專利名稱：車載雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載雷達(dá)裝置。
背景技術(shù)：
JP-A-2004-177350描述了一種車載雷達(dá)系統(tǒng)，其具有一個(gè)用于發(fā)射激光的光發(fā)射器和一個(gè)用于接收該激光的反射光的感光器。車載雷達(dá)系統(tǒng)試圖提高由反射物體反射的反射光的檢測(cè)靈敏度。
車載雷達(dá)系統(tǒng)的光發(fā)射器用激光二極管產(chǎn)生激光并用被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的多角鏡來(lái)改變激光的發(fā)射方向。從而，光發(fā)射器在預(yù)定的角度范圍內(nèi)用激光對(duì)每個(gè)預(yù)定的微小角度執(zhí)行掃描。如果激光被反射物體反射，則感光器用光接收透鏡來(lái)接收反射光。所接收到的光被導(dǎo)入感光元件。感光元件輸出與所接收的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
車載雷達(dá)系統(tǒng)積分預(yù)定數(shù)量的光接收信號(hào)并輸出積分信號(hào)且同時(shí)保證激光的角分辨率，光接收信號(hào)基于連續(xù)發(fā)射的預(yù)定數(shù)量激光而被輸出。從而，通過(guò)積分預(yù)定數(shù)量的光接收信號(hào)將與反射光對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)分量放大，并且反射光的檢測(cè)靈敏度也得到了提高。
另一種車載雷達(dá)系統(tǒng)具有光發(fā)射器，用于在一個(gè)發(fā)射中，在預(yù)先決定的角度范圍內(nèi)發(fā)射激光，和感光器，其具有其數(shù)量與必需的角分辨率對(duì)應(yīng)的多個(gè)感光元件。所述多個(gè)感光元件沿著車輛寬度方向被排列成一個(gè)陣列。該車載雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)感光元件積分多個(gè)光接收信號(hào)，所述多個(gè)光接收信號(hào)在感光元件重復(fù)地接收光時(shí)被輸出。從而，這個(gè)車載雷達(dá)系統(tǒng)試圖提高反射光的檢測(cè)靈敏度。
在感光器具有多個(gè)感光元件的情況下，一般來(lái)說(shuō)使用圖11A中所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有一個(gè)積分器以用來(lái)積分由感光器輸出的多個(gè)光接收信號(hào)。
圖11A中所示的結(jié)構(gòu)包括放大電路(AMP)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D)、積分器和多個(gè)開關(guān)(SW)。放大電路AMP放大由諸如光電二極管(PD)之類的多個(gè)感光元件輸出的多個(gè)光接收信號(hào)。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D把多個(gè)模擬的光接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)數(shù)字信號(hào)。積分器積分該多個(gè)數(shù)字光接收信號(hào)。所述開關(guān)SW開關(guān)由每個(gè)感光元件PD輸出的光接收信號(hào)的輸出。放大電路AMP、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D以及積分器通常被用于各個(gè)感光元件PD和開關(guān)SW。
光接收信號(hào)的積分通過(guò)開關(guān)每個(gè)感光元件PD來(lái)執(zhí)行。因此不能同時(shí)(并行)積分從各個(gè)感光元件PD輸出的多個(gè)光接收信號(hào)。在這種情況下，激光需要被重復(fù)地發(fā)射，而發(fā)射次數(shù)與感光元件PD的數(shù)量與積分次數(shù)的乘積對(duì)應(yīng)。激光二極管在激光發(fā)射次數(shù)增加之后很快就會(huì)老化。
為了克服這個(gè)問(wèn)題，為每個(gè)感光元件PD都安置放大電路AMP、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D以及積分器，而不采用圖11B中示出的多個(gè)開關(guān)SW。從而，可以并行積分從各個(gè)感光元件PD輸出的多個(gè)光接收信號(hào)，并且可以防止激光二極管過(guò)早老化。然而，電路結(jié)構(gòu)的尺寸變大了，這是因?yàn)楸仨殲槊總€(gè)感光元件PD都安置模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D和積分器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種車載雷達(dá)系統(tǒng)，它能夠通過(guò)使用一個(gè)小規(guī)模的電路結(jié)構(gòu)來(lái)并行積分從多個(gè)感光元件輸出的多個(gè)光接收信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，車載雷達(dá)系統(tǒng)具有光發(fā)射器、感光器、比較器、積分器和傳感器。光發(fā)射器重復(fù)地發(fā)射激光，因此在每次光發(fā)射中，激光至少沿車輛寬度方向在預(yù)定角度范圍上被發(fā)射。感光器輸出多個(gè)光接收信號(hào)，該多個(gè)光接收信號(hào)根據(jù)反射物體反射的反射激光的強(qiáng)度從所述多個(gè)感光元件被輸出。所述多個(gè)感光元件至少沿車輛寬度方向被排列。比較器將從每個(gè)感光元件輸出的光接收信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行，并且為每個(gè)感光元件輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的兩種不同狀態(tài)。在激光發(fā)射后經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間時(shí)，積分器采樣該比較信號(hào)并將該比較信號(hào)轉(zhuǎn)換成1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。積分器基于激光每次發(fā)射時(shí)激光的發(fā)射計(jì)時(shí)來(lái)積分每個(gè)感光元件的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。積分器輸出積分?jǐn)?shù)據(jù)。傳感器將每個(gè)感光元件的積分?jǐn)?shù)據(jù)與預(yù)定的積分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。傳感器基于等于或大于所述積分標(biāo)準(zhǔn)值的積分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)感測(cè)反射物體。
不同于使用每個(gè)通道需要八條信號(hào)線路的8比特模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)，本發(fā)明的雷達(dá)系統(tǒng)可以用一個(gè)用于每個(gè)通道的信號(hào)線路來(lái)構(gòu)造。積分器積分每個(gè)通道的1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。計(jì)數(shù)器可以代替積分器。從而，通過(guò)使用具有比較器和積分器的小規(guī)模的電路結(jié)構(gòu)，從多個(gè)感光元件輸出的多個(gè)光接收信號(hào)可以被并行積分。
因?yàn)榉e分器積分每個(gè)通道的光接收信號(hào)，所以反射光的檢測(cè)靈敏度得到了提高。


通過(guò)研究以下詳細(xì)說(shuō)明、附加權(quán)利要求以及附圖，實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)及其相關(guān)部分的功能和操作方法將被理解，其中詳細(xì)說(shuō)明、附加權(quán)利要求以及附圖中的每個(gè)構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分。在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛控制器的方框圖；圖2是示出根據(jù)圖1實(shí)施例的一個(gè)激光雷達(dá)傳感器的示意圖；圖3是示出根據(jù)圖1實(shí)施例的激光雷達(dá)傳感器的光IC(集成電路)和激光雷達(dá)CPU的示意圖；圖4是示出一個(gè)光接收信號(hào)的波形的圖形；圖5A和5B是示出根據(jù)圖1實(shí)施例的CPU執(zhí)行的積分處理的示意圖；圖6A和6B是示出根據(jù)圖1實(shí)施例的多個(gè)感光元件和一個(gè)光接收透鏡的示意圖；圖7是示出噪音的類型、來(lái)源和波形的表格；
圖8是示出根據(jù)圖1實(shí)施例的線性插值處理的示意圖；圖9是示出根據(jù)圖1實(shí)施例的感光元件的示意圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)修改實(shí)施例的光IC和激光雷達(dá)CPU的示意圖；圖11A是示出相關(guān)技術(shù)的光IC的示意圖；和圖11B是示出另一個(gè)相關(guān)技術(shù)的光IC的示意圖。
發(fā)明詳述參考圖1，例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)車輛控制器1。車輛控制器1被構(gòu)建為集中在一個(gè)識(shí)別與車輛內(nèi)部控制的電子控制單元(ECU)3。ECU 3包括微型計(jì)算機(jī)、輸入/輸出接口(I/O)和不同的驅(qū)動(dòng)電路和傳感電路。
ECU 3從作為車載雷達(dá)系統(tǒng)的激光雷達(dá)傳感器5、車速傳感器7、制動(dòng)開關(guān)9和油門開度傳感器11中接收檢測(cè)信號(hào)。ECU 3把驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到告警產(chǎn)生器13、距離顯示器15、傳感器異常顯示器17、剎車驅(qū)動(dòng)器19、油門驅(qū)動(dòng)器21和自動(dòng)變速控制器23。
ECU 3被連接到用于設(shè)置告警音量的告警音量設(shè)定器24、用于設(shè)置告警確定處理靈敏度的告警靈敏度設(shè)定器25、巡航控制開關(guān)26、用于感測(cè)方向盤(未示出)操作量St的轉(zhuǎn)向傳感器27、和用于感測(cè)車輛中引起的偏航速率Ry的偏航速率傳感器28。ECU 3具有電源開關(guān)29。如果電源開關(guān)29被接通，則ECU 3開始預(yù)定處理。
如圖2中所示，激光雷達(dá)傳感器5具有光發(fā)射器、包括感光器在內(nèi)的光集成電路(光IC)90、激光雷達(dá)CPU 70等等。光發(fā)射器具有半導(dǎo)體激光二極管75，用于經(jīng)由光發(fā)射透鏡71發(fā)射脈沖形狀的激光。激光二極管75經(jīng)由激光二極管驅(qū)動(dòng)電路76與CPU 70連接，并響應(yīng)于由CPU 70輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)發(fā)射激光。
如果光發(fā)射器的光發(fā)射方向被認(rèn)為是虛擬的Z軸，則光發(fā)射器可以在光發(fā)射中沿虛擬的X軸以及虛擬的Y軸在預(yù)定角度所定義的預(yù)定區(qū)域上發(fā)射激光，其中X軸即垂直于Z軸的車輛寬度方向，Y軸即垂直于Z軸的車輛高度方向。光發(fā)射器重復(fù)地且間歇地發(fā)射激光。光發(fā)射器不掃描由X軸和Y軸定義的X-Y面。
如果激光在由預(yù)定角度定義的預(yù)定區(qū)域上發(fā)射，則激光被一個(gè)反射物體反射，并且光IC90的感光器接收反射光?；谂c所接收的光對(duì)應(yīng)的一個(gè)光接收信號(hào)，CPU 70獲得反射物體的反射角θx、θy(水平角θx和垂直角θy)以及距離反射物體的距離L。在這個(gè)實(shí)施例中，水平角θx被定義為一個(gè)角度，即Z軸和通過(guò)把反射光投射到x-z面上所產(chǎn)生光線之間形成的角度，而垂直角θy被定義為一個(gè)角度，即Z軸和通過(guò)把反射光投射到y(tǒng)-z面上所產(chǎn)生光線之間形成的角度。
如圖3中所示，這個(gè)實(shí)施例的激光雷達(dá)傳感器5具有過(guò)零比較器95，而不是圖11B中所示的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。過(guò)零比較器95輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出每個(gè)感光元件PD(每個(gè)通道的)的兩種不同狀態(tài)。通常，在使用8比特模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的情況下，每個(gè)通道必需八條信號(hào)線路。相反，在這個(gè)實(shí)施例中每個(gè)通道只需要一條信號(hào)線路。
這個(gè)實(shí)施例的激光雷達(dá)傳感器5具有如圖3所示的積分器77，而不是如圖11B中所示的積分器。圖3中所示的積分器77對(duì)每個(gè)通道積分所采樣到的1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。由于積分器77積分1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所以計(jì)數(shù)器可被用來(lái)代替積分器77。
從而，激光雷達(dá)傳感器5具有過(guò)零比較器95和積分器77，其中過(guò)零比較器95輸出指出每個(gè)通道的兩種不同狀態(tài)的比較信號(hào)，積分器77對(duì)每個(gè)通道積分所采樣到的1比特?cái)?shù)據(jù)。因此，激光雷達(dá)傳感器5可以被構(gòu)造得很小，并且從多個(gè)感光元件輸出的多個(gè)光接收信號(hào)的積分可以被并行執(zhí)行。
積分器77對(duì)每個(gè)通道積分從多個(gè)感光元件輸出的多個(gè)光接收信號(hào)以提高反射光的檢測(cè)靈敏度。
如圖3中所示，光IC 90被構(gòu)造為一個(gè)集成電路。光IC 90具有一個(gè)用于會(huì)聚反射物體反射的反射激光(反射光)的光接收透鏡，一個(gè)輸出與被會(huì)聚的反射光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電壓(光接收信號(hào))的感光器，放大器91、耦合電容器93以及過(guò)零比較器95。
感光元件PD1-PD16的數(shù)量(在這個(gè)實(shí)施例中為16)根據(jù)將要保證的角分辨率來(lái)設(shè)置。多個(gè)感光元件PD1-PD16被并行排列成一個(gè)沿車輛寬度方向(X軸)的陣列。感光元件PD1-PD16輸出與由反射物體反射的激光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)。除了排列成沿車輛寬度方向的陣列的感光元件PD1-PD16之外，另外十六個(gè)感光元件(未示出)被沿垂直于車輛寬度方向的Y軸排列成多行。因此，可以執(zhí)行三維測(cè)量。
感光器具有為至少一個(gè)感光元件(例如感光元件PD16)遮光的遮光罩97。從而，基于從受遮光罩97遮護(hù)的感光元件PD16輸出的光接收信號(hào)，疊加在不受遮光罩97遮護(hù)的感光元件PD1-PD15的光接收信號(hào)上的基本噪聲分量可以被消除。
基本噪聲和背景噪聲被疊加在多個(gè)感光元件的光接收信號(hào)上。如圖7中所示，基本噪聲是光發(fā)射器產(chǎn)生激光時(shí)由強(qiáng)電流產(chǎn)生的噪聲，與CPU的時(shí)鐘周期同步產(chǎn)生的時(shí)鐘噪聲，或由電源產(chǎn)生的電源噪聲。這些噪音以預(yù)定時(shí)間間隔產(chǎn)生。
在這個(gè)實(shí)施例中，如圖3中所示，遮光罩97(例如鋁箔)遮護(hù)感光元件PD16，使其不受光照。從而，只有從中消除背景噪聲的基本噪聲被疊加在積分?jǐn)?shù)據(jù)上，其中該積分?jǐn)?shù)據(jù)與從感光元件PD16輸出的光接收信號(hào)對(duì)應(yīng)并且被積分器77積分。因此，通過(guò)使用來(lái)自于感光元件PD16的感光信號(hào)的積分?jǐn)?shù)據(jù)，疊加在其它感光元件PD1-PD15上的基本噪聲可以被消除。
通過(guò)從不受遮護(hù)的通道的積分?jǐn)?shù)據(jù)中減去受遮護(hù)的通道的積分?jǐn)?shù)據(jù)，基本噪聲可以在CPU 70中被消除。
可以對(duì)每個(gè)通道在光IC 90中的耦合電容器93和過(guò)零比較器95之間設(shè)置一個(gè)減法器，并且通過(guò)從每個(gè)通道的光接收信號(hào)中減去受遮護(hù)通的光接收信號(hào)，基本噪聲可以被消除。
為每個(gè)通設(shè)置一個(gè)放大器91，用于以預(yù)定比例放大光接收信號(hào)。被放大的光接收信號(hào)被輸出到為每個(gè)通設(shè)置的耦合電容器93。耦合電容器93消除疊加在光接收信號(hào)上的直流分量(例如，與不斷地疊加在光接收信號(hào)上的日光對(duì)應(yīng)的分量)。
過(guò)零比較器95被構(gòu)造為一個(gè)電阻和一個(gè)反向器。過(guò)零比較器95被提供給每個(gè)通道。從中被消除了直流分量的每個(gè)通道的光接收信號(hào)被輸入過(guò)零比較器95，并且與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(在這種情況下是0V信號(hào))相比較。
過(guò)零比較器95輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出與每個(gè)通道比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的兩種不同狀態(tài)之一。如果光接收信號(hào)高于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，則過(guò)零比較器95輸出一個(gè)其電壓電平對(duì)應(yīng)于高(HIGH)的信號(hào)。如果光接收信號(hào)低于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，則過(guò)零比較器95輸出一個(gè)其電壓電平對(duì)應(yīng)于低(LOW)的信號(hào)。
從而，光IC 90包括用于每個(gè)通道的感光器、放大器91、耦合電容器93以及過(guò)零比較器95。因此，在所有通道同時(shí)執(zhí)行從基于感光器輸出的光接收信號(hào)來(lái)產(chǎn)生比較信號(hào)到輸出比較信號(hào)的一系列處理。
消除了直流分量并被輸入過(guò)零比較器95的光接收信號(hào)在圖4中被示出。通常，背景噪聲被疊加在光接收信號(hào)上。如圖7中所示，背景噪聲是由電阻引起的熱噪聲(約翰遜噪聲)或由半導(dǎo)體引起的散粒噪聲。這些噪音是與頻率不相干的隨機(jī)噪聲。因此如圖4中所示，與背景噪聲疊加的光接收信號(hào)的頻率分布基本上成正態(tài)分布。
圖3中所示的積分器77指出了被構(gòu)造為微型計(jì)算機(jī)的CPU 70的一個(gè)功能。積分器77以預(yù)定的采樣時(shí)間間隔對(duì)比較信號(hào)進(jìn)行抽樣，該比較信號(hào)在光發(fā)射器發(fā)射激光之后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間時(shí)被用于每個(gè)通道的光IC 90輸出。
積分器77基于作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(觸發(fā)器)的光發(fā)射時(shí)間開始采樣。所采樣的比較信號(hào)被轉(zhuǎn)換成1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中，高與1相關(guān)聯(lián)，而低與0相關(guān)聯(lián)。對(duì)于每個(gè)通道，作為與激光發(fā)射時(shí)間后經(jīng)過(guò)時(shí)間相關(guān)聯(lián)的依時(shí)間順序的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在CPU 70內(nèi)部的一個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)器中。
每次發(fā)射激光時(shí)，積分器77執(zhí)行上述采樣，并積分當(dāng)前所獲得的依時(shí)間順序的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和已經(jīng)存儲(chǔ)的每個(gè)通道的依時(shí)間順序的數(shù)據(jù)。在這個(gè)積分過(guò)程中，當(dāng)激光發(fā)射計(jì)時(shí)后經(jīng)過(guò)相同時(shí)間時(shí)，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被彼此積分。
由積分器77執(zhí)行的積分處理內(nèi)容在圖5A和圖5B中被示出。如圖5A中所示，當(dāng)激光發(fā)射后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間(例如2000nsec)時(shí)，積分器77以預(yù)定采樣時(shí)間間隔(例如10nsec)對(duì)從過(guò)零比較器95輸出的每個(gè)通道的比較信號(hào)進(jìn)行采樣。在第一次(n＝1)運(yùn)行中，積分器77把所采樣到的比較信號(hào)轉(zhuǎn)換成每個(gè)通道的依時(shí)間順序的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該依時(shí)間順序的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被存儲(chǔ)在CPU 70的內(nèi)存儲(chǔ)器中。
如果激光下一次被發(fā)射(n＝2)，則積分器77對(duì)從過(guò)零比較器95輸出的比較信號(hào)進(jìn)行采樣，然后積分每個(gè)通道在第一次(n＝1)運(yùn)行中被采樣并存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和在第二次(n＝2)運(yùn)行中所采樣的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)然后，上述積分處理被重復(fù)地執(zhí)行與激光發(fā)射的次數(shù)一樣多的次數(shù)，直到激光被發(fā)射了預(yù)定次數(shù)(例如256次)為止。每個(gè)通道的最終積分?jǐn)?shù)據(jù)被輸出到距離計(jì)算器79。
通過(guò)積分依時(shí)間順序的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，與由反射物體反射的反射光對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)分量被放大以提高反射光的檢測(cè)靈敏度。換言之，在與反射物體反射的反射光對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)分量被包括在所有256個(gè)光接收信號(hào)內(nèi)的情況下，與光接收信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的比較信號(hào)出現(xiàn)在計(jì)時(shí)處，該計(jì)時(shí)比激光發(fā)射計(jì)時(shí)晚相同時(shí)間長(zhǎng)度。因此，與反射物體反射的反射光對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)分量的積分值與每個(gè)被放大了256倍的光接收信號(hào)分量相符合。
基本上成正態(tài)分布的背景噪聲疊加在光接收信號(hào)上，如圖4中所示。背景噪聲分量的積分值與剛好放大 倍的背景噪聲分量相符合。
因?yàn)榉e分器77執(zhí)行了積分處理，所以與反射物體反射的反射光對(duì)應(yīng)的光接收信號(hào)分量被以積分次數(shù)的倍數(shù)放大。從而，S/N比(信噪比)被提高，并且反射光的檢測(cè)靈敏度也可以得到提高。
圖3中所示的距離計(jì)算器79將具有提高信噪比的每個(gè)通道的積分?jǐn)?shù)據(jù)與一個(gè)預(yù)定的積分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較?？梢曰诘扔诨虼笥诜e分標(biāo)準(zhǔn)值的積分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)反射物體。
基于輸出一個(gè)等于或大于積分標(biāo)準(zhǔn)值(標(biāo)準(zhǔn)電壓)的電壓信號(hào)的感光元件的位置，CPU 70感測(cè)水平角θx和垂直角θy。在圖6A所示的例子中，感光器(感光元件PD1-PD16)接收被車輛正前方的反射物體反射回來(lái)的反射光。被光接收透鏡80接收的反射光在一個(gè)與反射物體角度(方向)對(duì)應(yīng)的位置上的感光元件處會(huì)聚。因此，基于輸出等于或大于標(biāo)準(zhǔn)電壓的積分信號(hào)的感光元件的位置，反射物體的水平角(方向)θx可以被感測(cè)。
感光元件的位置根據(jù)反射物體的高度而有所不同。因此，基于輸出等于或大于標(biāo)準(zhǔn)電壓的積分信號(hào)的感光元件的位置，反射物體的垂直角θy可以被感測(cè)。
因此，感光元件的數(shù)量應(yīng)該根據(jù)沿將被感測(cè)的車輛寬度方向或高度方向的角度的角分辨率來(lái)優(yōu)選地設(shè)置。例如圖6B中所示，反射物體的水平角θx可以基于反射光的會(huì)聚位置來(lái)感測(cè)。因此，通過(guò)根據(jù)沿著車輛寬度方向的角度的角分辨率來(lái)設(shè)置感光元件的數(shù)量，沿著車輛寬度方向的反射物體的角度可以被精密地獲得。類似的說(shuō)明也適用于垂直角θy。
距離計(jì)算器79將每個(gè)通道的積分?jǐn)?shù)據(jù)與預(yù)定的積分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較?？梢曰诘扔诨虼笥诜e分標(biāo)準(zhǔn)值的積分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)反射物體。例如圖8中所示，將存儲(chǔ)在每個(gè)通道的積分器77中的分散積分?jǐn)?shù)據(jù)的積分值與積分標(biāo)準(zhǔn)值相比較。此時(shí)，如圖8中所示，如果Db、Dc大于積分標(biāo)準(zhǔn)值，則比較結(jié)果被輸出到一個(gè)內(nèi)插裝置(未示出)。
內(nèi)插裝置執(zhí)行線性內(nèi)插以獲得上升時(shí)間t1和下降時(shí)間t2，假定積分值(積分信號(hào)值)在t1和t2處與標(biāo)準(zhǔn)電壓相交。更具體地說(shuō)，設(shè)想一條超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電壓的積分值Db和在積分值Db之前立即獲得的另一個(gè)積分值Da之間的虛構(gòu)線。然后，與該虛構(gòu)線和標(biāo)準(zhǔn)電壓的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間被獲得作為上升時(shí)間t1。同樣地，設(shè)想另一條超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電壓的積分值Dc和在積分值Dc之后立即獲得的又一個(gè)積分值Dd之間的虛構(gòu)線。然后，與該虛構(gòu)線和標(biāo)準(zhǔn)電壓的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間被獲得作為下降時(shí)間t2。
CPU 70基于上升時(shí)間t1和下降時(shí)間t2來(lái)計(jì)算產(chǎn)生光接收信號(hào)分量S的峰值的時(shí)間。然后，CPU 70計(jì)算激光發(fā)射時(shí)間和峰值產(chǎn)生時(shí)間之間的時(shí)差Δt。
CPU 70基于該時(shí)差Δt來(lái)計(jì)算距離反射物體的距離。CPU 70基于反射物體的距離以及水平角θx和垂直角θy來(lái)產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)。例如，基于距離、水平角θx和垂直角θy獲得反射物體在x-y-z正交坐標(biāo)系上的位置數(shù)據(jù)。x-y-z正交坐標(biāo)系的原點(diǎn)與激光雷達(dá)感測(cè)器5的中心重合，X軸與車輛的寬度方向一致，而Y軸與車輛的高度方向一致。該位置數(shù)據(jù)然后作為距離測(cè)量數(shù)據(jù)被輸出到ECU 3。
ECU 3基于激光雷達(dá)傳感器5提供的距離測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別出物體。通過(guò)根據(jù)從所識(shí)別物體獲得的前方車輛的情況把驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到剎車驅(qū)動(dòng)器19、油門驅(qū)動(dòng)器21和自動(dòng)變速控制器23。當(dāng)所識(shí)別的物體在預(yù)定告警區(qū)域中存在一段預(yù)定時(shí)間時(shí)，ECU3同時(shí)執(zhí)行告警確定處理以提供告警。物體是正在前行或者在前方保持靜止的車輛。
從激光雷達(dá)傳感器5輸出的距離測(cè)量數(shù)據(jù)被發(fā)送到物體識(shí)別塊43。物體識(shí)別塊43基于作為距離測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的三維位置數(shù)據(jù)而獲得中心位置(X、Y、Z)和尺寸(W、D、H)，即物體的寬度W、深度D和高度H。
基于中心位置(X、Y、Z)的時(shí)間上的變化，物體識(shí)別塊43基于安裝了激光雷達(dá)傳感器5的自己車輛的位置計(jì)算物體的相對(duì)速度(Vx、Vy、Vz)。物體識(shí)別塊43基于車輛速度(自己車輛的速度)V和相對(duì)速度(Vx、Vy、Vz)來(lái)識(shí)別該物體是靜止物體還是運(yùn)動(dòng)物體，其中車輛速度V由車輛速度計(jì)算塊47基于車輛速度傳感器7的感測(cè)值輸出?；谧R(shí)別結(jié)果和該物體的中心位置來(lái)選擇可能會(huì)影響自己車輛行駛的物體，并且與該物體的距離被顯示在距離顯示器15上。
轉(zhuǎn)向角計(jì)算塊49基于從轉(zhuǎn)向傳感器27輸出的信號(hào)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)向角St。偏航速率計(jì)算塊51基于從偏航速率傳感器28輸出的信號(hào)來(lái)計(jì)算偏航速率Ry。基于由車輛速度計(jì)算塊47輸出的車輛速度V、由轉(zhuǎn)向角計(jì)算塊49輸出的轉(zhuǎn)向角St和由偏航速率計(jì)算塊51輸出的偏航速率Ry，曲率半徑計(jì)算塊57計(jì)算曲率半徑R。
基于曲率半徑R、中心位置坐標(biāo)(X、Z)等等，目標(biāo)識(shí)別塊43確定物體是車輛的可能性或者作為對(duì)象的車輛正在與自己車輛行駛的車道相同的車道上行使的可能性。傳感器異常感測(cè)塊44確定由目標(biāo)識(shí)別塊43獲得的數(shù)據(jù)是否在異常范圍中。如果數(shù)據(jù)異常，則傳感器異常顯示器17顯示器一個(gè)異常通知。
前方車輛確定塊53基于從目標(biāo)識(shí)別塊43獲得的各種數(shù)據(jù)選擇一個(gè)前方車輛并且計(jì)算前方車輛沿著Z軸的距離Z和前方車輛的相對(duì)速度Vz。在告警確定過(guò)程中，基于距離z、相對(duì)速度Vz、巡航控制開關(guān)26的設(shè)定、制動(dòng)開關(guān)9的按壓狀態(tài)、由油門開度傳感器11輸出的油門閥開度THR以及由告警靈敏度設(shè)定器設(shè)定的靈敏度設(shè)定值，車輛內(nèi)部控制與告警確定塊55確定是否應(yīng)該提供告警。如果確定告警是必要的，則車輛內(nèi)部控制與告警確定塊55向告警產(chǎn)生器13輸出一個(gè)告警產(chǎn)生信號(hào)。在巡航控制確定過(guò)程中，基于距離z、相對(duì)速度Vz、巡航控制開關(guān)26的設(shè)定、制動(dòng)開關(guān)9的按壓狀態(tài)、由油門開度傳感器11輸出的油門閥開度THR以及告警靈敏度設(shè)定器的靈敏度設(shè)定值，車輛內(nèi)部控制與告警確定塊55確定車輛速度控制的內(nèi)容。如果巡航控制被確定，則車輛內(nèi)部控制與告警確定塊55向自動(dòng)變速控制器23、剎車驅(qū)動(dòng)器19以及油門驅(qū)動(dòng)器21輸出控制信號(hào)來(lái)執(zhí)行必要的控制。當(dāng)這些控制被執(zhí)行時(shí)，距離顯示器15顯示必要的顯示信號(hào)以向車輛駕駛員通知情況。
在這個(gè)實(shí)施例中，過(guò)零比較器95被用來(lái)代替常規(guī)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，該過(guò)零比較器95用于輸出顯示每個(gè)通道的兩種不同狀態(tài)的比較信號(hào)。用于積分從過(guò)零比較器95輸出的比較信號(hào)的積分器77被用來(lái)代替常規(guī)的積分電路。
在通常使用8比特模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的情況下，每個(gè)通道需要八條信號(hào)線路。與之不同，在這個(gè)實(shí)施例中每個(gè)通道只需要一條信號(hào)線路。計(jì)數(shù)器可以代替積分器。
從而，通過(guò)使用用于輸出比較信號(hào)來(lái)指出每個(gè)通道的兩種不同狀態(tài)的過(guò)零比較器95和用于對(duì)每個(gè)通道積分所采樣到的1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的積分器77，電路結(jié)構(gòu)可以被構(gòu)造得很小，并且從多個(gè)感光元件輸出的多個(gè)光接收信號(hào)的積分可以被并行執(zhí)行。
前方車輛在其尾部可以安裝一個(gè)對(duì)激光具有高反射強(qiáng)度的反射器。車輛的車體本身一般來(lái)說(shuō)也具有相對(duì)較高的反射強(qiáng)度。在前方車輛是反射物體的情況下，可能存在具有高反射強(qiáng)度的反射光(光束點(diǎn)BMS)被反射器反射到兩個(gè)感光元件(例如感光元件PD1、PD2)上的情況，如圖9中所示。
與由感光元件PD1、PD2提供的電荷對(duì)應(yīng)的積分信號(hào)相對(duì)高于與由其它感光元件提供的電荷對(duì)應(yīng)的積分信號(hào)。在這種情況下，不能根據(jù)會(huì)聚反射光的感光元件的位置被正確地感測(cè)前方車輛的水平角θx。
因此，如圖10中所示，加法器99被提供用于將從預(yù)定數(shù)量的(兩個(gè))相鄰?fù)ǖ垒敵龅墓饨邮招盘?hào)相加并輸出所述多個(gè)相加后的信號(hào)。過(guò)零比較器95將從加法器99經(jīng)由耦合電容器93輸出的每?jī)蓚€(gè)通道的所述相加后的信號(hào)與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較。然后，過(guò)零比較器95輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出與每?jī)蓚€(gè)通道的比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的兩種不同狀態(tài)。
CPU 70以預(yù)定采樣時(shí)間間隔對(duì)從過(guò)零比較器95輸出的每?jī)蓚€(gè)通道的比較信號(hào)進(jìn)行采樣，從而把比較信號(hào)轉(zhuǎn)換成1比特?cái)?shù)據(jù)。每次發(fā)射激光時(shí)，CPU 70就基于每?jī)蓚€(gè)通道的激光發(fā)射時(shí)間來(lái)積分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并輸出積分?jǐn)?shù)據(jù)。距離計(jì)算器79將從積分器77輸出的每?jī)蓚€(gè)通道的積分?jǐn)?shù)據(jù)與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較以檢測(cè)反射物體。
從而，通過(guò)借助于從加法器99輸出的每?jī)蓚€(gè)通道的相加后的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生積分?jǐn)?shù)據(jù)，前方車輛的水平角θx可以被正確地檢測(cè)。
本發(fā)明將不會(huì)限于所公開的實(shí)施例，而是可以在不背離由附加權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍的情況下，依照許多其它方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種車載雷達(dá)系統(tǒng)(5)，該雷達(dá)系統(tǒng)(5)具有一個(gè)用來(lái)重復(fù)地發(fā)射激光的光發(fā)射器，從而使得在每次光發(fā)射中，所述激光至少沿著車輛寬度方向在預(yù)定角度范圍上被發(fā)射，和一個(gè)用于輸出光接收信號(hào)的感光器，該光接收信號(hào)根據(jù)由反射物體反射的反射激光的強(qiáng)度從多個(gè)感光元件(PD1-PD16)輸出，所述多個(gè)感光元件(PD1-PD16)至少沿著所述車輛寬度方向排列，所述雷達(dá)系統(tǒng)(5)的特征在于比較器(95)，用于將從每個(gè)感光元件(PD1-PD16)輸出的所述光接收信號(hào)與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并且對(duì)每個(gè)感光元件(PD1-PD16)輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出與所述比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的兩種不同狀態(tài)；積分器(77)，用于在所述激光發(fā)射后經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間時(shí)，對(duì)每個(gè)感光元件(PD1-PD16)的所述比較信號(hào)進(jìn)行采樣并且把所述比較信號(hào)轉(zhuǎn)換成1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中，所述積分器(77)基于每次發(fā)射所述激光時(shí)所述激光的發(fā)射計(jì)時(shí)來(lái)積分每個(gè)感光元件(PD1-PD16)的所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且輸出所述積分?jǐn)?shù)據(jù)；和傳感器(79)，用于將每個(gè)感光元件(PD1-PD16)的所述積分?jǐn)?shù)據(jù)與預(yù)定的積分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并基于等于或大于所述積分標(biāo)準(zhǔn)值的所述積分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)感測(cè)所述反射物體。
2.如權(quán)利要求1所述的雷達(dá)系統(tǒng)(5)，還包括所述感光器中的遮光罩(97)，用于遮護(hù)至少一個(gè)感光元件(PD1-PD16)，使其不受光照；和消除器，基于由所述遮光罩(97)遮護(hù)的所述感光元件(PD1-PD16)的所述光接收信號(hào)，消除疊加在不受遮光罩(97)遮護(hù)的所述感光元件(PD1-PD16)的所述光接收信號(hào)上的基本噪聲分量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)系統(tǒng)(5)，其中所述傳感器(79)感測(cè)距所述反射物體的距離和沿著所述車輛寬度方向的所述反射物體的角度，所述傳感器(79)基于與等于或大于所述積分標(biāo)準(zhǔn)值的所述積分信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述感光元件(PD1-PD16)的位置來(lái)感測(cè)所述角度。
4.如權(quán)利要求3所述的雷達(dá)系統(tǒng)(5)，其中所述多個(gè)感光元件(PD1-PD16)的數(shù)量根據(jù)沿著所述車輛寬度方向的所述角度所必需的角分辨率來(lái)設(shè)置。
5.一種車載雷達(dá)系統(tǒng)(5)，所述雷達(dá)系統(tǒng)(5)具有一個(gè)用來(lái)重復(fù)地發(fā)射激光的光發(fā)射器，從而使得在每次光發(fā)射中，所述激光至少沿著車輛寬度方向在預(yù)定角度范圍上被發(fā)射，和一個(gè)用于輸出光接收信號(hào)的感光器，所述光接收信號(hào)根據(jù)由反射物體反射的反射激光的強(qiáng)度從多個(gè)感光元件(PD1-PD16)輸出，所述多個(gè)感光元件(PD1-PD16)至少沿著所述車輛寬度方向排列，所述雷達(dá)系統(tǒng)(5)的特征在于加法器(99)，用于將從預(yù)定數(shù)量的相鄰感光元件(PD1-PD16)輸出的多個(gè)光接收信號(hào)相加并輸出所述相加后的信號(hào)；比較器(95)，用于將所述相加后的信號(hào)與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并且為預(yù)定數(shù)目感光元件(PD1-PD16)的每個(gè)感光元件輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出與所述比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的兩種不同狀態(tài)；積分器(77)，用于對(duì)所述比較信號(hào)進(jìn)行采樣并把所述比較信號(hào)轉(zhuǎn)換成1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中，所述積分器(77)基于每次發(fā)射激光時(shí)所述激光的發(fā)射計(jì)時(shí)來(lái)積分預(yù)定數(shù)量的感光元件(PD1-PD16)中每個(gè)感光元件的所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并輸出積分?jǐn)?shù)據(jù)；和傳感器(79)，用于將預(yù)定數(shù)量的感光元件(PD1-PD16)中每個(gè)感光元件的所述積分?jǐn)?shù)據(jù)與預(yù)定的積分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并基于等于或大于積分標(biāo)準(zhǔn)值的所述積分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)感測(cè)所述反射物體。
6.如權(quán)利要求5所述的雷達(dá)系統(tǒng)(5)，還包括所述感光器中的遮光罩(97)，用于遮護(hù)至少一個(gè)感光元件(PD1-PD16)，使其不受光照；和消除器，基于由所述遮光罩(97)遮護(hù)的所述感光元件(PD1-PD16)的所述光接收信號(hào)，消除疊加在不受所述遮光罩(97)遮護(hù)的所述感光元件(PD1-PD16)的所述光接收信號(hào)上的基本噪聲分量。
7.如權(quán)利要求5或6所述的雷達(dá)系統(tǒng)(5)，其中所述傳感器(79)感測(cè)距所述反射物體的距離和沿著所述車輛寬度方向的所述反射物體的角度，所述感測(cè)器(79)基于與等于或大于所述積分標(biāo)準(zhǔn)值的所述積分信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述感光元件(PD1-PD16)的位置來(lái)感測(cè)所述角度。
8.如權(quán)利要求7所述的雷達(dá)系統(tǒng)(5)，其中所述感光元件(PD1-PD16)的數(shù)量根據(jù)沿著所述車輛寬度方向的所述角度所必需的角分辨率來(lái)設(shè)置。
全文摘要
車載雷達(dá)系統(tǒng)(5)具有過(guò)零比較器(95)、積分器(77)和傳感器(79)。比較器(95)將從每個(gè)感光元件(PD1－PD16)輸出的光接收信號(hào)與預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并輸出一個(gè)比較信號(hào)，該比較信號(hào)指出與比較結(jié)果對(duì)應(yīng)的兩種不同狀態(tài)。積分器(77)對(duì)該比較信號(hào)進(jìn)行采樣并把該比較信號(hào)轉(zhuǎn)換成1比特?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。積分器(77)積分每個(gè)感光元件(PD1－PD16)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。傳感器(79)將每個(gè)感光元件(PD1－PD16)的積分?jǐn)?shù)據(jù)與一個(gè)預(yù)定的積分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。傳感器(79)基于等于或大于積分標(biāo)準(zhǔn)值的積分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)感測(cè)反射物體。
文檔編號(hào)G01S17/42GK1755394SQ20051010861
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
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