SE511061C2 - Förfarande för klassificering av upphöjda objekt - Google Patents

Description

š11 10 15 20 25 30 35 061 2 snäv radarlob. Den vertikala lobbredden har då helt en- kelt valts att vara tillräckligt liten för att åstadkomma att upphöjda objekt hamnar utanför lobenveloppen och så- ledes inte ger upphov till några reflektioner. Användan- det av en mycket snäv lob har emellertid nackdelen att loben kan peka i en riktning som är för hög eller för låg när vägen är kuperad eller när fordonet är tungt lastat.

Uppfinningens syfte Ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla ett pålitligt, kostnadseffektivt och okomplicerat sätt att särskilja upphöjda objekt från objekt i marknivå.

Sammanfattning av uppfinningen Enligt föreliggande uppfinning uppnås nämnda syfte med ett förfarande av den typ som omnämns i introduktio- nen och innefattande stegen: att följa en radarreflektion från ett objekt beläget framför nämnda fordon i takt med att det beräknade avståndet från nämnda fordon till nämn- da objekt, för nämnda radarreflektion, som framtagits baserat på tidsfördröjningen minskar; att övervaka föränd- ringar av amplituden för nämnda radarreflektion från nämnda objekt i takt med att nämnda beräknade avstånd från nämnda fordon till nämnda objekt minskar; och att klassificera nämnda objekt som ett upphöjt objekt eller ett objekt marknivå baserat på nämnda förändringar av amplituden för radarreflektionen.

Uppfinningen baserar sig på insikten att amplituden för radarreflektionen eller ekot från ett framförvarande objekt, uppvisa olika karaktäristika baserat på om objektet är när fordonet närmar sig nämnda objekt, kommer att ett objekt i marknivå eller ett upphöjt objekt. Detekte- ring av dessa olika uppträdanden kan således användas för att i överensstämmelse därmed klassificera objektet som farligt eller inte.

Enligt en utföringsform av uppfinningen baserar sig klassificeringen av ett objekt på om en minskning i den 10 15 20 25 30 35 511 061 3 övervakade amplituden, vilket inträffar när avståndet mellan nämnda fordon och nämnda objekt minskar, är större Denna än en fördefinierad amplitudminskning, eller inte. utföringsform baserar sig således på insikten att, när fordonet närmar sig ett framförvarande objekt, ett upp- höjt objekt gradvis kommer att röra sig bort från centrum av radarloben, varpå gradvis mindre och mindre av radar- signalen reflekteras tillbaka till fordonet, resulterande i en minskande amplitud, medan ett objekt i marknivà framför fordonet huvudsakligen kommer att stanna kvar mer eller mindre nära centrum av loben och därför uppvisa en icke avtagande reflektion.

Den för tillfället mottagna reflekterande signalens amplitud jämförs företrädesvis med ett medelamplitudvärde som beräknats under det att minskningen av avståndet mel- lan nämnda fordon och nämnda objekt skett. Objektet klas- sificeras sedan som ett upphöjt objekt om skillnaden mel- lan det aktuella värdet och medelvärdet är större än en fördefinierad amplitudskillnad.

Enligt en andra utföringsform av uppfinningen base- rar sig klassificeringen av ett objekt på att följa en flervägseffekt associerad med nämnda objektreflektion.

När en radarsignal sänds mot och reflekteras från ett ob- jekt kan signalen använda två olika signalvägar. En väg är den raka linjen mellan fordonsradarn och objektet. Den andra signalvägen använder vägbanan som en reflekterande yta, varigenom signalen färdas nedåt i en första riktning och reflekteras mot ytan av vägen för att sedan färdas uppåt i en andra riktning och därefter nå målet. Beroende på skillnaden i tillryggalagd väg mellan de två signalvä- garna, kommer reflektioner associerade med de olika sig- nalvägarna att interferera med varandra på ett utsläckan- de eller icke utsläckande sätt.

När fordonet närmar sig ett objekt framför fordonet, kommer flervägseffekten att ge upphov till en alterneran- de utsläckande och icke utsläckande interferens, vilket således resulterar i en motsvarande alternerande minsk- 511 061 10 15 20 25 30 35 4 ning och ökning av amplituden för nämnda signalreflek- tion.

Såsom kommer att diskuteras mer ingående nedan med hänvisning till de medföljande ritningarna, kommer perio- den (d.v.s. perioden beräknad med avseende på avståndet mellan fordonet och objektet) av nämnda alternerat ökande och minskande amplitud bero på objektets höjdläge ovanför vägytan. och ett objekt, marknivå att uppvisa ett större avstånd mellan amplitud- I ett givet område för avståndet mellan fordonet kommer en reflektion från ett objekt i minskningar, d.v.s. fluktuera mer långsamt, medan en ref- lektion från ett upphöjt objekt kommer att uppvisa ett fluk- Enligt den andra utföringsformen klas- kortare avstånd mellan amplitudminskningar, d.v.s. tuera mer snabbt. sificeras objektet som ett upphöjt objekt eller ett ob- jekt i marknivå baserat på den detekterade perioden eller spatiala frekvensen för den periodiska variationen av amplituden.

I denna andra utföringsform klassificeras nämnda ob- jekt företrädesvis som ett upphöjt objekt baserat på om variansen för den mottagna signalreflektionens amplitud, företrädevis normaliserad genom användande av medelvärdet för nämnda signalreflektions amplitud, är större än ett förbestämt värde eller inte.

Alternativt analyseras det spatiala frekvensinnehål- let för en periodiskt varierande signalreflektions ampli- tud och nämnda objekt klassificeras som ett upphöjt ob- jekt om innehållet av spatiala frekvenser högre än en förbestämd spatial frekvens är större än ett förbestämt värde.

Det inses att i detta sammanhang termer som period, frekvens o.s.v. hänför sig till variationer av nämnda amplitud uttryckt i spatiala termer (d.v.s. med avseende på avståndet mellan fordonet och objektet).

I en annan utföringsform kombineras de olika utfö- ringsformerna och alternativen beskrivna ovan till en enda process, varvid de olika utföringsformerna samarbe- 10 15 20 25 30 35 511 061 5 tar med varandra baserat på vilken utföringsform som tillhandahåller det mest pålitliga resultatet vid olika avståndsintervall.

Det inses att förfarandet beskrivet ovan företrädes- vis realiseras med användning av den teknik som idag är tillgänglig vad gäller elektriska kretsar och/eller pro- grammerbara processorer, varvid sådana enheter som inne- fattar förfarandet naturligtvis är inbegripna i omfånget för uppfinningen. En stor fördel med uppfinningen är att tillhandahàllandet av en programvarulösning avsevärt re- ducerar kostnaderna jämfört med hàrdvarulösningar för att lösa ovannämnda problem.

Det inses också att det faktum att ett objekt an- tingen klassificeras som upphöjt objekt eller ett objekt i marknivå inte automatiskt betyder att radarn, fordonet eller föraren omedelbart skall agera som följd av en så- dan klassificering. Ett radarsystem för fordon som använ- der uppfinningen kommer generellt innefatta beslutsregler som t.ex. anger inom vilka avstàndsintervall som ett be- slut skall tas eller kan komma att tas, varvid nämnda av- ståndsintervall generellt är relaterade till fordonets till graden av säkerhet som behövs för att klassificeringen hastighet och den relativa hastigheten för objektet, o.s.v. skall anses vara bekräftad, Kort beskrivning av ritningarna Exemplifierande utföringsformar av uppfinningen kom- mer nu att beskrivas med hänvisning till de medföljande ritningarna, i vilka: Figurerna la, lb och lc är diagram som visar förhål- landet mellan amplituden av en radarreflektion från ett objekt framför ett fordon och avståndet därtill; Figurerna 2a och 2b är diagram som visar det teore- tiska förhållandet mellan amplituden av en radarreflek- tion från ett objekt framför ett fordon och avståndet därtill; 5111 061 10 15 20 25 30 35 6 Figurerna 3a och 3b är diagram som visar förhållan- det mellan amplituden av en radarreflektion från ett ob- jekt framför ett fordon och avståndet därtill; Figur 4 är ett flödesschema som exemplifierar en första utföringsform av uppfinningen; och Figur 5 är ett flödesschema som exemplifierar en andra utföringsform av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Figurerna la, lb och lc visar amplituden för en sig- nalreflektion mottagen av en radar monterad på ett fordon och reflekterad från ett objekt framför fordonet som (eller ”mål”), när avståndet till nämnda objekt minskar från ungefär 150-200 m till ungefär 10-30 m. reflekterande objekten upphöjda vägbroar, funktion av avståndet till nämnda objekt I Figur la och lb är de och i Figur lc är det reflekterande objektet en (stationär) rad av bilar belägna framför fordonet och i samma vägbana och nivå som fordonet. I alla tre figurerna anger den heldragna linjen maximal reflektionsamplitud för varje avsökning (en av- sökning för varje cirkulär punkt), och den streckade lin- jen anger medelvärdet för alla reflektioner mottagna hit- tills hittills). ar, Figur la och lb, (d.v.s. medelvärdet för alla avsökningar mottagna Det framgår av figurerna att vid upphöjda bro- faller den mottagna reflektionsamp- lituden väsentligt när avståndet till objektet minskar till under 40-80 m, bibehålls den mottagna reflektionsamplituden på en vä- medan vid en rad av bilar, Figur lc, sentligen oförändrad nivå. Dessa särdrag framgår också av exemplena enligt Figur 3a och 3b som kommer att beskrivas nedan. Såsom kommer att beskrivas nedan med hänvisning till Figur 4, det enligt uppfinningen för att skilja upphöjda objekt används denna skillnad i amplituduppträdan- från objekt i marknivå.

Figurerna 2a och 2b visar den teoretiskt härledda amplituden för en signal som mottagits av en radar monte- rad på ett fordon och som reflekterats av ett objekt 10 15 20 25 30 35 511 061 7 framför fordonet som en funktion av avståndet till nämnda objekt minskar från ungefär 150-200 m till ungefär 10-30 m. (eller mål), när avståndet till nämnda objekt Fi- gurerna 3a och 3b visar motsvarande diagram över faktiska mätningar. I Figurerna 2a och 3a är det reflekterande ob- jektet en upphöjd vägbro, medan det reflekterande objek- tet i Figurerna 2b och 3b är en (stationär) rad av bilar belägna framför fordonet och i samma vägbana och nivå som fordonet. I Figurerna 2a och 2b har den mottagna amplitu- den normaliserats genom användning av medelamplituden I både Figur 2a och 2b, terats på fordonet 0,3 m ovanför vägbanans yta. 2a antas att objektet ovanför vägbanans yta, därav. antas att radarn har mon- I Figur (upphöjd vägbro) är beläget 4 m (bil vara beläget 0,65 m ovanför vägbanans yta. och i Figur 2b antas objektet i marknivå) Det framgår att, i fallet med upphöjd vägbro enligt Figur 2a och 3a, den mottagna signalreflektionens samplitud uppvisar en periodicitet (i avstånd) som är kortare än periodiciteten i fallet med ett hinder i marknivå enligt Figur 2b och 3b. (Dessa särdrag framgår också från exemp- I båda fallen minskar perioden när avståndet mellan fordonet och objek- lena i Figur la, lb och lc beskrivna ovan). tet minskar. Inom ett specifikt avståndsområde är emel- lertid skillnaden i periodicitet tillräcklig för att ur- skilja ett fall från ett annat. Såsom kommer att beskri- vas nedan med hänvisning till Figur 5, används denna skillnad i amplituduppträdande enligt uppfinningen för att särskilja upphöjda objekt från objekt i marknivå.

Figur 4 visar ett flödesschema som schematiskt be- skriver ett arbetssätt enligt nämnda första utföringsform av uppfinningen. För varje horisontell avsökning av den fordonsmonterade radarn mottages avsökningsdata i ett Baserat på den mottagna avsökningsdatan, De föl- första steg B10. identifieras ett eller flera objekt i steg B20. jande stegen utförs sedan för vart och ett av nämnda identifierade objekt. I steg B30 accessas en s.k. mållis- ta, vilken används för att lagra data relaterad till de- 511 10 15 20 25 30 35 061 8 såsom avståndet till ett tidigare detekterat objekt, vinkeln till nämnda tekterade objekt i tidigare avsökningar, tidigare detekterade objekt, den relativa hastigheten därav, och en klassificering därav, för att bestämma om den aktuella avsökningens närvarande objekt motsvarar ett objekt i den tidigare avsökningen, na följa ett objekt. syftande till att kun- I steg B40 beräknas sedan det nya avståndet till nämnda objekt baserat på den nya avsök- ningsdatan, vilket avstånd används för att uppdatera mål- listan. Enligt denna utföringsform innefattar mållistan också, för varje följt objekt, ett värde representerande medelamplituden, d.v.s. medelvärdet på amplituden för alla tidigare avsökningar. tivt förhållande, Genom användning av ett itera- uppdateras det lagrade medelvärdet på amplituden i steg B50 baserat på den senaste signalref- lektionens amplitud. I steg B60 bestäms sedan om skillna- den mellan medelamplituden och den senaste signalreflek- tionens amplitud är större än förbestämd amplitudminsk- 17 dB eller inte. ning A0, t.ex. till lc), den är större än A0, (med hänvisning till Figurerna la Om så är fallet, d.v.s. om skillna- klassificeras objektet för tillfäl- let som ett upphöjt objekt i steg B70. Om emellertid klassificeras objektet för Flödet skillnaden är mindre än AW tillfället i steg B80 som ett objekt i marknivå. återgår sedan via steg B90 till steg B10 för behandling av data från nästa avsökning.

Figur 5 visar ett flödesschema som schematiskt be- skriver ett arbetssätt enligt nämnda andra utföringsform av uppfinningen. På liknande sätt som för arbetssättet visat i Figur 4, mottages avsökningsdata för varje hori- sontell avsökning av den fordonsmonterade radarn i ett första steg BllO. identifieras ett eller flera objekt i steg Bl20.

Baserat på den mottagna avsökningsdatan I steg Bl30 accessas mållistan i syfte att kunna följa ett ob- jekt. nämnda identifierade objekt.

De följande stegen utförs sedan för vart och ett av 10 15 20 25 30 35 511 061 9 I stegen B140, Bl5O och Bl60 beräknas sedan ett vär- de Q på följande sätt. Först lågpassfiltreras den spatia- la periodiskt varierande amplituden i steg Bl4O genom an- vändande av en spatial gränsfrekvens (uttryckt i mfl), vilken företrädesvis är en funktion av avståndet till ob- jektet. jektet, amplituden för en högfrekvent signal (Ju mindre avståndet är mellan fordonet och ob- I steg Bl5O härleds (d.v.s. desto större gränsfrekvens.) en signal som endast innehåller de högfrekventa delarna av den mot- tagna amplituden) genom beräkning av skillnaden mellan den totala signalen (vilken innefattar alla frekvenser) och den lågpassfiltrerade signalen (vilken endast inne- I steg Bl60 beräknas sedan ett beslutsvärde Q utgörande variansen hos den högfrekventa fattar låga frekvenser). signalen skalad med kvadraten av medelvärdet för den överordnade signalen (i detta fall representerad av den lågpassfiltrerade signalen). Således används variansen för en aktuell högfrekvent komponent normaliserad med kvadraten av medelamplituden som en beslutsvariabel. Det inses av fackmannen att stegen Bl40, Bl5O och Bl60 be- skrivna ovan företrädesvis realiseras genom användning av ett iterativt förhållande, varvid behovet att lagra onö- diga historiska data för vart och ett av de detekterade objekten undviks, varvid mållistan således kommer att in- nefatta de nödvändiga iterativa variablerna för varje ob- jekt. Nämnda filtrering och medelvärdesbildning kan be- gränsas till ett justerbart avståndsintervall genom an- vändning av någon typ av behandlingsfönster.

Om den härledda beslutsvariabeln Q således överskri- der ett jekt” i steg Bl80. som ett objekt i marknivå i steg B190. Flödet återgår se- dan via B2OO till steg BllO för att behandla data från nästa avsökning. fördefinierat värde, utförs beslutet ”upphöjt ob- I annat fall klassificeras objektet I utföringsformen beskriven ovan, oavsett om arbets- sättet faktiskt inbegriper ett agerande med anledning av nämnda klassificeringar för att uppmärksamma föraren, S11 061 10 ändra fordonshastigheten, eller något liknande, kommer arbetssättet bero på det aktuella avståndet till nämnda objekt, fordonets hastighet, fastställda graden av säker- het, och liknande överväganden. Att endast utföra en 5 klassificering för en enda avsökning betyder således inte nödvändigtvis att någon motsvarande åtgärd utförs i det ögonblicket.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 511 061 ll PATENTKRAV

1. Förfarande för klassificering av objekt detekte- rade av en fordonsmonterad radar placerad framför nämnda fordon för att sända en radarmikrovågssignal och för att mottaga reflektioner därav från objekt belägna framför nämnda fordon, varvid nämnda metod innefattar stegen: att följa en radarreflektion från ett objekt beläget framför nämnda fordon i takt med att det beräknade av- ståndet från nämnda fordon till nämnda objekt, som fram- tagits baserat på tidsfördröjningen för nämnda radarref- lektion, minskar; att övervaka förändringar av amplituden för nämnda radarreflektion från nämnda objekt i takt med att nämnda beräknade avstånd från nämnda fordon till nämnda objekt minskar; och att klassificera nämnda objekt som ett upphöjt ob- jekt eller ett objekt i marknivå baserat på nämnda för- ändringar av amplituden för radarreflektionen.

2. Förfarande enligt krav l, innefattande att klas- sificera nämnda objekt som ett upphöjt objekt om en minskning av den övervakade amplituden, under det att en minskning av avståndet mellan nämnda fordon och nämnda objekt sker, är större än en fördefinierad amplitudminsk- ning.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, innefattande att klassificera nämnda objekt som ett upphöjt objekt om skillnaden mellan ett medelvärde av amplituden, under det att en minskning av avståndet mellan nämnda fordon och nämnda objekt sker, och den för tillfället mottagna sig- nalreflektionens amplitud är större än en fördefinierad amplitudskillnad.

4. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda övervak- ningssteg innefattar att övervaka en periodisk variation av amplituden för nämnda radarreflektion från nämnda ob- jekt under det att en minskning av avståndet mellan nämn- da fordon och nämnda objekt sker, varvid nämnda periodis- 511 061 10 20 25 30 12 ka variation av amplituden under minskningen av avståndet mellan nämnda fordon och nämnda objekt härstammar från en flervägseffekt för nämnda reflektion, och varvid nämnda klassificeringssteg innefattar att klassificera nämnda objekt som upp upphöjt objekt eller ett objekt i marknivå baserat på det periodiska uppträdandet hos nämnda perio- diska variation.

5. Förfarande enligt krav 4, innefattande att analy- sera det spatiala frekvensinnehàllet i nämnda periodiskt varierande signalreflektions amplitud och att klassifice- ra nämnda objekt som ett upphöjt objekt om innehållet av spatiala frekvenser högre än en fördefinierad spatial frekvens är större än ett fördefinierat värde.

6. Förfarande enligt krav 5, varvid nämnda fördefi- nierade spatiala frekvens har ett värde som är inställt att öka med minskande avstånd mellan nämnda fordon och nämnda objekt.

7. Förfarande enligt krav 4, innefattande att klas- sificera nämnda objekt som ett upphöjt objekt om den spa- tiala periodiciteten för nämnda periodiska variation är mindre än en fördefinierad spatial periodicitet.

8. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda fördefi- nierade spatiala periodicitet har ett värde som är in- ställt att minska med minskande avstånd mellan nämnda fordon och nämnda objekt.

9. Förfarande enligt krav 4, innefattande att klas- sificera nämnda objekt som ett upphöjt objekt om varian- sen för nämnda mottagna signalreflektions amplitud, före- trädesvis normaliserad med medelvärdet av nämnda signal- reflektions amplitud, är större än ett fördefinierat vär- de.