DE112013006842T5

DE112013006842T5 - Lasergerät

Info

Publication number: DE112013006842T5
Application number: DE112013006842.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshitsugu Sawa; Hiroshi Araki; Kenji INOMATA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-11-26
Also published as: CN105190350A; WO2014147859A1; US20150362591A1; JPWO2014147859A1

Abstract

In einer Radarvorrichtung mit einer Sendeantenne, die ein Übertragungssignal zur Detektion eines Hindernisses abstrahlt, und einer Empfangsantenne, die eine reflektierte Welle, die von dem Hindernis reflektiert wird, als Empfangssignal empfängt, wird ein Schwebungssignal erzeugt, das eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal und dem Empfangssignal ist, und die Gegenwart oder Abwesenheit des Hindernisses wird auf der Grundlage eines Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals detektiert. Wenn ein Hindernis detektiert wird, so werden die relative Geschwindigkeit und der relative Abstand des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals berechnet, die relative Geschwindigkeit und der relative Abstand bei der nächsten Messung des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung werden bestimmt, und das Übertragungssignals wird so gesteuert, dass das Schwebungssignal eines großen Hindernisses bei der nächsten Messung auf der Grundlage der bestimmten relativen Geschwindigkeit und des relativen Abstands beseitigt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine FMCW-Radarvorrichtung, die einen relativen Abstand und eine relative Geschwindigkeit zu einem Hindernis unter Verwendung einer frequenzmodulierten Radiowelle als Übertragungssignal detektiert.
STAND DER TECHNIK
Üblich ist bisher eine FMCW-Radarvorrichtung, die einen relativen Abstand und eine relative Geschwindigkeit zu einem Hindernis durch Frequenzmodulierung eines Übertragungssignals und Messung einer Schwebungsfrequenz einer Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal und einem von dem Hindernis reflektierten Empfangssignal detektiert. Weiterhin existiert eine FMCW-Radarvorrichtung, die ein Übertragungssignal adaptiv steuert.
Beispielsweise offenbart ein Patentdokument 1, dass frequenzmodulierte Signale aus verschiedenen Signalzyklen als Abstandsüberwachungssignal und Nahbereichsüberwachungssignal aufgestellt und die Signale umschaltartig übertragen werden und dass dies bewirkt, dass ein Messbereich gespreizt und eine Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird.
Ferner offenbart ein Patentdokument 2, dass die relative Geschwindigkeit durch Ändern des frequenzmodulierten Signals in ein CW-Signal mit hoher Genauigkeit detektiert wird, wenn der Abstand zu einem Ziel gering wird und ein Aufprall dem Ermessen nach unvermeidbar ist, und dass die relative Geschwindigkeit integriert wird, um eine Messung auf kurze Entfernung mit hoher Genauigkeit durchzuführen und um eine relative Geschwindigkeit zur Zeit des Aufpralles mit hoher Genauigkeit zu messen.
Ferner offenbart eine Nicht-Patentliteratur 1 als Einrichtung zum Detektieren eines kleinen Hindernisses, das ein großes Hindernis in einer FMCW-Radarvorrichtung versperrt, beispielsweise eine Technik, die MIT (Moving Target Indicator) genannt wird, die zu jeder Zeit ein Frequenzspektrum berechnet, das dadurch erhalten wird, dass das Schwebungssignal eines großen Hindernisses, das sich zeitlich ändert, einer Frequenzanalyse mit FFT oder dergleichen unterzogen wird, und die das berechnete Spektrum zum Nachweis des kleinen Hindernisses beseitigt.
ENTGEGENHALTUNGEN
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2003-222 673 A
Patentdokument 2: Japanische Patentschrift JP 4 814 261 B
Nicht-Patentliteratur 1: Matsuo Sekine, „Radar Signal Processing Technology”, Corporation Aggregate of The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, veröffentlicht im Oktober 1991

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die FMCW-Radarvorrichtungen gemäß dem Patentdokument 1 und dem Patentdokument 2 hatten allerdings bisher ein Problem der Art, dass dann, wenn ein kleines Hindernis, das ein großes Hindernis versperrt, detektiert wird, sich das Frequenzspektrum des Schwebungssignals des großen Hindernisses ausgebreitet hat, so dass es das Schwebungssignal des kleinen Hindernisses in nachteiliger Weise verbirgt, wenn eine Frequenzanalyse mit FFT oder dergleichen ausgeführt wird, was eine Nicht-Detektierbarkeit zur Folge hat.
Obwohl es die MIT-Technologie gibt, die das kleine Hindernis detektiert durch Abschätzen des gespreizten Frequenzspektrums des großen Hindernisses und Ausblenden der Komponente und die somit ein Mittel bietet, um dies Problem zu lösen, ist es zusätzlich erforderlich, jedes Mal eine Berechnung des Spektrums des großen Hindernisses durchzuführen, was eine sehr hohe Arbeitsbelastung zur Folge hat.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Probleme zu lösen und eine Radarvorrichtung anzugeben, die in der Lage ist, ein kleines Hindernis, das ein großes Hindernis versperrt, mit einer geringen Arbeitsbelastung zu detektieren.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einer Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Radarvorrichtung eine Sendeantenne, die ein Übertragungssignal zur Detektion eines Hindernisses abstrahlt, und eine Empfangsantenne auf, die eine an dem Hindernis reflektierte Welle als Empfangssignal empfängt.
Die Radarvorrichtung weist Folgendes auf;
einen Oszillator, der zur Erzeugung eines Übertragungssignals, dessen Frequenz zeitbezogen linear ansteigt oder abnimmt, konfiguriert ist;
eine Störungsbeseitigungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Frequenzkomponente einer vorbestimmten Frequenz fc zu beseitigen;
einen Mischer, der konfiguriert ist, um ein Schwebungssignal einer Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal und dem Empfangssignal zu erzeugen;
Objektdetektionseinrichtungen, die konfiguriert sind, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Hindernisses auf der Grundlage eines Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals zu detektieren;
Relativgeschwindigkeits- und Relativabstands-Berechnungseinrichtungen, die konfiguriert sind zur Berechnung einer relativen Geschwindigkeit und eines relativen Abstands des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals, wenn die Objektdetektionseinrichtung das Hindernis detektiert;
Objektselektionseinrichtungen, die konfiguriert sind, um ein Hindernis auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeit und des relativen Abstands zu selektieren; Bewegungsvorhersage-Einrichtungen, die zur Abschätzung einer relativen Geschwindigkeit und eines relativen Abstands von einem ausgewählten Hindernis bezüglich der Radarvorrichtung in einer nächsten Messung konfiguriert sind; und
Steuerspannungserzeugungseinrichtungen, die konfiguriert sind, um das Übertragungssignal so zu steuern, dass das Schwebungssignal des gewählten Hindernisses durch die Störungsbeseitigungsschaltung in einer nächsten Messung auf der Grundlage der abgeschätzten relativen Geschwindigkeit und relativen Abstands beseitigt wird.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird das Übertragungssignal so gesteuert, dass das Schwebungssignal eines großen Hindernisses bei der nächsten Messung beseitigt werden kann; daher wird es möglich, den relativen Abstand und die relative Geschwindigkeit eines kleinen Hindernisses, das das große Hindernis versperrt, mit geringer Arbeitsbelastung zu berechnen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Ablaufdiagramm, das eine relative Geschwindigkeit und einen relativen Abstand des Objektberechnungsverfahrens zeigt, das von der Radarvorrichtung 100 gemäß 1 ausgeführt wird;
3 eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung, die eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t eines Übertragungssignals TSi zeigt, das durch einen Oszillator 1 gemäß 1 erzeugt worden ist.
4 eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung, die eine Änderung einer Frequenz bezüglich der Zeit t eines Schwebungssignals BS zeigt, das eine Frequenzdifferenz ist zwischen einer Frequenz des Übertragungssignals TSi gemäß 3 und der Frequenz des Empfangssignals RS als eine Folge davon, dass das Übertragungssignal TSi an dem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 empfangen wird, wobei die Achse der verstrichenen Zeit gemäß 4 gleich der Achse der verstrichenen Zeit gemäß 3 ist.
5 eine spektrale Wellenform-Abbildung, die eine Änderung einer Spektralintensität P bezüglich einer Frequenz f des Schwebungssignals BS gemäß 4 zeigt.
6 eine spektrale Wellenform-Abbildung, die eine relative Energie P bezüglich einer Frequenz f zeigt, die eine Frequenzcharakteristik einer Störungsbeseitigungsschaltung 14 gemäß 1 zeigt.
7 eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung, die eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t des Übertragungssignals TSc zeigt, das auf der Grundlage eines Bewegungsvorhersagesignals PS gesteuert wird, das von einer Bewegungsvorhersageschaltung 12 gemäß 1 ausgegeben wird, und eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung, die eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t des Empfangssignals RS als eine Folge davon zeigt, dass das gesteuerte Übertragungssignal TSc an dem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 gemäß 1 empfangen wird.
8 eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung, die eine Änderung einer Frequenz bezüglich der Zeit t des Schwebungssignals BS zeigt, das eine Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz des gesteuerten Übertragungssignals TSc gemäß 7 und der Frequenz des Empfangssignals RS als eine Folge davon ist, dass das Übertragungssignal TSc an dem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 empfangen wird, wobei die Achse der verstrichenen Zeit gemäß 8 mit derjenigen gemäß 7 die gleiche ist.
9 eine spektrale Wellenform-Abbildung, die eine Änderung einer Spektralintensität P bezüglich der Frequenz f des Schwebungssignals BS gemäß 8 zeigt.
10 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Bewegungsvorhersageschaltung 12 der Radarvorrichtung 100 gemäß 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 100A gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Bewegungsvorhersageschaltung 12A der Radarvorrichtung 100A gemäß 11 zeigt.
13 ein Ablaufdiagramm, das eine relative Geschwindigkeit und einen relativen Abstand eines Hindernisberechnungsverfahrens zeigt, das von der Radarvorrichtung 100A gemäß 11 ausgeführt wird.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFOMEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden gleiche Komponenten durchgehend mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und es wird keine wiederholende Beschreibung für sie angegeben.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Gemäß einer Radarvorrichtung 100 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Schwebungssignal BSl, das auf einem Empfangssignal RSl von einem großen Hindernis beruht, durch Steuerung eines Übertragungssignals TS beseitigt werden, und darum können eine relative Geschwindigkeit und ein relativer Abstand eines kleinen Hindernisses, das ein großes Hindernis versperrt, bezüglich der Radarvorrichtung 100 berechnet werden. Dies wird nachstehend im Einzelnen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine Konfiguration die Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Radarvorrichtung 100 gemäß 1 ist so konfiguriert, dass sie Folgendes aufweist: eine Steuerspannungs-Generatorschaltung 13, die eine Steuerspannung zur Erzeugung einer beliebigen frequenzmodulierten Welle erzeugt, einen Oszillator, dessen Frequenz sich gemäß der von der Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 erzeugten Steuerspannung ändert; eine Sendeantenne 2, die das Übertragungssignal TS abstrahlt, das von dem Oszillator 1 als Übertragungswelle erzeugt worden ist; eine Empfangsantenne 3, die jede reflektierte Welle empfängt, die an einem Hindernis als Empfangssignal RS reflektiert worden ist; einen Mischer 4, die ein Schwebungssignal BS erzeugt, das eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TS und dem Empfangssignal RS ist; eine Frequenzanalysatorschaltung 7, die Frequenzanalyse durch FFT-Verarbeitung des Schwebungssignals BS ausführt; eine Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 8, die eine Relativgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer relativen Geschwindigkeit des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 ist; eine Relativabstands-Berechnungsschaltung 9, die eine Relativabstands-Berechnungseinrichtung zum Berechnen des relativen Abstands des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 ist, eine Objektdetektorschaltung 10, die eine Objektdetektionseinrichtung zum Detektieren der Gegenwart und der Abwesenheit des objektiven Hindernisses ist; eine Objektselektionsschaltung 11, die eine Objektselektionseinrichtung zur Selektion eines zu beseitigenden Objekts ist; einen Bewegungsvorhersageschaltung 12, die eine Bewegungsvorhersage-Einrichtung zum Abschätzen eines relativen Abstands und einer relativen Geschwindigkeit des Hindernisses des durch den Objektselektionsschaltung 11 ausgewählten Hindernisses ist; eine Störungsbeseitigungsschaltung 14, die ein Filterungsverfahren zur Entfernung einer Frequenzkomponente einer vorbestimmten Frequenz fc ausführt; einen Umschaltkreis 6 zum Ein- und Ausschalten der Störungsbeseitigungsschaltung 10; und eine Empfangssteuerschaltung 5, die den Umschaltkreis 6 steuert.
Der Oszillator 1 gemäß 1 erzeugt ein Übertragungssignal TS mit einer Frequenz entsprechend der durch die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 erzeugten Steuerspannung und gibt ein erzeugtes Übertragungssignal TS an die Sendeantenne 2 und den Mischer 4 aus. Zusätzlich strahlt die Sendeantenne 2 das Übertragungssignal TS zur Detektion eines Hindernisses als eine Übertragungswelle in einen Raum um die Radarvorrichtung 100 aus.
Weiterhin empfängt die Empfangsantenne 3 eine reflektierte Welle, die an dem Hindernis als ein Empfangssignal RS reflektiert wird und gibt das empfangene Empfangssignal RS an den Mischer 4 aus.
Weiterhin multipliziert der Mischer 4 das Übertragungssignal TS, das von dem Oszillator 1 erzeugt worden ist, mit dem Empfangssignal RS, das von der Empfangsantenne 3 empfangen worden ist, und gibt ein Signal von Multiplikationsergebnissen als Schwebungssignal BS an die Frequenzanalysatorschaltung 7 oder die Störungsbeseitigungsschaltung 14 aus. Dabei hat der Mischer 4 eine Funktion der Entfernung höherer harmonischer Komponenten aus dem Signal der Multiplikationsergebnisse des Übertragungssignals TS und des Empfangssignals RS durch Filtern der gleichen höheren harmonischen Komponenten.
Die Frequenzanalysatorschaltung 7 gemäß 1 empfängt eine Eingabe des Schwebungssignals BS, das aus dem Mischer 4 ausgegeben worden ist, führt die FFT-Verarbeitung zur Analyse des Frequenzspektrums des Schwebungssignals BS aus und gibt ein Frequenzanalyseergebnis an die Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 8, die Relativabstands-Berechnungsschaltung 9 bzw. die Objektdetektorschaltung 10 aus.
Zusätzlich berechnet die Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 8 eine relative Geschwindigkeit des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals BS durch die Frequenzanalysatorschaltung 7 und gibt Daten einer berechneten relativen Geschwindigkeit an die Objektselektionsschaltung 11 und die Bewegungsvorhersageschaltung 12 aus.
Weiterhin berechnet die Relativabstands-Berechnungsschaltung 9 einen relativen Abstand des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals BS durch die Frequenzanalysatorschaltung 7 und gibt Daten der berechneten relativen Frequenz an die Objektselektionsschaltung 11 und die Bewegungsvorhersageschaltung 12 aus.
Die Objektdetektorschaltung 10 gemäß 1 detektiert die Gegenwart oder Abwesenheit des objektiven Hindernisses auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals BS durch die Frequenzanalysatorschaltung 7, erzeugt ein Hindernisdetektionssignal BS, wenn das objektive Hindernis detektiert wird, und gibt ein Hindernisdetektionssignal DS an die Objektselektionsschaltung 11, die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 und die Empfangssteuerungsschaltung 5 aus. Wenn dabei das objektive Hindernis detektiert wird, weist die Objektdetektorschaltung 10 die Empfangssteuerungsschaltung 5 an, die Störungsbeseitigungsschaltung 14 einzuschalten.
Die Empfangssteuerschaltung 5 gemäß 1 erzeugt ein Schaltsignal CD, um die Störungsbeseitigungsschaltung 14 ein- oder auszuschalten, und gibt das Schaltsignal CD an die Schalter SW1 und SW2 des Umschaltkreises 6 aus. Wenn dabei das Hindernisdetektionssignal DS, das die Detektion des Gegenstandes darstellt, von einer Objektdetektorschaltung 10 empfangen wird, so wird ein Schaltsignal CD zum Einschalten der Störungsbeseitigungsschaltung 14 erzeugt, um den Schalter SW1 auf einen Kontaktpunkt „c” umzuschalten und um den Schalter SW2 auf einen Kontaktpunkt „a” umzuschalten, und dieser Zustand wird gehalten, bis das Schwebungssignal BS bei der nächsten Messung die Störungsbeseitigungsschaltung 14 passiert.
Wenn das Hindernisdetektionssignal DS nicht von der Objektdetektorschaltung 10 empfangen wird, so wird ein Schaltsignal CD zum Ausschalten der Störungsbeseitigungsschaltung 14 erzeugt, um den Schalter SW1 auf einen Kontaktpunkt „d” umzuschalten und um den Schalter SW2 auf einen Kontaktpunkt „b” umzuschalten.
Wenn das Hindernisdetektionssignal DS aus der Objektdetektorschaltung 10 empfangen wird, wählt die Objektselektionsschaltung 11 gemäß 1 ein Hindernis aus, das eine voreingestellte Bedingung erfüllt, und zwar auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeitsdaten aus der Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 9 und der relativen Abstandsdaten aus der Relativabstands-Berechnungsschaltung 10 und überträgt das Ergebnis an die Bewegungsvorhersageschaltung 12.
Beispielsweise ist es akzeptabel, das Hindernis so zu wählen, dass eine Anzahl des detektierten Hindernisses Eins (1) ist, oder das Hindernis zu wählen, dessen Spektralintensität zu der höchsten unter den Frequenzspektren derjenigen Schwebungssignale wird, wenn eine Vielzahl von Hindernissen detektiert wird.
Außerdem ist es akzeptabel, das Hindernis zu wählen, das der Radarvorrichtung 100 auf der Grundlage der relativen Abstandsdaten am nächsten angeordnet ist, oder das Hindernis zu wählen, wovon die relative Geschwindigkeit bezüglich der Radarvorrichtung 100 auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeitsdaten die höchste ist. Es ist weiterhin akzeptabel, das Hindernis, das der Radarvorrichtung bei einer nächsten Messung am nächsten kommt, auf der Grundlage dieser relativen Geschwindigkeitsdaten und relativen Abstandsdaten 100 zu wählen.
Wenn das Ergebnis der Auswahl eines Hindernisses empfangen wird, errechnet die Bewegungsvorhersageschaltung 12 gemäß 1 die relative Geschwindigkeit und den relativen Abstand bei einer nächsten Messung des ausgewählten Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeitsdaten und relativen Abstandsdaten, erzeugt ein Bewegungsvorhersagesignal PS, das das Übertragungssignal TS steuert, so dass das Schwebungssignal BS1 eines großen Hindernisses beseitigt wird, und gibt das Bewegungsvorhersagesignal PS an die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 aus.
Wenn das Hindernisdetektionssignal DS empfangen wird, das die Detektion des Hindernisses aus dem Objektdetektorschaltung 10 darstellt, empfängt die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 gemäß 1 das Bewegungsvorhersagesignal PS aus der Bewegungsvorhersageschaltung 12 und steuert das Übertragungssignal TS, so dass die Frequenz des Schwebungssignals BSl des großen Hindernisses zu einer Frequenz fc wird. Dabei ist die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 eine Steuerspannungserzeugungseinrichtung zur Steuerung des Übertragungssignals TS, so dass das Schwebungssignal des gewählten Hindernisses bei der nächsten Messung der Radarvorrichtung durch die Störungsbeseitigungsschaltung 14 beseitigt wird.
Wenn beispielsweise das Hindernisdetektionssignal DS empfangen wird, so wird die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 in die Lage versetzt, eine Eingabe des Bewegungsvorhersagesignals PS aus der Bewegungsvorhersageschaltung 12 als Folge davon zu empfangen, dass eine Signalleitung, die die Bewegungsvorhersageschaltung 12 mit der Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 verbindet, in einen aktivierten Zustand übergeht.
Der Betrieb der Radarvorrichtung 100, wie vorstehend konfiguriert, wird nachstehend beschrieben.
2 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt die relative Geschwindigkeit und den relativen Abstand des Hindernisberechnungsverfahrens, das von der Radarvorrichtung 100 gemäß 1 ausgeführt wird. Mit Bezug auf 2 wird, wenn die relative Geschwindigkeit und der relative Abstand des Hindernisberechnungsverfahrens gestartet werden, die Störungsbeseitigungsschaltung 14 auf der Grundlage des Schaltsignals CD aus der Empfangssteuerschaltung 5 (Schritt S101) ausgeschaltet.
Das heißt, sowohl das Schwebungssignal BSl eines großen Hindernisses als auch das Schwebungssignal BSs eines kleinen Hindernisses, das aus dem Mischer 4 ausgegeben worden ist, werden der Frequenzanalyse durch die Frequenzanalysatorschaltung 7 unterzogen. Als Nächstes wird im Schritt S102 eine Übertragungswellenlänge mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend der Steuerspannung der Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 von der Sendeantenne 2 ausgestrahlt, um ein Hindernis zu suchen.
Als Nächstes wird das Frequenzspektrum durch die Durchführung einer FFT-(Fast Fourier Transform)-Verarbeitung des Schwebungssignals BS aus dem Mischer 4 durch die Frequenzanalysatorschaltung 8 berechnet, und das Hindernis wird aus der Peakfrequenz detektiert, die den Projektionsbereich des Frequenzspektrums darstellt (Schritt S103). Im Schritt S103 geht eine Programmabfolge weiter zum nächsten Schritt S104, wenn ein Hindernis detektiert wird, oder kehrt zum Schritt S102 zurück, wenn kein Hindernis detektiert wird, um kontinuierlich nach einem Hindernis zu suchen.
Es ist zu beachten, dass zum Zeitpunkt vom Schritt S103, wie in 5 gezeigt, da es möglich ist, Auflösung nur bei einer Auflösungskraft von fs/N in Abhängigkeit von der Probenahmefrequenz fs und der Anzahl N von Proben zu erreichen, da die Charakteristik der FFT-Verarbeitung hauptsächlich als eine Frequenzanalysatorschaltung 7 verwendet wird und die Verarbeitung auf der Annahme beruht, dass die Probenahmeintervalle kontinuierliche Wellenformen aufweisen, höhere harmonische Wellen in nachteiliger Weise erzeugt werden. Daher kann die spektrale Wellenform des Schwebungssignals BSs eines kleinen Hindernisses, das ein großes Hindernis versperrt, nicht detektiert werden.
3 ist eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung und zeigt eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t eines Übertragungssignals TSi, das von dem Oszillator 1 gemäß 1 erzeugt worden ist. 3 ist eine Zeitachsen-Wellenform-Darstellung und zeigt eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t eines Empfangssignals RS als Folge davon, dass das Übertragungssignal TSi an einem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 gemäß 1 empfangen wird.
Gemäß 3 erzeugt der Oszillator 1 ein Übertragungssignal, dessen Frequenz f bezogen auf die Zeit t linear ansteigt oder fällt.
Das heißt, das Übertragungssignal TSi, das durch die durchgezogenen Linien dargestellt ist, wird so übertragen, dass ein Upchirp-Zeitintervall T, während dem die Frequenz ansteigt, und ein Downchirp-Zeitintervall T, während dem die Frequenz nach dem Anstieg auf eine vorbestimmte Frequenz auf eine vorbestimmte Frequenz abfällt, existieren, und eine gleichmäßige dreieckige Wellenform aufweisen. Dabei ist die Zeit, die einem Zyklus des Übertragungssignals TSi entspricht, eine Übertragungszeitdauer 2T.
Zusätzlich werden ein Empfangssignal RSl als Folge davon, dass das Übertragungssignal TSi an einem großen Hindernis reflektiert wird, und ein Empfangssignal RSs als Folge davon, dass das Signal an einem kleinen Hindernis reflektiert wird, durch die jeweiligen gestrichelten Linien dargestellt. Weiterhin existieren im Hinblick auf die Empfangssignale RSl und RSs ein Upchirp-Zeitintervall und ein Downchirp-Zeitintervall ebenfalls entsprechend dem Übertragungssignal TSi.
Es wird hier eine Beziehung zwischen dem „großen Hindernis” und dem „kleinen Hindernis” beschrieben. Das Frequenzspektrum des Schwebungssignals BSl, das die Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSi und dem Empfangssignal RSl des großen Hindernisses ist, und das Frequenzspektrum des Schwebungssignals BSs, das die Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSi und den Empfangssignalen RSs des kleinen Hindernisses ist, sind mit eingeschlossen. Beispielsweise entspricht in einem Fall, in dem ein Auto B vor einem Auto A fährt, an dem die Radarvorrichtung 100 befestigt ist, das Auto B dem „großen Hindernis”. In einem Fall, in dem ein Motorrad in der Nähe von dem Auto B fährt, entspricht das Motorrad dem „kleinen Hindernis”.
4 ist ein Zeitachsen-Wellenforrn-Darstellung und zeigt eine Änderung einer Frequenz bezüglich der Zeit t des Schwebungssignals BS, das die Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz des Übertragungssignals TSi gemäß 3 und der Frequenz des Empfangssignals RS als Folge davon ist, dass das Übertragungssignal TSi an einem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 empfangen wird, wobei die Achse der verstrichenen Zeit gleich ist mit der Achse der verstrichenen Zeit gemäß 3.
In 3 ist die Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSi und dem Empfangssignal RSl während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS eine Peakfrequenz (frl – fdl) des Schwebungssignals BSl, und die Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSi und dem Empfangssignal RSs während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist eine Peakfrequenz (frs – fds) des Schwebungssignals BSs.
Ferner ist die Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSi und dem Empfangssignal RSl während des Downchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS eine Peakfrequenz (frl + fdl) des Schwebungssignals BSl, und die Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSi und dem Empfangssignal RSs während des Downchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist eine Peakfrequenz (frs + fds) des Schwebungssignals BSs.
In 3 und 4 entspricht jeweils eine Verzögerung der Empfangssignale RSl und RSs von dem Übertragungssignal TSi auf der Zeitachse der dreieckigen Welle einer Zeit ab der Reflexion am Hindernis der Übertragungswelle, die von der Sendeantenne 2 zum Empfang der reflektierten Welle durch die Empfangsantenne 3 abgestrahlt wird. Zusätzlich sind Abweichungen der Empfangssignale RSl und RSs von dem Übertragungssignal TSi auf der Frequenzachse die Dopplerfrequenzen fdl bzw. fds.
Das heißt, auf der Grundlage der Verzögerungen auf der Zeitachse und der Dopplerfrequenzen fdl und fds ändern sich die Frequenzen der Schwebungssignale BSl und BSs während des Upchirp-Zeitintervalls und die Frequenzen der Schwebungssignale BSl und BSs während des Downchirp-Zeitintervalls. Daher können durch Detektieren dieser Frequenzen der relative Abstand R des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 und die relative Geschwindigkeit V des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 berechnet werden (Schritt 104 gemäß 2, später beschrieben).
In diesem Fall können die Abstandsverzögerungskomponente frl auf der Grundlage des relativen Abstands R des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 und die Dopplerfrequenzkomponente fdl auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeit V des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 im Hinblick auf das Schwebungssignal BSl des großen Hindernisses durch Summe und Differenz der Peakfrequenz (frl + fdl) und der Peakfrequenz (frl – fdl) des Schwebungssignals BSl gemäß 4 berechnet werden.
Gleichermaßen können die Abstandsverzögerungskomponente frs auf der Grundlage des relativen Abstands R des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 und die Dopplerfrequenzkomponente fds auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeit V des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 im Hinblick auf das Schwebungssignal BSs des kleinen Hindernisses durch Summe und Differenz der Peakfrequenz (frs + fds) und der Peakfrequenz (frs – fds) des Schwebungssignals BSs gemäß 4 berechnet werden.
Im Allgemeinen gilt im Hinblick auf die Abstandsverzögerungskomponente fr, die in dem Schwebungssignal BS enthalten ist, die Beziehung der folgenden Gleichung: fr = 2ΔfR / C (1), wobei Δf eine Größe der Frequenzänderung pro Zeiteinheit ist, R ein relativer Abstand des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 ist, und C die Lichtgeschwindigkeit ist.
Zusätzlich gilt im Hinblick auf die Dopplerfrequenzkomponente fd, die in dem Schwebungssignal BS enthalten ist, die Beziehung der folgenden Gleichung:
wobei V eine relative Geschwindigkeit des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 ist, f₀ eine zentrale Frequenz des Übertragungssignals TSi ist, und C die Lichtgeschwindigkeit ist.
5 ist eine spektrale Wellenformdarstellung und zeigt eine Änderung einer spektralen Intensität P bezüglich der Frequenz f des Schwebungssignals BS gemäß 4. In 5 sind die spektrale Intensität P der spektralen Wellenform des Schwebungssignals BSl eines großen Hindernisses und die spektrale Intensität P der spektralen Wellenform des Schwebungssignals BSs eines kleinen Hindernisses jeweils größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert Pth1, und darum werden sowohl die Schwebungssignale BSl als auch BSs detektiert.
In diesem Fall ist die spektrale Intensität P des Schwebungssignals BSl des großen Hindernisses größer als die spektrale Intensität des Schwebungssignals BSs des kleinen Hindernisses, und es werden Spektren entsprechend der Schwebungsfrequenzen beobachtet.
Im Schritt S104 gemäß 2 werden die relative Geschwindigkeit V und der relative Abstand Re des detektierten Hindernisses berechnet. In diesem Fall berechnet die Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 8 eine Differenz ((frl + fdl) – (frl – fdl)) = 2fdl der Peakfrequenz des aus der Frequenzanalyseschaltung 7 ausgegebenen Frequenzspektrums, extrahiert die Dopplerfrequenzkomponente abhängig von der relativen Geschwindigkeit V und berechnet die relative Geschwindigkeit V durch Einsetzen in die folgende Gleichung:
wobei fdl eine Dopplerfrequenzkomponente ist, die in dem Schwebungssignal BSl des großen Hindernisses enthalten ist; f₀ eine zentrale Frequenz des Übertragungssignals TSi ist, und C die Lichtgeschwindigkeit ist.
Zusätzlich berechnet die Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung 9 eine Differenz ((frl + fdl) + (frl – fdl)) = 2frl der Peakfrequenz des aus der Frequenzanalyseschaltung 7 ausgegebenen Spektrums, extrahiert die Abstandsverzögerungskomponente, die von dem relativen Abstand R abhängig ist, und berechnet den relativen Abstand durch Einsetzen in die folgende Gleichung: R = 2Δf / frlC(4), wobei frl eine Abstandsverzögerungskomponente ist, die in dem Schwebungssignal BSl des großen Hindernisses enthalten ist, Δf ein Frequenzänderungsbetrag pro Zeiteinheit ist und C die Lichtgeschwindigkeit ist.
In 2 wählt die Objektselektionsschaltung 11 das zu beseitigende Hindernis aus (Schritt S105).
Im Schritt S106 gemäß 2 werden eine relative Vorhersagegeschwindigkeit V1 und ein relativer Vorhersageabstand R1 bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses aus der relativen Geschwindigkeit V und dem relativen Abstand R des im Schritt S105 gewählten Hindernisses bestimmt. Dabei wird unter der Annahme, dass die relative Geschwindigkeit V, die im Schritt S104 berechnet worden ist, sich bis zur nächsten Messung fortsetzt, der relative Vorhersageabstand R1 bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses gemäß der folgender Gleichung berechnet: R1 = R + VΔt (5), wobei R ein relativer Abstand des gewählten Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 ist, Δt ein Messintervall der Radarvorrichtung 100 ist und V eine relative Geschwindigkeit des gewählten Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 ist.
Wenn das Hindernis von der Objektdetektionsschaltung 1 im Schritt S107 gemäß 2 detektiert wird, so wird die Störungsbeseitigungsschaltung 14 eingeschaltet, so dass das Empfangssignal RS bei der nächsten Messung die Störungsbeseitigungsschaltung 14 passiert. Das heißt, nur das Schwebungssignal BSs des kleinen Hindernisses wird an die Frequenzanalyseschaltung 7 ausgegeben zwischen dem Schwebungssignal BSl des großen Hindernisses und dem Schwebungssignal BSs des kleinen Hindernisses, das aus dem Mischer 4 ausgegeben worden ist.
6 ist eine spektrale Wellenformdarstellung und zeigt eine relative Energie P bezüglich der Frequenz f, die eine Frequenzcharakteristik der Störungsbeseitigungsschaltung 14 gemäß 1 erläutert. In 6 ist die relative Energie P bei der Frequenz fc weitgehend abgesenkt. Daher hat die Störungsbeseitigungsschaltung 14 die Funktion der Beseitigung des Signals aus der Frequenz fc.
Im Schritt S108 gemäß 2 wird der Frequenzänderungsbetrag Δfc pro Zeiteinheit des Übertragungssignals TSc gemäß der folgenden Gleichung gesteuert, so dass das Schwebungssignal BSl des gewählten Hindernisses auf der Grundlage des relativen Vorhersageabstands R1 und der relativen Vorhersagegeschwindigkeit V1 bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses, das im Schritt S106 bestimmt worden ist, beseitigt wird:
wobei Δf ein Frequenzänderungsbetrag pro Zeiteinheit des gesteuerten Übertragungssignals TSc ist, C die Lichtgeschwindigkeit ist, fc eine durch die Störungsbeseitigungsschaltung 14 zu beseitigende Frequenz ist, V1 eine relative Geschwindigkeit bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses ist, R1 ein relativer Abstand bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses ist und f1 eine zentrale Frequenz des Übertragungssignals TSc ist.
Weiterhin kann ein Detektionsabstand von der Radarvorrichtung 100 zu dem Hindernis durch Steuerung der Übertragungszeitdauer (Ta + Tb) des Übertragungssignals TSc gemäß 7 so festgesetzt werden, dass er größer oder gleich (2 × R1/C) ist (C ist die Lichtgeschwindigkeit und R1 ist ein relativer Abstand bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses). Bemerkt sei, dass die Übertragungszeitdauer (Ta + Tb) später beschrieben wird.
7 ist eine Zeitachsen-Wellenformabbildung und zeigt eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t des Übertragungssignals TSc, das auf der Grundlage des Bewegungsvorhersagesignals PS gesteuert wird, das von der Bewegungsvorhersageschaltung 12 gemäß 1 ausgegeben wird, und eine Zeitachsen-Wellenformabbildung, die eine Änderung einer Frequenz f bezüglich der Zeit t des Empfangssignals RS als eine Folge davon zeigt, dass das gesteuerte Übertragungssignal TSc an dem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 gemäß 1 empfangen wird.
In 7 existieren in dem Übertragungssignal TSc, das durch die durchgezogenen Linien dargestellt ist, ein Upchirp-Zeitintervall Ta, während dessen die Frequenz ansteigt, und ein Downchirp-Zeitintervall Tb, während dessen die Frequenz auf einen vorbestimmten Wert nach dem Anstieg auf einen vorbestimmten Wert abfällt. Dabei ist das Zeitintervall, das einem Zyklus des gesteuerten Übertragungssignals TSc entspricht, die Übertragungszeitdauer (Ta + Tb).
Zusätzlich werden ein Empfangssignal RSlc als Folge davon, dass das gesteuerte Übertragungssignal TSc an einem großen Hindernis reflektiert und empfangen wird, und ein Empfangssignal RSsc als Folge davon, dass das gesteuerte Übertragungssignal TSc an einem kleinen Hindernis reflektiert und empfangen wird, durch die jeweiligen gestrichelten Linien dargestellt. Weiterhin besitzen die Empfangssignale RSlc und RSsc auch ein Upchirp-Zeitintervall und ein Downchirp-Zeitintervall ähnlich dem Übertragungssignal TSc.
8 ist eine Zeitachsen-Wellenformabbildung und zeigt eine Änderung einer Frequenz bezüglich der Zeit t des Schwebungssignals BS, das eine Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz des gesteuerten Übertragungssignals TSc gemäß 7 und der Frequenz des Empfangssignals RS als Folge davon ist, dass das Übertragungssignal TSc an einem Hindernis reflektiert und von der Empfangsantenne 3 empfangen wird, wobei die Achse der verstrichenen Zeit die gleiche ist wie in 7.
In diesem Fall ist die reflektierte Wellenform, die an einem großen Hindernis reflektiert wird, ein Empfangssignal RSl, und die reflektierte Welle, die an einem kleinen Hindernis reflektiert wird, ist ein Empfangssignal RSs. Wie unter Bezugnahme auf 8 ersichtlich, ist eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und einem Empfangssignal RSlc während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TSc die Peakfrequenz (frl1 – fdl1) eines Schwebungssignals BSlc, und eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und dem Empfangssignal RSse während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist die Peakfrequenz (frs1 – fds1) eines Übertragungssignals BSsc.
Zusätzlich ist eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und einem Empfangssignal RSlc während des Downchirp-Zeitintervalls des gesteuerten Übertragungssignals TSc die Peakfrequenz (frl1 + fdl1) eines Schwebungssignals BSlc, und eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und einem Empfangssignal RSsc während des Downchirp-Zeitintervalls des gesteuerten Übertragungssignals TSc ist die Peakfrequenz (frs1 + fds1) eines Schwebungssignals BSsc.
Im Schritt S109 gemäß 2 wird das Schwebungssignal BSlc des großen Hindernisses aus dem Schwebungssignal BSlc des großen Hindernisses und aus den Schwebungssignalen BSsc des kleinen Hindernisses, die aus dem Mischer 4 ausgegeben werden, durch die Störungsbeseitigungsschaltung 14 beseitigt, und nur das Schwebungssignal BSsc des kleinen Hindernisses wird einer Frequenzanalyse durch die Frequenzanalyseschaltung 7 unterzogen.
Der Programmablauf geht mit Schritt S101 weiter, wenn festgestellt wird, dass das kleine Hindernis detektiert worden ist, wenn eine Spektralintensität, die größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, detektiert wird, oder der Programmablauf kehrt zum Schritt S110 zurück, wenn es nicht detektiert wird.
9 ist eine spektrale Wellenformdarstellung und zeigt eine Änderung einer spektralen Intensität P bezüglich der Frequenz f des Schwebungssignals BS gemäß 8. Wie unter Bezugnahme auf 9 ersichtlich, wird das Schwebungssignal BSlc des großen Hindernisses durch die Störungsbeseitigungsschaltung 14 gemäß 1 beseitigt, und nur das Schwebungssignal BSsc des kleinen Hindernisses wird an die Frequenzanalyseschaltung 7 übertragen.
In diesem Fall wird die Spektralintensität P der spektralen Wellenform des Schwebungssignals BSlc des großen Hindernisses niedriger als die Spektralintensität P der spektralen Wellenform des Schwebungssignals BSsc des kleinen Hindernisses, und daher wird nur das Schwebungssignal BSsc des kleinen Hindernisses detektiert, wenn die spektrale Wellenform mit der Spektralintensität, die größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert Pth2 ist, detektiert wird.
Im Schritt S110 gemäß 2 werden die relative Geschwindigkeit V2 und der relative Abstand R2 des kleinen Hindernisses auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des aus dem Mischer 4 ausgegebenen Schwebungssignals BSsc des kleinen Hindernisses wie im Schritt S104 berechnet. In diesem Fall werden der relative Abstand R2 und die relative Geschwindigkeit V2 gemäß der folgender Gleichung berechnet: R2 = R1((frs1 + fds1) + (frs1 – fds1)) / 2fc (7), wobei R1 ein relativer Vorhersageabstand bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses ist, fc eine durch die Störungsbeseitigungsschaltung 14 zu beseitigende Frequenz ist, (frs1 + fds1) eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und dem Empfangssignal RSsc während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist, und (frs1 – fds1) eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und dem Empfangssignal RSsc während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist:
wobei f₁ eine zentrale Frequenz des Übertragungssignals TSc ist, fc eine Frequenz ist, die durch die Störungsbeseitigungsschaltung 14 beseitigt wird, V1 eine relative Vorhersagegeschwindigkeit bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses ist, (frsl + fdsl) eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und dem Empfangssignal RSsc während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist, und (frsl – fdsl) eine Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal TSc und dem Empfangssignal RSsc während des Upchirp-Zeitintervalls des Übertragungssignals TS ist.
Als Nächstes kehrt, wenn die relative Geschwindigkeit V2 und der relative Abstand R2 des kleinen Hindernisses im Schritt S110 gemäß 2 berechnet werden, der Programmablauf wieder zum Schritt S101 zurück, um die zuvor genannten Verfahrensschritte vom Schritt S101 bis zum Schritt 109 zu wiederholen.
Bei der Radarvorrichtung 100 gemäß der obigen Ausführungsform kann das Übertragungssignal TS so gesteuert werden, dass das Schwebungssignal des größeren Hindernisses bei der nächsten Messung des gewählten großen Hindernisses beseitigt wird. Es wird daher möglich, die relative Geschwindigkeit und den relativen Abstand des kleinen Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100 auf der Grundlage der spektralen Wellenform des Schwebungssignals des kleinen Hindernisses, welches das große Hindernis versperrt, zu berechnen.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
10 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine Konfiguration Bewegungsvorhersageschaltung 12 der Radarvorrichtung 100 gemäß 1 bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bewegungsvorhersageschaltung 12 gemäß 10 ist gekennzeichnet durch eine Relativabstandshistorien-Speicherschaltung 122, die relative Abstände aus der Vergangenheit speichert, eine Relativgeschwindigkeitshistorien-Speicherschaltung 121, die relative Geschwindigkeiten aus der Vergangenheit speichert, und eine Statistikschaltung 123, die die Bewegung unter Verwendung der Historien aus der Vergangenheit vorhersagt.
Die Einrichtungen zum Vorhersagen der Bewegung des gewählten Hindernisses unter Verwendung von Informationen von relativen Abständen aus der Vergangenheit und der relativen Geschwindigkeiten umfassen beispielsweise ein statistisches Verarbeitungsverfahren unter Verwendung eines Kalman-Filters.
Die Statistikschaltung 123 gemäß 10 bestimmt die relative Position und den relativen Abstand des Hindernisses bei der nächsten Messung auf der Grundlage der relativen Abstandsdaten aus der Vergangenheit und der relativen Geschwindigkeitsdaten aus der Vergangenheit, erzeugt ein Bewegungsvorhersagesignal PS zur Steuerung des Übertragungssignals PS, so dass die Frequenz des Schwebungssignals BS aus dem objektiven Hindernis zu einer Frequenz fc wird, und gibt das Bewegungsvorhersagesignal PS an den Steuerspannungsgenerator 13 aus.
Bei der Radarvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können, im Vergleich mit der Radarvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform, die relative Position und die relative Geschwindigkeit des Hindernisses bei der nächsten Messung exakter detektiert werden, und das Schwebungssignal des Hindernisses, dessen Beseitigung bei der nächsten Messung gewünscht ist, kann exakt erfasst werden. Daher kann der Bereich der Frequenz, der in der Störungsbeseitigungsschaltung 14 beseitigt wird, enger gemacht werden, und das kleine Hindernis, das das große Hindernis verdeckt, kann daher ebenfalls detektiert werden.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
11 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 100A gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der Radarvorrichtung 100 gemäß 1 ist die Radarvorrichtung 100A dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsvorhersageschaltung 12A anstelle der Bewegungsvorhersageschaltung 12 vorgesehen ist, und eine Radarbewegungsgeschwindigkeits-Detektorschaltung 15 in einer Stufe vor der Bewegungsvorhersageschaltung 12A vorgesehen ist.
Die Radarbewegungsgeschwindigkeitsdetektionsschaltung 15 detektiert eine Bewegungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung 100A und gibt die Daten der Bewegungsgeschwindigkeit der detektierten Radarvorrichtung 100A an die Bewegungsvorhersageschaltung 12A aus. Obwohl das Verfahren zum Detektieren der Bewegungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung 100A beispielsweise ein Detektionsverfahren mittels eines Beschleunigungssensors und ein Verfahren zum Erhalt eines Fahrzeuggeschwindigkeitspulses mittels eines bordinternen Fahrzeugradars aufweist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Wenn die Information des von der Objektselektionsschaltung 11 gewählten Hindernisses erhalten wird, bestimmt die Bewegungsvorhersageschaltung 12A gemäß 11 den relativen Abstand und die relative Geschwindigkeit bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeitsdaten der Radarvorrichtung 105 aus der Radarbewegungsgeschwindigkeits-Detektorschaltung 15, die relativen Geschwindigkeitsdaten des gewählten Hindernisses und die relativen Abstandsdaten des gewählten Hindernisses, erzeugt ein Bewegungsvorhersagesignal PS zur Steuerung des Übertragungssignals PS, so dass die Frequenz des Schwebungssignals des gewählten Hindernisses bei der nächsten Messung zur Frequenz fc wird, und gibt das Bewegungsvorhersagesignal PS an die Steuerspannungs-Generatorschaltung 13 aus.
12 ist ein Blockdiagramm und zeigt Konfigurationen der Bewegungsvorhersageschaltung 12A der Radarvorrichtung 100A gemäß 11. Im Vergleich mit der Bewegungsvorhersageschaltung 12 gemäß 10 der zweiten Ausführungsform ist die Bewegungsvorhersageschaltung 12A gemäß 12 dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativgeschwindigkeitshistorien-Speicherschaltung 121A anstelle der Relativgeschwindigkeitshistorien-Speicherschaltung 121 und weiterhin eine stationäre Objektdiskriminatorschaltung 124 und eine Radar-Bewegungsgeschwindigkeitspeicherschaltung 125 vorgesehen sind.
Wie unter Bezugnahme auf 12 ersichtlich, speichert die Radar-Bewegungsgeschwindigkeitsspeicherschaltung 125 Bewegungsgeschwindigkeitsdaten der Radarvorrichtung 100A aus der Radarbewegungsgeschwindigkeits-Detektorschaltung 15. Zusätzlich vergleicht die stationäre Objektdiskriminatorschaltung 124 die Bewegungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung 100A, die in der Radar-Bewegungsgeschwindigkeits-Speicherschaltung 125 gespeichert sind, mit der relativen Geschwindigkeit des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100A, die in der Relativgeschwindigkeitshistorien-Speicherschaltung 121 gespeichert ist, und bestimmt aus den Vergleichsergebnis, ob das Hindernis ein stationäres Objekt ist, oder nicht.
13 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt eine relative Geschwindigkeit und einen relativen Abstand des Hindernisberechnungsverfahrens, das von der Radarvorrichtung 100A gemäß 11 ausgeführt wird. Im Vergleich mit dem Ablaufdiagramm gemäß 2 der ersten Ausführungsform ist das Ablaufdiagramm gemäß 13 dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt S201 zur Bewertung, ob das gewählte Hindernis ein stationäres Objekt ist oder nicht, zu der anschließenden Stufe vom Schritt S105 gemäß 2 hinzugefügt wird, und weiterhin werden die Schritte von Schritt S202 bis Schritt S207 eines Prozessablaufs hinzugefügt, wenn bestimmt wird, dass es sich um ein stationäres Objekt handelt.
Der Schritt S201 gemäß 13 bestimmt, ob die relative Geschwindigkeit V des gewählten Hindernisses mit der Bewegungsgeschwindigkeit Vn der Radarvorrichtung 100A identisch ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass das Hindernis ein sich bewegendes Objekt ist, geht der Prozessablauf zum Schritt S106 über, wenn sie nicht identisch sind, oder wenn festgestellt wird, dass das Hindernis ein stationäres Objekt ist, geht der Prozessablauf zum Schritt S202 weiter, wenn sie identisch sind.
Als Nächstes werden im Schritt S202 ein relativer Vorhersageabstand R3 und eine relative Vorhersagegeschwindigkeit V3 des Hindernisses auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit Vm de Radarvorrichtung 100A bestimmt. Als Nächstes wird die Störungsbeseitigungsschaltung 14 im Schritt S203 eingeschaltet, und das Übertragungssignal TS wird so gesteuert, so dass das Schwebungssignal des gewählten Hindernisses beseitigt wird (Schritt S204) wie im Schritt S108, und die Gegenwart oder Abwesenheit des Hindernisses wird aus dem Schwebungssignals BSsc im Schritt S205 detektiert.
Wenn kein Hindernis detektiert wird, kehrt der Prozessablauf wieder zum Schritt S101 zurück. Wenn ein Hindernis detektiert wird, werden die relative Geschwindigkeit V4 und der relative Abstand R4 des neu detektierten Hindernisses im Schritt S206 berechnet, und es wird im Schritt S207 bestimmt, ob die relative Geschwindigkeit V4 des Hindernisses und die Bewegungsgeschwindigkeit Vm der Radarvorrichtung 100A identisch sind oder ob nicht, um festzulegen, dass das neu detektierte Hindernis ein stationäres Objekt oder ein sich bewegendes Objekt ist.
Wenn es sich um ein bewegende Objekt handelt, kehrt der Prozessablauf wieder zum Schritt S202 zurück, um den relativen Abstand und die relative Geschwindigkeit eines großen stationären Objektes aus der Bewegungsgeschwindigkeit Vm der Radarvorrichtung 100 vorherzusagen. Wenn es sich um ein stationäres Objekt handelt, kehrt der Prozessablauf wieder zum Schritt S101 zurück.
Mit der Radarvorrichtung 100A gemäß der obigen Ausführungsform ist es weiterhin möglich zu bestimmen, ob das gewählte Hindernis ein stationäres Objekt ist oder ob nicht, oder ob es ein sich bewegendes Objekt im Vergleich mit der Radarvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform ist, oder nicht. Daher kann das sich bewegende Objekt, von dem sich der relative Abstand des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung 100A leicht ändert, und das ein hohes Aufprallrisiko hat, gemessen werden, während der Einfluss des stationären Objekts beseitigt wird, und das Aufprallrisiko der Radarvorrichtung 100A auf das Hindernis kann schneller detektiert werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Übertragungssignal TS so gesteuert, dass das Schwebungssignal eines großen Hindernisses bei der nächsten Messung beseitigt werden kann, und daher wird es möglich, den relativen Abstand und die relative Geschwindigkeit eines kleinen Hindernisses, das das große Hindernis versperrt, mit einer geringen Arbeitsbelastung zu berechnen.
Bezugszeichenliste

100, 100A: Radarvorrichtung
1: Oszillator
2: Sendeantenne
3: Empfangsantenne
4: Mischer
5: Empfangssteuerschaltung
6: Umschaltkreis
7: Frequenzanalyseschaltung
8: Relativgeschwindigkeits-Berechnungsschaltung
9: Relativabstands-Berechnungsschaltung
10: Objektdetektionsschaltung
11: Objektselektionsschaltung
12, 12A: Bewegungsvorhersageschaltung
121: Relativgeschwindigkeitshistorien-Speicherschaltung
122: Relativabstandshistorien-Speicherschaltung
123: Statistikschaltung
13: Steuerspannungs-Generatorschaltung
14: Störkontrollschaltung
15: Radar-Bewegungsgeschwindigkeits-Detektorschaltung
124: Stationäre Objektdiskriminatorschaltung
125: Radar-Bewegungsgeschwindigkeits-Speicherschaltung

Claims

Radarvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Sendeantenne, die ein Übertragungssignal zur Detektion eines Hindernisses ausstrahlt, und eine Empfangsantenne, die eine reflektierte Welle, die an dem Hindernis reflektiert worden ist, als Empfangssignal empfängt, wobei die Radarvorrichtung Folgendes aufweist: einen Oszillator, der konfiguriert ist, um das Übertragungssignal zu generieren, dessen Frequenz bezogen auf die Zeit linear ansteigt oder abfällt; eine Störungsbeseitigungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine Frequenzkomponente einer vorbestimmten Frequenz fc zu beseitigen; einen Mischer, der konfiguriert ist, um ein Schwebungssignal einer Frequenzdifferenz zwischen dem Übertragungssignal und dem Empfangssignal zu generieren; eine Objektdetektionseinrichtung, die konfiguriert ist, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Hindernisses auf der Grundlage eines Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals zu detektieren; Relativgeschwindigkeits- und Relativabstands-Berechnungseinrichtungen, die konfiguriert sind, um eine relative Geschwindigkeit und einen relativen Abstand des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung auf der Grundlage des Frequenzanalyseergebnisses des Schwebungssignals zu berechnen, wenn die Objektdetektionseinrichtung das Hindernis detektiert; eine Objektselektionseinrichtung, die konfiguriert ist, um ein Hindernis auf der Grundlage der relativen Geschwindigkeit und des relativen Abstands auszuwählen; eine Bewegungsvorhersage-Einrichtung, die konfiguriert ist, um eine relative Geschwindigkeit und einen relativen Abstand eines gewählten Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung bei der nächsten Messung zu bestimmen; und eine Steuerspannungs-Erzeugungseinrichtung, die konfiguriert ist, um das Übertragungssignal so zu steuern, dass das Schwebungssignal des gewählten Hindernisses durch die Störungsbeseitigungsschaltung bei der nächsten Messung auf der Grundlage der bestimmten relativen Geschwindigkeit und des relativen Abstands beseitigt wird.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerspannungs-Erzeugungseinrichtung eine Frequenzbetragsänderung Δfc pro Zeiteinheit und eine Übertragungszeitdauer steuert, so dass eine Frequenz des Schwebungssignals des gewählten Hindernisses zur vorbestimmten Frequenz fc wird.
Radarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Frequenzänderungsbetrag Δfc mit der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei C die Lichtgeschwindigkeit ist, V1 die relative Geschwindigkeit des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung bei der nächsten Messung ist, R1 der relative Abstand des Hindernisses bezüglich der Radarvorrichtung bei der nächsten Messung des gewählten Hindernisses ist, und f₁ eine zentrale Frequenz des Übertragungssignals ist, und wobei die Übertragungszeitdauer gleich oder größer ist als (2 × R1/C).
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bewegungsvorhersage-Einrichtung Folgendes aufweist: eine Relativgeschwindigkeitshistorien-Speicherschaltung, die zur Speicherung der relativen Geschwindigkeit konfiguriert ist, eine Relativabstandshistorien-Speicherschaltung, die zur Speicherung des relativen Abstands konfiguriert ist, und einen Statistikschaltung, die zur Vorhersage einer Bewegung unter Verwendung von Historien aus der Vergangenheit konfiguriert ist.
Radarvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Statistikschaltung einen Kalman-Filter aufweist.
Radarvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiterhin Folgendes aufweist: eine Einrichtung, die zur Detektion einer Bewegungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung konfiguriert ist; und eine stationäre Objektdiskriminatoreinrichtung, die zum Vergleich der relativen Geschwindigkeit des Hindernisses mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung konfiguriert ist, um auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zu bewerten, ob das Hindernis ein stationärer Gegenstand ist oder ob nicht.
Radarvorrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin eine Speichereinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, um die Bewegungsgeschwindigkeit der Radarvorrichtung zu speichern.