DE112019005326T5

DE112019005326T5 - Objektverfolgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019005326T5
Application number: DE112019005326.4T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Akamine; Takuya TAKAYAMA; Yasuyuki Miyake
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-07-08
Also published as: JP7084276B2; US20210239825A1; CN112912759A; JP2020067370A; WO2020085418A1

Abstract

Eine Objektverfolgungsvorrichtung (20) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Objekterfassungseinheit (31), eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit (33), eine Entfernungsberechnungseinheit (32), eine Kandidatenerzeugungseinheit (72), eine Filterverarbeitungseinheit (50), eine Abgleichsverarbeitungseinheit (62), eine Kandidatenlöscheinheit (71) und eine Filterauswahleinheit (41). Die Filterauswahleinheit (41) wechselt als Reaktion darauf, dass sich die Gesamtanzahl der Zielkandidaten verringert hat, einen Filter, der durch die Filterverarbeitungseinheit (50) verwendet wird, unter mehreren Filtern in einen Filter, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist.

Description

Querverweis auf betreffende Anmeldung
Die vorliegende internationale Anmeldung basiert auf der am 24. Oktober 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-200068 , deren Beschreibung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist, und beansprucht deren Priorität.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zur Objektverfolgung, bei der ein Objekt auf der Grundlage von Sensorinformationen verfolgt wird.
Stand der Technik
Wenn ein Objekt auf der Grundlage von Sensorinformationen verfolgt wird, kann, wenn ein Aliasing einer Relativgeschwindigkeit des Objektes, das durch einen Sensor beobachtet wird, wahrscheinlich ist, die Relativgeschwindigkeit mehrdeutig sein. Wenn beispielsweise die Relativgeschwindigkeit aus einer Phasendrehung einer Frequenzkomponente, die kontinuierlich für dasselbe Objekt erfasst wird, bestimmt wird, kann eine tatsächliche Phase in Bezug auf eine erfasste Phase φ gleich φ + 2π × n (wobei n eine ganze Zahl ist) sein. Die Relativgeschwindigkeit kann nicht identifiziert werden. In der unten angegebenen NPL 1 wird eine Technologie zum Identifizieren einer echten Geschwindigkeit durch Verfolgen von mehreren Zielen, für die diese Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit angenommen bzw. vermutet wird, vorgeschlagen.
Zitierungsliste
Nicht-Patentliteratur
NPL 1: K. Li et al., „Multitarget Tracking with Doppler Ambiguity," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Band 49, Nr. 4, Seiten 2640-2656, Oktober 2013.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn mehrere Ziele, hinsichtlich denen eine Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit angenommen wird, verfolgt werden, tritt ein Problem dahingehend auf, dass sich die Rechenlast in Verbindung mit der Erhöhung der Anzahl der Ziele erhöht. Wenn eine Fahrunterstützung eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Verfolgungsinformationen eines Ziels durchgeführt wird, wird eine Echtzeiteigenschaft hinsichtlich der Verfolgungsinformationen des Ziels benötigt, da die Verfolgungsinformationen des Ziels verwendet werden, um einen Fahrer zu warnen und das Fahrzeug zu steuern.
Als Ergebnis detaillierter Untersuchungen, die die Erfinder durchgeführt haben, wurde herausgefunden, dass dann, wenn sich bei der Verfolgung eines Ziels die Rechenlast erhöht, die Echtzeiteigenschaft der Verfolgungsinformationen des Ziels beeinträchtigt werden, was möglicherweise zu Verzögerungen in der Ausgabe einer Warnung und in der Steuerung führt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzugsweise, eine Objektverfolgungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ein Ziel mit hoher Genauigkeit zu verfolgen, während die Gesamtrechenlast nicht erhöht oder verringert wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Objektverfolgungsvorrichtung, die enthält: eine Objekterfassungseinheit, eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, eine Entfernungsberechnungseinheit, eine Kandidatenerzeugungseinheit, eine Filterverarbeitungseinheit, eine Abgleichsverarbeitungseinheit, eine Kandidatenlöscheinheit und eine Filterauswahleinheit.
Die Objekterfassungseinheit ist ausgelegt, ein Objekt, das in einer Nähe eines Sensors vorhanden ist, anhand von Sensorinformationen, die durch den Sensor erfasst werden, zu erfassen.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit ist ausgelegt, für jedes Objekt eine Relativgeschwindigkeit des Objektes relativ zu dem Sensor als einen Beobachtungswert, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, zu berechnen.
Die Entfernungsberechnungseinheit ist ausgelegt, für jedes Objekt eine Entfernung von dem Sensor zu dem Objekt, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, als einen Beobachtungswert zu berechnen.
Die Kandidatenerzeugungseinheit ist ausgelegt, mehrere Zielkandidaten, für die eine Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit für ein Objekt angenommen wird, das das erste Mal von der Objekterfassungseinheit erfasst wird, zu erzeugen.
Die Filterverarbeitungseinheit weist mehrere Filter auf, deren Zustandsvariablen sich in der Anzahl voneinander unterscheiden, und ist ausgelegt, einen derzeitigen Vorhersagewert einer Zustandsgröße eines jeweiligen Zielkandidaten aus einem vergangenen Schätzwert der Zustandsgröße des jeweiligen Zielkandidaten, der derzeitig gehalten wird, unter Verwendung eines Filters aus den Filtern zu berechnen, und den derzeitigen Schätzwert der Zustandsgröße des Zielkandidaten aus jedem der berechneten Vorhersagewerte und einem derzeitigen Beobachtungswert, der mit einem jeweiligen Vorhersagewert übereinstimmt bzw. zu diesem passt, zu berechnen.
Die Abgleichsverarbeitungseinheit ist ausgelegt, einen jeweiligen Vorhersagewert der Zustandsgröße des Zielkandidaten und den Beobachtungswert abzugleichen.
Die Kandidatenlöscheinheit ist ausgelegt, eine Wahrscheinlichkeit (Likelihood) jedes der Zielkandidaten, die für ein einzelnes Objekt erzeugt werden, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, dafür zu bestimmen, dass dieser ein wahres Ziel ist, und einen Zielkandidaten aus den Zielkandidaten zu löschen, dessen bestimmte Wahrscheinlichkeit kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist, oder eine vorbestimmte Anzahl von Zielkandidaten aus den Zielkandidaten in der Reihenfolge ab dem Zielkandidaten, dessen Wahrscheinlichkeit die niedrigste ist, zu löschen.
Die Filterauswahleinheit ist ausgelegt, als Reaktion darauf, dass der Zielkandidat durch die Kandidatenerfassungseinheit gelöscht wurde und sich die Gesamtanzahl der Zielkandidaten verringert hat, den Filter, der durch die Filterverarbeitungseinheit verwendet wird, in einen Filter aus den Filtern zu wechseln, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden mehrere Zielkandidaten, bei denen eine Geschwindigkeitsmehrdeutigkeit vermutet wird, für ein Objekt erzeugt, das das erste Mal erfasst wird. Dann wird der derzeitige Vorhersagewert der Zustandsgröße aus dem vergangenen Schätzwert der Zustandsgröße eines jeweiligen Zielkandidaten unter Verwendung von einem Filter aus den Filtern berechnet. Außerdem wird der derzeitige Schätzwert der Zustandsgröße eines jeweiligen Zielkandidaten aus dem derzeitigen Vorhersagewert und dem derzeitigen Beobachtungswert, der zu dem Vorhersagewert passt oder mit diesem übereinstimmt, berechnet. Das heißt, es wird jeder der Zielkandidaten verfolgt.
Dann wird der Zielkandidat, der unter den Zielkandidaten die niedrigste Wahrscheinlichkeit als wahres Ziel aufweist, gelöscht. Die Filter enthalten mehrere Filter, deren Zustandsvariablen sich in der Anzahl voneinander unterscheiden. Die Verfolgungsgenauigkeit hinsichtlich des Zielkandidaten wird höher, wenn ein Filter mit einer größeren Anzahl von Zustandsvariablen verwendet wird. Dadurch erhöht sich jedoch die Rechenlast.
Wenn hier die Anzahl der Zielkandidaten groß ist, ist es das Ziel bzw. die Aufgabe der Verfolgung der Zielkandidaten, das wahre Ziel aus den Zielkandidaten auszuwählen. Daher kann die Verfolgungsgenauigkeit hinsichtlich des Ziels niedrig sein. Da jedoch die Anzahl der Zielkandidaten groß ist, sollte die Rechenlast des Filterprozesses für die jeweiligen Zielkandidaten verringert werden. Nachdem die Anzahl der Zielkandidaten zu eins geworden ist, ist es das Ziel bzw. die Aufgabe der Verfolgung des Zielkandidaten, Verfolgungsinformationen zur Ausgabe von Warnungen und zur Fahrzeugsteuerung zu verwenden.
Daher muss die Verfolgungsgenauigkeit hinsichtlich dieses Ziels hoch sein. Da jedoch die Anzahl der Zielkandidaten gleich eins ist, kann die Rechenlast des Filterprozesses für diesen Zielkandidaten hoch bzw. höher sein. Daher wird als Reaktion darauf, dass sich die Gesamtanzahl der Zielkandidaten verringert hat, der Filter, der für den Filterprozess verwendet wird, in einen Filter gewechselt, der eine große Anzahl von Zustandsvariablen aufweist. Demzufolge kann das Ziel mit hoher Genauigkeit verfolgt werden, während die Gesamtrechenlast verringert wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm eines Beispiels einer Montageposition und eines Erfassungsbereiches eines Radars gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Diagramm eines anderen Beispiels der Montageposition und des Erfassungsbereiches des Radars gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Objektverfolgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Flussdiagramm eines Zielinformationserzeugungsprozesses gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ist ein Flussdiagramm eines Filterprozesses gemäß der ersten Ausführungsform;
6 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Überblickes über einen zweidimensionalen FFT-Prozess;
7 ist ein Diagramm, das ein Aliasing einer Geschwindigkeit, die von dem Radar beobachtet wird, darstellt;
8 ist ein Diagramm einer tatsächlichen Bewegung eines Ziels und eines Aspektes einer Verfolgung;
9 ist ein Diagramm eines Prozesses, durch den ein wahres Ziel aus mehreren Zielkandidaten bestimmt wird, für die angenommen wird, dass sich das Aliasing unterscheidet;
10 ist ein Diagramm von Zustandsvariablen und eines tatsächlichen Geschwindigkeitsvektors, wenn die Zustandsvariablen des Filters eine Entfernung, eine Relativgeschwindigkeit und eine Orientierung sind;
11 ist ein Diagramm von Zustandsvariablen und eines tatsächlichen Geschwindigkeitsvektors, wenn die Zustandsvariablen des Filters eine X-Koordinate, eine Y-Koordinate, eine Geschwindigkeit in der X-Richtung und eine Geschwindigkeit in der Y-Richtung sind; und
12 ist ein Diagramm eines Vergleiches einer Rechenzeit, wenn die Zustandsvariablen des Filters drei Variablen sind, mit einer Rechenzeit, wenn die Zustandsvariablen des Filters vier Variablen sind.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Konfiguration
Zunächst wird eine Konfiguration einer Objektverfolgungsvorrichtung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
Die Objektverfolgungsvorrichtung 20 ist in einem Fahrzeug 80 montiert und verfolgt ein Objekt in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Fahrzeugs 80 auf der Grundlage eines Beobachtungssignals, das durch ein Radar 10 erfasst wird. Es wird angenommen, dass die Verfolgungsinformationen des Objektes, die durch die Objektverfolgungsvorrichtung 20 erzeugt werden, zur Fahrunterstützung des Fahrzeugs 80 verwendet werden.
Das Radar 10 ist in dem Fahrzeug 80 montiert. Die 1 und 2 zeigen Beispiele von Montagepositionen des Radars 10. Wie es in 1 gezeigt ist, kann das Radar 10 bei einer vorderen Mitte (beispielsweise einer Mitte eines vorderen Stoßfängers) des Fahrzeugs 80 montiert sein. Ein Bereich, der vor dem und bei der Mitte des Fahrzeugs 80 liegt, kann ein Erfassungsbereich Rd sein.
Wie es in 2 gezeigt ist, kann das Radar 10 auch an fünf Abschnitten des Fahrzeugs 80 montiert sein, das heißt bei der vorderen Mitte, einer vorderen linken Seite, einer vorderen rechten Seite, einer hinteren linken Seite und einer hinteren rechten Seite des Fahrzeugs 80. Bereiche bei der vorderen Mitte, der vorderen linken Seite, der vorderen rechten Seite, der hinteren linken Seite und der hinteren rechten Seite des Fahrzeugs 80 können den Erfassungsbereich Rd bilden. Die Anzahl der in dem Fahrzeug 80 montierten Radare 10 und deren Montagepositionen können geeignet ausgewählt werden.
Das Radar 10 ist ein Millimeterwellenradar, das von einem Typ ist, gemäß dem Radarsignale ausgesendet und empfangen werden, und es wird eine Relativgeschwindigkeit aus einer Phasendrehung einer Frequenzkomponente bestimmt, die kontinuierlich für dasselbe Objekt erfasst wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Radar 10 ein Millimeterwellenradar vom Typ FCM (FCM: Fast Chirp Modulation bzw. schnelle Chirp-Modulation bzw. schnelles Pulskompressionsverfahren) und empfängt Chirp-Signale bzw. Zirp-Signale. Die Chirp-Signale sind Radarsignale, die einer Frequenzmodulation derart unterzogen werden, dass sich die Frequenz in einer Sägezahngestalt ändert. Das heißt, die Chirp-Signale sind Radarsignale, deren Frequenz sich kontinuierlich erhöht oder verringert.
Das Radar 10 enthält eine Sende-Array-Antenne und eine Empfangs-Array-Antenne. Bei einer einzelnen Beobachtung werden M Chirp-Signale von der Sende-Array-Antenne mit einer voreingestellten Wiederholungsperiode ausgesendet. M ist eine ganze Zahl von 2 oder größer. Außerdem empfängt das Radar 10 über die Empfangs-Array-Antenne Reflexionssignale, die als Ergebnis dessen erzeugt werden, dass die M Chirp-Signale von einem Ziel reflektiert werden. Außerdem berechnet das Radar 10 M Beat-Signale aus den gesendeten M Chirp-Signalen und den M Reflexionssignalen, und überträgt jedes Mal, wenn die Berechnung durchgeführt wurde, die M Beat-Signale an die Objektverfolgungsvorrichtung 20. Das Beat-Signal ist ein Frequenzdifferenzsignal des Chirp-Signals und des Reflexionssignals und entspricht einem Beobachtungssignal. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Radar 10 einem Sensor, und das Beobachtungssignal entspricht Sensorinformationen.
Die Objektverfolgungsvorrichtung 20 enthält einen Mikrocomputer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Speicher, eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle (I/O) und Ähnliches enthält. Die Objektverfolgungsvorrichtung 20 realisiert verschiedene Funktionen dadurch, dass die CPU ein Programm ablaufen lässt, das in dem Speicher gespeichert ist, der ein nichtflüchtiges dingliches Aufzeichnungsmedium ist. Außerdem wird ein Verfahren entsprechend dem Programm als Ergebnis dessen durchgeführt, dass das Programm abläuft.
Hier kann die Objektverfolgungsvorrichtung 20 durch einen einzelnen Mikrocomputer oder mehrere Mikrocomputer ausgebildet sein. Außerdem ist das Verfahren zum Realisieren der verschiedenen Funktionen der Objektverfolgungsvorrichtung 20 nicht auf Software beschränkt. Einige oder sämtliche der Funktionen können unter Verwendung von Hardware realisiert werden, die Logikschaltkreise, analoge Schaltkreise und/oder Ähnliches kombiniert.
Wie es in 3 gezeigt ist, stellt die Objektverfolgungsvorrichtung 20 Funktionen einer Objektsignalerfassungseinheit 31, einer Entfernungsberechnungseinheit 32, einer Geschwindigkeitsberechnungseinheit 33, einer Orientierungsberechnungseinheit 34, einer Filterauswahleinheit 41, einer Filterverarbeitungseinheit 50, einer Zielinformationslöscheinheit 71 und einer Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 bereit. Die Filterverarbeitungseinheit 50 enthält N Filterverarbeitungseinheiten, die erste bis N-te Filterverarbeitungseinheiten 51 bis 5N sind. N ist eine ganze Zahl von 2 oder größer.
Die ersten bis N-ten Filterverarbeitungseinheiten 51 bis 5N enthalten jeweils eine Vorhersageverarbeitungseinheit 61, eine Abgleichseinheit 62 und eine Aktualisierungsverarbeitungseinheit 63. Die ersten bis N-ten Filterverarbeitungseinheiten 51 bis 5N verwenden Filter, deren Anzahl von Zustandsvariablen sich voneinander unterscheiden. Die Filterauswahleinheit 41 wählt die zum Verfolgen eines Ziels zu verwendende Filterverarbeitungseinheit aus den ersten bis N-ten Filterverarbeitungseinheiten auf der Grundlage eines Verfolgungszustands aus. Die Rechenlast der Objektverfolgungsvorrichtung 20 erhöht sich, wenn ein Filter mit mehr Zustandsvariablen verwendet wird. Die Details der verschiedenen Funktionen der Objektverfolgungsvorrichtung 20 werden im Folgenden beschrieben.
Prozesse
Zielinformationserzeugungsprozess
Im Folgenden werden Verarbeitungsschritte in einem Zielinformationserzeugungsprozess, der von der Objektverfolgungsvorrichtung 20 durchgeführt wird, mit Bezug auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben. Die Objektverfolgungsvorrichtung 20 führt den Zielinformationserzeugungsprozess wiederholt durch.
Zunächst führt die Objektsignalerfassungseinheit 31 in S10 eine Frequenzanalyse eines empfangenen Beobachtungssignals durch und erfasst ein Objektsignal. Wie es in 6 gezeigt ist, führt die Objektsignalerfassungseinheit 31 insbesondere eine schnelle Fouriertransformation (FFT) von jedem der M Beat-Signale als einen ersten FFT-Prozess durch und berechnet M Entfernungsspektren. Das Entfernungsspektrum ist ein zweidimensionales Spektrum, das eine Leistung in Bezug auf die bzw. in Abhängigkeit von der Entfernung ausdrückt. Da das Beat-Signal eine Frequenzkomponente aufweist, die auf einer Entfernung zu dem Objekt basiert, entspricht ein Frequenz-Kasten bzw. -Wert bzw. -Balken (BIN) des berechneten Entfernungsspektrums einem Entfernungs-Kasten bzw. -Wert bzw. -Balken (BIN).
Außerdem führt die Objektsignalerfassungseinheit 31 den FFT-Prozess für jeden Entfernungs-Wert der berechneten M Entfernungsspektren als einen zweiten FFT-Prozess durch und berechnet ein Entfernung-Geschwindigkeit-Spektrum. Das Entfernung-Geschwindigkeit-Spektrum ist ein dreidimensionales Spektrum, das eine Leistung in Bezug auf die bzw. in Abhängigkeit von der Entfernung und die bzw. der Geschwindigkeit ausdrückt. Dann sucht die Objektsignalerfassungseinheit 31 in dem berechneten Entfernung-Geschwindigkeit-Spektrum nach einem Geschwindigkeits-Kasten bzw. -Wert und einem Entfernungs-Kasten bzw. -Wert, die Peaks bzw. Maximalwerte sind, und extrahiert den Peak-Geschwindigkeits-Kasten bzw. -Wert und den Entfernungs-Kasten als ein Objektsignal, das das Vorhandensein eines Objektes angibt.
Anschließend berechnet die Entfernungsberechnungseinheit 32 in S20 einen Entfernungsbeobachtungswert aus dem Entfernungs-Kasten des Objektsignals, der in S10 extrahiert wurde. Die Entfernung ist eine Entfernung von dem Radar 10 zu dem Objekt. Wenn mehrere Objektsignale in S10 extrahiert werden, berechnet die Entfernungsberechnungseinheit 32 einen jeweiligen Entfernungsbeobachtungswert für ein jeweiliges Objektsignal.
Anschließend berechnet die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 33 in S30 einen Relativgeschwindigkeitsbeobachtungswert für jedes Objektsignal aus dem Geschwindigkeits-Kasten des Objektsignals, der in S10 extrahiert wurde. Die Relativgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit des Objekts in Bezug auf das bzw. relativ zu dem Radar 10.
Anschließend wendet die Orientierungsberechnungseinheit 34 für jedes Objektsignal einen Ankunftsrichtungsschätzalgorithmus auf das Objektsignal an, berechnet ein Orientierungsspektrum, das Orientierungsinformationen des Objektes enthält, und berechnet einen Orientierungsbeobachtungswert aus dem berechneten Orientierungsspektrum. Die Orientierung ist eine Orientierung des Objektes in Bezug auf das Radar 10.
Als Ergebnis der Durchführung der Prozesse in S20 bis S40 wird für jedes Objektsignal eine Kombination aus dem Entfernungsbeobachtungswert, dem Relativgeschwindigkeitsbeobachtungswert und dem Orientierungsbeobachtungswert berechnet.
Wenn das Objektsignal ein Signal ist, das ein Objekt angibt, das das erste Mal in einem derzeitigen Zyklus erfasst wird, vermutet die Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 in einem Neuzielinformationserzeugungsprozess in S100, der später beschrieben wird, eine Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit und erzeugt mehrere Zielkandidaten für jedes Objektsignal.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist der Relativgeschwindigkeitsbeobachtungswert ein Wert, der aus einer Phasenrotationsgröße φ einer Frequenzkomponente der M aufeinanderfolgenden Beat-Signale berechnet wird. Hier kann die erfasste Phasenrotationsgröße φ tatsächlich φ + 2π · k sein, wobei k eine ganze Zahl ist. Wie es in 7 gezeigt ist, kann daher der Relativgeschwindigkeitsbeobachtungswert gefaltet sein und ist mehrdeutig. Die Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 nimmt eine Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit an und berechnet mehrere Relativgeschwindigkeitsbeobachtungswerte für jedes Objektsignal, das das erste Mal erfasst wird. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 33 nimmt beispielsweise ein Aliasing zu der Zeit -1, der Zeit 0 und der Zeit 1 an und berechnet drei Relativgeschwindigkeitsbeobachtungswerte. Dann erzeugt die Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 Zielkandidaten, die sich voneinander unterscheidende Geschwindigkeitsbeobachtungswerte aufweisen. Daher können in einem derzeitigen Zyklus mehrere Zielkandidaten für ein Objektsignal vorhanden sein, das in der Vergangenheit erfasst wurde.
Anschließend bestimmt die Filterauswahleinheit 41 in S50, ob in dem derzeitigen Zyklus in den Zielkandidaten, die in dem derzeitigen Zyklus gehalten werden, ein unverarbeiteter Zielkandidat vorhanden ist. Insbesondere bestimmt die Filterauswahleinheit 41, ob ein Zielkandidat, hinsichtlich dem ein Filterprozess, der später beschrieben wird, nicht durchgeführt wurde, unter den Zielkandidaten vorhanden ist, die in dem derzeitigen Zyklus gehalten werden. Wenn ein unverarbeiteter Zielkandidat vorhanden ist, schreitet die Filterauswahleinheit 41 zu einem Prozess in S60. Wenn kein unverarbeiteter Zielkandidat vorhanden ist, schreitet die Filterauswahleinheit 41 zu einem Prozess in S90.
In S60 führen die Filterauswahleinheit 41 und die Filterverarbeitungseinheit 50 den Filterprozess durch. Die Filterauswahleinheit 41 wählt eine Filterverarbeitungseinheit aus der ersten Filterverarbeitungseinheit 51 bis N-ten Filterverarbeitungseinheit 5N auf der Grundlage der Anzahl der Zielkandidaten, die in dem derzeitigen Zyklus gehalten werden, aus.
Die ausgewählte Filterverarbeitungseinheit berechnet einen Vorhersagewert einer Zustandsgröße eines Zielkandidaten in dem derzeitigen Zyklus aus einem Schätzwert der Zustandsgröße des Zielkandidaten in einem vorherigen Zyklus unter Verwendung eines Filters. Dann berechnet die ausgewählte Filterverarbeitungseinheit aus dem berechneten Vorhersagewert und einem derzeitigen Beobachtungswert, der zu dem Vorhersagewert passt bzw. mit diesem übereinstimmt, einen derzeitigen Schätzwert der Zustandsgröße des entsprechenden Zielkandidaten unter Verwendung des Filters. Die Details der Zustandsgröße und des Filters werden später beschrieben.
Wenn wie in 8 gezeigt ein anderes Fahrzeug 90 das erste Mal in dem Zyklus 1 erfasst wird, wird ein Beobachtungswert aus einem Beobachtungssignal des anderen Fahrzeugs 90 berechnet. Dann werden auf der Grundlage des berechneten Beobachtungswertes drei Schätzwerte, bei denen Aliasing zu der Zeit -1, der Zeit 0 und der Zeit 1 angenommen wird, berechnet. Es werden drei Zielkandidaten, deren Schätzwerte sich voneinander unterscheiden, erzeugt.
Anschließend wird in dem Zyklus 2 der Beobachtungswert aus dem Beobachtungssignal des anderen Fahrzeugs 90 in dem Zyklus 2 berechnet, und für jeden Zielkandidaten wird der Vorhersagewert der Zustandsgröße in dem Zyklus 2 aus dem Schätzwert der Zustandsgröße in dem Zyklus 1 berechnet. Da der Vorhersagewert des Zielkandidaten, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit -1 angenommen wird, und der Beobachtungswert zueinander passen, wird in dem Zyklus 2 der Schätzwert der Zustandsgröße in dem Zyklus 2 aus dem Vorhersagewert des Zielkandidaten, für den ein Aliasing zu der Zeit -1 angenommen wird, und dem Beobachtungswert berechnet.
Anschließend bestimmt die Zielinformationslöscheinheit 71 in S70 eine Wahrscheinlichkeit, dass der Zielkandidat ein wahres Ziel ist (im Folgenden als Wahres-Ziel-Wahrscheinlichkeit bezeichnet), und bestimmt auf der Grundlage der bestimmten Wahres-Ziel-Wahrscheinlichkeit, ob der Zielkandidat eine Löschbedingung erfüllt. Die Zielinformationslöscheinheit 71 bestimmt die Wahres-Ziel-Wahrscheinlichkeit als höher, wenn eine Abgleichserrichtungszahl bzw. Übereinstimmungserrichtungszahl zwischen dem Vorhersagewert des Zielkandidaten und dem Beobachtungswert höher ist und/ oder eine Differenz zwischen dem Vorhersagewert des Zielkandidaten und dem Beobachtungswert geringer ist.
Die Löschbedingung ist, dass die Wahres-Ziel-Wahrscheinlichkeit kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist. Insbesondere ist die Löschbedingung, dass die Übereinstimmungserrichtungszahl zwischen dem Vorhersagewert des Zielkandidaten und dem Beobachtungswert kleiner als ein Zahlschwellenwert ist und/oder die Differenz zwischen dem Vorhersagewert des Zielkandidaten und dem Beobachtungswert größer als ein Differenzschwellenwert ist.
Alternativ kann die Löschbedingung sein, dass der Zielkandidat innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von Zielkandidaten ist, die die niedrigste Wahres-Ziel-Wahrscheinlichkeit unter den Zielkandidaten aufweisen. In diesem Fall ist ein zu löschender Zielkandidat eine vorbestimmte Anzahl von Zielkandidaten in der Reihenfolge ab dem Zielkandidaten, der die niedrigste Wahres-Ziel-Wahrscheinlichkeit unter den Zielkandidaten aufweist. Die vorbestimmte Anzahl kann auf der Grundlage der Anzahl der Zielkandidaten festgelegt werden. Wenn beispielsweise die Anzahl der Zielkandidaten vier oder größer ist, kann die vorbestimmte Anzahl auf 2 festgelegt werden. Wenn die Anzahl der Zielkandidaten drei oder weniger beträgt, kann die vorbestimmte Anzahl auf 1 festgelegt werden.
Die Zielinformationslöscheinheit 71 schreitet zu einem Prozess in S80, wenn bestimmt wird, dass die Löschbedingung erfüllt ist, und kehrt zu dem Prozess in S50 zurück, wenn bestimmt wird, dass die Löschbedingung nicht erfüllt ist.
In S80 löscht die Zielinformationslöscheinheit 71 den Zielkandidaten, der die Löschbedingung erfüllt, und kehrt zu dem Prozess in S50 zurück. Anschließend werden die Prozesse in S50 bis S80 für einen nächsten Zielkandidaten durchgeführt. Wenn dann der Zielkandidat endgültig zu einem einzelnen Zielkandidaten geworden ist, bestimmt die Zielinformationslöscheinheit 71 den einzelnen Zielkandidaten als das wahre Ziel.
Wenn wie beispielsweise in 9 gezeigt ein Ziel das erste Mal in dem Zyklus 1 erfasst wird, werden die Schätzwerte von drei Zustandsgrößen, für die ein Aliasing zu der Zeit -1, der Zeit 0 und der Zeit 1 angenommen wird, berechnet, und es werden drei Zielkandidaten erzeugt, deren Schätzwerte sich voneinander unterscheiden. Dann werden zwei Beobachtungswerte in dem Zyklus 2 berechnet. Einer der beiden Beobachtungswerte ist Rauschen oder der Beobachtungswert eines Objektes, das sich von dem Objekt unterscheidet, das in dem Zyklus 1 erfasst wurde.
In dem Zyklus 2 stimmt der Vorhersagewert des Zielkandidaten, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit -1 angenommen wird, aus den drei Zielkandidaten nicht mit dem Beobachtungswert überein. Daher wird in dem Zyklus 3 der Zielkandidat, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit -1 angenommen wird, gelöscht. In dem Zyklus 2 stimmt der Vorhersagewert des Zielkandidaten, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit 0 oder 1 angenommen wird, aus den drei Zielkandidaten mit dem Beobachtungswert überein. Daher werden in dem Zyklus 2 die Schätzwerte aus den Vorhersagewerten dieser beiden Zielkandidaten und den Beobachtungswerten, die mit den Vorhersagewerten übereinstimmen, berechnet.
In dem Zyklus 3 wird ein einzelner Beobachtungswert berechnet. Der Vorhersagewert des Zielkandidaten, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit 1 angenommen wird, aus den beiden Zielkandidaten, die in dem Zyklus 3 vorhanden sind, stimmt nicht mit dem Beobachtungswert überein. Daher wird in dem Zyklus 4 der Zielkandidat, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit 1 angenommen wird, gelöscht. In dem Zyklus 3 stimmt der Vorhersagewert des Zielkandidaten, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit 0 angenommen wird, mit dem Beobachtungswert überein.
Daher wird der Schätzwert aus dem Vorhersagewert dieses Zielkandidaten und dem Beobachtungswert berechnet. Dann ist in dem Zyklus 4 nur der Zielkandidat, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit 0 angenommen wird, vorhanden. Daher wird in dem Zyklus 4 der Zielkandidat, hinsichtlich dessen ein Aliasing zu der Zeit 0 angenommen wird, als das wahre Ziel bestimmt.
Anschließend bestimmt die Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 in S90, ob ein unverarbeitetes Objektsignal vorhanden ist. Das heißt, die Neuzielinformationserzeugungseinheit 27 bestimmt, ob ein Objektsignal, das in dem derzeitigen Zyklus das erste Mal erfasst wird, vorhanden ist. Die Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 beendet den derzeitigen Prozess, wenn kein unverarbeitetes Objektsignal vorhanden ist, und schreitet zu dem Prozess in S100, wenn ein unverarbeitetes Objektsignal vorhanden ist.
In S100 erzeugt die Neuzielinformationserzeugungseinheit 72 mehrere Zielkandidaten, hinsichtlich denen eine Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit angenommen wird, aus dem Beobachtungswert des unverarbeiteten Objektsignals und beendet den derzeitigen Prozess.
Filterprozess
Im Folgenden werden Verarbeitungsschritte in dem Filterprozess, der von der Objektverfolgungsvorrichtung 20 durchgeführt wird, mit Bezug auf das Flussdiagramm der 5 beschrieben.
Zunächst wählt die Filterauswahleinheit 41 in S200 eine K-te Filterverarbeitungseinheit 5K aus den ersten bis N-ten Filterverarbeitungseinheiten 51 bis 5N aus, wobei K eine ganze Zahl von 1 bis N ist. Die ersten bis N-ten Filterverarbeitungseinheiten 51 bis 5N weisen Filter auf, deren Zustandsvariablen sich in der Anzahl voneinander unterscheiden.
Insbesondere weist die erste Filterverarbeitungseinheit 51 einen Filter mit den wenigsten Zustandsvariablen auf, und die N-te Filterverarbeitungseinheit 5N weist einen Filter mit den meisten Zustandsvariablen auf. Außerdem weisen die Filterverarbeitungseinheiten aus der ersten Filterverarbeitungseinheit 51 bis N-ten Filterverarbeitungseinheit Filter mit mehr Zustandsvariablen auf, wenn die Ordnung bzw. der Rang der Filtereinheiten größer ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Filter ein Kalman-Filter.
Der Filter der ersten Filterverarbeitungseinheit 51 weist Zustandsvariablen auf, deren Anzahl gleich oder kleiner als der Rang der Beobachtungswerte ist. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt es drei Beobachtungswerte (das heißt der Rang der Beobachtungswerte ist gleich drei). Daher weist der Filter der ersten Filterverarbeitungseinheit drei oder weniger Zustandsvariablen auf.
Außerdem weist der Filter der N-ten Filterverarbeitungseinheit 5N Zustandsvariablen auf, deren Anzahl größer als der Rang der Beobachtungswerte ist. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Filter der N-ten Filterverarbeitungseinheit 5N vier oder mehr Zustandsvariablen auf.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Filterverarbeitungseinheit 50 eine erste Filterverarbeitungseinheit 51 und eine zweite Filterverarbeitungseinheit 52, wenn N = 2 ist. Außerdem weist die erste Filterverarbeitungseinheit 51 einen Filter mit drei Zustandsvariablen auf. Die zweite Filterverarbeitungseinheit 52 weist einen Filter mit vier Zustandsvariablen auf.
Wie es in 10 gezeigt ist, sind die Zustandsgrößen des Filters, der drei Zustandsvariablen aufweist, eine Entfernung R, eine Relativgeschwindigkeit V und eine Orientierung θ des Objektes. Jedes Element der Zustandsgrößen ist eine Zustandsvariable. Da in diesem Fall ein Raum der Zustandsvariable mit einem Raum des Beobachtungswertes zusammenfällt, ist der Filterprozess ein linearer Prozess. Daher wird eine Rechenlast der Objektverfolgungsvorrichtung 20 verringert.
Wie es in 11 gezeigt ist, sind die Zustandsgrößen des Filters, der vier Zustandsvariablen aufweist, ein X-Koordinatenwert, ein Y-Koordinatenwert, eine Geschwindigkeit Vx in der X-Richtung und eine Geschwindigkeit Vy in der Y-Richtung. Der X-Koordinatenwert ist ein Koordinatenwert auf einer X-Achse. Der Y-Koordinatenwert ist ein Koordinatenwert auf einer Y-Achse. Die X-Achse und die Y-Achse sind orthogonal zueinander. Da es in diesem Fall mehr Zustandsvariablen als Beobachtungswerte gibt, wird die Verfolgungsgenauigkeit hinsichtlich des Ziels im Vergleich dazu verbessert, wenn der Filter, der drei Zustandsvariablen aufweist, verwendet wird.
Wenn wie in 10 gezeigt der Filter, der drei Zustandsvariablen aufweist, verwendet wird, ist die Relativgeschwindigkeit V ein Wert, der keine Richtung aufweist, und ist eine Projektion eines tatsächlichen Geschwindigkeitsvektors in einer Richtung der Orientierung θ. Daher kann in Abhängigkeit von einer Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 80 und dem anderen Fahrzeug 90 die Relativgeschwindigkeit V gegenüber dem tatsächlichen Geschwindigkeitsvektor verschoben sein.
Wenn im Gegensatz dazu wie in 11 gezeigt der Filter, der vier Zustandsvariablen aufweist, verwendet wird, weist die Relativgeschwindigkeit eine Richtung auf. Daher wird unabhängig von der Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 80 und dem anderen Fahrzeug 90 der tatsächliche Geschwindigkeitsvektor erhalten, wenn die Geschwindigkeit in der X-Richtung und die Geschwindigkeit in der Y-Richtung kombiniert werden.
Wenn jedoch der Filter, der vier Zustandsvariablen wie in 11 gezeigt aufweist, verwendet wird, ist der Filterprozess ein nichtlinearer Prozess. Wenn der Filter, der vier Zustandsvariablen aufweist, verwendet wird, erhöht sich daher die Rechenlast der Objektverfolgungsvorrichtung 20 im Vergleich dazu, wenn der Filter, der drei Zustandsvariablen aufweist, verwendet wird.
12 zeigt Rechenzeiten, wenn die Zustandsvariablen vier Variablen bzw. drei Variablen sind. In 12 ist die Rechenzeit, wenn die Zustandsvariablen drei Variablen sind, relativ zu der Rechenzeit von gleich 1, wenn die Zustandsvariablen vier Variablen sind, gezeigt. Wenn die Zustandsvariablen vier Variablen sind, erhöht sich die Rechenzeit um weniger als 30% im Vergleich dazu, wenn die Zustandsvariablen drei Variablen sind.
Hier wechselt die Filterauswahleinheit 41 die ausgewählte Filterverarbeitungseinheit als Reaktion auf ein Löschen eines Zielkandidaten und eine Verringerung der Gesamtanzahl der Zielkandidaten in eine Filterverarbeitungseinheit, die einen Filter aufweist, der mehr Zustandsvariablen aufweist. Insbesondere wählt die Filterauswahleinheit 41 die erste Filterverarbeitungseinheit 51 aus, bevor der Zielkandidat gleich eins wird und das wahre Ziel für ein einzelnes Objekt bestimmt wird.
Nachdem das wahre Ziel bestimmt wurde, wählt die Filterverarbeitungseinheit 41 die Filterverarbeitungseinheit aus, die einen Filter aufweist, der die meisten Zustandsvariablen aufweist, das heißt gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweite Filterverarbeitungseinheit 52.
Alternativ kann die Filterauswahleinheit 41 die Filterverarbeitungseinheit auf der Grundlage einer Gesamtanzahl von Zielkandidaten, die für sämtliche erfassten Objekte erzeugt werden, auswählen. Das heißt, die Filterauswahleinheit 41 kann eine Filterverarbeitung auswählen, die einen Filter aufweist, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist, bevor die Anzahl der Zielkandidaten für ein jeweiliges Objekt gleich eins wird, wenn die Anzahl der Objekte, die erfasst werden, klein ist.
Anschließend berechnet die Vorhersageverarbeitungseinheit 61 der K-ten Filterverarbeitungseinheit 5K, die in S200 ausgewählt wurde, in S210 den Vorhersagewert der Zustandsgröße in dem derzeitigen Zyklus aus dem Schätzwert der Zustandsgröße des Zielkandidaten in dem vorherigen Zyklus. Die unten angegebenen Gleichungen (1) bis (6) sind Gleichungen, die einen erweiterten Kalman-Filter repräsentieren.
In den Gleichungen (1) bis (6) sind: X_k|k-1 der Vorhersagewert der Zustandsgröße; X_k der Schätzwert der Zustandsgröße; z_k der Beobachtungswert; P_k|k-1 eine Fehlervarianzmatrix des Vorhersagewertes der Zustandsgröße; P_k ein Schätzwert der Fehlervarianzmatrix; S_k eine Innovationsmatrix bzw. Residualkovarianzmatrix; K_k eine Kalman-Verstärkung; f eine Funktion, die den Vorhersagewert aus der vorherigen Zustandsgröße hergibt; h eine Funktion, die den Beobachtungswert hergibt; Q_k eine Verteilung von Prozessrauschen; F_k eine Zustandsübergangsmatrix, die durch eine Jacobi-Matrix der Funktion f definiert wird; R_k eine Fehlervarianzmatrix des Beobachtungsrauschens; H_k eine Transformationsmatrix, die den Zustandsraum, der durch die Jacobi-Matrix der Funktion h definiert wird, auf den Beobachtungsraum abbildet; Xo ein Anfangswert der Zustandsvariable (das heißt ein Anfangsschätzwert); und Po ein Anfangswert der Fehlervarianzmatrix. Wenn der Beobachtungswert und die Zustandsvariable linear sind, ist die Funktion h eine lineare Funktion. Wenn der Beobachtungswert und die Zustandsvariable nichtlinear sind, ist die Funktion h eine nichtlineare Funktion.
[Formel 1] $X_{k | k - 1} = f (X_{k - 1})$
$P_{k | k - 1} = F_{k - 1} P_{k - 1} F_{k - 1}^{T} Q_{k - 1}$
$S_{k} = H_{k} P_{k | k - 1} H_{k}^{T} + R_{k}$
$K_{k} = P_{k}_{| k - 1} H_{k}^{T} + S_{k}^{- 1}$
$P_{k} = (I - K_{k} H_{k}) P_{k | k - 1}$
$X_{k} = X_{k | k - 1} + K_{k} (z_{k} - h (X_{k | k - 1}))$
In S210 berechnet die Vorhersageverarbeitungseinheit 61 den Vorhersagewert der Zustandsgröße in dem derzeitigen Zyklus unter Verwendung der Gleichung (1) und berechnet die Fehlervarianzmatrix des Vorhersagewertes in dem derzeitigen Zyklus unter Verwendung der Gleichung (2).
Anschließend gleicht die Abgleichseinheit 62 der in S200 ausgewählten Filterverarbeitungseinheit in S220 den Vorhersagewert der Zustandsgröße des in S210 berechneten Zielkandidaten und den Beobachtungswert ab. Die Abgleichseinheit 62 bestimmt beispielsweise, dass eine Übereinstimmung vorliegt, wenn die Differenz zwischen dem Vorhersagewert der Zustandsgröße und dem Beobachtungswert innerhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.
Anschließend berechnet die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 63 der in S200 ausgewählten Filterverarbeitungseinheit in S230 den Schätzwert der Zustandsgröße in dem derzeitigen Zyklus aus dem Vorhersagewert der Zustandsgröße und dem Beobachtungswert, dessen Übereinstimmung in S200 errichtet wurde, unter Verwendung des Filters. Insbesondere berechnet die Aktualisierungsverarbeitungseinheit 63 den Schätzwert der Zustandsgröße in dem derzeitigen Zyklus unter Verwendung der Gleichungen (3) bis (6). Wenn hier in S200 keine Übereinstimmung errichtet wird, ist der Vorhersagewert der Schätzwert. Der derzeitige Prozess wird dann beendet, und die Objektverfolgungsvorrichtung 20 schreitet zu dem Prozess in S70.
Wirkungen
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erzielt.
(1) Es werden mehrere Zielkandidaten, hinsichtlich denen eine Mehrdeutigkeit in der Geschwindigkeit angenommen wird, für ein Objekt erzeugt, das das erste Mal erfasst wird. Dann wird durch eine einzelne Filterverarbeitungseinheit aus den ersten bis N-ten Filterverarbeitungseinheiten 51 bis 5N der derzeitige Vorhersagewert der Zustandsgröße aus dem vergangenen Schätzwert der Zustandsgröße von jedem Zielkandidaten berechnet.
Dann wird der derzeitige Schätzwert der Zustandsgröße von jedem Zielkandidaten aus dem derzeitigen Vorhersagewert der Zustandsgröße und dem derzeitigen Beobachtungswert, der mit dem Vorhersagewert übereinstimmt, berechnet. Das heißt, es wird jeder der Zielkandidaten verfolgt. Außerdem wird der Zielkandidat, der die niedrigste Wahrscheinlichkeit als wahres Ziel aufweist, aus den Zielkandidaten gelöscht.
Wenn die Anzahl der Zielkandidaten groß ist, ist es der Zweck der Verfolgung der Zielkandidaten, das wahre Ziel aus den Zielkandidaten auszuwählen. Daher kann die Verfolgungsgenauigkeit hinsichtlich des Ziels niedrig sein. Da jedoch die Anzahl der Zielkandidaten groß ist, sollte die Rechenlast des Filterprozesses für jeden Zielkandidaten verringert werden. Nachdem die Anzahl der Zielkandidaten gleich eins geworden ist, ist es der Zweck der Verfolgung des Zielkandidaten, Verfolgungsinformationen zur Ausgabe von Warnungen und für eine Fahrzeugsteuerung zu verwenden.
Daher muss die Verfolgungsgenauigkeit hinsichtlich des Ziels hoch sein. Da jedoch die Anzahl der Zielkandidaten gleich eins ist, kann die Rechenlast des Filterprozesses für den Zielkandidaten hoch bzw. höher sein. Daher wird der Filter, der für den Filterprozess verwendet wird, als Reaktion darauf, dass sich die Gesamtanzahl der Zielkandidaten verringert hat, in einen Filter gewechselt, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist. Als Ergebnis kann das Ziel mit hoher Genauigkeit verfolgt werden, wobei die Gesamtrechenlast verringert wird.
(2) Als Ergebnis dessen, dass der Filter, der Zustandsvariablen aufweist, deren Anzahl gleich oder kleiner als diejenige der Beobachtungswerte ist, verwendet wird, wird der Filterprozess zu einem linearen Prozess. Als Ergebnis dessen, dass die erste Filterverarbeitungseinheit 51, deren Anzahl von Zustandsvariablen mit der Anzahl der Beobachtungswerte übereinstimmt, ausgewählt wird, kann die Rechenlast des Filterprozesses verringert werden.
(3) Als Ergebnis dessen, dass der Filter, der Zustandsvariablen aufweist, deren Anzahl größer als diejenige der Beobachtungswerte ist, verwendet wird, kann das Ziel mit Genauigkeit verfolgt werden. Als Ergebnis dessen, dass die zweite Filterverarbeitungseinheit 52, in der die Anzahl der Zustandsvariablen größer als diejenige der Beobachtungswerte ist, ausgewählt wird, kann das Ziel mit Genauigkeit verfolgt werden.
(4) Wenn der Zielkandidat für ein einzelnes Objektsignal zu einem einzigen wird, kann die Rechenlast sogar dann verringert werden, wenn der Filter mit den meisten Zustandsvariablen verwendet wird. Nachdem der Zielkandidat für ein einzelnes Objektsignal zu einem einzigen geworden ist, kann das Ziel daher mit Genauigkeit als Ergebnis dessen verfolgt werden, dass ein Filter verwendet wird, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist.
(5) Wie es in der Gleichung (4) angegeben ist, beeinflussen die Anzahl der Zustandsvariablen und die Linearität sogar eine Rechenmenge der Berechnung einer Verstärkung des Kalman-Filters. Daher wird eine spezielle signifikante Wirkung erzielt, wenn der Kalman-Filter für die vorliegende Erfindung verwendet wird.
(6) Als Ergebnis dessen, dass der zu löschende Zielkandidat unter Verwendung der Übereinstimmungserrichtungszahl und/oder der Differenz zwischen dem Vorhersagewert und dem Beobachtungswert bestimmt wird, kann der Zielkandidat, der sich von dem wahren Ziel unterscheidet, mit Genauigkeit bestimmt werden. Außerdem kann das wahre Ziel mit Genauigkeit unter den Zielkandidaten bestimmt werden.
(7) Wenn die Anzahl der Objekte, die erfasst werden, klein ist, ist die Gesamtanzahl der Zielkandidaten auch dann relativ klein, wenn mehrere Zielkandidaten für ein jeweiliges Objekt vorhanden sind. Es kann in einigen Fällen einen Spielraum in der Rechenmenge geben. In derartigen Fällen kann ein Filter, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist, verwendet werden, bevor die Anzahl der Zielkandidaten für ein jeweiliges Objekt gleich eins wird.
(Weitere Ausführungsformen)
Oben wurde eine Ausführungsform zum Ausführen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es sind verschiedene Modifikationen möglich.
(a) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden der Geschwindigkeitsbeobachtungswert, der Entfernungsbeobachtungswert und der Orientierungsbeobachtungswert aus dem Beobachtungssignal berechnet. Der Orientierungsbeobachtungswert muss jedoch nicht berechnet werden. Auch wenn die Verfolgungsgenauigkeit höher ist, wenn drei Beobachtungswerte berechnet werden, kann die Objektverfolgung auch dann durchgeführt werden, wenn nur der Geschwindigkeitsbeobachtungswert und der Entfernungsbeobachtungswert berechnet werden.
(b) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform hat der Filter mit vier Zustandsvariablen den X-Koordinatenwert, den Y-Koordinatenwert, die Geschwindigkeit Vx in der X-Richtung und die Geschwindigkeit Vy in der Y-Richtung als Zustandsvariablen. Der Filter kann jedoch den X-Koordinatenwert, den Y-Koordinatenwert, die Relativgeschwindigkeit V und die Orientierung θ (das heißt die Geschwindigkeitsrichtung θ) aufweisen.
(c) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform enthält die Filterverarbeitungseinheit 50 zwei Filterverarbeitungseinheiten. Die Filterverarbeitungseinheit 50 kann jedoch drei oder mehr Filterverarbeitungseinheiten aufweisen, deren Anzahl von Zustandsvariablen unterschiedlich ist. Ein Filter, dessen Zustandsgrößen der X-Koordinatenwert, der Y-Koordinatenwert, die Relativgeschwindigkeit, die Fortbewegungsrichtung, die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit sind, kann verwendet werden. In diesem Fall kann eine Verfolgung durchgeführt werden, die sogar einen Drehbetrieb bzw. Kurvenfahrbetrieb des Fahrzeugs berücksichtigt.
(d) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Kalman-Filter als der Filter verwendet. Es kann jedoch ein anderer Filter als der Kalman-Filter verwendet werden. Es kann beispielsweise ein αβ-Filter oder ein Filter mit gleitendem Mittelwert verwendet werden.
(e) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Millimeterwellenradar vom FCM-Typ als Sensor verwendet. Der Sensor ist jedoch nicht auf den FCM-Typ beschränkt. Alles was benötigt wird, ist, dass der Sensor ein Millimeterwellenradar eines Typs ist, gemäß dem die Relativgeschwindigkeit aus der Phasendrehung bestimmt wird. Der Sensor kann beispielsweise ein Zweifrequenz-Millimeterwellenradar vom CW-Typ (CW: kontinuierliche Welle) sein. Alternativ kann ein anderer Sensor anstatt das Millimeterwellenradar verwendet werden. Es kann beispielsweise ein Laserradar oder ein Ultraschallradar verwendet werden. Das heißt, wenn ein Sensor eines Typs, bei dem eine Mehrdeutigkeit in dem Beobachtungswert der Geschwindigkeit auftritt, verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung verwendet werden.
(f) Mehrere Funktionen, die von einem einzelnen Bestandteil gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, können durch mehrere Bestandteile verwirklicht werden. Eine einzelne Funktion, die durch einen einzelnen Bestandteil bereitgestellt wird, kann durch mehrere Bestandteile verwirklicht werden. Außerdem können mehrere Funktionen, die von mehreren Bestandteilen bereitgestellt werden, durch einen einzelnen Bestandteil verwirklicht werden. Eine einzelne Funktion, die durch mehrere Bestandteile bereitgestellt wird, kann durch einen einzelnen Bestandteil verwirklicht werden.
Weiterhin kann ein Teil einer Konfiguration gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen weggelassen werden. Weiterhin kann mindestens ein Teil einer Konfiguration gemäß einer oben beschriebenen Ausführungsform zu einer Konfiguration gemäß einer anderen oben beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden oder diese ersetzen. Irgendein Modus, der in dem technischen Konzept enthalten ist, das durch den Wortlaut der Ansprüche angegeben ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(g) Die vorliegende Erfindung kann durch verschiedene Modi zusätzlich zu der oben beschriebenen Objektverfolgungsvorrichtung verwirklicht werden, beispielsweise als ein System, das die Objektverfolgungsvorrichtung als einen Bestandteil aufweist, ein Programm zum Ermöglichen, dass ein Computer als die Objektverfolgungsvorrichtung dient, ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium wie ein Halbleiterspeicher, auf dem das Programm aufgezeichnet ist, und ein Objektverfolgungsverfahren.
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 2018200068 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

K. Li et al., „Multitarget Tracking with Doppler Ambiguity,“ IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Band 49, Nr. 4, Seiten 2640-2656, Oktober 2013 [0004]

Claims

Objektverfolgungsvorrichtung, die aufweist: eine Objekterfassungseinheit (31), die ausgelegt ist, ein Objekt, das in einer Nähe eines Sensors (10) vorhanden ist, aus Sensorinformationen, die von dem Sensor (10) erfasst werden, zu erfassen; eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit (33), die ausgelegt ist, für jedes Objekt, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, eine Relativgeschwindigkeit des Objektes in Bezug auf den Sensor als einen Beobachtungswert zu berechnen; eine Entfernungsberechnungseinheit (32), die ausgelegt ist, für jedes Objekt, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, eine Entfernung von dem Sensor zu dem Objekt als einen Beobachtungswert zu berechnen; eine Kandidatenerzeugungseinheit (72), die ausgelegt ist, für ein Objekt, das das erste Mal durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, mehrere Zielkandidaten, für die eine Mehrdeutigkeit in einer Geschwindigkeit angenommen wird, zu erzeugen; eine Filterverarbeitungseinheit (50), die mehrere Filter aufweist, deren Anzahl von Zustandsvariablen sich voneinander unterscheiden, einen derzeitigen Vorhersagewert einer Zustandsgröße jedes Zielkandidaten aus einem vergangenen Schätzwert der Zustandsgröße des Zielkandidaten unter Verwendung eines einzigen Filters aus den Filtern zu berechnen, und den derzeitigen Schätzwert der Zustandsgröße des Zielkandidaten aus jedem der berechneten Vorhersagewerte und einem derzeitigen Beobachtungswert, der mit einem jeweiligen Vorhersagewert übereinstimmt, zu berechnen; eine Abgleichsverarbeitungseinheit (62), die ausgelegt ist, jeden Vorhersagewert der Zustandsgröße des Zielkandidaten und den Beobachtungswert abzugleichen; eine Kandidatenlöscheinheit (71), die ausgelegt ist, eine Wahrscheinlichkeit dafür zu bestimmen, dass ein jeweiliger Zielkandidat aus den Zielkandidaten, die für ein einzelnes Objekt erzeugt werden, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, ein wahres Ziel ist, und unter den Zielkandidaten denjenigen Zielkandidaten, dessen bestimmte Wahrscheinlichkeit kleiner als ein voreingestellter Schwellenwert ist, oder eine vorbestimmte Anzahl von Zielkandidaten in der Reihenfolge ab dem Zielkandidaten, dessen Wahrscheinlichkeit unter den Zielkandidaten am niedrigsten ist, zu löschen; und eine Filterauswahleinheit (41), die als Reaktion darauf, dass der Zielkandidat durch die Kandidatenerfassungseinheit gelöscht wurde und sich die Gesamtanzahl der Zielkandidaten verringert hat, den Filter, der durch die Filterverarbeitungseinheit verwendet wird, in einen Filter aus den Filtern wechselt, der eine größere Anzahl von Zustandsvariablen aufweist.
Objektverfolgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter, der die wenigsten Zustandsvariablen unter den Filtern aufweist, Zustandsvariablen aufweist, deren Anzahl gleich oder kleiner als ein Rang der Beobachtungswerte ist.
Objektverfolgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Filter, der die meisten Zustandsvariablen unter den Filtern aufweist, Zustandsvariablen aufweist, deren Anzahl größer als der Rang der Beobachtungswerte ist.
Objektverfolgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Filterverarbeitungseinheit ausgelegt ist, als Reaktion darauf, dass die Zielkandidaten, die für ein einzelnes Objekt erzeugt werden, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, zu einem einzigen werden, einen Filter aus den Filtern zu verwenden, der die meisten Zustandsvariablen aufweist.
Objektverfolgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die außerdem aufweist: eine Orientierungsberechnungseinheit (34), die ausgelegt ist, für jedes Objekt, das durch die Objekterfassungseinheit erfasst wird, eine Orientierung des Objektes in Bezug auf den Sensor als einen Beobachtungswert zu berechnen, wobei ein Filter, der die wenigsten Zustandsvariablen unter den Filtern aufweist, mindestens eines aus den folgenden enthält: die Entfernung, die Relativgeschwindigkeit und die Orientierung des Objektes aus den Zustandsvariablen.
Objektverfolgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Filter, der die meisten Zustandsvariablen unter den Filtern aufweist, aus den Zustandsvariablen enthält: einen X-Koordinatenwert und einen Y-Koordinatenwert und außerdem entweder eine Geschwindigkeit in einer X-Richtung und eine Geschwindigkeit in einer Y-Richtung oder eine Geschwindigkeit und eine Geschwindigkeitsrichtung.
Objektverfolgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Filter einen Kalman-Filter enthalten.
Objektverfolgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kandidatenlöscheinheit ausgelegt ist, die Wahrscheinlichkeit auf der Grundlage einer Übereinstimmungserrichtungszahl zwischen dem Vorhersagewert des Zielkandidaten und dem Beobachtungswert und/oder einer Differenz zwischen dem Vorhersagewert und dem Beobachtungswert zu bestimmen.
Objektverfolgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Filterauswahleinheit ausgelegt ist, einen zu verwendenden Filter aus den Filtern auf der Grundlage einer Gesamtanzahl der Zielkandidaten auszuwählen.