DE102014114350A1

DE102014114350A1 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE102014114350A1
Application number: DE102014114350.7A
Authority: DE
Inventors: Makoto c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA CHUO Nakai; Shin-ichiro c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA Matsuzawa; Yoshiaki c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KA Minami; Yuji c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA Oda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2015-04-09
Also published as: JP2015072224A; US20150097713A1; US9696415B2; JP5990761B2

Abstract

Eine Radarvorrichtung umfasst einen Abschnitt zur Berechnung eines Änderungsbetrags, um für jede aus einer Vielzahl von Spitzen eines ersten Spektrums, die zur selben Gruppe gehören, einen Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt zu erhalten und die Differenz zwischen dem Spitzenwert und einen Spitzenwert zu berechnen, der vor dem derzeitigen Zeitpunkt erhalten wurde; einen Verhältnisberechnungsabschnitt, um die erhaltene Differenz mit einem vorab festgelegten Differenzschwellenwert zu vergleichen und ein Verhältnis der Anzahl der Spitzen, deren Differenzen größer als der Differenzschwellenwert sind, zu der Anzahl aller Spitzen zu berechnen, die zu derselben Gruppe gehören; und einen Fußgängerbestimmungsabschnitt, um zu bestimmen, dass das Objekt ein Fußgänger ist, wenn das berechnete Verhältnis größer als ein vorab festgelegter Verhältnisschwellenwert ist und sich mindestens eine der Spitzen, die zur selben Gruppe gehören, von den verbleibenden Spitzen bezüglich des Vorzeichens des Unterschieds unterscheidet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, die einen Abstand zu einem Objekt messen kann, und die bestimmen kann, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Man bemerke, dass der Terminus „Fußgänger”, der hier verwendet wird, nicht nur einen Fußgänger umfasst, sondern auch eine Person in einem Automobil oder dergleichen.
Stand der Technik
Eine Radarvorrichtung als eine Vorrichtung zum Erfassen eines Objekts ist bekannt. Die Radarvorrichtung sendet eine Radiowelle auf ein Objekt aus, empfängt eine Reflexionswelle vom Objekt und erfasst den Abstand zum Objekt und die Geschwindigkeit und den Peilwinkel des Objekts. Beispiele von bekannten Verfahren zum Messen von Abstand und Geschwindigkeit umfassen ein FM-CW-Verfahren bzw. Frequenzmodulations-Dauerstrichverfahren, ein Mehrfrequenz-CW-Verfahren bzw. Mehrfrequenz-Dauerstrich-Verfahren und ein Pulsverfahren. Beispiele bekannter Verfahren zum Messen eines Peilwinkels umfassen ein Verfahren des Bildens eines digitalen Strahls und ein Phasenmonopulsverfahren. In den letzten Jahren werden Radarvorrichtungen an Automobilen und dergleichen montiert und werden zum Steuern des Abstandes zwischen Fahrzeugen und zur Vermeidung von Kollisionen verwendet.
Die Patentschrift 1 offenbart ein Verfahren, um zu bestimmen, ob ein von einer Radarvorrichtung erfasstes Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Nach dem in der Patentschrift 1 offenbarten Verfahren werden der Abstand zu einem Objekt und der Peilwinkel des Objekt durch eine Radarvorrichtung erfasst, Bilddaten werden durch eine Kamera erhalten, und die Bestimmung, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, wird durchgeführt, indem Bilddaten eines Bereichs analysiert werden, der durch den Abstand und Peilwinkel des Objekts bestimmt wird, das von der Radarvorrichtung erfasst wird.
Die Patentschrift 3 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen des Typs eines Objekts wie folgt. Aus einer Vielzahl von Spitzen eines Frequenzspektrums, das von einer Radarvorrichtung erhalten wird, wird eine bestimmte Spitze mit einer zugehörigen Spitze verglichen, die das letzte Mal gemessen wurde, um so die Größe der Änderung über die Zeit zu berechnen (die nachstehend als die „über die Zeit verursachte Änderung” bezeichnet wird). Die Größe der Änderung wird mit einer Wahrscheinlichkeitsverteilungstabelle verglichen, und der Typ eines Objekts, für das es am wahrscheinlichsten ist, eine solche Änderungsgröße aufzuweisen, wird als der Typ des tatsächlichen Objekts bestimmt. Eine ähnliche Bestimmung wird für andere Spitzen durchgeführt. Beispielsweise ist die über die Zeit verursachte Änderung einer Spitze eines Fahrzeugs klein und die über die Zeit verursachte Änderung einer Spitze eines Fußgängers ist groß. Daher kann durch das vorstehend erläuterte Verfahren bestimmt werden, ob ein Objekt ein Fahrzeug oder ein Fußgänger ist.
In dem Fall, in dem eine Radarvorrichtung verwendet wird, um den Abstand zwischen der Vorrichtung und einem Objekt zu messen, kann eine Vielzahl von Reflexionspunkten an dem Objekt vorhanden sein, weil das Objekt im Allgemeinen ein dreidimensionales Objekt mit einer bestimmten Größe ist, und folglich kann eine Vielzahl von Spitzen erfasst werden. Obwohl nämlich nur ein Objekt vorhanden ist, kann die Radarvorrichtung irrtümlicherweise bestimmen, dass eine Vielzahl von Objekten vorhanden ist. Daher ist es notwendig, die erfassten Spitzen auf einer objektbezogenen Basis so zu gruppieren, dass die Anzahl der Gruppen mit der Anzahl von Objekten zusammenfällt, um dadurch eine korrekte Erfassung der Objekte zu ermöglichen.
Die Patentschrift 2 offenbart ein Verfahren zum Gruppieren von Spitzen. Die Patentschrift 2 beschreibt, dass eine Vielzahl von Spitzen, die sich bezüglich des Peilwinkels unterscheiden und hinsichtlich des Abstands gleich oder ungefähr gleich sind, und die ein lokales Maximum bilden, in eine einzelne Gruppe gruppiert werden. Die Patentschrift 2 beschreibt auch, dass der Peilwinkel des Objekts mittels Bilderkennung durch eine Kamera und dergleichen erfasst wird, und die Grupierung korrigiert wird. Beispielsweise wird die Gruppe von Spitzen bzw. Peaks durch die Korrektur, die durch Bilderkennung durchgeführt wird, in dem Fall in zwei Gruppen geteilt, in dem Spitzen so erfasst werden, dass sie zu einer einzelnen Gruppe gehören, die mit zwei Objekten verknüpft ist, die zueinander benachbart sind.
Patentschrift 1: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2009-295184, JP2009-295184 A
Patentschrift 2: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2010-151621, JP2010-151621 A
Patentschrift 3: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2012-112653, JP2012-112653 A
Das Bestimmungsverfahren nach Patentschrift 1 erhöht jedoch die Kosten, weil das Verfahren eine Kamera zusätzlich zu einer Radarvorrichtung verlangt. Daher gibt es einen Bedarf nach einem Verfahren, um zu geringeren Kosten zu bestimmen, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Das Verfahren zur Fußgängerbestimmung nach der Patentschrift 3 weist das folgende Problem auf. Beispielsweise wird in einer Situation, in der sich ein Fahrzeug hinter einem Fußgänger befindet, eine Reflexionswelle von dem Fahrzeug durch den Fußgänger blockiert, und der Spitzenwert ändert sich stark. Wenn das Fußgängerbestimmungsverfahren der Patentschrift 3 auf der Grundlage einer solchen Änderungsgröße des Spitzenwerts durchgeführt wird, ist es ebenfalls sehr wahrscheinlich, dass das Fahrzeug als ein Fußgänger bestimmt wird. Daher verursacht die vorstehend erläuterte große Änderung des Spitzenwerts in dem Fall einen fehlerhaften Vorgang, in dem das Fußgängerbestimmungsverfahren der Patentschrift 3 für Anwendungen wie ein System zum automatischen Fahren und ein Kollisionsverhinderungssystem eines Fahrzeugs verwendet wird.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erläuterten Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radarvorrichtung zu schaffen, die präzise bestimmen kann, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Radarvorrichtung, die eine Übertragungswelle hin zu einem Objekt überträgt und eine Empfangswelle empfängt, die die von dem Objekt reflektierte Übertragungswelle ist. Die Radarvorrichtung umfasst eine erste Spektrumsberechnung bzw. Spektrumsberechnungseinrichtung, um unter Verwendung der Empfangswelle ein erstes Spektrum zu berechnen, das eine Funktion einer physikalischen Größe ist, die für die Distanzmessung verwendet wird; einen Gruppierabschnitt, der eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums auf einer objektbezogenen Basis gruppiert, eine Änderungsgrößenberechnung bzw. Änderungsgrößenberechnungseinrichtung, um für jede aus einer Vielzahl von Spitzen, die zu einer Gruppe gehören, einen Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt zu erhalten, den Spitzenwert mit einem Spitzenwert zu vergleichen, der vor dem derzeitigen Zeitpunkt erhalten wurde, und um eine Änderungsgröße jeder Spitze zu berechnen; eine Verhältnisberechnung bzw. Verhältnisberechnungseinrichtung, um die Änderungsgröße mit einem vorab festgelegten Schwellenwert für die Änderungsgröße zu vergleichen und um ein Verhältnis der Anzahl von Spitzen, deren Änderungsgrößen größer als der Schwellenwert für die Änderungsgröße ist, zu der Anzahl von Spitzen zu berechnen, die zu der Gruppe gehören; und einen Fußgängerbestimmungsabschnitt, um zu bestimmen, dass das Objekt ein Fußgänger ist, wenn das Verhältnis, das von der Verhältnisberechnung berechnet wird, größer als ein vorab festgelegter Verhältnisschwellenwert ist und mindestens eine der Spitzen, die zu der Gruppe gehören, von dem verbleibenden Spitzen bezüglich des Vorzeichens des Unterschieds zwischen dem Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt und dem Spitzenwert vor dem derzeitigen Zeitpunkt verschieden ist.
Die physikalische Größe, die für die Abstandsmessung verwendet wird, kann die Frequenz, die Phase, die Zeit oder der Abstand sein, und kann passend zum Abstandsmessverfahren ausgewählt werden, das die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet. Beispielsweise ist die physikalische Größe bei einem FM-CW-bzw. frequenzmodulierten Dauerstrichverfahren die Frequenz, die physikalische Größe bei einem Mehrfrequenz-CW-bzw. Dauerstrichverfahren ist die Phase, und die physikalische Größe bei einem Pulsverfahren ist die Zeit.
Es ist keine Einschränkung der Änderungsgröße nötig, solange die Änderungsgröße Änderungen des Spitzenwerts über der Zeit wiedergibt. Die Änderungsgröße kann der Absolutwert des Unterschieds zwischen den zugehörigen Spitzenwerten sein, die Standardabweichung der zugehörigen Spitzenwerte, die sich über eine Zeit verändern, der Standardfehler der Spitzenwerte, die sich über die Zeit verändern oder der Absolutwert der Ableitung der Spitzenwerte nach der Zeit, der sich über die Zeit verändert. Die Änderungsgröße kann in Anbetracht einer Vielzahl von Werten bestimmt werden, die aus diesen Werten ausgewählt werden. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Unterschied und/oder die zeitliche Ableitung in Betracht gezogen wird. Das ist so, weil das Vorzeichen (+/–) des Unterschieds, das von dem Abschnitt zur Fußgängerbestimmung verlangt wird, gleichzeitig erhalten werden kann, und es unnötig ist, dass Vorzeichen des Unterschieds getrennt zu erhalten.
Der Schwellenwert der Änderungsgröße und der Verhältnisschwellenwert können passend zum Aufbau des Radars, der Messumgebung usw. auf geeignete Werte festgelegt und in Übereinstimmung mit der Messumgebung usw. geändert werden, wenn dies nötig ist.
Der Fall, in dem mindestens eine der Spitzen, die zu einer Gruppe gehören, sich von den verbleibenden Spitzen bezüglich des Vorzeichens des Unterschied des Spitzenwerts unterscheidet, bezieht sich auf den Fall, in dem nicht alle Unterschiede der Spitzenwerte positiv (+) sind oder nicht alle Unterschiede der Spitzenwerte negativ (–) sind.
Verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren können für die Gruppierung verwendet werden, und diese Verfahren können in Kombination verwendet werden. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Erfassen des Peilwinkels oder der Geschwindigkeit eines Objekts unter Verwendung der Radarvorrichtung und Gruppieren von Spitzen auf Grundlage des Peilwinkels oder auf Grundlage der Geschwindigkeit verwendet werden. Ein digitales Strahlbildungs-(DBF, digital beam forming)Verfahren, ein Phasenmonopulsverfahren oder dergleichen können für die Peilwinkelmessung verwendet werden.
Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine zweite Spektrumsberechnung aufweisen, um unter Verwendung eines Teils eines Frequenzbands der Empfangswelle, das von der ersten Spektrumsberechnung verwendet wird, ein zweites Spektrum zu berechnen, das eine Funktion der physikalischen Größe ist, die für die Distanzmessung verwendet wird. In diesem Fall gruppiert der Gruppierungsabschnitt für jede Spitze des zweiten Spektrums eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums an Positionen, die in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, während er die Vielzahl von Spitzen als die vom selben Objekt betrachtet.
Der Teil eines Frequenzbands der Empfangswelle, der für die Berechnung des zweiten Spektrums verwendet wird, ist nicht auf einen Teil der Empfangswelle selbst beschränkt, und kann ein Teil des Schwebungssignals oder ein Teil eines Basisbandsignals sein, der durch Konvertierung erhalten wird. Außerdem bedeutet der Terminus „Frequenzband” nicht nur das Frequenzband, sondern auch einen Abschnitt (bspw. die Zeit) eines Parameters, der sich direkt oder indirekt auf die Frequenz bezieht.
In dem Fall, in dem die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine FM-CW-Radarvorrichtung ist, kann die erste Spektrumsberechnung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schwebungssignals, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen der Übertragungswelle und der Empfangswelle ist, und zum Berechnen des Frequenzspektrums des Schwebungssignals als dem ersten Spektrum sein, und die zweite Spektrumsberechnung kann eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schwebungssignals sein, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen der Übertragungswelle und der Empfangswelle ist, wobei ein vorab festgelegter kontinuierlicher Abschnitt einer Zeitwellenform des Schwebungssignals extrahiert wird und das Frequenzspektrum des extrahierten Schwebungssignals berechnet wird.
In dem Fall, in dem die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Mehrfrequenz-CW-Radarvorrichtung ist, kann die Frequenz des Übertragungssignals in einer Vielzahl von Schritten erhöht werden, die erste Spektrumsberechnung kann eine Vorrichtung sein, um ein Schwebungssignal zu erzeugen, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen der Übertragungswelle und der Empfangswelle ist, um das Frequenzspektrum des Schwebungssignals in jedem Schritt zu berechnen, und um ein Spektrum der Phasendifferenz zwischen der Übertragungswelle und der Empfangswelle aus den Frequenzspektren zu berechnen, und die zweite Spektrumsberechnung kann eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Schwebungssignals sein, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen jenem aus der Übertragungswelle und der Empfangswelle ist, um das Frequenzspektrum des Schwebungssignals in jedem Schritt aus einem Teil aus allen Schritten zu berechnen, und um ein Spektrum der Phasendifferenz zwischen der Übertragungswelle und der Empfangswelle aus den Frequenzspektren zu berechnen. Verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren können zur Berechnung des Spektrums der Phasendifferenz verwendet werden.
In dem Fall, in dem die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Pulsradarvorrichtung ist, kann die erste Spektrumsberechnung eine Vorrichtung zum Erfassen einer Zeitwellenform der Empfangswelle sein, und die zweite Spektrumsberechnung kann eine Vorrichtung sein, um die Empfangswelle durch einen Filter mit einem vorab festgelegten Frequenzband zu schicken und eine Zeitwellenform der gefilterten Empfangswelle zu erfassen. Zudem kann in der vorliegenden Erfindung ein Pulskompressionsverfahren verwendet werden.
In der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Bestimmung durchgeführt, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, indem eine große Änderung einer Vielzahl von Reflexionspunkten am Objekt erfasst wird. Daher kann die Bestimmung, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, durch einen kostengünstigen Aufbau durchgeführt werden. Insbesondere wird das Vorzeichen des Unterschieds zwischen Spitzenwerten für die Spitzen bestimmt, die zur selben Gruppe gehören. Daher ist es möglich, genauer zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug zu unterscheiden.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der offensichtlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einfach erkannt, sobald diese an Hand der nachstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen besser verstanden wurden, wenn diese in Verbindung mit dem beigefügten Figuren betrachtet werden, in denen:
1 ein Blockschaubild ist, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ein Schaubild ist, das eine Änderung der Frequenz eines Signals über der Zeit zeigt;
3 ein Schaubild ist, das Beispiele von ersten und zweiten Spektren zeigt;
4 ein Blockschaubild ist, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform zeigt;
5 ein Schaubild ist, das eine Änderung der Frequenz eines Signals über der Zeit zeigt;
6 ein Schaubild ist, das ein Frequenzspektrum in jedem Schritt zeigt;
7 ein Blockschaubild ist, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform zeigt;
8 ein Schaubild ist, das eine Zeitwellenform eines Übertragungssignals zeigt;
9 ein Schaubild ist, das Beispiele von ersten und zweiten Zeitwellenformen zeigt;
10 ein Blockschaubild ist, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform zeigt;
11 ein Schaubild ist, das eine Änderung der Frequenz eines Signals über der Zeit zeigt;
12 ein Ablaufplan eines Vorgangs zur Bestimmung bzw. Erkennung eines Fußgängers ist;
13A und 13B Schaubilder sind, die Beispiele von ersten und zweiten Spektren zeigen;
14 ein Blockschaubild ist, das den Hardwareaufbau eines Computersystems zeigt, das in einer Radarvorrichtung nach einer ersten bis vierten Ausführungsform verwendet wird.
GENAUE ERLÄUTERUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden als nächstes mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform:
1 ist ein Blockschaubild, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform zeigt. Die Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform verwendet ein FM-CW Verfahren bzw. frequenzmoduliertes Dauerstrichverfahren zum Messen des Abstands und der Geschwindigkeit und verwendet ein Phasenmonopulsverfahren zum Messen des Peilwinkels. Wie in 1 gezeigt umfasst die Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform einen Oszillator 10, einen Richtungskoppler 11, eine Übertragungsantenne 12, K Empfangsantennen 13-1 bis 13-K, einen Schalter 14, einen Mixer 15, einen Bandpassfilter 16, einen AD-Wandler 17 und eine Signalverarbeitungsvorrichtung 18.
Als Nächstes werden die Aufbauten der Elemente, die die Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform bilden, und ihr Betrieb beschrieben.
Wie in 2 gezeigt gibt der Oszillator 10 schwingend ein frequenzmodelliertes Signal (Übertragungssignal) ab. Genauer gesagt ist das Übertragungssignal eine Dreieckswelle mit einer Periode T, einer Frequenzänderungsbreite ΔF und einer Mittelfrequenz f0. Während eines Zeitabschnitts von 0 bis T/2 steigt die Frequenz linear mit der Zeit um ΔF an. Während eines Abschnitts von T/2 bis T verringert sich die Frequenz linear mit der Zeit um ΔF. Der Oszillator 10 ist mit einem Eingangsanschluss des Richtungskoppler 11 verbunden.
Man bemerke, dass das Übertragungssignal eine Sägezahnwelle sein kann, deren Frequenz während einer Periode von 0 bis T linear mit der Zeit um ΔF steigt oder fällt.
Das Übertragungssignal vom Oszillator 10 wird dem Richtungskoppler 11 eingegeben. Ein Ausgabeanschluss des Richtungskopplers 11 ist mit der Übertragungsantenne 12 verbunden, und ein Kopplungsanschluss derselben ist mit dem Mixer 15 verbunden. Der Richtungskoppler 11 spaltet das Übertragungssignal vom Oszillator 10 in zwei Signale auf, die an die Übertragungsantenne 12 und den Mixer 15 abgegeben werden.
Das Übertragungssignal wird vom Oszillator 10 über den Richtungskoppler 11 an die Übertragungsantenne 12 eingegeben und eine Übertragungswelle wird von der Übertragungsantenne 12 als eine elektromagnetische Welle abgestrahlt. Jede der Empfangsantennen 13-1 bis 13-K empfängt eine Empfangswelle, die die Übertragungswelle ist, die vom Objekt reflektiert wird. Eine Mikrostripantenne oder dergleichen kann als die Sende- bzw. Übertragungsantenne 12 und die Empfangsantennen 13-1 bis 13-K verwendet werden.
Die Eingangsseite des Schalters 14 ist mit dem k Empfangsantennen 13-1 bis 13-K verbunden, und seine Abgabeseite ist mit dem Mixer 15 verbunden. Jede der Empfangsantennen 13-1 bis 13-K wird sequenziell und wiederholt in hoher Geschwindigkeit in einem vorab festgelegten sehr kleinen Zeitabschnitt durch den Schalter 14 ausgewählt. Als ein Ergebnis werden die jeweiligen Empfangssignale von den Empfangsantennen 13 in jedem Umschaltzyklus abgetastet und in jeweiligen Zeitkanälen passend zu den entsprechenden Empfangsantennen 13-1 bis 13-K verteilt. Die in den jeweiligen Zeitkanälen verteilten Signale werden der Reihe nach in den Mixer 15 eingegeben.
Der Mixer 15 weist zwei Eingangsanschlüsse auf, die mit dem Kopplungsanschluss des Richtungskopplers 11 und dem Abgabeanschluss des Schalters 14 verbunden sind. Der Mixer 15 mischt das Übertragungssignal vom Richtungskoppler 11 und das Empfangssignal vom Schalter 14 und gibt ein sich ergebendes Signal aus. Das vom Mixer 15 ausgegebene Signal wird durch Bandpassfilter 16 geleitet, wodurch man ein Schwebungssignal erhält. Das Schwebungssignal ist ein Signal, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen der Frequenz des Übertragungssignals und der Frequenz des Empfangssignals ist. Das Schwebungssignal wird vom A/D-Wandler 17 als ein digitales Signal abgetastet und der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 eingelesen. Die Digitalsignale, die in der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 in die jeweiligen Zeitkanälen verteilt sind, werden für jedes Signal der Empfangsantenne 13-1 bis 13-K kombiniert, und dadurch erhält man die jeweiligen Schwebungssignale der Empfangsantenne 13-1 bis 13-K.
Wie in 1 gezeigt umfasst die Signalverarbeitung eine erste Spektrumsberechnung 18a, eine zweite Spektrumsberechnung 18b, einen Gruppierungsabschnitt (eine Gruppierungsvorrichtung) 18c, eine Änderungsgrößenberechnung 18d, eine Verhältnisberechnung 18e und einen Fußgängerbestimmungsabschnitt (eine Fußgängerbestimmungsvorrichtung) 18f. Das Schwebungssignal wird in die erste Spektrumsberechnung 18a und die zweiten Spektrumsberechnung 18b eingegeben, die jeweils das Frequenzspektrum des Schwebungssignals berechnen. Auf der Grundlage des Frequenzspektrums wird das Objekt erfasst, und es wird bestimmt, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Die in der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 durchgeführten Vorgänge werden später genau beschrieben. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 kann durch ein Computersystem realisiert sein, das wie in 14 gezeigt eine CPU 181, Ein-/Ausgabeschnittstellen 182 und 185, ein ROM 184, ein RAM 183, eine Anzeige 186 und eine Warnvorrichtung 187 usw. umfasst. Durch Programme kann der Computer verschiedene Signalverarbeitungsvorgänge in der ersten Spektrumsberechnung 18a, der zweiten Spektrumsberechnung 18b, dem Gruppierungsabschnitt 18c, der Änderungsgrößenberechnung 18d, der Verhältnisberechnung 18e und dem Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f durchführen. Man bemerke, dass die Funktion des Bandpassfilters 16 durch eine Digitalverarbeitung in der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 realisiert werden kann, statt den Bandpassfilter 16 vorzusehen.
Als Nächstes wird der Betrieb der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Abstandsmessung, Peilwinkelmessung, Gruppierung und Fußgängerbestimmung beschrieben.
[Abstandsmessung]
In der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform wird in der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 FFT (Fast-Fourier-Transformation) für das Schwebungssignal der jeweiligen Empfangsantennen 13-1 bis 13-K durchgeführt, das der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 eingegeben wird, um so Frequenzspektren zu berechnen, und der Abstand L und die Geschwindigkeit V eines Objekts werden aus Spitzenpositionen der Frequenzspektren gemessen. Genauer gesagt wird das Frequenzspektrum des Schwebungssignals in einem Frequenzerhöhungsabschnitt (den Zeitabschnitt von 0 bis T/2 in 2) berechnet, und man erhält eine Schwebungsfrequenz fu aus dessen Spitzenposition. In ähnlicher Weise wird das Frequenzspektrum des Schwebungssignals in einem Frequenzverringerungsabschnitt (dem Zeitabschnitt von T/2 bis T in 2) berechnet, und man erhält eine Schwebungsfrequenz fd aus der Spitzenposition. Der Abstand L kann durch L = cT(fu + fd)/(8ΔF) berechnet werden, wobei c die Lichtgeschwindigkeit wiedergibt. Die Geschwindigkeit V kann durch V = c(fd – fu)/(4f0) berechnet werden.
[Peilwinkelmessung)
Der Peilwinkel des Objekts kann entsprechend eines DBF-(Digital Beam Forming)Verfahrens oder eines Phasenmonopulsverfahren durch Aufnahme der Empfangssignale aus den Empfangsantennen 13 durch Umschalten des Schalters 14 gemessen werden. Auch der Peilwinkel wird durch einen Unterschied der Phasen der Frequenzspektren zwischen den zwei benachbarten Empfangsantennen bestimmt.
[Gruppierung]
Im Allgemeinen ist das Objekt ein dreidimensionales Objekt mit einer bestimmten Größe. Daher kann eine Vielzahl von Reflexionspunkten an dem Objekt auftreten, wenn die Abstandsauflösung hoch ist. Wenn ΔF ausreichend groß ist, das bedeutet, wenn die Abstandsauflösung ausreichend groß ist, umfasst das Frequenzspektrum des Schwebungssignals eine Vielzahl von Spitzen, die zu den Reflexionspunkten gehören. Beispielsweise ist das Objekt in dem Fall eines fahrzeuginternen Radars ein Fahrzeug oder ein Fußgänger. In dem Fall, in dem das Objekt ein Fußgänger ist, umfasst das Frequenzspektrum ein bis fünf Spitzen. Um Objekte korrekt zu erfassen, muss die Vielzahl von Spitzen auf einer objektbezogenen Grundlage gruppiert werden.
In der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform wird die Vielzahl von Spitzen durch Durchführen des nachfolgenden Signalverarbeitungsvorgangs in der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 gruppiert.
Das Schwebungssignal, das der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 eingegeben wird, wird von der ersten Spektrumsberechnung 18a und der zweiten Spektrumsberechnung 18b wie folgt verarbeitet.
Die erste Spektrumsberechnung 18a führt eine FFT (Fast-Fourier-Transformation) durch, wobei sie das Schwebungssignal in dem Frequenzerhöhungsabschnitt oder dem Frequenzverringerungsabschnitt (T/2) verwendet, und berechnet das Frequenzspektrum des Schwebungssignals (nachstehend als das „erste Frequenzspektrum” bezeichnet).
Die zweite Spektrumsberechnung 18b extrahiert einen Teil des Schwebungssignals in dem Frequenzerhöhungs- oder -verringerungsabschnitt (T/2), wobei der Abschnitt einem vorab festgelegten Abschnitt T' kleiner als T/2 entspricht, führt eine FFT durch, wobei sie das extrahierte Schwebungssignal nutzt, und berechnet ein (nachstehend als „zweites Spektrum” bezeichnetes) Frequenzspektrum. Die Länge des Abschnitts T' wird an Hand des Radaraufbaus, der Messumgebung, des Objekttyps usw. auf einen geeigneten Wert festgelegt.
Man bemerke, dass ein Verfahren außer FFT für die Frequenzanalyse durch die erste Spektrumsberechnung 18a und die zweite Spektrumsberechnung 18b verwendet werden kann.
Der Gruppierungsabschnitt 18c erfasst und vergleicht Spitzen des ersten Spektrums und Spitzen des zweiten Spektrums. Für jede Spitze des zweiten Spektrums wird eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums, die in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind (dieser entsprechen) in eine einzelne Gruppe gruppiert.
Das für die Berechnung des zweiten Spektrums verwendete Schwebungssignal in dem Abschnitt T' entspricht einem Schwebungssignal, das man erhält, wenn die Frequenzänderungsbreite des Übertragungssignals auf ΔF·2T'/T eingestellt ist (siehe 2). Weil die Frequenzänderungsbreite kleiner als die Frequenzänderungsbreite ΔF ist, verringert sich die Frequenzauflösung, und Spitzen, die dem ersten Spektrum getrennt werden können, können in dem zweiten Spektrum nicht getrennt werden. Das erste Spektrum umfasst nämlich eine Vielzahl von Spitzen, weil eine Vielzahl von Reflexionspunkten auf jedem Objekt vorhanden ist. Dagegen wird eine Vielzahl der Reflexionspunkte an jedem Objekt in dem zweiten Spektrum, das eine geringere Auflösung aufweist, ununterscheidbar. Daher weist das zweite Spektrum eine einzelne Spitze für jedes Objekt auf. Aus dem Vorstehenden kann festgehalten werden, das eine Gruppe von Spitzen des ersten Spektrums, die in einer bestimmten Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, wenn das erste Spektrum und das zweite Spektrum einander überlagert werden, von einem bestimmten Objekt herrührt. Demgemäß kann die Gruppierung durchgeführt werden, indem die Spitzen des ersten Spektrums in derartige Spitzengruppen gruppiert werden.
Eine Bestimmung, ob Spitzen des ersten Spektrums in einer Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind oder nicht, wird beispielsweise wie folgt durchgeführt. Zuerst werden zwei lokale Minima, die unmittelbar vor und nach einer Spitze des zweiten Spektrums vorliegen, extrahiert. In dem Fall, in dem es keine lokalen Minima gibt, werden Punkte extrahiert, die gleich groß wie oder kleiner als ein vorab festgelegter Schwellenwert werden. Spitzen des ersten Spektrums, die zwischen den zwei lokalen Minima in dem zweiten Spektrum vorhanden sind, werden als in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten bestimmt. Die Bestimmung, ob Spitzen des ersten Spektrums in einer Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind oder nicht, kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Halbwertsbreite der Spitzen des zweiten Spektrums als eine Referenz verwendet wird.
3 ist ein Schaubild, das Beispiele des ersten Spektrums und des zweiten Spektrums zeigt. Das vorstehend beschriebene Gruppierungsverfahren wird mit Bezug auf 3 beschrieben. Im ersten in 3 gezeigten Spektrum treten acht Spitzen a bis h in dieser Reihenfolge von der Seite der niedrigen Frequenz auf. Weil die Spitze bei einer Frequenz in der Nähe von 0 beispielsweise durch schleichende Veränderungen der Übertragungswelle erzeugt wird, wird diese Spitze hier ignoriert. Währenddessen treten im zweiten Spektrum zwei Spitzen A und B in dieser Reihenfolge von der Seite niedriger Frequenz auf. Vier Spitzen a bis d des ersten Spektrums sind zwischen den lokalen Minima der Spitze A auf der Niederfrequenzseite vorhanden. Daher werden diese vier Spitzen a bis d in eine einzelne Gruppe gruppiert. Außerdem sind vier Spitzen e bis h des ersten Spektrums zwischen den lokalen Minima der Spitze B auf der Hochfrequenzseite vorhanden. Daher werden diese vier Spitzen e bis h in eine einzelne Gruppe gruppiert. Durch diesen vorstehend erläuterten Vorgang werden die acht Spitzen des ersten Spektrums in zwei Spitzengruppen gruppiert.
In der vorstehend erläuterten Gruppierung ist es möglich, zusätzlich Gruppierungen zu verwenden, die auf der Grundlage eines Ergebnisses der Erfassung des Peilwinkels durchgeführt wird. Die Gruppierung auf der Grundlage der Erfassung des Peilwinkels kann beispielsweise durch Gruppieren von Spitzen, die in einem vorab festgelegten Peilwinkelbereich vorliegen, in eine einzelne Gruppe durchgeführt werden. Das Ergebnis der vorstehend erläuterten Gruppierung kann korrigiert werden oder die erhaltende Gruppe kann in Untergruppen unterteilt werden, indem die Gruppierung auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung des Peilwinkels durchgeführt wird. Ausserdem kann die Last des vorstehend beschriebenen Gruppierungsvorgangs verringert werden, indem die vorstehend beschriebene Gruppierung durchgeführt wird, nachdem die Gruppierung auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung des Peilwinkels durchgeführt wird. Es ist unnötig zu erwähnen, dass es möglich ist, nur die Gruppierung auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung des Peilwinkels durchzuführen, und dass andere Gruppierungsverfahren verwendet werden können.
Auch in dem Fall, in dem die Geschwindigkeit gemessen wird, ist es notwendig, einen (Pairing bzw. Paarung genannten) Vorgang des Einrichtens einer eins-zu-eins Korrespondenz zwischen den Spitzen des Frequenzspektrums in dem Frequenzerhöhungsabschnitt und den Spitzen des Frequenzspektrums in dem Frequenzverringerungsabschnitt durchzuführen. Wenn die vorstehend erläuterte Gruppierung zum ersten Mal durchgeführt wird, wird vom Paarungsvorgang nur verlangt, Paare innerhalb derselben Gruppe zu suchen. Daher kann die Belastung des Pairingvorgangs kleiner sein.
[Fußgängerbestimmung]
Als nächstes wird die Bestimmung mit Bezug auf den Ablaufplan der 12 durchgeführt, ob das jeweilige Objekt, das von der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform gemessen wird, ein Fußgänger ist oder nicht.
[Schritt S1]
Zuerst erhält die Änderungsbetragsberechnung 18d die Spitzenwerte für eine Vielzahl von Spitzen, die im ersten Spektrum vorliegen und die zur selben Gruppe gehören. Wenn sich ein Objekt bewegt, bewegen sich auch die zugehörigen Spitzenpositionen, das bedeutet die Frequenz der Spitze. Daher werden die sich ändernden Positionen der Spitzen aus der Geschwindigkeit des gemessenen Objekts vorhergesagt, und Spitzen, die an vorab festgelegten Positionen vorliegen, werden als Spitzen derselben Gruppe angesehen. Die Spitzenwerte, das bedeutet, die Intensität der Empfangswelle, werden jedes Mal gespeichert, wenn das erste Spektrum gerechnet wird. Ein Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt wird mit dem zugehörigen Spitzenwert verglichen, der vor dem derzeitigen Zeitpunkt erhalten wird, und der Unterschied zwischen den zwei Spitzenwerten wird berechnet. Ein Vergleich wird zwischen den Spitzen vom selben Reflexionspunkt des Objekts durchgeführt. In dem Fall, in dem es schwierig ist, zu bestimmen, ob zwei Spitzen diejenigen vom selben Reflexionspunkt sind oder nicht, kann eine Spitzen-Spitzen-Korrespondenz in aufsteigender Reihenfolge der Spitzenposition eingerichtet werden (weil das erste Spektrum ein Frequenzspektrum ist, in aufsteigender Reihenfolge der Frequenz). In der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform ist der Spitzenwert, der vor dem derzeitigen Zeitpunkt erhalten wird, ein Spitzenwert, der zu einem Zeitpunkt erhalten wird, der zumindest eine Periode der Dauer T vor dem derzeitigen Zeitpunkt liegt, weil das erste Spektrum in dem Frequenzerhöhungs- oder Verringerungsabschnitt in Intervallen von T berechnet wird, und kann ein Spitzenwert sein, der zu einem Zeitpunkt erhalten wird, der um 2 T oder 3 T vor dem vorliegenden Zeitpunkt liegt.
Man bemerke, dass man in der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform den Unterschied zwischen dem Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt und dem vor dem derzeitigen Zeitpunkt erhaltenen Spitzenwert erhält. Eine Größe, die eine Änderung des Spitzenwerts wiedergibt, kann jedoch anstelle des Unterschieds verwendet werden. Beispielsweise kann anstelle des Unterschieds die Standardabweichung, der Standardfehler, eine Ableitung nach der Zeit bezüglich der sich mit der Zeit verändernden Spitzen oder dergleichen verwendet werden. Außerdem kann eine Vielzahl von Werten aus den vorstehend erläuterten Werten in Betracht gezogen werden. Obwohl die Ableitung nach der Zeit oder dergleichen das Vorzeichen (plus oder minus) des Unterschieds bereitstellt, stellen die Standardabweichung, der Standardfehler oder dergleichen das Vorzeichen des Unterschieds nicht bereit. Daher muss das Vorzeichen des Unterschieds getrennt bestimmt werden.
Außerdem kann die Differenzberechnung in dem Fall, in dem die Anzahl der Spitzen innerhalb der selben Gruppe steigt oder fällt, nämlich in dem Fall, in dem die Anzahl der Spitzen zum derzeitigen Zeitpunkt sich von der Anzahl von Spitzen vor dem derzeitigen Zeitpunkt unterscheidet, für eine Spitze nicht durchgeführt werden, die keine Spitze als Gegenstück aufweist. In einem solchen Fall, wird die Spitze, die keine Spitze als Gegenstück aufweist, aus den Spitzen genommen, für die der Vergleich durchgeführt wird. In dem Fall, in dem die Spitze des Gegenstücks im nächsten oder nachfolgendem Programmzyklen erscheint, werden die Spitze und die Spitze des Gegenstücks zu den Spitzen hinzugefügt, für die der Vergleich durchgeführt wird.
[Schritt S2]
Als Nächstes vergleicht die Verhältnisberechnung 18e die Absolutwerte des Unterschieds, die von der Änderungsgrößenberechnung 18d erhalten werden, mit einem vorab festgelegten Unterschiedsschwellenwert, und bestimmt, ob der Absolutwert des Unterschieds größer als der Unterschiedsschwellenwert ist oder nicht. Die Verhältnisberechnung 18e berechnet dann das Verhältnis der Anzahl der Spitzen, deren Unterschiede (Absolutwerte) größer als der Differenzschwellenwert ist, zur Gesamtzahl der Spitzen, die zur selben Gruppe gehören.
[Schritte S3 bis S6]
Als Nächstes bestimmt der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f auf folgende Weise, ob das Objekt ein Fußgänger ist. Zunächst bestimmt der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f, ob das Verhältnis, das von der Verhältnisberechnung 18e berechnet wird, größer als ein vorab festgelegter Verhältnisschwellenwert ist oder nicht (Schritt S3). In dem Fall, in dem das Verhältnis nicht größer als der Verhältnisschwellenwert ist, bestimmt der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f, dass das Objekt kein Fußgänger ist (Schritt S4). In dem Fall, in dem das Verhältnis größer als der Verhältnisschwellenwert ist, bestimmt der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f, ob die Unterschiede der Spitzen, die zu derselben Gruppe gehören, dasselbe Vorzeichen aufweisen (Schritt S5). In dem Fall, in dem die Unterschiede dasselbe Vorzeichen aufweisen, bestimmt der Vorzeichenbestimmungsabschnitt 18f, dass das Objekt kein Fußgänger ist (Schritt S4). In dem Fall, in dem nicht alle Unterschiede dasselbe Vorzeichen aufweisen, nämlich in dem Fall, in dem mindestens eine Spitze sich von den verbleibenden Spitzen bezüglich des Vorzeichens des Unterschieds unterscheidet, bestimmt der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f, dass das Objekt ein Fußgänger ist (Schritt S6). Wenn das Objekt als ein Fußgänger bestimmt wird, wird eine Warnvorrichtung 187 betrieben, um einen Fahrer zu warnen. Ein Peilwinkel des Fußgängers und ein Abstand zum Fußgänger werden auf der Anzeige 186 ausgegeben. Ein Steuersignal wird ausgegeben, um eine Geschwindigkeitssteuerung durch einen Bremsvorgang oder eine Handhabungssteuerung durchzuführen, um den Fußgänger zu vermeiden. Durch die vorstehend erläuterte Verarbeitung wird die Bestimmung durchgeführt, ob das Objekt ein Fußgänger ist. Man bemerke, dass die Abfolge der Bestimmungsschritte 3 und 5 umgekehrt sein kann.
[Spezifisches Beispiel einer Fußgängerbestimmung]
Die Fußgängerbestimmung wird mit Bezug auf den Ablaufplan der 12 für den Fall genau beschrieben, in dem die ersten und zweiten Spektren die in den 13A und 13B gezeigten sind. 13A zeigt die ersten und zweiten Spektren zu einer bestimmten Zeit t – 1, und 13B zeigt die ersten und zweiten Spektren zu einer bestimmten Zeit t. Wie in 13A gezeigt, gehören die Spitzen p1_t-1, p2_t-1 und p3_t-1 des ersten Spektrums, die in einer Spitze p_t-1 des zweiten Spektrums enthalten sind, zur selben Gruppe. Wie in 13B gezeigt wird eine Spitze P_t-1 zu einer Spitze P_t des zweiten Spektrums zur Zeit t, also nach dem Verstreichen eines vorab festgelegten Zeitabschnitts nach der Zeit t – 1, und die Spitzen p1_t, p2_t und p3_t, die in der Spitze P_t enthalten sind, entsprechen jeweils den Spitzen p1_t-1, p2_t-1 und p3_t-1.
In diesem Fall werden im Schritt S1 die Differenz d₁ zwischen den Spitzen p1_t und p1_t-1, die Differenz d₂ zwischen den Spitzen p2_t und p2_t-1 und die Differenz d₃ zwischen den Spitzen p3_t und p3_t-1 berechnet. Im Schritt S2 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Absolutwert der Differenzen d₁, d₂ und d₃ größer als der Differenzschwellenwert sind. Wie in 13B gezeigt sind die Absolutwerte der Differenzen d₁ und d₂ groß, und der Absolutwert der Differenz d₃ ist sehr klein. Hier wird angenommen, dass die Absolutwerte der Differenzen d₁ und d₂ größer als der Differenzschwellenwert sind. In einem solchen Fall ist das Verhältnis der Anzahl von Spitzen, deren Differenzen größer als der Differenzschwellenwert ist, zur Gesamtzahl der Spitzen 2/3. In Schritt S3 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob dieses Verhältnis von 2/3 größer als der Differenzschwellenwert ist. Im Schritt S5 wird die Differenz d1 als positiv (+) bestimmt und die Differenz d2 wird als negativ(–) bestimmt. Daher unterscheidet sich mindestens eine Spitze aus den verbleibenden Spitzen im Vorzeichen der Differenz. Demgemäß wird das Objekt im Schritt S6 als ein Fußgänger bestimmt, wenn der Verhältnisschwellenwert 1/3 ist, und wenn der Verhältnisschwellenwert 2/3 oder 3/3 ist, wird das Objekt im Schritt S4 nicht als ein Fußgänger bestimmt.
[Der Grund, warum die Fußgängerbestimmung möglich ist]
Das Objekt kann aus den folgenden zwei Gründen durch den Ablaufplan der 12 als Fußgänger bestimmt werden.
Zunächst bewegt sich ein Fußgänger im Gegensatz zu anderen Zielen (Objekten) wie einem Fahrzeug aufgrund des Atmens oder dergleichen etwas. Daher ändern sich ständig die Reflexionspunkte, bei denen die Transmissions- bzw. Übertragungswelle von der Radarvorrichtung reflektiert werden. Daher ist es in dem Fall sehr wahrscheinlich, dass das Objekt ein Fußgänger ist, in dem sich ein großer Teil von Reflexionssignalen aus einer Vielzahl aus von einem Objekt erhaltenen Reflexionssignalen mit der Zeit stark ändern, nämlich in dem Fall, in dem sich die Spitzen des ersten Spektrums über die Zeit stark ändern. Dies ist der Grund, warum in dem Ablaufplan der 12 die Verarbeitung des Schritts S3 durchgeführt wird.
Als Zweites ändern sich die Reflexionspositionen an einem Fußgänger im Gegensatz zur Bewegung eines Fahrzeugs oder eines ähnlichen Objekts häufig aufgrund beispielsweise einer Änderung der Gehhaltung oder einer Änderung in der Richtung des Körpers. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Spitze, deren Spitzenwert über die Zeit steigt und eine Spitze gleichzeitig auftreten, deren Spitzenwert sich über die Zeit verringert. Dagegen bewegen sich die Reflexionspositionen in dem Fall eines anderen Objekts als einem Fußgänger innerhalb eines kurzen Zeitabschnitts nicht stark, und die Spitzenwerte aller Spitzen des Objekts erhöhten oder verringern sich gleichzeitig. Aus diesem Grund wird im Ablaufplan der 12 die Verarbeitung des Schritts S5 durchgeführt.
Man bemerke, dass der Differenzschwellenwert und der Verhältnisschwellenwert in Anbetracht des Aufbaus der Radarvorrichtung, der Messumgebung usw. auf geeignete Werte festgelegt werden. Der Wert des Differenzschwellenwerts oder des Verhältnisschwellenwerts können entsprechend einer Änderung in der Messumgebung geändert werden, falls dies als nötig angesehen wird.
Nach der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform kann die Bestimmung, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, zu geringen Kosten realisiert werden.
Zweite Ausführungsform:
4 ist ein Blockschaubild, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die Radarvorrichtung der zweiten Ausführungsform misst den Abstand und die Geschwindigkeit durch ein Mehrfrequenz-CW bzw. -Dauerstrichverfahren. Wie in 4 gezeigt weist die Radarvorrichtung in der zweiten Ausführungsform den selben Aufbau wie jene der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform auf, mit der Ausnahme, dass der Oszillator 10 und die Signalverarbeitungsvorrichtung 18 der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform jeweils durch einen Oszillator 20 und eine Signalverarbeitungsvorrichtung 28 ersetzt werden.
Der Oszillator 20 gibt schwingend ein Übertragungssignal aus, dessen Frequenz sich wie in 5 gezeigt ändert. Der Oszillator 20 wiederholt einen Betrieb zum stufenweisen Erhöhen der Frequenz des Übertragungssignals über der Zeit und zum Zurückbringen der Frequenz auf den ursprünglichen Wert. Wie in 5 gezeigt erhöht sich die Frequenz stufenweise von f₀ (Ausgangswert) auf f₀ + Δf, dann auf f₀ + 2Δf, also mit einem Inkrement von Δf in Zeitintervallen t. Wenn die Anzahl von Schritten n erreicht (wobei n eine natürliche Zahl gleich oder größer als 4 ist) kehrt die Frequenz des Übertragungssignals zur Ursprungsfrequenz f₀ zurück. Ein Signal kann als das Übertragungssignal verwendet werden, dessen Frequenz mit der Zeit im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Signal stufenweise sinkt, Alternativ kann ein Signal verwendet werden, bei dem sich die stufenweise Erhöhung und stufenweise Verringerung wiederholen.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung 28 umfasst eine erste Spektrumsberechnung 28a, eine zweite Spektrumsberechnung 28b und einen Gruppierungsabschnitt 28c, die nachstehend beschrieben werden und die die erste Spektrumsberechnung 18a, die zweite Spektrumsberechnung 18b und den Gruppierungsabschnitt 18c ersetzen, die in der Signalverarbeitungsvorrichtung 18 der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform vorgesehen sind. Eine Änderungsbetragsberechnung 18d, eine Verhältnisberechnung 18e und ein Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f sind gleich wie in der ersten Ausführungsform.
In der Radarvorrichtung der zweiten Ausführungsform wird in jedem Schritt eine Frequenzanalyse für das Schwebungssignal durchgeführt, um dadurch ein Frequenzspektrum zu berechnen, und ein Phasenunterschied wird aus den Frequenzspektren erhalten, wodurch der Abstand berechnet wird. Das spezifische Verfahren ist wie folgt (siehe 6). Passende Spitzenwerte werden aus den Frequenzspektren so extrahiert, dass man einen Spitzenwert aus einem Frequenzspektrum extrahiert und n Spitzenwerte insgesamt erhält. Der Spitzenwert ist ein komplexer Wert, der einen Phasenwert umfasst, der zur Phasendifferenz zwischen der Übertragungswelle und der Empfangswelle passt. Die Phase θ_k im k-ten Schritt wird durch θ_k = 2π·(2R/c)·(f₀ + kΔf) wiedergegeben, wobei R der Abstand zu einem Objekt ist und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die extrahierten Spitzenwerte werden in aufsteigender Reihenfolge der Stufenzahl k angeordnet, um dadurch ein Feld bzw. einen Array S zu bilden. Das Feld S wird dann in der Frequenzschrittrichtung, das bedeutet, in der Anstiegsrichtung von k, Fouriertransformiert, wodurch man das Spektrum mit Bezug auf 2R/c erhält. Die Spitze des Spektrums wird extrahiert und der Abschnitt R des Objekts wird berechnet. Man bemerke, dass das Frequenzspektrum, das durch Durchführen der Frequenzanalyse für das Schwebungssignal erhalten wird, die Dopplerfrequenz zeigt, und ein Unterschied der Spitzenposition des Frequenzspektrums eine Differenz der Geschwindigkeit zeigt. Daher können Objekte getrennt erfasst werden, deren Abstand derselbe ist und deren Geschwindigkeit sich unterscheidet. Im Fall der 6 werden Spitzenwerte bei einer Dopplerfrequenz f₁ und Spitzenwerte bei einer Dopplerfrequenz f_j verwendet, um jeweilige Felder S zu bilden, wodurch man die Abstände der jeweiligen Objekte getrennt erfassen kann.
Selbst in dem Fall der Radarvorrichtung der zweiten Ausführungsform kann jedes Objekt eine Vielzahl von Reflexionspunkten aufweisen, wenn Δf oder die Anzahl n der Schritte groß ist. In einem solchen Fall weist das Spektrum, das durch Fourier-Transformation des Felds S bezüglich k erhalten wird, eine Vielzahl von Spitzen auf. In Anbetracht dessen wird in der Radarvorrichtung der zweiten Ausführungsform die Gruppierung wie folgt durchgeführt.
Zuerst führt die erste Spektrumsberechnung 28a der Signalverarbeitungsvorrichtung 28 eine FFT mit Bezug auf die Zeit des Schwebungssignals in jedem Schritt durch, um dadurch ein Frequenzspektrum zu berechnen. Spitzenwerte bei derselben Dopplerfrequenz werden aus den Frequenzspektren so extrahiert, dass ein Spitzenwert aus einem Frequenzspektrum extrahiert wird und n Spitzenwerte insgesamt extrahiert werden. Diese Spitzenwerte werden in aufsteigender Reihenfolge der Stufenzahl k angeordnet, um dadurch ein Feld S zu bilden. In dem Fall, in dem eine Vielzahl von Objekten vorhanden ist, deren Geschwindigkeit unterschiedlich ist, wird das Feld S auf einer geschwindigkeitsabhängigen Basis gebildet. Das Feld S wird mit Bezug auf k, d. h. f₀ + kΔf, einer FFT unterzogen, wodurch ein (nachstehend als das „erste Spektrum” bezeichnetes) Spektrum mit Bezug auf den Abstand R berechnet wird.
Als Nächstes extrahiert die zweite Spektrumsberechnung 28b der Signalverarbeitungsvorrichtung 28 einen Teil des Felds S. Von den n Elementen des Felds S wird nämlich eine vorab festgelegte Zahl n' von Elementen (n' < n) so extrahiert, dass sie ein Feld S' bilden. In derselben Weise wie vorstehend beschrieben wird ein Spektrum mit Bezug auf den Abstand R (das nachstehend als das „zweite Spektrum” bezeichnet wird) unter Verwendung dieses Felds S' des Radars, der Messumgebung, des Objekttyps und dergleichen auf einen geeigneten Wert festgelegt.
Als Nächstes führt der Gruppierungsabschnitt 28c der Signalverarbeitungsvorrichtung 28 eine Gruppierung in derselben Weise wie in dem Fall des Gruppierungsabschnitt 18c der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform durch. Die Spitzen der ersten und zweiten Spektren werden nämlich erfasst und verglichen. Für jede Spitze des zweiten Spektrums wird eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums, die in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, in eine einzelne Gruppe gruppiert. Die Bestimmung, ob Spitzen des ersten Spektrums in einer Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind oder nicht, wird in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt.
Der Grund, warum die Gruppierung durch das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden kann, ist derselbe wie der Grund, der für die erste Ausführungsform erwähnt wurde. In der Abstandsmessung durch das Mehrfrequenz-CW-Verfahren bestimmt die Frequenzmodulationsbreite ΔF des Übertragungssignals, das bedeutet Δf·n, die Abstandsauflösung. Weil das Feld S' durch Extrahieren eines Teils der Elemente des Felds S gebildet wird, entspricht dies einem Vorgang der Verringerung der Frequenzmodulationsbreite des Übertragungssignals auf Δf·n'. Demgemäß wird die Abstandsauflösung im Vergleich zu dem Fall, in dem das Feld S verwendet wird, kleiner, wenn das Feld S' verwendet wird. Als ein Ergebnis wird eine Vielzahl von Reflexionspunkten auf jedem Objekt in dem zweiten Spektrum ununterscheidbar. Daher weist das zweite Spektrum eine einzelne Spitze für jedes Objekt auf. Aus den vorstehenden kann gesagt werden, dass eine Gruppe von Spitzen des ersten Spektrums, die in einer bestimmten Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, von einer Vielzahl von Reflexionspunkten an einem bestimmten Objekt herrühren. Demgemäß kann ein Gruppieren durch das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden.
Die Bestimmung, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, kann in derselben Weise wie in der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Für eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums, die für jedes Objekt durch den Gruppierungsabschnitt 28c gruppiert wurden, führen die Änderungsbetragsberechnung 18d, die Verhältnisberechnung 18e und der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f der Signalverarbeitungsvorrichtung 28 eine Verarbeitung passend zum Ablaufplan der 12 aus. So kann die Bestimmung durchgeführt werden, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Wie die Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform kann die Radarvorrichtung der zweiten Ausführungsform ein Gruppieren genau durchführen und kann bestimmen, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Dritte Ausführungsform:
7 ist ein Blockschaubild, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform zeigt. Die Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform führt eine Abstandsmessung durch einen Pulsverfahren durch. Die Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform misst nämlich den Abstand zwischen der Radarvorrichtung und einem Objekt aus einer Zeitverzögerung eines Pulses. Wie in 7 gezeigt weist die Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform denselben Aufbau wie die Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme auf, dass der Oszillator 10 durch einen Oszillator 30 ersetzt wird, ein Schalter 39 zwischen dem Richtungskoppler 11 und der Übertragungsantenne 12 vorgesehen ist und die Komponenten und Abschnitte auf der Ausgangsseite des Mixers 15 durch Bandpassfilter 36a und 36b, AD Wandler 37a und 37b und eine Signalverarbeitungsvorrichtung 38 ersetzt werden. Nachstehend werden Abschnitte beschrieben, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Der Oszillator 30 gibt ein Schwingungssignal einer Dauerstrichwelle bzw. mit einer vorab festgelegten Frequenz aus. Der Schalter 39 leitet und blockiert das Signal vom Richtungskoppler 11 in vorab festgelegten Intervallen. Dieser Schalter 39 wandelt das Signal vom Oszillator 30 in ein Pulssignal um, das Pulse enthält, die jeweils eine Pulsbreite τ (siehe 8) aufweisen. Daher wird von der Sendeantenne 12 eine pulsförmige Sendewelle übertragen.
Die Ausgangsseite des Mixers 15 ist mit den Bandpassfiltern 36a und 36b verbunden. Daher wird das vom Mixer 15 ausgegebene Signal beiden Bandpassfiltern 36a und 36b eingegeben. Der Bandpassfilter 36a ist dem Bandpassfilter 16a ähnlich. Daher geht ein Signal innerhalb eines vorab festgelegten Bands durch den Bandpassfilter 36a. Ein Bandpassfilter, dessen Bandbreite enger als jene des Bandpassfilters 36a ist, wird als der Bandpassfilter 36b verwendet. Die Ausgabeseiten der Bandpassfilter 36a und 36b sind über die A/D-Wandler 37a und 37b mit der Signalverarbeitungsvorrichtung 38 verbunden. Man bemerke, dass die Bandbreite des Bandpassfilters 36b passend zum Aufbau der Radarvorrichtung, der Messumgebung, dem Objekttyp usw. auf einen geeigneten Wert eingestellt wird.
Wie in 7 gezeigt umfasst die Signalverarbeitungsvorrichtung 38 eine erste Spektrumsberechnung 38a, eine zweite Spektrumsberechnung 38b, einen Gruppierungsabschnitt 38c, eine Änderungsbetragsberechnung 18d, eine Verhältnisberechnung 18e und einen Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f. Die Signale von den Bandpassfiltern 36a und 36b werden jeweils der ersten Spektrumsberechnung 38a und der zweiten Spektrumsberechnung 38b eingelesen. Die Änderungsbetragsberechnung 18d, die Verhältnisberechnung 18e und der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f sind dieselben wie jene, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Selbst in dem Fall der Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform kann jedes Objekt eine Vielzahl von Reflexionspunkten aufweisen, wenn die Pulsbreite τ klein ist. In einem solchen Fall weist eine erste Zeitwellenform, die von der ersten Spektrumsberechnung 38a erfasst wird, eine Vielzahl von Spitzen auf. In Anbetracht dessen wird in der Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform eine Gruppierung wie folgt durchgeführt.
Zuerst erfasst die erste Spektrumsberechnung 38a eine Zeitwellenform (die nachstehend als die „erste Zeitwellenform” bezeichnet wird) des Signals vom Bandpassfilter 36a. In ähnlicher Weise erfasst die zweite Spektrumsberechnung 38b eine Zeitwellenform (die nachstehend als die „zweite Zeitwellenform” bezeichnet wird) des Signals vom Bandpassfilter 36b.
Als Nächstes extrahiert der Gruppierungsabschnitt 38c der Signalverarbeitungsvorrichtung 38 die Spitzen der ersten und zweiten Zeitwellenformen. Der Gruppierungsabschnitt 38c vergleicht die Positionen der Spitzen der ersten und zweiten Zeitwellenformen. Für jede Spitze der zweiten Zeitwellenform gruppiert der Gruppierungsabschnitt 38c eine Vielzahl von Spitzen der ersten Zeitwellenform, die in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, in eine einzige Gruppe. Die Bestimmung, ob Spitzen des ersten Spektrums in einer Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind oder nicht, wird in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform durchgeführt.
Die vorstehend erläuterte Gruppierung wird speziell mit Bezug auf Beispiele der ersten und zweiten Zeitwellenformen wie in 9 gezeigt beschrieben. In den in 9 gezeigten Beispielen weist die zweite Zeitwellenform zwei Spitzen A und B auf. Die erste Zeitwellenform weist sieben Spitzen a bis g auf. Die Spitze A der zweiten Zeitwellenform enthält die Spitzen a bis c der ersten Zeitwellenform, und die Spitze B der zweiten Zeitwellenform enthält die Spitzen d bis g der ersten Zeitwellenform. Daher werden die Spitzen a bis c aus den sieben Spitzen der ersten Zeitwellenform in eine Gruppe gruppiert, und die Spitzen d bis g werden in eine andere Gruppe gruppiert.
Der Grund, warum eine akkurate Gruppierung durch das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden kann, ist derselbe wie der Grund, der für die erste Ausführungsform erwähnt wird. In der Abstandsmessung durch das Pulsverfahren bestimmt die Pulsbreite die Abstandsauflösung, und je größer die Pulsbreite ist, umso geringer ist die Abstandsauflösung.
Die Pulsbreite des Pulses ist umgekehrt proportional zum Frequenzband. Außerdem ist die Bandbreite des Bandpassfilters 36b enger als jede des Bandpassfilters 36a. Daher weist das Signal, das vom Bandpassfilter 36b ausgegeben wird, eine Pulsbreite auf, die größer als jene des Signals ist, das vom Bandpassfilter 36a ausgegeben wird.
Demgemäß ist die Zeitwellenform des Signals, das vom Bandpassfilter 36b ausgegeben wird, bezüglich der Abstandsauflösung (Zeitauflösung) geringer als die des Signals, das vom Bandpassfilter 36a ausgegeben wird. Als ein Ergebnis wird in der zweiten Zeitwellenform eine Vielzahl von Reflexionspunkten für jedes Objekt ununterscheidbar. Daher umfasst die zweite Zeitwellenform eine einzelne Spitze für jedes Objekt. Aus dem Vorstehenden kann gesagt werden, dass eine Gruppe von Spitzen der ersten Zeitwellenform, die in einer bestimmten Spitze der zweiten Zeitwellenform enthalten sind, von einer Vielzahl von Reflexionspunkten auf einen bestimmten Objekt herrühren. Demgemäß kann eine Gruppierung durch das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden.
Die Bestimmung, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, kann in der Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform in derselben Weise wie in der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Für eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums, die vom dem Gruppierungsabschnitt 38c der Signalverarbeitungsvorrichtung 38 für jedes Objekt gruppiert werden, führen nämlich die Änderungsgrößenberechnung 18d, die Verhältnisberechnung 18e und der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f der Signalverarbeitungsvorrichtung 38 eine Verarbeitung passend zum Ablaufplan der 12 durch. Somit kann die Bestimmung durchgeführt werden, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Wie die Radarvorrichtungen der ersten und zweiten Ausführungsformen kann die Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform geeignet eine Gruppierung durchführen und kann bestimmen, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Vierte Ausführungsform:
10 ist ein Blockschaubild, das den Aufbau einer Radarvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform zeigt. Die Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform führt eine Abstandsmessung durch ein Pulskomprimierungsverfahren durch. Wie in 10 gezeigt umfasst die Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform Oszillatoren 40a und 40b, Schalter 14 und 49, einen Expander 41, einen Richtungskoppler 11, Mischer 45a und 45b, eine Sendeantenne 12, Empfangsantennen 13-1 bis 13-K, Bandpassfilter 46a und 46b, Komprimierer 42a und 42b, A/D-Wandler 37a und 37b und eine Signalverarbeitungsvorrichtung 48. Man bemerke, dass Abschnitte mit denselben Aufbauten wie jene der Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform dieselben Bezugszeichen erhalten.
Als Nächstes werden die Aufbauten der konstituierenden Elemente der Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform und ihr Betrieb genauer beschrieben.
Das Signal vom Oszillator 40b wird dem Schalter 49 eingelesen. Der Schalter 49 leitet und blockiert das Signal vom Oszillator 40b in vorab festgelegten Intervallen. Dieser Schalter 49 konvertiert das Signal vom Oszillator 40b in ein Pulssignal, das Pulse umfasst, die eine Pulsbreite τ aufweisen.
Der Expander 41 führt eine Frequenzmodulation des Pulssignals vom Schalter 49 so durch, dass die Frequenz des Signals während eines Zeitabschnitts τ linear um ΔF ansteigt (Siehe 11).
Das Signal vom Oszillator 40a wird den Mischern 45a und 45b durch den Richtungskoppler 11 eingegeben. Der Mischer 45b mischt das Signal vom Oszillator 40a und das Signal vom Expander 41 so, dass ein frequenzkonvertiertes Signal ausgegeben wird. Die Ausgangsseite des Mischers 45b ist mit der Sendeantenne 12 verbunden.
Weil die Sendeantenne 12, die Empfangsantenne 13-1 bis 13-K und der Schalter 14 in derselben Weise wie in der dritten Ausführungsform arbeiten, werden ihre Beschreibungen weggelassen.
Der Mischer 45a empfängt das Empfangssignal vom Schalter 14 und das Signal vom Oszillator 40a. Der Mischer 45a mischt diese zwei Signale. Das sich ergebende Signal wird durch die Passfilter 46a und 46b geschickt, wodurch es in Signale im Basisband umgewandelt wird. Ein Bandpassfilter mit engerer Bandbreite als jener des Bandpassfilters 46a wird als Bandpassfilter 46b verwendet.
Die Signale von den Bandpassfiltern 46a und 46b werden jeweils den Komprimierern 42a und 42b eingelesen. Die Komprimierer 42a und 42b sind Filter, deren Frequenzcharakteristik hinsichtlich der Verzögerungszeit umgekehrt zu jener der Expander 41 für die Erhöhung und Verringerung der Verzögerungszeit ist. Die Pulsbreiten der Eingabesignale werden durch die Komprimierer 42a und 42b von τ auf 1/ΔF komprimiert, und die Amplituden der Eingabesignale werden auf (τ·ΔF)^½ erhöht.
Wie vorstehend beschrieben wird es in der Radarvorrichtung in der vierten Ausführungsform durch die Verwendung des Expanders 41 und der Komprimierer 42a und 42b möglich, die Pulsbreite τ zu der Zeit der Übertragung eines Signals vergleichsweise groß zu machen, um so die mittlere Leistung zu erhöhen, um dadurch einen ausreichend großen Erfassungsabstand sicherzustellen, und um die Pulsbreite zu der Zeit des Empfangs des Signals zu kontrollieren um dadurch die Abstandsauflösung zu erhöhen.
Wie in 10 gezeigt umfasst die Signalverarbeitungsvorrichtung 48 eine erste Spektrumsberechnung 48a, eine zweite Spektrumsberechnung 48b, einen Gruppierabschnitt 48c, eine Änderungsgrößenberechnung 18d, eine Verhältnisberechnung 18e und einen Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f. Die Signale, die von den Komprimierern 42a und 42b abgegeben werden, werden jeweils der ersten Spektrumsberechnung 48a und der zweiten Spektrumsberechnung 48b eingegeben. Die Änderungsgrößenberechnung 18d, die Verhältnisberechnung 18e und der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f sind dieselben wie die in der ersten Ausführungsform verwendeten.
Die Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform führt eine Gruppierung in derselben Weise wie in der Radarvorrichtung der dritten Ausführungsform durch. Die erste Spektrumsberechnung 48a erhält nämlich eine Zeitwellenform (erste Zeitwellenform) des Eingabesignals, und die zweite Spektrumsberechnung 48b erhält eine Zeitwellenform (zweite Zeitwellenform) des Eingabesignals. Der Gruppierungsabschnitt 48c extrahiert die Spitzen der ersten und zweiten Zeitwellenformen. Der Gruppierungsabschnitt 48c vergleicht die Positionen der Spitzen der ersten und zweiten Zeitwellenformen. Für jede Spitze der zweiten Zeitwellenform gruppiert der Gruppierungsabschnitt 48c eine Vielzahl von Spitzen der ersten Zeitwellenform, die in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, in eine einzelne Gruppe.
Der Grund, warum eine genaue Gruppierung durch das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden kann, ist derselbe wie der Grund, der für die dritte Ausführungsform erwähnt wird. Weil die Bandbreite des Bandpassfilters 46b enger als jene des Bandpassfilters 46a ist, wird das Signal, das der zweiten Spektrumsberechnung 48b eingelesen wird, bezüglich der Abstandsauflösung schwächer als das Signal, das der ersten Spektrumsberechnung 48a eingegeben wird. Daher kann eine genaue Gruppierung durchgeführt werden.
Die Bestimmung, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht, kann in der Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform in derselben Weise wie in der Radarvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Für eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums, die vom Gruppierungsabschnitt 48c für jedes Objekt gruppiert werden, führen nämlich die Änderungsgrößenberechnung 18g, die Verhältnisberechnung 18e und der Fußgängerbestimmungsabschnitt 18f der Signalverarbeitungsvorrichtung 48 eine Verarbeitung gemäß dem Ablaufplan der 12 aus. Daher kann die Bestimmung durchgeführt werden, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Wie die Radarvorrichtungen der ersten bis dritten Ausführungsformen kann die Radarvorrichtung der vierten Ausführungsform eine Gruppierung genauer durchführen und kann bestimmen, ob ein Objekt ein Fußgänger ist oder nicht.
Modifizierungen:
Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Abstands-/Geschwindigkeitsmessverfahren beschränkt, die in den Ausführungsformen beschrieben sind. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene herkömmlich bekannte Messverfahren angewendet werden, wie eines, in dem das FMCW-Verfahren und das Multifrequenz-CW Verfahren kombiniert sind. In jedem der Verfahren kann eine Gruppierung für jedes Objekt durch Berechnen des zweiten Spektrums unter Verwendung eines Teils des Frequenzbands der Empfangswelle, die für die Abstandsmessung verwendet wird, zusätzlich zum ersten Spektrum, das für die Abstandsmessung verwendet wird, was der ursprüngliche Zweck ist, und Gruppieren einer Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums, die in jeder Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, in eine einzige Gruppe genau durchgeführt werden.
In den Radarvorrichtungen der vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist eine Vielzahl von Empfangsantennen vorgesehen, und eine Peilung (Richtung) wird durch DBF oder ein Phasenmonopulsverfahren gemessen. Das Verfahren für die Peilungsmessung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Peilung kann durch eine mechanische Bewegung einer Antenne zum Abtasten gemessen werden.
Die Radarvorrichtungen der ersten bis vierten Ausführungsformen messen den Abstand, die Geschwindigkeit und die Peilung jedes Objekts. Es ist jedoch ausreichend, dass die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung zumindest den Abstand misst, und die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung muss nicht notwendigerweise die Geschwindigkeit und die Peilung messen.
In derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform beschrieben kann die Gruppierung auf der Grundlage der Peilungserfassung zusätzlich in den zweiten bis vierten Ausführungsformen verwendet werden.
Die Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann als ein On-Board-Radar beispielsweise zum Zweck der Fußgängererfassung verwendet werden.
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 2009-295184 A [0006]
JP 2010-151621 A [0006]
JP 2012-112653 A [0006]

Claims

Radarvorrichtung, die eine Sendewelle hin zu einem Objekt sendet und eine Empfangswelle empfängt, die die Sendewelle ist, die von dem Objekt reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarvorrichtung Folgendes umfasst: eine erste Spektrumsberechnungseinrichtung, um unter Verwendung der Empfangswelle ein erstes Spektrum zu berechnen, das eine Funktion einer physikalischen Größe ist, die für die Abstandsmessung verwendet wird; einen Gruppierungsabschnitt, der eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums auf einer objektbezogenen Basis gruppiert; eine Änderungsgrößenberechnungseinrichtung, um für jede aus einer Vielzahl von Spitzen, die zu einer Gruppe gehören, einen Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt zu erhalten, den Spitzenwert mit einem Spitzenwert zu vergleichen, der vor dem derzeitigen Zeitpunkt erhalten wurde, und eine Änderungsgröße jeder Spitze zu berechnen; eine Verhältnisberechnungseinrichtung, um die Änderungsgröße mit einem vorab festgelegten Änderungsgrößenschwellenwert zu vergleichen und ein Verhältnis der Anzahl von Spitzen, deren Änderungsgrößen größer als der Änderungsgrößenschwellenwert ist, zu der Anzahl von Spitzen zu berechnen, die zu der Gruppe gehören; und einen Fußgängerbestimmungsabschnitt, um zu bestimmen, dass das Objekt ein Fußgänger ist, wenn das Verhältnis, das von der Verhältnisberechnungseinrichtung berechnet wird, größer als ein vorab festgelegter Verhältnisschwellenwert ist und mindestens eine der Spitzen, die zu der Gruppe gehören, sich von den verbleibenden Spitzen bezüglich des Vorzeichens des Unterschieds zwischen den Spitzenwert zum derzeitigen Zeitpunkt und dem Spitzenwert vor dem derzeitigen Zeitpunkt unterscheidet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsgröße mindestens eine der Größe ist Absolutwert der Differenz zwischen den Spitzenwerten, Standardabweichung der Spitzenwerte, Standardfehler der Spitzenwerte und Absolutwert der Ableitung der Spitzenwerte nach der Zeit ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Radarvorrichtung weiterhin Folgendes umfasst: eine zweite Spektrumsberechnungseinrichtung, um unter Verwendung eines Abschnitts eines Frequenzbands der Empfangswelle, der von der ersten Spektrumsberechnungseinrichtung verwendet wird, ein zweites Spektrum zu berechnen, das eine Funktion der physikalischen Größe ist, die für die Distanzmessung verwendet wird, wobei für jede Spitze des zweiten Spektrums der Gruppierungsabschnitt eine Vielzahl von Spitzen des ersten Spektrums an Positionen gruppiert, die in der Spitze des zweiten Spektrums enthalten sind, während die Vielzahl von Spitzen als die vom selben Objekt angesehen wird.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Radarvorrichtung eine FM-CW-Radarvorrichtung ist; die erste Spektrumsberechnungseinrichtung ein Schwebungssignal erzeugt, dessen Frequenz gleich der Differenz zwischen jenen der Sendewelle und der Empfangswelle ist, und das Frequenzspektrum des Schwebungssignal als das erste Spektrum berechnet; und die zweite Spektrumsberechnungseinrichtung ein Schwebungssignal erzeugt, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen denen der Sendewelle und der Empfangswelle ist, einen vorab festgelegten kontinuierlichen Abschnitt einer Zeitwellenform des Schwebungssignals extrahiert und das Frequenzspektrums des extrahierten Schwebungssignals als das zweite Spektrum berechnet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Radarvorrichtung eine Mehrfrequenz-CW-Radarvorrichtung ist; die Frequenz des Sendesignals in einer Vielzahl von Schritten erhöht wird; die erste Spektrumsberechnungseinrichtung ein Schwebungssignal erzeugt, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen jenen der Sendewelle und der Empfangswelle ist, das Frequenzspektrum des Schwebungssignals in jedem Schritt berechnet und als das erste Spektrum ein Spektrum des Phasenunterschieds zwischen der Sendewelle und der Empfangswelle aus den Frequenzspektren berechnet; und die zweite Spektrumsberechnungseinrichtung ein Schwebungssignal erzeugt, dessen Frequenz gleich dem Unterschied zwischen jenen der Sendewelle und der Empfangswelle ist, das Frequenzspektrum des Schwebungssignals in jedem Schritt eines Abschnitts aller Schritte berechnet, und als das zweite Spektrum ein Spektrum der Phasendifferenz zwischen der Sendewelle und der Empfangswelle aus den Frequenzspektren berechnet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Radarvorrichtung eine Pulsradarvorrichtung ist; die erste Spektrumsberechnungseinrichtung eine Zeitwellenform der Empfangswelle als das erste Spektrum erfasst; und die zweite Spektrumsberechnungseinrichtung die Empfangswelle durch einen Filter mit einem vorab festgelegten Frequenzband erfasst und eine Zeitwellenform der durchgelassenen Empfangswelle als das zweite Spektrum erfasst.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: die Radarvorrichtung eine Pulskompressionsradarvorrichtung ist.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: der Gruppierungsabschnitt zwei lokaler Minima extrahiert, die unmittelbar vor und nach jeder Spitze des zweiten Frequenzspektrums vorhanden sind, und eine Vielzahl von Spitzen des ersten Frequenzspektrums gruppiert, die zwischen den lokalen Minima angeordnet sind, während die Vielzahl von Spitzen als jene vom selben Objekt angesehen wird.