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Querverweis auf betreffende Anmeldung
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Diese internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der am 19. Juni 2017 beim Japanischen Patentamt eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-119543 . Der gesamte Inhalt der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-119543 ist hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung, die die Umgebung eines Fahrzeugs überwacht.
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Stand der Technik
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Als Radarvorrichtungen, die Objekte in der Umgebung von Fahrzeugen überwachen, gibt es Radarvorrichtungen, in denen mehrere Modulationsmodi in Kombination verwendet werden, um die Erfassungsgenauigkeit der Objekte zu verbessern. Die in der PTL 1 beschriebene Fahrzeugradarvorrichtung sendet beispielsweise eine Kombination aus einer Radarwelle, die durch den FMCW-Modulationsmodus moduliert ist, und einer Radarwelle, die durch den CW-Modulationsmodus moduliert ist, aus. Die Fahrzeugradarvorrichtung verwendet die Ergebnisse der Erfassung durch den CW-Modulationsmodus, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von sich überdeckenden Peaks bzw. Spitzen in einem Frequenzspektrum zu bestimmen, das in dem FMCW-Modulationsmodus berechnet wird. Bei sich überdeckenden Peaks verwendet die Fahrzeugradarvorrichtung einen Azimut, der aus einem Signal berechnet wird, das durch den CW-Modulationsmodus erhalten wird. Ohne sich überdeckende Peaks verwendet die Fahrzeugradarvorrichtung einen Azimut, der anhand eines Signals berechnet wird, das durch den FMCW-Modulationsmodus erhalten wird.
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Eine Radarvorrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist, kann aufgrund einer Umgebung des eigenen Fahrzeugs eine verringerte Genauigkeit beim Berechnen eines Azimuts eines Überwachungsziels aufweisen. In dem FMCW-Modulationsmodus kann die Radarvorrichtung beispielsweise in einer Umgebung, in der ein anderes Fahrzeug als ein Überwachungsziel in der Nähe eines kontinuierlichen, straßenseitigen Objektes oder Ähnlichem fährt, eine Überdeckung des Peaks des straßenseitigen Objektes mit dem Peak des Überwachungsziels als einen Peak in dem Frequenzspektrum erfassen. Wenn eine Azimutdifferenz zwischen dem straßenseitigen Objekt und dem Überwachungsziel, bei denen die Peaks an derselben Position erscheinen, gleich oder größer als die Azimutauflösung der Radarvorrichtung ist, werden die beiden als separate Objekte erfasst, und deren individuelle Azimute werden berechnet. Wenn jedoch die Azimutdifferenz zwischen dem straßenseitigen Objekt und dem Überwachungsziel kleiner als die Azimutauflösung der Radarvorrichtung ist, werden die beiden als ein Objekt erfasst, und es wird ein Azimut berechnet, der zwischen den beiden liegt. Wenn die Radarvorrichtung das erfasste Objekt als ein Überwachungsziel erkennt, wird der Azimut des Überwachungsziels dahingehend fehlerhaft, dass die tatsächliche Position des anderen Fahrzeugs in Richtung des straßenseitigen Objektes verschoben ist, was zu einer Verringerung der Rechengenauigkeit führt. Dieses führt zu einer Verringerung der Rechengenauigkeit einer Position des Objektes, die unter Verwendung des Azimuts berechnet wird.
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Bei der Verwendung des CW-Modulationsmodus kann außerdem beispielsweise in einer Umgebung, in der ein anderes Fahrzeug als ein Überwachungsziel Seite an Seite in der Nähe des eigenen Fahrzeugs fährt, eine große Anzahl von Peaks mit einer großen Vielzahl von Frequenzen auf der Grundlage von reflektierten Wellen von den Rädern des Überwachungsziels in dem Frequenzspektrum erscheinen. Dieses kommt daher, dass die Räder verschiedene Geschwindigkeitskomponenten aufweisen. Somit ist es schwierig, Peaks entsprechend der Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs aus dem Frequenzspektrum zu extrahieren. Sogar wenn die Peaks extrahiert werden können, können die Azimuts der Peaks und die Azimuts der Reflexion von den Rädern zu dem Zeitpunkt der Azimutentwicklung bzw. -herausbildung nicht genau separiert werden, was zu einer Verringerung der Rechengenauigkeit des Azimuts des Überwachungsziels führt. Dieses führt zu einer Verringerung der Rechengenauigkeit der Position des Objektes, die unter Verwendung des Azimuts berechnet wird.
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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PTL 1:
JP 2004 - 340 775 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Die Fahrzeugradarvorrichtung verwendet die Ergebnisse einer Erfassung unter Verwendung des CW-Modulationsmodus, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit von sich überdeckenden Peaks in dem Frequenzspektrum zu bestimmen, das unter Verwendung des FMCW-Modulationsmodus berechnet wird. Somit wurde herausgefunden, dass die Fahrzeugradarvorrichtung ein Problem dahingehend aufweist, dass, wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs eine Umgebung mit einer Verringerung der Rechengenauigkeit des Azimuts in dem CW-Modulationsmodus ist, das Vorhandensein oder die Abwesenheit von sich überdeckenden Peaks falsch bestimmt werden kann. Insbesondere wurde herausgefunden, dass die Fahrzeugradarvorrichtung ein Problem dahingehend aufweist, dass der Azimut, der aus einem Signal berechnet wird, das unter Verwendung des CW-Modulationsmodus erhalten wird, verwendet wird, auch wenn der Azimut, der von einem Signal berechnet wird, das unter Verwendung des FMCW-Modulationsmodus erhalten wird, eine höhere Genauigkeit aufweist. Dementsprechend wurde herausgefunden, dass die Fahrzeugradarvorrichtung ein Problem dahingehend aufweist, dass sich die Rechengenauigkeit der Position des Objektes verringern kann.
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Ein gewünschter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Umgebungsüberwachungsradarvorrichtung zu schaffen, die die Position eines Objektes mit hoher Genauigkeit berechnet.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Umgebungsüberwachungsradarvorrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist, um ein Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs zu überwachen, und die eine Sendeeinheit, eine Empfangseinheit, eine Spektrumserzeugungseinheit, eine Azimutberechnungseinheit, eine Umgebungsbestimmungseinheit und eine Positionsberechnungseinheit enthält. Die Sendeeinheit sendet eine Kombination aus Sendesignalen, die unter Verwendung von mehreren Modulationsmodi moduliert werden bzw. sind, als eine Radarwelle aus. Die Empfangseinheit erzeugt ein Empfangssignal aus einer von einem Objekt reflektierten Welle. Das Objekt reflektiert die Radarwelle, die durch die Sendeeinheit ausgesendet wird, als reflektierte Welle. Die Spektrumserzeugungseinheit erzeugt ein Frequenzspektrum auf der Grundlage des Empfangssignals, das durch die Empfangseinheit erzeugt wird, für die jeweiligen Modulationsmodi. Die Azimutberechnungseinheit extrahiert einen oder mehrere dem Objekt entsprechende Peaks aus dem entsprechenden Frequenzspektrum, das durch die Spektrumserzeugungseinheit erzeugt wird, und unterzieht die einen oder mehreren extrahierten Peaks einer Azimutentwicklung bzw. -herausbildung zum entsprechenden Berechnen eines Azimuts des Objektes für die jeweiligen Modulationsmodi. Die Umgebungsbestimmungseinheit bestimmt auf der Grundlage eines Grades einer Zufälligkeit des entsprechenden Frequenzspektrums, das durch die Spektrumserzeugungseinheit erzeugt wurde, ob eine Umgebung des Fahrzeugs eine komplexe Umgebung mit einer Verringerung einer Rechengenauigkeit des Azimuts für den entsprechenden Modulationsmodus ist. Die Positionsberechnungseinheit entfernt, wenn die Umgebung des Fahrzeugs für mindestens einen Modulationsmodus aus den Modulationsmodi als die komplexe Umgebung bestimmt wird, mindestens einen Azimut, der dem mindestens einen Modulationsmodus entspricht, aus den Azimuten, die jeweils für die Modulationsmodi berechnet werden, um mindestens einen Zielazimut zu erhalten, der mindestens einer der verbleibenden Azimute mit Ausnahme des entfernten Azimuts ist, und berechnet eine Position des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Zielazimuts.
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Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kombination aus den Sendesignalen, die durch die Modulationsmodi moduliert sind, als die Radarwelle ausgesendet. Dann wird das Frequenzspektrum auf der Grundlage des Empfangssignals für die jeweiligen Modulationsmodi erzeugt. Außerdem wird der dem Objekt entsprechende Peak aus dem Frequenzspektrum extrahiert, der extrahierte Peak wird der Azimutentwicklung bzw. -herausbildung unterzogen, und der Azimut des Objektes wird berechnet.
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Für jeden Modulationsmodus ist die Umgebung des Fahrzeugs, in der sich die Rechengenauigkeit des Azimuts verringert, unterschiedlich. Sogar in dem Fall, in dem sich die Rechengenauigkeit des Azimuts in irgendeinem von mehreren Modulationsmodi verringert, kann daher der Azimut in anderen Modulationsmodi genau berechnet werden. Somit wird anhand des Grads der Zufälligkeit des Frequenzspektrums, das für die jeweiligen Modulationsmodi erzeugt wird, bestimmt, ob die Umgebung des Fahrzeugs eine komplexe Umgebung mit einer Verringerung der Rechengenauigkeit des Azimuts für den entsprechenden Modulationsmodus ist. Dann wird die Position des Objektes unter Verwendung des Azimuts, der in dem anderen Modulationsmodus als dem Modulationsmodus, für den bestimmt wird, dass die Umgebung eine komplexe Umgebung ist, berechnet. Daher kann die Position des Objektes genau berechnet werden. Außerdem ist es möglich, die Trajektorie des Objektes als einem Überwachungsziel, die anhand der Positionsinformationen des Objektes bestimmt wird, zur Verwendung in verschiedenen Steuerungen genau zu berechnen.
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Die Bezugszeichen in Klammern in den Ansprüchen geben nur eine Entsprechung zu speziellen Einrichtungen in einer unten beschriebenen Ausführungsform als einem Modus an und beschränken den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung nicht.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines fahrzeugeigenen Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
- 2 ist ein Diagramm, das Wellenformen bzw. Funktionen von Radarwellen darstellt, die von einer Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgesendet werden.
- 3 ist ein Diagramm, das eine Paar-Abbildung bzw. einen Paar-Abgleich zwischen einem Peak einer Frequenzspektrumswellenform für einen 2FCW-Modus und Peaks einer Frequenzspektrumswellenform für einen FMCW-Modus darstellt.
- 4 ist ein Diagramm, das eine Situation beschreibt, in der ein straßenseitiges Objekt in der Umgebung eines eigenen Fahrzeugs vorhanden ist.
- 5 ist ein Diagramm, das Azimutspektrumswellenformen des 2FCW-Modus und des FMCW-Modus beim Vorhandensein eines straßenseitigen Objektes darstellt.
- 6 ist ein Diagramm, das eine Frequenzspektrumswellenform des FMCW-Modus in einer klaren Umgebung darstellt.
- 7 ist ein Diagramm, das eine Frequenzspektrumswellenform des FMCW-Modus in einer komplexen Umgebung darstellt.
- 8 ist ein Diagramm, das Spezifikationen darstellt, die Azimutinformationen definieren, die situationsabhängig verwendet werden.
- 9 ist ein Flussdiagramm einer Prozessprozedur zum Berechnen der Position eines Objektes.
- 10 ist ein Diagramm, das eine Trajektorie eines anderen Fahrzeugs darstellt, wenn Azimutinformationen in einem Modulationsmodus bei einer klaren Umgebung bei Vorhandensein eines straßenseitigen Objektes verwendet werden.
- 11 ist ein Diagramm, das eine Trajektorie eines anderen Fahrzeugs darstellt, wenn ein Mittelwert aus Azimutinformationen in dem 2FCW-Modus und Azimutinformationen in dem FMCW-Modus bei Vorhandensein eines straßenseitigen Objektes verwendet wird.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Konfiguration
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Zunächst wird ein fahrzeugeigenes System 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. Das fahrzeugeigene System 100 ist ein System, das an einem Fahrzeug montiert ist, das ein Radarsystem 10, eine Fahrunterstützungs-ECU 30, eine Warnvorrichtung 40 und eine Steuerungs-ECU-Gruppe 50 enthält.
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Das Radarsystem 10 enthält Radarvorrichtungen 20a und 20b. Die Radarvorrichtung 20a ist eine rechte hintere Radarvorrichtung, die auf der rechten Seitenfläche eines hinteren Teils des Fahrzeugs installiert ist. Die Radarvorrichtung 20b ist eine linke hintere Radarvorrichtung, die auf der linken Seitenfläche eines hinteren Teils des Fahrzeugs installiert ist. Die Radarvorrichtung 20a und die Radarvorrichtung 20b weisen grundlegend dieselbe Konfiguration und dieselben Funktionen auf. In der folgenden Beschreibung werden die Radarvorrichtung 20a und die Radarvorrichtung 20b gemeinsam als Radarvorrichtung 20 bezeichnet. Das Radarsystem 10 enthält vorzugsweise mindestens eine Radarvorrichtung 20. D.h., das Radarsystem 10 kann auch nur eine Radarvorrichtung 20 oder drei oder mehr Radarvorrichtungen 20 enthalten. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Radarvorrichtung 20 einer Umgebungsüberwachu ngsradarvorrichtu ng.
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Die Radarvorrichtung 20 ist ein Millimeterwellenradar, das die Umgebung eines eigenen Fahrzeugs 70 durch wiederholtes Aussenden und Empfangen von Radarwellen überwacht. Die Radarvorrichtung 20 enthält eine Signalverarbeitungseinheit 21, eine Sendeantenneneinheit 22 und eine Empfangsantenneneinheit 23. Die Signalverarbeitungseinheit 21 erzeugt eine Kombination aus Sendesignalen, die durch mehrere Modulationsmodi moduliert werden bzw. sind, und bewirkt, dass die Sendeantenneneinheit 22 eine Sendewelle als eine Radarwelle auf der Grundlage der erzeugten Kombination von Sendesignalen aussendet.
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Wie es in 2 dargestellt ist, werden in der vorliegenden Ausführungsform das Sendesignal, das durch den FMCW-Modus moduliert ist, und das Sendesignal, das durch den 2FCW-Modus moduliert ist, in einen Satz kombiniert. Die Sendeantenneneinheit 22 sendet wiederholt eine Radarwelle auf der Grundlage des einen Satzes von Sendesignalen in einem vorbestimmten Zyklus aus. Der Ausdruck FMCW ist eine Abkürzung für frequenzmodulierte kontinuierliche Welle, und der Ausdruck 2FCW ist eine Abkürzung für kontinuierliche Zwei-Frequenzen-Welle.
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Die Empfangsantenneneinheit 23 weist N Antennen auf, die in einer Linie in einer Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet sind, um als Empfangswellen reflektierte Wellen zu empfangen, die von einem Objekt zurückgegeben werden, das die Sendewelle reflektiert. N gibt eine ganze Zahl an, die gleich oder größer als zwei ist. Die Signalverarbeitungseinheit 21 erzeugt ein Empfangssignal aus der Empfangswelle, die durch die jeweiligen N Antennen empfangen wird, die in der Empfangsantenneneinheit 23 enthalten sind, und erzeugt ein Beat-Signal für die jeweiligen Antennen. Das Beat-Signal bezieht sich auf ein Frequenzdifferenzsignal, das eine Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal als eine Frequenz aufweist.
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Die Signalverarbeitungseinheit 21 führt außerdem einen Frequenzanalyseprozess wie beispielsweise eine FFT des erzeugten Beat-Signals aus, um ein Frequenzspektrum zu erzeugen. Dabei erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 21 das Frequenzspektrum aus dem Beat-Signal für die jeweiligen Modulationsmodi. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 21 ein Frequenzspektrum Sp_up für jede der Antennen aus dem Frequenzanstiegsteil des FMCW-Modus des Beat-Signals und erzeugt ein Frequenzspektrum Sp_dn für jede der Antennen aus dem Frequenzabstiegsteil des FMCW-Modus des Beat-Signals. Dann extrahiert die Signalverarbeitungseinheit 21 einen Azimut θ und Leistungsinformationen für die jeweiligen Peaks der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn.
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Insbesondere führt die Signalverarbeitungseinheit 21 in jedem der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn einen Ankunftsrichtungsschätzprozess unter Verwendung eines Algorithmus wie beispielsweise „Mehrfachsignalklassifizierung“ (im Folgenden als MUSIC bezeichnet) für N Peakfrequenzkomponenten derselben Frequenz durch, die von den jeweiligen Antennen gesammelt werden, um die Azimute θ zu extrahieren. Die Signalverarbeitungseinheit 21 verwendet die extrahierten Azimute θ und die Leistungsinformationen, um eine Paar-Abbildung bzw. einen Paar-Abgleich zwischen den Peakfrequenzen des Frequenzspektrums Sp_up und den Peakfrequenzen des Frequenzspektrums Sp_dn entsprechend demselben Objekt durchzuführen. Dann berechnet die Signalverarbeitungseinheit 21 für jedes Objekt eine Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes in Bezug auf das eigene Fahrzeug 70 und einen Abstand R von dem eigenen Fahrzeug 70 zu dem Objekt aus den Paar-abgebildeten Peakfrequenzen der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn.
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Für die Teile des FMCW-Modus des Beat-Signals kann die Signalverarbeitungseinheit 21 den Azimut θ des Objektes, der aus entweder dem Frequenzanstiegsteil oder dem Frequenzabstiegsteil des Beat-Signals extrahiert wird, als den Azimut θ des FMCW-Modus verwenden. Die Signalverarbeitungseinheit 21 kann auch einen Mittelwert der Azimute θ des Objektes, die aus dem Frequenzanstiegsteil und dem Frequenzabstiegsteil extrahiert werden, als den Azimut θ des FMCW-Modus verwenden.
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Die Signalverarbeitungseinheit 21 erzeugt außerdem ein Frequenzspektrum Sp_cw für die jeweiligen Antennen aus dem Teil des 2FCW-Modus des Beat-Signals. Für den Teil des 2FCW-Modus des Beat-Signals erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 21 ein Frequenzspektrum von den jeweiligen Beat-Signalen bei den beiden Sendefrequenzen für die jeweiligen Antennen und erzeugt das Frequenzspektrum Sp_cw durch Aufaddieren der beiden erzeugten Frequenzspektren. Dann extrahiert die Signalverarbeitungseinheit 21 den Azimut θ und die Leistungsinformationen bei jedem der Peaks des Frequenzspektrums Sp_cw. Der Azimut θ kann mittels Durchführung des Ankunftsrichtungsschätzprozesses unter Verwendung eines Algorithmus wie MUSIC bestimmt werden.
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Die Signalverarbeitungseinheit 21 verwendet die extrahierten Azimute θ und die Leistungsinformationen, um die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes in Bezug auf das eigene Fahrzeug 70 und den Abstand R von dem eigenen Fahrzeug 70 zu dem Objekt aus den Peakfrequenzen des Frequenzspektrums Sp_cw zu berechnen. Insbesondere berechnet die Signalverarbeitungseinheit 21 den Abstand R, den Azimut θ und die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes aus dem Teil des Beat-Signals, der durch den FMCW-Modus erhalten wird, und berechnet den Abstand R, den Azimut θ und die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes aus dem Teil des Beat-Signals, der durch den 2FCW-Modus erhalten wird.
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Wie es in 3 dargestellt ist, verwendet die Signalverarbeitungseinheit 21 dann die berechnete Relativgeschwindigkeit Vr, den Azimut θ und die Leistungsinformationen eines jeweiligen Objektes, um eine Paar-Abbildung bzw. einen Paar-Abgleich zwischen der Peakfrequenz des Frequenzspektrums Sp_cw und dem Paar aus Peakfrequenzen der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn, die demselben Objekt entsprechen, durchzuführen.
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Die Signalverarbeitungseinheit 21 erzeugt dann Objektinformationen auf der Grundlage der Frequenzspektren und gibt die erzeugten Objektinformationen an die Fahrunterstützungs-ECU 30 aus. Die Objektinformationen enthalten eine Position P des Objektes, die aus dem Abstand R und dem Azimut θ des Objektes berechnet wird, und die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes. Der Azimut θ des Objektes zur Verwendung bei der Berechnung der Position P des Objektes wird später genauer beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Sendeantenneneinheit 22 und die Signalverarbeitungseinheit 21 der Sendeeinheit, und die Empfangsantenneneinheit 23 und die Signalverarbeitungseinheit 21 entsprechen der Empfangseinheit. Die Signalverarbeitungseinheit 21 implementiert die Funktionen einer Spektrumserzeugungseinheit, einer Azimutberechnungseinheit, einer Umgebungsbestimmungseinheit und einer Positionsberechnungseinheit.
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Die Steuerungs-ECU-Gruppe 50 enthält mehrere ECUs, die in dem eigenen Fahrzeug montiert sind und die Fahrunterstützungs-ECU 30 nicht enthalten, und ist mit einem Netzwerk 6 verbunden.
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Die Fahrunterstützungs-ECU 30 erlangt von den jeweiligen Radarvorrichtungen 20 die Objektinformationen des Objektes, das durch die jeweilige Radarvorrichtung 20 erfasst wird, und tauscht Daten mit der Steuerungs-ECU-Gruppe 50 über das Netzwerk 6 aus. Wenn ein Objekt in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs vorhanden ist, das mit dem eigenen Fahrzeug kollidieren könnte, gibt die Fahrunterstützungs-ECU 30 einen Warnungsausgabebefehl an die Warnvorrichtung 40 aus.
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Die Warnvorrichtung 40 ist ein Indikator, der an einem Türspiegel oder in einem Fahrzeuginneren angeordnet ist, ein Lautsprecher in dem Fahrzeuginneren, eine Anzeigeeinrichtung in dem Fahrzeuginneren oder Ähnliches. Die Warnvorrichtung 40 gibt ein Geräusch zum Warnen oder Erzielen der Aufmerksamkeit aus oder zeigt eine Warnnachricht entsprechend dem Warnungsausgabebefehl von der Fahrunterstützungs-ECU 30 an.
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Azimutrechengenauigkeit
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Die Rechengenauigkeit des Azimuts θ des Objektes kann sich in Abhängigkeit von der Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 verringern. Die Umgebung mit bzw. bei einer Verringerung der Rechengenauigkeit des Azimuts θ des Objektes variiert in Abhängigkeit von den Modulationsmodi. Für den FMCW-Modus verringert sich beispielsweise bei Vorhandensein eines straßenseitigen Objektes 200 als einem Objekt hoher Reflexion in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70, wie es in 4 dargestellt ist, die Rechengenauigkeit des Azimuts θ des Objektes. Das straßenseitige Objekt 200 ist eine Leitplanke, eine Schallbarriere oder Ähnliches.
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Für den FMCW-Modus hängt die Frequenz des Beat-Signals von dem Abstand R und der Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes ab. Wenn ein kontinuierliches Objekt hoher Reflexion wie beispielsweise das straßenseitige Objekt 200 in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 vorhanden ist, erscheinen eine große Anzahl von Peaks über einen breiten Bereich von Frequenzen in den Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn, wie es in 7 dargestellt ist. Dementsprechend erscheinen die Peaks des straßenseitigen Objektes 200 an denselben Positionen wie die Peaks des Objektes als einem Überwachungsziel in dem Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn. Wenn die Azimutdifferenz zwischen dem Objekt und dem straßenseitigen Objekt 200, deren Peaks an denselben Positionen erscheinen, kleiner als die Azimutauflösung der Radarvorrichtung 20 ist, kann die Radarvorrichtung 20 den Azimut des straßenseitigen Objektes 200 und den Azimut des Objektes nicht separat berechnen. Als Ergebnis wird der Azimut des Objektes als ein Zwischenazimut zwischen dem Azimut des straßenseitigen Objektes 200 und dem tatsächlichen Azimut des Objektes berechnet. D.h., der Azimut des Objektes wird als ein fehlerhafter Azimut mit einer Verschiebung gegenüber dem tatsächlichen Azimut in Richtung des straßenseitigen Objektes 200 hin berechnet.
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Im Gegensatz dazu hängt die Frequenz des Beat-Signals in dem 2FCW-Modus von der Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes ab, hängt aber nicht von dem Abstand R des Objektes ab. Sogar wenn ein straßenseitiges Objekt 200 in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 vorhanden ist, erscheinen dementsprechend die Peaks in einem Frequenzbalken, der der Geschwindigkeit entspricht, die durch Projizieren der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit in der Richtung des straßenseitigen Objektes in dem Frequenzspektrum Sp_cw erhalten wird. Außerdem weist das straßenseitige Objekt 200, das hinter dem eigenen Fahrzeug 70 vorhanden ist, eine Geschwindigkeit in einer sich von dem eigenen Fahrzeug 70 entfernenden Richtung auf, d.h. eine negative Relativgeschwindigkeit, und somit tritt grundlegend keine Überdeckung zwischen dem Frequenzpeak des zu erfassenden Objektes, das sich dem eigenen Fahrzeug 70 annähert, und dem Frequenzpeak des straßenseitigen Objektes 200 oder Ähnlichem, das nicht zu erfassen ist, auf. Sogar wenn das straßenseitige Objekt 200 in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 vorhanden ist, verschiebt sich daher der Azimut θ des Objektes, der in dem 2FCW-Modus berechnet wird, nicht in Richtung des straßenseitigen Objektes 200, und somit verringert sich die Rechengenauigkeit nicht.
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Wenn andererseits ein Fahrzeug in der Nähe des eigenen Fahrzeugs 70 vorhanden ist, beispielsweise wenn ein anderes Fahrzeug Seite an Seite zu dem eigenen Fahrzeug 70 fährt, verringert sich in dem 2FCW-Modus die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes. Wenn ein anderes Fahrzeug in der Nähe des eigenen Fahrzeugs 70 vorhanden ist, enthält die Empfangswelle, die durch die Radarvorrichtung 20 empfangen wird, reflektierte Wellen, die von den Rädern des anderen Fahrzeugs reflektiert werden. Da die Räder unterschiedliche Geschwindigkeitskomponenten aufweisen, enthält die Frequenz des Beat-Signals, das aus der Empfangswelle berechnet wird, verschiedene Geschwindigkeitskomponenten, wenn die Empfangswelle die durch die Räder reflektierten Wellen. Wenn ein anderes Fahrzeug in der Nähe des eigenen Fahrzeugs 70 vorhanden ist, erscheinen somit eine große Anzahl von Peaks über einen breiten Bereich von Frequenzen in dem Frequenzspektrum Sp_cw. Als Ergebnis verringert sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes, der in dem 2FCW-Modus berechnet wird. Wenn ein anderes Fahrzeug von dem eigenen Fahrzeug 70 entfernt ist, wird der Einfluss der Reflexion von den Rädern des anderen Fahrzeugs klein, wodurch das Auftreten einer großen Anzahl von Peaks über einen breiten Bereich von Frequenzen in dem Frequenzspektrum Sp_cw vermieden wird.
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Wie es aus Obigem ersichtlich und in 6 dargestellt ist, wird für den FMCW-Modus, wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine klare Umgebung ist, in der kein straßenseitiges Objekt 200 oder Ähnliches vorhanden ist, der Grad der Zufälligkeit der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn relativ niedrig, und der Azimut θ des Objektes kann mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Wie es in 7 dargestellt ist, wird für den FMCW-Modus, wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, bei der ein straßenseitiges Objekt 200 oder Ähnliches vorhanden ist, der Grad der Zufälligkeit der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn relativ hoch, und es verringert sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes.
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Wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine klare Umgebung ist, bei der kein anderes Fahrzeug in der Nähe vorhanden ist, wird auf ähnliche Weise für den 2FCW-Modus der Grad der Zufälligkeit des Frequenzspektrums Sp_cw relativ niedrig, und es kann der Azimut θ des Objektes mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, bei der ein anderes Fahrzeug in der Nähe vorhanden ist, wird außerdem für den 2FCW-Modus der Grad der Zufälligkeit des Frequenzspektrums Sp_cw relativ hoch, und es verringert sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes.
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Wenn der Grad der Zufälligkeit des Frequenzspektrums niedrig ist, d.h. der normale Zustand vorliegt, wird dementsprechend in der vorliegenden Ausführungsform für den FMCW-Modus und den 2FCW-Modus der Mittelwert der Azimute θ des Objektes, die unter Verwendung der beiden Modulationsmodi berechnet werden, verwendet, um die Position P des Objektes zu berechnen, wie es in 8 dargestellt ist. Dieses verbessert die Stabilität des Azimutes θ des Objektes. Wenn der Grad der Zufälligkeit des Frequenzspektrums von einem aus dem FMCW-Modus und dem 2FCW-Modus hoch ist, wird der Azimut θ des Objektes, der unter Verwendung dieses Modulationsmodus berechnet wird, ausgeschlossen, und der Azimut θ des Objektes, der in dem anderen Modulationsmodus berechnet wird, wird verwendet, um die Position P des Objektes zu berechnen.
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Wenn der Grad der Zufälligkeit des Frequenzspektrums sowohl für den FMCW-Modus als auch den 2FCW-Modus hoch ist, wird der Azimut θ des Objektes, der unter Verwendung des FMCW-Modus berechnet wird, verwendet, um die Position P des Objektes zu berechnen. Wenn sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes verringert, wird im Allgemeinen für den FMCW-Modus der Azimut zwischen dem Objekt und dem straßenseitigen Objekt 200 oder Ähnlichem erfasst. Wenn sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes in dem 2FCW-Modus verringert, kann im Gegensatz dazu ein Azimut, der das zu erfassende Objekt nicht betrifft, beispielsweise ein Azimut, der durch eine Reifendsenkung (Reifenschoß, Reifenkante) des Fahrzeugs in der Umgebung erfasst wird, erfasst werden. Wenn sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes sowohl für den FMCW-Modus als auch für den 2FCW-Modus verringert, wird dementsprechend der Azimut θ des Objektes, der unter Verwendung des FMCW-Modus berechnet wird, verwendet, da eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Azimut θ, der unter Verwendung des FMCW-Modus berechnet wird, näher bei dem Azimut θ des zu erfassenden Objektes liegt.
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Für den FMCW-Modus und den 2FCW-Modus verringert sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes, wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, aber die Rechengenauigkeiten des Abstands R und der Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes werden nicht beeinflusst. Somit kann für den Abstand R und die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes der Wert, der unter Verwendung entweder des FMCW-Modus oder des 2FCW-Modus berechnet wird, verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden der Abstand R und die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes, die unter Verwendung des FMCW-Modus berechnet werden, verwendet.
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Prozess
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Im Folgenden wird eine Prozessprozedur zum Berechnen der Position des Objektes mit Bezug auf das Flussdiagramm der 9 beschrieben. Diese Prozessprozedur wird von der Signalverarbeitungseinheit 21 bei jeder Erzeugung der Frequenzspektren Sp_up, Sp_dn und Sp_cw eines Beat-Signals durchgeführt.
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Zunächst extrahiert die Signalverarbeitungseinheit 21 in S10 Peaks aus den Frequenzspektren Sp_up, Sp_dn und Sp_cw, extrahiert Leistungsinformationen für die jeweiligen Peaks und extrahiert dann die Azimute θ, bei denen reflektierte Wellen von Peakfrequenzkomponenten kommen, die von den N Antennen gesammelt werden. Dann verwendet die Signalverarbeitungseinheit 21 die extrahierten Azimute θ und die Leistungsinformationen, um eine Paar-Abbildung zwischen den Frequenzpeaks der Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn entsprechend demselben Objekt durchzuführen, um die Relativgeschwindigkeit Vr und den Abstand R des Objektes zu berechnen. Die Signalverarbeitungseinheit 21 berechnet außerdem die Relativgeschwindigkeit Vr und den Abstand R des Objektes aus der Peakfrequenz des Frequenzspektrums Sp_cw.
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Dann führt die Signalverarbeitungseinheit 21 in S20 für jedes Objekt eine Paar-Abbildung zwischen der Peakfrequenz in dem Frequenzspektrum Sp_cw und dem Paar aus Peakfrequenzen in den Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn entsprechend demselben (für dasselbe) Objekt durch.
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Dann bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 21 in S30 anhand des Grades der Zufälligkeit der jeweiligen Frequenzspektren Sp_up, Sp_dn und Sp_cw, ob die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung mit einer Verringerung der Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes ist, für den FMCW-Modus und den 2FCW-Modus. In dem Fall des FMCW-Modus bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 21, dass die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, wenn mindestens der folgenden Bedingungen (i) und (ii) erfüllt ist: (i) in einem Komplexumgebungsbestimmungsbereich ist die Anzahl der Peaks in dem Frequenzspektrum Sp_up oder dem Frequenzspektrum Sp_dn größer als ein voreingestellter Schwellenwert; und (ii) in dem Komplexumgebungsbestimmungsbereich ist der Mittelwert der Peakleistungen, die durch Mittelwertbildung der Werte der Leistungen an den Peaks in dem Frequenzspektrum Sp_up oder dem Frequenzspektrum Sp_dn erhalten wird, größer als ein voreingestellter Peakschwellenwert. Bei drei Peaks würde der Mittelwert der Peakleistungen ein Wert sein, der durch Mittelwertbildung der drei Leistungswerte erhalten wird.
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Der Komplexumgebungsbestimmungsbereich ist ein vorbestimmter Bereich eines Frequenzspektrums, wie es in den 6 und 7 dargestellt ist. Der Komplexumgebungsbestimmungsbereich wird entsprechend dem Bereich des Abstands R des Objektes als einem Überwachungsziel im Voraus eingestellt. D.h., der Bereich bei Vorhandensein des Objektes als einem Überwachungsziel bildet den Komplexumgebungsbestimmungsbereich. In dem Fall des 2FCW-Modus bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 21 auf ähnliche Weise, dass die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, wenn mindestens eine der Bedingungen (i) und (ii) erfüllt ist. In dem Fall des 2FCW-Modus wird jedoch der Komplexumgebungsbestimmungsbereich entsprechend dem Bereich der Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes als einem Überwachungsziel im Voraus eingestellt.
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In dem Fall des FMCW-Modus kann die Signalverarbeitungseinheit 21 bestimmen, dass die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, wenn mindestens eine der Bedingungen (i), (ii) und der folgenden Bedingung (iii) erfüllt ist: (iii) in dem Komplexumgebungsbestimmungsbereich ist die mittlere Leistung in dem Frequenzspektrum Sp_up oder dem Frequenzspektrum Sp_dn größer als ein voreingestellter mittlerer Schwellenwert. In dem Fall des 2FCW-Modus kann die Signalverarbeitungseinheit 21 auf ähnliche Weise bestimmen, dass die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine komplexe Umgebung ist, wenn mindestens eine der Bedingungen (i), (ii) und (iii) erfüllt ist. In dem Fall des 2FCW-Modus wird jedoch die mittlere Leistung in dem Frequenzspektrum Sp_cw mit dem mittleren Schwellenwert verglichen.
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Anschließend erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 21 in S40 Objektinformationen über das Objekt, das in S10 extrahiert wurde. Zunächst bestimmt die Signalverarbeitungseinheit 21 den Azimut θ des Objektes, der bei der Berechnung der Position des Objektes zu verwenden ist, auf der Grundlage der Ergebnisse der Bestimmung in S30 und der Spezifikationen, die in 8 dargestellt sind. Dann berechnet die Signalverarbeitungseinheit 21 die Position P des Objektes aus dem bestimmten Azimut θ des Objektes und dem Abstand R des Objektes, der in S10 berechnet wurde, und erzeugt die Objektinformationen, die die Position P des Objektes und die Relativgeschwindigkeit Vr des Objektes enthalten, die in S10 berechnet wurde. Dann beendet die Signalverarbeitungseinheit 21 diesen Prozess.
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Betriebe
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10 stellt eine Trajektorie T dar, die aus der Position P eines anderen Fahrzeugs 80 bestimmt wird, die unter Verwendung des Azimuts θ des Objektes berechnet wird, der gemäß den Spezifikationen bestimmt wird, die in 8 dargestellt sind. 11 stellt eine Trajektorie T dar, die aus der Position P des anderen Fahrzeugs 80 bestimmt wird, die unter Verwendung des Mittelwertes der Azimute θ des Objektes berechnet wird, die unter Verwendung des FMCW-Modus und des 2FCW-Modus berechnet werden. Die 10 und 11 geben die Breitenrichtung einer Straße mit einer x-Koordinate und eine Fahrzeugrückseite in der Fahrtrichtung mit einer y-Koordinate an und zeigen einen Zustand, in dem das eigenen Fahrzeug 70 entlang der y-Richtung auf der Straße mit dem straßenseitigen Objekt 200 auf der rechten Seite fährt. D.h., die 10 und 11 zeigen einen Zustand, in dem die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 für den FMCW-Modus eine komplexe Umgebung ist. Das andere Fahrzeug 80 fährt linear hinter dem eigenen Fahrzeug 70. Die gerade gestrichelte Linie zeigt die tatsächliche Trajektorie des anderen Fahrzeugs 80.
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Gemäß 10 wird der Azimut θ des Objektes mit einer niedrigeren Rechengenauigkeit nicht verwendet, sondern es wird nur der Azimut θ des Objektes mit einer höheren Rechengenauigkeit verwendet, so dass die Trajektorie T, die dem tatsächlichen Verhalten des anderen Fahrzeugs 80 entspricht, erfasst wird. Im Gegensatz dazu wird gemäß 11 der Mittelwert aus dem Azimut θ des Objektes, der einen Fehler mit einer Verschiebung in Richtung des straßenseitigen Objektes 200 enthält, und dem Azimut θ des Objektes mit einer höheren Rechengenauigkeit verwendet, so dass die Trajektorie T in der Mitte zwischen der tatsächlichen Trajektorie des anderen Fahrzeugs 80 und dem straßenseitigen Objekt 200 erfasst wird.
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Gemäß 11 ist die Trajektorie T mit größerer Nähe zu dem eigenen Fahrzeug 70 näher an die tatsächliche Trajektorie des anderen Fahrzeugs 80. Ein Faktor, gemäß dem die Trajektorie T näher an die tatsächliche Trajektorie gelangt, besteht darin, dass die Azimutdifferenz zwischen dem anderen Fahrzeug 80 und dem straßenseitigen Objekt 200 aus Sicht von der Radarvorrichtung 20 aus größer wird, wenn sich das andere Fahrzeug 80 dem eigenen Fahrzeug 70 annähert. Insbesondere wenn das andere Fahrzeug 80 näher an das eigene Fahrzeug 70 gelangt, überschreitet die Azimutdifferenz zwischen dem anderen Fahrzeug 80 und dem straßenseitigen Objekt 200 bei Peaks an denselben Positionen die Azimutauflösung des Radars in den Frequenzspektren Sp_up und Sp_dn. Dementsprechend können der Azimut des anderen Fahrzeugs 80 und der Azimut des straßenseitigen Objektes 200 separat berechnet werden. Andere Faktoren, gemäß denen die Trajektorie T näher an die tatsächliche Trajektorie gelangt, bestehen darin, dass, wenn sich das andere Fahrzeug 80 dem eigenen Fahrzeug 70 annähert, das straßenseitige Objekt 200 hinter dem anderen Fahrzeug 80 verborgen wird und die Radarvorrichtung 20 nicht länger reflektierte Wellen von dem straßenseitigen Objekt 200 empfängt, und darin, dass die Reflexionsintensität des anderen Fahrzeugs 80 höher wird.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform können die folgenden vorteilhaften Wirkungen erzielt werden.
- (1) Es wird anhand des Grads der Zufälligkeit des Frequenzspektrums, das unter Verwendung jeweils des FMCW-Modus und des 2FCW-Modus erzeugt wird, bestimmt, ob die Umgebung des Fahrzeugs eine komplexe Umgebung ist, die die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes für diesen Modulationsmodus verringert. Dann wird die Position P des Objektes mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des Azimutes θ des Objektes berechnet, der unter Verwendung des anderen Modulationsmodus als dem Modulationsmodus berechnet wird, für den bestimmt wird, dass die Umgebung eine komplexe Umgebung ist.
- (2) Mindestens eine aus der Anzahl der Peaks in den Frequenzspektren Sp_up, Sp_dn und Sp_cw, der Mittelwerte der Peakleistungen und der mittleren Leistung der Frequenzspektren kann als ein Index eines Grades einer Zufälligkeit verwendet werden.
- (3) Für die beiden Modulationsmodi FMCW und 2FCW ermöglicht es die Mittelwertbildung der Azimute θ des Objektes, die für jeweils den FMCW-Modus und den 2FCW-Modus berechnet werden, wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 eine klare Umgebung ist, die Stabilität des Azimutes θ des Objektes zu verbessern. Dieses führt zu einer Verbesserung der Stabilität der berechneten Positionsinformationen des Objektes.
- (4) Die Umgebung des Fahrzeugs mit einer Verringerung der Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes unterscheidet sich zwischen dem FMCW-Modus und dem 2FCW-Modus. Sogar wenn sich die Rechengenauigkeit des Azimutes θ des Objektes in einem der Modi verringert, kann somit der Azimut θ des Objektes häufig mit hoher Genauigkeit in dem anderen Modus berechnet werden. Dementsprechend ermöglicht es die Verwendung des Azimutes θ des Objektes, der unter Verwendung des FMCW-Modus berechnet wird, und/oder des Azimutes θ des Objektes, der unter Verwendung des 2FCW-Modus berechnet wird, je nach Situation, die Position P des Objektes mit hoher Genauigkeit zu berechnen.
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Weitere Ausführungsformen
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Oben wurde eine Ausführungsform zum Ausführen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.
- (a) In der obigen Ausführungsform werden die Modulationsmodi FMCW und 2FCW verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Als Modulationsmodi können beispielsweise ein Pulsmodulationsmodus und der FMCW-Modus verwendet werden, oder es können der Pulsmodulationsmodus und der 2FCW-Modus verwendet werden. Die Modulationsmodi können eine beliebige Kombination von Modulationsmodi enthalten. Der 2FCW-Modus kann ein Mehrfrequenz-CW-Modus sein, bei dem kontinuierliche Wellen von drei oder mehr Sendefrequenzen aufeinanderfolgend gesendet werden. Außerdem können die Modulationsmodi eine Kombination aus drei oder mehr Modulationsmodi enthalten. In dem Fall der Verwendung einer Kombination aus drei oder mehr Modulationsmodi können die Positionen θ des Objektes, die unter Verwendung der zwei oder mehr Modulationsmodi in einer klaren Umgebung berechnet werden, gemittelt werden und zur Berechnung der Position P des Objektes verwendet werden, wenn die Umgebung des eigenen Fahrzeugs 70 für zwei oder mehr der Modulationsmodi eine klare Umgebung ist.
- (b) In der obigen Ausführungsform können mehrere Funktionen von einem Bestandteil durch mehrere Bestandteile implementiert werden, oder es kann eine Funktion von einem Bestandteil durch mehrere Bestandteile implementiert werden. Weiterhin können mehrere Funktionen von mehreren Bestandteilen durch einen Bestandteil implementiert werden, oder es kann eine Funktion von mehreren Bestandteilen durch einen Bestandteil implementiert werden. Einige Komponenten der obigen Ausführungsform können weggelassen werden. Mindestens einige der Komponenten der obigen Ausführungsform können zu anderen Komponenten der obigen Ausführungsform hinzugefügt werden oder diese ersetzen. Sämtliche Modi, die innerhalb der technischen Idee der Ansprüche enthalten sind, sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- (c) Abgesehen von der oben beschriebenen Umgebungsüberwachungsradarvorrichtung kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Modi ausgeführt werden, beispielsweise als ein System, das die Umgebungsüberwachungsradarvorrichtung als einen Bestandteil aufweist, und ein Objekterfassungsverfahren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017119543 [0001]
- JP 2017 [0001]
- JP 2004340775 A [0006]
