雷達(dá)設(shè)備和信號(hào)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雷達(dá)設(shè)備，被配置為：發(fā)射發(fā)送波，接收反射波作為接收信號(hào)，以及根據(jù)峰值信號(hào)來(lái)導(dǎo)出包括至少目標(biāo)的位置信息在內(nèi)的目標(biāo)信息，所述峰值信號(hào)是通過(guò)針對(duì)根據(jù)所述接收信號(hào)生成的差拍信號(hào)執(zhí)行FFT處理來(lái)提取的。確定單元被配置為確定在與第一頻率處存在的峰值信號(hào)的頻率相隔從多個(gè)峰值信號(hào)中選擇的一個(gè)選定峰值信號(hào)的頻率的頻率處是否存在特定峰值信號(hào)。排除單元被配置為當(dāng)所述特定峰值信號(hào)存在時(shí)，從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
【專利說(shuō)明】雷達(dá)設(shè)備和信號(hào)處理方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于并要求2012年11月28日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2012-259296的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于導(dǎo)出目標(biāo)的信號(hào)處理。
【背景技術(shù)】
[0004]傳統(tǒng)上，安裝在車輛上的雷達(dá)設(shè)備從發(fā)送天線發(fā)射發(fā)送波，并使用接收天線從對(duì)發(fā)射的發(fā)送波進(jìn)行反射的目標(biāo)接收反射波，從而導(dǎo)出目標(biāo)信息，例如目標(biāo)相對(duì)于車輛(雷達(dá)車輛)的位置信息。雷達(dá)設(shè)備向安裝在車輛上的車輛控制設(shè)備輸出導(dǎo)出的目標(biāo)信息。已從雷達(dá)設(shè)備接收到目標(biāo)信息的車輛控制設(shè)備執(zhí)行向著車輛的前方跟隨前車的ACC(自適應(yīng)巡航控制)控制，該前車是在本車道上與本車相同方向移動(dòng)的目標(biāo)。此外，作為車輛控制的另一示例，當(dāng)存在車輛將與在與本車道相鄰的相鄰車道中沿與車輛的移動(dòng)方向相反方向移動(dòng)的相鄰車輛碰撞的可能時(shí)，車輛控制設(shè)備通過(guò)使用警告設(shè)備來(lái)執(zhí)行向車輛的用戶發(fā)出警告聲音的PCS (碰撞前安全系統(tǒng))控制。
[0005]此處，當(dāng)車輛控制設(shè)備執(zhí)行ACC或PCS控制時(shí)，要被控制的目標(biāo)是在距離車輛的預(yù)定范圍(例如，距離車輛O至200m)內(nèi)存在的目標(biāo)。通過(guò)由雷達(dá)設(shè)備的信號(hào)處理單元來(lái)執(zhí)行的以下處理，來(lái)導(dǎo)出要被控制的目標(biāo)的信息。信號(hào)處理單元針對(duì)根據(jù)與來(lái)自目標(biāo)的反射波相對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)所生成差拍(beat)信號(hào)執(zhí)行FFT (快速傅立葉變換)處理。通過(guò)FFT處理，獲得指示差拍信號(hào)的每個(gè)頻率的信號(hào)電平的數(shù)據(jù)(下文中稱為“每個(gè)頻數(shù)據(jù)”)。FFT數(shù)據(jù)是在從O至1023BIN(1BIN約為468Hz)的每個(gè)BIN處具有差拍信號(hào)的電平值的數(shù)據(jù)。信號(hào)處理單元從在目標(biāo)的相對(duì)速度范圍內(nèi)與距離車輛O至200m的距離相對(duì)應(yīng)的頻率(O至700BIN)的數(shù)據(jù)中提取超過(guò)預(yù)定信號(hào)電平的信號(hào)(下文中，稱為“峰值信號(hào)”)，并基于峰值信號(hào)來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)的目標(biāo)信息。即，信號(hào)處理單元不將與超過(guò)距離車輛200m的距離相對(duì)應(yīng)的701至1023BIN的頻率的數(shù)據(jù)用作車輛控制的目標(biāo)信息。因此，在FFT處理之后，信號(hào)處理單元?jiǎng)h除所獲取的FFT數(shù)據(jù)的701至1023BIN的頻率的數(shù)據(jù)。同時(shí)，專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2002-122662A。
[0007]然而，當(dāng)存在強(qiáng)的反射體時(shí)，例如卡車，其是在與超過(guò)1023BIN的頻率(例如，1187BIN)相對(duì)應(yīng)的距離(例如，距離車輛約461m)處具有相對(duì)高的反射波信號(hào)電平的目標(biāo)，可能在FFT數(shù)據(jù)的O至700BIN的頻率范圍中生成偽影的峰值信號(hào)(下文中，稱為“偽影峰值”)，偽影是實(shí)際上不存在的目標(biāo)。具體地，由于在強(qiáng)反射體的接收信號(hào)和雷達(dá)設(shè)備的電源電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器的切換噪聲(例如，在頻率1023BIN處表現(xiàn)為峰值信號(hào)的噪聲)之間的干擾(互調(diào))，可能在FFT數(shù)據(jù)的700BIN或更低頻率處生成偽影峰值，且可以在與該頻率相對(duì)應(yīng)的距離(例如，距離車輛約60m)上導(dǎo)出目標(biāo)信息。[0008]因此，從雷達(dá)設(shè)備向車輛控制設(shè)備輸出偽影峰值的目標(biāo)信息，且車輛控制設(shè)備執(zhí)行ACC或PCS控制，使得會(huì)不必要地執(zhí)行車輛控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的是正確確定與目標(biāo)相關(guān)的信息是否是并不實(shí)際存在的偽影的信息。
[0010](I)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方案，提供了一種雷達(dá)設(shè)備，被配置為:發(fā)射與要進(jìn)行頻率調(diào)制的發(fā)送信號(hào)相關(guān)的發(fā)送波；接收來(lái)自反射所述發(fā)送波的目標(biāo)的反射波作為接收信號(hào)；以及根據(jù)峰值信號(hào)來(lái)導(dǎo)出包括至少所述目標(biāo)的位置信息在內(nèi)的目標(biāo)信息，所述峰值信號(hào)是通過(guò)針對(duì)根據(jù)所述接收信號(hào)生成的差拍信號(hào)執(zhí)行FFT處理來(lái)提取的，所述雷達(dá)設(shè)備包括:確定單元，被配置為:確定在與第一頻率處存在的峰值信號(hào)的頻率相隔從多個(gè)峰值信號(hào)中選擇的一個(gè)選定峰值信號(hào)的頻率處是否存在特定峰值信號(hào)，以及排除單元，被配置為:當(dāng)所述特定峰值信號(hào)存在時(shí)，從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
[0011](2)根據(jù)(I)所述的雷達(dá)設(shè)備，還包括:校正單元，被配置為:根據(jù)通過(guò)將所述特定峰值信號(hào)的頻率相對(duì)于具有預(yù)定頻率的第二頻率進(jìn)行折返所獲得的頻率，將所述特定峰值信號(hào)的信號(hào)電平倍增預(yù)定倍數(shù)，其中，當(dāng)所述選定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值和校正后的所述特定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值滿足預(yù)定關(guān)系時(shí)，所述排除單元從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
[0012](3)根據(jù)(I)或(2)所述的雷達(dá)設(shè)備，還包括:獲取單元，被配置為獲取通過(guò)所述FFT處理來(lái)導(dǎo)出、第一區(qū)域和第二區(qū)域中的具有差拍信號(hào)的信號(hào)電平值的FFT數(shù)據(jù)，所述第一區(qū)域是包括高至與成為所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的峰值信號(hào)的上限頻率的頻率在內(nèi)的頻率區(qū)域，以及所述第二區(qū)域是包括比所述上限頻率高、且是與從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的峰值信號(hào)的頻率在內(nèi)的頻率區(qū)域，其中，所述確定單元通過(guò)使用所述FFT數(shù)據(jù)來(lái)確定所述特定峰值信號(hào)是否存在。
[0013](4)根據(jù)(3)所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，所述第一頻率是所述第二區(qū)域的頻率。
[0014](5)根據(jù)(3)或(4)所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，以在一個(gè)發(fā)送周期和另一個(gè)發(fā)送周期中不同的波束圖案輸出所述發(fā)送波，以及所述獲取單元在與所述一個(gè)發(fā)送周期和所述另一個(gè)發(fā)送周期相對(duì)應(yīng)的多個(gè)周期中僅獲取所述第一區(qū)域的FFT數(shù)據(jù)，以及獲取與所述一個(gè)發(fā)送周期和所述另一個(gè)發(fā)送周期之一相對(duì)應(yīng)的FFT數(shù)據(jù)。
[0015](6)根據(jù)(5)所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，所述獲取單元獲取所述一個(gè)發(fā)送周期和所述另一個(gè)發(fā)送周期之一的半周期的FFT數(shù)據(jù)。
[0016](7)根據(jù)(1)至(6)中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，當(dāng)所述確定單元在對(duì)包括本次處理在內(nèi)的預(yù)定次數(shù)的后續(xù)處理中確定沒(méi)有和與在前次處理中被從輸出對(duì)象中排除的目標(biāo)相同的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的特定峰值信號(hào)存在時(shí)，所述排除單元將與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息設(shè)為所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象。
[0017](8)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方案，提供了一種信號(hào)處理方法:發(fā)射與要進(jìn)行頻率調(diào)制的發(fā)送信號(hào)相關(guān)的發(fā)送波；接收來(lái)自反射所述發(fā)送波的目標(biāo)的反射波作為接收信號(hào)；以及根據(jù)峰值信號(hào)來(lái)導(dǎo)出至少包括所述目標(biāo)的位置信息在內(nèi)的目標(biāo)信息，所述峰值信號(hào)是通過(guò)針對(duì)根據(jù)所述接收信號(hào)生成的差拍信號(hào)執(zhí)行FFT處理來(lái)提取的，所述信號(hào)處理方法包括:確定在與第一頻率處存在的峰值信號(hào)的頻率相隔從多個(gè)峰值信號(hào)中選擇的一個(gè)選定峰值信號(hào)的頻率的頻率處是否存在特定峰值信號(hào)，以及當(dāng)所述特定峰值信號(hào)存在時(shí)，從雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
[0018]根據(jù)(I)至(8)中定義的各方案，當(dāng)所述特定峰值信號(hào)存在時(shí)，從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。由此，可以正確確定所述選定峰值信號(hào)是否是與不實(shí)際存在的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的偽影的峰值信號(hào)，并避免從所述雷達(dá)設(shè)備輸出原始未輸出的目標(biāo)信息。
[0019]此外，根據(jù)(2)中定義的方案，具體地，當(dāng)所述選定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值和校正后的所述特定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值滿足預(yù)定關(guān)系時(shí)，從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
[0020]此外，根據(jù)(3)中定義的方案，具體地，將所述第二區(qū)域的FFT數(shù)據(jù)用于確定偽影峰值。由此，可以高效地利用通過(guò)FFT處理導(dǎo)出的所有頻率區(qū)域中的FFT數(shù)據(jù)。
[0021]此外，根據(jù)(4)中定義的方案，具體地，將所述第二區(qū)域的數(shù)據(jù)與所述第一區(qū)域的數(shù)據(jù)一起使用。由此，可以正確地確定所述選定峰值信號(hào)是否是所述偽影的峰值信號(hào)。
[0022]此外，根據(jù)(5)中定義的方案，具體地，獲取與所述一個(gè)發(fā)送周期和另一個(gè)發(fā)送周期之一相對(duì)應(yīng)的FFT數(shù)據(jù)。由此，與在多個(gè)發(fā)送周期中獲取所述第一和第二區(qū)域的FFT數(shù)據(jù)的配置相比，可以減少存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。
[0023]此外，根據(jù)(6)中定義的方案，具體地，所述第一和第二區(qū)域的FFT數(shù)據(jù)的獲取周期是所述發(fā)送周期的半周期。由此，與所述第一和第二區(qū)域的FFT數(shù)據(jù)的獲取周期是與所述發(fā)送周期相對(duì)應(yīng)的一個(gè)周期的配置相比，可以減少存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。
[0024]此外，根據(jù)(7)中定義的方案，具體地，通過(guò)預(yù)定次數(shù)來(lái)確定:通過(guò)一次處理從所述輸出對(duì)象中排除的目標(biāo)信息是否是在后續(xù)處理中與偽影的峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。當(dāng)不滿足確定條件時(shí)，將對(duì)應(yīng)目標(biāo)信息設(shè)置為所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象。由此，可以避免將實(shí)際存在的目標(biāo)視為與偽影的峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)并從而錯(cuò)誤地將該實(shí)際存在的目標(biāo)從所述輸出對(duì)象中排除的情形。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]在附圖中:
[0026]圖1是車輛的整體視圖；
[0027]圖2是車輛控制系統(tǒng)的框圖；
[0028]圖3是示出了 FW-CW方法的信號(hào)的視圖；
[0029]圖4是示出了在發(fā)送信號(hào)的兩個(gè)周期的每個(gè)發(fā)送周期中獲取的FFT數(shù)據(jù)的視圖；
[0030]圖5是示出了由信號(hào)處理單元執(zhí)行的目標(biāo)信息導(dǎo)出處理的流程圖；
[0031]圖6是示出了由信號(hào)處理單元執(zhí)行的目標(biāo)信息導(dǎo)出處理的流程圖；
[0032]圖7是示出了由信號(hào)處理單元執(zhí)行的目標(biāo)信息導(dǎo)出處理的流程圖；
[0033]圖8是示出了根據(jù)第一示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；
[0034]圖9示出了第一示意實(shí)施例的FFT數(shù)據(jù)；
[0035]圖10是示出了根據(jù)第二示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；[0036]圖11是示出了根據(jù)第二示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；
[0037]圖12示出了第二示意實(shí)施例的FFT數(shù)據(jù)；
[0038]圖13是示出了 LPF的濾波器特性和信號(hào)電平值的校正比的視圖；
[0039]圖14是示出了根據(jù)第三示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；
[0040]圖15是示出了根據(jù)第三示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；
[0041]圖16是示出了根據(jù)第四示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；
[0042]圖17是示出了根據(jù)第四示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖；以及
[0043]圖18是示出了根據(jù)第四示意實(shí)施例的偽影峰值的目標(biāo)信息移除處理的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0044]以下將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的示意實(shí)施例。以下示意實(shí)施例僅是示例，本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于此。
[0045]<第一示意實(shí)施例>
[0046]〈1.配置〉
[0047]<1-1.車輛整體視圖>
[0048]圖1是車輛CR的整體視圖。車輛CR主要具有雷達(dá)設(shè)備I和車輛控制設(shè)備2，雷達(dá)設(shè)備I和車輛控制設(shè)備2被包括在本示意實(shí)施例的車輛控制系統(tǒng)10中。車輛CR在車輛的前保險(xiǎn)杠附近具有雷達(dá)設(shè)備I。雷達(dá)設(shè)備I 一次掃描預(yù)定掃描范圍，從而導(dǎo)出車輛CR與目標(biāo)之間沿車輛行進(jìn)方向的距離，即直到來(lái)自目標(biāo)的反射波到達(dá)雷達(dá)設(shè)備I的接收天線處的距離(下文中，稱為“縱向距離”)。此外，雷達(dá)設(shè)備I導(dǎo)出在車輛CR與目標(biāo)之間沿車輛橫向(車輛寬度方向)的距離，即，目標(biāo)相對(duì)于車輛CR沿與實(shí)質(zhì)上沿車輛CR的行進(jìn)方向延伸的參考軸BL基本垂直的方向的距離(下文中，稱為“橫向距離”)。同時(shí)，通過(guò)針對(duì)與目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的角度相關(guān)的信息來(lái)執(zhí)行三角函數(shù)計(jì)算，導(dǎo)出橫向距離。如此，雷達(dá)設(shè)備I導(dǎo)出目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的位置信息。此外，雷達(dá)設(shè)備I導(dǎo)出相對(duì)速度，作為相對(duì)于車輛CR速度的目標(biāo)速度。
[0049]同時(shí)，圖1示出了從雷達(dá)設(shè)備I的兩個(gè)發(fā)送天線(圖2所示的發(fā)送天線13a和發(fā)送天線13b)發(fā)送的發(fā)送波的波束圖案。當(dāng)參考軸BL為±±送時(shí)，從發(fā)送天線13a輸出的發(fā)送波的波束圖案NA具有比從發(fā)送天線13b輸出的發(fā)送波的波束圖案NB更窄的角度范圍(例如土窄的)，并以具有長(zhǎng)縱向距離的相對(duì)尖銳的波束圖案的形狀輸出?？v向距離長(zhǎng)的原因在于輸出發(fā)送波的輸出電平相對(duì)較高。
[0050]相反，從發(fā)送天線13b輸出的發(fā)送波的波束圖案NB具有比從發(fā)送天線13a輸出的發(fā)送波的波束圖案NA更寬的角度范圍(例如土寬的角)，并以具有短縱向距離的相對(duì)寬的波束圖案的形狀輸出?？v向距離短的原因在于輸出發(fā)送波的輸出電平相對(duì)較低。在從發(fā)送天線13a輸出發(fā)送波的發(fā)送周期和從發(fā)送天線13b輸出的發(fā)送波的發(fā)送周期中的每一個(gè)中，輸出不同波形圖案的發(fā)送波，使得可以防止由于來(lái)自目標(biāo)的反射波的相位折返(fold-back)導(dǎo)致的角度導(dǎo)出的差錯(cuò)。導(dǎo)出目標(biāo)角度的處理以后描述。
[0051]此外，圖1的雷達(dá)設(shè)備安裝在車輛的前保險(xiǎn)杠附近。然而，雷達(dá)設(shè)備可以安裝在另一部分，例如在車輛CR的后保險(xiǎn)杠附近和在車輛CR的外后視鏡附近，而不限于前保險(xiǎn)杠附近，因此可以根據(jù)在對(duì)應(yīng)安裝位置處的車輛控制設(shè)備2的車輛CR的控制對(duì)象來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)。
[0052]此外，車輛CR具有車輛CR中的車輛控制設(shè)備2。車輛控制設(shè)備2是控制車輛CR的相應(yīng)設(shè)備的ECU (電子控制單元)。
[0053]<1-2.系統(tǒng)框圖>
[0054]圖2是車輛控制系統(tǒng)10的框圖。車輛控制系統(tǒng)10被配置為使得雷達(dá)設(shè)備I和車輛控制設(shè)備2電連接，并且將通常從雷達(dá)設(shè)備I導(dǎo)出的關(guān)于位置信息和相對(duì)速度的目標(biāo)信息輸出至車輛控制設(shè)備2。即，雷達(dá)設(shè)備I將目標(biāo)信息輸出至車輛控制設(shè)備2，目標(biāo)信息是關(guān)于目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的縱向距離、橫向距離和相對(duì)速度的信息。然后，車輛控制設(shè)備2基于目標(biāo)信息控制車輛CR的各個(gè)設(shè)備的操作。此外，車輛控制系統(tǒng)10的車輛控制設(shè)備2電連接至提供給車輛CR的各個(gè)傳感器，如車輛速度傳感器40和轉(zhuǎn)向傳感器41。此外，車輛控制設(shè)備2電連接至提供給車輛CR的各個(gè)設(shè)備，如剎車50和油門(mén)51。
[0055]雷達(dá)設(shè)備I主要具有信號(hào)生成單元11、振蕩器12、發(fā)送天線13、接收天線14、混頻器15、LPF (低通濾波器)16、AD (模數(shù))轉(zhuǎn)換器17和信號(hào)處理單元18。
[0056]信號(hào)生成單元11基于發(fā)送控制單元107 (以后描述)的控制信號(hào)來(lái)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)的電壓以三角波形狀改變。
[0057]振蕩器12是壓控振蕩器，隨電壓控制振蕩頻率，基于從信號(hào)生成單元11產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)對(duì)預(yù)定頻率信號(hào)(例如76.5GHz)進(jìn)行頻率調(diào)制，并將其輸出至發(fā)送天線13作為發(fā)送信號(hào)，其頻帶的中心頻率為76.5GHz。
[0058]發(fā)送天線13向車輛外輸出與發(fā)送信號(hào)相關(guān)的發(fā)送波。在本示意實(shí)施例中，雷達(dá)設(shè)備I具有兩個(gè)發(fā)送天線:發(fā)送天線13a和發(fā)送天線13b。通過(guò)切換單元131的切換操作，以預(yù)定周期來(lái)切換發(fā)送天線13a、13b，從連接至振蕩器12的發(fā)送天線13向車輛外連續(xù)輸出發(fā)送波。發(fā)送天線13a和發(fā)送天線13b具有不同的天線設(shè)備配置(天線圖)。從而，如圖1所示，從發(fā)送天線13a、13b發(fā)送的發(fā)送波的波束圖案不同。
[0059]切換單元131是用于切換振蕩器12與發(fā)送天線13之間的連接的開(kāi)關(guān)，并根據(jù)發(fā)送控制單元107的信號(hào)將發(fā)送天線13a和發(fā)送天線13b中的任一個(gè)和振蕩器12連接。
[0060]接收天線14是多個(gè)陣列天線，接收來(lái)自目標(biāo)的反射波，其中從發(fā)送天線13連續(xù)發(fā)送的發(fā)送波在目標(biāo)處被反射。在本示意實(shí)施例中，提供了 4個(gè)接收天線14a(chl)，14b (ch2), 14c (ch3)和14d(ch4)。同時(shí),每個(gè)接收天線14a至14d以等間隔布置。
[0061]在每個(gè)接收天線處提供混頻器。混頻器15將接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)混頻。接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)混頻，使得產(chǎn)生差拍信號(hào)(接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)之間的差值信號(hào))然后輸出至 LPF16。
[0062]這里，參照?qǐng)D3所示的FW-CW(調(diào)頻連續(xù)波)信號(hào)處理方法來(lái)描述產(chǎn)生差拍信號(hào)的接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)。同時(shí)，在本示意實(shí)施例中，以下描述FW-CW方法。然而，本發(fā)明不限于FW-CW方法，可以采用任何方法，因?yàn)樵摲椒ㄍㄟ^(guò)將多個(gè)部分(包括發(fā)送信號(hào)的頻率上升的升部分和發(fā)送信號(hào)的頻率下降的降部分)組合來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)。
[0063]此夕卜,等式和圖3中針對(duì)FW-CW的信號(hào)的拍頻(beat frequency)的符號(hào)如下:fr:距離頻率；fd:速度頻率；fo:發(fā)送波的中心頻率；Λ發(fā):頻移寬度；fm:調(diào)制波的重復(fù)頻率；c:光速(電波速度)；T:車輛CR與目標(biāo)之間的電波的往返時(shí)間；fs:發(fā)送/接收頻率；D:縱向距離；V:相對(duì)速度；Θ m:目標(biāo)角度；Θ up:與升部分中的峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的角度；Θ dn:與降部分中的峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的角度。
[0064]<2.Fff-Cff 信號(hào)處理 >
[0065]作為用于目標(biāo)導(dǎo)出處理的信號(hào)處理的示例，描述FW-CW(調(diào)頻連續(xù)波)信號(hào)處理。同時(shí)，在本示意實(shí)施例中，示例了 FW-CW方法。然而，本發(fā)明不限于FW-CW方法，可以采用任何方法，因?yàn)榉椒ㄍㄟ^(guò)將包括頻率上升的部分和頻率下降的部分的多個(gè)部分組合來(lái)檢測(cè)目標(biāo)的位置等等。
[0066]圖3是示出了 FW-CW方法的信號(hào)的視圖。在圖3的上部，示出了 FW-CW方法的發(fā)送信號(hào)TX和接收信號(hào)RX的信號(hào)波形。此外，在圖3的中部，示出了根據(jù)發(fā)送信號(hào)TX和接收信號(hào)RX之間的差值得到的拍頻。此外，在圖3的下部，示出了與拍頻相對(duì)應(yīng)的差拍信號(hào)。
[0067]在圖3的上部，垂直軸指示頻率[kHz]，水平軸指示時(shí)間[msec]。在圖3中，發(fā)送信號(hào)TX具有中心頻率fo (例如76.5GHz)，并重復(fù)在200MHz之間的恒定改變，使其上升至預(yù)定頻率(例如76.6GHz)，然后下降至預(yù)定頻率(例如76.4GHz)。如此，發(fā)送信號(hào)具有頻率上升至預(yù)定頻率的部分(以下也稱為“升部分”，例如圖3所示的部分U1，U2，U3，U4為升部分)和頻率在已經(jīng)上升至預(yù)定頻率之后下降至預(yù)定頻率的部分(以下也稱為“降部分”，例如圖3所示的部分D1，D2，D3，D4為降部分)。此外，當(dāng)從發(fā)送天線13發(fā)送的發(fā)送波撞到對(duì)象然后在接收天線14處作為反射波接收時(shí)，通過(guò)接收天線14將接收信號(hào)RX輸入至混頻器15。與發(fā)送信號(hào)TX類似，接收信號(hào)RX也具有頻率上升至預(yù)定頻率的部分和頻率下降至預(yù)定頻率的部分。
[0068]同時(shí)，本示意實(shí)施例的雷達(dá)設(shè)備I向車輛外發(fā)送發(fā)送波，發(fā)送波與發(fā)送信號(hào)TX的兩個(gè)周期相對(duì)應(yīng)，其中發(fā)送信號(hào)TX的一個(gè)周期是一個(gè)升部分和一個(gè)降部分的組合。例如，在第一周期中(時(shí)刻to至tl的升部分Ul和時(shí)刻tl至t2的降部分Dl)，從發(fā)送天線13a輸出具有波束圖案NA的發(fā)送波。在作為下一周期的第二周期中(時(shí)刻t2至t3的升部分U2和時(shí)刻t3至t4的降部分D2)，從發(fā)送天線13b輸出具有波束圖案BA的發(fā)送波。然后，信號(hào)處理單元18執(zhí)行利用發(fā)送信號(hào)TX和接收信號(hào)RX來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)信息的信號(hào)處理(時(shí)刻t4至t5的信號(hào)處理部分)。此后，在第三周期中(時(shí)刻t5至t6的升部分U3和時(shí)刻t6至t7的降部分D3)中，從發(fā)送天線13a輸出具有波束圖案NA的發(fā)送波，在第四周期中(時(shí)刻t7至t8的升部分U4和時(shí)刻t8至t9的降部分D4)中，從發(fā)送天線13b輸出具有波束圖案BA的發(fā)送波，然后信號(hào)處理單元18執(zhí)行導(dǎo)出目標(biāo)信息的信號(hào)處理。然后，重復(fù)相同的處理。
[0069]同時(shí)，根據(jù)目標(biāo)和車輛CR之間的距離，與發(fā)送信號(hào)TX相比，接收信號(hào)RX具有時(shí)延(時(shí)間T)。此外，當(dāng)存在車輛CR的速度與目標(biāo)的速度之間的速度差時(shí)，相對(duì)于發(fā)送信號(hào)TX，在接收信號(hào)RX中導(dǎo)致與多普勒頻移相對(duì)應(yīng)的差值。
[0070]在圖3的中部，垂直軸指示頻率[kHz]，水平軸指示時(shí)間[msec]。在圖3中，示出了指示升部分和降部分的發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的差值的拍頻。例如，在部分Ul中，導(dǎo)出拍頻BFl ;在部分Dl中，導(dǎo)出拍頻BF2。如此，在每個(gè)部分中導(dǎo)出拍頻。
[0071]在圖3的下部，垂直軸指示幅度[V]，水平軸指示時(shí)間[msec]。在圖3中，示出了與拍頻相對(duì)應(yīng)的模擬差拍信號(hào)BS。在LPF16(以后描述)中對(duì)差拍信號(hào)BS進(jìn)行濾波，然后利用AD轉(zhuǎn)換器17將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。同時(shí)，圖3示出了與從一個(gè)反射點(diǎn)接收的接收信號(hào)RX相對(duì)應(yīng)的差拍信號(hào)BS。當(dāng)與發(fā)送信號(hào)TX相對(duì)應(yīng)的發(fā)送波在多個(gè)反射點(diǎn)上反射并在接收天線14處接收作為多個(gè)反射波時(shí)，產(chǎn)生與反射波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)作為接收信號(hào)RX。指示發(fā)送信號(hào)TX與接收信號(hào)RX之間的差值的差拍信號(hào)BS是通過(guò)將多個(gè)接收信號(hào)RX和發(fā)送信號(hào)TX之間的相應(yīng)差值組合而獲得的信號(hào)。
[0072]返回圖2，LPF (低通濾波器)16是降低高于預(yù)定頻率的頻率分量而不降低低于預(yù)定頻率的頻率分量的濾波器。即，截止頻率被設(shè)置為使得目標(biāo)的至少要控制的頻率分量可以通過(guò)。例如，如圖13的濾波器特性圖所示，降低與相對(duì)高頻率相對(duì)應(yīng)的頻率1187BIN的信號(hào)分量，使得其信號(hào)電平值是_16dB。同時(shí)，如混頻器15—樣，可以針對(duì)每個(gè)接收天線提供 LPF16。
[0073]AD轉(zhuǎn)換器17以預(yù)定周期對(duì)差拍信號(hào)(其為模擬信號(hào))進(jìn)行采樣，從而導(dǎo)出多個(gè)采樣數(shù)據(jù)。然后，AD轉(zhuǎn)換器對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，從而將模擬數(shù)據(jù)的差拍信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出至信號(hào)處理單元18。同時(shí)，如混頻器15 —樣，也向每個(gè)接收天線提供AD轉(zhuǎn)換器17。
[0074]在AD轉(zhuǎn)換器17將差拍信號(hào)BS轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之后，信號(hào)處理單元18對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理，從而獲取針對(duì)差拍信號(hào)BS的每個(gè)頻率BIN具有信號(hào)電平值或相位信息的FFT數(shù)據(jù)。
[0075]信號(hào)處理單元18是具有CPU181和存儲(chǔ)器182的計(jì)算機(jī)，針對(duì)從AD轉(zhuǎn)換器17輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的差拍信號(hào)執(zhí)行FFT處理，從而獲取FFT數(shù)據(jù)，并從FFT數(shù)據(jù)的差拍信號(hào)中提取信號(hào)電平值超過(guò)預(yù)定閾值的信號(hào)作為峰值信號(hào)。
[0076]此處，參考圖4來(lái)描述在每個(gè)發(fā)送周期期間由信號(hào)處理單元18所獲取的FFT數(shù)據(jù)。圖4是示出了在發(fā)送信號(hào)TX的兩個(gè)周期(時(shí)間t0至t4)的每個(gè)發(fā)送周期中獲取的FFT數(shù)據(jù)的視圖。將時(shí)間t0至t2的第一周期分為時(shí)間t0至tl的升部分和時(shí)間tl至t2的降部分。將升部分分為時(shí)間to至til的前半升部分和時(shí)間til至tl的后半升部分，以及將降部分分為時(shí)間tl至tl2的前半降部分和時(shí)間tl2至t2的后半降部分。
[0077]在第一周期的前半升部分中獲取一個(gè)FFT數(shù)據(jù)。類似地，在后半升部分、前半降部分和后半降部分中的每一個(gè)中獲取FFT數(shù)據(jù)。從而，在第一周期的升部分(前半升部分和后半升部分)和降部分(前半降部分和后半降部分)中，獲取總共4個(gè)FFT數(shù)據(jù)。同時(shí)，由于在四個(gè)接收天線(接收天線14a至14d)中每一個(gè)接收天線處獲取FFT數(shù)據(jù),在第一周期的升部分和降部分(時(shí)間t0至t2)中獲取總共16個(gè)FFT數(shù)據(jù)，如圖4所示。此外，如上所述，在第一周期中，以發(fā)送天線13a的波束圖案NA來(lái)輸出與發(fā)送信號(hào)TX相對(duì)應(yīng)的發(fā)送波。
[0078]然后，類似于第一周期，在第二周期的前半升部分(時(shí)間t2至tl3)、后半升部分(時(shí)間tl3至t3)、前半降部分(時(shí)間t3至tl4)和后半降部分(時(shí)間tl4至t4)中每一個(gè)中，獲取FFT數(shù)據(jù)。S卩，由于獲取總共4個(gè)FFT數(shù)據(jù)，且在四個(gè)接收天線中每一個(gè)接收天線處獲取FFT數(shù)據(jù)，因此在第二周期的升部分和降部分(時(shí)間t2至t4)中獲取總共16個(gè)FFT數(shù)據(jù)。因此，在一次目標(biāo)導(dǎo)出處理中(在發(fā)送信號(hào)TX的兩個(gè)周期的發(fā)送周期中)獲取總共32個(gè)FFT數(shù)據(jù)。此外，如上所述，在第二周期中，以發(fā)送天線13b的波束圖案BA來(lái)輸出與發(fā)送信號(hào)TX相對(duì)應(yīng)的發(fā)送波。
[0079]此處，F(xiàn)FT數(shù)據(jù)具體地是以下數(shù)據(jù)。即，F(xiàn)FT數(shù)據(jù)是包括在以下頻率區(qū)域中的各個(gè)BIN的差拍信號(hào)的信號(hào)電平在內(nèi)的數(shù)據(jù):包括高至與要向雷達(dá)設(shè)備I的車輛控制設(shè)備2輸出的、與目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的峰值信號(hào)的上限頻率的頻率在內(nèi)的頻率區(qū)域(下文中，稱為“第一區(qū)域”)(0700BIN);以及包括高于所述上限頻率的、且與不要向雷達(dá)設(shè)備I的車輛控制設(shè)備2輸出的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的峰值信號(hào)的頻率在內(nèi)的頻率區(qū)域(下文中，稱為“第二區(qū)域”)(7011023BIN)。
[0080]當(dāng)執(zhí)行FFT處理時(shí)，獲取O至1023BIN的數(shù)據(jù)。就此而言，本示意實(shí)施例的一個(gè)特征是:僅在第一周期的前半升部分(時(shí)間to至til)和前半降部分(時(shí)間tl至tl2)中存儲(chǔ)直至1023BIN的所有數(shù)據(jù)，且在第一周期的剩余部分(時(shí)間til至tl、tl2至t2)和第二周期的所有部分(時(shí)間t2至t4)中存儲(chǔ)的FFT數(shù)據(jù)是直至0700BIN的數(shù)據(jù)。當(dāng)控制車輛所需的數(shù)據(jù)原始是O至700BIN的數(shù)據(jù)時(shí)，僅將701至1023BIN的數(shù)據(jù)用于稍后將描述的偽影確定。因此，將701至1023BIN的數(shù)據(jù)抑制到最小程度，以降低存儲(chǔ)器182的存儲(chǔ)容量。此外，作為存儲(chǔ)O至1023BIN的數(shù)據(jù)所針對(duì)的主體的接收天線可以是一(例如，接收天線14a的數(shù)據(jù)(chl))0
[0081]同時(shí)，在存儲(chǔ)器182中存儲(chǔ)的FFT數(shù)據(jù)可以是第一周期的所有部分(時(shí)間t0至t2)中O至1023BIN的數(shù)據(jù)。此外，與針對(duì)第一和第二周期的所有部分來(lái)存儲(chǔ)O至1023BIN的數(shù)據(jù)的配置相比，在該情況下，可以降低存儲(chǔ)器182的存儲(chǔ)容量。
[0082]通過(guò)使用如上所述導(dǎo)出的多個(gè)FFT數(shù)據(jù)，導(dǎo)出目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的縱向距離、相對(duì)速度以及橫向距離。在導(dǎo)出與橫向距離相對(duì)應(yīng)的角度中，當(dāng)執(zhí)行諸如空間平均之類的計(jì)算時(shí)，將多個(gè)FFT數(shù)據(jù)用于執(zhí)行該計(jì)算，使得可以導(dǎo)出正確的角度信息。
[0083]此處，通過(guò)等式⑴來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的縱向距離，以及通過(guò)等式(2)來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的相對(duì)速度。此外，通過(guò)等式(3)來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的角度。根據(jù)通過(guò)等式(3)導(dǎo)出的角度以及目標(biāo)的縱向距離信息，通過(guò)使用三角函數(shù)的計(jì)算來(lái)導(dǎo)出目標(biāo)相對(duì)于車輛CR的橫向距離。
[0084][等式1]
【權(quán)利要求】
1.一種雷達(dá)設(shè)備，被配置為:發(fā)射與要進(jìn)行頻率調(diào)制的發(fā)送信號(hào)相關(guān)的發(fā)送波；接收來(lái)自反射所述發(fā)送波的目標(biāo)的反射波作為接收信號(hào)；以及根據(jù)峰值信號(hào)來(lái)導(dǎo)出至少包括所述目標(biāo)的位置信息在內(nèi)的目標(biāo)信息，所述峰值信號(hào)是通過(guò)針對(duì)根據(jù)所述接收信號(hào)生成的差拍信號(hào)執(zhí)行FFT處理來(lái)提取的，所述雷達(dá)設(shè)備包括: 確定單元，被配置為:確定在與第一頻率處存在的峰值信號(hào)的頻率相隔從多個(gè)峰值信號(hào)中選擇的一個(gè)選定峰值信號(hào)的頻率的頻率處是否存在特定峰值信號(hào)；以及 排除單元，被配置為:當(dāng)所述特定峰值信號(hào)存在時(shí)，從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)設(shè)備，還包括:校正單元，被配置為:根據(jù)通過(guò)將所述特定峰值信號(hào)的頻率相對(duì)于具有預(yù)定頻率的第二頻率進(jìn)行折返所獲得的頻率，將所述特定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值倍增預(yù)定倍數(shù)， 其中，當(dāng)所述選定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值和校正后的所述特定峰值信號(hào)的信號(hào)電平值滿足預(yù)定關(guān)系時(shí)，所述排除單元從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)設(shè)備，還包括:獲取單元，被配置為獲取通過(guò)所述FFT處理來(lái)導(dǎo)出的、第一區(qū)域和第二區(qū)域中的具有差拍信號(hào)的信號(hào)電平值的FFT數(shù)據(jù)，所述第一區(qū)域是包括高至與成為所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的峰值信號(hào)的上限頻率的頻率在內(nèi)的頻率區(qū)域，以及所述第二區(qū)域是包括比所述上限頻率高、且是與從所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的峰值信號(hào)的頻率在內(nèi)的頻率區(qū)域， 其中，所述確定單元通過(guò)使用所述FFT數(shù)據(jù)來(lái)確定所述特定峰值信號(hào)是否存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，所述第一頻率是所述第二區(qū)域的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達(dá)設(shè)備， 其中，以在一個(gè)發(fā)送周期和另一個(gè)發(fā)送周期中不同的波束圖案輸出所述發(fā)送波，以及 其中，所述獲取單元在與所述一個(gè)發(fā)送周期和所述另一個(gè)發(fā)送周期相對(duì)應(yīng)的多個(gè)周期中僅獲取所述第一區(qū)域的FFT數(shù)據(jù)，以及獲取與所述一個(gè)發(fā)送周期和所述另一個(gè)發(fā)送周期之一相對(duì)應(yīng)的FFT數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，所述獲取單元獲取所述一個(gè)發(fā)送周期和所述另一個(gè)發(fā)送周期之一的半周期的FFT數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)設(shè)備，其中，當(dāng)所述確定單元在對(duì)包括本次處理在內(nèi)的預(yù)定次數(shù)的后續(xù)處理中確定沒(méi)有和與在前次處理中被從輸出對(duì)象中排除的目標(biāo)相同的目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的特定峰值信號(hào)存在時(shí)，所述排除單元將與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信息設(shè)為所述雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象。
8.一種信號(hào)處理方法，發(fā)射與要進(jìn)行頻率調(diào)制的發(fā)送信號(hào)相關(guān)的發(fā)送波；接收來(lái)自反射所述發(fā)送波的目標(biāo)的反射波作為接收信號(hào)，其中在所述目標(biāo)處；以及根據(jù)峰值信號(hào)來(lái)導(dǎo)出至少包括所述目標(biāo)的位置信息在內(nèi)的目標(biāo)信息，所述峰值信號(hào)是通過(guò)針對(duì)根據(jù)所述接收信號(hào)生成的差拍信號(hào)執(zhí)行FFT處理來(lái)提取的，所述信號(hào)處理方法包括: 確定在與第一頻率處存在的峰值信號(hào)的頻率相隔從多個(gè)峰值信號(hào)中選擇的一個(gè)選定峰值信號(hào)的頻率的頻率處是否存在特定峰值信號(hào)；以及 當(dāng)所述特定峰值信號(hào)存在時(shí)，從雷達(dá)設(shè)備的輸出對(duì)象中排除與所述選定峰值信號(hào)相對(duì)應(yīng)的 目標(biāo)信息。
【文檔編號(hào)】G01S13/93GK103852762SQ201310529704
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】淺沼久輝 申請(qǐng)人:富士通天株式會(huì)社