雷达装置

技术领域

本发明涉及雷达装置。

背景技术

在专利文献1中，关于通过向搜索范围内照射光并接受该物体的反射光来检测到物体的距离的雷达装置，公开了以减少消耗电力为目的、在本车辆进行指定工作的情况下减少光的受光次数以及发光次数的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-25449号公报

发明内容

-发明所要解决的课题-

然而，在专利文献1所记载的技术中，由于减少光的受光次数以及发光次数，有可能降低到物体的距离的检测精度。

-用于解决课题的手段-

一个实施方式所涉及的雷达装置具备：车辆速度取得部，取得车辆的速度；发送部，向包括与车辆的行进方向正交的方向的区域发送发送信号；接收部，接收由发送部发送的发送信号的反射信号；伪信号生成部，基于由接收部接收到的反射信号，来生成与由车辆速度取得部取得的车辆的速度对应的数量的伪接收信号；以及距离检测部，基于由接收部接收到的反射信号和由伪信号生成部生成的伪接收信号，来检测到存在于与车辆的行进方向正交的方向的物体的距离。

-发明效果-

根据一个实施方式所涉及的雷达装置，能够提供一种能够高精度地检测到车辆的周围的物体的距离、并且能够抑制与信号的发送接收所涉及的消耗电力的雷达装置。

附图说明

图1是一个实施方式所涉及的雷达装置的系统结构图。

图2是表示一个实施方式所涉及的雷达装置所具备的雷达距离检测部的结构的图。

图3是表示一个实施方式所涉及的雷达装置的处理的步骤的一例的流程图。

图4是表示一个实施方式所涉及的雷达装置所具备的雷达距离检测部进行的距离检测处理的步骤的一例的流程图。

图5是表示用于基准发送脉冲数的计算的发送时间与帧周期的关系的图。

图6是表示一个检测周期中的基准发送脉冲数N与发送脉冲数M的关系的图。

图7A是表示通过一个实施方式所涉及的雷达装置发送接收的信号的一例的图。

图7B是表示通过一个实施方式所涉及的雷达装置发送接收的信号的一例的图。

图7C是表示通过一个实施方式所涉及的雷达装置发送接收的信号的一例的图。

图8是用于说明一个实施方式所涉及的雷达装置的停车空间图像的生成例的图。

图9是表示由一个实施方式所涉及的雷达装置生成的停车空间图像的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

(雷达装置100的系统结构)

图1是一个实施方式所涉及的雷达装置100的系统结构图。如图1所示，雷达装置100具备雷达距离检测部101、相机距离检测部102、车速/坐标检测部103、存储器104、雷达障碍物地图生成部105、相机障碍物地图生成部106、停车空间检测部107、停车空间图像生成部108以及显示器109。

雷达距离检测部101使用雷达波，检测到存在于车辆的侧方(与“车辆的行进方向正交的方向”的一例)的物体的距离。

相机距离检测部102使用相机来拍摄车辆的侧方的图像，并进行针对该图像的图像识别处理，由此检测到存在于车辆的侧方的物体的距离。

车速/坐标检测部103取得车辆的速度以及坐标。例如，车速/坐标检测部103从搭载于车辆的各种传感器或者ECU等取得车辆的速度以及坐标。即，车速/坐标检测部103具有作为“车辆速度取得部”的功能。

存储器104存放由雷达距离检测部101检测到的到物体的距离、由相机距离检测部102检测到的到物体的距离、以及由车速/坐标检测部103检测到的车辆的速度以及坐标。

雷达障碍物地图生成部105基于由雷达距离检测部101检测到的多个距离(到物体的距离)，来生成雷达障碍物地图。雷达障碍物地图以二维的矩阵状表示由雷达距离检测部101检测到的、以车辆为中心的车辆的周边区域中的物体(障碍物)的有无。

相机障碍物地图生成部106基于由相机距离检测部102检测到的多个距离(到物体的距离)，来生成相机障碍物地图。相机障碍物地图以二维的矩阵状表示由相机距离检测部102检测到的、以车辆为中心的车辆的周边区域中的物体(障碍物)的有无。

停车空间检测部107基于由雷达障碍物地图生成部105生成的雷达障碍物地图和由相机障碍物地图生成部106生成的相机障碍物地图，来检测存在于车辆的周围的能够停车的停车空间。例如，停车空间检测部107基于雷达障碍物地图以及相机障碍物地图，将在车辆的周边区域中具有足以使车辆停车的尺寸的矩形框状的不存在物体(障碍物)的空间检测为能够停车的停车空间。

停车空间图像生成部108生成由停车空间检测部107检测到的停车空间的图像。例如，停车空间图像生成部108生成表示以车辆为中心的车辆的周边区域的二维图像，在该二维图像中，通过给定的强调显示方法(例如，使矩形框显示等)强调显示停车空间，由此生成停车空间的图像。

显示器109显示由停车空间图像生成部108生成的停车空间的图像。

(雷达距离检测部101的结构)

图2是表示一个实施方式所涉及的雷达装置100所具备的雷达距离检测部101的结构的图。

如图2所示，雷达距离检测部101具备发送部210、接收部220以及信号处理部230。

发送部210朝向车辆的侧方发送发送信号(雷达波)。特别是，发送部210在每一个检测周期发送包括M个发送脉冲的发送信号。其中，M是由发送脉冲参数计算部231计算出的发送脉冲数(即，比满足给定的距离检测精度的基准发送脉冲数N少的数量的发送脉冲数)。

具体而言，发送部210具备控制器211、调制器212、振荡器213、放大器214以及发送天线215。控制器211生成发送码。调制器212通过对由控制器211生成的发送码进行频率调制来生成调制信号。振荡器213生成与由调制器212生成的调制信号对应的振荡频率的发送信号(例如，FMCW波等雷达波)。放大器214放大由振荡器213生成的发送信号的信号电平。发送天线215将由放大器214放大后的发送信号向空间辐射。

每当由发送部210发送发送信号时，接收部220接收由发送部210发送的发送信号的反射信号。即，接收部220对应于由发送部210发送了包括M个发送脉冲的发送信号这一情况，来接收包括M个接收脉冲的反射信号。

具体而言，接收部220具备接收天线221、放大器222、混频器223以及A/D224。接收天线221从空间接收反射信号。放大器222放大由接收天线221接收到的反射信号。混频器223通过混合发送信号和反射信号来进行相位检波，生成中频信号。A/D224是将由混频器223生成的中频信号从模拟信号转换为数字信号的A/D转换器。接收部220将从A/D224输出的中频信号(数字信号)输出到信号处理部230。

另外，发送部210以及接收部220例如通过设置于车辆以使得车辆的侧方成为信号的发送接收方向的雷达发送接收机100A来实现。

信号处理部230具有发送脉冲参数计算部231、补充参数计算部232、FET部233、伪信号生成部234以及距离检测部235。

发送脉冲参数计算部231计算基准发送脉冲数N以及发送脉冲数M作为发送脉冲参数。基准发送脉冲数N是没满足给定的距离检测精度所需的发送脉冲数(每一个检测周期的发送脉冲数)。由车速/坐标检测部103取得的车辆的速度越低，发送脉冲参数计算部231将基准发送脉冲数N设定为越大的值。这是因为，车辆的速度越低，车辆与物体的相对速度越小，因此需要提高分辨率。发送脉冲数M是实际上由发送部210发送的发送脉冲数(每一个检测周期的发送脉冲数)。

补充参数计算部232计算伪接收信号数K以及利用脉冲数I作为补充参数。伪接收信号数K是满足给定的距离检测精度所需的伪接收信号的数。即，通过基准发送脉冲数N-发送脉冲数M求出伪接收信号数K。利用脉冲数I是M个接收脉冲中的、用于伪接收信号的生成的接收脉冲的数。

FET部233通过对由接收部220接收到的反射信号(具体而言，从接收部220输出的中频信号)进行傅立叶变换，生成表示到物体的距离的距离数据(频率谱)。FET部233的发送部210连续多次发送包括M个发送脉冲的发送信号，接收部220根据连续多次接收包括M个接收脉冲的反射信号，来连续地生成多个距离数据。

伪信号生成部234基于包括由接收部220接收到的多个接收脉冲的反射信号，来生成由补充参数计算部232计算出的伪接收信号数K(即，与由车速/坐标检测部103取得的车辆的速度对应的数)的伪接收信号。

特别是，伪信号生成部234针对每一个检测周期，生成K个伪接收信号，其中该K是与由车速/坐标检测部103取得的车辆的速度对应的基准发送脉冲数N与发送部210的发送信号的发送脉冲数M的差数。

此外，伪信号生成部234基于包括由接收部220接收到的M个脉冲的反射信号，使用统计性的运算，来生成K个伪接收信号。

距离检测部235基于包括由接收部220接收到的M个接收脉冲的反射信号和由伪信号生成部234生成的K个伪接收信号，来检测到到存在于车辆的侧方的物体的距离。具体而言，距离检测部235通过对M个接收脉冲和K个伪接收信号进行相干积分，来检测到到存在于车辆的侧方的物体的距离。

(雷达装置100的处理的骤的一例)

图3是表示一个实施方式所涉及的雷达装置100的处理的步骤的一例的流程图。

首先，车速/坐标检测部103开始取得车辆的速度以及坐标(步骤S301)。例如，车速/坐标检测部103在每个给定的采样周期(例如，每1秒、每0.5秒等)，使用车速传感器、位置传感器等，取得车辆的速度以及坐标。

接下来，雷达装置100并行地执行步骤S302～S304和步骤S305～S307。

<步骤S302～S304>

在步骤S302中，相机距离检测部102使用相机来检测到到存在于车辆的侧方的物体的距离。例如，相机距离检测部102使用朝向车辆的侧方地设置于车辆的相机，每隔给定的采样周期(例如每1秒、每0.5秒等)检测到到存在于车辆的侧方的物体的距离。

接下来，雷达装置100基于由车速/坐标检测部103取得的坐标，来判断是否行驶了给定的距离(步骤S303)。

在步骤S303中，在判断为未行驶给定的距离的情况下(步骤S303：否)，雷达装置100再次执行步骤S302。

另一方面，在步骤S303中，在判断为行驶了给定的距离的情况下(步骤S303：是)，相机障碍物地图生成部106基于由相机距离检测部102检测到的多个距离，来生成相机障碍物地图(步骤S304)。

<步骤S305～S307>

在步骤S305中，雷达距离检测部101使用雷达波，来检测到存在于车辆的侧方的物体的距离。例如，雷达距离检测部101使用朝向车辆的侧方地设置于车辆的雷达发送接收机100A(即，发送部210以及接收部220)，每隔给定的采样周期(例如，每1秒、每0.5秒等)，检测到存在于车辆的侧方的物体的距离。

接下来，雷达装置100基于由车速/坐标检测部103取得的坐标，来判断是否行驶了给定的距离(步骤S306)。

在步骤S306中，在判断为未行驶给定的距离的情况下(步骤S306：否)，雷达装置100再次执行步骤S305。

另一方面，在步骤S306中，在判断为行驶了给定的距离的情况下(步骤S306：是)，雷达障碍物地图生成部105基于由雷达距离检测部101检测到的多个距离，来生成雷达障碍物地图(步骤S307)。

<步骤S308～>

若在步骤S304中生成相机障碍物地图，并且在步骤S307中生成雷达障碍物地图，则停车空间检测部107基于雷达障碍物地图和相机障碍物地图，来检测存在于车辆的周围的停车空间(步骤S308)。

接下来，停车空间图像生成部108生成在步骤S308中检测到的停车空间的图像(步骤S309)。

然后，显示器109显示在步骤S309中生成的停车空间的图像(步骤S310)，雷达装置100结束图3所示的一系列处理。

(雷达距离检测部101进行的距离检测处理的步骤的一例)

图4是表示一个实施方式所涉及的雷达装置100所具备的雷达距离检测部101的距离检测处理的步骤的一例的流程图。图4详细示出图3所示的雷达距离检测部101的距离检测处理(步骤S305)的步骤的一例。

首先，雷达距离检测部101判断是否为初次执行(步骤S401)。

在步骤S401中，在判断为是初次执行的情况下(步骤S401：是)，雷达距离检测部101对发送脉冲数M、伪接收信号数K以及利用脉冲数I分别设定给定的初始值(步骤S402)。然后，雷达距离检测部101使处理进入步骤S409。

另一方面，在步骤S401中，在判断为不是初次执行的情况下(步骤S401：否)，雷达距离检测部101判断车速的变化是否为给定的阈值A以上(步骤S403)。

在步骤S403中，在判断为车速的变化不是给定的阈值A以上的情况下(步骤S403：否)，雷达距离检测部101使处理进入步骤S409。

另一方面，在步骤S403中，在判断为车速的变化为给定的阈值A以上的情况下(步骤S403：是)，发送脉冲参数计算部231计算基准发送脉冲数N，Nmin(步骤S404)。

然后，雷达距离检测部101判断N/Nmin是否为给定的阈值B以上(步骤S405)。

在步骤S405中，在判断为N/Nmin为给定的阈值B以上的情况下(步骤S405：是)，发送脉冲参数计算部231对发送脉冲数M设定N/B，补充参数计算部232对利用脉冲数I设定M(步骤S407)。然后，补充参数计算部232计算伪接收信号数K＝N-M(步骤S408)，雷达距离检测部101使处理进入步骤S409。

另一方面，在步骤S405中，在判断为N/Nmin不是给定的阈值B以上的情况下(步骤S405：否)，发送脉冲参数计算部231对发送脉冲数M设定Nmin，补充参数计算部232对利用脉冲数I设定M(步骤S406)。然后，补充参数计算部232计算伪接收信号数K＝N-M(步骤S408)，雷达距离检测部101使处理进入步骤S409。

在步骤S409中，发送部210向车辆的侧方发送包括M个发送脉冲的发送信号，接收部220接收包括M个接收脉冲的反射信号。其中，M是在步骤S402、步骤S406或步骤S407中设定的发送脉冲数M。

接下来，FET部233对基于包括在步骤S409中接收到的M个接收脉冲的反射信号而生成的中频信号进行傅立叶变换，由此生成表示到物体的距离的M个距离数据(步骤S410)。

接下来，伪信号生成部234根据在步骤S409中接收到的M个接收脉冲，基于在步骤S410中生成的距离数据中的根据I个接收脉冲而得到的距离数据，来生成K个伪接收信号(步骤S411)。伪接收信号是从根据I个接收脉冲生成的距离数据得到的伪距离数据。其中，K是在步骤S402或步骤S408中设定的伪接收信号数。此外，I是在步骤S402、步骤S406或步骤S407中设定的利用脉冲数。

接下来，距离检测部235对在步骤S410中生成的M个距离数据和在步骤S411中生成的K个伪接收信号进行相干积分，由此来检测到存在于车辆的侧方的物体的距离(步骤S412)。

距离检测部235通过进行相干积分，能够将利用FET转换得到的结果中的频率为零的谱强度检测为与车辆的相对速度为0的物体的距离。

之后，雷达距离检测部101结束图4所示的一系列处理。

(基准发送脉冲数N的计算例)

参照图5，对发送脉冲参数计算部231的基准发送脉冲数N的计算例进行说明。图5是表示用于基准发送脉冲数N的计算的发送时间Tsweep与帧周期Tframe的关系的图。

首先，发送脉冲参数计算部231通过下述数学式(1)，计算每1个脉冲的发送时间Tsweep。其中，Vmax是在停车空地检测中利用的最大车辆速度，λ是从雷达距离检测部101的发送部发送的雷达波的波长。

Tsweep＝4(Vmax×λ)…(1)

接下来，发送脉冲参数计算部231通过下述数学式(2)，根据当前的车辆速度V来计算满足距离精度的帧周期Tframe。其中，Xacc是X轴方向(与车辆的左右方向对应的方向)的距离精度。

Tframe＝Xacc/V…(2)

接下来，发送脉冲参数计算部231通过下述数学式(3)，来计算基准发送脉冲数N。

N＝Tframe/Tsweep…(3)

另外，距离精度Xacc是设计事项，作为一例，设定“10cm”(但是，不限于此)。此外，最大车辆速度Vmax是设计事项，作为一例设定为“30km/h”(但是，不限于此)。

(伪接收信号数K以及利用脉冲数I的计算例)

参照图6，对由补充参数计算部232进行的伪接收信号数K以及利用脉冲数I的计算例进行说明。图6是表示一个检测周期中的基准发送脉冲数N与发送脉冲数M的关系的图。

事先，发送脉冲参数计算部231通过图5所示的计算方法，计算最大车辆速度Vmax时所需的基准发送脉冲数Nmin和当前的车辆速度V时所需的基准发送脉冲数N。其中，发送脉冲参数计算部231在当前的车辆速度V超过最大车辆速度Vmax的情况下，作为当前的车辆速度V为最大车辆速度Vmax的情况，来计算基准发送脉冲数N。

在(基准发送脉冲数N/基准发送脉冲数Nmin)为阈值B(例如4)以下的情况下，即，在车速比较快的情况下，发送脉冲参数计算部231对发送脉冲数M设定基准发送脉冲数Nmin。此外，补充参数计算部232对利用脉冲数I设定发送脉冲数M。

另一方面，在(基准发送脉冲数N/基准发送脉冲数Nmin)超过阈值B(例如4)的情况下，即，在车速比较慢的情况下，发送脉冲参数计算部231对发送脉冲数M设定(基准发送脉冲数N/阈值B)。此外，补充参数计算部232对利用脉冲数I设定发送脉冲数M。

然后，补充参数计算部232通过下述数学式(4)，来计算伪接收信号数K。

K＝N-M···(4)

例如，图6表示在车辆速度最大时将一个检测周期所需的基准发送脉冲数Nmin设为“16”的例子。在这种情况下，为了再现一个检测周期的量的波形，需要至少使发送脉冲数M为“4”以上(1/4周期的量以上)。基于该想法，优选将阈值B设为“4”。而且，在车辆速度低于最大的情况下，一个检测周期所需的基准发送脉冲数N变大。在这种情况下，通过利用(M＝基准发送脉冲数N/阈值B)来增大发送脉冲数M，能够使发送脉冲数M为“4”以上(1/4周期的量以上)。

(发送接收的信号的一例)

图7A～图7C是表示由一个实施方式所涉及的雷达装置100发送接收的信号的一例的图。在图7A～图7C中，上层的实线表示包括多个发送脉冲的发送信号的波形，下层的实线表示包括多个接收脉冲的接收信号的波形，下层的点线表示伪接收信号的波形。

图7A～图7C中，一个实施方式所涉及的雷达装置100通过发送部210发送包括进行了频率调制的多个发送脉冲的发送信号。与此相应地，一个实施方式所涉及的雷达装置100通过接收部220接收包括与发送脉冲相同数目的接收脉冲的反射信号。在图7A～图7C所示的例子中，无论车速如何，发送脉冲数和接收脉冲数均为“4”。

另一方面，在图7A～图7C所示的例子中，根据伴随车速的变化的满足给定的距离检测精度所需的脉冲数(即，基准发送脉冲数N)的变化，来使伪接收信号数K变化。具体而言，对应于车速越低则满足给定的距离检测精度所需的脉冲数(即，基准发送脉冲数N)越增加这一情况，增加伪接收信号数K。由此，一个实施方式所涉及的雷达装置100通过减少实际发送的发送信号的脉冲数来抑制消耗电力，并且能够虚假地增加接收信号的脉冲数，因此能够高精度地检测到物体的距离。

(伪接收信号生成方法的一例)

例如，伪信号生成部234能够使用以下所示的统计方法，根据M个接收脉冲X

首先，伪信号生成部234通过下述数学式(5)，通过接收脉冲X

[数学式1]

接下来，伪信号生成部234通过下述数学式(6)，来计算接收脉冲X

[数学式2]

接下来，伪信号生成部234通过下述数学式(7)，通过接收脉冲X

[数学式3]

接下来，伪信号生成部234通过下述数学式(8)，计算接收脉冲X

[数学式4]

接下来，伪信号生成部234计算后向误差以及前向误差的平方和最小的系数a

然后，伪信号生成部234能够通过使用了计算出的系数a

[数学式5]

X

(停车空间图像的生成例)

接下来，参照图8以及图9，对一个实施方式所涉及的雷达装置100的停车空间图像的生成例进行说明。图8是用于说明一个实施方式所涉及的雷达装置100的停车空间图像的生成例的图。图9是表示由一个实施方式所涉及的雷达装置100生成的停车空间图像的一例的图。

图8表示车辆10在停车场14停车的例子。如图8所示，搭载于车辆10的雷达装置100在车辆10的左前角部以及右前角部分别具有雷达发送接收机100A。各雷达发送接收机100A能够向车辆的左斜前方以及右斜前方的检测区域12发送雷达波(发送信号)，能够接收来自存在于检测区域12的物体的反射信号。

为了生成停车空间图像，车辆10穿过停车场14的左侧的停车空地14A与右侧的停车空地14B之间的通路14C。由此，雷达发送接收机100A能够使用各雷达发送接收机100A扫描(信号的发送接收)停车空地14A以及停车空地14B的整个区域。

然后，雷达装置100基于各雷达发送接收机100A的扫描结果，按每一个给定的一个检测周期，检测到存在于车辆10的左侧方的停车空地14A的物体的距离和到存在于车辆10的右侧方的停车空地14B的物体的距离，基于这些检测结果，如图9所示，能够生成停车场14的停车空间图像20。

此时，雷达装置100如至此所说明的那样，在每一个检测周期，抑制实际发送的发送脉冲数M，并且用伪接收信号弥补接收脉冲的不足量，由此能够抑制消耗电力，并且高精度地检测到物体的距离。

如图9所示，停车空间图像20包括停车空地图像21、停车空地图像22、车辆图像23以及能够停车框图像24。

停车空地图像21是停车空地14A的平面图像，以白色显示存在物体的区域，用黑色显示不存在物体的区域。

停车空地图像22是停车空地14B的平面图像，以白色显示存在物体的区域，用黑色显示不存在物体的区域。

车辆图像23是车辆10的平面图像，在停车空间图像20中显示于与车辆10的当前位置对应的位置。即，在停车空间图像20中，伴随着车辆10的移动，车辆10的显示位置发生变化。

能够停车框图像24是表示车辆10能够停车的空间的矩形框状的图像。能够停车框图像24针对停车空地图像21以及停车空地图像22，将不存在物体的区域(黑色部分)中的车辆10能够停车的给定尺寸以上的区域表示为矩形框状。

一个实施方式所涉及的雷达装置100通过由显示器109显示这样的停车空间图像20，能够使用户(车辆10的驾驶员等)在视觉上容易地掌握停车场14中的车辆10能够停车的空间。

以上，对本发明的一个实施方式进行了详述，但本发明并不限定于这些实施方式，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形或变更。

本国际申请主张基于2021年6月28日申请的日本专利申请第2021-107061号的优先权，将该申请的全部内容引用于本国际申请。

-附图标记说明-

10 车辆

12 检测区域

14 停车场

14A、14B 停车空地

14C 通路

20 停车空间图像

21 停车空地图像

22 停车空地图像

23 车辆图像

24 能够停车框图像

100 雷达装置

100A 雷达发送接收机

101 雷达距离检测部

102 相机距离检测部

103 车速/坐标检测部

104 存储器

105 雷达障碍物地图生成部

106 相机障碍物地图生成部

107 停车空间检测部

108 停车空间图像生成部

109 显示器

210 发送部

220 接收部

230 信号处理部

231 发送脉冲参数计算部

232 补充参数计算部

233 FET部

234 伪信号生成部

235 距离检测部。