 fortgesetzt. Die Peak-Schätzeinheit 13d schätzt jeweilige Peak-Frequenzen für jedes der von der Frequenzanalyse-Einheit 13c her empfangenen Frequenzspektren auf der Basis der in der Speichereinheit 14 gespeicherten Positionsinformation 14a. Ferner führt die Peak-Schätzeinheit 13d auch einen Normal-Peak-Detektionsvorgang durch (z.B. einen Vorgang, in dem ein aufwärts-konvexer Teil eines Frequenzspektrums als ein Peak detektiert wird).
  • Im Folgenden wird ein von der Peak-Schätzeinheit 13d durchgeführter Peak-Frequenz-Schätzvorgang anhand von 6 erläutert. 6 zeigt ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels der Positionsinformation 14a. Wie aus 6 ersichtlich ist, handelt es sich bei der Positionsinformation 14a um Information, die z.B. ein "Target-Identifikation"-Item, ein "Abstand"-Item, ein "Relativgeschwindigkeit"-Item, ein "Winkel"-Item und ein "Priorität"-Item enthält.
  • Ferner wird in der Positionsinformation 14a Information gespeichert, die dem Target mittels der Target-Bestimmungseinheit 13e zugeordnet worden ist. Jedoch wird in der Positionsinformation 14a keine Information über einen Peak gespeichert, der durch eine Rauschkomponente verursacht worden ist.
  • In dem "Target-Identifikation"-Item wird eine Identifikation zum Identifizieren eines Targets gespeichert. In dem "Abstand"-Item wird ein mittels der oben beschriebenen Gleichung berechneter Abstand zu dem Target gespeichert. In dem "Relativgeschwindigkeit"-Item wird eine mittels der oben beschriebenen Gleichung berechnete Relativgeschwindigkeit relativ zu dem Target gespeichert. In dem "Winkel"-Item wird ein relativ zu dem Target vorhandener Winkel gespeichert. In dem "Priorität"-Item wird eine Priorität gespeichert, die eine Peak-Schätzungs-Prioritätenabfolge angibt.
  • Beispielsweise wird ein Target, dem eine Target-Identifizierung "TG1" zugeordnet ist und dessen Priorität "1" beträgt, einem Schätzvorgang vor einem Target unterzogen, dem eine Target-Identifizierung "TG2" zugeordnet ist und dessen Priorität "2" beträgt. In dieser Weise wird der Schätzvorgang an den Targets sequentiell in der Reihenfolge der Priorität vorgenommen; somit kann, beispielsweise wenn zahlreiche Targets vorhanden sind und nicht viel Zeit zur Durchführung des Vorgangs verbleibt, ein Hochrisiko-Target (z.B. ein Target, das wahrscheinlich mit der Radarvorrichtung 10 kollidieren wird) vor Niedrigrisiko-Targets verarbeitet werden.
  • Hier werden Werte eines Targets, das zu einem Zeitpunkt "t – 1" detektiert wurde, innerhalb der Positionsinformation 14a in dem "Abstand"-Item bzw. dem "Relativgeschwindigkeit"-Item gespeichert. Dann schätzt die oben beschriebene Peak-Schätzeinheit 13d einen Abstand und eine Relativgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt "t" aus dem Abstand und der Relativgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt "t – 1".
  • Anschließend schätzt die Peak-Schätzeinheit 13d eine Peak-Frequenz zum Zeitpunkt "t" aus dem Abstand und der Relativgeschwindigkeit zum Zeitpunkt "t". Im Folgenden wird der Fall einer in 6 gezeigten Target-Identifizierung "TG1" erläutert.
  • Wenn ein Zeitschritt mit "T" bezeichnet ist und die Relativgeschwindigkeit als invariabel angenommen wird, beträgt die zum Zeitpunkt "t" vorhandene Relativgeschwindigkeit "V1", und der Abstand zum Zeitpunkt "t" beträgt "X1 + TxV1" (V1 ist ein Minus-Wert).
  • Somit werden, indem "X1 + TxV1" und "V1" für "X" in der oben angeführten Gleichung "X – k1(Fu + Fd)/2" bzw. für "V" in der Gleichung "V – k2(Fu – Fd)/2" eingesetzt wird, "Fu" und "Fd" gelöst, so dass eine zum Zeitpunkt "t" bestehende Peak-Frequenz erhalten werden kann.
  • Insbesondere werden eine Peak-Frequenz "Fu", die dem Target TG1 an dem UP-Beat-Spektrum 403a (siehe 5) entspricht, und eine Peak-Frequenz "Fd" erhalten, die dem Target TG1 an dem DN-Beat-Spektrum 404a (siehe 5) zum Zeitpunkt "t" entspricht. Dabei werden für die Target-Identifizierung "TG2" jeweilige Peak-Frequenzen in der gleichen Weise wie für die Target-Identifizierung "TG1" erhalten. In dieser Weise schätzt die Peak-Schätzeinheit 13d die jeweiligen Peak-Frequenzen, die jedem Target entsprechen.
  • Nochmals anhand von 3 wird nun die Erläuterung der Steuereinheit 13 fortgesetzt. Die Target-Bestimmungseinheit 13e bestimmt, ob jede Peak-Frequenz einem Target entspricht, indem sie die von der Peak-Schätzeinheit 13d geschätzten Peak-Frequenzen und die von der Frequenzanalyse-Einheit 13c erzeugten Frequenzspektren verwendet.
  • Insbesondere vergleicht die Target-Bestimmungseinheit 13e die Energie nahe jeder Peak-Frequenz an dem UP-Beat-Spektrum 403a (siehe 5) mit dem vorbestimmten Schwellenwert. Die Target-Bestimmungseinheit 13e vergleicht ferner die Energie nahe jeder Peak-Frequenz an dem DN-Beat-Spektrum 404a (siehe 5) mit dem vorbestimmten Schwellenwert.
  • Dann, z.B. wenn die Energien nahe den jeweiligen Peak-Frequenzen an dem UP-Beat-Spektrum 403a und dem DN-Beat-Spektrum 404a beide gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder höher als dieser sind, stellt die Target-Bestimmungseinheit 13e in Bezug auf ein bestimmtes Target fest, dass die Peak-Frequenzen dem Target entsprechende Peak-Frequenzen sind.
  • Wenn ferner eine der Energien nahe den jeweiligen Peak-Frequenzen an dem UP-Beat-Spektrum 403a und dem DN-Beat-Spektrum 404a gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder höher als dieser sind, können die Peak-Frequenzen als dem Target entsprechende Peak-Frequenzen aufgefasst werden.
  • In dieser Weise aktualisiert die Target-Bestimmungseinheit 13e auf der Basis der Peak-Frequenzen, die als dem Target entsprechend erkannt worden sind, das "Abstand"-Item, das "Relativgeschwindigkeits"-Item und das "Winkel"-Item in der Positionsinformation 14a (siehe 6). Die entsprechenden Verfahren zum Berechnen eines "Abstands", einer "Relativgeschwindigkeit" und eines "Winkels" aus den Peak-Frequenzen sind bereits oben erläutert worden, so dass die Erläuterung der Verfahren hier entfällt.
  • Ferner aktualisiert die Target-Bestimmungseinheit 13e auch die Priorität in der Positionsinformation 14a. Beispielsweise aktualisiert die Target-Bestimmungseinheit 13e das "Priorität"-Item auf der Basis der jeweiligen Abstände zu den Targets in der Weise, dass, je kürzer der Abstand ist, die Priorität um so höher ist.
  • Ferner kann im Zusammenhang mit jeder Target-Identifikation ein Risiko (z.B. ein Wert, der auf die Möglichkeit einer Kollision mit der Radarvorrichtung 10 hinweist), anhand eines "Abstands" sowie einer "Relativgeschwindigkeit" und eines "Winkels" berechnet werden, und das "Priorität"-Item kann auf der Basis der kalkulierten Risiken in der Weise aktualisiert werden, dass, je höher das Risiko ist, die Priorität umso höher ist.
  • In diesem Fall kann ein Risiko in der Weise gesetzt werden, dass, je kleiner der Winkel ist, das Risiko umso höher ist, oder es kann in der Weise gesetzt werden, dass, je kürzer der "Abstand nach dem Ablauf des Zeitschritts" ist, der aus einem Abstand und einer Relativgeschwindigkeit erhalten wird, das Risiko umso höher ist. Ferner kann es dahingehend konfiguriert werden, dass jedem der errechneten Risiken Gewichtung hinzugefügt wird und die Summe der gewichteten Risiken als End-Risiko gesetzt wird.
  • Ferner wird bei der Kurz-Abstands-Prüfung, ob ein Target in einem kurzen Abstand angeordnet ist, in dem Fall, dass das Target als in kurzem Abstand angeordnet erkannt wird, von der Target-Bestimmungseinheit 13e der oben erwähnte, auf Energie basierte Bestimmungsvorgang durchgeführt; dies wird später noch anhand von 7 beschrieben.
  • Nochmals anhand von 3 wird nun mit der Erläuterung der Steuereinheit 13 fortgefahren. Die Ausgabeeinheit 13f gibt ein Ergebnis des von der Target-Bestimmungseinheit 13e durchgeführten Bestimmungsvorgangs an eine externe Vorrichtung aus. Obwohl jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform der Fall beschrieben wird, dass das Ergebnis des Bestimmungsvorgangs an eine externe Vorrichtung ausgegeben wird, kann alternativ eine Anzeigeeinheit oder Mitteilungseinheit in der Radarvorrichtung 10 installiert werden, und das Bestimmungsergebnis kann in der Anzeigeeinheit angezeigt werden oder von der Mitteilungseinheit mitgeteilt werden.
  • Bei der Speichereinheit 14 handelt es sich um eine Speichereinheit z.B. in Form eines Festplattenlaufwerks oder eines nichtflüchtigen Speichers, und in ihr wird die Positionsinformation 14a gespeichert. Die Positionsinformation 14a wurde jedoch bereits oben anhand von 6 erläutert, so dass eine Erläuterung der Positionsinformation 14a hier entfällt.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel der Kurz-Abstands-Prüfung, die von der Target-Bestimmungseinheit 13e unter Verwendung des DN-Beat-Spektrums 404a durchgeführt wird, anhand von 7 erläutert. 7 zeigt ein exemplarisches Schaubild einer Kurz-Abstands-Prüfung auf der Basis eines geschätzten DN-Peak-Werts. Mit dem "geschätzten DN-Peak-Wert" ist hier ein Wert einer geschätzten Peak-Frequenz an dem DN-Beat-Spektrum 404a gemeint. Ferner ist in dem Schaubild von 7 die "Frequenz" an der Abszisse und die "Energie" an der Ordinate eingezeichnet.
  • Gemäß 7 bewegt sich, wenn ein Target sich nähert, ein geschätzter DN-Peak-Wert über der Zeit in einer Richtung 701. Wenn ein von der Peak-Schätzeinheit 13d her empfangener geschätzter DN-Peak-Wert "FUt" gleich einem vorbestimmten DN-Peak-Schwellenwert "ThF" oder niedriger als dieser ist, vergleicht die Target-Bestimmungseinheit 13e die nahe einer Peak-Frequenz gelegene Energie mit dem vorbestimmten Schwellenwert.
  • Der Grund dafür, dass die Target-Bestimmungseinheit 13e den Bestimmungsvorgang auf der Basis der Energie vornimmt, wenn das Target sich in einem gewissen Ausmaß nähert, ist der folgende. Wenn nämlich ein Abstand zu dem Target größer ist, erhöht sich eine Peak-Frequenz an einem Frequenzspektrum, und ein echter Peak entfernt sich weiter von einem Harmonikwellen-Peak; deshalb kann der echte Peak sogar detektiert werden, ohne dass eine Peak-Schätzung durchgeführt wird.
  • Ferner zeigt 7 den Fall, in dem ein geschätzter DN-Peak-Wert mit dem Schwellenwert verglichen wird; alternativ kann der gleiche Effekt in einem Fall erzielt werden, in dem ein geschätzter DN-Peak-Wert zu einem Abstand konvertiert wird (vgl. die Erläuterung im Zusammenhang mit 4B), wobei der konvertierte Abstand mit einem Schwellenwert verglichen wird.
  • Im Folgenden wird ein Ablauf eines von der Radarvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführten Vorgangs anhand von 8 erläutert. 8 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs des von der Radarvorrichtung 10 durchgeführten Vorgangs.
  • Gemäß 8 erzeugt die Frequenzanalyse-Einheit 13c ein neues Frequenzspektrum (Schritt S101). Wenn die Peak-Schätzeinheit 13d das von der Frequenzanalyse-Einheit 13c erzeugte Frequenzspektrum empfangen hat, schätzt sie auf der Basis der Positionsinformation 14a eine Peak-Frequenz jedes Targets (Schritt S102).
  • Dann vergleicht die Target-Bestimmungseinheit 13e die geschätzte DN-Peak-Frequenz mit einem vorbestimmten Schwellenwert (Schritt S103) und bestimmt, ob die geschätzte DN-Peak-Frequenz gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder kleiner als dieser ist (Schritt S104). Anschließend, wenn die geschätzte DN-Peak-Frequenz gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder kleiner als dieser ist (JA bei Schritt S104), bestimmt die Target-Bestimmungseinheit 13e, ob kein Peak nahe der geschätzten DN-Peak-Frequenz existiert (Schritt S105).
  • Ferner führt die Target-Bestimmungseinheit 13e, wenn die Bestimmungs-Bedingung in Schritt S104 nicht erfüllt ist (NEIN bei Schritt S104), den normalen Peak-Detektionsvorgang durch (Schritt S110) und aktualisiert die Positionsinformation 14a (Schritt S109), woraufhin der Vorgang endet.
  • Wenn kein Peak nahe der geschätzten DN-Peak-Frequenz existiert (JA bei Schritt S105), bestimmt die Target-Bestimmungseinheit 13e, ob die Energie nahe der geschätzten Peak-Frequenz gleich einem vorbestimmten Schwellenwert oder höher als dieser ist (Schritt 106). Wenn die Energie nahe der geschätzten Peak-Frequenz gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder höher als dieser ist (JA bei Schritt 106), betrachtet die Target-Bestimmungseinheit 13e die geschätzte Peak-Frequenz als eine Peak-Frequenz (Schritt S107) und bestimmt, ob die Schätzung der Peak-Frequenzen sämtlicher in der Positionsinformation 14a aufgelisteter Targets abgeschlossen worden ist (Schritt S108).
  • Wenn hingegen die Bestimmungs-Bedingung in Schritt S105 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S015), führt die Target-Bestimmungseinheit 13e den normalen Peak-Detektionsvorgang unter Verwendung eines Peaks nahe der geschätzten Frequenz durch (Schritt S110). Ferner führt die Target-Bestimmungseinheit 13e, wenn die Bestimmungs-Bedingung in Schritt S106 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S016), den Vorgang gemäß Schritt S108 aus, ohne den Vorgang gemäß Schritt S107 auszuführen.
  • Dann, wenn die Schätzung der Peak-Frequenzen sämtlicher Targets abgeschlossen ist (JA bei Schritt S108), aktualisiert die Target-Bestimmungseinheit 13e die Positionsinformation 14a (Schritt S109) und schließt den Vorgang ab. Wenn hingegen die Bestimmungs-Bedingung in Schritt S108 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S108), führt die Target-Bestimmungseinheit 13e die Vorgänge gemäß dem Schritt S104 und den nachfolgenden Schritten wiederholt durch.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Radarvorrichtung vorgesehen, die eine Generatoreinheit (die Frequenzanalyse-Einheit), eine Schätzeinheit (die Peak-Schätzeinheit) und eine Bestimmungseinheit (die Target-Bestimmungseinheit) enthält. Die Generatoreinheit erzeugt ein Frequenzspektrum aus einem Beat-Signal, das einer vorbestimmten Periode entspricht. Die Schätzeinheit schätzt eine Peak-Frequenz, die einem Target entspricht, auf der Basis von Positionsinformation des Targets, welche einer vergangenen Periode entspricht. Die Bestimmungseinheit bestimmt für das der aktuellsten Periode entsprechende Frequenzspektrum, ob die Peak-Frequenz ein dem Target entsprechender Peak ist, indem sie die Energie, die nahe der von der Schätzeinheit geschätzten Peak-Frequenz auftritt, mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
  • Somit ist die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, ein in einem kurzen Abstand existierendes Target mit verbesserter Präzision zu detektieren.
  • Die vorstehende Ausführungsform wurde anhand des Falls beschrieben, in dem die Bestimmungseinheit eine Peak-Frequenz schätzt, die einem echten Peak entspricht; alternativ kann die Bestimmungseinheit dahingehend konfiguriert sein, dass sie jeweilige Peak-Frequenzen von Harmonikwellen-Peaks schätzt und die Harmonikwellen-Peaks aus dem Frequenzspektrum entfernt. In dieser Weise ist es selbst bei Verwendung eines normalen Peak-Detektionsvorgangs (z.B. eines Vorgangs, in dem ein aufwärts-konvexer Teil eines Frequenzspektrum als ein Peak detektiert wird) problemlos möglich, eine Peak-Frequenz zu detektieren, die einem echten Peak entspricht.
  • Wenn nämlich z.B. ein Frequenzspektrum ein hohes Maß an Rauschen enthält, kann der Einfluss des Rauschens effizient aus dem Frequenzspektrum eliminiert werden, und zwar unabhängig davon, on das Target sich in einem kurzen Abstand oder einem weiten Abstand befindet.
  • Wie oben beschrieben, ist die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Radarvorrichtung geeignet zur Verbesserung der Präzision der Detektion eines Targets, das sich in einem kurzen Abstand befindet, und sie ist besonders geeignet zur Nachführsteuerung eines in kurzem Abstand befindlichen Objekts als Target, wie z.B. bei der Verkehrsstau-Nachführung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-47806 [0003]

Claims (5)

  1. Radarvorrichtung (10) mit: einer Generatoreinheit (13c), die ein Frequenzspektrum aus einem Beat-Signal erzeugt, das einer vorbestimmten Periode entspricht; einer Schätzeinheit (13d), die eine Peak-Frequenz, welche einem Target entspricht, auf der Basis von einer vergangenen Periode entsprechenden Positionsinformation des Targets schätzt; und einer Bestimmungseinheit (13e), die für das der aktuellsten Periode entsprechende Frequenzspektrum bestimmt, ob die Peak-Frequenz ein dem Target entsprechender Peak ist, indem sie die Energie, die nahe der von der Schätzeinheit (13d) geschätzten Peak-Frequenz auftritt, mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
  2. Radarvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Schätzeinheit (13d) die Peak-Frequenz schätzt, indem sie die Positionsinformation, die der aktuellsten Periode entspricht, welche auf der Basis der der vorhergehenden Periode entsprechenden Positionsinformation geschätzt wurde, zu der Peak-Frequenz konvertiert.
  3. Radarvorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der, wenn ein Abstand zu dem Target, der in der Positionsinformation enthalten ist, die der aktuellsten von der Schätzeinheit (13d) geschätzten Periode entspricht, gleich einem vorbestimmten Schwellenwert oder kleiner als dieser ist, die Bestimmungseinheit (13e) die Energie mit dem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
  4. Radarvorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der, wenn die von der Schätzeinheit (13d) geschätzte Peak-Frequenz gleich einem vorbestimmten Schwellenwert oder kleiner als dieser ist, die Bestimmungseinheit (13e) die Energie mit dem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.
  5. Radarvorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei der die Generatoreinheit (13c) Frequenzspektren in Bezug auf einen Upbeat-Abschnitt bzw. einen Downbeat-Abschnitt in dem Beat-Signal erzeugt, die Schätzeinheit (13d) jeweilige Peak-Frequenzen an den Frequenzspektren erzeugt, und wenn die geschätzte DN-Peak-Frequenz in Bezug auf den Downbeat-Abschnitt gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder kleiner als dieser ist, die Bestimmungseinheit (13e) bestimmt, dass die Peak-Frequenz ein dem Target entsprechender Peak ist, und zwar unter der Bedingung, dass in Bezug auf mindestens eines der Frequenzspektren, die dem Upbeat-Abschnitt und dem Downbeat-Abschnitt entsprechen, die Energie nahe der von der Schätzeinheit (13d) geschätzten Peak-Frequenz gleich dem vorbestimmten Schwellenwert oder höher als dieser ist.
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