DE10306776B4

DE10306776B4 - FMCW-Radarsystem und Computerprogramm

Info

Publication number: DE10306776B4
Application number: DE10306776A
Authority: DE
Inventors: Yukimasa Tamatsu; Hiroaki Kumon
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP3801068B2; JP2003240843A; US20030156055A1; US6888494B2; DE10306776A1

Abstract

Frequenzmoduliertes Dauerstrich-(FMCW)-Radarsystem (1) zum Erfassen des Abstands und der Geschwindigkeit eines Ziels relativ zu dem Radarsystem in jedem Erfassungszyklus, wobei das Radarsystem beinhaltet: einen Sender (3, 4), welcher beinhaltet: Erzeugungsmittel (32, 36, 41) zum Erzeugen eines Übertragungssignals, dessen Frequenz während eines Zunahmeabschnitts einer Dauer ansteigt und während eines Abnahmeabschnitts der Dauer absteigt; einen Empfänger (3, 5), welcher beinhaltet: ein erstes Extrahierungsmittel (52, 53, 54, 55) zum Extrahieren eines Schwebungskomponentensignals aus dem Übertragungssignal und einem durch das Ziel reflektierten empfangenen Rückkehrsignal; und eine Verarbeitungseinrichtung (3), welche beinhaltet: ein zweites Extrahierungsmittel zum Extrahieren von Spitzenfrequenzen, bei welchen eine Amplitude des Schwebungskomponentensignals einen Spitzenwert annimmt, aus dem Schwebungskomponentensignal, wobei die Spitzenfrequenzen während des Zunahmeabschnitts als Zunahmeabschnittsspitzenfrequenz und während des Abnahmeabschnitts als Abnahmeabschnittsspitzenfrequenz separat extrahiert werden; Gewinnungsmittel zum Gewinnen einer Zielinformation, welche einen Abstand und eine Geschwindigkeit von jedem von definitiv erfassten Zielen beinhaltet, aus einem Paar von Zunahme- und Abnahmeabschnittsspitzenfrequenzen als Spitzenpaar, die für das definitiv erfasste Ziel aus den extrahierten Spitzenfrequenzen ausgewählt sind, wobei die definitiv erfassten Ziele vor dem Gewinnen der Zielinformation erfasst werden; Paarbildungsmittel zum Herstellen vorläufiger Spitzenpaare aus anderen extrahierten Spitzenfrequenzen als denen, die für den definitiv erfassten Zielen zugeordnete Spitzenpaare verwendet werden, wobei angenommen wird, dass die vorläufigen Spitzenpaare jeweilig vorläufigen Zielen entsprechen; Testmittel, die jeden Erfassungszyklus aktiviert werden, zum Durchführen eines Tests, um herauszufinden, welche von vorläufigen Fortsetzungszielen eine Kontinuität mit einem vorläufigen Spitzenpaar aufweisen, wobei vorläufige Fortsetzungsziele wenigstens einen Erfassungszyklus vorher erfasst worden ist ...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-(FMCW)-Radarsystem zum Erfassen des Abstands oder Bereichs, des Azimutwinkels und/oder der Relativ- oder Radialgeschwindigkeit eines Reflexionsobjekts oder Zielobjekts in dem unter Überwachung stehenden Gebiet und auf ein Computerprogramm, welches in dem FMCW-Radarsystem auszuführen ist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
FMCW-Radarsysteme sind wohlbekannt und weitverbreitet zur Verwendung bei der Fahrzeugkollisionsvermeidung und bei Verfolgungsfahrt, wobei ein konstanter Abstand zu dem voraus befindlichen Fahrzeug gehalten wird. Bei FMCW-Radarsystemen wird ein Übertragungssignal so frequenzmoduliert, daß es in einer Frequenz allmählich oder linear zunimmt und abnimmt. Das frequenzmodulierte Übertragungssignal wird als eine Radarwelle übertragen und durch ein Reflexionsobjekt oder Ziel reflektiert. Die von dem Ziel reflektierte oder zurückkehrende Radarwelle wird mit dem Übertragungssignal gemischt, um ein Schwebungssignal zu gewinnen. Das Schwebungssignal wird einer Analog-zu-Digital-Wandlung und einer Fourier-Umwandlung unterzogen. Die Spitzenfrequenzen des Schwebungssignals werden dahingehend identifiziert, ob die Spitzenfrequenzen zu dem zunehmenden Abschnitt oder dem abnehmenden Abschnitt jeder Modulationsperiode gehören. Auf der Grundlage einer Spitzenfrequenz fpI in dem zunehmenden Abschnitt und einer Spitzenfrequenz fpD in dem abnehmenden Abschnitt werden der Abstand D und die Relativgeschwindigkeit V zu dem Ziel (insgesamt als ”Zielinformation” bezeichnet) unter Verwendung der nachstehenden Gleichungen berechnet: D = C / 8ΔF·fm(fpI + fpD) (1) V = C / 4f0·(fpI – fpD) (2) wobei ΔF der Variationsbereich in dem Übertragungssignal ist, f0 die Mittenfrequenz des Übertragungssignals ist, 1/fm die für einen Modulationszyklus erforderliche Zeitdauer ist, und C die Lichtgeschwindigkeit ist.
In einer tatsächlichen Betriebsumgebung liegen oft mehrere Zielobjekte in dem unter Überwachung stehenden Gebiet vor, was in sowohl den zunehmenden als auch abnehmenden Abschnitten die gleiche Anzahl von Spitzenfrequenzen hervorruft wie die der zu erfassenden Zielobjekte.
Es ist wohlbekannt, daß, falls die Relativgeschwindigkeiten eines voraus befindlichen Fahrzeugs und eines mit dem FMCW-Radarsystem ausgestatten Fahrzeugs sich voneinander unterscheiden: d. h., V = 0 in Gleichung (2), die Spitzenfrequenzen fpI und fpD für das voraus befindliche Fahrzeug aufgrund des Doppler-Effekts verschoben sind. Demgemäß tauchen die Spitzenfrequenzen für die Ziele nicht immer in der Reihenfolge der Abstände zu den Zielen auf, falls zwei oder mehr Ziele in dem Überwachungsgebiet vorliegen. Wenn beim Auswählen für jedes Ziel eine entsprechende Spitzenfrequenz von sowohl dem zunehmenden als auch dem abnehmenden Abschnitt eines Modulationszyklus einfach eine nach der anderen aus jedem Abschnitt in der Reihenfolge von Abständen zu den Zielen genommen wird, können sich daraus falsche Werte des Abstands, des Azimutwinkels und der Relativgeschwindigkeit ergeben.
Aus diesem Grund wird in der folgenden Art und Weise beurteilt, ob die Spitzenfrequenzen in dem zunehmenden Abschnitt und die Spitzenfrequenzen in dem abnehmenden Abschnitt für jeweilige Ziele richtig gepaart worden sind. D. h. (1) die Spitzenfrequenzen in dem zunehmenden Abschnitt und die Spitzenfrequenzen in dem abnehmenden Abschnitt werden in einer geeigneten Weise zusammengestückelt, um vorläufige Spitzenpaare zu bilden, welche den jeweiligen Zielen zugeordnet sind; (2) auf der Grundlage des Verhaltens oder der Bewegung eines jedem der vorläufigen Spitzenpaare zugeordneten Ziels wird ein Paar von Spitzenfrequenzen, die nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer zu erfassen sind, für das Ziel geschätzt; (3) falls irgendein Spitzenpaar, welches im wesentlichen mit dem geschätzten Paar von Spitzenfrequenzen (als ”geschätztes Spitzenpaar” bezeichnet) zusammenpaßt, in tatsächlich nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer erfaßten Spitzenfrequenzen gefunden wird, wird beurteilt, daß das vorläufige Spitzenpaar ein echtes Spitzenpaar ist.
Falls als das Verhalten des dem vorläufigen Spitzenpaar zugeordneten Ziels (als ”vorläufiges Ziel” bezeichnet) gefunden wird, daß das Ziel beispielsweise 100 m voraus mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h fährt, dann wird geschätzt, daß das Ziel nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, z. B. 1 Sekunde, 113,9 m voraus mit 50 km/h fährt. Demgemäß ist das, was zu tun ist, ein Spitzenpaar zu finden, welches ein solches Verhalten in den nach dem Verstreichen der bestimmten Zeitdauer (nach 1 Sekunde) erfaßten Spitzenfrequenzen zeigt.
Allerdings führt das gerade beschriebene Verfahren zur Spitzenpaaridentifizierung, welches etwa auf der Grundlage des Verhaltens eines dem vorläufigen Spitzenpaar zugeordneten vorläufigen Ziels beurteilt, ob ein vorläufiges Spitzenpaar richtig ist oder nicht, dazu, daß eine Zeit benötigt wird, um die Zielinformation auszugeben, und ist für eine Erkennung eines sich schnell annähernden Ziels oder eine Anwendung, die eine schnelle Erkennung benötigt, nicht geeignet.
Insbesondere hängt, wie in der Technik wohlbekannt ist, die Abstandsauflösung eines FMCW-Radarsystems von der Modulationsbreite der Radarwelle ab. Um eine korrekte Abschätzung des Verhaltens eines vorläufigen Ziels zu ermöglichen, muß das vorläufige Ziel eine Bewegung um einen größeren Abstand als die Abstandsauflösung durchführen. Die für die Bewegung erforderliche Zeit wird als eine Anfangserfassungszeitdauer (Dr) bei einem FMCW-Radar festgelegt. Je kürzer die Anfangserfassungszeitdauer ist, umso schneller kann eine Erkennung sein. Allerdings ist es erforderlich, die Anfangserfassungszeitdauer auf einen größeren Wert als Dr/Vmin festzulegen, wobei Vmin der untere Grenzwert der Relativgeschwindigkeit ist, welcher die Erfassung des Ziels ermöglicht. Wie hieraus ersehen wird, führt der Versuch, die Erfassungsgenauigkeit für Ziele mit niedrigerer Relativgeschwindigkeit zu erhöhen, zu einer längeren Anfangserfassungszeitdauer. Die Berücksichtigung eines Spielraums, um die Erfassungszuverlässigkeit zu erhöhen, wird dazu führen, daß die Anfangserfassungszeitdauer länger wird.
Relevanter Stand der Technik ist bekannt aus der JP 2000-19245 A sowie der JP 2001-13240 A .
In Anbetracht des Vorstehenden ist das, was gebraucht wird, ein FMCW-Radarsystem, welches sowohl mit einer erhöhten Erfassungsgenauigkeit für Ziele mit niedriger Relativgeschwindigkeit als auch einem schnelleren Ansprechen bei der Erfassung von Zielen mit höherer Relativgeschwindigkeit ausgestattet ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 4. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein frequenzmoduliertes Dauerstrich-(FMCW)-Radarsystem zum Erfassen des Abstands und der Geschwindigkeit eines Ziels relativ zu dem Radarsystem in jedem Erfassungszyklus bereitgestellt. Das Radarsystem beinhaltet einen Sender, welcher einen Schaltkreis zum Erzeugen eines Übertragungssignals, dessen Frequenz während eines zunehmenden Abschnitts einer Dauer zunimmt und während eines abnemenden Abschnitts der Dauer abnimmt; einen Empfänger, welcher einen Schaltkreis zum Extrahieren eines Schwebungskomponentensignals aus dem Übertragungssignal und dem empfangenen durch das Ziel reflektierten Rückkehrsignal; und einen Signal- und Datenverarbeitungsabschnitt. Der Verarbeitungsabschnitt enthält einen Abschnitt zum Extrahieren von Spitzenfrequenzen, bei welchen die Amplitude des Schwebungskomponentensignals eine Spitze aus dem Schwebungskomponentensignal wird. Die während des zunehmenden Abschnitts extrahierten Spitzenfrequenzen werden als ”Zunahmeabschnitts-Spitzenfrequenzen” bezeichnet, und die während des abnehmenden Abschnitts extrahierten Spitzenfrequenzen werden als ”Abnahmeabschnitts-Spitzenfrequenzen” bezeichnet.
Unter der Steuerung eines gespeicherten Programms arbeitet der Verarbeitungsabschnitt, um eine Zielinformation, welche einen Abstand und eine Geschwindigkeit jedes der definitiv erfaßten Ziele aus einem Paar von Zunahme- und Abnahmeabschnitts-Spitzenfrequenzen, welche für das aus den extrahierten Spitzenfrequenzen definitiv erfaßte Ziel ausgewählt sind (das Paar wird als ”Spitzenpaar” bezeichnet), zu finden; vorläufige Spitzenpaare aus anderen extrahierten Spitzenfrequenzen als denen, welche für den definitiv erfaßten Zielen zugeordnete Spitzenpaare verwendet werden, zu bilden, wobei angenommen wird, daß die vorläufigen Spitzenpaare jeweiligen vorläufigen Zielen entsprechen; in jedem Erfassungszyklus einen Test zu machen, um zu sehen, ob jedes von vorläufigen Fortsetzungszielen, welche wenigstens einen Erfassungszyklus vorher erfaßt worden sind, eine Kontinuität mit irgendeinem der vorläufigen Spitzenpaare aufweist; ein vorläufiges Fortsetzungsziel zu registrieren, welches die in einer vorbestimmten Anzahl von Erfassungszyklen vorgenommenen Tests bestanden hat, um ein neues definitiv erfaßtes Ziel zu sein; ein vorläufiges Ziel zu registrieren, von welchem beurteilt wurde, daß ihm eine Kontinuität mit irgendeinem der vorläufigen Fortsetzungsziele fehlt, als ein neues vorläufiges Fortsetzungsziel; und die dem neuen vorläufigen Fortsetzungsziel zugeordnete Vorgabezahl auf einen Wert festzulegen, wobei der Wert derart ist, daß, je höher die Relativgeschwindigkeit des neuen vorläufigen Fortsetzungsziels ist, umso kleiner der Wert ist, und umgekehrt.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein in einem FMCW-Radarsystem auszuführendes Computerprogramm zum Verwirklichen des gerade beschriebenen Vorgangs durch den Verarbeitungsabschnitt vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich werden, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, in welchen:
1 ein schematisches Blockdiagramm ist, welches eine beispielhafte Anordnung eines einer frequenzmodulierten Dauerstrich-(FMCW)-Radarsystems der Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen dem Modulationshüllsignal Sm und dem Übertragungssignal St zeigt;
3 ein Diagramm ist, welches zeigt, wie die erfaßten Daten in einem RAM 36 gespeichert werden;
4 ein Flußdiagramm ist, welches einen beispielhaften Zielerfassungsvorgang in Übereinstimmung mit einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ein Flußdiagramm ist, welches einen detaillierten Ablauf des Verarbeitungsschritts 140 eines erfaßten Ziels von 4 zeigt
6 ein Flußdiagramm ist, welches einen detaillierten Ablauf eines Paarbildungsgültigkeitsprüfschritts 170 von 4 zeigt;
7 ein Flußdiagramm ist, welches einen detaillierten Ablaufs eines Fortsetzungsregistrierungsschritts 180 eines vorläufigen Paars von 4 zeigt;
8 ein Diagramm zum Veranschaulichen des Betriebs und der Vorteile des FMCW-Radarsystems 1 ist; und
9 ein Diagramm zum Veranschaulichen der Vorteile des FMCW-Radarsystems 2 ist.
In den Zeichnungen sind die gleichen Elemente, wenn sie in mehr als einer Figur gezeigt sind, durchgängig mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Anordnung eines frequenzmodulierten Dauerstrich-(FMCW)-Radarsystems in Übereinstimmung mit einer veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung zeigt. In 1 weist das FMCW-Radarsystem 1 eine Transceiver-Einheit 2 und eine Signalverarbeitungseinheit 3 zum Erzeugen eines Modulationssignals Sm und Ausführen eines Zielerfassungsvorgangs auf der Grundlage eines von der Transceiver-Einheit 2 empfangenen Signals Sb auf. Die Transceiver-Einheit 2 weist einen Sender 4 zum Übertragen einer Radarwelle, welche mit dem Modulationssignal Sm aus der Signalverarbeitungseinheit 3 moduliert worden ist, und einen Empfänger 5 zum Empfangen eines durch die Reflexion der Radarwelle aufgrund eines Ziels verursachten Echos, um das Signal Sb bereitzustellen (später genauer), auf.
In diesem speziellen Beispiel wird angenommen, daß die Transceiver-Einheit 2 an der Vorderseite eines Fahrzeugs befestigt ist und die Signalverarbeitungseinheit 3 in einer im voraus beurteilten Lage in oder um das Innere des Fahrzeugs des Fahrzeugs herum befestigt ist, um dadurch ein Ziel vor dem Fahrzeug zu erfassen.
Der Sender 4 weist einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 42; einen Modulator (MOD) 41 zum Umwandeln des Modulations-(Hüll)-Signals Sm in einen an den VCO 42 angepaßten Pegelbereich; einen Leistungsteiler 43, welcher das Ausgangssignal des VCO 42 in ein Übertragungssignal St und ein lokales Signal S_L zur Verwendung in dem Empfänger 5 (später genauer) teilt; und eine Sendeantenne 44 zum Ausstrahlen einer Radarwelle im Ansprechen auf das Übertragungssignal aus dem Leistungsteiler 43 auf.
Der Empfänger 5 weist eine Empfangsantenne 51 zum Empfangen eines Echos oder einer Rückkehrradarwelle; einen Mischer (MIX) 52 zum Mischen des empfangenen Signals Sr aus der Empfangsantenne 51 mit dem von dem Leistungsteiler 43 weitergeleiteten lokalen Signal S_L, um ein Schwebungssignal bereitzustellen; einen Vorverstärker (AMP) 53 zum Verstärken des Schwebungssignals aus dem Mischer 52; einen Tiefpaßfilter (LPF) 54 zum Entfernen höherer Frequenzkomponenten aus dem verstärkten Schwebungssignal, um ein Schwebungskomponentensignal auszugeben, welches eine Differentialkomponente zwischen den Frequenzen des empfangenen Signals Sr und des lokalen Signals S_L ist; und einen Verstärker (AMP) 55 zum Verstärken des Schwebungskomponentensignals auf einen gewünschten Pegel auf. Das Ausgangssignal des Verstärkers 55 wird als ”das Schwebungskomponentensignal Sb” bezeichnet.
Die Signalverarbeitungseinheit 3 weist einen Modulationshüllsignalgenerator (MES GEN.) 32 zum Erzeugen eines Modulationshüllsignals, welches ein Zyklus einer Dreieckswelle ist, im Ansprechen auf ein Übertragungssteuerungssignal C1; einen Analog-zu-Digital-Wandler (A/D) 34 zum Umwandeln des Schwebungskomponentensignals Sb in digitale Daten Dd; ein Steuergerät 36 zum Steuern des MES-Generators 32 und des Wandlers 34 und Ausführen eines Bereichs- und Relativgeschwindigkeitserfassungsvorgangs für jedes der Ziele auf der Grundlage der von dem A/D-Wandler 34 erhaltenen Digitaldaten Dd; und einen arithmetischen Prozessor 38 zum Ausführen eines Vorgangs einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) im Ansprechen auf einen Befehl von dem Steuergerät 36 auf.
Wie in der Technik wohlbekannt ist, weist das Steuergerät 36 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 62, einen Festwertspeicher (ROM) 64 zum Speichern eines oder mehrerer Programme, welche für den Betrieb des FMCW-Radarsystems 1 erforderlich sind, und einen Arbeitsspeicher (RAM) 66 auf.
Es sollte festgehalten werden, daß ein Teil oder die Gesamtheit der Signalverarbeitungseinheit 3 durch Verwendung irgendeines geeigneten zugeschnittenen oder eingerichteten Computers ausgeführt sein kann. In diesem Fall können die in dem ROM 64 gespeicherten Programme in einem Massenspeichermedium wie etwa einer Diskette (FD), einer CD-ROM (Kompakt-Disk-Festwertspeicher), einer magnetooptischen Platte (MO), einer Digital-Versatile-Disk (DVD), einer Festplatte, einer Speicherkarte, etc. gespeichert und in den RAM 66 geladen werden, wenn sie verwendet werden. Alternativ können die Programme von irgend einem anderen System über ein Netzwerk in den RAM 66 heruntergeladen werden.
Mit Bezug auf 1 bis 6 diskutieren wir nachfolgend den Betrieb des FMCW-Radarsystems 1.
2 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem durch den Generator 32 erzeugten Modulationshüllsignal Sm und dem durch den VCO 42 erzeugten Übertragungssignal St zeigt. Der Modulationshüllsignal-(MES)-Generator 32 erzeugt das Modulationshüllsignal Sm, wie in dem oberen Abschnitt von 2 gezeigt. Speziell gibt der MES-Generator 32 im Ansprechen auf eine Feststellung des Übertragungssteuerungssignals C1 einen Dreiecksimpuls aus, dessen maximale Breite 1/fm (was eine Modulationsperiode ist) beträgt. Das Modulationshüllsignal wird durch den Modulator 41 bezüglich eines Pegels eingestellt. Das eingepegelte Modulationshüllsignal wird an den VCO 42 angelegt, welcher wiederum das Übertragungssignal St erzeugt, dessen Frequenz variiert, wie in dem unteren Abschnitt von 2 gezeigt. Die Frequenz des Übertragungssignals St steigt mit einem Ansteigen des Modulationshüllsignals (diese Zeitdauer wird als ”der Zunahmeabschnitt” einer Modulationsperiode bezeichnet) um ΔF an und nimmt mit einem Fallen des Modulationshüllsignals (diese Zeitdauer wird als ”der Abnahmeabschnitt” einer Modulationsperiode bezeichnet) um ΔF ab. Die Mittenfrequenz des Variationsbereichs der Frequenz des Übertragungssignals ist f0 (Hz). Um einen Zielerfassungsvorgang alle 200 ms auszuführen, sind die Dreieckimpulse der Modulationsperioden 200 ms voneinander entfernt.
Das Übertragungssignal St wird über den Leistungsteiler 43 an die Antenne 44 angelegt und von der Antenne 44 aus übertragen. Das FMCW-Radarsystem 1 beurteilt die Richtung eines Ziels durch horizontales Rotieren der Sendeantenne 44 und der Empfangsantenne 51. Allerdings ist das Verfahren zur Bestimmung der Richtung nicht auf dieses Antennenrotationsverfahren beschränkt. Die Erfindung kann auf einen Phasendifferenz-Monopulsradar, welcher die Zielrichtung auf der Grundlage der Phasendifferenz(en) zwischen Signalen aus einer Mehrzahl von Antennen identifiziert, angewendet werden.
Die Radarwelle wird von der Sendeantenne 44 im Ansprechen auf das Übertragungssignal St ausgestrahlt, durch das Ziel reflektiert und durch die Antenne 51 empfangen, um das Empfangssignal Sr zu gewinnen. Das Empfangssignal Sr wird durch den Mischer 52 mit dem von dem Leistungsteiler 43 weitergeleiteten lokalen Signal S_L gemischt, um das Schwebungssignal zu werden. Wie oben beschrieben, wird das Schwebungssignal durch den Vorverstärker 53, den LPF 54 und den Verstärker 55 verarbeitet, was niederfrequente Komponenten des Schwebungssignals liefert, welche im Ganzen als ”das Schwebungskomponentensignal Sb” bezeichnet werden.
Es wird festgehalten, daß das empfangene Signal Sr um eine Zeit verzögert worden ist, welche von der Radarwelle benötigt wird, um zu und von einem Ziel zu laufen, und einer Doppler-Verschiebung als Reaktion auf die Relativgeschwindigkeit bezüglich des Ziels unterworfen worden ist, wenn die Relativgeschwindigkeit nicht Null ist. Somit beinhaltet das Schwebungskomponentensignal Sb eine Verzögerungskomponente und eine Doppler-Verschiebungs-Komponente.
Falls der A/D-Wandler 34 durch ein Steuersignal C2 von dem Steuergerät 36 aktiviert wird, wandelt der A/D-Wandler 34 das Schwebungskomponentensignal Sb in digitale Daten Dd um, schreibt die Daten Dd in einen vorher beurteilten Bereich des RAM 66 in einem vorher beurteilten Abschnitt und setzt ein Endflag (nicht gezeigt) an einem vorher beurteilten Ort in dem RAM 66 im Ansprechen auf eine Komplettierung einer vorher beurteilten Anzahl von A/D-Umwandlungsvorgängen, um inaktiv zu werden.
Zu der gleichen Zeit wie der einer Aktivierung des Modulationshüllsignalgenerators 32 wird der A/D-Wandler 34 durch das Steuersignal C2 von dem Steuergerät 36 aktiviert. Dann wandelt der A/D-Wandler 34 in sowohl dem Zunahme- als auch dem Abnahmeabschnitt der Modulationsperiode (1/fm) das Schwebungskomponentensignal Sb in digitale Daten D einer vorher beurteilten Anzahl (N) von Zeiten bzw. Malen um und speichert in entsprechenden Gebieten im RAM 66, wie in 3 gezeigt. Speziell speichert der Wandler 34 während des Zunahmeabschnitts der Modulationsperiode N Elemente von Daten 661 (als ”Zunahmeabschnittsdaten” bezeichnet) in dem RAM 66 und speichert in dem Abnahmeabschnitt der Modulationsperiode N Elemente von Daten 662 (als ”Zunahmeabschnittsdaten” bezeichnet) in dem RAM 66. Die A/D-Umwandlungsvorgänge werden komplettiert, indem der A/D-Wandler 34 ein Endflag (nicht gezeigt) an einem vorher beurteilten Ort in dem RAM 66 setzt und inaktiv wird.
Das Steuergerät 36 verwendet die in dem RAM 66 gespeicherten Daten, um in jedem Abtastzyklus in dem Überwachungsgebiet des FMCW-Radarsystems 1 die Ziele zu erfassen (oder die Zielinformation für jedes Ziel zu erhalten). Wie aus 2 ersehen, wird der Zielerfassungsvorgang alle 200 ms wiederholt.
4 ist ein Flußdiagramm, welches einen durch die CPU 62 unter einem in dem RAM 64 gespeicherten Programm durchgeführten beispielhaften Zielerfassungsvorgang in Übereinstimmung mit der veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung zeigt. In 4 liest die CPU 62 in Schritt 110 die Zunahmeabschnittsdaten 661 und die Abnahmeabschnittsdaten 662 aus dem RAM 66 und reicht die Daten 661 und 662 an den arithmetischen Prozessor 38 weiter. Der Prozessor 38 führt daraufhin eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) sowohl der Zunahmeabschnitts-(IS)-Daten 661 als auch der Abnahmeabschnitts-(DS)-Daten 662 aus. Um die Nebenkeulen aufgrund der FFT zu unterdrücken, werden die IS-Daten 661 und die DS-Daten 662 einem wohlbekannten Fenstervorgang unterworfen, indem ein Hanning-Fenster, ein Dreiecksfenster, etc. verwendet wird. Der arithmetische Prozessor 38 gibt komplexe Vektoren für die Frequenzen in den IS-Daten 661 (als ”komplexe IS-Vektoren” bezeichnet) und komplexe Vektoren für die Frequenzen in den DS-Daten 662 (als ”komplexe DS-Vektoren” bezeichnet) an das Steuergerät 36 aus.
In Schritt 130 erfaßt die CPU 62 auf der Grundlage der Beträge der komplexen IS-Vektoren, d. h. der Amplituden der durch die komplexen IS-Vektoren angezeigten Frequenzen, die Signalkomponenten, welche die Spitzen in dem IS-Frequenzspektrum bilden, und identifiziert die Frequenzen der erfaßten Signalkomponenten als die IS-Spitzenfrequenzen. In ähnlicher Weise erfaßt die CPU 62 auf der Grundlage der Beträge der komplexen DS-Vektoren Signalkomponenten, welche die Spitzen in dem DS-Frequenzspektrum bilden, und identifiziert die Frequenzen der erfaßten Signalkomponenten als die DS-Spitzenfrequenzen. In anderen Worten, die CPU 62 erfaßt jeweils in Frequenzen der IS- und DS-Schwebungskomponentensignale alle der IS-Spitzenfrequenzen und der DS-Spitzenfrequenzen, von denen gedacht wird, daß sie von den von den Zielen in dem Überwachungsgebiet zurückkehrenden Signalen abgeleitet sind.
In Schritt 140 führt die CPU 62 eine Verarbeitung eines erfaßten Ziels für jedes von L definitiv erfaßten Zielen, welche definitiv erfaßt worden sind (L ist die Anzahl von definitiv erfaßten Zielen), durch.
5 ist ein Flußdiagramm, welches einen detaillierten Ablauf des Verarbeitungsschritts 140 eines erfaßten Ziels zeigt. In 5 setzt die CPU 62 in Schritt 141 zuerst einen Parameter i auf 1 und führt in Schritt 142 einen Test durch, um zu sehen, ob eines der geschätzten Spitzenpaare {(feiI, feiD)|i = 1, 2, ..., L}, welches für die definitiv erfaßten Ziele in dem vorherigen Zielerfassungszyklus oder -vorgang erfaßt worden ist, im wesentlichen zu irgendeinem Paar oder einer Kombination der erfaßten IS-Spitzenfrequenzen f1I, f2I, ..., fMI und der erfaßten DS-Spitzenfrequenzen f1D, f2D, ..., fMD paßt. Falls irgendein passendes Paar einer IS-Spitzenfrequenz (bezeichnet durch fxI, wobei x irgendeine Zahl von 1, 2, ..., und M ist) und einer DS-Spitzenfrequenz (bezeichnet durch fyD, wobei y irgendeine Zahl von 1, 2, ..., und M ist) existiert, beurteilt die CPU 62, daß das zusammenpassende erfaßte Spitzenpaar (fxI, fyD) für das einem geschätzten Spitzenpaar zugeordnete definitiv erfaßte Ziel ist, und findet den Abstand D und die Relativgeschwindigkeit V für das definitiv erfaßte Ziel auf der Grundlage des zusammenpassenden erfaßten Spitzenpaars (fxI, fyD) durch Verwenden der vorher beschriebenen Gleichungen (1) und (2) in Schritt 144. In diesem Fall ersetzen die Frequenzen fxI und fyD jeweils die Frequenzen fpI und fpD in Gleichungen (1) und (2).
Wahlweise kann die CPU 62 in Schritt 145 die zusammenpassenden erfaßten Spitzenfrequenzen fxI und fyD aus dem Satz erfaßter IS-Spitzenfrequenzen bzw. dem Satz erfaßter DS-Spitzenfrequenzen entfernen.
Dann berechnet die CPU 62 in Schritt 146 den geschätzten Abstand, von welchem erwartet wird, daß er für das definitiv erfaßte Ziel in dem nächsten Zielerfassungszyklus gefunden wird. Die CPU 62 berechnet in Schritt 174 weiter ein geschätztes Spitzenpaar, von welchem erwartet wird, daß es in dem nächsten Zielzyklus für das definitiv erfaßte Ziel erfaßt wird. Die CPU 62 führt in Schritt 148 einen Test durch, um zu sehen, ob alle der geschätzten Spitzenpaare (fe1I, fe1D), (fe2I, fe2D), ..., (feLI, feLD) ausgeschöpft worden sind, d. h., ob der Parameter i L erreicht hat. Falls dies der Fall ist, kehrt die CPU 62 zu der Unterroutine von 4 zurück. Anderenfalls schreitet die CPU 62 zu Schritt 149 fort, wo die CPU 62 den Parameter i inkrementiert, und geht zu Schritt 142 zurück.
Zurück zu 4, stellt die CPU 62 in Schritt 150 vorläufige Spitzenpaare durch paarweises Zusammenstellen jeder der verbleibenden IS-Spitzenfrequenzen und jeder der verbleibenden DS-Spitzenfrequenzen her. Falls es beispielsweise in sowohl dem Zunahmeabschnitt als auch dem Abnahmeabschnitt in einer Modulationsperiode 3 Spitzenfrequenzen gibt, stellt die CPU 62 9 vorläufige Spitzenpaare her.
Alternativ kann die Anzahl der vorläufigen Spitzenpaare reduziert werden, indem historische Daten, eine Verhaltenstendenz jedes Ziels, etc. berücksichtigt werden und eine Spitzenfrequenz gelöscht wird, wenn es klar ist, daß die Spitzenfrequenz aufgrund eines Echos von einem Objekt besteht, welches keinen Erfassungsbedarf aufweist: z. B., Objekte an dem Straßenrand.
In Schritt 160 berechnet die CPU 62 unter der Annahme, daß die den vorläufigen Spitzenpaaren zugeordneten vorläufigen Ziele tatsächlich existieren, die Zielinformation für jedes der vorläufigen Ziele auf der Grundlage des dem vorläufigen Ziel zugeordneten vorläufigen Spitzenpaars. Die Zielinformation in diesem Fall wird als ”vorläufige Zielinformation” bezeichnet. Falls die Berechnungen auf der Grundlage eines vorläufigen Spitzenpaars einen unmöglichen Wert geliefert hat, kann das vorläufige Spitzenpaar gelöscht werden oder unbeachtet bleiben.
In Schritt 170 führt die CPU 62 eine Paarbildungsgültigkeitsprüfung durch, in welcher beurteilt wird, ob die Spitzenfrequenzen jedes vorläufigen Spitzenpaars für ein identisches Ziel sind.
6 ist ein Flußdiagramm, welches einen detaillierten Ablauf eines Paarbildungsgültigkeitsprüfungsschritts 170 von 4 zeigt. In 6 führt die CPU in Schritt 210 einen Test durch, um zu sehen, ob es irgendein nicht verarbeitetes vorläufiges Fortsetzungsziel gibt, welches durch die folgenden Schritte 220 bis 290 in diesem Zielerfassungszyklus verarbeitet werden muß. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt die CPU 62 einfach zu dem Ablauf von 4 zurück. Falls es ein oder mehrere nicht verarbeitete(s) vorläufige(s) Fortsetzungsziel(e) in Schritt 210 gibt, sucht die CPU 62 in Schritt 220 ein nichtverarbeitetes vorläufiges Fortsetzungsziel aus und führt in Schritt 230 eine Kontinuitätsprüfung durch, um zu sehen, ob es eine Kontinuität zwischen dem ausgesuchten vorläufigen Fortsetzungsziel und jedem der in Schritt 150 hergestellten vorläufigen Spitzenpaare gibt. Insbesondere wird die Kontinuitätsprüfung durchgeführt, um zu sehen, ob der Unterschied zwischen der geschätzten Zielinformation (d. h. dem Abstand und der Relativgeschwindigkeit), welche für das ausgesuchte vorläufige Fortsetzungsziel in dem letzten Zielerfassungszyklus geschätzt worden ist, und der vorläufigen Zielinformation, welche für jedes von vorläufigen Spitzenpaaren in Schritt 160 berechnet worden ist, innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs (jeweils für den Abstand und die Relativgeschwindigkeit) liegt. In diesem Fall sind, nachdem der Abstand und die Relativgeschwindigkeit, welche die vorläufige Zielinformation bilden, ein Vielfaches der Abstandsauflösung und der Geschwindigkeitsauflösung sind, welche von den Eigenschaften der Radarwellen- und Datenverarbeitungswege wie etwa der Bit-Breite abhängig sind, die zulässigen Bereiche vorzugsweise größer als die Abstandsauflösung und die Geschwindigkeitsablösung vorgegeben. Dies kann die Möglichkeit eines Löschens der Registrierung des ausgesuchten vorläufigen Fortsetzungsziels (in später beschriebenem Schritt 290) aufgrund eines Kontinuitätsmangels auch dann, wenn die Relativgeschwindigkeit eines vorläufigen Ziels so niedrig ist, daß sich das vorläufige Ziel in einer Zyklusperiode nicht weiter als um die Abstandsauflösung bewegen kann, beseitigen.
Falls das Testergebnis für jedes vorläufige Spitzenpaar in Schritt 230 NEIN ist, löscht die CPU 62 in Schritt 290 die Registrierung des ausgewählten vorläufigen Fortsetzungsziels und schreitet zu Schritt 210 fort, um die Paarbildungsgültigkeitsprüfung zu wiederholen.
Falls das Testergebnis für irgendein vorläufiges Spitzenpaar in Schritt 230 JA ist, inkrementiert die CPU 62 in Schritt 240 den für das ausgewählte vorläufige Fortsetzungsziel festgelegten Fortsetzungszykluszähler CC. Dann führt die CPU 62 in Schritt 250 einen Test durch, um zu sehen, ob der Fortsetzungszykluszähler CC gleich dem oder größer als ein für das ausgesuchte vorläufige Fortsetzungsziel festgelegter Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC ist.
Wenn dies der Fall ist, schreitet die CPU 62 zu Schritt 260 fort, um das ausgewählte vorläufige Fortsetzungsziel als ein definitiv ausgewähltes Ziel zu registrieren und löscht die Registrierung als ein vorläufiges Fortsetzungsziel. Dann berechnet die CPU 62 in Schritt 270 ein geschätztes Spitzenpaar (d. h., geschätzte IS- und ID-Spitzenfrequenzen), von welchem erwartet wird, daß es in dem nächsten Zielerfassungszyklus erfaßt wird, auf der Grundlage der Zielinformation des vorläufigen Ziels, für welches das Testergebnis in Schritt 230 als JA beurteilt worden ist, und schreitet zu Schritt 210 fort.
Falls das Testergebnis in Schritt 250 NEIN ist, schreitet die CPU 62 zu Schritt 280 fort, wo die CPU 62, um die Registrierung des ausgewählten vorläufigen Fortsetzungsziels als vorläufiges Fortsetzungsziel fortzusetzen, den Abstand und die Relativgeschwindigkeit, welche für das ausgewählte vorläufige Fortsetzungsziel in dem nächsten Zielerfassungszyklus erwartet werden, auf der Grundlage der vorläufigen Zielinformation des vorläufigen Spitzenpaars, für welches das Testergebnis in Schritt 230 als JA beurteilt worden ist, schätzt. Dann schreitet die CPU 62 zu Schritt 210 fort.
Um zusammenzufassen, wird in der Paarbildungsgültigkeitsprüfung 170 für ein vorläufiges Fortsetzungsziel beurteilt, daß es ein definitiv erfaßtes Ziel ist, falls für das vorläufige Fortsetzungsziel fortgesetzt beurteilt wird, daß es die Kontinuität oder Konsistenz mit einem vorläufigen Ziel aufweist, für Zielerfassungszyklen des Gültigkeitskriteriumszykluszählers JC. Wenn dagegen beurteilt wird, daß einem vorläufigen Fortsetzungsziel eine Kontinuität mit einem vorläufigen Ziel fehlt, bevor der Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC erreicht ist, wird beurteilt, daß das vorläufige Spitzenpaar, welches in dem letzten Zielerfassungszyklus für das vorläufige Fortsetzungsziel hergestellt worden ist, falsch ist und es wird demgemäß gelöscht.
Zurück nun zu 4, führt die CPU 62 in Schritt 180 einen Registrierungsvorgang eines vorläufigen Fortsetzungsziels durch, um ein vorläufiges Ziel, von welchem in dem vorherigen Schritt 170 beurteilt worden ist, daß ihm eine Kontinuität mit einem vorläufigen Fortsetzungsziel fehlt, als ein neues vorläufiges Fortsetzungsziel zu registrieren.
7 ist ein Flußdiagramm, welches einen genauen Ablauf eines Registrierungsschritts 180 eines vorläufigen Fortsetzungspaars zeigt. In 7 führt die CPU 62 in Schritt 310 einen Test durch, um zu sehen, ob es in den vorläufigen Zielen, für welche ein Mangel einer Kontinuität mit einem vorläufigen Fortsetzungsziel beurteilt worden ist, irgendein nicht verarbeitetes vorläufiges Ziel gibt, welches durch die folgenden Schritte 320 bis 360 verarbeitet werden muß.
Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die CPU 260 einfach zu dem Ablauf von 4 zurück.
Falls es ein oder mehrere nicht verarbeitete(s) vorläufige(s) Ziel(e) in Schritt 310 gibt, dann wählt die CPU 62 in Schritt 320 ein nicht verarbeitetes vorläufiges Ziel aus. Dann registriert die CPU 62 in Schritt 330 das ausgewählte vorläufige Ziel als ein neues vorläufiges Fortsetzungsziel aus.
In Schritt 340 findet die CPU 62 den Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC für das neue vorläufige Fortsetzungsziel durch Verwenden der nachstehenden Gleichungen. Tg = K·Dr/V + Tc (3) JC = [Tg/Δt] (4)
Hierbei ist Tg eine Gültigkeitsprüfzeit, K ist ein Koeffizient, der nicht kleiner als 1 ist, Dr ist die Abstandsauflösung, V ist eine Relativgeschwindigkeit, welche in Schritt 160 für das neue vorläufige Fortsetzungsziel berechnet worden ist, Tc ist eine geeignete Randzeit, und Δt ist eine Periode eines Zielerfassungszyklus. In diesem speziellen Beispiel wird angenommen, daß K = 1, und Tc = 0. Ebenso bedeutet [x] Zählfraktionen nach einem Dezimalpunkt als eine ganze Zahl. Unter der Annahme, daß n eine nicht negative ganze Zahl ist, dann gilt JC = n + 1, falls n·Δt < Tg < (n + 1)·Δt.
Um zu vermeiden, daß die Gültigkeitsprüfzeit Tg kleiner wird als Dr/V, ist vorzuziehen, daß der Koeffizient K und die Randzeit Tc derart festgelegt werden, daß K ≥ 1 und Tc ≥ 0.
Es wird jedoch vorzugsweise eine obere Grenze für den Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC festgelegt. Dies kann verhindern, daß der Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC zu groß wird, wenn die Relativgeschwindigkeit V des neuen vorläufigen Fortsetzungsziels Null oder nahe Null ist (wie in dem Fall mit der Relativgeschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs in einer Verfolgungsfahrt oder dem von Objekten am Straßenrand während Anhaltens des Fahrzeugs).
In Schritt 350 löscht die CPU 62 den Fortsetzungszykluszähler CC des neuen vorläufigen Fortsetzungsziels mit Null. In Schritt 360 berechnet die CPU 62 die geschätzte Zielinformation für das neue vorläufige Fortsetzungsziel auf der Grundlage der vorläufigen Zielinformation, die in dem vorherigen Schritt 160 gefunden wurde.
Um zusammenzufassen, registriert die CPU 62 in dem Registrierungsschritt 180 eines vorläufigen Fortsetzungsziels als ein neues vorläufiges Fortsetzungsziel alle der vorläufigen Ziele, von welchen beurteilt worden ist, daß ihnen eine Kontinuität mit einem registrierten vorläufigen Fortsetzungsziel fehlt; und führt eine Initialisierung eines Fortsetzungszykluszählers CC und Berechnungen des Gültigkeitskriteriumszyklus JC und der geschätzten Zielinformation durch.
Wieder zurück zu 4, gibt die CPU 62 die in Schritt 140 berechnete Zielinformation und die Zielinformation für das Ziel, welches in Schritt 260 als ein definitiv erfaßtes Ziel registriert worden ist (d. h. Zielerfassungsvorgang), aus und komplettiert den Zielerfassungsvorgang.
Die so erhaltene Zielinformation kann verwendet werden bei der Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug, welches mit dem FMCW-Radarsystem 1 ausgestattet ist, in Gefahr befindet. Wenn beispielsweise aus der Zielinformation beurteilt wird, daß eine Gefahr nahe bevorsteht, ist es möglich, den Fahrer durch Aktivieren einer nicht gezeigten Warnvorrichtung über die Gefahr zu informieren. Ebenso ermöglicht die Zielinformation, daß eine Verfolgungsfahrt einen konstanten Abstand zu dem vorausbefindlichen Fahrzeug hält.
8 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des Betriebs und von Vorteilen des FMCW-Radarsystems 1. In 8 wird angenommen, daß der Zielerfassungszyklus Δt 200 ms beträgt, und die Abstandsauflösung Dr 1 m beträgt. Man nehme auch an, daß das FMCW-Radarsystem 1 100 m vor dem eigenen Fahrzeug ein vorläufiges Ziel A, welches mit einer niedrigeren Relativgeschwindigkeit (V) von –5 km/h fährt, und ein vorläufiges Ziel B, welches mit einer höheren Relativgeschwindigkeit (V) von –80 km/h fährt, erfaßt hat.
Dann wird im Fall des vorläufigen Ziels A, nachdem die Gültigkeitsprüfzeit Tg aus Gleichung (3) 720 ms beträgt, der Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC gemäß Gleichung (4) auf 4 gesetzt. Ebenso wird, nachdem erwartet wird, daß das vorläufige Ziel A mit dem nächsten Zielerfassungszyklus einen Weg von etwa 0,28 m zurückgelegt haben wird und daß sich die Relativgeschwindigkeit kaum ändern wird, die geschätzte Zielinformation so sein, daß D = 100,28 m und V = –5 km/h.
Im Fall des vorläufigen Ziels B wird andererseits, nachdem die Gültigkeitsprüfzeit Tg aus Gleichung (3) 45 ms beträgt, der Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC gemäß Gleichung (4) auf 1 gesetzt. Ebenso wird, nachdem erwartet wird, daß das vorläufige Ziel B mit dem nächsten Zielerfassungszyklus einen Weg von etwa 4,44 m zurückgelegt haben wird und daß sich die Relativgeschwindigkeit kaum ändern wird, die geschätzte Zielinformation so sein, daß D = 104,44 m und V = –8 km/h.
Wie zuvor beschrieben, wird die Entscheidung über die Kontinuität eines vorläufigen Ziels dadurch getroffen, daß ein Test durchgeführt wird, um zu sehen, ob es ein Ziel geben wird, dessen Zielinformation mit der geschätzten Zielinformation für das fragliche Ziel mit einem Fehler von weniger als dem vorbestimmten zulässigen Wert zusammenpaßt. In dem Fall eines vorläufigen Ziels mit einer niedrigeren Relativgeschwindigkeit wie etwa A ist jedoch der zurückgelegte Abstand nach 200 ms (= ein Zielerfassungszyklus) gleich dem oben geschätzten Abstand (0,28 m), was unterhalb der Abstandsauflösung Dr (= 1 m in diesem speziellen Beispiel) liegt. Dies macht die Entscheidung darüber, ob das vorläufige Ziel in dem erwarteten Abstand vorliegt, unmöglich. Nachdem Zyklusperioden des Gültigkeitskriteriumszykluszählers JC (= 4 in diesem speziellen Beispiel) verstrichen sind, d. h., nachdem 800 ms (= 200 ms × 4) verstrichen sind, beträgt der Weg jedoch das Vielfache des erwarteten Wegs, d. h. etwa 1,12 m, was die Abstandsauflösung Dr übersteigt. Dies ermöglicht die Entscheidung darüber, ob das vorläufige Ziel in dem erwarteten Abstand vorliegt.
Im Fall eines vorläufigen Ziels einer höheren Relativgeschwindigkeit wie etwa B ist andererseits der Weg nach 200 ms (= ein Zielerfassungszyklus) gleich dem vorgenannten geschätzten Abstand (4,44 m), was die Abstandsauflösung Dr übersteigt. Dies ermöglicht unmittelbar die Entscheidung darüber, ob das vorläufige Ziel in dem erwarteten Abstand vorliegt.
Wie zuvor beschrieben, wird im Fall des vorläufigen Ziels A ein Zeitwert von vier Zyklen (oder 800 ms) benötigt, um die Zielinformation im Ansprechen auf eine Bestimmung als ein definitiv erfaßtes Ziel auszugeben, und im Fall des vorläufigen Ziels B ein Zeitwert eines Zyklus (oder 200 ms). Das heißt, im Fall eines vorläufigen Ziels einer höheren Relativgeschwindigkeit ist das FMCW-Radarsystem 1 zu einer schnellen Erfassung (durch Reduzieren eines Zeitwerts dreier Zyklen (oder 600 ms)) ohne Verringerung der Erfassungsgenauigkeit in der Lage.
Bei herkömmlichen FMCW-Radarsystemen ist die Anzahl von Zyklen, die für eine Paarbildungsgültigkeitsprüfung verwendet werden, konstant; und demgemäß wird die Zielinformation ungeachtet der Relativgeschwindigkeit, d. h. des Gefahrengrads, niemals ohne den Ablauf einer bestimmten Zeitdauer ausgegeben, wie in 9A gezeigt. Andererseits wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl von Zyklen, die für eine Paarbildungsgültigkeitsprüfung verwendet werden (d. h. der Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC), im Ansprechen auf die Relativgeschwindigkeit festgelegt; was es ermöglicht, die Zielinformation für ein Ziel einer höheren Relativgeschwindigkeit um so schneller auszugeben, wie in 9B gezeigt.
Wie zuvor beschrieben, wird der Gültigkeitskriteriumszykluszähler JC (oder die Gültigkeitsprüfzeit Tg), welche(r) benötigt wird, um sicherzustellen, daß ein vorläufiges Ziel ein tatsächliches Ziel ist, für eine höhere Relativgeschwindigkeit auf einen kleineren Wert und für eine niedrigere Relativgeschwindigkeit auf einen größeren Wert festgelegt. Dies ermöglicht sowohl eine schnelle Erfassung eines vorläufigen Ziels mit einer höheren Relativgeschwindigkeit, wie etwa eines sich schnell annähernden gefährlichen vorläufigen Ziels, als auch eine sichere Erfassung eines vorläufigen Ziels einer kleineren Relativgeschwindigkeit, wie etwa eines sich langsam annähernden weniger gefährlichen vorläufigen Ziels. Ferner sollte festgehalten werden, daß, nachdem ein Ziel einer höheren Relativgeschwindigkeit sich in einer kürzeren Zeit um den Abstandswert der Abstandsauflösung bewegen kann, die Genauigkeit einer Zielerfassung im Vergleich mit herkömmlichen FMCW-Radarsystemen niemals in großem Ausmaß verringert ist, auch wenn die Gültigkeitsprüfzeit im Fall, daß die Relativgeschwindigkeit höher ist, auf einen niedrigeren Wert festgelegt wird.
In der zuvor beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsform ist, falls beurteilt wird, daß einem vorläufigen Fortsetzungsziel eine Kontinuität fehlt, auch einmal bevor der Fortsetzungszykluszähler CC den Gültigkeitskriteriumszykuszähler JC erreicht, die Registrierung des vorläufigen Fortsetzungsziels gelöscht worden. Ein FMCW-Radarsystem kann so konfiguriert sein, daß es die Registrierung durch irgendeinen Vorgang wie etwa eine Interpolation in Abhängigkeit von der Zuverlässigkeit (z. B., der Empfangsintensität, der Anzahl von Spitzen etc.) des vorläufigen Ziels auch dann fortsetzt, wenn die Kontinuität nicht vollständig ist.
In der vorgenannten Ausführungsform ist die geschätzte Zielinformation beim Beurteilen der Kontinuität eines vorläufigen Fortsetzungsziels mit einem vorläufigen Ziel verwendet worden. Die Beurteilung kann jedoch durch Finden eines geschätzten Spitzenpaars und direktes Vergleichen desselben mit Spitzenfrequenzen wie in dem Fall eines Extrahierens eines Spitzenpaars für ein definitiv erfaßtes Ziel erreicht werden.
Ebenso kann ein FMCW-Radarsystem so konfiguriert sein, daß es durch Bestimmen, ob sich ein vorläufiges Ziel in der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs befindet, indem der Azimutwinkel des vorläufigen Ziels erfaßt wird, und Kleinmachen des Gültigkeitskriteriumszykluszählers JC, indem die Werte des Koeffizienten K und der Randzeit Tc reduziert werden, falls sich das vorläufige Ziel in der Fahrtrichtung befindet, im Ansprechen angehoben werden.
Falls es nur ein vorläufiges Fortsetzungsziel gibt, welches in der Paarbildungsgültigkeitsprüfung zu verarbeiten ist, oder falls es nur ein vorläufiges Ziel gibt, welches in der Registrierung eines vorläufigen Fortsetzungsziels zu verarbeiten ist, dann kann ein solches einziges vorläufiges Ziel als ein definitiv erfaßtes Ziel registriert werden.
Viele weit unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können konstruiert werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sollte verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die in der Beschreibung beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, mit Ausnahme dessen, was in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Frequenzmoduliertes Dauerstrich-(FMCW)-Radarsystem (1) zum Erfassen des Abstands und der Geschwindigkeit eines Ziels relativ zu dem Radarsystem in jedem Erfassungszyklus, wobei das Radarsystem beinhaltet: einen Sender (3, 4), welcher beinhaltet: Erzeugungsmittel (32, 36, 41) zum Erzeugen eines Übertragungssignals, dessen Frequenz während eines Zunahmeabschnitts einer Dauer ansteigt und während eines Abnahmeabschnitts der Dauer absteigt; einen Empfänger (3, 5), welcher beinhaltet: ein erstes Extrahierungsmittel (52, 53, 54, 55) zum Extrahieren eines Schwebungskomponentensignals aus dem Übertragungssignal und einem durch das Ziel reflektierten empfangenen Rückkehrsignal; und eine Verarbeitungseinrichtung (3), welche beinhaltet: ein zweites Extrahierungsmittel zum Extrahieren von Spitzenfrequenzen, bei welchen eine Amplitude des Schwebungskomponentensignals einen Spitzenwert annimmt, aus dem Schwebungskomponentensignal, wobei die Spitzenfrequenzen während des Zunahmeabschnitts als Zunahmeabschnittsspitzenfrequenz und während des Abnahmeabschnitts als Abnahmeabschnittsspitzenfrequenz separat extrahiert werden; Gewinnungsmittel zum Gewinnen einer Zielinformation, welche einen Abstand und eine Geschwindigkeit von jedem von definitiv erfassten Zielen beinhaltet, aus einem Paar von Zunahme- und Abnahmeabschnittsspitzenfrequenzen als Spitzenpaar, die für das definitiv erfasste Ziel aus den extrahierten Spitzenfrequenzen ausgewählt sind, wobei die definitiv erfassten Ziele vor dem Gewinnen der Zielinformation erfasst werden; Paarbildungsmittel zum Herstellen vorläufiger Spitzenpaare aus anderen extrahierten Spitzenfrequenzen als denen, die für den definitiv erfassten Zielen zugeordnete Spitzenpaare verwendet werden, wobei angenommen wird, dass die vorläufigen Spitzenpaare jeweilig vorläufigen Zielen entsprechen; Testmittel, die jeden Erfassungszyklus aktiviert werden, zum Durchführen eines Tests, um herauszufinden, welche von vorläufigen Fortsetzungszielen eine Kontinuität mit einem vorläufigen Spitzenpaar aufweisen, wobei vorläufige Fortsetzungsziele wenigstens einen Erfassungszyklus vorher erfasst worden ist; ein erstes Registrierungsmittel zum Registrieren eines neuen definitiv erfassten Ziels derart, dass ein vorläufiges Fortsetzungsziel, welches die Tests für eine vorbestimmte Anzahl von Erfassungszyklen bestanden hat, als ein neues definitiv erfasstes Ziel erfasst wird; ein zweites Registrierungsmittel zum Registrieren eines neuen vorläufigen Fortsetzungsziels derart, dass ein vorläufiges Ziel, dem eine Kontinuität mit irgendeinem der vorläufigen Fortsetzungsziele fehlt, als ein neues vorläufiges Fortsetzungsziel beurteilt wird; und Festlegungsmittel zum Festlegen der vorbestimmten Anzahl, welche dem neuen vorläufigen Fortsetzungsziel zugeordnet ist, auf einen Wert, wobei der Wert derart ist, daß, je höher die Relativgeschwindigkeit des neuen vorläufigen Fortsetzungsziels ist, um so geringer der Wert ist, und umgekehrt, wobei die Festlegungsmittel Mittel zum Berechnen des Werts gemäß einer linearen Gleichung beinhalten, welche beinhaltet: Dr/V, wobei Dr eine Abstandsauflösung des FMCW-Radarsystems ist und V eine aus einem Spitzenpaar für das neue vorläufige Fortsetzungsziel berechnete Relativgeschwindigkeit ist.
FMCW-Radarsystem nach Anspruch 1, welches in einem Kraftfahrzeug installiert ist, und wobei die Festlegungsmittel Mittel zum Festlegen der vorbestimmten Anzahl auf einen kleineren Wert, welcher kleiner als der Wert ist, wenn das neue vorläufige Fortsetzungsziel in der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs oder auf einer gleichen Fahrspur wie derjenigen des Kraftfahrzeugs existiert, beinhaltet.
FMCW-Radarsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welches einen Teil oder die Gesamtheit der Funktionen der Signalverarbeitungseinheit (3) mit Hilfe eines Programms für einen Computer ausführt.
Computerprogramm, welches in einem FMCW-Radarsystem (1) zum Erfassen des Abstands und der Geschwindigkeit eines Ziels relativ zu dem Radarsystem in jedem Erfassungszyklus auszuführen ist, wobei das Radarsystem einen Sender (3, 4) zum Übertragen eines Übertragungssignals, dessen Frequenz während eines Zunahmeabschnitts einer Dauer zunimmt und während eines Abnahmeabschnitts der Dauer abnimmt; einen Empfänger (3, 5), welcher erste Mittel (52, 53, 54, 55) zum Extrahieren eines Schwebungskomponentensignals aus dem Übertragungssignal und einem durch das Ziel reflektierten empfangenen Rückkehrsignal beinhaltet; und eine Verarbeitungseinrichtung (3) umfasst, welche zweite Mittel (S110–S130) zum Extrahieren von Spitzenfrequenzen, bei welchen eine Amplitude des Schwebungskomponentensignals einen Spitzenwert annimmt, aus dem Schwebungskomponentensignal, wobei die Spitzenfrequenzen während des Zunahmeabschnitts als Zunahmeabschnittsspitzenfrequenz und während des Abnahmeabschnitts als Abnahmeabschnittsspitzenfrequenz separat extrahiert werden, beinhaltet, wobei das Computerprogramm die Schritte beinhaltet: (a) Gewinnen einer Zielinformation (S140), welche einen Abstand und eine Geschwindigkeit von jedem von definitiv erfassten Zielen beinhaltet, aus einem Paar von Zunahme- und Abnahmeabschnittsspitzenfrequenzen als Spitzenpaar, die für das definitiv erfasste Ziel aus den extrahierten Spitzenfrequenzen ausgewählt sind, wobei die definitiv erfassten Ziele vor dem Gewinnen der Zielinformation erfasst werden; (b) Herstellen vorläufiger Spitzenpaare (S150) aus anderen extrahierten Spitzenfrequenzen als denen, die für den definitiv erfassten Zielen zugeordnete Spitzenpaare verwendet werden, wobei angenommen wird, dass die vorläufigen Spitzenpaare jeweilig vorläufigen Zielen entsprechen; (c) Dürchführen eines Tests (S170, S230) in jedem Erfassungszyklus, um herauszufinden, welche von vorläufigen Fortsetzungszielen eine Kontinuität mit einem vorläufigen Spitzenpaar aufweisen, wobei vorläufige Fortsetzungsziele wenigstens einen Erfassungszyklus vorher erfasst worden ist; (d) Registrieren eines neuen definitiv erfassten Ziels (S170, S260) derart, dass ein vorläufiges Fortsetzungsziel, welches die Tests für eine vorbestimmte Anzahl von Erfassungszyklen bestanden hat, als ein neues definitiv erfasstes Ziel erfasst wird; (e) Registrieren eines neuen vorläufigen Fortsetzungsziels (S180, S330) derart, dass ein vorläufiges Ziel, dem eine Kontinuität mit irgendeinem der vorläufigen Fortsetzungsziele fehlt, als ein neues vorläufiges Fortsetzungsziel beurteilt wird; und (f) Festlegen der vorbestimmten Anzahl (S160, S180, S340), welche dem neuen vorläufigen Fortsetzungsziel zugeordnet ist, auf einen Wert, wobei der Wert derart ist, dass, je höher die Relativgeschwindigkeit des neuen vorläufigen Fortsetzungsziels ist, um so geringer der Wert ist, und umgekehrt, wobei zum Berechnen des Werts eine linearen Gleichung verwendet wird, welche den Ausdruck Dr/V beinhaltet, wobei Dr eine Abstandsauflösung des FMCW-Radarsystems ist und V eine aus einem Spitzenpaar für das neue vorläufige Fortsetzungsziel berechnete Relativgeschwindigkeit ist.