DE112011102017T5

DE112011102017T5 - Radarsystem und Erkennungsverfahren

Info

Publication number: DE112011102017T5
Application number: DE201111102017
Authority: DE
Inventors: Makoto Ohkado; Masaru Ogawa; Isahiko Tanaka; Koji Suzuki; Atsushi Kawakubo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US20130082868A1; JP5616693B2; WO2011158081A1; US9121934B2; JP2012002637A

Abstract

Ein Radarsystem umfasst eine arithmetische Verarbeitungseinheit, die die zweite Ableitung der Stärke einer reflektierten Welle berechnet und basierend auf der zweiten Ableitung bestimmt, ob ein Ziel eine obere bzw. höhere Struktur oder ein Fahrzeug ist. Wahlweise zerlegt die arithmetische Verarbeitungseinheit die Wellenform der Stärke der reflektierten Welle in Frequenzkomponenten und bestimmt sie basierend auf der Stärke einer vorbestimmten Frequenzkomponente, ob das Ziel eine obere bzw. höhere Struktur oder ein Fahrzeug ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem, das an einem Fahrzeug oder dergleichen montiert ist und ein vorne befindliches Hindernis und/oder vorausfahrendes Fahrzeug erkennt, sowie ein Erkennungsverfahren.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Es war bereits ein Fahrzeug vorhanden, an dem ein Radarsystem montiert ist, um Hindernisse und/oder vorausfahrende Fahrzeuge vor dem Fahrzeug zu erkennen und einen relativen Abstand zu den Hindernissen und/oder den vorausfahrenden Fahrzeugen zu bestimmen.
Das Radarsystem ist an einem vorderen Teil des Fahrzeugs montiert, und ein Sendeantenne des Radarsystems gibt eine Sendewelle bzw. gesendete Welle vor das Fahrzeug hin aus. Wenn die Sendewelle bzw. gesendete Welle die Hindernisse, die vorausfahrenden Fahrzeuge, usw. trifft und von diesen reflektiert wird, wird die reflektierte Welle durch eine Empfangsantenne des Radarsystems empfangen. Die Reflexionsquelle, wie etwa die vorausfahrenden Fahrzeuge und die Hindernisse, werden hierin gemeinschaftlich als das Ziel bezeichnet.
Nachdem die reflektierte Welle durch die Empfangsantenne empfangen ist, berechnet eine arithmetische Verarbeitungseinheit in dem Radarsystem den relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Ziel basierend auf der Zeitdifferenz (Verzögerungszeit) zwischen der gesendeten Welle und der reflektierten Welle. Zusätzlich ist die arithmetische Verarbeitungseinheit mit der Warnvorrichtung verbunden und sendet die arithmetische Verarbeitungseinheit einen Warnbefehl an die Warnvorrichtung, wenn basierend auf dem Ergebnis einer Berechnung des relativen Abstands bestimmt wird, dass sich das Ziel dem Fahrzeug nähern und mit dem Fahrzeug kollidieren kann. Die Warnvorrichtung, die den Warnbefehl empfangen hat, lässt den Alarm ertönen oder zeigt eine Warnnachricht an, um den Fahrer zu veranlassen, das Fahrzeug abzubremsen und/oder den Hindernissen und/oder den vorausfahrenden Fahrzeugen auszuweichen.
Für den Zweck eines Senden eines Warnbefehls bestimmt die arithmetische Verabeitungseinheit die Höhe des Ziels. Wenn die Höhe des Ziels gering ist und das Fahrzeug einfach über das Ziel hinweg fahren kann, würde das Fahrzeug nicht mit dem Ziel kollidieren und besteht daher kein Erfordernis, den Warnbefehl an die Warnvorrichtung zu senden. Wenn ein Ziel erkannt wird, wird daher die Höhe des Ziels bestimmt und wird bestimmt, ob es notwendig ist, einen Warnbefehl zu senden.
Als ein Verfahren zur Bestimmung der Höhe des Ziels war bereits ein Verfahren vorhanden, das die Stärke bzw. Intensität bzw. Leitung (Amplitude) der reflektierten Welle einsetzt. Es ist bekannt, dass die Stärke bzw. Intensität bzw. Leitung der reflektierten Welle abhängig von dem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Ziel variiert und der Trend bzw. die Entwicklung der Variation von der Höhe des Ziels abhängt. Die japanische Patenanmeldung mit Offenlegungsnummer 2008-122391 ( JP-A-2008-122391 ) beschreibt, dass eine Kurve der Stärke der reflektierten Welle im Verhältnis zu dem relativen Abstand zwischen einem Radarsystem und einem Ziel durch Experimente oder dergleichen erhalten wird, die Kurve für jede Höhe des Ziels erhalten wird, und die Kurven für die jeweiligen Höhen in einem Speicher des Radarsystems gespeichert werden. Die Kurve der Stärke der reflektierten Welle, die durch das Radarsystem erfasst wird, während das Fahrzeug gefahren wird, und die Vielzahl von Kurven für die jeweiligen Höhen, die in dem Speicher gespeichert sind, werden miteinander verglichen (einem Musterabgleich unterzogen), die Kurve, die einen minimalen Unterschied gegenüber der Kurve der reflektierten Welle aufweist, die durch das Radarsystem erfasst wird, wird aus den Kurven für die jeweiligen Höhen extrahiert, die in dem Speicher gespeichert sind, und die Höhe des Ziels, die der extrahierten Kurve entspricht, wird als die Höhe des Ziels angenommen, das durch das Radarsystem erkannt wird.
Für den Zweck einer Verbesserung der Sicherheit ist es wünschenswert, dass das Ziel so früh wie möglich erkannt wird, nämlich während das Ziel noch (weit) von dem Fahrzeug entfernt ist. Dies wird erreicht, indem der Erkennungs-/Erfassungsbereich des Radarsystems durch Erhöhung der Leistung des Oszillators, der die Sendewelle bzw. gesendete Welle erzeugt, vergößert wird. Durch Erhöhung der Leistung des Oszillators wird es möglich, den Erkennungs-/Erfassungsbereich, der ungefähr 50 m war, auf ungefähr 150 m zu vergrößern.
Aufgrund der Ausbreitungseigenschaften der gesendeten Welle wird indessen der Erkennungs-/Erfassungbereich des Radarsystems nicht nur in der Fahrtrichtung, sondern auch in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung vergrößert. Als Folge hiervon wird die gesendete Welle durch obere bzw. höhere Strukturen bzw. Anordnungen bzw. Auf-/Bauten reflektiert, wie etwa Verkehrsschilder bzw. Hinweistafeln und Überführungen, die durch die gesendete Welle nicht erreicht wurden. Da keine Gefahr besteht, dass die oberen bzw. höheren Strukturen das Fahrzeug treffen, sollte vermieden werden, dass ein Warnbefehl in Erwiderung auf eine Erkennung der oberen bzw. höheren Strukturen gesendet wird. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Höhe des Ziels zu bestimmen, um zu bestimmen, ob das Ziel eine obere bzw. höhere Struktur oder ein vorausfahrendes Fahrzeug ist, und um zu bestimmen, ob es erforderlich ist, einen Warnbefehl zu senden, nachdem das Ziel erkannt ist.
Wenn der Erkennungs-/Erfassungsbereich vergrößert ist, enthält die reflektierte Welle, die durch die Empfangsantenne empfangen wird, jedoch viel Rauschen und wird als Folge hiervon, obwohl die Höhe eines vorausfahrenden Fahrzeugs und die Höhe einer oberen bzw. höheren Struktur voneinander abweichen, die Differenz zwischen den Stärken bzw. Intensitäten der reflektierten Wellen von diesen undeutlich. Die Wellen- bzw. Signalverlaufsform der Stärke der reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur und die Wellen- bzw. Signalverlaufsform der Stärke der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug, wenn ein herkömmliches Radarsystem verwendet wird, sind in 12 beziehungsweise 13 gezeigt. Wie es aus diesen Diagrammen ersichtlich ist, gab es im Fall der herkömmlichen Technologie keinen deutlichen Unterschied zwischen einer oberen bzw. höheren Struktur und einem vorausfahrenden Fahrzeug, und war es schwierig, basierend auf der Stärke der reflektierten Welle zu bestimmen, ob das Ziel ein vorausfahrendes Fahrzeug oder eine obere bzw. höhere Struktur ist.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt Mittel bereit, die es möglich machen, zwischen einer oberen bzw. höheren Struktur und einem vorausfahrenden Fahrzeug zu unterscheiden.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Radarsystem mit: einem Oszillator, der schwingt, um eine Sendewelle zu erzeugen; einer Sendeantenne, die die Sendewelle ausgibt; einer Empfangsantenne, die eine reflektierte Welle von einem Ziel empfängt; einem Winkeldetektor, der Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle an der Empfangsantenne reduziert; und einer arithmetischen Verarbeitungseinheit, die eine Stärke der reflektierten Welle berechnet, in der das Rauschen reduziert wurde, und einen relativen Abstand zu dem Ziel bestimmt, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit einen vorbestimmten Prozess basierend auf einer zweiten Ableitung der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke durchführt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Radarsystem mit: einem Oszillator, der schwingt, um eine Sendewelle zu erzeugen; einer Sendeantenne, die die Sendewelle ausgibt; einer Empfangsantenne, die eine reflektierte Welle von einem Ziel empfängt; einem Winkeldetektor, der Rauschen der reflektierten Welle basierdend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle an der Empfangsantenne reduziert; und einer arithmetischen Verarbeitungseinheit, die eine Stärke der reflektierten Welle berechnet, in der das Rauschen reduziert wurde, und einen relativen Abstand zu dem Ziel bestimmt, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit einen vorbestimmten Prozess basierend auf der Stärke von zumindest einer der Frequenzkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Bands von Frequenzkomponenten der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke durchführt.
Bei dem vorgenannten ersten und zweiten Aspekt der Erfindung kann die arithmetische Verarbeitungseinheit als den vorbestimmten Prozess eine Höhe des Ziels bestimmen.
Bei dem vorgenannten ersten und zweiten Aspekt der Erfindung kann die arithmetische Verarbeitungseinheit als den vorbestimmten Prozess eine Eigenschaft des Ziels basierend auf der Höhe des Ziels bestimmen.
Bei dem vorgenannten ersten und zweiten Aspekt der Erfindung kann der Winkeldetektor einen Einfallswinkel der an der Empfangsantenne einfallenden reflektierten Welle bestimmen und Rauschen der reflektierten Welle durch Ausschließen der reflektierten Welle reduzieren, deren Einfallswinkel außerhalb eines vorbestimmten horizontalen Einfallswinkelbereichs liegt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Erkennungsverfahren mit: Ausgeben einer Sendewelle; Empfangen einer reflektierten Welle der Sendewelle von einem Ziel; Reduzieren von Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle; Berechnen einer Stärke der reflektierten Welle, in der das Rauschen reduziert wurde; Bestimmen eines relativen Abstands zu dem Ziel; und Durchführung eines vorbestimmten Prozesses basierend auf einer zweiten Ableitung der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke.
Ein vierter Aspekt der Erfindung ist ein Erkennungsverfahren mit: Ausgeben einer Sendewelle; Empfangen einer refletktierten Welle der Sendewelle von einem Ziel; Reduzieren von Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle; Berechnen einer Stärke der reflektierten Welle, in der das Rauschen reduziert wurde; Bestimmen eines relativen Abstands zu dem Ziel; und Durchführen eines vorbestimmten Prozesses basierend auf der Stärke von zumindest einer der Frequenzkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Bands von Frequenzkomponenten der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke.
Bei dem vorgenannten dritten und vierten Aspekt der Erfindung kann das Durchführen des vorbestimmten Prozesses ein Bestimmen einer Höhe des Ziels umfassen.
Bei dem vorgenannten dritten und vierten Aspekt der Erfindung kann das Durchführen des vorbestimmten Prozesses zusätzlich ein Bestimmen einer Eigenschaft des Ziels basierend auf der Höhe des Ziels umfassen.
Bei dem vorgenannten dritten und vierten Aspekt der Erfindung kann das Reduzieren des Rauschens ein Ausschließen der reflektierten Welle umfassen, deren Einfallswinkel außerhalb eines vorbestimmten horizontalen Einfallswinkelbereichs liegt.
Als Ergebnis des Auftragen bzw. graphischen Darstellens der Stärke der reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur und der Stärke der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug über einem relativen Abstand und des Nehmens der zweiten Ableitung von jeder der Stärken haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass zwischen diesen ein erheblicher Unterschied erscheint und diese unterschieden werden können. Somit wird bei dieser Erfindung die Eigenschaft des Ziels (ob das Ziel ein Fahrzeug oder eine obere bzw. höhere Struktur ist) basierend auf der zweiten Ableitung der Stärke der reflektierten Welle bestimmt. Auf diese Art und Weise macht es die Erfindung möglich, zwischen einem Fahrzeug und einer oberen bzw. höheren Struktur zu unterscheiden, die durch herkömmliche Verfahren schwer zu unterscheiden waren.
Als ein Ergebnis des Auftragen bzw. graphischen Darstellens der Stärke der reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur und der Stärke der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug über einem relativen Abstand und des Vergleichens der Wellen- bzw. Signalverlaufsformen dieser Stärken mit Bezug auf die Frequenzkomponenten von diesen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass zwischen diesen ein erheblicher Unterschied erscheint und diese unterschieden werden können. Somit wird bei dieser Erfindung die Eigenschaft des Ziels basierend auf der Stärke einer Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Bands bestimmt. Auf diese Art und Weise macht es die Erfindung möglich, zwischen einem Fahrzeug und einer oberen bzw. höheren Struktur zu unterscheiden, die durch herkömmliche Verfahren schwer zu unterscheiden waren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und technische sowie gewerbliche Bedeutung von bespielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitetenden Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und bei denen gilt:
1 ist eine Darstellung, die ein Bordradarsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Wellenform einer Sendewelle zeigt;
3 ist eine Darstellung, die eine direkte reflektierte Welle und eine indirekte reflektierte Welle zeigt;
4 ist eine Darstellung, die eine Einrichtung zum Verschmälern des Einfallswinkels der reflektierten Welle zeigt;
5 ist ein Diagramm, das eine Wellenform der reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur zeigt;
6 ist ein Diagramm das eine Wellenform der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug zeigt;
7 zeigt Diagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bestimmen eines relativen Abstands zwischen dem Radarsystem und einem Ziel;
8 zeigt Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens zum Bestimmen des relativen Abstand zwischen dem Radarsystem und dem Ziel;
9 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis des Nehmens einer zweiten Ableitung der Stärke der reflektierten Welle zeigt;
10 ist eine Darstellung, die ein Ablaufdiagramm zum Bestimmen zeigt, ob es notwendig ist, einen Warnbefehl zu senden;
11 ist ein Diagramm, das Ergebnisse des Zerlegens der Wellenformen der Stärken der reflektierten Wellen in Frequenzkomponenten zeigt;
12 ist ein Diagramm, das eine Wellenform einer reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur zeigt; und
13 ist ein Diagramm, das eine Wellenform einer reflektierten Welle von einer vorausfahrenden Fahrzeug zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Konfiguration eines Radarsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Radarsystem 10 ist an einem vorderen Teil eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs montiert. Das Radarsystem 10 ist ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-(FM-CW-)Radar und umfasst einen Oszillator variabler Frequenz 12 zum Ausgeben einer frequenzmodulierten(FM-)Welle bzw. Schwingung. Der Oszillator 12 ist über einen Verteiler 14 mit einer Sendeantenne 16 verbunden. Das Radarsystem 10 umfasst eine Empfangsantenne 18, die mit einem Mischer 20 verbunden ist. Der Mischer 20 ist auch mit dem vorstehend beschriebenen Verteiler 14 verbunden und ist weiterhin mit einer Filterschaltung 22 mit einem Tiefpassfilter verbunden. Die Filterschaltung 22 ist mit einem Analog-Digital-(A/D-)Wandler 24 verbunden, der mit einer arithmetischen Verabeitungseinheit 26 verbunden ist.
Als Nächstes werden Betriebsvorgänge von jeweiligen Komponenten des Radarsystems 10 beschrieben. Der Oszillator 12 moduliert eine Schwingungsfrequenz, um eine Sendewelle zu erzeugen, die eine FM-Welle ist. Im Speziellen moduliert der Oszillator 12 die Sendewelle so, dass die Wellen- bzw. Signalverlaufsform der Sendewelle zu einer Dreiecksschwingung wird, wie es gemäß 2 gezeigt ist.
Die Sendeantenne 16 gibt die durch den Oszillator 12 erzeugte Sendewelle aus. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, um die Reflexion von Zielen zu vermeiden, die erheblich abseits der Fahrtrichtung des Fahrzeugs liegen, der Winkelbereich der Ausgabe der Sendewelle von der Sendeantenne 16 auf einen vorbestimmten Winkelbereich verschmälert bzw. begrenzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausgabewinkelbereich der Sendewelle auf 7,0° bis auf 7,5° sowohl in der horizontalen Richtung als auch in der vertikalen Richtung eingestellt. Mit dieser Konfiguration, wenn diese Winkeleinstellung eingesetzt wird, breitet sich die Sendewelle bzw. gesendete Welle auf eine Höhe von ungefähr 9 m plus die Höhe, in der das Radarsystem 10 installiert ist, in der vertikalen Richtung an einem 150 m von dem Fahrzeug entfernten Punkt aus, an dem das Radarsystem 10 montiert ist. In der horizontalen Richtung breitet sich die Sendewelle bzw. gesendete Welle auf eine Breite von 18 m aus.
Mittlerweile fordern Gesetze und Vorschriften, dass die Höhe von oberen bzw. höheren Strukturen bzw. Anordnungen bzw. Auf-/Bauten, wie etwa Überführungen und Zeichen bzw. Hinweistafeln, die oberhalb von Straßen installiert sind, gleich oder größer 5,0 m sein soll. Aufgrund des Ausgabewinkelbereichs wird die gesendete Welle durch die obere bzw. höhere Struktur reflektiert, wenn der relative Abstand zwischen dem Fahrzeug und der oberen bzw. höheren Struktur gleich oder größer ungefähr 80 m wird.
Wenn die gesendete Welle das Ziel 32 trifft, wie etwa das vorausfahrende Fahrzeug und/oder die obere bzw. höhere Struktur vor dem Fahrzeug 30, wird die reflektierte Welle von diesem durch die Empfangsantenne 18 empfangen. Wie es gemäß 3 gezeigt ist, wird die reflektierte Welle klassifiziert in eine direkte reflektierte Welle 34, die direkt von dem Ziel 32 zu der Empfangsantenne 18 verläuft, und eine indirekte reflektierte Welle 38, die von dem Ziel 32 zu der Empfangsantenne 18 verläuft, nachdem sie einmal an einer Straßenoberfläche 36 reflektiert wurde. Die Empfangsantenne 18 empfängt als die reflektierte Welle eine zusammengesetzte Welle der direkten reflektierten Welle 34 und der indirekten reflektierten Welle 38. Da sich die direkte reflektierte Welle 34 und die indirekte reflektierte Welle 38 in der Weglänge von dem Ziel 32 zu der Empfangsantenne 18 voneinander unterscheiden, interferieren die direkte reflektierte Welle 34 und die indirekte reflektierte Welle 38 miteinander und variiert die Stärke bzw. Intensität (Amplitude) I der reflektierten Welle, die sich aus der Zusammensetzung von beiden Wellen ergibt, abhängig von dem Interferenzgrad. Der Interferenzgrad variiert abhängig von der Weglänge von dem Ziel 32 zu der Empfangsantenne 18. Im Speziellen variiert die Stärke I der reflektierten Welle abhängig von der Höhe h des Ziels 32 und dem relativen Abstand zwischen der Empfangsantenne 18 und dem Ziel 32.
Zusätzlich zu der direkten reflektierten Welle 34 und der indirekten reflektierten Welle 38 können von der Empfangsantenne 18 Signale zum Beispiel von Einheiten am Straßenrand zum Messen des Verkehrsaufkommens, die an Straßen bereitgestellt sind, die reflektierte Welle zum Beispiel von Leitplanken bzw. Geländern, die in der Querrichtung mit Bezug auf die Fahrtrichtung vorhanden sind, usw. empfangen werden. Somit kann, um die anderen Signale als die direkte reflektierte Welle 34 und die indirekte reflektierte Welle 38 auszuschließen bzw. auszunehmen, wobei solche Signale als Rauschen betrachtet werden, die Empfangsantenne 18 eine Einfallswinkel-Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen des Einfallswinkels der an der Empfangsantenne 18 einfallenden Signale umfassen. Im Speziellen, wie es gemäß 4 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Empfangsantennen 18 ₁ bis 18 _n in der horizontalen Richtung angeordnet und ist ein Winkeldetektor 39 bereitgestellt, der mit den Empfangsantennen 18 ₁ bis 18 _n verbunden ist und Signalen von diesen empfängt. Der Winkeldetektor 39 berechnet den Einfallswinkel der an den Empfangsantennen 18 ₁ bis 18 _n einfallenden empfangenen Signale mittels Durchführung einer Berechnung durch den Mehrsignalklassifikation-(MUSIC-)Algorithmus oder mittels der Schätzung von Signalparametern über den Rotationsinvarianzmethoden-(ESPRIT-)Algorithmus. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bedingung betreffend den Einfallswinkel, die den horizontalen Einfallswinkelbereich der an den Empfangsantennen 18 ₁ bis 18 _n einfallenden reflektierten Welle bestimmt (durch die zum Beispiel der horizontalen Einfallswinkelbereich auf ±5° begrenzt wird, wenn der Winkel parallel zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs null ist), in einem (nicht gezeigten) Speicher des Winkeldetektors 39 gespeichert. Wenn der Winkeldetektor 39 die Signale von den Empfangsantennen 18 ₁ bis 18 _n empfängt, vergleicht der Winkeldetektor 39 die Einfallswinkelbedingung und den Einfallswinkel des an den Empfangsantennen 18 ₁ bis 18 _n einfallenden empfangenen Signals. Wenn der Einfallswinkel größer ist als der in der Einfallswinkelbedingung eingestellte Winkel, verwirft der Winkeldetektor 39 das empfangene Signal. Andererseits, wenn der Einfallswinkel die Einfallswinkelbedingung erfüllt, überträgt der Winkeldetektor 39 das empfangene Signal an den Mischer 20.
5 zeigt einen Graph der Stärke der reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur. 6 zeigt einen Graph der Stärke der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug. In beiden dieser Figuren bezeichnet die durchgezogene Linie die Stärke der reflektierten Welle, in der Rauschen nicht reduziert ist (der Einfallswinkel nicht begrenzt ist), und bezeichnet die gestrichelte Linie die Stärke der reflektierten Welle, in der Rauschen reduziert wurde (nur die reflektierte Welle, deren Einfallswinkel die Bedingung betreffend den Einfallswinkel erfüllt).
Erneut Bezug nehmend auf 1 wird die durch die Empfangsantenne 18 empfangene reflektierte Welle an den Mischer 20 übertragen. Der Mischer 20 ist auch mit dem Verteiler 14 verbunden, und die von den Oszillator 12 ausgegebene Sendewelle wird über den Verteiler 14 an den Mischer 20 übertragen.
In dem Mischer 20 wird ein Schwebungssignal erzeugt, das durch Mischung der Sendewelle 40 und der reflektierten Welle 42 erhalten wird. Das Schwebungssignal ist ein Signal der Schwebung, die durch die Frequenzdifferenz zwischen der gesendeten Welle 40 und der reflektierten Welle 42 verursacht wird, welche durch die Verzögerungszeit (Zeitdifferenz) der reflektierten Welle 42 mit Bezug auf die gesendete Welle 40 verursacht wird. Das Schwebungssignal wird durch die Filterschaltung 22 geführt und über den A/D-Wandler 24 in ein digitales Signal gewandelt, und es wird dann an die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 übertragen. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 berechnet den relativen Abstand R zwischen dem Ziel 32 und dem Fahrzeug 30 basierend auf dem Schwebungssignal.
Ein Verfahren zur Bestimmung des relativen Abstands R zwischen dem Fahrzeug 30 und dem Ziel 32 basierend auf dem Schwebungssignal wird nachstehend beschrieben. Da das Fahrzeug 30 fährt, ist infolge des Einflusses des Doppler-Effekts die reflektierende Welle 42 in der Richtung der vertikalen Achse (Frequenz) relativ zu der gesendeten Welle 40 versetzt, wie es in dem oberen Diagramm gemäß 5 gezeigt ist. Wenn die Schwebungsfrequenz f_r ist und die Dopplerfrequenz f_b ist, ändert sich der Betrag des Versatzes je Halbzyklus zwischen f_r + f_b und f_r – f_b. Wie es in dem mittleren und dem unteren Diagramm gemäß 5 gezeigt ist, ändert sich daher auch die Frequenz des Schwebungssignals 44, das durch Mischung der gesendeten Welle 40 und der reflektierten Welle 42 erhalten wird, je Halbzyklus zwischen f_r + f_b und f_r – f_b. Mit der Verwendung dieses Phänomens wird das Schwebungssignal 44 durch die Fast-Fourier-Transformation (FFT) in den Frequenzbereich gewandelt, und zum Beispiel den Wert von f_r + f_b und den Wert von f_r – f_b zu erhalten, wodurch es möglich gemacht wird, die Schwebungsfrequenz f_r zu erhalten.
Die Wellen- bzw. Signalverlaufsformen der gesendeten Welle 40 und der reflektierten Welle 42, wenn der Einfluss des Doppler-Effekts eliminiert ist, sind in dem oberen Diagramm gemäß 6 gezeigt. Die Variation der Frequenz des Schwebungssignals 44 in diesem Fall ist in dem unteren Diagramm gemäß 6 gezeigt. Wie es in dem oberen Diagramm gemäß 6 gezeigt ist, liegt eine Verzögerungszeit Δt zwischen der gesendeten Welle 40 und der reflektierten Welle 42 vor. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der gesendeten Welle 40 und der reflektierten Welle 42 gleich c ist, was zum Beispiel die Lichtgeschwindigkeit 3 × 10⁸ m/s ist, wird der relative Abstand (Radialabstand) R zwischen dem Fahrzeug 30 und dem Ziel 32 durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. R = cΔt / 2 (1).
Zusätzlich, wenn die (gegebene) Modulationswiederholungsperiode der gesendeten Welle 40 gleich 1/f_m ist und der (gegebene) Modulationsfrequenzbereich gleich Δf ist, wird die folgende Gleichung (2) aus den geometrischen Beziehungen in dem oberen Diagramm gemäß 8 hergeleitet.
Die folgende Gleichung (3) wird aus den Gleichungen (1) und in (2) hergeleitet.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 bestimmt den relativen Abstand R zwischen dem Fahrzeug 30 und dem Ziel 32 mittels Durchführung der vorstehend beschriebenen Berechnungen.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 bestimmt den relativen Abstand R zwischen dem Fahrzeug 30 und dem Ziel 32 und erhält zur gleichen Zeit die Signalstärke (Amplitude) I der reflektierten Welle 42. Die erhaltene Stärke I wird in dem (nicht gezeigten) Speicher in Zusammenhang mit dem relativen Abstand R gespeichert.
Wie es vorstehend beschrieben ist, trifft die gesendete Welle die obere bzw. höhere Struktur, wenn der Erkennungs-/Erfassungsbereich vergrößert ist. Somit haben als Ergebnis eines Abtastens der Stärke I der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug und der Stärke I der reflektierten Welle von einer oberen bzw. höheren Struktur in einem derartigen Bereich, in dem die gesendete Welle die obere bzw. höhere Struktur trifft, eines Auftragens bzw. graphischen Darstellens dieser Stärken I in Zusammenhang mit dem relativen Abstand R und eines Analysierens der Wellen- bzw. Signalverlaufsformen von diesen die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass es möglich ist, durch Nehmen der zweiten Ableitung der Stärke I der reflektierten Welle zu bestimmen, ob das Ziel 32, das die Reflexionsquelle ist, eine obere bzw. höhere Struktur oder ein vorausfahrendes Fahrzeug ist.
9 zeigt Ergebnisse, die erhalten werden durch Auswählen von vier Objekten als die oberen bzw. höheren Strukturen, nämlich einem Zeichen bzw. einer Hinweistafel, einer Überführung, einem Eisenpfosten und einem weiteren metallischen Körper, Abtasten der Stärken I der reflektierten Wellen in Zusammenhang mit den relativen Abständen R von diesen, Abtasten der Stärke I der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug und Nehmen der zweiten Ableitung der Stärken I der reflektierten Wellen. Diese oberen bzw. höheren Strukturen sind im Wesentlichen auf der gleichen Höhe installiert. Die reflektierte Welle, in der Rauschen durch den Winkeldetektor 39 reduziert wurde, ist das Subjekt bzw. der Gegenstand, dessen zweite Ableitung genommen wird.
In 9 ist das vorausfahrende Fahrzeug durch eine dicke Linie dargestellt und sind die oberen bzw. höheren Strukturen durch dünne Linien dargestellt. Die vertikale Achse bezeichnet die zweite Ableitung der Stärke I und die horizontale Achse bezeichnet den relativen Abstand R zwischen dem Host-Fahrzeug und der oberen bzw. höheren Struktur oder dem vorausfahrenden Fahrzeug. Wie es vorstehend beschrieben ist, wenn der relative Abstand R zwischen dem Fahrzeug 30 und dem Ziel 32 gleich oder größer 80 m wird, fällt die reflektierte Welle von der oberen bzw. höheren Struktur an der Empfangsantenne 18 ein. Der untere Grenzwert des Bereichs des relativen Abstands R (der hierin nachstehend als der Erkennungs-/Erfassungsbereich bezeichnet wird), wobei in diesem Bereich die Stärke I abgetastet wird, ist auf 80 m eingestellt, und der obere Grenzwert des Erkennungs-/Erfassungsbereichs ist unter Berücksichtigung des maximalen Erkennungs-/Erfassungsbereichs von 150 m auf 140 m eingestellt, was näher als 150 m ist.
Wie es gemäß 9 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Wellen- bzw. Signalverlaufsform des vorausfahrenden Fahrzeugs weniger Variation im Stärkepegel aufweist als diejenigen der oberen bzw. höheren Strukturen. Es kann gesagt werden, dass die Ziele 32, da alle dieser oberen bzw. höheren Strukturen auf der im Wesentlichen gleichen Höhe installiert sind, gemäß der Höhe klassifiziert werden, indem die zweite Ableitung der Stärke I genommen wird. Durch Klassifikation der Ziele 32 gemäß der Höhe von diesen wird es möglich, zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und der oberen bzw. höheren Struktur zu unterscheiden.
Wenn die Anzahl von Marken (Koordinatenpunkten), an denen der Wert der vertikalen Werte (der Wert der zweiten Ableitung der Stärke) gleich oder größer 2 ist, für jede der oberen bzw. höheren Strukturen und das vorausfahrende Fahrzeug gezählt wird, erscheint ein deutlicher Unterschied zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und den oberen bzw. höheren Strukturen. Die Ergebnisse einer Zählung sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Zeichen Überführung 1 Überführung 2 Eisenpfosten metallischer Körper vorausfahrendes Fahrzeug

Anzahl von Marken, an denen die zweite Ableitung gleich oder größer 2 ist 16 18 22 23 23 2
Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Anzahl von Marken im Fall des vorausfahrenden Fahrzeugs erheblich geringer ist als diejenige im Fall der oberen bzw. höheren Strukturen. Mit der Verwendung dieser Ergebnisse ist es möglich, zu bestimmen, dass das Ziel 32 eine obere bzw. höhere Struktur ist, wenn die Anzahl von Marken größer ist als eine vorbestimmte Anzahl (die vorbestimmte Anzahl ist zum Beispiel fünf), indem ein Schwellenwert der zweiten Ableitung der Stärke I der reflektierten Welle eingestellt wird (der Schwellenwert ist zum Beispiel zwei) und die Anzahl von Marken gezählt wird, an denen die zweite Ableitung der Stärke I der durch die Empfangsantenne 18 empfangenen reflektierten Welle größer ist als der Schwellenwert.
Gemäß 10 ist ein Ablaufdiagramm einer Bestimmung gezeigt, die durch die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 basierend auf dem vorstehend dargelegten Wissen vorgenommen wird. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 berechnet den relativen Abstand R zwischen dem Ziel 32 und dem Radarsystem 10 mit Bezug auf die durch die Empfangsantenne 18 und den Winkeldetektor 39 empfangene reflektierte Welle, und, wenn der relative Abstand R in dem vorbestimmten Erkennungs-/Erfassungsbereich liegt, bestimmt die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 die Stärke I der reflektierten Welle und speichert sie die Stärke in einem (nicht gezeigten) Speicher in Zusammenhang mit dem relativen Abstand R (S1). Der Zusammenführungsprozess bzw. der Prozess der Herstellung des Zusammenhangs wird über den gesamten Erkennungs-/Erfassungsbereich hinweg durchgeführt (S2). Als Nächstes wird die zweite Ableitung der Stärke I der reflektierten Welle genommen, die gespeichert wurde (S3). Als Nächstes wird durch Vergleich der zweiten Ableitung und des vorbestimmten Schwellenwerts die Anzahl von Marken gezählt, an denen die zweite Ableitung gleich oder größer dem Schwellenwert ist (S4). Als Nächstes wird die gezählte Anzahl von Marken und der vorbestimmte Bestimmungsbezugswert (zum Beispiel 5) miteinander verglichen (S5), und wird, wenn der Bestimmungsbezugswert nicht überschritten ist, bestimmt, dass das Ziel 32 ein vorausfahrendes Fahrzeug ist und ein Warnbefehl an eine Warnvorrichtung gesendet (S6). Andererseits, wenn der Bestimmungsbezugswert überschritten ist, wird bestimmt, dass das Ziel 32 eine obere bzw. höhere Struktur ist, und wird kein Warnbefehl an die Warnvorrichtung gesendet (S7). Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die zweite Ableitung der Stärke der reflektierten Welle genommen, wodurch es möglich gemacht wird, zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einer oberen bzw. höheren Struktur zu unterscheiden, die durch herkömmliche Verfahren schwer zu unterscheiden waren. Es ist zu beachten, dass zusätzlich zu oder anstelle von einem Senden des Warnbefehls an die Warnvorrichtung in S6 ein Abbremsbefehl und/oder ein Befehl zum Erhöhen der Spannung bzw. Zugkraft des Sicherheitsgurts an die Steuereinheit, die das Fahrzeug steuert, gesendet werden kann.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben auch herausgefunden, dass es möglich ist, zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einer oberen bzw. höheren Struktur zu unterscheiden, indem die Stärke I der reflektierten Welle in Frequenzkomponenten zerlegt wird und die Stärke I von jeder der Frequenzkomponenten analysiert wird, anstatt das vorstehende Ausführungsbeispiel einzusetzen.
11 zeigt Ergebnisse, die erhalten werden durch Auswählen von vier Objekten als die oberen bzw. höheren Strukturen, nämlich einem Zeichen bzw. einer Hinweistafel, Überführungen und einem weiteren metallischen Körper, Abtasten der Stärken I der reflektierten Wellen von diesen, Abtasten der Stärke I der reflektierten Welle von einem vorausfahrenden Fahrzeug und Durchführen der Fast-Fourier-Transformation (FFT) der Stärken I der reflektierten Wellen. Das vorausfahrende Fahrzeug ist durch eine dicke Linie dargestellt und die oberen bzw. höheren Strukturen sind durch dünne Linie dargestellt. Die vertikale Achse bezeichnet den Relativwert der Stärke von jeder Frequenzkomponente und die horizontale Achse bezeichnet einen ”Behälter”, der das Frequenzspektrum darstellt. Wie in dem gemäß 9 gezeigten Fall ist die reflektierte Welle, in der Rauschen durch den Winkeldetektor 39 reduziert wurde, das Subjekt bzw. der Gegenstand der FFT. Der Erkennungs-/Erfassungsbereich mit Bezug auf den relativen Abstand R ist auf den Bereich zwischen 80 m und 140 m beschränkt.
Wie es gemäß 11 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die dem vorausfahrenden Fahrzeug entsprechenden Marken offensichtlich von der Gruppe der oberen bzw. höheren Strukturen getrennt sind. Dies bedeutet, dass es möglich ist, die Ziele 32 gemäß der Höhe durch Zerlegung der Stärke I in Frequenzkomponente zu klassifizieren. Durch Klassifikation der Ziele 32 gemäß der Höhe ist es möglich, zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einer oberen bzw. höheren Struktur zu unterscheiden.

Wenn der Durchschnittswert der Stärke (vertikale Achse) im Fall der oberen bzw. höheren Strukturen und derjenige im Fall des vorausfahrenden Fahrzeugs in dem Bereich berechnet werden, in dem das Frequenzspektrum (horizontale Achse) gleich oder größer Behälter 8 ist, erscheint ein erheblicher Unterschied zwischen diesen. Die Berechnungsergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt Tabelle 2

	Zeichen	Überführung 1	Überführung 2	metallischer Körper	vorausfahrendes Fahrzeug
Durchschnittswert von Stärken von Frequenzkomponenten gleich der größer Behälter 8	3,26	2,68	2,37	2,92	–14,4

Wie es in Tabelle 2 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass der Durchschnittswert der Stärke im Fall des vorausfahrenden Fahrzeugs erheblich kleiner ist als der Durchschnittswert von dieser im Fall der oberen bzw. höheren Struktur. Mit der Verwendung dieses Ergebnisses ist es möglich, zu bestimmen, dass das Ziel 32 ein vorausfahrendes Fahrzeug ist, wenn der Durchschnittswert kleiner ist als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel null), indem der Durchschnittswert der Stärken I der Frequenzkomponenten der reflektierten Welle innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbands berechnet wird.
Ein Ablaufdiagramm einer Bestimmung, die durch die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 basierend auf dem vorstehend dargelegten Wissen vorgenommen wird, ist das gemäß 10 gezeigte Ablaufdiagramm, in dem S3, S4 und S5 durch die folgende Schritte S3', S4' und S5' ersetzt sind. Im Speziellen führt die arithmetische Verarbeitungseinheit 26 die FFT der Stärke I der reflektierten Welle innerhalb des Erkennungs-/Erfassungsbereichs (R = 80 m bis 150 m) durch (S3'). Als Nächstes werden die Frequenzkomponenten gleich oder größer Behälter 8 mit Bezug auf das Frequenzspektrum extrahiert und wird der Durchschnittswert der Stärken I innerhalb des vorbestimmten Frequenzbands berechnet (S4'). Als Nächstes werden der Durchschnittswert und ein Bezugswert (zum Beispiel null), der in einem (nicht gezeigten) Speicher im Voraus gespeichert ist, miteinander verglichen (S5'), und wird bestimmt, dass das Ziel 32 ein vorausfahrendes Fahrzeug ist, und wird ein Warnbefehl an die Warnvorrichtung gesendet (S6), wenn der Durchschnittswert gleich oder kleiner dem Bezugswert ist. Andererseits, wenn der Durchschnittswert den Bezugswert überschreitet, wird bestimmt, dass das Ziel 32, das die Reflexionsquelle ist, eine obere bzw. höhere Struktur ist, und wird kein Warnbefehl an die Warnvorrichtung gesendet (S7).
Wie es vorstehend beschrieben ist, macht es dieses Ausführungsbeispiel möglich, zwischen einem vorausfahrenden Fahrzeug und einer oberen bzw. höhere Struktur zu unterscheiden, die durch herkömmliche Verfahren schwer zu unterscheiden waren. Somit ist es möglich, ein fehlerhaftes bzw. irrtümliches Senden eines Warnbefehls zu vermeiden, wenn eine obere bzw. höhere Struktur erkannt wird.
Während die Offenbarung in Verbindung mit speziellen beispielhaften Ausführungsbeispielen von dieser erläutert wurde, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen, Modifikationen und Variationen für einen Fachmann ersichtlich sind. Dementsprechend sind hierin dargelegte beispielhafte Ausführungsbeispiele der Offenbarung als veranschaulichend und nicht als einschränkend gedacht. Es gibt Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-122391 A [0006]

Claims

Radarsystem, gekennzeichnet durch: einen Oszillator, der schwingt, um eine Sendewelle zu erzeugen; eine Sendeantenne, die die Sendewelle ausgibt; eine Empfangsantenne, die eine reflektierte Welle von einem Ziel empfängt; einen Winkeldetektor, der Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle an der Empfangsantenne reduziert; und eine arithmetische Verarbeitungseinheit, die eine Stärke der reflektierten Welle berechnet, in der das Rauschen reduziert wurde, und einen relativen Abstand zu dem Ziel bestimmt, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit einen vorbestimmten Prozess basierend auf einer zweiten Ableitung der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke durchführt.
Radarsystem, gekennzeichnet durch: einen Oszillator, der schwingt, um eine Sendewelle zu erzeugen; eine Sendeantenne, die die Sendewelle ausgibt; eine Empfangsantenne, die eine reflektierte Welle von einem Ziel empfängt; einen Winkeldetektor, der Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle an der Empfangsantenne reduziert; und eine arithmetische Verarbeitungseinheit, die eine Stärke der reflektierten Welle berechnet, in der das Rauschen reduziert wurde, und einen relativen Abstand zu dem Ziel bestimmt, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit einen vorbestimmten Prozess basierend auf der Stärke von zumindest einer der Frequenzkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Bands von Frequenzkomponenten der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke durchführt.
Radarsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit als den vorbestimmten Prozess eine Höhe des Ziels bestimmt.
Radarsystem gemäß Anspruch 3, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit als den vorbestimmten Prozess eine Eigenschaft des Ziels basierend auf der Höhe des Ziels bestimmt.
Radarsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Winkeldetektor einen Einfallswinkel der an der Empfangsantenne einfallenden reflektierten Welle bestimmt und Rauschen der reflektierten Welle durch Ausschließen der reflektierten Welle reduziert, deren Einfallswinkel außerhalb eines vorbestimmten horizontalen Einfallswinkelbereichs liegt.
Erkennungsverfahren, gekennzeichnet durch: Ausgeben einer Sendewelle; Empfangen einer reflektierten Welle der Sendewelle von einem Ziel; Reduzieren von Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle; Berechnen einer Stärke der reflektierten Welle, in der das Rauschen reduziert wurde; Bestimmen eines relativen Abstands zu dem Ziel; und Durchführen eines vorbestimmten Prozesses basierend auf einer zweiten Ableitung der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke.
Erkennungsverfahren, gekennzeichnet durch: Ausgeben einer Sendewelle; Empfangen einer reflektierten Welle der Sendewelle von einem Ziel; Reduzieren von Rauschen der reflektierten Welle basierend auf einem Einfallswinkel der reflektierten Welle; Berechnen einer Stärke der reflektierten Welle, in der das Rauschen reduziert wurde; Bestimmen eines relativen Abstands zu dem Ziel; und Durchführen eines vorbestimmten Prozesses basierend auf der Stärke von zumindest einer der Frequenzkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Bands von Frequenzkomponenten der mit dem relativen Abstand in Zusammenhang stehenden Stärke.
Erkennungsverfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Durchführen des vorbestimmten Prozesses ein Bestimmen einer Höhe des Ziels umfasst.
Erkennungsverfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Durchführen des vorbestimmten Prozesses zusätzlich ein Bestimmen einer Eigenschaft des Ziels basierend auf der Höhe des Ziels umfasst.
Erkennungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Reduzieren des Rauschens ein Ausschließen der reflektierten Welle umfasst, deren Einfallswinkel außerhalb eines vorbestimmten horizontalen Einfallswinkelbereichs liegt.