专利名称：距离确定设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定一个物体距另一物体的距离的设备和方法。特别地而不是排他地，本发明涉及一种能够在已知装置可能提供错误的距离值的情况下检测一个物体距其它物体的距离的正确值的方法和设备。
背景技术：
已知提供用于确定一个物体(诸如机动车)距另一物体(诸如另一机动车)或固定物体(诸如建筑物的墙)的距离的设备。一种已知设备形式采用超声辐射来确定距离，而另一设备形式采用利用称为RADAR (无线电检测和测距)的技术的电磁辐射。在一种布置中，超声辐射源连同相应的检测器被安装到车辆的保险杠(或防护板)。该源被布置成发射远离车辆的超声辐射信号，检测器被布置成检测由物体向车辆反射回来的超声辐射信号部分。布置控制器以确定信号的发射与反射信号的检测之间的时间长度。应理解，信号在车辆与反射物体之间传播的速度的知识可用于确定车辆距物体的间距。在一些布置中，控制器可被配置成在车辆距物体的间距变得小于预定值的情况下发出报警声或对车辆施加制动。本发明人已意识到已知设备存在以下问题:在某些情形下，可能给出错误的距离读数。这是因为发射信号在物体上被反射的位置可能随着车辆接近物体而改变。图1示出了发生了反射位置的这样的改变的情形。在图1(a)中，汽车5被示出为正接近货车20。被布置成在汽车5前方发射超声辐射信号11的换能器装置10安装在汽车5的前保险杠7中。装置10还被布置成检测发射信号11的反射部分13。从图1(a)可以看出，当汽车5距货车20相对远时，信号从货车20的后门表面22被反射。然而，如图1 (b)所示，当汽车5相对靠近货车20时，信号不再从后表面22被反射而是从货车20的后轴24被反射。后轴24比后门表面22距汽车5远间距d，从而将与间距d对应的误差引入所测量的汽车5距货车20的间距。因此，在图1(b)所示的情形中，汽车5的控制器可能不能向汽车5的驾驶者警告汽车5与货车20之间的间距低得有危险并且存在碰撞的风险。本发明的实施例的目的是至少部分消除已知的距离确定设备的缺点。本发明的其它目的和优点将根据以下描述、所附权利要求和附图而变得明显。
发明内容
因此，本发明的方面提供了如所附权利要求中要求保护的设备、方法和交通工具。根据本发明要保护的另一方面，提供了一种用于检测目标物体距主体物体的距离的错误测量的设备，该设备包括:无线发射装置，用于将具有第一频率的信号从主体物体发射到目标物体；检测器装置，用于检测从目标物体反射回到主体物体的信号部分；
距离确定装置，用于参考从发射装置到检测器装置的所述信号部分的飞行时间来确定目标物体距主体物体的距离；以及速率确定装置，用于参考第一频率与由检测器装置检测的反射信号部分的视在频率(apparent frequency)之间的差来确定距离改变速率，该设备被布置成借助于由距离确定装置确定的距离与由速率确定装置确定的距离改变速率之间的比较来估计是否进行了错误的距离测量。在实施例中，距离确定装置可被布置成参考从发射装置到检测器装置的信号部分的飞行时间来确定目标物体距主体物体的距离。在实施例中，速率确定装置可被布置成参考第一频率与由检测器装置检测的反射信号部分的视在频率之间的差来确定距离改变速率。在实施例中，该设备被布置成在由距离确定装置确定的距离增加而由速率确定装置确定的距离改变速率为负的情况下，提供进行了错误的距离测量的指示。应理解，由该设备确定的反射辐射信号相对于发射信号的视在频率改变是由公知的多普勒效应而引起的。频率改变与发射信号在物体上被反射的位置无关，因此可用作进行了错误的距离测量的可靠指示。该设备优选地被布置成仅在满足如下进一步要求的情况下才提供进行了错误的距离确定的指示:该进一步要求是距离确定装置确定对于在前η次测量，每次进行距离测量时所测量的目标物体的距离都表示相对于前一次测量的增加，其中，η是大于或等于I的整数。优选地，前一次测量是紧挨之前的测量。该设备还可被布置成仅在满足如下进一步要求的情况下才提供进行了错误的距离确定的指示:该进一步要求是速率确定装置确定对于在前m次测量，每次进行距离测量时目标物体的距离改变速率都为负的，其中，m是大于或等于I的整数。优选地，m=n。优选地，以警报的形式向设备的用户提供进行了错误的距离测量的指示。警报可由选自听觉警报、视觉警报和物理警报中的一个来提供。该设备还可包括距离校正装置，该距离校正装置被布置成当基于选自由速率确定装置确定的距离改变速率和由距离确定装置确定的距离中的至少一个检测到错误的距离测量时，对由距离确定装置确定的距离值进行校正。距离校正装置可被布置成基于由速率确定装置确定的距离改变速率的值的积分对距离的值进行校正。距离校正装置可被布置成通过将改变速率的值的积分与最后已知的正确距离值相加来对最后已知的正确距离值进行校正。距离校正装置可被布置成基于由速率确定装置确定的距离改变速率的值的积分来对距离的值进行校正。优选地，无线发射装置包括用于发射电磁辐射的装置，并且检测器装置包括用于检测电磁辐射的装置。 无线发射装置可包括雷达发射器。替选地或者另外，无线发射装置可包括用于发射声辐射的装置，并且检测器装置可包括用于检测声辐射的装置。替选地或者另外，无线发射装置可包括用于发射超声辐射的装置，并且检测器装置可包括用于检测超声辐射的装置。根据本发明要保护的另一方面，提供了一种其中安装有根据任一上述权利要求所述的设备的机动车。该设备可被布置成当目标物体距作为机动车的主体物体的距离下降到预定阈值以下时，触发选自听觉警报、视觉警报、物理警报和制动施加中的一个。根据本发明要保护的又一方面，提供了一种检测目标物体距主体物体的距离的错误测量的方法，该方法包括:将具有第一频率的信号从主体物体发射到目标物体；检测从目标物体反射回到主体物体的信号部分；确定目标物体距主体物体的距离；确定距离改变速率；以及如果所确定的距离增加同时所确定的距离改变速率为负的，则提供进行了错误的距离测量的指示。在实施例中，该方法包括:借助于发射器将具有第一频率的信号从主体物体发射到目标物体；借助于检测器检测从目标物体反射回到主体物体的信号部分；由距离确定装置例如通过参考从发射装置到检测器装置的所述信号部分的飞行时间，确定目标物体距主体物体的距离；以及由速率确定装置例如通过参考第一频率与由检测器装置检测的反射信号部分的视在频率之间的差，确定距离改变速率；以及如果所确定的距离增加同时所确定的距离改变速率为负的，则提供进行了错误的距离测量的指示。提供进行了错误的距离确定的指示的步骤还包括:仅在距离确定装置确定对于在前η次测量，每次进行距离测量时所测量的目标物体的距离都表示相对于前一次测量的增加同时所确定的距离改变速率为负的情况下，才提供所述指示，其中，η是大于或等于I的整数。前一次测量可以是紧挨之前的测量。提供进行了错误的距离确定的指示的步骤还可包括仅在满足如下进一步要求的情况下才提供所述指示:该进一步要求是速率确定装置确定对于在前m次测量，每次进行距离测量时目标物体的距离改变速率都为负的，其中，m是大于或等于I的整数。提供进行了错误的距离测量的指示的步骤可包括向设备的用户提供警报。提供警报的步骤可包括提供选自听觉警报、视觉警报和物理警报中的一个的步骤。该方法还可包括如下步骤:当基于选自由速率确定装置确定的距离改变速率和由距离确定装置确定的距离中的至少一个检测到进行了错误的距离测量时，提供校正后的距离值。优选地，提供校正后的距离值的步骤包括如下步骤:基于由速率确定装置确定的距离改变速率的值的积分来对距离值进行校正。提供校正后的距离值的步骤可包括如下步骤:通过将距离改变速率的值的积分与最后已知的正确距离值相加来对最后已知的正确距离值进行校正。由发射器发射的信号优选地是电磁信号。更优选地，由发射器发射的信号是雷达信号。替选地或者另外，由发射器发射的信号可以是声辐射信号。替选地或者另外，由发射器发射的信号可以是超声辐射信号。根据本发明的要保护的再一方面，提供了一种检测目标物体距主体物体的距离的错误测量的方法，该方法包括:借助于发射器将具有第一频率的信号从主体物体发射到目标物体；在主体物体处借助于检测器检测从目标物体反射回到主体物体的信号部分；通过参考从发射装置到检测器装置的所述信号部分的飞行时间来确定目标物体距主体物体的距离；以及通过参考第一频率与由检测器装置检测的反射信号部分的视在频率之间的差来确定距离改变速率；以及如果所确定的距离增加同时所确定的距离改变速率为负的，则提供进行了错误的距离测量的指示。在本申请的范围内，可想到，除了存在特征的不兼容性的情况之外，可独立地或以任意组合来实现在先前段落、权利要求和/或以下描述和附图中所阐述的各个方面、实施例、示例、特征和替选。
现在将参照附图、仅作为示例来描述本发明的实施例，在附图中:图1是在汽车接近货车时从汽车发射的超声辐射束的轨迹的示意图，其示出了:(a)当汽车距货车相对大的间距时来自货车的后门的束反射，以及(b)当汽车距货车相对短的间距时来自货车的后轴的束反射；图2是根据本发明的实施例的从汽车发射的电磁辐射束的轨迹的示意图，其示出了当汽车距货车相对短的间距时来自货车的后轴的束反射；图3示出了设备的控制模块的功能； 图4示出了控制模块的识别问题目标功能块的功能；图5示出了控制模块的补偿距离功能块的功能；图6是根据参考从汽车传播到货车并且回到汽车的雷达信号的飞行时间所确定的、根据时间的、汽车距特定目标(货车)的间距的曲线图(轨迹A);以及根据通过在汽车处测量从汽车发射的雷达信号与从货车反射回到汽车的雷达信号之间的频率差所确定的根据时间的、汽车距货车的间距改变速率的曲线图(轨迹B);以及图7示出了在目标被识别为问题目标的时段内、其上绘制有校正后的距离值的图6的曲线图。
具体实施方式
在本发明的一个实施例中，提供了一种设备，该设备被配置成确定一个物体距另一物体的距离并且确定所确定的值是否是错误值。如果该设备确定所确定的值是错误值，则该设备被配置成对所确定的值进行校正。图2示出了根据本发明的实施例的安装在汽车5中的设备100。该设备具有雷达发射器111和相应的接收器113。发射器111被布置成在远离汽车5的方向上发射雷达(电磁辐射)信号111S，同时接收器113被布置成检测由物体20朝向汽车5所反射回来的信号IllS的部分113S。在图2所示的情形中，信号113S由货车20的后轴24所反射。在一些实施例中，雷达信号IllS为间歇式(脉冲式)信号的形式。在一些替选实施例中，信号IllS是调制连续波信号。在一些实施例中，脉冲式信号包括调制连续波信号。设备100具有控制器130，该控制器130具有检测器模块131和控制模块133。检测器模块131被布置成及时确定在给定时刻反射(目标)物体24距设备100的距离以及距离改变速率。检测器模块131被配置成基于由发射器111发射的并且在来自目标物体24的反射之后由接收器113接收的信号IllS的部分113S的飞行时间测量来确定距离。反射目标物体24可被称为“目标”24。应理解，由发射器111发射的雷达信号可被多个物体24反射。检测器模块131被布置成识别作为离散目标24的每个物体并且根据时间跟踪这些目标24中的每个的位置。在本实施例中，检测器模块131被布置成为每个目标24分配唯一的识别码。检测器模块131还被配置成通过测量从发射器111发射的信号IllS的频率与由接收器113检测的反射信号113S的视在频率之间的差，确定每个目标24距设备100的距离改变速率。这些信号111SU13S之间的视在频率差是由公知的多普勒效应而引起的。如果目标24距车辆5的距离在增加，则反射信号将具有小于发射信号IllS的频率的视在频率。相反，如果目标24距车辆5的距离在减小，则反射信号将具有大于发射信号IllS的频率的视在频率。应理解，如上所述的距离和距离改变速率的测量是本领域公知的。检测器模块131被布置成将关于由检测器模块131识别的每个目标24的数据输出到控制模块133。该数据包括:(i)由检测器模块131分配给每个目标24的唯一标识符，由参数“目标Id” 201给出；每个目标24距设备100的距离，由参数“距离”202给出；以及距离改变速率，由参数“距离速率”203给出。图3是示出控制模块133的功能的示意图。如所示的，参数“目标Id”201、“距离” 202和“距离速率” 203的值被输入到功能块205，功能块205在这里称为“识别问题目标”功能块205。应理解，这里描述的该功能块和其它功能块可以以软件、固件和/或硬件来实现。在本实施例中，控制模块133的功能由微处理器系统以软件来实现。识别问题目标功能块205被布置成如果参数“距离”202的值增加同时参数“距离速率”203的值为负的，则将目标24识别为问题目标。应理解，距离202的值增加同时距离速率203的值为负的情形是不合理的。这是由于如果参数“距离”202的值在增加，则其表示参数“距离速率”203的值应该为正的情形。这是由于根据所检测的参数“距离”202的值的改变，目标24距设备100的距离在增加而不是减小。在该实施例中，识别目标功能块205可识别的参数“距离”202的最小增加是0.1m,但是这可以由可校准常数来改变。如果发生这样的情形，则识别问题目标功能块205将与目标Id参数201相关联的“问题目标”标志206设置为值I。因此，该设备认为参数“距离”202的值的改变与参数“距离速率”203的值的改变之间的矛盾是由于目标物体上反射雷达信号的位置的改变而引起的。如果不满足以上条件并且目标没有被识别为问题目标，则问题目标标志206保持
被设置为值零。问题目标标志206的值被提供作为设备的补偿距离功能块210的输入(还参见图3)。补偿距离功能块210被布置成通过基于参数“距离”202和“距离速率”203的值对所测量的距离值进行校正，确定设备100距目标24的真实距离值。因此，如图3所示，参数“距离” 202和“距离速率” 203的值也被提供作为补偿距离功能块210的输入。在图4中示出了识别问题目标功能块205的功能。可以看出，参数“距离”202的值被输入到功能“采样距离” 202S,功能“采样距离” 202S被布置成对参数“距离” 202的连续值进行采样。采样距离功能202S被布置成确定对于所采样的η个最近的值，在每次对值进行采样时参数“距离”202的值是否都增加。如果每次参数“距离”202的值都增加，则采样距离功能202S将标志“距离增力口”2021设置为值1，从而表示参数“距离”202的值增加。如果参数“距离”202的值不是每次都增加，则采样距离功能202S将标志“距离增加” 2021设置为零。在本实施例中，n=3，但是也可以使用其它n值。例如，在一些实施例中，n=1，而在一些其它实施例中，n可以是2、4、5、6或任意其它整数值。参数“距离速率” 203的值被输入到“采样距离速率”功能203S，“采样距离速率”功能203S被布置成对参数“距离速率”203的连续值进行采样。采样距离速率功能203S被布置成确定对于所采样的n个最近的值，在每次对值进行采样时参数“距离速率” 203的值是否都为负的。如果每次参数“距离速率” 203的值都为负的，则采样距离速率功能203S将标志“距离速率为负”203Ν设置为值1。如果参数“距离速率”203的值不是每次都为负，则采样距离速率功能203S将标志“距离速率为负” 203Ν设置为零。因此，应理解，对于n=1，如果参数“距离”202的最近的值从对先前值采样开始增加，则标志“距离增加”2021被设置为值1。如果最近采样的距离速率203的值为负，则标志“距离速率为负”203Ν被设置为1。在n=2的情况下，如果参数“距离” 202的两个最近的采样值中的每个值均表示相对于其紧挨之前的值的增加，则标志“距离增加”2021被设置为值1。如果距离速率203的两个最近的采样值都为负的，则标志“距离速率为负” 203Ν被设置为1。表1示出了直到并且包括最近的采样值(采样编号为s)的参数“距离”202和“距离速率”203的五个连续的值。
权利要求
1.一种用于检测目标物体距主体物体的距离的错误测量的设备，该设备包括: 无线发射装置，用于将具有第一频率的信号从所述主体物体发射到所述目标物体； 检测器装置，用于检测从所述目标物体反射回到所述主体物体的信号部分； 距离确定装置，用于通过参考从所述发射装置到所述检测器装置的所述信号部分的飞行时间，确定所述目标物体距所述主体物体的距离；以及 速率确定装置，用于通过参考所述第一频率与由所述检测器装置检测的反射信号部分的视在频率之间的差，确定距离改变速率， 所述设备被布置成在由所述距离确定装置确定的距离增加而由所述速率确定装置确定的距离改变速率为负的情况下，提供进行了错误的距离测量的指示。
2.根据权利要求1所述的设备，被布置成仅在满足以下进一步要求的情况下才提供进行了错误的距离确定的指示:该进一步要求是所述距离确定装置确定对于在前η次测量，每次进行距离测量时所测量的目标物体的距离相对于前一次测量都表示增加，其中，η是大于或等于I的整数。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述前一次测量是紧挨之前的测量。
4.根据任一上述权利要求所述的设备，被布置成仅在满足以下进一步要求的情况下才提供进行了错误的距离确定的指示:该进一步要求是所述速率确定装置确定对于在前m次测量，每次进行距离测量时所述目标物体的距离改变速率都为负的，其中，m是大于或等于I的整数。
5.根据从属于权利要求2的权利要求4所述的设备，其中，m=n。
6.根据任一上述权利要求所述的设备，其中，以警报的形式向所述设备的用户提供进行了错误的距离测量的指示。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述警报由选自听觉警报、视觉警报和物理警报中的一个来提供。
8.根据任一上述权利要求所述的设备，还包括:距离校正装置，被布置成在基于选自由所述速率确定装置确定的距离改变速率和由所述距离确定装置确定的距离中的至少一个检测到错误的距离测量时，对由所述距离确定装置确定的距离值进行校正。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述距离校正装置被布置成基于由所述速率确定装置确定的距离改变速率的值的积分来对距离值进行校正。
10.根据权利要求9所述的设备，被布置成通过将改变速率的值的积分与最后已知的正确距离值相加来对所述最后已知的正确距离值进行校正。
11.根据任一上述权利要求所述的设备，其中，所述无线发射装置包括用于发射电磁辐射的装置，并且所述检测器装置包括用于检测电磁辐射的装置。
12.根据任一上述权利要求所述的设备，其中，所述无线发射装置包括雷达发射器。
13.根据任一上述权利要求所述的设备，其中，所述无线发射装置包括用于发射声辐射的装置，并且所述检测器装置包括用于检测声辐射的装置。
14.根据任一上述权利要求所述的设备，其中，所述无线发射装置包括用于发射超声辐射的装置，并且所述检测器装置包括用于检测超声辐射的装置。
15.一种安装有根据任一上述权利要求所述的设备的机动车。
16.根据权利要求15所述的机动车，被配置成:其中，所述设备被布置成在所述目标物体距作为所述机动车的所述主体物体的距离下降到预定阈值以下时，触发选自听觉警报、视觉警报、物理警报和施加制动中的一个或多个。
17.—种检测目标物体距主体物体的距离的错误测量的方法，所述方法包括: 由无线发射装置将具有第一频率的信号从所述主体物体发射到所述目标物体； 由检测器装置检测从所述目标物体反射回到所述主体物体的信号部分； 由控制装置通过参考从所述发射装置到所述检测器装置的所述信号部分的飞行时间来确定所述目标物体距所述主体物体的距离；以及 由所述控制装置通过参考所述第一频率与由所述检测器装置检测的反射信号部分的视在频率之间的差来确定距离改变速率；以及 如果所确定的距离增加同时所确定的距离改变速率为负的，则提供进行了错误的距离测量的指示。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，提供进行了错误的距离确定的指示的步骤进一步包括:如果所述距离确定装置确定对于在前η次测量，每次进行距离测量时所测量的目标物体的距离都表示相对于前一次测量的增加，同时所确定的距离改变速率为负的，则提供所述指示，其中，η是大于或等于I的整数。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述前一次测量是紧挨之前的测量。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中，提供进行了错误的距离确定的指示的步骤进一步包括如果满足以下进一步要求则提供所述指示:所述进一步要求是所述速率确定装置确定对于在前m次测量，每次进行距离测量时所述目标物体的距离改变速率都为负的，其中，m是大于或等于I的整数。
21.根据从属于权利要求18的权利要求20所述的方法，其中，m=n。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中，提供进行了错误的距离测量的指示的步骤包括向所述设备的用户提供警报。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，提供警报的步骤包括提供选自听觉警报、视觉警报和物理警报中的一个的步骤。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，还包括以下步骤:当基于选自由所述速率确定装置确定的距离改变速率和由所述距离确定装置确定的距离中的至少一个检测到错误的距离测量时，提供校正后距离值。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，提供校正后距离值的步骤包括以下步骤:基于由所述速率确定装置确定的距离改变速率的值的积分，对距离值进行校正。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，提供校正后距离值的步骤包括以下步骤:通过将距离改变速率的值的积分与最后已知的正确距离值相加，对所述最后已知的正确距离值进行校正。
27.根据权利要求17至26中任一项所述的方法，其中，由所述发射器发射的信号是电磁信号。
28.根据权利要求17至27中任一项所述的方法，其中，由所述发射器发射的信号是雷达信号。
29.根据权利要求17至28中任一项所述的方法， 其中，由所述发射器发射的信号是声辐射信号。
30.根据权利要求17至29中任一项所述的方法，其中，由所述发射器发射的信号是超声福射信号。``
全文摘要
本发明实施例提供了用于检测目标物体20距主体物体(5)的距离的错误测量的设备(100)，该设备包括无线发射装置(111)，用于将具有第一频率的信号(111S)从主体物体(5)发射到目标物体(20)；检测器装置(113)，用于检测从目标物体(20)反射回到主体物体(5)的信号部分(113S)；距离确定装置(131)，用于通过参考从发射装置(111)到检测器装置(113)的信号(111S)的所述部分(113S)的飞行时间，确定目标物体(20)距主体物体(5)的距离(202)；以及速率确定装置(131)，用于通过参考第一频率与由检测器装置(113)检测的反射信号部分(113S)的视在频率之间的差，确定距离改变速率(203)，设备(100)被布置成在由距离确定装置(131)确定的距离(202)增加同时由速率确定装置(131)确定的距离改变速率(203)为负的情况下，提供进行了错误的距离测量的指示(206)。
文档编号G01S17/93GK103109204SQ201180044831
公开日2013年5月15日 申请日期2011年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者保罗·威多森, 马克·聪德 申请人:捷豹汽车有限公司