JP2007178310A - 車載システムおよびレーダ故障診断方法 - Google Patents

車載システムおよびレーダ故障診断方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レーダの故障診断に関する誤判断を少なくし、故障診断の信頼性を向上させることが可能な「車載システムおよびレーダ故障診断方法」を提供する。
【解決手段】レーダ10にて反射波が必ず受信されるべき場所に自車両が居ることを、地図情報メモリ21の地図データや場所情報記憶部24にあらかじめ登録されている場所情報を利用して検知し、そのような場所に自車両が居ることが検知されたときにのみレーダ10の故障判定を行うようにする。このようにすれば、レーダ10に故障がなければレーダ10での信号受信強度は必ずしきい値より大きくなるはずなので、レーダ10の信号受信強度がしきい値以下となるか否かを確認するだけで、レーダ10の故障の有無を確実に診断することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は車載システムおよびレーダ故障診断方法に関し、特に、車外を監視するために用いるレーダの故障診断を行うシステムに用いて好適なものである。
近年、車載レーダで周辺車両を検知し、検知した周辺車両の位置情報をユーザに提示したり、状況に応じて操舵を制御したりするシステムが提供されている。また、車載レーダで周辺車両を検知し、その結果に応じてブレーキやアクセルを制御することによって先行車両との車間距離を一定に保つといった追従走行の動作をするシステムなども提供されている。
車載レーダは、例えばミリ波などの電波を出射することで周辺車両から反射してくる電波を受信し、ミリ波の出射から受信までの伝搬時間やドップラー効果によって生じる周波数差などに基づいて、自車両から周辺車両までの距離、方位、周辺車両の自車両との相対速度を測定する。上述のようなシステムに搭載される車載レーダにおいては、高い信頼性が要求される一方、何らかの原因により故障が発生した場合にはそれを速やかに検知することが望まれている。
従来、レーダの受信信号から直流成分を抽出し、その直流成分を故障検知しきい値と比較して、直流成分が故障検知しきい値以下である場合に故障であると判断するように成された技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−121541号公報
しかしながら、自車両の周辺に反射物(電波を反射する対象物)が存在しないときには直流成分が故障検知しきい値以下となる。そのため、上記特許文献1を含む従来の技術では、本来はレーダが故障していないのに故障であると誤判断することがあり、信頼性の面で問題があった。
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、レーダの故障診断に関する誤判断を少なくし、故障診断の信頼性を向上させることができるようにすることを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明では、レーダにて反射波が正常に受信されるべき状況にあるときにのみ、レーダでの反射波の受信状況に基づいてレーダの故障検知の判定を行うようにしている。例えば、レーダにて反射波が受信されるべき場所に自車両が居ることをレーダ以外の手段を使って検出し、そのような場所に自車両が居ることが検知されたときにのみレーダの故障判定を行う。
上記のように構成した本発明によれば、レーダの故障判定を行う際には必ずその周囲に反射の対象物が存在しているはずなので、レーダに故障がなければ反射波の受信が検知され、レーダが故障していれば反射波の受信が検知されない。これにより、レーダでの反射波の受信状況を確認することで、レーダに故障が生じているか否かを確実に診断することができ、誤判断を少なくして故障診断の信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態による車載システムの構成例を示す図である。図1に示すように、本実施形態の車載システム1は、レーダ10と、車両の走行案内を行うナビゲーション装置20と、当該レーダ10やナビゲーション装置20を含む車載機の制御を行うコントロールユニット30とを備えて構成されている。
レーダ10は、ミリ波などの電波を出射するとともに、周囲で反射して返ってくる電波を受信することで自車両の周辺に存在する対象物を検出する。なお、レーダ10としては、ミリ波レーダのほかに赤外線レーダあるいはその他のレーダを用いても良い。本実施形態の車載システム1は、このレーダ10の故障診断を行うものである。
ナビゲーション装置20は、地図情報メモリ21、地図データ読出部22、現在位置検出部23、場所情報記憶部24およびVICS受信部25を備えている。地図情報メモリ21は、地図データ読出部22の制御によってDVD(Digital Versatile Disk)等の地図記録媒体100から読み出された地図データを一時的に格納する。
DVD100は、地図表示や経路探索などに必要な各種の地図データを記憶している。なお、ここでは地図データを記憶する記録媒体としてDVDを用いているが、CD−ROM、ハードディスク、半導体メモリなどの他の記録媒体を用いても良い。地図データ読出部22は、地図データのDVD100からの読み出しを制御する。
DVD100に格納されている地図データには、道路に関するデータや、道路に沿って存在する各種の施設や住宅などに関するデータが含まれている。道路に関するデータは、交差点や分岐など、複数の道路が交わる点に対応するノードに関する情報と、道路上のあるノードとこれに隣接する他のノードとの間を接続する、道路や車線等に対応するリンクに関する情報とを含んでいる。具体的には、ノードの正規化経度・緯度や道路属性などの情報がある。道路属性は、そのリンクに関する各種の属性を示す。例えば、そのリンクがトンネルであることを示すフラグ情報等を含んでいる。
施設等に関するデータは、その施設等が存在する位置情報や、その施設等が属するカテゴリ、その施設等に関する詳細な情報を含んでいる。例えば、その施設が駐車場であった場合に、それが屋外駐車場か屋内駐車場(立体駐車場)かの識別情報も含まれている。
現在位置検出部23は、自車両の現在位置を検出するものであり、自律航法センサ、GPS受信機、位置計算用CPU等で構成されている。自律航法センサは、所定走行距離毎に1個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ(距離センサ)と、車両の回転角度(移動方位)を検出する振動ジャイロ等の角速度センサ(相対方位センサ)とを含む。自律航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および方位を検出する。
位置計算用CPUは、自律航法センサから出力される自車の相対的な位置および方位のデータに基づいて、絶対的な自車位置(推定車両位置)および車両方位を計算する。また、GPS受信機は、複数のGPS衛星から送られてくる電波をGPSアンテナで受信して、3次元測位処理あるいは2次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算する(車両方位は、現時点における自車位置と1サンプリング時間ΔT前の自車位置とに基づいて計算する)。
場所情報記憶部24は、上述した地図データ上の場所であって、レーダ10にて反射波が必ず受信されるべき場所の情報を記憶する記録媒体である。この記録媒体としては、ナビゲーション装置20の電源をオフにしても記憶内容が消えることのない不揮発性のメモリが用いられる。また、あらかじめ決められた場所の情報を記憶するためにデータの読み出しのみが可能なメモリを用いても良いが、所望の場所を追加登録できるように、任意にデータの読み出しと書き込みができるメモリを用いることが好ましい。
反射波が必ずあるべき場所としては、例えば、トンネルや立体駐車場などがある。場所情報記憶部24には、トンネルや立体駐車場がある場所の位置情報まで記憶しておく必要は必ずしもなく、トンネルや立体駐車場であることを示す属性情報を少なくとも記憶してあれば良い。また、自宅の駐車場が車庫の場合は、自宅の情報を場所情報記憶部24に記憶しておいても良い。自宅を場所情報記憶部24に登録する際には、ナビゲーション装置20が備える図示しないリモコンやタッチパネル等の操作子を操作することによって登録する。自宅に関しては、その位置情報を場所情報記憶部24に記憶する。
VICS受信部25は、主に高速道路上に設置された電波ビーコン送受信機との間で電波を介して双方向通信を行うとともに、主に一般道上に設置された光ビーコン送受信機との間で光を介して双方向通信を行うことにより、図示しない道路交通情報センタ(VICSセンタ)から送られてくるVICS道路交通情報を受信する。このVICS受信部25により、渋滞情報や規制情報といった道路交通情報をリアルタイムに取得することが可能である。
次いで、コントロールユニット30は、信号処理部31、記憶場所検知部32および故障判定部33を備えている。信号処理部31は、レーダ10での受信信号を入力し、信号受信強度を検出する。信号受信強度の検出は、公知の手法を適用することが可能である。例えば、受信信号を検波して電界強度を検出する手法を適用することが可能である。また、上述した特許文献1に記載されているように直流成分を抽出するようにしても良い。
記憶場所検知部32は、ナビゲーション装置20の場所情報記憶部24に記憶されている場所情報と、地図情報メモリ21に格納されている地図データと、現在位置検出部23により検出された自車両の現在位置情報とに基づいて、場所情報記憶部24に記憶されている場所(トンネルや立体駐車場、自宅など)に自車両が存在するかどうかを判定する。
また、反射波が必ずあるべき場所として、例えば渋滞時に停車している道路上の場所(周囲に複数の車両が存在する)も考えられる。このような場所は場所情報記憶部24にあらかじめ記憶しておくことはできないが、VICS受信部25にて受信される渋滞情報を利用することにより、自車両が渋滞エリア内に居るか否かを判定することが可能である。そこで、本実施形態では、記憶場所検知部32は、地図情報メモリ21に格納されている地図データと、現在位置検出部23により検出される自車両の現在位置情報と、VICS受信部25にて受信される渋滞情報とに基づいて、自車両が渋滞エリア内に存在するかどうかも判定する。
上述の現在位置検出部23、場所情報記憶部24および記憶場所検知部32によって、本発明の場所検知部が構成されている。故障判定部33は、この場所検知部により、レーダ10にて反射波が必ず受信されるべき場所(トンネルや立体駐車場、自宅、渋滞エリア内など)に自車両が居ることが記憶場所検知部32により検知されたときに、信号処理部31により検出されたレーダ10での信号受信強度と所定のしきい値とを比較して、レーダ10の故障検知の判定を行う。ここでは、信号受信強度が所定のしきい値以下のときに、レーダ10が故障していると判断する。
次に、上記にように構成した車載システム1の動作(本実施形態によるレーダ故障診断方法)を説明する。図2は、車載システム1の動作例を示すフローチャートである。図2において、地図データ読出部22は、DVD100から地図データを取得して地図情報メモリ21に格納する(ステップS1)。また、現在位置検出部23は、自車両の現在位置情報を検出する(ステップS2)。
記憶場所検知部32は、地図情報メモリ21に格納された地図データと、現在位置検出部23により検出された自車両の現在位置情報と、場所情報記憶部24に記憶されている場所情報と、VICS受信部25にて受信される渋滞情報とを入力して、自車両の現在位置が、レーダ10にて反射波が必ず受信されるべき場所に該当するか否かを判定する(ステップS3)。
そして、そのような場所に自車両が居ると判断されたときに、故障判定部33は、レーダ10での信号受信強度と所定のしきい値とを比較してレーダ10の故障検知の判定を行う(ステップS4)。これに対して、そのような場所に自車両が居ないと判断されたときは、故障判定部33はレーダ10の故障検知の判定を行わない。
以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、レーダ10にて反射波が受信されるべき場所に自車両が居ることを、ナビゲーション装置20の地図データやあらかじめ登録されている場所情報とを利用して検知し、そのような場所に自車両が居ることが検知されたときにのみレーダ10の故障判定を行うようにしている。これにより、レーダ10に故障がなければ信号受信強度は必ず所定のしきい値より大きくなるはずなので、レーダ10の信号受信強度が所定のしきい値以下となるか否かを確認するだけで、レーダ10に故障が生じているか否かを確実に診断することができる。
なお、上記実施形態では、反射波があるべき場所に自車両が居るかどうかをナビゲーション装置20を利用して判定しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図3に示すように、自車両の周辺を撮影するカメラ41と、カメラ41により撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、自車両の周辺に反射の対象物が存在することを検知する画像処理部42とをナビゲーション装置20の代わりに設けるとともに、記憶場所検知部32の代わりに対象物検知部34を設ける。そして、対象物検知部34が画像処理部42による画像認識の結果を利用して、トンネルや立体駐車場、自宅、渋滞エリア内などに自車両が居るか否かを判定するようにしても良い。
また、図4に示すように、自車両の周辺にいる他車両との間で無線による車々間通信を行う車々間通信部51をナビゲーション装置20の代わりに設けるとともに、記憶場所検知部32の代わりに他車両検知部35を設ける。そして、他車両検知部35が車々間通信部51による他車両からの有効な信号受信の有無を確認することで、自車両の周辺に反射の対象物となる他車両が存在するか否かを判定するようにしても良い。例えば、車々間通信によって特定方向に他車両の存在が確認されたにもかかわらず、その方向におけるレーダ10の信号受信強度が所定のしきい値以下のときに、レーダ10が故障していると判断する。
また、上記実施形態では、反射波があるべき場所の例として、トンネル、立体駐車場、自宅、渋滞エリア内を挙げているが、これらは単なる一例に過ぎない。明らかに反射が多くなるような場所であれば、これ以外の場所であっても良い。
そのような場所として、例えば踏切の手前が考えられる。すなわち、自車両が踏切の手前で停車中のときにレーダ10の故障診断を行い、レーダ10による前方からの信号受信強度が所定の時間以上しきい値以下であった場合(電車の通過を検出しなかった場合)に、レーダ10が故障していると判断することが可能である。踏切の手前で停車中かどうかは、図1に示したナビゲーション装置20の地図情報メモリ21に格納されている地図データと、現在位置検出部23により検出された自車両の現在位置情報とに基づいて判定することができる。
また、反射波があるべき場所の別の例として、道路に沿って建物が並んでいる場所を挙げることができる。レーダ10を道路以外に向けておけば、そのような場所では周囲の建物から反射波が返ってくるはずである。したがって、地図情報メモリ21に格納されている地図データと、現在位置検出部23により検出された自車両の現在位置情報とに基づいて、道路に沿って建物が並んでいる場所(例えば、市街地など)に自車位置が存在するか否かを判定し、存在する場合にレーダ10の故障診断を行い、レーダ10による信号受信強度が所定のしきい値以下であった場合に、レーダ10が故障していると判断することが可能である。
また、上記実施形態では、自車両が特定の場所(反射波が必ずあるべき場所)にいるかどうかを判定し、特定の場所にいるときにのみレーダ10の故障診断を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。任意の場所において、反射波が必ずあるべき状況を作り出すようにしても良い。例えば、図5に示すように、レーダ10をモータ駆動可能な雲台等の回転機構61に載せて、コントロールユニット30の回転制御部36が当該回転機構61のモータを駆動することにより、自車両のボディにレーダ10の電波射出先を向けるようにしても良い。このようにすれば、特定の場所に限らず、任意の場所においてレーダ10の故障診断を行うことができる。
なお、回転機構61の代わりに、レーダ10の近傍にモータ駆動可能な金属板等の遮蔽物を設けるとともに、回転制御部36の代わりに、その遮蔽物の移動を制御するための移動制御部を設ける。そして、移動制御部が遮蔽物を移動させてレーダ10の電波の射出部の周囲を遮蔽するようにしても良い。このように構成した場合には、レーダ10から射出された電波は必ず遮蔽物で反射してレーダ10にて受信されるので、その信号受信強度をみることで、任意の場所においてレーダ10の故障診断を行うことができる。
また、上記実施形態では、レーダ10を1つのみ用いているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図6に示すような変形も可能である。図6では、2つのレーダ10a,10bを同じ方向に向けて設置し、コントロールユニット30の信号処理部31では両方のレーダ10a,10bにおける信号受信強度をそれぞれ検出する。そして、故障判定部37が、信号処理部31により検出された信号受信強度に基づいて、レーダ10a,10bによる反射波の受信の有無を判定し、片方のレーダにて反射波を検知しているにもかかわらず、もう片方が反射波を検知していないときに、当該反射波を検知していない方のレーダが故障していると判断する。
また、上記実施形態では、レーダ10での信号受信強度が所定のしきい値以下か否か(レーダ10による信号受信の有無)をみることによってレーダ10の故障診断を行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図7に示すようにコントロールユニット30を構成し、レーダ10による反射波の受信パターンをみることによってレーダ10の故障診断を行うようにしても良い。
図7に示す構成において、故障判定部40は、記憶場所検知部32によって自宅の車庫に自車両が存在することが検知されたときに動作する。信号処理部38は、レーダ10での受信信号を入力し、信号受信強度のパターン(以下、これをレーダパターンという)を検出する。レーダパターンとは、図8に示すように、自車位置を中心とした所定範囲のエリアにおいて、自車位置からどの方向のどの距離の地点でどの程度の信号受信強度が検出されたのかを表す2次元のマップ情報である。なお、図8において、2次元のマップ上に示した数値は信号受信強度を示している。
信号処理部38は、レーダ10が正常に動作しているときに検出したレーダパターンをレーダパターン記憶部39に記憶して保存する。故障判定部40は、レーダパターン記憶部39に記憶されているレーダパターンと、信号処理部38により検出されたそのときのレーダパターンとを比較し、両者が相違していた場合にレーダ10が故障していると判断する。
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、車外を監視するために用いるレーダの故障診断を行うシステムに有用である。
本実施形態による車載システムの構成例を示す図である。 本実施形態による車載システムの動作例を示すフローチャートである。 本実施形態による車載システムの他の構成例を示す図である。 本実施形態による車載システムの他の構成例を示す図である。 本実施形態による車載システムの他の構成例を示す図である。 本実施形態による車載システムの他の構成例を示す図である。 本実施形態による車載システムの他の構成例を示す図である。 自宅の車庫で検出したレーダパターンの例を示す図である。
符号の説明
1 車載システム
10 レーダ
20 ナビゲーション装置
21 地図情報メモリ
22 地図データ読出部
23 現在位置検出部
24 場所情報記憶部
25 VICS受信部
30 コントロールユニット
31 信号処理部
32 記憶場所検知部
33 故障判定部
34 対象物検知部
35 他車両検知部
36 回転制御部
37 故障判定部
38 信号処理部
39 レーダパターン記憶部
40 故障判定部
41 カメラ
42 画像処理部
51 車々間通信部

Claims (14)

  1. 電波を出射するとともに、反射して返ってくる電波を受信することで自車両の周辺に存在する対象物を検出するレーダと、
    上記レーダにて反射波が正常に受信されるべき状況にあるときにのみ、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行う故障判定部とを備えたことを特徴とする車載システム。
  2. 上記レーダにて反射波が受信されるべき場所に上記自車両が居ることを検知する場所検知部を備え、
    上記故障判定部は、上記場所検知部により上記レーダにて反射波が受信されるべき場所に上記自車両が居ることが検知されたときに、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車載システム。
  3. 上記故障判定部は、上記レーダでの信号受信強度と所定のしきい値とを比較して上記レーダの故障検知の判定を行うことを特徴とする請求項2に記載の車載システム。
  4. 上記レーダを同じ方向に向けて複数設置し、
    上記故障判定部は、上記複数のレーダでの信号受信強度のそれぞれと所定のしきい値とを比較して上記レーダの故障検知の判定を行うことを特徴とする請求項2に記載の車載システム。
  5. 上記レーダでの上記反射波の受信パターンを検出する信号処理部と、
    上記信号処理部により検出された上記反射波の受信パターンを記憶するレーダパターン記憶部とを備え、
    上記故障判定部は、上記レーダパターン記憶部に記憶されている受信パターンと、上記信号処理部により検出された受信パターンとを比較して上記レーダの故障検知の判定を行うことを特徴とする請求項2に記載の車載システム。
  6. 上記場所検知部は、車両の走行案内を行うナビゲーション装置において利用される地図データ上の場所であって、上記自車両の周辺に上記対象物が必ず存在することとなる場所の情報を記憶する場所情報記憶部と、
    上記自車両の現在位置を検出する現在位置検出部と、
    上記場所情報記憶部に記憶されている場所情報と、上記ナビゲーション装置において利用される地図データと、上記現在位置検出部により検出される上記自車両の現在位置情報とに基づいて、上記場所情報記憶部に記憶されている場所に上記自車両が存在することを検知する記憶場所検知部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の車載システム。
  7. 上記場所検知部は、上記自車両の周辺を撮影するカメラと、
    上記カメラにより撮影された画像に対して画像認識処理を行うことで、上記自車両の周辺に上記対象物が存在することを検知する画像処理部と、
    上記画像処理部による画像認識の結果を利用して、上記レーダにて反射波が受信されるべき場所に上記自車両が居ることを検知する対象物検知部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の車載システム。
  8. 上記場所検知部は、上記自車両の周辺にいる他車両との間で無線による車々間通信を行う車々間通信部と、
    上記車々間通信部による上記他車両からの有効な信号受信の有無を確認することで、上記自車両の周辺に上記対象物が存在する他車両検知部とを備えたことを検知することを特徴とする請求項2に記載の車載システム。
  9. 電波の出射先が上記自車両のボディに向くように上記レーダを回転させる回転機構を備え、
    上記故障判定部は、上記回転機構により上記レーダからの電波の出射先が上記自車両のボディに向けられているときに、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車載システム。
  10. 上記レーダの近傍に移動可能に構成された遮蔽物を備えるとともに、
    上記遮蔽物の移動を制御するための移動制御部を備え、
    上記故障判定部は、上記遮蔽物によって上記レーダの電波の射出部の周囲が遮蔽されているときに、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車載システム。
  11. レーダにて反射波が受信されるべき場所に自車両が居るか否かを判定する第1のステップと、
    上記第1のステップで上記レーダにて反射波が受信されるべき場所に上記自車両が居ることが検知されたときに、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行う第2のステップをと有することを特徴とするレーダ故障診断方法。
  12. 車両の走行案内を行うナビゲーション装置において利用される地図データを取得する第1のステップと、
    自車両の現在位置を検出する第2のステップと、
    上記第2のステップで検出された上記自車両の現在位置が、レーダにて反射波が受信されるべき場所として記録媒体にあらかじめ記憶されている場所に該当するか否かを判定する第3のステップと、
    上記第3のステップで上記自車両の存在場所が上記記録媒体にあらかじめ記憶されている場所に該当すると判断されたときに、レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行う第4のステップとを有することを特徴とするレーダ故障診断方法。
  13. レーダを回転させて電波の射出部を自車両のボディに向けることにより、上記レーダにて反射波が受信されるべき状況を作り出す第1のステップと、
    上記第1のステップで上記レーダにて反射波が受信されるべき状況にされたときに、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行う第2のステップをと有することを特徴とするレーダ故障診断方法。
  14. レーダの近傍に設けた遮蔽部で上記レーダの電波の射出部の周囲を遮蔽することにより、上記レーダにて反射波が受信されるべき状況を作り出す第1のステップと、
    上記第1のステップで上記レーダにて反射波が受信されるべき状況にされたときに、上記レーダでの上記反射波の受信状況に基づいて上記レーダの故障検知の判定を行う第2のステップをと有することを特徴とするレーダ故障診断方法。
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