專利名稱：雷達設(shè)備、校準系統(tǒng)和校準方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達設(shè)備，該雷達設(shè)備用于傳送雷達波和接收由物體所反射的到達雷達波(或反射雷達波)，并基于到達雷達波來檢測物體。本發(fā)明還涉及用于校準在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于雷達設(shè)備的校準的校準系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
已知雷達設(shè)備具有發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線向著駕駛者的配備有雷達設(shè)備的車輛(或自己車輛)前方的前面區(qū)域傳送雷達波。接收天線是由以陣列形式布置的多個天線元件構(gòu)成的陣列天線。接收天線接收由物體反射的到達雷達波(或反射雷達波)。安裝在自己車輛上的雷達設(shè)備檢測該雷達設(shè)備與反射雷達波的物體之間的距離。雷達設(shè)備基于所傳送的雷達波和接收到的到達雷達波生成物體的方位角(或到達方位角)。雷達設(shè)備基于檢測到的距離和到達雷達波的到達方位角生成包含距離和由物體所反射的到達雷達波的到 達方位角的物體信息。例如，日本特許專利公開號為No. JP2008-145178的專利文獻I公開了這樣的傳統(tǒng)雷達設(shè)備。該雷達設(shè)備使用常規(guī)方法來估計由物體反射的到達雷達波的到達方位角。該常規(guī)方法生成用于指示由接收天線的天線元件接收到的到達雷達波的信號之間的相互關(guān)系的相關(guān)矩陣。該方法執(zhí)行所生成的相關(guān)矩陣的特征值分解，以便估計到達雷達波的數(shù)量。該方法基于角譜來檢測所估計的到達雷達波的到達方位角。已經(jīng)存在著諸如MUSIC (多信號分類)和ESPRIT (經(jīng)由旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號參數(shù)估計)之類的公知方法來檢測所估計的到達雷達波的到達方位角。順便說一下，當雷達設(shè)備被安裝在自己車輛上時，有必要將雷達設(shè)備的接收天線的布置參考軸與自己車輛的預定安裝參考軸相協(xié)調(diào)。這是因為雷達設(shè)備中雷達波的所估計到達方位角通過使用基于接收天線的方向的坐標系統(tǒng)來表示。如果接收天線的坐標系統(tǒng)與自己車輛的坐標系統(tǒng)之間的關(guān)系是未知的，則很難高精度地估計到達雷達波的正確到達方位角。為了解決上述的問題，用于校準安裝在機動車輛上的雷達設(shè)備的公知方法執(zhí)行檢測接收天線的坐標系統(tǒng)與機動車輛的坐標系統(tǒng)之間的對應(yīng)性的步驟。在能夠校準諸如雷達設(shè)備的安裝參考軸和接收天線的布置參考軸之類的軸的正則校準步驟中，校準反射器(其能夠反射雷達波)被安裝在觀察環(huán)境中的預定位置處，而且之后校準系統(tǒng)向該反射器傳送雷達波。雷達設(shè)備估計由該反射器所反射的雷達波的到達方位角。最后，校準系統(tǒng)基于所估計的到達方位角來檢測雷達設(shè)備的接收天線的布置參考軸是否與機動車輛的安裝參考軸正確對準。然而，該常規(guī)校準系統(tǒng)通常在機動車輛的制造廠或車輛修理維護廠中執(zhí)行所述校準。通常，在那些觀察環(huán)境中，除了反射器之外還存在著許多的物體(或各種校準障礙)，它們反射位于雷達設(shè)備的輻射范圍內(nèi)的雷達波。當使用所述校準系統(tǒng)時，這些物體會導致不正確的檢測。
這些各種校準障礙的存在防止雷達設(shè)備檢測反射器的正確位置。另外，這些校準障礙的存在使得校準系統(tǒng)很難檢測到接收天線的布置參考軸是否與配備有雷達設(shè)備的機動車輛的安裝參考軸正確對準。也就是說，在校準系統(tǒng)檢測安裝在機動車輛上的雷達設(shè)備的接收天線的布置參考軸是否與機動車輛的安裝參考軸正確對準之前，該校準系統(tǒng)有必要檢測在其中安裝該雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于該正確校準。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望提供一種用于校準在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于該雷達設(shè)備的校準的雷達設(shè)備、校準系統(tǒng)和校準方法。示例性的實施例提供一種雷達設(shè)備。該雷達設(shè)備具有發(fā)射天線、接收天線和信號處理單元。發(fā)射天線向著雷達設(shè)備前方的一個或多個物體(或障礙物)傳送雷達波。該雷達設(shè)備中的接收天線具有多個天線元件。每個天線元件將由物體反射的所傳送雷達波接收為 到達雷達波(或反射雷達波)。信號處理單元基于通過接收天線中的天線元件接收到的到達雷達波的信息來估計至少到達雷達波的到達方位角和物體的物體距離。信號處理單元生成物體信息。例如，物體信息包含到達雷達波的到達方位角和反射雷達波的每個物體的物體距離。到達方位角指示由天線元件接收到的到達雷達波的方位角。物體距離指示雷達設(shè)備與該物體之間的距離。信號處理單元具有特征值計算模塊、比率計算模塊和環(huán)境判斷模塊。特征值計算模塊計算相關(guān)矩陣。相關(guān)矩陣指示由接收天線中的每對天線元件接收到的接收信號之間的相互關(guān)系。特征值計算模塊計算相關(guān)矩陣的特征值。比率計算模塊計算特征值比率。特征值比率表示由特征值計算模塊所計算的特征值中的最大特征值與最大特征值之外的比較特征值之間的比率。環(huán)境判斷模塊基于由特征值計算模塊所計算的特征值比率來判斷在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于雷達設(shè)備的校準。也就是說，因為由雷達設(shè)備所計算的每個特征值對應(yīng)于由接收天線接收到的到達雷達波的電功率的幅度，所以對應(yīng)于到達雷達波的特征值具有大的值。另一方面，對應(yīng)于熱噪聲的特征值具有小的值。也就是說，在存在著對應(yīng)于到達雷達波的僅一個特征值時所獲得的特征值比率明顯不同于在存在著對應(yīng)于到達雷達波的多個特征值時所獲得的特征值比率。因此，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的雷達設(shè)備能夠通過監(jiān)控和檢查所計算的特征值比率來判斷在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于雷達設(shè)備的校準。結(jié)果，當判斷結(jié)果表明當前環(huán)境適用于雷達設(shè)備的校準時，能夠高精度地檢測雷達設(shè)備的布置參考軸是否與機動車輛的安裝參考軸正確對準。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的另一方面，提供一種校準系統(tǒng)。該校準系統(tǒng)觀察雷達設(shè)備所處的當前環(huán)境。該校準系統(tǒng)包括具有之前所描述的結(jié)構(gòu)的雷達設(shè)備、切換模塊和通知模塊。切換模塊是用于在通過操作單元接收到預定指令時命令雷達設(shè)備中的比率計算模塊計算特征值比率并判斷當前環(huán)境是否適用于該雷達設(shè)備的校準的校準工具。雷達設(shè)備位于該當前環(huán)境中。通知模塊接收由雷達設(shè)備中的環(huán)境判斷模塊生成并從該雷達設(shè)備傳送的判斷結(jié)果。當接收到傳送自雷達設(shè)備的判斷結(jié)果時，通知模塊將該判斷結(jié)果提供給外部，例如觀察者。觀察者通過諸如校準工具之類的切換模塊來命令安裝在機動車輛上的雷達設(shè)備，以便該雷達設(shè)備執(zhí)行校準過程。觀察者接收傳送自雷達設(shè)備的校準結(jié)果并識別在其中安裝該雷達設(shè)備或雷達設(shè)備位于其中的當前環(huán)境的狀態(tài)是否適用于該校準過程。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的另一方面，提供一種校準方法。該校準方法觀察在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于該雷達設(shè)備的校準。該方法使用如之前描述的具有發(fā)射天線、接收天線和信號處理單元的雷達設(shè)備。發(fā)射天線向著一個或多個物體(或校準障礙物)傳送雷達波。接收天線具有多個天線元件。每個天線元件接收作為由校準物體所反射的所傳送雷達波的到達雷達波。信號處理單元基于關(guān)于由天線元件接收到的到達雷達波的信息來估計至少到達方位角和物體距離。信號處理單元生成物體信息。該物體信息包含到達雷達波的到達方位角和反射雷達波的每個物體的物體距離。到達方位角指示由天線元件接收到的到達雷達波的方位角。物體距離指示雷達設(shè)備與該物體之間的距離。該方法計算用于指示接收到的到達雷達波的信號之間的相互關(guān)系的相關(guān)矩陣并 計算該相關(guān)矩陣的特征值。該方法計算表示特征值中的最大特征值與比較特征值之間的比率的特征值比率。比較特征值是最大特征值之外的特征值。該方法基于所計算的特征值比率來判斷在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于該雷達設(shè)備的校準。該方法能夠正確地檢測在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于該雷達設(shè)備的校準。特別地，在基于所計算的特征值比率來判斷當前環(huán)境是否適用于雷達設(shè)備的校準的步驟中，對滿足預定條件的特征值比率的數(shù)量進行計數(shù)。選擇下面的過程(a)和(b)中的其中一個過程(a)當關(guān)于特征值比率的數(shù)量的所計數(shù)值等于預定值或小于與所述預定值不同的一不同預定值時，輸出當前環(huán)境適用于雷達設(shè)備的校準；以及(b)當所計數(shù)值不小于所述預定值時，輸出當前環(huán)境不適用于雷達設(shè)備的校準。之前描述的示例性實施例的校準方法能夠向觀察者提供關(guān)于雷達設(shè)備的觀察環(huán)境的正確信息。


現(xiàn)在將通過示例的方式并結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選但非局限性實施例，其中圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有巡航輔助控制系統(tǒng)5和校準工具60的校準系統(tǒng)I的示意性結(jié)構(gòu)的圖示；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的由巡航輔助控制系統(tǒng)5的雷達設(shè)備30中的信號處理單元46執(zhí)行的信號分析過程的流程圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的由巡航輔助控制系統(tǒng)5中的巡航輔助電子控制設(shè)備10中的控制單元11執(zhí)行的模式切換過程的流程圖；圖4是由校準系統(tǒng)I中的校準工具60的控制單元61執(zhí)行的校準過程的流程圖；以及
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的由巡航輔助控制系統(tǒng)5的雷達設(shè)備30中的信號處理單元46執(zhí)行的信號分析過程的修正的流程圖。
具體實施例下文中，將參照附圖來描述本發(fā)明的各種實施例。在對各種實施例的下述描述中，在整個附圖中，類似的參考符號或標號指代類似或等同的部件。示例性實施例參照圖I至圖5，將根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例來描述用于觀察在其中安裝雷達設(shè)備30的當前環(huán)境是否適用于安裝在機動車輛上的雷達設(shè)備30的校準的校準系統(tǒng)I和方法。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的校準系統(tǒng)I的示意性結(jié)構(gòu)的圖示。校準系 統(tǒng)I包括巡航輔助控制系統(tǒng)5和校準工具60。如圖I所示，校準系統(tǒng)I包括巡航輔助控制系統(tǒng)5和校準工具60。機動車輛配備有巡航輔助控制系統(tǒng)5。該巡航輔助控制系統(tǒng)5包括雷達設(shè)備30、巡航輔助電子控制單元(作為巡航輔助E⑶)10、引擎電子控制單元20 (作為引擎E⑶20)、制動電子控制單元22(作為制動控制E⑶22)和安全帶電子控制單元24 (作為安全帶E⑶24)。校準系統(tǒng)I執(zhí)行雷達設(shè)備30的校準。配備有巡航輔助控制系統(tǒng)5的機動車輛將被稱為“自己車輛”。(校準工具60)現(xiàn)在將描述校準系統(tǒng)I中的校準工具60。校準工具60包括微計算機、控制單元61、通信接口(通信I/F) 63、操作單元65和顯示單元67?？刂茊卧?1控制校準工具60的整個操作。通信I/F 63允許校準工具60和巡航輔助控制系統(tǒng)5與圖I所示的巡航輔助控制系統(tǒng)5和其他設(shè)備(未示出)進行通信。操作單元65具有各種操作鍵(未示出)，自己車輛的觀察者或駕駛者通過這些操作鍵向巡航輔助控制系統(tǒng)5和校準工具60自身提供各種指令。顯示單元67是在其上顯示各種信息的液晶顯不器。(巡航輔助控制系統(tǒng)5)接下來，將描述巡航輔助控制系統(tǒng)5。巡航輔助控制系統(tǒng)5是用于執(zhí)行巡航輔助控制的車載系統(tǒng)。巡航輔助控制系統(tǒng)5執(zhí)行巡航輔助控制、自適應(yīng)巡航控制和預失效(pre-crash)安全控制。自適應(yīng)巡航控制將自己車輛與前方車輛之間的距離保持在預定的安全距離。例如，前方車輛正在同一車道上在自己車輛的前方行駛。預失效安全控制指示或提供警告并當自己車輛與前方車輛之間的距離變得不大于預定距離時卷起安全帶。巡航輔助控制系統(tǒng)5包括雷達設(shè)備30和巡航輔助E⑶10。巡航輔助控制系統(tǒng)5將毫米頻帶內(nèi)的毫米無線電波作為雷達波進行傳送，并接收由一個或多個物體反射的到達雷達波(或反射雷達波)。巡航輔助控制系統(tǒng)5基于到達無線電波來檢測物體，并生成關(guān)于檢測到的物體的信息。這種信息將稱為“物體信息”。巡航輔助E⑶10基于物體信息來控制自己車輛的驅(qū)動狀態(tài)。該示例性實施例使用在驅(qū)動配備有雷達設(shè)備30的機動車輛時為障礙物的物體。例如，這樣的物體存在于自己車輛的前方，而且該物體反射從雷達設(shè)備傳送的雷達波。
在該示例性實施例中使用的物體信息至少包括自己車輛與檢測到的物體之間的車輛距離、自己車輛與該物體的相對速度以及到達雷達波與預先確定的檢測參考軸之間的方位角。到達雷達波的方位角將稱為“到達方位角”。巡航輔助E⑶10包括控制單元11和通信接口(通信I/F) 13?？刂茊卧?1包括微計算機。微計算機至少包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和中央處理單元(CPU)。通過通信I/F 13在巡航輔助E⑶10與校準工具60之間執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。巡航輔助E⑶10的通信接口 13通過連接器CNT電連接到校準工具60。巡航輔助E⑶10連接到報警蜂鳴器、監(jiān)控器、巡航控制開關(guān)、目標車輛距離設(shè)置開關(guān)等。另外，巡航輔助E⑶10通過局域網(wǎng)(LAN，從附圖中省略)的通信總線電連接到引擎ECU 20、制動控制ECU 22、安全帶ECU 24等。也就是說，巡航輔助E⑶10基于從雷達設(shè)備30傳送的物體信息來執(zhí)行巡航輔助控制。 (雷達設(shè)備30)現(xiàn)在將描述雷達設(shè)備30，在其中安裝雷達設(shè)備30的環(huán)境是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的校準系統(tǒng)I的校準目標。雷達設(shè)備30是具有頻率調(diào)制連續(xù)波方法(MFCW方法)的毫米波雷達設(shè)備。雷達設(shè)備30包括振蕩器31、放大器32、分頻器34、發(fā)射天線36和接收天線40。振蕩器31生成位于毫米波頻帶中的高頻信號，該高頻信號被調(diào)制以具有由向上調(diào)制部分和向下調(diào)制部分構(gòu)成的調(diào)制周期。在向上調(diào)制部分中，頻率在時間上線性增加(稍微增加)。另一方面，在向下調(diào)制部分中，頻率在時間上線性降低(稍微降低)。放大器32放大由振蕩器31所生成的高頻信號。分頻器34將放大器32的輸出劃分成傳輸信號Ss和局部信號Ls。發(fā)射天線36發(fā)射或傳送與傳輸信號Ss相對應(yīng)的雷達波。接收天線40由N個天線元件3%至39n構(gòu)成,這N個天線接收由物體反射的到達雷達波，其中N是2或更大的自然數(shù)。特別地，N個天線元件391至39,以陣列圖的形式布置。信道CH1至CHn分別被分配給這N個天線元件3%至39n。雷達設(shè)備30包括接收開關(guān)41、放大器42、混頻器43、濾波器44、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器45和信號處理單兀46。接收開關(guān)41順序地選擇形成接收天線40的天線元件3%至39N中的其中一個天線元件，并向下一級中的單元提供由所選擇的天線元件獲得的所接收信號Sr。放大器42將從接收開關(guān)41供應(yīng)的所接收信號Sr放大。混頻器43將由放大器42放大的放大器所接收信號Sr與局部信號Ls混合，并生成拍頻(beat)信號BT。拍頻信號BT指示傳輸信號S2與由放大器42放大的所接收信號Sr之間的頻率差。濾波器44從由混頻器43生成的拍頻信號BT中消除不期望的信號分量。A/D轉(zhuǎn)換器45執(zhí)行對濾波器45輸出數(shù)據(jù)的采樣，并將所采樣的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。信號處理單元46基于拍頻信號BT的采樣后數(shù)據(jù)來檢測對由發(fā)射天線36所傳送的雷達波進行反射的物體。信號處理單元46還執(zhí)行信號分析過程，以便生成檢測到的物體的物體信息。信號處理單元46包括微計算機等。微計算機至少包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和中央處理單元(CPU)等。信號處理單元46還具有作為算法處理設(shè)備的、用于執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)的數(shù)字信號處理器(DSP)。在具有上述結(jié)構(gòu)的雷達設(shè)備30中，振蕩器31在接收到傳送自信號處理單元46的指令時，振蕩并生成由放大器32放大的高頻信號。分頻器34將所生成的高頻信號劃分成傳輸信號Ss和局部信號Ls。發(fā)射天線36將傳輸信號Ss作為雷達波進行傳送。所有天線元件3%至39n接收為從發(fā)射天線36傳送并被一個或多個物體反射的傳輸信號Ss的雷達波的到達雷達波。放大器42放大作為由接收開關(guān)41所選擇的接收信道CHj (i=l至N，N是自然數(shù))的所接收信號Sr的到達雷達波?；祛l器43輸入被放大的所接收信號Sr，并將放大器的所接收信號Sr與從分頻器34供應(yīng)的局部信號Ls相混頻以生成拍頻信號BT。濾波器44從所生成的拍頻信號BT中消除不期望的信號分量。A/D轉(zhuǎn)換器45執(zhí)行從濾波器44供應(yīng)的拍頻信號BT的采樣。信號處理單元46輸入從A/D轉(zhuǎn)換器45供應(yīng)的采樣后拍頻信號BT。接收開關(guān)41在雷達波的一個調(diào)制周期期間以預定次數(shù)(例如，512次)開關(guān)所有的信道(^至(仏。A/D轉(zhuǎn)換器45與開關(guān)時序同步地執(zhí)行到達雷達波的采樣。也就是說，采樣 后的雷達波在每個信道CH1至CHn的雷達波的向上調(diào)制部分和向下調(diào)制部分處被存儲在諸如RAM之類的存儲器中。雷達設(shè)備30安裝在機動車輛上，以便機動車輛的安裝參考軸與雷達設(shè)備30的布置參考軸正確地對準。機動車輛的安裝參考軸被預先確定。雷達設(shè)備30的布置參考軸也被預先確定。特別地，當雷達設(shè)備30被安裝在機動車輛上時，布置參考軸被確定為接收天線40的方向。(軸校準)通常，存在著不滿足預定條件從而機動車輛的安裝參考軸與雷達設(shè)備30的布置參考軸沒有對準的可能性。因此，有必要檢查機動車輛的安裝參考軸是否與雷達設(shè)備30的布置參考軸正確對準。該校準將稱為“軸校準”。整個校準工具60、驅(qū)動輔助E⑶10和雷達設(shè)備30執(zhí)行上述的軸校準。為了執(zhí)行該軸校準過程，雷達設(shè)備30執(zhí)行信號分析過程，巡航輔助ECU 10執(zhí)行模式切換過程，以及校準工具60執(zhí)行校準過程。具體地，該示例性實施例執(zhí)行軸校準，目標物體(作為反射器)被安裝在預定位置(其將被稱為“參考位置”)。作為反射器的目標物體能夠反射傳輸雷達波。在安裝了作為反射器的目標物體之后，安裝在機動車輛上的雷達設(shè)備30傳送雷達波。校準系統(tǒng)檢測到達雷達波的所估計到達方位角是否等于到達雷達波的所檢測方位角。該校準系統(tǒng)基于雷達波的所估計到達方位角與雷達波的實際到達方位角之間的比較結(jié)果來判斷機動車輛的安裝參考軸是否與雷達設(shè)備30的布置參考軸對準。優(yōu)選地，在雷達波的輻射范圍內(nèi)，軸校準環(huán)境不包括除了作為反射器的目標物體之外的任何物體。然而，存在著可以存在除了作為目標物體的反射器之外的物體的可能性。因此，由校準系統(tǒng)I執(zhí)行的該軸校準驗證在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于軸校準。(信號分析過程)現(xiàn)在將描述由雷達設(shè)備30中的信號處理單元46執(zhí)行的信號分析過程。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的由巡航輔助控制系統(tǒng)5的雷達設(shè)備30中的信號處理單元46執(zhí)行的信號分析過程的流程圖。該信號分析過程每隔預定時間間隔被執(zhí)行。該預定時間間隔被預先確定。如之前描述的，一旦信號分析過程被啟動，則如圖2所示，振蕩器31就開始生成毫米波而且雷達設(shè)備30開始傳送雷達波(步驟S 110)。之后，雷達設(shè)備30通過A/D轉(zhuǎn)換器45獲得拍頻信號BT的采樣后數(shù)據(jù)(步驟S120 )。在獲得必要數(shù)量的采樣后數(shù)據(jù)之后，振蕩器31的操作被暫時停止。該也停止了作為傳輸波的雷達波的傳輸。接下來，雷達設(shè)備32中的信號處理單元46對在步驟S130中獲得的采樣后數(shù)據(jù)(即拍頻信號BT)進行頻率分析(如該示例性實施例中的FFT過程)。該頻率分析針對接收信道CH1至CHn的每個對于每個向上調(diào)制部分和向下調(diào)制部分生成拍頻信號BT的功率譜(步驟 S140)。所獲得的功率譜表示了每個頻率處拍頻信號BT的頻率和拍頻信號的強度。信號 處理單元46在向上調(diào)制周期期間檢測每個接收信道的功率譜中的峰值頻率fbUl至fbum，并且進一步在向下調(diào)制周期期間檢測每個接收信道的峰值頻率Ad1至fbdm (步驟S150)。每個峰值頻率fbUi_m、fbdh指示將傳輸雷達波反射為到達雷達波的物體存在的可能性。具體地，在步驟S150，信號處理單元46將每個接收信道CH的所有功率譜加起來，并計算加法結(jié)果的平均頻譜。信號處理單元46將與平均頻率中超過預設(shè)閾值的峰值頻率相對應(yīng)的頻率(即在平均頻譜中具有最大強度的頻率)檢測為峰值頻率fbu、fbd。操作流轉(zhuǎn)到步驟S160。在步驟S160中，信號處理單元46檢測峰值頻率fbu和fbd是否被檢測到。步驟S160中的檢測結(jié)果指示沒有檢測到峰值頻率(步驟S160中的“否”)，則信號處理單元46生成用于指示在自己車輛前方不存在物體的物體信息，該操作流轉(zhuǎn)到步驟S170。在步驟S170中，信號處理單元46向巡航輔助E⑶10輸出該物體信息。信號處理單元46完成了信號分析過程。雷達設(shè)備30中的信號處理單元46等待下一檢測周期中的信號分析過程。另一方面，當步驟S160中的檢測結(jié)果指示檢測到峰值頻率fbu和fbd (步驟S160中的“是”)時，該操作流轉(zhuǎn)到步驟S180。在步驟S180中，信號處理單元46選擇在向上調(diào)制部分期間獲得的峰值頻率fbu中的峰值頻率fbu和在向下調(diào)制部分期間獲得的峰值頻率fbd中的峰值頻率fbd，它們都沒有在一系列步驟S190至S270中被處理。操作流轉(zhuǎn)到步驟S190。在步驟S190中，信號處理單元46通過使用下面的等式(I)來生成所接收矢量Xi (k)。所接收矢量Xi (k)由在步驟S180中選擇的、從所有信道CH1至CHn的功率頻譜中提取并被排列在矩陣圖中的頻率的信號分量(作為通過執(zhí)行FFT過程所獲得的數(shù)據(jù))構(gòu)成。另外，基于被生成的所接收矢量Xi (k)，信號處理單元46通過使用下面的等式(2)來生成相關(guān)矩陣Rxx(k)。相關(guān)矩陣Rxx(k)表示每個所接收矢量Xi (k)之間的相互關(guān)系。Xi (k) = (X1 (k), X2 (k),, xN (k)}T (I)其中T表示轉(zhuǎn)置矢量。Rxx (k) =Xi (k) XiH (k)(2)
其中，“H”表示復轉(zhuǎn)置矩陣。操作流轉(zhuǎn)到步驟S200。在步驟S200中，信號處理單元46計算特征值入 An(其中A1彡入2彡.. 彡X N)，而且計算分別與特征值^相對應(yīng)特征矢量￡1 已1<。操作流轉(zhuǎn)到步驟S210。信號處理單元46判斷雷達設(shè)備30的操作模式是否被設(shè)置為環(huán)境觀察模式。該環(huán)境觀察模式判斷在其中安裝雷達設(shè)備30的當前環(huán)境是否適用于正確地執(zhí)行軸校準。巡航輔助E⑶10基于從校準工具60傳遞 的指令來設(shè)置雷達設(shè)備30的操作模式。在該示例性實施例中，巡航輔助控制系統(tǒng)5執(zhí)行通常操作模式和校準模式。在通常操作模式中，巡航輔助控制系統(tǒng)5執(zhí)行巡航輔助控制。在校準模式中，巡航輔助控制系統(tǒng)5執(zhí)行雷達設(shè)備30的校準。雷達設(shè)備30執(zhí)行作為校準模式的環(huán)境觀察模式。當步驟S210中的判斷結(jié)果指示肯定結(jié)果(步驟S210中的“是”)時，即指示雷達設(shè)備30處于環(huán)境觀察模式中時，操作流轉(zhuǎn)到步驟S220。在步驟S220中，信號處理單元46將最大特征值X1和比較特征值Xm插入下面的等式(3)中，以計算每個比較特征值Xm的特征值S1M。最大特征值入!是在步驟S200中計算的整個特征值X工至入i中的最大特征值入。比較特征值X M是在步驟S200中計算的整個特征值八至X1中的除了最大特征值^之外的、。因此，在下面的等式(3)中，M位于范圍2至M內(nèi)。
(2 \ SIm =IOx log 10(3 )
IA/ J.當由等式(3)計算的一對特征值\中的特征值對應(yīng)于具有強相關(guān)性的到達雷達波時，這對特征值之間的特征值比率SIm具有小的值。另一方面，當由等式(3)計算的一對特征值X中的一個特征值對應(yīng)于到達雷達波而這對特征值中的另一特征值對應(yīng)于熱噪聲時，這對特征值之間的特征值比率SIm具有大的值。操作流轉(zhuǎn)到步驟S230。在步驟S230中，信號處理單元46判斷在步驟S220中計算的每個特征值比率SIm是否不大于預定參考閾值Th。也就是說，在步驟S230中，信號處理單元46檢查在在步驟S220中計算的特征值比率SIm中是否存在著不大于預定參考閾值Th的特征值比率。在該示例性實施例中使用的該預定閾值Th是被預先確定為至少與關(guān)于至少最大特征值入i的比率相對應(yīng)的值的閾值。因此，優(yōu)選地，預定參考閾值Th小于通過將比率(入/入M)插入等式(3)中所獲得的值，其中比率U ^入M)是最大特征值X工與比較閾值X M之間的比率。另外，該示例性實施例在信號處理單元46預測到達雷達波的數(shù)量L時使用該預定參考閾值Th。當步驟S230中的判斷結(jié)果指示沒有小于參考閾值Th的特征值SIm時(步驟S230中的“否”)，操作流轉(zhuǎn)到步驟S240。在步驟S240中，信號處理單元46向巡航輔助E⑶10輸出用于指示當前環(huán)境適用于軸校準的信息(作為“適當?shù)沫h(huán)境信息”)。在該軸校準中，安裝參考軸與布置參考軸對準。當接收到傳送自雷達設(shè)備30的信號處理單元46的適當環(huán)境信息時，巡航輔助ECU 10將接收到的適當環(huán)境信息傳送給校準工具60。操作流轉(zhuǎn)到步驟S260。另一方面，當步驟S230中的判斷結(jié)果指示存在著不大于參考閾值Th的至少一個特征值比率SIm時(步驟S230中的“是”)，操作流轉(zhuǎn)到步驟S250。在步驟S250中，信號處理單元46向巡航輔助E⑶10輸出用于指示在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境不適用于軸校準的信息(作為“不適當環(huán)境信息”)。當接收到傳送自雷達設(shè)備30的信號處理單元46的不適當環(huán)境信息時，巡航輔助E⑶10將接收到的不適當環(huán)境信息傳送給校準工具60。操作流轉(zhuǎn)到步驟S260。當步驟S210中的判斷結(jié)果指示雷達設(shè)備30的操作模式不是環(huán)境觀察模式即處于通常操作模式中時(步驟S210中的“否”)，信號處理單元46不執(zhí)行步驟S250中的過程，而且操作流轉(zhuǎn)到步驟S260。在步驟S260中，信號處理單元46估計具有在步驟S220中所計算的特征值\ x至An中不大于預定判斷閾值的特征值、的到達雷達波的數(shù)量“L”，其中L〈N。由于存在著用于獲得到達雷達設(shè)備的數(shù)量L的各種傳統(tǒng)方法，所以這里省略對這些計算方法的詳細解釋。這些計算方法使用與被確定為判斷閾值的熱噪聲功率相對應(yīng)的 值。下面的等式(4)定義噪聲特征值矢量EN()。噪聲特征值矢量Eito對應(yīng)于不大于判斷閾值的(N-L)個特征值。信號處理單元46計算由下面的等式(5)表示的評估函數(shù)Pm( 0 )。評估函數(shù)P u( 9 )表示從自己車輛的前方方向中觀察到的方位角9中接收天線40的復響應(yīng)a(0)。EN?！獅eL+1，eL+2，…，eL+N}(4)
,au{6)a{6)(c\1\,{9)= /;(5)
a {0'、ENOENOa{0、在步驟S270中，做出或設(shè)置由評估函數(shù)Pm( 9 )獲得的角譜(MUSIC頻譜)，以便在等于到達雷達波的方向的方位角e處生成角譜的形狀峰值。到達雷達波的到達方位角Q1至V (即物體候選的方位角)能夠通過檢測MUSIC頻譜的峰值而獲得。在圖2所示的步驟S270中，獲得到達方位角0處MUSIC頻譜的值作為用于表示到達雷達波的所接收功率的到達功率。信號處理單元46例如連續(xù)地將到達雷達波的到達方位角和到達功率存儲到RAM中。每個到達雷達波的、被存儲的包含這種到達方位角和到達功率的信息將被稱為“方位角信息”。操作流轉(zhuǎn)到步驟S280。在步驟S280中，信號處理單元46判斷是否針對每個頻率峰值fbu和fbd正確地執(zhí)行了步驟S180至步驟S270的過程，即是否存在沒有被選擇的頻率峰值。當步驟S280中的判斷結(jié)果指示存在未被選擇的峰值時(步驟S280中的“是”)，則操作流返回步驟S180。信號處理單元46選擇沒有針對其執(zhí)行步驟S180至步驟S270的過程的頻率峰值fbu和fbd中的其中一個頻率峰值。信號處理單元46針對所選擇的峰值執(zhí)行步驟S180至步驟S270的過程。另一方面，當步驟S280中的判斷結(jié)果指示不存在未被選擇的頻率峰值剩下時(步驟S280中的“否”)，則操作流轉(zhuǎn)到步驟S290。在步驟S290中，信號處理單元46執(zhí)行對匹配過程。在對匹配過程中，基于在步驟S270中估計的所估計到達方位角和到達功率，信號處理單元46使得從向上調(diào)制部分中的拍頻信號BT中獲得的頻率峰值Fbul^bun與從向下調(diào)制部分中的拍頻信號BT中獲得的頻率峰值Fbd卜bdffl成為一對。例如，該對能夠通過被同一物體所反射的到達雷達波獲得，而且該對存儲在ROM中。
這對被存儲的(或注冊的)頻率峰值fbu、fbd將被稱為“頻率對”。更具體地，信號處理單元46還判斷這對頻率峰值之間的到達功率和到達角度的每一個的差異是否位于預定容許范圍內(nèi)。當判斷結(jié)果指示所獲得的差異位于預定容許范圍內(nèi)時，信號處理單元46確定這對頻率峰值是正確的頻率對。操作流轉(zhuǎn)到步驟S300。在步驟S300中，信號處理單元46基于所存儲的頻率對、通過使用用于FMCW型雷達設(shè)備的傳統(tǒng)公知方法來計算雷達設(shè)備30與物體候選之間的距離(作為“物體距離”)以及自己車輛與物體候選之間的相對速度(作為“物體相對速度”)。此時，信號處理單元46基于物體相對速度和自己車輛的速度來計算物體候選的速度，并檢查物體候選是正在移動的物體還是靜止物體。操作流轉(zhuǎn)到步驟S310。在步驟S310中，除了物體距離和物體相對速度之外，信號處理單元46還向巡航輔助ECU 10輸出關(guān)于物體方位角的物體信息，作為具有與每個物體候選相對應(yīng)的頻率對的雷達波的到達方位角。
在該過程之后，信號處理單元46完成了圖2所示的流程圖中的信號分析過程。(模式切換過程)接下來，將描述由巡航輔助E⑶10所執(zhí)行的模式切換過程。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的由巡航輔助控制系統(tǒng)5中的巡航輔助ECU10中的控制單元11執(zhí)行的模式切換過程的流程圖。控制單元11在巡航輔助E⑶10的操作期間重復地執(zhí)行圖3所示的模式切換過程。在開始模式切換過程之后，巡航輔助E⑶10的控制單元11檢測巡航輔助E⑶10中的控制單元11是否接收到傳送自校準工具60的校準模式轉(zhuǎn)移指令(步驟S410 )。校準模式轉(zhuǎn)移指令指示校準工具60進入了校準模式。步驟S410中的判斷結(jié)果指示控制單元11沒有接收到任何校準模式轉(zhuǎn)移指令(步驟S410中的“否”)，則巡航輔助E⑶10中的控制單元11等待接收傳送自校準工具60的校準模式轉(zhuǎn)移指令。當接收到傳送自校準工具60的校準模式轉(zhuǎn)移指令時(步驟S410中的“是”)，控制單元11停止巡航輔助控制的執(zhí)行(步驟S420)。操作流轉(zhuǎn)到步驟S430。在步驟S430中，控制單元11向校準工具60傳送模式轉(zhuǎn)移完成通知。操作流轉(zhuǎn)到步驟S440。在步驟S440中，控制單元11向校準工具60輸出包含在傳送自雷達設(shè)備30的物體信息中的方位角信息(步驟S440)。操作流轉(zhuǎn)到步驟S450。在步驟S450中，巡航輔助E⑶10中的控制單元11檢查控制單元11是否已經(jīng)接收到傳送自校準工具60的環(huán)境觀察模式轉(zhuǎn)移指令(步驟S450 )。該環(huán)境觀察模式轉(zhuǎn)移指令是用于將雷達設(shè)備30轉(zhuǎn)移到環(huán)境觀察模式的指令。操作流轉(zhuǎn)到步驟S460。在步驟S460中，控制單元11檢查控制單元11是否已經(jīng)接收到傳送自校準工具60的環(huán)境觀察模式釋放指令(步驟S460)。該環(huán)境觀察模式釋放指令是用于將雷達設(shè)備30從環(huán)境觀察模式中釋放的指令。操作流轉(zhuǎn)到步驟S470。在步驟S470中，控制單元11檢查控制單元11是否已經(jīng)接收到傳送自校準工具60的校準模式釋放指令(步驟S470)。該校準模式釋放指令是用于將雷達設(shè)備30從校準模式中釋放的指令。
當巡航輔助E⑶10中的控制單元11沒有接收到傳送自校準工具60的任何指令時(步驟S450中的“否”，步驟S460中的“否”和步驟S470中的“否”)，操作流轉(zhuǎn)到步驟S440。在步驟S440中，控制單元11繼續(xù)向校準工具60輸出關(guān)于方位角信息的信息的過程。另一方面，當接收到環(huán)境觀察模式轉(zhuǎn)移指令時(步驟S450中的“是”)，控制單元11向雷達設(shè)備30輸出環(huán)境觀察模式轉(zhuǎn)移指令(步驟S480)，以便在環(huán)境觀察模式中執(zhí)行雷達設(shè)備30。這使得能夠在環(huán)境觀察模式中執(zhí)行雷達設(shè)備30。雷達設(shè)備30檢測當前環(huán)境是否適用于正確地執(zhí)行軸校準。當接收到傳送自雷達設(shè)備30的檢測結(jié)果時，巡航輔助E⑶10向校準工具60輸出關(guān)于當前環(huán)境是否適用于正確地執(zhí)行軸校準的檢測結(jié)果的環(huán)境信息。當接收到傳送自校準工具60的環(huán)境觀察模式釋放指令時(步驟S460中的“是”)，控制單元11向雷達設(shè)備30輸出通常模式指令(步驟S490)，以便在通常操作模式中執(zhí)行雷達設(shè)備30。當接收到傳送自校準工具60的校準模式釋放指令時(步驟S470中的“是”)，控制單元11暫時結(jié)束圖3所示的模式切換過程。操作流轉(zhuǎn)到步驟S410。在步驟S410中，控制 單元11等待輸入傳送自校準工具60的校準模式轉(zhuǎn)移指令。(校準過程)下面將描述由校準工具60中的控制單元61執(zhí)行的校準過程。圖4是由校準系統(tǒng)I中的校準工具60的控制單元61執(zhí)行的校準過程的流程圖。校準工具60的控制單元61在校準工具60的電源被加載之后立即重復地執(zhí)行圖4所示的校準過程。當該校準過程被初始化時,校準工具60的控制單元61指示顯示單元67顯示初始窗。此后，校準工具60的控制單元61等待接收傳送自操作單元65的操作指令。當自己車輛的駕駛者操作操作單元65時，操作單元65生成這種操作指令并向控制單元61輸出該操作指令?？刂茊卧?1檢測該操作指令是否是校準開始指令(步驟S530)。當步驟S530中的檢測結(jié)果指示該操作指令不是用于開始雷達設(shè)備30的校準的指令時(步驟S530中的“否”)，控制單元61執(zhí)行所接收的操作指令(步驟S540)。操作流轉(zhuǎn)到步驟S510。另一方面，當所接收的操作指令是校準開始指令時(步驟S530的“是”)，校準根據(jù)60的控制單元61生成校準模式轉(zhuǎn)移指令并向巡航輔助ECU 10輸出該校準模式轉(zhuǎn)移指令(步驟 S550)?？刂茊卧?1檢測在從控制單元60輸出校準模式轉(zhuǎn)移指令的時刻開始計時的預定時間周期內(nèi)控制單元61是否接收到傳送自巡航輔助ECU 10的模式轉(zhuǎn)移完成通知。也就是說，控制單元61檢測模式轉(zhuǎn)移是否完成(步驟S560)。當步驟S560中的檢測結(jié)果指示控制單元60在預定時間周期內(nèi)輸入模式轉(zhuǎn)移完成通知時(步驟S560的“是”)，操作流轉(zhuǎn)到步驟S570。下面將詳細解釋步驟S570中的過程。另一方面，當步驟S560中的檢測結(jié)果指示控制單元60在預定時間周期內(nèi)沒有輸入任何模式轉(zhuǎn)移完成通知時(步驟S560中的“否”)，控制單元61指示顯示單元67顯示“轉(zhuǎn)移校準模式失敗”的消息。操作流轉(zhuǎn)到步驟S660。當操作流轉(zhuǎn)到步驟S570時，控制單元61通過巡航輔助E⑶10接收傳送自雷達設(shè)備30的各種信息，諸如方位角信息、適當環(huán)境信息、不適當環(huán)境信息(步驟S570)?？刂茊卧?1指示顯示單元67顯示通過巡航輔助E⑶10傳送自雷達設(shè)備30的接收信息，諸如方位角信息、適當環(huán)境信息、不適當環(huán)境信息(步驟S580)。顯示單元67能夠顯示圖形，該圖形示出了作為方位角信息的雷達波的到達方位角隨著時間的變化。另外，控制單元61檢測觀察者或自己車輛的駕駛者是否操作操作單元65 (步驟S590)。當步驟S590中的檢測結(jié)果指示自己車輛的駕駛者沒有操作操作單元65時(步驟S590中的“否”)，控制單元61重復執(zhí)行步驟S570和S580中的過程。另一方面，當步驟S590中的檢測結(jié)果指示自己車輛的駕駛者操作操作單元65時(步驟S590中的“是”)，控制單元61執(zhí)行由操作單元65所指示的過程。具體地，當針對操作單元65的操作請求轉(zhuǎn)移到環(huán)境觀察模式時(步驟S60 0中的“是”)，控制單元61向巡航輔助E⑶10輸出環(huán)境觀察模式轉(zhuǎn)移指令(步驟S610)。雷達設(shè)備30在環(huán)境觀察模式中進行操作。在環(huán)境觀察模式完成之后，操作流轉(zhuǎn)到步驟S570。另一方面，當針對操作單元65的操作請求釋放環(huán)境觀察模式而非轉(zhuǎn)移到環(huán)境觀察模式時(步驟S600中的“否”和步驟S620中的“是”)，控制單元61向巡航輔助E⑶10輸出環(huán)境觀察模式釋放指令(步驟S630)。這使得能夠?qū)⒗走_設(shè)備30轉(zhuǎn)移到通常操作模式。在校準過程完成之后，操作流轉(zhuǎn)到步驟S570。當針對操作單元65的操作沒有指示轉(zhuǎn)移到環(huán)境觀察模式和從環(huán)境觀察模式釋放(步驟S600中的“否”和步驟S620中的“否”)、而且沒有進一步指示從校準模式中釋放(步驟S640中的“否”)時，操作流轉(zhuǎn)到步驟S570。另外，當針對操作單元65的操作沒有指示轉(zhuǎn)移到環(huán)境觀察模式和從環(huán)境觀察模式釋放(步驟S600中的“否”和步驟S620中的“否”)、但是指示從校準模式中釋放(步驟S640中的“是”)時，控制單元61向巡航輔助ECU 10輸出用于釋放校準模式的指令(步驟S660)。該過程之后，校準過程完成。(根據(jù)示例性實施例的校準系統(tǒng)I的效果)通常，每個特征值\對應(yīng)于由雷達設(shè)備30的接收天線40接收到的功率的幅度。因此，當特征值\對應(yīng)于到達雷達波時特征值\具有大的值，而當特征值\對應(yīng)于熱噪聲時特征值、具有小的值。當對應(yīng)于到達雷達波的一個特征值\存在于在步驟S200中的信號分析過程中所計算的特征值X中時，所有的特征值比率SIm都超過參考閾值Th。另一方面，當存在著對應(yīng)于到達雷達波的許多特征值、時至少一個特征值比率SIm不大于參考閾值Th。根據(jù)基于本發(fā)明示例性實施例的校準系統(tǒng)1，能夠通過監(jiān)控或檢查特征值比率SIm來判斷在其中安裝雷達設(shè)備30的當前環(huán)境是否適用于雷達設(shè)備30的校準。該適當?shù)沫h(huán)境適用于雷達設(shè)備30的軸校準，即具有僅一個反射器而且沒有校準障礙物。當判斷結(jié)果指示當前環(huán)境適用于軸校準，則觀察者檢測接收天線的布置參考軸是否等于或與自己車輛的安裝參考軸正確對準。這使得能夠增加校準精度。當檢測結(jié)果指示接收天線的布置參考軸不等于或沒有與自己車輛的安裝參考軸對準，則能夠調(diào)整安裝在自己車輛上的雷達設(shè)備30的位置，以便接收天線的布置參考軸與自己車輛的安裝參考軸對準。這使得能夠避免將雷達設(shè)備30長時間地保持在不適當環(huán)境中，其中在該不適當環(huán)境中，接收天線的布置參考軸沒有與自己車輛的安裝參考軸對準。
(修改)下面將描述根據(jù)示例性實施例的校準系統(tǒng)I的各種修改。例如，之前描述的信號分析過程檢測不大于預定參考閾值Th的特征值比率SIm是否存在于每個頻率峰值fbu、fbd中。當不大于參考閾值Th的特征值SIm存在時，雷達設(shè)備30的信號處理單元46立即向巡航輔助E⑶10輸出不適當環(huán)境信息。校準工具60中的控制單元61通過巡航輔助E⑶10來接收該不適當環(huán)境信息。然而，本發(fā)明的概念不受該結(jié)構(gòu)的限制。例如，雷達設(shè)備30的信號處理單元46能夠在下述時刻(a)、(b)中的其中一個時刻處向巡航輔助E⑶10輸出不適當環(huán)境信息(a)檢測不大于參考閾值Th的特征值比率SIm是否存在于在一個調(diào)制周期期間檢測到的所有頻率峰值fbu、fbd中。雷達設(shè)備30中的信號處理單元46在不小于預定值的特征值比率SIm不大于參考閾值Th的時刻向巡航輔助E⑶10輸出不適當環(huán)境信息；
(b)雷達設(shè)備30中的信號處理單元46在重復調(diào)制周期之后，在不小于預定值的特征值比率SIm不大于參考閾值Th時向巡航輔助E⑶10輸出不適當環(huán)境信息。在之前描述的示例性實施例中，雷達設(shè)備30中的信號處理單元46在信號處理單元46向巡航輔助ECU 10輸出不適當環(huán)境信息之后估計到達雷達波的數(shù)量L。然而，本發(fā)明的概念不局限于此。雷達設(shè)備30中的信號處理單元46能夠在信號處理單元46向巡航輔助ECU 10輸出不適當環(huán)境信息時立即結(jié)束信號分析過程。如之前描述的，該示例性實施例中的雷達設(shè)備30使用特征值比率S1M，該特征值比率SIm是最大特征值X1與比較特征值的比率的對數(shù)。然而，本發(fā)明的概念不局限于此。雷達設(shè)備30能夠?qū)⒆畲筇卣髦蛋伺c比較特征值A(chǔ)m的和的比率(入入M)的對數(shù)用作特征值比率S1M。本發(fā)明并不局限于之前描述的信號分析過程，其中當操作模式是環(huán)境觀察模式時才執(zhí)行該信號分析過程。例如，能夠執(zhí)行能夠在操作模式是環(huán)境觀察模式時監(jiān)控特征值比率SIm并檢測用于執(zhí)行雷達設(shè)備30的校準的適當環(huán)境的任何過程。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的修改的、由巡航輔助控制系統(tǒng)5的雷達設(shè)備30中的信號處理單元46執(zhí)行的信號分析過程的修改的流程圖。具體地，雷達設(shè)備30能夠在信號分析過程期間執(zhí)行圖5所示的步驟S222和步驟S224中的過程，而非圖2所示的步驟S230中的過程。在圖5所示的信號分析過程中，在步驟S220之后的步驟S222中，雷達設(shè)備30中的信號處理單元46對不大于參考閾值的特征值比率SIm的計數(shù)CN進行計數(shù)。當在步驟S222中所獲得的計數(shù)CN小于預定值Th a (在該修改中Th a =1)時(步驟S224中的“是”)，雷達設(shè)備30向巡航輔助E⑶10輸出適當環(huán)境信息，其中該適當環(huán)境信息適用于軸校準，該軸校準用于觀察自己車輛的安裝參考軸是否與雷達設(shè)備30的布置參考軸正確對準(步驟S240)。另一方面，當在步驟S222中所獲得的計數(shù)CN不小于預定值Th a時(步驟S224中的“否”)，雷達設(shè)備30向巡航輔助ECU 10輸出不適當環(huán)境信息，其中該不適當環(huán)境信息不適用于軸校準(步驟S250)。圖5所示的流程圖中除了步驟S222和S224之外的步驟與圖2所示的信號分析過程的流程圖中的步驟相同。簡明起見，這里省略了對這些步驟的解釋。順便說一下，步驟S224中的過程檢測計數(shù)CN是否小于預定值Th a。然而，本發(fā)明的概念不受步驟S222的限制。能夠檢測計數(shù)CN是否等于預定值(例如，=0)。也就是說，當在圖5所示的信號分析過程中計數(shù)CN等于預定值時，雷達設(shè)備30中的信號處理單元46確定當前環(huán)境適用于軸校準并且生成和向巡航輔助E⑶10輸出適當環(huán)境信息(步驟S240)。當在圖5所示的信號分析過程中計數(shù)CN不等于預定值時，雷達設(shè)備30中的信號處理單元46確定當前環(huán)境不適用于軸校準并且生成和向巡航輔助E⑶10輸出不適當環(huán)境信息(步驟S250)。順便說一下，根據(jù)該示例性實施例的雷達設(shè)備使用為用于估計到達雷達波的方位角的方法的MUSIC (多信號分類)。本發(fā)明的概念并不局限于此。雷達設(shè)備30能夠使用ESPRIT (經(jīng)由旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號參數(shù)估計)或Root-MUSIC來替代使用MUSIC。更進一步地,雷達設(shè)備30能夠使用一元MUSIC、一元ESPRIT和一元Root-MUSIC中的其中一者。也就是說，能夠使用另一方法，例如用于計算相關(guān)矩陣Rxx、計算相關(guān)矩陣Rss的 特征值、并基于所獲得的特征值、來估計雷達波的到達方位角的最小范數(shù)方法，其中相關(guān)矩陣Rxx表示接收天線40的天線元件3%至39n中的每個天線元件中的所接收雷達波之間的相互關(guān)系。根據(jù)之前描述的該示例性實施例的雷達設(shè)備30具有接收系統(tǒng)。該接收系統(tǒng)包括接收天線40、接收開關(guān)41、放大器42、混頻器43、濾波器44和A/D轉(zhuǎn)換器45。接收天線40具有N個天線元件391至3%。然而，本發(fā)明的概念不受該接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制。接收系統(tǒng)可以不具有接收開關(guān)40。在這種情況中，可接受的是，接收系統(tǒng)具有N個放大器42i至42n、N個混頻器43:至43n、N個濾波器44:至44N、和N個A/D轉(zhuǎn)換器45:至45N。這N個放大器42,至42n分別將從天線元件3%至39n供應(yīng)的接收信號Sr進行放大。這N個混頻器43:至43n分別將局部信號Ls混合到由放大器42i至42n放大的所接收信號Sr中并生成拍頻信號BT0這N個濾波器41至44n從由每個混頻器43工至43N生成的拍頻信號BT中消除不期望的信號分量。這N個A/D轉(zhuǎn)換器45:至45n執(zhí)行對濾波器44:至44N的輸出的采樣，并將采樣后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。更進一步地，該示例性實施例公開了作為FMCW雷達設(shè)備的雷達設(shè)備30。然而，本發(fā)明的概念不受該接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制。能夠?qū)⒈景l(fā)明的概念應(yīng)用于脈沖雷達設(shè)備和雙頻雷達設(shè)備。也就是說，根據(jù)該示例性實施例的校準系統(tǒng)I能夠執(zhí)行任意雷達設(shè)備的校準，如果該雷達設(shè)備能夠通過使用上述方法來估計雷達波的到達方位角的話。(在示例性實施例的解釋中所公開的單元與在權(quán)利要求中使用的模塊之間的對應(yīng)性)在信號分析過程中的步驟S190和步驟S200中執(zhí)行的功能對應(yīng)于在權(quán)利要求中使用的特征值計算模塊。在信號分析過程中的步驟S220中執(zhí)行的功能對應(yīng)于權(quán)利要求中使用的比率計算模塊。在信號分析過程中的步驟S230至步驟S250中執(zhí)行的功能對應(yīng)于權(quán)利要求中使用的環(huán)境判斷模塊。通過執(zhí)行模式切換過程所獲得的功能對應(yīng)于權(quán)利要求中使用的切換模塊。也就是說，權(quán)利要求中使用的切換模塊還對應(yīng)于例如圖I所示的校準工具60。在校準過程中的步驟S580中執(zhí)行的功能對應(yīng)于權(quán)利要求中使用的通知模塊。(本發(fā)明的示例性實施例的其他特征和效果)
在本發(fā)明的示例性實施例的另一方面的雷達設(shè)備中，環(huán)境判斷模塊基于將由特征值計算模塊所計算的特征值與預定參考閾值進行比較的結(jié)果來判斷在其中安裝雷達設(shè)備的當前環(huán)境是否適用于該雷達設(shè)備的校準。這使得能夠無疑地高精度地監(jiān)控特征值比率。在作為本發(fā)明示例性實施例的另一方面的雷達設(shè)備中，環(huán)境判斷模塊對滿足預定條件的特征值比率的數(shù)量進行計數(shù)。另外，環(huán)境判斷模塊基于關(guān)于特征值比率的數(shù)量的所計數(shù)值來判斷當前環(huán)境是否適用于雷達設(shè)備的校準。該預定條件是例如當計算最大特征值與比較特征值的比率的對數(shù)時不大于參考值的所計算特征值比率。參考閾值被預先確定，而且至少對應(yīng)于最大特征值與判斷閾值的比率。優(yōu)選地，參考閾值小于最大特征值與判斷閾值的比率。判斷閾值是作為在通過使用用于估計到達雷達波的到達方位角的通常估計方法來估計到達雷達波的數(shù)量時所使用的 參考值的預定閾值。具有上述結(jié)構(gòu)和功能的雷達設(shè)備能夠?qū)M足預定條件的特征值比率進行計數(shù)并高精度地監(jiān)控特征值比率。 更進一步地，雷達設(shè)備中的環(huán)境判斷模塊能夠輸出下述各項中的其中一項(a)當關(guān)于特征值比率的數(shù)量的所計數(shù)值等于預定值或小于一不同預定值時當前環(huán)境適用于雷達設(shè)備的校準；以及(b)當所計數(shù)值不小于預定值時當前環(huán)境不適用于雷達設(shè)備的校準。另外，雷達設(shè)備中的環(huán)境判斷模塊能夠輸出適當環(huán)境信息。當特征值比率指示到達雷達波的數(shù)量是I時，該適當環(huán)境信息指示當前環(huán)境適用于雷達設(shè)備的校準。雷達設(shè)備中的環(huán)境判斷模塊還能夠在特征值比率指示到達雷達波的數(shù)量不小于2時輸出用于指示當前環(huán)境不適用于雷達設(shè)備的校準的不適當環(huán)境信息。因此，具有上述結(jié)構(gòu)的雷達設(shè)備能夠監(jiān)控用于執(zhí)行雷達設(shè)備的校準的環(huán)境的適合度。在作為本發(fā)明示例性實施例的另一方面的雷達設(shè)備中，比率計算模塊將最大特征值與比較特征值的比率的對數(shù)計算為特征值比率。環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于預定參考閾值的特征值比率是零時確定到達雷達波的數(shù)量為I。環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于預定參考閾值的特征值比率不小于I時確定到達雷達波的數(shù)量不小于2。具有上述結(jié)構(gòu)的雷達設(shè)備無疑能夠檢測到達雷達波的數(shù)量是否是I。在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的另一方面的雷達設(shè)備中，比率計算模塊將最大特征值與比較特征值的和的比率的計算為特征值比率。另外，環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于預定參考閾值的特征值比率是零時確定到達雷達波的數(shù)量為I。再進一步地，環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于預定參考閾值的特征值比率不小于I時確定到達雷達波的數(shù)量不小于2。具有上述結(jié)構(gòu)的雷達設(shè)備更無疑能夠檢測到達雷達波的數(shù)量是否是I。在具有上述結(jié)構(gòu)的雷達設(shè)備中所使用的參考閾值被預先確定，而且至少對應(yīng)于最大特征值與判斷閾值的比率。優(yōu)選地，參考閾值小于最大特征值與判斷閾值的比率。判斷閾值是作為在通過使用用于估計到達雷達波的到達方位角的通常估計方法來估計到達雷達波的數(shù)量時所使用的參考值的預定閾值。雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的具體實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，根據(jù)本公開的整個教導能夠得到這些細節(jié)的各種修改和替換。因此，所公開的特定布置意味著 僅是說明性的且并不用于限制由所附權(quán)利要求及其所有等價形式所給定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種雷達設(shè)備，包括 發(fā)射天線，用于向著所述雷達設(shè)備的前方中的物體傳送雷達波； 包括多個天線元件的接收天線，每個所述天線元件用于接收由所述物體所反射的到達雷達波；以及 信號處理單元，用于基于由所述天線元件所接收的到達雷達波的信息來至少估計到達方位角和物體距離，并生成包含所述到達雷達波的到達方位角和反射所述雷達波的每個物體的所述物體距離的物體信息，所述到達方位角是由所述天線元件所接收的所述到達雷達波的方位角，以及所述物體距離是所述雷達波與所述物體之間的距離， 其中所述信號處理單元包括 特征值計算模塊，用于計算相關(guān)矩陣并計算所述相關(guān)矩陣的特征值，其中所述相關(guān)矩陣指示所述接收天線中每對所述天線元件中的所接收信號之間的相互關(guān)系； 比率計算模塊，用于計算特征值比率，該特征值比率指示由所述特征值計算模塊所計算的特征值中的最大特征值與為所述最大特征值之外的特征值的比較特征值之間的比率；以及 環(huán)境判斷模塊，用于基于由所述特征值計算模塊所計算的所述特征值比率來判斷所述雷達設(shè)備位于其中的當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雷達設(shè)備，其中，所述環(huán)境判斷模塊基于將由所述特征值計算模塊所計算的特征值與預定參考閾值進行比較的比較結(jié)果來判斷當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達設(shè)備，其中，所述環(huán)境判斷模塊對滿足預定條件的特征值比率的數(shù)量進行計數(shù)，而且所述環(huán)境判斷模塊基于關(guān)于所述特征值比率的數(shù)量的所計數(shù)值來判斷在其中安裝所述雷達設(shè)備的所述當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達設(shè)備，其中，所述環(huán)境判斷模塊輸出下述各項中的其中一項 Ca)當關(guān)于所述特征值比率的數(shù)量的所計數(shù)值等于預定值或小于一不同預定值時，在其中安裝所述雷達設(shè)備的所述當前環(huán)境適用于所述雷達設(shè)備的校準；以及 (b)當所計數(shù)值不小于所述預定值時，所述當前環(huán)境不適用于所述雷達設(shè)備的校準。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雷達設(shè)備，其中，所述環(huán)境判斷模塊在所述特征值比率指示所述到達雷達波的數(shù)量為I時輸出用于指示在其中安裝所述雷達設(shè)備的所述當前環(huán)境適用于所述雷達設(shè)備的校準的適當環(huán)境信息，以及 所述環(huán)境判斷模塊在所述特征值比率指示所述到達雷達波的數(shù)量不小于2時輸出用于指示在其中安裝所述雷達設(shè)備的所述當前環(huán)境不適用于所述雷達設(shè)備的校準的不適當環(huán)境信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達設(shè)備，其中，所述比率計算模塊將所述最大特征值與所述比較特征值的比率的對數(shù)計算為所述特征值比率， 所述環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于預定參考閾值的特征值比率是零時確定所述到達雷達波的數(shù)量為1，以及 所述環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于所述預定參考閾值的特征值比率不小于I時確定所述到達雷達波的數(shù)量不小于2。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達設(shè)備，其中，所述比率計算模塊將所述最大特征值與所述比較特征值的和的比率計算為所述特征值比率，以及 所述環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于預定參考閾值的特征值比率是零時確定所述到達雷達波的數(shù)量為1，以及 所述環(huán)境判斷模塊在所計算的不大于所述預定參考閾值的特征值比率不小于I時確定所述到達雷達波的數(shù)量不小于2。
8.一種用于觀察雷達設(shè)備所處的環(huán)境的校準系統(tǒng)，包括 根據(jù)權(quán)利要求I所述的雷達設(shè)備； 開關(guān)模塊，用于在接收到預定指令時命令所述雷達設(shè)備中的所述比率計算模塊計算特征值比率并判斷所述雷達設(shè)備所處的當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準；以及 通知模塊，用于接收由所述環(huán)境判斷模塊所獲得并傳送自所述雷達設(shè)備的判斷結(jié)果，而且所述通知模塊將所述判斷結(jié)果提供給外部。
9.一種用于觀察雷達設(shè)備所處的當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準的方法，所述雷達設(shè)備向著所述雷達設(shè)備前方中的物體傳送雷達波并接收由物體反射的到達雷達波、基于所述到達雷達波的信息來至少估計到達方位角和物體距離并生成包含所述到達雷達波的到達方位角和反射所述雷達波的每個物體的所述物體距離的物體信息，所述到達方位角是所述到達雷達波的方位角，以及所述物體距離是所述雷達設(shè)備與所述物體之間的距離，所述方法包括以下步驟 計算用于指示接收到的所述到達雷達波的信號之間的相互關(guān)系的相關(guān)矩陣并計算該相關(guān)矩陣的特征值； 計算用于表示所述特征值中的最大特征值與為所述最大特征值之外的特征值的比較特征值之間的比率的特征值比率；以及 基于所述特征值比率來判斷所述雷達設(shè)備所處的當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在基于所述特征值比率來判斷所述當前環(huán)境是否適用于所述雷達設(shè)備的校準的步驟中， 對滿足預定條件的所述特征值比率的數(shù)量進行計數(shù)，而且選擇下述過程(a)和(b)中的其中一個過程 Ca)當關(guān)于所述特征值比率的數(shù)量的所計數(shù)值等于預定值或小于一不同預定值時，輸出當前環(huán)境適用于所述雷達設(shè)備的校準；以及 (b)當所計數(shù)值不小于所述預定值時，輸出當前環(huán)境不適用于所述雷達設(shè)備的校準。
全文摘要
在校準系統(tǒng)的環(huán)境觀察模式中，雷達設(shè)備執(zhí)行信號分析過程以計算每個比較特征值的特征值比率。當對應(yīng)于到達雷達波的一對特征值具有強相關(guān)性時，該特征值比率具有小的值。另一方面，當特征值比率被計算位于特征值與熱噪聲之間時，特征值比率具有大的值。當不存在不大于參考閾值的特征值時，雷達設(shè)備指示當前環(huán)境適用于雷達設(shè)備的校準的通知。另一方面，當存在不大于參考閾值的至少一個特征值時，雷達設(shè)備指示當前環(huán)境不適用于雷達設(shè)備的校準的通知。
文檔編號G01S13/02GK102788973SQ20121015362
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者清水耕司, 長谷川裕 申請人:株式會社電裝