CN104995528A - 能够识别雷达传感器安装角度的车载雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供具备雷达传感器和求出该雷达传感器的安装角度的安装角度计算部的车载雷达装置，雷达传感器以在检测范围内包括相对于车辆的前后方向90°的方向的方式安装于上述车辆，并检测相对于观测点的相对速度以及该观测点所在的方位，其中，观测点在检测范围内存在并且反射了雷达波。上述安装角度计算部将相对速度为零的观测点作为零速度观测点，根据该速度零观测点的方位来求出上述雷达传感器的安装角度。

Description

能够识别雷达传感器安装角度的车载雷达装置

技术领域

本公开涉及雷达装置，尤其是涉及安装于车辆并检测在车辆周边存在的各种物标的车载雷达装置。

背景技术

以往，车载雷达装置用于检测在车辆周边存在的各种物标，并检测该车辆与物标之间的碰撞可能性等。在该车载雷达装置中，若由于某些原因(例如，老化等)而产生光轴偏移，则就会存在误检测物标的位置的可能性，其中，光轴偏移是雷达波(毫米波、激光、超声波等)的光轴从预先决定的安装方向(例如车辆的前后方向)发生偏移的状态。这里所说的光轴是指通过车载雷达装置的检测范围的中心的轴。

作为检测这样的光轴偏移的方法之一，在日本特开平9－250970号公报中，公开了利用相对于静止物的相对速度的方位依赖性的方法。

具体而言，若以Vs表示由雷达观测到的静止物的相对速度，以Vh表示自身车速，并以θ表示物标存在的方位(其中，是以光轴为基准的雷达坐标系的方位)，则它们具有下述(1)式的关系。其中，参数A是车速Vh和相对速度Vs所包含的速度误差的比，在误差不存在的情况下A＝1。

[式1]

$\frac{Vs}{Vh}=A\·\cos \left(\mathrm{\θ}\right)---\left(1\right)$

若光轴偏移(光轴相对于安装方向的角度)为α，则外观上的方位(以安装方向为基准的车辆坐标系的方位)θ’为θ’＝θ－α。其中，无论没有没光轴偏移，检测出的相对速度均为相同大小。另外，在考虑了光轴偏移的情况下，(1)式能够改写为(2)。

[式2]

$\frac{Vs}{Vh}=A\·\cos (\mathrm{\θ}-\mathrm{\α})---\left(2\right)$

换句话说，使Vs/Vh、和方位角度测定值θ曲线化的图表在没有光轴偏移(α＝0)的情况下，在θ＝0时得到峰值，在有光轴偏移(α≠0)的情况下，在θ＝α时得到峰值。因此，光轴偏移量被估计为α。

专利文献1：日本特开平9－250970号公报

但是，上述专利文献所述的方法虽然在静止物上的反射点位于包含车载雷达的光轴的水平面内的情况下成立，但实际上，静止物上的反射点不一定位于包含该光轴的水平面内，所以使用该方法难以正确地检测光轴偏移量。

即，这是因为在静止物的反射点位于偏离包含光轴的水平面的位置的情况下，存在与反射点的垂直位置(距离水平面的距离)对应的垂直方向的速度分量，参数A并不恒定，所以在使Vs/Vh曲线化的图表上不能得到明确的峰值。并且，车载雷达的垂直视场角越宽广，该影响就越显著。

此外，光轴偏移由于车载雷达装置(特别是天线部分)的相对于车辆的安装角度变化而产生，所以若能够利用某种方法求出该安装角度，则也能够求出光轴偏移量。

发明内容

在本发明公开中，提供一种车载雷达装置，能够不依赖于反射了雷达波的观测点的高低，而稳定地求出相对于车辆的安装角度。

本发明公开的车载雷达装置具备雷达传感器和安装角度计算部。雷达传感器以在检测范围内包括相对于车辆的前后方向90°的方位的方式安装于车辆，通过收发探测波，来至少检测相对于观测点的相对速度以及该观测点所在的方位，其中，所述观测点在检测范围内存在，并且反射了雷达波。安装角度计算部将在由雷达传感器检测出的观测点中相对速度为零的观测点作为零速度观测点，根据零速度观测点的方位来求出雷达传感器的安装角度。

换句话说，在相对于车辆前后方向(行进方向)90°的方位(以下仅称为“90°方位”)存在的物体未接近车辆的情况下，即、墙壁等静止物或并行的车辆等仅具有车辆前后方向的速度分量。因此，由于不具有雷达装置的方向(相对于车辆前后方向90°方向)的速度分量，所以不依赖于反射点的高度地被检测为零速度观测点。由此，能够确定通过雷达传感器检测到零速度观测点的方位为90°方位，进而，能够确定以车辆前后方向为基准的车辆坐标系和以雷达的光轴为基准的雷达坐标系的对应关系。其结果，根据本公开内容，能够稳定地求出雷达传感器相对于车辆的实际的安装角度，并且，能够根据实际的安装角度与所希望的安装角度之差来求出光轴偏移量。

附图说明

图1是表示车辆控制系统的整体构成的框图。

图2是安装角度估计处理的流程图。

图3是表示雷达传感器的安装位置、雷达坐标系、车辆坐标系的说明图。

图4是与删除平均有关的观测值以及其分布的说明图。

具体实施方式

以下与附图一起对本申请公开的实施方式进行说明。

＜整体构成＞

图1所示的车辆控制系统1安装于车辆并被使用，具备雷达传感器10、车辆状态检测传感器组20、信号处理部30以及控制执行部40。信号处理部30构成为能够与雷达传感器10、车辆状态检测传感器组20以及控制执行部40进行通信。此外，在车辆控制系统1中，用于实现构成要素间的通信的单元并不特别限定。

雷达传感器10分别设在自身车辆(安装了车辆控制系统1的车辆)后方的左右端，并以雷达传感器10的检测范围的中心轴(以下称为“光轴”)朝向相对于车辆前后方向向外侧倾斜基准安装角度(这里是40°)的方向(位于左端的雷达传感器朝向左侧方，位于右端的雷达传感器朝向右侧方)的安装角度安装(参照图3)。另外，检测范围以包含相对于车辆前后方向90°的方向(称为“90°方位”)的方式设定。在本实施例中，使用以光轴为中心覆盖±约90°的范围的检测范围。以下，将以车辆前后方向为基准的坐标系称为车辆坐标系(以θ表示角度)，将以光轴为基准的坐标系称为雷达坐标系(以表示角度)，在雷达传感器10以正确的安装角度安装于车辆的状态下，雷达坐标系是使车辆坐标系旋转基准安装角度的坐标系。

另外，雷达传感器10由使用毫米波的公知的FMCW(FrequencyModulated Continuous Wave：调频连续波)雷达构成，通过使用天线阵列收发雷达波(FMCW波)，在检测范围内检测距离反射了雷达波的地点(以下称为“观测点”)的距离、相对于观测点的相对速度以及观测点所存在的方位，并将这些作为观测点数据发送给信号处理部30。此外，雷达波只要能够检测不具有相对速度的物体的距离、方位即可，并不限定于FMCW波，也可以使用其他的调制方式。

车辆状态检测传感器组20由检测车辆的运动状态的各种传感器构成，至少具备车速传感器、横摆率传感器以及方向盘转向操纵角传感器。但是，并不限定于这些，只要是检测车速的判定所需要的信息的传感器、检测车辆是否直行前进的判定所需要的信息的传感器即可，可以使用任何传感器。构成车辆状态检测传感器组20的各传感器将检测结果发送给信号处理部30。

信号处理部30是统一控制车辆控制系统1的电子控制装置，以具备了CPU、ROM、RAM等公知的微型计算机为中心构成。信号处理部30基于从雷达传感器10接收的观测点数据，检测在检测范围内存在的物标，并至少执行基于该检测出的物标来辅助驾驶员驾驶的驾驶辅助处理、以及基于观测点数据来估计雷达传感器10的安装角度的安装角度估计处理。

控制执行部40根据来自信号处理部30的指示，使用各种车载设备执行对驾驶员的听觉的、视觉的报告或者驾驶辅助所需要的各种车辆控制。

＜处理＞

接下来，对信号处理部30所执行的处理进行说明。在信号处理部30所具备的存储部(例如ROM)存储有用于实现驾驶辅助处理、安装角度估计处理的程序。

此外，驾驶辅助处理为公知的处理，所以省略说明，这里对安装角度估计处理进行详细说明。

若自身车辆的发动机启动，则安装角度估计处理启动。

若本处理启动，则首先信号处理部30从雷达传感器10获取观测点数据(相对于观测点的距离、相对速度、方位)(S110)。

接着，信号处理部30判断用于将观测点数据作为墙壁候补点数据保存的保存条件是否成立(S120)。具体而言，在根据车辆状态检测传感器组20的检测结果求出自身车速、转向角以及横摆率，而自身车速在能够以规定精度识别停止物和移动物的下限速度(例如50km/h)以上，并且转向角或者横摆率在能够认为自身车辆直行前进的上限值以下的情况下，判断为保存条件成立。

在S120判断为保存条件未成立的情况下，返回到S110，进行下一周期的观测点数据的获取。另一方面，在S120判断为保存条件成立的情况下，信号处理部30从在S110获取的观测点数据中，从未实施后述的处理(S140～S220)的观测点数据选择一个(S130)。以下，将这里选择的观测点数据称为对象观测点数据，并将通过对象观测点数据表示的观测点称为对象观测点。

接着，信号处理部30判断对象观测点是否为墙壁候补(S140)。具体而言，将对象观测点数据所示出的相对速度Vs为0(即，零速度观测点)的对象观测点判断为是墙壁候补。另外，在该判断中，也可以在条件中附加对象观测点是否存在于车辆附近(例如，在从在高速道路的最左侧的车道行驶中的车辆到隔音墙的平均距离以内)、是否存在于以在车辆坐标系相当于90°的方位(即，这里在雷达坐标系为50°)为中心的规定范围(例如±20°)。

在S140中，判断为对象观测点不是墙壁候补的情况下，跳过后述的S150～S210的处理。另一方面，在S140判断为对象观测点是墙壁候补的情况下，信号处理部30将对象观测点数据作为墙壁候补观测点数据存储于存储器(S150)。

接着，信号处理部30使墙壁候补观测点数计数器进行计数(S160)。此外，墙壁候补观测点数计数器在本处理最初启动时计数值被初始化(清零)。

接着，信号处理部30判断墙壁候补观测点数(即，墙壁候补观测点数计数器的计数值)是否达到预先设定的规定值N(S170)。

在S170中，判断为墙壁候补点数未达到规定值N的情况下，跳过后述的S180～S210的处理。另一方面，在S170，判断为墙壁候补观测点数达到规定值N的情况下，信号处理部30基于保存于存储器的墙壁候补观测点数据，使用稳健估计法来计算墙壁方位估计值即、在雷达坐标系观测到的墙壁方位(S180)。这里，使用作为稳健估计法之一的删除平均。具体而言，着眼于墙壁候补观测点数据的方位，作为方位在θmin～θmax之间分散的方位，从方位偏差较大的方位开始依次从θmax侧除去N×α(0＜α＜1，例如α＝0.2)个，从θmin侧除去N×α个(参照图4)，并将剩余的(N－2α)个墙壁候补观测点数据的方位的平均值作为墙壁方位估计值此外，计算墙壁方位估计值的方法并不限定于删除平均，也可以使用其他的稳健估计法。

接着，信号处理部30使用在S180计算出的墙壁方位估计值来计算安装角度θInst(S190)。具体而言，将车辆坐标系上的墙壁方位设为θWall(＝90°)，并通过(3)式求出(参照图3)。

接下来，信号处理部30通过求出由(3)式求出的安装角度θInst、和本来应该具有的安装角度的差来计算轴偏移量ΔθInst(S200)。

接着，信号处理部30清空墙壁候补观测点数据的存储值，并初始化墙壁候补观测点数计数器的计数值(S210)。

接着，信号处理部30判断是否在S110获取的所有的观测点数据在S130已被选择(S220)。若在S220，存在未选择的观测点数据，则返回到S130，反复S130～S210的处理，若所有的观测点数据均被选择，则返回到S110，进行下一周期的观测点数据的获取。

此外，这样求出的安装角度θInst以及轴偏移量ΔθInst可以显示在设于车辆的显示画面，也可以在轴偏移量ΔθInst超过了预先设定的允许量的情况下，对车辆乘员产生警报。另外，也可以构成为通过在将在信号处理部30中检测出的观测点的位置信息转换为车辆坐标系时使用安装角度θInst，从而自动地进行光轴偏移的修正。

＜效果＞

在本实施方式中，雷达传感器10以在检测范围内包含车辆坐标系的90°方位的方式安装于车辆，信号处理部30将在雷达传感器检测出的观测点数据中相对速度为零的观测点(零速度观测点)提取为基于来自在90°方位存在的墙壁的反射波的墙壁候补观测点，并根据该墙壁候补观测点的方位来求出雷达传感器的安装角度。

换句话说，通过雷达传感器10检测出的墙壁候补观测点的方位以将光轴作为基准的雷达坐标系表示，90°方位以将车辆的前后方向作为基准的车辆坐标系表示，所以能够确定雷达坐标系与车辆坐标系之间的对应关系(雷达传感器10的安装角度)。

并且，由于基于在90°方位存在的物体的观测点不依赖于反射雷达波的地点的高低，均成为零速度观测点，所以能够稳定地检测雷达传感器10的安装角度，进而能够稳定地检测光轴偏移量。

另外，在本实施方式中，将自身车辆直行前进并且在下限速度以上行驶中时获取，并且与自身车辆的距离在允许距离以内的零速度观测点作为墙壁候补观测点，并且，基于多个墙壁候补观测点的方位的观测结果，使用作为稳健估计之一的删除平均来求出墙壁候补观测点的方位。因此，能够排除基于位于自身车辆的90°方向的物体(隔音墙等)以外的物体的零速度观测点，能够精度良好地求出墙壁候补观测点的方位。

＜其他的实施方式＞

以上，对本发明公开的实施方式进行了说明，但本发明公开并不限定于上述实施方式，当然能够采用各种方式。例如，也可以使一个构成要素具有的功能分散为多个构成要素、使多个构成要素具有的功能统一为一个构成要素。另外，也可以将上述实施方式的构成的至少一部分置换为具有相同的功能的公知的构成。

附图标记说明

1…车辆控制系统，10…雷达传感器，20…车辆状态检测传感器组，30…信号处理部，40…控制执行部。

Claims (6)

1.一种车载雷达装置，其特征在于，具备：

雷达传感器(10)，其以检测范围包括相对于车辆的前后方向90°方向的方式安装于所述车辆，通过收发雷达波来至少检测相对于观测点的相对速度以及该观测点所在的方位，所述观测点在所述检测范围内存在并且反射了所述雷达波；以及

安装角度计算部(30)，其将在由所述雷达传感器检测出的观测点中相对速度为零的观测点作为零速度观测点，根据该零速度观测点的方位来求出所述雷达传感器的安装角度。

2.根据权利要求1所述的车载雷达装置，其特征在于，

所述雷达传感器使用FMCW波作为所述雷达波。

3.根据权利要求1或者2所述的车载雷达装置，其特征在于，

所述安装角度计算部在所述零速度观测点的方位的计算(S180)中应用稳健估计。

4.根据权利要求3所述的车载雷达装置，其特征在于，

所述安装角度计算部使用删除平均作为所述稳健估计。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的车载雷达装置，其特征在于，

所述安装角度计算部将在预先设定的下限速度以上行驶时(S120:是)检测出的所述零速度观测点的方位用于所述安装角度的计算。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的车载雷达装置，其特征在于，

所述安装角度计算部将在自身车辆正在直行前进时(S120:是)检测出的所述零速度观测点的方位用于所述安装角度的计算。