DE112019000520T5

DE112019000520T5 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE112019000520T5
Application number: DE112019000520.0T
Authority: DE
Inventors: Katsumi Ouchi; Akira Kitayama
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-10-15
Also published as: JP6873315B2; JPWO2019171828A1; WO2019171828A1; US20210025969A1

Abstract

Es wird eine Radarvorrichtung geschaffen, die Ankunftswinkel in einer ersten Richtung und Ankunftswinkel in einer zweiten Richtung geeignet paaren und die zweidimensionalen Richtungen von jedem von mehreren Objekten angeben kann. In dieser Radarvorrichtung sind mehrere Antennenelemente in einer Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) und Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) ausgerichtet. Eine CPU einer Steuereinheit berechnet die individuellen Ankunftswinkel in einer Ankunftswinkelgruppe für die Links-Rechts-Richtung auf der Basis von reflektierten Wellen, die durch die mehreren Antennenelemente empfangen werden, die in der Links-Rechts-Richtung ausgerichtet sind. Die CPU der Steuereinheit berechnet die individuellen Ankunftswinkel in einer Ankunftswinkelgruppe für die Aufwärts-Abwärts-Richtung auf der Basis von reflektierten Wellen, die durch die mehreren Antennenelemente empfangen werden, die in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ausgerichtet sind. Gemäß der Kombination der Anzahl von Ankunftswinkeln (ankommenden Wellen) in der Links-Rechts-Richtung und Ankunftswinkeln (ankommenden Wellen) in der Aufwärts-Abwärts-Richtung wählt die CPU der Steuereinheit ein Verfahren zum Paaren der Ankunftswinkel in der Ankunftswinkelgruppe für die Links-Rechts-Richtung und der Ankunftswinkel in der Ankunftswinkelgruppe für die Aufwärts-Abwärts-Richtung aus (S340, S360, S370).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung.
Stand der Technik
Herkömmlich ist eine Radarvorrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist, um ein Objekt wie z. B. ein Hindernis in den Umgebungen zu detektieren, zur Verwendung beim automatischen Fahren und einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs bekannt. Im Allgemeinen moduliert die obige Radarvorrichtung eine Funkwelle in einem Frequenzband, dessen Linearität ausgezeichnet ist, wie z. B. einem Millimeterwellenband (77 GHz, 79 GHz) oder einem Quasimillimeterwellenband (24 GHz) unter Verwendung eines Modulationsverfahrens wie z. B. einer frequenzmodulierten Dauerstrichmodulation (FMCW-Modulation) oder Mehrfrequenz-CW-Modulation und strahlt die Funkwelle ab. Dann wird eine reflektierte Welle der ausgestrahlten Funkwelle von einem Umfeldobjekt empfangen und mit Signalverarbeitung behandelt, außerdem werden ein relativer Abstand, eine relative Geschwindigkeit und eine Richtung (Winkel) des Umfeldobjekts zur Radarvorrichtung berechnet.
Ein Mehrfachsignalklassifikationsverfahren (MUSIC-Verfahren) ist als Ankunftsrichtungsabschätzverfahren bekannt, das eine hohe Winkelauflösung verwirklicht. Das MUSIC-Verfahren ermöglicht eine Ankunftswinkelabschätzung mit hoher Auflösung durch Abtasten von Nullpunkten eines Richtungsmusters. Der Abstand und die relative Geschwindigkeit werden von einer Frequenzspitze des empfangenen Signals durch die schnelle Fourier-Transformation (FFT) gemessen und der Winkel des Objekts wird durch das MUSIC-Verfahren aus FFT-Spitzeninformationen abgeschätzt.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 6028388 B2
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Um eine hohe Winkelauflösung nicht nur in einer Links-Rechts-Richtung, sondern auch in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung zu verwirklichen und einen Berechnungsumfang zu verringern, wird ein Fall betrachtet, in dem das eindimensionale MUSIC-Verfahren auf die Links-Rechts-Richtung bzw. die Aufwärts-Abwärts-Richtung angewendet wird.
Wenn zu dieser Zeit mehrere Ankunftswinkel, die durch das MUSIC-Verfahren in der Links-Rechts-Richtung erhalten werden, bzw. mehrere Ankunftswinkel, die durch das MUSIC-Verfahren in der Aufwärts-Abwärts-Richtung erhalten werden, für mehrere Objekte vorhanden sind, die sich im gleichen Abstand befinden und dieselbe Geschwindigkeit aufweisen, ist es schwierig, zweidimensionale Richtungen der Objekte zu identifizieren.
Wenn beispielsweise die Anzahl von Objekten wie z. B. Fahrzeugen zwei ist und zwei Ankunftswinkel für jede Richtung vorhanden sind, das heißt die Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung θ_H1 und θ_H2 sind, und die Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung θ_V1 und θ_V2 sind, gibt es zwei Möglichkeiten in den zweidimensionalen Richtungen der Objekte (Links-Rechts-Winkel: Aufwärts-Abwärts-Winkel) = (θ_H1:θ_V1)(θ_H2:θ_V2) oder (θ_H1:θ_V2)(θ_H2:θ_V1).
Wenn die Anzahl von Objekten drei ist und die Anzahlen von ankommenden Wellen in den Links-Rechts- und Aufwärts-Abwärts-Richtungen alle drei sind, gibt es ebenso 6 Möglichkeiten in den zweidimensionalen Richtungen der Objekte, und wenn die Anzahl von Objekten vier ist und die Anzahlen von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung alle vier sind, gibt es 24 Möglichkeiten in den zweidimensionalen Richtungen der Objekte, was es schwieriger macht, die zweidimensionale Richtung jedes Objekts zu identifizieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Radarvorrichtung zu schaffen, die einen Ankunftswinkel in einer ersten Richtung mit einem Ankunftswinkel in einer zweiten Richtung geeignet paaren kann, um eine zweidimensionale Richtung von jedem von mehreren Objekten zu identifizieren.
Lösung für das Problem
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung mehrere Antennenelemente, die in einer ersten Richtung angeordnet sind, mehrere Antennenelemente, die in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind, und einen Prozessor. Der Prozessor berechnet individuelle Ankunftswinkel einer Ankunftswinkelgruppe in der ersten Richtung auf der Basis von reflektierten Wellen, die durch die mehreren Antennenelemente empfangen werden, die in der ersten Richtung angeordnet sind, berechnet individuelle Ankunftswinkel einer Ankunftswinkelgruppe in der zweiten Richtung auf der Basis von reflektierten Wellen, die durch die mehreren Antennenelemente empfangen werden, die in der zweiten Richtung angeordnet sind, und wählt gemäß einer Kombination einer Anzahl der Ankunftswinkel in der ersten Richtung und einer Anzahl der Ankunftswinkel in der zweiten Richtung ein Verfahren zum Paaren der individuellen Ankunftswinkel der Ankunftswinkelgruppe in der ersten Richtung mit den individuellen Ankunftswinkeln der Ankunftswinkelgruppe in der zweiten Richtung aus.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Ankunftswinkel in der ersten Richtung mit dem Ankunftswinkel in der zweiten Richtung geeignet zu paaren und die zweidimensionale Richtung von jedem der mehreren Objekte zu identifizieren. Andere Probleme, Konfigurationen und Effekte als die vorstehend beschriebenen werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsform ersichtlich.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] 2 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Antennenelementen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[3] 3 ist ein Diagramm, das einen Betriebsablauf der Radarvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[4] 4 ist ein Diagramm, das einen Ablauf einer Signalverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[5] 5 ist ein Diagramm, das einen Ablauf einer Paarungsverfahrensauswahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[6] 6 ist ein Diagramm, das einen Ablauf einer Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[7] 7 zeigt eine Paarungsmanagementtabelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[8] 8 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis der Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[9] 9 ist ein Diagramm, das einen Ablauf einer Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[10] 10 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis der Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[11] 11 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Eins-zu-Eins- und Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[12] 12 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis der Eins-zu-Eins- und Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der Ausführungsform
Nachstehend werden eine Konfiguration und ein Betrieb einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Radarvorrichtung 100 ist an einem Fahrzeug wie z. B. einem Kraftfahrzeug montiert und wird verwendet, um ein Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs zu detektieren, und umfasst eine Sendeantenne 101, eine Empfangsantenne 102, eine Sendeeinheit 103, eine Empfangseinheit 104, einen Oszillator 105, eine Steuereinheit 106 und eine Kommunikationsschnittstelleneinheit (Kommunikations-I/F-Einheit) 107. Die Radarvorrichtung 100 ist mit einer Fahrzeugsteuervorrichtung 109 verbunden, die innerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Der Oszillator 105 erzeugt ein frequenzmoduliertes Modulationssignal und liefert das Signal zur Sendeeinheit 103 und zur Empfangseinheit 104. Im Oszillator 105 wird beispielsweise ein Phasenregelkreis (PLL) verwendet, der durch Aufnehmen eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO), eines Multiplizierers und dergleichen konfiguriert ist. Eine Frequenz des Modulationssignals, das aus dem Oszillator 105 ausgegeben wird, oder eine Frequenz, die durch Dividieren der Frequenz des Modulationssignals durch ein vorbestimmtes Verhältnis erhalten wird, wird durch die Steuereinheit 106 gesteuert (moduliert).
Wenn ein Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs detektiert wird, gibt die Sendeeinheit 103 ein frequenzmoduliertes Sendesignal an die Sendeantenne 101 durch Leistungsverstärkung des Modulationssignals vom Oszillator 105 aus. Dieses Sendesignal wird über die Sendeantenne 101 als Funkwelle in Richtung der Umgebungen des Fahrzeugs, beispielsweise der Vorderseite des Fahrzeugs, abgestrahlt. Nachstehend wird eine Zeitdauer, während der das frequenzmodulierte Sendesignal von der Sendeantenne 101 abgestrahlt wird, als „Modulationsbetriebsperiode“ bezeichnet.
Wenn das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs detektiert wird, empfängt die Empfangseinheit 104 ein Signal, das erhalten wird, nachdem das von der Sendeeinheit 103 über die Sendeantenne 101 während der Modulationsbetriebsperiode emittierte Sendesignal durch das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs reflektiert wird und in die Empfangsantenne 102 eingegeben wird. Nachstehend wird das so durch die Empfangseinheit 104 gemäß dem Sendesignal von der Sendeeinheit 103 empfangene Signal als „empfangenes Signal“ bezeichnet.
Dann wird das empfangene Signal mit dem Modulationssignal vom Oszillator 105 gemischt, um ein Schwebungssignal gemäß einer Frequenzdifferenz zwischen den obigen zwei Signalen zu erzeugen, und eine Frequenzabwärtsumwandlung wird durchgeführt. Das in der Empfangseinheit 104 erzeugte Schwebungssignal wird in die Steuereinheit 106 eingegeben, nachdem unnötige Frequenzen durch ein nicht gezeigtes Bandbegrenzungsfilter abgeschnitten werden.
Wenn das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs detektiert wird, bewirkt die Steuereinheit 106, dass der Oszillator 105 ein Modulationssignal für die Sendeeinheit 103 erzeugt, um das Sendesignal während der Modulationsbetriebsperiode abzustrahlen. Nachdem digitale Daten, die durch Analog-Digital-Umwandlung (A/D-Umwandlung) des Schwebungssignals von der Empfangseinheit 104 erhalten werden, eingegeben werden, führt dann die Steuereinheit 106 eine Signalverarbeitung zum Detektieren des Objekts in den Umgebungen des Fahrzeugs auf der Basis der digitalen Daten durch. Nachstehend wird eine Zeitdauer, während der die Steuereinheit 106 die obige Signalverarbeitung durchführt, als „Signalverarbeitungsperiode“ bezeichnet.
Die Steuereinheit 106 umfasst als ihre Funktionen eine FFT-Verarbeitungseinheit 110 und eine Objektinformationsberechnungseinheit 112. Die Steuereinheit 106 ist beispielsweise unter Verwendung einer Zentraleinheit (CPU), eines Festwertspeichers (ROM), eines Direktzugriffsspeichers (RAM) und dergleichen konfiguriert und verwirklicht die Funktionen durch Ausführen eines im ROM gespeicherten Programms durch die CPU. Jede der Funktionen der Steuereinheit 106 kann durch Hardware wie z. B. ein anwenderprogrammierbares Verknüpfungsfeld (FPGA) verwirklicht werden.
Die digitalen Daten des Schwebungssignals, das aus der Empfangseinheit 104 ausgegeben wird und A/D-umgewandelt wird, wird in die FFT-Verarbeitungseinheit 110 eingegeben. Die FFT-Verarbeitungseinheit 110 führt die FFT auf der Basis der digitalen Daten des eingegebenen Schwebungssignals durch, um eine Signalwellenform zu erhalten, in der das Schwebungssignal in Frequenzkomponenten zerlegt ist. Informationen der Signalwellenform, die durch die FFT-Verarbeitungseinheit 110 erhalten werden, das heißt Spektralinformationen des empfangenen Signals, werden an die Objektinformationsberechnungseinheit 112 ausgegeben.
Die Objektinformationsberechnungseinheit 112 detektiert das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs auf der Basis der Spektralinformationen des empfangenen Signals, die aus der FFT-Verarbeitungseinheit 110 ausgegeben werden, und berechnet Objektinformationen. Insbesondere berechnet die Objektinformationsberechnungseinheit 112 die Objektinformationen, die den relativen Abstand, die relative Geschwindigkeit, den Winkel und dergleichen des Objekts in Bezug auf die Radarvorrichtung 100 darstellen, durch Identifizieren einer Frequenz eines Signals, das das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs darstellt, aus den Spektralinformationen des empfangenen Signals und Durchführen einer Winkelabschätzverarbeitung, Verfolgungsverarbeitung und dergleichen. Die durch die Objektinformationsberechnungseinheit 112 berechneten Objektinformationen werden zur Fahrzeugsteuervorrichtung 109 durch die Kommunikations-I/F-Einheit 107 übertragen.
In der Radarvorrichtung 100 wird ein Satz der Modulationsbetriebsperiode und der Signalverarbeitungsperiode (nachstehend als „Rahmen“ bezeichnet) in regelmäßigen Intervallen wiederholt. Die Modulationsbetriebsperiode und die Signalverarbeitungsperiode können separate Perioden sein, die nicht im gleichen Rahmen miteinander überlappen, oder einige oder alle der Perioden können miteinander überlappen.
Die Kommunikations-I/F-Einheit 107 führt eine Schnittstellenverarbeitung von Kommunikationssignalen, die zwischen der Radarvorrichtung 100 und der Fahrzeugsteuervorrichtung 109 eingegeben und ausgegeben werden, durch. Mit dieser Schnittstellenverarbeitung, die durch die Kommunikations-I/F-Einheit 107 durchgeführt wird, wird ein Signalverarbeitungsergebnis der Steuereinheit 106 zur Fahrzeugsteuervorrichtung 109 übertragen und verschiedene Steuerdaten, die von der Fahrzeugsteuervorrichtung 109 übertragen werden, werden auch in die Steuereinheit 106 eingegeben.
Es ist zu beachten, dass die Konfiguration der Radarvorrichtung 100, die mit Bezug auf 1 beschrieben ist, lediglich ein Beispiel ist.
Der Inhalt der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diese Konfigurationen begrenzt und ist auf Radarvorrichtungen im Allgemeinen mit anderen Konfigurationen anwendbar. Beispielsweise können mehrere Sendeantennen 101 vorgesehen sein und die FFT-Verarbeitungseinheit 110 kann durch eine Hardware verwirklicht sein, die von der Steuereinheit 106 verschieden ist.
Als nächstes wird mit Bezug auf 2 die Beschreibung eines Beispiels einer Anordnung von Antennenelementen durchgeführt, die die Sendeantenne 101 bzw. die Empfangsantenne 102 in der Radarvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Sendeantenne 101 und die Empfangsantenne 102 jeweils durch mehrere Antennenelemente unter Verwendung von Hornantennen gebildet sind.
2 ist ein Diagramm, das die Anordnung der Antennenelemente in der Sendeantenne 101 und der Empfangsantenne 102 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 2 sind die Empfangsantenne 102, in der die Antennenelemente 1001 bis 1015 angeordnet sind, und die Sendeantenne 101, in der das Antennenelement 1016 angeordnet ist, von einer Seite der Sende- und Empfangsoberfläche (der Vorderseite des Radars) betrachtet.
Wie in 2 gezeigt, sind die mehreren Antennenelemente (1001 bis 1004) und dergleichen in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) angeordnet. Ferner sind die mehreren Antennenelemente (1001, 1005, 1009, 1013) und dergleichen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) angeordnet, die von der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) verschieden ist. Die Aufwärts-Abwärts-Richtung kann als erste Richtung und die Links-Rechts-Richtung als zweite Richtung bezeichnet werden.
Obwohl nicht gezeigt, umfassen die Antennenelemente 1001 bis 1016 jeweils einen Hornteil, eine Patch-Antenne, die auf einem dielektrischen Substrat ausgebildet ist, und eine dielektrische Linse.
Die Antennenelemente 1001 bis 1015 sind Empfangsantennenelemente. Die Antennenelemente 1001 bis 1015 empfangen Millimeterwellen, die von einem Objekt wie z. B. einem Fahrzeug reflektiert werden.
Das Antennenelement 1016 ist ein Sendeantennenelement. Das Antennenelement 1016 sendet eine Millimeterwelle zur Vorderseite des Fahrzeugs.
In der vorliegenden Ausführungsform verwendet die Steuereinheit 106 Gruppen von empfangenen Signalen der Antennenelemente (1001 bis 1004), (1005 bis 1008) und (1009 bis 1012) als unterschiedliche Momentaufnahmen und verwendet das MUSIC-Verfahren, um Winkel in der Links-Rechts-Richtung der mehreren Objekte zu detektieren.
Ebenso verwendet die Steuereinheit 106 Gruppen von empfangenen Signalen der Antennenelemente (1001, 1005, 1009, 1013), (1002, 1006, 1010, 1014) und (1003, 1007, 1011, 1015) als verschiedene Momentaufnahmen und verwendet das MUSIC-Verfahren, um Winkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung der mehreren Objekte zu detektieren.
Als nächstes werden Details einer Verarbeitung, die durch die Steuereinheit 106 in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das einen Betriebsablauf der Radarvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Steuereinheit 106 verwirklicht die im Ablaufplan von 3 gezeigte Verarbeitung durch ein Programm, das beispielsweise durch die CPU ausgeführt wird.
In Schritt S110 initialisiert die Steuereinheit 106 verschiedene Parameter in der Radarvorrichtung 100. Hier werden anfängliche Werte festgelegt, wobei die Werte einen Modulationsfestlegungsparameter für das durch den Oszillator 105 während der Modulationsbetriebsperiode erzeugte Modulationssignal und einen Signalverarbeitungsfestlegungsparameter für die durch die Steuereinheit 106 während der Signalverarbeitungsperiode durchgeführte Signalverarbeitung umfassen. Als anfängliche Werte dieser Parameter können die im Voraus in der Radarvorrichtung 100 gespeicherten verwendet werden oder die unmittelbar vorher verwendeten Werte können verwendet werden.
In Schritt S120 steuert die Steuereinheit 106 den Oszillator 105 und die Sendeeinheit 103, um ein frequenzmoduliertes Sendesignal von der Sendeantenne 101 in Richtung der Umgebungen des Fahrzeugs abzustrahlen. Zu dieser Zeit steuert die Steuereinheit 106 die Frequenz des durch den Oszillator 105 erzeugten Modulationssignals unter Verwendung des in Schritt S110 initialisierten Modulationsfestlegungsparameters und bestimmt das Frequenzband des Sendesignals.
In Schritt S130 verwendet die Steuereinheit 106 digitale Daten eines Schwebungssignals, das aus der Empfangseinheit 104 gemäß einem empfangenen Signal ausgegeben wird, das das Sendesignal ist, das in Schritt S120 abgestrahlt wird und durch ein Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs reflektiert wird, und führt die Signalverarbeitung durch, um das Objekt zu detektieren. Durch Durchführen der Signalverarbeitung gemäß einem Ablaufplan von 4, der später beschrieben wird, wird hier das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs aus dem empfangenen Signal detektiert und der relative Abstand, die relative Geschwindigkeit, der Winkel und dergleichen des Objekts werden als Objektinformationen berechnet.
In Schritt S140 überträgt die Steuereinheit 106 die Objektinformationen, die in Schritt S130 berechnet werden, zur Fahrzeugsteuervorrichtung 109 über die Kommunikations-I/F-Einheit 107.
In Schritt S150 bestimmt die Steuereinheit 106, ob eine vorgegebene Betriebsendbedingung der Radarvorrichtung 100 erfüllt ist oder nicht. Wenn die Betriebsendbedingung der Radarvorrichtung 100 nicht erfüllt ist, kehrt die Steuereinheit 106 zu Schritt S120 zurück und wiederholt die obige Verarbeitung. Wenn andererseits die Betriebsendbedingung der Radarvorrichtung 100 erfüllt ist, beendet die Steuereinheit 106 die im Ablaufplan von 3 gezeigte Verarbeitung und wird gestoppt.
Als nächstes werden Details der durch die Steuereinheit 106 in Schritt S130 von 3 durchgeführten Signalverarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Signalverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuereinheit 106 die Signalverarbeitung von Schritt S130 gemäß dem Ablaufplan von 4 durch.
In Schritt S210 erfasst die Steuereinheit 106 empfangene Signale für 15 Kanäle, die aus der Empfangsantenne 102 ausgegeben werden, das heißt empfangene Daten des Empfangskanals. Hier werden digitale Daten von individuellen Schwebungssignalen des Empfangskanals, die aus der Empfangseinheit 104 ausgegeben werden, als empfangene Daten für 15 Kanäle erfasst, die dem Empfangskanal entsprechen.
In Schritt S220 führt die Steuereinheit 106 zuerst die FFT-Verarbeitung an den empfangenen Daten für 15 Kanäle, die in Schritt S210 erfasst werden, in der FFT-Verarbeitungseinheit 110 durch, wodurch Frequenzspektralinformationen des Empfangskanals individuell erfasst werden.
Anschließend wird in der Objektinformationsberechnungseinheit 112 unter Verwendung der Signalverarbeitungsfestlegungsparameter, die in Schritt S110 initialisiert werden, das Objekt in den Umgebungen des Fahrzeugs aus den Frequenzspektralinformationen des Empfangskanals detektiert und der relative Abstand und die relative Geschwindigkeit des Objekts werden als Objektinformationen berechnet.
In Schritt S230 führt die Steuereinheit 106 eine Winkeldetektion in der Links-Rechts-Richtung aus FFT-Spitzeninformationen durch. Hier wird die Winkeldetektion durch das Wurzel-MUSIC-Verfahren durchgeführt, das einen Ankunftswinkel durch numerische Berechnung berechnet.
Ein Eingangsvektor einer Gruppenantenne wird durch X dargestellt und eine Korrelationsmatrix R_xx wird durch eine Formel (1) dargestellt.
[Mathematische Formel 1] $R_{x x} ≜ E [X (t) X^{H} (t)]$
Hier gibt E[] einen Kollektivmittelwert an und X^H gibt eine konjugiert transponierte Matrix von X an.
In einer gleichmäßigen linearen Anordnung wird ein Modusvektor a(θ), der eine Richtungsmatrix A bildet, die durch eine nachstehende Formel (2) ausgedrückt wird, durch eine Formel (3) ausgedrückt. Der Modusvektor a(θ) gibt ein Amplitudenverhältnis/eine Phasendifferenz jedes Antennenelements in Bezug auf eine Richtung von θ an.
[Mathematische Formel 2] $A = [a (θ_{1}), \dots, a (θ_{L})]$
Hier ist L die Anzahl von ankommenden Wellen.
[Mathematische Formel 3] $\begin{matrix} \begin{array}{l} a (θ) = [1, exp (- j \frac{2 π}{λ} d sin θ), exp (- j \frac{2 π}{λ} 2 d sin θ), \\ {\dots, exp (- j \frac{2 π}{λ} (K - 1) d sin θ)]}^{T} \end{array} \\ = {[1, z, z^{2}, \dots, z^{(K - 1)}]}^{T} \\ \equiv p (z) \\ z ≜ exp (- j \frac{2 π}{λ} d sin θ) \end{matrix}}$
Wenn ein Wurzel-MUSIC-Polynom Q(z) durch eine Formel (4) definiert ist, werden hier die Lösung von Q(z) = 0 und L doppelte Wurzeln auf einem Einheitskreis (|z| = 1) durch eine Formel (5) dargestellt.
[Mathematische Formel 4] $Q (z) = z^{K - 1} p^{T} (z^{- 1}) E_{N} E_{N}^{H} p (z) = z^{K - 1} \sum_{i = L + 1}^{K} S_{i} (z) S_{i}^{*} (1 / z *)$

[Mathematische Formel 5] $\begin{matrix} z_{i} = exp (- j \frac{2 π}{λ} d sin θ_{l}) & (l = 1,2, \dots, L) \end{matrix}$
Aus der Formel (5) wird eine Ankunftsrichtung θk (k = 1,2,..., K) erhalten. Sobald die Ankunftsrichtung erhalten ist, wird eine Signalkorrelationsmatrix S, die durch eine Formel (6) dargestellt wird, berechnet. Aus der i-ten diagonalen Komponente der Matrix S kann die Empfangsleistung (Intensität) der i-ten ankommenden Welle erhalten werden.
[Mathematische Formel 6] $S = {(A^{H} A)}^{- 1} A^{H} (R_{x x} - σ^{2} I) A {(A^{H} A)}^{- 1}$
Hier ist A^H die konjugiert transponierte Matrix von A, σ² ist eine Varianz eines Rauschvektors und I ist eine Einheitsmatrix.
In dieser Weise berechnet die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 individuelle Ankunftswinkel (Ankunftsrichtung θk) einer Ankunftswinkelgruppe in der Links-Rechts-Richtung auf der Basis der reflektierten Wellen, die durch die mehreren Antennenelemente (1001 bis 1004 usw.) empfangen werden, die in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) angeordnet sind.
In Schritt S240 führt die Steuereinheit 106 die Winkeldetektion in der Aufwärts-Abwärts-Richtung aus den FFT-Spitzeninformationen durch. Hier wird auch die Winkeldetektion durch das Wurzel-MUSIC-Verfahren ähnlich zu Schritt S230 durchgeführt. Das heißt, die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 berechnet individuelle Ankunftswinkel einer Ankunftswinkelgruppe in der Aufwärts-Abwärts-Richtung auf der Basis der reflektierten Wellen, die durch die mehreren Antennenelemente (1001, 1005, 1009, 1013 usw.) empfangen werden, die in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) angeordnet sind.
In Schritt S250 wählt die Steuereinheit 106 ein Paarungsverfahren für die Winkel aus, die individuell in den Schritten S230 und S240 detektiert werden.
Nachstehend werden Details der Paarungsverfahrensauswahl, die durch die Steuereinheit 106 in Schritt S250 von 4 durchgeführt wird, in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
5 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Paarungsverfahrensauswahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuereinheit 106 die Paarungsverfahrensauswahl von Schritt S250 gemäß dem Ablaufplan von 5 durch.
In Schritt S310 bestimmt die Steuereinheit 106, ob entweder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung, die in Schritt S230 detektiert werden, oder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, die in Schritt S240 detektiert werden, gleich null ist oder nicht.
Wenn entweder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung oder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung gleich null ist, führt die Steuereinheit 106 eine Nicht-Detektions-Verarbeitung (Fehlerverarbeitung) in Schritt S320 durch. Zu dieser Zeit beendet die Steuereinheit 106 die Signalverarbeitung von Schritt S130 von 3, lässt die Objektinformationsübertragungsverarbeitung von Schritt S140 weg und geht zu Schritt S150 weiter. Das heißt, die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 identifiziert nicht die Richtung des Objekts (Detektionsziel), falls die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) oder die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) null ist.
Wenn andererseits sowohl die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung als auch die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung eins oder mehr sind, geht die Steuereinheit 106 zu Schritt S330 weiter. Das heißt, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) und die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) eins oder mehr sind, identifiziert die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 die Richtung des Objekts (Detektionsziel) durch den Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung und den Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, die gepaart werden, wie nachstehend beschrieben.
In Schritt S330 bestimmt die Steuereinheit 106, ob die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung gleich der Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ist oder nicht.
Wenn die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung gleich der Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ist, wählt die Steuereinheit 106 die Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung als Paarungsverfahren in Schritt S340 aus und beendet die Verarbeitung, die im Ablaufplan von 5 gezeigt ist.
Wenn andererseits die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung von der Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung verschieden ist, geht die Steuereinheit 106 zu Schritt S350 weiter.
In Schritt S350 bestimmt die Steuereinheit 106, ob entweder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung oder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung gleich eins ist oder nicht.
Wenn entweder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung oder die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung gleich eins ist, wählt die Steuereinheit 106 die Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung als Paarungsverfahren in Schritt S360 aus und beendet die im Ablaufplan von 5 gezeigte Verarbeitung.
Wenn andererseits sowohl die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung als auch die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung zwei oder mehr sind, wählt die Steuereinheit 106 die Eins-zu-Eins- und Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung als Paarungsverfahren in Schritt S370 aus und beendet die im Ablaufplan von 5 gezeigte Verarbeitung.
Mit anderen Worten, die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 wählt das Verfahren der Paarung der individuellen Ankunftswinkel der Ankunftswinkelgruppe in der Links-Rechts-Richtung und der individuellen Ankunftswinkel der Ankunftswinkelgruppe in der Aufwärts-Abwärts-Richtung gemäß der Kombination der Anzahl von Ankunftswinkeln in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) und der Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) aus. Dadurch können der Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) und der Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) geeignet gepaart (angepasst) werden.
Mit Rückkehr zu 4 führt in Schritt S260 die Steuereinheit 106 die Winkelpaarungsverarbeitung, die das in Schritt S250 ausgewählte Paarungsverfahren verwendet, für den Winkel in der Links-Rechts-Richtung und den Winkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung durch, die in Schritten S230 bzw. S240 detektiert werden.
Nachstehend werden Details der Winkelpaarungsverarbeitung, die durch die Steuereinheit 106 in Schritt S260 von 4 durchgeführt wird, in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
6 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform führt, wenn die Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung in Schritt S250 ausgewählt wird, die Steuereinheit 106 die Winkelpaarungsverarbeitung von Schritt S260 gemäß dem Ablaufplan von 6 durch.
In Schritt S410 wählt die Steuereinheit 106 die Ankunftswinkel, bei jedem von denen ein Leistungswert einer ankommenden Welle das Maximum ist, aus den Ankunftswinkelgruppen aus, die in den Links-Rechts- bzw. Aufwärts-Abwärts-Richtungen detektiert werden. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform als Beispiel der Ankunftswinkel, bei dem der Leistungswert der ankommenden Welle das Maximum ist, zuerst ausgewählt wird. Wie nachstehend beschrieben, wird jedoch die Verarbeitung von Schritt S410 bis Schritt S450 für alle Ankunftswinkel wiederholt und folglich kann beispielsweise der Ankunftswinkel, bei dem der Leistungswert der ankommenden Welle das Minimum ist, zuerst ausgewählt werden.
In Schritt S420 bestimmt die Steuereinheit 106, ob eine Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Welle, die dem Paar von Ankunftswinkeln entsprechen, die in Schritt S410 ausgewählt werden, innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt oder nicht. Es ist zu beachten, dass eine Charakteristik besteht, dass der Leistungswert der ankommenden Welle in der Links-Rechts-Richtung und der Leistungswert der ankommenden Welle in der Aufwärts-Abwärts-Richtung für ein Objekt im Wesentlichen gleich sind. Wenn die Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Wellen, die dem Paar von Ankunftswinkeln entsprechen, die in Schritt S410 ausgewählt werden, innerhalb des vorbestimmten Werts liegt, bedeutet es folglich, dass das Paar von Ankunftswinkeln, die in Schritt S410 ausgewählt werden, den ankommenden Wellen von einem Objekt entspricht.
Wenn die Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Wellen innerhalb des vorbestimmten Werts liegt, geht die Steuereinheit 106 zu Schritt S430 weiter. Wenn andererseits die Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Wellen den vorbestimmten Wert überschreitet, führt die Steuereinheit 106 eine Nicht-Detektions-Verarbeitung (Fehlerverarbeitung) in Schritt S440 durch.
In Schritt S430 zeichnet die Steuereinheit 106 das Paar von Ankunftswinkeln, die in Schritt S410 ausgewählt werden, in einer Paarungsmanagementtabelle 400 auf. Mit anderen Worten, wenn beispielsweise die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) gleich der Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) ist (Ja in S330 in 5), paart die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 den Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung mit dem Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, so dass die Differenz zwischen dem Absolutwert der Leistung der ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung und dem Absolutwert der Leistung der ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung innerhalb des vorbestimmten Werts liegt. Folglich können der Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung und der Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung von einem Objekt geeignet gepaart werden.
In Schritt S450 bestimmt die Steuereinheit 106, ob alle der Ankunftswinkel ausgewählt wurden oder nicht.
Wenn nicht alle der Ankunftswinkel ausgewählt wurden, kehrt die Steuereinheit 106 zu Schritt S410 zurück und wiederholt die obige Verarbeitung. Wenn andererseits alle der Ankunftswinkel ausgewählt wurden, wird der Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitungsablauf beendet.
7 zeigt ein Beispiel der Paarungsmanagementtabelle 400. Die Paarungsmanagementtabelle 400 wird im Speicher in der Steuereinheit 106 gespeichert.
Jede Reihe der Paarungsmanagementtabelle 400 speichert Informationen über ein Paar von Ankunftswinkeln. Eine Spalte 410 registriert eine Paar-ID als eindeutige Nummer in der Paarungsmanagementtabelle 400. Eine Spalte 420 speichert den Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung unter den gepaarten Ankunftswinkeln. Die Spalte 430 speichert den Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung unter den gepaarten Ankunftswinkeln.
In dem Beispiel von 7 werden als Ergebnis der Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung der Links-Rechts-Winkel θ_H1 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V1 als Paar-ID = 001 gepaart, der Links-Rechts-Winkel θ_H2 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V2 werden als Paar-ID = 002 gepaart und der Links-Rechts-Winkel θ_H3 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_H3 werden als Paar-ID = 003 gepaart und das Ergebnis wird in der Paarungsmanagementtabelle 400 registriert.
8 zeigt ein Beispiel, in dem das Ergebnis der Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den zweidimensionalen Koordinaten aufgetragen ist.
Die horizontale Achse stellt den Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung dar und die vertikale Achse stellt den Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung dar. Der Schnittpunkt der horizontalen Achse und der vertikalen Achse ist 0 Grad sowohl in der Links-Rechts-Richtung als auch der Aufwärts-Abwärts-Richtung, die der vorderen Richtung von der Radarvorrichtung aus betrachtet entspricht. 8 entspricht den Inhalten der Paarungsmanagementtabelle 400, die in 7 gezeigt ist.
9 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform führt, wenn die Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung in Schritt S250 ausgewählt wird, die Steuereinheit 106 die Winkelpaarungsverarbeitung von Schritt S260 gemäß dem Ablaufplan von 9 durch.
In Schritt S510 wählt die Steuereinheit 106 einen Ankunftswinkel aus der Richtung, in der die Anzahl von ankommenden Wellen zwei oder mehr ist, unter der Links-Rechts-Richtung oder der Aufwärts-Abwärts-Richtung aus.
In Schritt S520 zeichnet die Steuereinheit 106 in der Paarungsmanagementtabelle 400 denjenigen Ankunftswinkel, der in Schritt S510 ausgewählt wird, und den Ankunftswinkel in der Richtung, in der die Anzahl von ankommenden Wellen eins ist, auf. Mit anderen Worten, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) eins ist, und die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) zwei oder mehr ist, paart die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 den Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung mit den individuellen Ankunftswinkeln der Ankunftswinkelgruppe in der Links-Rechts-Richtung. Da die Leistung der ankommenden Wellen in jeder der Links-Rechts-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung nicht berechnet wird, kann die Rechenlast im Vergleich zur Eins-zu-Eins-Paarungsverarbeitung verringert werden.
In Schritt S540 bestimmt die Steuereinheit 106, ob alle der Ankunftswinkel ausgewählt wurden oder nicht.
Wenn die Auswahl aller Ankunftswinkel nicht vollendet wurde, kehrt die Steuereinheit 106 zu Schritt S510 zurück und wiederholt die obige Verarbeitung. Wenn andererseits die Auswahl aller Ankunftswinkel vollendet wurde, beendet die Steuereinheit 106 die im Ablaufplan von 9 gezeigte Verarbeitung.
10 zeigt ein Beispiel, in dem das Ergebnis der Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den zweidimensionalen Koordinaten aufgetragen ist.
In dem Beispiel von 10 ist die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung drei und die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ist eins. Hier wird in Betracht gezogen, dass die ankommenden Wellen, die durch die Empfangsantenne in der Aufwärts-Abwärts-Richtung empfangen werden, ankommende Wellen von drei Objekten sind.
Als Ergebnis der Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung werden der Links-Rechts-Winkel θ_H4 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V4 als Paar-ID = 004 gepaart, der Links-Rechts-Winkel θ_H5 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V4 werden als Paar-ID = 005 gepaart und der Links-Rechts-Winkel θ_H6 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V4 werden als Paar-ID = 006 gepaart und die Richtungen der drei Objekte werden identifiziert.
11 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Eins-zu-Eins- und Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform führt, wenn die Eins-zu-Eins- oder Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung in Schritt S250 ausgewählt wird, die Steuereinheit 106 die Winkelpaarungsverarbeitung von Schritt S260 gemäß dem Ablaufplan von 11 durch.
In Schritt S610 wählt die Steuereinheit 106 den Ankunftswinkel aus jeder Kombination von Ankunftswinkeln aus, die jeweils in den Links-Rechts- und Aufwärts-Abwärts-Richtungen detektiert werden.
In Schritt S620 bestimmt die Steuereinheit 106, ob eine Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Wellen, die dem Paar von Ankunftswinkeln entsprechen, die in Schritt S610 ausgewählt werden, innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt oder nicht.
Wenn die Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Wellen innerhalb des vorbestimmten Werts liegt, geht die Steuereinheit 106 zu Schritt S630 weiter. Wenn andererseits die Differenz zwischen den Leistungswerten der ankommenden Wellen den vorbestimmten Wert überschreitet, geht die Steuereinheit 106 zu Schritt S640 weiter.
In Schritt S630 zeichnet die Steuereinheit 106 das Paar von Ankunftswinkeln, die in Schritt S610 ausgewählt werden, in der Paarungsmanagementtabelle 400 auf. Mit anderen Worten, wenn beispielsweise die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) zwei oder mehr ist, und die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) größer ist als die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, paart die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 den Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung mit dem Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung durch die Eins-zu-Eins-Paarung, so dass die Differenz zwischen dem Absolutwert der Leistung der ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung und dem Absolutwert der Leistung der ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung innerhalb des vorbestimmten Werts liegt. Folglich können der Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung und der Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung von einem Objekt geeignet gepaart werden.
In Schritt S640 bestimmt die Steuereinheit 106, ob alle Kombinationen von Ankunftswinkeln ausgewählt wurden oder nicht.
Wenn die Auswahl aller Kombinationen von Ankunftswinkeln nicht vollendet wurde, kehrt die Steuereinheit 106 zu Schritt S610 zurück und wiederholt die obige Verarbeitung. Wenn andererseits die Auswahl aller Kombinationen von Ankunftswinkeln vollendet wurde, geht die Steuereinheit 106 zu Schritt S650 weiter.
In Schritt S650 bestimmt die Steuereinheit 106, ob die Anzahl von ankommenden Wellen in entweder der Links-Rechts-Richtung oder der Aufwärts-Abwärts-Richtung gleich eins ist, ausschließlich der Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung und der Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, die bereits in Schritt 630 gepaart wurden.
Wenn die Anzahl von ankommenden Wellen in entweder der Links-Rechts-Richtung oder der Aufwärts-Abwärts-Richtung gleich eins ist, führt die Steuereinheit 106 die Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung in Schritt S660 durch. Die Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung ist dieselbe wie in 9. Das heißt, wenn beispielsweise die Anzahl von Ankunftswinkeln in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung), die nicht gepaart wurden, eins ist, paart die CPU (Prozessor) der Steuereinheit 106 den Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung mit den individuellen Ankunftswinkeln der Ankunftswinkelgruppe in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung), die nicht mit dem Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung gepaart wurden. Die Verarbeitung führt die Eins-zu-Viele-Verarbeitung im Fall von Ja in Schritt S650 nach dem Verlassen einer Schleife zwischen Schritt S610 und Schritt S640 durch. Folglich können die individuellen Ankunftswinkel in der Ankunftswinkelgruppe in der Links-Rechts-Richtung und die individuellen Ankunftswinkel der Ankunftswinkelgruppe in der Aufwärts-Abwärts-Richtung geeignet gepaart werden, während die Rechenlast verringert wird.
Wenn andererseits die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung und die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung beide zwei oder mehr sind, führt die Steuereinheit 106 die Nicht-Detektions-Verarbeitung (Fehlerverarbeitung) in Schritt S670 durch.
12 zeigt ein Beispiel, in dem das Ergebnis der Eins-zu-Eins- und Eins-zu-Viele-Paarung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den zweidimensionalen Koordinaten aufgetragen ist.
In dem Beispiel von 12 ist die Anzahl von ankommenden Wellen in der Links-Rechts-Richtung drei und die Anzahl von ankommenden Wellen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ist zwei. Hier wird in Betracht gezogen, dass in den ankommenden Wellen, die durch die Empfangsantenne in der Aufwärts-Abwärts-Richtung empfangen werden, ankommende Wellen von zwei Objekten kombiniert werden.
Als Ergebnis der Eins-zu-Eins- und Eins-zu-Viele-Paarungsverarbeitung werden der Links-Rechts-Winkel θ_H7 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V5 als Paar-ID = 007 gepaart, der Links-Rechts-Winkel θ_H8 und der Aufwärts-Abwärts-Winkel θ_V6 werden als Paar-ID = 008 gepaart und die Links-Rechts-Winkel θ_H9 und θ_V6 werden als Paar-ID = 009 gepaart, und die zweidimensionalen Richtungen der drei Objekte werden identifiziert.
Mit Rückkehr zu 4 führt in Schritt S270 die Steuereinheit 106 eine Verfolgungsverarbeitung des Objekts auf der Basis der Verläufe der in Schritten S220 bzw. S250 berechneten Objektinformationen durch.
Nachdem Schritt S270 durchgeführt ist, beendet die Steuereinheit 106 die in 4 gezeigte Signalverarbeitung.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können in Bezug auf die mehreren Objekte vor der Radarvorrichtung 100 die zweidimensionalen Richtungen aus den Winkeln identifiziert werden, die unter Verwendung des MUSIC-Verfahrens in der Links-Rechts-Richtung und des MUSIC-Verfahrens in der Aufwärts-Abwärts-Richtung detektiert werden. Das heißt, der Ankunftswinkel in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) und der Ankunftswinkel in der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) können geeignet gepaart werden, um die zweidimensionale Richtung von jedem der mehreren Objekte zu identifizieren.
In der obigen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Sendeantenne 101 und die Empfangsantenne 102 unter Verwendung der mehreren Hornantennen als Antennenelemente konfiguriert sind, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Da die Anzahl von ankommenden Wellen, die durch das MUSIC-Verfahren detektiert werden können, (die Anzahl von Antennen -1) ist, können durch Festlegen der Anzahl von Empfangsantennen in der Links-Rechts-Richtung auf drei oder mehr und der Anzahl von Empfangsantennen in der Aufwärts-Abwärts-Richtung auf drei oder mehr die mehreren Objekte in jeder Richtung detektiert werden. Daher kann der Effekt der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Ferner wurde in der obigen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem das MUSIC-Verfahren als Abschätzverfahren für ankommende Wellen mit hoher Auflösung verwendet wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Abschätzung von Signalparametern über Rotationsinvarianztechniken (ESPRIT) kann beispielsweise verwendet werden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform und verschiedene Modifikationen sind lediglich Beispiele und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Inhalte begrenzt, solange die Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen und Modifikationen vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Inhalte begrenzt. Andere Ausführungsformen, die innerhalb des Schutzbereichs der technischen Idee der vorliegenden Erfindung betrachtet werden können, sind auch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind beispielsweise die mehreren Antennenelemente in der Links-Rechts-Richtung (ersten Richtung) und der Aufwärts-Abwärts-Richtung (zweiten Richtung) angeordnet, die erste Richtung und die zweite Richtung können jedoch nicht zueinander orthogonal sein.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden beispielsweise im Einzelnen beschrieben, um die vorliegende Erfindung in einer leicht zu verstehenden Weise zu erläutern, und sind nicht notwendigerweise auf jene mit allen beschriebenen Konfigurationen begrenzt.
Überdies kann jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen teilweise oder vollständig durch Hardware durch Entwerfen einer integrierten Schaltung oder dergleichen verwirklicht werden. Ferner kann jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Software durch einen Prozessor (CPU) verwirklicht werden, der ein Programm zum Verwirklichen von jeder der Funktionen interpretiert und ausführt. Informationen wie z. B. ein Programm, eine Tabelle und eine Datei, die jede Funktion verwirklicht, können in einer Aufzeichnungsvorrichtung wie z. B. einem Speicher, einer Festplatte oder einem Halbleiterlaufwerk (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium wie z. B. einer Karte einer integrierten Schaltung (IC), einer sicheren digitalen Karte (SD-Karte) oder einer digitalen vielseitigen Platte (DVD) angeordnet sein.
Außerdem kann die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Aspekte sein.,
(1) Eine Objektpositionsdetektionsvorrichtung unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen und mit mehreren Antennen, wobei: eine erste Ankunftswinkelgruppe durch Analysieren von elektromagnetischen Wellen erfasst wird, die durch die Antennen empfangen werden, die in einer ersten Richtung angeordnet sind; eine zweite Ankunftswinkelgruppe durch Analysieren von elektromagnetischen Wellen erfasst wird, die durch die Antennen empfangen werden, die in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind; ein Verfahren zum Zuordnen der ersten Ankunftswinkelgruppe zur zweiten Ankunftswinkelgruppe gemäß einer Beziehung zwischen der Anzahl der ersten Ankunftswinkelgruppe und der Anzahl der zweiten Ankunftswinkelgruppe ausgewählt wird; und Richtungen von einem oder mehreren Objekten individuell identifiziert werden.
(2) Die Objektpositionsdetektionsvorrichtung gemäß (1), wobei dann, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln, die die erste Ankunftswinkelgruppe bilden, gleich der Anzahl von Ankunftswinkeln ist, die die zweite Ankunftswinkelgruppe bilden, die Ankunftswinkel mit einer Differenz in Absolutwerten der Leistung von ankommenden Wellen innerhalb eines vorbestimmten Werts einander zugeordnet werden.
(3) Die Objektpositionsdetektionsvorrichtung gemäß (1), wobei unter der Anzahl von Ankunftswinkeln, die die erste Ankunftswinkelgruppe bilden, und der Anzahl von Ankunftswinkeln, die die zweite Ankunftswinkelgruppe bilden, wenn eine der obigen zwei oder mehr ist und die andere eins ist, die Ankunftswinkelgruppen einander zugeordnet werden.
(4) Die Objektpositionsdetektionsvorrichtung gemäß (1), wobei dann, wenn sowohl die Anzahl von Ankunftswinkeln, die die erste Ankunftswinkelgruppe bilden, als auch die Anzahl von Ankunftswinkeln, die die erste Ankunftswinkelgruppe bilden, zwei oder mehr und voneinander verschieden sind, die Ankunftswinkel mit einer Differenz in Absolutwerten der Leistung von ankommenden Wellen innerhalb des vorbestimmten Werts einander zugeordnet werden und die restlichen Ankunftswinkel einander zugeordnet werden.
(5) Die Objektpositionsdetektionsvorrichtung gemäß (1), wobei dann, wenn die erste Ankunftswinkelgruppe oder die zweite Ankunftswinkelgruppe nicht erfasst werden kann, die Richtung des Objekts nicht identifiziert wird.
Gemäß (1) bis (5) können in der Radarvorrichtung (Objektpositionsdetektionsvorrichtung), die das Ankunftswinkelabschätzverfahren in jeder der ersten Richtung und der zweiten Richtung (der Links-Rechts-Richtung und der Aufwärts-Abwärts-Richtung) anwendet, die zweidimensionalen (Links-Rechts-Richtung und Aufwärts-Abwärts-Richtung) Richtungen der mehreren Objekte, die sich im gleichen Abstand befinden und dieselbe Geschwindigkeit aufweisen, identifiziert werden.
Bezugszeichenliste

100: Radarvorrichtung
101: Sendeantenne
102: Empfangsantenne
103: Sendeeinheit
104: Empfangseinheit
105: Oszillator
106: Steuereinheit
107: Kommunikations-I/F-Einheit
109: Fahrzeugsteuervorrichtung
110: FFT-Verarbeitungseinheit
112: Objektinformationsberechnungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 6028388 B2 [0004]

Claims

Radarvorrichtung, die Folgendes umfasst: mehrere Antennenelemente, die in einer ersten Richtung angeordnet sind; mehrere Antennenelemente, die in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind; und einen Prozessor, wobei der Prozessor individuelle Ankunftswinkel einer Ankunftswinkelgruppe in der ersten Richtung auf der Basis von reflektierten Wellen berechnet, die durch die mehreren Antennenelemente empfangen werden, die in der ersten Richtung angeordnet sind, individuelle Ankunftswinkel einer Ankunftswinkelgruppe in der zweiten Richtung auf der Basis von reflektierten Wellen berechnet, die durch die mehreren Antennenelemente empfangen werden, die in der zweiten Richtung angeordnet sind, und gemäß einer Kombination einer Anzahl der Ankunftswinkel in der ersten Richtung und einer Anzahl der Ankunftswinkel in der zweiten Richtung ein Verfahren zum Paaren der individuellen Ankunftswinkel der Ankunftswinkelgruppe in der ersten Richtung mit den individuellen Ankunftswinkeln der Ankunftswinkelgruppe in der zweiten Richtung auswählt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der ersten Richtung gleich der Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung ist, der Prozessor den Ankunftswinkel in der ersten Richtung mit dem Ankunftswinkel in der zweiten Richtung paart, so dass eine Differenz zwischen einem Absolutwert der Leistung von ankommenden Wellen in der ersten Richtung und einem Absolutwert der Leistung von ankommenden Wellen in der zweiten Richtung innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung eins ist und die Anzahl von Ankunftswinkeln in der ersten Richtung zwei oder mehr ist, der Prozessor den Ankunftswinkel in der zweiten Richtung mit den individuellen Ankunftswinkeln der Ankunftswinkelgruppe in der ersten Richtung paart.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung zwei oder mehr ist und die Anzahl von Ankunftswinkeln in der ersten Richtung größer ist als die Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung, der Prozessor (a) den Ankunftswinkel in der ersten Richtung mit dem Ankunftswinkel in der zweiten Richtung paart, so dass eine Differenz zwischen einem Absolutwert der Leistung von ankommenden Wellen in der ersten Richtung und einem Absolutwert der Leistung von ankommenden Wellen in der zweiten Richtung innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt, und (b) dann, wenn nach (a) die Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung, die nicht gepaart wurden, eins ist, den Ankunftswinkel in der zweiten Richtung mit den individuellen Ankunftswinkeln der Ankunftswinkelgruppe in der ersten Richtung paart, die nicht gepaart wurden.
Radarvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor eine Richtung eines Objekts durch den Ankunftswinkel in der ersten Richtung und den Ankunftswinkel in der zweiten Richtung, die gepaart wurden, identifiziert, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der ersten Richtung und die Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung eins oder mehr sind, und die Richtung des Objekts nicht identifiziert, wenn die Anzahl von Ankunftswinkeln in der ersten Richtung oder die Anzahl von Ankunftswinkeln in der zweiten Richtung null ist.