DE112005001563T5

DE112005001563T5 - Radar

Info

Publication number: DE112005001563T5
Application number: DE112005001563T
Authority: DE
Inventors: Motoi Nagaokakyo Nakanishi; Toru Nagaokakyo Ishii
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2007-07-12
Also published as: WO2006016445A1; JPWO2006016445A1; JP4197033B2; US20070109176A1; US7425917B2

Abstract

Ein Radar, der folgende Merkmale umfasst:
eine Zielmesseinrichtung zum Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle über einen bestimmten Erfassungsbereich, wiederholt in jedem Messintervall, um die Position eines Ziels in dem Erfassungsbereich zu messen, und die Dopplergeschwindigkeit des Ziels von der Dopplerverschiebung der elektromagnetischen Welle zu messen, die von dem Ziel reflektiert wird;
eine Differenzgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung zum Bestimmen der Differenzgeschwindigkeit des Ziels von einer Änderung bei der Position des Ziels während des Messintervalls, die durch die Zielmesseinrichtung bestimmt wird; und
eine Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer aktuellen Gesamtgeschwindigkeit durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und einer vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radar, der angepasst ist, um Erfassungsinformationen, die Geschwindigkeitsinformationen eines Ziels umfassen, durch Senden und Empfangen einer Funkwelle zu erhalten.
Hintergrund der Technik
Bei bekannten Radaren in Fahrzeugen wird eine Erfassung über einen Erfassungsbereich vor einem Fahrzeug durchgeführt, und die Position und die Geschwindigkeit eines Ziels, wie z. B. eines anderen Fahrzeugs, das in dem Erfassungsbereich vorliegt, werden gemessen. Bei FM-CW-Radaren wird ein Sendesignal gesendet, das abwechselnd eine Aufwärtsmodulationsperiode, in der sich die Frequenz allmählich erhöht, und eine Abwärtsmodulationsperiode aufweist, in der sich die Frequenz allmählich verringert. Falls ein reflektiertes Signal von einem Ziel empfangen wird, werden die Position und Geschwindigkeit des Ziels bezüglich der Position und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, auf der Basis eines Frequenzspektrums eines Überlagerungssignals aufgrund der Differenz bei der Frequenz zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal.
Bei den oben beschriebenen FM-CW-Radaren wird die relative Geschwindigkeit (die „Dopplergeschwindigkeit") auf der Basis der Frequenzverschiebung des Überlagerungssignals gemessen, das in dem Frequenzspektrum aufgrund des Doppler effekts erscheint, und die Position des Ziels wird in jedem vorbestimmten Messintervall bestimmt, und die Bewegungsgeschwindigkeit (die „Differenzgeschwindigkeit") des Ziels wird von einer Änderung der Position bestimmt. Jeder dieser zwei Typen von Geschwindigkeitsinformationen hat Vorteile und Nachteile, und die Verwendung von nur einem dieser zwei Typen von Geschwindigkeitsinformationen kann ein Problem bei der Bestimmung der Geschwindigkeit verursachen.
Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 eine Technik um auf der Basis der Differenzgeschwindigkeitsdaten zu bestimmen, ob die Dopplergeschwindigkeitsdaten zuverlässig genug sind. Falls bei dieser Technik bestimmt wird, dass die Dopplergeschwindigkeitsdaten einen unzuverlässigen Wert haben, werden die Dopplergeschwindigkeitsdaten unter Verwendung der Differenzgeschwindigkeitsdaten korrigiert. Genauer gesagt, wenn sich die Dopplergeschwindigkeit stark von der Differenzgeschwindigkeit unterscheidet, wird die Differenzgeschwindigkeit als relative Geschwindigkeit eines Ziels verwendet, während wenn die Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit klein ist, die Dopplergeschwindigkeit als die relative Geschwindigkeit des Ziels verwendet wird. Alternativ, wenn die Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit hoch ist, wird ein Wert, der für eine unmittelbar vorhergehende relative Geschwindigkeit verwendet wird, als ein aktueller Wert der relativen Geschwindigkeit verwendet, während wenn die Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit klein ist, die Dopplergeschwindigkeit als die relative Geschwindigkeit des Ziels verwendet wird.
Das Patentdokument 2 offenbart eine Technik zum Erhalten einer hochgenauen relativen Geschwindigkeit durch Korrigieren einer Geschwindigkeit, die von einer Doppler-Verschiebungs-Frequenz bestimmt wurde, auf der Basis einer Differenzgeschwindigkeit.

Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2695086
Patentdokument 2: japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 07-146358

Offenbarung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Falls in einem Reflektionspunkt auf einem Reflektionsobjekt, wie z. B. einem Fahrzeug, das voraus fährt, eine abrupte Änderung auftritt, wird die Differenzgeschwindigkeit in der Genauigkeit schlechter als die Dopplergeschwindigkeit. Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten Verfahren tritt in einer solchen Situation ein großer Fehler auf, weil die Differenzgeschwindigkeit verwendet wird, wenn die Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit hoch ist. Wenn es eine große Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit gibt, bewirkt die Verwendung der vorhergehenden relativen Geschwindigkeit außerdem beim Bestimmen der Differenzgeschwindigkeit, dass die resultierende Differenzgeschwindigkeit im Vergleich mit der Dopplergeschwindigkeit einen großen Fehler aufweist, falls das Ziel eine starke Beschleunigung aufweist.
Wenn sich bei dem in dem Patentdokument 2 offenbarten Radar ein Ziel in einer Region nahe zu einem sich fortlaufend ausdehnenden Reflektionsobjekt bewegt, wie z. B. einer Führungsschiene, tritt in der Dopplergeschwindigkeit ein großer Fehler auf (und auch in der Differenzgeschwindigkeit kann ein großer Fehler auftreten), und somit ist es schwierig, Geschwindigkeitsinformationen genau zu erhalten.
Hinsichtlich der obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radar zu schaffen, der nicht das oben beschriebene Problem aufweist und der in der Lage ist, eine hochgenaue relative Geschwindigkeit eines Ziels zu erfassen.
Einrichtung zum Lösen der Probleme
Um das oben beschriebene Objekt zu erreichen, ist der Radar wie folgt konfiguriert.

(1) Ein Radar umfasst eine Zielmesseinrichtung zum Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle über einen bestimmten Erfassungsbereich, wiederholt in jedem Messintervall, um die Position eines Ziels in dem Erfassungsbereich zu messen, und die Dopplergeschwindigkeit des Ziels von der Dopplerverschiebung der elektromagnetischen Welle zu messen, die von dem Ziel reflektiert wird, eine Differenzgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung zum Bestimmen der Differenzgeschwindigkeit des Ziels von einer Änderung bei der Position des Ziels während des Messintervalls, die durch die Zielmesseinrichtung bestimmt wird, und eine Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer aktuellen Gesamtgeschwindigkeit durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und einer vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit.
(2) In dem Radar kann die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung Gewichtungsfaktoren für Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit einstellen, abhängig von der Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit und der Differenz zwischen der Differenzgeschwindigkeit und der Gesamtgeschwindigkeit.
(3) In dem Radar kann die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung Gewichtungsfaktoren für die Doppler geschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit einstellen, so dass die Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit mit der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit verglichen werden, und Geschwindigkeitsdaten, die eine geringere Differenz zu der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit haben, wird ein größerer Gewichtungsfaktor zugewiesen als ein Gewichtungsfaktor, der den anderen Geschwindigkeitsdaten zugewiesen wird, die eine größere Differenz zu der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit aufweisen.
(4) In dem Radar kann die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung Gewichtungsfaktoren einstellen, so dass von der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit zwei Geschwindigkeitswerten, die im Wert ähnlich zueinander sind, ein größerer Gewichtungsfaktor zugewiesen wird als ein Gewichtungsfaktor, der den restlichen Geschwindigkeitsdaten zugewiesen wird.
(5) In dem Radar, der in einem von (1) bis (4) beschrieben ist, kann der Radar ferner eine Abstandsmesseinrichtung zum Messen des Abstands zu dem Ziel umfassen, durch ein anderes Verfahren als das Abstandsmessverfahren basierend auf dem Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle, wobei die Differenzgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung die Differenzgeschwindigkeit des Ziels von einer Änderung bei der Position des Ziels bestimmt, die von der Abstandsmesseinrichtung während des Messintervalls gemessen wird.
(6) In dem Radar, der in einem von (1) bis (5) beschrieben ist, kann die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung eine Beschleunigung bestimmen von einer Änderung zwischen der Gesamtgeschwindigkeit, die in einem unmittelbar vorhergehenden Messintervall erhalten wurde, und der Gesamtgeschwindigkeit, die in einem weiteren vorhergehenden Messintervall erhalten wurde, und die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung kann die Geschwindigkeit vorhersagen, die in einem aktuellen Messintervall auf der Basis der bestimmten Beschleunigung erhalten wird, und verwendet die vorhergesagte Geschwindigkeit als vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit.
(7) In dem Radar, der in einem von (1) bis (6) beschrieben wurde, kann der Radar ferner eine Einrichtung umfassen zum Messen der Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines beweglichen Körpers, der die elektromagnetische Welle sendet und empfängt, wobei die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung einen Fehler der Gesamtgeschwindigkeit korrigiert, aufgrund der Änderung bei der Geschwindigkeit des beweglichen Körpers, während der Periode von der vorhergehenden Messzeit zu der aktuellen Messzeit, auf der Basis der Beschleunigung des beweglichen Körpers, die in jedem Messintervall gemessen wird.
(8) In dem Radar, der in einem von (1) bis (7) beschrieben ist, kann die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung bestimmen, ob die Differenz zwischen beliebigen zwei der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der Gesamtgeschwindigkeit größer ist als ein vorbestimmter Wert, und falls die Differenz größer ist als der vorbestimmte Wert, gibt die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit als die aktuelle Gesamtgeschwindigkeit aus.

Vorteile

(1) Durch Bestimmen der aktuellen Gesamtgeschwindigkeit auf der Basis der drei Typen von Geschwindigkeitsinformationen, d. h. der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der vorhergehenden Ge samtgeschwindigkeit, ist es möglich, die Fehlerkomponente zu unterdrücken, die aufgrund von Rauschen oder dergleichen zufällig auftritt, und somit kann bei der Messung der relativen Geschwindigkeit des Ziels eine hohe Genauigkeit erreicht werden.
(2) Durch Einstellen der Gewichtungsfaktoren für die Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit abhängig von der Differenz der Dopplergeschwindigkeit von der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit und der Differenz der Differenzgeschwindigkeit von der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit ist es möglich, an zuverlässigere Geschwindigkeitsinformationen der drei Typen von Geschwindigkeitsinformationen einen größeren Gewichtungsfaktor anzulegen, und somit kann bei der Messung der relativen Geschwindigkeit eine hohe Genauigkeit erreicht werden.
(3) Von der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit wird einer, die eine kleinere Differenz von der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit aufweist, ein größerer Gewichtungsfaktor zugewiesen, so dass zuverlässigere Geschwindigkeitsinformationen stärker gewichtet werden, um eine hohe Genauigkeit bei der Messung der relativen Geschwindigkeit zu erreichen.
(4) Durch Einstellen der Gewichtungsfaktoren derart, dass von der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit zwei derselben, die einen ähnlichen Wert aufweisen, einen größeren Gewichtungsfaktor zugewiesen bekommen, ist es möglich, bei der Messung der relativen Geschwindigkeit eine hohe Genauigkeit zu erreichen, ohne dass aufgrund von unzuverlässigen Geschwindigkeitsinformationen eine wesentliche Reduktion bei der Messgenauigkeit auftritt.
(5) Durch Bestimmen der Differenzgeschwindigkeit des Ziels von der Änderung bei der Position des Ziels während des Messintervalls durch Verwenden einer Abstandsmesseinrichtung, die sich von der Abstandsmesseinrichtung unterscheidet, die auf dem Senden und Empfangen der elektromagnetischen Welle basiert, wird es möglich, die Distanz zum gleichen Punkt auf dem Reflektionsobjekt (wie z. B. ein Rückstrahler oder ein weiteres Fahrzeug, das vorausfährt) zu messen. Dies ermöglicht es, eine zuverlässige gemessene Differenzgeschwindigkeit zu erhalten, und somit ist es möglich, die relative Geschwindigkeit genau zu messen.
(6) Durch Vorhersagen der aktuellen Geschwindigkeit auf der Basis der Beschleunigung der Gesamtgeschwindigkeit und durch Verwenden der vorhergesagten Geschwindigkeit als „vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit", d. h. durch Korrigieren der „vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit" unter Berücksichtigung der Beschleunigung der Gesamtgeschwindigkeit ist es möglich, bei der Messung der relativen Geschwindigkeit eine hohe Genauigkeit zu erhalten, selbst für ein Ziel, das sich mit Beschleunigung bewegt.
(7) Durch Korrigieren eines Fehlers der „vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit" aufgrund einer Änderung bei dem beweglichen Körper (dem Fahrzeug des Benutzers) während einer Periode von einer vorhergehenden Messzeit und einer aktuellen Messzeit, auf der Basis der Beschleunigung des beweglichen Körpers gemessen in jedem Messintervall, ist es möglich, bei der Messung der relativen Geschwindigkeit des Ziels eine hohe Genauigkeit zu erreichen, selbst wenn sich der bewegliche Körper (das Fahrzeug des Benutzers) mit Beschleunigung bewegt.
(8) Wenn die Differenz zwischen beliebigen zwei der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der Gesamtgeschwindigkeit größer ist als der vorbestimmte Wert, wird die „vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit" als die „aktuelle Gesamtgeschwindigkeit" ausgegeben. Dies ermöglicht es derselben, eine zuverlässige gemessene relative Geschwindigkeit zu erhalten, selbst wenn sowohl die Dopplergeschwindigkeit als auch die Differenzgeschwindigkeit einen relativ großen Fehler aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Radars zeigt, der üblicherweise bei allen Ausführungsbeispielen verwendet wird.
2 zeigt ein Beispiel einer Änderung bei der Frequenz zwischen einem Sendesignal und einem Empfangssignal, und zeigt auch ein Beispiel einer Änderung bei der Frequenz zwischen einem Aufwärtsüberlagerungssignal und einem Abwärtsüberlagerungssignal.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt, die für alle Ausführungsbeispiele gleich ist, des Bestimmens einer Position und einer Dopplergeschwindigkeit für jedes Ziel in einem Erfassungsbereich.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des Bestimmens einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer Gesamtgeschwindigkeit gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel zeigt.
Bezugszeichen

9: Antenne
20: Radar-Front-End

Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Radare gemäß jeweiligen ersten bis siebten Ausführungsbeispielen sind nachfolgend mit Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein gesamtes System zeigt, das einen Radar in einem Fahrzeug und verschiedene Einheiten umfasst, die mit dem Radar in dem Fahrzeug verbunden sind. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein Radar-Front-End, das eine Steuerschaltung 1, eine Millimeterwellenschaltung 2, eine Bewegungseinheit 3 und eine Antenne 4 umfasst. Die Millimeterwellenschaltung 2 moduliert eine Oszillationsfrequenz gemäß einem Modulationssignal, das von der Steuerschaltung 1 gegeben wird, und gibt über die Bewegungseinheit 3 ein resultierendes Sendesignal an die Antenne 9 aus. Andererseits wandelt die Millimeterwellenschaltung 2 ein empfangenes Signal in ein Zwischenfrequenzsignal (ZF-Signal) um, und liefert das resultierende ZF-Signal an die Steuerschaltung 1. Die Bewegungseinheit 3 bewegt die Strahlrichtung der Antenne 4 über einen vorbestimmten Bereich, beispielsweise durch regelmäßiges und mechanisches Vor- und Zurückbewegen der Antenne.
Die Steuerschaltung 1 liefert ein Modulationssignal an die Millimeterwellenschaltung 2 und bestimmt den Abstand und die Geschwindigkeit eines Ziels auf der Basis des ZF-Signals, das von der Millimeterwellenschaltung 2 geliefert wird. Die Steuerschaltung 1 liefert auch ein Steuersignal an die Bewegungseinheit 3, um den Strahl, der von der Antenne 4 ausgestrahlt wird, in eine bestimmte Azimut-Richtung zu richten, und dadurch den Strahl über einen bestimmten Erfassungsbereich zu bewegen. Dies macht es möglich, die Azimut-Richtung des Ziels zu bestimmen.
Eine Erkennung 30 empfängt Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und anderen verschiedenen Sensoren 11, und erfasst einen Status des Fahrzeugs und einen Status einer Umgebung, einschließlich einer Straße, entlang der das Fahrzeug fährt. Die Erkennung 30 liefert Informationen im Zusammenhang mit einem Ziel an eine ACC-Steuerung 15.
Die ACC-Steuerung 15 führt automatische Fahrsteuerung durch auf der Basis der Informationen, die durch die Steuerschal tung 1 im Zusammenhang mit der Position und der Geschwindigkeit des Ziels gegeben werden, und auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 bestimmt wird. Genauer gesagt, die ACC-Steuerung 15 steuert beispielsweise eine Motorsteuereinheit 16 und eine Bremssteuereinheit 17, so dass der Abstand von einem Fahrzeug, das unmittelbar vorher fährt, konstant gehalten wird. Die ACC-Steuerung 15 liefert auch Steuerdaten, um zu verhindern, dass das Fahrzeug mit einem Ziel zusammenstößt, wie z. B. einem Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug des Benutzers ist.
Die Motorsteuereinheit 16 und die Bremssteuereinheit 17 steuern einen Motor und eine Bremse gemäß den Steuerdaten, die durch die ACC-Steuerung 15 gegeben werden.
2 zeigt eine Verschiebung der Frequenz des Empfangssignals von der des Sendesignals, die abhängig von dem Abstand und der Geschwindigkeit eines Ziels auftritt. In 2 bezeichnet f_BU eine Aufwärtsüberlagerungsfrequenz, die gleich der Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal TX und dem Empfangssignal RX während einer Periode ist, in der sich die Frequenz des Sendesignals TX erhöht, während f_BD eine Abwärtsüberlagerungsfrequenz bezeichnet, die gleich der Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal TX und dem Empfangssignal RX während einer Periode ist, in der sich die Frequenz des Sendesignals TX verringert. Δf bezeichnet einen Frequenzhub. Die Zeitverschiebung (Zeitdifferenz DT) zwischen dem Sendesignal TX in der Form einer Dreieckswelle und dem Empfangssignal RX entspricht einer Zeit, die die Funkwelle benötigt, um einen Umlauf zwischen der Antenne und dem Ziel durchzuführen. DS bezeichnet eine Dopplerverschiebung bei der Frequenz zwischen dem Sendesignal TX und dem Empfangssignal RX, die abhängig von der relativen Geschwindigkeit des Ziels bezüglich der Antenne auftritt. Die Aufwärtsüberlagerungsfrequenz f_BU und die Abwärtsüberlagerungsfrequenz f_BD variieren abhängig von der Zeitdifferenz DT und der Dopplerverschiebung DS. Daher kann der Abstand von dem Radar zu dem Ziel und die relative Geschwindigkeit des Ziels bezüglich des Radars berechnet werden durch Erfassen der Aufwärtsüberlagerungsfrequenz und der Abwärtsüberlagerungsfrequenz.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt, das durch die Steuerschaltung 1 in dem Radar-Front-End durchgeführt wird, das in 1 gezeigt ist. Zuerst wird der Strahl in einer Anfangs-Azimut-Richtung gerichtet, durch Steuern der Bewegungseinheit 3 (Schritt S1). In diesem Zustand wird eine vorbestimmte Anzahl von abgetasteten Digitaldaten des Überlagerungssignals, das durch die Millimeterwellenschaltung 2 bestimmt wird, erfasst und einem FFT-Prozess unterzogen (S2 → S3).
Danach werden Spitzen der Signalstärke eines Frequenzspektrums erfasst und Spitzenfrequenzen und Signalstärke an den jeweiligen Spitzenfrequenzen werden extrahiert (S4).
Auf der Basis der Spitzenfrequenz und der Signalstärke derselben, die in der vorhergehenden benachbarten Strahl-Azimut-Richtung erfasst werden, wird eine Bestimmung durchgeführt, in welche Gruppe die Spitzenfrequenz und die Signalstärke, die in der aktuellen Strahl-Azimut-Richtung erfasst werden, klassifiziert werden sollten (S5). Das heißt, Spitzensignale, die eine ähnliche Spitzenfrequenz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufweisen, werden zusammen gruppiert.
Die Strahl-Azimut-Richtung wird dann um einen Betrag geändert, der einer Strahlbreite entspricht, und der oben beschriebene Prozess wird wiederholt (S6 → S7 → S2 usw.).
Durch wiederholtes Durchführen des oben beschriebenen Prozesses, bis die Strahl-Azimut-Richtung eine Endrichtung erreicht, wird das Frequenzspektrum für jede Strahlrichtung während der Aufwärtsmodulationsperiode und während der Abwärtsmodulationsperiode über den Erfassungsbereich er fasst, mit einer bestimmten Breite, die sich in einer Azimut-Richtung erstreckt.
Dann werden die Signalstärke und die Frequenz jeder Gruppe bestimmt (S8). Beispielsweise wird die Mitte der Strahl-Azimut-Richtungen jeder Gruppe als eine darstellende Azimut-Richtung verwendet, die Mitte der Frequenzen bei dieser Azimut-Richtung wird als eine darstellende Spitzenfrequenz verwendet, und die Signalstärke an der repräsentativen Spitzenfrequenz wird als Signalstärke der Gruppe verwendet.
Auf der Basis der Spitzenfrequenz und der Signalstärke, die für jede Gruppe des Aufwärtsüberlagerungssignals und des Abwärtsüberlagerungssignals bestimmt wird, werden eine Gruppe des Aufwärtsüberlagerungssignals und eine Gruppe des Abwärtsüberlagerungssignals, die als von dem gleichen Reflektionsobjekt kommend angesehen werden wie dasjenige der Gruppe des Aufwärtsüberlagerungssignals, gepaart (S9).
Der Abstand und die Geschwindigkeit jedes Ziels werden von der Summe und der Differenz der Spitzenfrequenzen jedes Paars des Aufwärtsüberlagerungssignals und des Abwärtsüberlagerungssignals bestimmt (S10). Es ist anzumerken, dass die hierin erhaltene Geschwindigkeit eine Dopplergeschwindigkeit Vdop ist. Die Position jedes Ziels wird in der Form von Polarkoordinaten bestimmt, die durch die Strahl-Azimut-Richtung und den Abstand des Ziels gegeben werden. Alternativ kann die Position jedes Ziels in x-y-Rechteckkoordinaten dargestellt werden, die durch Umwandeln der Polarkoordinaten erhalten werden.
Die „Dopplergeschwindigkeit", die „Differenzgeschwindigkeit", und die „Gesamtgeschwindigkeit" werden nachfolgend beschrieben.
Dopplergeschwindigkeit
Die Dopplergeschwindigkeit wird wie folgt bestimmt. Vdop = c ·· fd/2fo (1)wobei

c:: Lichtgeschwindigkeit
fd:: Doppler-Verschiebungs-Frequenz
fo:: Übertragungsfrequenz

Differenzgeschwindigkeit
Die Differenzgeschwindigkeit Vdiff wird wie folgt bestimmt. Vdiff = (dn – db)/T (2)wobei

dn:: Abstand zu einem Ziel, der in einer aktuellen Messung erhalten wird
db:: Abstand zu einem Ziel, der in einer vorhergehenden Messung erhalten wird
T:: Messintervalle, an denen die Schritte S1 bis S10, die in 3 gezeigt sind, wiederholt durchgeführt werden, d. h., der Strahl wird einmal in jedem Intervall T in der Azimut-Richtung über den Erfassungsbereich bewegt.

Gesamtgeschwindigkeit
Die Gesamtgeschwindigkeit bezieht sich auf die relative Geschwindigkeit, die dieses Mal durch eine Gesamtbestimmung auf der Basis der relativen Geschwindigkeit, die bei der vorhergehenden Messung bestimmt wurde (ausgegeben wurde), und der Dopplergeschwindigkeit und der Differenzgeschwindigkeit, die oben beschrieben sind, erhalten wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Radar gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachfolgend mit Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel werden die Dopplergeschwindigkeit, die Differenzgeschwindigkeit und die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit durch vorbestimmte Gewichtungsfaktoren gewichtet, und der gewichtete Mittelwert derselben wird bestimmt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen des gewichteten Mittelwerts zeigt. Zuerst wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel bestimmt (S11). Der gewichtete Mittelwert wird dann bestimmt durch Gewichten der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb durch einen Gewichtungsfaktor W1, der Dopplergeschwindigkeit Vdop durch einen Gewichtungsfaktor W2, und der Differenzgeschwindigkeit Vdiff durch einen Gewichtungsfaktor W3. Der resultierende gewichtete Mittelwert wird als geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S12). Es wird angemerkt, dass bei diesem Schritt W1, W2 und W3 so bestimmt werden, dass W1 + W2 + W3 = 1.
Die geglättete relative Geschwindigkeit Vs wird als aktuelle Gesamtgeschwindigkeit ausgegeben, und wird als eine vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb für die Verwendung bei einer nächsten Messung gespeichert (S13 → S14). Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt durchgeführt.
Durch Bestimmen der relativen Geschwindigkeit, die alle drei Geschwindigkeitsdaten berücksichtigt, ist es möglich, einen Fehler zu unterdrücken, der zufällig auftritt, aufgrund von Rauschen, das in die Dopplergeschwindigkeit oder die Differenzgeschwindigkeit eindringt, und somit ist es möglich, bei der Messung der relativen Geschwindigkeit eine hohe Genauigkeit zu erreichen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein Radar gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist nachfolgend mit Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Dopplergeschwindigkeit, die Differenzgeschwindigkeit und die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit gewichtet durch Gewichtungsfaktoren, die abhängig von den jeweiligen Werten derselben bestimmt werden, und der gewichtete Mittelwert derselben wird bestimmt. Zuerst wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel bestimmt (S21). Die Differenz ΔVbdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb, und die Differenz ΔVbdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb werden bestimmt. Ferner werden ein Gewichtungsfaktor Wdiff für die Differenzgeschwindigkeit Vdiff, und ein Gewichtungsfaktor Wdop für die Dopplergeschwindigkeit Vdop wie nachfolgend beschrieben bestimmt (S22 → S23).
Der gewichtete Mittelwert Vn der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der Dopplergeschwindigkeit Vdop wird berechnet, und das Ergebnis wird als ein vorläufiger Wert der relativen Geschwindigkeit verwendet (S24).
Ferner wird der gewichtete Mittelwert von Vn und der Gesamtgeschwindigkeit Vb bestimmt, und das Ergebnis wird als geglättete relative Geschwindigkeit Vs verwendet (S25). Die resultierende geglättete relative Geschwindigkeit Vs wird als eine aktuelle relative Geschwindigkeit ausgegeben, und Vs wird als Vb gespeichert (S26 → S27). Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt durchgeführt.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Prozesses zeigt. Zunächst wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel bestimmt (S31). Die Gewichtungsfaktoren Wb, Wdrop und Wdiff werden unter Verwendung der Differenz ΔVbdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb, der Differenz ΔVbdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb, und der Differenz ΔVdodi zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der Differenzgeschwindigkeit Vdiff bestimmt, wie es nachfolgend beschrieben ist (S32 → S33).
Die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb, die Dopplergeschwindigkeit Vdop und die Differenzgeschwindigkeit Vdiff werden mit den jeweiligen Gewichtungsfaktoren multipliziert, und der gewichtete Mittelwert derselben wird berechnet. Das Ergebnis wird als relative Geschwindigkeit Vs verwendet (S34). Diese relative Geschwindigkeit Vs wird ausgegeben und gespeichert als Vb (S35 → S36). Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt durchgeführt.
Durch Bestimmen des gewichteten Mittelwerts der drei Typen von Geschwindigkeitsdaten, so dass zuverlässigere Daten einen größeren Gewichtungsfaktor zugewiesen bekommen, ist es möglich, die Messgenauigkeit der relativen Geschwindigkeit weiter zu verbessern.
Drittes Ausführungsbeispiel
Bei diesem nachfolgend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel wird die Dopplergeschwindigkeit oder die Differenzgeschwindigkeit ausgewählt, die eine kleinere Differenz zu der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit aufweist, und der gewichtete Mittelwert der ausgewählten Geschwindigkeit und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit wird berechnet. Das Ergebnis wird als eine aktuelle Gesamtgeschwindigkeit verwendet.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen des gewichteten Mittelwerts zeigt.
Zunächst wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel bestimmt, von der Länge des Messintervalls und dem Bewegungsabstand in dem Messintervall (S41).
Danach werden die Differenz ΔVbdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb und die Differenz ΔVbdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb bestimmt (S42). Der Absolutwert von ΔVbdi wird mit dem Absolutwert von ΔVbdo verglichen. Falls der Absolutwert von ΔVbdi größer ist als der Absolutwert von ΔVbdo, wird der gewichtete Mittelwert der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb und der Dopplergeschwindigkeit Vdop berechnet, und das Ergebnis wird als geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs verwendet (S43 → S44). Falls andererseits der Absolutwert von ΔVbdo größer ist als der Absolutwert von ΔVbdi, wird der gewichtete Mittelwert der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb und der Differenzgeschwindigkeit Vdiff berechnet, und das Ergebnis wird als eine geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs verwendet (S43 → S45).
Die Berechnung in Schritt S44 wird gemäß der folgenden Gleichung durchgeführt: Vs = (1 – β1)Vb + β1Vdop (3)
Das heißt, bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts wird die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb mit einem Gewichtungsfaktor (1 – β1) multipliziert, und die Doppler geschwindigkeit Vdop wird mit einem Gewichtungsfaktor β1 multipliziert.
Gleichartig dazu wird die Berechnung bei Schritt S45 gemäß der folgenden Gleichung durchgeführt: Vs = (1 – β2)Vb + β2Vdiff (4)
Das heißt, bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts wird die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb mit einem Gewichtungsfaktor (1 – β2) multipliziert, und die Differenzgeschwindigkeit Vdiff wird mit einem Gewichtungsfaktor β2 multipliziert.
β1 und β2 sind Filterfaktoren (0 < β1 < 1 und 0 < β2 < 1). Mit zunehmendem β1 weist die Dopplergeschwindigkeit, die in der aktuellen Messung erhalten wird, einen größeren Beitrag zu der geglätteten Geschwindigkeit Vs auf, und somit hat die geglättete Geschwindigkeit Vs eine höhere Ansprechempfindlichkeit. Andererseits weist die Differenzgeschwindigkeit, die bei der aktuellen Messung erhalten wird, mit zunehmendem β2 einen größeren Beitrag zu der geglätteten Geschwindigkeit Vs auf, und somit hat die geglättete Geschwindigkeit Vs eine höhere Ansprechempfindlichkeit.
Es ist anzumerken, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einem kleineren von Δbdo und Δbdi ein Gewichtungsfaktor von 0 zugewiesen ist.
Die resultierende geglättete Geschwindigkeit Vs wird als eine aktuelle Gesamtgeschwindigkeit ausgegeben (S46), und der Wert von Vs wird als Vb gespeichert, für die Verwendung bei einer nächsten Messung (S47).
Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt durchgeführt, einmal in jedem Messintervall.
Spezifische Beispiele von Faktoren, die eine Reduktion bei der Messgenauigkeit der „Dopplergeschwindigkeit" oder der „Differenzgeschwindigkeit" bewirken können, werden nachfolgend beschrieben.

(1) In einer Umgebung, in der es viele Objekte entlang einer Straßenseite gibt (wie z. B. in dem Fall, bei dem ein Fahrzeug unmittelbar vor dem Fahrzeug des Benutzers nahe zu einer Leitplanke fährt), bewirken reflektierte Signale von den Objekten entlang der Straßenseite, dass die Form des Spektrums des Überlagerungssignals von dem Ziel (dem Fahrzeug, das vor dem Fahrzeug des Benutzers fährt) deformiert wird, und in der Spitzenfrequenz desselben tritt eine Fluktuation auf. Dies kann es schwierig machen, eine genaue Dopplerverschiebungsfrequenz zu erhalten. In solch einer Situation kann auch beim Abstand ein Fehler auftreten. Die Fehler sowohl bei der Dopplergeschwindigkeit als auch der Differenzgeschwindigkeit bewirken eine starke Reduktion bei der Messgenauigkeit der Geschwindigkeit. Falls die Modulationsfrequenz erhöht ist (d. h. falls die Modulationsperiode verringert ist) oder die Frequenz um einen größeren Betrag verschoben ist, wird die Komponente der Überlagerungsfrequenz, die dem Abstand entspricht, größer (d. h. die Überlagerungsfrequenz ändert sich stärker ansprechend auf eine Änderung bei dem Abstand). In der Dopplerverschiebungsfrequenz tritt jedoch keine Änderung auf. Dies bedeutet, dass die Dopplergeschwindigkeit einen größeren Einfluss hat als die Differenzgeschwindigkeit. Wenn daher die Modulationsfrequenz und die Größe der Frequenzverschiebung so eingestellt sind, dass eine Änderung bei der Spitzenfrequenz einen größeren Einfluss auf die Dopplergeschwindigkeit hat als auf die Differenzgeschwindigkeit, weist die Dopplergeschwindigkeit einen größeren Fehler auf in der Umgebung, bei der es viele Objekte entlang der Straßenseite gibt.
(2) In einem Fall, in dem ein Reflektionsobjekt eine eher große Größe aufweist, wie es bei Fahrzeugen der Fall ist, kann sich die zentrale Reflektionsposition ändern, wenn sich die relative Position des Reflektionsobjekts bezüglich der Position des Fahrzeugs des Benutzers ändert. Dies kann bewirken, dass der gemessene Abstand eine diskontinuierliche Änderung aufweist. Somit gibt die Differenzgeschwindigkeit keine genaue relative Geschwindigkeit.

Wenn sich bei dem obigen dritten Ausführungsbeispiel, wie es in 7 gezeigt ist, die Geschwindigkeitsdaten stark von der Gesamtgeschwindigkeit unterscheiden, die bei der unmittelbar vorhergehenden Messung erhalten wurde, werden diese Geschwindigkeitsdaten so angesehen, dass sie einen großen Fehler aufweisen, und die Dopplergeschwindigkeit oder die Differenzgeschwindigkeit wird ausgewählt, die näher ist zu der Gesamtgeschwindigkeit, die bei der vorhergehenden Messung erhalten wurde, und die ausgewählten Geschwindigkeitsdaten werden verwendet, um die aktuelle Gesamtgeschwindigkeit zu berechnen.
Selbst wenn ein Fehler, der durch (1) oder (2) bewirkt wird, in der Dopplergeschwindigkeit oder der Differenzgeschwindigkeit auftritt, ist es somit möglich, bei der Messung der relativen Geschwindigkeit eine hohe Genauigkeit zu erhalten.
Viertes Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Bestimmen der relativen Geschwindigkeit durch den Radar gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf 8 beschrieben.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt, das durch die in 1 gezeigte Steuerschaltung 1 durchgeführt wird. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel werden bei der Berechnung des gewichteten Mittelwerts von den drei Geschwindigkeitsdaten, der „Dopplergeschwindigkeit", der „Differenzgeschwindigkeit" und der „vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit" zwei Geschwindigkeitsdaten, die einen ähnlichen Wert aufweisen, mit einem größeren Wert gewichtet als die verbleibenden Geschwindigkeitsdaten.
Zunächst wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel von dem Bewegungsabstand während des Messintervalls (S51) bestimmt. ΔVbdi und ΔVbdo werden dann auf ähnliche Weise bestimmt wie Schritt S42, der in 7 gezeigt ist. Ferner wird die Differenz ΔVdodi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der Dopplergeschwindigkeit Vdop bestimmt (S52). Der Absolutwert von ΔVbdi und der Absolutwert von ΔVbdo werden miteinander verglichen, und der Absolutwert von ΔVdodi und der Absolutwert von ΔVbdo werden miteinander verglichen. Falls von den drei Differenzwerten die Differenz ΔVbdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb die kleinste ist, dann wird der gewichtete Mittelwert der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb als geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S53 → S54 → S55). Wenn andererseits die Differenz ΔVbdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehen den Gesamtgeschwindigkeit Vb am kleinsten ist, wird der gewichtete Mittelwert der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb als geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S56 → S57). In einem Fall, bei dem die Differenz ΔVdodi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der Dopplergeschwindigkeit Vdop am kleinsten ist, wird der gewichtete Mittelwert der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der Dopplergeschwindigkeit Vdop als die geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S58).
Es ist anzumerken, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anderen Geschwindigkeiten als denjenigen, die die kleinste Differenz aufweisen, ein Gewichtungsfaktor von 0 zugewiesen wird.
Die geglättete Geschwindigkeit Vs, die auf die oben beschriebene Weise bestimmt wird, wird als die aktuelle Gesamtgeschwindigkeit ausgegeben, und der Wert von Vs wird als Vb gespeichert, für die Verwendung als eine vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit bei einer nächsten Messung (S59 → S60).
Durch Verwenden des gewichteten Mittelwerts von zwei zuverlässigen Geschwindigkeitsdaten, ohne unzuverlässige Daten zu verwenden, wie es oben beschrieben ist, ist es möglich, bei der Messung der relativen Geschwindigkeit eine hohe Genauigkeit zu erhalten, ohne aufgrund von unzuverlässigen Daten einen wesentlichen Fehler zu haben.
Falls in aufeinanderfolgenden Messungen für ein Ziel Erfassungsausfälle auftreten, das sich mit Beschleunigung oder Verlangsamung bewegt, weicht die „vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit" allmählich von der tatsächlichen Geschwindigkeit ab. Wenn in diesem Fall eine Differenzgeschwindigkeit und eine Dopplergeschwindigkeit erfolgreich erfasst werden, wird die Gesamtgeschwindigkeit bestimmt durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der Differenzgeschwindigkeit und der Dopplergeschwindigkeit.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Ein Radar gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezugnahme auf 9 beschrieben.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, der durch die in 1 gezeigte Steuerschaltung 1 durchgeführt wird.
Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel wird die Beschleunigung bestimmt von der Differenz zwischen einer Gesamtgeschwindigkeit, die bei einem vorhergehenden Messintervall erhalten wird, und der Gesamtgeschwindigkeit, die in einem weiteren vorhergehenden Messintervall erhalten wird. Die Gesamtgeschwindigkeit, die in einem aktuellen Messintervall erhalten wird, wird auf der Basis der bestimmten Beschleunigung vorhergesagt, und die vorhergesagte Gesamtgeschwindigkeit wird als die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit verwendet. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel werden wie bei dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel die Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit mit der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit verglichen, und der gewichtete Mittelwert der Gesamtgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, die als näher zu der Gesamtgeschwindigkeit bestimmt wird, wird berechnet.
Wie es in 9 gezeigt ist, wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel von dem Bewegungsabstand während des Messintervalls bestimmt (S61). Der vorhergesagte Wert Vb der relativen Geschwindigkeit, die in dem aktuellen Messintervall erhalten wird, wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet: Vp = Vb + T·Ab (5)wobei Vb die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit ist, T das Messintervall ist, und Ab die Beschleunigung ist, die bei dem vorhergehenden Messintervall bestimmt wird.
Die Differenz ΔVpdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergesagten aktuellen relativen Geschwindigkeit Vp, die auf der Basis der Beschleunigung bestimmt wurde, wird bestimmt. Gleichartig dazu wird die Differenz ΔVpdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und Vp bestimmt (S63).
Die Absolutwerte von ΔVpdi und ΔVpdo werden miteinander verglichen. Falls der Absolutwert von Δvpdi größer ist als der Absolutwert von Δvpo, wird der gewichtete Mittelwert der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergesagten aktuellen relativen Geschwindigkeit Vb als die geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs verwendet (S64 → S65). Falls andererseits der Absolutwert von ΔVpdo größer ist als der Absolutwert von ΔVpdi, wird der gewichtete Mittelwert der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergesagten aktuellen relativen Geschwindigkeit Vp als geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs verwendet (S64 → S66).
Die resultierende geglättete Geschwindigkeit Vs, die auf die oben beschriebene Weise bestimmt wurde, wird als aktuelle Gesamtgeschwindigkeit ausgegeben (S67).
Nachdem die geglättete Geschwindigkeit bestimmt wurde, wird die relative Beschleunigung As bei der aktuellen Messung gemäß der folgenden Gleichung bestimmt (S68). As = Ab + γ(Vs – Vp)/T (6)wobei γ der Filterfaktor ist, der bei der Glättung verwendet wird (0 < γ < 1).
Für die Verwendung bei der nächsten Messung wird As dann als Ab gespeichert, und Vs wird als Vb gespeichert (S69). Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt durchgeführt.
Wie es oben beschrieben wurde, selbst wenn ein Ziel sich mit Beschleunigung bewegt, ist es möglich, die relative Geschwindigkeit des Ziels genau zu messen.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird ein Radar gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Bei diesem sechsten Ausführungsbeispiel wird ein Fehler einer gemessenen relativen Geschwindigkeit korrigiert, unter Berücksichtigung der Beschleunigung des beweglichen Körpers (des Fahrzeugs des Benutzers), auf dem der Radar installiert ist.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt, das durch die in 1 gezeigte Steuerschaltung 1 durchgeführt wurde.
Zuerst wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel bestimmt (S71). Die Geschwindigkeit Vmob des Fahrzeugs des Benutzers wird unter Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors erfasst, wie z. B. eines Fahrzeuggeschwindigkeitspulssensors (S72). Die Differenz ΔVmob zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit Vmob(0), die bei der aktuellen Messung erhalten wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vmob(–1), die bei der vorhergehenden Messung erhalten wird, wird bestimmt (S73). Die Differenz ΔVmob der Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann von der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb subtrahiert, um den Fehler der Gesamtgeschwindigkeit Vb zu korrigieren, aufgrund der Beschleunigung des Fahrzeugs des Benutzers, wodurch die korrigierte vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vm erhalten wird (S74).
Die Differenz ΔVmdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der korrigierten Gesamtgeschwindigkeit Vm wird bestimmt. Gleichartig dazu wird die Differenz ΔVmdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und Vm bestimmt (S75).
Die Absolutwerte von ΔVmdi und ΔVmdo werden miteinander verglichen. Falls der Absolutwert von ΔVmdi größer ist als der Absolutwert von ΔVmdo, wird der gewichtete Mittelwert der korrigierten vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vm und der Dopplergeschwindigkeit Vdop berechnet, und das Ergebnis wird als eine geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs verwendet (S76 → S77). Falls andererseits der Absolutwert von ΔVmdo größer ist als der Absolutwert von ΔVmdi, wird der gewichtete Mittelwert der korrigierten vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vm und der Differenzgeschwindigkeit Vdiff berechnet, und das Ergebnis wird als eine geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs verwendet (S76 → S78).
Die resultierende geglättete Geschwindigkeit Vs, die auf die oben beschriebene Weise bestimmt wird, wird als die aktuelle Gesamtgeschwindigkeit ausgegeben (S79).
Die Fahrzeuggeschwindigkeit Vmob(0), die bei der aktuellen Messung erhalten wird, wird als eine vorhergehende Fahrzeuggeschwindigkeit Vmob(–1) für die Verwendung bei einer nächsten Messung (S80) gespeichert.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird ein Radar gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf 11 beschrieben. Wenn bei diesem siebten Ausführungsbeispiel die Differenz zwischen zweien der „Dopplergeschwindigkeit", der „Differenzgeschwindigkeit" und der „vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit" größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert für jede Kombination von zwei Geschwindigkeitsdaten, wird die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit direkt als aktuelles Messergebnis ausgegeben. Wenn andererseits die Differenz nicht größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert für alle Kombinationen, wird der gewichtete Mittelwert von zwei Geschwindigkeitsdaten berechnet, und das Ergebnis wird als relative Geschwindigkeit verwendet, auf ähnliche Weise wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Zuerst, wie es in 11 gezeigt ist, wird die Differenzgeschwindigkeit Vdiff für jedes Ziel bestimmt, von dem Bewegungsabstand während des Messintervalls (S81). ΔVbdi und ΔVbdo werden dann auf ähnliche Weise bestimmt wie bei Schritt S42, der in 7 gezeigt ist (S82). Wenn der Absolutwert von ΔVbdi und der Absolutwert von ΔVbdo beide größer sind als ein Schwellenwert TH1, wird die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb als geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet, d. h. die aktuelle Gesamtgeschwindigkeit (S83 → S84 → S88). Wenn der Absolutwert von ΔVbdi und der Absolutwert von ΔVbdo beide größer sind als ein Schwellenwert TH2, wird die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb als die geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S83 → S86 → S88).
Bei einem Fall, bei dem der Absolutwert von ΔVbdo gleich oder kleiner ist als der Absolutwert von ΔVbdi, und gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert TH1, wird der gewichtete Mittelwert der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb als die geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S85). Bei einem Fall, bei dem der Absolutwert von ΔVbdi gleich oder kleiner ist als der Absolutwert von ΔVbdo, und gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert TH2, wird der gewichtete Mittelwert der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb als die geglättete Geschwindigkeit Vs verwendet (S87).
Die geglättete Geschwindigkeit Vs, die auf die oben beschriebene Weise bestimmt wurde, wird ausgegeben, und Vs wird als die „vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit Vb" für die Verwendung bei einer nächsten Messung gespeichert (S89 → S90).
Wenn sich eine der „Dopplergeschwindigkeit", der „Differenzgeschwindigkeit", und der „vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit" stark von einem der anderen beiden Geschwindigkeitswerte unterscheidet, ist es äußerst wahrscheinlich, dass die Differenzgeschwindigkeit und die Dopplergeschwindigkeit, die bei der aktuellen Messung erhalten werden, sich beide stark von den aktuellen Werten unterscheiden. Wenn das Messintervall eingestellt ist, um kurz genug zu sein, ändert sich die relative Geschwindigkeit des Ziels während des Messintervalls nicht stark. Beispielsweise war für Radare in Fahrzeugen gemäß A.3.2 von Anhang A von JISD0802 ein maximal gemessener Wert der Verlangsamung beim Auftreten einer Notbremsung 7,9 m/s². Wenn daher die relative Geschwindigkeit bei Intervallen von 0,1 Sekunden gemessen wird, beträgt die maximale Änderung bei der relativen Geschwindigkeit während eines Messintervalls 0,79 m/Sekunde (= 2,8 km/Stunde).
Wenn die Spitzenfrequenz des Frequenzspektrums durch ein Objekt, das an einer Straßenseite vorliegt, oder aus anderen Gründen geändert wird, haben sowohl die Dopplergeschwindigkeit als auch die Differenzgeschwindigkeit beide einen großen Fehler. In diesem Fall kann die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit (oder die vorhergesagte aktuelle relative Geschwindigkeit, die unter Berücksichtigung der Beschleunigung berechnet wurde, gemäß dem fünften oder sechsten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel) als am nächsten zu der wahren relativen Geschwindigkeit angesehen werden. Somit wird die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit (oder die vorhergesagte aktuelle relative Geschwindigkeit) als das aktuelle Messergebnis ausgegeben. Dies ermöglicht es, bei der vorliegenden und folgenden Messung eine hohe Genauigkeit beizubehalten.
Achtes Ausführungsbeispiel
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Differenzgeschwindigkeit bestimmt von einer Änderung bei der Position eines Ziels während des Messintervalls durch Verwenden einer Abstandsmessfunktion eines Radars. Im Gegensatz dazu wird bei einem achten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend beschrieben ist, die Differenzgeschwindigkeit auf der Basis von Abstandsdaten bestimmt, die unter Verwendung einer anderen Abstandsmesseinrichtung als dem Radar bestimmt werden.
Bei Radaren, die eine Funkwelle verwenden, wie z. B. eine Millimeterwelle, variiert der mittlere Reflektionspunkt, an dem die Funkwelle reflektiert wird, von Moment zu Moment, abhängig von einer Änderung bei der Position eines Reflektionsobjekts (ein anderes Fahrzeug als das Fahrzeug des Benutzers). Somit kann die Differenzgeschwindigkeit aufgrund der Änderung bei dem mittleren Reflektionspunkt einen Erfassungsfehler aufweisen.
Um das obige Problem zu lösen, können ein Infrarot-Radar, eine Stereokamera, ein Ultraschallsonar oder dergleichen in Verbindung mit dem Radar im Fahrzeug verwendet werden. Insbesondere liefert die Verwendung des Infrarot-Radars in Verbindung mit dem Radar im Fahrzeug einen großen Vorteil, weil die Abstandsmessung sich auf die Reflektion von einem Hochreflektionspunkt verlässt, wie z. B. einem Rückstrahler oder dergleichen eines Fahrzeugs, das vor dem Fahrzeug des Benutzers fährt, wobei die Position des Reflektionspunkts des Reflektionsobjekts, zu dem der Abstand gemessen wird, konstant gehalten wird. Dies ermöglicht es demselben, bei der Messung der Differenzgeschwindigkeit stabil eine hohe Genauigkeit zu erreichen. Wenn die Stereokamera verwendet wird, wird der Abstand auf der Basis der Form eines Ziels gemessen, wie z. B. eines Fahrzeugs, das voraus fährt. Weil sich die Einstellung des Ziels nicht schnell ändert, ermöglicht es die Verwendung der Stereokamera auch, eine hohe Genauigkeit bei der Messung der Differenzgeschwindigkeit zu erreichen.
Es gibt jedoch eine Möglichkeit, dass die Differenzgeschwindigkeit, die durch das oben beschriebene Verfahren gemessen wird, einen Fehler aufweist, aufgrund einer schlechten Wetterbedingung, wie z. B. Nebel, Regen, Schnee oder dergleichen, oder aufgrund eines Einflusses anderer Lichtquellen, wie z. B. Sonnenlicht. Ein Erfassungsfehler eines Ziels kann auch einen Fehler der Differenzgeschwindigkeit verursachen. Im schlimmsten Fall kann die Messung unmöglich werden. Wenn die Stereokamera verwendet wird, gibt es, falls die Auflösung der Kamera niedrig ist, eine Wahrscheinlichkeit, dass die Messgenauigkeit nicht hoch genug ist, um die Differenzgeschwindigkeit für Ziele an entfernten Positionen zu bestimmen. In solch einem Fall kann eine Hochgenauigkeitsmessung der relativen Geschwindigkeit erreicht werden durch Verwendung nicht nur der Differenzgeschwindigkeit, die durch die Hilfsmesseinrichtung gemessen wird, sondern auch der Differenzgeschwindigkeit, die durch den Hauptfunkwellenradar gemessen wird. Die Reduktion bei der Zuverlässigkeit der Messung der Differenzgeschwindigkeit durch die Hilfsmesseinrichtung kann automatisch erfasst werden, und die Bestimmung, welche Differenzgeschwindigkeit verwendet werden sollte, kann automatisch durchgeführt werden.
Zusammenfassung
Eine Differenzgeschwindigkeit Vdiff wird für jedes Ziel von einem beweglichen Abstand jedes Ziels während eines Messintervalls bestimmt. Eine aktuelle Gesamtgeschwindigkeit Vs wird bestimmt durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der Differenzgeschwindigkeit Vdiff, einer vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb, und einer Dopplergeschwindigkeit Vdop, die von einer Dopplerverschiebungsfrequenz bestimmt wird. Beispielsweise wird der Absolutwert der Differenz ΔVbdi zwischen der Differenzgeschwindigkeit Vdiff und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb mit dem Absolutwert der Differenz ΔVbdo zwischen der Dopplergeschwindigkeit Vdop und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb verglichen. Falls der Absolutwert von ΔVbdi größer ist als der Absolutwert von ΔVbdo, wird eine geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs bestimmt, durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb und der Dopplergeschwindigkeit Vdop, aber ansonsten wird die geglättete Gesamtgeschwindigkeit Vs bestimmt durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit Vb und der Differenzgeschwindigkeit Vdiff.

Claims

Ein Radar, der folgende Merkmale umfasst: eine Zielmesseinrichtung zum Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle über einen bestimmten Erfassungsbereich, wiederholt in jedem Messintervall, um die Position eines Ziels in dem Erfassungsbereich zu messen, und die Dopplergeschwindigkeit des Ziels von der Dopplerverschiebung der elektromagnetischen Welle zu messen, die von dem Ziel reflektiert wird; eine Differenzgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung zum Bestimmen der Differenzgeschwindigkeit des Ziels von einer Änderung bei der Position des Ziels während des Messintervalls, die durch die Zielmesseinrichtung bestimmt wird; und eine Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer aktuellen Gesamtgeschwindigkeit durch Berechnen des gewichteten Mittelwerts der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und einer vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit.
Der Radar gemäß Anspruch 1, bei dem die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung Gewichtungsfaktoren für die Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit einstellt, abhängig von der Differenz zwischen der Dopplergeschwindigkeit und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit, und der Differenz zwischen der Differenzgeschwindigkeit und der Gesamtgeschwindigkeit.
Der Radar gemäß Anspruch 1, bei dem die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung Gewichtungsfaktoren für die Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit einstellt, so dass die Dopplergeschwindigkeit und die Differenzgeschwindigkeit mit der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit verglichen werden, und den Geschwindigkeitsdaten, die eine geringere Differenz zu der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit aufweisen, wird ein größerer Gewichtungsfaktor zugewiesen als ein Gewichtungsfaktor, der den anderen Geschwindigkeitsdaten zugewiesen wird, die eine größere Differenz zu der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit aufweisen.
Der Radar gemäß Anspruch 1, bei dem die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung Gewichtungsfaktoren einstellt, so dass von der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der vorhergehenden Gesamtgeschwindigkeit zwei Geschwindigkeitsdaten, die im Wert ähnlich zueinander sind, ein größerer Gewichtungsfaktor zugewiesen wird als ein Gewichtungsfaktor, der den verbleibenden Geschwindigkeitsdaten zugewiesen wird.
Der Radar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner eine Abstandsmesseinrichtung zum Messen des Abstands zu dem Ziel umfasst, durch ein anderes Verfahren als das Abstandsmessverfahren basierend auf dem Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle, wobei die Differenzgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung die Differenzgeschwindigkeit des Ziels von einer Änderung bei der Position des Ziels bestimmt, die von der Abstandsmesseinrichtung während des Messintervalls gemessen wird.
Der Radar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung eine Beschleunigung bestimmt von einer Änderung zwischen der Gesamtgeschwindigkeit, die in einem unmittelbar vorhergehenden Messintervall erhalten wurde, und der Gesamtgeschwindigkeit, die in einem weiteren vorhergehenden Messintervall erhalten wurde, und die Gesamtge schwindigkeitsbestimmungseinrichtung sagt die Geschwindigkeit voraus, die in einem aktuellen Messintervall auf der Basis der bestimmten Beschleunigung erhalten wird, und verwendet die vorhergesagte Geschwindigkeit als vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit.
Der Radar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, der ferner eine Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines beweglichen Körpers umfasst, der die elektromagnetische Welle sendet und empfängt, wobei die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung einen Fehler der Gesamtgeschwindigkeit korrigiert, aufgrund der Änderung bei der Geschwindigkeit des beweglichen Körpers, während der Periode von der vorhergehenden Messzeit zu der aktuellen Messzeit, auf der Basis der Beschleunigung des beweglichen Körpers, die in jedem Messintervall gemessen wird.
Der Radar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Gesamtbeschleunigungsbestimmungseinrichtung bestimmt, ob die Differenz zwischen beliebigen zwei der Dopplergeschwindigkeit, der Differenzgeschwindigkeit und der Gesamtgeschwindigkeit größer ist als ein vorbestimmter Wert, und falls die Differenz größer ist als der vorbestimmte Wert, gibt die Gesamtgeschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die vorhergehende Gesamtgeschwindigkeit als aktuelle Gesamtgeschwindigkeit aus.