DE112022003742T5

DE112022003742T5 - Radarvorrichtung für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE112022003742T5
Application number: DE112022003742.3T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Kurono; Takuya TAKAYAMA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-05-29
Also published as: US20240168150A1; WO2023008471A1; JPWO2023008471A1; CN117716258A; JP7424548B2

Abstract

Eine Radarvorrichtung für ein Fahrzeug beinhaltet eine Frequenzanalyseeinheit 84, eine Spitzeninformationserlangungseinheit 87 und eine Regenfallbestimmungseinheit 88. Die Frequenzanalyseeinheit führt eine zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation an einem Schwebungssignal aus, und die Spitzeninformationserlangungseinheit extrahiert von Spitzen eines Leistungsspektrums, das durch die zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation berechnet wird, Spitzen innerhalb einer vordefinierten Distanz-Geschwindigkeits-Region, die als eine Regentropfenbedingung vorfestgelegt ist, und erlangt Spitzeninformationen. Die Regenfallbestimmungseinheit bestimmt, ob eine Umgebung des Fahrzeugs Regenfall hat, basierend auf den Spitzeninformationen, die durch die Spitzeninformationserlangungseinheit erlangt werden.

Description

[Querverweis auf zugehörige Anmeldung]
Diese internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der am 30. Juli, 2021 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2021-125547 auf deren Offenbarung vollinhaltlich Bezug genommen wird.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Radarvorrichtung für ein Fahrzeug, die Regenfall bestimmen kann.
[Stand der Technik]
Für eine FMCW-Radarvorrichtung, die ein Sendesignal, dessen Frequenz graduell in einem dreieckigen Wellenmuster zunimmt und abnimmt, als Radarwellen sendet und Ziele durch Empfangen der Radarwellen erfasst, die von den Zielen reflektiert werden, offenbart PTL1 eine Technologie zum Erfassen, dass Ziele eine Straßenoberfläche oder Regentropfen sind. FMCW ist eine Abkürzung für Frequency Modulated Continuous Wave (frequenzmoduliertes Dauerstrichradar).
In dieser Radarvorrichtung wird Frequenzanalyse an einem Frequenzdifferenzsignal zwischen Sende- und Empfangssignalen (nachfolgend als ein Schwebungssignal bezeichnet) ausgeführt und eine Spitzenfrequenz wird an jeder einer steigenden Flanke, wo die Frequenz des Sendesignals zunimmt, und einer fallenden Flanke, wo die Frequenz des Sendesignals abnimmt, extrahiert. Wenn keine der extrahierten Spitzenfrequenz an der steigenden Flanke und der extrahierten Spitzenfrequenz an der fallenden Flanke eine vordefinierte Intensität erreicht, wird bestimmt, dass die Ziele eine Straßenoberfläche oder Regentropfen sind.
[Literaturliste]
[Patentliteratur]
[Patentdokument 1] JP 2004-233277 A
[Überblick über die Erfindung]
Jedoch, da die Technologie, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, eine Technologie zum Erfassen, dass Ziele eine Straßenoberfläche oder Regentropfen sind, mit der FMCW-Radarvorrichtung ist, kann diese Technologie nicht auf eine FCM-Radarvorrichtung angewendet werden, die ein anderes Sendesignalmodulationsschema verwendet. FCM ist eine Abkürzung für Fast-Charp Modulation.
Das heißt, in der FCM-Radarvorrichtung wird die Frequenz des Sendesignals durch graduelles Erhöhen oder Verringern der Frequenz von einer Startfrequenz zu einer Endfrequenz moduliert und so eine Modulation wird stufenweise wiederholt. Aus diesem Grund kann die vorstehende Technologie nicht angewendet werden, um Regenfall zu bestimmen. Somit, um Regenfall in einem Fahrzeug zu erfassen, das so eine FCM-Radarvorrichtung trägt, muss ein Regenfalldetektor, wie ein Regentropfensensor oder dergleichen, zusätzlich bereitgestellt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine FCM-Radarvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine Regenfallbestimmung tätigen kann, ohne einen Regenfalldetektor, wie einen Regentropfensensor, zu verwenden.
Eine Radarvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist konfiguriert, um Radarwellen, die gemäß einem FCM-Modulationsschema frequenzmoduliert sind, zu senden und ein Ziel durch Empfangen von Radarwellen zu erfassen, die durch das Ziel reflektiert werden.
Eine Radarvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Frequenzanalyseeinheit, eine Spitzeninformationserlangungseinheit und eine Regenfallbestimmungseinheit.
Die Frequenzanalyseeinheit ist konfiguriert, um eine zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation an einem Schwebungssignal ausführen, das ein Frequenzdifferenzsignal zwischen Sende- und Empfangssignalen der Radarwellen ist.
Die Spitzeninformationserlangungseinheit ist konfiguriert, um von Spitzen eines Leistungsspektrums, das durch die zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation in der Frequenzanalyseeinheit berechnet wird, Spitzen innerhalb einer vordefinierten Distanz-Geschwindigkeits-Region, die als eine Regentropfenbedingung vorfestgelegt ist, zu extrahieren, und Spitzeninformationen zu erlangen, die Informationen über die extrahierten Spitzen sind.
Die Regenfallbestimmungseinheit ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob eine Umgebung des Fahrzeugs Regenfall hat, basierend auf den Spitzeninformationen, die durch die Spitzeninformationserlangungseinheit erlangt werden.
Das heißt, in der FCM-Radarvorrichtung wird die Frequenz des Sendesignals durch graduelles Erhöhen oder Verringern der Frequenz von einer Startfrequenz zu einer Endfrequenz moduliert und so eine Modulation wird stufenweise wiederholt.
Demnach ist die FCM-Radarvorrichtung mit der Frequenzanalyseeinheit ausgestattet, die eine zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation ausführt. Die zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation wird derart ausgeführt, dass die Distanzfrequenz durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation für jeden Chirp analysiert wird, dessen Frequenz graduell zunimmt oder abnimmt, und die Geschwindigkeitsfrequenz wird ferner durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation der Distanzfrequenz in der Richtung sukzessiver Chirps analysiert.
Die Frequenzanalyseeinheit liefert ein Analyseergebnis, dass Spitzen in dem Leistungsspektrum in dem Distanz-Geschwindigkeit-Koordinatensystem erscheinen. Diese Spitzen entsprechen Zielen, wie beispielsweise Regentropfen.
Demnach extrahiert in der Fahrzeugradarvorrichtung der vorliegenden Offenbarung die Spitzeninformationserlangungseinheit aus dem Analyseergebnis Spitzen innerhalb einer vordefinierten Distanz-Geschwindigkeits-Region, die als eine Regentropfenbedingung vorfestgelegt ist, und erlangt Spitzeninformationen, die Informationen über die extrahierten Spitzen ist. Die Regenfallbestimmungseinheit bestimmt, ob die Umgebung Regenfall hat, basierend auf den erlangten Spitzeninformationen.
Die Fahrzeugradarvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ermöglicht, dass Regenfall unter Verwendung einer FCM-Radarvorrichtung an Bord eines Fahrzeugs erfasst wird, ohne einen zusätzlichen Regenfalldetektor, wie einen Regentropfensensor, bereitzustellen. Das Ergebnis der Regenfallerfassung wird an bordeigene Vorrichtungen ausgegeben, beispielsweise die Fahrunterstützungsvorrichtung, die mit der Radarvorrichtung für das Fahrzeug verbunden sind, so dass bei Regenfall eine angemessenere Fahrunterstützung erfolgen kann.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

1 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform illustriert.
2 ist eine Illustration einer Anordnung der Radarvorrichtung an einem Fahrzeug und von Reflexion von Radarwellen von einer Straßenoberfläche.
3 ist eine Illustration eines Modulationsschemas eines Sendesignals, das von der Radarvorrichtung gesendet wird.
4 ist ein Funktionsblockschaltbild einer Verarbeitungseinheit.
5 ist eine Illustration von Spektrumsspitzen, die durch eine zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation erlangt werden.
6 ist ein Ablaufdiagramm einer Regenfallbestimmungsverarbeitung, die durch die Verarbeitungseinheit ausgeführt wird.
7 ist eine Illustration einer Region, die in der Spitzenextrahierung gemäß der Straßenoberflächengeschwindigkeit auszuschließen ist.
8 ist eine Illustration einer Region, die in der Spitzenextrahierung aufgrund der Anwesenheit eines Straßenobjekts auszuschließen ist.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
[Konfiguration]
Eine Radarvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Radarvorrichtung für ein Fahrzeug, die an der vorderen Mitte des Fahrzeugs 2 angeordnet ist, beispielsweise auf der Rückseite des Frontstossfängers, wie in 2 illustriert ist. Diese Radarvorrichtung 10 wird verwendet, um Ziele vor dem Fahrzeug 2 durch Emittieren von Radarwellen in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 2 und Empfangen von reflektierten Wellen von den Zielen zu erfassen.
Wie in 1 illustriert ist, beinhaltet die Radarvorrichtung 10 eine Sendeschaltung 20, einen Teiler 30, eine Sendeantenne 40, eine Empfangsantenne 50, eine Empfangsschaltung 60, eine Verarbeitungseinheit 70 und eine Ausgabeeinheit 90.
Die Sendeschaltung 20 wird verwendet, um das Sendesignal Ss der Sendeantenne 40 zuzuführen. Die Sendeschaltung 20 gibt ein Hochfrequenzsignal in dem Millimeterwellenband in den Teiler 30 ein, der vorgelagert zur Sendeantenne 40 angeordnet ist.
Insbesondere, wie in 2 illustriert ist, moduliert die Sendeschaltung 20 die Frequenz des Hochfrequenzsignals (HF-Signal), so dass sie graduell von der niedrigsten Startfrequenz zur höchsten Endfrequenz zunimmt, und wiederholt diese Modulation stufenweise zum Erzeugen eines FCW-modulierten HF-Signals, das wiederum in den Teiler 30 eingegeben wird.
Der Teiler 30 verteilt Leistung des HF-Signals, das von der Sendeschaltung 20 empfangen wird, in ein Sendesignal Ss und ein lokales Signal L.
Basierend auf dem Sendesignal Ss, das von dem Teiler 30 bereitgestellt wird, emittiert die Sendeantenne 40 eine Radarwelle der Frequenz entsprechend dem Sendesignal Ss.
Die Empfangsantenne 50 ist eine Antenne zum Empfangen reflektierter Wellen, die Radarwellen sind, die von Zielen reflektiert werden. Die Empfangsantenne 50 ist als lineare Arrayantenne mit mehreren Antennenelementen 51, die in einer Reihe angeordnet sind, konfiguriert. Das Empfangssignal Sr der reflektierten Welle, die durch jedes Antennenelement 51 empfangen wird, wird in die Empfangsschaltung 60 eingegeben.
Die Empfangsschaltung 60 verarbeitet das Empfangssignal Sr, das von jedem der Antennenelemente 51 empfangen wird, die die Empfangsantenne 50 bilden, um ein Schwebungssignal BT für jedes Antennenelement 51 zu erzeugen und auszugeben. Insbesondere erzeugt unter Verwendung eines Mischers 61 die Empfangsschaltung 60 ein Schwebungssignal BT für jedes Antennenelement 51 durch Mischen des Empfangssignals Sr, das von dem Antennenelement 51 empfangen wird, und des lokalen Signals L, das von dem Teiler 30 empfangen wird, und gibt dieses aus.
Ausgeben des Schwebungssignals BT beinhaltet Verstärkung des Empfangssignals Sr und Entfernen ungewollter Signalkomponenten aus dem Schwebungssignal BT.
Auf diese Weise wird das Schwebungssignal BT für jedes der Antennenelemente 51, das von der Empfangsschaltung 60 erzeugt und ausgegeben wird, in die Verarbeitungseinheit 70 eingegeben.
Die Verarbeitungseinheit 70 ist mit einem Mikrocomputer einschließlich einer CPU 71 und eines Halbleiterspeichers, wie ein RAM oder ROM (nachfolgend ein Speicher 72), ausgestattet. Die Verarbeitungseinheit 70 kann mit einem Koprozessor ausgestattet sein, der Fast-Fourier-Transformation (nachfolgen als FFT bezeichnet) ausführt.
Die Verarbeitungseinheit 70 führt für jedes Ziel, das die Radarwelle reflektiert hat, eine Zielerfassungsverarbeitung zum Berechnen einer Distanz R zu dem Ziel, einer Geschwindigkeit V des Ziels und eines Azimutwinkels θ des Ziels durch Analysieren des Schwebungssignals BT für jedes Antennenelement 51 aus.
Die Geschwindigkeit V des Ziels ist eine Relativgeschwindigkeit zu dem Fahrzeug 2 und ist annähernd (-1) x (Fahrzeuggeschwindigkeit), wenn das Ziel, das die Radarwelle reflektiert, ein Regentropfen oder eine Straßenoberfläche ist. Der Azimutwinkel θ des Ziels wird mit der Zentralachsenrichtung der von der Radarvorrichtung 10 emittierten Radarwelle als 0 Grad berechnet.
Die Verarbeitungseinheit 70 führt eine Regenfallbestimmungsverarbeitung zum Bestimmen, ob es regnet, basierend auf einem Analyseergebnis des Schwebungssignals BT für jedes Antennenelement 51 aus.
Ein Ergebnis der Erfassung des Ziels und ein Ergebnis der Bestimmung von Regenfall durch die Verarbeitungseinheit 70 werden von der Ausgabeeinheit 90 an eine Fahrunterstützungs-ECU 100 des Fahrzeugs 2 ausgegeben. ECU ist eine Abkürzung für Electronic Control Unit (elektronische Steuereinheit).
Die Fahrunterstützungs-ECU 100 führt unterschiedliche Operationen zum Unterstützen des Fahrers beim Fahren des Fahrzeugs 2 basierend auf Ergebnissen der Erfassung von Zielen, die von der Radarvorrichtung 10 empfangen werden. Die Operationen bezüglich Fahrunterstützung können beispielsweise Warnen des Fahrers vor der Anwesenheit eines sich annähernden Objekt und Steuern der Brems- und Lenkvorrichtungen des Fahrzeugs 2 zum Vermeiden einer Kollision mit dem sich annähernden Objekt beinhalten. Die Operationen können Steuern von Antriebs-, Brems- und Betriebssystemen des Fahrzeugs 2 beinhalten, um zu veranlassen, dass das Fahrzeug 2 einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt.
[Funktionen von Verarbeitungseinheit 70]
Die Verarbeitungseinheit 70 beinhaltet, wie in 4 illustriert ist, eine Analog-zu-digital-Wandlungseinheit (A/D-Wandlungseinheit) 82, eine Frequenzanalyseeinheit 84, eine Zielerfassungseinheit 86, eine Spitzeninformationserlangungseinheit 87 und eine Regenfallbestimmungseinheit 88 als ihre Funktionskonfiguration.
Die A/D-Wandlungseinheit 82 hat eine Funktion zum Analog-zu-digital-Wandeln des Schwebungssignals BT, das für jedes der Antennenelemente 51 von der Empfangsschaltung 60 empfangen wird, in digitale Daten.
Die Frequenzanalyseeinheit 84 hat eine Funktion zum Suchen von Zielen in der Emissionsrichtung der Radarwelle durch Ausführen einer Fast-Fourier-Transformation (nachfolgend als FFT bezeichnet) an den digitalen Daten des Schwebungssignals BT, die von der A/D-Wandlungseinheit 82 empfangen werden.
Insbesondere führt die Frequenzanalyseeinheit 84 eine zweidimensionale FFT-Verarbeitung durch Analysieren der Distanzfrequenz durch FFT-Verarbeitung des Schwebungssignals BT für jeden Chirp des Sendesignals, das in 3 gezeigt ist, aus und analysiert ferner die Geschwindigkeitsfrequenz durch FFT-Verarbeitung der Distanzfrequenz in der Chirp-Richtung.
Demzufolge stellt die Frequenzanalyseeinheit 84 ein Analyseergebnis bereit, in dem Leistungsspektrumsspitzen in dem Distanz-Geschwindigkeit-Koordinatensystem auftreten, wie in 5 illustriert ist. Aus dem Analyseergebnis identifiziert die Objekterfassungseinheit 86 Ziele in der Emissionsrichtung der Radarwelle und bestimmt eine Distanz R und eine Geschwindigkeit V jedes Ziels. In 5 sind die Leistungsspektrumsspitzen durch kleine Kreise angegeben.
Die Frequenzanalyseeinheit 84 führt eine Verarbeitung zum Bestimmen des Azimutwinkels θ jedes Ziels aus der Phasendifferenz zwischen dem Schwebungssignal BT, das von den jeweiligen Antennenelementen 51 erlangt wird, aus. Die Zielerfassungseinheit 86 identifiziert die Position jedes Ziels aus der Distanz R, Geschwindigkeit V und dem Azimutwinkel θ, die für jedes Ziel berechnet werden, und gibt sie an die Fahrunterstützungs-ECU 100 aus.
Da die zweidimensionale FFT und das auf Phasendifferenz basierende Azimuterfassungsschema in FCW-Radarvorrichtungen allgemein bekannte Techniken sind, werden Details davon hier nicht beschrieben.
Die Spitzeninformationserlangungseinheit 87 und die Regenfallbestimmungseinheit 88 haben Funktionen, die der Verarbeitungseinheit 70 bereitgestellt werden, um zu bestimmen, ob die Umgebung Regenfall hat.
Von diesen Einheiten extrahiert die Spitzeninformationserlangungseinheit 87 aus dem Analyseergebnis, das von der zweidimensionalen FFT-Verarbeitung erlangt wird, die durch die Frequenzanalyseeinheit 84 ausgeführt wird, Spitzen des Leistungsspektrums innerhalb einer Distanz-Geschwindigkeits-Region, die als eine Regentropfenbedingung vorfestgelegt ist.
Die Distanz-Geschwindigkeits-Region für die Regentropfenbedingung ist derart festgelegt, dass die Relativgeschwindigkeit annähernd (-1) x (Fahrzeuggeschwindigkeit) bei kurzen Distanzen ist, wie durch die gepunktete Linie in 5 angegeben ist. Der Grund dafür, dass der Distanzbereich für die Regentropfenbedingung auf einen kurzen Distanzbereich festgelegt ist, ist, dass ein Regentropfen einen niedrigen Reflexionsgrad hat und nur bei kürzeren Distanzen erfasst werden kann.
Die Spitzeninformationserlangungseinheit 87 erlangt als Spitzeninformationen die Anzahl, Leistung, Geschwindigkeiten und Höhen der Spitzen des Leistungsspektrums, das gemäß der Regentropfenbedingung extrahiert wird. Diese Stücke von Spitzeninformationen entsprechen der Anzahl von Regentropfen, Leistung von reflektierten Wellen von den Regentropfen, Relativgeschwindigkeiten der Regentropfen zu dem Fahrzeug 2 und Höhen der Regentropfen von der Straßenoberfläche.
Die Regenfallbestimmungseinheit 88 aktualisiert Regenfallbestimmungsparameter basierend auf den Spitzeninformationen, die durch die Spitzeninformationserlangungseinheit 87 erlangt werden, und bestimmt, ob die Umgebung Regenfall hat, basierend auf den aktualisierten Regenfallbestimmungsparametern.
Wenn bestimmt wird, dass die Umgebung Regenfall hat, gibt die Regenfallbestimmungseinheit 88 einen Befehl an die Fahrunterstützungs-ECU 100 aus, um einen Steuerbereich der Fahrunterstützungs-ECU 100 zu reduzieren, da die Radarwellen durch Regenfall gedämpft werden und eine Suchregion bzw. durchsuchbare Region für Ziele schmäler wird.
Demzufolge verschmälert beispielsweise die Fahrunterstützungs-ECU 100 eine Suchregion für ein vorausfahrendes Fahrzeug, um das Fahrzeug zu steuern, dem vorausfahrenden Fahrzeug 2 zu folgen, was verhindern kann, dass das vorausfahrende Fahrzeug aufgrund Regenfall inkorrekt erfasst wird und somit die Fahrzeugfolgesteuerung instabil wird.
[Regenfallbestimmungsverarbeitung]
Als nächstes wird nun die Regenfallbestimmungsverarbeitung beschrieben, die durch die CPU 71 der Verarbeitungseinheit 70 ausgeführt wird, um die Funktionen als die Spitzeninformationserlangungseinheit 87 und die Regenfallbestimmungseinheit 88 zu implementieren.
Diese Regenfallbestimmungsverarbeitung wird durch die CPU 71 ausgeführt, die ein Programm ausführt, das in dem Speicher 72 gespeichert ist.
Wie in 6 illustriert ist, extrahiert ausgehend von einer Initiierung der Regenfallbestimmungsverarbeitung bei S110 die CPU 71 Spitzen innerhalb der Distanz-Geschwindigkeits-Region, die die Regentropfenbedingung erfüllt, aus dem Leistungsspektrum in dem Distanz-Geschwindigkeit-Koordinatensystem, das ein Analyseergebnis in der vorstehend beschriebenen zweidimensionalen FFT-Verarbeitung ist.
Die bei S110 extrahierten Spitzen sind die, deren Leistung bei oder oberhalb eines vorfestgelegten Schwellenwerts liegt. Wie in 7 illustriert ist, ist die Regentropfenbedingung so festgelegt, um Spitzen, deren Relativgeschwindigkeiten im Wesentlichen gleich zu den Relativgeschwindigkeiten der Straßenoberflächen sind, von den Spitzen innerhalb der Distanz-Geschwindigkeits-Region, die vorstehend beschrieben ist, auszuschließen.
In anderen Worten, wenn die Radarwellen von der Straßenoberfläche reflektiert werden, sind die Relativgeschwindigkeiten der Reflexionspunkte auf der Straßenoberfläche annähernd (-1) × (Fahrzeuggeschwindigkeit) wie bei Regentropfen und die Distanzen zu den Reflexionspunkten auf der Straßenoberfläche überlappen einen Bereich von Distanzen zu den Regentropfen.
Demnach, um Spitzen des Leistungsspektrums zu extrahieren, die durch die zweidimensionale FFT-Verarbeitung erlangt werden und die Regentropfen entsprechen, ist es wünschenswert, Spitzen des Leistungsspektrums, die reflektierten Wellen von der Straßenoberfläche entsprechen, auszuschließen.
Andererseits ist die Straßenoberflächengeschwindigkeit Vr, die die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 2 und der Straßenoberfläche ist, Vr = (-1) × (Fahrzeuggeschwindigkeit) × cos(α), wobei α ein Straßenoberflächenwinkel betrachtet von der Radarvorrichtung 10 zu einem Reflexionspunkt P1 auf der Straßenoberfläche ist, wie in 2 illustriert ist. Der Straßenoberflächenwinkel α kann als α = arcsin ((Höhe der Radarvorrichtung 10 von der Straßenoberfläche)/(Distanz zu der Straßenoberfläche, wie von der Radarvorrichtung 10 gemessen)) berechnet werden.
Wie in 7 illustriert ist, variiert die Straßenoberflächengeschwindigkeit Vr mit der Distanz und ein Geschwindigkeitsbereich, in dem die Spitzen des Leistungsspektrums ausgeschlossen sind, kann festgelegt werden, um Vr ± A [m/s] zu sein. Demnach ist in der vorliegenden Ausführungsform die Regentropfenbedingung derart festgelegt, dass die Spitzen des Leistungsspektrums nicht in diesem Geschwindigkeitsbereich extrahiert sind.
Wie in 8 illustriert ist, ist es in der Anwesenheit eines Straßenobjekts auf beiden Seiten des Fahrzeugs 2 denkbar, dass reflektierte Wellen von dem Straßenobjekt als Regentropfen extrahiert werden können. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 8 illustriert ist, die Regentropfenbedingung so festgelegt, dass die Spitzen des Leistungsspektrums, die sich in innerhalb einer Region außerhalb der linken und rechten Grenzlinie Pl und Pr befinden, in der ein Straßenobjekt in Querrichtung des Fahrzeugs angenommen wird, nicht extrahiert werden. Die linke und rechte Grenzlinie Pl und Pr sind derart festgelegt, dass es Straßenobjekt außerhalb diesen Linien in der Breitenrichtung des Fahrzeugs 2 geben kann.
Dies kann verhindern, dass Radarwellenreflexionspunkte auf der Straßenoberfläche und Straßenobjekten als Regentropfen extrahiert werden.
Als nächstes fährt bei S110 ausgehend vom Extrahieren der Spitzen des Leistungsspektrums, die die vorstehend beschriebene Regentropfenbedingung erfüllen, die CPU 71 mit S120 fort, um Informationen über die extrahierten Spitzen zu berechnen. Bei S120, wie vorstehend beschrieben ist, berechnet die CPU 71 die Anzahl, Leistung, Geschwindigkeiten und Höhen der Spitzen des Leistungsspektrums, das bei S110 extrahiert wird, als Spitzeninformationen. Jedoch ist es nicht erforderlich, all diese Parameter zu berechnen. Beispielsweise kann einer oder manche dieser Parameter berechnet werden.
Ausgehend vom Berechnen der Spitzeninformationen bei S120 fährt die CPU 71 mit S130 fort, um die Regenfallbestimmungsparameter basierend auf den berechneten Spitzeninformationen zu aktualisieren.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhalten die Regenfallbestimmungsparameter den Regenfallzähler, Regenfallleistung, Regenfallgeschwindigkeitsvariabilität und Regenfallhöhenvariabilität.
Der Regenfallzähler ist ein Zähler der Anzahl von Regentropfen. Beispielsweise wird der Regenfallzähler basierend auf der folgenden Gleichung aktualisiert, wobei die gegenwärtige Anzahl von Regentropfen die Anzahl von Spitzen ist, die bei S120 berechnet werden. $\begin{array}{l} Regenfallz \ddot{a} hler = Vorheriger Regenfallz \ddot{a} hler + (Gegenw \ddot{a} rtige Anzahl von Regen - \\ tropfen - 2) \end{array}$
Die Regenfallleistung ist ein gleitender Durchschnitt von Regentropfenleistung. Beispielsweise wird die Regenfallleistung basierend auf der folgenden Gleichung aktualisiert, wobei eine gegenwärtige maximale Regentropfenleistung eine Leistung der Spitze mit der maximalen Leistung unter den gegenwärtig extrahierten Spitzen ist.

$\begin{array}{l} Regenfallleistung = (0.995 \times vorherige Regenfallleistung) + (0.005 \times gegenw \ddot{a} rtige \\ maximale Regentropfenleistung) \end{array}$
Anstelle der gegenwärtigen maximalen Regentropfenleistung kann die Regenfallleistung unter Verwendung beispielsweise des Leistungsdurchschnitts der gegenwärtig extrahierten Spitzen aktualisiert werden.
Die Geschwindigkeitsvariabilität von Regentropfen wird folgendermaßen berechnet. Beispielsweise wird der Geschwindigkeitsdurchschnitt für alle Regentropfen entsprechend den gegenwärtig extrahierten Spitzen unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet. $\begin{array}{l} Geschwindigkeitsdurchschnitt = (0,95 \times vorheriger Geschwindigkeitsdurchschnitt) \\ + (0,05 \times gegenw \ddot{a} rtige Regentropfengeschwindigkeit) \end{array}$
Basierend auf diesem Geschwindigkeitsdurchschnitt wird die Geschwindigkeitsvariabilität von Regentropfen gemäß der folgenden Gleichung durch Berechnen der sogenannten Standardabweichung berechnet. $\begin{array}{l} Geschwindigkeitsvariabilit \ddot{a} t = (0.95 \times vorherige Geschwindigkeitsvariabilit \ddot{a} t) + \\ (0.95 \times 0.05 \times (gegenw \ddot{a} rtige Regentropfengeschwindigkeit - Geschwindigkeitsdurch - \\ {schnitt)}^{\land} 2) \end{array}$
Die Höhenvariabilität von Regentropfen wird folgendermaßen berechnet. Beispielsweise wird der Höhendurchschnitt für alle Regentropfen entsprechend den gegenwärtig extrahierten Spitzen unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet. $\begin{array}{l} H \ddot{o} hendurchschnitt = (0,95 \times vorheriger H \ddot{o} hendurchschnitt) + (0,05 \times gegenw \ddot{a} rtige \\ Regentropfenh \ddot{o} he) \end{array}$
Basierend auf diesem Höhendurchschnitt wird die Höhenvariabilität von Regentropfen gemäß der folgenden Gleichung durch Berechnen der sogenannten Standardabweichung berechnet. $\begin{array}{l} H \ddot{o} henvariabilit \ddot{a} t = (0,95 \times vorherige H \ddot{o} henvariabilit \ddot{a} t) + (0,95 \times 0,05 \times (gegenw \ddot{a} r - \\ tige {Regentropfenh \ddot{o} he-H \ddot{o} hendurchschnitt)}^{\land} 2) \end{array}$
Die Werte in den vorstehenden Gleichungen sind Beispiele und können nach Bedarf geändert werden. Die Notation „^2“ steht für quadratische Operation.
Als nächstes tätigt bei S140 die CPU 71 eine Regenfallbestimmung unter Verwendung der Regenfallbestimmungsparameter, die bei S130 berechnet werden.
Das heißt, wenn der Regenfallzähler hoch ist, kann bestimmt werden, dass es Regenfall gibt, da es viele Regentropfen gibt. Wenn die Regenfallleistung hoch ist, kann bestimmt werden, dass die Funkwellendämpfung aufgrund Regentropfen hoch ist. Wenn die Geschwindigkeitsvariabilität oder die Höhenvariabilität von Regentropfen niedrig ist, ist es wahrscheinlich, dass Spitzen, die sich von Regentropfen unterscheiden, wie eine Straßenoberfläche, extrahiert wurden.
Demnach wird bei S140, wenn der Regenfallzähler, die Regenfallleistung, Geschwindigkeitsvariabilität und Höhenvariabilität jeweils höher als ein jeweiliger vordefinierter Schwellenwert sind, wird es bestimmt, dass es Regenfall gibt.
In der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Regenfallzähler, die Regenfallleistung, Geschwindigkeitsvariabilität und Höhenvariabilität alle hoch sind, kann bestimmt werden, dass es Regenfall gibt. Alternativ kann, wenn der Regenfallzähler und die Regenfallleistung beide hoch sind, bestimmt werden, dass es Regenfall gibt. Das heißt, es kann bestimmt werden, dass es Regenfall gibt, wenn einer oder manche der Regenfallbestimmungsparameter hoch sind.
Obwohl der Regenfallzähler, die Regenfallleistung, Geschwindigkeitsvariabilität und Höhenvariabilität als Regenfallbestimmungsparameter berechnet werden, kann einer oder können manche dieser Parameter als Regenfallbestimmungsparameter berechnet werden, um Regenfallbestimmung zu tätigen.
Als nächstes bestimmt bei S150 die CPU 71, ob bei S140 bestimmt wurde, dass es Regenfall gibt. Wenn die Antwort NEIN ist, fährt die CPU 71 mit S160 fort, und wenn die Antwort JA ist, fährt die CPU 71 mit S170 fort.
Bei S160, da es nicht bestimmt wird, dass es Regenfall gibt, und die Fahrunterstützungs-ECU 100 Steuerung ausführen kann, ohne durch Regenfall beeinflusst zu werden, gibt die CPU 71 einen Befehl an die Fahrunterstützungs-ECU 100 aus, um den Steuerbereich auf einen normalen Steuerbereich mit einem Ergebnis der Regenfallbestimmung festzulegen. Danach endet die Regenfallbestimmungsverarbeitung.
Andererseits gibt bei S170, da es bestimmt wird, dass es Regenfall gibt, und die Steuerung durch die Fahrunterstützungs-ECU 100 durch Regenfall beeinflusst ist, die CPU 71 einen Befehl an die Fahrunterstützungs-ECU 100 aus, um den Steuerbereich mit einem Ergebnis der Regenfallbestimmung zu reduzieren. Danach endet die Regenfallbestimmungsverarbeitung.
Nach Abschluss der Regenfallbestimmungsverarbeitung wiederholt die CPU 71 die vorstehende Verarbeitung über eine vordefinierte Zeitperiode durch Rückkehren zu S110 aus.
In dem Ablaufdiagramm, das in 6 illustriert ist, entsprechen Schritte S110 und S120 der Funktion der Spitzeninformationserlangungseinheit 87, die in 4 illustriert ist, und Schritte S130 bis S170 entsprechen der Funktion der Regenfallbestimmungseinheit 88, die in 4 illustriert ist.
[Vorteile]
Wie vorstehend beschrieben ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Regenfallbestimmung in der FCM-Radarvorrichtung 10 unter Verwendung der zweidimensionalen FFT-Verarbeitung getätigt, die durch die Frequenzanalyseeinheit 84 ausgeführt wird. In dieser Regenfallbestimmung werden aus dem Leistungsspektrum in dem Distanz-Geschwindigkeit-Koordinatensystem, das in der zweidimensionalen FFT-Verarbeitung erlangt wird, Spitzen in einer Region, in der Regen durch die Radarvorrichtung 10 erfasst werden, als Regentropfen extrahiert und die Regenfallbestimmung wird basierend auf Informationen über diese Spitzen (als Spitzeninformationen bezeichnet) getätigt.
Die Anzahl von Spitzen und die Leistung der Spitzen werden als Spitzeninformationen erlangt, die in der Regenfallbestimmung zu verwenden sind, und diese Parameter werden in den Regenfallbestimmungen als die Anzahl von Regentropfen und Leistung von Regentropfen verwendet, was ermöglicht, dass die Regenfallbestimmung sehr genau getätigt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Region des Leistungsspektrums in dem Distanz-Geschwindigkeit-Koordinatensystem, von der Spitzen extrahiert sind, so beschränkt, dass reflektierte Wellen von der Straßenoberfläche oder Straßenobjekte nicht als Regentropfen erkannt werden. Dies ermöglicht, dass die Regenfallbestimmung genauer wird.
Sogar, wenn reflektierte Wellen von der Straßenoberfläche oder Straßenobjekten als Regentropfen erkannt werden, werden die Geschwindigkeitsvariabilität von Regentropfen und die Höhenvariabilität von Regentropfen verwendet, um eine Regenfallbestimmung zu tätigen. Diese kann verhindern, dass sich die Genauigkeit der Regenfallbestimmung verschlechtert.
[Weitere Ausführungsformen]
Während die spezifische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann mit anderen unterschiedlichen Modifikationen implementiert werden.
Die Steuereinheit 70 und ihr Regenfallbestimmungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können durch einen dedizierten Computer implementiert werden, der einen Prozessor und ein Speicher beinhaltet, die programmiert sind, um eine oder mehrere Funktionen auszuführen, die durch Computerprogramme verkörpert sind. Alternativ können die Steuereinheit 70 und ihr Regenfallbestimmungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, durch einen dedizierten Computer implementiert werden, der einen Prozessor beinhaltet, der aus einer oder mehreren dedizierten Hardwarelogikschaltungen ausgebildet ist, oder können durch einen oder mehrere dedizierte Computer einschließlich einer Kombination eines Prozessors und eines Speichers, die programmiert sind, um eine oder mehr Funktionen auszuführen, und einen Prozessor implementiert sein, der aus einer oder mehreren dedizierten Hardwarelogikschaltungen ausgebildet ist. Die Computerprogramme können als Anweisungen, die durch einen Computer auszuführen sind, in einem nichtflüchtigen greifbaren computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden. Die Technik zum Implementieren der Funktionen jedes Teils, der in der Steuereinheit 70 implementiert ist, beinhaltet nicht notwendigerweise Software und alle ihre Funktionen können unter Verwendung von einem oder mehreren Stücken von Hardware implementiert werden.
Mehrere Funktionen eines Bestandteils in irgendeiner der vorstehenden Ausführungsform können durch mehrere Bestandteile implementiert werden, oder eine Funktion eines Bestandteils kann durch mehrere Bestandteile implementiert werden. Ferner können mehrere Funktionen mehrerer Bestandteile durch einen Bestandteil implementiert werden, oder eine durch mehrere Bestandteile implementierte Funktion kann durch einen Bestandteil implementiert werden. Manche der Komponenten in einer der vorstehenden Ausführungsformen kann weggelassen werden. Mindestens ein Teil der Konfiguration von irgendeiner der vorstehenden Ausführungsformen kann zu einer Konfiguration einer anderen der vorstehenden Ausführungsformen hinzugefügt oder durch diese ersetzt werden.
Neben der vorstehend beschriebenen Radarvorrichtung für ein Fahrzeug kann die vorliegende Offenbarung in unterschiedlichen Modi, wie als ein System einschließlich der Radarvorrichtung für ein Fahrzeug als ein Bestandteil, ein Programm, um einen Computer zu veranlassen, als die Radarvorrichtung für ein Fahrzeug zu dienen, ein nichtflüchtiges und greifbares Speichermedium, wie ein Halbleiterspeicher, der dieses Programm speichert, das Regenfallbestimmungsverfahren der Radarvorrichtung für ein Fahrzeug und andere implementiert werden.
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 2021125547 [0001]
JP 2004233277 A [0005]

Claims

Radarvorrichtung für ein Fahrzeug, die konfiguriert ist, um Radarwellen, die gemäß einem FCM-Modulationsschema frequenzmoduliert sind, zu senden und ein Ziel durch Empfangen von Radarwellen zu erfassen, die durch das Ziel reflektiert werden, aufweisend: eine Frequenzanalyseeinheit (84), die konfiguriert ist, um eine zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation an einem Schwebungssignal ausführen, das ein Frequenzdifferenzsignal zwischen Sende- und Empfangssignalen der Radarwellen ist; eine Spitzeninformationserlangungseinheit (87), die konfiguriert ist, um von Spitzen eines Leistungsspektrums, das durch die zweidimensionale Fast-Fourier-Transformation in der Frequenzanalyseeinheit berechnet wird, Spitzen innerhalb einer vordefinierten Distanz-Geschwindigkeits-Region, die als eine Regentropfenbedingung vorfestgelegt ist, zu extrahieren und Spitzeninformationen zu erlangen, die Informationen über die extrahierten Spitzen sind; und eine Regenfallbestimmungseinheit (88), die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob eine Umgebung des Fahrzeugs Regenfall hat, basierend auf den Spitzeninformationen, die durch die Spitzeninformationserlangungseinheit erlangt werden.
Radarvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Spitzeninformationserlangungseinheit konfiguriert ist, um als die Spitzeninformationen eine Anzahl der extrahierten Spitzen zu erlangen, und die Regenfallbestimmungseinheit konfiguriert ist, um, wenn die Anzahl der extrahierten Spitzen groß ist, zu bestimmen, dass es Regenfall gibt.
Radarvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die Spitzeninformationserlangungseinheit konfiguriert ist, um als die Spitzeninformationen eine Leistung der extrahierten Spitzen zu erlangen, und die Regenfallbestimmungseinheit konfiguriert ist, um, wenn die Leistung der extrahierten Spitzen hoch ist, zu bestimmen, dass es Regenfall gibt.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Spitzeninformationserlangungseinheit konfiguriert ist, um als die Spitzeninformationen eine Geschwindigkeitsvariabilität der extrahierten Spitzen zu erlangen, und die Regenfallbestimmungseinheit konfiguriert ist, um, wenn die Geschwindigkeitsvariabilität der extrahierten Spitzen hoch ist, zu bestimmen, dass es Regenfall gibt.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spitzeninformationserlangungseinheit konfiguriert ist, um als die Spitzeninformationen eine Höhenvariabilität der extrahierten Spitzen zu erlangen, und die Regenfallbestimmungseinheit konfiguriert ist, um, wenn die Höhenvariabilität der extrahierten Spitzen hoch ist, zu bestimmen, dass es Regenfall gibt.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spitzeninformationserlangungseinheit konfiguriert ist, um, wenn Spitzen innerhalb der vordefinierten Distanz-Geschwindigkeits-Region extrahiert werden, Spitzen auszuschließen, deren Relativgeschwindigkeiten im Wesentlichen gleich zu einer Relativgeschwindigkeit einer Straßenoberfläche sind.
Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Spitzeninformationserlangungseinheit konfiguriert ist, um, wenn Spitzen innerhalb der vordefinierten Distanz-Geschwindigkeits-Region extrahiert werden, Spitzen innerhalb einer Region auszuschließen, in der ein Straßenobjekt in einer Querrichtung des Fahrzeugs angenommen wird.