JP2003315452A

JP2003315452A - レーダ装置

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Publication number: JP2003315452A
Application number: JP2002122656A
Authority: JP
Inventors: Ketsu Haku; 杰白; Koji Kuroda; 浩司黒田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: US20030201878A1; US6825756B2; JP4043276B2; EP1357396A1; DE60306447D1; DE60306447T2; EP1357396B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ハードウエアの追加を伴うことなく車両に搭載
された操舵角センサ等を用いて、車線変更する際の横位
置検出速度が向上されたレーダ装置を実現する。【解決手段】車線変更判定手段２１５は操舵角センサ２
１０等からヨーレート応答を入力し車線変更の操舵動作
があるかを判定する。車線変更状態であればゲイン設定
手段２２１によりトラッカゲイン値を通常走行より大に
切り替え、フィルタ処理２２２によるトラッカ結果から
縦距離、横位置及び相対速度などを算出する。算出した
縦距離、横位置及び相対速度などを用いて制御判定手段
２２３により、衝突危険があるかないかや操舵回避操作
が必要か否かを判定する。衝突危険がある場合には車間
距離警報と、自動ブレーキを作動する制御信号を発生
し、自動操舵する必要がある場合には自動操舵制御信号
を発生する。車線進路変更が終了すれば通常走行ゲイン
を使用する状態に復帰する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーダ装置に係
り、特に、車間距離自動制御と警報や追突防止(軽減)シ
ステムなどに用いて好適なレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車間距離自動制御装置(Adaptive Cruise
Control）と車間距離警報装置は、例えば特開平１１−
３９５８６号公報に記載されているように、設定したタ
ーゲットと自車との車間距離が維持されるように、自動
的に車速を調整しつつ追従走行を行い、警報をも行う装
置である。

【０００３】また、障害物との衝突の自動回避システム
は、例えば特開２０００−１４２２８１号公報に記載さ
れているように、自動制動と運転者の操舵操作との調和
を行う装置である。

【０００４】また、この自動回避システムは、特開２０
０１−８０４９１号公報に記載されているように、緊急
回避時に、ヨーイングモーメント制御のゲインを大とし
て、操舵角速度と操舵角加速度とに応じてヨーイングモ
ーメント量を大きくする操舵力制御装置である。

【０００５】これらの衝突回避装置やＡＣＣ制御装置に
距離計測用センサとしてレーダ装置が使用されている。
このレーダ装置としては、レーザレーダを用いるものと
ミリ波レーダを用いるものとが一般的に知られている。

【０００６】レーダ装置は、電波ビームやレーザ光を放
射し、車や障害物などの物体に反射されて、レーダ装置
に戻るまでの時間を計測し、これに基づいて、反射物ま
での距離を計測する。

【０００７】このレーダ装置のうち、レーザ光を用いる
レーザレーダ装置は細いレーザ線を用いており、安定し
た受光強度を受信するためには、ターゲットに光反射リ
フレクタとなるような反射面があると望ましい。

【０００８】また、レーダ装置のうち、ミリ波を用いる
ミリ波レーダ装置は、レーザレーダ装置と比較して、雨
や霧の状態でも安定してターゲットを捉えることが可能
であるため、全天候型のセンサとして期待されている。

【０００９】ここで、ミリ波レーダ装置においては、物
体までの距離や相対速度の計測にはいくつかの方式があ
る。

【００１０】つまり、２つの周波数を切換える２周波CW
(Continuous Wave）方式や、送信周波数に三角変調を施
すＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）
方式などがあり、例えば、電子情報通信学会誌1996年10
月号pp977−981の「自動車用ミリ波レーダの開発動向」
に各種方式が記載されている。

【００１１】２周波CW方式やFMCW方式では、受信した信
号にFFT処理（Fast Fourier Transform）を施し、得ら
れた周波数スペクトルのピーク信号の周波数・位相・振
幅情報から、物体までの距離や相対速度を計測する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術におけるミリ波レーダ装置は、レーザレーダ
装置に比べて、全天候型である等の種々の利点を有する
が、次のような問題点があった。

【００１３】車載用ミリ波レーダ装置の電波ビームは、
レーザのような狭いビームでは無く、拡がりをもってい
るため、乗用車のような大きさのターゲットに照射する
際、走行中、電波照射角度の変動により、電波照射中心
位置から乗用車が外れた場合であっても、その乗用車に
電波が照射されていることとなる。このため、自車の中
心延長線からターゲットとなる乗用車までの距離である
横位置の検知バラツキが大きい。

【００１４】この横位置の検出バラツキを抑制して、検
知精度を良くするために、通常、レーダ出力推定手段に
用いられるトラッカフィルタのゲインが小さく設定され
ている。

【００１５】しかし、障害物を回避するときには、レー
ダ搭載車のヨー角と横位置は共に大きく変化し、通常設
定している小さいなトラッカフィルタゲインでは、レー
ダ出力に大きな位相遅れ現象が生じてしまう。

【００１６】車載ミリ波レーダ装置においては、上述し
たように、ミリ波は拡がりをもって放射されるため、横
位置がオフセットされた状態でターゲット車両に接近す
る場合、ターゲット車両のサイド面からの電波反射電力
強度が増え続け、電波反射中心位置がターゲットの車幅
中心位置から車両サイド面へ移動する現象がある。

【００１７】このため、ドライバが障害物を回避するた
め車線変更を行う際、検知した障害物の横位置応答はレ
ーダ搭載車の車線変更挙動に比較して、位相遅れ現象が
発生してしまい、検出遅れ現象が発生していた。

【００１８】本発明の目的は、ハードウエアの追加を伴
うことなく、車両に搭載された操舵角センサやジャイロ
センサなどのセンサ応答を用いて、車線変更する際の横
位置検出速度が向上されたレーダ装置を実現することで
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）被測定物との縦距離、横位置、方位角度及び相対
速度のうち少なくとも１つを検出する車両用レーダ装置
において、自車両が進路変更挙動状態か否かを検出する
進路変更挙動状態検出手段と、この進路変更挙動状態検
出手段が、自車両が進路変更挙動状態であることを検出
したとき、レーダ装置の被測定物検知応答速度を、進路
変更挙動状態以外の走行状態より大の値に変更する検知
応答速度変更手段とを備える。

【００２０】（２）好ましくは、上記（１）記載の車両
用レーダ装置において、上記検知応答速度変更手段は、
被測定物との縦距離、横位置及び相対速度のうち少なく
とも１つに対し、平滑化効果があるフィルタ処理を行う
フィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段のゲインを
大きくするフィルタゲイン変更手段と有し、フィルタ処
理手段のゲインを大きくすることにより、被測定物検知
応答速度を、進路変更挙動状態以外の走行状態より大の
値とする。

【００２１】（３）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記進路変更挙動状態検出手段は、ヨーレートま
たは横加速度センサ、操舵角センサ、操舵トルクセン
サ、ヨーレートセンサ、タイヤ圧力センサ、横加速度セ
ンサのうち、少なくとも一つを有し、そのセンサの出力
に基づいて、自車両の進路変更挙動状態を検出する。

【００２２】（４）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記進路変更挙動状態検出手段は、操舵角速度変
化量またはヨーレート変化量である２次時間微分状態量
に相当する状態量を算出し、算出した状態量が所定レベ
ルを超えた場合に、自車両が進路変更挙動状態であると
判定する自車両進路判定手段を有する。

【００２３】（５）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記進路変更挙動状態検出手段が自車両は進路変
更挙動状態であることを検出したとき、上記被測定物と
の縦距離、横位置、方位角度及び相対速度のうちの少な
くとも１つを、自車の縦方向、横方向の運動量または車
速度を用いて補正するレーダ検知値補正手段を備える。

【００２４】（６）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記自車の縦方向運動量、横方向運動量の検出ま
たは車速度を、車速センサ、加速度センサ、または操舵
角センサの出力を用いて検出する自車横方向移動量検出
手段を備える。

【００２５】（７）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値
未満であることを検出したとき、車間距離警報を発生
し、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値以
上であることを検出したときには、上記車間距離警報を
自動停止する。

【００２６】（8）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値
未満であることを検出したとき、ブレーキによる減速制
御を行い、上記被測定物との横位置が自車の中心から所
定値以上であることを検出したときには、上記ブレーキ
による減速制御を自動停止する。

【００２７】（９）被測定物との縦距離、横位置、方位
角度及び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車両
用レーダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か否
かを検出する進路変更挙動状態検出手段と、上記進路変
更挙動状態検出手段が自車両は進路変更挙動状態である
ことを検出したとき、上記被測定物との縦距離、横位
置、方位角度及び相対速度のうちの少なくとも１つを、
自車の縦方向、横方向の運動量または車速度を用いて補
正するレーダ検知値補正手段とを備える。

【００２８】（１０）被測定物との縦距離、横位置、方
位角度及び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車
両用レーダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か
否かを検出する進路変更挙動状態検出手段と、上記被測
定物との横位置が自車の中心から所定値未満であること
を検出したとき、車間距離警報を発生し、上記被測定物
との横位置が自車の中心から所定値以上であることを検
出したときには、上記車間距離警報を自動停止する警報
停止手段とを備える。

【００２９】（１１）被測定物との縦距離、横位置、方
位角度及び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車
両用レーダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か
否かを検出する進路変更挙動状態検出手段と、上記被測
定物との横位置が自車の中心から所定値未満であること
を検出したとき、ブレーキによる減速制御を行い、上記
被測定物との横位置が自車の中心から所定値以上である
ことを検出したときには、上記ブレーキによる減速制御
を自動停止するブレーキ減速キャンセル手段とを備え
る。

【００３０】車両が進路変更（車線変更）時には、前方
車両の横位置検出バラツキより、検出応答性を重視し、
検出応答性を最大とする。

【００３１】また、車両の進路変更判断は、既存の操舵
角センサ、角速度センサ、方向指示器等を使用して判断
する。

【００３２】これにより、ハードウエアの追加を伴うこ
となく、車両に搭載された操舵角センサやジャイロセン
サなどのセンサ応答を用いて、車線変更する際の横位置
検出速度が向上されたレーダ装置を実現することが可能
となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。まず、図１〜図5を参照
して、本発明の一実施形態である車載レーダ装置におけ
る衝突警報と、自動回避との概要を説明する。

【００３４】図１は、ミリ波レーダの応用例としてレー
ダ衝突警報と自動回避の機能説明図である。図１におい
て、レーダ搭載車１のミリ波レーダ装置３からターゲッ
ト車２に向けてミリ波信号を発し、ターゲット車２との
相対速度、方位角度、車間距離４などを検知する。そし
て、レーダ装置３は、警報・制御判定ロジック5を用い
て自車両が位置する車線内における障害物の有無及び衝
突危険性を判定し、衝突危険がある場合には、左右隣接
車線内の障害物の有無を判定する。

【００３５】さらに、ブレーキやパワートレイン及び操
舵系などのアクチュエータ6を用いて加、減速制御を行
うことにより、ターゲット車２との車間距離４を自動制
御する。そして、追突の恐れがある場合には、警報発
生、または操舵回避制御を行う。

【００３６】本発明の一実施形態では、ミリ波レーダ装
置３によりターゲット車２との車間距離・相対速度・方
位角度の計測を行う。警報・制御判定ロジック5は、こ
れら車間距離・相対速度・方位角度であるレーダ検知デ
ータとヨーレート情報とを用いて、ターゲット所在車線
の車線判断を行う。

【００３７】ターゲット２が自車線上にあると判断した
場合、検知した車間距離・相対速度・方位角度、または
設定された車間距離しきい値を用いて自車の加・減速度
を判定する。

【００３８】また、自車進行に障害になるターゲット２
がある場合、衝突を回避するために移動する隣接車線に
障害物が存在するか否かの判定も行う。

【００３９】これらの判定に基づき、ブレーキやパワー
トレイン及び操舵系などから構成するアクチュエータ系
6を加、減速制御して、ターゲット２との車間距離４を
自動調整する。また、急減速制御してもターゲット２と
の追突が避けならない場合には警報装置７によりドライ
バに警報を発するか、操舵系の操舵制御で安全側の隣接
車線へ自車両を移動し、衝突を回避する。

【００４０】次に、上述したレーダ衝突警報と自動回避
装置に使用されるミリ波レーダ装置３について、図２を
参照して説明する。

【００４１】ミリ波レーダでの方位角度の検出にはいく
つかの方式があるが、例として二つのアンテナを用いる
モノパルス方式について説明する。図２の(ａ)は１個の
送信アンテナ１１と、互いの左右位置に配置された２個
の受信アンテナ（左）１２および受信アンテナ（右）１
３により構成される２周波CW方式レーダ３のアンテナ構
造を示す。また、図２の(ｂ)はレーダ信号処理ブロック
の構成を示している。

【００４２】ミリ波レーダ３は、例えば図２の(b)に示
すように、送信アンテナ１１に接続され、レーダ送信波
を照射する発信器１８と、この発信器１８に供給する信
号を変調する変調器１７と、受信アンテナ１２及び１３
に接続され、ターゲット等から反射されたレーダ波を受
信するミキサ１４と、アナログ回路部１５と、Ａ／Ｄデ
ータ変換部１６と、信号処理部１００とを備える。

【００４３】信号処理部１００は、タイムフレーム毎に
受信信号をＦＦＴ処理してターゲットまでの距離、相対
速度、方位角度などをレーダ原理に基づいて算出するＦ
ＦＴ波形解析部２０と、装置内の各部の動作を制御する
タイミング制御部１９と、ＦＦＴ波形解析部２０の検知
データを入力として測定ノイズやバラツキを除いて推定
値を求めるトラッカ演算部２１とを備える。

【００４４】ＦＦＴ波形解析部２０と、トラッカ演算部
２１とは、自車速、ヨーレート、ブレーキ状態等の車両
運動状態検出部２５からのレーダ情報が入力される。

【００４５】ここで、トラッカ演算部２１とは、レーダ
測定によって取得した、いわゆる生の検知データをその
まま検知データとして出力に用いるのではなく、測定上
のバラツキと応答性の補正、またはノイズ除去と、時間
軸上で検知データに対して何らかのフィルタをかける数
学的な平滑化処理と、マルチターゲットの検知と追跡な
どのフィルタ処理とを行い、ターゲットのスムーズな動
きを反映する推定値を出力するフィルタを指すものとす
る。

【００４６】ここでは、本発明の一実施形態に関わる測
定上のバラツキと応答性に直接影響する数学的な平滑化
処理を行う部分についてのトラッカフィルタを説明す
る。

【００４７】本発明の一実施形態におけるミリ波レーダ
装置３のトラッカフィルタ２１は、図３の（ａ）に示す
ように、検知データ（距離、相対速度、方位角度（もし
くは横位置＝距離×方位角度））を観測値４１とし、前
回のタイムフレームでの推定値４０から真値の予測値４
２を予測し、この予測値４２と実際の観測値４１とから
推定値４０を決定するものである。

【００４８】このように決定すれば、このトラッカフィ
ルタ２１を用いて連続的なフィルタ推定値４０を得るこ
とができる。これは数式で表現すると、次式（１）、
（２）のように表わされる。（ａ）トラッカフィルタ更新式ｒ[ｎ]＝ｒ[ｎ−１]＋Ｋ{ｒM[ｎ]−ｒP[ｎ]} −−−（１）（ｂ）予測方程式ｒP[ｎ]＝ｒ[ｎ−１]＋(∂ｒP／∂ｔ)・Δｔ −−−（２）ただし、上記式（１）、（２）において、ｒは距離、相
対速度、方位角度（もしくは横位置）についてのトラッ
カフィルタの推定値４０、ｒMはその毎回の観測値４１
（実測値）、ｒPはその予測値４２、Ｋはフィルタゲイ
ン、ｎはタイムフレームの回数である。なお、以上の変
数はいずれもベクトル表現とする。

【００４９】このようなフィルタ推定値４０とフィルタ
処理されていない生の検知データ４４との関係の具体例
を図３の(ｂ)に示す。

【００５０】図３の(ｂ)の左側のグラフは、縦距離（自
車両とターゲット車両との直線距離）に関する検知デー
タ４４のバラツキと、それに対応するフィルタ推定値４
０の時間変化を示している。

【００５１】また、図３の(ｂ)の右側のグラフは、横位
置（自車両の中心線の延長線に水平方向に直交する方向
におけるターゲット車両との直線距離）についての検知
データ４４とフィルタ推定値４０の時間変化を示してい
る。

【００５２】ところで、従来技術における車載用レーダ
のトラッカフィルタにおいて、上記式(１)のフィルタゲ
インＫは固定値を用いている。具体的には、距離測定値
のバラツキの真値に対する比率は一定であるという前提
のもとに、ある大きさのバラツキを仮定して、これに対
して最適な計測精度と応答性とを確保すように、定数ゲ
インＫを設定している(例えば、図６の(ｂ)に示すよう
なＡ点のゲイン値を用いる)。

【００５３】しかしながら、従来の技術においては、自
車の急操舵操作で車線変更の際、上述したように、横位
置の変動が通常走行より急に大きく増大するため、バラ
ツキ度を抑えながら一定の位相遅れを許す定ゲインＫの
トラッカフィルタを用いている。このため、ゲインＫを
一定値として固定されたトラッカフィルタの応答速度
は、緊急回避または進路変更ための操舵挙動によって、
実際の位置変化より約０．７秒以上大きく遅れる現象が
ある(図7に示す遅れＴ２参照)。

【００５４】しかし、自車操舵で車線変更を行う時に、
ミリ波レーダ装置３は、検知した障害物との横位置か
ら、衝突警報を継続するか中止するかを判定し、また、
衝突回避ができているかの判定によって自動ブレーキ及
び操舵制御を行う。

【００５５】このため、横位置検出の応答遅れは、不要
な警報を発したり、自動ブレーキと操舵制御の制御遅れ
の原因となる。

【００５６】したがって、障害物と自車との横位置関係
を早期に検出して判定するためには、前方障害物の横位
置計測の応答性が重要なパラメータであることがわか
る。

【００５７】図4は、進路変更中、ミリ波レーダ装置３
による前方障害物の横位置検知状況を示す説明図であ
る。

【００５８】図４において、ミリ波レーダ装置３の横位
置検知位置M２１２は、電波ビームの反射中心位置と照
射ビーム中心軸の横方向距離である。

【００５９】進路変更中、レーダ照射ビームの照射方向
は変化し、ターゲット２の車両サイド側に移動してい
く。このため、ビームの照射方向変化に伴い、ターゲッ
ト２の車両サイド面からの電波反射強度が強くなり、電
波ビームの反射中心位置は、ターゲット車２に近づく方
向へ変動することがわかる。

【００６０】このレーダの照射角度の変化によるターゲ
ット２からの電波反射中心位置の変動は、従来技術にお
ける検知遅れＴ２(約０．７秒)の一つの発生要因と考え
る。

【００６１】本発明においては、上述したレーダ装置に
よる測定において、自車操舵による車線変更する際の横
位置生データの変化量は、一般追従走行状態より大きく
増大すること、このとき、レーダ検知結果の応答速度指
標はバラツキ度指標より重要であることを考慮し、一般
追従走行状態と車線変更状態との両状態において、応答
速度とバラツキ度とを適切に設定するものである。

【００６２】レーダ応答速度は、フィルタゲインが大き
くなるほど速くなる。自車両が通常の追従走行状態から
急操舵運転状態へ移行するタイミングを自動的に検知す
ることができれば、トラッカフィルタゲイン値をA点か
らＢ点(図６の(ｂ)を参照)へ大きく変更することによっ
て、車線変更中の横位置応答性を改善することができ
る。

【００６３】なお、図６の（ｂ）における実線は応答性
の遅れとゲインとの関係を示し、破線は横位置の検出バ
ラツキとゲインとの関係を示す。図６の（ｂ）におい
て、トラッカフィルタゲイン値は、追従走行ではA点で
あるが、車線変更時にはＢ点に変更することにより、横
位置検出のバラツキは大となるが、応答性は大幅に向上
する。

【００６４】図5は、本発明の一実施形態におけるフィ
ルタゲインを調整するための機能ブロック図である。

【００６５】図５に示したフィルタゲイン調整部は、操
舵角センサからの操舵角度や、角速度センサからのヨー
レート応答などを用いて、急操舵による車線変更状態を
検知する車線変更判定手段（進路変更挙動状態検出手
段）２１５と、フィルタゲインを切り替える手段（検知
応答速度変更手段）２２１とを備え、レーダトラッカ応
答遅れを改善する例である。

【００６６】また、車線変更状態を検知する車線変更判
定手段２１５は、操舵角センサ２１０、角速度センサ２
１１、横加速度センサ２１２からの横加速度応答、方向
指示器からの方向指示操作信号２１３、タイヤ圧力セン
サ２１４からのいずれかの信号又はこれらの組み合わせ
から、車線変更状態を検知する。

【００６７】なお、車両が通常の追従走行状態から急操
舵運転状態へ移行中、フィルタゲイン設定手段２２１に
よりトラッカフィルタのゲイン値を自動的にＡ点からＢ
点へ切替えるてもよいし、ゲイン値をＡ点からＢ点へア
ナログ的に変化させてもよい。

【００６８】図6の(ａ)は、図5に示したフィルタゲイン
調整部の動作フローチャートである。図６において、ま
ず、車線変更判定手段２１５は、操舵角センサ２１０や
角速度センサ２１１などのセンサ手段からヨーレート応
答を入力する(ステップＳ６０)。次に、車線変更（進路
変更）のための操舵動作があるか否かを判定する(ステ
ップＳ６１)。

【００６９】ステップＳ６１において、車両が通常走行
状態から車線変更状態へ移行中と判断すると、ステップ
Ｓ６３に進み、フィルタゲイン設定手段２２１により、
トラッカゲイン値をＡ点の値からＢ点の値に切り替え、
ステップＳ６４に進む。

【００７０】ステップＳ６１において、車線変更はな
く、通常走行状態のままであると判断した場合には、ス
テップＳ６２に進み、ゲイン値はＡ点の値を使用し、ス
テップするＳ６４に進む。

【００７１】そして、ステップＳ６４において、ステッ
プＳ６２又はＳ６３にて設定したゲイン値を用いて、フ
ィルタ処理２２２によるトラッカ結果から縦距離、横位
置及び相対速度などを算出する。

【００７２】続いて、ステップＳ６５において、ステッ
プＳ６４で算出した縦距離、横位置及び相対速度などを
用いて、制御判定手段２２３により、衝突危険があるか
ないか、自動ブレーキ作動するかしないか、及びさらな
るの操舵回避操作が必要か否かを判定する。

【００７３】そして、ステップＳ６６において、応用手
段２２４により、衝突危険がある場合には車間距離警報
と、自動ブレーキを作動する制御信号を発生し、自動操
舵する必要がある場合には自動操舵制御信号を発生す
る。

【００７４】なお、車線進路変更が終了すれば、ステッ
プＳ６１で車線変更終了と判断でき、ステップＳ６２で
ゲインＡを使用する状態に復帰する。

【００７５】図6の(ｂ)は、上述したように、横位置応
答フィルタのゲイン値とレーダ出力のバラツキ度及び応
答性の遅れとの関係を示している。

【００７６】通常走行では、応答性の遅れとバラツキと
を考慮して、Ａ点に示す中間値のゲインを選択する。そ
して、車線変更時においては、バラツキより応答性を重
視し、最も応答性が良い値であるＢ点の値を選択する。

【００７７】図７は、フィルタゲインを図６に示すＡ点
の値からＢ点に示す値への切替えによる応答遅れの改善
効果を示すグラフである。

【００７８】図７に示すように、フィルタゲイン切替ロ
ジックの使用によって、横位置応答遅れが、従来技術
（太い実線で示す横位置２０３）では約０．７秒（遅れ
時間Ｔ２）であったものが、本発明の一実施形態（破線
で示す横位置２３０）では約０．５秒（遅れ時間Ｔ３）
となり、大幅に改善できることがわかる。

【００７９】なお、自車両の前方に車両が存在していな
い場合に、車線変更するときであっても、横位置検出の
応答性を向上するため、フィルタゲインを大に変更す
る。この場合、フィルタゲインが大となっているため、
変更先の車線に車両が存在するか否かの判断の応答性が
向上されることとなる。

【００８０】ところで、図７に示すように、ゲイン切替
後のミリ波レーダ横位置２３０は、ヨー角センサ応答２
０２と比較して、時間軸上オフセットの遅れがあること
がわかる。

【００８１】フィルタゲインを切り替えることにより、
車線変更操作時の横位置応答遅れを大幅に改善すること
ができるが、横位置応答遅れをさらに改善するために
は、上述した時間軸上オフセットによる時間遅れを改善
する必要がある。

【００８２】以下では、ミリ波レーダ横位置応答遅れ２
３０の、時間軸上オフセットによる時間遅れを改善する
例を説明する。

【００８３】図8は、フィルタゲインの切り替えを行な
った上で、さらに横位置を自車両の横速度を用いて補正
した場合の結果を示すグラフである。

【００８４】図4に示したように、車線変更時に、変更
前の車線に前方車両が存在する場合には、レーダ反射中
心位置が変更前の車線方向へ移動する特性があるため
に、ミリ波レーダ横位置２３０がヨー角センサ応答２０
２と比べて時間軸上オフセット遅れの発生原因になると
考える。

【００８５】この遅れを解消するため、トラッカ前の横
位置は次式（３）を用いて補正計算することができるレ
ーダ検知値補正手段をさらに備える。XR_Ａ＝XR_Ｂ＋(車
速＊sin(操舵角))＊ΔT −−−（３）ただ
し、上記式（３）において、XR_Ａは補正後の横位置、XR
_Ｂは補正前の横位置、△Tはレーダ出力周期である。

【００８６】上記の補正式(３)を用いて、レーダで測定
した生データの横位置を修正した上で、上述したよう
に、トラッカフィルタのゲインを変更することによっ
て、レーダ出力の横位置応答性をさらに向上することが
できる。

【００８７】つまり、図8の太い実線で示すように、横
位置のレーダ検知遅れＴ４は約０．３秒となり、さらに
改善できることがわかる。

【００８８】図9は、レーダで測定した生データの横位
置を修正した上で、上述したように、トラッカフィルタ
のゲインを変更する場合の動作フローチャートである。

【００８９】図９において、まず、車両運動状態を検知
できる操舵角センサや、ヨーレートセンサなどのセンサ
出力を入力して車両運動状態を検知し(ステップＳ９
０)、検知した車両運動状態が車線変更は否かを判定す
る(ステップＳ９３)。

【００９０】ステップＳ９３において、車線変更である
場合は、上記式(３)を用いて、ミリ波レーダで検知した
生データ２２０の横位置に対して補正を行う(ステップ
Ｓ９４)。その後、ゲインを切り替え、トラッカフィル
タを用いて、この補正後のミリ波レーダ検知した生デー
タ２２０の平滑化処理を行う(ステップＳ９５)。なお、
このステップＳ９５においては、ステップＳ９２で検知
した車速度を取り込む。

【００９１】一方、ステップＳ９３で車線変更ではない
と判断した場合には、直接ステップＳ９５に進み、平滑
化処理を行う。

【００９２】次に、レーダで検知した横位置、車間距離
及び相対速度を用いて、衝突可能性と衝突恐れがある場
合の回避方向を判定し、衝突可能性や衝突恐れがあると
きは、車間距離警報を発生させるとともに自動ブレーキ
を動作させる(ステップＳ９６)。そして、衝突警報を発
しながら自動ブレーキを掛けても衝突恐れがある場合に
は、車線変更のための操舵を車両が自動的に行う(ステ
ップＳ９７)。

【００９３】この時、レーダで検知した横位置が１．５
ｍ以上であれば、衝突恐れがないと判定することがで
き、車間距離警報と、自動ブレーキによる減速操作を中
止し（警報停止手段と、ブレーキ減速キャンセル手段と
をさらに備える）、自動操舵系では逆方向へ操舵し、通
常の直進走行状態へ戻る(ステップＳ９９)。そして、処
理は終了する（ステップＳ１００）。

【００９４】横位置の検出遅れを改善することができる
ため、横位置が所定値以上となったことを早期に検出で
きることから、横位置が１．５ｍ以上であれば衝突恐れ
がないと早期に判定でき、車間距離警報と、減速操作を
中止し、自動操舵系で逆方向へ操舵することができるも
のである。

【００９５】図１０は、上述した例において、車線変更
判定に用いるためのヨーレートの変化量の状態量を示す
グラフである。この図１０において、破線はヨーレート
を示し、実線はヨーレートの変化量を示す。

【００９６】ところで、ヨーレート（deg/sec）の状態
量は、通常のカープ路走行においても大きな出力がある
ため、車線変更か通常のカーブ路走行かの判定には適用
しにくい。

【００９７】そこで、本発明の一実施形態においては、
車線変更か否かの判断をヨーレートの状態量ではなく、
変化量で判断する自車両進路判定手段をさらに備える。

【００９８】図１０に示すように、ヨーレート変化量２
５０の状態量を用いて、その大きさが６[deg/sec^２]以
上にあるときには、車両の運動状態は通常の追従走行か
ら車線変更状態へ移行していると判定する。

【００９９】なお、上述した例においては、車線変更時
には、フィルタゲインを通常走行より大とし、かつ、横
位置オフセットも補正することとしたが、フイルタゲイ
ンのみ大と変更することもできるし、フィルタゲインは
変更せず、横位置オフセットを補正するのみであって
も、横位置応答性を改善することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハードウエアの追加を伴うことなく、車両に搭載された
操舵角センサやジャイロセンサなどのセンサ応答を用い
て、車線変更する際の横位置検出速度が向上されたレー
ダ装置を実現することができる。

【０１０１】

【図面の簡単な説明】

【図１】ミリ波レーダの応用例としてレーダ衝突警報と
自動回避の機能説明図である。

【図２】レーダ衝突警報と自動回避装置に使用されるミ
リ波レーダ装置の概略構造と信号処理ブロックを示す図
である。

【図３】レーダ出力の平滑化処理用フィルタの説明図で
ある。

【図４】車線変更際のレーダ検知状態を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態におけるフィルタゲイン切
替できるフィルタの概略構成図である。

【図６】本発明の一実施形態の動作フローチャートであ
る。

【図７】本発明の一実施形態による応答性改善結果を示
すグラフである。

【図８】本発明の一実施形態により、さらに応答性が改
善された結果を示すグラフである。

【図９】本発明の一実施形態において、さらに応答性を
改善するための動作フローチャートである。

【図１０】車線変更動作を判定するための二次微分状態
量の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１レーダ搭載車２ターゲット車３ミリ波レーダ装置４車間距離５警報・制御判定ロジック６操舵アクチェータ系７警報装置１１送信アンテナ１２、１３受信アンテナ１４ミキサ１５アナログ回路部１６Ａ／Ｄ変換部１７変調器１８発信器１９タイミング制御部２０ＦＦＴ波形解析部２１トラッカ演算部２５車両運動状態検出部(センサ系) ２１５車線変更判定手段２２１フィルタゲイン設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒田浩司茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 5H180 AA01 BB04 CC12 CC14 LL01 LL04 LL06 LL09 5J070 AB15 AB24 AC01 AC02 AC06 AC11 AD02 AD03 AD07 AE01 AF03 AH31 AH35 AH39 BF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物との縦距離、横位置、方位角度及
び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車両用レー
ダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か否かを検出する進路変更挙
動状態検出手段と、この進路変更挙動状態検出手段が、自車両が進路変更挙
動状態であることを検出したとき、レーダ装置の被測定
物検知応答速度を、進路変更挙動状態以外の走行状態よ
り大の値に変更する検知応答速度変更手段と、を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】請求項１記載の車両用レーダ装置におい
て、上記検知応答速度変更手段は、被測定物との縦距
離、横位置及び相対速度のうち少なくとも１つに対し、
平滑化効果があるフィルタ処理を行うフィルタ処理手段
と、このフィルタ処理手段のゲインを大きくするフィル
タゲイン変更手段と有し、フィルタ処理手段のゲインを
大きくすることにより、被測定物検知応答速度を、進路
変更挙動状態以外の走行状態より大の値とすることを特
徴とする車両用レーダ装置。
【請求項３】請求項１記載の車両用レーダ装置におい
て、上記進路変更挙動状態検出手段は、ヨーレートまた
は横加速度センサ、操舵角センサ、操舵トルクセンサ、
ヨーレートセンサ、タイヤ圧力センサ、横加速度センサ
のうち、少なくとも一つを有し、そのセンサの出力に基
づいて、自車両の進路変更挙動状態を検出することを特
徴とする車両用レーダ装置。
【請求項４】請求項１記載の車両用レーダ装置におい
て、上記進路変更挙動状態検出手段は、操舵角速度変化
量またはヨーレート変化量である２次時間微分状態量に
相当する状態量を算出し、算出した状態量が所定レベル
を超えた場合に、自車両が進路変更挙動状態であると判
定する自車両進路判定手段を有することを特徴とする車
両用レーダ装置。
【請求項５】請求項１記載の車両用レーダ装置におい
て、上記進路変更挙動状態検出手段が自車両は進路変更
挙動状態であることを検出したとき、上記被測定物との
縦距離、横位置、方位角度及び相対速度のうちの少なく
とも１つを、自車の縦方向、横方向の運動量または車速
度を用いて補正するレーダ検知値補正手段を備えること
を特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項６】請求項１記載の車両用レーダ装置におい
て、上記自車の縦方向運動量、横方向運動量の検出また
は車速度を、車速センサ、加速度センサ、または操舵角
センサの出力を用いて検出する自車横方向移動量検出手
段を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項７】請求項１記載の車両用レーダ装置におい
て、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値未
満であることを検出したとき、車間距離警報を発生し、
上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値以上で
あることを検出したときには、上記車間距離警報を自動
停止することを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項８】請求項１記載のレーダ装置において、上記
被測定物との横位置が自車の中心から所定値未満である
ことを検出したとき、ブレーキによる減速制御を行い、
上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値以上で
あることを検出したときには、上記ブレーキによる減速
制御を自動停止することを特徴とする車両用レーダ装
置。
【請求項９】被測定物との縦距離、横位置、方位角度及
び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車両用レー
ダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か否かを検出する進路変更挙
動状態検出手段と、上記進路変更挙動状態検出手段が自車両は進路変更挙動
状態であることを検出したとき、上記被測定物との縦距
離、横位置、方位角度及び相対速度のうちの少なくとも
１つを、自車の縦方向、横方向の運動量または車速度を
用いて補正するレーダ検知値補正手段と、を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項１０】被測定物との縦距離、横位置、方位角度
及び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車両用レ
ーダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か否かを検出する進路変更挙
動状態検出手段と、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値未満で
あることを検出したとき、車間距離警報を発生し、上記
被測定物との横位置が自車の中心から所定値以上である
ことを検出したときには、上記車間距離警報を自動停止
する警報停止手段と、を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項１１】被測定物との縦距離、横位置、方位角度
及び相対速度のうち少なくとも１つを検出する車両用レ
ーダ装置において、自車両が進路変更挙動状態か否かを検出する進路変更挙
動状態検出手段と、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値未満で
あることを検出したとき、ブレーキによる減速制御を行
い、上記被測定物との横位置が自車の中心から所定値以
上であることを検出したときには、上記ブレーキによる
減速制御を自動停止するブレーキ減速キャンセル手段
と、を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。