移动参数估计方法、角度估计方法及判断方法
【专利摘要】本发明提供一种移动参数估计方法、角度估计方法及判断方法，适于电子装置。所述角度估计方法包括下列步骤。首先，发送第一调频连续波信号，并由至少一天线接收目标物反射第一调频连续波信号而形成的第二调频连续波信号。接着，依据第一调频连续波信号以及第二调频连续波信号获得关联于目标物的多个移动参数。之后，依据所述多个移动参数以及各天线的组态参数而获得对应于各天线的多个量测值。然后，将所述多个量测值代入数学式，以获得电子装置的默认方向与目标物之间的估计角度。
【专利说明】移动参数估计方法、角度估计方法及判断方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种参数估计方法，且特别是有关于一种移动参数估计方法、角度估计方法及判断方法。
【背景技术】
[0002]随着人口急速增长以及世界经济的逐渐复苏，个人可支配所得与消费力逐年上升，使得全球汽车销售量也随之不断攀升。根据统计，在2010年中，大部分国家的汽车销量都呈现正向成长，其中又以中国大陆的汽车销售量为最高，拥有1806万辆的销量，随后则是美国和日本，各自有约1200万辆及500万辆的销售量。
[0003]随着汽车销售量不断成长，车用电子产业亦蓬勃发展，其中包含了车用安全系统、车身系统、驾驶信息系统、悬吊底盘系统、引擎传动系统、保全系统等六大方面，其中又以车用安全系统的年复合成长率为最高。
[0004]随着汽车数量日益增长，发生道路事故的机率也逐年增加，欧洲研究显示，驾驶员只要在发生碰撞的0.5秒前得到预警，即可以避免至少60%的追尾撞车事故、30%的迎面撞车事故和50%的路面相关事故，而若有I秒钟的预警时间，则可避免90%的事故。因此，车用安全系统的重要性可见一斑。
[0005]在车用安全系统中，根据功能及种类不同，主要可分为主动式及被动式两种类型。在2000年以前，市场上几乎是以被动式安全系统为主，例如安全带、各类安全气囊等，直到2000年以后，随着半导体科技进展及高频电子电路技术的进步，主动式安全系统才开始快速发展。同时，人们对安全的要求也不断提升，从原本被动地降低意外伤害，转变为主动地避免意外发生。而在道路行驶的实际状况中，主动式安全系统能在危险发生前发挥预警功能，提醒驾驶甚至主动操纵车辆闪避危险，达到保护生命安全的目的，将比被动系统扮演更重要的角色。
[0006]因此，现今主动式安全系统获得极大发展，主导整体车用安全系统的市场，举例而言，适应性巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)、智能型停走系统(Stop &Go)、车道偏离警不系统(Lane Departure Warning System)、环境辨识(EnvironmentRecognition)、智能型防撞系统(Collision Avoidance)、先进驾驶辅助系统(AdvancedDriver Aid System,ADAS)等皆在其范畴内。而各国对于主动安全系统主要发展三大方向为:1.基本防撞警示技术-适应性巡航控制、防止车辆后方追撞、检测车辆前方行人与障碍物。2.进阶防撞警示技术-避免不当切换车道、十字路口所发生的碰撞事故，以及车辆诊断。3.基本驾驶人信息设备-路线指引、实时交通、驾驶人信息与行车导航。
[0007]目前欧洲的政府研究计划着重在驾驶者监视系统、路况检测系统以及智能化方向控制等功能开发。美国政府与通用汽车合作，开发并测试后视汽车防撞系统。日本现正大量进行智能化公路(Smartway)实际验证，采用前视雷达及车道偏离警示器等子系统，完成巡航、防撞、循轨前进等先进汽车功能，这些功能预计在公元2015年在日本大量实施。此外，韩国亦已规划在2020年完成汽车及公路的自动化。[0008]主动安全系统中的适应性巡航控制(ACC)，主要往车辆定速驾驶功能的趋势发展，其应用范围可分为高速域、低速域及全速域的巡航控制。其中，适应性巡航控制的原理为利用装设于车辆前方的雷达系统，在车辆进行定速驾驶时，同时检测车辆前方的交通状况，以维持安全距离。当其他车辆进入车道使得安全距离不足时，车辆便自动减速驾驶，而当车辆前方有足够安全距离时便自动加速，回复至驾驶者设定的速度。目前为止，例如NISSAN、BMW、Mercedes Benz、Lexus、和Infiniti等的汽车制造厂商,都已在高级车款配备适应性巡航控制系统。而Stop & Go系统功能为适应性巡航控制的进阶版，其改良处在于可视需求将车辆减速至停止，而非在特定速度下关闭系统功能。此外，Stop & Go系统亦可在前方车辆再度移动时，自动加速至默认速度且保持车距，且默认速度可随交通状况不同而自动调整，适用于拥塞的市区道路。
[0009]由上述可知在适应性巡航控制及Stop & Go系统中，最前端的防撞雷达是非常关键的一部分，一旦雷达判断失误而提供不正确的信息，将导致整个系统对应产生错误的控制方式。
[0010]然而，在一般适应性巡航控制的信号处理技术中，常需较大的运算量以及较长的观察时间才能达到一定的检测精确度，使得适应性巡航控制的实际应用仍有其不理想之处。
【发明内容】
[0011]有鉴于此，本发明提供一种移动参数估计方法、角度估计方法以及判断方法。在移动参数估计方法中，通过所提的修正数学式，可使估计的移动参数更符合目标物的移动情形。在角度估计方法中，通过所推导的封闭形式解，可使估计角度的操作具有低运算量及高精确度的特性。在判断方法中，通过简单的操作，可判断所估计的估计角度是否可靠。
[0012]本发明提供一种移动参数估计方法，适于电子装置，电子装置包括至少一天线，所述方法包括下列步骤。首先发送第一调频连续波(Frequency Modulation Continuousffave,FMCff)信号，并由各所述天线接收目标物反射第一调频连续波信号而形成的第二调频连续波信号。接着，依据各所述天线接收的第二调频连续波信号，个别获得第一数学式及一第二数学式。之后，依据第一数学式以及第二数学式估计关联于目标物的多个移动参数。其中，第一数学式为
r 2 - B - R 2.fc.V
[0013]Jif up =~----
—r c.Ic
ramp
[0014]第二数学式为
-c-TrampC
[0016]其中，B为第一调频连续波信号的带宽，R为电子装置与目标物的相对距离，f。为第一调频连续波信号的载波频率，V为电子装置与目标物的相对速度，Tramp为关联于所述多个量测值的量测时间，c为光速。
[0017]本发明提供一种角度估计方法，适于电子装置，电子装置包括至少一天线，所述方法包括下列步骤。首先，发送第一 调频连续波信号，并由各所述天线接收目标物反射第一调频连续波信号而形成的第二调频连续波信号。接着，依据第一调频连续波信号以及第二调频连续波信号获得关联于目标物的多个移动参数，以及依据所述多个移动参数以及各所述天线的组态参数而获得对应于各所述天线的多个量测值。之后，将所述多个量测值代入数学式，以获得电子装置的默认方向与目标物之间的估计角度。其中，数学式为:
[0018]
【权利要求】
1.一种移动参数估计方法，适于一电子装置，所述电子装置包括至少一天线，其特征在于，所述方法包括下列步骤: 发送一第一调频连续波信号； 由各所述天线接收一目标物反射所述第一调频连续波信号而形成的一第二调频连续波信号； 依据各所述天线接收的所述第二调频连续波信号，个别获得一第一数学式及一第二数学式；以及 依据所述第一数学式以及所述第二数学式估计关联于所述目标物的多个移动参数， 其中，所述第一数学式为
2.根据权利要求1所述的移动参数估计方法，其特征在于，所述第一调频连续波信号包括一第一信号及一第二信号，所述第二调频连续波信号包括一第三信号及一第四信号，其中依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得所述第一数学式及所述第二数学式的步骤包括: 依据所述第一信号及所述第三信号的相对关系获得所述第一数学式；以及 依据所述第二信号及所述第四信号的相对关系获得所述第二数学式。
3.根据权利要求1所述的移动参数估计方法，其特征在于，所述多个移动参数包括所述相对距离以及所述相对速度。
4.根据权利要求1所述的移动参数估计方法，其特征在于，所述带宽可依据关联于所述相对距离的一量测距离分辨率决定。
5.根据权利要求1所述的移动参数估计方法，其特征在于，所述量测时间可依据关联于所述相对速度的一量测速度分辨率决定。
6.根据权利要求1所述的移动参数估计方法，其特征在于，在依据所述第一数学式以及所述第二数学式估计关联于所述目标物的所述多个移动参数的步骤之后，还包括: 依据所述多个移动参数以及各所述天线的组态参数而获得对应于各所述天线的多个量测值；以及 将所述多个量测值代入一数学式，以获得所述电子装置的一默认方向与所述目标物之间的一估计角度， 其中，所述数学式为:
7.根据权利要求6所述的移动参数估计方法，其特征在于，在将所述多个量测值代入所述数学式，以获得所述电子装置的所述默认方向与所述目标物之间的所述估计角度的步骤之后，还包括: 将所述估计角度代入一第三数学式，以获得在所述电子装置的一视场角的范围中未出现同位角效应的至少一角度， 其中，所述第三数学式为:
8.根据权利要求6所述的移动参数估计方法，其特征在于，在将所述多个量测值代入所述数学式，以获得所述电子装置的所述默认方向与所述目标物之间的估计角度的步骤之后,还包括: 设计一第一滤波器，其中所述第一滤波器的零点位于所述电子装置的一视场角的范围之外； 设计一第二滤波器，其中所述第二滤波器的零点位于所述估计角度；以及 计算所述多个量测值对应于所述第一滤波器的一第一运算值； 计算所述多个量测值对应于所述第二滤波器的一第二运算值；以及 依据所述第一运算值与所述第二运算值的一比例值判断所述估计角度的一可靠度。
9.根据权利要求8所述的移动参数估计方法，其特征在于，所述第一运算值为wtfr2,I 2其中W1为所述第一滤波器的系数，r为所述多个量测值组成的向量，(.)H为共轭转置运算符，Il.I2为模数2 (2-norm)运算符。
10.根据权利要求8所述的移动参数估计方法，其特征在于，所述第二运算值为
11.一种角度估计方法，适于一电子装置，所述电子装置包括至少一天线，其特征在于，所述方法包括下列步骤: 发送一第一调频连续波信号； 由各所述天线接收一目标物反射所述第一调频连续波信号而形成的一第二调频连续波信号； 依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得关联于所述目标物的多个移动参数； 依据所述多个移动参数以及各所述天线的组态参数而获得对应于各所述天线的多个量测值；以及 将所述多个量测值代入一数学式，以获得所述电子装置的一默认方向与所述目标物之间的一估计角度， 其中，所述数学式为:
12.根据权利要求，11所述的角度估计方法，其特征在于，依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得关联于所述目标物的所述多个移动参数的步骤包括: 依据各所述天线接收的所述第二调频连续波信号，个别获得一第一数学式及一第二数学式；以及 依据所述第一数学式以及所述第二数学式估计关联于所述目标物的多个移动参数， 其中，所述第一数学式为
13.根据权利要求12所述的角度估计方法，其特征在于，所述第一调频连续波信号包括一第一信号及一第二信号，所述第二调频连续波信号包括一第三信号及一第四信号，其中依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得所述第一数学式及所述第二数学式的步骤包括: 依据所述第一信号及所述第三信号的相对关系获得所述第一数学式；以及 依据所述第二信号及所述第四信号的相对关系获得所述第二数学式。
14.根据权利要求12所述的角度估计方法，其特征在于，所述第二数学式为
15.根据权利要求12所述的角度估计方法，其特征在于，所述第二数学式为
16.根据权利要求12所述的角度估计方法，其特征在于，所述多个移动参数包括所述相对距离以及所述相对速度。
17.根据权利要求12所述的角度估计方法，其特征在于，所述带宽可依据关联于所述相对距离的一量测距离分辨率决定。
18.根据权利要求12所述的角度估计方法，其特征在于，所述量测时间可依据关联于所述相对速度的一量测速度分辨率决定。
19.根据权利要求11所述的角度估计方法，其特征在于，在将所述多个量测值代入所述数学式，以获得所述电子装置的所述默认方向与所述目标物之间的所述估计角度的步骤之后，还包括: 将所述估计角度代入一第一数学式，以获得在所述电子装置的一视场角的范围中未出现同位角效应的至少一角度， 其中，所述第一数学式为:
20.根据权利要求11所述的角度估计方法，其特征在于，在将所述多个量测值代入所述数学式，以获得所述电子装置的所述默认方向与所述目标物之间的估计角度的步骤之后,还包括: 设计一第一滤波器，其中所述第一滤波器的零点位于所述电子装置的一视场角的范围之外； 设计一第二滤波器，其中所述第二滤波器的零点位于所述估计角度；以及 计算所述多个量测值对应于所述第一滤波器的一第一运算值； 计算所述多个量测值对应于所述第二滤波器的一第二运算值；以及 依据所述第一运算值与所述第二运算值的一比例值判断所述估计角度的一可靠度。
21.根据权利要求20所述的角度估计方法，其特征在于，所述第一运算值为|
22.根据权利要求20所述的角度估计方法，其特征在于，所述第二运算值为
23.一种判断方法，适于一电子装置，所述电子装置包括至少一天线，其特征在于，所述方法包括下列步骤: 发送一第一调频连续波信号； 由各所述天线接收一目标物反射所述第一调频连续波信号而形成的一第二调频连续波信号； 依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得关联于所述目标物的多个移动参数； 依据所述多个移动参数以及各所述天线的组态参数而获得对应于各所述天线的多个量测值； 依据所述多个量测值获得所述电子装置的一默认方向与一目标物之间的一估计角度； 设计一第一滤波器，其中所述第一滤波器的零点位于所述电子装置的一视场角的范围之外； 设计一第二滤波器，其中所述第二滤波器的零点位于所述估计角度；以及 计算所述多个量测值对应于所述第一滤波器的一第一运算值； 计算所述多个量测值对应于所述第二滤波器的一第二运算值；以及 依据所述第一运算值与所述第二运算值的一比例值判断所述估计角度的一可靠度。
24.根据权利要求23所述的判断方法，其特征在于，所述第一运算值为
25.根据权利要求23所述的判断方法，其特征在于，所述第二运算值为
26.根据权利要求23所述的判断方法，其特征在于，依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得关联于所述目标物的所述多个移动参数的步骤包括: 依据各所述天线接收的所述第二调频连续波信号，个别获得一第一数学式及一第二数学式；以及 依据所述第一数学式以及所述第二数学式估计关联于所述目标物的多个移动参数， 其中，所述第一数学式为
27.根据权利要求26所述的判断方法，其特征在于，所述第一调频连续波信号包括一第一信号及一第二信号，所述第二调频连续波信号包括一第三信号及一第四信号，其中依据所述第一调频连续波信号以及所述第二调频连续波信号获得所述第一数学式及所述第二数学式的步骤包括: 依据所述第一信号及所述第三信号的相对关系获得所述第一数学式；以及依据所述第二信号及所述第四信号的相对关系获得所述第二数学式。
28.根据权利要求26所述的判断方法，其特征在于，所述第二数学式为
29.根据权利要求26所述的判断方法，其特征在于，所述第二数学式为
30.根据权利要求26所述的判断方法，其特征在于，所述多个移动参数包括所述相对距离以及所述相对速度。
31.根据权利要求26所述的判断方法，其特征在于，所述带宽可依据关联于所述相对距离的一量测距离分辨率决定。
32.根据权利要求26所述的判断方法，其特征在于，所述量测时间可依据关联于所述相对速度的一量测速度分辨率决定。
33.根据权利要求23所述的判断方法，其特征在于，依据所述多个量测值获得所述电子装置的所述默认方向与所述目标物之间的所述估计角度的步骤包括: 将所述多个量测值代入一数学式，以获得所述电子装置的一默认方向与所述目标物之间的所述估计角度， 其中，所述数学式为:
34.根据权利要求33所述的判断方法，其特征在于，在将所述多个量测值代入所述数学式，以获得所述电子装置的所述默认方向与所述目标物之间的所述估计角度的步骤之后,还包括: 将所述估计角度代入一第一数学式，以获得在所述电子装置的一视场角的范围中未出现同位角效应的至少一角度， 其中，所述第一数学式为:
【文档编号】G01S13/50GK103576141SQ201210363853
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年9月26日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】黄崇荣, 戴家威, 蔡宗育, 李大嵩 申请人:财团法人交大思源基金会