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Dokumentenidentifikation DE60203661T2 02.03.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001239298
Titel Verfahren und Radar zur Abstandsdetektion eines Zieles
Anmelder Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Nakanishi, Motoi, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Ishii, Toru, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Takakuwa, Ikuo, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Nishimura, Tetsu, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 60203661
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.03.2002
EP-Aktenzeichen 020048633
EP-Offenlegungsdatum 11.09.2002
EP date of grant 13.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse G01S 7/41(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G01S 13/93(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      G01S 13/42(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Radar zum Erfassen eines Fahrzeugs oder dergleichen durch ein Verwenden von z. B. Funkwellen im Millimeterwellenband.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Ein bekanntes Radar, das an einem Fahrzeug, wie z. B. einem Automobil, befestigt ist, um z. B. die Entfernung zwischen Automobilen zu messen, ist in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2000-338222, offenbart.

Das in der obigen Veröffentlichung offenbarte Radar kann Strahlen durch eine Strahlabtasteinrichtung in drei Richtungen richten. Wenn ein Zielobjekt (im Folgenden als das Ziel bezeichnet) in einer Mehrzahl von Strahlrichtungen erfasst wird, berechnet das Radar den Winkel des Ziels gemäß den Reflektiert-Signal-Intensitäten, die der Mehrzahl von Richtungen entsprechen. Wenn das Ziel in nur einer einzigen Richtung erfasst wird, bestimmt das Radar, dass der Winkel des Ziels gleich dem vorbestimmten Winkel ist.

Das im Vorhergehenden beschriebene Radar ist jedoch nicht in der Lage, das Ziel mit einer höheren Auflösung zu verfolgen als bei einem Fall, bei dem das Ziel innerhalb der Breite eines Erfassungsfunkwellenstrahls erfasst wird. Da der Winkel, der der höchsten Reflektiert-Signal-Intensität entspricht, nicht unbedingt die Mitte des Ziels anzeigt, ist die Genauigkeit eines Herausfindens der Richtung des Ziels gering.

Die EP 0 899 582 A2 offenbart ein Motorfahrzeugobjekterfassungsverfahren. Ein Erstreckungswinkel eines identifizierten Ziels wird genau bestimmt durch ein Anwenden einer Punktquellenstreueridentifikationstechnik bei Daten an der Peripherie einer zusammengesetzten Rückgabe, wobei eine sequentielle Leitstrahldrehungswinkelschätzungstechnik verwendet wird. Die sequentielle Leitstrahldrehung wird bei einem Extrapolieren von aufeinander folgenden Peripherierückgaben angewendet, um einen Streuer über die Peripherierückgaben hinaus zu lokalisieren, als ein Mittel zum Identifizieren der Kanten und des Erstreckungswinkels eines großen Objekts, das durch eine zusammengesetzte Rückgabe gekennzeichnet ist. Um einen Winkelschwerpunkt für ein gegebenes Profil zu bestimmen, werden Produkte von Winkel mal Amplitude summiert, und die Summe wird durch eine Summe der Amplituden in dem Profil geteilt.

Die EP 0 773 452 A1 offenbart eine Radarvorrichtung zum Erfassen einer Richtung einer Mitte eines Ziels. Eine Mittenrichtungsbestimmeinheit erfasst ein Verteilungsmuster der empfangenen Reflexionsstrahlen und führt eine Ähnlichkeitsnäherung des Verteilungsmusters unter Verwendung einer Antennenrichtung oder eines Verstärkungsmusters der Radareinheit durch, um ein genähertes Verteilungsmuster zu erzeugen und eine Richtung einer Mitte des Ziels basierend auf einer Spitze des genäherten Verteilungsmusters zu bestimmen.

Die EP 0 916 968 A2 offenbart ein FM-CW-Radarsystem, bei dem ein Schaltsteuersignal von einer Signalverarbeitungseinheit geliefert wird, um ein Sendeausgangssignal einer Sendeeinheit eine vorbestimmte Zeit lang aufzuhalten, wodurch eine Kriechrauschkomponente zwischen Sendung und Empfang verringert wird. Druckschrift D3 offenbart weder eine Einrichtung zum Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten, wobei jede der Reflektiert-Signal-Intensitäten für einen vorbestimmten Einheitswinkel erfasst wird durch ein Verändern der Richtung eines Erfassungsfunkwellenstrahls innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs, noch offenbart dieselbe eine Einrichtung zum Durchführen von Gleitender-Mittelwert-Prozessen zum Erhalten von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist.

Die US-A-5,625 offenbart eine Radarausrüstung und ein Verfahren für ihren Betrieb, wobei sich Objektspuren, die aus Objektfrequenzen gebildet sind, zurück über eine Mehrzahl von Messzyklen erstrecken und verwendet werden, um geschätzte Werte für die gemessenen Werte der Objektfrequenzen zu bilden, die bei den nächsten Messzyklen zu erwarten sind.

Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen und ein Radar mit höherer Positionserfassungsgenauigkeit zu liefern. Das Verfahren und das Radar sind in der Lage, die Richtung des Ziels mit einer höheren Auflösung zu erfassen als bei einem Fall, bei dem das Ziel innerhalb der Breite des Erfassungsfunkwellenstrahls erfasst wird. Ferner sind das Verfahren und das Radar in der Lage, das Problem zu lösen, das auftritt, wenn die höchste Reflektiert-Signal-Intensität nicht der Mitte des Ziels entspricht.

Das Radar weist eine Einrichtung zum Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten auf, wobei jede der Reflektiert-Signal-Intensitäten für einen vorbestimmten Einheitswinkel erhalten wird durch ein Verändern der Richtung eines Strahls innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs. Das Radar weist ferner eine Einrichtung zum Erfassen von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist, auf.

Wenn die Breite des Strahls größer ist als der Einheitswinkel, der für ein Strahlabtasten vorbestimmt ist (im Folgenden als der Abstand zwischen den Strahlen bezeichnet), oder wenn das Ziel größer ist als der Abstand zwischen den Strahlen, werden die Signale, die von dem Ziel reflektiert werden, im Allgemeinen fortwährend mit dem Strahlabtasten erfasst. Das heißt, die reflektierten Signale werden durch eine benachbarte Mehrzahl von Strahlen erfasst.

Die Reflektiert-Signal-Intensitäten variieren jedoch stark abhängig von der Form oder der Richtung des Ziels. Deshalb ist die Intensität des Signals, das von der Mitte des Ziels reflektiert wird, d. h. die Reflektiert-Signal-Intensität des mittleren der im Vorhergehenden beschriebenen Mehrzahl von Strahlen, nicht unbedingt die höchste. Die Reflektiert-Signal-Intensitäten, die sich gemäß der Veränderung des Winkels der Strahlen verändern, bilden jedoch eine spitzenähnliche Form, unabhängig von der Reflektiert-Signal-Intensität jedes der Strahlen. Wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, werden die gleitenden Mittelwerte der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden der vorbestimmten Winkelbreite als der mittleren Breite für die gegebene Entfernung berechnet. Dementsprechend sind die erhaltenen Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, die die Form des Ziels zeigt, das durch die Strahlen projiziert wird, durch die Richtung des Ziels unbeeinflusst.

Das Radar weist ferner eine Einrichtung zum Erfassen einer Richtung der höchsten Reflektiert-Signal-Intensität von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung auf. Dementsprechend wird die Richtung, die der Mitte des Ziels entspricht, durch einfache Prozesse erfasst.

Das Radar weist ferner eine Einrichtung zum Erfassen einer Richtung, die dem Baryzentrum der Reflektiert-Signal-Intensitäten entspricht, von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung auf. Dementsprechend wird die Mittenrichtung des Ziels genauer erfasst durch ein Erfassen des Ziels innerhalb eines Bereichs, der kleiner ist als der Abstand zwischen den Strahlen. Das heißt, das Ziel kann in einem Bereich erfasst werden, der enger ist als der Abstand zwischen den Strahlen. Dies bedeutet, dass das Ziel ohne ein Verwenden des Abstands zwischen den Strahlen als der Einheit der Erfassung erfasst werden kann.

Das Radar weist ferner eine Einrichtung zum Erfassen einer Richtung, die der Mitte eines Winkelbereichs entspricht, wo die Reflektiert-Signal-Intensitäten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung auf. Es sei angenommen, dass Signale von dem Ziel in einer geringen Entfernung reflektiert werden und innerhalb eines breiten Winkelbereichs beobachtet werden. In einem derartigen Fall bilden die gleitenden Mittelwerte, die aus den reflektierten Signalen berechnet werden, keine steile Spitze. Die im Vorhergehenden beschriebene Einrichtung erfasst jedoch ohne Weiteres die Mittenrichtung des Ziels. Die im Vorhergehenden beschriebene Einrichtung entfernt reflektierte Signale, die geringe Intensitäten aufweisen, oder reflektierte Signale, die durch etwas anderes als das Ziel erzeugt worden sind, und reflektierte Signale, die für das Erfassen der Mittenrichtung des Ziels nicht wichtig sind, wodurch die Mittenrichtung des Ziels ohne Weiteres erfasst wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die mittlere Breite, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, verringert, zumindest in der Nähe beider Enden des Erfassungswinkelbereichs mit zunehmender Nähe zu beiden Enden, wodurch die Gleitender-Mittelwert-Prozesse selbst in der Nähe beider Enden des Erfassungswinkelbereichs durchgeführt werden können. Dementsprechend kann die Richtung des Ziels innerhalb des gesamten Erfassungswinkelbereichs erfasst werden.

Ferner wird bei dieser Erfindung die mittlere Breite, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, verringert, wenn die Entfernung zwischen dem Radar und dem zu erfassenden Ziel zunimmt. Dies bedeutet, dass der gleitende Mittelwert der Anzahl der Strahlen entspricht, die das Ziel anstrahlen. Die Anzahl der Strahlen wird gemäß der Entfernung zwischen einer Antenne und dem Ziel bestimmt. Dementsprechend wird ein Problem der schwankenden Genauigkeit eines Herausfindens der Richtung des Ziels, das sich aus der sich verändernden Entfernung zwischen der Antenne und dem Ziel ergibt, gelöst.

Gemäß einem Aspekt weist das Radar eine Erfassungsschaltung zum Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten von reflektierten Signalen von einem Ziel auf, wobei die Erfassungsschaltung eine Antenne, einen Zirkulator, einen Mischer und einen Zwischenfrequenzverstärker (IF-Verstärker) umfasst, wobei die Antenne die reflektierten Signale empfängt und dieselben an den Zirkulator liefert, der Mischer das reflektierte Signal von dem Zirkulator empfängt und das reflektierte Signal mit einem Signal mischt, das proportional zu einem gesendeten Signal ist, um ein IF-Signal zu erzeugen, und der IF-Verstärker das IF-Signal verstärkt, und wobei jede der Reflektiert-Signal-Intensitäten für einen vorbestimmten Einheitswinkel erfasst wird durch ein Verändern der Richtung eines Erfassungsfunkwellenstrahls innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs; und eine programmierte CPU zum Durchführen von Gleitender-Mittelwert-Prozessen zum Erhalten von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist.

Das Verfahren zum Bestimmen der Entfernung zu einem Ziel weist ein Senden eines Erfassungsfunkwellenstrahls zu dem Ziel; ein Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten von Signalen, die von dem Ziel reflektiert werden, wobei jede der Reflektiert-Signal-Intensitäten für einen vorbestimmten Einheitswinkel erfasst wird durch ein Verändern der Richtung des Erfassungsfunkwellenstrahls innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs; und ein Durchführen von Gleitender-Mittelwert-Prozessen zum Erhalten von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist, auf.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich, die auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)

1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Radars gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

2 zeigt die Positionsbeziehung zwischen einer Antenne, Strahlen und einem Ziel;

3A zeigt ursprüngliche Reflektiert-Signal-Intensitäten, d. h. Reflektiert-Signal-Intensitäten, die noch keinen Gleitender-Mittelwert-Prozessen unterzogen wurden;

3B zeigt Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, die durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten erhalten werden, um zu veranschaulichen, wie die Richtung des Ziels erfasst wird;

3C zeigt die Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, um zu veranschaulichen, wie die Richtung des Ziels erfasst wird;

4 zeigt Prozesse, die durch eine CPU des Radars gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;

5A zeigt ursprüngliche Reflektiert-Signal-Intensitäten, d. h. Reflektiert-Signal-Intensitäten, die noch keinen Gleitender-Mittelwert-Prozessen unterzogen wurden, um zu veranschaulichen, wie die Richtung des Ziels durch ein Radar gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel erfasst wird;

5B zeigt Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, die durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten erhalten werden, um zu veranschaulichen, wie die Richtung des Ziels durch das Radar gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfasst wird;

5C zeigt die Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, um zu veranschaulichen, wie die Richtung des Ziels durch das Radar gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfasst wird;

6 zeigt Prozesse, die durch eine CPU des Radars gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;

7A zeigt ursprüngliche Reflektiert-Signal-Intensitäten, d. h. Reflektiert-Signal-Intensitäten, die noch keinen Gleitender-Mittelwert-Prozessen unterzogen wurden, um zu veranschaulichen, wie die Position des Ziels durch ein Radar gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel erfasst wird;

7B zeigt Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, die durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten erhalten werden, um zu veranschaulichen, wie die Position des Ziels durch das Radar gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel erfasst wird;

7C zeigt die Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung, um zu veranschaulichen, wie die Position des Ziels durch das Radar gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel erfasst wird;

8A zeigt, wie Gleitender-Mittelwert-Prozesse in der Nähe beider Enden eines Erfassungswinkelbereichs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;

8B zeigt ebenfalls, wie Gleitender-Mittelwert-Prozesse in der Nähe beider Enden des Erfassungswinkelbereichs gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden; und

9 veranschaulicht eine mittlere Breite, die für Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, die für ein Radar gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung

Die Konfiguration eines Radars gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1, 2, 3A, 3B und 3C und 4 beschrieben.

1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Radars zeigt. Das Radar weist einen spannungsgesteuerten Oszillator 1 (im Folgenden als der VCO 1 bezeichnet), ein Trennglied 2, ein Kopplungselement 3, einen Zirkulator 4, eine Antenne 5, einen Mischer 6, eine IF-Verstärkungsschaltung 7, einen Analog-Digital-Wandler 8 (im Folgenden als der AD-Wandler 8 bezeichnet), eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 9 und einen Digital-Analog-Wandler 10 (im Folgenden als der DA-Wandler 10 bezeichnet) auf. 1 zeigt auch ein Objektziel (im Folgenden als das Ziel bezeichnet).

Der VCO 1 schwingt und sendet ein Signal an das Trennglied 2. Der VCO 1 ändert die Schwingungsfrequenz gemäß einem Steuerspannungsausgangssignal von dem DA-Wandler 10. Das Trennglied 2 sendet das Signal an das Kopplungselement 3. Das Kopplungselement 3 sendet das Signal an den Zirkulator 4. Das Kopplungselement 3 sendet einen Teil des Signals mit einem vorbestimmten Verteilungsverhältnis an den Mischer 6. Dieser Teil des Signals fungiert als ein Lokalsignal Lo. Der Zirkulator 4 sendet das Signal, das von dem Kopplungselement 3 gesendet wird, an die Antenne 5. Die Antenne 5 strahlt einen Millimeterwellenstrahl (im Folgenden als der Strahl bezeichnet) in eine gegebene Richtung, wobei der Strahl eine Kontinuierliche-Welle-Frequenz bildet, die durch den VCO 1 moduliert wird. Ferner empfängt die Antenne 5 ein reflektiertes Signal aus der gleichen Richtung und sendet das reflektierte Signal an den Zirkulator 4. Die Antenne 5 verändert periodisch die Richtung des Strahls innerhalb eines vorbestimmten Erfassungswinkelbereichs. Auf ein Empfangen des reflektierten Signals von der Antenne 5 hin sendet der Zirkulator 4 das reflektierte Signal an den Mischer 6. Übrigens verhindert das Trennglied 2, wenn das reflektierte Signal durch die Antenne eintritt, dass das reflektierte Signal in den VCO 1 eintritt.

Der Mischer 6 mischt das Lokalsignal Lo, das von dem Kopplungselement 3 gesendet wird, mit dem reflektierten Signal, das von dem Zirkulator 4 gesendet wird. Dann gibt der Mischer 6 ein Zwischenfrequenzsignal (im Folgenden als das IF-Signal bezeichnet) aus und sendet das IF-Signal an die IF-Verstärkungsschaltung 7. Die IF-Verstärkungsschaltung 7 verstärkt das IF-Signal um eine vorbestimmte Verstärkung, die gemäß der Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel variiert, und sendet das IF-Signal an den AD-Wandler 8. Der AD-Wandler 8 verwandelt das verstärkte Spannungssignal in digitale Daten und sendet die digitalen Daten an die CPU 9. Die CPU 9 speichert vorübergehend so viele digitale Daten, wie für zumindest eine Abtastung benötigt werden. Und zwar entspricht die Menge digitaler Daten einer Mehrzahl von Strahlen innerhalb des vorbestimmten Erfassungswinkelbereichs. Dann berechnet die CPU 9 die Richtung des Ziels, zentriert an der Antenne 5. Die CPU 9 berechnet ferner die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel und die relative Geschwindigkeit des Ziels zu der Antenne 5. Ferner gibt die CPU 9 sequentiell die digitalen Daten oder das digital modulierte Signal an den DA-Wandler 10 aus. Folglich wird die Schwingungsfrequenz des VCO 1 fortwährend frequenzmoduliert, wodurch die Schwingungsfrequenz Dreieckwellen bildet.

2 zeigt die Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug als dem Ziel, der Antenne 5, Strahlen b-n bis b-2, Strahlen b-1, b0, b+1 und Strahlen b+2 bis b+n. Diese Figur ist bereitgestellt, um die Positionsbeziehungen zwischen dem Fahrzeug, der Antenne 5 und den Strahlen zu veranschaulichen. Die Strahlen sind Funkwellen, die durch die Antenne 5 ausgestrahlt werden. Die Antenne 5 wird innerhalb des Erfassungswinkelbereichs zum Durchführen einer Strahlabtastung gelenkt.

Die 3A, 3B und 3C veranschaulichen, wie sich Reflektiert-Signal-Intensitäten gemäß der Strahlabtastung ändern. 3A zeigt die ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten. Im Folgenden zeigt das Wort „ursprünglich" an, dass die Reflektiert-Signal-Intensitäten noch keinen Gleitender-Mittelwert-Prozessen unterzogen wurden. Die 3B und 3C zeigen die Reflektiert-Signal-Intensitäten, die den Gleitender-Mittelwert-Prozessen unterzogen wurden, wobei die Breite, die fünf Strahlen entspricht, als eine mittlere Breite verwendet wird. Zum Beispiel ist die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b-4, der in den 3B und 3C gezeigt ist, der Mittelwert der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der fünf Strahlen b-6 bis b-2. Der Strahl b-3 in den 3B und 3C ist der Mittelwert der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der fünf Strahlen b-5 bis b-1. Auf ähnliche Weise ist die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b0, der in den 3B und 3C gezeigt ist, der Mittelwert der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der fünf Strahlen b-2 bis b+2.

Wie es in 2 gezeigt ist, werden die Strahlen in einer Richtung abgestrahlt, die sich zu dem Fahrzeug hin neigt. Das heißt, die Seiten, die Vorderseite und die Rückseite des Fahrzeugs sind zu den Achsen der Strahlen hin geneigt. In einem derartigen Fall sind die Reflektiert-Signal-Intensitäten der Strahlen niedrig. Wenn die Strahlen jedoch senkrecht zu einem bestimmten Teil des Fahrzeugs, z. B. einem Eckteil des Fahrzeugs, strahlen, sind die erhaltenen Reflektiert-Signal-Intensitäten, die dem Eckteil entsprechen, hoch. Nachfolgend, wie es in 3A gezeigt ist, entspricht die Richtung des Strahls, wo die Reflektiert-Signal-Intensität am höchsten ist, nicht der Mitte des Fahrzeugs, das durch die Strahlen projiziert wird.

Die Veränderung der Reflektiert-Signal-Intensität wird jedoch für jeden Strahl durch ein Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse geglättet, wobei eine vorbestimmte Winkelbreite als die mittlere Breite zum Berechnen des gleitenden Mittelwerts der Reflektiert-Signal-Intensitäten verwendet wird. Nachfolgend, wie es in den 3B und 3C gezeigt ist, werden Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung (im Folgenden als die Intensitätsverteilungsdaten bezeichnet) erhalten. Die Intensitätsverteilungsdaten bilden eine spitzenähnliche Form.

In 3B wird die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b+2, die durch ein Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse erhalten wird, am höchsten und ist mit einem Kreis markiert. Das heißt, die Richtung des Strahls b+2 wird als die Richtung des Ziels erfasst.

Bei dem Beispiel, das in 3C gezeigt ist, wird das Baryzentrum der Reflektiert-Signal-Intensitäten, die den Richtungen der Strahlen entsprechen, zum Erfassen der Richtung des Ziels aus den Intensitätsverteilungsdaten erhalten. Das Bezugszeichen P, das in dieser Figur gezeigt ist, stellt die Position des Baryzentrums dar. Gemäß diesem Verfahren zum Erhalten des Baryzentrums kann die Richtung des Ziels, selbst wenn die Anzahl der Strahlen, die auf das Ziel gestrahlt werden, klein ist, genauer erfasst werden als bei dem Fall, bei dem die Richtung des Ziels nur durch ein Erfassen des Teils des Ziels, der durch die Strahlen angestrahlt wird, erfasst wird. Das heißt, bei diesem Verfahren kann sogar die Richtung des Ziels zwischen benachbarten Strahlen erfasst werden.

Wenn die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel 50 bis 100 Meter beträgt, eine geeignete Entfernung zum Verfolgen des Fahrzeugs, kann die mittlere Breite bevorzugt eingestellt werden, um dem Winkelbereich von 1° bis 4° zu entsprechen. Ein Winkel von 1° entspricht der Breite eines normalen Personenkraftwagens (1,7 Meter), und ein Winkel von 4° entspricht der Breite einer Fahrspur (3,5 Meter). Wenn der Winkel zwischen den Strahlen 0,3° beträgt, ist die Breite von 3 bis 13 Strahlen als die mittlere Breite geeignet, die zum Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird.

4 ist ein Flussdiagramm, das die Prozesse zeigt, die durch die CPU 9 durchgeführt werden. Schritte s2 und s3 sind zwischen Schritt s1 und Schritt s4 gezeigt. Die Schritte s1 bis s4 bilden nämlich eine Verarbeitungsschleife, die wiederholt bei vorbestimmten Entfernungen zwischen der Antenne 5 und dem Ziel durchgeführt wird. Zum Beispiel wird die Verarbeitungsschleife zum Erhalten der Intensitätsverteilungsdaten jeden Meter, wenn die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel 10 bis 180 Meter beträgt, 170 mal wiederholt. Bei Schritt s2 wird der gleitende Mittelwert der Reflektiert-Signal-Intensitäten der Strahlen für jede vorbestimmte Entfernung entlang der Richtungen der Strahlen zu dem Ziel hin berechnet unter Verwendung einer vorbestimmten mittleren Breite. Dementsprechend werden die Intensitätsverteilungsdaten erhalten. Bei Schritt s3 wird aus den Intensitätsverteilungsdaten die Richtung des Strahls oder das Baryzentrum der Strahlen, wo die Reflektiert-Signal-Intensität am höchsten ist, als die Richtung des Ziels erfasst.

Die Konfiguration eines Radars gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezugnahme auf die 5A, 5B und 5C und 6 beschrieben.

Die 5A bis 5C zeigen, wie die Reflektiert-Signal-Intensitäten sich gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Strahlabtastung verändern. 5A zeigt die ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten. 5B zeigt die Reflektiert-Signal-Intensitäten, die durch ein Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse erhalten werden, bei denen die Breite von fünf Strahlen als die mittlere Breite verwendet wird. 5C zeigt ein Beispiel, bei dem die Richtung des Ziels durch ein Extrahieren der Strahlen, deren Reflektiert-Signal-Intensitäten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, und durch ein Herausfinden der Richtung, die der Mitte des Winkelbereichs entspricht, erfasst wird.

6 ist ein Flussdiagramm, das die im Vorhergehenden beschriebenen Prozesse zeigt, die durch die CPU 9 durchgeführt werden. Wie bei dem Fall, der in 4 gezeigt ist, bilden Schritt s2, Schritt s3 und Schritt s4, die zwischen Schritt s1 und Schritt s5 gezeigt sind, eine Verarbeitungsschleife, die wiederholt bei vorbestimmten Entfernungen zwischen der Antenne 5 und dem Ziel durchgeführt wird. Bei Schritt s3 werden die Reflektiert-Signal-Intensitäten, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, aus den Intensitätsverteilungsdaten extrahiert, die durch die Gleitender-Mittelwert-Prozesse erhalten werden. Bei Schritt s4 wird die Richtung, die der Mitte des Winkelbereichs entspricht, erfasst. Die Richtung stimmt nicht unbedingt mit den Richtungen der Strahlen überein. Bei dem Beispiel, das in 5C gezeigt ist, wird die Richtung P als die Richtung des Ziels erfasst. Somit wird die Richtung des Ziels gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch ein Erfassen der Richtungen zwischen den Strahlen genauer erfasst als bei dem Fall, bei dem nur die Richtungen der Strahlen erfasst werden.

Ein Radar gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezugnahme auf die 7A, 7B und 7C beschrieben.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der vorbestimmte Schwellenwert zum Auswählen der hohen Reflektiert-Signal-Intensitäten aus den Intensitätsverteilungsdaten verwendet, die durch die Gleitender-Mittelwert-Prozesse erhalten werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert jedoch als der Wert eingestellt, der durch ein Subtrahieren eines vorbestimmten Betrags von dB von dem Spitzenwert oder der höchsten Reflektiert-Signal-Intensität erhalten wird. Der Schwellenwert, der zum Extrahieren eines Winkelbereichs bestimmt ist, bei dem die Reflektiert-Signal-Intensitäten hoch sind, ist nämlich als ein relativer Betrag bezüglich des Spitzenwerts oder der höchsten Reflexionssignalintensität festgelegt. Dementsprechend wird ein Bereich, bei dem die Reflektiert-Signal-Intensitäten hoch sind, stabil aus den Intensitätsverteilungsdaten extrahiert, ohne durch die Größe (Streuquerschnitt) und das Elektromagnetische-Wellen-Reflexionsvermögen des Ziels und die Entfernung zwischen dem Ziel und der Antenne 5 beeinflusst zu werden.

Anschließend wird nun ein Radar gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben.

Wenn die sieben Strahlen als die mittlere Breite zum Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet werden, um die Intensitätsverteilungsdaten zu erhalten, bedeutet dies, dass der Mittelwert von sieben benachbarten Reflektiert-Signal-Intensitäten berechnet wird. An beiden Enden des Erfassungswinkelbereichs beträgt die Anzahl von Reflektiert-Signal-Intensitäten, für die der Mittelwert berechnet wird, jedoch weniger als sieben. Wie es in 8A gezeigt ist, wird die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b-(n-3) durch ein Berechnen des gleitenden Mittelwerts der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der sieben Strahlen b-(n) bis b-(n-6) erhalten. Auf ähnliche Weise wird die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b+(n-3) durch ein Berechnen des gleitenden Mittelwerts der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der sieben Strahlen b+(n) bis b+(n-6) erhalten.

Wie es in 8B gezeigt ist, ist die mittlere Breite der Strahlen, die näher an dem Ende des Erfassungswinkelbereichs sind als der Strahl b-(n-3), kleiner als diejenige des Strahls b-(n-3), und die mittlere Breite der anderen Strahlen, die näher an dem anderen Ende des Erfassungswinkelbereichs sind als der Strahl b+(n-3), ist kleiner als diejenige des Strahls b+(n-3). Zum Beispiel wird die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b-(n-2) durch ein Berechnen des gleitenden Mittelwerts der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der fünf Strahlen b-(n) bis b-(n-4) erhalten. Die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b+(n-2) wird durch ein Berechnen des gleitenden Mittelwerts der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der fünf Strahlen b+(n) bis b+(n-4) erhalten. Ferner wird die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b-(n-1) durch ein Berechnen des gleitenden Mittelwerts der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der drei Strahlen b-(n) bis b-(n-2) erhalten, während die Reflektiert-Signal-Intensität des Strahls b+(n-1) durch ein Berechnen des gleitenden Mittelwerts der ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten der drei Strahlen b+(n) bis b+(n-2) erhalten wird. Hinsichtlich der äußersten Strahlen, d. h. des Strahls b-(n) und des Strahls b+(n), werden die ursprünglichen Reflektiert-Signal-Intensitäten derselben als die Reflektiert-Signal-Intensitäten verwendet. Somit werden die Gleitender-Mittelwert-Prozesse in dem gesamten Erfassungswinkelbereich durchgeführt. Deshalb wird eine Verschmälerung des Erfassungswinkelbereichs verhindert.

Ein Radar gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezugnahme auf 9 veranschaulicht.

Die Länge der Strahlen, d. h. die Richtung, die senkrecht zu der Breite des Erfassungswinkelbereichs ist, verändert sich gemäß der Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel. Deshalb ändert sich die Anzahl von Strahlen, die das Fahrzeug anstrahlen, die der Breite des Fahrzeugs entspricht, gemäß der Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Fahrzeug. Es sei angenommen, dass die mittlere Breite, die für einen Fall geeignet ist, bei dem die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel kurz ist, bei einem Fall verwendet wird, bei dem die Entfernung lang ist, um die Intensitätsverteilungsdaten durch die im Vorhergehenden beschriebenen Gleitender-Mittelwert-Prozesse zu erhalten. In einem derartigen Fall verschlechtert sich die Genauigkeit einer Messung, die innerhalb des Erfassungswinkels durchgeführt wird, da eine Mehrzahl von Fahrzeugen und Objekten auf den Gehwegen innerhalb des Winkelbereichs erfasst wird. Dementsprechend wird die mittlere Breite, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß der Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Fahrzeug verändert, wobei der Winkelbereich, der der Breite des Fahrzeugs oder des Ziels entspricht, als ein Index verwendet wird.

Es sei z. B. angenommen, dass die Breite des Fahrzeugs 1,7 Meter beträgt und der Winkel zwischen den ausstrahlenden Strahlen 0,5° beträgt. Wenn die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Fahrzeug 10 Meter beträgt, ist die Anzahl von Strahlen, die der mittleren Breite entspricht, 19, gemäß der Gleichung: tan–1(1,7/10)/0,5 = 19,3

Außerdem ist, wenn die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Fahrzeug 30 Meter beträgt, die Anzahl von Strahlen, die der mittleren Breite entspricht, sechs, gemäß der Gleichung: tan–1(1,7/30)/0,5 = 6,49

Die Gleichungen zeigen die Anzahl von Strahlen, die der mittleren Breite entspricht, die für mehrere Entfernungen geeignet ist.

Somit kann, wenn die Gleitender-Mittelwert-Prozesse für jede der vorbestimmten Entfernungen durchgeführt werden, die mittlere Breite auch für jede der vorbestimmten Entfernungen eingestellt werden. Nachfolgend wird die Richtung des Ziels, das im Wesentlichen so groß wie angenommen ist, mit hoher Genauigkeit erfasst, ohne dass dies durch die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Ziel beeinflusst würde.

Außerdem ist es besser, eine ungerade Anzahl von Datenwerten zur Durchführung der Gleitender-Mittelwert-Prozesse zu verwenden, da der Mittelwert der Daten auf beiden Seiten der Mittendaten ohne Weiteres berechnet werden kann. Falls die Anzahl von Datenwerten gerade ist, kann die Anzahl von Strahlen verwendet werden, die in Klammern gezeigt ist. Wenn die Entfernung zwischen der Antenne 5 und dem Fahrzeug 150 Meter überschreitet, ist die Anzahl von Strahlen, die für die mittlere Breite geeignet ist, eins. In einem derartigen Fall entspricht der einzige Strahl der mittleren Breite. Deshalb wird die ursprüngliche Reflektiert-Signal-Intensität des einzigen Strahls verwendet, wie sie ist, ohne die Gleitender-Mittelwert-Prozesse durchzuführen.

Der gleitende Mittelwert kann durch einfache Arithmetischer-Mittelwert-Prozesse berechnet werden. Es ist jedoch auch möglich, den Mittelwert durch Gewichteter-Mittelwert-Prozesse zu berechnen durch ein Erhöhen der Gewichtung der Reflektiert-Signal-Intensität, die in der Mitte positioniert ist, und durch ein Reduzieren der Gewichtung der anderen Reflektiert-Signal-Intensität mit abnehmender Nähe zu der Mitte. Somit wird der Glättungseffekt, der erzeugt wird, wenn die mittlere Breite groß ist, verringert. Dementsprechend wird der Spitzenwert der Intensitätsverteilungsdaten ohne Weiteres erfasst.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, werden viele andere Variationen und Modifizierungen und andere Verwendungen für Fachleute ersichtlich werden. Deshalb wird es bevorzugt, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die hier enthaltene spezifische Offenbarung, sondern nur durch die angehängten Ansprüche beschränkt wird.


Anspruch[de]
  1. Ein Radar, das folgende Merkmale aufweist:

    eine Einrichtung (5) zum Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten, wobei jede der Reflektiert-Signal-Intensitäten für einen vorbestimmten Einheitswinkel erfasst wird durch ein Verändern der Richtung eines Erfassungsfunkwellenstrahls (6) innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs; gekennzeichnet durch

    eine Einrichtung (9) zum Durchführen von Gleitender-Mittelwert-Prozessen zum Erhalten von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist.
  2. Ein Radar gemäß Anspruch 1, das ferner eine Einrichtung (s3) zum Erfassen einer Richtung der höchsten Reflektiert-Signal-Intensität von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung aufweist.
  3. Ein Radar gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner eine Einrichtung (s3) zum Erfassen einer Richtung aufweist, die der Mitte eines Winkelbereichs entspricht, wo die Reflektiert-Signal-Intensitäten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung.
  4. Ein Radar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Einrichtung zum Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse allmählich die mittlere Breite verringert, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, zumindest in der Nähe beider Enden des Erfassungswinkelbereichs mit zunehmender Nähe zu beiden Enden.
  5. Ein Radar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Einrichtung zum Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse die mittlere Breite verringert, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, wenn die Entfernung zu einem zu erfassenden Ziel zunimmt.
  6. Ein Radar gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (5) zum Erfassen eine Erfassungsschaltung aufweist zum Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten von reflektierten Signalen von einem Ziel, wobei die Erfassungsschaltung eine Antenne (5), einen Zirkulator (4), einen Mischer (6) und einen Zwischenfrequenzverstärker (7) umfasst, wobei die Antenne (5) die reflektierten Signale empfängt und dieselben an den Zirkulator (4) liefert, der Mischer (6) das reflektierte Signal von dem Zirkulator (4) empfängt und das reflektierte Signal mit einem Signal mischt, das proportional zu einem gesendeten Signal ist, um ein Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen, und der Zwischenfrequenzverstärker (7) das Zwischenfrequenzsignal verstärkt;

    wobei die Einrichtung (5) zum Erfassen eine programmierte zentrale Verarbeitungseinheit (9) aufweist zum Durchführen von Gleitender-Mittelwert-Prozessen zum Erhalten von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist.
  7. Ein Radar gemäß Anspruch 6, bei dem der Zwischenfrequenzverstärker (7) das Zwischenfrequenzsignal durch eine vorbestimmte Verstärkung verstärkt, die gemäß der Entfernung zwischen der Antenne und dem Ziel variiert.
  8. Ein Verfahren zum Bestimmen der Entfernung zu einem Ziel, das folgende Schritte aufweist:

    Senden eines Erfassungsfunkwellenstrahls zu dem Ziel;

    Erfassen von Reflektiert-Signal-Intensitäten von Signalen (6), die von dem Ziel reflektiert werden, wobei jede der Reflektiert-Signal-Intensitäten für einen vorbestimmten Einheitswinkel erfasst wird durch ein Verändern der Richtung des Erfassungsfunkwellenstrahls innerhalb eines Erfassungswinkelbereichs; gekennzeichnet durch

    Durchführen (s2) von Gleitender-Mittelwert-Prozessen zum Erhalten von Daten einer Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung durch ein Berechnen von gleitenden Mittelwerten der Reflektiert-Signal-Intensitäten durch ein Verwenden einer Winkelbreite, die für eine gegebene Entfernung als eine mittlere Breite vorbestimmt ist.
  9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner ein Erfassen (s3) einer Richtung der höchsten Reflektiert-Signal-Intensität von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung aufweist.
  10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner ein Erfassen (s3) einer Richtung aufweist, die der Mitte eines Winkelbereichs entspricht, wo die Reflektiert-Signal-Intensitäten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, von den Daten der Reflektiert-Signal-Intensitätsverteilung für die gegebene Entfernung.
  11. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse allmählich die mittlere Breite verringert, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, zumindest in der Nähe beider Enden des Erfassungswinkelbereichs mit zunehmender Nähe zu beiden Enden.
  12. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Durchführen der Gleitender-Mittelwert-Prozesse die mittlere Breite verringert, die für die Gleitender-Mittelwert-Prozesse verwendet wird, wenn die Entfernung zu einem zu erfassenden Ziel zunimmt.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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