JP2000510238A - 距離測定器具と物標との距離を測定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 測定器具（１）は、測定器具（１）に対する前述の物標の距離の粗測定値ｄ(ｉ)と相対速度の粗測定値ｖ(ｉ)を同時に提供する。本発明に基づき、前述の速度測定値ｖ(ｉ)を予め定められたずらし時間間隔で積分し、距離の粗測定値ｄ(ｉ)と速度の積分値ｄ'(ｉ)との差を形成し、前述の時間間隔で前述の差の平均値（Ｃ_dif）を計算し、計算された平均値（Ｃ_opt）を速度の積分値ｄ’(ｉ)に加えて、物標と測定器具と間の距離のフィルタリングされた測定値（ｄ_filt）を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 距離測定器具と物標との距離を測定するための方法および装置 本発明は、距離測定器具と物標との距離を測定するための方法に関するもので あり、とりわけ、前述の距離の粗測定値と、前述の物標の測定器具に対する相対 速度の粗測定値を同時に提供する前述のような測定器具を用いて実施される距離 測定方法に関するものである。また、本発明は、この方法の実施のための装置に 関するものでもある。 例えば、米国で１９６２年にマグロウヒル社によって発行されたM.I.SKOLNIK の著書「レーダー・システム入門」(Introduction to radar systems)の８６ペ ージ以降によって、物標の距離と相対速度を測定するための周期性の周波数変調 方式持続波を用いたレーダーが知られており、これは、一般的には英語の呼称で あるＦＭＣＷレーダーの名で知られている。また、ドイツ特許ＤＥ−Ａ−４０４ ０５７２によって、このようなレーダーを自動車の距離および速度の測定のため に使用することも知られている。従来の技術において使用されている方法では、 例えば三角パルスの信号によって搬送周波数の変調を行い、この変調信号を連続 的に発信し、この信号の一部を距離および速度を測定 すべき物標によって反射された信号と混合する。こうして、発信信号の変調信号 の上り勾配と下り勾配にそれぞれ対応する２つのうなり周波数が得られる。各変 調周期の終わりに、これらのうなり周波数の平均値および差からそれぞれ距離と 速度を引き出す。 このようにして得られる距離および速度の粗値には、ほぼガウス性のバックグ ラウンド・ノイズが含まれる。このノイズは、提供される測定値に、例えば距離 についてはメートル単位の誤差をもたらす。このような誤差は用途によっては、 とりわけ、レーダーが自動車に装備された衝突防止装置の一部を構成するような 場合には、無視できるものではない。従って、レーダーによって提供される距離 測定値のフィルタリングを行って、バックグラウンド・ノイズによる不正確さを 取り除くことにする。このフィルタリングの実施には、状態変数によって定義さ れたモデルに対する物理システムの偏差に基づいた「カルマン」タイプの線形適 応フィルターが好んで用いられている。このようなフィルターは、例えば、1987 年にCEPADUESが発行したM. リングとその用途」(Le filtrage et ses applications)に説明されている。カ ルマン・フィルターは、処理される信号にほとんど悪影響を与えないために好ま れているが、その複雑さ故に、強力な計算能力を必要とするという欠点を有して いる。 本発明は、レーダーが提供する距離の原信号の複雑な（従って、高価な）フィ ルタリングを使用せずに、正確な測定値を得ることのできる物標と測定器具との 間の距離の測定のための方法および装置を提供することを目的とするものである 。 本発明のこの目的ならびに下記の説明を読むことにより明らかになる他の目的 は、物標との距離の粗測定値と測定器具に対する当該物標の相対速度の粗測定値 を同時に提供する測定器具と物標間の距離の測定方法によって達成され、この方 法は、前述の速度測定値を予め定められたずらし時間間隔で積分し、距離の粗測 定値と積分した速度の差を確定し、前述の時間間隔における前述の差の平均値を 計算し、計算した平均値を積分した速度に加えて、距離のフィルタリングされた 測定値を得ることを特徴とする。 後ほど説明するように、本発明に基づいて行われる速度の積分により、測定器 具によって与えられる速度測定値の同時且つ自動的なフィルタリングが行われ、 また、平均値の計算によってもフィルタリングが行われ、この２つの真性フィル タリングによって、距離の正確な測定値の提供を可能にしつつ、高価な専用フィ ルタリング手段の使用の必要性を排除できる。 本発明の他の特徴および長所は、下記の説明を読み、添付図を検討することに よって明らかになる。 − 図１は、本発明の実施のための装置のブロック 図である。 − 図２〜図４は、本発明に基づく方法の説明に役立つグラフである。 添付図１を見ると、示されている装置は、従来のように（但し、これは説明の ための例として示したもので、限定的なものではない）、例えば既に述べたＦＭ ＣＷレーダーによって構成された測定器具１を含んでいる。同様に既に述べた衝 突防止用途においては、このようなレーダーの搬送周波数は、一般的に７７GHz である。従来、レーダーは、レーダーに対して移動している物標のそれぞれ距離 および相対速度の測定値の電流サンプルｄ(ｉ)およびｖ(ｉ)（ｉは、サンプルの 順番）を提供し、典型的サンプリング周期（あるいは測定周期）Ｔｍは約６０ms である。既に説明したように、これらの測定値、とりわけ、距離測定値ｄ(ｉ)は 、ガウス性のノイズによる大きな不正確さの影響を受け、このため、車両とその 進路上の他の車両または障害物とのあらゆる衝突を防止するために車両に搭載さ れるレーダーの場合のように１ｍ未満の精度が求められる場合には、このような 距離の粗測定値を使用することは困難である。 従って、本発明においては、レーダーが提供する速度測定値ｖ(ｉ)の積分と、 この積分値とレーダーが提供する距離の粗測定値ｄ(ｉ)との差の評価から、積分 定数の値を推定するようにして、精度の改善された距 離測定値を得る。 この積分定数Ｃは、従来の移動体の距離ｄと速度ｖを結びつける式中に出現す る： 図２には、レーダーが提供する粗測定値ｄ(ｉ)の経時的変化（時間単位は、測 定周期Ｔｍ）と速度の積分ｄ'(ｉ)が示されているが、この定数Ｃは、あらゆる 瞬間ｔにおいて、これらの２つのグラフの垂直距離を表すものとなって現れてい る。 次に、図１に戻って、本発明に基づいた前述の積分定数の計算を説明する。レ ーダーが行う速度測定のサンプルｖ(ｉ)は、積分器２に送られ、この積分器は出 力信号を提供する：この場合、積分は、周期△ｔ＝Ｔｍで、レーダーの測定リズムで提供されるｋ個 の連続サンプルのずらしサンプリングについて、各瞬間に行われる。 ３の部分で、信号ｄ'(ｉ)と、同じ測定リズムでレーダーが提供する信号ｄ(ｉ )との差が形成される： Ｃ_dif=d'(i)-d(i) （数式３） ブロック４内で、ｋ個のサンプルについてこの差の平 均値が計算され、このブロックは、下記のような求める定数のサンプリングされ 最適化された値を提供する また、この値は、５の部分において、積分器２によって提供される信号d'(ｉ)に 加えられて、求めるフィルタリングされた距離d_filtの測定信号が形成される： d_filt(i)=d'(i)+C_opt(i) （数式５） これらの作業において、レーダーが提供する速度測定信号v(ｉ)に影響を与え るほぼガウス性のバックグラウンド・ノイズは、このガウス・ノイズの平均値が ゼロであるため、積分器２内でのこの信号の処理時にフィルタリングされること がわかる。このノイズは、添付図３に表されており、この図に示されているグラ フは、定数Ｃ_optに加えられる積分された速度値と、約８０cm²の分散のこの雑音 の影響を受けたレーダーによる距離の粗測定値との差Ｄを表すものである（単位 はメートル）。 同様に、測定信号ｄ(ｉ)に影響を与えるノイズは、ブロック４で実施される平 均値計算の作用によって定数Ｃ_opt(ｉ)内から排除される。こうして、本発明に 基づき、図１の装置によって提供される信号ｄ_filt(ｉ)のすべての成分に対して 、レーダーが提供する粗測定 値の精度に影響を与えるノイズ成分をこれらの成分から取り除くのに適した固有 フィルタリングが行われる。この結果、信号ｄ_filt(ｉ)は、物標とレーダーとの 間の距離のフィルタリングされた測定値を提供する。このフィルタリングは、図 ４に示されており、この図には、距離の目盛りを拡大して、ｄ(ｉ)とｄ_filt(ｉ) のグラフの一部が示されている。これにより、ｄ_filtの精度は改善されており、 しかも、費用のかかる専用フィルタリング手段は使用していない。 言うまでもなく、本発明は、例を示すためのみの目的でここで説明し図示した 実施様式に限定されるものではない。従って、使用する測定器具は、パルス・ド ップラー・レーダーによって構成されていてもよく、更に、一般的に、物標の距 離と相対速度の測定値を提供することのできるものであれば、どのような器具に よって構成されていてもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 物標の距離の粗測定値ｄ(ｉ)と、測定器具（１）に対するこの物標の相対 速度の粗測定値ｖ(ｉ)とを同時に提供する測定器具（１）に対する物標の距離（ ｄ_filt）の測定方法において、 予め定められたずらし時間間隔で前述の速度測定値ｖ(ｉ)の積分を行い、距 離の粗測定値ｄ(ｉ)と速度の積分値ｄ'(ｉ)との差を形成し、前述の時間間隔で 前述の差の平均値（Ｃ_dif）を計算し、計算した平均値（Ｃ_opt）を速度の積分値 ｄ'(ｉ)に加えて、物標と測定器具との間の距離のフィルタリングされた測定値 （ｄ_filt）を形成することを特徴とする測定方法。 ２． 請求の範囲第１項に基づく方法の実施のための装置において、 ａ） 物標と測定器具との間の距離の粗測定値ｄ(ｉ)と測定器具に対する物 標の相対速度の粗測定値ｖ（ｉ）を同時に提供する測定器具（１）と、 ｂ） 測定器具（１）からの粗速度信号ｖ(ｉ)を供給される積分器（２）と 、 ｃ） 距離の粗測定値ｄ(ｉ)と積分器（２）の出力ｄ'(ｉ)との差の平均値 Ｃ_opt(ｉ)を計算するブロック（４）と、 ｄ）積分器（２）の出力に平均値Ｃ_opt(ｉ)を加え ることによって物標と測定器具との間の距離のフィルタリングされた測定値（ｄ_filt ）を形成するための手段（５）とを含む ことを特徴とする装置。 ３． 測定器具（１）は周波数変調持続波レーダー（ＦＭＣＷ）である 請求の範囲第２項に記載の装置。 ４． 測定器具（１）はドップラー・パルス・レーダーで構成されている 請求の範囲第２項に記載の装置。 ５． 車両の進路上にある障害物と車両との間の距離を測定するために自動車内 で使用する 請求の範囲第２項から第４項のいずれか１項に記載の装置。