CN116438468A - 电子设备、电子设备的控制方法以及程序 - Google Patents

电子设备、电子设备的控制方法以及程序 Download PDF

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Abstract

电子设备具有：发送天线，发送发送波；接收天线，接收发送波被反射后的反射波；以及信号处理部，基于作为发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体。信号处理部在对物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示物体的点群。

Description

电子设备、电子设备的控制方法以及程序
关联申请的相互参照
本申请要求2020年10月28日在日本申请的日本特愿2020-180876的优先权，并将在先申请的全部内容引入于此以用于参照。
技术领域
本发明涉及电子设备、电子设备的控制方法以及程序。
背景技术
例如，在与汽车相关的工业等领域中，注重测定本车辆与规定的物体之间的距离等的技术。特别地，近年来，对发送像毫米波那样的电波并接收被障碍物等物体反射后的反射波来测定与物体之间的距离等的雷达(RADAR(Radio Detecting and Ranging))的技术进行各种研究。预想随着与对驾驶员的驾驶进行辅助的技术以及将一部分或全部驾驶自动化的自动驾驶相关的技术的发展，测定这种距离等的技术的重要性今后越来越高。
在上述雷达那样的技术中，作为判定是否基于接收信号检测到物体的算法，已知各种聚类方法。例如，专利文献1提出了能高精度地进行目标识别的聚类。另外，作为基于密度对数据进行聚类的算法，DBSCAN(Density-based spatial clustering ofapplications with noise：具有噪声的基于密度的聚类方法)被广泛使用。也设想了在判定物体的检测时，如果不适当地执行聚类，则不能良好地检测物体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本实开平5-59372号公报。
发明内容
一实施方式的电子设备具有：
发送天线，发送发送波；
接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
信号处理部，基于作为所述发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体。
所述信号处理部在对所述物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示所述物体的点群。
一实施方式的电子设备的控制方法包括：
由发送天线发送发送波的步骤；
由接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体的步骤；以及
对所述物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示所述物体的点群的步骤。
一实施方式的程序使计算机执行以下步骤：
由发送天线发送发送波的步骤；
由接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体的步骤；以及
对所述物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示所述物体的点群的步骤。
附图说明
图1是说明一实施方式的电子设备的使用方式的图。
图2是概略地示出一实施方式的电子设备的结构的功能框图。
图3是说明一实施方式的电子设备处理的信号的构成的图。
图4是说明根据一实施方式的电子设备的信号的处理的图。
图5是说明根据一实施方式的电子设备的信号的处理的图。
图6是说明根据一实施方式的电子设备的信号的处理的图。
图7是说明通常的聚类的例子的图。
图8是说明通常的聚类的例子的图。其是说明一实施方式的电子设备的动作的例子的图。
图9是说明一实施方式的电子设备的动作的例子的图。
图10是说明一实施方式的电子设备的动作的流程图。
图11是表示一实施方式的电子设备的动作的例子的图。
图12是说明一实施方式的电子设备的动作的流程图。
图13是说明一实施方式的电子设备的动作的流程图。
具体实施方式
期望通过接收发送的发送波被规定的物体反射后的反射波来良好地检测该物体的技术。本发明的目的在于，提供能良好地检测物体的电子设备、电子设备的控制方法以及程序。根据一实施方式，能够提供能良好地检测物体的电子设备、电子设备的控制方法以及程序。下面，参照附图详细地对一实施方式进行说明。
一实施方式的电子设备通过搭载于例如像汽车等那样的载具(移动体)能够检测在该移动体的周围存在的规定的物体作为目标。因此，一实施方式的电子设备能够从设置于移动体的发送天线向移动体的周围发送发送波。另外，一实施方式的电子设备能够从设置于移动体的接收天线接收发送波被反射后的反射波。发送天线以及接收天线中的至少一个例如可以包括在设置于移动体的雷达传感器等中。
以下，作为典型的例子，对一实施方式的电子设备搭载于像轿车那样的汽车的构成进行说明。然而，搭载了一实施方式的电子设备的移动体并不限于汽车。一实施方式的电子设备可以搭载于自动驾驶汽车、公共汽车、出租车、卡车、出租车、摩托车、自行车、船舶、飞机、直升机、拖拉机等农业作业装置、除雪车、清扫车、警车、急救车以及无人机等各种移动体。另外，搭载了一实施方式的电子设备的移动体也并不一定限于通过自身动力移动的移动体。例如，搭载了一实施方式的电子设备的移动体也可以为被拖拉机牵引的拖车部分等。在传感器以及规定的物体中的至少一个能够移动的情况下，一实施方式的电子设备能够测定传感器与物体之间的距离等。另外，即使在传感器以及物体两者都静止的情况下，一实施方式的电子设备也能够测定传感器与物体之间的距离等。另外，本发明中包括的汽车并不会受到总长度、总宽度、总高度、排气量、载客数或装载量等的限定。例如，本发明的汽车也包括排气量大于660cc的汽车、排气量为660cc以下的汽车以及所谓的小型汽车等。另外，本发明中包括的汽车也包括一部分或全部能量利用电并利用马达的汽车。
(一实施方式的电子设备的结构)
首先，对使用一实施方式的电子设备检测物体的例子进行说明。
图1是说明一实施方式的电子设备的使用方式的图。图1示出了将一实施方式的具有发送天线以及接收天线的电子设备设置于移动体的例子。
在图1所示的移动体100上设有一实施方式的具有发送天线以及接收天线的电子设备1。另外，图1所示的移动体100可以搭载(例如内置)一实施方式的电子设备1。电子设备1的具体结构将在后面描述。如下文所述，电子设备1例如可以具有发送天线以及接收天线中的至少一个。图1所示的移动体100可以为像轿车那样的汽车的车辆，也可以为任意类型的移动体。在图1中，移动体100例如可以沿图所示的Y轴正方向(前进方向)移动(行驶或慢行)，可以沿其他方向移动，还可以静止而不移动。
如图1所示，在移动体100上设有具有发送天线的电子设备1。在图1所示的例子中，具有发送天线以及接收天线的电子设备1仅在移动体100的前方设置一个。此处，电子设备1设置于移动体100的位置并不限于图1所示的位置，也可以适当地设为其他位置。例如，也可以将图1所示那样的电子设备1设置在移动体100的左侧、右侧和/或后方等。另外，根据移动体100中测定的范围和/或精度等各种条件(或要求)，这种电子设备1的个数可以设为1个以上的任意的数量。电子设备1也可以设置于移动体100的内部。移动体100的内部例如可以为保险杠内的空间、主体内的空间、前灯内的空间或驾驶空间的空间等。
电子设备1从发送天线发送电磁波作为发送波。例如，当在移动体100的周围存在规定的物体(例如图1所示的物体200)时，从电子设备1发送的发送波中的至少一部分被该物体反射而成为反射波。而且，通过例如由电子设备1的接收天线接收这种反射波，从而搭载于移动体100的电子设备1能够检测该物体作为目标。
典型地，具有发送天线的电子设备1也可以为发送和接收电波的雷达(RADAR(Radio Detecting and Ranging))传感器。然而，电子设备1并不限于雷达传感器。一实施方式的电子设备1例如可以为基于使用光波的LIDAR(Light Detection and Ranging：光探测和测距；Laser Imaging Detection and Ranging：激光成像探测与测距技术)的技术的传感器。这些传感器例如能够包括贴片天线等而构成。像RADAR和LIDAR这样的技术是已知的，因此，有时适当简化或省略更详细的说明。
搭载于图1所示的移动体100的电子设备1从接收天线接收从发送天线发送的发送波的反射波。如上所述，电子设备1能够检测在距移动体100规定的距离内存在的规定的物体200作为目标。例如，如图1所示，电子设备1能够测定作为本车辆的移动体100与规定的物体200之间的距离L。另外，电子设备1也能够测定作为本车辆的移动体100与规定的物体200的相对速度。进一步，电子设备1也能够测定来自规定的物体200的反射波到达作为本车辆的移动体100的方向(到达角θ)。
此处，物体200也可以为例如在与移动体100相邻的车道上行驶的相向车辆、与移动体100并行的汽车以及在与移动体100相同的车道上行驶的前后的汽车等中的至少任意一个。另外，物体200也可以为摩托车、自行车、婴儿车、行人等人、动物、昆虫等其他生命体、护栏、中央隔离带、道路标识、人行道的高低不平、墙壁、人孔或障碍物等在移动体100的周围存在的任意的物体。进一步，物体200可以移动，也可以停止。例如，物体200也可以为在移动体100的周围驻车或停车的汽车等。
在图1中，电子设备1的大小与移动体100的大小的比率并不一定表示实际的比率。另外，在图1中，电子设备1示出了设置于移动体100的外部的状态。然而，在一实施方式中，电子设备1可以设置在移动体100的各种位置。例如，在一实施方式中，电子设备1也可以设置于移动体100的保险杠的内部，在移动体100的外观中并不出现。
以下，作为典型的例子，对电子设备1的发送天线发送像毫米波(30GHz以上)或准毫米波(例如20GHz～30GHz附近)等那样的频带的电波进行说明。例如，传感器5的发送天线可以发送像77GHz～81GHz那样具有4GHz的频带宽度的电波。
图2是概略地示出一实施方式的电子设备1的构成例的功能框图。以下，对一实施方式的电子设备1的构成的一例进行说明。
通过毫米波方式的雷达测定距离等时，大多使用调频连续波雷达(以下，记作FMCW雷达(Frequency Modulated Continuous Waveradar))。FMCW雷达扫描发送的电波的频率而生成发送信号。因此，例如在使用79GHz的频带的电波的毫米波方式的FMCW雷达中，使用的电波的频率例如像77GHz～81GHz那样具有4GHz的频带宽度。79GHz的频带的雷达具有与例如24GHz、60GHz、76GHz的频带等其他毫米波/准毫米波雷达相比能够使用的频带宽度更广的特征。以下，作为例子，对这种实施方式进行说明。
如图2所示，一实施方式的电子设备1具有信号处理部10。信号处理部10可以具有信号产生处理部11、接收信号处理部12以及通信接口13。另外，一实施方式的电子设备1具有发送DAC21、发送电路22、毫米波发送电路23以及发送天线阵列24作为发送部。另外，一实施方式的电子设备1具有接收天线阵列31、混频器32、接收电路33以及接收ADC34作为接收部。一实施方式的电子设备1既可以包括图2所示的功能部中的至少任意一个，也可以包括图2所示的功能部以外的功能部。图2所示的电子设备1也可以使用与使用毫米波频带等电磁波的通常的雷达基本同样地构成的电路而构成。另一方面，在一实施方式的电子设备1中，基于信号处理部10的信号处理包括与以往的通常的雷达不同的处理。
一实施方式的电子设备1具有的信号处理部10以对构成电子设备1的各功能部的控制为主，能够对整个电子设备1的动作进行控制。特别地，信号处理部10对电子设备1处理的信号进行各种处理。信号处理部10可以包括例如像CPU(Central Processing Unit：中央处理器)或DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)那样的至少1个处理器，以提供用于执行各种功能的控制以及处理能力。信号处理部10可以集中由1个处理器来实现，也可以由几个处理器来实现，还可以由分别单独的处理器来实现。处理器也可以作为单个集成电路来实现。集成电路也称IC(Integrated Circuit)。处理器也可以作为多个以能够通信的方式连接的集成电路以及分立电路来实现。处理器也可以基于其他各种已知的技术来实现。在一实施方式中，信号处理部10也可以作为例如由CPU(硬件)以及该CPU执行的程序(软件)而构成。信号处理部10可以适当包括信号处理部10的动作所需要的存储器。
信号处理部10的信号产生处理部11产生从电子设备1发送的信号。在一实施方式的电子设备1中，信号产生处理部11例如可以生成像啁啾信号那样的发送信号(发送啁啾信号)。特别地，信号产生处理部11可以生成频率周期性线性变化的信号(线性啁啾信号)。例如，信号产生处理部11可以形成频率随着时间的经过从77GHz周期性线性增大至81GHz的啁啾信号。另外，例如，信号产生处理部11可以生成周期性地重复频率随着时间的经过从77GHz线性增大(上啁啾)至81GHz以及从81GHz线性减小(下啁啾)至77GHz的信号。信号产生处理部11生成的信号例如可以在信号处理部10中预先设定。另外，信号产生处理部11生成的信号例如可以预先存储在信号处理部10的存储部等中。由于在像雷达那样的技术领域中使用的啁啾信号是已知的，适当简化或省略更详细的说明。由信号产生处理部11生成的信号被供给至发送DAC21。因此，信号产生处理部11可以与发送DAC21连接。
发送DAC(数模转换器)21具有将由信号产生处理部11供给的数字信号转换为模拟信号的功能。发送DAC21也可以包括通常的数模转换器而构成。由发送DAC21模拟化的信号被供给至发送电路22。因此，发送DAC21可以与发送电路22连接。
发送电路22具有将由发送DAC21模拟化的信号转换为中频(IntermediateFrequency：IF)的频带的功能。发送电路22也可以包括通常的IF频带的发送电路而构成。由发送电路22处理的信号被供给至毫米波发送电路23。因此，发送电路22可以与毫米波发送电路23连接。
毫米波发送电路23具有发送由发送电路22处理的信号作为毫米波(RF波)的功能。毫米波发送电路23也可以包括通常的毫米波的发送电路而构成。由毫米波发送电路23处理的信号被供给至发送天线阵列24。因此，毫米波发送电路23可以与发送天线阵列24连接。另外，由毫米波发送电路23处理的信号也被供给至混频器32。因此，因此，毫米波发送电路23也可以与混频器32连接。
发送天线阵列24是将多个发送天线以阵列状排列而成。在图2中，简化表示发送天线阵列24的构成。发送天线阵列24将由毫米波发送电路23处理的信号发送给电子设备1的外部。发送天线阵列24也可以包括通常的毫米波雷达中使用的发送天线阵列而构成。
如上所述，一实施方式的电子设备1具有发送天线阵列24，能够从发送天线阵列24发送发送信号(例如发送啁啾信号)作为发送波。
例如，如图2所示，设想在电子设备1的周围存在物体200的情况。在该情况下，从发送天线阵列24发送的发送波中的至少一部分被物体200反射。从发送天线阵列24发送的发送波中被物体200反射的至少一部分反射波能够向接收天线阵列31被反射。
接收天线阵列31接收反射波。此处，该反射波可以为从发送天线阵列24发送的发送波中被物体200反射的至少一部分反射波。
接收天线阵列31是将多个接收天线以阵列状排列而成。在图2中，简化表示接收天线阵列31的构成。接收天线阵列31接收从发送天线阵列24发送的发送波被反射后的反射波。接收天线阵列31也可以包括通常的毫米波雷达中使用的接收天线阵列而构成。接收天线阵列31将作为反射波接收的接收信号供给至混频器32。因此，接收天线阵列31可以与混频器32连接。
混频器32将由毫米波发送电路23处理的信号(发送信号)和由接收天线阵列31接收的接收信号转换为中频(IF)的频带。混频器32也可以包括通常的毫米波雷达中使用的混频器而构成。混频器32将作为合成的结果生成的信号供给至接收电路33。因此，混频器32可以与接收电路33连接。
接收电路33具有对由混频器32转换为IF频带的信号进行模拟处理的功能。接收电路33可以包括转换为通常的IF频带的接收电路而构成。由接收电路33处理的信号被供给至接收ADC34。因此，接收电路33可以与接收ADC34连接。
接收ADC(模数转换器)34具有将由接收电路33供给的模拟信号转换为数字信号的功能。接收ADC34可以包括通常的模数转换器而构成。由接收ADC34进行了数字化的信号被供给至信号处理部10的接收信号处理部12。因此，接收ADC34可以与信号处理部10连接。
信号处理部10的接收信号处理部12具有对由接收DAC34供给的数字信号实施各种处理的功能。例如，接收信号处理部12根据由接收DAC34供给的数字信号算出从电子设备1到物体200为止的距离(测距)。另外，接收信号处理部12根据由接收DAC34供给的数字信号算出物体200相对于电子设备1的相对速度(测速)。进一步，接收信号处理部12根据由接收DAC34供给的数字信号算出从物体200的电子设备1观察的方位角(测角)。具体而言，可以在接收信号处理部12中输入I/Q转换后的数据。通过输入这种数据，接收信号处理部12分别进行距离(Range)方向以及速度(Velocity)方向的高速傅立叶转换(2D-FFT)。接着，接收信号处理部12进行基于UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)和/或CFAR(Constant False Alarm Rate：恒定虚警率)等处理的噪声点的去除导致的误警报的抑制和固定概率化。而且，接收信号处理部12对满足CFAR的基准的点进行到达角度推定，从而获得物体200的位置。作为接收信号处理部12测距、测速以及测角的结果而生成的的信息被供给至通信接口13。
信号处理部10的通信接口13包括将信号处理部10的信息输出至例如外部的控制部50等的接口而构成。通信接口13将物体200的位置、速度以及角度中的至少任意一个信息例如作为CAN(Controller Area Network：控域网)等信号输出至信号处理部10的外部。物体200的位置、速度、角度中的至少任意一个信息经由通信接口13被供给至控制部50。因此，通信接口13可以与信号处理部10连接。
如图2所示，一实施方式的电子设备1可以通过有线或无线例如与像ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)那样的控制部50连接。控制部50对移动体100的各种动作进行控制。控制部50可以由至少1个以上的ECU构成。
图3是说明信号处理部10的信号产生处理部11生成的啁啾信号的例子的图。
图3示出了使用FCM(Fast-Chirp Modulation(高速啁啾调制))方式的情况下的1帧的时间结构。图3示出了FCM方式的接收信号的一个例子。FCM是以较短的间隔(例如由最大测距距离算出的电磁波的雷达与目标物之间的往复时间以上)重复像图3中c1，c2，c3，c4，……，cn那样示出的啁啾信号的方式。在FCM中，为了方便接收信号的信号处理，大多划分为图3所示那样的子帧单位来进行发送接收的处理。
在图3中，横轴表示经过的时间，纵轴表示频率。在图3所示的例子中，信号产生处理部11生成频率周期性线性变化的线性啁啾信号。在图3中，将各啁啾信号像c1，c2，c3，c4，……，cn那样示出。如图3所示，在各啁啾信号中，随着时间的经过，频率线性增大。
在图3所示的例子中，包括像c1，c2，c3，c4，……，cn那样的一些啁啾信号作为1个子帧。即，图3所示的子帧1以及子帧2等分别构成为包括像c1，c2，c3，c4，……，cn那样的一些啁啾信号。另外，在图3所示的例子中，包括像子帧1，子帧2，……，子帧N那样的一些子帧作为1个帧(1帧)。即，图3所示的1帧构成为包括N个子帧。另外，将图3所示的1帧作为帧1，接下来是帧2，帧3，……等。这些帧分别与帧1同样地可以构成为包括N个子帧。另外，帧之间可以包括规定的长度的帧间隔。图3所示的1个帧例如可以为30毫秒至50毫秒左右的长度。
在一实施方式的电子设备1中，信号产生处理部11可以生成发送信号作为任意个数的帧。另外，在图3中，一部分啁啾信号省略表示。如此地，信号产生处理部11生成的发送信号的时间与频率的关系例如可以存储在信号处理部10的存储部等中。
如此地，一实施方式的电子设备1可以发送由包括多个啁啾信号的子帧构成的发送信号。另外，一实施方式的电子设备1可以发送由包括规定个数的子帧的帧构成的发送信号。
以下，对电子设备1发送像图3所示那样的帧结构的发送信号进行说明。然而，像图3所示那样的帧结构为一个例子，例如1个子帧中包括的啁啾信号可以为任意的。即，在一实施方式中，信号产生处理部11可以生成包括任意个数(例如任意的多个)的啁啾信号的子帧。另外，像图3所示那样的子帧结构也为一个例子，例如1个帧中包括的子帧可以为任意的。即，在一实施方式中，信号产生处理部11可以生成包括任意个数(例如任意的多个)的子帧的帧。信号产生处理部11可以生成不同频率的信号。信号产生处理部11可以生成频率f分别不同的频带宽度的多个离散的信号。
图4以另一方式示出图3所示的子帧的一部分的图。图4示出了作为进行了信号处理部10的接收信号处理部12(图2)中进行的处理即2D-FFT(Two Dimensional FastFourier Transform：二维快速傅里叶变换)的结果而接收到图3所示的发送信号的接收信号的各样品。
如图4所示，在像子帧1，……，子帧N那样的各子帧中存储各啁啾信号c1，c2，c3，c4，……，cn。在图4中，各啁啾信号c1，c2，c3，c4，……，cn分别由用沿横向排列的方格表示的各样品构成。对于图4所示的接收信号，在图2所示的接收信号处理部12中实施2D-FFT、CFAR以及各子帧的整合信号处理。
图5是表示在图2所示的接收信号处理部12中实施2D-FFT、CFAR以及各子帧的整合信号处理后算出距离多普勒(距离-速度)平面上的点群的例子的图。
在图5中，横向表示范围(距离)，纵向表示速度。图5所示的涂黑的点群s1是表示超出CFAR的阈值处理的信号的点群。图5所示的未涂黑的点群s2表示未超出CFAR的阈值的没有点群的bin(2D-FFT样品)。在图5中算出的距离多普勒平面上的点群通过方向推定算出来自雷达的方位，作为表示物体200的点群，算出二维平面上的位置以及速度。此处，方向推定可以通过束形成器和/或部分空间法算出。作为典型的部分空间法的算法，存在MUSIC(MUltiple SIgnal Classification：多重信号分类)以及ESPRIT(Estimation of SignalParameters via Rotation Invariance Technique：借助旋转不变技术估计信号参数)等。
图6是表示接收信号处理部12进行方向推定后从图5所示的距离多普勒平面向XY平面进行了点群坐标的转换的结果的例子的图。如图6所示，接收信号处理部12能够在XY平面上绘制点群PG。此处，点群PG由各点P构成。另外，各点P具有角度θ以及极坐标中的半径方向的速度Vr。
接收信号处理部12基于2D-FFT以及角度推定的结果中的至少任意一个来检测在发送发送波T的范围内存在的物体。接收信号处理部12可以基于分别推定的距离的信息、速度的信息以及角度信息例如进行聚类处理从而进行物体检测。作为对数据进行聚类时使用的算法，例如已知DBSCAN(Density-based spatial clustering of applications withnoise：具有噪声的基于密度的聚类方法)等。其为基于密度进行聚类的算法。在聚类处理中，例如可以算出构成检测的物体的点的平均电力。接收信号处理部12中检测的物体的距离的信息、速度的信息、角度信息以及电力的信息例如也可以被供给至控制部50等。在该情况下，当移动体100为汽车时，例如可以通过像CAN(Controller Area Network：控域网)那样的通信接口13进行通信。
如上所述，电子设备1可以具有发送天线24、接收天线31以及信号处理部10。发送天线24发送发送波T。接收天线31接收发送波T被反射后的反射波R。而且，信号处理部10根据作为发送波T发送的发送信号以及作为反射波R接收的接收信号来检测反射发送波T的物体(例如物体200等)。
(一实施方式所涉及的电子设备进行的聚类)
下面，对一实施方式的电子设备1的动作进行说明时，首先，对通常的雷达的技术等中的聚类进行说明。特别地，对通常的雷达技术等中广泛使用的基于DBSCAN的聚类进行说明。
DBSCAN作为对数据进行聚类(组合)的算法的一个方式是众所周知的。DBSCAN广泛用于毫米波雷达基于反射波检测的数据点的聚类(组合)。在DBSCAN中，导入参数ε，距离小于ε的点群被分类为相同的组(集群)。因此，例如，如果点P1与点P2之间的距离小于ε，点P2与点P3之间的距离也小于ε，则点P1和点P3也能够被分类为相同的集群。在该情况下，例如，即使点P1与点P3之间的距离大于ε，由于满足上述条件，它们也能被分类为相同的集群。因此，例如，如果点群更多时，则可能发生存在于相当远离的位置的两点也被分类为相同的集群中的情况。
如此地，在DBSCAN中，实际上不是同一物体，能够作为一个同一物体进行聚类(严格地说，在DBSCAN中，除了ε以外，还尝试通过考虑参数来应对上述情况)。例如，在行人站立在墙壁附近的情况下，墙壁和行人能被分类为一个物体。以下，更具体地说明这种DBSCAN的特性。
图7是说明通常的聚类的例子的图。图7的中央所示的箭头概念性地表示基于DBSCAN的聚类处理。即，图7的左侧例示了执行基于DBSCAN的聚类处理前的状态。另一方面，图7的右侧例示了执行基于DBSCAN的聚类处理后的状态。
如图7的左侧所示，例如，在聚类处理前，设想基于雷达的接收信号能得到点群的情况。如图7所示，在聚类处理前，能得到第一点群PG1、第二点群PG2以及其他点N1。在该情况下，设想执行基于DBSCAN的聚类处理。在该情况下，彼此距离较近的(距离小于ε)第一点群PG1被分类为第一集群C1。另外，彼此距离较近的(距离小于ε)第二点群PG2被分类为第二集群C2。另外，距离其他点群较远的(距离大于ε)其他点N1作为噪声不被分类为第一集群C1和第二集群C2中。
图8是说明通常的聚类的另一例子的图。图8所示的标记的含义与图7相同。
如图8的左侧所示，例如，在聚类处理前，设想基于雷达的接收信号能得到点群的情况。如图8所示，在聚类处理前，能得到第一点群PG1、第二点群PG2以及其他点N1。在图8中，与图7所示的情况相比，第一点群PG1与第二点群PG2彼此接近。在该情况下，设想执行基于DBSCAN的聚类处理。在该情况下，如图8所示，由于第一点群PG1以及第二点群PG2彼此距离较近(距离小于ε)，因此能被分类为同一集群C3。如果第一点群PG1以及第二点群PG2为表示同一物体的点群，则执行适当的聚类，没有问题。然而，在第一点群PG1和第二点群PG2为如图7所示那样分别表示不同物体的点群的情况下，不执行适当的聚类，可能产生不良情况。
因此，一实施方式的电子设备1例如根据规定的参数划分点群，而不是整体上统一进行聚类，分别对划分的点群进行聚类。以下，进一步说明这种动作。
在一实施方式中，电子设备1在对基于接收信号得到的点群进行聚类前，根据规定的参数划分点群。此处，规定的参数例如可以是规定方向的“距离”。
例如，在电子设备1中，基于接收信号，能得到如图9所示那样的点群。例如，如图9所示，从平面上的规定的基准点起存在具有x，y坐标(即，与基准点的距离x，与基准点的距离y)的多个数据点。当一实施方式的电子设备1为毫米波雷达时，将电子设备1作为基准点，基于从各种物体反射的反射波检测到的(x，y)值可以相当于上述数据点。在图9中，纵轴表示与电子设备1的距离Y。此处，距离Y与图1所示的坐标同样地可以为电子设备1(移动体100)的向前方向的距离。
然后，电子设备1根据规定的参数划分如图9所示那样的点群。例如，在距离Y的方向上，像从0m到10m、从10m到20m、从20m到30m、……那样，直至最大值y为止，可以根据距离的参数Y划分点群。更具体而言，例如，电子设备1可以像从0m到10m的划分PS1、从10m到20m的划分PS2、从20m到30m的划分PS3，……等那样划分如图9所示那样的点群。图9所示的点群示出了仅划分为划分PS1和划分PS2的状态，但是，也可以划分为PS3以后。
此处，在上述例子中，根据距离的参数Y将点群以10m单位进行划分，例如也可以设为8m或12m等其他单位的划分。在图9中，设想了电子设备1为设置于作为一例像图1所示那样的移动体(汽车)100的雷达传感器的情况。例如，设想相向车道的汽车或在前方行驶的汽车等从普通汽车到卡车具有不大于约不超过10m左右的全长。因此，在一实施方式的电子设备1中，根据距离的参数Y，可以以10m单位划分点群。然而，一实施方式的电子设备1可以在其他用途中以其他单位划分点群。例如，一实施方式的电子设备1可以根据检测的物体的大小(例如全长)来确定划分点群的单位。
如图9所示，例如根据规定的参数划分点群后，电子设备1分别对划分的点群进行聚类。例如，在图9中，电子设备1可以分别对由划分部分PS1划分的点群以及由划分部分PS2划分的点群执行聚类。
图10是说明一实施方式的电子设备1的动作的流程图。图10例示了上述电子设备1的动作。图10所示的动作可以在电子设备1中基于接收信号得到点群的时刻开始。图10所示的动作可以在一实施方式的电子设备1的信号处理部10、更具体地在信号处理部10的接收信号处理部12中进行。
图10所示的动作开始时，接收信号处理部12根据规定的参数划分得到的点群(步骤S1)。在步骤S1中划分点群后，接收信号处理部12分别对划分的各点群进行聚类(步骤S2)。
如此地，在一实施方式的电子设备1中，信号处理部10在对物体的检测结果进行聚类时，可以根据规定的参数划分表示该物体的点群。在该情况下，信号处理部10例如可以像10m等那样以规定的单位划分表示物体的点群。
这样，能够对实际上不是同一物体的物体进行区别检测，而不会检测为同一物体。例如，根据电子设备1，在行人站立在墙壁附近的情况下，也能将墙壁与行人区分来进行聚类。因此，根据一实施方式的电子设备1，通过接收发送的发送波被规定的物体反射后的反射波，能良好地检测该物体。
在上述实施方式中，根据规定的参数划分点群时，采用Y轴方向的“距离”参数。然而，在一实施方式中，根据规定的参数划分点群时能够采用的参数并不限于距离。例如，一实施方式的电子设备1可以根据速度、角度、重量等反映了物体的规定的物理性质的各种参数而不是距离来划分点群。在该情况下，一实施方式的电子设备1也可以分别对划分的各点群进行聚类。
另外，在一实施方式中，当根据距离的参数划分点群时，例如，也可以根据距离的差的参数划分点群。在这种情况下，“距离”也可以为欧几里得距离(Euclidean distance)或马氏距离(Mahalanobis'distance)等。另外，在一实施方式中，当根据速度的参数划分点群时，例如，可以根据速度的差的参数划分点群。另外，在一实施方式中，当根据角度的参数划分点群时，例如，可以根据角度的差的参数划分点群。
在上述实施方式中，根据规定的参数划分点群时，采用以笛卡尔坐标(x，y)作为基准的规定方向的距离等参数。然而，在一实施方式中，根据规定的参数划分点群时，可以采用以极坐标(r，θ)作为基准的规定方向的距离等参数。
(一实施方式所涉及的电子设备进行的聚类的校正)
然后，进一步说明上述实施方式的校正。
根据上述实施方式的电子设备1，能够降低将实际上不是同一物体的物体检测为同一物体的风险。另一方面，根据上述实施方式，也有可能将实际上是同一物体的物体检测为另一物体。
例如，在电子设备1中，基于接收信号能得到图11所示那样的点群。在该情况下，与刚才同样地，对像从0m到10m的划分部分PS1、从10m到20m的划分部分PS2……等那样划分的情况进行研究。
在该情况下，电子设备1分别对划分为划分部分PS1的点群以及划分为划分部分PS2的点群执行聚类。因此，电子设备1将图11所示的点群检测为两个独立的物体。此处，在划分为划分部分PS1的点群和划分为划分部分PS2的点群分别为表示不同物体的点群的情况下，执行适当的聚类，没有问题。然而，如果划分为划部分PS1的点群以及划分为划部分PS2的点群为表示同一物体的点群，则不执行适当的聚类，可能产生不良情况。
因此，在一实施方式的电子设备1中，可以在图10所示那样的动作之后，根据要求进行校正。以下，进一步说明这种动作。
图12是说明根据一实施方式的电子设备1的校正的动作的流程图。图12所示的动作可以在图10所示的动作之后进行。
图12所示的动作开始时，接收信号处理部12算出点群的划分中相邻的划分部分的集群的代表点(步骤S11)。步骤S11中的点群的划分可以为图10的步骤S1中划分的点群的划分。在本发明中，集群的代表点可以为聚类的点群的代表点。
例如，图9所示的划分部分PS1和划分部分PS2可以为步骤S11中的“相邻的划分部分”。在聚类的点群(集群)仅由1点构成的情况下，步骤S11中算出的代表点可以为该1点。另外，在聚类的点群(集群)由多个点构成的情况下，步骤S11中算出的代表点可以为基于规定方向的平均值或中间值等的点。例如，当聚类的点群由多个点构成时，接收信号处理部12可以算出将多个点各自的X坐标的平均值作为X坐标并将多个点各自的Y坐标的平均值作为Y坐标的代表点。另外，例如，当点群由多个点构成时，接收信号处理部12可以算出将多个点各自的X坐标的中间值作为X坐标并将多个点各自的Y坐标的中间值作为Y坐标的代表点。作为一个例子，图9所示的划分部分PS1中包括的集群的点群的代表点可以为PS1中包括的叉号的位置的点。另外，作为一个例子，图9所示的划分部分PS2中包括的集群的点群的代表点可以为PS2中包括的叉号(×)的位置的点。
如此地，在一实施方式中，信号处理部10可以根据该相邻的划分部分中包括的点群的规定方向的坐标的平均值或中间值来算出根据规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各聚类的点群的代表点。此处，代表点可以是在仅在作为聚类的点群的集群中存在的点中代表该集群的点。当集群例如为与一辆车相连的状态时，在用一个点代表其位置的意义上，可以作为代表点。聚类前的点群可以是指仅分布于X-Y平面上的点，与特定的车等无关，不存在代表点。
在步骤S11中分别算出相邻的各划分部分的集群的代表点后，接收信号处理部12判定该相邻的划分部分的集群的代表点的距离是否小于规定的阈值(步骤S12)。适当设定步骤S12中用于判定的规定的阈值，使得实际上同一物体被适当地判定为同一物体，实际上独立的物体被适当地判定为不同物体。此处，作为一个例子，规定的阈值可以设定为1m。
当在步骤S12中相邻的划分部分的集群的代表点的距离小于规定的阈值时，能够判定处于相邻的各划分部分的集群彼此离开规定以上的距离。在该情况下，接收信号处理部12可以跳过步骤S13的距离而结束图12所示的动作。即，在该情况下，该相邻的划分部分中包括的点群直接(在保持步骤S1中划分的状态下)作为不同的物体的点群进行处理。
另一方面，当步骤S12中相邻的划分部分的集群的代表点的距离小于规定的阈值时，接收信号处理部12可以将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群进行处理(步骤S13)。
在步骤S13中，当将相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群进行处理时，具体而言，例如可以执行以下两个处理中的任意一个。
即，在步骤S13中，接收信号处理部12可以将该相邻的划分中包括的点群作为1个点群，再次算出代表点。在图12的步骤S12中，例如，设想接收信号处理部12将基于例如从距离为0m到10m的划分部分以及从距离为10m到20m的划分部分的2个相邻的划分部分的集群的距离全部进行比较。另一方面，在图12的步骤S12中，接收信号处理部12可以对基于更细的划分部分的集群的距离进行比较。例如，接收信号处理部12可以将从距离为5m到10m的划分部分中的代表点与从距离为10m到15m的划分部分中的代表点的距离进行比较。
如此地，当根据规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各聚类的点群的代表点的距离小于规定的阈值时，信号处理部10可以将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群来算出代表点。
另外，例如，在步骤S13中，接收信号处理部12可以将该相邻的划分部分无效化等，并将该相邻的划分部分作为1个划分部分，再次执行基于DBSCAN的聚类处理。例如，设为从距离为0m到10m的划分部分以及从距离为10m到20m的划分部分的2个相邻的划分部分内的2个(或2个以上)集群的代表点之间的距离小于规定的阈值。在该情况下，接收信号处理部12可以再次对例如从距离为0m到20m的1个划分部分执行基于DBSCAN的聚类处理。
如此地，当根据规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各集群的代表点的距离小于规定的阈值时，信号处理部10可以将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群进行聚类。
如上所述，在一实施方式中，当根据规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各集群的代表点的距离小于规定的阈值时，信号处理部10可以将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群进行处理。
(一实施方式所涉及的电子设备进行的选择性聚类)
设想以上说明的实施方式的电子设备1根据规定的参数对基于接收信号得到的点群整体进行统一划分来说明。然而，一实施方式的电子设备1可以根据规定的参数选择性地划分基于接收信号得到的点群。以下，进一步说明这种动作。
图13是说明根据一实施方式的电子设备1进行的选择性聚类的动作的流程图。可以执行图13所示的动作来代替例如图10所示的动作。即，在图13所示的动作开始的时刻，可以在电子设备1中基于接收信号得到点群。
图13所示的动作开始时，接收信号处理部12对基于接收信号得到的点群例如进行基于DBSCAN的聚类处理(步骤S21)。直至步骤S21中的动作为止，可以执行与基于以往的DBSCAN的聚类同样的处理。即，在步骤S21中，接收信号处理部12可以对基于接收信号得到的点群整体统一执行基于DBSCAN的聚类。
在步骤S21中进行聚类后，接收信号处理部12判定进行该聚类的各集群的大小是否大于规定的阈值(步骤S22)。
步骤S22中的“集群的大小”例如可以如下所述地算出。例如，如以下的式(1)所示那样，步骤S22中的“集群的大小”可以基于集群的代表点与该集群内的点的距离的平均值dm来确定。在步骤S22中，例如当平均值dm大于阈值5m时，接收信号处理部12可以判定集群的大小大于规定的阈值。
式1
Figure BDA0004161293110000181
其中，N表示该集群内的点的个数。另外，(x0，y0)表示该集群的代表点的坐标。该集群的代表点例如可以像图9中说明那样算出。另外，(xi，yi)(i＝1，2，……，N)表示该集群内的点的x坐标以及y坐标(x方向的距离以及y方向的距离)。另外，集群的大小例如可以基于该集群内的点的平均值或该集群内的点的中间值等来确定。在本发明中，集群的大小可以为聚类的点群的大小。
当步骤S22中集群的大小不大于规定的阈值时，接收信号处理部12可以结束图13所示的动作。另一方面，当步骤S22中集群的大小大于规定的阈值时，接收信号处理部12可以执行步骤S23所示的处理。在步骤S23中，接收信号处理部12可以对根据规定的参数划分该集群中的点群而成的部分执行例如基于DBSCAN的聚类。此处，接收信号处理部12例如可以与图10所示的步骤S1同样地进行根据规定的参数划分该集群中的点群的处理。
另外，步骤S22中的“集群的大小”例如可以如下所述地算出。例如，如以下的式(2)所示那样，步骤S22中的“集群的大小”可以基于集群的代表点与该集群内的点的距离的最大值dmax来确定。在步骤S22中，例如当平均值dmax大于阈值10m时，接收信号处理部12可以判定集群的大小大于规定的阈值。
式2
Figure BDA0004161293110000191
其中，N表示该集群内的点的个数。另外，(x0，y0)表示该集群的代表点的坐标。另外，(xi，yi)(i＝1，2，……，N)表示该集群内的点的x坐标以及y坐标(x方向的距离以及y方向的距离)。
另外，步骤S22中的“集群的大小”可以通过其他的方法算出。例如，步骤S22中的“集群的大小”可以基于集群内的点的x坐标以及y坐标的最大值与最小值的差来确定。另外，例如，步骤S22中的“集群的大小”可以基于集群内的点的x坐标以及y坐标的分散等来确定。
另外，在图13所示的步骤S23中，接收信号处理部12例如可以从y方向的距离的最小值ymin到y方向的最大值ymax来划分点群。在该情况下，接收信号处理部12例如可以像从ymin到ymin+10m、从ymin+10m到ymin+20m……那样划分点群。在图13所示的步骤S23中，接收信号处理部12可以对如上所述地划分的集群执行基于DBSCAN的聚类。进一步，接收信号处理部12可以在执行基于DBSCAN的聚类后，进一步执行如上所述的聚类的校正。
另外，在图13所示的步骤S23中，接收信号处理部12例如可以根据集群的大小的方向来确定划分点群的方向。在该情况下，接收信号处理部12可以算出该集群内的点的x方向以及y方向的距离的最大值与最小值的差。例如，将该集群内的点的x方向的最大值记作xmax并将最小值记作xmin时，x方向的距离的最大值与最小值的差Δx为xmax－xmin。另外，将该集群内的点的y方向的最大值记作ymax并将最小值记作ymin时，y方向的距离的最大值与最小值的差Δy为ymax-ymin。此处，例如当Δx＞Δy时，接收信号处理部12可以沿x方向划分点群，并分别对划分的集群执行基于DBSCAN的聚类。另一方面，例如当Δx＜Δy时，接收信号处理部12可以沿y方向划分点群，并分别对划分的集群执行基于DBSCAN的聚类。
像以上说明那样，在一实施方式中，信号处理部10可以根据规定的参数选择性地划分表示物体的点群。在该情况下，当聚类的集群的大小为规定的阈值以上时，信号处理部10可以根据规定的参数选择性地划分表示物体的点群。
(一实施方式所涉及的电子设备进行的聚类的维度)
例如，如图9等所示那样，在上述实施方式中，接收信号处理部12沿Y方向或X方向等划分点群，即以一维划分点群。然而，接收信号处理部12例如也可以以二维以上划分点群。例如，接收信号处理部12可以沿x方向以及y方向(进一步也可以包括z方向)划分点群。在该情况下，接收信号处理部12也可以对以二维以上划分的各划分部分以二维以上执行基于DBSCAN的聚类。
虽然基于各附图和实施例说明了本发明，但是应该注意，本领域技术人员很容易根据本发明进行各种变形和修改。因此，应该注意，这些变形或修改应当包括在本发明的范围内。例如，各功能部中包括的功能等能够以逻辑上不矛盾的方式重新配置。多个功能部等可以被组合成一个、或者被分割。上述本发明的各实施方式并不限于在分别说明的各实施方式中真实地实施，也可以适当地组合各特征或省略一部分来实施。即，本领域技术人员能够根据本发明对本发明的内容进行各种变形和修改。因此，这些改变和修改包括在本发明的范围内。例如，在各实施方式中，能够将各功能部、各方法、各步骤等以在逻辑上不矛盾的方式追加在其他实施方式中、或者与其他实施方式的各功能部、各方法、各步骤等进行置换。另外，在各实施方式中，能够将多个各功能部、各方法、各步骤等组合成一个、或者分割。另外，上述本发明的各实施方式并不限于在分别说明的各实施方式中真实地实施，也能够适当地组合各特征或者省略一部分来实施。
上述实施方式并不限于仅作为电子设备1的实施。例如，上述实施方式可以作为像电子设备1那样的设备的控制方法来实施。进一步，例如，上述实施方式也可以作为像电子设备1那样的设备和/或任意的计算机执行的程序来实施。
附图标记说明
1 电子设备
10 信号处理部
11 信号产生处理部
12 接收信号处理部
13 通信接口
21 发送DAC
22 发送电路
23 毫米波发送电路
24 发送天线阵列
31 接收天线阵列
32 混频器
33 接收电路
34 接收ADC
50 控制部

Claims (14)

1.一种电子设备，其中，具有：
发送天线，发送发送波；
接收天线，接收所述发送波被反射后的反射波；以及
信号处理部，基于作为所述发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体，
所述信号处理部在对所述物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示所述物体的点群。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述信号处理部根据规定的参数以规定的单位划分表示所述物体的点群。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中，所述信号处理部根据所述物体的大小来确定划分表示所述物体的点群时的所述规定的单位。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电子设备，其中，当根据所述规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各聚类的点群的代表点的距离小于规定的阈值时，所述信号处理部将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群进行处理。
5.如权利要求4所述的电子设备，其中，当根据所述规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各聚类的点群的代表点的距离小于规定的阈值时，所述信号处理部将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群来算出代表点。
6.如权利要求4所述的电子设备，其中，当根据所述规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各聚类的点群的代表点的距离小于规定的阈值时，所述信号处理部将该相邻的划分部分中包括的点群作为同一物体的点群进行聚类。
7.如权利要求4～6中任一项所述的电子设备，其中，所述信号处理部基于该相邻的划分部分中包括的对应点群的规定方向的坐标的平均值或中间值来算出根据所述规定的参数划分的相邻的划分部分中包括的各聚类的点群的代表点。
8.如权利要求1～7中任一项所述的电子设备，其中，所述信号处理部根据规定的参数选择性地划分表示所述物体的点群。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中，当所述聚类的点群的大小为规定的阈值以上时，所述信号处理部根据规定的参数选择性地划分表示所述物体的点群。
10.如权利要求8或9所述的电子设备，其中，所述信号处理部根据所述聚类的点群的大小的方向来确定划分表示所述物体的点群的方向。
11.如权利要求9或10所述的电子设备，其中，所述信号处理部根据所述集群的代表点与该集群内的点的距离的平均值或最大值来确定所述聚类的点群的大小。
12.如权利要求1～11中任一项所述的电子设备，其中，所述信号处理部根据规定的参数以多个维度划分表示所述物体的点群。
13.一种电子设备的控制方法，其中，包括：
由发送天线发送发送波的步骤；
由接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体的步骤；以及
对所述物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示所述物体的点群的步骤。
14.一种程序，其中，其使计算机执行以下步骤：
由发送天线发送发送波的步骤；
由接收天线接收所述发送波被反射后的反射波的步骤；
基于作为所述发送波发送的发送信号以及作为所述反射波接收的接收信号来检测物体的步骤；以及
对所述物体的检测结果进行聚类时，根据规定的参数划分表示所述物体的点群的步骤。
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