JP6443132B2 - Arithmetic unit - Google Patents
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Description
本発明は、ヒストグラムを生成して物理量を算出する演算装置に関する。 The present invention relates to an arithmetic device that generates a histogram to calculate a physical quantity.
従来より、ヒストグラムを生成して物理量を算出する演算装置が供されている。この種の演算装置は、時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算し、例えば横軸を時間とすると共に縦軸を計測値の積算である積算値としてヒストグラムを生成する。そして、演算装置は、その生成したヒストグラムに基づいて物理量を算出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, an arithmetic device that generates a histogram to calculate a physical quantity has been provided. This type of arithmetic device adds measured values obtained at a predetermined detection time by repeating time measurement to a time bin. For example, the horizontal axis is time and the vertical axis is an integrated value that is an integration of measured values. Generate a histogram. Then, the arithmetic device calculates a physical quantity based on the generated histogram.
この種の演算装置を車載環境のレーダー装置に適用した構成では、レーダー装置は、例えば横軸を時間計測により計測された光の飛行時間とすると共に縦軸を受光数の積算である受光積算値としてヒストグラムを生成する。そして、レーダー装置は、その生成したヒストグラムに基づいて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。このような車載環境では外乱光(背景光、ノイズ光)の影響を受けることになるが、外乱光が強い環境でも精度良く距離を算出することが要求される。外乱光が強い環境において遠距離から到来する微弱な反射光(レーザー光が物体で反射した信号光)を検出するためには、レーザー光の発光を繰り返してデータを蓄積し、入力ダイナミックレンジを確保することで、外乱光と反射光とを弁別することになる。しかしながら、入力ダイナミックレンジを確保しようとすると、ヒストグラムのデータ量が増大し、ヒストグラムを記憶させる(保持する)ためのメモリ容量が増大するという問題がある。 In a configuration in which this type of arithmetic device is applied to a radar device in an in-vehicle environment, the radar device has, for example, a light reception integrated value in which the horizontal axis represents the flight time of light measured by time measurement and the vertical axis represents the total number of received light. To generate a histogram. Then, the radar device calculates a distance from the own device to an object around the vehicle based on the generated histogram. Such an in-vehicle environment is affected by disturbance light (background light, noise light), but it is required to calculate the distance with high accuracy even in an environment with strong disturbance light. In order to detect weak reflected light (signal light reflected by an object from a long distance) in an environment with strong disturbance light, data is accumulated by repeating laser light emission to ensure an input dynamic range. By doing so, disturbance light and reflected light are discriminated. However, if an attempt is made to secure the input dynamic range, there is a problem that the amount of data of the histogram increases and the memory capacity for storing (holding) the histogram increases.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力ダイナミックレンジを適切に確保して物理量を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる演算装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to increase the memory capacity for storing a histogram while ensuring an appropriate input dynamic range and calculating a physical quantity appropriately. An object of the present invention is to provide an arithmetic device capable of suppressing the above.
請求項1に記載した発明によれば、ヒストグラム生成手段は、時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算し、時間と、計測値の積算である積算値とに基づいてヒストグラムを生成する。物理量算出手段は、ヒストグラム生成手段により生成されたヒストグラムに基づいて物理量を算出する。ここで、ヒストグラム生成手段は、検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が少なくとも閾値を超えると、ヒストグラムにおける計測値から減算値を減算して当該計測値の積算方向のデータを圧縮し、減算したデータを、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ領域とは別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。そして、物理量算出手段は、ヒストグラム生成手段により計測値の積算方向のデータが圧縮されたヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定し、その特定した最頻値に対応する時間を特定して物理量を算出する。 According to the first aspect of the present invention, the histogram generating means adds the measurement value obtained at a predetermined detection time by repeating the time measurement to the time bin, and an integrated value that is an integration of the time and the measured value. Based on the above, a histogram is generated. The physical quantity calculation means calculates the physical quantity based on the histogram generated by the histogram generation means. Here, when the histogram characteristic value at the time when the addition of the measurement value obtained at a predetermined time which is a part of the detection time is over at least the threshold value, the histogram generation means calculates a subtraction value from the measurement value in the histogram. subtracting compressing the integration direction of the data of the measured value, the subtraction data, the memory area for storing a histogram Ru is stored in another memory area as the data of the disturbance light intensity values. Then, the physical quantity calculation means specifies the mode value of time measurement based on the histogram in which the data in the integration direction of the measurement value is compressed by the histogram generation means, and specifies the time corresponding to the specified mode value. Calculate physical quantity.
即ち、ヒストグラムの特徴値が少なくとも閾値を超えると、ヒストグラムにおける計測値から減算値を減算して当該計測値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定して物理量を算出するようにした。これにより、計測値の積算方向のデータを圧縮することで、計測値の積算方向のデータ量を削減することができ、時間計測を繰り返す場合でも入力ダイナミックレンジを適切に確保することができる。その結果、入力ダイナミックレンジを適切に確保して物理量を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。特に車載環境では、このように入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、遠距離から到来する反射光(レーザー光が物体で反射した信号光)が微弱であっても外乱光(背景光、ノイズ光)と反射光とを適切に弁別することができる。その結果、近距離の物体までの距離は勿論のこと、遠距離の物体までの距離をも適切に算出することができる。
That is, when the characteristic value of the histogram exceeds at least the threshold value , the subtraction value is subtracted from the measurement value in the histogram to compress the integration direction data of the measurement value, and the measurement value integration direction data is compressed based on the histogram. The physical quantity was calculated by specifying the mode value of time measurement. Thereby, by compressing the data in the integration direction of the measurement values, the amount of data in the integration direction of the measurement values can be reduced, and the input dynamic range can be appropriately ensured even when time measurement is repeated. As a result, it is possible to appropriately secure the input dynamic range and appropriately calculate the physical quantity, and to suppress an increase in memory capacity for storing the histogram. Especially in the in-vehicle environment, by appropriately securing the input dynamic range in this way, even if the reflected light coming from a long distance (signal light reflected by the object) is weak, disturbance light (background light, noise) Light) and reflected light can be discriminated appropriately. As a result, not only the distance to an object at a short distance but also the distance to an object at a long distance can be calculated appropriately.
(第1の実施形態)
以下、本発明を車両に搭載可能なレーダー装置に適用した第1の実施形態について図1から図12を参照して説明する。レーダー装置(演算装置に相当)は、車両に搭載されている状態で自装置から車両周囲の物体(ターゲット)までの距離(物理量)を算出する(測距する)。レーダー装置が車両に搭載される態様はどのような態様でも良い。例えばレーダー装置が車両の前方部に搭載される態様では車両の前方が物体の検出エリアとなり、レーダー装置が車両の後方部に搭載される態様では車両の後方が物体の検出エリアとなる。車両周囲の物体は、例えば歩行者、先行車両、後続車両、壁等である。尚、本実施形態では、車両の前方が物体の検出エリアであり、前方の歩行者や先行車両を検出の対象とする場合を説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is applied to a radar device that can be mounted on a vehicle will be described below with reference to FIGS. A radar device (corresponding to a calculation device) calculates (measures) a distance (physical quantity) from the own device to an object (target) around the vehicle while being mounted on the vehicle. Any mode may be sufficient as a mode with which a radar apparatus is mounted in a vehicle. For example, in a mode in which the radar device is mounted on the front part of the vehicle, the front side of the vehicle is an object detection area, and in a mode in which the radar device is mounted on the rear side of the vehicle, the rear side of the vehicle is an object detection area. Objects around the vehicle are, for example, pedestrians, preceding vehicles, succeeding vehicles, walls, and the like. In the present embodiment, a case will be described in which the front of the vehicle is an object detection area, and a pedestrian or a preceding vehicle in front is the detection target.
レーダー装置1は、図1に示すように、光源2(発光手段に相当)と、一次元スキャナ3と、走査制御部4と、光検出部5と、データ処理部6とを有する。光源2は、例えば半導体レーザーダイオードで構成されており、パルスレーザー光(以下、レーザー光と称する)をレーダー波として発光する(照射する)。光源2から発光されるレーザー光は、図2に示すように、走査方向SD1に対して垂直方向が長手方向となる矩形状に成形されている(スキャン光SL)。又、光源2から発光されるレーザー光は、例えばパルス幅が4nsであり、発光周期が4μsである。
As shown in FIG. 1, the radar apparatus 1 includes a light source 2 (corresponding to a light emitting unit), a one-
一次元スキャナ3は、図3に示すように、回転軸7を振動中心としてミラー8を振動可能に構成されている。一次元スキャナ3は、駆動源(図示せず)から駆動指令を入力すると、回転軸7を振動中心としてミラー8を振動させ、光源2から発光されたレーザー光の一次元走査を所定の走査角度の範囲R1で行う。尚、一次元スキャナ3の走査機構は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)やマイクロモーター等により構成されている。一次元スキャナ3における走査角度の範囲R1は、図4に示すように、例えば−27°〜+27°である。又、走査周期は、例えば50msであり、40msの時間で−27°から+27°まで走査し、10msの時間で+27°から−27°まで戻る。
As shown in FIG. 3, the one-
光源2から発光されたレーザー光は、コリメートレンズ9を通過して一次元スキャナ3に到達する(光L1)。一次元スキャナ3に到達したレーザー光は、ミラー8で反射し、ミラー8の走査角度に応じた方向に向かって照射光として照射され(光L2)、車両周囲の物体に到達すると、物体で反射する。そして、その物体で反射したレーザー光は、反射光(物体で反射した信号光)として受光レンズ10を通過して光検出部5の二次元画素アレイ11に到達する(光L3)。尚、上述したようにレーザー光は矩形状に成形されているので、二次元画素アレイ11の受光面RP上には、反射光の走査方向SD2に対して垂直方向が長手方向となる矩形状に成形された反射光が到達する(反射光RL)。又、矩形状に成形された反射光の長手方向の長さが、矩形状に形成されている受光面RPの短手方向の長さよりも長くなるように、光源2から発光されるレーザー光の長手方向の長さが設定されている。
The laser light emitted from the
走査制御部4は、一次元スキャナ3の走査角度を検出し、その検出した走査角度に基づいて光源2からのレーザー光の発光を制御すると共に、一次元スキャナ3によるレーザー光の走査を制御する。又、走査制御部4は、レーダー装置1を搭載している車両の走行速度(車速)を示す車速信号(車速パルス)を車速センサから入力し、その入力した車速信号により車速を特定する。そして、走査制御部4は、その特定した車速に応じて光源2及び一次元スキャナ3のそれぞれの動作を制御する。
The
具体的には、走査制御部4は、車速に応じて光源2からの発光強度を変更し、車速が相対的に遅いときには発光強度を相対的に低減させ、車速が相対的に速いときには発光強度を相対的に増大させる。又、走査制御部4は、車速に応じて一次元スキャナ3の走査角度の範囲R1を変更し、車速が相対的に遅いときには走査角度の範囲R1を相対的に広く設定し、車速が相対的に速いときには走査角度の範囲R1を相対的に狭く設定する。車速が相対的に遅ければ、車両周囲に歩行者が存在する可能性が高く、周辺の歩行者の存在を考慮する必要がある。このとき、発光強度を相対的に低減させることで、強度が高いレーザー光の歩行者への照射を回避することができ、走査角度の範囲R1を相対的に広く設定することで、歩行者の存在を速やかに検出することができる。一方、車速が相対的に速ければ、先行車両の存在を考慮する必要がある。このとき、発光強度を相対的に増大させることで、遠方の先行車両を検出することができ、走査角度の範囲R1を相対的に狭く設定することで、先行車両が存在しない可能性が高い領域を走査範囲から除外し、遠方の先行車両を速やかに検出することができる。
Specifically, the
光検出部5は、二次元画素アレイ11と、デコーダ12とを有する。二次元画素アレイ11は、複数の画素13を二次元行列状に配列して構成されている。デコーダ12は、二次元行列状に配列されている複数の画素13の列毎に選択制御線14を接続しておいる。デコーダ12は、一次元スキャナ3の走査角度を示す走査角度情報を走査制御部4から入力し、その入力した走査角度情報に基づいて二次元画素アレイ11の受光面RP上において反射光が照射される画素13の列を特定する。そして、デコーダ12は、その特定した列に対応する選択制御線14に選択制御電圧VSELを印加することで、レーザー光を検出するために用いる画素13を列単位で選択する。尚、このように対応する選択制御線14に選択制御電圧VSELを印加することで、反射光が照射される画素13の動作を許可し、一方、対応する選択制御線14に選択制御電圧VSELを印加しないことで、反射光が照射される画素13の動作を禁止することで、反射光が照射されない画素13からの検出信号の出力を抑制することができる。
The
データ処理部6は、後述するように光源2からレーザー光が発光された時刻と画素13に反射光が受光(入射)された時刻との差である時間(飛行時間)に基づいて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。データ処理部6は、二次元行列状に配列されている複数の画素13の行毎に複数の画素データ処理部15を有する。複数の画素データ処理部15は、それぞれ複数の画素13の行毎に信号出力線16を接続しており、それぞれの対応する行に配列されている複数の画素13から検出信号を入力する。
As will be described later, the
画素13は、図5に示すように、4個の受光素子17(受光手段に相当)と、4個の受光素子17に対応する4個のリードアウト回路(ROC(Read Out Circuit))18とを有する。本実施形態の受光素子17は、SPAD(Single Photon Avalanche Diode)である。SPADは、そのアノードとカソードとの間に降伏電圧(ブレークダウン電圧)以上の逆バイアス電圧が印加されてガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードであり、単一光子の受光を検出可能である。尚、このように画素13が複数の受光素子17を有することで、複数のうちの幾つかの受光素子17に反射光が同時に受光されたことを、画素13に反射光が受光されたという検出方法を採用することができる。即ち、複数の受光素子17が同時に誤検出する可能性は極めて低いので、このような検出方法を採用することで、画素13の誤検出を低減することができる。
As shown in FIG. 5, the
4個の受光素子17は、それぞれの受光部19が列方向に2個配置されると共に行方向に2個配置されるように二次元行列状に配列されている。4個のリードアウト回路18は、それぞれ対応する受光素子17に対して行方向D1に隣接して画素13の端部側に配置されている。即ち、画素13は、4個の受光素子17が中央部側に配置されていると共に4個のリードアウト回路18が端部側に配置されて構成されている。このような構成により、少なくとも2つの受光素子17に反射光が同時に受光される可能性を高めている。尚、光源2は、4個の受光素子17が配置されている領域E1を反射光が走査方向SD2に沿って走査する時間内に例えば16回のレーザー光の発光を行う。又、走査制御部4は、反射光が二次元画素アレイ11の受光面RPにおいて走査方向SD2に沿って走査する走査速度を、領域E1では相対的に遅く設定し、領域E1以外では相対的に速く設定することで、反射光が受光素子17に受光される回数を増加させている。
The four
受光素子17及びリードアウト回路18は、電気的に図6に示すように接続されている。受光素子17は、そのアノードとカソードとの間に降伏電圧(ブレークダウン電圧)以上の逆バイアス電圧VSPADが印加されている状態で受光部19に光子が入射する(受光される)と、アバランシェ電流を発生する。リードアウト回路18は、クエンチ抵抗20と、デジタル変換器21と、インバータ22と、バッファ23と、セレクタ24とを有する。クエンチ抵抗20は、Nチャネル型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、N型トランジスタ)であり、そのドレインが受光素子17のアノードに接続され、そのソースがセレクタ24を介して接地されている。又、クエンチ抵抗20を構成するN型トランジスタのゲートには当該N型トランジスタをクエンチ抵抗として作用させるために予め設定されているクエンチ電圧VQCHが印加される。
The
デジタル変換器21は、抵抗25とN型トランジスタ26とを有する。N型トランジスタ26は、そのドレインが抵抗25を介して電源電圧VDDに接続され、そのソースが接地されている。又、N型トランジスタ26のゲートには受光素子17のアノードとクエンチ抵抗20との接続点CP1の電圧が印加される。
The digital converter 21 has a
インバータ22は、Pチャネル型MOSFET(P型トランジスタ)27とN型トランジスタ28とを有する。P型トランジスタ27は、そのドレインが電源電圧VDDに接続され、そのソースがN型トランジスタ28のドレインに接続されている。N型トランジスタ28は、そのドレインがP型トランジスタ27のソースに接続され、そのソースが接地されている。P型トランジスタ27のゲート及びN型トランジスタ28のゲートにはそれぞれ抵抗25とN型トランジスタ26のドレインとの接続点CP2の電圧が印加される。インバータ22の出力信号(P型トランジスタ27のソースとN型トランジスタ28のドレインとの接続点CP3の電圧)は、バッファ23に入力される。
The
バッファ23は、インピーダンス変換のための回路であり、インバータ22から出力信号を入力すると、その入力した出力信号をインピーダンス変換して出力する。セレクタ24は、N型トランジスタであり、そのドレインがクエンチ抵抗20を構成するN型トランジスタのソースに接続され、そのソースが接地されている。又、セレクタ24は、上記したようにデコーダ12に接続されており、N型トランジスタのゲートにデコーダ12から選択制御電圧VSELが印加されると、オフ状態からオン状態に変化する。
The
リードアウト回路18は以下のように動作する。まず、デコーダ12からセレクタ24に選択制御電圧VSELが印加されており、セレクタ24がオン状態であるときには、逆バイアス電圧VSPADが受光素子17に印加され、受光素子17の動作が許可される(動作可能状態になる)。一方、デコーダ12からセレクタ24に選択制御電圧VSELが印加されておらず、セレクタ24がオフ状態であるときには、逆バイアス電圧VSPADが受光素子17に印加されず、受光素子17の動作が禁止される(動作不可能状態になる)。
The lead-
セレクタ24がオン状態であるときに、受光素子17に反射光が受光されてアバランシェ電流が発生すると、クエンチ抵抗20にアバランシェ電流が流れ、接続点CP1の電圧が上昇する。接続点CP1の電圧がN型トランジスタ26のオン電圧よりも高くなると、N型トランジスタ26がオン状態になり、接続点CP2の電圧が電源電圧VDDから0Vに変化する。そして、接続点CP2の電圧が電源電圧VDDから0Vに変化すると、P型トランジスタ27がオフ状態からオン状態に変化すると共にN型トランジスタ28がオン状態からオフ状態に変化し、接続点CP3の電圧が0Vから電源電圧VDDに変化する。その結果、バッファ23の出力信号(出力端子の電圧VOUT)がハイレベルになる。その後、接続点CP1の電圧が上昇し続けると、受光素子17のアノードとカソードとの間に印加されている電圧が降伏電圧よりも小さくなり、アバランシェ電流が止まり、接続点CP1の電圧が低下する。接続点CP1の電圧がN型トランジスタ26のオン電圧よりも低くなると、N型トランジスタ26がオフ状態になり、バッファ23の出力信号がローレベルになる。
If the reflected light is received by the
このようにリードアウト回路18は、受光素子17に反射光が受光されると、アバランシェ電流が発生してN型トランジスタ26がオン状態になったタイミングからアバランシェ電流が止まってN型トランジスタ26がオフ状態になるタイミングまでの時間でデジタルパルス信号を上記した検出信号として出力する。
Thus, when the reflected light is received by the
画素データ処理部15は、図7に示すように、パルス整形部29と、受光数特定部30(受光数特定手段に相当)と、時間計測部31(時間計測手段に相当)と、ヒストグラム生成部32(ヒストグラム生成手段に相当)と、距離算出部33(物理量算出手段に相当)と、SN比(Signal-Noise Ratio)算出部34(SN比算出手段に相当)と、データ記憶部35とを有する。
As shown in FIG. 7, the pixel
パルス整形部29は、複数の受光素子17に対応する複数のD型フリップフロップ回路36と、複数のD型フリップフロップ回路36に対応する複数の遅延回路37とを有する。D型フリップフロップ回路36は、その入力端子Dにハイレベルが印加されると共に、対応するリードアウト回路18から検出信号として出力されたデジタルパルス信号をクロック端子CLKに入力する。即ち、D型フリップフロップ回路36は、デジタルパルス信号をクロック端子CLKに入力したタイミングで出力端子Qからのハイレベルのパルス信号の出力を開始する。
The
又、D型フリップフロップ回路36は、出力端子Qから出力されたハイレベルのパルス信号を遅延回路37を介してリセット端子CLRに入力する。遅延回路37は、ハイレベルのパルス信号を入力すると、その入力したハイレベルのパルス信号を予め設定されている遅延時間だけ遅延させて出力する。即ち、D型フリップフロップ回路36は、出力端子Qからのハイレベルのパルス信号の出力を開始した後では、そのハイレベルのパルス信号を出力したタイミングから遅延時間が経過し、ハイレベルのパルス信号をリセット端子CLRに入力したタイミングで出力端子Qからのハイレベルのパルス信号の出力を終了する。このようにしてD型フリップフロップ回路36は、対応するリードアウト回路18からデジタルパルス信号をクロック端子CLKに入力すると、ハイレベルのパルス信号を遅延時間だけ継続して受光検出信号として出力する。
The D-type flip-
受光数特定部30は、入力数判定回路38と、複数のD型フリップフロップ回路39と、加算回路(ADD)40とを有する。入力数判定回路38は、複数のD型フリップフロップ回路36のそれぞれから受光検出信号を入力可能であり、その入力した受光検出信号の数(信号数)が予め設定されている測定開始判定値以上である場合に、予め設定されているハイレベルのパルス信号を一定時間だけ継続して測定開始検出信号として出力する。本実施形態では、1個の画素13が4個の受光素子17を有しているので、入力数判定回路38は、例えば測定開始判定値を「2」に設定しており、入力した受光検出信号の数が「2」以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を一定時間だけ継続して測定開始検出信号として出力する。
The received light
複数のD型フリップフロップ回路39は、それぞれ複数のD型フリップフロップ回路36に対応する。尚、図7では、図示を簡略化してD型フリップフロップ回路39を1個のみ示している。D型フリップフロップ回路39は、それぞれ対応するD型フリップフロップ回路36から受光検出信号を入力端子Dに入力すると共に、入力数判定回路38から測定開始検出信号をクロック端子CLKに入力する。即ち、D型フリップフロップ回路39は、測定開始検出信号をクロック端子CLKに入力したタイミングで受光検出信号を入力端子Dに入力している場合に、出力端子Qからハイレベルのパルス信号を出力する。
The plurality of D-type flip-
加算回路40は、複数のD型フリップフロップ回路39のそれぞれから入力するハイレベルのパルス信号の数を計数し(カウントし)、その計数した計数値(時間計測により得られた計測値)を反射光の受光を検出した受光素子17の個数(受光数)として特定し、その計数した計数値を示すデジタル信号を受光数信号として出力する。本実施形態では、1個の画素13が4個の受光素子17を有しているので、加算回路40は、計数値として「0」、「1」、「2」、「3」、「4」の何れかを示す受光数信号を出力する。尚、加算回路40は、「0」〜「4」の数値をデジタルで表記するには3ビットが必要であるので、デジタル信号を3本の信号出力線により出力する。
The
時間計測部31は、TDC(Time to Digital Converter)41と、複数のD型フリップフロップ回路42と、遅延回路43と、データ生成回路44とを有する。TDC41は、入力数判定回路38から測定開始検出信号を入力する。TDC41は、光源2からレーザー光が発光されたタイミングから測定開始検出信号を入力するタイミングまでの時間(発光から受光までの時間、飛行時間)を計測し、その計測した時間を示すデジタル信号を時間計測信号として出力する。本実施形態では、TDC41は、11ビットのデジタル信号を11本の信号出力線により出力する。
The
D型フリップフロップ回路42は、加算回路40がデジタル信号を出力する3本の信号出力線に対応する。尚、図7では、図示を簡略化してD型フリップフロップ回路42を1個のみ示している。D型フリップフロップ回路42は、それぞれ対応する信号出力線からの信号を入力端子Dに入力すると共に、入力数判定回路38から測定開始検出信号を遅延回路43を介して入力する。遅延回路43は、測定開始検出信号を入力すると、その入力した測定開始検出信号を予め設定されている遅延時間だけ遅延させて出力する。尚、遅延回路43の遅延時間は、加算回路40からの信号がD型フリップフロップ回路42に入力された直後に測定開始検出信号がD型フリップフロップ回路42に入力されるように設定されている。即ち、D型フリップフロップ回路42は、入力数判定回路38から測定開始検出信号を入力すると、加算回路40から入力されている受光数信号を出力する。データ生成回路44は、TDC41から時間計測信号を入力すると共に、D型フリップフロップ回路42から受光数信号を入力すると、時間計測信号により示される時間と受光数信号により示される計数値とを対応付けたデータを生成して出力する。
The D-type flip-
ヒストグラム生成部32は、1つの画素13の受光面上を反射光が走査方向SD2に沿って走査する時間(単位走査時間)毎に、データ生成回路44から入力したデータを集計してヒストグラムを生成する。即ち、ヒストグラム生成部32は、横軸を時間とし、縦軸を受光積算値とし、データ生成回路44から入力したデータの計数値を時間ビン上に加算することで、TDC41の分解能時間毎の計数値をレーザー光の発光回数分だけ積算してヒストグラムを生成する。
The
距離算出部33は、ヒストグラム生成部32により生成されたヒストグラムに基づいて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。SN比算出部34は、反射光と外乱光(背景光、ノイズ光)との比をSN比として算出する。データ記憶部35は、データ生成回路44からヒストグラム生成部32に出力されたデータを、距離算出部33が自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するまでの時間やSN比算出部34がSN比を算出するまでの時間で一時的に記憶する。尚、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムを単位走査時間内で生成するので、データ生成回路44から入力するデータを単位走査時間が経過する毎に破棄する。即ち、データ記憶部35は、二次元画素アレイ11の1列分の画像13のデータを、単位走査時間内のレーザー発光回数(積算回数)分だけ記憶可能な記憶容量を有する構成であれば良い。
The
次に、上記した構成の作用について、図8から図12を参照して説明する。ヒストグラム生成部32は、図8に示すヒストグラム生成処理を行うことでヒストグラムを生成する。距離算出部33は、図9に示す距離算出処理を行うことで自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。SN比算出部34は、図10に示すSN比算出処理を行うことでSN比を算出する。以下、ヒストグラム生成処理、距離算出処理及びSN比算出処理について説明する。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. The
(1)ヒストグラム生成処理
ヒストグラム生成部32は、横軸を時間とし、その時間の最大値をビン最大値(maxbin)として設定すると共に、縦軸を計数値の積算である受光積算値とし、受光積算値のデータを記憶可能(保持可能)な最大値をメモリ最大値(maxnum)として設定する。ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値(hist[0:maxbin])、ヒストグラムの総和値(hist_sum)、外乱光量値(base)、第1の閾値(thre1)、減算値(sub)を初期化する(A1)。具体的には、ヒストグラム生成部32は、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値を「0」に設定し、ヒストグラムの総和値を「0」に設定し、外乱光量値を「0」に設定し、ビン最大値とメモリ最大値との積に定数(例えば0.4)を乗じた値を第1の閾値として設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.4)を乗じた値を減算値として設定する(hist[0:maxbin]=0,hist_sum=0,base=0,thre1=maxbin*maxnum*0.4,sub=maxnum*0.4)。ヒストグラムの総和値とは、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値の総和の値であり、ヒストグラムの特徴値の1つである。外乱光量値とは、外乱光の受光量に応じた値である。
(1) Histogram Generation Processing The
次いで、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生したか否かを判定する(A2)。ヒストグラム生成部32は、例えば計測時間が予め設定されている検出時間に到達しておらず、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると(A2:NO)、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの総和値が第1の閾値を超えたか否かを判定する(最終時刻&&hist_sum>thre1?)(A3)。ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの総和値が第1の閾値を超えていないと判定すると(A3:NO)、データ生成回路44からデータ(時間計測信号により示される時間(T)、受光数信号により示される計数値(D))を入力したか否かを判定する(A4)。ヒストグラム生成部32は、データ生成回路44からデータを入力したと判定すると(A4:YES)、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その計数値を加算した値を新たな受光積算値として設定すると共に、ヒストグラムの総和値に計数値を加算し、その計数値を加算した値を新たなヒストグラムの総和値として設定し(hist[T]+=D,hist_sum+=D)(A5)、上記したステップA2に戻る。
Next, the
一方、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの総和値が第1の閾値を超えたと判定すると(A3:YES)、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算し、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値の総和をヒストグラムの総和値とする(hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub,hist_sum=Σ(hist[0:maxbin]))(A6)。これ以降、ヒストグラム生成部32は、終了指令が発生したと判定するまで上記したステップA3〜A6を繰り返す。そして、ヒストグラム生成部32は、例えば計測時間が検出時間に到達し、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生したと判定すると(A2:YES)、ヒストグラム生成処理を終了する。
On the other hand, when the
以上の処理により、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの総和値が第1の閾値を超えると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このとき、ヒストグラム生成部32は、各受光積算値から減算したデータ(減算量に相当するデータ)を、ヒストグラムを記憶させる(保持する)ためのメモリ領域とは別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。
With the above processing, when the
図11は、ヒストグラム生成部32が生成するヒストグラムの推移を示している。図11では1回の計測時間(所定時間)が1000nsである場合を例示している。ヒストグラム生成部32は、1回目の計測を終了した時点でヒストグラムの総和値が第1の閾値を超えると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部32は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、2回目の計測(次の計測)を開始する。
FIG. 11 shows the transition of the histogram generated by the
尚、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの総和値を第1の閾値と比較することに限らず、ヒストグラムの平均値や中央値をヒストグラムの特徴値として用い、図12に示すように、メモリ最大値に定数(例えば0.4)を乗じた値を第1の閾値として設定し、ヒストグラムの平均値や中央値を第1の閾値と比較しても良い。ヒストグラムの平均値とは、ヒストグラムの総和値をビン最大値で除した値である。ヒストグラムの中央値とは、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値のうちの中央の値である。
Note that the
又、ヒストグラム生成部32は、定数を固定値としても良いし可変値としても良く、第1の閾値を固定値としても良いし可変値としても良い。ヒストグラム生成部32は、第1の閾値を可変値とする場合には、前回の計測の外乱光量値やSN比を用いて第1の閾値を設定すれば良い。即ち、ヒストグラム生成部32は、前回の計測の外乱光量値を用いる場合には、前回の計測の外乱光量値が相対的に大きければ第1の閾値を大きく設定し、相対的に小さければ第1の閾値を小さく設定すれば良い。又、ヒストグラム生成部32は、前回の計測のSN比を用いる場合には、前回の計測のSN比が相対的に大きければ第1の閾値を小さく設定し、相対的に小さければ第1の閾値を大きく設定すれば良い。
Further, the
又、ヒストグラム生成部32は、計数値の積算方向のデータを圧縮する毎の外乱光量値を積算して全体の外乱光量値を算出しても良いし、計数値の積算方向のデータを圧縮した回数に基づいて全体の外乱光量値を算出しても良い。又、ヒストグラム生成部32は、1回の計測を終了する毎に受光積算値から減算値を減算しても良いし、複数回の計測を終了したときに受光積算値から減算値を減算しても良い。
The
(2)距離算出処理
距離算出部33は、距離算出処理を開始すると、時間決定値(dist)、最頻値である検出最大値(max)、判定対象時間(t)を初期化する(B1)。具体的には、距離算出部33は、時間決定値を「0」に設定し、検出最大値を「0」に設定し、判定対象時間を「1」に設定する(dist=0,max=0,t=1)。
(2) Distance calculation process When the distance calculation process is started, the
距離算出部33は、ヒストグラム生成部32がヒストグラム生成処理により生成したヒストグラムを用い、判定対象時間での受光積算値が検出最大値を超えたか否かを判定する(max<hist[t]?)(B2)。距離算出部33は、判定対象時間での受光積算値が検出最大値を超えたと判定すると(B2:YES)、その判定対象時間を時間決定値として設定し、判定対象時間での受光積算値を検出最大値として設定する(dist=t,max=hist[t])(B3)。次いで、距離算出部33は、判定対象時間をインクリメントし(t+=1)(B4)、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたか否かを判定する(t>maxbin?)(B5)。
The
一方、距離算出部33は、判定対象時間での受光積算値が検出最大値を超えていないと判定すると(B2:NO)、その判定対象時間を時間決定値として設定せずに、その判定対象時間での受光積算値を検出最大値として設定せずに、判定対象時間をインクリメントし(t+=1)(B4)、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたか否かを判定する(t>maxbin?)(B5)。
On the other hand, when the
距離算出部33は、判定対象時間がビン最大値の時間を超えていないと判定すると(B5:NO)、上記したステップB2に戻る。これ以降、距離算出部33は、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたと判定するまで上記したステップB2〜B5を繰り返す。そして、ヒストグラム生成部32は、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたと判定すると(B5:YES)、時間決定値及び検出最大値を出力し(B6)、距離算出処理を終了する。
When determining that the determination target time does not exceed the bin maximum value (B5: NO), the
以上の処理により、距離算出部33は、計数値の積算方向のデータが圧縮されたヒストグラムに基づいて受光積算値の最頻値である検出最大値を特定し、その特定した検出最大値に対応する時間を時間決定値として特定する。そして、距離算出部33は、その特定した時間決定値を用いて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。具体的には、外乱光による影響がない条件では発光から受光までの時間と自装置から車両周囲の物体までの距離とが比例関係にあるので、距離算出部33は、時間決定値の時間をta、光の速度をC(C≒30万km/s)、自装置から車両周囲の物体までの距離をDとすると、以下の計算式によりDを算出する。
Through the above processing, the
D=(ta×C)/2
距離算出部33は、例えば時間決定値の時間が100nsであれば自装置から車両周囲の物体までの距離を15mとして算出する。距離算出部33は、同様にして、例えば時間決定値の時間が200nsであれば自装置から車両周囲の物体までの距離を30mとして計算し、時間決定値の時間が400nsであれば、自装置から車両周囲の物体までの距離を60mとして算出する。
D = (ta × C) / 2
For example, if the time determination value is 100 ns, the
尚、距離算出部33は、検出最大値を予め設定されている算出判定値と比較し、検出最大値が算出判定値以上であれば距離を算出し、検出最大値が算出判定値以上でなければ(算出判定値未満であれば)距離を算出しない(物体を検出しない)ようにしても良い。又、距離算出部33は、検出最大値が算出判定値未満であっても過去に算出した距離(例えば走査の1周期前から現在のタイミングまでの結果)を参照し、同じ距離に物体が存在していると判定したことを条件として距離を算出するようにしても良い。又、距離算出部33は、算出判定値以上の最大検出値が複数であるときには、その複数の最大検出値のそれぞれに対応する時間のうち最小の時間を特定して距離を算出しても良い。
The
又、距離算出部33は、算出判定値を固定値としても良いし可変値としても良い。距離算出部33は、算出判定値を可変値とする場合には、前回の計測の外乱光量値やSN比を用いて算出判定値を設定すれば良い。即ち、ヒストグラム生成部32は、前回の計測の外乱光量値を用いる場合には、前回の計測の外乱光量値が相対的に大きければ算出判定値を大きく設定し、相対的に小さければ算出判定値を小さく設定すれば良い。又、ヒストグラム生成部32は、前回の計測のSN比を用いる場合には、前回の計測のSN比が相対的に大きければ算出判定値を小さく設定し、相対的に小さければ算出判定値を大きく設定すれば良い。
In addition, the
(3)SN比算出処理
SN比算出部34は、SN比算出処理を開始すると、SN比(sn)を初期化する(C1)。具体的には、SN比算出部34は、SN比を「0」に設定する(sn=0)。次いで、SN比算出部34は、距離算出部33が距離算出処理により算出した検出最大値を、ヒストグラム生成部32がヒストグラム生成処理により算出した外乱光量値で除した値をSN比として算出する(sn=max/base)(C2)。そして、SN比算出部34は、その算出したSN比を出力し(C3)、SN比算出処理を終了する。この場合、SN比算出部34は、上記したように検出最大値を外乱光量値で除した値をSN比として算出することで、外乱光量値に対して検出最大値が相対的に大きければ相対的に高いSN比を出力し、相対的に小さければ相対的に低いSN比を出力する。
(3) SN ratio calculation process The SN
以上に説明したように第1の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置1において、ヒストグラムの総和値が第1の閾値を超えると、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、計数値の積算方向のデータを圧縮することで、計数値の積算方向のデータ量を削減することができ、時間計測を繰り返す場合でも入力ダイナミックレンジを適切に確保することができる。その結果、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。即ち、車載環境であれば、このように入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、遠距離から到来する反射光が微弱であっても外乱光と反射光とを適切に弁別することができ、遠距離の物体までの距離を適切に算出することができる。 As described above, according to the first embodiment, the following operational effects can be obtained. In the radar device 1, when the total value of the histogram exceeds the first threshold value, the data in the integration direction of the count value is compressed, and the maximum detected value is specified based on the histogram in which the data in the integration direction of the measurement value is compressed. The distance from the device to the object around the vehicle was calculated. Thereby, by compressing the data in the integration direction of the count value, the amount of data in the integration direction of the count value can be reduced, and the input dynamic range can be appropriately ensured even when time measurement is repeated. As a result, by appropriately securing the input dynamic range, it is possible to appropriately calculate the distance from the own device to an object around the vehicle, and to suppress an increase in memory capacity for storing the histogram. That is, in the in-vehicle environment, by appropriately securing the input dynamic range in this way, even if the reflected light coming from a long distance is weak, disturbance light and reflected light can be appropriately distinguished, The distance to a far object can be calculated appropriately.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図13及び図14を参照して説明する。尚、上記した第1の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第1の実施形態は、ヒストグラムの総和値を第1の閾値と比較する構成であるが、第2の実施形態は、ヒストグラムの最大値を第2の閾値と比較する構成である。ヒストグラムの最大値とは、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値のうちの最大の値であり、ヒストグラムの特徴値の1つである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description is abbreviate | omitted about the same part as above-mentioned 1st Embodiment, and a different part is demonstrated. In the first embodiment, the total value of the histogram is compared with the first threshold value. In the second embodiment, the maximum value of the histogram is compared with the second threshold value. The maximum value of the histogram is the maximum value among the received light integrated values from time (0) to time (maxbin), and is one of the characteristic values of the histogram.
ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値(hist[0:maxbin])、外乱光量値(base)、第2の閾値(thre2)、減算値(sub)を初期化する(A11)。具体的には、ヒストグラム生成部32は、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値を「0」に設定し、外乱光量値を「0」に設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.7)を乗じた値を第2の閾値として設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.4)を乗じた値を減算値として設定する(hist[0:maxbin]=0,base=0,thre2=maxnum*0.7,sub=maxnum*0.4)。
When the
次いで、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると(A12:NO)、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えたか否かを判定する(最終時刻&&hist_max>thre2?)(A13)。ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えていないと判定し(A13:NO)、データ生成回路44からデータを入力したと判定すると(A14:YES)、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その加算した値を新たな受光積算値として設定し(hist[T]+=D)(A15)、上記したステップA12に戻る。一方、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えたと判定すると(A13:YES)、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算する(hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub)(A16)。
Next, when the
以上の処理により、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このときも、ヒストグラム生成部32は、各受光積算値から減算したデータを別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。
As a result of the above processing, the
図14は、ヒストグラム生成部32が生成するヒストグラムの推移を示している。ヒストグラム生成部32は、1回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部32は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、2回目の計測を開始する。これ以降、距離算出部33は、第1の実施形態と同様に、ヒストグラム生成部32が生成したヒストグラムを用いて距離を算出する。又、SN比算出部34は、第1の実施形態と同様に、距離算出部33が算出した検出最大値及びヒストグラム生成部32が算出した外乱光量値を用いてSN比を算出する。
FIG. 14 shows the transition of the histogram generated by the
以上に説明したように第2の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置1において、ヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、第1の実施形態と同様に、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。 As described above, according to the second embodiment, the following operational effects can be obtained. In the radar apparatus 1, when the maximum value of the histogram exceeds the second threshold value, the histogram in which the count direction integration data is compressed and the measurement value integration direction data is compressed, as in the first embodiment. Based on the above, the maximum detection value is specified, and the distance from the device to the object around the vehicle is calculated. Thereby, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. That is, by appropriately securing the input dynamic range, it is possible to appropriately calculate the distance from the own device to the object around the vehicle, and to suppress an increase in memory capacity for storing the histogram.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について、図15から図17を参照して説明する。尚、上記した第2の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第2の実施形態は、ヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、一律的に計数値の積算方向のデータを圧縮する構成であるが、第3の実施形態は、ヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、ヒストグラムの平均値に基づいて計数値の積算方向のデータを圧縮するか又はデータを圧縮せずに後段の処理に移行する(データを距離算出部33に出力する)かを選択する構成である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description is abbreviate | omitted about the same part as above-mentioned 2nd Embodiment, and a different part is demonstrated. In the second embodiment, when the maximum value of the histogram exceeds the second threshold, the data in the counting direction is uniformly compressed. In the third embodiment, the maximum value of the histogram is When the second threshold value is exceeded, the data in the direction of integration of the count values is compressed based on the average value of the histogram, or the process proceeds to the subsequent process without compressing the data (data is output to the distance calculation unit 33). It is the structure which selects.
ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値(hist[0:maxbin])、外乱光量値(base)、第2の閾値(thre2)、減算値(sub)、圧縮判定値(dec)を初期化する(A21)。具体的には、ヒストグラム生成部32は、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値を「0」に設定し、外乱光量値を「0」に設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.7)を乗じた値を第2の閾値として設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.4)を乗じた値を減算値として設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.4)を乗じた値を圧縮判定値として設定する(hist[0:maxbin]=0,base=0,thre2=maxnum*0.7,sub=maxnum*0.4,dec=maxnum*0.4)。
When the
次いで、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると(A22:NO)、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えたか否かを判定する(最終時刻&&hist_max>thre2?)(A23)。ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えていないと判定し(A23:NO)、データ生成回路44からデータを入力したと判定すると(A24:YES)、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その加算した値を新たな受光積算値として設定し(hist[T]+=D)(A25)、上記したステップA22に戻る。
Next, when the
一方、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えたと判定すると(A23:YES)、ヒストグラムの平均値を圧縮判定値と比較し、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であるか否かを判定する(hist_mean<dec?)(A26)。ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でない(圧縮判定値以上である)と判定すると(A26:NO)、第2の実施形態と同様に、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算する(hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub)(A27)。一方、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると判定すると(A26:YES)、その時点でヒストグラム生成処理を終了する。
On the other hand, when the
以上の処理により、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であるか否かにより計数値の積算方向のデータを圧縮するか又は圧縮せずに後段の処理に移行するかを選択する。即ち、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でない(圧縮判定値以上である)と、外乱光と反射光との弁別が不十分であると特定し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このときも、ヒストグラム生成部32は、受光積算値から減算したデータを別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。一方、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると、外乱光と反射光との弁別が十分であると特定し、計数値の積算方向のデータを圧縮せずに後段の処理に移行する。
With the above processing, when the
図16及び図17は、ヒストグラム生成部32が生成するヒストグラムの推移を示している。ヒストグラム生成部32は、図16に示すように、1回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えており、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でないと、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部32は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、2回目の計測を開始する。一方、ヒストグラム生成部32は、図17に示すように、1回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えており、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると、計数値の積算方向のデータを圧縮せずに、データを距離算出部33に出力する。
16 and 17 show the transition of the histogram generated by the
尚、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの平均値を圧縮判定値と比較することに限らず、ヒストグラムの総和値をヒストグラムの別の特徴値として用い、ビン最大値とメモリ最大値との積に定数(例えば0.4)を乗じた値を圧縮判定値として設定し、ヒストグラムの総和値を圧縮判定値と比較しても良い。即ち、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラムの総和値が圧縮判定値未満でないと、外乱光と反射光との弁別が不十分であると特定し、一方、ヒストグラムの総和値が圧縮判定値未満であると、外乱光と反射光との弁別が十分であると特定しても良い。
The
以上に説明したように第3の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置1において、ヒストグラムの最大値が第2の閾値を超え、更にヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でないと、第1及び第2の実施形態と同様に、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、第1及び第2の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。 As described above, according to the third embodiment, the following operational effects can be obtained. In the radar apparatus 1, if the maximum value of the histogram exceeds the second threshold and the average value of the histogram is not less than the compression determination value, the count direction integration data is obtained as in the first and second embodiments. The maximum detected value is specified based on a histogram obtained by compressing and compressing the data in the integration direction of the measured value, and the distance from the own device to an object around the vehicle is calculated. Thereby, the same effect as 1st and 2nd embodiment can be acquired. That is, by appropriately securing the input dynamic range, it is possible to appropriately calculate the distance from the own device to the object around the vehicle, and to suppress an increase in memory capacity for storing the histogram.
又、レーダー装置1において、ヒストグラムの最大値が第2の閾値を超え、更にヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると、計数値の積算方向のデータを圧縮せずに後段の処理に移行するようにした。これにより、外乱光と反射光との弁別が十分であると想定される場合には、データを圧縮する処理を省略することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に且つ迅速に算出することができる。 Further, in the radar device 1, when the maximum value of the histogram exceeds the second threshold value and the average value of the histogram is less than the compression determination value, the data in the integration direction of the count value is not compressed and the process proceeds to the subsequent process. I tried to do it. As a result, when it is assumed that the discrimination between disturbance light and reflected light is sufficient, the process of compressing the data is omitted, so that the distance from the own device to the object around the vehicle can be appropriately and quickly obtained. Can be calculated.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について、図18及び図19を参照して説明する。尚、上記した第1から第3の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第4の実施形態は、ヒストグラムの最小値を第3の閾値と比較する構成である。ヒストグラムの最小値とは、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値のうちの最小の値であり、ヒストグラムの特徴値の1つである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description is abbreviate | omitted about the same part as the above-mentioned 1st-3rd embodiment, and a different part is demonstrated. In the fourth embodiment, the minimum value of the histogram is compared with the third threshold value. The minimum value of the histogram is the minimum value of the integrated values of received light from time (0) to time (maxbin), and is one of the characteristic values of the histogram.
ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値(hist[0:maxbin])、外乱光量値(base)、第3の閾値(thre3)、減算値(sub)を初期化する(A31)。具体的には、ヒストグラム生成部32は、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値を「0」に設定し、外乱光量値を「0」に設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.1)を乗じた値を第3の閾値として設定し、メモリ最大値に定数(例えば0.1)を乗じた値を減算値として設定する(hist[0:maxbin-1]=0,base=0,thre3=maxnum*0.1,sub=maxnum*0.1)。
When the
次いで、ヒストグラム生成部32は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると(A32:NO)、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最小値が第3の閾値を超えたか否かを判定する(最終時刻&&hist_min>thre3?)(A33)。ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの最大値が第3の閾値を超えていないと判定し(A33:NO)、データ生成回路44からデータを入力したと判定すると(A34:YES)、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その加算した値を新たな受光積算値として設定し(hist[T]+=D)(A35)、上記したステップA32に戻る。一方、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最小値が第3の閾値を超えたと判定すると(A33:YES)、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算する(hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub)(A36)。
Next, when the
以上の処理により、ヒストグラム生成部32は、1回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最小値が第3の閾値を超えると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このときも、ヒストグラム生成部32は、受光積算値から減算したデータを別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。
With the above processing, when the
図19は、ヒストグラム生成部32が生成するヒストグラムの推移を示している。ヒストグラム生成部32は、1回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第2の閾値を超えると、時間(0)から時間(maxbin)までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部32は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、2回目の計測を開始する。
FIG. 19 shows the transition of the histogram generated by the
以上に説明したように第4の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置1において、ヒストグラムの最小値が第3の閾値を超えると、第1から第3の実施形態と同様に、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、第1から第3の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。 As described above, according to the fourth embodiment, the following operational effects can be obtained. In the radar apparatus 1, when the minimum value of the histogram exceeds the third threshold value, the data in the integration direction of the count value is compressed and the data in the integration direction of the measured value is converted as in the first to third embodiments. The maximum detection value is specified based on the compressed histogram, and the distance from the device to an object around the vehicle is calculated. Thereby, the same effect as the 1st to 3rd embodiment can be acquired. That is, by appropriately securing the input dynamic range, it is possible to appropriately calculate the distance from the own device to the object around the vehicle, and to suppress an increase in memory capacity for storing the histogram.
(その他の実施形態)
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
本実施形態では、車両に搭載されているレーダー装置1から車両周囲の物体までの距離を算出する構成を例示したが、時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算してヒストグラムを生成し、その生成したヒストグラムに基づいて物理量を算出する構成であれば、車両以外の用途に適用しても良い。
本実施形態では、横軸を時間とする共に縦軸を受光積算値としてヒストグラムを生成する構成を例示したが、横軸と縦軸とを交換しても良く、縦軸を時間とする共に横軸を受光積算値としてヒストグラムを生成しても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
In the present embodiment, the configuration for calculating the distance from the radar device 1 mounted on the vehicle to the object around the vehicle is exemplified, but the measurement value obtained at a predetermined detection time by repeating the time measurement is displayed on the time bin. As long as the histogram is generated by adding to and the physical quantity is calculated based on the generated histogram, it may be applied to uses other than the vehicle.
In the present embodiment, the configuration is illustrated in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the received light integrated value and the histogram is generated. However, the horizontal axis and the vertical axis may be interchanged, and the vertical axis is time and horizontal. A histogram may be generated with the axis as the integrated light reception value.
本実施形態では、例えば計測時間が予め設定されている検出時間に到達しておらず、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生するまでヒストグラムの特徴値を閾値と比較する構成を例示したが、検出時間の任意の部分でヒストグラムの特徴値を閾値と比較する構成でも良い。即ち、検出時間の任意の部分で本発明によるヒストグラムの特徴値を閾値と比較してデータを圧縮する処理を行い、検出時間の残りの部分で従来の処理(ヒストグラムの特徴値を閾値と比較せずにデータを圧縮しない処理)を行っても良い。このような構成でも、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制しつつ、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができる。即ち、検出時間の全体でなくとも少なくとも一部で本発明を適用することで、上記した作用効果を得ることができる。 In the present embodiment, for example, the measurement time has not reached the preset detection time, and the configuration in which the histogram feature value is compared with the threshold value until the histogram generation processing end command is generated is exemplified. A configuration may be used in which the feature value of the histogram is compared with a threshold value in an arbitrary portion of the above. That is, the process of compressing the data by comparing the histogram feature value according to the present invention with the threshold value at any part of the detection time, and the conventional process (compare the histogram feature value with the threshold value) at the remaining part of the detection time. Without processing the data compression). Even in such a configuration, it is possible to appropriately calculate the distance from the own device to an object around the vehicle while suppressing an increase in memory capacity for storing the histogram. That is, by applying the present invention at least a part of the detection time, not the entire detection time, the above-described effects can be obtained.
本実施形態では、各受光積算値から減算値を減算してデータを圧縮する構成を例示したが、各受光積算値を定数で除算してデータを圧縮しても良い。
一次元スキャナ3の走査速度が速く、単位走査時間内でのレーザー光の発光回数が少ない場合には、二次元画素アレイ11の受光面RP上において反射光が照射される列を間引くように、インターレース方式で走査する構成としても良い。反射光が照射される列を間引くことで、間引かれた列分のデータを記憶する必要がなくなり、データ記憶部35における記憶容量の増大を抑制することができる。
In the present embodiment, the configuration in which the subtracted value is subtracted from each received light integrated value to compress the data is exemplified, but each received light integrated value may be divided by a constant to compress the data.
When the scanning speed of the one-
リードアウト回路18を構成する要素の一部(例えばインバータ22及びバッファ23)を配線で延長し、二次元画素アレイ11の受光面RPの外側に設置される構成としても良い。この場合、配線で延長すると信号の遅延が大きくなり、画素データ処理部15に接続されている同一行の画素13同士の間でも画素13と画素データ処理部15との間を伝達する信号の伝達時間の差が大きくなる可能性があるので、同一行の画素13同士の間での伝達時間の差を補正する機構を設けても良い。更に、リードアウト回路18を構成する要素の一部を、貫通ビア又は裏面照射等により、二次元画素アレイ11の受光面RPの裏側に設置しても良い。
A part of the elements constituting the lead-out circuit 18 (for example, the
図面中、1はレーダー装置(演算装置)、2は光源(発光手段)、17は受光素子(受光手段)、30は受光数特定部(受光数特定手段)、31は時間計測部(時間計測手段)、32はヒストグラム生成部(ヒストグラム生成手段)、33は距離算出部(物理量算出手段)、34はSN比算出部(SN比算出手段)である。 In the drawings, 1 is a radar device (arithmetic unit), 2 is a light source (light emitting means), 17 is a light receiving element (light receiving means), 30 is a light receiving number specifying unit (light receiving number specifying unit), and 31 is a time measuring unit (time measuring). Means), 32 is a histogram generator (histogram generator), 33 is a distance calculator (physical quantity calculator), and 34 is an SN ratio calculator (SN ratio calculator).
Claims (14)
前記ヒストグラム生成手段により生成されたヒストグラムに基づいて物理量を算出する物理量算出手段(33)と、を備え、
前記ヒストグラム生成手段は、前記検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が少なくとも閾値を超えたときに、ヒストグラムにおける前記計測値から減算値を減算して当該計測値の積算方向のデータを圧縮し、減算したデータを、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ領域とは別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させ、
前記物理量算出手段は、前記ヒストグラム生成手段により前記計測値の積算方向のデータが圧縮されたヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定し、その特定した最頻値に対応する時間を特定して物理量を算出することを特徴とする演算装置(1)。 A histogram generation means (32) for adding a measurement value obtained at a predetermined detection time by repeating time measurement to a time bin, and generating a histogram based on the time and an integrated value that is an integration of the measured value; ,
Physical quantity calculating means (33) for calculating a physical quantity based on the histogram generated by the histogram generating means,
The histogram generation means subtracts from the measurement value in the histogram when the histogram characteristic value at the time when the addition of the measurement value obtained at a predetermined time which is a part of the detection time is over at least a threshold value The value is subtracted to compress the data in the integration direction of the measurement value , and the subtracted data is stored as disturbance light quantity value data in a memory area different from the memory area for storing the histogram,
The physical quantity calculating means specifies a mode value for time measurement based on a histogram obtained by compressing data in the integration direction of the measurement value by the histogram generation unit, and specifies a time corresponding to the specified mode value. An arithmetic unit (1) characterized in that a physical quantity is calculated.
前記ヒストグラム生成手段は、ヒストグラムの特徴値として、総和値、平均値、中央値、最大値及び最小値のうちの少なくとも何れかを用いることを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 1,
The histogram generating means uses at least one of a total value, an average value, a median value, a maximum value, and a minimum value as a feature value of the histogram.
前記ヒストグラム生成手段により前記計測値の積算方向のデータが圧縮された圧縮結果に基づいてSN比を算出するSN比算出手段(34)を備えたことを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to claim 1 or 2,
An arithmetic unit comprising an SN ratio calculating means (34) for calculating an SN ratio based on a compression result obtained by compressing the data in the integration direction of the measurement values by the histogram generating means.
前記ヒストグラム生成手段は、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の最大値に基づいて決定した値を前記閾値として用いることを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 3,
The calculation device, wherein the histogram generation means uses a value determined based on a maximum value of a memory capacity for storing a histogram as the threshold value.
前記ヒストグラム生成手段は、過去の圧縮結果に基づいて決定した値を前記閾値として用いることを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 3,
The histogram generating means uses a value determined based on a past compression result as the threshold value.
前記ヒストグラム生成手段は、ヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータの圧縮を減算又は除算により行うことを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 5,
The arithmetic unit characterized in that the histogram generation means compresses data in the integration direction of the measurement values in the histogram by subtraction or division.
前記ヒストグラム生成手段は、時間計測の繰り返しの途中でヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータの圧縮を行うことを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 6,
The calculation device, wherein the histogram generation means compresses data in the integration direction of the measurement values in the histogram in the middle of repetition of time measurement.
前記ヒストグラム生成手段は、前記検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が閾値を超え、更にヒストグラムの別の特徴値が圧縮判定値以上であるときに、ヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータを圧縮することを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 7,
The histogram generating means has a feature value of the histogram that exceeds the threshold when the addition of the measurement value obtained in a predetermined time that is a part of the detection time is exceeded, and another feature value of the histogram is a compression determination value. When it is above, the arithmetic apparatus which compresses the data of the integration direction of the said measured value in a histogram.
前記ヒストグラム生成手段は、前記検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が閾値を超えたが、ヒストグラムの別の特徴値が圧縮判定値未満であるときには、ヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータを圧縮しないことを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to claim 8,
The histogram generation means has detected that the feature value of the histogram at the time when the addition of the measurement value obtained at a predetermined time which is a part of the detection time has exceeded the threshold value, but another feature value of the histogram is compressed. When the value is less than the value, the calculation device is characterized in that the data in the integration direction of the measurement value in the histogram is not compressed.
前記物理量算出手段は、前記ヒストグラム生成手段がヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータを圧縮しなかったときには、その積算方向のデータが圧縮されなかったヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定し、その特定した最頻値に対応する時間を特定して物理量を算出することを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to claim 9,
When the histogram generation unit does not compress the integration direction data of the measurement value in the histogram, the physical quantity calculation unit specifies a mode value of time measurement based on the histogram in which the integration direction data is not compressed. And calculating a physical quantity by specifying a time corresponding to the specified mode value.
前記ヒストグラム生成手段は、横軸を時間とすると共に縦軸を積算値としてヒストグラムを生成することを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 10,
The histogram generating means generates a histogram with the horizontal axis as time and the vertical axis as an integrated value.
前記物理量算出手段は、最頻値が算出判定値以上であることを条件として物理量を算出することを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 11,
The arithmetic unit according to claim 1, wherein the physical quantity calculation means calculates the physical quantity on condition that the mode value is equal to or greater than a calculation determination value.
前記物理量算出手段は、算出判定値以上である最頻値が複数のときには、その複数の最頻値のそれぞれに対応する時間のうち最小の時間を特定して物理量を算出することを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 11,
The physical quantity calculating means calculates a physical quantity by specifying a minimum time among times corresponding to each of the plurality of mode values when there are a plurality of mode values that are equal to or greater than a calculation determination value. Arithmetic unit.
パルス光を発光する発光手段(2)と、
前記発光手段から発光されたパルス光が物体で反射した反射光を受光する受光手段(17)と、
前記受光手段に反射光が受光されたタイミングを特定すると共に、反射光の受光を検出した前記受光手段の個数を受光数として特定する受光数特定手段(30)と、
前記発光手段からパルス光が発光されたタイミングから前記受光手段に反射光が受光されたタイミングまでの時間を飛行時間として計測する時間計測手段(31)と、を備え、
前記ヒストグラム生成手段は、前記時間計測手段により計測された飛行時間と、前記受光数特定手段により特定された受光数の積算である受光積算値とに基づいてヒストグラムを生成し、
前記物理量算出手段は、自装置から装置周囲の物体までの距離を物理量として算出することを特徴とする演算装置。 In the arithmetic unit according to any one of claims 1 to 13,
A light emitting means (2) for emitting pulsed light;
A light receiving means (17) for receiving the reflected light reflected from the object by the pulsed light emitted from the light emitting means;
A light receiving number specifying means (30) for specifying the timing at which the reflected light is received by the light receiving means and specifying the number of the light receiving means that has detected the reception of the reflected light as the number of received light;
A time measuring means (31) for measuring the time from the timing when the pulsed light is emitted from the light emitting means to the timing when the reflected light is received by the light receiving means as flight time,
The histogram generating means generates a histogram based on a flight time measured by the time measuring means and a received light integrated value that is an integration of the received light number specified by the received light number specifying means,
The arithmetic apparatus according to claim 1, wherein the physical quantity calculating means calculates a distance from the apparatus to an object around the apparatus as a physical quantity.
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