專利名稱：用于檢測距離的設(shè)備和用于檢測物體的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測距離的設(shè)備和一種用于檢測物體的設(shè)備。
背景技術(shù)：
迄今已經(jīng)提出通過發(fā)射超聲波和接受其反射波用于測量至反射體的距離的超聲測量設(shè)備。依據(jù)該超聲距離測量設(shè)備，接收信號通過帶通濾波器以僅獲得發(fā)射信號的頻率分量，并且檢測獲得的信號以用于它們的包跡，從而檢測接收信號的上升部分(邊緣部分)。然后，從發(fā)射信號的上升部分測量時間以測量至反射體的距離。
進(jìn)一步已知脈沖壓縮方法，其中通過調(diào)制被發(fā)射的脈沖信號的頻率或相位獲得調(diào)制信號，接收其反射波，并且獲得對調(diào)制信號的相關(guān)性(自相關(guān)性)以壓縮接收信號的脈沖寬度(例如，見非專利文獻(xiàn)1Akira UMEDA和其它12人，“Report of Study Committee on theFacial Dectection of a Static Structure by using an UltrasonicSensor”，3-2-6 Ultrasonic Signal Processing，第50-60頁，[在線式]，1992年6月1日，F(xiàn)oundation Nihon Plant MaintenabceAssociation，retrieved 2004年5月24日，<URLhttp//www，jipm.or.jp/giken/houkoku/index.htm>)。
在上面?zhèn)鹘y(tǒng)的超聲距離測量設(shè)備中，獲得的發(fā)射信號的頻率分量通過帶通濾波器，使去除通過帶通濾波器的頻率分量中的噪聲分量很困難。因此，不能接收具有好信噪SN比的信號。
此外，依據(jù)上面的脈沖壓縮方法，期望SN比中的提高至一定程度以用于靜態(tài)物體(其不是運(yùn)動的)，但不能順利地壓縮脈沖以用于被不是均勻運(yùn)動的物體反射的接收信號。這是因?yàn)槲矬w均勻移動時，通過多普勒效應(yīng)移位反射波的接收信號的頻率。因此，當(dāng)壓縮脈沖時，相對于調(diào)制信號不能保持相關(guān)性，并且結(jié)果，不能如期望地壓縮接收信號的脈沖寬度。

發(fā)明內(nèi)容
針對上面的問題實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且它的目的是提供一種用于檢測距離的設(shè)備和用于檢測物體的距離的設(shè)備，其能夠提高接收信號的信噪比。
依據(jù)第一方面的用于檢測距離的設(shè)備包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；發(fā)射器/接收器裝置，其用于通過以由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號激勵壓電元件發(fā)射發(fā)射波和接收其反射波；正弦波發(fā)生裝置，其用于形成與用于激勵壓電元件的脈沖信號的頻率同步的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置產(chǎn)生的正弦波信號正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號，并產(chǎn)生解調(diào)信號；以及距離檢測裝置，基于由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號和由正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的解調(diào)信號，其用于檢測至物體的距離。
通過發(fā)射器/接收器裝置發(fā)射的發(fā)射波和其反射波具有近似相同的頻率分量，也就是通過利用與用于激勵壓電元件的脈沖信號同步的頻率的正弦波信號正交解調(diào)反射波的信號。例如，當(dāng)脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生作為色同步(脈沖)信號的角頻率(ω)的脈沖信號f[t]并通過色同步信號激勵壓電元件時，通過下面的公式(1)表示通過激勵壓電元件發(fā)射的發(fā)射波信號的基波分量。在下面的公式(1)中，(θ)表示在通過沿著被檢測的物體反射的發(fā)射波的通道傳播和接收發(fā)射波時形成的相位差。
發(fā)射波＝f[t]×cos(ωt+θ)...(1)如果利用角頻率(ω1)的正弦波信號，通過正交解調(diào)裝置正交解調(diào)具有近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波信號，通過下面的公式(2)表示獲得的解調(diào)信號，解調(diào)信號＝f[t]×cos(ωt+θ)×cos(ω1t)+j{f[t]×cos(ωt+θ)×-sin(ω1t)}＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ+ω1t)+cos(ωt+θ-ω1t)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ+ω1t)+sin(-ωt-θ+ω1t)}...(2)當(dāng)用角頻率(ω1)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)，以分離成用于正弦波信號的同相分量(I)和正交分量(Q)(賦予j的項)的形式獲得解調(diào)信號。
在此，當(dāng)通過利用與通過正弦波信號發(fā)生裝置形成的脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率(ω1＝ω)的正弦波信號，通過正交解調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，通過下面的公式(3)表示解調(diào)信號，解調(diào)信號＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ+ωt)+cos(ωt+θ-ωt)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ+ωt)+sin(-ωt-θ+ωt)}＝(1/2)×f[t]×{cos(2ωt+θ)+cos(θ)}-(1/2)×j{sin(2ωt+θ)+sin(-θ)}...(3)如果通過利用具有正交解調(diào)裝置的函數(shù)的低通濾波器(LPF)，從由上面的公式(3)表示的解調(diào)信號去除兩倍大于角頻率(ω)的頻率的分量，通過下面的公式(4)表示來自LPF的輸出，LPF輸出＝(1/2)×f[t]×+cos(θ)+j(1/2)×sin(θ)＝A×f{t}×ejθ...(4)其中A是常量。
如上面所述，以與用于振蕩壓電元件的脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號正交解調(diào)近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的信號，從而去除兩倍高的包括在解調(diào)信號中的頻率的分量，因此，以獲得具有相位差(θ)和盡可能大的(1/A)次數(shù)的振幅的脈沖信號f[t]。
例如，參照圖5B，其說明了由同相分量(I)的信號和正交分量(Q)的信號構(gòu)成的復(fù)平面(IQ平面)，從中去除了兩倍高的頻率分量的解調(diào)信號變成在圖5A中發(fā)射短脈沖的部分中始終表示相同方向(IQ平面上的點(diǎn))的向量。
因此，以預(yù)定采樣頻率對正交解調(diào)信號采樣一段時間，該段時間等于發(fā)射發(fā)射波的部分，并且相加采樣和解調(diào)信號(向量相加)以用于每個同相分量和正交分量，從而獲得成比例于如圖6A所示的加法次數(shù)的長度(大小)的向量。
例如，參照圖7，向量的相加意味著繪制來自每次采樣結(jié)果的10次采樣的相加結(jié)果。如圖7所示，加法的繪制結(jié)果假定當(dāng)采樣結(jié)果已經(jīng)上升時的時間(ta)處的最大值。根據(jù)在發(fā)射波的開始發(fā)射時間和當(dāng)加法的繪制結(jié)果變成最大時的時間之間的時差檢測到物體的距離。
另一方面，通過利用不與短脈沖信號同步的角頻率(ω1)的正弦波信號正交解調(diào)獲得的解調(diào)信號表示在如圖5C所示的IQ平面上的不同方向的向量。例如，當(dāng)角頻率(ω1)小于角頻率(ω)時，IQ平面上表示的向量以作為中心的原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。因此，盡管如圖6B中所示的相加，向量的相加結(jié)果也不會變成大的向量。
換句話說，以與用于激勵壓電元件的脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號正交解調(diào)近似與發(fā)射波相同的頻率分量的反射波的信號，從中移除兩倍高的頻率分量的解調(diào)信號相加它們的向量，并通過利用向量被加起來的解調(diào)信號檢測物體，以通過利用具有提高的SN比的解調(diào)信號檢測至物體的距離。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面的用于檢測距離的設(shè)備包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；發(fā)射器/接收器裝置，其用于通過以由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號激勵壓電元件發(fā)射發(fā)射波和接收其反射波，發(fā)射器/接收器裝置包括在接收反射波時產(chǎn)生振蕩的振蕩器；正弦波發(fā)生裝置，其用于形成近似等于振蕩單元的共振頻率的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號，并產(chǎn)生解調(diào)信號；以及距離檢測裝置，基于由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號和由正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的解調(diào)信號，用于檢測至物體的距離。
通常，預(yù)先設(shè)置從激勵發(fā)射器/接收器裝置發(fā)射的發(fā)射波的頻率，使其與振蕩單元的共振頻率一致，從而使發(fā)射器/接收器裝置中的振蕩單元有效地接收反射波。因此，通過利用具有近似等于振蕩單元的共振頻率的頻率的正弦波正交解調(diào)反射波信號，可以預(yù)期得到和第一方面的用于檢測距離的設(shè)備中相同的作用和效果。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于檢測距離的設(shè)備，正交解調(diào)裝置產(chǎn)生解調(diào)信號，其包括用于包括在反射波信號中的正弦波的同相分量和正交分量的不同分量；提供解調(diào)信號加法裝置，其用于在等于從開始發(fā)射發(fā)射波直至其結(jié)束的發(fā)射時間的一段時間中，相加包括同相分量和通過正交解調(diào)裝置輸出的正交分量的解調(diào)信號；以及通過利用包括由解調(diào)信號加法裝置相加的同相分量和正交分量的解調(diào)信號，距離檢測裝置檢測至物體的距離。
通過相加在等于如上面所述的發(fā)射波的發(fā)射時間的一段時間內(nèi)的正交解調(diào)信號，在相加之后可以解調(diào)信號的SN比。結(jié)果，通過利用具有提高的SN比的解調(diào)信號可以檢測至物體的距離。
依據(jù)本發(fā)明的第四方面的用于檢測距離的設(shè)備，正交解調(diào)裝置產(chǎn)生具有用于包括在反射波信號中的正弦波信號的同相分量和正交分量的不同分量的解調(diào)信號；提供解調(diào)信號獲得裝置，其用于獲得每隔一定時間由正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的解調(diào)信號；提供解調(diào)信號減法裝置，其用于通過解調(diào)信號獲得裝置計算在一次獲得的同相分量、包括正交分量的解調(diào)信號、這次得到的同相分量和用于每個分量的包括正交分量的解調(diào)信號之間的差分向量；提供解調(diào)信號加法裝置，其用于在等于從開始發(fā)射發(fā)射波直至其結(jié)束的發(fā)射時間的一段時間內(nèi)，相加通過解調(diào)信號減法裝置計算的差分向量；以及利用通過解調(diào)信號加法裝置相加的差分向量的和的解調(diào)信號，距離檢測裝置檢測至物體的距離。
例如，當(dāng)反射發(fā)射波的物體處于運(yùn)動中，將角頻率(ω2)的頻率分量加入通過被多普勒效應(yīng)影響的發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波中。通過正交解調(diào)裝置正交解調(diào)被多普勒效應(yīng)影響的反射波，并且解調(diào)信號通過具有正交解調(diào)裝置作用的LPF。即，通過下面的公式(5)表示對公式(4)的LPF的輸出在IQ平面上相加項ejω2t和旋轉(zhuǎn)向量ejω2，LPF輸出＝A×f[t]×ejθ×ejω2t...(5)然而當(dāng)反射體處于均勻的運(yùn)動，角頻率(ω2)假定為一恒定值，并且如下面的公式(6)可以重新書寫上面的公式(5)，LPF輸出＝A×f[t]×ejθ×ejω2t＝A×f[t]×ejθ×ejθ(t)...(6)在此，通過下面的公式(7)可以表示通過解調(diào)信號減法裝置獲得上次產(chǎn)生的輸出信號和這次產(chǎn)生的輸出之間的差，檢測的差＝A1×f[t]×ejθ×ejθ[t]/{A2×f[t]×ejjθ×ejθ[t+1]}＝A3×ej{θ[t]-θ[t+1]}＝A3×ejθ2...(7)如上面所述，具有差分的解調(diào)信號產(chǎn)生IQ平面上相位(θ2)的方向上的向量(差分向量)。通過相加向量至解調(diào)信號加法裝置獲得的差分向量，因此，即使在反射體處于均勻運(yùn)動中時也可以提高解調(diào)信號的SN比。
依據(jù)本發(fā)明的第五方面的用于檢測距離的設(shè)備，解調(diào)信號加法裝置相加包括通過同相分量的解調(diào)信號和通過正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的正交分量，或者相加通過解調(diào)信號減法裝置計算的差分向量。
當(dāng)該處理不通過第四方面的用于檢測距離的設(shè)備執(zhí)行相加差分向量，或者當(dāng)相加差分向量來執(zhí)行處理時，當(dāng)反射體加速時，不在IQ平面上的預(yù)定方向上產(chǎn)生向量但在IQ平面上轉(zhuǎn)向。通過在短于發(fā)射時間的一段時間內(nèi)相加向量，因此，可以壓縮向量的方向以位于預(yù)定范圍，并因此可將解調(diào)信號的SN比提高至一定程度。
依據(jù)本發(fā)明的第六方面的用于檢測距離的設(shè)備，提供用于改變發(fā)射的時間發(fā)射時間改變裝置，并且解調(diào)信號加法裝置相加包括通過同相分量和通過正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的正交分量的解調(diào)信號，或者在等于或短于通過發(fā)射時間改變裝置改變的發(fā)射時間的一段時間內(nèi)相加通過解調(diào)信號減法裝置計算的差分向量。這使基于被改變的發(fā)射時間在一段時間內(nèi)相加向量成為可能。
依據(jù)第七方面的用于檢測距離的設(shè)備，發(fā)射器/接收器裝置每隔一定時間被重復(fù)切換地發(fā)射發(fā)射波和接收反射波；提供存儲裝置，其用于存儲解在每個周期內(nèi)調(diào)信號加法裝置相加的解調(diào)信號，其中發(fā)射器/接收器裝置發(fā)射發(fā)射波和接收其反射波；提供解調(diào)信號平均裝置，其用于平均通過存儲裝置存儲的多個周期量的解調(diào)信號；以及距離檢測裝置通過利用由解調(diào)信號平均裝置平均的解調(diào)信號檢測至物體的距離。這穩(wěn)定了距離的檢測。
依據(jù)第八方面的用于檢測距離的設(shè)備，基于用于開始發(fā)射發(fā)射波的時間和當(dāng)解調(diào)信號的信號電平變成大于預(yù)定電平的時間之間的時間差分，距離檢測裝置檢測至物體的距離。這使通過利用具有提高的SN比的解調(diào)信號檢測至物體的距離成為可能，以減小解調(diào)信號的信號電平，并因此降低電源的損耗，并延長至被檢測物體的距離。
依據(jù)第九方面的用于檢測物體的設(shè)備包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；調(diào)制裝置，通過調(diào)制由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號，用于產(chǎn)生調(diào)制信號；發(fā)射器/接收器裝置，其用于發(fā)射通過調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制信號作為發(fā)射波，并用于接收其反射信號；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并用于壓縮接收信號；以及物體檢測裝置，其用于基于被壓縮的發(fā)射信號和接收信號檢測物體；其中，在獲得相關(guān)性中，脈沖壓縮裝置在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)信號相乘接收信號，對于每個調(diào)制單元運(yùn)算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個調(diào)制單元計算的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)性。
如上面所述，已知通過由調(diào)制被發(fā)射的脈沖信號的頻率或相位獲得調(diào)制信號的脈沖壓縮方法，接收其反射波，并獲得對調(diào)制信號的相關(guān)性(自-相關(guān)性)，以壓縮接收信號的脈沖寬度。
該脈沖壓縮方法是基于用于檢測靜態(tài)物體(不是運(yùn)動的)的先決條件，并且其不能夠順利地壓縮被處于均勻運(yùn)動中的物體反射的波的信號。這是因?yàn)槲矬w是均勻的移動，由多普勒效應(yīng)影響的反射波的信號的頻率被移位。在壓縮脈沖中，因此，相對于調(diào)制信號不保持相關(guān)性，并因此不能順利地壓縮接收信號的脈沖寬度。
考慮到該問題，在相對于解調(diào)信號獲得相關(guān)性中，脈沖壓縮裝置在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)信號相乘接收信號，對于每個調(diào)制單元運(yùn)算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量。這樣，獲得的來自先前相乘結(jié)果的差分向量偏移當(dāng)物體處于均勻運(yùn)動時由多普勒效應(yīng)引起的接收信號的頻率中的移位量。
因此，相加來自偏移的頻率的移位量的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得對調(diào)制信號的相關(guān)性，因此，即使在物體處于均勻運(yùn)動中，在檢測靜態(tài)物體的情況下也可以順利地壓縮脈沖。結(jié)果可以在檢測處于均勻運(yùn)動的物體的時候提高接收信號的SN比。
在依據(jù)第十方面的計算差分向量中，計算來自相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果的差分向量，以更正確地偏移通過多普勒效應(yīng)引起的接收信號的頻率的移位量。
在依據(jù)第十一方面的用于檢測物體的設(shè)備中，通過調(diào)制發(fā)射波的振幅、頻率或相位的至少任意一個，調(diào)制裝置產(chǎn)生調(diào)制信號。這使調(diào)制發(fā)射波的振幅、頻率或相位成為可能。
依據(jù)第十二方面的用于檢測物體的設(shè)備包括用于產(chǎn)生由包括多個脈沖的多個脈沖序列組成的發(fā)射信號的發(fā)射信號發(fā)生裝置；調(diào)制裝置，依據(jù)通過用于發(fā)射信號的每個脈沖序列的多個符號的組合組成的符號序列，通過數(shù)字調(diào)制通過發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號的振幅、頻率或相位的至少一個產(chǎn)生調(diào)制信號；發(fā)射器/接收器裝置，其用于發(fā)射通過調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制信號作為發(fā)射波，并用于接收其反射信號；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并用于壓縮接收信號；以及物體檢測裝置，其用于基于被壓縮的發(fā)射信號和接收信號檢測物體。
通過發(fā)射已被數(shù)字調(diào)制的發(fā)射信號并且壓縮反射波的接收信號，本發(fā)明提高了接收信號的SN比。例如，當(dāng)在發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生作為發(fā)射信號的角頻率(ω)的脈沖信號f[t]并發(fā)射發(fā)射信號時同時數(shù)字調(diào)制其相位，通過下面的公式(8)表示發(fā)射波的基波分量，發(fā)射波＝f[t]×cos(ωt+θ[t])...(8)其中θ[t]是表示相位調(diào)制分量的函數(shù)。
如果通過利用角頻率(ω1t+θ2)的正弦波信號正交解調(diào)具有近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的接收信號，并將其分離成解調(diào)信號的同相分量和正交分量，解調(diào)信號變成如通過下面的公式(9)表示，解調(diào)信號＝f[t]×cos(ωt+θ[t])×cos(ω1t+θ2)+j{f[t]×cos(ωt+θ[t])×-sin(ω1t+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ω1t-θ2)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ω1t+θ2)}...(9)其中θ2是通過沿著由被檢測的物體反射的路徑傳播和接收發(fā)射波時產(chǎn)生的相位差。
當(dāng)以與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率(ω1＝ω)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，通過下面的公式(10)表示解調(diào)信號，解調(diào)信號＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ωt-θ2)-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ωt+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(2ωt+θ[t]+θ2)+cos(θ[t]-θ2)}-(1/2)×j{sin(2ωt+θ[t]+θ2)+sin(-θ[t]+θ2)}...(10)如果通過利用具有正交解調(diào)功能的LPF從通過上面的公式(10)表示的解調(diào)信號去除兩倍大于角頻率(ω)的頻率的分量時，通過下面的公式(11)表示來自LPF的輸出，LPF輸出＝(1/2)×f[t]×+cos(θ[t]-θ2)+j(1/2)×sin(θ[t]-θ2)＝A×f{t}×ej(θ[t]-θ2)...(11)其中A是常量。
如上面所述，通過利用與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)，和從其中去除兩倍于包含在解調(diào)信號中的頻率的分量以拾取接收信號的振幅(A)分量和相位分量(θ[t]-θ2)。拾取接收信號的振幅分量和相位分量的方法不局限于上面正交解調(diào)的一種。
在此，為了獲得從LPF輸出的接收信號和解調(diào)信號之間的相關(guān)性，在不同于相對接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，并相加相乘結(jié)果，并依據(jù)下面的公式(12)平均相加結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×ej(θ[t]-θ2)×e-jθ[t]}＝(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}...(12)其中N是符號序列的多個符號(調(diào)制單元)。
如果在包括同相分量(I)和正交分量(Q)的復(fù)平面(IQ平面)上示出上面的公式12的計算結(jié)果，獲得在圖13A中的發(fā)射發(fā)射信號的部分中的如圖13C所示的預(yù)定方向(IQ平面上的一點(diǎn))上的向量。此外，通過相加和平均相乘結(jié)果，獲得大小成比例于加法次數(shù)的向量。如用于包含在接受信號中的噪聲，另一方面，甚至在接收信號的頻率近似等于發(fā)射波時，接受的噪聲信號和調(diào)制信號之間沒有相關(guān)性。如圖13D所示，因此噪聲在IQ平面上變得隨機(jī)，并且其向量是小的。
圖11說明了用于獲得從LPF輸出的接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性的相關(guān)性濾波器的功能性組成。相關(guān)性濾波器用于獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并且它的功能和執(zhí)行上面的公式(12)的計算處理的相同。即，相關(guān)性濾波器在不同于相對接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，并相加相乘結(jié)果和平均該相加結(jié)果以獲得相關(guān)值。通過利用如上面所述的相關(guān)性濾波器獲得相關(guān)值，在表示相關(guān)性的程度的相關(guān)值中的峰值和不是峰值的相關(guān)值(也就是旁瓣)之間區(qū)別差分。
通過發(fā)射數(shù)字調(diào)制作為發(fā)射波的脈沖信號的符號獲得的調(diào)制信號并通過利用符號壓縮其反射波的接收信號。可能提高反射波的接收信號的SN比。
依據(jù)第十三個方面的用于檢測物體的設(shè)備，在獲得相關(guān)性中，脈沖壓縮裝置在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)信號相乘接收信號，對于每個調(diào)制單元運(yùn)算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量，對于每個調(diào)制單元相加計算的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)性。
例如，當(dāng)壓縮由處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號時，通過多普勒效應(yīng)影響的反射波的接收信號的頻率被移位，如通過下面的公式(13)表示獲得結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t]}...(13)其中Δθ[t]是表示由于多普勒頻移在相位中的變化的函數(shù)。
這意味著如圖15A所示，當(dāng)波在對應(yīng)于用于發(fā)射脈沖信號(f[t])的部分的一段時間內(nèi)被接收時，將由于多普勒頻移的相位變化量加入壓縮脈沖的步驟中，與此，接收信號的向量在IQ平面上轉(zhuǎn)向，使順利壓縮接收信號的脈沖寬度變得困難。
為了獲得通過處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號和如通過下面的公式(14)表示的調(diào)制信號之間的相關(guān)性，因此，該實(shí)施例的相關(guān)性濾波器在不同于相對接收信號的時間的定時處多次通過對應(yīng)于調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)信號的符號相乘接收信號的符號，對于每個符號計算相乘結(jié)果和的先前相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個符號計算的差分向量，并平均相加結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t-1]}×{A×f[t]×e-(-jθ2)×e-jΔθ[t]}＝(1/N)×∑{A2×f2[t]×ejΔθ}...(14)如果在如圖15B說明的IQ平面上示出依據(jù)上面的公式(14)計算的結(jié)果，在圖13A中的發(fā)射脈沖信號的部分中顯示預(yù)定相位差(θ2)，也就是顯示具有大小成比例于加法次數(shù)的向量。
圖12說明了基于向量差分獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性的相關(guān)性濾波器的功能組成。相關(guān)性濾波器用于獲得接收信號和調(diào)制信號之間的符號的相關(guān)性，并具有執(zhí)行上面的公式14的計算處理的功能。即，相關(guān)性濾波器在不同于相對接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，對于每個符號計算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個符號計算的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)值。
如上面所述，差分相關(guān)性濾波器通過利用差分向量獲得相關(guān)值，以區(qū)別表示相關(guān)性的程度的相關(guān)值中的峰值和不是峰值(也就是旁瓣)的相關(guān)值之間的差分。結(jié)果，提高了接收信號的SN比。
甚至通過接收被靜態(tài)物體反射的波的信號，如通過差分向量獲得通過相關(guān)性濾波器的相關(guān)值、依據(jù)公式(15)計算的獲得結(jié)果，
(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}→(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}×{A×f[t]×e-(-jθ2)}＝(1/N)×∑{A2×f2[t]×ejθ}＝A2×f2[t]...(15)如果在IQ平面上示出依據(jù)公式15的計算結(jié)果，在IQ平面上獲得表示如圖14中說明的I-軸上的點(diǎn)的向量。因此，即使在檢測靜態(tài)物體時，也可以提高接收信號的SN比。
在依據(jù)第十四方面的計算差分向量中，根據(jù)相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果計算差分向量，以更正確地偏移由多普勒效應(yīng)引起的接收信號的頻率的移位量。
依據(jù)第十五方面的用于檢測物體的設(shè)備，脈沖壓縮裝置包括用于檢測差分向量的相位的相位檢測裝置，而物體檢測裝置基于通過相位檢測裝置檢測的相位檢測相對于物體的速度。
通常，例如，當(dāng)利用超聲聲波定位儀檢測相對于物體的速度和對物體的距離上的變化時，至少兩次接收被物體反射的波，并且從接收信號的時間的差中檢測數(shù)據(jù)。根據(jù)第十五方面，其特征在于，通過僅一次接收反射波可能檢測相對于物體的速度和對物體的距離上的變化。
即，根據(jù)差分向量的相位(Δθ)和通過調(diào)制裝置調(diào)制發(fā)射信號的速率獲得在IQ平面上一次旋轉(zhuǎn)(360度)差分向量的相位需要的時間。因此，從時間倒數(shù)中獲得多普勒頻移量的頻率(Δf)。將這樣獲得的多普勒頻移量的頻率(Δf)施加至下一個公式以獲得反射體的相對速度(V)。在下面的公式(16)中，C表示聲音的速度(當(dāng)發(fā)射波為電磁波時光的速度)，而fp表示發(fā)射波的頻率。
V＝Δfp×C/f...(16)如上面所述，被物體反射的波不是多次而是一次被接收，以從接收信號的差分向量的相位檢測相對于物體的速度。參照圖15B，允許從其中差分向量在IQ平面上旋轉(zhuǎn)的方向檢測物體是否接近或遠(yuǎn)離(檢測至物體的距離上的變化)。
依據(jù)第十六方面的用于檢測物體的設(shè)備，脈沖壓縮裝置包括用于檢測差分向量的相位的相位檢測裝置，而物體檢測裝置基于通過相位檢測裝置檢測的至少兩個差分向量之間的相位差檢測物體的加速或減速。
如上面所述，根據(jù)差分向量的相位檢測相對于物體的速度，使可能基于至少兩個差分向量之間的相位差并基于調(diào)制速率檢測反射體的加速和減速。
依據(jù)第十七方面的用于檢測物體的設(shè)備，發(fā)射器/接收器裝置包括共振類型傳聲器，其驅(qū)動壓電元件以伴隨其激勵共振，而調(diào)制裝置通過調(diào)制發(fā)射信號的相位產(chǎn)生調(diào)制信號以激勵壓電元件。這使得有可能調(diào)制從共振類型傳聲器發(fā)射的發(fā)射波的相位。
依據(jù)第十八方面的用于檢測物體的設(shè)備，發(fā)射信號發(fā)生裝置包括控制裝置，其用于基于共振類型傳聲器的振蕩特性和組成符號序列的符號的組合，控制用于連續(xù)產(chǎn)生發(fā)射信號的持續(xù)時間。
依據(jù)第十九方面的用于檢測物體的設(shè)備，調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，控制裝置控制持續(xù)時間，從而近似在通過先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號振蕩的共振類型傳聲器的振蕩會聚之后，產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號，因此基于可從共振類型傳聲器發(fā)射的符號，具有相位的發(fā)射波可以變化。
依據(jù)第二十方面的用于檢測物體的設(shè)備，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有大于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
因此，不必等待共振類型傳聲器的振蕩會聚可以產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號，并且可以提高調(diào)制的速率。結(jié)果，可以縮短脈沖序列的時間間隔，并且在檢測至物體的距離中可以提高距離的分辨率。
依據(jù)第二十一方面的用于檢測物體的設(shè)備當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生等于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
例如，在從共振傳聲器發(fā)射的波的振幅達(dá)到飽和點(diǎn)之前重復(fù)相位調(diào)制中，如果輸出和先前符號相同的符號的調(diào)制信號，發(fā)射波的振幅增大以變成不再和其他符號的振幅相同。
因此，當(dāng)產(chǎn)生和先前符號相同的符號的調(diào)制信號時，產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的脈沖序列的調(diào)制信號。即，產(chǎn)生包含不產(chǎn)生脈沖的空白部分的脈沖序列的調(diào)制信號。這使保持恒定的發(fā)射波的振幅成為可能。
依據(jù)二十二方面的用于檢測物體的設(shè)備，在產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號中，調(diào)制信號在產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。
通常，伴隨壓電元件的激勵共振的傳聲器具有用于相位調(diào)制的低共振速度。通過考慮低共振速度，因此，在產(chǎn)生不同于先前符號的脈沖序列的符號的脈沖序列的調(diào)制信號中，在輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前，逐漸改變先前符號的脈沖序列中脈沖的相位以假定一理想相位。因此，共振傳聲器發(fā)射在合適定時處調(diào)制相位的超聲波。
依據(jù)第二十三方面的用于檢測物體的設(shè)備，脈沖壓縮裝置獲得表示接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，并且調(diào)制裝置利用由組合符號組成的符號序列，其中由脈沖壓縮裝置獲得的旁瓣電平的相關(guān)值不大于一個符號一致的量或在相關(guān)值的峰值之前的旁瓣電平不大于一個符號一致的量。
當(dāng)檢測至物體的距離時，例如通過利用產(chǎn)生相關(guān)值的峰值的時間實(shí)現(xiàn)檢測。因此，假定峰值之后的旁瓣電平的大小不影響距離的檢測。即，通過利用由組合符號組成的符號序列可以檢測距離，其中在假定至少在相關(guān)值的峰值之前的旁瓣電平不大于一個符號一致的量。
依據(jù)第二十四方面的用于檢測物體的設(shè)備，脈沖壓縮裝置獲得表示接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，并且，當(dāng)獲得相關(guān)值作為來自通過脈沖壓縮裝置計算的差分向量的符號序列時，調(diào)制裝置利用由不同于不計算差分向量獲得相關(guān)值時的符號序列的組合符號組成的符號序列。
圖16A說明了在不利用差分向量獲得相關(guān)值時能夠抑制旁瓣電平的符號序列的符號組合，其不同于在圖16B所示的在利用差分向量獲得相關(guān)值時能夠抑制旁瓣電平的符號序列的符號組合。
因此，在通過利用差分向量獲得相關(guān)性中，使用由與在不利用差分向量獲得相關(guān)值時的情況下的符號序列不同的符號組合組成的符號序列，這使在利用差分向量獲得相關(guān)值時抑制旁瓣電平成為可能。
依據(jù)第二十五方面的用于檢測物體的設(shè)備，包括一致程度確定裝置，其用于確定關(guān)于在脈沖壓縮中計算的每個差分向量的方向的一致程度，并且物體檢測裝置通過利用由一致程度確定裝置確定的接收信號檢測物體，以具有關(guān)于差分向量的方向的高的一致程度。
如上面所述，基于通過處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號的差分向量具有用于如圖15B所示的發(fā)射發(fā)射信號的部分中的IQ平面上的恒定相位(Δθ)。當(dāng)物體的速度非常低，差分向量變成如圖17B所示的表示在用于發(fā)射發(fā)射信號的部分中的I-軸上的點(diǎn)。當(dāng)接收的信號包含噪聲，另一方面，差分向量是不會集中于如圖17A所示的I-軸上一點(diǎn)的一組差分向量。
因此，IQ平面上的一組差分向量的方向可被用作接收信號的可靠性程度的指標(biāo)。因此，通過確定關(guān)于IQ平面上一組差分向量的方向的一致程度，通過利用具有高可靠性程度的接收信號可以檢測物體。
依據(jù)第二十六方面的用于檢測物體的設(shè)備，一致程度確定裝置包括差分合成向量計算裝置，其用于計算由合成差分向量得到的差分合成向量，并通過由差分合成向量計算裝置，計算的差分合成向量的相痊、同相分量的符號或同相分量和正交分量的絕對值的大小的任何一個進(jìn)行確定。
這樣，通過利用通過合成差分向量組而得到的差分合成向量的相位、同相分量的符號或同相分量和正交分量的絕對值大小的任何一個，通過確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度，可以確定接收信號是否具有高程度可靠性。
依據(jù)第二十七方面的用于檢測物體的設(shè)備，一致程度確定裝置在差分合成向量的同相分量的符號為正時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。通過確定差分合成向量的同相成分的符號是否是正的，允許確定差分合成向量是±90范圍內(nèi)的方向中的一個。結(jié)果可以容易地確定一致程度。
依據(jù)第二十八方面的用于檢測物體的設(shè)備，一致程度確定裝置在差分合成向量的同相分量的絕對值大于正交分量的絕對值時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。通過比較差分合成向量的同相分量的絕對值大小和正交分量的絕對值的大小，允許確定差分合成向量是否是±45度范圍內(nèi)的方向中的一個向量。結(jié)果，就不需要計算對于每個差分向量的相位。
依據(jù)第二十九方面的用于檢測物體的設(shè)備，一致程度確定裝置基于一致的差分向量的多個符號確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。這樣基于各個差分向量的符號確定接收信號是否具有高程度的可靠性。
依據(jù)第三十方面的用于檢測物體的設(shè)備，一致程度確定裝置在具有同相分量的正符號的差分向量的個數(shù)大于預(yù)定個數(shù)時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。這樣基于具有同相分量的正符號的差分向量的個數(shù)，允許確定±90度范圍內(nèi)的方向中的差分向量的個數(shù)。
依據(jù)第三十一方面的用于檢測物體的設(shè)備，一致程度確定裝置在具有同相分量的絕對值大于正交分量的絕對值的差分向量的個數(shù)大于預(yù)定個數(shù)時，確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。
通過比較差分合成向量的同相分量的絕對值大小和正交分量的絕對值大小，可以確定在±45度范圍內(nèi)的方向中差分向量的個數(shù)。
依據(jù)第三十二方面的用于檢測物體的設(shè)備包括正弦波發(fā)生裝置，其用于產(chǎn)生與發(fā)射信號的頻率同步的頻率或近似等于共振類型傳聲器的共振頻率的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號，正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的接收信號，并產(chǎn)生解調(diào)接收信號的同相分量和正交分量；其中脈沖壓縮裝置壓縮通過正交解調(diào)裝置解調(diào)的接收信號。
通過利用與發(fā)射信號的頻率同步的頻率的正弦波信號或近似等于共振類型傳聲器的共振頻率的頻率的正弦波信號正交解調(diào)接收信號，可以壓縮具有提高的SN比的接收信號。
依據(jù)第三十三方面的用于檢測物體的設(shè)備，當(dāng)一致程度確定裝置確定關(guān)于多個差分向量的一個方向的一致程度是高時，當(dāng)接收信號的振幅大于預(yù)定電平，通過利用接收信號，物體檢測裝置檢測物體。
通過考慮確定的接收信號的振幅電平以具有如上面所述的高程度可靠性，允許通過利用具有高程度可靠性的接收信號檢測物體。
依據(jù)第三十四方面，用于檢測物體的設(shè)備包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；調(diào)制裝置，通過調(diào)制由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號產(chǎn)生調(diào)制信號；發(fā)射器/接收器裝置，其用于發(fā)射通過調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制信號作為發(fā)射波，并用于接收其反射波；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并用于壓縮發(fā)射波的接收信號；以及物體檢測裝置，其用于基于被壓縮的發(fā)射信號和接收信號檢測物體；其中，脈沖壓縮裝置包括多普勒頻移校正裝置，其通過利用用于校正接收信號中的多普勒頻移的校正信號來校正反射波的接收信號中的多普勒頻移；以及其中脈沖壓縮裝置在已通過多普勒頻移校正裝置校正多普勒頻移之后確定解調(diào)信號和接收信號之間的相關(guān)性，并基于其結(jié)果壓縮其脈沖。
如上面所述，壓縮脈沖的傳統(tǒng)方是基于用于檢測靜態(tài)物體(其不是處于運(yùn)動)，的先決條件，其法不能夠順利地壓縮被處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號。
這是由于當(dāng)物體處于均勻的運(yùn)動，由于多普勒效應(yīng)，反射波的接收信號的頻率移位，并且在壓縮脈沖的時候不保持調(diào)制信號的相關(guān)性。結(jié)果，不能順利地壓縮接收信號的脈沖寬度。
針對上面的問題實(shí)現(xiàn)本設(shè)備，并且通過利用用于校正多普勒頻移的校正信號和在多普勒校正之后從調(diào)制信號和接收信號獲得相關(guān)性，通過校正接收信號中的多普勒頻移試圖提高接收信號中的SN比。
例如，當(dāng)發(fā)射信號產(chǎn)生裝置產(chǎn)生作為發(fā)射信號的角頻率(ω)的脈沖信號(f[t])，并在發(fā)射發(fā)射波的同時數(shù)字調(diào)制其相位時，通過下面的公式(17)表示發(fā)射波的基波分量，發(fā)射波＝f[t]×cos(ωt+θ[t])...(17)其中θ[t]是表示相位調(diào)制分量的函數(shù)。
如果通過利用具有角頻率(ω1t+θ2)的正弦波信號正交解調(diào)具有近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的接收信號，并將其分離成解調(diào)信號的同相分量和正交分量，如通過下面的公式(18)表示解調(diào)信號，解調(diào)信號＝f[t]×cos(ωt+θ[t])×cos(ω1t+θ2)+j{f[t]×cos(ωt+θ[t])×-sin(ω1t+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ω1t-θ2)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ω1t+θ2)}...(18)其中θ2是當(dāng)通過沿著由被檢測的物體反射的路徑傳播和接收發(fā)射波時產(chǎn)生的相位差。
當(dāng)以與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率(ω1＝ω)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，通過下面的公式(19)表示解調(diào)信號，解調(diào)信號＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ωt-θ2)-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ωt+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(2ωt+θ[t]+θ2)+cos(θ[t]-θ2)}-(1/2)×j{sin(2ωt+θ[t]+θ2)+sin(-θ[t]+θ2)}...(19)如果通過利用具有正交解調(diào)裝置功能的低通濾波器(LPF)，從通過上面的公式(19)表示的解調(diào)信號去除兩倍于角頻率(ω)的頻率的分量時，通過下面的公式(20)表示來自LPF的輸出，LPF輸出＝(1/2)×f[t]×+cos(θ[t]-θ2)+j(1/2)×sin(θ[t]-θ2)＝A×f{t}×ej(θ[t]-θ2)...(20)其中A是常量。
如上面所述，通過利用與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)，并從其中去除兩倍高的包含在解調(diào)信號中的頻率分量以拾取接收信號的振幅(A)分量和相位分量(θ[t]-θ2)。拾取接收信號的振幅分量和相位分量的方法不局限于上面正交解調(diào)的一種。
在此，為了獲得已由多普勒效應(yīng)影響的接收信號和解調(diào)信號之間的相關(guān)性，在不同于相對接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，并相加相乘結(jié)果，并依據(jù)下面的公式(21)平均相加結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×ej(θ[t]-θ2)×e-jθ[t]}＝(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}...(21)其中N是符號序列的多個符號(調(diào)制單元)。
如果在包括同相分量(I)和正交分量(Q)的復(fù)平面(IQ平面)上說明上面的公式21的計算結(jié)果，獲得在發(fā)射發(fā)射信號的部分中的預(yù)定方向(IQ平面上的點(diǎn))上的向量。此外，通過相加和平均相乘結(jié)果，獲得大小成比例于加法次數(shù)的向量。另一方面，至于包含在接受信號中的噪聲，甚至在接收波的頻率近似等于發(fā)射波時，接受的噪聲信號和調(diào)制信號之間沒有相關(guān)性。因此噪聲在IQ平面上變得隨機(jī)，并且其向量是小的。
然而。例如壓縮由處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號時，由于多普勒效應(yīng)影響，反射波的接收信號的頻率移位，如通過下面的公式(22)表示獲得結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t]}...(22)其中Δθ[t]是表示由于多普勒頻移在相位中的變化的函數(shù)。
這意味當(dāng)波在對應(yīng)于用于發(fā)射脈沖信號的部分的一段時間內(nèi)被接收時，將由于多普勒頻移的相位變化量加入壓縮脈沖的步驟中，與此，接收信號的向量在IQ平面轉(zhuǎn)向，使順利地壓縮接收信號的脈沖寬度變得困難。
因此，在獲得通過多普勒效應(yīng)影響的接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性中，通過利用用于在接收信號中校正多普勒頻移的校正信號來校正接收信號的多普勒頻移，從被校正的接收信號和解調(diào)信號獲得相關(guān)性，并且基于其結(jié)果壓縮接收信號，在下面的公式(23)中，(e-jΔθ[t])對應(yīng)于上面的校正信號(校正項)。
(1/N)×∑({A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t-1]}×{e-jΔθ[t]})＝(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}...(23)從依據(jù)上面的公式(23)計算的結(jié)果可以認(rèn)識到，已經(jīng)去除了接收信號中的多普勒頻移量的頻率。如果在IQ平面上示出計算結(jié)果，獲得用于發(fā)射發(fā)射信號的部分中的預(yù)定相位差(θ2)，也就是表示IQ平面上的點(diǎn)的向量。此外，通過相加和平均相乘結(jié)果，獲得大小成比例于加法的次數(shù)的向量。
圖19中的相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b和212c表示配備有本發(fā)明的多普勒頻移校正裝置的脈沖壓縮裝置。即，相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b和212c在不同于相對接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號，相加相乘結(jié)果并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)性。在此，在相加相乘結(jié)果之前的步驟中，相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b和212c校正反射波的接收信號中的多普勒頻移。因此，不相加由于多普勒頻移的相位改變，并在IQ平面上，接收信號的向量不轉(zhuǎn)向。
因此，即使由于多普勒效應(yīng)移位接收信號的頻率，也可以區(qū)別表示相關(guān)性程度的相關(guān)值的峰值和不是峰值的相關(guān)值(也就是旁瓣)之間的差。結(jié)果，可以提高接收信號的SN比。
依據(jù)三十五方面的用于檢測物體的設(shè)備，多普勒頻移校正裝置包括校正信號改變裝置，其用于改變校正信號的頻率，并通過利用由校正信號改變裝置改變的校正信號實(shí)現(xiàn)校正。
例如，當(dāng)被檢測的物體是第三十六方面中的靜態(tài)物體，從移動物體的移動速度計算多普勒頻移量的頻率，基于計算頻率改變校正信號的頻率(e-jΔθ[t])，并通過利用被改變的校正信號實(shí)現(xiàn)校正。這提高了被靜態(tài)物體反射的波的接收信號的SN比。
在此，也允許一旦發(fā)射發(fā)射波，檢測由于來自反射波的接收信號的多普勒頻移的相位移位(Δθ)，計算用于校正多普勒頻移的校正信號(e-jΔθ[t])的頻率，并將頻率變換成這樣計算的頻率。
依據(jù)第三十七方面的用于檢測物體的設(shè)備，提供多普勒頻移校正裝置中校正信號的差分頻率的多個脈沖壓縮裝置，并且基于從多普勒頻移校正裝置接收的信號，物體檢測裝置檢測物體。
當(dāng)已經(jīng)說明了本發(fā)明的用于檢測物體的裝置的用途時，允許預(yù)先評估相對于被檢測的物體的速度的范圍。因此，提供多個脈沖壓縮裝置以基于可被評估的相對速度的范圍覆蓋多普勒頻移的頻帶，并且基于從多個脈沖壓縮裝置接收的信號之間建立最高相關(guān)性的接收信號檢測物體。這使合適地校正可被評估的相對速度的范圍中的多普勒頻移成為可能。
依據(jù)三十八方面的用于檢測物體的設(shè)備，通過利用用于在接近被檢測的物體的位置時校正反射波的接收信號中的多普勒頻移的校正信號，多普勒頻移校正裝置和脈沖壓縮裝置實(shí)現(xiàn)校正。
例如，當(dāng)將用于檢測主體的設(shè)備裝配于移動物體上，通常與上述移動物體遠(yuǎn)離的物體不會碰撞。因此，不需要檢測遠(yuǎn)離移動的物體。通過利用當(dāng)物體的位置接近時校正反射波的接收信號中的多普勒頻移的校正信號，多個脈沖壓縮裝置中的多普勒校正裝置實(shí)現(xiàn)校正，使減少設(shè)備的組成成為可能。
依據(jù)三十九方面的用于檢測物體的設(shè)備，基于通過脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號，物體檢測裝置檢測至少相對于物體的速度的變化或?qū)ξ矬w的位置關(guān)系的變化。
當(dāng)已經(jīng)說明了本發(fā)明的用于檢測物體的裝置的用途時，允許預(yù)先評估相對于被檢測的物體的速度的范圍。通過提供多個脈沖壓縮裝置以基于被評估的相對速度的范圍覆蓋多普勒頻移的頻帶，并通過指定產(chǎn)生建立最高相關(guān)性的接收信號的脈沖壓縮裝置。使檢測相對于物體的速度和物體的位置關(guān)系中的變化(接近/遠(yuǎn)離)成為可能。
依據(jù)四十方面的用于檢測物體的設(shè)備，多個脈沖壓縮裝置獲得表示在多普勒校正之后的接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，基于相關(guān)值壓縮接收信號；并且物體檢測裝置相加通過脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號，執(zhí)行閥值確定以確定相對于振幅的預(yù)置電平相加的接收信號的振幅大小，從而基于確定的結(jié)果檢測物體。
因此，不必確定用于被多個脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號的閥值可以檢測物體，這使減少處理步驟成為可能。在第四十一方面中，實(shí)現(xiàn)閥值確定以確定相對于預(yù)置電平通過脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號的振幅，從而基于確定的結(jié)果檢測物體。這使得實(shí)現(xiàn)用于接收信號的閥值確定成為可能。
對于脈沖壓縮裝置的每一個(換句話說，對于來自脈沖壓縮裝置的接收信號的每一個)設(shè)置用于閥值確定的振幅電平(閥值)，并且物體檢測裝置通過利用對應(yīng)于接收信號的振幅電平確定閥值。
依據(jù)四十二方面的用于檢測物體的設(shè)備，發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生由包括多個脈沖的多個脈沖序列組成的發(fā)射信號；調(diào)制裝置，依據(jù)通過用于發(fā)射信號的每個脈沖序列的多個符號的組合組成的符號序列，通過數(shù)字調(diào)制通過發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號的振幅、頻率或相位的至少任意一個產(chǎn)生調(diào)制信號；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的接收信號和調(diào)制信號的符號之間的相關(guān)性。這樣，從接收信號的符號和解調(diào)信號的符號獲得相關(guān)性。
依據(jù)四十三方面的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射器/接收器裝置包括共振類型傳聲器，其驅(qū)動壓電元件以伴隨其激勵共振，而調(diào)制裝置通過調(diào)制發(fā)射信號的相位產(chǎn)生調(diào)制信號以激勵壓電元件。這使調(diào)制從共振類型傳聲器發(fā)射的發(fā)射波的相位成為可能。
依據(jù)四十四方面的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射信號產(chǎn)生裝置包括控制裝置，其用于控制持續(xù)時間，從而基于共振類型傳聲器的振蕩的振蕩特性和組成脈沖序列的符號組合連續(xù)產(chǎn)生發(fā)射信號。這使控制用于連續(xù)產(chǎn)生發(fā)射信號的時間成為可能。
依據(jù)四十五方面的用于檢測物體的設(shè)備，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而幾乎在通過先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號振蕩的共振類型傳聲器的振蕩會聚之后，產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。因此，具有符號而變化的相位的發(fā)射波可以從共振類型傳聲器中發(fā)射。
依據(jù)四十六方面的用于檢測物體的設(shè)備，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有大于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。因此，基于可從共振類型傳聲器發(fā)射的符號改變具有相位的發(fā)射波。
因此，不必等待共振類型傳聲器的共振會聚可以產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號，并且可以提高調(diào)制的速率。結(jié)果，可以縮短脈沖序列的時間間隔，并且在檢測至物體的距離中可以提高距離的分辨率。
依據(jù)四十七方面的用于檢測物體的設(shè)備，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生與先前脈沖序列的符號相同的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)多個脈沖的相同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
在從共振類型傳聲器發(fā)射的波的振幅達(dá)到飽和點(diǎn)之前重復(fù)相位調(diào)制中，例如，如果輸出和先前符號相同的符號的調(diào)制信號，然后，發(fā)射波的振幅增大以變得與其它符號的振幅不同。
因此，當(dāng)產(chǎn)生和先前符號相同的符號的振幅信號時，產(chǎn)生包含個數(shù)遠(yuǎn)小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的脈沖的脈沖序列的調(diào)制信號。即，不產(chǎn)生脈沖地產(chǎn)生包含空白部分的脈沖序列的調(diào)制信號。這使保持發(fā)射波的恒定的振幅成為可能。
依據(jù)四十八方面的用于檢測物體的設(shè)備，在產(chǎn)生和先前脈沖序列的符號不同的符號的脈沖序列的調(diào)制信號中，調(diào)制信號在產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。
通常，伴隨壓電元件的激勵共振的共振傳聲器具有用于相位調(diào)制的低共振速度。通過考慮低共振速度，因此，逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位，以在產(chǎn)生不同于先前符號的脈沖序列的脈沖序列的調(diào)制信號中輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前假定理想的相位。因此，共振傳聲器發(fā)射在合適的定時處調(diào)制相位的發(fā)射波。
依據(jù)四十九方面的用于檢測物體的設(shè)備包括正弦波發(fā)生裝置，其用于產(chǎn)生與用于激勵壓電元件的脈沖信號的頻率同步的頻率或近似等于共振類型傳聲器的共振頻率的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號，正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的接收信號，并產(chǎn)生被解調(diào)的接收信號的同相分量和正交分量；其中脈沖壓縮裝置壓縮通過正交解調(diào)裝置解調(diào)的接收信號。
通過利用與發(fā)射信號的頻率或近似等于共振類型傳聲器的共振頻率的頻率同步的頻率的正弦波正交解調(diào)接收信號，可以壓縮具有提高的SN比的的接收信號。
依據(jù)五十方面的用于檢測物體的設(shè)備，至少發(fā)射信號發(fā)生裝置或調(diào)制裝置能夠改變組成符號序列的符號的個數(shù)、組成發(fā)射信號的脈沖序列的個數(shù)或基于至被檢測物體的距離的脈沖序列的脈沖數(shù)中的至少一個。
通過改變組成符號序列的符號的個數(shù)、組成發(fā)射信號的脈沖序列的個數(shù)或脈沖序列的脈沖數(shù)中的至少一個，當(dāng)通過發(fā)射器/接收器裝置重復(fù)地發(fā)射和接收波時，發(fā)射波不與發(fā)射器/接收器中的反射波重疊。


從參照附圖下面獲得的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上面和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。在附圖中圖1是說明了依據(jù)第一實(shí)施例用于檢測距離的設(shè)備的組成的示意圖；圖2是說明了依據(jù)第一實(shí)施例發(fā)射器/接收器傳聲器的圖；圖3是依據(jù)第一實(shí)施例、說明了通過微型計算機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號f[t]和從發(fā)射器電路2發(fā)射的短脈沖的像圖；圖4是依據(jù)第一實(shí)施例、說明了正交解調(diào)的概念的像圖；
圖5A是說明了用于發(fā)射色同步信號的部分的圖，圖5B是其中通過在正交解調(diào)之后的解調(diào)信號的向量在IQ平面上表示點(diǎn)的方向的圖，圖5C是說明了其中正交解調(diào)轉(zhuǎn)向之后的解調(diào)信號的向量在IQ平面上轉(zhuǎn)向的情況的圖；圖6A是由于向量的相加解調(diào)信號的向量增加時情況的圖，并且圖6B是其中通過向量的相加不增大解調(diào)信號的向量的情況的圖；圖7是說明了依據(jù)第一實(shí)施例的向量相加步驟的像圖。
圖8是說明了依據(jù)第二實(shí)施例、用于檢測物體的設(shè)備的組成的圖示。
圖9A是說明了傳聲器的組成的圖示，圖9B是說明了從微型傳聲器發(fā)射的相位調(diào)制超聲波的振幅的圖示，并且圖9C是說明了從微型傳聲器發(fā)射的相位調(diào)制超聲波的相位的圖示；圖10是說明了當(dāng)產(chǎn)生具有脈沖數(shù)(n+m)的相反相位的脈沖序列的調(diào)制信號時從傳聲器發(fā)射的超聲波的波形的圖示，其中脈沖數(shù)增加(m)以取消由于同相脈沖的序列引起的傳聲器的共振；圖11是說明了用于獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性的相關(guān)性濾波器的功能性組成的圖示；圖12是說明了通過利用差分向量，用于獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性的相關(guān)性濾波器的功能性組成的圖示；圖13A是說明了用于發(fā)射發(fā)射信號的部件的圖示，圖13B是說明了調(diào)制了相位的發(fā)射信號的圖示，圖13C是說明了用于發(fā)射發(fā)射信號的部件中的預(yù)定方向(IQ平面上的點(diǎn))上的向量的圖示，而圖13D是在IQ平面上隨機(jī)的向量的圖示；圖14是說明了表示在IQ平面上發(fā)射發(fā)射信號的部分中的I-軸上的點(diǎn)的向量的圖示；圖15A是說明了當(dāng)由于相加多普勒頻移相位改變時接收信號的向量在IQ平面上轉(zhuǎn)向時的像圖，而圖15B是說明了發(fā)射脈沖信號的(f[t])部分中預(yù)定相位(θ2)的向量的圖示；圖16A是說明了當(dāng)不計算差分向量壓縮脈沖時獲得相關(guān)值時能夠抑制旁瓣(s1)的電平的符號序列的符號的組合的圖示，而圖16B是說明了當(dāng)利用差分向量壓縮脈沖時獲得相關(guān)值時能夠抑制旁瓣(s1)的電平的符號序列的符號的組合的圖示；
圖17A是說明了不會集中于I-軸上的點(diǎn)的一組差分向量的圖示，而圖17B是說明了差分合成向量的圖示；圖18A是說明了全部差分向量的符號是一致的符號的情況的圖示，而圖18B是說明了五個或多個差分向量的符號是一致的(兩個差分向量的符號是不一致的)符號的情況的圖示；圖19是說明了依據(jù)第三實(shí)施例的用于檢測距離的設(shè)備的組成的示意圖；圖20是說明了依據(jù)第三實(shí)施例的修改例的用于檢測距離的設(shè)備的組成的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照

用于檢測距離和用于檢測物體的設(shè)備。該實(shí)施例涉及其中將用于檢測距離和用于檢測物體的設(shè)備裝配于比如汽車的交通工具之上以檢測至比如交通工具周圍的障礙物的物體的距離的情況。
(第一實(shí)施例)圖1是說明了依據(jù)本發(fā)明用于檢測距離的設(shè)備的示意圖。如圖所示，由微型計算機(jī)1、發(fā)射器電路2(作為Tx電路說明)、電源裝置3、正弦波發(fā)生器4、發(fā)射器/接收器傳聲器5(Tx/Rx傳聲器)、放大器6(AMP)、移相器7、乘法器8a和8b、低通濾波器(LPF)9a和9b和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10a和10b(ADC)組成實(shí)施例的用于檢測距離的設(shè)備100。
微型計算機(jī)1可以是通過ROM、RAM、CPU和I/O以及用于連接它們的總線(為了省略說明而沒有說明)組成的傳統(tǒng)微型計算機(jī)。參照圖3，微型計算機(jī)1形成具有角頻率(ω)的脈沖信號f[t]并將它們發(fā)射至發(fā)射器電路2。微型計算機(jī)1進(jìn)一步接收來自ADC10a和10b的輸出信號，并對于被接收的輸出信號執(zhí)行預(yù)定信號處理。
發(fā)射器電路2形成來自來自微型計算機(jī)1的脈沖信號f[t]的短脈沖信號。在該實(shí)施例中的發(fā)射器電路形成如圖3所示的正弦波的短脈沖信號。通過發(fā)射器電路2形成的短脈沖信號被輸出至正弦波發(fā)生器4，并在被疊加用于通過電源裝置3激勵發(fā)射器/接收器傳聲器5的電壓分量(補(bǔ)償電壓)之后被輸出至發(fā)射器/接收器傳聲器5。
正弦波發(fā)生器4產(chǎn)生給定角頻率(ω1)的正弦波。該實(shí)施例的正弦波發(fā)生器4也能夠產(chǎn)生與從發(fā)射器電路2輸出的短脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波。通過正弦波發(fā)生器4產(chǎn)生的正弦波被輸出至移相器7，并輸出至乘法器8a。
如圖2所示，發(fā)射器/接收器傳聲器5是通過壓電元件5a、圍繞壓電元件5b的罩5b和保護(hù)器屏幕5c組成的超聲波傳感器。構(gòu)造發(fā)射器/接收器傳聲器5以在從發(fā)射器電路2供給短脈沖信號至壓電元件5a時，激勵壓電元件5a，并通過保護(hù)器屏幕5c發(fā)射由此產(chǎn)生的超聲波至外部設(shè)備。
發(fā)射器/接收器傳聲器5接收從已被發(fā)射的超聲波反射的波，因此激勵壓電元件5a產(chǎn)生電壓。通過AMP6放大產(chǎn)生的電壓并被輸出至乘法器8a和8b。
盡管僅示出采用一個發(fā)射器/接收器傳聲器5說明實(shí)施例的用于檢測距離的設(shè)備100，其也可以采用多個發(fā)射器/接收器傳聲器5。在這種情況下，配備開關(guān)以用于對調(diào)多個發(fā)射器/接收器傳聲器5的位置，并且通過微型計算機(jī)1控制開關(guān)，以每隔一定時間對調(diào)位置，從而變化將被使用的發(fā)射器/接收器傳聲器5。因此，通過使用多個發(fā)射器/接收器傳聲器5，其允許檢測存在于交通工具的多重方向上的物體。在這種情況下，為了減小用于檢測距離的設(shè)備100的成本，可以共同使用該結(jié)構(gòu)，除了發(fā)射器/接收器傳聲器5。
移相器7、乘法器8a和8b和LPF9a和9b用于正交解調(diào)來自AMP6的輸出信號。即，將來自正弦波發(fā)生器4的正弦波信號分成兩部分，其中的一部分在通過移相器7改變其中的相位之后被輸入至乘法器8a，并且其中的另一部分被直接輸入至乘法器8a。因此通過乘法器8a和8b倍增來自發(fā)射器/接收器傳聲器5的輸出電壓信號，通過LPF9a和9b濾波，從而解調(diào)來自發(fā)射器/接收器傳聲器5的輸出信號。圖4是正交解調(diào)的示意圖，也就是通過角頻率(ω1)的余弦波和正弦波的倍增來解調(diào)發(fā)射器/接收器傳聲器5的輸出信號。
移相器7將來自正弦波發(fā)生器4的正弦波信號移相到預(yù)定相位。乘法器8a使來自AMP6的輸出信號和來自正弦波發(fā)生器4的正弦波信號相乘，并且乘法器8b使來自AMP6的輸出信號和通過移相器7被移相的正弦波信號相乘。
LPF9a和9b用于去除包含在從乘法器8a和8b輸出的信號中的高頻分量。ADC10a和10b工作以預(yù)定采樣頻率(例如，如幾倍于脈沖信號f[t]的頻率)采樣來自LPF9a和9b的解調(diào)信號，并將它們轉(zhuǎn)換成其數(shù)字信號，以及將它們發(fā)送至微型計算機(jī)1。
微型計算機(jī)1相加解調(diào)信號的向量，其中的同相分量正交分量和通過ADC10a和10b已被數(shù)字化。微型計算機(jī)1從發(fā)射信號的開始發(fā)射時間和矢量相加結(jié)果超過預(yù)定閥值處的時間之間的時差檢測至物體的距離。
該實(shí)施例注意到從發(fā)射器/接收器傳聲器5發(fā)射的發(fā)射波近似具有和其反射波相同的頻率分量的事實(shí)，并使得用于正交解調(diào)的來自正弦波發(fā)生器4的正弦波信號的角頻率(ω1)開始與短脈沖信號f[t]的角頻率(ω)同步，并通過利用同步角頻率的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)，從而提高通過微型計算機(jī)1接收的信號的SN比?，F(xiàn)在在下文中說明實(shí)施例的特征部分。
如上面所述，首先，當(dāng)通過從角頻率(ω)的脈沖信號f[t]形成的短脈沖信號激勵壓電元件5a，通過下面的公式(24)表示通過激勵壓電元件5a發(fā)射的發(fā)射波的基波分量。在下面的公式(24)中，(θ)表示當(dāng)發(fā)射波通過沿其被待檢測物體反射并接收發(fā)射波的通道傳播時形成的相差。
發(fā)射波＝f[t]×cos(ωt+θ)...(24)如果通過利用角頻率(ω1)的正弦波信號正交解調(diào)來自具有近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的壓電元件5a的輸出信號，獲得如通過下面的公式(25)表示的解調(diào)信號，解調(diào)信號＝f[t]×cos(ωt+θ)×cos(ω1t)+j{f[t]×cos(ωt+θ)×-sin(ω1t)}＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ+ω1t)+cos(ωt+θ-ω1t)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ+ω1t)+sin(-ωt-θ+ω1t)}...(25)當(dāng)以角頻率(ω1)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，以被分離成同相分量(1)的信號和用于正弦波信號的正交分量(Q)的信號(賦予j的項)的形式獲得解調(diào)信號。
另一方面，當(dāng)通過與短脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率(ω1＝ω)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，通過下面的公式(26)表示解調(diào)信號，
解調(diào)信號＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ+ωt)+cos(ωt+θ-ωt)-(1/2)×j{sin(ωt+θ+ωt)+sin(-ωt-θ+ωt)}＝(1/2)×f[t]×{cos(2ωt+θ)+cos(θ)}-(1/2)×j{sin(2ωt+θ)+sin(-θ)}...(26)如果頻率的分量兩倍于通過利用LPF10a和10b從由上面的公式(26)表示的解調(diào)信號移除的角頻率(ω)，通過下面的公式(27)表示來自LPF10a和10b的輸出信號，LPF輸出＝(1/2)×f[t]×+cos(θ)+j(1/2)×sin(θ)＝A×f{t}×ejθ...(27)其中A是常量。
如上面所述，以與用于振蕩壓電元件5a的短脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號正交解調(diào)近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的信號，從而去除兩倍于包含在解調(diào)信號中的頻率分量，并因此獲得具有盡可能大的相差(θ)和(1/A)次數(shù)的振幅的脈沖信號f[t]。
下面例如參照圖5B說明包括同相分量(1)的信號和正交分量(Q)的信號的復(fù)平面(IQ平面)，兩倍高的頻率分量從中被去除的解調(diào)信號變成表示其中在圖5A中發(fā)射短脈沖信號的部分中始終表示相同方向(IQ平面上的點(diǎn))的向量。
因此，在等于發(fā)射發(fā)射波的部分的一段時間內(nèi)在預(yù)定采樣頻率處采樣正交解調(diào)信號，并且對于每個同相分量和正交分量相加(向量相加)采樣和解調(diào)信號，從而獲得與在圖6A中說明的相加次數(shù)成比例的長度(大小)的向量。
例如，參照圖7，向量的相加意味著繪制來自每次采樣結(jié)果的10次采樣的相加結(jié)果。如圖7所示，相加的繪制結(jié)果假定剛好在采樣結(jié)果中止之前的時間(ta)處的最大值。從發(fā)射波的開始發(fā)射時間和當(dāng)相加的繪制結(jié)果變成最大值時的時間之間的時差檢測到物體的距離。
另一方面，通過利用不與短脈沖信號同步的角頻率(ω1)的正弦波信號正交解調(diào)所獲得的解調(diào)信號表示在如圖5C所示的IQ平面上的不同方向上的向量。例如，當(dāng)角頻率(ω1)小于角頻率(ω)時，以作為中心的原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)IQ平面上表示的向量。因此，即使相加向量，相加的結(jié)果也不會變成如圖6B所示的大的向量。因此，剛好在圖7中表示的采樣結(jié)果中止之前的時間(ta)處，相加描繪的結(jié)果不假定最大值，并且不正確檢測至物體的距離。
換句話說，以與用于激勵壓電元件的脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號正交解調(diào)近似與發(fā)射波相同的頻率分量的反射波信號，從中移除來自兩倍高的頻率分量的解調(diào)信號，對于它們的向量被相加，并通過利用向量被加起來的解調(diào)信號檢測物體，以通過利用具有提高的SN比的解調(diào)信號檢測至物體的距離。這使降低解調(diào)信號的信號電平成為可能，并因此減小電源的消耗和延長被檢測的物體的距離。
(修改例1)在該實(shí)施例中，通過利用與短脈沖信號的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)。然而在此，可以選擇用于正交解調(diào)的正弦波信號的角頻率等于發(fā)射器/接收器傳聲器5的共振角頻率。
換句話說，通常，預(yù)先設(shè)置用于激勵發(fā)射器/接收器傳聲器5的脈沖信號f[t]，使其與壓電元件5a的共振頻率一致，從而使壓電元件5a有效地接收反射波。因此，通過利用近似等于壓電元件5a的共振頻率的頻率的正弦波信號，通過正交解調(diào)反射波信號，可以預(yù)期和該實(shí)施例中的相同的作用和效果。
(修改例2)例如，當(dāng)反射發(fā)射波的物體處于運(yùn)動中，由于多普勒效應(yīng)，角頻率(ω2)的頻率分量與通過發(fā)射器/接收器傳聲器5接收的反射波相加。正交解調(diào)通過多普勒效應(yīng)影響的反射波，并且解調(diào)信號通過LPF以相對于上面的公式27的項ejω2t相加，并被通過下述公式(28)表示的IQ平面上的旋轉(zhuǎn)向量ejω2相加，LPF輸出＝A×f[t]×ejθ×ejω2t...(28)然而，當(dāng)反射波處于均勻的運(yùn)動，角頻率(ω2)假定為恒定值，并且上面的公式(28)可被重新寫成下面的公式(29)，LPF輸出＝A×f[t]×ejθ×ejω2t＝A×f[t]×ejθ×ejθ(t)...(29)在此，可通過下面的公式(30)表示通過LPF上次產(chǎn)生的輸出信號和這次產(chǎn)生的輸出之間的差分，檢測的差分＝A1×f[t]×ejθ×ejθ[t]/{A2×f[t]×ejθ×ejθ[t+1]}＝A3×ej{θ[t]-θ[t+1]}＝A3×ejθ2...(30)
其中，A1至A3是常量。
如上面所述，具有差分的解調(diào)信號產(chǎn)生IQ平面上相位(θ2)的方向上的向量(差分向量)。通過相加差分向量，通過獲得通過ADC10a和10b上次采樣的解調(diào)信號和通過微型計算機(jī)1這次采樣的解調(diào)信號之間的差分，因此即使在反射體處于均勻的運(yùn)動的情況下也可以提高解調(diào)信號的SN比。
(修改例3)即使在修改例2中不相加差分向量或即使相加差分向量的情況下，當(dāng)反射體被加速并在IQ平面上旋轉(zhuǎn)時，該向量不表示IQ平面上的預(yù)定方向。
因此，將用于相加向量的時間設(shè)置得短于發(fā)射短脈沖信號的時間，以在給定范圍中壓縮向量的方向。結(jié)果，可以一定程度上提高解調(diào)信號的SN比，可以設(shè)置用于相加向量的時間，從而使其中相加的向量分散的范圍例如是±π/2。
(修改例4)在該實(shí)施例中，提供可以用于任意改變用于從發(fā)射器電路2發(fā)射短脈沖信號至發(fā)射器/接收器傳聲器5的部分的裝置。基于用于發(fā)射的變化部分可以改變用于相加向量的時間寬度。
(修改例5)在該實(shí)施例中，不長于用于發(fā)射短脈沖信號的部分的時間用于相加向量。然而，也允許發(fā)射器/接收器傳聲器5發(fā)射發(fā)射波，微型計算機(jī)1存儲用于接收反射波對于每個周期相加的向量的解調(diào)信號，平均被相加的多個周期的向量的解調(diào)信號，以獲得解調(diào)信號的信號電平的平均值，從而通過利用解調(diào)信號的計算平均值檢測物體。這使穩(wěn)定物體的檢測成為可能。
(第二實(shí)施例)圖8是依據(jù)本實(shí)施例用于檢測物體的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖所示，由脈沖發(fā)生器201、正弦波發(fā)生器202、ADC(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)203、AMP(放大器)204、傳聲器205、LPF(低通濾波器)206和207、移相器208、乘法器209和210和信號轉(zhuǎn)換器220組成實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200。
此外，用于檢測物體的設(shè)備200包括沒有說明的微型計算機(jī)，并具有比如相關(guān)性濾波器212、一致程度確定單元213、振幅確定單元214、距離檢測單元215、通知單元216和控制單元230的計算處理功能。
脈沖發(fā)生器201產(chǎn)生由多個脈沖的多個脈沖序列組成的角頻率(ω)的短脈沖信號(下文中簡便地稱為脈沖信號f[t])，并發(fā)送該脈沖信號f[t]至信號轉(zhuǎn)換器220?？刂茊卧?30控制用于連續(xù)產(chǎn)生脈沖的持續(xù)時間。
信號轉(zhuǎn)換器220通過相位的符號數(shù)字調(diào)制脈沖信號f[t]的相位，也就是依據(jù)通過多個符號的組合組成的符號序列改變用于脈沖信號f[t]的每個脈沖序列的相位。
正弦波發(fā)生器202產(chǎn)生給出的角頻率(ω1)的正弦波。該實(shí)施例的正弦波發(fā)生器202也能夠產(chǎn)生與從脈沖發(fā)生器201輸出的脈沖信號f[t]的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波。通過正弦波發(fā)生器202產(chǎn)生的正弦波信號輸出至移相器208和乘法器210。
如圖9A所示，傳聲器205是由壓電元件205a和圍繞壓電元件205a的罩205b組成的超聲波傳感器。傳聲器205是其罩205b伴隨壓電元件205a的激勵共振的共振類型傳聲器。即，傳聲器205是這樣的當(dāng)通過改變經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器220供給至壓電元件205a的脈沖信號f[t]的相位獲得調(diào)制信號時，激勵壓電元件205a引起罩205b共振，并且由此產(chǎn)生的超聲波發(fā)射至被檢測的外部物體240。
通過改變?nèi)缟厦嫠鲇糜诩顗弘娫?05a的脈沖信號f[t]的相位，可以數(shù)字調(diào)制從傳聲器205發(fā)射的波的相位。
圖9B是說明了從傳聲器205發(fā)射、并且其相位被調(diào)制的超聲波的振幅的圖，而圖9C是說明了相位變化的圖。至于所示的用于該實(shí)施例的符號序列的符號，將符號“-1”賦予以(π/2)延遲脈沖信號f[t]的脈沖序列的相位的脈沖序列，相反，將符號“1”賦予以(π/2)超前脈沖序列的相位的脈沖序列。
此外，傳聲器205接收由此發(fā)射的反射超聲波?；诮邮辗瓷洳?，壓電元件205a產(chǎn)生電壓。通過AMP204將產(chǎn)生的電壓放大至預(yù)定倍數(shù)，并輸出至ADC203。
ADC203以預(yù)定采樣頻率(例如脈沖信號f[t]的頻率的幾倍)采樣來自AMP204的接收信號輸出，將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出已被轉(zhuǎn)換至乘法器209和210的接收信號。
該實(shí)施例的用于檢測物體的裝置200不僅可以采用一個傳聲器205，而且可以采樣多個傳聲器205。在這種情況下，配備開關(guān)以用于對調(diào)多個傳聲器的位置，并且對其控制以每隔一定時間對調(diào)位置，從而改變將被使用的傳聲器。因此，通過使用多個傳聲器，允許檢測存在于車輛的多個方向上的物體。在這種情況下，為了減小用于檢測物體的設(shè)備200的成本，可以共同使用該結(jié)構(gòu)，除了傳聲器205。
移相器208、乘法器209、210和LPF206，207用于正交解調(diào)從ADC203接收的信號。即，將來自正弦波發(fā)生器202的符號波信號分成兩部分，其中的一部分在通過移相器208改變其相位之后被輸入至乘法器209，并且其中的另一部分被直接輸入至乘法器210。通過乘法器209、210倍增來自ADC203的接收信號，通過LPF206和207濾波以去除高頻分量，并對其解調(diào)。
移相器208移位來自正弦波發(fā)生器202的正弦波信號的相位至預(yù)定相位(例如-π/2)。乘法器210使從ADC203接收的信號乘以來自正弦波發(fā)生器202的正弦波信號，并且乘法器209使從ADC203接收的信號乘以其相位已通過移相器208移位的正弦波信號。這樣，接收的信號被分成同相分量(I-分量)和正交分量(Q-分量)。
LPF206和207用于去除包含在從乘法器209、210輸出的接收信號的I-分量和Q-分量中的高頻分量，并且輸出從中已經(jīng)去除了高頻分量的I-分量和Q-分量的接收信號至相關(guān)性濾波器212。
相關(guān)性濾波器212用于壓縮接收信號的脈沖寬度，也就是在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，對于每個符號計算相乘結(jié)果和先前的相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個符號的計算的差分向量，平均相加的結(jié)果，對于每個I-分量和Q-分量獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)值，確定差分向量的符號的一致程度，并基于確定的結(jié)果發(fā)送一致程度的信號至一致程度確定單元213。
一致程度確定單元213確定是否輸出由相關(guān)性濾波器212獲得的用于每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號至振幅判定單元214。即，當(dāng)相關(guān)性濾波器212如此確差分向量的符號(由差分向量表示方向)具有高的一致程度時，對于每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號發(fā)送至振幅確定單元214。當(dāng)確定的結(jié)果是差分向量的符號具有低的一致程度時，輸出值(例如0)以表示接收信號是無效的。
當(dāng)一致程度確定單元213輸出用于每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號時，振幅確定單元214計算從I-分量和Q-分量的校正值信號的接收信號的振幅。當(dāng)振幅大于預(yù)置振幅電平，振幅確定單元214確定其中振幅大于預(yù)置振幅電平的時間為接收的定時(接收定時)。距離檢測單元215根據(jù)用于產(chǎn)生脈沖信號(f[t])的定時(或換句話說，用于從傳聲器發(fā)射超聲波的定時)和用于接收反射波的定時之間的時間差分檢測至反射體的距離。當(dāng)通過距離檢測單元215檢測的距離在預(yù)定距離范圍內(nèi)，通知單元216產(chǎn)生警報以使車輛的駕駛員知道物體在逼近。
在該實(shí)施例中，通過利用符號數(shù)字調(diào)制脈沖信號(f[t])的相位獲得的調(diào)制信號被發(fā)射作為發(fā)射波，并通過利用接收信號和調(diào)制信號之間的差分向量壓縮其反射波的接收信號，以提高接收信號的SN比。
現(xiàn)在說明給實(shí)施例的特征部分。首先，脈沖發(fā)生器201產(chǎn)生作為發(fā)射信號的角頻率(ω)的脈沖信號(f[t])，并在發(fā)射發(fā)射信號的同時數(shù)字調(diào)制其相位。在這種情況下，通過下面的公式(31)表示發(fā)射波的基波分量，發(fā)射波＝f[t]×cos(ωt+θ[t])...(31)其中θ(t)是表示如圖示中調(diào)制相位的發(fā)射信號中的調(diào)制分量的函數(shù)，例如，在圖13B中。
如果通過利用角頻率(ω1t+θ2)的正弦波信號正交解調(diào)具有近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的接收信號，并將其分離成解調(diào)信號的同相分量和正交分量，解調(diào)信號變成如通過下面的公式(32)表示，解調(diào)信號＝f[t]×cos(ωt+θ[t])×cos(ω1t+θ2)+j{f[t]×cos(ωt+θ[t])×-sin(ω1t+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ω1t-θ2)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ω1t+θ2)}...(32)其中θ2是當(dāng)發(fā)射波通過一路徑傳播時產(chǎn)生的相位差，沿著該路徑發(fā)射波被待檢測的物體反射和接收。
當(dāng)以與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率(ω1＝ω)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，通過下面的公式(33)表示解調(diào)信號，
解調(diào)信號＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ωt-θ2)-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ωt+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(2ωt+θ[t]+θ2)+cos(θ[t]-θ2)}-(1/2)×j{sin(2ωt+θ[t]+θ2)+sin(-θ[t]+θ2)}...(33)如果通過利用具有正交解調(diào)功能的LPF206和207從通過上面的公式(33)表示的解調(diào)信號去除兩倍于角頻率(ω)的頻率分量時，通過下面的公式(34)表示來自LPF206和207的輸出，LPF輸出＝(1/2)×f[t]×+cos(θ[t]-θ2)+j(1/2)×sin(θ[t]-θ2)＝A×f{t}×ej(θ[t]-θ2)...(34)其中A是常量。
如上面所述，通過利用與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)和從其中去除兩倍高的包含在解調(diào)信號中的頻率分量以拾取接收信號的振幅(A)分量和相位分量(θ[t]-θ2)。結(jié)果，通過相關(guān)性濾波器212可以壓縮具有提高的SN比的接收信號。盡管該實(shí)施例采用正交解調(diào)作為拾取接收信號的振幅分量和相位分量的方法，本發(fā)明不局限于上面正交解調(diào)的一種。
在此，當(dāng)被檢測的物體處于靜止(不移動)，相關(guān)性濾波器212不利用差分向量可以壓縮脈沖。即，為了獲得來自LPF206和207的接收信號輸出和解調(diào)信號之間的相關(guān)性，在不同于相對于接收信號的時間的定時處的多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，并相加相乘結(jié)果，并依據(jù)下面的公式(35)平均相加結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×ej(θ[t]-θ2)×e-jθ[t]}＝(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2...(35)其中N是符號序列的符號的個數(shù)(調(diào)制單元)。
如果在包括同相分量(I)和正交分量(Q)的復(fù)平面(IQ平面)上說明上面的公式(35)的計算結(jié)果，在圖13A中的發(fā)射發(fā)射信號的部分中的如圖13C所示的預(yù)定方向(IQ平面上的點(diǎn))上獲得向量。此外，通過相加和平均相乘結(jié)果，獲得大小成比例于相加次數(shù)的向量。另一方面，至于包含在接收信號中的噪聲，甚至在接收波的頻率近似等于發(fā)射波時，接收的噪聲信號和調(diào)制信號之間也沒有相關(guān)性。如圖13D所示，因此噪聲在IQ平面上變得隨機(jī)，并且其向量是小的。
圖11說明了用于獲得來自LPF的接收信號輸出和調(diào)制信號之間的相關(guān)性的相關(guān)性濾波器212的功能性組成。相關(guān)性濾波器212用于獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并且它的功能是執(zhí)行上面的公式(35)的計算處理。
即，相關(guān)性濾波器212在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，并相加相乘結(jié)果以獲得相關(guān)值。通過利用如上面所述的相關(guān)性濾波器212獲得相關(guān)值，在表示相關(guān)性程度的相關(guān)值的峰值和不是峰值的相關(guān)值(也就是旁瓣)之間可區(qū)別差分。
通過發(fā)射數(shù)字調(diào)制作為發(fā)射波的脈沖信號(f[t])的符號獲得的調(diào)制信號并通過利用符號壓縮其反射波的接收信號，可能提高通過靜態(tài)物體的反射波的接收信號的SN比。
當(dāng)壓縮不是通過處于靜止(不運(yùn)動)的物體、而是處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號時，通過多普勒效應(yīng)移位反射波的接收信號的頻率，如通過下面的公式(36)表示獲得結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t]}...(36)其中Δθ[t]是表示由于多普勒效應(yīng)的相位變化的函數(shù)。
這意味著如圖15A所示，當(dāng)以對應(yīng)于用于發(fā)射脈沖信號(f[t])的部分的一段時間內(nèi)接收波時，將由于多普勒頻移的相位變化量加入壓縮脈沖的步驟中，由此，接收信號的向量在IQ平面上旋轉(zhuǎn)，使得難以順利壓縮接收信號的脈沖寬度。
為了獲得通過處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號和如通過下面的公式(37)表示的調(diào)制信號之間的相關(guān)性，因此，該實(shí)施例的相關(guān)性濾波器212在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，對于每個符號計算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個符號計算的差分向量，并平均相加結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t-1]}×{A×f[t]×e-(-jθ2)×ejΔθ[t]}＝(1/N)×∑{A2×f2[t]×ejΔθ}...(37)如果在如圖15B說明的IQ平面上示出依據(jù)上面的公式(37)計算的結(jié)果，在圖13A中的發(fā)射脈沖信號(f[t])的部分中顯示預(yù)定相位差(θ2)，也就是顯示具有大小成比例于相加的次數(shù)的向量。
圖12說明了用于獲得基于向量差分獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性的相關(guān)性濾波器212的功能組成。相關(guān)性濾波器212用于獲得接收信號和調(diào)制信號之間的符號的相關(guān)性，并具有執(zhí)行上面的公式37的計算處理的功能。
即，相關(guān)性濾波器212在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，對于每個符號計算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果(例如之前的一次)之間的差分向量，相加對于每個符號計算的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)值。
通過獲得如上面所述的差分向量，偏移由于當(dāng)物體處于均勻運(yùn)動的多普勒效應(yīng)的接收信號的頻率的移位量。通過從已被偏移的頻率的移位量的差分向量的平均相加獲得調(diào)制信號的相關(guān)性，在即使物體處于均勻運(yùn)動時檢測靜態(tài)物體的情況下，允許區(qū)別在表示相關(guān)性程度的相關(guān)值的峰值和不是峰值的相關(guān)值(也就是旁瓣)之間的差分。結(jié)果，提高了接收信號的SN比。
即使通過接收被靜態(tài)物體反射的波的信號，如通過差分向量獲得通過相關(guān)性濾波器212的相關(guān)值、依據(jù)公式(38)計算的獲得結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}→(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}×{A×f[t]×e-(-jθ2)}＝(1/N)×∑{A2×f2[t]×ejθ}＝A2×f2[t]...(38)如果在IQ平面上示出上述公式38的計算結(jié)果，在IQ平面上獲得表示如圖14中說明的I-軸上的點(diǎn)的向量。因此，即使在檢測靜態(tài)物體時，也可以提高接收信號的SN比。
相關(guān)性濾波器212進(jìn)一步確定差分向量的I-分量和Q-分量的符號(差分向量的方向)的一致程度。如上面所述，基于通過處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號的差分向量，具有用于如圖15B所示的發(fā)射發(fā)射信號的部分中的IQ平面上的恒定相位(Δθ)。當(dāng)物體的速度非常低，差分向量變成如圖17B所示的表示在用于發(fā)射發(fā)射信號的部分中的I-軸上的點(diǎn)。當(dāng)接收的信號包含噪聲，另一方面，差分向量是不會集中于如圖17A所示的I-軸上一點(diǎn)的一組差分向量。
因此，IQ平面上的一組差分向量的方向可被用作接收信號的可靠性程度的指標(biāo)。通過確定關(guān)于IQ平面上一組差分向量的方向的一致程度，因此，通過利用具有高可靠性程度的接收信號可以檢測物體。
在通過相關(guān)性濾波器212確定一致程度時，例如，通過合成差分向量計算差分合成向量，并通過被計算的差分合成向量的相位、同相分量的符號、同相分量和正交分量的絕對值大小的任何一個相位進(jìn)行確定。
例如，當(dāng)差分合成向量的同相成分的符號是正的時，可以由此確定關(guān)于多個差分向量的方向的一致程度是高的。這樣，通過確定差分合成向量的同相分量的符號是否是正的，允許確定差分合成向量是否是±90度范圍中的方向中的一個向量。結(jié)果，可以容易地確定一致程度。
此外，當(dāng)差分合成向量的同相分量的絕對值大于正交分量的絕對值，可以由此確定關(guān)于差分向量的方向的一致程度是高的。通過比較差分合成向量的同相分量的絕對值大小和正交分量的絕對值大小，允許確定差分合成向量是否是±45度范圍中的方向中的一個向量。結(jié)果，就不需要用于每個差分向量的相位的計算。
進(jìn)一步允許計算差分合成向量的相位以確定相位是否在±90度或±45度的范圍內(nèi)。通過利用通過合成一組差分向量獲得的差分合成向量的相位、同相分量的符號、或同相分量和正交分量的絕對值大小中的任何一個確定關(guān)于差分向量的方向的一致程度，一致程度確定單元213確定接收的信號是否具有高可靠性程度。
當(dāng)一致程度確定單元213產(chǎn)生用于每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號，振幅確定單元214計算來自個I-和Q-分量的相關(guān)值信號的接收信號的振幅。當(dāng)振幅大于預(yù)置振幅電平，振幅確定單元214確定其中振幅大于該振幅電平的時間為接收反射波的定時(接收定時)。這樣，考慮確定具有高可靠性程度的接收信號的振幅電平，利用具有高可靠性程度的接收信號可能檢測物體。
這樣，該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200發(fā)射通過數(shù)字調(diào)制具有符號的脈沖信號(f[t])的相位獲得的調(diào)制信號作為發(fā)射波，并通過利用接收信號和反射波之間的差分向量壓縮脈沖。這即使在被檢測的物體處于均勻的運(yùn)動下也提高了被物體反射的波的接收信號的SN比。
(修改例6)例如，當(dāng)利用超聲聲波定位儀檢測相對于物體的速度和對物體的距離上的變化時，至少兩次接收被物體反射的波，并且根據(jù)接收信號的時間的差分檢測數(shù)據(jù)。然而，該實(shí)施例的相關(guān)性濾波器212獲得差分向量并利用差分向量的相位，從而通過僅一次接收反射波可能檢測相對于物體的速度和對物體的距離的變化。
即，根據(jù)差分向量的相位(Δθ)和通過信號轉(zhuǎn)換器220調(diào)制脈沖信號(f[t])的速率獲得用于在IQ平面上一次旋轉(zhuǎn)(360度)差分向量的相位需要的時間。因此，從獲得的時間的倒數(shù)中獲得多普勒頻移量的頻率(Δf)。將這樣獲得的多普勒頻移量的頻率(Δf)施加至下一個公式以獲得反射體的相對速度(V)。在下面的公式(39)中，C表示聲音的速度(當(dāng)發(fā)射波為電磁波時光的速度)，而fp表示脈沖信號(f[t])的頻率。
V＝Δfp×C/f...(39)如上面所述，不是多次而是一次接收被物體反射的波以根據(jù)接收信號的差分向量的相位檢測相對于物體的速度。參照圖15B，允許從其中差分向量在IQ平面上旋轉(zhuǎn)的方向檢測物體是否接近或遠(yuǎn)離(檢測至物體的距離上的變化)。
由于從如上面所述的差分向量的相位可以檢測相對于物體的速度，可能從至少兩個差分向量之間的相位的差分和從調(diào)制速率檢測反射體的加速和減速。
(修改例7)在確定差分向量的I-分量和Q-分量的符號(差分向量的方向)的一致程度中，該實(shí)施例的相關(guān)性濾波器212通過合成差分向量計算差分合成向量，并通過利用計算的差分合成向量的相位、同相分量的符號和同相分量和正交分量的絕對值大小進(jìn)行確定。然而，在修改實(shí)施例中，基于符號一致的I-分量和Q-分量的個數(shù)進(jìn)行確定。
例如，其中具有正符號的I-分量的差分向量的個數(shù)大于預(yù)定個數(shù)，或當(dāng)其中的I-分量的絕對值大于Q-分量的絕對值的差分向量的個數(shù)大于預(yù)定的個數(shù)時，可以如此確定關(guān)于差分向量的方向的一致程度是高。
因此，基于其中的I-分量具有正符號的差分向量的個數(shù)可以確定表示在±90度的范圍內(nèi)的方向的差分向量的個數(shù)，并通過比較每個差分向量中I-分量的絕對值和Q-分量的絕對值大小可以確定表示在±45度的范圍內(nèi)的方向的差分向量的個數(shù)。
通過實(shí)驗(yàn)可以設(shè)定預(yù)定個數(shù)。圖18A和圖18B說明了基于其中I-分量具有正符號的差分向量的個數(shù)提供確定的情況。在此，它可以確定全部差分向量的符號是否與如圖18A所示的一致，或者它可以確定不小于五個差分向量的符號是否一致(兩個差分向量的符號是不一致的)。
(修改例8)當(dāng)通過利用該實(shí)施例的相關(guān)性濾波器212中的差分向量獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性時，信號轉(zhuǎn)換器220通過組合符號組成的符號序列可以調(diào)制脈沖信號(f[t])的相位，該組合符號的符號序列不同于不使用差分向量用于獲得相關(guān)值的符號序列。
也就是，例如，圖16A說明了當(dāng)在不利用差分向量壓縮脈沖中獲得相關(guān)值時能夠抑制旁瓣(s1)電平的符號序列的符號組合，其不同于示出了當(dāng)利用差分向量壓縮脈沖中獲得相關(guān)值時能夠抑制旁瓣(s1)電平的符號序列的符號組合的圖16B。
當(dāng)通過利用差分向量壓縮脈沖時，因此，通過利用由組合符號組成的符號序列壓縮脈沖而抑制旁瓣(s1)電平，該組合符號的符號序列不同于不使用差分向量用于壓縮脈沖的符號序列。
不考慮是否使用差分向量，因此，如圖16A所示，期望使用通過由組合信號組成的符號序列，其中在至少一個相關(guān)值的電平達(dá)到峰值(pk)之前的旁瓣(s1)的電平小于一個編碼一致的量(相關(guān)值的電平不大于1)。
即，當(dāng)如該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200中檢測至反射體的距離時，通過利用其中相關(guān)值的電平呈現(xiàn)峰值(pk)的時間計算距離。因此，相關(guān)值的電平呈現(xiàn)峰值(pk)之后的旁瓣電平的大小不影響距離的檢測。因此，通過利用由組合符號組成的符號序列可以正確地檢測距離，其中在至少相關(guān)值的電平呈現(xiàn)峰值之前的旁瓣電平不大于1。
(修改例9)該實(shí)施例的控制單元230控制其中脈沖發(fā)生器201連續(xù)產(chǎn)生脈沖信號(f[t])的持續(xù)時間?；谏婕皞髀暺?05的振蕩的特征和組成用于信號轉(zhuǎn)換器220中的符號序列的符號的組合可以控制持續(xù)時間。
該實(shí)施例的傳聲器205是具有伴隨壓電元件205a的激勵共振的罩205b的共振類型。然而通常，從共振類型傳聲器發(fā)射的超聲波具有用于激勵壓電元件205a的調(diào)制信號的振幅和相位的低反應(yīng)率。例如，即使在開始激勵壓電元件205a時，如圖10所示發(fā)射的超聲波的振幅也是逐漸增大。此外，即使停止壓電元件205a的激勵時，振幅也是逐漸減小。
因此，例如當(dāng)信號轉(zhuǎn)換器220輸出不同于先前符號的脈沖序列的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，控制單元230控制持續(xù)時間，從而由于先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號在傳聲器205的振蕩已經(jīng)近似會聚之后產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。因此，基于從傳聲器205可以發(fā)射的信號具有相位的超聲波變化。
(修改例10)在上面的修改例9中，當(dāng)通過信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制單元230這樣控制持續(xù)時間，以致于由于先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號的傳聲器205振蕩會聚之后輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。然而可以這樣控制持續(xù)時間以產(chǎn)生具有大于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
例如，當(dāng)信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生跟隨包括如圖10所示的脈沖數(shù)(n)的相同相位的脈沖序列的相反相位的脈沖序列的調(diào)制信號時，產(chǎn)生具有脈沖數(shù)(n+m)的相反相位的脈沖序列的調(diào)制信號，該脈沖包括脈沖數(shù)多(m)的多個脈沖，以偏移由于相同相位的脈沖序列傳聲器205的振蕩。
因此，不同于修改例9，可以輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號，而不必等待傳聲器205的振蕩會聚，使可能增大調(diào)制的速率。結(jié)果，縮短每個脈沖序列的時間間隔，增高檢測至物體的距離的距離的分辨率。
(修改例11)在上面的修改例9和10，當(dāng)通過信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，脈沖發(fā)生器201控制持續(xù)時間以用于連續(xù)產(chǎn)生脈沖信號(f[t])。然而，當(dāng)信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生和先前脈沖序列的符號相同的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，然而，可以這樣控制持續(xù)時間以產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的相同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
例如，在從(共振)傳聲器205發(fā)射的超聲波(發(fā)射波)的振幅達(dá)到飽和點(diǎn)之前重復(fù)相位調(diào)制時，產(chǎn)生和先前符號相同的符號的調(diào)制信號以增大超聲波(發(fā)射波)的振幅，其不再和其他符號的振幅相同。
因此，當(dāng)產(chǎn)生和先前符號相同的符號的調(diào)制信號時，產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖數(shù)的脈沖序列的調(diào)制信號。即，產(chǎn)生包含不產(chǎn)生脈沖的空白部分的脈沖序列的調(diào)制信號。這使保持恒定的超聲波(發(fā)射波)的振幅成為可能。
(修改例12)在上面的修改例9和10，當(dāng)通過信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，脈沖發(fā)生器201控制持續(xù)時間以用于連續(xù)產(chǎn)生脈沖信號(f[t])。然而，在該修改例中，在產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前，相位轉(zhuǎn)換器220逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。
通常，伴隨壓電元件205a的激勵共振的傳聲器205具有用于相位調(diào)制的低共振速度。通過考慮低共振速度，因此，在通過相位轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前符號的脈沖序列的符號的脈沖序列的調(diào)制信號中，在輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前，逐漸改變先前符號的脈沖序列中脈沖的相位。因此，傳聲器205發(fā)射在合適定時處被調(diào)制相位的超聲波。
(第三實(shí)施例)圖19是依據(jù)本發(fā)明用于檢測物體的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖所示，由脈沖發(fā)生器201、正弦波發(fā)生器202、ADC(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)203、AMP(放大器)204、傳聲器205、LPF(低通濾波器)206和207、移相器208、乘法器209和210和信號轉(zhuǎn)換器220組成實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200。
此外，用于檢測物體的設(shè)備200包括沒有說明的微型計算機(jī)，并具有比如相關(guān)性檢測濾波器212a、相關(guān)性檢測DS(多普勒頻移器)、相關(guān)性濾波器212b、212c、振幅確定單元214、距離檢測單元215、通知單元216和控制單元230的計算處理功能。
脈沖發(fā)生器201產(chǎn)生由多個脈沖的多個脈沖序列組成的角頻率(ω)的短脈沖信號(下文中簡便地稱為脈沖信號f[t])，并發(fā)送脈沖信號f[t]至信號轉(zhuǎn)換器220?？刂茊卧?30控制用于連續(xù)產(chǎn)生脈沖的持續(xù)時間。
信號轉(zhuǎn)換器220通過相位的符號來數(shù)字調(diào)制脈沖信號f[t]的相位，也就是依據(jù)通過多個符號的組合組成的符號序列改變用于脈沖信號f[t]的每個脈沖序列的相位。
正弦波發(fā)生器202產(chǎn)生給出的角頻率(ω1)的正弦波。該實(shí)施例的正弦波發(fā)生器202也能夠產(chǎn)生與從脈沖發(fā)生器201輸出的脈沖信號f[t]的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波。通過正弦波發(fā)生器202產(chǎn)生的正弦波信號輸出至移相器208和乘法器210。
如圖9A所示，傳聲器205是由壓電元件205a和圍繞壓電元件205a的罩205b組成的超聲波傳感器。傳聲器205是其罩205b伴隨壓電元件205a的激勵共振的共振類型傳聲器。
即，傳聲器205是這樣的當(dāng)通過改變經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器220供給至壓電元件205a的脈沖信號f[t]的相位獲得調(diào)制信號時，激勵壓電元件205a引起罩205b共振，并且由此產(chǎn)生的超聲波發(fā)射至被檢測的外部物體240。
通過改變?nèi)缟厦嫠鲇糜诩顗弘娫?05a的脈沖信號f[t]的相位，可以數(shù)字調(diào)制從傳聲器205發(fā)射的波的相位。
圖9B是說明了從傳聲器205發(fā)射、并且其相位被調(diào)制的超聲波的振幅的圖，而圖9C是說明了相位變化的圖。至于所示的用于該實(shí)施例的符號序列的符號，將符號“-1”賦予以(π/2)延遲脈沖信號f[t]的脈沖序列的相位的脈沖序列，相反，將符號“1”賦予以(π/2)超前脈沖序列的相位的脈沖序列。
此外，傳聲器205接收由此發(fā)射的反射超聲波。基于接收反射波，壓電元件205a產(chǎn)生電壓。通過AMP204將產(chǎn)生的電壓放大至預(yù)定倍數(shù)，并輸出至ADC203。
ADC203以預(yù)定采樣頻率(例如脈沖信號f[t]的頻率的幾倍)采樣來自AMP204的接收信號輸出，將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出已被轉(zhuǎn)換至乘法器209和210的接收信號。
該實(shí)施例的用于檢測物體的裝置200不僅可以采用一個傳聲器205，而且可以采樣多個傳聲器205。在這種情況下，配備開關(guān)以用于對調(diào)多個傳聲器的位置，并且對其控制以每隔一定時間對調(diào)位置，從而改變將被使用的傳聲器。
因此，通過使用多個傳聲器，允許檢測存在于車輛的多個方向上的物體。在這種情況下，為了減小用于檢測物體的設(shè)備200的成本，可以共同使用該結(jié)構(gòu)，除了傳聲器205。
移相器208、乘法器209、210和LPF206，207用于正交解調(diào)從ADC203接收的信號。即，將來自正弦波發(fā)生器202的符號波信號分成兩部分，其中的一部分在通過移相器208改變其相位之后被輸入至乘法器209，并且其中的另一部分被直接輸入至乘法器210。通過乘法器209、210倍增來自ADC203的接收信號，通過LPF206和207濾波以去除高頻分量，并對其解調(diào)。
移相器208移位來自正弦波發(fā)生器202的正弦波信號的相位至預(yù)定相位(例如-π/2)。乘法器210使從ADC203接收的信號乘以來自正弦波發(fā)生器202的正弦波信號，并且乘法器209使從ADC203接收的信號乘以其相位已通過移相器208移位的正弦波信號。這樣，接收的信號被分成同相分量(I-分量)和正交分量(Q-分量)。
LPF206和207用于去除包含在從乘法器209、210輸出的接收信號的I-分量和Q-分量中的高頻分量，并且輸出從中已經(jīng)去除了高頻分量的I-分量和Q-分量的接收信號至相關(guān)性濾波器212至相關(guān)性檢測濾波器212a和相關(guān)性檢測DS相關(guān)性濾波器21b、212c。
相關(guān)性檢測濾波器212a用于壓縮接收信號的脈沖寬度，也就是在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號的符號，對于每個符號計算相乘結(jié)果和先前的相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個符號的計算的差分向量，平均相加的結(jié)果，對于每個I-分量和Q-分量獲得接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)值，相關(guān)性檢測濾波器212a發(fā)送每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值至振幅檢測單元214。
通過利用用于校正接收信號中的多普勒頻移的校正信號，相關(guān)性檢測DS相關(guān)性濾波器21b、212c校正接收信號中的多普勒頻移，并壓縮已經(jīng)校正了多普勒頻移的接收信號的脈沖寬度。
即，通過在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)符號相乘接收信號，相加相乘結(jié)果，并且平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)性。在此，在相加相乘結(jié)果之前的步驟中校正反射波的接收信號中的多普勒頻移。
因此，不相加由于多普勒頻移的相位中的變化，并在IQ平面上不旋轉(zhuǎn)接收信號的向量。相關(guān)性檢測DS相關(guān)性濾波器21b、212c發(fā)送用于每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值至振幅確定單元214。
當(dāng)已經(jīng)指定了本實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200的用途時，可以預(yù)先假定相對于被檢測的物體的速度的范圍。因此，設(shè)置差分頻率以用于相關(guān)性檢測DS相關(guān)性濾波器212b、212c的校正信號，從而基于假定的相對速度的范圍覆蓋多普勒頻移的頻帶。
例如，設(shè)置相關(guān)性濾波器21b、212c的校正信號的頻率，以在接近被檢測物體的位置時對應(yīng)于相對速度(大約每小時幾千米)，并且設(shè)置相關(guān)性濾波器21b、212c的校正信號的頻率，以在遠(yuǎn)離被檢測物體的位置時對應(yīng)于相對速度(大約每小時幾千米)。
因此，振幅確定單元214基于最高校正的接收信號檢測物體，也就是從在相對速度的假定范圍中合適地校正的多普勒頻移的接收信號檢測物體。
振幅確定單元214根據(jù)來自從相關(guān)性檢測濾波器212a和相關(guān)性檢測DS校正濾波器21b、212c的每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號計算接收信號的振幅。當(dāng)接收信號的振幅大于預(yù)置振幅電平(閥值)，振幅確定單元214確定其中振幅大于預(yù)置振幅電平的時間作為接收反射波的定時(接收定時)。
已經(jīng)設(shè)置用于確定振幅確定單元214的閥值的振幅電平以用于來自相關(guān)性檢測濾波器212a和相關(guān)性檢測DS校正濾波器21b、212c的接收信號。通過對應(yīng)于接收信號的振幅電平確定閥值。
允許基于來自從相關(guān)性檢測濾波器212a和相關(guān)性檢測DS校正濾波器21b、212c的每個I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號相加接收信號的振幅，并確定相加的接收信號的振幅是否大于預(yù)置振幅電平。因此，可以不必確定關(guān)于接收信號的振幅的閥值來檢測物體，并且可以減小處理量。
距離檢測單元215從產(chǎn)生脈沖信號(f[t])(或者，換句話說用于發(fā)射來自傳聲器的超聲波的定時)的定時和用于接收反射波的定時之間的時間差分檢測至反射體的距離。當(dāng)通過距離檢測單元215檢測的距離變得在預(yù)定距離中，通知單元216產(chǎn)生警報以告知車輛的駕駛員有物體在接近。
在該實(shí)施例中，通過利用用于校正多普勒頻移的校正信號校正接收信號中的多普勒頻移，并在多普勒校正之后從調(diào)制信號和接收信號獲得相關(guān)性以提高接收信號的SN比。
即，如上面所述，壓縮脈沖的傳統(tǒng)方法是基于用于檢測靜止物體的先決條件(其不是處于運(yùn)動的)(即使在用于如圖19所示的相關(guān)性檢測濾波器212a時也同樣)，并且不能夠順利地壓縮被處于均勻運(yùn)動中的物體反射的波的接收信號。
這是由于當(dāng)物體處于均勻運(yùn)動時，由于多普勒效應(yīng)反射波的接收信號的頻率移位，并且在壓縮脈沖時不能保持對調(diào)制信號的相關(guān)性。結(jié)果，不能順利地壓縮接收信號的脈沖寬度。
因此，該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200配備有相關(guān)性檢測DS校正濾波器21b、212c，并在多普勒頻移已被校正之后壓縮接收信號的脈沖寬度，從而提高接收信號的SN比。
現(xiàn)在說明該實(shí)施例的特征部分。首先，脈沖發(fā)生器201產(chǎn)生作為發(fā)射信號的角頻率(ω)的脈沖信號(f[t])，并在發(fā)射發(fā)射信號的同時，數(shù)字調(diào)制其相位。在這種情況下，通過下面的公式(40)表示發(fā)射波的基波分量，發(fā)射波＝f[t]×cos(ωt+θ[t])...(40)其中θ(t)是表示相位調(diào)制分量的函數(shù)。
如果通過利用角頻率(ω1t+θ2)的正弦波信號正交解調(diào)具有近似等于發(fā)射波的頻率分量的反射波的接收信號，并將其分離成解調(diào)信號的同相分量和正交分量，通過下面的公式(41)表示解調(diào)信號，解調(diào)信號＝f[t]×cos(ωt+θ[t])×cos(ω1t+θ2)+j{f[t]×cos(ωt+θ[t])×-sin(ω1t+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ω1t-θ2)}-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ω1t+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ω1t+θ2)}...(41)其中θ2是當(dāng)發(fā)射波通過一路徑傳播時產(chǎn)生的相位差，沿著該路徑發(fā)射波被待檢測的物體反射和接收。
當(dāng)以與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率(ω1＝ω)的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)時，通過下面的公式(42)表示解調(diào)信號，解調(diào)信號＝(1/2)×f[t]×{cos(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+cos(ωt+θ[t]-ωt-θ2)-(1/2)×j{sin(ωt+θ[t]+ωt+θ2)+sin(-ωt-θ[t]+ωt+θ2)}＝(1/2)×f[t]×{cos(2ωt+θ[t]+θ2)+cos(θ[t]-θ2)}-(1/2)×j{sin(2ωt+θ[t]+θ2)+sin(-θ[t]+θ2)}...(42)如果通過利用具有正交解調(diào)裝置功能的低通濾波器(LPF)從通過上面的公式(42)表示的解調(diào)信號去除兩倍于角頻率(ω)的頻率向量，通過下面的公式(43)表示來自LPF的輸出，LPF輸出＝(1/2)×f[t]×+cos(θ[t]-θ2)+j(1/2)×sin(θ[t]-θ2)＝A×f{t}×ej(θ[t]-θ2)...(43)其中A是常量。
如上面所述，通過利用與脈沖信號(f[t])的角頻率(ω)同步的角頻率的正弦波信號實(shí)現(xiàn)正交解調(diào)和從其中去除兩倍高的包含在解調(diào)信號中的頻率分量以拾取接收信號的振幅(A)分量和相位分量(θ[t]-θ2)。拾取接收信號的振幅分量和相位分量不局限于上面正交解調(diào)的一種。
在此，為了獲得已經(jīng)被多普勒效應(yīng)影響的接收信號和解調(diào)信號之間的修正，在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過對應(yīng)于調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)個數(shù)的共軛復(fù)數(shù)信號相乘接收信號，并相加相乘結(jié)果，并依據(jù)下面的公式(44)平均相加結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×ej(θ[t]-θ2)×e-jθ[t]}＝(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2...(44)其中(N)是符號序列的符號的個數(shù)(調(diào)制單元)。
如果在包括同相分量(I)和正交分量(Q)的復(fù)平面(IQ平面)上說明上面公式(44)的計算結(jié)果，在發(fā)射發(fā)射信號的部分中的預(yù)定方向(IQ平面上的點(diǎn))上獲得向量。
通過相加和平均相乘結(jié)果，此外，獲得大小成比例于相加次數(shù)的向量。另一方面，至于包含在接收信號中的噪聲，即使在接收波的頻率近似等于發(fā)射波時，在被接收的噪聲信號和調(diào)制信號之間也不存在相關(guān)性。因此，噪聲在IQ平面上變得隨機(jī)，并且其向量是小的。
然而，例如，當(dāng)壓縮被處于均勻運(yùn)動的物體反射的波的接收信號時，通過多普勒效應(yīng)移位反射波的接收信號的頻率，并且如通過下面的公式(45)獲得結(jié)果，(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t]}...(45)其中Δθ[t]是表示由于多普勒效應(yīng)相位中的變化的函數(shù)。
這意味著當(dāng)對應(yīng)于發(fā)射發(fā)射信號的部分以一段時間接收波時，將由于多普勒頻移的相位變化量加進(jìn)壓縮脈沖的步驟，由此，接受信號的向量在IQ平面上轉(zhuǎn)向，使順利地壓縮接收信號的脈沖寬度變得困難。
因此，在該實(shí)施例中，在確定通過多普勒頻移影響的接收信號和調(diào)制信號之間的校正中，通過利用用于校正接收信號中的多普勒頻移的校正信號校正接收信號的多普勒頻移，從被校正的接收信號和解調(diào)信號獲得相關(guān)性，并且基于其結(jié)果壓縮接收信號。在下面的公式(46)中，(e-jΔθ[t])對應(yīng)于上面的校正信號(校正項)。
(1/N)×∑({A×f[t]×e-jθ2×ejΔθ[t-1]}×{e-jΔθ[t]})＝(1/N)×∑{A×f[t]×e-jθ2}...(46)從依據(jù)上面的公式的計算結(jié)果，可以認(rèn)識到已經(jīng)去除了接收信號中的多普勒頻移量的頻率。如果在IQ平面上示出計算結(jié)果，獲得在用于發(fā)送發(fā)送信號的部分中的預(yù)定相位差(θ2)，也就是表示在IQ平面上點(diǎn)的向量。通過相加和平均相乘結(jié)果，此外，獲得大小成比例于相加次數(shù)的向量。
如上面所述，該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200配備有相關(guān)性檢測DS濾波器212b、212c以在已經(jīng)校正其多普勒頻移后壓縮接收信號的脈沖寬度。因此，即使在由于多普勒效應(yīng)移位接收信號的頻率時，在表示相關(guān)性程度的相關(guān)值的峰值和不是峰值(也就是波瓣)的相關(guān)值之間區(qū)別差分。結(jié)果可以提高接收信號的SN比。
(修改例13)該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200配備有相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b和212c，其用于校正接收信號中的多普勒頻移，并用于在已經(jīng)校正其多普勒頻移之后壓縮接收信號的脈沖寬度。
在該修改例中，另一方面，提供能夠改變校正信號的頻率的相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b和用于檢測如圖20所示的車輛的移動速度的車輛傳感器217，以計算來自車輛速度的多普勒頻移量，從而基于計算的頻率改變校正信號(e-jΔθ[t])的頻率，并通過利用被改變的校正信號實(shí)現(xiàn)校正。這提高了被靜態(tài)物體反射的波的接收信號的SN比。
在此，允許一次發(fā)射發(fā)射波，檢測由于來自反射波的接收信號的多普勒頻移的相位偏移(Δθ)，計算用于校正多普勒頻移的校正信號(e-jΔθ[t])的頻率，并將該頻率變換成由此計算的頻率。
(修改例14)在該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200中，相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b的校正信號的頻率設(shè)置成對應(yīng)于當(dāng)接近被檢測的物體的位置時的相對速度(大約幾千米每小時)，并且相關(guān)性檢測DS校正濾波器212c的校正信號的頻率設(shè)置成對應(yīng)于當(dāng)遠(yuǎn)離被檢測的物體的位置時的相對速度(大約幾千米每小時)。
當(dāng)用于檢測物體的設(shè)備200安裝至移動物體比如車輛上時，然而遠(yuǎn)離移動物體的物體通常不可能碰撞。因此，不需要檢測遠(yuǎn)離移動的物體。
因此，相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b和212c的校正信號的頻率設(shè)置成對應(yīng)于當(dāng)被檢測的物體接近時至其位置的相對速度。因此，不需要提供用于在被檢測的物體的位置是遠(yuǎn)離時的相對速度的相關(guān)性檢測DS校正濾波器，并且可以簡化設(shè)備的組成。
(修改例15)該實(shí)施例的控制單元230控制其中脈沖發(fā)生器201連續(xù)產(chǎn)生脈沖信號(f[t])的持續(xù)時間?；陉P(guān)于傳聲器205的振蕩特性和組成用于信號轉(zhuǎn)換器220中的符號序列的符號的組合可以控制持續(xù)時間。
該實(shí)施例的傳聲器205是具有伴隨壓電元件205a的激勵共振的蓋罩205b的共振類型。然而，通常，從共振類型傳聲器發(fā)射的超聲波具有用于激勵壓電元件205a的調(diào)制信號的振幅和相位的低反應(yīng)率。例如，即使在開始激勵壓電元件205a時，如圖10所示發(fā)射的超聲波的振幅也是逐漸增大。進(jìn)一步，即使終止壓電元件205a的激勵時，振幅也是逐漸減小。
因此，例如當(dāng)信號轉(zhuǎn)換器220輸出不同于先前符號的脈沖序列的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制單元230控制持續(xù)時間，從而由于先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號在傳聲器205的振蕩已經(jīng)近似會聚之后產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。因此，從傳聲器205可以發(fā)射基于符號的相位改變的超聲波。
(修改例16)在上面的修改例15中，當(dāng)通過信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的修改符號時，控制單元230這樣控制持續(xù)時間從而由于先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號在傳聲器205的振蕩會聚之后輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。然而，可以控制持續(xù)時間以產(chǎn)生具有大于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
例如，當(dāng)信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生跟隨包括如圖10所示的脈沖數(shù)(n)的相同相位的脈沖序列的相反相位的脈沖序列的調(diào)制信號時，產(chǎn)生具有個數(shù)(n+m)的脈沖的相反相位的脈沖序列的調(diào)制信號，該脈沖包括脈沖數(shù)多(m)的多個脈沖，以偏移由于相同相位的脈沖序列的傳聲器205的振蕩。
因此，不同于修改例15，可以輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號，而不必等待傳聲器205的振蕩會聚，使可能增大調(diào)制的速率。結(jié)果，縮短每個脈沖序列的時間間隔，增高檢測至物體的距離的距離的分辨率。
(修改例17)在上面的修改例15和16中，當(dāng)通過信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的脈沖序列的修改信號時，脈沖發(fā)生器201控制用于連續(xù)產(chǎn)生脈沖信號(f[t])的持續(xù)時間。然而，當(dāng)信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生和先前脈沖序列的符號相同的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，可以控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的相同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
例如，當(dāng)在從(共振)傳聲器205發(fā)射的超聲波(發(fā)射波)的振幅達(dá)到飽和點(diǎn)之前重復(fù)相位調(diào)制時，產(chǎn)生和先前符號相同的符號的調(diào)制信號以增大超聲波(發(fā)射波)的振幅，其不長于和其它符號的振幅相同的振幅。
因此，當(dāng)產(chǎn)生和先前符號相同的符號的調(diào)制信號時，產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的脈沖序列的調(diào)制信號。即，產(chǎn)生包含不產(chǎn)生脈沖的空白部分的脈沖序列的調(diào)制信號。這可能保持超聲波(發(fā)射波)的振幅恒定。
(修改例18)在上面的修改例15和16中，當(dāng)通過信號轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的脈沖序列的修改信號時，脈沖發(fā)生器201控制用于連續(xù)產(chǎn)生脈沖信號(f[t])的持續(xù)時間。然而，在產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前，相位轉(zhuǎn)換器220可以逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。
通常，伴隨壓電元件205a的激勵共振的傳聲器205具有用于相位調(diào)制的低頻率。通過考慮低共振速度，因此在通過相位轉(zhuǎn)換器220產(chǎn)生不同于先前符號的脈沖序列的符號的脈沖序列的調(diào)制信號中輸出不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前，逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。因此，傳聲器205發(fā)射在合適定時處被調(diào)制相位的發(fā)射波。
(修改例19)在該實(shí)施例的振幅確定單元214中，根據(jù)來自相關(guān)性檢測濾波器212a和相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b、212c的I-分量和Q-分量的相關(guān)值信號計算接收信號的振幅。因此，可以指定目的地(相關(guān)性檢測濾波器212a或相關(guān)性檢測DS校正濾波器212b、212c中的任一個)，以用于發(fā)送具有最高相關(guān)性的相關(guān)值信號，為了檢測相對于物體的速度或在對物體的位置關(guān)系中的變化(接近/遠(yuǎn)離)。
(修改例20)在該實(shí)施例的用于檢測物體的設(shè)備200中，至少可以這樣組成脈沖發(fā)生器210或信號轉(zhuǎn)換器220，以便于改變組成符號序列的符號的個數(shù)的至少一個，或基于至被檢測物體的距離變化脈沖序列中脈沖數(shù)。
通過改變組成符號序列的符號的個數(shù)、組成發(fā)射信號的脈沖序列的個數(shù)或脈沖序列的脈沖數(shù)中的至少任意一個，當(dāng)通過發(fā)射器/接收器裝置重復(fù)地發(fā)射和接收波時，在反射波上不重疊發(fā)射波。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測距離的設(shè)備，包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；發(fā)射器/接收器裝置，其用于通過以由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號激勵壓電元件發(fā)射發(fā)射波和接收其反射波；正弦波發(fā)生裝置，其用于形成與用于激勵壓電元件的脈沖信號的頻率同步的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號，并產(chǎn)生解調(diào)信號；以及距離檢測裝置，基于由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號和由正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的解調(diào)信號，用于檢測至物體的距離。
2.一種用于檢測距離的設(shè)備，包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；發(fā)射器/接收器裝置，其用于通過以由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號激勵壓電元件發(fā)射發(fā)射波和接收其反射波，發(fā)射器/接收器裝置包括在接收反射波時發(fā)生振蕩的振蕩器；正弦波發(fā)生裝置，其用于形成具有近似等于振蕩單元的共振頻率的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號，并產(chǎn)生解調(diào)信號；以及距離檢測裝置，基于由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的脈沖信號和由正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的解調(diào)信號，用于檢測至物體的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測距離的設(shè)備，其中正交解調(diào)裝置產(chǎn)生具有用于包括在反射波信號中的正弦波的同相分量和正交分量的不同分量的解調(diào)信號；距離檢測裝置進(jìn)一步包括解調(diào)信號加法裝置，其用于在等于從開始發(fā)射發(fā)射波直至其結(jié)束的發(fā)射時間的一段時間中，使包括同相分量的解調(diào)信號和通過正交解調(diào)裝置輸出的正交分量相加；以及距離檢測裝置通過利用包括由解調(diào)信號加法裝置相加的同相分量和正交分量的解調(diào)信號檢測至物體的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測距離的設(shè)備，其中正交解調(diào)裝置產(chǎn)生具有用于包括在反射波信號中的正弦波信號的同相分量和正交分量的不同分量的解調(diào)信號；距離檢測裝置進(jìn)一步包括解調(diào)信號獲得裝置，其用于獲得每隔一定時間由正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的解調(diào)信號；解調(diào)信號減法裝置，其用于通過解調(diào)信號獲得裝置計算在上次獲得的同相分量、包括正交分量的解調(diào)信號、這次獲得同相分量和用于每個分量的包括正交分量的解調(diào)信號之間的差分向量；解調(diào)信號加法裝置，其用于在等于從開始發(fā)射發(fā)射波直至其結(jié)束的發(fā)射時間的一段時間中，相加通過解調(diào)信號減法裝置計算的差分向量，并且距離檢測裝置利用通過解調(diào)信號加法裝置相加的差分向量的和的解調(diào)信號檢測至物體的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于檢測距離的設(shè)備，其中解調(diào)信號加法裝置相加包括同相分量的解調(diào)信號和通過正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的正交分量，或者相加通過解調(diào)信號減法裝置計算的差分向量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于檢測距離的設(shè)備，其中距離檢測裝置進(jìn)一步包括用于改變發(fā)射時間的發(fā)射時間改變裝置；以及解調(diào)信號加法裝置距離檢測裝置相加包括同相分量的解調(diào)信號和通過正交解調(diào)裝置產(chǎn)生的正交分量，或者相加在等于或短于通過發(fā)射時間改變裝置改變的發(fā)射時間的一段時間內(nèi)通過解調(diào)信號減法裝置計算的差分向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于檢測距離的設(shè)備，其中發(fā)射器/接收器裝置每隔一定時間被重復(fù)切換地發(fā)射發(fā)射波和接收反射波；距離檢測裝置包括存儲裝置，其用于存儲解調(diào)信號加法裝置在每個周期內(nèi)相加的解調(diào)信號，其中發(fā)射器/接收器裝置發(fā)射發(fā)射波和接收其反射波；以及解調(diào)信號平均裝置，其用于平均通過存儲裝置存儲的多個周期量的解調(diào)信號；以及距離檢測裝置通過利用由解調(diào)信號平均裝置平均的解調(diào)信號檢測至物體的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測距離的設(shè)備，其中基于用于開始發(fā)射發(fā)射波的時間和當(dāng)解調(diào)信號的信號電平變成大于預(yù)定電平時的時間之間的時間差分，距離檢測裝置檢測至物體的距離。
9.一種用于檢測物體的設(shè)備，包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；調(diào)制裝置，用于通過調(diào)制由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號產(chǎn)生調(diào)制信號；發(fā)射器/接收器裝置，其用于發(fā)射通過調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制信號作為發(fā)射信號，并用于接收反射信號；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并用于壓縮接收信號；以及物體檢測裝置，其用于基于被壓縮的發(fā)射信號和接收信號來檢測物體；其中，在獲得相關(guān)性中，脈沖壓縮裝置在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)信號相乘接收信號，對于每個調(diào)制單元運(yùn)算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對于每個調(diào)制單元計算的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中在計算差分向量中，脈沖壓縮裝置計算來自相乘結(jié)果和來自先前相乘結(jié)果的差分向量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中調(diào)制裝置通過調(diào)制發(fā)射波的振幅、頻率或相位的至少任意一個產(chǎn)生調(diào)制信號。
12.一種用于檢測物體的設(shè)備，包括用于產(chǎn)生由包括多個脈沖的多個脈沖序列組成的發(fā)射信號的發(fā)射信號發(fā)生裝置；調(diào)制裝置，依據(jù)通過用于發(fā)射信號的每個脈沖序列的多個符號的組合組成的符號序列，通過數(shù)字調(diào)制通過發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號的振幅、頻率或相位中的至少一個產(chǎn)生調(diào)制信號；發(fā)射器/接收器裝置，其用于發(fā)射通過調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制信號作為發(fā)射波，并用于接收其反射波；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并用于壓縮接收信號；以及物體檢測裝置，其用于基于被壓縮的發(fā)射信號和接收信號檢測物體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，在獲得相關(guān)性中，脈沖壓縮裝置在不同于相對于接收信號的時間的定時處多次通過調(diào)制信號的共軛復(fù)數(shù)信號相乘接收信號，對每個符號運(yùn)算相乘結(jié)果和先前相乘結(jié)果之間的差分向量，相加對每個符號計算的差分向量，并平均相加結(jié)果以獲得相關(guān)性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，在計算差分向量中，脈沖壓縮裝置計算來自相乘結(jié)果和來自先前相乘結(jié)果的差分向量。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中脈沖壓縮裝置包括用于檢測差分向量的相位的相位檢測裝置，而物體檢測裝置基于通過相位檢測裝置檢測的相位檢測相對于物體的速度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中脈沖壓縮裝置包括用于檢測差分向量的相位的相位檢測裝置，而物體檢測裝置基于通過相位檢測裝置檢測的至少兩個差分向量之間的相位差檢測物體的加速或減速。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射器/接收器裝置包括共振類型傳聲器，其驅(qū)動壓電元件以伴隨其激勵共振，而調(diào)制裝置通過調(diào)制發(fā)射信號的相位產(chǎn)生調(diào)制信號以激勵壓電元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射信號發(fā)生裝置包括控制裝置，其用于基于共振類型傳聲器的振蕩特性和組成符號序列的符號的組合，控制用于連續(xù)產(chǎn)生發(fā)射信號的持續(xù)時間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，控制裝置控制持續(xù)時間，從而幾乎在通過先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號振蕩的共振類型傳聲器的振蕩會聚之后，產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，其中調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有大于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生等于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的相同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中在產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號中，調(diào)制裝置在產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中脈沖壓縮裝置獲得表示接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，并且調(diào)制裝置利用由組合符號組成的符號序列，其中由脈沖壓縮裝置獲得的相關(guān)值的旁瓣電平不大于一個符號一致的量或在相關(guān)值的峰值之前的旁瓣電平不大于一個符號一致的量。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中脈沖壓縮裝置獲得表示接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，并且，當(dāng)獲得相關(guān)值作為來自通過脈沖壓縮裝置計算的差分向量的符號序列時，調(diào)制裝置利用由不同于不計算差分向量獲得相關(guān)值時的符號序列的組合的符號組成的符號序列。
25.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于檢測物體的設(shè)備，進(jìn)一步包括一致程度確定裝置，其用于確定關(guān)于用于在脈沖壓縮中計算的每個差分向量的方向的一致程度，并且物體檢測裝置通過利用由一致程度確定裝置確定的接收信號檢測物體以具有關(guān)于每個差分向量的方向的高的一致程度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中一致程度確定裝置包括差分合成向量計算裝置，其用于計算通過合成差分向量獲得的差分向量，并通過利用由差分合成向量計算裝置計算的差分合成向量的相位、同相分量的符號、同相分量和正交分量的絕對值的大小中的任何一個進(jìn)行確定。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中一致程度確定裝置在差分合成向量的同相分量的符號為正時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中一致程度確定裝置在差分合成向量的同相分量的絕對值大于正交分量的絕對值時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中一致程度確定裝置基于一致的差分向量的多個符號確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中一致程度確定裝置在具有正符號的同相分量的差分向量的個數(shù)大于預(yù)定個數(shù)時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中一致程度確定裝置在具有同相分量的絕對值大于正交分量的絕對值的差分向量的個數(shù)大于預(yù)定個數(shù)時確定關(guān)于每個差分向量的方向的一致程度是高。
32.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于檢測物體的設(shè)備，進(jìn)一步包括正弦波發(fā)生裝置，其用于產(chǎn)生與發(fā)射信號的頻率同步或近似等于共振類型傳聲器的共振頻率的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號，并產(chǎn)生解調(diào)接收信號的同相分量和正交分量；其中脈沖壓縮裝置壓縮通過正交解調(diào)裝置解調(diào)的接收信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中當(dāng)一致程度確定裝置確定關(guān)于多個差分向量的一個方向的一致程度是高時，并且當(dāng)接收信號的振幅大于預(yù)定電平時，物體檢測裝置通過利用接收信號檢測物體。
34.一種用于檢測物體的設(shè)備，包括用于產(chǎn)生脈沖信號的脈沖信號發(fā)生裝置；調(diào)制裝置，通過調(diào)制由脈沖信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號產(chǎn)生調(diào)制信號；發(fā)射器/接收器裝置，其用于發(fā)射通過調(diào)制裝置產(chǎn)生的調(diào)制信號作為發(fā)射波，并用于接收其反射波；以及脈沖壓縮裝置，其用于獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性，并用于壓縮反射波的接收信號；以及物體檢測裝置，其用于基于被壓縮的發(fā)射信號和接收信號檢測物體；其中，脈沖壓縮裝置包括多普勒頻移校正裝置，其通過利用用于校正接收信號中的多普勒頻移的校正信號來校正反射波的接收信號中的多普勒頻移；以及其中脈沖壓縮裝置在已通過多普勒頻移校正裝置校正多普勒頻移之后確定解調(diào)信號和接收信號之間的相關(guān)性，并基于其結(jié)果壓縮其脈沖。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中多普勒頻移校正裝置包括校正信號改變裝置，其用于改變校正信號的頻率，并通過利用由校正信號改變裝置改變的校正信號實(shí)現(xiàn)校正。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于檢測物體的設(shè)備，其裝配于移動物體上，并包括用于檢測移動物體的移動速度的移動速度檢測裝置，并且其中校正信號改變裝置根據(jù)通過移動速度檢測裝置檢測的移動速度計算多普勒頻移量的頻率，并基于計算的頻率改變校正信號的頻率。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中多普勒頻移校正裝置具有校正信號的不同頻率，其中基于來自多普勒頻移校正裝置的接收信號，物體檢測裝置檢測物體。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中通過利用用于在接近被檢測物體的位置時校正反射波的接收信號中的多普勒頻移的校正信號，多普勒頻移校正裝置和脈沖壓縮裝置實(shí)現(xiàn)校正。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中基于通過脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號，物體檢測裝置檢測至少相對于物體的速度變化或?qū)ξ矬w的位置關(guān)系的變化。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中脈沖壓縮裝置獲得表示在多普勒校正之后的接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，并基于該相關(guān)值壓縮接收信號；以及物體檢測裝置相加通過脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號，執(zhí)行閥值確定以確定相對于振幅的預(yù)置電平相加的接收信號的振幅，從而基于確定的結(jié)果檢測物體。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中脈沖壓縮裝置獲得表示在多普勒校正之后的接收信號和調(diào)制信號之間的相關(guān)性程度的相關(guān)值，并基于相關(guān)值壓縮接收信號；以及物體檢測裝置實(shí)現(xiàn)閥值確定，以確定相對于振幅的預(yù)置電平通過脈沖壓縮裝置壓縮的接收信號的振幅，從而基于確定的結(jié)果檢測物體。
42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生由包括多個脈沖的多個脈沖序列組成的發(fā)射信號；調(diào)制裝置，依據(jù)通過多個符號的組合組成的符號序列，對于發(fā)射信號的每個脈沖序列通過數(shù)字調(diào)制由發(fā)射信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的發(fā)射信號的振幅、頻率或相位中的至少一個來產(chǎn)生調(diào)制信號；以及脈沖壓縮裝置，獲得通過發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的接收信號和調(diào)制信號的符號之間的相關(guān)性。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射器/接收器裝置包括共振類型傳聲器，其驅(qū)動壓電元件以伴隨其激勵共振，而調(diào)制裝置通過調(diào)制發(fā)射信號的相位產(chǎn)生調(diào)制信號以激勵壓電元件。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中發(fā)射信號發(fā)生裝置包括控制裝置，其用于基于共振類型傳聲器的振蕩特性和組成符號序列的符號的組合控制持續(xù)時間，以連續(xù)產(chǎn)生發(fā)射信號。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而近似在通過先前符號的脈沖序列的調(diào)制信號振蕩的共振類型傳聲器的振蕩會聚之后產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生不同于先前脈沖序列的符號的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有大于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
47.根據(jù)權(quán)利要求44-46中任一權(quán)利要求所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，當(dāng)調(diào)制裝置產(chǎn)生與先前脈沖序列的符號相同的符號的脈沖序列的調(diào)制信號時，控制裝置控制持續(xù)時間，從而產(chǎn)生具有小于先前符號的脈沖序列的脈沖數(shù)的多個脈沖的相同符號的脈沖序列的調(diào)制信號。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中，在產(chǎn)生和先前脈沖序列的符號不同的符號的脈沖序列的調(diào)制信號的同時，調(diào)制信號在產(chǎn)生不同符號的脈沖序列的調(diào)制信號之前逐漸改變先前符號的脈沖序列中的脈沖的相位。
49.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用于檢測物體的設(shè)備，進(jìn)一步包括正弦波發(fā)生裝置，其用于產(chǎn)生與用于激勵壓電元件的脈沖信號的頻率同步的頻率或近似等于共振類型傳聲器的共振頻率的頻率的正弦波信號；正交解調(diào)裝置，通過利用由正弦波發(fā)生裝置形成的正弦波信號，正交解調(diào)由發(fā)射器/接收器裝置接收的反射波的接收信號，并產(chǎn)生被解調(diào)的接收信號的同相分量和正交分量；其中脈沖壓縮裝置壓縮通過正交解調(diào)裝置解調(diào)的接收信號。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的用于檢測物體的設(shè)備，其中基于至被檢測物體的距離，至少發(fā)射信號發(fā)生裝置或調(diào)制裝置能夠改變組成符號序列的符號的個數(shù)，組成發(fā)射信號的脈沖序列的個數(shù)或脈沖序列的脈沖數(shù)中的至少一個。
全文摘要
在用于檢測距離和提高接收信號的SN比的一種設(shè)備中，使由正弦波發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波信號的角頻率(ω
文檔編號G01S15/08GK1641376SQ20041008215
公開日2005年7月20日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者加藤耕治, 竹市真和, 佐藤善久, 服部敏弘 申請人:株式會社電裝