JP2005249742A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽光などによるノイズの影響が一部にあっても、可能な限りの機能を安定的に発揮できるレーダ装置を提供する。
【解決手段】 受信部から出力されるデータに含まれるノイズ強度を検出領域毎に検知する受信出力ノイズ検知手段（受光回路２０、演算部４）と、検知されたノイズ強度の走査位置に対する分布に基づいて、飽和現象が生じている範囲（飽和領域）と、非飽和であるがノイズ強度が高すぎる範囲を判定し、これらの範囲に位置する検出領域を物体検知のために無効とする領域無効設定を実行し、それ以外の検出領域を物体検知のために有効とする領域有効設定を実行する領域可否設定手段（演算部４）と、を備えた構成とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば車両に搭載され、レーザ光やミリ波などの電磁波を利用して先行車等の有無やその位置情報を測定するレーダ装置及びこれを使用した車両制御システムに関する。

従来より、車両における前方障害物の監視や先行車への追従制御等のためのレーダ装置の開発は広く進められており、方式としては電波方式、或いはレーザ方式が知られている。これは、物体（他車両の反射体等）に対して電波やレーザ光などの電磁波をパルス状にして送信し、その反射波を受信するまでの遅延時間から物体までの距離を求め、また電磁波を走査して送信することにより、物体の方位などを検知するものである。なお、走査の方式は、送信部を動かして走査を実現する走査方式と、送信部と受信部を動かして走査を実現する走査方式がある。

ところで、このような車両用レーダ装置では、特許文献１〜３に記載されているように、外乱光（例えば、太陽光）等によるノイズが所定の受信強度に到達すると、先行車などの対象物が検知困難か検知不能になる問題がある。例えば、フォトダイオードを受光素子として使用しているレーザレーダ装置の場合、フォトダイオードに直列接続された負荷抵抗と電源電圧で決まる最大電流が流れると、フォトダイオードの端子電圧はそれ以上変化しなくなって飽和し、この端子電圧の変化から反射波の信号を取り出せなくなる飽和現象が起るからである。

そこで従来では、特許文献１〜３に見られるように、例えば上記フォトダイオードの端子電圧に基づいてノイズ強度を監視し、このノイズ強度（雑音レベル）が規定値以上になると、レーダ装置による測定が不能であることを示す警報を出力したり、測定動作（物体までの距離を求める演算など）を停止したりする構成となっていた。

実開昭６０−１８１６８４号公報 特開平６−３３１７４５号公報 特開平９−３１８７３６号公報

ところが、上記従来の技術では、検出エリア（レーダ視野）の一部の領域においてノイズ強度が規定値以上になるだけで、測定が不能であることを示す警報を出力したり、検出エリアの全ての領域における測定動作を停止する構成であった。このため、例えば検出エリアの端の一部のみにおいてノイズ強度が過大となっているだけで、レーダ装置の全機能が不能として扱われ、レーダ装置の測定結果に基づく車両制御（先行車への追従制御等）も停止しなければならなかった。したがって、例えば追従制御を実行して走行中の車両のレーダ装置に、夕方の太陽光が片側から一時的に入射する度に、頻繁に警報が出力されたり、追従制御が運転者の意志に反して頻繁に停止してしまい、せっかくのレーダ装置の機能が有効かつ安定的に使えない恐れがあるという問題があった。

特に、受信部も動かして走査を行う方式であると、走査位置によっては太陽光などのノイズが過大になる部分と、過大にならない部分（測定動作が問題なくできる領域）とが発生し易く、せっかくのレーダ装置の機能を十分に発揮できない可能性が高かった。このような走査方式であっても、従来であると、上述したように、一部の領域でノイズ強度が規定値以上になるだけで、検出エリアの全ての領域について動作不能として扱う構成であったからである。
そこで本発明は、太陽光などによるノイズの影響が一部にあっても、可能な限りの機能を安定的に発揮できるレーダ装置及びこれを使用した車両制御システムを提供することを目的としている。

本願のレーダ装置は、検出エリアに電磁波を走査しながら照射する送信部と、この電磁波の反射波を受信すべく入射波による受信強度変化を受信データとして出力する受信部とを有し、前記受信データに基づいて、前記検出エリアを走査方向に分割してなる検出領域毎に物体を検知するレーダ装置であって、
前記受信データに含まれるノイズ強度を前記検出領域毎に検知する受信出力ノイズ検知手段と、
前記検出領域を物体検知のために無効とする領域無効設定、又は、前記検出領域を物体検知のために有効とする領域有効設定を、逐次（例えばレーダの測定周期毎に）実行する領域可否設定手段とを備え、
前記領域可否設定手段は、前記受信出力ノイズ検知手段により検知されるノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ａで減少する走査位置Ａから、前記ノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ｂで上昇する走査位置Ｂまでを、前記受信データがノイズにより略ゼロになっている飽和領域と判定し、この飽和領域に位置する前記検出領域について領域無効設定を実行するものである。

ここで、「検出エリア」とは、電磁波の送受信と物体検知が行われる走査方向の範囲を意味し、電磁波の走査が可能な範囲（走査範囲）と同一の範囲か、又は、前記走査範囲よりも小さな範囲である。なお、「飽和領域」は、この検出エリア内において、飽和現象が起きている領域である。
また、「検出領域」とは、前記検出エリアを走査方向に分割してなる領域であって、この領域を単位として物体の検知が行われる。
また、「受信データに含まれるノイズ強度」とは、反射波を受信する可能性のあるタイミング以外のタイミングで観測される受信データ（受信部の出力）の瞬間値又は平均値等を意味する。

なお、車両に搭載されるレーザレーダなどでは、図１（ｃ）に例示するように、レーザ光を走査して照射可能な角度領域（即ち、走査範囲）は、反射波を受信して前述の距離データなどの測定を行う角度領域（即ち、検出エリア）よりも大きく設定してあり、この検出エリアの走査範囲内（実際には余裕をみて走査範囲よりも小さい検出許容エリア内）におけるデータ処理上の設定位置（ソフト的なパラメータ）を変更することにより、レーダの検出ヘッドの取付角度を物理的に変更することなく、検出エリアの走査方向の位置調整（即ち、光軸調整）がある程度可能となっているのが通常である。本願発明は、このような構成のレーダ装置に対しても当然適用可能であるし、また前記検出エリアと走査範囲が一致する構成（前記走査範囲の全体において物体検知を行う構成）にも適用可能である。なお、前記走査範囲よりも検出エリアが小さい場合には、消費電力低減等の観点から、検出エリア内においてのみ実際に電磁波（レーザ光など）の送受信を行う態様（走査範囲内であっても検出エリア外では電磁波の送信又は受信を行わない態様）としてもよいが、走査範囲全体において電磁波の送受信を行う態様（走査範囲内では検出エリア外であっても電磁波の送信又は受信を実行する態様）でもよい。

本装置によれば、検出領域毎に受信データに含まれるノイズ強度を検知し、このノイズ強度の走査方向に対する変化から飽和領域を特定し、物体検知のために無効とするか有効とするかを検出領域毎に逐次判断する。詳しくは、受信出力ノイズ検知手段により検知される前記ノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ａで減少する走査位置Ａから、前記ノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ｂで上昇する走査位置Ｂまでを、前記受信データがノイズにより略ゼロになっている飽和領域と判定し、この飽和領域に位置する前記検出領域について領域無効設定を実行する。このため、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあっても、それ以外の検出領域（少なくとも、飽和領域以外の領域）における有効な物体検知結果を活かして、可能な限りレーダ装置の機能を安定的に発揮できる。

なお、本装置の受信部は、反射波による信号成分のみを効率的に取り出すために、入射波による受信強度変化を受信データとして出力するものである。即ち、電磁波として光を照射するレーザレーダ装置の場合、具体的には、例えばフォトダイオードと負荷抵抗を電源に対して直列に接続し、前記フォトダイオードの一方の端子をコンデンサを介して出力端子に接続し、前記フォトダイオードの他方の端子をコンデンサを介してグランドに接続してなり、前記出力端子の電圧変化（フォトダイオードに流れる電流の交流成分に相当する電圧変化）を前記受信データとして出力する受光回路より構成されるものである（なお、後述する形態例のように、前記出力端子の前流に増幅回路を設けてもよい）。
このため、太陽光等によるノイズ強度が相当に増加し、例えば上記フォトダイオードを流れる電流が飽和した飽和状態では、上記受信部の出力（例えば上記受光回路の出力端子の電圧）は、反射波の有無やノイズ強度の変化に無関係に略ゼロになってしまう。そして、この飽和現象が生じている飽和領域では、受信データに含まれるノイズ強度も略ゼロになり、またこの飽和領域の両端では、前記ノイズ強度が走査方向に対して急降下又は急上昇することになる。したがって、本装置の構成（即ち、前記ノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ａで減少する走査位置Ａから、前記ノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ｂで上昇する走査位置Ｂまでを飽和領域と判定し、この飽和領域に位置する検出領域について領域無効設定を実行する構成）であれば、上記変化率ａ、ｂを適度に設定することによって、飽和領域を的確に判定し、この飽和領域について領域無効設定を行って、この飽和領域の受信データが使用されて物体検知が誤ってなされることを防止でき、ひいては、太陽光などのノイズが一部にある場合でも、レーダ装置の機能全体を停止することなく、レーダ装置の機能を継続できる自由度が得られる。

なお、飽和領域の両端位置（走査位置ＡとＢ）を判定する具体的な方法としては、次のような態様が好ましい。即ち、隣り合う検出領域における前記ノイズ強度の差分値を求め、この差分値又はその移動平均が前記規定の変化率ａに相当する負のしきい値に一致する走査位置を上記走査位置Ａとし、前記差分値又はその移動平均が前記規定の変化率ｂに相当する正のしきい値に一致する走査位置を上記走査位置Ｂとして、前記飽和領域を判定する。このようにすると、容易かつ的確に飽和領域が判定できる。特に移動平均を用いると、太陽光等以外のノイズ成分の影響が排除される。

次に、本レーダ装置の好ましい態様は、前記領域可否設定手段が、前記飽和領域外の検出領域については、前記ノイズ強度が規定のノイズしきい値を超えるかそれ以上になると、対応する検出領域について領域無効設定を実行し、前記ノイズ強度が規定のノイズしきい値を下回るかそれ以下になると、対応する検出領域について領域有効設定を実行するものである。ここで、「対応する検出領域」とは、ノイズ強度が検知されている時点で走査されている検出領域を意味する。
この態様であると、前述の飽和現象は発生していないものの、太陽光などによるノイズ強度が比較的高いために誤検知が起き易くなっている検出領域についても、領域無効設定が実行されて物体検知のために使用されない。このため、ノイズによる誤検知がより発生し難くなる。
なお、「ノイズしきい値」は、太陽光などのノイズの増加により既述した飽和状態に近い状態になって反射光の検出が困難又は不能となる前に、該当の検出領域に対して領域無効設定が実行される値に設定されている。

次に、本願の車両制御システムは、本願のレーダ装置を備え、少なくとも車両前方に前記検出エリアが設定され、当該検出エリア内の少なくとも先行車を前記物体として検知する構成とされるとともに、検知された物体の情報に基づいて所定の車両制御を実行する制御手段を有するものである。なお、「車両制御」としては、例えば、定車間追従制御（ＡＣＣ；Adaptive Cruise Control）や、衝突防止制御（衝突による被害を軽減するものを含む）などがあり得る。

本制御システムでは、既述した本願のレーダ装置の利点を活かして、車両制御を従来よりも安定的に継続して実行できるようになる。即ち従来であると、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあるだけで、レーダ装置の機能が全体的に不能となっていたので、それに伴ってレーダ装置の検知結果を利用する車両制御も必ず停止させる必要があった。この結果、検出エリアの一部に太陽光等が強く入射するだけで、場合によっては、車両の運転者の意思や周囲の状況に反して頻繁に車両制御が停止する恐れがあった。しかし本制御システムであると、レーダ装置の太陽光等の影響を受けない検出領域での検知結果を利用して制御システムの動作を継続できる自由度があり、そのような問題が格段に改善できる。

次に、本制御システムの好ましい態様は、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行され、かつ自車線内に先行車が検知されていない場合には、前記制御手段が前記車両制御を中断し、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行されても、前記領域有効設定が実行されている検出領域によって自車線内に先行車が検知されている場合には、前記制御手段が前記車両制御を継続するものである。
この態様であると、自車線内の先行車が検知され続けている場合には、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあっても、定車間追従制御などの車両制御が継続される。一方、自車線内の先行車が検知されなくなった場合に、太陽光などによるノイズの影響による検出不能状態が一部の検出領域に発生すると、定車間追従制御などの車両制御が停止される。このため、レーダ装置の検知結果に基づく車両制御の必要性や有効性が高いときには、太陽光などによるノイズの影響があっても可能な限り上記車両制御が継続され、一方、その必要性や有効性が低いときには、太陽光などによるノイズの影響が一部であっても念のため上記車両制御を停止して信頼性を確保することができる、という実用上優れた効果が得られる。

また、本制御システムの好ましい別の態様としては、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行されている場合には、前記制御手段が車両の加速を制限する態様、或いは、前記制御手段がレーダ装置の視野が狭くなっていることを車両の搭乗者（少なくとも運転者）に報知する制御を実行する態様がある。

この態様であると、レーダ装置の有効な検出エリアが狭くなっている状態でも、安全性を確保できる。例えば図５に示すように、太陽光などによって検出エリアの左側の一部（外乱光影響範囲）が無効となり、その分だけレーダ装置の有効な検出エリアが狭くなっている状態では、同図に示す如く左隣の車線からの割込み車の検知が、通常よりも相当遅れることになり、安全性が通常よりも低下する懸念がある。しかし本態様では、このように検出エリアが狭くなっている場合には、自車の加速が制限されるか、視野が狭くなっていることが搭乗者に報知されるので、上記懸念が改善される。

なお、加速の制限は、加速度の上限値を設定してこの範囲内でのみ加速を許容する態様でもよいし、いっさいの加速を禁止する（現状速度維持か減速のみを許容する）態様でもよい。また、搭乗者への報知は、音声や表示や振動などによる。また、上記加速の制限や搭乗者への報知は、定車間追従制御などの車両制御が行なわれているときにのみ実行してもよいし、前記車両制御が行なわれていないときにも実行してもよい。但し、定車間追従制御などの車両制御が行なわれている際には、運転者はその機能に頼っているので、加速を制限したり搭乗者に報知したりする効果が特に高い。

本願のレーダ装置によれば、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあっても、それ以外の検出領域における有効な物体検知結果を活かして、可能な限りレーダ装置の機能を安定的に発揮できる。
また本願の車両制御システムでは、上記レーダ装置の利点を活かして、車両制御を従来よりも安定的に継続して実行できるようになる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。
図１は、本形態例としての車両用レーダ装置を含む車両制御システムを説明する図であって、図１（ａ）は装置構成を示す図、図１（ｂ）は車両用レーダ装置等の車両搭載例を示す図、図１（ｃ）は検出エリアと走査範囲との関係を示す図である。また図２（ａ）は、受光回路を示す図である。
図１において符号１で示すものが、車両用レーダ装置（パルスエコー方式のレーザレーダ）であり、符合１０で示すものは、車両用レーダ装置１により検知された情報を受けて定車間追従制御等を実行する制御装置である。ここで、車両用レーダ装置１は、投光部２（送信部）、受光部３（受信部）、演算部４、走査機構５を備える。

なお本例では、受光部３（受光回路２０）と演算部４が本発明のノイズ検知手段を構成し、演算部４が本発明の領域可否設定手段を構成している。
また、車両用レーダ装置１は、例えば図１（ｂ）に示すように自車Ｃ１に搭載され、自車Ｃ１の前方の検出エリアに対してレーザ光を照射し、この検出エリア内に存在する先行車Ｃ２の反射体等を物体として検出する。なお、本発明の検出エリアは、車両の前方に限らず、例えば後方に設定されて、自車後方の物体（後続車等）を検知する態様でもよい。

ここで、投光部２は、ＬＤ（レーザダイオード）及びこれに付帯する光学系よりなるレーダの送信ヘッドと、ＬＤの駆動回路とを有する。また受光部３は、ＰＤ（フォトダイオード；図２（ａ）に示す）及びこれに付帯する光学系よりなるレーダの受信ヘッドと、ＰＤの出力を処理する受光回路２０（図２（ａ）に示す）とを有する。
なお、駆動回路は、演算部４により制御されて、演算部４で作られた発光タイミング毎にＬＤを作動させてレーザ光（レーザパルス）を出力させる回路である。なお、ここでの発光タイミングは、検出エリアを走査方向に一定幅で分割してなる検出領域において所定回数の発光及び受光が行われるように予め設定されている。また、レーザ光の発光周期は、一定でよい。

また、走査機構５は、ＬＤにより出力されたレーザ光を、揺動駆動される反射ミラー等により少なくとも左右方向の所定角度（即ち、走査範囲）に走査して送信可能なもので、演算部４により制御されて所定のタイミング及び周期で作動する。なお走査範囲は、例えば図１（ｃ）に示すように、物体の検知が行われる検出エリアよりも広く設定され、既述したソフト的パラメータ変更による光軸調整が可能となっている。また本例では、左右方向（水平方向）についてのみ走査が行われる１次元走査方式を例に挙げて主に説明するが、例えば上下方向と左右方向について走査が行われる２次元走査方式もあり得る。
なお、走査速度は一定速度でよい。また、この場合の走査機構５は、走査方向を検出してその信号（走査方向信号）を演算部４に入力する走査位置検出センサを含む。

ＰＤは、送信されたレーザ光が物体に反射して戻ってきた反射光を受光するためのもので、例えば図２（ａ）に示す受光回路２０に組み込まれて、受光量（受光強度）に応じた電気信号（以下、受光量信号という。）を出力する。この場合、受光回路２０は、一定の電圧Ｖｂ（逆バイアス電源電圧）が印加される電源ラインとグランドラインとの間に、負荷抵抗Ｒ１、ＰＤ、負荷抵抗Ｒ２が順次接続され、ＰＤのグランド側端子（アノード側端子）がコンデンサＣ１によりグランドに接続され、ＰＤの電源側端子（カソード側端子）と出力端子間に、コンデンサＣ２と増幅回路２１が順次接続されてなるものである。

そして、ＰＤの両端子電圧が上記受光量信号として出力され、本例の場合、これら端子間電圧（即ち、ＰＤの逆バイアス電圧）の変化分（交流成分）が、コンデンサＣ１，Ｃ２の作用により取り出され、さらに増幅回路２１で増幅されて出力端子の電圧変化として出力される。なお、この出力端子の電圧変化（受光回路２０の出力）は、演算部４において読み取り処理される。即ち、前記発光タイミングに対応するサンプリング周期で、例えば発光後一定時間だけ上記出力端子の電圧が読み取られ、遅延時間（距離）を横軸とした受光量のデータ（以下、受光波形データという）が生成される。この受光波形データは、前述した検出領域においてレーザ光の送受信が複数回行われる場合（一つの検出領域に対してこの波形データが複数ある場合）には、例えば検出領域毎に積算されて検出領域毎の受信データとして例えば演算部４内のメモリに記憶される。また、例えばこの受光波形データのピーク位置の受光量が、各検出領域の受光量（受信強度）のデータとして記憶され、この受光波形データのピーク位置の遅延時間に基づいて算出された距離の値が、各検出領域毎の物体までの距離のデータとして記憶される。

なお、太陽光などの影響でＰＤへの入射光量が増加しＰＤに流れる電流量が増加してゆくと、図２（ａ）の回路図から分かるように、ＰＤの電源側端子電圧が抵抗Ｒ１の電圧降下分だけ低下するとともに、ＰＤのグランド側端子電圧が抵抗Ｒ２の電圧降下分だけ増加して、ＰＤの端子間電圧は光量に応じて低下してゆく。しかし、ＰＤに流れる電流が、負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２等と電源電圧Ｖｂで決まる最大電流になると、入射光量が増加しても電流量が横這いとなり、ＰＤの端子間電圧も飽和する既述の飽和現象が生じる。この飽和状態になると、端子間電圧の変化が生じなくなり、反射光が入射してもその波形が受光回路２０の出力端子に出力されなくなって、反射光が検出できなくなる。

次に演算部４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を含む回路であり、例えば図３のフローチャートに示す処理を適宜実行する（例えば、車両の走行中に周期的に実行する）ことにより、物体認識を実現する。以下、この処理を説明する。
処理が開始されると、まずステップＳ１で、前述の測定動作（レーザ光の送信と受信、及び前述の受光波形データの生成と記憶等）を実行し、一つの検出領域についてこの測定動作が実行される度に、ステップＳ２に進む。

次いでステップＳ２では、ステップＳ１の測定動作実行中に受光回路２０の出力に含まれるノイズ強度を読み取って受光ノイズとして記憶し、この受光ノイズがノイズしきい値を超えるかそれ以上になっているか否かを判定する。そして、判定結果が肯定的であればステップＳ３に進み、否定的であればステップＳ１０に進む。なお、上記受光ノイズは、反射波を受信する可能性のあるタイミング以外の時期（例えば、レーザを発光した直後のタイミング）に観測される受光回路２０の出力端子の電圧（瞬間値又は平均値等）である。また、ノイズしきい値は、太陽光などの入射光の増加により既述した飽和状態に近い状態になって反射光の検出が困難又は不能となる前に、ステップＳ２の判定結果が肯定的となる値に設定されている。

そしてステップＳ３では、現在の検出領域について領域無効設定を実行した後、ステップＳ４に進む。領域無効設定としては、具体的には、例えば検出領域毎に設けられた領域無効フラグをオンとする処理を実行する。一方、ステップＳ１０では、現在の検出領域について領域有効設定を実行した後、ステップＳ４に進む。領域有効設定としては、例えば前記領域無効フラグをオフとする処理を実行する。なお、領域有効設定用に、領域無効設定とは異なるフラグを設けてもよい。また、単純に検出領域毎に前記受光ノイズの最新値を記憶しておくことにより、領域無効設定と領域有効設定を実現する構成（ノイズしきい値以上の受光ノイズが記憶されている領域は領域無効設定であり、ノイズしきい値未満の受光ノイズが記憶されている領域は領域有効設定である、といったように扱う構成）でもよい。

なお、上記領域無効設定及び領域有効設定のデータは、定車間追従制御等を実行する上位の制御装置１０に送信される。
次にステップＳ４では、全ての検出領域に対して測定動作が終了したか否か判定する。このステップＳ４の判定結果が肯定的であればステップＳ５〜Ｓ９を順次実行し、否定的であればステップＳ１に戻って次の検出領域について測定動作を繰り返す。

そしてステップＳ５では、飽和領域を判定し、この飽和領域に位置する検出領域を領域無効設定する処理を実行する（詳細後述する）。
次にステップＳ６では、物体が存在するとして検出判定された検出領域（以下、場合によりターゲットという。）のうち、近接するものをグループ化して検出領域の集合（ターゲット集合）としてまとめる。なお、検出判定は、領域有効設定がされている検出領域のうち、受光量のデータが例えば予め設定された検出用しきい値を上回る検出領域を、ターゲットとして判定することにより行う。また、ターゲットのグループ化は、例えば２次元座標系（走査方向である車両の左右方向と車両の前後方向の位置座標）又は３次元座標系（車両の前後方向、左右方向、及び上下方向の位置座標）において、近接する位置にあるターゲット（例えば、隣り合うもの）を一つの集合として関連付ける処理により行う。具体的には、公知の各種方法を採用することができる。

次にステップＳ７では、ステップＳ６でグループ化されたターゲット集合から、個々の物体を抽出（分離）して、その中心位置や大きさを算出する物体抽出処理を実行する。例えば、グループ化されたターゲット集合の両端を物体の両端位置と判定し、その中央を物体の中心位置と判定する。
次にステップＳ８では、前回のシーケンスにおけるステップＳ７で抽出された物体のデータと、今回のシーケンスにおけるステップＳ７で抽出された物体のデータとを比較し、同一の物体として対応付ける処理を行う。例えば、前回の物体の位置を基準に所定の広がりを持つ位置範囲を設定し、この位置範囲内に今回の物体の位置が存在すると、同一物と判定するといった処理を実行する。

次にステップＳ９では、例えば定車間追従制御等のために、認識された物体のデータから先行車等の監視対象のデータを選択する。具体的には、物体の走査方向の大きさ等（１次元走査の場合は、車両幅、２次元走査の場合は、車両の幅・高さ・形状）が車両に相当するものであること、カメラにより撮像された画像による白線検知や、ヨーレートセンサ・操舵角センサ・車輪速度センサ等で推定した道路形状を基にして自車線を判断し、その領域で自車に対して最近に存在すること、自車に対する相対速度（前後方向における前回の物体位置と今回の物体位置との差）に基づいて停止物でないと判定されたこと、などの選択条件が成立した物体のデータを先行車のデータとして選択する、といった処理を実行する。なお、この先行車等のデータは、定車間追従制御等を実行する上位の制御装置１０に送信される。
なお、ステップＳ９を終了すると、次の実行タイミングで、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す。

次に図４は、前述したステップＳ５の処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１１では、ステップＳ２で記憶した各検出領域の受光ノイズを読み取り、例えば図２（ｂ）に実線で示すような走査位置に対する受光ノイズの分布（元データ）を設定する。なお図２（ｂ）及び（ｃ）は、検出領域が例えば５０個存在している場合を例示している。
次いで、ステップＳ１２では、隣り合う検出領域の受光ノイズの差分を求め、例えば図２（ｂ）及び（ｃ）に点線で示すような差分の分布を設定する。
次に、ステップＳ１３では、差分の移動平均（例えば差分３個の移動平均）を求め、例えば図２（ｃ）に実線で示すような移動平均の分布を設定する。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で求めた移動平均の分布の中に、受光ノイズの規定の変化率ａに相当する負のしきい値よりも小さい部分が存在するか否か判定し、存在すればステップＳ１５に進み、存在しなければステップＳ１６に進む。
そしてステップＳ１５では、例えば図２（ｂ）,（ｃ）に示すように、前記移動平均が前記負のしきい値に一致する例えば最先（図では最も左側）の走査位置を走査位置Ａとし、この走査位置Ａよりも走査方向後側（図では右側）の検出領域について領域無効設定を実行する。また、上記走査位置Ａよりも走査方向前側（図では左側）の検出領域については、原則的に領域有効設定を実行する。但し例外として、既述したステップＳ３の処理によって領域無効設定が実行されている検出領域については、その設定を保持する。なお、このステップＳ１５を経ると、ステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１６では、ステップＳ１３で求めた移動平均の分布の中に、受光ノイズの規定の変化率ｂに相当する正のしきい値よりも大きい部分が存在するか否か判定し、存在すればステップＳ１７に進み、存在しなければステップＳ１８に進む。
そしてステップＳ１７では、例えば図２（ｂ）,（ｃ）に示すように、前記移動平均が前記正のしきい値に一致する例えば最先（図では最も左側）の走査位置を走査位置Ｂとし、この走査位置Ｂよりも走査方向前側（図では左側）の検出領域について原則的に領域無効設定を実行する。但し例外として、既述したステップＳ１５の処理によって領域有効設定が実行されている検出領域については、その設定を保持する。また、上記走査位置Ｂよりも走査方向後側（図では右側）の検出領域については、原則的に領域有効設定を実行する。但し例外として、既述したステップＳ３の処理によって領域無効設定が実行されている検出領域については、その設定を保持する。

次に、ステップＳ１８に進んだ場合には、飽和領域（走査位置ＡからＢまでの範囲）が検知されないので、原則的に全検出領域について領域有効設定を実行する。但し例外として、既述したステップＳ３の処理によって領域無効設定が実行されている検出領域については、その設定を保持する。
なお、ステップＳ１７又はＳ１８を経ると、リターンする。

次に制御装置１０は、マイコンを含む装置であり、レーダ装置１により検知された情報に基づいて、必要に応じて車両のエンジンや制動システム或いは表示機器等を制御して定車間追従制御等の車両制御を実現する機能を有する。またこの場合、制御装置１０は、前記車両制御に関連して、図５のフローチャートに示す処理を実行する（例えば、車両のイグニションスイッチがオンしてマイコン起動後に実行する）ことにより、前記車両制御を安定的かつ効果的に実現し、高い安全性も確保する。以下、この処理を説明する。

処理が開始されると、まずステップＳ２１で、前記ステップＳ３,Ｓ１５,Ｓ１７で実行される領域無効設定が何れか一つ以上の検出領域について実行されているか否か判定し、領域無効設定が一つでも設定されていればステップＳ２２に進み、そうでなければステップＳ２６に進む。
そして、ステップＳ２２では、自車線内に先行車が検知されているか否か判定し、自車線内に先行車の一部でも検知されているとステップＳ２３に進み、そうでなければステップＳ２８に進む。

そして、ステップＳ２３では、加速制限モードへ移行し、ステップＳ２４に進む。加速制限モードでは、制御装置１０が車両の加速を制限する。加速の制限は、例えば加速度の上限値を設定してこの範囲内でのみ加速を許容する。
次にステップＳ２４では、領域無効設定が設定されており、その分だけ検出エリア（視野角）が狭いことを運転者等に表示や音声等で報知する制御を実行する。

次にステップＳ２５では、定車間追従制御等の車両制御の実行を指令するスイッチ（例えばＡＣＣスイッチ）がオンされているか否か判定し、オンであればステップＳ２１に戻って処理を繰り返し、オンでなければ、定車間追従制御等の車両制御が指令されていないので、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ２６では、通常モードに移行し、ステップＳ２７に進む。なお通常モードでは、定車間追従制御等の車両制御を通常の状態（前述の加速制限や運転者への報知を行なわない状態）で実行する。
次にステップＳ２７では、ステップＳ２４，Ｓ２９で実施した運転者への報知を解除し、ステップＳ２５に進む。

また、ステップＳ２８では、定車間追従制御等の車両制御をキャンセルし（ＡＣＣスイッチの指令に反して停止し）、ステップＳ２９に進む。なお、複数の車両制御を行なっている場合、検出エリアが狭くても問題のない特定の車両制御（障害物を単に監視して表示するなどの制御）については、キャンセルしないようにしてもよい。
次にステップＳ２９では、検出エリアが狭いため定車間追従制御等の車両制御をキャンセルしている状態であることを、音声や表示等で運転者等に報知する制御を実行し、ステップＳ２５に進む。

以上説明した車両用レーダ装置１では、検出領域毎に受光ノイズ（受光回路の出力のノイズ強度）を検知し、物体検知のために無効とするか有効とするかを検出領域毎に逐次判断する（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ１０，Ｓ１１〜Ｓ１８）。受光ノイズの走査位置に対する波形が、例えば図２（ｂ）に示すようになった場合、受光ノイズがノイズしきい値（図では３５）以上になる範囲でステップＳ２の判定が肯定的となり、この範囲の検出領域に対して領域無効設定が実行されてデータ無効とされる。また前述したように、飽和領域が毎回判定され、この飽和領域についても領域無効設定が逐次実行されデータ無効とされる（Ｓ１１〜Ｓ１８）。本例であると、このように物体検知が困難又は不能な領域（未飽和であるがノイズ強度が高い範囲と、飽和領域の両者）が、全て的確に領域無効設定され、物体検知のために使用されない。

このため、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあっても、それ以外の検出領域（領域有効設定されている領域）における有効な物体検知結果を活かして、可能な限りレーダ装置としての機能を安定的に発揮できる。しかも、太陽光などの影響で誤検知する恐れのある検出領域は、領域無効設定されて物体検知のために無効とされるため、誤検知が発生し難いという効果も得られる。
しかも本装置の場合、ノイズ強度を判定するのに受光回路の出力（受信部の出力）をそのまま用いているので、ノイズ強度を読み取って判定するための別個の回路を設ける必要がなく、装置の小型化及び低コスト化の面で有利であるという効果も奏する。

また、本例の制御システムでは、上記レーダ装置１の利点を活かして、車両制御を従来よりも安定的に継続して実行できるようになる。即ち従来であると、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあるだけで、レーダ装置の機能が全体的に不能となっていたので、それに伴ってレーダ装置の検知結果を利用する車両制御も必ず停止させる必要があった。この結果、検出エリアの一部に太陽光等が強く入射するだけで、場合によっては、車両の運転者の意思や周囲の状況に反して頻繁に車両制御が停止する恐れがあった。しかし本制御システムであると、レーダ装置の太陽光等の影響を受けない検出領域での検知結果を利用して制御システムの動作を継続できる自由度があり、そのような問題が格段に改善できる。

また本制御システムでは、領域無効設定が何れかの検出領域について実行され、かつ自車線内に先行車が検知されていない場合には、制御装置１０（制御手段）が前記車両制御を中断し、領域無効設定が何れかの検出領域について実行されても、領域有効設定が実行されている検出領域によって自車線内に先行車が検知されている場合には、制御装置１０が前記車両制御を継続する（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２８）。
このため、自車線内の先行車が検知され続けている場合には、太陽光などによるノイズの影響が一部の検出領域にあっても、定車間追従制御などの車両制御が継続される。一方、自車線内の先行車が検知されなくなった場合に、太陽光などによるノイズの影響による検出不能状態が一部の検出領域に発生すると、定車間追従制御などの車両制御が停止される。このため、レーダ装置の検知結果に基づく車両制御の必要性や有効性が高いときには、太陽光などによるノイズの影響があっても可能な限り上記車両制御が継続され、一方、その必要性や有効性が低いときには、太陽光などによるノイズの影響が一部であっても念のため上記車両制御を停止して信頼性を確保することができる、という実用上優れた効果が得られる。

また本制御システムでは、領域無効設定が何れかの検出領域について実行されている場合には、制御装置１０が車両の加速を制限し、かつレーダ装置の視野が狭くなっていることを車両の運転者等に報知する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。このため、レーダ装置の有効な検出エリアが狭くなっている状態でも、安全性を確保できる。例えば図６に示すように、太陽光などによって検出エリアの左側の一部（外乱光影響範囲）が無効となり、その分だけレーダ装置の有効な検出エリアが狭くなっている状態では、同図に示す如く左隣の車線からの割込み車の検知が、通常よりも相当遅れることになり、安全性が通常よりも低下する懸念がある。しかし本例では、このように検出エリアが狭くなっている場合には、自車の加速が制限され、かつ視野が狭くなっていることが搭乗者に報知されるので、上記懸念が格段に改善される。

なお、本発明は以上説明した形態例に限定されず、各種の態様や変形が有り得る。
例えば、本発明は、上記形態例のように水平方向（左右方向）に走査を行うレーダ装置に適用してもよいが、上下方向に走査を行うもの、或いは上下及び左右の２方向に走査する車両用レーダ装置に適用してもよい。また走査は、回転動作によるものに限定されず、例えば発光部等の直線移動（スライド）によるものであってもよい。走査機構としては、例えば特開２００３−１２１５４２号公報や特開２００３−１７７３４８号公報などに記載されたものを使用できる。
また、送信側のみで走査が行われる構成でもよいが、受信状態を走査位置に無関係に同等に維持してより良好な測距動作を行うためには、受信側においても走査が行われるのが望ましい。例えば、受信ヘッドを送信側に同期させて走査する構成でもよい。

また上記形態例では、本発明のノイズ検知手段や領域可否設定手段を、レーダの送受信ヘッドと同じユニット内に設けられた演算部４等により構成しているが、別ユニット内（例えば制御装置１０内）に設けられた回路や処理手段が、上記各手段を構成する態様でもよい。
また本発明は、レーザ光を用いたレーダ装置のみならず、例えば電波を用いたレーダ装置にも適用できる。
また本発明は、車両用のレーダ装置に限らず、各分野のレーダ装置に適用可能であることはいうまでもない。

レーダ装置の構成等を説明する図である。 受信回路の構成等を説明する図である。 レーダ装置の制御処理を示すフローチャートである。 レーダ装置の制御処理を示すフローチャートである。 車両制御システムの制御処理を示すフローチャートである。 検出エリアが狭くなっている状況を説明する図である。

符号の説明

１ レーダ装置
２ 投光部（送信部）
３ 受光部（受信部）
４ 演算部（受信出力ノイズ検知手段、領域可否設定手段）
１０ 制御装置（制御手段）
２０ 受光回路（受信出力ノイズ検知手段）

Claims (8)

1. 検出エリアに電磁波を走査しながら照射する送信部と、この電磁波の反射波を受信すべく入射波による受信強度変化を受信データとして出力する受信部とを有し、前記受信データに基づいて、前記検出エリアを走査方向に分割してなる検出領域毎に物体を検知するレーダ装置であって、
   前記受信データに含まれるノイズ強度を前記検出領域毎に検知する受信出力ノイズ検知手段と、
   前記検出領域を物体検知のために無効とする領域無効設定、又は、前記検出領域を物体検知のために有効とする領域有効設定を、逐次実行する領域可否設定手段とを備え、
   前記領域可否設定手段は、前記受信出力ノイズ検知手段により検知されるノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ａで減少する走査位置Ａから、前記ノイズ強度が走査方向に対して規定の変化率ｂで上昇する走査位置Ｂまでを、前記受信データがノイズにより略ゼロになっている飽和領域と判定し、この飽和領域に位置する前記検出領域について領域無効設定を実行することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記領域可否設定手段は、隣り合う検出領域における前記ノイズ強度の差分値を求め、この差分値又はその移動平均が前記規定の変化率ａに相当する負のしきい値に一致する走査位置を上記走査位置Ａとし、前記差分値又はその移動平均が前記規定の変化率ｂに相当する正のしきい値に一致する走査位置を上記走査位置Ｂとして、前記飽和領域を判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記領域可否設定手段は、前記飽和領域外の検出領域については、前記ノイズ強度が規定のノイズしきい値を超えるかそれ以上になると、対応する検出領域について領域無効設定を実行し、前記ノイズ強度が規定のノイズしきい値を下回るかそれ以下になると、対応する検出領域について領域有効設定を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
4. 前記電磁波が光であり、前記受信部が受光回路より構成され、
   前記受光回路が、フォトダイオードと負荷抵抗を電源に対して直列に接続し、前記フォトダイオードの一方の端子をコンデンサを介して出力端子に接続し、前記フォトダイオードの他方の端子をコンデンサを介してグランドに接続してなり、前記出力端子の電圧変化を前記受信データとして出力するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のレーダ装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のレーダ装置を備え、少なくとも車両前方に前記検出エリアが設定され、当該検出エリア内の少なくとも先行車を前記物体として検知する構成とされるとともに、検知された物体の情報に基づいて所定の車両制御を実行する制御手段を有することを特徴とする車両制御システム。
6. 前記制御手段は、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行され、かつ自車線内に先行車が検知されていない場合には、前記車両制御を中断し、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行されても、前記領域有効設定が実行されている検出領域によって自車線内に先行車が検知されている場合には、前記車両制御を継続することを特徴とする請求項５に記載の車両制御システム。
7. 前記制御手段は、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行されている場合には、車両の加速を制限することを特徴とする請求項５又は６に記載の車両制御システム。
8. 前記制御手段は、前記領域無効設定が何れかの検出領域について実行されている場合には、レーダ装置の視野が狭くなっていることを車両の搭乗者に報知する制御を実行することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の車両制御システム。

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