JP4365091B2 - 対象からの距離を検出するための装置の出力信号またはベース信号を処理するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、対象からの距離を検出するための少なくとも１つの装置の出力信号またはベース信号を処理するための方法に関する。前記出力信号またはベース信号は、少なくとも１つのレーダ装置の中間周波数の出力信号またはベース信号であり、前記装置は、とりわけ対象の車両の近傍領域の範囲内の短距離を検出するための装置である。
【０００２】
従来の技術
いわゆるＳＲＲシステム（ＳＲＲ＝short range radar）、すなわち、特に短距離を検出するためのレーダ装置では、出力信号またはベース信号を処理し評価するための種々の方法が公知である。このような方法は、一定であることを前提とするバックグラウンド信号と、距離に依存する固定的な閾値とを考慮することによって実行される閾値アルゴリズムに基づいている。
【０００３】
しかし、ＳＲＲシステムによって検出またはセンシングすべき対象が高い相対速度で移動する場合、対象が存在しない位置の閾値を超えることになってしまう。
【０００４】
寄生的なドップラー効果の概念のもとにまとめられるこのような現象は、不所望の誤機能および/または誤情報につながってしまう。さらに、誤機能および/または誤情報は、たとえば経年劣化や温度影響等の内因性の現象によっても引き起こされる。
【０００５】
本発明の説明：課題、解決手段、利点
前記の欠点および接近しがたいことに基づき、本発明の課題は、少なくとも１つの装置、特に少なくとも１つのレーダ装置の生の生信号つまり出力信号またはベース信号から、該装置の検出領域またはセンシング領域内に存在する少なくとも１つの対象に関する距離情報を得ることができる、冒頭に述べた形式の方法を提供することである。
【０００６】
これと関連して、本発明によって出力信号またはベース信号の以下の処理方法が提供される。すなわち、最大値位置またはピーク位置に関して評価すべき信号振幅への出力信号またはベース信号の変化による影響が低減される処理方法が提供される。
【０００７】
したがって本発明は、どの条件下でも検出確実性を向上することができる方法も目指している。
【０００８】
本発明の思想によればこの課題は、請求項１に記載された特徴を有する方法によって解決される。本方法の有利な実施形態および目的に適った発展形態は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の手段によって、外因性の作用（たとえば高い相対速度を有する対象が存在する場合の寄生的なドップラー効果）にも内因性の作用（たとえば経年劣化または温度影響）にも大幅に依存しない、対象からの距離を検出するための装置の出力信号またはベース信号を処理するための確実な方法が提供される。
【００１０】
これと関連して当業者は、寄生的なドップラー効果を抑圧するため、または検出の確実性を向上させるための高周波部におけるシステム構成要素の面倒な改善または変更を、ほぼすべての適用および使用領域において省略することができる。この適用および使用領域には、たとえば駐車補助または「プリクラッシュ（Precrash）」検出システムも含まれる。
【００１１】
最後に本発明は、前述の方法に従って動作する、距離を検出するための装置に関する。この装置は特に、対象の車両の近傍領域の範囲内の短距離を測定するためのレーダ装置である。
【００１２】
図面の簡単な説明
本発明の発展形態、構成および利点を、図１〜６によって示された実施例に基づいて、以下により詳細に説明する。
【００１３】
図面
図１ マイクロ波検出装置のミクサ出力端子における中間周波出力信号またはベース信号の典型的な経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【００１４】
図２ バックグラウンド信号が形成された場合の、レーダ装置のミクサ出力端子における中間周波出力信号またはベース信号の典型的な経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【００１５】
図３ デジタル/アナログ変換後の、図１または２に示された中間周波出力信号またはベース信号の経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【００１６】
図４ 出力信号またはベース信号とバックグラウンド信号との差の絶対値信号の経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【００１７】
図５ 半値幅を有する基準最大値と、図４に示された、ローパスフィルタリングされた絶対値信号との相関をとり、特に乗算することにより形成された相関信号の経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【００１８】
図６ 図５に示された相関信号から検出される局所的に変化する適応閾値によって求められる、最大値を有する信号が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【００１９】
同等または類似の部分および特徴には、図１〜６において同一の参照番号が付与されている。
【００２０】
本発明を実施するための最良の方法
図１〜６に基づき、マイクロ波検出装置（図１参照）ないしはバックグラウンド信号Ｓ_０が形成された場合のレーダ装置（図２参照）によって中間周波出力信号またはベース信号Ｓを処理するための方法の実施例を具体的に示す。前記中間周波出力信号またはベース信号は、中間周波生信号（Zwischenfrequenz-Rohsignal）とも称される。
【００２１】
本方法によって、対象からの距離ｄを検出することができる。たとえば自動車を駐車する際に、縁石までの距離、または前方ないしは後方に駐車した自動車のバンパまでの距離を検出することができる。これと関連して、本発明の方法により、有利には車両の近傍領域の範囲内の近距離、たとえば０ｍ〜約３０ｍの近距離を検出することができる。
【００２２】
図１および図２は、中間周波数出力信号またはベース信号Ｓ（＝生信号）の典型的な特性を示している。この生信号は低電圧領域内、特に約０Ｖ〜約５Ｖの出力電圧範囲内にあり、平均値は約２．５Ｖとなる。バックグラウンド信号Ｓ_０、つまり対象が存在しない場合の信号は、センサ装置の形式（図１においてサンプリング位相検出‐レーダ検出装置；図２においてレーダ装置）に依存して異なる平均値、ならびに多かれ少なかれ際立った信号経過を有する。
【００２３】
ＳＲＲシステム（ＳＲＲ＝short range radar）はこれと関連して、サンプリング位相検出‐レーダ検出装置（位相依存パルスレーダ装置）として動作する。つまり中間周波数において、検出すべき対象までの距離に依存して距離最大値が消去される（図１参照）。ここでは正方向の最大値および負方向の最大値は、消去の結果、それぞれ４分の１波長（λ/４）の間隔で得られる。すなわち、搬送周波数が約２４ＧＨｚである場合、約３ｍｍの間隔で得られる。
【００２４】
中間周波出力信号またはベース信号Ｓには、外因性の現象および/または内因性の現象に起因する成分がオーバーラップしている可能性がある。前記外因性現象はたとえば寄生的なドップラー効果であり、前記内因性現象はたとえば経年劣化または温度影響である。この成分によって、バックグラウンド信号Ｓ_０が顕著に形成されていることがある。
【００２５】
この実施例による方法では、サンプリング位相検出‐レーダ検出装置の中間周波出力信号またはベース信号Ｓのデジタル化された電圧値（図１参照：矢印によって示された対象物最大値は、サンプリング位相検出‐レーダ検出装置では「１」の場合に「完全な振動特性（Durchschwingverhalten）」を示す。「２」の場合、対象は「１」に対して半波長だけずれている。図２参照：矢印によって示された対象物最大値Ｍは、寄生的ドップラー効果に起因する形成されたバックグラウンドに基づく。２つの矢印によって示されているのは、距離に依存する固定的な閾値である）は、まずデジタル/アナログ変換部へ供給され、その後バックグラウンド信号Ｓ_０は、所定のフィルタ幅Ｂの局所的なメディアンフィルタによって出力信号またはベース信号Ｓを局所的にフィルタリングすることにより、適応検出される。
【００２６】
このため、所定の時点において出力信号またはベース信号Ｓの複数の電圧値、たとえば１１個の電圧値がスペクトラムにわたって測定され、分類され、平均値が（ウィンドウの中間の値として）選択される。局所的メディアンフィルタのフィルタ幅Ｂは、対象に対する出力信号またはベース信号Ｓにおける最大幅に適合される（図３参照）。平均値形成によって対象物最大値Ｍが形成され（図３参照）、「障害」最大値が消去される。
【００２７】
続いて、出力信号またはベース信号Ｓのバックグラウンドが補正される。この補正のため、局所的なフィルタによって検出されたバックグラウンド信号Ｓ_０が出力信号またはベース信号Ｓから減算され、出力信号またはベース信号Ｓとバックグラウンド信号Ｓ_０との差Ｓ−Ｓ_０の絶対値信号ｓ＝ａｂｓ（Ｓ−Ｓ_０）が形成される。この絶対値形成では、信号振幅がサンプリング位相検出‐レーダ検出装置の特性に基づいて平均値を中心として変動するということが考慮される。その結果、バックグラウンド信号Ｓ_０が変化しても確実に補正を行うことができるという利点が得られる（「固定的な」一定のバックグラウンドにおいては、一括して差を形成することもできる）。
【００２８】
本発明によってどのような条件下でも検出確実性を向上させるため、バックグラウンドの補正後に、選定された絶対値信号ｓの時間的なローパスフィルタリングが行われるように構成されている。このローパスフィルタリングのため、所定の時定数を有する移動平均値フィルタによって時間的なローパスフィルタリングが行われる。
【００２９】
続いて、ピーク増幅のため、つまり図４および５に示された最大値を増幅するため、相関づけによって相関信号ｋ＝ｋｏｒｒ（ｓ）が求められる。つまり本実施例の場合、ローパスフィルタリングされた絶対値信号ｓを、半値幅を有する基準最大値によってたたみ込みすることにより、相関信号が求められる。
【００３０】
後続のピーク検出時、すなわちピーク位置を求める場合、対象物最大値Ｍは、相関信号ｋ（図６参照）から求められる位置に依存して変化する適応閾値ｔ（図６参照）によって検出される。この位置に依存して変化する適応閾値ｔに、距離依存性のオフセット値Δ（図６参照）が加えられる。
【００３１】
対象までの具体的な距離を求めるため、ピーク位置、すなわち対象物最大値Ｍの位置が、較正によって求められる特性曲線によって、対象までの求められた距離ｄに割り当てられる。ここでは、信号ピークと対象からの距離ないしは分解能セルとの関係が線形ではないことが考慮される。この分解能セルは、後に簡単に説明する。それゆえ、較正特性曲線の検出が必要になる。
【００３２】
この較正特性曲線の検出は、いわゆる分解能セルによって実行される。すなわち、対象からの距離ｄの検出領域はセルの所定の数に分類される。たとえばこのセルの所定の数は、２^８＝２５６である。それゆえ、本発明の実施例では、２５６段階の基準測定が実行される。したがって、この２５６の分解能セルのうちどのセルに対象が存在するかが実際に求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マイクロ波検出装置のミクサ出力端子における中間周波出力信号またはベース信号の典型的な経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【図２】 バックグラウンド信号が形成された場合の、レーダ装置のミクサ出力端子における中間周波出力信号またはベース信号の典型的な経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【図３】 デジタル/アナログ変換後の、図１または２に示された中間周波出力信号またはベース信号の経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【図４】 出力信号またはベース信号とバックグラウンド信号との差の絶対値信号の経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【図５】 半値幅を有する基準最大値と、図４に示された、ローパスフィルタリングされた絶対値信号との相関をとり、特に乗算することにより形成された相関信号の経過が、対象からの距離を横軸にとって示されている。
【図６】 図５に示された相関信号から検出される位置に依存して変化する適応閾値によって求められる、最大値を有する信号が、対象からの距離を横軸にとって示されている。

Claims (11)

1. 対象からの距離（ｄ）を検出するための少なくとも１つのパルスレーダ装置の出力信号またはベース信号（Ｓ）を処理するための方法であって、
   前記出力信号またはベース信号（Ｓ）は、中間周波出力信号またはベース信号であり、
   前記装置は、対象物の車両の近傍領域の範囲内の近距離を測定するための少なくとも１つのパルスレーダ装置である形式の方法において、
   （ａ）前記出力信号またはベース信号（Ｓ）を所定のフィルタ幅（Ｂ）の少なくとも１つの局所的なフィルタによって局所的にフィルタリングすることにより、バックグラウンド信号（Ｓ_０）を適応検出するステップと、
   （ｂ）前記出力信号またはベース信号（Ｓ）のバックグラウンドを、
   （ｂ．１）検出されたバックグラウンド信号（Ｓ_０）を前記出力信号またはベース信号（Ｓ）から減算し、
   （ｂ．２）出力信号またはベース信号（Ｓ）とバックグラウンド信号（Ｓ_０）との差（Ｓ−Ｓ_０）の信号である絶対値信号（ｓ＝ａｂｓ（Ｓ−Ｓ_０））を形成する
   ことによって補正するステップと、
   （ｃ）前記絶対値信号（ｓ）を時間的にローパスフィルタリングするステップと、
   （ｄ）ローパスフィルタリングされた絶対値信号（ｓ）と半値幅を有する少なくとも１つの基準最大値との相関をたたみ込みによってとり、相関信号（ｋ＝ｋｏｒｒ（ｓ））を形成するステップと、
   （ｅ）前記相関信号（ｋ）から求められた位置に依存して変化する適応閾値（ｔ）によって、少なくとも１つの対象物最大値（Ｍ）を求めるステップとを有することを特徴とする方法。
2. 前記出力信号またはベース信号（Ｓ）を、バックグラウンド信号（Ｓ_０）の適応検出前にデジタル/アナログ変換する、請求項１記載の方法。
3. 前記出力信号またはベース信号（Ｓ）の局所的なフィルタリングを所定の時点で、測定および分類により、複数の電圧値からスペクトラムにわたって平均値を選択することによって行い、
   前記電圧値は１１個である、請求項１または２記載の方法。
4. 前記出力信号またはベース信号（Ｓ）を、少なくとも１つのメディアンフィルタによって局所的にフィルタリングする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記局所的なフィルタのフィルタ幅（Ｂ）を、対象に対する前記出力信号またはベース信号（Ｓ）の対象物最大値（Ｍ）の幅に適合する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 複数の検出サイクルを介して、該絶対値信号（ｓ）内の成分を加算することによって前記絶対値信号（ｓ）をローパスフィルタリングする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記ローパスフィルタリングを、所定の時定数を有する少なくとも１つの平均値フィルタによって行い、
   前記平均値フィルタは移動平均値フィルタである、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記位置に依存して変化する適応閾値（ｔ）に、距離に依存する少なくとも１つのオフセット値（Δ）を加える、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 較正によって検出された少なくとも１つの特性曲線によって、前記対象物最大値（Ｍ）を、対象までの検出された距離（ｄ）に割り当てる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 対象からの距離（ｄ）の検出領域を、所定数のセルに分類し、
    前記所定数のセルはたとえば２^８＝２５６個（８ビット）である、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 対象からの距離を検出するための装置であって、
    前記装置は、車両の近傍領域の範囲内の短距離を検出するためのパルスレーダ装置であり、
    前記距離は、たとえば約０ｍ〜約３０ｍである形式のものにおいて、
    請求項１から１０までの少なくともいずれか１項記載の方法にしたがって動作することを特徴とする装置。

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