移動參數估計方法、角度估計方法及判斷方法
【專利摘要】本發明提供一種移動參數估計方法、角度估計方法及判斷方法，適于電子裝置。所述角度估計方法包括下列步驟。首先，發送第一調頻連續波信號，并由至少一天線接收目標物反射第一調頻連續波信號而形成的第二調頻連續波信號。接著，依據第一調頻連續波信號以及第二調頻連續波信號獲得關聯于目標物的多個移動參數。之后，依據所述多個移動參數以及各天線的組態參數而獲得對應于各天線的多個量測值。然后，將所述多個量測值代入數學式，以獲得電子裝置的默認方向與目標物之間的估計角度。
【專利說明】移動參數估計方法、角度估計方法及判斷方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種參數估計方法，且特別是有關于一種移動參數估計方法、角度估計方法及判斷方法。
【背景技術】
[0002]隨著人口急速增長以及世界經濟的逐漸復蘇，個人可支配所得與消費力逐年上升，使得全球汽車銷售量也隨之不斷攀升。根據統計，在2010年中，大部分國家的汽車銷量都呈現正向成長，其中又以中國大陸的汽車銷售量為最高，擁有1806萬輛的銷量，隨后則是美國和日本，各自有約1200萬輛及500萬輛的銷售量。
[0003]隨著汽車銷售量不斷成長，車用電子產業亦蓬勃發展，其中包含了車用安全系統、車身系統、駕駛信息系統、懸吊底盤系統、引擎傳動系統、保全系統等六大方面，其中又以車用安全系統的年復合成長率為最高。
[0004]隨著汽車數量日益增長，發生道路事故的機率也逐年增加，歐洲研究顯示，駕駛員只要在發生碰撞的0.5秒前得到預警，即可以避免至少60%的追尾撞車事故、30%的迎面撞車事故和50%的路面相關事故，而若有I秒鐘的預警時間，則可避免90%的事故。因此，車用安全系統的重要性可見一斑。
[0005]在車用安全系統中，根據功能及種類不同，主要可分為主動式及被動式兩種類型。在2000年以前，市場上幾乎是以被動式安全系統為主，例如安全帶、各類安全氣囊等，直到2000年以后，隨著半導體科技進展及高頻電子電路技術的進步，主動式安全系統才開始快速發展。同時，人們對安全的要求也不斷提升，從原本被動地降低意外傷害，轉變為主動地避免意外發生。而在道路行駛的實際狀況中，主動式安全系統能在危險發生前發揮預警功能，提醒駕駛甚至主動操縱車輛閃避危險，達到保護生命安全的目的，將比被動系統扮演更重要的角色。
[0006]因此，現今主動式安全系統獲得極大發展，主導整體車用安全系統的市場，舉例而言，適應性巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)、智能型停走系統(Stop &Go)、車道偏離警不系統(Lane Departure Warning System)、環境辨識(EnvironmentRecognition)、智能型防撞系統(Collision Avoidance)、先進駕駛輔助系統(AdvancedDriver Aid System,ADAS)等皆在其范疇內。而各國對于主動安全系統主要發展三大方向為:1.基本防撞警示技術-適應性巡航控制、防止車輛后方追撞、檢測車輛前方行人與障礙物。2.進階防撞警示技術-避免不當切換車道、十字路口所發生的碰撞事故，以及車輛診斷。3.基本駕駛人信息設備-路線指引、實時交通、駕駛人信息與行車導航。
[0007]目前歐洲的政府研究計劃著重在駕駛者監視系統、路況檢測系統以及智能化方向控制等功能開發。美國政府與通用汽車合作，開發并測試后視汽車防撞系統。日本現正大量進行智能化公路(Smartway)實際驗證，采用前視雷達及車道偏離警示器等子系統，完成巡航、防撞、循軌前進等先進汽車功能，這些功能預計在公元2015年在日本大量實施。此外，韓國亦已規劃在2020年完成汽車及公路的自動化。[0008]主動安全系統中的適應性巡航控制(ACC)，主要往車輛定速駕駛功能的趨勢發展，其應用范圍可分為高速域、低速域及全速域的巡航控制。其中，適應性巡航控制的原理為利用裝設于車輛前方的雷達系統，在車輛進行定速駕駛時，同時檢測車輛前方的交通狀況，以維持安全距離。當其他車輛進入車道使得安全距離不足時，車輛便自動減速駕駛，而當車輛前方有足夠安全距離時便自動加速，回復至駕駛者設定的速度。目前為止，例如NISSAN、BMW、Mercedes Benz、Lexus、和Infiniti等的汽車制造廠商,都已在高級車款配備適應性巡航控制系統。而Stop & Go系統功能為適應性巡航控制的進階版，其改良處在于可視需求將車輛減速至停止，而非在特定速度下關閉系統功能。此外，Stop & Go系統亦可在前方車輛再度移動時，自動加速至默認速度且保持車距，且默認速度可隨交通狀況不同而自動調整，適用于擁塞的市區道路。
[0009]由上述可知在適應性巡航控制及Stop & Go系統中，最前端的防撞雷達是非常關鍵的一部分，一旦雷達判斷失誤而提供不正確的信息，將導致整個系統對應產生錯誤的控制方式。
[0010]然而，在一般適應性巡航控制的信號處理技術中，常需較大的運算量以及較長的觀察時間才能達到一定的檢測精確度，使得適應性巡航控制的實際應用仍有其不理想之處。

【發明內容】

[0011]有鑒于此，本發明提供一種移動參數估計方法、角度估計方法以及判斷方法。在移動參數估計方法中，通過所提的修正數學式，可使估計的移動參數更符合目標物的移動情形。在角度估計方法中，通過所推導的封閉形式解，可使估計角度的操作具有低運算量及高精確度的特性。在判斷方法中，通過簡單的操作，可判斷所估計的估計角度是否可靠。
[0012]本發明提供一種移動參數估計方法，適于電子裝置，電子裝置包括至少一天線，所述方法包括下列步驟。首先發送第一調頻連續波(Frequency Modulation Continuousffave,FMCff)信號，并由各所述天線接收目標物反射第一調頻連續波信號而形成的第二調頻連續波信號。接著，依據各所述天線接收的第二調頻連續波信號，個別獲得第一數學式及一第二數學式。之后，依據第一數學式以及第二數學式估計關聯于目標物的多個移動參數。其中，第一數學式為
r 2 - B - R 2.fc.V
[0013]Jif up =~----
—r c.Ic

ramp
[0014]第二數學式為
-c-TrampC
[0016]其中，B為第一調頻連續波信號的帶寬，R為電子裝置與目標物的相對距離，f。為第一調頻連續波信號的載波頻率，V為電子裝置與目標物的相對速度，Tramp為關聯于所述多個量測值的量測時間，c為光速。
[0017]本發明提供一種角度估計方法，適于電子裝置，電子裝置包括至少一天線，所述方法包括下列步驟。首先，發送第一 調頻連續波信號，并由各所述天線接收目標物反射第一調頻連續波信號而形成的第二調頻連續波信號。接著，依據第一調頻連續波信號以及第二調頻連續波信號獲得關聯于目標物的多個移動參數，以及依據所述多個移動參數以及各所述天線的組態參數而獲得對應于各所述天線的多個量測值。之后，將所述多個量測值代入數學式，以獲得電子裝置的默認方向與目標物之間的估計角度。其中，數學式為:
[0018]
【權利要求】
1.一種移動參數估計方法，適于一電子裝置，所述電子裝置包括至少一天線，其特征在于，所述方法包括下列步驟: 發送一第一調頻連續波信號； 由各所述天線接收一目標物反射所述第一調頻連續波信號而形成的一第二調頻連續波信號； 依據各所述天線接收的所述第二調頻連續波信號，個別獲得一第一數學式及一第二數學式；以及 依據所述第一數學式以及所述第二數學式估計關聯于所述目標物的多個移動參數， 其中，所述第一數學式為
2.根據權利要求1所述的移動參數估計方法，其特征在于，所述第一調頻連續波信號包括一第一信號及一第二信號，所述第二調頻連續波信號包括一第三信號及一第四信號，其中依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得所述第一數學式及所述第二數學式的步驟包括: 依據所述第一信號及所述第三信號的相對關系獲得所述第一數學式；以及 依據所述第二信號及所述第四信號的相對關系獲得所述第二數學式。
3.根據權利要求1所述的移動參數估計方法，其特征在于，所述多個移動參數包括所述相對距離以及所述相對速度。
4.根據權利要求1所述的移動參數估計方法，其特征在于，所述帶寬可依據關聯于所述相對距離的一量測距離分辨率決定。
5.根據權利要求1所述的移動參數估計方法，其特征在于，所述量測時間可依據關聯于所述相對速度的一量測速度分辨率決定。
6.根據權利要求1所述的移動參數估計方法，其特征在于，在依據所述第一數學式以及所述第二數學式估計關聯于所述目標物的所述多個移動參數的步驟之后，還包括: 依據所述多個移動參數以及各所述天線的組態參數而獲得對應于各所述天線的多個量測值；以及 將所述多個量測值代入一數學式，以獲得所述電子裝置的一默認方向與所述目標物之間的一估計角度， 其中，所述數學式為:
7.根據權利要求6所述的移動參數估計方法，其特征在于，在將所述多個量測值代入所述數學式，以獲得所述電子裝置的所述默認方向與所述目標物之間的所述估計角度的步驟之后，還包括: 將所述估計角度代入一第三數學式，以獲得在所述電子裝置的一視場角的范圍中未出現同位角效應的至少一角度， 其中，所述第三數學式為:
8.根據權利要求6所述的移動參數估計方法，其特征在于，在將所述多個量測值代入所述數學式，以獲得所述電子裝置的所述默認方向與所述目標物之間的估計角度的步驟之后,還包括: 設計一第一濾波器，其中所述第一濾波器的零點位于所述電子裝置的一視場角的范圍之外； 設計一第二濾波器，其中所述第二濾波器的零點位于所述估計角度；以及 計算所述多個量測值對應于所述第一濾波器的一第一運算值； 計算所述多個量測值對應于所述第二濾波器的一第二運算值；以及 依據所述第一運算值與所述第二運算值的一比例值判斷所述估計角度的一可靠度。
9.根據權利要求8所述的移動參數估計方法，其特征在于，所述第一運算值為wtfr2,I 2其中W1為所述第一濾波器的系數，r為所述多個量測值組成的向量，(.)H為共軛轉置運算符，Il.I2為模數2 (2-norm)運算符。
10.根據權利要求8所述的移動參數估計方法，其特征在于，所述第二運算值為
11.一種角度估計方法，適于一電子裝置，所述電子裝置包括至少一天線，其特征在于，所述方法包括下列步驟: 發送一第一調頻連續波信號； 由各所述天線接收一目標物反射所述第一調頻連續波信號而形成的一第二調頻連續波信號； 依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得關聯于所述目標物的多個移動參數； 依據所述多個移動參數以及各所述天線的組態參數而獲得對應于各所述天線的多個量測值；以及 將所述多個量測值代入一數學式，以獲得所述電子裝置的一默認方向與所述目標物之間的一估計角度， 其中，所述數學式為:
12.根據權利要求，11所述的角度估計方法，其特征在于，依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得關聯于所述目標物的所述多個移動參數的步驟包括: 依據各所述天線接收的所述第二調頻連續波信號，個別獲得一第一數學式及一第二數學式；以及 依據所述第一數學式以及所述第二數學式估計關聯于所述目標物的多個移動參數， 其中，所述第一數學式為
13.根據權利要求12所述的角度估計方法，其特征在于，所述第一調頻連續波信號包括一第一信號及一第二信號，所述第二調頻連續波信號包括一第三信號及一第四信號，其中依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得所述第一數學式及所述第二數學式的步驟包括: 依據所述第一信號及所述第三信號的相對關系獲得所述第一數學式；以及 依據所述第二信號及所述第四信號的相對關系獲得所述第二數學式。
14.根據權利要求12所述的角度估計方法，其特征在于，所述第二數學式為

15.根據權利要求12所述的角度估計方法，其特征在于，所述第二數學式為

16.根據權利要求12所述的角度估計方法，其特征在于，所述多個移動參數包括所述相對距離以及所述相對速度。
17.根據權利要求12所述的角度估計方法，其特征在于，所述帶寬可依據關聯于所述相對距離的一量測距離分辨率決定。
18.根據權利要求12所述的角度估計方法，其特征在于，所述量測時間可依據關聯于所述相對速度的一量測速度分辨率決定。
19.根據權利要求11所述的角度估計方法，其特征在于，在將所述多個量測值代入所述數學式，以獲得所述電子裝置的所述默認方向與所述目標物之間的所述估計角度的步驟之后，還包括: 將所述估計角度代入一第一數學式，以獲得在所述電子裝置的一視場角的范圍中未出現同位角效應的至少一角度， 其中，所述第一數學式為:


20.根據權利要求11所述的角度估計方法，其特征在于，在將所述多個量測值代入所述數學式，以獲得所述電子裝置的所述默認方向與所述目標物之間的估計角度的步驟之后,還包括: 設計一第一濾波器，其中所述第一濾波器的零點位于所述電子裝置的一視場角的范圍之外； 設計一第二濾波器，其中所述第二濾波器的零點位于所述估計角度；以及 計算所述多個量測值對應于所述第一濾波器的一第一運算值； 計算所述多個量測值對應于所述第二濾波器的一第二運算值；以及 依據所述第一運算值與所述第二運算值的一比例值判斷所述估計角度的一可靠度。
21.根據權利要求20所述的角度估計方法，其特征在于，所述第一運算值為|
22.根據權利要求20所述的角度估計方法，其特征在于，所述第二運算值為
23.一種判斷方法，適于一電子裝置，所述電子裝置包括至少一天線，其特征在于，所述方法包括下列步驟: 發送一第一調頻連續波信號； 由各所述天線接收一目標物反射所述第一調頻連續波信號而形成的一第二調頻連續波信號； 依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得關聯于所述目標物的多個移動參數； 依據所述多個移動參數以及各所述天線的組態參數而獲得對應于各所述天線的多個量測值； 依據所述多個量測值獲得所述電子裝置的一默認方向與一目標物之間的一估計角度； 設計一第一濾波器，其中所述第一濾波器的零點位于所述電子裝置的一視場角的范圍之外； 設計一第二濾波器，其中所述第二濾波器的零點位于所述估計角度；以及 計算所述多個量測值對應于所述第一濾波器的一第一運算值； 計算所述多個量測值對應于所述第二濾波器的一第二運算值；以及 依據所述第一運算值與所述第二運算值的一比例值判斷所述估計角度的一可靠度。
24.根據權利要求23所述的判斷方法，其特征在于，所述第一運算值為
25.根據權利要求23所述的判斷方法，其特征在于，所述第二運算值為
26.根據權利要求23所述的判斷方法，其特征在于，依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得關聯于所述目標物的所述多個移動參數的步驟包括: 依據各所述天線接收的所述第二調頻連續波信號，個別獲得一第一數學式及一第二數學式；以及 依據所述第一數學式以及所述第二數學式估計關聯于所述目標物的多個移動參數， 其中，所述第一數學式為
27.根據權利要求26所述的判斷方法，其特征在于，所述第一調頻連續波信號包括一第一信號及一第二信號，所述第二調頻連續波信號包括一第三信號及一第四信號，其中依據所述第一調頻連續波信號以及所述第二調頻連續波信號獲得所述第一數學式及所述第二數學式的步驟包括: 依據所述第一信號及所述第三信號的相對關系獲得所述第一數學式；以及依據所述第二信號及所述第四信號的相對關系獲得所述第二數學式。
28.根據權利要求26所述的判斷方法，其特征在于，所述第二數學式為
29.根據權利要求26所述的判斷方法，其特征在于，所述第二數學式為

30.根據權利要求26所述的判斷方法，其特征在于，所述多個移動參數包括所述相對距離以及所述相對速度。
31.根據權利要求26所述的判斷方法，其特征在于，所述帶寬可依據關聯于所述相對距離的一量測距離分辨率決定。
32.根據權利要求26所述的判斷方法，其特征在于，所述量測時間可依據關聯于所述相對速度的一量測速度分辨率決定。
33.根據權利要求23所述的判斷方法，其特征在于，依據所述多個量測值獲得所述電子裝置的所述默認方向與所述目標物之間的所述估計角度的步驟包括: 將所述多個量測值代入一數學式，以獲得所述電子裝置的一默認方向與所述目標物之間的所述估計角度， 其中，所述數學式為:
34.根據權利要求33所述的判斷方法，其特征在于，在將所述多個量測值代入所述數學式，以獲得所述電子裝置的所述默認方向與所述目標物之間的所述估計角度的步驟之后,還包括: 將所述估計角度代入一第一數學式，以獲得在所述電子裝置的一視場角的范圍中未出現同位角效應的至少一角度， 其中，所述第一數學式為:
【文檔編號】G01S13/50GK103576141SQ201210363853
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年7月30日
【發明者】黃崇榮, 戴家威, 蔡宗育, 李大嵩 申請人:財團法人交大思源基金會