JP2003534556A - １つの基準対象物と少なくとも１つの目標対象物との間の距離を決定する方法 - Google Patents
１つの基準対象物と少なくとも１つの目標対象物との間の距離を決定する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
１．１つの基準対象物と少なくとも１つの目標対象物との間の距離を、伝播時間測定により決定する方法。２．１．簡単な方法かつわずかなコストで、１つの基準対象物と、観察範囲にある少なくとも１つの目標対象物との距離、および／または観察範囲にある少なくとも１つの目標対象物の速度および／または加速度を、高い精度で測定できるべきである。２．２．パルス性送信信号の発信に用いられる送信ユニットを、第１の制御信号で同期制御し、これから生じる反射信号の検出に用いられる受信ユニットを、第２の制御信号で同期制御することにより、反射信号を特定のサンプリング時点でサンプリングする。第２の制御信号を第１の制御信号に対して移相するが、その際、伝播時間測定に基づいて決定された目標対象物への距離と、目標対象物への実際の距離との間の距離偏差が最小になるように移相を行う。２．３．自動車のドライバ支援システムをサポートする方法。
Description
【０００１】
ある１つの基準対象物から、様々に異なる観察範囲（距離範囲）にあって動き
あるいは停止している対象物（目標対象物）への距離、および／またはこれら動
きまたは停止している対象物（目標対象物）の速度および／または加速度を決定
しなければならない多くの応用例がある。この場合しばしば、基準対象物と目標
対象物との間の距離が近い特別な観察範囲が関心の対象となる（「近距離範囲」
。たとえばそのケースに応じて２０ｍ〜２５０ｍまでの距離）。これはある自動
車の周囲の交通空間を把握するため、すなわち、基準対象物である自動車から、
それに先行、後続するかまたは対向する車両（までの間隔）、またはその他の反
射対象物までの距離、および／または先行、後続または対向する車両またはその
他の反射対象物に対する当該自動車の相対速度、および／または先行、後続また
は対向する車両またはその他の反射対象物に対する当該自動車の相対加速度を決
定するためである。このため使用される測定システムは、とくに送信ユニットお
よび受信ユニットをもつ測定ユニット、および制御ユニット（評価ユニット）を
備える。送信ユニットから発信される送信信号は、たとえば、赤外線（ＩＲ）ス
ペクトル領域または可視光線スペクトル領域にある光学的送信信号として、また
はＨＦスペクトル領域のレーダ信号として、または超音波信号として発信するこ
とができるが、観察範囲内にある目標対象物に反射した後、測定ユニットの受信
ユニットに検出され、この反射信号は測定信号として制御ユニット（評価ユニッ
ト）により、信号処理（さらなる処理）の後伝播時間を評価される。そしてこれ
からとくに、希望の距離情報および／または速度情報および／または加速度情報
が得られる。同期運転される測定システムの場合、送信信号は、タイミング・パ
ルス発生器のプリセットによるタイミング・パルスに従って周期的に中断される
。すなわち送信信号である制御信号によって送信ユニットを制御することにより
、ある特定のパルス幅を持つ送信パルスが発信される。２つの送信パルスの間に
あるパルス間隔で、先行する送信信号の反射信号が受信信号として検出される。
すなわち送信パルスの反射信号が固定された時間間隔で把握され、経過時間すな
わちタイミング・パルス単位で信号遅れが測定され、これから目標対象物への距
離が決定される。
あるいは停止している対象物（目標対象物）への距離、および／またはこれら動
きまたは停止している対象物（目標対象物）の速度および／または加速度を決定
しなければならない多くの応用例がある。この場合しばしば、基準対象物と目標
対象物との間の距離が近い特別な観察範囲が関心の対象となる（「近距離範囲」
。たとえばそのケースに応じて２０ｍ〜２５０ｍまでの距離）。これはある自動
車の周囲の交通空間を把握するため、すなわち、基準対象物である自動車から、
それに先行、後続するかまたは対向する車両（までの間隔）、またはその他の反
射対象物までの距離、および／または先行、後続または対向する車両またはその
他の反射対象物に対する当該自動車の相対速度、および／または先行、後続また
は対向する車両またはその他の反射対象物に対する当該自動車の相対加速度を決
定するためである。このため使用される測定システムは、とくに送信ユニットお
よび受信ユニットをもつ測定ユニット、および制御ユニット（評価ユニット）を
備える。送信ユニットから発信される送信信号は、たとえば、赤外線（ＩＲ）ス
ペクトル領域または可視光線スペクトル領域にある光学的送信信号として、また
はＨＦスペクトル領域のレーダ信号として、または超音波信号として発信するこ
とができるが、観察範囲内にある目標対象物に反射した後、測定ユニットの受信
ユニットに検出され、この反射信号は測定信号として制御ユニット（評価ユニッ
ト）により、信号処理（さらなる処理）の後伝播時間を評価される。そしてこれ
からとくに、希望の距離情報および／または速度情報および／または加速度情報
が得られる。同期運転される測定システムの場合、送信信号は、タイミング・パ
ルス発生器のプリセットによるタイミング・パルスに従って周期的に中断される
。すなわち送信信号である制御信号によって送信ユニットを制御することにより
、ある特定のパルス幅を持つ送信パルスが発信される。２つの送信パルスの間に
あるパルス間隔で、先行する送信信号の反射信号が受信信号として検出される。
すなわち送信パルスの反射信号が固定された時間間隔で把握され、経過時間すな
わちタイミング・パルス単位で信号遅れが測定され、これから目標対象物への距
離が決定される。
【０００２】
目標対象物までの距離は、全観察範囲で十分な精度で決定すべきであろう。こ
れはとくに、（同期運転される測定システムでは実際にあることであるが）目標
対象物への距離から、そのほかにも情報を導き出す場合に重要である。たとえば
順次行われる距離測定の微分によって、相対速度または相対加速度を導き出す場
合である。したがってしばしばサンプリング法が用いられ、この場合受信信号が
、タイミング・パルス発生器のプリセットによるサンプリング周波数（サンプリ
ング周期）を用いてサンプリングされる。すなわち、特定されたサンプリング時
点の受信信号に基づいて測定値が生成される。測定値の補間ないし重心形成によ
り、距離特定の精度（距離分解能）を向上させることができる。同期運転される
測定システムの場合、送信パルスのパルス幅のサンプリング周期に対する比が大
きくなるほど、精度はよくなる。しかし送信パルスのパルス幅が拡大されると、
様々な目標対象物があるとき、その分離能力に悪い影響がある。サンプリング周
期が縮小されると、タイミング・パルス発生器、受信ユニット、制御ユニット（
評価ユニット）（とくに部品の速度および品質、またパラメータのばらつきおよ
び温度変化に対する安定性）に対する要求が非常に高くなる。これもまたコスト
高の原因となる。
れはとくに、（同期運転される測定システムでは実際にあることであるが）目標
対象物への距離から、そのほかにも情報を導き出す場合に重要である。たとえば
順次行われる距離測定の微分によって、相対速度または相対加速度を導き出す場
合である。したがってしばしばサンプリング法が用いられ、この場合受信信号が
、タイミング・パルス発生器のプリセットによるサンプリング周波数（サンプリ
ング周期）を用いてサンプリングされる。すなわち、特定されたサンプリング時
点の受信信号に基づいて測定値が生成される。測定値の補間ないし重心形成によ
り、距離特定の精度（距離分解能）を向上させることができる。同期運転される
測定システムの場合、送信パルスのパルス幅のサンプリング周期に対する比が大
きくなるほど、精度はよくなる。しかし送信パルスのパルス幅が拡大されると、
様々な目標対象物があるとき、その分離能力に悪い影響がある。サンプリング周
期が縮小されると、タイミング・パルス発生器、受信ユニット、制御ユニット（
評価ユニット）（とくに部品の速度および品質、またパラメータのばらつきおよ
び温度変化に対する安定性）に対する要求が非常に高くなる。これもまたコスト
高の原因となる。
【０００３】
本発明の課題は、基準対象物と少なくとも１つの目標対象物との間の距離を決
定する、請求項１の前提部分に記載の方法であって、かつ簡単な方法ながら、高
い精度とわずかなコストでその距離を決定できる方法を示すことである。
定する、請求項１の前提部分に記載の方法であって、かつ簡単な方法ながら、高
い精度とわずかなコストでその距離を決定できる方法を示すことである。
【０００４】
本発明によれば、この課題は請求項１に記載の諸特徴によって解決される。
【０００５】
本方法のその他の有利な実施形態は、その他の請求項の構成要素である。
【０００６】
本発明は次のような認識に基づいている。サンプリング法の場合（とくに補間
または重心形成によってその測定値を評価する場合）、達成可能な距離精度、す
なわち基準対象物と目標対象物の実際の距離に対する、サンプリング法で決定さ
れた基準対象物と目標対象物の距離の（測定された距離の）関数従属性は、サン
プリング周波数の周期性（サンプリング周期）を持つ周期的挙動を示す。なぜな
らば、サンプリング法で決定された距離（測定された距離）は、サンプリング時
点の位置に応じて、実際の距離に対し偏差を持つからである。たとえば達成可能
な距離精度（および実際の距離）は、測定された距離に対して正弦波形の推移を
示す。とくに達成可能な距離精度の最小値は、つねにサンプリング周期に対して
固定された位相関係を示す。この位相関係は、使用された補間法および使用され
たパルス形状に依存する。
または重心形成によってその測定値を評価する場合）、達成可能な距離精度、す
なわち基準対象物と目標対象物の実際の距離に対する、サンプリング法で決定さ
れた基準対象物と目標対象物の距離の（測定された距離の）関数従属性は、サン
プリング周波数の周期性（サンプリング周期）を持つ周期的挙動を示す。なぜな
らば、サンプリング法で決定された距離（測定された距離）は、サンプリング時
点の位置に応じて、実際の距離に対し偏差を持つからである。たとえば達成可能
な距離精度（および実際の距離）は、測定された距離に対して正弦波形の推移を
示す。とくに達成可能な距離精度の最小値は、つねにサンプリング周期に対して
固定された位相関係を示す。この位相関係は、使用された補間法および使用され
たパルス形状に依存する。
【０００７】
したがって本発明では、送信パルスをリリースするため、送信信号の発信時点
のため（すなわち送信ユニットの制御のため）、サンプリング動作のため、した
がって受信信号を検出する時点のため（すなわち受信ユニットを制御するため）
、その位相が互いに離調された、異なる制御信号（タイミング・パルス信号）が
用いられる。これら２つの制御信号（タイミング・パルス信号）間の位相ずれと
して次のようなものを選択する。すなわち、それにともなって生じる送信信号お
よび受信信号のパルス幅で、達成可能な距離精度が最小値を示すようなもの、つ
まりサンプリング法で決定された距離（測定された距離）と実際の距離との偏差
が最小となるようなものを選択する。この２つの制御信号（タイミング・パルス
信号）の間の位相ずれを、適切な回路手段を用い、好ましくは小さいステップで
または線形に制御する。好ましくは制御回路を用いてこの位相ずれを制御する。
とくに送信ユニットおよび受信ユニットを制御するのに同じタイミング・パルス
発生器を用い、そのタイミング・パルス信号は、送信ユニットまたは受信ユニッ
トのための第１の制御信号としては、変更を加えないままとする。そして受信ユ
ニットまたは送信ユニットのための第２の制御信号としては、適切な移相器を用
いて位相をずらす。受信信号の検出は送信信号の発信よりも手間がかかるため、
好ましくは受信ユニットには変更を加えないタイミング・パルス信号を第２の制
御信号として、送信ユニットには位相をずらしたタイミング・パルス信号を第１
の制御信号として加える。
のため（すなわち送信ユニットの制御のため）、サンプリング動作のため、した
がって受信信号を検出する時点のため（すなわち受信ユニットを制御するため）
、その位相が互いに離調された、異なる制御信号（タイミング・パルス信号）が
用いられる。これら２つの制御信号（タイミング・パルス信号）間の位相ずれと
して次のようなものを選択する。すなわち、それにともなって生じる送信信号お
よび受信信号のパルス幅で、達成可能な距離精度が最小値を示すようなもの、つ
まりサンプリング法で決定された距離（測定された距離）と実際の距離との偏差
が最小となるようなものを選択する。この２つの制御信号（タイミング・パルス
信号）の間の位相ずれを、適切な回路手段を用い、好ましくは小さいステップで
または線形に制御する。好ましくは制御回路を用いてこの位相ずれを制御する。
とくに送信ユニットおよび受信ユニットを制御するのに同じタイミング・パルス
発生器を用い、そのタイミング・パルス信号は、送信ユニットまたは受信ユニッ
トのための第１の制御信号としては、変更を加えないままとする。そして受信ユ
ニットまたは送信ユニットのための第２の制御信号としては、適切な移相器を用
いて位相をずらす。受信信号の検出は送信信号の発信よりも手間がかかるため、
好ましくは受信ユニットには変更を加えないタイミング・パルス信号を第２の制
御信号として、送信ユニットには位相をずらしたタイミング・パルス信号を第１
の制御信号として加える。
【０００８】
これら両者の制御信号（タイミング・パルス信号）間の位相ずれは、距離特定
の際にはオフセットとして考慮されなければならない。すなわち位相ずれから生
じる距離を測定された距離に加算しなければならない。数値が固定設定されてい
る場合、この位相ずれを簡単な方法で測定できる。数値が制御装置または調整装
置のプリセットによる場合、位相ずれは操作量、または制御量ないし指令量とし
て知られている。
の際にはオフセットとして考慮されなければならない。すなわち位相ずれから生
じる距離を測定された距離に加算しなければならない。数値が固定設定されてい
る場合、この位相ずれを簡単な方法で測定できる。数値が制御装置または調整装
置のプリセットによる場合、位相ずれは操作量、または制御量ないし指令量とし
て知られている。
【０００９】
本発明の方法は、観察範囲にある目標対象物中の特定のもの（選択されたもの
）に対してのみ用いることができ、したがって高い精度をもってそれらのものの
距離を決定できる。しかし、観察範囲内にあるその他の目標対象物への距離は、
サンプリング法から得られる「通常の」測定精度を持って決定される。とくに本
発明の方法は、重要度の高い目標対象物に対して、たとえばその距離を用いて、
その他の測定量が導き出される目標対象物（たとえば速度または加速度）に対し
て、または制御機能および／または調整機能のために援用される目標対象物に対
して用いられる。とくに応用例または目標対象物によっては、サンプリング法の
サンプリング周波数を減らすことができ（測定システムの取り扱いが簡単化）、
これにより生じた距離精度の減少を、両者制御信号（タイミング・パルス信号）
間の位相ずれを介して、再び補償ないしは過補償することができる。
）に対してのみ用いることができ、したがって高い精度をもってそれらのものの
距離を決定できる。しかし、観察範囲内にあるその他の目標対象物への距離は、
サンプリング法から得られる「通常の」測定精度を持って決定される。とくに本
発明の方法は、重要度の高い目標対象物に対して、たとえばその距離を用いて、
その他の測定量が導き出される目標対象物（たとえば速度または加速度）に対し
て、または制御機能および／または調整機能のために援用される目標対象物に対
して用いられる。とくに応用例または目標対象物によっては、サンプリング法の
サンプリング周波数を減らすことができ（測定システムの取り扱いが簡単化）、
これにより生じた距離精度の減少を、両者制御信号（タイミング・パルス信号）
間の位相ずれを介して、再び補償ないしは過補償することができる。
【００１０】
制御回路を用いて位相ずれを実現する場合、両者制御信号のプリセットされた
位相ないしそれらの位相ずれは、測定と位相制御の期間だけ安定したものとすれ
ばよい。たとえばこの期間は、タイミング・パルスＨＦ測定システム（レーダ測
定システム）またはタイミング・パルス光学測定システム（レーザ測定システム
）の場合、１０−６〜１０−３秒である。
位相ないしそれらの位相ずれは、測定と位相制御の期間だけ安定したものとすれ
ばよい。たとえばこの期間は、タイミング・パルスＨＦ測定システム（レーダ測
定システム）またはタイミング・パルス光学測定システム（レーザ測定システム
）の場合、１０−６〜１０−３秒である。
【００１１】
本方法の有利な点は、安価で市販されている部品をわずかな個数用いて簡単に
実現できることであって、したがって指定の（任意の）個数の目標対象物に対す
る距離分解能および距離特定精度を、簡単な手段により、したがってわずかな追
加コストにより、いちじるしく向上させることができる。
実現できることであって、したがって指定の（任意の）個数の目標対象物に対す
る距離分解能および距離特定精度を、簡単な手段により、したがってわずかな追
加コストにより、いちじるしく向上させることができる。
【００１２】
下記に１つの実施形態として、光学的ＩＲパルスを用いて自動車と目標対象物
の距離を特定する方法を、図面を用いてより詳細に説明する。
の距離を特定する方法を、図面を用いてより詳細に説明する。
【００１３】
自動車の近距離範囲で、観察範囲にある目標対象物の距離および／または速度
および／または加速度を、すなわち自らの自動車と、先行、対向または後続する
車両、人、その他の反射対象物との間隔、および／または先行、対向または後続
する車両、人、その他の反射対象物に対する自らの自動車の速度、および／また
は先行、対向または後続する車両、人、その他の反射対象物に対する自らの自動
車の加速度を、ドライバ支援システムの基盤として用いることができる。距離お
よび／または速度および／または加速度は、一意的かつ高い分解能で決定しなけ
ればならない。たとえば望ましい距離一意性範囲は１０ｍ、望ましい距離分解能
は０．５ｍ、望ましい速度分解能は１ｍ／ｓ、望ましい加速度分解能は０．１ｍ
／ｓ２である。
および／または加速度を、すなわち自らの自動車と、先行、対向または後続する
車両、人、その他の反射対象物との間隔、および／または先行、対向または後続
する車両、人、その他の反射対象物に対する自らの自動車の速度、および／また
は先行、対向または後続する車両、人、その他の反射対象物に対する自らの自動
車の加速度を、ドライバ支援システムの基盤として用いることができる。距離お
よび／または速度および／または加速度は、一意的かつ高い分解能で決定しなけ
ればならない。たとえば望ましい距離一意性範囲は１０ｍ、望ましい距離分解能
は０．５ｍ、望ましい速度分解能は１ｍ／ｓ、望ましい加速度分解能は０．１ｍ
／ｓ２である。
【００１４】
図１によれば、たとえば光学的測定システムとして形成された測定システム１
０は、測定ユニット３（送信ユニット４、受信ユニット５）および制御ユニット
７（評価ユニット）からなり、その応用例に応じて自動車１内の指定された位置
に実施される。
０は、測定ユニット３（送信ユニット４、受信ユニット５）および制御ユニット
７（評価ユニット）からなり、その応用例に応じて自動車１内の指定された位置
に実施される。
【００１５】
順次行われる複数の測定動作において、測定ユニット３の送信ユニット４から
パルス状の送信信号１３が、赤外線（ＩＲ）スペクトル領域、たとえば波長８５
０ｎｍで発信される。開口領域２２にある、すなわちパルス性の送信信号１３に
より検知される距離範囲および角度範囲（水平開口角度α。たとえばα＝５０°
。垂直開口角度β。たとえばβ＝１２°）にある目標対象物２（たとえば先行車
両または障害物）に反射して、反射信号１４が得られる。この反射信号が測定ユ
ニット３の受信ユニット５によって、送信信号１３のパルス間隔中のある特定の
時点で、アナログ受信信号として検出される。制御ユニット７は、たとえば同時
に評価ユニットとして機能するＣＰＵ（「ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕ
ｎｉｔ」）であって、この制御ユニットによって受信信号はある特定の時点でサ
ンプリングされ、これにより距離測定の精度が向上する。サンプリングされた測
定値は伝播時間を評価され、ここから距離情報が得られ、および／または距離情
報の処理によって速度情報、および／または加速度情報、すなわち基準対象物１
である自動車と、目標対象物２である反射対象物との距離、および／または目標
対象物２である反射対象物の速度、および／または目標対象物２である反射対象
物の加速度が得られる。開口領域２２ないし把握される角度範囲（開口角度α、
β）は、複数の目標セクタ２１に区分される（たとえば１６個の目標セクタ２１
）。これらの目標セクタには、捕捉すべき反射対象物が１つずつ、目標対象物２
として割り当てられ、これらの情報を用いて、目標対象物２の対象物マトリック
スが作成される。
パルス状の送信信号１３が、赤外線（ＩＲ）スペクトル領域、たとえば波長８５
０ｎｍで発信される。開口領域２２にある、すなわちパルス性の送信信号１３に
より検知される距離範囲および角度範囲（水平開口角度α。たとえばα＝５０°
。垂直開口角度β。たとえばβ＝１２°）にある目標対象物２（たとえば先行車
両または障害物）に反射して、反射信号１４が得られる。この反射信号が測定ユ
ニット３の受信ユニット５によって、送信信号１３のパルス間隔中のある特定の
時点で、アナログ受信信号として検出される。制御ユニット７は、たとえば同時
に評価ユニットとして機能するＣＰＵ（「ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕ
ｎｉｔ」）であって、この制御ユニットによって受信信号はある特定の時点でサ
ンプリングされ、これにより距離測定の精度が向上する。サンプリングされた測
定値は伝播時間を評価され、ここから距離情報が得られ、および／または距離情
報の処理によって速度情報、および／または加速度情報、すなわち基準対象物１
である自動車と、目標対象物２である反射対象物との距離、および／または目標
対象物２である反射対象物の速度、および／または目標対象物２である反射対象
物の加速度が得られる。開口領域２２ないし把握される角度範囲（開口角度α、
β）は、複数の目標セクタ２１に区分される（たとえば１６個の目標セクタ２１
）。これらの目標セクタには、捕捉すべき反射対象物が１つずつ、目標対象物２
として割り当てられ、これらの情報を用いて、目標対象物２の対象物マトリック
スが作成される。
【００１６】
図２は、測定された距離ｄｚに対する、測定された距離ｄｚと実際の距離ｄＲ
の差である距離偏差Δｄ＝ｄｚ−ｄＲの関数依存性を示す。受信信号のサンプリ
ング時点、および受信信号に対するサンプリングされた様々に異なる（たとえば
３個）測定値の状態に応じて、またとくに受信信号の対称分布に対する測定値の
偏差（非対称性）のため、この「距離精度関数」の場合、多かれ少なかれ大きな
距離偏差Δｄ、ないしは測定された距離ｄｚと実際の距離ｄＲとの間に多かれ少
なかれ大きな差が生じる。したがって距離偏差Δｄは、Δｄｍｉｎ（距離偏差Δ
ｄの最小値、受信信号に関してサンプリング時点が対称的な状態である場合）と
Δｄｍａｘ（距離偏差Δｄの最大値、受信信号に関してサンプリング時点が非対
称的な状態である場合）との間に１つの数値を取ることができる。とくにこの距
離偏差Δｄおよびそれにともなう距離精度は、受信信号に関するサンプリング時
点の統計学的分布に基づき、サンプリング動作の周期がＴＡである周期性、たと
えば図２に示す正弦波形の推移を示す。測定ユニット３の送信ユニット４または
受信ユニット５を制御する制御信号（タイミング・パルス信号）が影響すること
によって、そしてその信号の位相位置が移動することによって、距離偏差Δｄを
用いてΔｄｍｉｎとΔｄｍａｘの間に特定可能な距離が、距離偏差最小値Δｄ＝
Δｄｍｉｎを持つ距離精度関数の領域に移動される。これにより目標対象物２ま
での測定された距離が、測定システム１０の最大可能な精度で決定される。たと
えばサンプリング周波数ｆＴ＝１００ＭＨｚ、ないしサンプリング動作の周期ＴＡ がＴＡ＝１０ｎｓであり、かつガウス法を基盤に重心形成法を行う場合、距離
偏差最小値Δｄｍｉｎは１ｃｍ、そして距離偏差最大値Δｄｍａｘは１０ｃｍで
ある。第１の制御信号ＡＳ１と第２の制御信号ＡＳ２との間の位相ずれΔφは、
この場合制御周期の周期時間の範囲内で任意の数値を取ることができる。すなわ
ち位相ずれΔφは０°〜３６０°のいずれの数値をもとることができる。
ング時点、および受信信号に対するサンプリングされた様々に異なる（たとえば
３個）測定値の状態に応じて、またとくに受信信号の対称分布に対する測定値の
偏差（非対称性）のため、この「距離精度関数」の場合、多かれ少なかれ大きな
距離偏差Δｄ、ないしは測定された距離ｄｚと実際の距離ｄＲとの間に多かれ少
なかれ大きな差が生じる。したがって距離偏差Δｄは、Δｄｍｉｎ（距離偏差Δ
ｄの最小値、受信信号に関してサンプリング時点が対称的な状態である場合）と
Δｄｍａｘ（距離偏差Δｄの最大値、受信信号に関してサンプリング時点が非対
称的な状態である場合）との間に１つの数値を取ることができる。とくにこの距
離偏差Δｄおよびそれにともなう距離精度は、受信信号に関するサンプリング時
点の統計学的分布に基づき、サンプリング動作の周期がＴＡである周期性、たと
えば図２に示す正弦波形の推移を示す。測定ユニット３の送信ユニット４または
受信ユニット５を制御する制御信号（タイミング・パルス信号）が影響すること
によって、そしてその信号の位相位置が移動することによって、距離偏差Δｄを
用いてΔｄｍｉｎとΔｄｍａｘの間に特定可能な距離が、距離偏差最小値Δｄ＝
Δｄｍｉｎを持つ距離精度関数の領域に移動される。これにより目標対象物２ま
での測定された距離が、測定システム１０の最大可能な精度で決定される。たと
えばサンプリング周波数ｆＴ＝１００ＭＨｚ、ないしサンプリング動作の周期ＴＡ がＴＡ＝１０ｎｓであり、かつガウス法を基盤に重心形成法を行う場合、距離
偏差最小値Δｄｍｉｎは１ｃｍ、そして距離偏差最大値Δｄｍａｘは１０ｃｍで
ある。第１の制御信号ＡＳ１と第２の制御信号ＡＳ２との間の位相ずれΔφは、
この場合制御周期の周期時間の範囲内で任意の数値を取ることができる。すなわ
ち位相ずれΔφは０°〜３６０°のいずれの数値をもとることができる。
【００１７】
図３は、制御信号ＡＳ１、ＡＳ２およびその相対的位相ずれのプリセットに互
いに関連する測定システム１０の構成要素を示す。
いに関連する測定システム１０の構成要素を示す。
【００１８】
測定ユニット３の送信ユニット４は、たとえばパルスＩＲ半導体レーザ装置と
して形成された送信素子を備え、このレーザ装置は、出力たとえば１０Ｗ、波長
たとえば８５０ｎｍのパルス性送信信号１３を発信する。送信ユニット４のため
の第１の制御信号ＡＳ１（タイミング・パルス信号）および、受信ユニット５の
ための第２の制御信号ＡＳ２（タイミング・パルス信号）をプリセットするため
、タイミング・パルス発生器６を設け（たとえば水晶発振器）、そのタイミング
・パルス周波数ｆＴをたとえば１００ＭＨｚとする。この場合受信ユニット５は
、タイミング・パルス発生器６によって直接制御される。すなわち受信信号１４
のサンプリング時点をプリセットするのは、タイミング・パルス周波数ｆＴを持
ち位相位置において変更を加えられない第２の制御信号ＡＳ２とし、受信ユニッ
トはこの第２の制御信号によって同期運転されるものとする。送信ユニット４は
、タイミング・パルス発生器６が移相器８を介して制御する。すなわちタイミン
グ・パルス周波数ｆＴを持つパルス性の送信信号１３をプリセットするのは、位
相位置に変更を加えられた第１の制御信号ＡＳ１とし、送信ユニットはこの第１
の制御信号によって同期運転されるものとする。第１の制御信号ＡＳ１と第２の
制御信号ＡＳ２の位相差ないし移相ずれΔφをプリセットする移相器８として、
たとえば簡単に実現できてアナログ制御可能な遅延素子を設ける。
して形成された送信素子を備え、このレーザ装置は、出力たとえば１０Ｗ、波長
たとえば８５０ｎｍのパルス性送信信号１３を発信する。送信ユニット４のため
の第１の制御信号ＡＳ１（タイミング・パルス信号）および、受信ユニット５の
ための第２の制御信号ＡＳ２（タイミング・パルス信号）をプリセットするため
、タイミング・パルス発生器６を設け（たとえば水晶発振器）、そのタイミング
・パルス周波数ｆＴをたとえば１００ＭＨｚとする。この場合受信ユニット５は
、タイミング・パルス発生器６によって直接制御される。すなわち受信信号１４
のサンプリング時点をプリセットするのは、タイミング・パルス周波数ｆＴを持
ち位相位置において変更を加えられない第２の制御信号ＡＳ２とし、受信ユニッ
トはこの第２の制御信号によって同期運転されるものとする。送信ユニット４は
、タイミング・パルス発生器６が移相器８を介して制御する。すなわちタイミン
グ・パルス周波数ｆＴを持つパルス性の送信信号１３をプリセットするのは、位
相位置に変更を加えられた第１の制御信号ＡＳ１とし、送信ユニットはこの第１
の制御信号によって同期運転されるものとする。第１の制御信号ＡＳ１と第２の
制御信号ＡＳ２の位相差ないし移相ずれΔφをプリセットする移相器８として、
たとえば簡単に実現できてアナログ制御可能な遅延素子を設ける。
【００１９】
測定ユニット３に後置される制御ユニット７（評価ユニット）には、距離測定
の結果（データ）が伝達され、そこで評価を受ける。距離測定の結果から、すな
わち観察範囲にある目標対象物２までの測定された距離から、速度数値および／
または加速度数値を導き出すことができ、また測定動作の時間的過程、とくに送
信動作と受信動作の整合、すなわちパルス性送信信号１３をプリセットする送信
ユニット４と、受信信号１４のサンプリング時点をプリセットする受信信号５と
の整合を制御することができる。移相器８の出力信号は、（簡単に実現できる）
位相検波器９に導かれる（同時に位相検波器９もまた、タイミング・パルス発生
器６から発生したタイミング・パルス周波数ｆＴを持つ第２の制御信号ＡＳ２を
加えられる）。この位相検波器の出力信号も、制御ユニット７により処理されて
、移相器８の制御に用いられる。これにより簡単な制御回路が実現される。受信
ユニット５を制御する第２の制御信号ＡＳ２と、送信ユニット４を制御する第１
の制御信号ＡＳ１との間に生じる位相ずれΔφを、この制御回路により、受信信
号に対するサンプリング時点の位置に依存して制御、調整することができる。
の結果（データ）が伝達され、そこで評価を受ける。距離測定の結果から、すな
わち観察範囲にある目標対象物２までの測定された距離から、速度数値および／
または加速度数値を導き出すことができ、また測定動作の時間的過程、とくに送
信動作と受信動作の整合、すなわちパルス性送信信号１３をプリセットする送信
ユニット４と、受信信号１４のサンプリング時点をプリセットする受信信号５と
の整合を制御することができる。移相器８の出力信号は、（簡単に実現できる）
位相検波器９に導かれる（同時に位相検波器９もまた、タイミング・パルス発生
器６から発生したタイミング・パルス周波数ｆＴを持つ第２の制御信号ＡＳ２を
加えられる）。この位相検波器の出力信号も、制御ユニット７により処理されて
、移相器８の制御に用いられる。これにより簡単な制御回路が実現される。受信
ユニット５を制御する第２の制御信号ＡＳ２と、送信ユニット４を制御する第１
の制御信号ＡＳ１との間に生じる位相ずれΔφを、この制御回路により、受信信
号に対するサンプリング時点の位置に依存して制御、調整することができる。
【図１】
伝播時間測定による距離特定の基本原理の概略説明図である。
【図２】
測定される距離に対する距離偏差の関数依存性を示す図である。
【図３】
制御信号の位相ずれに必要な諸構成要素を含む概略ブロック回路図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 １つの基準対象物（１）と少なくとも１つの目標対象物（２
）との間の距離（ｄｚ）を決定する方法において、測定ユニット（３）の送信ユ
ニット（４）から発信されたパルス性送信信号（１３）の伝播時間測定により行
うものであり、その際測定ユニット（３）の受信ユニット（５）によって検出さ
れた反射信号（１４）を特定のサンプリング時点でサンプリングする方法であっ
て、送信信号（１３）を制御する第１の制御信号（ＡＳ１）を用いて送信ユニッ
ト（４）を同期制御すること、サンプリング動作のための第２の制御信号（ＡＳ
２）を用いて受信ユニット（５）を同期制御すること、および第２の制御信号（
ＡＳ２）を第１の制御信号（ＡＳ１）に対して移相するが、その際伝播時間に基
づいて決定される目標対象物（２）への距離（ｄｚ）と目標対象物（２）への実
際の距離（ｄＲ）との間の距離偏差（Δｄ）が最小となるように移相することを
特徴とする方法。 - 【請求項２】 送信ユニット（４）を制御する第１の制御信号（ＡＳ１）お
よび受信ユニット（５）を制御する第２の制御信号（ＡＳ２）とが、同じタイミ
ング・パルス発生器（６）により生成されることを特徴とする、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項３】 送信ユニット（４）を制御する第１の制御信号（ＡＳ１）と
、受信ユニット（５）を制御する第２の制御信号（ＡＳ２）との間の移相ずれ（
Δφ）が、移相器（８）を用いて生成されることを特徴とする、請求項１または
２に記載の方法。 - 【請求項４】 送信ユニット（４）を制御する第１の制御信号（ＡＳ１）と
、受信ユニット（５）を制御する第２の制御信号（ＡＳ２）との間の移相ずれ（
Δφ）が、制御回路により制御されることを特徴とする、請求項１から３のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項５】 送信ユニット（４）を制御する第１の制御信号（ＡＳ１）と
、受信ユニット（５）を制御する第２の制御信号（ＡＳ２）との間の移相ずれ（
Δφ）が、位相検波器（９）によって決定されること、移相ずれ（Δφ）に依存
する位相検波器（９）出力信号が制御ユニット（７）に供給されること、および
移相器（８）が、制御ユニット（７）で評価される位相検波器（９）出力信号に
依存して、制御ユニット（７）により制御されることを特徴とする、請求項４に
記載の方法。 - 【請求項６】 目標対象物（２）の速度が、順次行われる伝播速度測定で決
定された目標対象物（２）への距離（ｄｚ）を微分することにより求められるこ
とを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10025844A DE10025844A1 (de) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | Verfahren zur Bestimmung der Entfernung zwischen einem Bezugsobjekt und mindestens einem Zielobjekt |
| DE10025844.1 | 2000-05-25 | ||
| PCT/EP2001/005322 WO2001090778A1 (de) | 2000-05-25 | 2001-05-10 | Verfahren zur bestimmung der entfernung zwischen einem bezugsobjekt und mindestens einem zielobjekt |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003534556A true JP2003534556A (ja) | 2003-11-18 |
Family
ID=7643485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001586491A Withdrawn JP2003534556A (ja) | 2000-05-25 | 2001-05-10 | １つの基準対象物と少なくとも１つの目標対象物との間の距離を決定する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1295151A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003534556A (ja) |
| DE (1) | DE10025844A1 (ja) |
| WO (1) | WO2001090778A1 (ja) |
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| EP1519204B1 (de) * | 2003-09-29 | 2010-03-24 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Multistatischer Radar für ein Kraftfahrzeug |
| DE10347976A1 (de) * | 2003-10-15 | 2005-05-19 | Volkswagen Ag | Messgerät und Messverfahren für ein Kraftfahrzeug |
| DE10349919A1 (de) | 2003-10-25 | 2005-05-25 | Volkswagen Ag | Messgerät für ein Kraftfahrzeug |
| DE10355249B4 (de) | 2003-11-26 | 2021-09-23 | Volkswagen Ag | Fahrassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug |
| DE102004040558A1 (de) * | 2004-08-21 | 2006-02-23 | A.D.C. Automotive Distance Control Systems Gmbh | Optisches Objekterkennungssystem |
| DE102004056015A1 (de) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren und System zur Auswertung von Messdaten eines Entfernungsmesssystems |
| JP2009503471A (ja) | 2005-07-29 | 2009-01-29 | ライメ、ゲルト | 容量性又は誘導性センサによる距離測定方法及び装置 |
| DE102005045993B4 (de) * | 2005-07-29 | 2008-11-13 | Gerd Reime | Verfahren zur Lichtlaufzeitmessung |
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|---|---|---|---|---|
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| US5262837A (en) * | 1992-10-21 | 1993-11-16 | Norm Pacific Automation Corp. | Laser range finder |
| JP2771933B2 (ja) * | 1993-02-12 | 1998-07-02 | 三菱電機株式会社 | 距離測定装置 |
| US5767953A (en) * | 1993-04-12 | 1998-06-16 | The Regents Of The University Of California | Light beam range finder |
| JP3120202B2 (ja) * | 1993-11-18 | 2000-12-25 | 株式会社トプコン | パルス方式の光波距離計 |
| DE19830684C1 (de) * | 1998-07-09 | 2000-03-30 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Optoelektronische Vorrichtung |
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2000
- 2000-05-25 DE DE10025844A patent/DE10025844A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-05-10 WO PCT/EP2001/005322 patent/WO2001090778A1/de active Application Filing
- 2001-05-10 EP EP01940441A patent/EP1295151A1/de not_active Withdrawn
- 2001-05-10 JP JP2001586491A patent/JP2003534556A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001090778A1 (de) | 2001-11-29 |
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| EP1295151A1 (de) | 2003-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080507 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20080929 |