專利名稱：雷達的路上靜止物體探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用雷達探測除車輛以外的路面上靜止物體，例如從行駛的車輛上掉下的物品等的方法。
掃描式雷達在一定的時間內(nèi)，以微小的步長(ステップ)角度使雷達波束從左向右或從右向左轉(zhuǎn)動，進行掃描。然后，在各步長的角度中從本車向前方的車輛發(fā)射波束，接收到來自前方車輛的反射波后進行處理，探測出前方車輛的存在，進而，檢測出與前方車輛的距離和相對速度。
用現(xiàn)有的雷達判斷被探測的目標(biāo)是前方行駛的車輛，或是橋梁和標(biāo)識等道路上方設(shè)置的構(gòu)造物，是前方行駛車輛的情況下，將車輛作為控制對象的目標(biāo)。
另一方面，被檢測出的目標(biāo)是靜止物體的場合，該靜止物體也是在路面上的靜止物體。我們可以認(rèn)為作為路面上存在的靜止物體是從卡車上掉下來的瓦楞紙箱等貨物，和被風(fēng)從路邊吹落下的廣告牌等各種靜止物體。這些道路上的靜止物體的尺寸和形狀是形形色色各不相同的，車輛有的可以駛越過去，也有的不能駛越過去。但是，關(guān)于這些物體的大小和形狀等沒有判斷標(biāo)準(zhǔn)，即使車輛可以駛過前方的在道路上的靜止物體，也將前方的靜止物體認(rèn)作車輛控制對象的目標(biāo)，例如，在進行車輛間距控制的場合，就要進行減速控制等。判定這些靜止物體不是目標(biāo)，可以不作為控制對象考慮；可是，在路面上的靜止物體中也有是不能駛越的物體，那么，在這種情況下，就應(yīng)作為控制對象考慮。
因此，本發(fā)明提供一種用來判斷用雷達探測的路面上靜止的物體是否是不能駛越過的物體，即路上靜止物體的方法。另外，本發(fā)明使用的雷達可以是掃描式的，也可以是非掃描式的。
另外，上述差分的閾值，斜率的閾值相對于目標(biāo)距離而變化。進而，對于上述接收水平，對應(yīng)于相對速度或本車速度，使濾波常數(shù)變化。
另外，本發(fā)明使用的雷達，可以是掃描式的，也可以是非掃描式的。還有，雖然以下說明中使用的是FM-CW雷達，但作為雷達，也不僅限于FM-CW雷達。
本發(fā)明根據(jù)接收水平的變化，用簡單的方法就可以判定目標(biāo)是否為不可以駛越的路上靜止物體。而且，由于這時可以從極大點和極小點的值的差分、斜率、或者極大點或極小點之間的距離判定，所以，可以從其中進行選擇。進而也可以組合這些方法，另外，由于閾值對應(yīng)于目標(biāo)距離和相對速度變化閾值，所以，可以更準(zhǔn)確地進行判定。


圖1是展示使用雷達的車輛間距控制裝置的結(jié)構(gòu)概要的圖。
圖2是展示圖1中信號處理電路3的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是作為FM-CW雷達一例展示FM-CW雷達的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是展示當(dāng)路面上有靜止物體存在時，從車輛發(fā)射的波束如何到達靜止物體，并被反射回來的圖。
圖5是展示當(dāng)路面上的靜止物體的尺寸大，產(chǎn)生多通路的情況下，相對于車輛到物體的距離的雷達反射信號的接收水平變化的曲線圖。
圖6是展示極大點間或極小點間的圖。
圖7是展示對應(yīng)距離如何改變閾值的圖示。
圖8是展示圖5中所示曲線圖的接收水平如何隨相對速度被標(biāo)繪的圖示。
圖9是相對速度和閾值的關(guān)系曲線圖。
圖10是展示在接收信號中含有噪聲的情況下，相對于距離的接收水平變化的圖示。
圖11是展示在圖10所示的曲線圖中加有信號接收定時和濾波時的接收信號的水平的圖示。
圖12是展示濾波常數(shù)如何對應(yīng)相對速度變化的圖示。
圖13是展示濾波常數(shù)根據(jù)車速而變化的情況，含有相對距離的噪聲的接收水平的變化的圖示。
圖14A、14B是展示本發(fā)明方法的實施例的流程圖。
圖2是展示圖1中的信號處理電路3的結(jié)構(gòu)的圖。信號處理電路3具備掃描角控制部11、雷達信號處理部12、控制對象識別部13。雷達信號處理部12，對來自雷達天線1的反射信號進行FFT處理，檢出功率譜，計算出與目標(biāo)的距離以及相對速度，并將該數(shù)據(jù)傳送到控制對象識別部13?？刂茖ο笞R別部13根據(jù)從雷達信號處理部12接收到的與目標(biāo)的距離、相對速度以及從車輛間距控制ECU7接收到的從轉(zhuǎn)向傳感器4、橫擺率傳感器5、車速傳感器6等所得到的車輛信息，對掃描角控制部11指示掃描角度的同時，識別作為控制對象的目標(biāo)，并發(fā)送給車輛間距控制ECU7。掃描角控制部11在固定型雷達的情況下，控制彎道行駛時的掃描角度等；在掃描型雷達的情況下，控制掃描的掃描角度。掃描機構(gòu)2接收來自掃描角控制部11的控制信號，以規(guī)定的角度順序發(fā)射波束，進行掃描。
圖3作為FM-CW雷達一例，表示雙天線方式的FM-CW雷達的構(gòu)成。如圖所示，將來自調(diào)制信號發(fā)生器31的調(diào)制用信號施加到電壓控制振蕩器32，進行FM調(diào)制，將FM調(diào)制波通過天線AT發(fā)送到外部的同時，分出發(fā)送信號的一部分施加到混頻器那樣的頻率變換器33。另一方面，通過接收天線AR接收前面行駛的車輛等目標(biāo)所反射的反射信號，在頻率變換器中與電壓控制振蕩器32的輸出信號混合后，產(chǎn)生差拍信號，該差拍信號經(jīng)基帶濾波器34用A/D變換器35進行A/D變換，在CPU36采用高速傅里葉變換等進行信號處理，求出距離及相對速度。
以下說明通過圖1以及圖2所示的車輛間距控制裝置的雷達，如何檢測出路上靜止物體。
圖4展示了當(dāng)路面上有靜止物體存在時，從車輛21發(fā)射的波束b1、b2，是怎樣到達靜止物體并被反射的。在靜止物體22的高度比較大的情況下，產(chǎn)生多通路(マルチパス)現(xiàn)象。如圖4所示那樣，直接到達靜止物體22并反射的波束b1和由道路反射到達靜止物體并反射，以相同的路徑返回的波束b2那樣的路徑不同，即產(chǎn)生多通路。
圖5是展示路面上靜止物體的尺寸大，產(chǎn)生多通路的情況下，相對車輛到物體的距離，雷達的反射信號的接收水平變化的曲線圖。在圖5中，橫軸表示從車輛到物體的距離，縱軸表示接收水平。產(chǎn)生多通路時，如圖所示的那樣，接收水平變化大；如果靜止物體的尺寸大，接收水平也變化大。因此，根據(jù)接收水平變化的大小，可以判斷靜止物體尺寸是否大。利用這一點，本發(fā)明如下面所描述的那樣，判斷靜止物體的大小尺寸。
<由極大值和極小值的差，進行判斷>
如圖5的曲線圖所示的那樣，產(chǎn)生多通路時，接收水平變化，出現(xiàn)極大點Pmax-1和Pmax-2等，以及極小點Pmin-1和Pmin-2等。例如，在這里求出極大點Pmax-2的值和極小點Pmin-1的值的差分，該差分比規(guī)定的值(閾值)大的情況，即Pmax-2-Pmin-1＞ΔP(閾值)時，判定為水平變化大，則靜止物體的尺寸大，是路面上不可駛越的物體，即，判定為路面上的靜止物體。另外，也可以用該時刻所得到的極大點和極小點求出差分，也可以如圖5所示的那樣，從行駛了一定距離后所得到的極大點、極小點中進行選擇。在以下的實施例中也是相同的。
<由接收水平從極大點向極小點變化，或者從極小點向極大點變化時的對距離的斜率，進行判斷>
產(chǎn)生多通路時，接收水平變化，相對從極大點向極小點變化，或者從極小點向極大點變化時的距離的斜率變大。因此，在圖5中，例如，求出對于從Pmin-1向Pmax-2變化時的距離(D1→D2)的斜率，當(dāng)其比規(guī)定的值(閾值)大的情況下，即(Pmax-2-Pmin-1)/(D2-D1)＞Δ(P/D)(閾值)時，判定水平變化大，判定為靜止物體的尺寸大，是路上靜止物體。在這種情況，即使求出了D1和D2的接收水平的斜率，也可以使用該時刻得到的最大點和最小點。
<由差分和斜率兩者，進行判斷)上述差分比規(guī)定的值(閾值)大，即Pmax-2-Pmin-1＞Δp并且，上述斜率比規(guī)定的值(閾值)大的情況，即(Pmax-2-Pmin-1)/(D2-D1)＞Δ(P/D)的情況，判斷水平變化大，則判定靜止物體的尺寸大，是路面上的靜止物體。
<由極大點間或極小點間的距離，進行判斷>
如圖6所示的那樣，在有多個極大點或極小點的情況下，求出極大點Pmax-1和Pmax-2之間的距離ΔDmax，或求出極小點Pmin-1和Pmin-2之間的距離ΔDmin，當(dāng)這些值比規(guī)定的值(閾值)小時，即ΔDmax＜ΔD或者ΔDmin＜ΔD的情況下，判斷水平變化大，判定靜止物體的尺寸大，是路面上的靜止物體。
多通路的產(chǎn)生隨車輛和靜止物體的距離而變化，在某個特定的距離發(fā)生得最多。因此，即使靜止物體的尺寸相同，當(dāng)車輛與靜止物體處于特定的距離時，多發(fā)生多通路，在除此之外的距離中較少發(fā)生。因此，即使靜止物體的尺寸相同，對應(yīng)于車輛與靜止物體的距離，接收水平的變化的大小也變化。因此，本發(fā)明中，上述差的閾值(ΔP)，也隨著靜止物體與車輛的距離而變化。
圖7表示對應(yīng)于距離上述閾值是如何變化的。如圖所示的那樣，在距離Dr處，發(fā)生多通路最多，因此，接收水平的變化變大。所以，在本發(fā)明中，閾值ΔP的值在距離Dr處為最大，而在其前后都逐漸變小。變化的形狀如圖所示，可以是階梯狀的，或者可以是曲線狀。
同樣，本發(fā)明中斜率的閾值Δ(P/D)，對應(yīng)于靜止物體與車輛的距離而變化。
如圖5所示的曲線圖的接收水平的值，是每次接收雷達信號標(biāo)繪(プロット)求得的。雷達信號以一定的時間間隔被接收。因此，當(dāng)車輛在行駛中接收信號時，對距離而言的接收間隔，車輛的相對速度低，接收間隔小，而相對速度高，則接收間隔變大。
圖8是展示圖5所示的曲線圖的接收水平隨相對速度如何被標(biāo)繪的圖示。車輛的相對速度小的情況下，如圖8中「·」所示，在一定的距離之間，可以多取信號接收的定時，可以比較準(zhǔn)確地獲取Pmax和Pmin。另一方面，車輛的相對速度高的情況下，如圖8中「×」所示，由于在一定的距離之間無法多取信號接收的定時，所以Pmax以及Pmin的值比實際的值小。因此，本發(fā)明中ΔP的值隨車輛的相對速度而變化。即，隨著相對速度變高，閾值(ΔP的值)與相對速度低時相比，逐漸變小。
同樣，本發(fā)明中斜率的閾值Δ(P/D)也隨著相對速度變化。即，隨著相對速度變高，閾值(Δ(P/D)的值)與相對速度低時相比逐漸變小。圖9是展示相對速度與閾值關(guān)系的圖示。隨著相對速度變大，閾值變小。
雖然這里閾值隨相對速度而變化，但是閾值也可以隨本車的速度而變化。
圖10和圖5一樣，是表示相對于距離接收水平的變化的圖示。在圖中，如Pn所示，是接收信號中含有噪聲的情況，為消除噪聲使用濾波器。圖11是展示在圖10所示的曲線圖中，接收信號的定時「×」，和加了濾波器時的接收信號的水平「Δ」的圖示。如圖11所示的那樣，加了濾波器時的接收信號水平的變化，比實際的小。
如前面圖8中說明的那樣，相對速度高時，無法多取信號接收的定時，其結(jié)果極大點和極小點的值比實際的變小。另外，如果加了上述那樣的濾波器，接收信號的水平的變化比實際的變小。因此，在本發(fā)明中在加濾波器的情況下一律不加濾波器，而是使濾波常數(shù)對應(yīng)相對速度或本車的速度變化。圖12是展示其中的一個例子的圖，在相對速度到某一個值之前，設(shè)為一定的濾波常數(shù)，如果超過這個值，使濾波常數(shù)逐漸變小，如果相對速度為其他的某個值時，將濾波常數(shù)設(shè)為0。這種情況也可以用本車的速度代替相對速度。
圖13是表示本發(fā)明那樣使濾波常數(shù)隨車速變化的情況，相對于距離的接收水平的變化的曲線圖。實線表示含有噪聲的接收水平，虛線表示經(jīng)過濾波情況下的接收水平。如圖13所示，可以減小噪聲的影響，接收信號的水平也不怎么變化。
圖14A、14B是展示本發(fā)明實施例的流程圖。在該流程圖中，各步驟的判定，通過圖1中的信號處理電路3進行。
首先，在S1中判定目標(biāo)是否為正在靠近的目標(biāo)。如果是正在靠近的目標(biāo)，因為認(rèn)為是靜止物體，所以在S2中對應(yīng)于相對速度或本車速度，對接收水平進行濾波處理。如前所述，車輛的相對速度高的情況下，極大點和極小點的差變小。為此，例如圖12所示的那樣，對接收水平進行濾波處理。
接著在S3中，判定接收水平增加的標(biāo)志是否建立(樹立)。如果標(biāo)志已建立(Yes)，則在S4中判定接收水平是否比上一次增加。如果接收水平?jīng)]有比上一次增加(No)，在S5中接收水平增加的標(biāo)志取消(放倒)的同時，由于接收水平由增加變?yōu)闇p少，所以將此時刻的接收水平確定為極大點(S6)。另一方面，在S4中判定為接收水平在增加的情況下，由于接收水平不斷增加，建立接收水平增加的標(biāo)志(S7)，本次流程結(jié)束。
在S3中接收水平增加標(biāo)志未建立的情況(No)下，進入S8，判定接收水平是否比上一次減少。如果是No，即，如果接收水平?jīng)]有比上次減少，則接收水平增加的標(biāo)志建立(S9)，由于接收水平由減少變?yōu)樵龃?，所以，將此時刻的接收水平確定為極小點(S10)。之后，判定是否已確定了極大點和極小點兩方(S11)。在確定了極大點和極小點兩方的情況下(Yes)，在S12中計算接收水平的極大點和極小點的值的差分，以及相對接收水平的變化的距離的斜率。之后，相對于距目標(biāo)的距離和相對速度，確定上述差分和斜率的閾值(S13)。這里，相對于距離的差分和斜率的閾值，如圖7所示的曲線圖那樣變化。另一方面，相對于相對速度的差分和斜率的閾值，如圖9所示的曲線圖那樣變化。這種情況下，也可以如上述那樣，用本車的速度代替相對速度。
下面，在S14中判斷差分是否比閾值大。如果是大的話(Yes)，判斷相對于距離的極大點和極小點之間的斜率是否比閾值大(S15)。如果是Yes的話，判定目標(biāo)是不能駛越的路面上的靜止物體，即路上靜止物體(S16)。另外，在S14中在判定差分比閾值大的情況下，也可以判定是路上靜止物體。在S15中為No時，即差分比閾值大而斜率比閾值小時，判定是否有多個極大點或多個極小點(S17)。如果是Yes的話，判定極大點之間的距離或極小點之間的距離是否比閾值小(S18)。如果是Yes的話，判定目標(biāo)為路上靜止物體(S16)。在S17和S18中為No的情況下，不判定是否為路上靜止物體，流程結(jié)束。另外，在S18中的判定，即，即使只判定極大點或極小點之間的距離是否比閾值小，也可以判定目標(biāo)是否為路上靜止物體。
在S8中是Yes時，即，接收水平比上次減少時，取消接收水平增加標(biāo)志(S19)，根據(jù)上次和這次的接收水平的減少，預(yù)測下次的水平，在比噪聲水平低的時候，為保持連續(xù)性，進行插補處理(S20)。這是為了如果接收水平變低看不見了，沒有留下目標(biāo)的數(shù)據(jù)，為保持連續(xù)性而進行的插補處理。因此，在這種情況下，不判定是否為路上靜止物體，流程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種雷達的路上靜止物體探測方法，包括求出相對于距目標(biāo)的距離的來自該目標(biāo)的反射波的接收水平的變化；由該接收水平的變化求出極大點和極小點，求出該極大點和極小點的接收水平的差分，當(dāng)?shù)玫降牟罘直纫?guī)定的閾值大的情況下，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。
2.一種雷達的路上靜止物體探測方法，包括求出相對于距目標(biāo)的距離的來自該目標(biāo)的反射波的接收水平的變化；由該接收水平的變化求出極大點和極小點，求出相對于該極大點和極小點之間距離的斜率，當(dāng)?shù)玫降男甭时纫?guī)定的閾值大的情況下，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。
3.如權(quán)利要求1所述雷達的路上靜止物體探測方法，其特征在于，上述極大點和極小點的接收水平的差分比規(guī)定的閾值大，并且相對于上述極大點和極小點之間距離的斜率比規(guī)定的閾值大的情況下，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。
4.一種雷達的路上靜止物體探測方法，包括求出相對于距目標(biāo)的距離的來自該目標(biāo)的反射波的接收水平的變化；由該接收水平的變化求出極大點和極小點，判定是否存在多個該極大點和極小點，當(dāng)存在多個的情況下，求出極大點或極小點之間的距離，當(dāng)?shù)玫降木嚯x比規(guī)定的閾值小時，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。
5.如權(quán)利要求3所述雷達的路上靜止物體探測方法，其特征在于，上述斜率不比規(guī)定的閾值大的情況下，判定是否存在多個上述極大點或極小點，當(dāng)存在多個極大點或極小點時，求出極大點或極小點之間距離，當(dāng)?shù)玫降木嚯x比規(guī)定的閾值小的情況下，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。
6.如權(quán)利要求1-3中任何一個所述雷達的路上靜止物體探測方法，其特征在于，對應(yīng)距目標(biāo)的距離，使上述差分的閾值以及斜率的閾值變化。
7.如權(quán)利要求1-5中任何一個所述雷達的路上靜止物體探測方法，其特征在于，對于上述接收水平對應(yīng)相對速度或本車的速度，使濾波常數(shù)變化。
全文摘要
一種能夠判定用雷達探測出的目標(biāo)是否為路上靜止物體的方法，包括求出相對于距目標(biāo)的距離的來自該目標(biāo)的反射波的接收水平的變化，由該接收水平的變化，求出極大點和極小點的接收水平的差分，當(dāng)?shù)玫降牟罘直纫?guī)定閾值大時，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。另外，求出相對于極大點和極小點之間距離的斜率，當(dāng)?shù)玫降男甭时纫?guī)定的閾值大時，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。還有，求出極大點或極小點之間的距離，當(dāng)?shù)玫降木嚯x比規(guī)定的閾值小時，判定上述目標(biāo)為路上靜止物體。
文檔編號G01S13/34GK1459028SQ02800716
公開日2003年11月26日 申請日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者小野大作 申請人:富士通天株式會社