JP2006292518A - 車両用物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アレーアンテナを用いて高精度に物体を検出できる領域が拡張された車両用物体検出装置を提供すること。
【解決手段】 車両に搭載され、自車両周辺の物体（移動体又は停止物）を検出する車両用物体検出装置に、第一の領域においては第一の精度で物体を検出し、第一の領域とは異なる第二の領域においては第一の精度よりも低い第二の精度で物体を検出する１以上の検出器から成る物体検出手段と、物体検出手段により第一の領域内の複数の場所でそれぞれ検出された複数の物体相対位置に基づいて物体のその後の相対移動軌跡を推定する軌跡推定手段と、物体検出手段により第二の領域内で検出された物体相対位置と軌跡推定手段により推定された物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、第二の領域内で検出された物体相対位置を第二の精度より高い第三の精度で検出されたものとみなす精度補正手段とを備える。第三の精度は、例えば、第一の精度と等しい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、概して、車両に搭載され、自車両周辺の物体を検出する車両用物体検出装置に係り、特に、アレーアンテナにおいて高精度に物体を検出できる領域が拡張された車両用物体検出装置に関する。

従来、車両に搭載され、自車両周辺の物体（例えば、他車両など）を検出するレーダ装置が周知である。このような車載レーダ装置は、検知データから自車両と検知対象物体の間の相対距離、相対速度、及び方位を算出可能であり、先行車との車間距離を一定に保つオートクルーズコントロールシステムや、衝突時の衝撃を最小限に抑えるプリクラッシュセーフティーシステムなどにおいて利用されている。

このような車載レーダ装置においては、アレーアンテナが用いられる場合が多い。なぜなら、アレーアンテナは、機械的機構によりアンテナを首振りさせる必要無しに電子的に対象物を走査（スキャン）することが可能であるため、搭載スペースの点で有利であるからである。さらに、アレーアンテナには平面型と呼ばれる奥行きが短いタイプのものがあり、このタイプを利用すれば車両への搭載性は一層有利となる。

しかしながら、アレーアンテナを利用するレーダ装置では、グレーティングローブ及びサイドローブと呼ばれる不要なアンテナ指向性が発生することが原理上避けられない。そのため、通常は、メインローブで検知していることが明らかな領域のみを検知領域とする。

この検知領域より外側の領域には、対象物の検知は可能であるものの、メインローブで検知しているのかグレーティングローブ又はサイドローブで検知しているのかが不確定な低精度検知領域が存在する。通常、この低精度領域における検知結果は、方位を誤る可能性が高いため、使用されない。

低精度領域により対象物が誤検知されるのを防ぐために１つのレーダ装置の検知領域を狭く限定すると、広い範囲を検知可能範囲としてカバーするために数多くのレーダ装置が必要となってしまう。

このような事態を回避するため、従来、アンテナ指向性によってグレーティング発生方向にヌルを設けてグレーティングローブ及びサイドローブレベル（ゲイン）を抑制し、低精度領域における精度を向上させたレーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２３１０４０号公報

しかしながら、上記特許文献１のような従来装置によっても、原理上、グレーティングローブ及びサイドローブレベルをゼロとすることはできない。よって、不確定な検知がされてしまう可能性は残ることになる。特に、検知対象物が非常に強い反射物であった場合、検知領域を狭く限定したとしてもグレーティングローブ又はサイドローブにおいて誤検知（ゴースト検知）してしまう可能性がある。

また、対象物の方位を検出するためには走査（スキャン）が必要であるため、スキャンのためのメインローブを左右に振ると、これに伴いグレーティングローブ及びサイドローブの位置（方位）も変化してしまうため、設定したヌル点とグレーティングローブ又はサイドローブ方位との間に角度ずれが生じ、グレーティングローブ又はサイドローブのゲインが上昇してしまう可能性がある。

さらに、アレーアンテナのアンテナ素子間隔を狭めることにより不確定領域の低減を図ることも考えられるが、この手法では十分なゲインが得られなくなる可能性がある。

このように、従来装置においては、依然として、検知領域を狭い範囲に限定しておく必要があり、広い角度範囲を確実に網羅するには多くのレーダ装置が必要となってしまうという問題が生じている。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、アレーアンテナを用いて高精度に物体を検出できる領域が拡張された車両用物体検出装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両に搭載され、自車両周辺の物体を検出する車両用物体検出装置であって、第一の領域においては第一の精度で物体を検出し、上記第一の領域とは異なる第二の領域においては上記第一の精度よりも低い第二の精度で物体を検出する１以上の検出器から成る物体検出手段と、該物体検出手段により上記第一の領域内の複数の場所でそれぞれ検出された複数の物体相対位置に基づいて該物体のその後の相対移動軌跡を推定する軌跡推定手段と、上記物体検出手段により上記第二の領域内で検出された物体相対位置と上記軌跡推定手段により推定された該物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、該第二の領域内で検出された物体相対位置を上記第二の精度より高い第三の精度で検出されたものとみなす精度補正手段とを有する車両用物体検出装置である。

この一態様において、被検出体である「物体」とは、移動体と停止物を含む概念であり、例えば他車両やガードレールなどである。

また、この一態様において、典型的には、上記検出器の各々がアレーアンテナを含み、上記第一の領域は上記アレーアンテナのアンテナ利得中のメインローブにより物体が検出される角度範囲であり、上記第二の領域は上記アレーアンテナのアンテナ利得中のグレーティングローブ又はサイドローブにより物体が誤検出される可能性が高い角度範囲である。

この一態様によれば、検出精度が比較的低い領域（第二の領域）において検出された物体相対位置が検出精度が比較的高い領域（第一の領域）において検出された複数の物体相対位置に基づいて推定された物体がその後通ると予測された推定相対移動軌跡上にあった場合には、低検出精度領域内であってもその物体相対位置検出結果の精度は比較的高いとみなすことができるという洞察に基づき、上記のような推定相対移動軌跡を利用して低検出精度領域で比較的高精度に物体を検出できるため、比較的高い検出精度で物体の相対位置を検出できる領域を拡張することができる。

なお、この一態様において、上記物体検出手段が上記検出器を２つ有する場合、これら第一及び第二の検出器を情報の送受信が可能なように相互接続し、上記軌跡推定手段が、上記第一の検出器により該第一の検出器の第一の領域内の複数の場所でそれぞれ検出された複数の物体相対位置に基づいて該物体のその後の相対移動軌跡を推定し、上記精度補正手段が、上記第二の検出器により該第二の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置と上記軌跡推定手段により推定された該物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、該第二の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置を上記第三の精度で検出されたものとみなす、ようにすることができる。ここで、上記第一の検出器は例えば車両後方用又は側方用であり、上記第二の検出器は例えば車両前方用である。

また、この一態様において、上記物体検出手段が上記検出器を３つ有する場合、これら第一、第二、及び第三の検出器は、情報の送受信が可能なように相互接続され、上記軌跡推定手段が、上記第一の検出器により該第一の検出器の第一の領域において検出された少なくとも１ヶ所の物体相対位置と上記第二の検出器により該第二の検出器の第一の領域において検出された少なくとも１ヶ所の物体相対位置とに基づいて該物体のその後の相対移動軌跡を推定し、上記精度補正手段が、上記第三の検出器により該第三の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置と上記軌跡推定手段により推定された該物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、該第三の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置を上記第三の精度で検出されたものとみなす、ようにすることができる。ここで、上記第一の検出器は例えば車両後方用であり、上記第二の検出器は例えば車両側方用であり、上記第三の検出器は例えば車両前方用である。

さらに、この一態様において、上記第三の精度が上記第一の精度と等しいものとすると、両精度の検出結果を同等に扱うことができるため、好ましい。

本発明によれば、アレーアンテナにおいて高精度に物体を検出できる領域が拡張された車両用物体検出装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、アレーアンテナを利用したレーダ自体の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

まず、図１を用いて、本発明の一実施例に係る車両用物体検知装置の構成について説明する。本実施例において、被検出体である「物体」とは、移動体と停止物を含む概念であり、例えば他車両やガードレールなどである。

図１は、本実施例に係る車両用物体検知装置１００の概略構成図である。車両Ｖに搭載された車両用物体検知装置１００は、１つ以上の任意数のレーダを含む。ここで、各レーダは、アレーアンテナを利用したレーダ装置であるものとする。したがって、各レーダは、既述のような、高精度な検知領域と、低精度な検知領域（不確定領域）とを有することになる。

本実施例では、一例として、車両用物体検知装置１００が、車両Ｖのフロントエンドに搭載された前方レーダ１０１と、車両Ｖのリアエンドに搭載された後方レーダ１０２と、車両Ｖの右側方に搭載された右側方レーダ１０３と、車両Ｖの左側方に搭載された左側方レーダ１０４とを有するものとする。

車両用物体検知装置１００は、更に、これら４つのレーダと通信ライン１０５で接続された管理ＥＣＵ１０６を有する。

このような構成の車両用物体検知装置１００において、各レーダセンサ１０１〜１０４は、検知した物体のデータ（自車両との距離、相対速度、方位など）を通信ライン１０５を通じて管理ＥＣＵ１０６へ送信する。このとき、各レーダセンサは、検知データが検知領域内のものか、或いは、不確定領域内のものかを例えばフラグなどを利用して管理ＥＣＵ１０６に併せて伝達する。

以下、管理ＥＣＵ１０６による検知領域拡張処理の流れについて、図２を用いて説明する。図２は、本実施例に係る車両用物体検知装置１００による処理の流れを示すフローチャートである。

まず、管理ＥＣＵ１０６は、各レーダから送信された検知データに基づいて、検知精度の高い検知領域内の２ヶ所以上において同一の物体が検知されたか否かを判断する（Ｓ２０１）。ここでいう検知領域は、１つのレーダの検知領域であってもよく、或いは、複数のレーダの検知領域であってもよい。検知領域内の２ヶ所以上で検知されていない場合（Ｓ２０１の「ＮＯ」）、特段の処理を行わずに、本フローの１ルーチンを終了する。

自車両周辺の物体が検知領域内の２ヶ所以上で検知された場合（Ｓ２０１の「ＹＥＳ」）、管理ＥＣＵ１０６は、これら２ヶ所以上での検知データから当該物体の相対移動軌跡（又はベクトル）を演算すると共に、演算された相対移動軌跡からその後の相対移動軌跡を推定する（Ｓ２０２）。推定された当該物体の推定軌跡は、例えば推定されてから所定時間、管理ＥＣＵ１０６に記憶保持される。

次いで、管理ＥＣＵ１０６は、各レーダから送信された検知データに基づいて、相対移動軌跡が推定された物体をいずれかのレーダが再度検知したか否かを判断する（Ｓ２０３）。例えば所定時間経過しても当該物体が再び検知されない場合（Ｓ２０３の「ＮＯ」）、本フローの１ルーチンを終了する。

当該物体が再度検知された場合（Ｓ２０３の「ＹＥＳ」）、次いで、管理ＥＣＵ１０６は、検知したレーダからの情報からそれが検知精度の良い検知領域内で検知されたものであるか否かを判断する（Ｓ２０４）。

検知領域内での検知データであった場合（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」）、従来通り、その検知データを精度の良い、すなわちメインローブにより検知されたデータであると判断し、検知物を確定する（Ｓ２０７）。

他方、検知はされたが検知領域内ではなかった場合、すなわち不確定領域内での検知であった場合（Ｓ２０４の「ＮＯ」）、次いで、管理ＥＣＵ１０６は、検知された物体相対位置がＳ２０２において算出した当該物体の推定相対移動軌跡上にあるか否かを距離、相対速度、及び、方位などの検知データに基づいて判定する（Ｓ２０５）。

既述のように、不確定領域内での検知は、メインローブによるものか、グレーティングローブ又はサイドローブによるものかが判別できない不確かなものである。そこで、本実施例では、管理ＥＣＵ１０６が、不確定領域において検知された物体相対位置が当該物体について予め算出された推定相対移動軌跡と相関が高い場合には（Ｓ２０５の「ＹＥＳ」）、不確定領域内での検知であってもメインローブによる精度の高い検知結果である確率が高いと判断して、検知領域内での検知結果と同等の精度（確からしさ）を有するものとして扱う（Ｓ２０７）。

他方、不確定領域において検知された物体相対位置が当該物体の推定相対移動軌跡から外れたものであると判断された場合（Ｓ２０５の「ＮＯ」）、その検知結果は確からしさが低いと判断して、従来通り、検知データを破棄する（Ｓ２０６）。

このように、管理ＥＣＵ１０６は、不確定領域内で検知された物体相対位置が信頼できるものであるか否かを事前に推定された相対移動軌跡に基づいて判断することにより、不確定領域内での検知結果を一部利用可能なものすることができ、結果として検知可能範囲の拡張が実現される。

以下、図３〜５を用いて、本実施例による不確定領域における検知物確定の例を３つ挙げる。

図３は、１つのレーダ（ここでは一例として前方レーダ）の検知領域内での検知結果に基づいて推定された相対移動軌跡を利用して、同じレーダの不確定領域内で物体相対位置を確定する場合を示している。

図３において、前方レーダの検知領域内の点Ａ及び点Ｂで物体が検知されたものとすると、これら２点の位置データから点Ａ〜点Ｂ間のベクトルが当該物体の相対移動軌跡（実線矢印）として算出され、これを相対移動方向である右へ延長したベクトルが推定相対移動軌跡（破線矢印）となる。

したがって、前方レーダの不確定領域内の点Ｃ（星印）において物体が検知された場合、これは推定相対移動軌跡上にあるため、この検知精度を検知領域におけるものと同等の精度であるとみなすことができる。

図４は、１つのレーダ（ここでは一例として右側方レーダ）の検知領域内での検知結果に基づいて推定された相対移動軌跡を利用して、別のレーダ（ここでは一例として前方レーダ）の不確定領域内で物体相対位置を確定する場合を示している。

図４において、右側方レーダの検知領域内の点Ａ及び点Ｂで物体が検知されたものとすると、これら２点の位置データから点Ａ〜点Ｂ間のベクトルが当該物体の相対移動軌跡（実線矢印）として算出され、これを相対移動方向である前方へ延長したベクトルが推定相対移動軌跡（破線矢印）となる。

したがって、前方レーダの不確定領域内の点Ｃ（星印）において物体が検知された場合、これは推定相対移動軌跡上にあるため、この検知精度を検知領域におけるものと同等の精度であるとみなすことができる。

図５は、２つのレーダ（ここでは一例として後方レーダと右側方レーダ）の検知領域内での検知結果に基づいて推定された相対移動軌跡を利用して、別のレーダ（ここでは一例として前方レーダ）の不確定領域内で物体相対位置を確定する場合を示している。

図５において、後方レーダの検知領域内の点Ａ及び右側方レーダの検知領域内の点Ｂで物体が検知されたものとすると、これら２点の位置データから点Ａ〜点Ｂ間のベクトルが当該物体の相対移動軌跡（実線矢印）として算出され、これを相対移動方向である前方へ延長したベクトルが推定相対移動軌跡（破線矢印）となる。

したがって、前方レーダの不確定領域内の点Ｃ（星印）において物体が検知された場合、これは推定相対移動軌跡上にあるため、この検知精度を検知領域におけるものと同等の精度であるとみなすことができる。すなわち、当該物体が前方レーダ検知領域内の点Ｄ（×印）に達する前に、早期に当該物体の検知が可能となる。

このように、本実施例によれば、高精度な検知領域内での検知結果に基づいて推定された物体の相対移動軌跡を利用して、低精度な不確定領域内での検知結果の一部を高精度なものとして扱うことを可能にするため、結果として検知可能範囲の拡張を実現することができる。

なお、上記一実施例においては、不確定領域内で検知された物体相対位置が当該物体について予め算出された推定相対移動軌跡と重なる場合にはその物体相対位置が確定領域内で検知された物体相対位置と同等の精度を持つものとしたが、これは一例に過ぎず、単に推定相対移動軌跡と重ならない不確定領域内での検知結果よりは高い精度を有するものとして扱ってもよい。しかしながら、重み付け処理等を必要とせずに同等の処理が可能になると便宜であることから、上記一実施例のように確定領域内での検知結果と同等の精度を有するものとみなすことが好ましいと言える。

また、上記一実施例においては、一例として、装置全体を統括的に管理・制御する管理ＥＣＵが設けられる場合について説明したが、当業者には明らかなように、本発明はこれに限られず、管理ＥＣＵを省き、各レーダを直接的に通信可能に接続して、すべての処理判断を各レーダ内で実施するようにすることも当然可能である。

また、図３〜５に示した具体例から、本発明に係る検知可能範囲拡張処理が、搭載されたレーダの数によらず幅広く適用可能であることも明らかである。

本発明は、上記一実施例おいて例示したアレーアンテナに限られず、物体検出精度が比較的高い検出領域と比較的低い検出領域とを備えたアンテナ全般に幅広く利用できる。搭載される物体は、移動体（例えば、車両、船舶、航空機など）か停止物（固定通信局）かを問わない。

本発明の一実施例に係る車両用物体検知装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る車両用物体検知装置による検知領域拡張処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係る車両用物体検知装置による不確定領域内での検知物確定の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る車両用物体検知装置による不確定領域内での検知物確定の別の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る車両用物体検知装置による不確定領域内での検知物確定の更に別の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 車両用物体検知装置
１０１ 前方レーダ
１０２ 後方レーダ
１０３ 右側方レーダ
１０４ 左側方レーダ
１０５ 通信ライン
１０６ 管理ＥＣＵ

Claims (5)

1. 車両に搭載され、自車両周辺の物体を検出する車両用物体検出装置であって、
   第一の領域においては第一の精度で物体を検出し、該第一の領域とは異なる第二の領域においては前記第一の精度よりも低い第二の精度で物体を検出する１以上の検出器から成る物体検出手段と、
   前記物体検出手段により前記第一の領域内の複数の場所でそれぞれ検出された複数の物体相対位置に基づいて該物体のその後の相対移動軌跡を推定する軌跡推定手段と、
   前記物体検出手段により前記第二の領域内で検出された物体相対位置と前記軌跡推定手段により推定された該物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、該第二の領域内で検出された物体相対位置を前記第二の精度より高い第三の精度で検出されたものとみなす精度補正手段と、を有することを特徴とする車両用物体検出装置。
2. 請求項１記載の車両用物体検出装置であって、
   前記物体検出手段は、前記検出器を２つ有し、
   これら第一及び第二の検出器は、情報の送受信が可能なように相互接続され、
   前記軌跡推定手段は、前記第一の検出器により該第一の検出器の第一の領域内の複数の場所でそれぞれ検出された複数の物体相対位置に基づいて該物体のその後の相対移動軌跡を推定し、
   前記精度補正手段は、前記第二の検出器により該第二の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置と前記軌跡推定手段により推定された該物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、該第二の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置を前記第三の精度で検出されたものとみなす、ことを特徴とする車両用物体検出装置。
3. 請求項１記載の車両用物体検出装置であって、
   前記物体検出手段は、前記検出器を３つ有し、
   これら第一、第二、及び第三の検出器は、情報の送受信が可能なように相互接続され、
   前記軌跡推定手段は、前記第一の検出器により該第一の検出器の第一の領域において検出された少なくとも１ヶ所の物体相対位置と前記第二の検出器により該第二の検出器の第一の領域において検出された少なくとも１ヶ所の物体相対位置とに基づいて該物体のその後の相対移動軌跡を推定し、
   前記精度補正手段は、前記第三の検出器により該第三の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置と前記軌跡推定手段により推定された該物体の推定相対移動軌跡とが重なったとき、該第三の検出器の第二の領域内で検出された物体相対位置を前記第三の精度で検出されたものとみなす、ことを特徴とする車両用物体検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の車両用物体検出装置であって、
   前記検出器の各々は、アレーアンテナを含み、
   前記第一の領域は、前記アレーアンテナのアンテナ利得中のメインローブにより物体が検出される角度範囲であり、
   前記第二の領域は、前記アレーアンテナのアンテナ利得中のグレーティングローブ又はサイドローブにより物体が誤検出される可能性が高い角度範囲である、ことを特徴とする車両用物体検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項記載の車両用物体検出装置であって、
   前記第三の精度は前記第一の精度と等しい、ことを特徴とする車両用物体検出装置。

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