JP2004525355A - 改良レーダ物体探知のシステムおよび技術 - Google Patents

Abstract

レーダなどの物体探知システムと、それにより提供される有用な情報を改善する方法。該システムは、車両オペレータに接触物情報を提供するために、車両に実装される。該方法は、接触物のない環境における基準雑音信号を記録することを含む。該システムを後に操作環境において使用するとき、あらゆる所与の方向において基準信号の範囲外にある戻りは、物体探知システムの出力から排除される。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、車両実装物体探知システムと、該システムから獲得された情報を改善する技術とに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのレーダ（無線探知および測距）システムは、比較的安価であり、車両の価格を法外に高くせずに、自動車などの個人車両に実装することが可能である。たとえば、安価なレーダシステムは、いくつかの自動車のサイドミラーに実装されて、車両の盲点を照明するために使用される。開発中の他のシステムは、超音波または光学部品を使用して、同じ目的を達成する。しかし、レーダは、悪天候条件によって受ける影響がはるかにより小さいので、好ましい。
【０００３】
これらの探知システムに付随する１つの問題は、運転者の注意を引く必要のない、物体から戻り信号を受信することに関連する。そのような物体には、道路、車両のバンパ、および存在が予測可能なあらゆる他の物体があり、車両の安全な走行と運転にはなんら脅威ではない。そのような物体からのレーダ戻りは、視覚表示装置にクラッタを創出する、または可聴フィードバックシステムに雑音を創出することによって、運転者の注意を危険な物体に向けさせるシステムの能力を低下させる。このクラッタは、集団的に「雑音」と呼ばれる。
【０００４】
車両物体探知システムから望ましくない情報をろ過するために、努力が行われてきた。たとえば、いくつかのシステムは、ドップラを使用して、有用な情報と望ましない情報とを区別する。地面に対して静止している物体など、高いドップラシフトを有する物体は、通常、車両の側を迅速に通過する。盲点に位置する他の自動車などの物体は、ほとんどドップラシフトを示さず、したがって、そのようなシステムによって探知されない。これらの物体は、必然的に、運転者にとって有用な情報と指定される。地面、縁石、仕切り、またはレーダシステムを搬送している車両から突出している物体など、比較的一様な表面を有する物体も、表面が滑らかで連続しているために、低いドップラシフトを返す。したがって、ドップラに関係するフィルタは、すべての望ましくない情報を排除することができない。
【０００５】
他の努力は、他の車両に実装されたレーダシステムによって生成される偽戻り信号を排除することに関する。これらは、実際には「戻り」信号ではないので、偽戻りと見なすことができる。これらの努力は、運転者の注意を引く必要のない物体から反射された実際の戻り信号の問題には対処しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
運転者の注意を引く必要のない物体に関するレーダ戻り信号をも伝達することなく、有用なレーダ戻り信号を車両の運転者に伝達する方法を提供することが有益である。
また、どの信号が有用な情報を構成し、どの信号を雑音として分類することができるかに関する基準を更新する方法を提供することが有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明は、物体探知システムの出力から、望ましくない戻り信号を低減するシステムおよび技術または方法に関する。技術は、一般に、出力を有する物体探知システムを提供するステップと、探知システムを接触物のない環境に配置するステップと、基準雑音信号を記録するステップと、システムを操作環境に配置するステップと、記録基準に一致するあらゆる信号を出力から削除するステップとを備える。
【０００８】
物体探知システムを提供するステップは、車両実装レーダシステムを提供するステップによって達成されることが好ましい。しかし、本発明の方法は、赤外線などの視覚または光学探知システム、あるいは超音波探知システムなどの音響探知システムに適用するように実現することもできることが構想される。物体探知システムの出力は、表示スクリーンなど視覚式または聴覚式であり、または可聴警報またはトーン、あるいはその両方であることが好ましい。音声出力の場合、システムによって生成される可聴トーンは、戻り信号に対応し、物体の方向のターン信号が活動化されたとき、または車両のステアリングホイールが、探知された物体に向かって回転されたとき、鳴らされることが好ましい。また、所与の範囲について最小振幅閾値を確立することが好ましい。その閾値より上では、ターン信号、またはシステムを搬送している車両のステアリングホイールの状況に関係なく、物体は警報を発する。
【０００９】
物体探知システムを接触物のない領域に配置するステップは、工場設定において、または車両のオペレータによって道路上で達成することができる。工場設定の物体探知システムを配置するステップには、探知システムを意図した車両または同様のモデルに実装するステップと、道路をシミュレーションするのに適した平坦フロアを提供するステップとが含まれることが好ましい。接触物のない領域は、物体探知システムの動作可能な範囲内に接触物がないときに、システムを搬送している車両がたまたま走行している所与の道路であることがより好ましい。ほとんどの物体探知システムの測距が比較的短い限り、ほとんどの道路には、周期的に接触物がない。システムは、物体探知を搬送している車両のドライバが、ボタンを押すことによって、または同様の作用によって、基準信号の記録を開始することが可能であるように、構築および構成されることが好ましい。代替として、物体探知システムが、ある時間期間の間、所定の基準を満たす接触物の欠如を感知するときにはいつでも、基準信号を自動的に記録する可能性があることが構想される。
【００１０】
物体探知システムが、接触物のない適切な領域に配置された後、基準雑音信号が記録される。基準雑音信号は、システムが放出パルスに関して受信するあらゆる戻りを含む。接触物から反射された信号のみが所望であるので、すべての他の反射信号は、雑音であると見なすことができる。雑音信号は、「スナップショット」として瞬間的に記録することが可能であり、または好ましくは、所定の時間期間にわたって記録して、平均することが可能である。これは、記録が、実際の道路に関して行われているときに特に有利であるが、その理由は、道路上には、工場設定より多くの変則性が存在することが予測可能であるからである。
【００１１】
適切な基準雑音信号が記録された後、物体探知システムを実際の設定で使用する準備が整う。このようにして、物体探知システムは、操作環境に配置される。基準信号が接触物のない時間期間中の実際の道路である、好ましい実施形態では、操作環境は、記録環境と同じであるが、接触物が存在する可能性があるまたはない可能性がある点が異なる。基準雑音信号が、操作環境の雑音信号をより精確に表すので、この実施形態は、好ましい。
【００１２】
操作環境にある間、探知によって受信された信号で、基準雑音信号に一致する信号は、出力には含まれない。したがって、視覚表示装置を有する物体探知システムは、基準信号に一致しない信号、または基準信号より強い戻り信号のみを表示する。同様に、音声出力を有する物体探知システムが、基準雑音信号に一致する戻り信号、または基準雑音信号より弱い戻り信号に対応する可聴トーンを発することが防止される。
【００１３】
基準雑音サインより弱い信号、または基準雑音サインに一致する信号を排除するために、レーダシステムのコンピュータまたはマイクロチップは、基準信号の戻りより、所与の範囲について強い戻りを必要とするようにプログラムされる。基準信号を「無視」することにより、よりきれいな信号を提示し、基準信号とは「異なる」信号のみを示すレーダシステムが得られる。超音波および光学システムの出力を改善するために、この方法を使用することもできることが構想可能である。また、この技術は、物体がセンサに近付き過ぎたときに警報を提供する静止近接覚センサなど、車両以外に適用される可能性があることが構想可能である。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、運転者の注意を引く必要のない物体に関するレーダ戻り信号をも伝達することなく、有用なレーダ戻り信号を車両の運転者に伝達する方法を提供する。
【００１５】
また、本発明の目的は、どの信号が有用な情報を構築し、どの信号を雑音として分類することができるかに関する基準を更新する方法を提供することである。
本発明のこれらおよび他の目的と利点は、図面と関連して記述した本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な記述を考慮するとき、より明らかになるであろう。
【００１６】
例示的な実施形態は、添付の図面を参照することによって、最適に記述することが可能である。
すべての図は、好ましい実施形態の基本的な教示の説明を容易にするためにのみ描かれている。好ましい実施形態を形成する部分の数、位置、関係、および寸法に関する図の拡張が、以下の記述を読みかつ理解した後は、説明され、または当技術分野の範囲内にあるであろう。さらに、特定の力、重要、強度、および同様の要件に従う精確な寸法の比率も、同様に、以下の記述を読みかつ理解した後は、当技術分野の範囲内にあるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ここで図を参照し、まず図１を参照すると、本発明の物体探知システム１０の概略図が示されている。物体探知システム１０は、本明細書で教示する技術を実施するようにプログラムされた市販の構成要素を含むことが可能である。システム１０は、送信器１４と動作可能に接続された信号プロセッサ１２と、受信器１６と、コンピュータまたはマイクロプロセッサ１８とを有する。信号プロセッサ１２は、マイクロプロセッサ１８からコマンドを受信して、それを適切な電気信号に変換し、電気信号は、次いで送信器１４に送信される。さらに、信号プロセッサ１２は、受信器１６から信号を受信して、コンピュータ１８によって読取り可能な形態に信号を変換する。コンピュータ１８は、信号プロセッサ１２が受信した信号を、記録信号から構築された記憶アレイと比較して、有用な情報を出力装置２０に送信する。コンピュータ１８を記録モードにするために、オペレータによって使用可能なボタン２２を提供することが構想される。ボタン２２を押したとき、コンピュータ１８は、以下で記述するように、信号プロセッサ１２から受信した信号を記録して、アレイ１００を創出する。
【００１８】
出力装置２０は、視覚表示装置または可聴トーンあるいは警報であることが好ましい。出力２０は、視覚表示装置と可聴信号の両方を備えることがより好ましい。そのようなシステムは、視覚表示装置と、可変ユーザ選択範囲警報とを含み、閾値より上では所与の範囲について警報が発せられる閾値を設定する能力を車両のオペレータに与えることが構想される。また、視覚表示装置が、一定の接触物情報を提供するステップと、ターン信号が接触物方向に活動化されたとき、または車両のステアリングホイールが接触物方向に回転されたとき、警報を発するステップとが構想される。
【００１９】
ここで図２を参照すると、本発明の動作の好ましい方法のフローチャートが示されている。該方法は、３０において物体探知システム１０を接触物のない環境に配置することによって開始される。本明細書で使用する「接触物」は、物体探知システムによって探知することができ、その存在が車両のオペレータにとって価値のある情報を表し、したがってオペレータの注意を引くべきである物体を記述するために使用される用語である。したがって、接触物のない環境は、他の車両または同様の物体が物体探知システムの動作可能範囲内に存在しない、工場または道路などのあらゆる環境である。
【００２０】
物体探知システムが、接触物のない環境に配置された後、４０において初期基準雑音信号を記録することができる。基準雑音信号を記録することは、一般に、接触物のない環境において受信されたすべての戻りの振幅と範囲を記録することを備える。好ましい実施形態は、この記録情報を使用して、所与の範囲について閾値振幅値を割り当てる。したがって、これらの閾値は、閾値レベルより上では未来戻りを接触物として分類するために登録しなければならない閾値レベルを表す。すなわち、閾値を実際の信号から容易に減算して、接触物が存在するかを容易に決定することができる。この減算作業から正の結果が得られた場合、閾値を超えており、したがって、情報を車両のオペレータに伝達するべきであることを示している。方向の情報を提供するために、複数の探知器を使用して、主体車両の周囲に配置することが可能である。これを図３に示す。複数の探知器を使用することによって、探知器を制御するために使用するハードウェアとソフトウェアは、依然として簡単で安価である。
【００２１】
基準アレイ１００の例を図４に示す。様々な範囲について、記録基準信号の振幅が記録されており、閾値を表すことがわかる。振幅の列は、実際の使用時にシステムが探知する可能な信号の例である。振幅の列の値（０と１０の間の値が割り当てられて示されており、受信信号の振幅に比例する）は、あらゆる所与の範囲について記録閾値より大きい場合、信号は、「接触物」として分類されて、表示され、そうでない場合はシステム１０によってオペレータに伝達される。振幅の列の値が、記録閾値に等しいかまたはそれ未満の場合、信号は、「雑音」として分類され、表示されることはなく、そうでない場合はオペレータの注意を引くことはない。
【００２２】
工場、または同様に制御された接触物のない環境を使用して、基準信号を記録することは、ある利点を提供する可能性がある。たとえば、そのような被制御環境は、通常の道路に関して予期することができる雑音戻りを表すように、製造業者によって設計することができる。さらに、所与の車両の高さと形状について、基準信号を工場において記録して、特定の車両を作成するために製造されている探知システムに入力することができる。この実施形態により、各探知システムの単位価格は、より安くなる。
【００２３】
代替として、基準の記録が、車両オペレータによって開始された作用に応答して、またはシステムにプログラムされている自動機能に応答して実際の道路において達成されるシステムを提供することが有利である可能性がある。この好ましい実施形態により、車両オペレータは、車両が走行している環境により密接に一致するように、記録基準雑音サインを更新することが可能になる。この実施形態において探知される可能性のある雑音の変形形態は、上述した工場設定実施形態によっては探知されない可能性があり、交通障壁、ポスト、フェンス、雑音障壁、高い縁石、崖、および道路の面上で見つかる可能性のある他の物体が含まれ、これらは、車両オペレータの注意を引く必要がない。同様に、車両がトレーラを牽引している場合、トレーラが探知システムの出力に含まれないように、アレイ１００を更新することが望ましい可能性がある。オペレータが、そのような物体に起因する許容可能でない数の信号を受信している場合、オペレータがボタンを押して、または同様の作用を取って、物体探知システムを記録モードに設定し、それにより雑音アレイ１００を更新する可能性のあることが構想される。本発明の所与の探知システムの各探知器について、別々のアレイ１００を記録し、使用することに留意されたい。
【００２４】
４０において基準雑音信号を記録した後、物体探知システムは、５０において、操作環境にある車両上で使用される。この環境は、基準雑音信号を記録した環境と同じである、または同じでない可能性がある。次いで、７０において、物体探知システムによって戻り信号を分析して、信号の振幅と接触物までの距離とに応じて、接触物または雑音であると分類することができる。たとえば、図２は、物体探知システムを搬送している車両と並んだ車両から戻された信号を示す。信号は、約１〜１．５メートルの範囲と、０から１０の段階の約８の振幅とによっておおよそ特徴付けることができる。所与の範囲における基準信号より大きい戻り信号は、接触物として分類される。減衰のために、物体が返す信号の強度は、物体がより接近する際に、強度が増大する。したがって、物体は、当初は雑音と分類される可能性があるが、後に、物体が主体車両に接近する際に、接触物の状況となる可能性がある。８０において、７０において接触物であると特定されたすべての信号は、出力により車両オペレータに伝達される。好ましい出力は、システムを搬送している車両に対する接触物の位置を示す視覚表示である。この出力は、図３に示したように、複数の探知器を必要とする。他の好ましい出力は、接触物が存在する、または範囲内に移動するときに出される音声警報またはトーンである。より好ましい実施形態は、両方の出力の組合せを提供する。視覚表示スクリーンは、ターン信号またはステアリングホイールが接触物に向けて回転された場合に音声警報が発せられている間、あらゆる接触物の相対位置の一定状況を与える。
【００２５】
当業者なら、本発明の精神または中心的な性質から逸脱せずに、本発明を他の特有の形態で実現することが可能であることをさらに理解するであろう。本発明の以上の記述が、単に例示的な実施形態のみを開示するという点で、他の変形形態は、本発明の範囲内にあることが予期されることを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書において詳述した特定の実施形態に限定されない。むしろ、本発明の範囲と内容を示す添付の請求項を参照するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の物体探知システムの概略図である。
【図２】本発明の方法の好ましい実施形態のフローチャートである。
【図３】本発明の方法に適用可能である、物体探知システムと接触物との物理的な関係を表す概略的な透視図である。
【図４】実際の信号を基準雑音信号と比較するために、本発明の方法の好ましい実施形態において使用されるアレイの例を示す図である。

Claims (31)

1. 出力を有する物体探知システムを提供するステップと、
   前記物体探知システムを接触物のない環境に配置するステップと、
   基準雑音信号を記録するステップと、
   前記物体探知システムを操作環境に配置するステップと、
   前記物体探知システムの出力から前記記録基準に一致する信号を削除するステップと、を含む車両に実装された物体探知システムの出力の有用な戻り信号を改善する方法。
2. 出力を有する物体探知システムを提供するステップが、視覚表示装置を有する物体探知システムを提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記物体探知システムの出力から記録基準に一致する信号を削除するステップが、前記基準信号に一致しない戻り信号のみを表示するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 出力を有する物体探知システムを提供するステップが、戻り信号に対応する可聴トーンを発する物体探知システムを提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記物体探知システムの出力から記録基準に一致する信号を削除するステップは、前記レーダシステムが、前記基準信号に一致する戻り信号に対応する可聴トーンを発することを防止するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記物体探知システムを接触物のない環境に配置するステップは、前記物体探知システムを接触物が周期的に存在しない操作環境に配置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記基準雑音信号を記録するステップは、ドライバ初期化作用を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記ドライバ初期化作用は、ボタンを押すステップを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記基準雑音信号を記録するステップは、所定の時間期間にわたって、一定の戻りサインの存在によって開始される自動作用を含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記物体探知システムを接触物のない環境に配置するステップは、比較的平坦な表面と車両との工場設定戻りサインを獲得するために、障害物のない比較的平坦な表面に関する基準信号を記録するステップを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記物体探知システムを提供するステップは、レーダシステムを提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記物体探知システムを提供するステップは、光学探知システムを提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記光学探知システムを提供するステップは、赤外線探知システムを提供するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記物体探知システムを提供するステップは、超音波探知システムを提供するステップを含む、請求項１に記載の方法。
15. 出力を有する物体探知システムを提供するステップと、
    前記物体探知システムを接触物のない環境に配置するステップと、
    基準雑音信号を確定するために、存在が予測可能な物体によって戻された信号を測定するステップと、
    前記物体探知システムを操作環境に配置するステップと、
    前記基準雑音信号より強い、前記操作環境において戻された信号を表す出力を提供するステップと、
    を含む車両に実装された物体探知システムの出力の有用な戻り信号を改善する方法。
16. 出力を有する物体探知システムを提供するステップは、視覚表示装置を有する物体探知システムを提供するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記基準雑音信号より強い、前記操作環境において戻された信号を表す出力を提供するステップが、所与の範囲について、前記基準信号の振幅構成要素より長い振幅構成要素を有する信号のみを前記視覚表示装置に表示するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記出力を有する物体探知システムを提供するステップは、戻り信号に対応する可聴トーンを発する物体探知システムを提供するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記基準雑音信号より強い、前記操作環境において戻された信号を表す出力を提供するステップは、所与の範囲について、前記基準信号の振幅構成要素より長い振幅構成要素を有する信号のみに対応する可聴トーンを提供するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記物体探知システムを接触物のない環境に配置するステップは、前記物体探知システムを、接触物が周期的に存在しない操作環境に配置するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
21. 前記基準雑音信号を記録するステップは、ドライバ初期化作用を含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ドライバ初期化作用が、ボタンを押すステップを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記基準雑音信号を記録するステップが、所定の期間にわたる一定戻りサインの存在によって開始される自動作用を含む、請求項２０に記載の方法。
24. 信号プロセッサと、
    前記信号プロセッサに動作可能に取り付けられた送信器と、
    前記信号プロセッサに動作可能に取り付けられた受信器と、
    前記信号プロセッサに動作可能に取り付けられた出力装置と、
    前記信号プロセッサに動作可能に取り付けられ、前記受信器の動作信号を記録信号と比較し、かつ記録信号の性質とは異なる、前記受信器の前記信号の属性のみを前記出力装置によって操作することを可能にするようにプログラムされたコンピュータと、
    を備える車両に実装可能な物体探知システム。
25. 前記送信器は、レーダ送信器を備える、請求項２４に記載のシステム。
26. 前記出力装置は、視覚表示装置を備える、請求項２４に記載のシステム。
27. 前記出力装置は、音声スピーカを備える、請求項２４に記載のシステム。
28. 前記出力装置は、車両のターン信号に動作可能に接続される、請求項２４に記載のシステム。
29. 前記出力装置は、車両のステアリングホイールに動作可能に接続される、請求項２４に記載のシステム。
30. 押されたときに、後に前記動作信号と比較するために、前記コンピュータの前記受信器が受信したあらゆる信号を記憶する記録ボタンをさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
31. 前記信号プロセッサに動作可能に取り付けられた複数の送信器と受信器とをさらに備える、請求項２４に記載のシステム。

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