JP3252680B2 - 車載用走査レーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載用走査レーダ
装置に係り、特に、車両前方に存在する複数の対象物を
精度良く検出する装置として好適な車載用走査レーダ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平６−１５０１９
５号に開示される如く、車両前方に存在する障害物を検
出するレーダ装置が知られている。上記従来のレーダ装
置は、車両前方の比較的広い範囲を検出領域として、複
数の対象物を検出することのできるレーダを備えてい
る。また、上記従来のレーダ装置は、車両前方に対象物
が検出されている場合に、過去に検出されたデータと、
新たに検出されたデータとの対応付けを行い、その結果
に基づいて検出された対象物の確信度を演算する機能を
備えている。

【０００３】車両の前方に、先行車等の対象物が存在す
る場合、その対象物はレーダにより継続的に、かつ、明
確に検出される。従って、例えば、車両前方に前後方向
に離間した２台の先行車が存在する場合、それらの対象
物は過去に検出されたデータ中にも、新たに検出された
データ中にも明確に検出されるはずである。また、先行
車のサイズや、先行車と自車との車間距離等は急激に変
化しないため、かかる場合には、過去に検出された先行
車に関するデータと、新たに検出された先行車に関する
データとは精度良く対応する。このため、上記従来の装
置によれば、車両前方に存在する複数の対象物を、高い
確信度の下に検出することができる。

【０００４】車両用レーダ装置においては、ノイズ等の
影響により、検出する必要のない対象物データが検出さ
れる場合がある。かかる対象物データは、継続的に明確
に検出されるものではない。このため、過去に検出され
たデータと、新たに検出されたデータとを対応付けた際
に、ノイズ等に起因するデータが精度良く対応すること
はない。このため、上記従来の装置によれば、ノイズ等
に起因するデータには、低い確信度が付与される。

【０００５】上述の如く、上記従来の装置によれば、存
在確率の高い対象物を表すデータと、存在確率の低い対
象物を表すデータとについて、異なる確信度を付与する
ことができる。従って、上記従来の装置によれば、確信
度を考慮した上でデータの処理を行うことにより、ノイ
ズの影響等に起因する誤検出を防止しつつ、車両前方に
存在する複数の対象物を高い精度の下に検出することが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置によれば、車両の前方を走行する複数の先行車
が、前後方向に離間することなく並走している場合に、
複数の先行車に関するデータが、単一の対象物に関する
データであると誤認識される場合がある。かかる誤認識
がなされると、過去に検出された対象物に関するデータ
と、新たに検出された対象物に関するデータとが精度良
く対応しなくなり、車両前方に存在する対象物を正確に
認識できない事態を生ずる。

【０００７】このように、上記従来の装置は、過去に検
出されたデータと新たに検出されたデータとを共に考慮
する点で、新たに検出されたデータのみに基づいて対象
物の認識を行う装置に比して、高い検出精度を確保する
うえで優れているものの、車両の走行中に生ずるあらゆ
る状況に対処するという点では、未だ改良の余地を残す
ものであった。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、複数の対象物が隣接して存在する場合に、過去
の検出データに基づいて両者に起因するデータを分離す
ることにより、常に個々の対象物を正確に検出し得る車
載用走査レーダ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、送信信号に対する反射信号に基づいて
対象物を検出するレーダ手段と、該レーダ手段に所定の
検出領域を走査させる走査手段と、前記レーダ手段の検
出データを走査角度と対応させた状態で検出するデータ
検出手段と、を備える車載用走査レーダ装置において、
前記検出領域内の特定領域に存在する特定対象物のサイ
ズを検出する特定対象物サイズ検出手段と、前記特定対
象物のサイズが所定速度を超える速度で増大した際に、
該特定対象物のサイズの急増を認識するサイズ急増認識
手段と、前記特定対象物のサイズの急増が認識された後
に前記データ検出手段に検出されたデータから、前記特
定対象物のサイズの急増が認識される前に、前記特定対
象物のサイズに対応する走査角度範囲内で、前記データ
検出手段に検出されたデータを分離するデータ分離手段
と、を備える車載用走査レーダ装置により達成される。

【００１０】本発明において、レーダ手段は所定方向へ
向けて送信信号を発する。送信信号が発せられた所定方
向に対象物が存在すると、対象物により送信信号が反射
されレーダ手段により反射波が受信される。レーダ手段
は、かかる反射辛抱に基づいて対象物を検出する。走査
手段は、レーダ手段により所定の検出領域を走査させ
る。検出領域内に対象物が存在する場合、レーダ手段か
ら発せられる送信信号が対象物に照射される走査角度範
囲内で反射波が発生し、その結果、対象物が検出され
る。レーダ手段の検出データは、データ検出手段によっ
て、走査角度と対応した状態で検出される。検出領域内
に複数の対象物が存在する場合、それぞれの対象物のサ
イズに応じた走査角度範囲と対応して対象物に関するデ
ータが検出される。特定領域に対象物が存在すると、対
象物サイズ検出手段によって、その対象物のサイズが検
出される。特定領域に存在する対象物と、特定領域に隣
接する領域内に存在する対象物とが近接すると、両者が
単一の対象物であると誤認される事態が生じ得る。かか
る事態が生ずると、対象物サイズ検出手段により検出さ
れる特定対象物のサイズが急増する。この場合、データ
検出手段では、複数の対象物のサイズに応じた走査角度
範囲内に、所定走査角度毎に対象物データが検出され
る。特定対象物のサイズの急増は、サイズ急増認識手段
によって認識される。かかる認識がなされると、データ
検出手段により所定走査角度毎に検出された対象物デー
タのうち、サイズの急増が認識される前に特定対象物の
存在領域とされていた走査角度範囲内に存在するデータ
が、他のデータから分離される。この場合、分離された
データは、特定領域に存在する対象物に関するデータで
あり、また、残存する他のデータは、その対象物に近接
する他の対象物に関するデータであると認識することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
車載用走査レーダ装置のシステム構成図を示す。本実施
例の装置は、レーダ用電子制御ユニット１０（以下、レ
ーダ用ＥＣＵと称す）、および、環境認識車速制御電子
制御ユニット１２（以下、環境認識ＥＣＵと称す）によ
り制御される。

【００１２】レーダ用ＥＣＵ１０には、操舵角センサ１
４、ヨーレートセンサ１６、および、車速センサ１８が
接続されている。操舵角センサ１４は、ステアリングホ
イルの操舵角に応じた信号（操舵角信号θ_H ）を発生す
る。ヨーレートセンサ１６は、車両の重心回りの回転角
速度に応じた信号（ヨレート信号ω_y ）を発生する。車
速センサ１８は車速に応じて周期での変動するパルス信
号（車速信号Ｖ）を発生する。レーダ用ＥＣＵ１０は、
操舵角信号θ_H 、ヨレート信号ω_y 、および車速信号Ｖ
に基づいて、車両の旋回半径Ｒを推定する機能を備えて
いる。

【００１３】レーダ用ＥＣＵ１０には、また、レーダア
ンテナ２０および走査コントローラ２２が接続されてい
る。レーダアンテナ２０は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Mo
dulation-Continuous Wave) レーダの構成要素であり、
例えば車両のフロントグリル付近に、鉛直方向に延びる
回転軸２０ａを中心として回動することができるように
配設されている。レーダアンテナ２０は、指向性を有す
るアンテナであり、所定のビーム角の広がりをもって信
号の送受信を行う。

【００１４】レーダアンテナ２０には、走査機構２４が
連結されている。走査機構２４は、レーダアンテナ２０
を揺動させる装置であり、走査コントローラ２２により
フィードバック制御されている。走査コントローラ２２
には、レーダ用ＥＣＵ１０より走査角信号が供給されて
いる。走査コントローラ２２は、レーダアンテナ２０の
走査角が、レーダ用ＥＣＵ１０からの指令角θ_S に一致
するように、走査機構２４をフィードバック制御する。
レーダ用ＥＣＵ１０は、車両前方の所定の検出領域が、
レーダアンテナ２０により所定速度で走査されるよう
に、走査角の指令角θ_S を所定周期で増減させる。

【００１５】レーダ用ＥＣＵ１０は、レーダアンテナ２
０から供給される信号に適当な処理を施すことにより、
車両前方の検出領域内に存在する対象物を検出し、その
検出結果を環境認識ＥＣＵ１２に供給する。環境認識Ｅ
ＣＵ１２には、警報器２６、ブレーキ２８、およびスロ
ットル３０が接続されている。環境認識ＥＣＵ１２は、
車両前方に対象物が近接している場合に、予め設定され
た論理に従って警報機２６、ブレーキ２８、またはスロ
ットル３０を駆動して、車両乗員の注意を喚起すると共
に車両の減速を図る。

【００１６】図２は、レーダ用ＥＣＵ１０を機能的に表
したブロック構成図を示す。レーダ用ＥＣＵ１０は、マ
イクロコンピュータを主体として構成される装置であ
る。レーダ用ＥＣＵ１０の構成は、機能的には、図２に
示す如く、走査角制御部３２、レーダ信号処理部３４お
よび対象物認識部３６に区分することができる。走査角
制御部３２は、上述した走査コントローラ２２に対して
走査角信号を供給するブロックである。走査角信号に含
まれる走査角指令値θ_S は、レーダ信号処理部３４の制
御タイミングと同期して変化される。

【００１７】レーダ信号処理部３４は、レーダアンテナ
２０と共にＦＭ−ＣＷレーダを構成する。レーダアンテ
ナ２０の走査角方向に対象物が存在する場合、レーダ信
号処理部３４には、その対象物に関する信号が供給され
る。レーダ信号処理部３４は、かかる信号が供給された
場合に、対象物と自車との車間距離および相対速度に関
するデータを生成し、そのデータを走査角と対応付けて
対象物認識部３６に供給する。尚、レーダ信号処理部３
４の構成については、後に図３を参照して詳説する。

【００１８】対象物認識部３６は、レーダ信号処理部３
４から供給される複数のデータのうち、同一の対象物に
属すると推定されるデータ同士をグルーピングすると共
に、各グループに属する複数のデータに基づいて対象物
の認識を行う。また、対象物認識部３６は、操舵角信号
θ_H 、ヨーレート信号ω_y 、および車速信号Ｖに基づい
て車両の旋回半径Ｒを推定する機能を備えている。本実
施例のシステムは、対象物認識部３６が、レーダ信号処
理部３４から供給される複数のデータを、旋回半径Ｒの
推定結果をも利用して後述の手法によりグルーピングす
る点に特徴を有している。

【００１９】図３は、上述したレーダ信号処理部３４を
機能的に表したブロック構成図を示す。上述したレーダ
アンテナ２０は、図３に示す如く、送信アンテナ２０ｂ
および受信アンテナ２０ｃとして機能する。レーダ信号
処理部３４が備える搬送波発生回路３８、周波数変調回
路４０、変調電圧発生回路４２、および方向性結合器４
４は、ＦＭ−ＣＷレーダの送信側回路を構成する。

【００２０】搬送波発生回路３８は、所定周波数の搬送
波を発生し、その搬送波信号を周波数変調回路４０に供
給する。一方、変調電圧発生回路４２は、振幅が三角形
状に変化する三角波を発生し、その三角波を周波数変調
回路４０に供給する。周波数変調回路４０は、変調電圧
発生回路４２から供給される三角波を変調信号として、
搬送波発生回路３８から供給される搬送波を周波数変調
する。

【００２１】図４（Ａ）中に実線で示す波形は、周波数
変調回路４０の出力端子に表れる信号の周波数の変化状
態を示す。上述した周波数変調が行われる結果、周波数
変調回路４０の出力端子には、図４（Ａ）中に実線で示
す如く、時間経過に伴って所定の変動幅Δｆ、変調周波
数ｆｍ（＝１／Ｔ；Ｔは変調電圧発生回路４２から発せ
られる三角波の変動周期）で三角波状に変調された変調
波信号が表れる。周波数変調回路４０の出力端子に表れ
る変調波信号は、方向性結合器４４を介して送信アンテ
ナ２０ｂに供給されると共に後述するミキサ４６に供給
される。

【００２２】上述の如く送信アンテナ２０ｂに供給され
た変調波信号は、送信アンテナ２０ｂの走査角方向へ送
信される。かかる走査角方向に対象物が存在すると、送
信信号が対象物により反射され、受信アンテナ２０ｃに
よりその反射波が受信される。受信アンテナ２０ｃに
は、ミキサ４６が接続されている。レーダ信号処理部３
４は、ＦＭ−ＣＷレーダの受信回路として、ミキサ４
６、増幅回路４８、フィルタ５０、及び高速フーリエ変
換処理回路５２（以下、ＦＦＴ信号処理回路と称す）を
備えている。受信アンテナ２０ｃに受信された信号は、
かかる受信回路により処理されて対象物と車両との車間
距離および相対速度を表すデータに変換される。

【００２３】図４（Ａ）中に破線及び一点鎖線で示す波
形は、それぞれ受信アンテナ２０ｃからミキサ４６に供
給される反射信号の周波数の変化状態を示す。ミキサ４
６では、かかる反射信号と方向性結合器４４から供給さ
れる送信信号とがミキシングされることにより、両者の
周波数差を変動周波数とするビート信号が生成される。

【００２４】図４（Ｂ）は、かかるビート信号の周波数
の変化状態を示す。以下、図４（Ｂ）に示す如く、送信
信号の周波数が上昇する区間で生成されるビート信号の
周波数を上り周波数ｆupと、送信信号の周波数が下降す
る区間で生成されるビート信号の周波数を下り周波数ｆ
downと称す。

【００２５】ミキサ４６で生成されるビート信号は、増
幅回路４８で増幅された後、フィルタ５０に供給され
る。フィルタ５０は、増幅回路４８から供給されたビー
ト信号を、上昇区間のビート信号と下降区間のビート信
号とに分離する。分離されたビート信号は、共にＦＦＴ
信号処理回路５２に供給される。ＦＦＴ信号処理回路５
２は、各区間のビート信号についてＦＦＴ処理を施し、
上り周波数ｆupについてのパワースペクトル、及び下り
周波数ｆdownについてのパワースペクトルを算出する。

【００２６】図５（Ａ）は、レーダアンテナ２０の走査
角方向に２つの対象物が存在する場合に、ＦＦＴ信号処
理回路５２で算出された上り周波数ｆupについてのパワ
ースペクトルを示す。また、図５（Ｂ）は、同様の環境
下で、ＦＦＴ信号処理回路５２で算出された下り周波数
ｆupについてのパワースペクトルを示す。

【００２７】レーダアンテナ２０の走査角方向に複数の
対象物が存在する場合、受信アンテナ２０ｃには個々の
対象物についての反射波が受信される。この場合、ミキ
サ４６では、複数の受信信号のそれぞれについてビート
信号が形成される。その結果、ＦＦＴ信号処理回路５２
では、複数のピークを有するパワースペクトルが検出さ
れる。

【００２８】ところで、車両と対象物との間に相対速度
がないとすると、送信アンテナ２０ｂから送信される送
信信号と、受信アンテナ２０ｃに到達する反射波との間
には、対象物と車両との間を信号が伝搬するのに要する
時間に応じた位相差が生ずる。この場合、反射波の周波
数にドップラシフトが重畳されないため、反射波の周波
数変動を表す波形は、図４（Ａ）中に一点鎖線で示す如
く、送信信号の波形を単に時間的に平行移動しただけの
波形となる。従って、上り周波数ｆupと下り周波数ｆdo
wnとは、図４（Ｂ）中に一点鎖線で示すように共に等し
い値となる。この際、ｆup＝ｆdownの値は、対象物と車
両との車間距離に対応した値となる。

【００２９】一方、車両と対象物との間に相対速度Ｖｒ
が存在する場合、反射波の周波数には相対速度Ｖｒに応
じたドップラシフトが重畳される。このため、例えば対
象物と車両とが接近する傾向にある場合は、反射波の周
波数が全体的に高周波側へシフトする。その結果、反射
波の周波数を表す波形は、図３（Ａ）中に破線で示す如
く、距離に応じて時間的に平行移動した波形（図中、一
点指鎖線で示す波形）を更に高周波側へ平行移動した波
形となる。

【００３０】上記の如く、反射波の周波数が高周波側へ
シフトされると、相対速度Ｖｒが“０”である場合に比
べてｆupは小さく、またｆdownは大きく変更される。こ
の際、次式に示す如く、ｆupとｆdownとの平均値を演算
すれば、ｆupに重畳するドップラシフト成分と、ｆdown
に重畳するドップラシフト成分とが互いに相殺し合い、
対象物と車両との車間距離に対応する特性値を得ること
ができる。

【００３１】 ｆr ＝（ｆup＋ｆdown）／２ ・・・（１） また、ｆupとｆdownとの偏差は、ｆupに重畳するドップ
ラシフト成分とｆdownに重畳するドップラシフト成分と
の和に相当する。従って、次式に示す如く、両者の偏差
の１／２を演算すれば、その値は、車両と対象物との相
対速度に起因するドップラシフト成分に対応する特性値
となる。

【００３２】 ｆd ＝（ｆdown−ｆup）／２ ・・・（２） 本実施例において、周波数変調回路４２が発生する変調
波信号の中心周波数がｆ₀ 、変調周波数がｆｍ、変調幅
がΔｆ、かつ、送信信号の伝搬速度が高速ｃである場合
に、距離Ｌだけ離間した位置に相対速度Ｖｒを有する対
象物が存在するとすれば、次式に示す関係が成立する。

【００３３】 ｆr ＝４ｆｍ・Δｆ・Ｌ／ｃ ・・・（３） ｆd ＝２Ｖｒ・ｆ₀ ／ｃ ・・・（４） 従って、ＦＦＴ信号処理回路５２において、上り周波数
ｆupを表すスペクトルピークと下り周波数ｆdownを表す
スペクトルピークとが得られた場合、それらを上記
（１）式および（２）式に代入してｆr およびｆd を求
め、更に、その演算値を上記（３）式及び（４）式に代
入すれば、レーダアンテナ２０の走査角方向に存在する
対象物に関する車間距離Ｌと相対速度Ｖｒとを求めるこ
とができる。

【００３４】上述の如く、レーダアンテナ２０は、走査
機構２４により走査される。図６は、本実施例のシステ
ムを搭載する車両５４において、レーダアンテナ２０の
走査領域として設定されている領域を示す。図６に示す
如く、本実施例においては、車両５４の前後方向の軸線
に対して左右に１０°ずつの広がりを有する領域がレー
ダアンテナ２０によって走査される領域、すなわち、対
象物の検出領域とされている。尚、以下の説明において
は、車両５４の軸線に対して左側の領域を走査角θ_S が
負の領域、車両５４の軸線に対して右側の領域を走査角
θ_S が正の領域とする。

【００３５】図７は、レーダアンテナ２０の走査角θ_S
と、送信信号の周波数ｆとの関係を示す。上述の如く、
本実施例のシステムにおいては、レーダ信号処理部３４
の処理と同期してレーダアンテナ２０の走査角θ_S が制
御される。かかる制御は、より具体的には、図７に示す
如く送信信号の周波数ｆが１周期分変化する間に、走査
角θ_S が０．５°変化するように行われる。また、本実
施例において、レーダアンテナ２０は、約１００msec毎
に−１０°〜＋１０°の領域が走査されるように制御さ
れる。

【００３６】本実施例のシステムによれば、１組の上り
周波数ｆupと下り周波数ｆdownとが検出されることによ
り、それらの検出値を上記（１）式および（２）式に代
入することで対象物に関するデータを演算することがで
きる。そこで、レーダ用ＥＣＵ１０は、走査角θ_S が
０．５°変化する毎に１組の上り周波数ｆupと下り周波
数ｆdownとが検出できるように、すなわち、走査角θ_S
が０．５°変化する毎に対象物に関するデータが演算で
きるように、上述の条件の下に走査角θ_S を制御し、か
つ、走査角θ_S が０．５°変化する毎に対象物に関する
データの演算を行うこととしている。

【００３７】つまり、本実施例のシステムにおいては、
車両５４前方の検出領域が０．５°毎に４０の検出領域
に区分されており、レーダアンテナ２０が走査角θ_S −
１０°〜＋１０°の領域を走査する間に、すなわち、約
１００msecの間に、上記図５（Ａ），（Ｂ）に示すスペ
クトルデータを４０組得ることができる。上述したレー
ダ信号処理部３４は、レーダアンテナ２０が走査される
に伴って、これら４０組のスペクトルデータを基に、４
０分割された検出区分毎に対象物データを演算し、その
演算結果を、レーダセンサ２０の走査角θ_S と対応付け
た状態で対象物認識部３６へ供給する。

【００３８】図８は、本実施例のシステムを搭載する車
両５４の前方に、先行車（以下、対象物と称す）Ｔ₁ お
よびＴ₂ が存在する状況を示す。図８において、対象物
Ｔ₁は、車両５４と同一の車線上を走行している。ま
た、対象物Ｔ₂ は、車両５４とは異なる車線上を、対象
物Ｔ₁ に先行して走行している。

【００３９】図９は、上記図８に示す状況下で、対象物
認識部３６に供給される対象物データのうち、車間距離
Ｌに関するデータを、走査角θ_S との関係で表した図を
示す。図９に示す如く、対象物認識部３６には、レーダ
アンテナ２０が対象物Ｔ₂ の背面を照射する走査角度範
囲に対応して、比較的長い車間距離Ｌを表す対象物デー
タが供給される。また、レーダアンテナ２０が対象物Ｔ
₁ の背面を照射する走査角度範囲に対応して、比較的短
い車間距離Ｌを表す対象物データが供給される。この場
合、対象物Ｔ₂ に関するデータ群と、対象物Ｔ₁ に関す
るデータ群とは、車間距離Ｌにおいて相違しているため
容易に識別することができる。

【００４０】図９において、対象物Ｔ₁ 又はＴ₂ を表す
データ群の如く、車間距離Ｌの近接する複数のデータ群
は、本実施例においては、単一の対象物に属するもので
あると判断されて単一のグループにグルーピングされ
る。そして、各グループ毎に、対象物と車両５４との車
間距離Ｌおよび相対速度Ｖｒが、そのグループに属する
全てのデータに基づいて演算される。図９に示す如く、
グルーピングされる複数のデータが、真に単一の対象物
に関するものである場合は、複数の正確なデータに基づ
く演算が実行されることになり、対象物の車間距離Ｌお
よび相対速度Ｖｒが精度良く演算される。

【００４１】図１０は、本実施例のシステムを搭載する
車両５４の前方で、２台の対象物Ｔ ₁ およびＴ₂ が前後
方向に離間することなく並走している状況を示す。ま
た、図１１は、かかる状況下で対象物認識部３６に供給
される対象物データのうち、車間距離Ｌに関するデータ
を走査角θ_S との関係で表した図を示す。車両５４の前
方の存在する２台の対象物５４が並走している場合、対
象物Ｔ₂ を照射する走査角θ_S に対して検出される車間
距離Ｌと、対象物Ｔ₁ を照射する走査角θ_S に対して検
出される車間距離Ｌとがほぼ等距離となる。この場合、
車間距離Ｌの近接する複数のデータ群がグルーピングさ
れるとすれば、対象物Ｔ₁ に関するデータ群と、対象物
Ｔ₂ に関するデータ群とが共にグルーピングされること
にになり、対象物Ｔ₁ およびＴ₂ を正確に検出するうえ
で不都合を生ずる。

【００４２】本実施例のシステムにおいては、上記図１
１に示す如く、複数の対象物に対する検出データが単一
の対象物に関するデータであるかのように検出される場
合に、個々の対象物毎にデータ群を分離することができ
る点に特徴を有している。図１２は、上記の機能を実現
すべくレーダ用ＥＣＵ１０が実行する制御ルーチンの一
例のフローチャートを示す。図１２に示すルーチンは、
レーダ用ＥＣＵ１０において、上述した対象物認識部３
６の機能を実現すべく実行される。

【００４３】図１２に示す制御ルーチンは、レーダアン
テナ２０の走査角θ_S が−１０°から＋１０°まで走査
され、レーダ用ＥＣＵ１０において４０の走査角θ_S に
対する対象物データが得られる毎、すなわち約１００ms
ec毎に起動される。図１２に示すルーチンが起動される
と、先ずステップ１００において、前回の処理時に、自
車線上に対象物が存在したか否かが判別される。

【００４４】上述の如く、本実施例のシステムによれ
ば、車両前方の検出領域内に対象物が存在する場合は、
その対象物の存在を認識することができると共に、対象
物と自車両５４との車間距離Ｌを求めることができる。
検出された対象物が自車線上に存在するか否かは、操舵
角信号θ_H 等に基づいて推定される車両５４の旋回半径
Ｒ、対象物までの車間距離Ｌ、および対象物として想定
される車両の一般的車幅Ｗを用いて、以下に示す手法に
より判断することができる。

【００４５】図１３は、車両５４と対象物５６との間
に、車間距離Ｌが確保されている場合に、レーダアンテ
ナ２０が対象物５６の背面を照射し得る走査角範囲を示
す。対象物５６の軸線と車両５４の軸線とが一致してい
るとすれば、レーダアンテナ２０は、− tan^-1（Ｗ／２
Ｌ）≦θ_S ≦ tan^-1（Ｗ／２Ｌ）の条件が満たされる走
査角θ_S 範囲内で対象物５６の背面を照射する。以下、
“ tan^-1（Ｗ／２Ｌ）”を照射可能走査角θ_VHと称す。

【００４６】上記の範囲内の全ての走査角θ_S につい
て、対象物５６に関するデータを得られる場合は、それ
らの対象物５６に関するデータが得られた最も小さな走
査角θ _S と、対象物５６に関するデータが得られた最も
大きな走査角θ_S との平均を採ることで、レーダセンサ
２０が対象物５６の中心を照射する際の走査角θ_S （以
下、かかる走査角θ_S を対象物中心角θ_centと称す）を
得ることができる。しかしながら、車両５４や対象物５
６の状態によっては、常に全ての走査角θ_S に対して対
象物データが得られるとは限らない。かかる観点からす
れば、対象物中心角θ_centは、最大限−θ_VHから＋θ_VH
まで変化する可能性があると考えることができる。

【００４７】また、対象物中心角θ_centは、車両５４お
よび対象物５６がカーブを走行している場合には、その
カーブの曲率に応じて変化する。図１４は、車両５４と
対象物５６とが、半径Ｒの曲率でカーブする同一車線上
を、車間距離Ｌを保って走行している状態を示す。車両
５４が走行しているカーブの半径Ｒは、車両の旋回半径
Ｒで代用することができる。この場合、車両５４と対象
物５６とを結ぶ直線と、車両５４の軸線とがなす角θ_CV
は、θ_CV＝ sin^-1（Ｌ／２Ｒ）で表すことができる。従
って、かかる状況下では、対象物５６に対する対象物中
心角θ_centが、車両５４の軸線に対してθ_CVの方向とな
ると考えられる。

【００４８】上記の理由より、本実施例においては、検
出領域内に検出された対象物５６に関する対象物中心角
θ_centが、以下に示す条件を満たす場合に、その対象物
５６が車両５４と同一の車線上に存在すると判断され
る。尚、次式中におけるＫは、装置の適合条件として用
いられる定数である。

【００４９】 θ_CV−Ｋ・θ_VH＜θ_cent＜θ_CV＋Ｋ・θ_VH ・・・（５） 上記の判別の結果、ステップ１００において、対象物５
６が自車線上に存在していたと判別される場合は、次に
ステップ１０２の処理が実行される。一方、対象物５６
が自車線上に存在していなかったと判別される場合は、
ステップ１０２〜１１０がジャンプされ、次にステップ
１１２の処理が実行される。

【００５０】ステップ１０２では、前回の処理において
対象物５６が存在すると判別された走査角θ_S の範囲内
に、今回の処理において新たに対象物データが検出され
たか否かが判別される。その結果、今回の処理によって
はかかる走査角度範囲内にデータが検出されていないと
判別された場合は、自車線上に存在していた対象物が他
車線等に移動したと判断される。この場合、以後、ステ
ップ１０４〜１１０がジャンプされ、ステップ１１２の
処理が実行される。

【００５１】一方、上記ステップ１０２において、今回
の処理においても、上記の走査角度範囲内に対象物デー
タが検出されていると判別された場合は、自車線上に対
象物が存在すると判断され、次にステップ１０４の処理
が実行される。ステップ１０４では、今回検出されたデ
ータから演算される自車線上の対象物と自車との距離
が、前回検出されたデータに基づいて演算される距離に
近似しているか否かが判別される。上述の如く、本ルー
チンは、約１００msec毎に実行される。従って、前回検
出されたデータに基づく車間距離と、今回検出されたデ
ータに基づく車間距離とが大きく離間している場合は、
データが異常であると判断することができる。

【００５２】このため、上記ステップ１０４において、
前回の車間距離と今回の車間距離とが近似していないと
判別された場合には、今回の検出データが異常であると
判断することができる。かかる判別がなされた場合、以
後ステップ１１２の処理が実行される。一方、上記ステ
ップ１０４の条件が成立すると判別された場合は、ステ
ップ１０６の処理が実行される。

【００５３】ステップ１０６においては、自車線上の対
象物の存在範囲として今回新たに検出された走査角度範
囲が、前回検出された走査角度範囲に比して著しく大き
いか否かが判別される。その結果、今回検出された走査
角度範囲が、前回検出された走査角度範囲に比して著し
く大きいと判別された場合は、前回検出された対象物と
隣接する位置に、他の対象物が近接した結果、他の対象
物に関するデータと自車線上の対象物に関するデータと
が一緒にグルーピングされたと判断する。この場合は、
以後、ステップ１０８において、前回の処理時に自車線
上の対象物の存在領域として認識された走査角度範囲に
含まれるデータ群が、優先的にグルーピングされる。

【００５４】一方、上記ステップ１０６において、今回
検出された走査角度範囲と、前回検出された走査角度範
囲とが大きく相違していないと判別された場合は、ステ
ップ１１０において、今回の処理において自車線上の対
象物の存在範囲として設定された走査角度範囲内に含ま
れるデータ群のグルーピングが行われる。

【００５５】上述した処理が終了すると、次にステップ
１１２において、未だグルーピングのされていないデー
タ、すなわち、自車線上に存在しない対象物に関するデ
ータについてのグルーピングが実行される。そして、ス
テップ１１４で、グルーピングされたデータ群が記憶さ
れ、ステップ１１６で、グループ毎に全てのデータに基
づいた車間距離Ｌ、相対速度Ｖｒに関する演算が実行さ
れた後、今回の処理が終了される。

【００５６】上記の処理によれば、自車線上に存在する
対象物に関するデータ群が、先ず優先的にグルーピング
される。従って、本実施例のシステムによれば、自車線
上に存在する対象物を、最も高い精度で正確に検出する
ことができる。また、上記の処理によれば、自車線上に
存在する対象物に隣接して他の対象物が存在する場合に
おいて、両者に関するデータ群を確実に分離してグルー
ピングすることができる。従って、本実施例のシステム
によれば、車両５４の前方を並走する複数の対象物を、
個別に、精度良く検出することができる。

【００５７】尚、上記の実施例においては、レーダアン
テナ２０およびレーダ信号処理部３４により前記したレ
ーダ手段が、走査コントローラ２２、走査機構２４、お
よび走査角制御部３２により前記した走査手段が、更
に、レーダ信号処理部３４がレーダアンテナ２０の走査
角と対応付けた状態で対象物データを検出することによ
り前記したデータ検出手段が、それぞれ実現されてい
る。

【００５８】更に、上記の実施例においては、自車線が
前記した特定領域に相当していると共に、レーダ用ＥＣ
Ｕ１０が上記ステップ１０６の処理を実行することで、
前記した特定対象物サイズ検出手段、およびサイズ急増
認識手段が、ステップ１０８の処理を実行することによ
り、前記したデータ分離手段際が、それぞれ実現されて
いる。

【００５９】ところで、上述した実施例においては、レ
ーダアンテナ２０を用いて検出した対象物データに基づ
いて、自車線上の対象物、すなわち、特定対象物のサイ
ズを検出することとしているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば、ＣＣＤカメラ等の撮像装置
を用いて特定対象物のサイズを検出することとしてもよ
い。更に、上記の実施例においては、レーダ手段をＦＭ
−ＣＷレーダにより実現することとしているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、車両前方の比較的広
い領域を検出領域とし得る走査型レーダ装置であれば良
い。

【００６０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、特定領域
に存在する対象物と、その対象物に近接する他の対象物
とが単一の対象物であると誤認される状況が生じた場合
に、過去のデータを参照することで、特定領域に存在す
る対象物に関するデータと、他の対象物に関するデータ
とを分離することができる。従って、本発明に係る車載
用レーダ装置によれば、検出領域内に複数の対象物が近
接して存在するような場合においても、正確に、それら
複数の対象物を個別に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である車載用走査レーダ装置
のシステム構成図である。

【図２】図１に示す車載用レーダ装置に用いられるレー
ダ用ＥＣＵのブロック構成図である。

【図３】図２に示すレーダ用ＥＣＵの構成要素であるレ
ーダ信号処理部のブロック構成図である。

【図４】図４（Ａ）はレーダアンテナにより送受信され
る信号の周波数の変化を表す波形である。図４（Ｂ）は
レーダ用ＥＣＵにおいて検出されるピート信号の波形で
ある。

【図５】図５（Ａ）は上り周波数を表すスペクトルデー
タである。図５（Ｂ）は下り周波数を表すスペクトルデ
ータである。

【図６】図１に示す車載用走査レーダの検出範囲を示す
図である。

【図７】図１に示す車載用走査レーダの走査角度と送信
信号の周波数との関係を表す波形である。

【図８】車両の前方に前後方向に離間して２台の対象物
が存在する状態を表す図である。

【図９】図８に示す状況下で検出される対象物データの
一例である。

【図１０】車両の前方に前後方向に離間することなく２
台の対象物が並走している状態を表す図である。

【図１１】図１０に示す状況下で検出される対象物デー
タの一例である。

【図１２】図１に示す車載用レーダ装置が備えるレーダ
用ＥＣＵで実行される制御ルーチンの一例のフローチャ
ートである。

【図１３】車両前方に車間距離Ｌをあけて対象物が存在
する状態を表す図である。

【図１４】車両と対象物とが所定の曲率でカーブする同
一車線上を走行している状態を表す図である。

【符号の説明】

１０ レーダ用電子制御ユニット（レーダ用ＥＣＵ） １２ 環境認識車速制御電子制御ユニット（環境認識Ｅ
ＣＵ） １４ 操舵角センサ １６ ヨーレートセンサ １８ 車速センサ ２０ レーダアンテナ ２２ 走査コントローラ ２４ 走査機構 ３２ 走査角制御部 ３４ レーダ信号処理部 ３６ 対象物認識部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−111785（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158293（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−180933（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288838（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−225275（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−240660（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−313626（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−145833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 B60R 21/00 G08G 1/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号に対する反射信号に基づいて対
   象物を検出するレーダ手段と、該レーダ手段に所定の検
   出領域を走査させる走査手段と、前記レーダ手段の検出
   データを走査角度と対応させた状態で検出するデータ検
   出手段と、を備える車載用走査レーダ装置において、 前記検出領域内の特定領域に存在する特定対象物のサイ
   ズを検出する特定対象物サイズ検出手段と、 前記特定対象物のサイズが所定速度を超える速度で増大
   した際に、該特定対象物のサイズの急増を認識するサイ
   ズ急増認識手段と、 前記特定対象物のサイズの急増が認識された後に前記デ
   ータ検出手段に検出されたデータから、前記特定対象物
   のサイズの急増が認識される前に、前記特定対象物のサ
   イズに対応する走査角度範囲内で、前記データ検出手段
   に検出されたデータを分離するデータ分離手段と、 を備えることを特徴とする車載用走査レーダ装置。