DE112017008200T5

DE112017008200T5 - Radarsignalverarbeitungsvorrichtung, Radarvorrichtung und Radarsignalverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE112017008200T5
Application number: DE112017008200.5T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Furuta; Hiroshi Sakamaki; Teruyuki HARA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2020-07-23
Also published as: WO2019116548A1; CN111433629A; JPWO2019116548A1; US20200301003A1; JP6825794B2; US11614533B2; CN111433629B

Abstract

Eine Kollisionsbestimmungseinheit (404) bestimmt, ob ein Fahrzeug (1000) mit einem Objekt (1001) kollidiert, wenn eine Doppler-Geschwindigkeitskomponente zwischen dem Fahrzeug (1000) und dem Objekt (1001) zu einem ersten Referenzwert variiert, oder wenn das Fahrzeug (1000) in einen Bereich R gefahren ist, der dem ersten Referenzwert entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung und eine Radarvorrichtung und ein Radarsignalverarbeitungsverfahren unter Verwendung der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung.
Stand der Technik
Herkömmliche fahrzeugeigene Radare haben eine geringe Genauigkeit der Winkelmessung in der Höhenrichtung, und daher gibt es Fälle, in denen obere Strukturen (z. B. Schilder, Viadukte, Straßenbäume usw.), die hinreichend höher sind als die Höhe eines Fahrzeugs (größer oder gleich 4,5 m), fälschlicherweise als Objekte auf einer Fahrbahn erkannt werden. In der Zwischenzeit wird z.B. bei einer in Patentliteratur 1 beschriebenen Radarvorrichtung eine obere Struktur bestimmt, wobei als Referenz ein erster Nullpunkt eines Antennen-Richtdiagramms verwendet wird. Der erste Nullpunkt bezieht sich auf einen Erhebungswinkel, bei dem die Empfangsempfindlichkeit der Antenne zwischen der Hauptkeule und einer ersten Nebenkeule der Antenne 0 wird. Die in Patentliteratur 1 beschriebene Radarvorrichtung schätzt die Höhe eines zu erfassenden Objekts anhand der Tatsache, dass der Abstand von einem Fahrzeug zum ersten Nullpunkt, der im Antennenrichtmuster erzeugt wird, proportional zur Höhe eines zu erfassenden Objekts ist.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2012-18058 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Radarvorrichtung ist es jedoch notwendig, sich dem zu erfassenden Objekt so lange zu nähern, bis der erste Nullpunkt im Antennenrichtdiagramm erzeugt wird, und somit besteht der Nachteil, dass es Zeit braucht, um festzustellen, ob es sich bei dem zu erfassenden Objekt um eine obere Struktur handelt.
Wenn z.B. die Höhe des zu erfassenden Objekts gering ist, wird der erste Nullpunkt im Antennenrichtwirkungsdiagramm nicht erzeugt, es sei denn, die Radarvorrichtung nähert sich dem Objekt ausreichend. Aus diesem Grund kann die in Patentliteratur 1 beschriebene Radarvorrichtung die Höhe des Objekts erst dann abschätzen, wenn der erste Nullpunkt im Antennenrichtwirkungsdiagramm erzeugt wird.
Darüber hinaus bestimmt die in Patentliteratur 1 beschriebene Radarvorrichtung den ersten Nullpunkt durch Simulation unter der Annahme, dass die Anzahl der zu erfassenden Objekte eins ist.
In einer realen Umgebung gibt es jedoch Fälle, in denen es schwierig ist, einen ersten Nullpunkt genau zu bestimmen, da sich die Wellenformen der von mehreren Objekten reflektierten Signalwellen überlappen.
In diesem Fall wird die in Patentliteratur 1 beschriebene Schätzgenauigkeit der Höhe einer oberen Struktur in der Radarvorrichtung verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung löst den obigen Nachteil, und ein Gegenstand der Erfindung ist es, eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung, eine Radarvorrichtung und ein Radarsignalverarbeitungsverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Kollisionsbestimmung zwischen einem Fahrzeug und einem darüber liegenden Objekt genau und prompt durchzuführen.
Lösung des Problems
Eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fourier-Transformationseinheit, eine Spitzenwert-Detektionseinheit, eine Azimut-Detektionseinheit, eine Objektpositionsbestimmungseinheit und eine erste Kollisionsbestimmungseinheit. Die Fourier-Transformationseinheit erzeugt eine FR-Abbildung, in der der relative Abstand und die relative Geschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt dem Signalintensitätspegel eines Empfangssignals zugeordnet werden, indem eine Fourier-Transformation an einem Empfangssignal einer Funkwelle durchgeführt wird, die in die Nähe des Fahrzeugs gesendet und von einem Objekt reflektiert wird. Die Spitzenwert-Detektionseinheit detektiert einen Spitzenwert des Signalintensitätspegels auf der Grundlage der von der Fourier-Transformationseinheit erzeugten FR-Abbildung. Die Azimut-Detektionseinheit detektiert den Azimut des Objekts auf der Grundlage der Detektionsinformation des von der Spitzenwert-Detektionseinheit detektierten Spitzenwertes des Signalpegels. Die Objektpositionsbestimmungseinheit bestimmt auf der Grundlage der Detektionsinformation des von der Azimut-Detektionseinheit detektierten Azimuts, ob sich das Objekt an einer Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs befindet. Die erste Kollisionsbestimmungseinheit bestimmt auf der Grundlage von Daten, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem an einer in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position befindlichen Objekt zu dem Zeitpunkt angeben, zu dem ein Betrag der Variation einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs in Bezug auf das an der in der Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position befindliche Objekt einen ersten Referenzwert erreicht hat, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, dessen Anwesenheit an der Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch die Objektpositionsbestimmungseinheit bestimmt wurde, oder wenn das Fahrzeug eine Strecke zurückgelegt hat, die dem ersten Referenzwert entspricht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung, ob ein Fahrzeug mit einem Objekt kollidiert, wenn eine Doppler-Geschwindigkeitskomponente zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt auf einen ersten Referenzwert variiert oder wenn das Fahrzeug auf einen Abstand fährt, der dem ersten Referenzwert entspricht. Infolgedessen kann die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung eine Kollisionsbestimmung zwischen dem Fahrzeug und einem darüber liegenden Objekt genau und zeitnah durchführen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2A ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware-Konfiguration veranschaulicht, die die Funktion einer Radarsignalverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung implementiert.
2B ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware-Konfiguration zur Ausführung von Software veranschaulicht, die die Funktion der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform implementiert.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Radarsignalverarbeitungsverfahren entsprechend der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Objekt und einem Fahrzeug veranschaulicht, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist.
5A ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und einem Objekt, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug befindet, veranschaulicht.
5B ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und einem Objekt, das sich auf einer Seite des Fahrzeugs in Fahrtrichtung befindet, veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und dem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Position des Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und einer Position über dem Fahrzeug in Fahrtrichtung in einem unteren Grenzabstand von der horizontalen Ebene, auf der das Fahrzeug passieren kann, veranschaulicht.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Kollisionsbestimmung in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und dem Objekt veranschaulicht, das sich an einer Position oberhalb des Fahrzeugs in Fahrtrichtung an einer Position befindet, die höher als der untere Grenzabstand von der horizontalen Ebene ist, auf der das Fahrzeug passieren kann.
10 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt in einem Fall veranschaulicht, in dem der Referenzwert des Betrags der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, in Bezug auf das Objekt unterschiedliche Werte hat. 11 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und dem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt veranschaulicht.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform angeordnet ist, einem Objekt, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug befindet, und einem vorausfahrenden Fahrzeug des Fahrzeugs veranschaulicht.
14 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Kollisionsbestimmung in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform angeordnet ist, der Doppler-Geschwindigkeit in Bezug auf ein Objekt und der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug veranschaulicht.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer dritten Verkörperung der Erfindung veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform angeordnet ist, einem Objekt, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug befindet, und einem vorausfahrenden Fahrzeug des Fahrzeugs veranschaulicht.
18 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform angebracht ist, der Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs in Bezug auf ein Objekt, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug befindet, und der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug veranschaulicht.
19 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Kollisionsbestimmung in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen dem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug befindlichen Objekt und dem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug veranschaulicht, wenn angenommen wird, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, auf dem die Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform angeordnet ist, konstant ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Um die vorliegende Erfindung näher zu beschreiben, werden im Folgenden Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die Radarvorrichtung 1 ist eine fahrzeugeigenes Radarvorrichtung und erfasst die Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug und einem um das Fahrzeug herum befindlichen Objekt. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Radarvorrichtung 1 eine Eingangseinheit 2, eine Analog-Digital-Wandlereinheit (ADC) 3, eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 und eine Ausgangseinheit 5.
Die Eingabeeinheit 2 empfängt eine Funkwelle, die in die Nähe des Fahrzeugs gesendet und von einem Objekt reflektiert wird. Die Eingangseinheit 2 kann z.B. durch eine Empfangsantenne realisiert werden, die eine von einer Sendeantenne in die Nähe des Fahrzeugs gesendete, von einem Objekt reflektierte und bei der Radarvorrichtung 1 ankommende Funkwelle empfängt.
Die ADC-Einheit 3 wandelt das analoge Signal der von der Eingangseinheit 2 empfangenen Funkwelle durch Abtastung mit einer voreingestellten Abtastfrequenz in ein digitales Signal um.
Die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 bestimmt auf der Grundlage eines Ergebnisses der Signalverarbeitung des von der ADC-Einheit 3 eingegebenen digitalen Signals, ob das Fahrzeug mit dem Objekt um das Fahrzeug herum kollidiert. Die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 umfasst als ihre Komponenten eine Signalverarbeitungseinheit 40 und eine Speichereinheit 41. Die Signalverarbeitungseinheit 40 umfasst eine Fourier-Transformationseinheit 400, eine Spitzenwert-Detektionseinheit 401, eine Azimut-Detektionseinheit 402, eine Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und eine Kollisionsbestimmungseinheit 404.
Die Ausgabeeinheit 5 gibt ein Bestimmungsergebnis darüber aus, ob das Fahrzeug durch die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 mit dem Objekt kollidiert. Beispielsweise wird ein Bestimmungsergebnis, dass das Fahrzeug mit dem Objekt kollidieren könnte, an eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuervorrichtung ausgegeben, die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steuert. Die Fahrzeuggeschwindigkeitssteuervorrichtung steuert die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage des von der Ausgabeeinheit 5 eingegebenen Bestimmungsergebnisses, so dass das Fahrzeug nicht mit dem Objekt kollidiert.
Die Signalverarbeitungseinheit 40 in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 ist eine Komponente, die auf der Grundlage des Ergebnisses der Signalverarbeitung des von der ADC-Einheit 3 eingegebenen digitalen Signals bestimmt, ob das Fahrzeug mit dem Objekt um das Fahrzeug herum kollidiert. Die Speichereinheit 41 speichert ein Empfangssignal, das von der ADC-Einheit 3 in ein digitales Signal umgewandelt wird. Die Speichereinheit 41 speichert auch Tabellendaten, die die Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dem relativen Abstand (im Folgenden als Reichweite bezeichnet) zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt anzeigen, das sich an einer vom Fahrzeug entfernten Stelle in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs befindet.
Die Fourier-Transformationseinheit 400 erzeugt eine Frequenzbereichskarte (im Folgenden als FR-Karte bezeichnet), indem sie eine Fourier-Transformation des von der ADC-Einheit 3 eingegebenen Empfangssignals in Richtung der Reichweite und in Richtung der Dopplergeschwindigkeit durchführt. Die FR-Karte ist eine zweidimensionale Karte, in der der relative Abstand und die relative Geschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt mit dem Signalintensitätspegel eines Empfangssignals (im Folgenden als Signalpegel bezeichnet) verknüpft sind.
Die Spitzenwert-Detektionseinheit 401 detektiert einen Spitzenwert des Signalpegels auf der Grundlage der von der Fourier-Transformationseinheit 400 erzeugten FR-Abbildung. Beispielsweise verwendet die Spitzenwert-Detektionseinheit 401 eine konstante Fehlalarmrate (CFAR), um einen Signalpegel zu erkennen, der einen Schwellenwert in der FR-Abbildung überschreitet. Der Spitzenwert des Signalpegels, der den Schwellenwert überschreitet, zeigt an, dass ein Objekt um das Fahrzeug herum vorhanden ist.
Die Detektionsinformation des von der Spitzenwert-Detektionseinheit 401 detektierten Spitzenwertes des Signalpegels wird an die Azimut-Detektionseinheit 402 ausgegeben.
Die Azimut-Detektionseinheit 402 detektiert den Azimut des Objekts auf der Grundlage der Detektionsinformation des Spitzenwertes des von der Spitzenwert-Detektionseinheit 401 detektierten Signalpegels.
Beispielsweise führt die Azimut-Detektionseinheit 402 eine Eingangsrichtungsschätzverarbeitung unter Verwendung einer Korrelationsmatrix und eines Eigenvektors des Empfangssignals auf der Grundlage der Detektionsinformation des Spitzenwertes des Signalpegels durch, um den Eigenwert der Korrelationsmatrix zu berechnen. Die Azimut-Detektionseinheit 402 schätzt die Anzahl der ankommenden Wellen auf der Grundlage der Anzahl der Eigenwerte, die größer als die Leistung des thermischen Rauschens sind, und detektiert den Azimut des Objekts auf der Grundlage der geschätzten Anzahl der ankommenden Wellen. Zur Schätzung des Azimuts des Objekts kann das MUSIC-Verfahren oder das ESPRIT-Verfahren verwendet werden.
Informationen über den Azimut des von der Azimut-Detektionseinheit 402 detektierten Objekts werden an die Objektpositionsbestimmungseinheit 403 ausgegeben und weiter in der Speichereinheit 41 gespeichert. [0018] Die Objektpositionsbestimmungseinheit 403 bestimmt auf der Grundlage der von der Azimut-Detektionseinheit 402 detektierten Detektionsinformation des Azimuts des Objekts, ob sich das Objekt an einer Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs befindet.
Zum Beispiel bestimmt die Objektpositionsbestimmungseinheit 403 aus den um das Fahrzeug herum vorhandenen Objekten ein Objekt, das an einer Position vorhanden ist, die in Fahrtrichtung einen Abstand vom Fahrzeug innerhalb eines bestimmten Wertes hat, als ein Objekt, das an einer Position vorhanden ist, an der die Möglichkeit einer Kollision mit dem Fahrzeug besteht.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404 ist eine erste Kollisionsbestimmungseinheit zur Bestimmung, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, das von der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 als an einer Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs anwesend bestimmt wurde. Zum Beispiel bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404 auf der Grundlage von Daten, die die Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Entfernung zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug angeben, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, und zwar zu dem Zeitpunkt, wenn der Betrag der Variation einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs in Bezug auf das Objekt, das sich an einer in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position befindet, einen ersten Referenzwert erreicht hat oder wenn das Fahrzeug eine Entfernung zurückgelegt hat, die dem ersten Referenzwert entspricht. Der erste Referenzwert ist ein Bezugswert für den Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs in Bezug auf das Objekt. Wenn die Doppler-Geschwindigkeitskomponente um den ersten Referenzwert variiert, kann ein Bereich bestimmt werden, der der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt entspricht.
2A ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware-Konfiguration zur Implementierung der Funktion der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 veranschaulicht. 2B ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware-Konfiguration zur Ausführung von Software zur Implementierung der Funktion der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 veranschaulicht. Die in 1 dargestellte Speichereinheit 41 wird durch die in 2A und 2B dargestellte Speichereinheit 101 implementiert.
Die Funktionen der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404 in der Radarsignalverarbeitungseinrichtung 4 werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Mit anderen Worten, die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung jedes einzelnen von mehreren Verarbeitungsschritten in dem in 3 dargestellten Flussdiagramm, wie später beschrieben.
Die Verarbeitungsschaltung kann eine dedizierte Hardware oder eine Zentraleinheit (CPU) sein, die ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
In einem Fall, in dem es sich bei der Verarbeitungsschaltung um dedizierte Hardware handelt, wie in 2A dargestellt, entspricht die Verarbeitungsschaltung 100 beispielsweise einer einzelnen Schaltung, einer zusammengesetzten Schaltung, einem programmierten Prozessor, einem parallel programmierten Prozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem FPGA (Field Programmable Gate Array) oder einer Kombination davon.
In dem Fall, dass die Verarbeitungsschaltung der in 2B dargestellte Prozessor 102 ist, wird jede Funktion der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404 in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert. Die Software oder die Firmware wird als Programm beschrieben und ist im Speicher 103 abgelegt.
Der Prozessor 102 liest das im Speicher 103 gespeicherte Programm aus und führt es aus und implementiert dabei jede Funktion der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404 in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4. Das heißt, die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 enthält den Speicher 103 zur Speicherung von Programmen, deren Ausführung durch den Prozessor 102 zur Ausführung der in 3 dargestellten Verarbeitungsfolge führt. Diese Programme veranlassen einen Computer, die Verfahren oder Methoden der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404 auszuführen.
Der Speicher 103 entspricht einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher, wie z.B. einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem Flash-Speicher, einem löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einem Elektro-EPROM (EEPROM); einer Magnetplatte, einer flexiblen Platte, einer optischen Platte, einer Compact Disc, einer Minidisc oder einer DVD.
Ein Teil der Funktionen der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404 kann durch dedizierte Hardware implementiert werden, und ein anderer Teil davon kann durch Software oder Firmware implementiert werden.
Beispielsweise werden die Funktionen der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401 und der Azimut-Detektionseinheit 402 durch eine Verarbeitungsschaltung 100 als dedizierte Hardware implementiert. Die Funktionen der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404 können durch den Prozessor 102 implementiert werden, der ein im Speicher 103 gespeichertes Programm ausführt.
Auf diese Weise kann die Verarbeitungsschaltung jede oben beschriebene Funktion durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon implementieren.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Radarsignalverarbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Die Fourier-Transformationseinheit 400 erzeugt eine FR-Abbildung, indem sie eine Fourier-Transformation eines Empfangssignals durchführt, das von der ADC-Einheit 3 in ein digitales Signal umgewandelt wird (Schritt ST1). Anschließend detektiert die Spitzenwert-Detektionseinheit 401 einen Spitzenwert des Signalpegels auf der Grundlage der von der Fourier-Transformationseinheit 400 eingegebenen FR-Abbildung (Schritt ST2). Die Azimut-Detektoreinheit 402 detektiert den Azimut des Objekts auf der Grundlage der Detektionsinformation der von der Spitzenwert-Detektoreinheit 401 detektierten Spitze des Signalpegels (Schritt ST3).
Die Objektpositionsbestimmungseinheit 403 bestimmt auf der Grundlage der Detektionsinformation des Azimuts des von der Azimut-Detektionseinheit 402 detektierten Objekts (Schritt ST4), ob das Objekt in Fahrtrichtung des Fahrzeugs positioniert ist. 4 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1 angeordnet ist, und einem Objekt 1001 darstellt. In 4 ist die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000 die Richtung der Y-Achse, und die Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000 ist die Richtung der X-Achse.
Ein Winkel, der durch die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000 und die Richtung vom Fahrzeug 1000 zum Objekt 1001 gebildet wird, ist ein Azimuthwinkel 9. Ein Bereich R ist ein relativer Abstand zwischen dem fahrenden Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001. Die Objektpositionsbestimmungseinheit 403 bestimmt aus den um das Fahrzeug 1000 herum vorhandenen Objekten das Objekt 1001, das sich an einer Position mit der X-Koordinate h = Rsinθ innerhalb eines bestimmten Wertes befindet, als ein Objekt, das sich an einer Position befindet, an der die Möglichkeit einer Kollision mit dem Fahrzeug 1000 besteht.
Es ist zu beachten, dass, obwohl die X-Koordinate von h = Rsin θ des Objekts 1001 als Referenz bei der Positionsbestimmung verwendet wird, z.B. die Fahrzeugbreite oder die Fahrbahnbreite als Referenz verwendet werden kann.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404 bestimmt, ob das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, und zwar auf der Grundlage einer Variation einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001, das sich an einer in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000 entfernten Position befindet (Schritt ST5).
5A ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1 angeordnet ist, und dem Objekt 1001, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug 1000 befindet, darstellt. 5B ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1 angebracht ist, und dem Objekt 1001, das sich in Fahrtrichtung auf einer Seite des Fahrzeugs 1000 befindet, veranschaulicht. In 5A und 5B wird angenommen, dass das Fahrzeug 1000 mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V fährt und dass das Objekt 1001 stationär ist.
Die in 5A und 5B dargestellten Objekte 1001 haben beide den gleichen Abstand h in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000, und somit sind die Doppler-Geschwindigkeitskomponenten Vcosθ des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf die Objekte 1001 gleich. Das in 5B dargestellte Objekt 1001 hat eine X-Koordinate h = Rsin9, die den bestimmten Wert überschreitet und von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000 abweicht, und wird daher von der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 als an einer Position bestimmt, an der keine Möglichkeit einer Kollision mit dem Fahrzeug 1000 besteht. Andererseits hat das in 5A dargestellte Objekt 1001 eine X-Koordinate von h = Rsinθ innerhalb des bestimmten Wertes, und somit wird von der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 festgestellt, dass die Möglichkeit einer Kollision mit dem Fahrzeug 1000 besteht. Daher bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, ob das Fahrzeug 1000 mit dem in 5A dargestellten Objekt 1001 kollidiert, wenn das Fahrzeug 1000 fährt.
6 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und dem Bereich R zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 veranschaulicht. Die in 6 dargestellten Kurvendaten a zeigen eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und der Entfernung R zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001, wenn der Betrag der Variation in einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 den ersten Referenzwert erreicht. Aus den Kurvendaten a kann der Bereich R entsprechend der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 erhalten werden, wenn die Doppler-Geschwindigkeitskomponente um den ersten Referenzwert variiert.
Wenn z.B. die Auflösung der Doppler-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 als erster Referenzwert eingestellt ist, erhält man aus den Kurvendaten a eine Beziehung, in der die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 mit zunehmender Entfernung R zunimmt. Wenn die Doppler-Geschwindigkeitskomponente um den ersten Referenzwert variiert, befindet sich das Objekt 1001 an einer Position, die in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1000 entfernt ist. Die Entsprechungsbeziehung zwischen der Entfernung R und der durch die Kurvendaten a angezeigten Fahrzeuggeschwindigkeit V variiert in Abhängigkeit von der Auflösung der Dopplergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 und dem vertikalen Abstand h (Höhe) des Objekts 1001.
In einem Fall, in dem die Werte der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und des Bereichs R im Bereich A liegen, wobei die Kurvendaten a in 6 als Grenze dargestellt sind, erreicht der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert (Auflösungswert) bei einem großen Bereich R. Die Werte der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und des Bereichs R im Bereich A haben eine geringe Auflösung der Doppler-Geschwindigkeit, d.h. eine hohe Auflösung, und sind Werte, wenn der vertikale Abstand h des Objekts 1001 groß ist.
Wie oben beschrieben, erreicht in einem Fall, in dem der erste Referenzwert der Auflösungswert der Doppler-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 ist, der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert in einem großen Bereich R, je höher die Auflösung der Doppler-Geschwindigkeit ist oder je größer der vertikale Abstand h des Objekts 1001 ist (je höher in Bezug auf die horizontale Ebene).
Es ist zu beachten, dass, je größer die Reichweite R ist, das Objekt 1001 sich weiter im Hinteren des Fahrzeugs 1000 befindet.
Wenn andererseits die Werte der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und des Bereichs R im Bereich B liegen, der durch die Kurvendaten a in 6 als Grenze dargestellt ist, erreicht der Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert bei einem kleinen Bereich R. Die Werte der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und des Bereichs R im Bereich B haben eine große Auflösung der Doppler-Geschwindigkeit, d.h. eine geringe Auflösung, und sind Werte, wenn der vertikale Abstand h des Objekts 1001 klein ist.
In einem Fall, in dem der erste Referenzwert der Auflösungswert der Doppler-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 ist, erreicht der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert in einem kleinen Bereich R, je geringer die Auflösung der Doppler-Geschwindigkeit ist oder je kleiner der vertikale Abstand h des Objekts 1001 ist (je geringer in Bezug auf die horizontale Ebene).
Es ist zu beachten, dass je kleiner die Entfernung R ist, desto mehr muss sich das Fahrzeug 1000 dem Objekt 1001 nähern, damit die Doppler-Geschwindigkeitskomponente um den ersten Referenzwert variiert.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Position des Fahrzeugs 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1 angeordnet ist, und einer Position über dem Fahrzeug 1000 in Fahrtrichtung bei einem unteren Grenzabstand h von der horizontalen Ebene, auf der das Fahrzeug 1000 passieren kann, veranschaulicht. Die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und der Bereich R, wenn die Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ des in 7 dargestellten Fahrzeugs 1000 um einen bestimmten Wert (erster Referenzwert) schwankt, erhält man als Kurvendaten a, die in 6 dargestellt sind. Die Kollisionsbestimmungseinheit 404 kann anhand der in 6 dargestellten Kurvendaten a feststellen, ob sich das Objekt über dem fahrenden Fahrzeug 1000 in Fahrtrichtung in einem Abstand h von der horizontalen Ebene befindet, auf der das Fahrzeug 1000 passieren kann.
Es ist zu beachten, dass die Kurvendaten a, die die Entsprechungsbeziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Bereich R angeben, im Voraus durch Experimente o.ä. berechnet und in der Speichereinheit 41 gespeichert werden können.
Als nächstes werden Details der Kollisionsbestimmungsverarbeitung beschrieben.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Kollisionsbestimmungsverarbeitung in der ersten Ausführungsform veranschaulicht und Einzelheiten der Verarbeitung in Schritt ST5 von 3 illustriert. Inzwischen ist 9 ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 veranschaulicht, das sich an einer Position über dem Fahrzeug 1000 in Fahrtrichtung an einer Stelle befindet, die höher ist als der untere Grenzabstand h von der horizontalen Ebene, auf der das Fahrzeug 1000 passieren kann.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404 misst die Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das in 9 dargestellte Objekt 1001 zur Messzeit (Schritt ST1a).
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404 bestimmt, ob die im Schritt ST1a gemessene Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcos9 um mehr als oder gleich dem ersten Referenzwert variiert hat (Schritt ST2a).
Der erste Referenzwert kann z.B. ein ganzzahliges Vielfaches (eine ganze Zahl größer oder gleich 1) der Doppler-Geschwindigkeitsauflösung des Fahrzeugs 1000 relativ zum Objekt 1001 sein.
Wenn hier festgestellt wird, dass der Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcos9 größer oder gleich dem ersten Referenzwert ist (Schritt ST2a: JA), erfasst die Kollisionsbestimmungseinheit 404 die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und den Bereich R zu dem Zeitpunkt, an dem der Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ den ersten Referenzwert erreicht hat (Schritt ST3a). Zum Beispiel erfasst die kollisionsbestimmende Einheit 404 die Fahrzeuggeschwindigkeit V von einer auf dem Fahrzeug 1000 montierten Fahrzeugsteuereinheit (nicht abgebildet) und den Bereich R von der Objektpositionsbestimmungseinheit 403. Selbst wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V im Laufe der Zeit ändert, erfasst die Kollisionsbestimmungseinheit 404 die Fahrzeuggeschwindigkeit V zu dem Zeitpunkt, zu dem der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ den ersten Referenzwert erreicht hat.
Als nächstes bestätigt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der im Schritt ST3a ermittelte Bereich R Werte im Bereich A mit den in 6 dargestellten Kurvendaten a als Grenze haben (Schritt ST4a). Es ist zu beachten, dass durch die Einstellung einer Vielzahl verschiedener erster Referenzwerte für das Ausmaß der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente eine Vielzahl von Kurvendaten erhalten werden kann, die als Referenz für die Kollisionsbestimmung dienen.
10 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und dem Bereich R in einem Fall veranschaulicht, in dem der erste Referenzwert für den Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 unterschiedliche Werte hat. In 10 veranschaulicht jede der Kurvendaten a1 und der Kurvendaten a2 eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Bereich R in einem Fall, in dem unterschiedliche Doppler-Geschwindigkeitsauflösungswerte als erster Referenzwert festgelegt sind. Die Speichereinheit 41 speichert die Kurvendaten a entsprechend dem ersten Referenzwert zur Messzeit.
Im Schritt ST4a liest die Kollisionsbestimmungseinheit 404 die Kurvendaten a, die dem ersten Referenzwert zur Messzeit entsprechen, aus der Speichereinheit 41 und bestätigt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R, die im Schritt ST3a erfasst wurden, Werte im Bereich A mit den gelesenen Kurvendaten a als Grenze haben. Wenn hier die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R Werte in der Region A mit den Kurvendaten a als Grenze haben (Schritt ST4a: JA), bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert (Schritt ST5a).
11 ist ein Diagramm, das die Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und dem Bereich R veranschaulicht, in dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und ein Bereich R, der zur Region A gehört, aufgetragen sind. Wie in 11 dargestellt, ist in einem Fall, in dem die Darstellung d der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Bereichs R Werte in der Region A mit den Kurvendaten a als Grenze darstellt, der vertikale Abstand h an einer Position, an der das Objekt 1001 vorhanden ist, größer (höher) als ein Abstand h, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R den ersten Referenzwert erreichen. Infolgedessen kann die Kollisionsbestimmungseinheit 404 feststellen, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert. Daher kann das Fahrzeug 1000 direkt unter dem Objekt 1001 hindurchfahren.
Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R Werte in der Region B mit den Kurvendaten a als Grenze haben (Schritt ST4a: NEIN), bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert (Schritt ST6a). In einem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R Werte in dem Bereich B mit den Kurvendaten a als Grenze haben, ist der vertikale Abstand h an einer Position, an der das Objekt 1001 vorhanden ist, kleiner (niedriger) als der Abstand h, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R den Referenzwert erreichen. Infolgedessen kann die Kollisionsbestimmungseinheit 404 bestimmen, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert. Daher kann das Fahrzeug 1000 nicht direkt unter dem Objekt 1001 hindurchfahren.
Wenn bestimmt wird, dass der Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcos9 kleiner als der Referenzwert ist (Schritt ST2a: NEIN), bestätigt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, ob der Bereich R auf den Kurvendaten a bei der aktuellen Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 erreicht wird (Schritt ST7a).
Eine in 10 dargestellte Gerade b stellt die zeitliche Variation der Fahrzeuggeschwindigkeit V dar. Der Schnittpunkt c1 zwischen der Geraden b und den Kurvendaten a1 stellt die Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Bereichs R zu dem Zeitpunkt dar, an dem der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ den den Kurvendaten a1 entsprechenden Referenzwert erreicht hat. In ähnlicher Weise stellt der Schnittpunkt c2 zwischen der Geraden b und den Kurvendaten a2 die Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Bereichs R zu dem Zeitpunkt dar, zu dem der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ den Referenzwert erreicht hat, der den Kurvendaten a2 entspricht.
Wenn der Bereich R auf den Kurvendaten a bei der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 zum Zeitpunkt der Durchführung des Schrittes ST7a erreicht wird, d.h. wenn sich die Gerade b und die Kurvendaten a schneiden (Schritt ST7a: JA), wird davon ausgegangen, dass die Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ fast nicht von der Messzeit abweicht, zu der der Schritt ST1a durchgeführt wurde. In diesem Fall bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, dass der vertikale Abstand h an der Stelle, an der sich das Objekt 1001 befindet, kleiner (geringer) ist als der Abstand h, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Bereich R die Referenzwerte erreichen, und bestimmt, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert (Schritt ST6a).
Wenn der Bereich R auf den Kurvendaten a bei der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 zum Zeitpunkt der Durchführung des Schrittes ST7a nicht erreicht wird, d.h. wenn sich die Gerade b und die Kurvendaten a nicht schneiden (Schritt ST7a: NEIN), kehrt die Kollisionsbestimmungseinheit 404 bei der nächsten Messzeit zur Verarbeitung von Schritt ST1a zurück.
Der Bereich R auf den Kurvendaten a entspricht dem Abstand, der dem ersten Referenzwert entspricht. Dass der Bereich R auf den Kurvendaten a bei der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 erreicht wird, bedeutet, dass das Fahrzeug 1000, das mit der Geschwindigkeit V fährt, den Abstand erreicht hat, der dem ersten Referenzwert entspricht.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, wenn eine Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcos9 kleiner als der erste Referenzwert in Schritt ST2a ist, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn das Fahrzeug 1000 den Bereich R auf den Kurvendaten a erreicht. In der Zwischenzeit kehrt die Kollisionsbestimmungseinheit 404 in einem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V variiert und der Bereich R zunimmt, nachdem die Bestimmung in Schritt ST2a durchgeführt wurde, zu Schritt ST1a zurück und führt die Kollisionsbestimmung bei dieser Fahrzeuggeschwindigkeit V durch.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404 in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform, ob das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn die Doppler-Geschwindigkeitskomponente zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 zum ersten Referenzwert variiert oder wenn das Fahrzeug 1000 sich in den Bereich R bewegt, der dem ersten Referenzwert entspricht. Zum Beispiel ist der erste Referenzwert ein Auflösungswert der Doppler-Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1000 relativ zum Objekt 1001. Der Bereich R, der dem ersten Referenzwert entspricht, wird länger, je höher die Auflösung der Dopplergeschwindigkeit ist oder je höher die Position des Objekts 1001 ist, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug 1000 befindet.
Darüber hinaus bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert erreicht und das Fahrzeug 1000 nicht in den Bereich R, der dem ersten Referenzwert entspricht, gefahren ist. Andererseits bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn der Betrag der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert nicht erreicht hat und das Fahrzeug 1000 in den Bereich R gefahren ist, der dem ersten Referenzwert entspricht. Infolgedessen kann die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4 die Kollisionsbestimmung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem oben vorhandenen Objekt 1001 genau und prompt durchführen.
Zweite Ausführungsform
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 1A nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In 12 wird die gleiche Komponente wie in 1 mit dem gleichen Symbol bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
Die Radarvorrichtung 1A ist eine fahrzeugeigene Radarvorrichtung und erfasst die Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug und einem um das Fahrzeug herum befindlichen Objekt. Wie in 12 dargestellt, enthält die Radarvorrichtung 1A eine Eingangseinheit 2, eine ADC-Einheit 3, eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A und eine Ausgangseinheit 5.
Die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A bestimmt auf der Grundlage des Ergebnisses der Signalverarbeitung eines von der ADC-Einheit 3 eingegebenen digitalen Signals, ob das Fahrzeug mit einem Objekt um das Fahrzeug herum kollidiert. Die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A enthält als ihre Komponenten eine Signalverarbeitungseinheit 40A, eine Speichereinheit 41 und eine Objektinformations-Verwaltungseinheit 42. Die Signalverarbeitungseinheit 40A enthält eine Fourier-Transformationseinheit 400, eine Spitzenwert-Detektionseinheit 401, eine Azimut-Detektionseinheit 402, eine Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und eine Kollisionsbestimmungseinheit 404A. Die Kollisionsbestimmungseinheit 404A ist eine erste Kollisionsbestimmungseinheit.
Die Objektinformations-Verwaltungseinheit 42 weist jeder Spitzenwert-Detektionsinformation des Signalpegels eines Empfangssignals eine Verwaltungsnummer zu und verwaltet für jede Verwaltungsnummer Parameter, die sich auf die Beziehung zwischen dem Zustand des Fahrzeugs und einem um das Fahrzeug herum befindlichen Objekt beziehen, sowie Attributdaten des Ortes, an dem sich das Fahrzeug befindet. Die Spitzenwert-Detektionsinformation enthält Daten zur Spezifizierung der Spitzenposition des Signalpegels des Empfangssignals und umfasst z.B. die Reichweite und die Doppler-Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt zum Zeitpunkt des Auftretens des Signalpegelspitzenwertes. Zu den oben genannten Parametern, die für jede Verwaltungsnummer verwaltet werden, gehören die Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt, die relative Geschwindigkeit, der Azimut, in dem sich das Objekt befindet, und ähnliches. Die Attributdaten zeigen z.B. an, dass sich das Fahrzeug auf einer Straße befindet.
Selbst wenn die Spitzenwert-Detektionseinheit 401 mehrere Spitzenwerte des Signalpegels des Empfangssignals als Folge einer in die Nähe des Fahrzeugs gesendeten Funkwelle detektiert, die von mehreren Objekten reflektiert und von der Eingabeeinheit 2 empfangen wird, verwaltet die Objektinformations-Verwaltungseinheit 42 die verschiedenen oben beschriebenen Informationsarten unter der Annahme, dass für jeden Spitzenwert ein Objekt vorhanden ist.
Die verschiedenen Arten von Informationen (Parameter und Attributdaten) werden in der Speichereinheit 41 gespeichert.
13 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1A angeordnet ist, einem in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug 1000 befindlichen Objekt 1001 und einem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 des Fahrzeugs 1000 darstellt. Das Fahrzeug 1000 fährt mit einer Geschwindigkeit V, und das vorausfahrende Fahrzeug 1002 fährt mit einer Geschwindigkeit V2. Die Kollisionsbestimmungseinheit 404A bestimmt, ob das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn eine Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Objekt (Vorgängerfahrzeug 1002), das sich außer dem Objekt 1001 in Fahrtrichtung um das Fahrzeug 1000 befindet, und dem Fahrzeug 1000 und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ besteht.
Die Funktionen der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404A in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Mit anderen Worten, die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung der Verarbeitung von Schritt ST1b bis Schritt ST8b, wie später mit Bezug auf 14 beschrieben wird. Die Verarbeitungsschaltung kann eine dedizierte Hardware oder ein Prozessor sein, der ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. 14 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung zur Kollisionsbestimmung in der zweiten Ausführungsform illustriert und Einzelheiten der Verarbeitung in Schritt ST5 von 3 veranschaulicht. Die Verarbeitung von Schritt ST3b bis Schritt ST8b in 14 ist ähnlich wie die Verarbeitung von Schritt ST2a bis Schritt ST7a in 8, und daher wird die Beschreibung davon ausgelassen.
Im Schritt ST1b misst die Kollisionsbestimmungseinheit 404A die Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 und die Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 zur Messzeit. Diese Messinformationen werden von der Objektinformations-Verwaltungseinheit 42 verwaltet.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404 bestimmt auf der Grundlage der von der Objektinformations-Verwaltungseinheit 42 (Schritt ST2b) verwalteten Informationen, ob es ein Objekt gibt, dessen Relativgeschwindigkeit mit der Doppler-Geschwindigkeitskomponente unter einer Vielzahl von Objekten übereinstimmt, die sich auf jeden von mehreren zur Messzeit von Schritt ST1b erfassten Spitzenpunkten beziehen. Wenn festgestellt wird, dass die Doppler-Geschwindigkeitskomponente mit der Relativgeschwindigkeit übereinstimmt (Schritt ST2b: JA), kehrt die Kollisionsbestimmungseinheit 404A zur nächsten Messzeit zum Schritt ST1b zurück.
Wird andererseits festgestellt, dass die Doppler-Geschwindigkeitskomponente und die Relativgeschwindigkeit nicht übereinstimmen, d.h. dass ein Unterschied zwischen den beiden besteht (Schritt ST2b: NEIN), fährt die Kollisionsbestimmungseinheit 404A mit der Verarbeitung von Schritt ST3b fort und führt die Verarbeitung von Schritt ST2a bis ST7a von aus.
15 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000, der Doppler-Geschwindigkeit in Bezug auf das Objekt 1001 und der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 veranschaulicht. In 15 repräsentieren die Daten b1 den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 und stellen die Geschwindigkeitsvariationen dar, wenn das Fahrzeug 1000 allmählich abgebremst wird. Währenddessen zeigt Daten e die zeitliche Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 an. Daten f gibt die zeitliche Variation der Relativgeschwindigkeit V2 - V1 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 an.
Am Schnittpunkt g zwischen den Daten e und f stimmen die Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 und die Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 überein. Da zu diesem Zeitpunkt das Objekt 1001 und das vorausfahrende Fahrzeug 1002 in einem Doppler-Geschwindigkeitsrahmen existieren, kann die Kollisionsbestimmungseinheit 404A die beiden nicht trennen.
Das heißt, es ist nicht möglich zu unterscheiden, ob der Bereich X ein Bereich in Bezug auf das Objekt 1001 oder ein Bereich in Bezug auf das vorausfahrende Fahrzeug 1002 ist. Aus diesem Grund führt die Kollisionsbestimmungseinheit 404A keine Kollisionsbestimmung durch, wenn die Doppler-Geschwindigkeitskomponente mit der Relativgeschwindigkeit übereinstimmt.
Es ist zu beachten, dass, obwohl es Fälle gibt, in denen die Doppler-Geschwindigkeitskomponente und die Relativgeschwindigkeit in einer tatsächlichen Umgebung vorübergehend übereinstimmen, in einem Fall, in dem die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 größer oder gleich einem bestimmten Wert ist, die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass die Beziehung, in der die beiden übereinstimmen, mit der Zeit verloren geht. In diesem Fall ist es, wie in 14 dargestellt, lediglich erforderlich, dass die Kollisionsbestimmung bei der nächsten Messzeit durchgeführt wird.
Wie oben beschrieben, bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404A in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A gemäß der zweiten Ausführungsform, ob das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn es eine Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Objekt (vorhergehendes Fahrzeug 1002), das sich außer dem Objekt 1001 um das Fahrzeug 1000 herum befindet, und dem Fahrzeug 1000 und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ gibt.
Infolgedessen kann die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4A eine Kollisionsbestimmung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 genau und prompt durchführen, selbst wenn ein Objekt wie das vorausfahrende Fahrzeug 1002 zusätzlich zu dem Objekt 1001 in der Nähe des Fahrzeugs 1000 vorhanden ist.
Dritte Ausführungsform
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 1B gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In 16 wird die gleiche Komponente wie in 1 und 12 mit dem gleichen Symbol bezeichnet, und Beschreibungen davon werden ausgelassen. Die Radarvorrichtung 1B ist eine fahrzeugeigene Radarvorrichtung und erfasst die Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug und einem um das Fahrzeug herum befindlichen Objekt. Wie in 16 dargestellt, enthält die Radarvorrichtung 1B eine Eingabeeinheit 2, eine ADC-Einheit 3, eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B und eine Ausgabeeinheit 5.
Die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B bestimmt auf der Grundlage des Ergebnisses der Signalverarbeitung eines von der ADC-Einheit 3 eingegebenen digitalen Signals, ob das Fahrzeug mit einem Objekt um das Fahrzeug herum kollidiert. Die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B enthält als ihre Komponenten eine Signalverarbeitungseinheit 40B, eine Speichereinheit 41 und eine Objektinformations-Verwaltungseinheit 42. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 40B enthält eine Fourier-Transformationseinheit 400, eine Spitzenwert-Detektionseinheit 401, eine Azimut-Detektionseinheit 402, eine Objektpositionsbestimmungseinheit 403, eine Kollisionsbestimmungseinheit 404B-1 und eine Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2. Die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-1 ist eine erste Kollisionsbestimmungseinheit, und die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 ist eine zweite Kollisionsbestimmungseinheit.
17 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1B angeordnet ist, einem Objekt 1001, das sich in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug 1000 befindet, und einem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 des Fahrzeugs 1000 veranschaulicht. Wie in der zweiten Ausführungsform bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-1, ob das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn eine Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen einem anderen als dem Objekt 1001 vorhandenen Objekt (vorausfahrendes Fahrzeug 1002) um das Fahrzeug 1000 herum und dem Fahrzeug 1000 und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ besteht.
18 ist ein Diagramm, das eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1B angeordnet ist, der Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001, das in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug 1000 vorhanden ist, und der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 darstellt. In 18 zeigen die Daten b2 den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000 an, und die Daten e1 zeigen den zeitlichen Verlauf der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ des Fahrzeugs 1000 in Bezug auf das Objekt 1001 an. Daten f1 gibt den zeitlichen Verlauf der Relativgeschwindigkeit V2 - V1 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 an.
Wie aus den Daten b2 hervorgeht, fährt das Fahrzeug 1000 in 18 mit einer Geschwindigkeit, die niedrig genug ist, um sofort anzuhalten (im Folgenden als die niedrige Geschwindigkeit bezeichnet). Wenn das Fahrzeug 1000 mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, wie aus den Daten e1 und den Daten f1 ersichtlich ist, gibt es fast keinen Unterschied zwischen der Doppler-Geschwindigkeitskomponente Vcosθ und der Relativgeschwindigkeit V-V2. In diesem Fall ist es nicht möglich, die Kollisionsbestimmung auf der Grundlage einer Änderung der Doppler-Geschwindigkeitskomponente durchzuführen, wie in der ersten und zweiten Ausführungsform dargestellt.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 bestimmt, ob die Kollisionsbestimmung auf der Grundlage einer Änderung der Reichweite in Bezug auf ein um das Fahrzeug 1000 herum erfasstes Objekt durchgeführt werden kann.
Konkret bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn der Betrag der Variation des Bereichs R zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 über die Zeit monoton abnimmt und der Betrag der Abnahme im Bereich R größer oder gleich einem zweiten Referenzwert ist.
Darüber hinaus bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn der Betrag der Variation des Bereichs R keine monotone Abnahme ist oder wenn der Betrag der Abnahme des Bereichs R kleiner als der zweite Referenzwert ist.
Die Funktionen der Fourier-Transformationseinheit 400, der Spitzenwert-Detektionseinheit 401, der Azimut-Detektionseinheit 402, der Objektpositionsbestimmungseinheit 403 und der Kollisionsbestimmungseinheit 404B-1 sowie der Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 in der Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B werden durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert.
Mit anderen Worten, die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B enthält eine Verarbeitungsschaltung zur Ausführung der Verarbeitung von Schritt ST1c bis Schritt ST5c, wie später mit Bezug auf 19 beschrieben wird.
Die Verarbeitungsschaltung kann eine dedizierte Hardware oder ein Prozessor sein, der ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. 19 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Kollisionsbestimmung in der dritten Ausführungsform veranschaulicht und Einzelheiten der Verarbeitung in Schritt ST5 von 3 veranschaulicht. Die in 19 dargestellte Verarbeitung zur Kollisionsbestimmung wird durchgeführt, wenn bei der Kollisionsbestimmung durch die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-1 festgestellt wird, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 misst den Bereich zwischen dem um das Fahrzeug 1000 herum erfassten Objekt und dem Fahrzeug 1000 über mehrere Zyklen (Schritt ST1c). Beispielsweise wird ein Zeitintervall für eine Funkwelle von der Aussendung in die Nähe des Fahrzeugs 1000 bis zum Empfang der von einem Objekt um das Fahrzeug 1000 herum reflektierten Funkwelle als ein Zyklus definiert. Die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 misst Reichweiten für mehrere Zyklen für jedes von mehreren Objekten, die um das Fahrzeug 1000 herum erfasst werden.
20 ist ein Diagramm, das eine Entsprechungsbeziehung zwischen der Entfernung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001, der Entfernung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 und der Zeit in einem Fall veranschaulicht, in dem angenommen wird, dass die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 1000, auf dem die Radarvorrichtung 1B angeordnet ist, konstant ist. In 20 geben die Daten h die zeitliche Variation der Entfernung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 und die Daten i die zeitliche Variation der Entfernung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 an.
In dem Fall, dass das Fahrzeug 1000 mit einer konstanten niedrigen Geschwindigkeit fährt, wie aus den Daten h hervorgeht, nimmt die Entfernung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 mit der Zeit monoton ab.
Andererseits, wie aus den Daten i ersichtlich, nimmt die Entfernung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 wiederholt unregelmäßig zu und ab.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 unterscheidet das Objekt 1001 und das vorausfahrende Fahrzeug 1002 von der Größe der Schwankung der Reichweite, indem sie solche Merkmale der zeitlichen Variation der Reichweite verwendet.
Die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 bestätigt, ob die in Schritt ST1c gemessene zeitliche Variation der Reichweite eine monotone Abnahme (Schritt ST2c) ist. Wenn der zeitliche Verlauf der Entfernung eine monotone Abnahme ist (Schritt ST2c: JA), kann festgestellt werden, dass die Entfernung in Bezug auf das Objekt 1001 ist. In diesem Fall bestätigt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, ob der Betrag der monotonen Abnahme größer oder gleich dem zweiten Referenzwert ist (Schritt ST3c).
Der zweite Referenzwert kann mit Hilfe des Betrags der Variation der Doppler-Geschwindigkeitskomponente bestimmt werden, der in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist. Geht man beispielsweise davon aus, dass die Höhe (Abstand h) des Objekts 1001 von der Horizontalebene der untere Grenzabstand ist, den das in 7 dargestellte Fahrzeug 1000 passieren kann, erhält man die in 20 dargestellten Daten h. Das heißt, die Daten h geben die zeitliche Variation der Reichweite in dem Fall an, dass der Betrag der Variation der Reichweite der zweite Referenzwert ist. Daher wird eine Entsprechungsbeziehung zwischen dem durch die Daten h angegebenen Bereich und der Zeit im Voraus durch Experimente o.ä. ermittelt und in der Speichereinheit 41 gespeichert.
Wenn der Betrag der monotonen Abnahme größer oder gleich dem zweiten Referenzwert ist (Schritt ST3c: JA), bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert (Schritt ST4c). Wenn der Betrag der monotonen Abnahme größer oder gleich dem zweiten Referenzwert ist, bedeutet dies, dass der zum Zeitpunkt des Messendes in 20 tatsächlich gemessene Bereich ein Wert im unteren Bereich ist, der die Daten h als Grenze hat. In diesem Fall befindet sich das Objekt 1001 an einer Position, die kleiner (niedriger) ist als der untere Grenzabstand, den das Fahrzeug 1000 passieren kann. Daher bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert.
Wenn die zeitliche Variation des Bereichs keine monotone Abnahme ist (Schritt ST2c: NEIN), kann bestimmt werden, dass sich dieser Bereich in Bezug auf das vorausfahrende Fahrzeug 1002 befindet. In diesem Fall verwendet die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2 das Bestimmungsergebnis der Kollisionsbestimmungseinheit 404B-1 und bestimmt, dass Fahrzeug 1000 nicht mit Objekt 1001 kollidiert (Schritt ST5c).
Wenn der Betrag der monotonen Abnahme kleiner als der zweite Referenzwert ist (Schritt ST3c: NEIN), hat der tatsächlich gemessene Bereich zur Messungsendzeit in 20 einen Wert im oberen Bereich mit den Daten h als Grenze. In diesem Fall befindet sich das Objekt 1001 an einer Position, die größer (höher) ist als der untere Grenzabstand, den das Fahrzeug 1000 passieren kann. Daher bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert.
Wie oben beschrieben, enthält die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B gemäß der dritten Ausführungsform die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2. Die dritte Ausführungsform geht von dem Fall aus, dass das Fahrzeug 1000 mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt und die Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente kleiner als der Schwellenwert ist. In diesem Fall bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn der Betrag der zeitlichen Variation des Bereichs R zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 eine monotone Abnahme ist und der Betrag der Abnahme des Bereichs R größer oder gleich dem zweiten Referenzwert ist. Darüber hinaus bestimmt die Kollisionsbestimmungseinheit 404B-2, dass das Fahrzeug 1000 nicht mit dem Objekt 1001 kollidiert, wenn der Betrag der Variation im Bereich R nicht monoton abnimmt oder wenn der Betrag der Abnahme des Bereichs R kleiner als der zweite Referenzwert ist. Mit dieser Konfiguration kann die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung 4B die Kollisionsbestimmung zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem Objekt 1001 auch dann genau und prompt durchführen, wenn das Fahrzeug 1000 mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt und die Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit V-V2 zwischen dem Fahrzeug 1000 und dem vorausfahrenden Fahrzeug 1002 und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente kleiner als der Schwellenwert ist.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist und dass die vorliegende Erfindung eine flexible Kombination der einzelnen Ausführungsformen, eine Modifikation einer beliebigen Komponente der einzelnen Ausführungsformen oder das Weglassen einer beliebigen Komponente in den einzelnen Ausführungsformen innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung umfassen kann.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Eine Radarsignalverarbeitungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann eine Kollisionsbestimmung zwischen einem Fahrzeug und einem darüber befindlichen Objekt genau und zeitnah durchführen und kann daher z.B. für ein fahrzeugeigenes Radar, das an verschiedenen Fahrzeugtypen angeordnet ist, verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1, 1A, 1B: Radarvorrichtung, 2: Eingabeeinheit, 3: ADC-Einheit, 4, 4A, 4B: Radarsignalverarbeitungsvorrichtung, 5: Ausgabeeinheit, 40, 40A, 40B: Signalverarbeitungseinheit, 41: Speichereinheit, 42: Objektinformations-Verwaltungseinheit, 100: Verarbeitungsschaltung, 101: Speichervorrichtung, 102: Prozessor, 103: Speicher, 400: Fourier-Transformationseinheit, 401: Spitzenwert-Detektionseinheit, 402: Azimut-Detektionseinheit, 403: Objektpositionsbestimmungseinheit, 404, 404A, 404B-1, 404B-2: Kollisionsbestimmungseinheit, 1000: Fahrzeug, 1001: Objekt, 1002: Vorausfahrendes Fahrzeug.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012018058 A [0003]

Claims

Radarsignalverarbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Fourier-Transformationseinheit (400) zum Erzeugen einer FR-Abbildung, in der ein relativer Abstand und eine relative Geschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt einem Signalpegel eines Empfangssignals zugeordnet sind, indem eine Fourier-Transformation an dem Empfangssignal einer Funkwelle durchgeführt wird, die in eine Umgebung des Fahrzeugs gesendet und von dem Objekt reflektiert wird; eine Spitzenwert-Detektionseinheit (401) zum Detektieren eines Spitzenwertes eines Signalintensitätspegels auf der Basis der von der Fourier-Transformationseinheit (400) erzeugten FR-Abbildung; eine Azimut-Detektionseinheit (402) zum Detektieren eines Azimuts des Objekts auf der Basis der Detektionsinformation des Spitzenwertes des von der Spitzenwert-Detektionseinheit detektierten Signalintensitätspegels; eine Objektpositionsbestimmungseinheit (403) zum Bestimmen, ob das Objekt an einer Position in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorhanden ist, auf der Grundlage der Detektionsinformation des von der Azimut-Detektionseinheit (402) detektierten Azimuts; und eine erste Kollisionsbestimmungseinheit (404, 404A, 404B-1) zum Bestimmen, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, das von der Objektpositionsbestimmungseinheit (403) an der Position in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten bestimmt wurde, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt anzeigen, das an einer in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position zu dem Zeitpunkt vorhanden ist, zu dem ein Betrag der Variation in einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs in Bezug auf das Objekt, das an der in der Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position vorhanden ist, einen ersten Referenzwert erreicht hat, oder wenn das Fahrzeug eine Strecke zurückgelegt hat, die dem ersten Referenzwert entspricht.
Radarsignalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Referenzwert ein Auflösungswert einer Doppler-Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf das Objekt ist, und der Abstand, der dem ersten Referenzwert entspricht, länger wird, je höher die Auflösung der Doppler-Geschwindigkeit ist oder je höher die Position des Objekts in Fahrtrichtung über dem Fahrzeug ist.
Radarsignalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kollisionsbestimmungseinheit (404, 404A, 404B-1) bestimmt, dass das Fahrzeug nicht mit dem Objekt kollidiert, wenn der Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert erreicht hat und das Fahrzeug nicht bis zu der Entfernung gefahren ist, die dem ersten Referenzwert entspricht, und bestimmt, dass das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, wenn der Betrag der Variation in der Doppler-Geschwindigkeitskomponente den ersten Referenzwert nicht erreicht hat und das Fahrzeug bis zu der Entfernung gefahren ist, die dem ersten Referenzwert entspricht.
Das Radarsignalverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei die erste Kollisionsbestimmungseinheit (404, 404A, 404B-1) bestimmt, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, das an der in der Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position vorhanden ist, wenn es eine Differenz zwischen einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem um das Fahrzeug herum vorhandenen anderen Objekt als dem Objekt und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente gibt.
Radarsignalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend: eine zweite Kollisionsbestimmungseinheit (404B-2) zum, in einem Fall, in dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist und die Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente kleiner als ein Schwellenwert ist, Bestimmen, dass das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, wenn der Betrag der Variation des relativen Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt über die Zeit eine monotone Abnahme ist und der Betrag der Abnahme des relativen Abstands größer oder gleich einem zweiten Referenzwert ist, und Bestimmen, dass das Fahrzeug nicht mit dem Objekt kollidiert, wenn der Betrag der Variation des relativen Abstands keine monotone Abnahme ist oder der Betrag der Abnahme des relativen Abstands kleiner als der zweite Referenzwert ist.
Radarvorrichtung, umfassend: eine Eingabeeinheit (2) zum Empfangen einer Funkwelle, die in die Umgebung des Fahrzeugs gesendet und von einem Objekt reflektiert wird; eine ADC-Einheit (3) zum Umwandeln eines von der Eingangseinheit (2) empfangenen Empfangssignals in ein digitales Signal; die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung (4, 4A, 4B) nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, wobei durch Eingabe des durch die ADC-Einheit (3) in das digitale Signal umgewandelten Empfangssignals bestimmt wird, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert; und eine Ausgabeeinheit (5) zur Ausgabe eines Bestimmungsergebnisses durch die Radarsignalverarbeitungsvorrichtung (4, 4A, 4B).
Radarsignalverarbeitungsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen, durch eine Fourier-Transformationseinheit (400), einer FR-Abbildung, in der ein relativer Abstand und eine relative Geschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt einem Signalintensitätspegel eines Empfangssignals zugeordnet sind, indem eine Fourier-Transformation an dem Empfangssignal einer Funkwelle durchgeführt wird, die in eine Umgebung des Fahrzeugs gesendet und von dem Objekt reflektiert wird; Detektieren, durch eine Spitzenwert-Detektionseinheit (401), eines Spitzenwertes eines Signalintensitätspegels auf der Basis der von der Fourier-Transformationseinheit (400) erzeugten FR-Abbildung; Detektieren, durch eine Azimut-Detektionseinheit (402), eines Azimuts des Objekts auf der Basis der Detektionsinformation des Spitzenwertes des Signalintensitätspegels, der durch die Spitzenwert-Detektionseinheit (401) detektiert wird; Bestimmen, durch eine Objektpositionsbestimmungseinheit (403), ob das Objekt an einer Position in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorhanden ist, auf der Grundlage der Detektionsinformation des von der Azimut-Detektionseinheit (402) detektierten Azimuts; und Bestimmen, durch eine erste Kollisionsbestimmungseinheit (404, 404A, 404B-1), ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, das an der Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch die Objektpositionsbestimmungseinheit (403) bestimmt wurde, auf der Grundlage von Daten, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einem relativen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt, das an einer in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position vorhanden ist, zu einem Zeitpunkt anzeigen, wenn ein Betrag der Variation einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeugs in Bezug auf das Objekt, das an der in der Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position vorhanden ist, einen ersten Referenzwert erreicht hat, oder wenn das Fahrzeug eine Strecke zurückgelegt hat, die dem ersten Referenzwert entspricht.
Radarsignalverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Kollisionsbestimmungseinheit (404, 404A, 404B-1) bestimmt, ob das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, das an der in der Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs entfernten Position vorhanden ist, wenn es eine Differenz zwischen einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem um das Fahrzeug herum vorhandenen anderen Objekt als dem Objekt und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente gibt.
Radarsignalverarbeitungsverfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: einen Schritt des, in einem Fall, in dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist und die Differenz zwischen der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und der Doppler-Geschwindigkeitskomponente kleiner als ein Schwellenwert ist, durch eine zweite Kollisionsbestimmungseinheit (404B-2), Bestimmens, dass das Fahrzeug mit dem Objekt kollidiert, wenn der Betrag der Veränderung des relativen Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt über die Zeit eine monotone Abnahme ist und der Betrag der Abnahme des relativen Abstands größer oder gleich einem zweiten Referenzwert ist, und Bestimmens, dass das Fahrzeug nicht mit dem Objekt kollidiert, wenn der Betrag der Veränderung des relativen Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt keine monotone Abnahme ist oder der Betrag der Abnahme des relativen Abstands kleiner als der zweite Referenzwert ist.