JP2010060465A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体との正確な相対位置及び相対速度を検出する。
【解決手段】物体検出ＥＣＵ１は、レーダセンサ２を介して、所定時間ΔＴ２毎に、物体の相対位置及び相対速度をそれぞれ検出する位置検出部１３及び速度検出部１４と、検出された相対位置を、第１線形フィルタを介して補正し、補正された相対位置である補正位置を求める位置補正部１７と、求められた補正位置に基づき、第２線形フィルタを介して、補正された相対速度である補正速度を求める速度補正部１８と、を備え、第１線形フィルタが、前回の前記補正速度に基づき、今回の前記補正位置を求めるフィルタであり、第２線形フィルタが、前回の前記補正速度に基づき、今回の前記補正速度を求めるフィルタであり、位置補正部１７及び速度補正部１８が、補正速度の初期値として、速度検出部１４によって検出された相対速度を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両に搭載されたレーダを介して、該車両の周囲に存在する物体の相対位置及び相対速度を検出する物体検出装置に関する。

従来、レーダを介して検出された相対位置及び相対速度は、対向車等の物体との衝突判断等に利用されるため、高い検出精度が要求される。一方、レーダから出力されるミリ波等の電磁波は、法規制によって強度が制限されており、且つ、ノイズレベルが高いため、検出精度を確保することが困難である。そこで、レーダを介して高精度の検出を行うために、種々の装置、方法等が提案されている。例えば、レーダを介して検出された相対位置及び相対速度を、過去の検出結果を用いて線形フィルタによって補正する移動体の検出装置が開示されている（特許文献１参照）。この移動体の検出装置では、線形フィルタによって補正されるため、線形フィルタを適正に設定することによって、高い検出精度を実現することが可能となる。
特許第３４００８７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の移動体の検出装置では、線形フィルタの初期値として、平均速度を用いるため、短期間で正確な初期値を算出することが困難となる。また、その結果、正確な相対位置及び相対速度が得られるまでに、時間を要することとなる。すなわち、初期の段階から高精度の検出結果を得ることは困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、物体との正確な相対位置及び相対速度を検出することの可能な物体検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有している。第１の発明は、車両に搭載されたレーダを介して、該車両の周囲に存在する物体の相対位置及び相対速度を検出する物体検出装置であって、前記レーダを介して、予め設定された所定時間毎に、前記物体の相対位置を検出する位置検出手段と、前記レーダを介して、ドップラー効果に基づき、前記所定時間毎に前記物体の相対速度を検出する速度検出手段と、前記位置検出手段によって検出された相対位置を、予め設定された第１線形フィルタを介して補正し、補正された相対位置である補正位置を求める位置補正手段と、前記位置補正手段によって求められた補正位置に基づき、予め設定された第２線形フィルタを介して、補正された相対速度である補正速度を求める速度補正手段と、を備え、前記第１線形フィルタが、前回の前記補正速度に基づき、今回の前記補正位置を求めるフィルタであり、前記第２線形フィルタが、前回の前記補正速度に基づき、今回の前記補正速度を求めるフィルタであり、前記位置補正手段及び速度補正手段が、前記補正速度の初期値として、前記速度検出手段によって検出された相対速度を設定する。

具体的には、前記第１線形フィルタは、例えば、前記位置検出手段によって検出された今回の相対位置、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置、及び、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に基づき、今回の補正位置を求めるフィルタである。また、前記第２線形フィルタは、例えば、前記位置補正手段によって求められた今回の補正位置、前回の補正位置、及び、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に基づき、今回の補正速度を求めるフィルタである。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記第１線形フィルタが、前記位置検出手段によって検出された今回の相対位置、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置、及び、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に基づき、今回の補正位置を求めるフィルタである。

第３の発明は、上記第２の発明において、前記第１線形フィルタが、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置に、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に前記所定時間を乗じたものを加算して得られる予測位置と、前記位置検出手段によって求められた今回の相対位置と、を予め設定された第１所定比率で按分して、今回の補正位置を求めるフィルタである。

第４の発明は、上記第３の発明において、前記第１所定比率が、前記所定時間が長い程、小さい値に設定されている。

第５の発明は、上記第３の発明において、前記第１所定比率が、０．７〜０．８の範囲の値に設定されている。

第６の発明は、上記第１の発明において、前記第２線形フィルタが、前記位置補正手段によって求められた今回の補正位置、前回の補正位置、及び、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に基づき、今回の補正速度を求めるフィルタである。

第７の発明は、上記第６の発明において、前記第２線形フィルタが、前記位置補正手段によって求められた今回の補正位置から、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置を減じた差を、前記所定時間で除して得られる微分速度と、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度と、を予め設定された第２所定比率で按分して、今回の補正速度を求めるフィルタである。

第８の発明は、上記第７の発明において、前記第２所定比率が、前記所定時間が長い程、大きい値に設定されている。

第９の発明は、上記第７の発明において、前記第２所定比率が、０．２〜０．３の範囲の値に設定されている。

第１０の発明は、上記第１の発明において、前記相対位置、及び、補正位置が、前記レーダの中心軸の方向を一方の軸とし、前記レーダの中心軸に直交する方向を他方の軸とする直交座標上に位置が規定される。

第１１の発明は、上記第１の発明において、前記相対位置、及び、補正位置が、前記物体までの距離を一方の座標とし、前記レーダの中心軸を基準とする前記レーダと前記物体とを結ぶ線分の回転角を他方の座標とする極座標上に位置が規定される。

第１２の発明は、上記第１の発明において、前記レーダが、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダである。

上記第１の発明によれば、レーダを介して、予め設定された所定時間毎に、物体の相対位置が検出されると共に、ドップラー効果に基づき、物体の相対速度が検出される。また、検出された相対位置が、予め設定された第１線形フィルタを介して補正され、補正された相対位置である補正位置が求められる。更に、求められた補正位置に基づき、予め設定された第２線形フィルタを介して、補正された相対速度である補正速度が求められる。ここで、第１線形フィルタは、前回の補正速度に基づき、今回の補正位置を求めるフィルタであり、第２線形フィルタは、前回の補正速度に基づき、今回の補正速度を求めるフィルタである。そして、第１線形フィルタ及び第２線形フィルタに対して、補正速度の初期値として、検出された相対速度が設定されるため、物体との正確な相対位置及び相対速度を検出することができる。

すなわち、第１線形フィルタ及び第２線形フィルタに対して、補正速度の初期値として、ドップラー効果に基づき検出された相対速度が設定されるため、短期間で正確な初期値を設定することができるのである。例えば、位置微分（前回の位置と今回の位置との差を、測定間隔の時間で除して相対速度を求める方法）等によって相対速度を求める場合には、短期間で正確な相対速度を求めることは困難であるが、ドップラー効果に基づき相対速度を検出する場合には、短期間で正確な相対速度を求めることができるのである。

また、検出された相対位置が、正確な初期値が設定された第１線形フィルタを介して補正されて補正位置が求められるため、正確な相対位置を求めることができるのである。更に、求められた補正位置に基づき、正確な初期値が設定された第２線形フィルタを介して、補正速度が求められるため、正確な相対速度を求めることができるのである。

上記第２の発明によれば、第１線形フィルタが、今回の相対位置、前回の補正位置、及び、前回の補正速度に基づき、今回の補正位置を求めるフィルタであるため、前回の補正位置、及び、前回の補正速度を用いて、簡素な構成で、正確に今回の相対位置を補正することができる。

すなわち、例えば、前回の補正位置及び前回の補正速度から今回の相対位置を予測することができるため、この予測位置を用いて今回の相対位置を補正することができるのである。

上記第３の発明によれば、第１線形フィルタが、前回の補正位置に、前回の補正速度に所定時間を乗じたものを加算して得られる予測位置と、今回の相対位置と、を予め設定された第１所定比率で按分して、今回の補正位置を求めるフィルタであるため、第１所定比率を適正な値に設定することによって、簡素な構成で、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。

上記第４の発明によれば、第１所定比率が、相対位置の検出周期である所定時間が長い程、小さい値に設定されているため、簡素な構成で、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。

すなわち、相対位置の検出周期である所定時間が長い程、今回の相対位置の検出精度が高いため、第１所定比率を小さい値に設定する（＝予測位置による補正量を小さくする）ことによって、更に正確に今回の相対位置を補正することができるのである。

上記第５の発明によれば、第１所定比率が、０．７〜０．８の範囲の値に設定されているため、簡素な構成で、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。

すなわち、例えば、相対位置の検出周期である所定時間が、３０ｍｓｅｃ程度である場合には、第１所定比率を０．７〜０．８の範囲の値に設定することによって、正確に今回の相対位置を補正することができるのである。

上記第６の発明によれば、第２線形フィルタが、今回の補正位置、前回の補正位置、及び、前回の補正速度に基づき、今回の補正速度を求めるフィルタであるため、正確に今回の補正位置を求めることができる。

すなわち、例えば、今回の補正位置及び前回の補正位置から算出される今回の相対速度（＝位置微分によって求められる相対速度）を、前回の補正速度に基づき補正することができるため、正確な補正速度を求めることができるのである。

上記第７の発明によれば、第２線形フィルタが、今回の補正位置から、前回の補正位置を減じた差を、所定時間で除して得られる微分速度と、前回の補正速度と、を予め設定された第２所定比率で按分して、今回の補正速度を求めるフィルタであるため、第２所定比率を適正な値に設定することによって、簡素な構成で、更に正確な補正速度を求めることができる。

上記第８の発明によれば、第２所定比率が、相対位置の検出周期である所定時間が長い程、大きい値に設定されているため、簡素な構成で、更に正確な補正速度を求めることができる。

すなわち、相対位置の検出周期である所定時間が長い程、今回の相対位置の検出精度が高いため、第２所定比率を大きい値に設定する（＝前回の補正速度による補正量を小さくする）ことによって、更に正確な補正速度を求めることができるのである。

上記第９の発明によれば、第２所定比率が、０．２〜０．３の範囲の値に設定されているため、正確な補正速度を求めることができる。

すなわち、例えば、相対位置の検出周期である所定時間が、３０ｍｓｅｃ程度である場合には、第２所定比率を０．２〜０．３の範囲の値に設定することによって、正確な補正速度を求めることができるのである。

上記第１０の発明によれば、相対位置、及び、補正位置が、レーダの中心軸の方向を一方の軸とし、レーダの中心軸に直交する方向を他方の軸とする直交座標上に位置が規定されるため、簡素な構成で相対位置を検出することができると共に、簡素な構成で補正位置を求めることができる。

すなわち、レーダによって直接的に検出される物体までの距離、及び、レーダと物体とを結ぶ線分のレーダの中心軸を基準とする回転角から、簡素な構成で相対位置を検出することができると共に、簡素な構成で補正位置を求めることができるのである。

上記第１１の発明によれば、相対位置、及び、補正位置が、物体までの距離を一方の座標とし、レーダの中心軸を基準とするレーダと物体とを結ぶ線分の回転角を他方の座標とする極座標上に位置が規定されるため、更に簡素な構成で相対位置を検出することができると共に、簡素な構成で補正位置を求めることができる。

上記第１２の発明によれば、レーダが、ＦＭＣＷ方式のレーダであるため、簡素な構成で物体の相対位置、及び、ドップラー効果に基づく相対速度を検出することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る物体検出装置の実施形態について説明する。本発明に係る物体検出装置は、車両に搭載され、車両の周囲に存在する物体との距離を検出する装置である。図１は、本発明に係る物体検出装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本発明に係る物体検出ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１（＝物体検出装置の一部に相当する）は、レーダセンサ２と通信可能に接続されている。

ここで、レーダセンサ２は、レーダ信号送信部２１、及び、レーダ信号受信部２２を備えている。なお、レーダセンサ２は、ここでは、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダセンサである。

また、物体検出ＥＣＵ１は、機能的に、送信指示部１１、受信信号取得部１２、位置検出部１３、速度検出部１４、第１線形フィルタ記憶部１５、第２線形フィルタ記憶部１６、位置補正部１７、及び、速度補正部１８を備えている。なお、物体検出ＥＣＵ１は、物体検出ＥＣＵ１の適所に配設されたマイクロコンピュータに、物体検出ＥＣＵ１の適所に配設されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め格納された制御プログラムを実行させることにより、当該マイクロコンピュータを、送信指示部１１、受信信号取得部１２、位置検出部１３、速度検出部１４、第１線形フィルタ記憶部１５、第２線形フィルタ記憶部１６、位置補正部１７、速度補正部１８等の機能部として機能させる。

ここで、図１を参照して、レーダセンサ２の構成について説明する。レーダ信号送信部２１（レーダの一部に相当する）は、送信指示部１１からの指示に従って、送信信号を送出するものであって、ＤＡコンバータ２１１、送信回路２１２及びアンテナ２１３を備えている。

ＤＡコンバータ２１は、物体検出ＥＣＵ１（ここでは、送信指示部１１）からのディジタル情報をアナログ信号に変換するコンバータである。

送信回路２１２は、物体検出ＥＣＵ１（ここでは、送信指示部１１）からの指示に従って、アンテナ２１３を介して、予め設定された周波数の電磁波信号である送信波（図２参照）を送出する回路である。

アンテナ２１３は、送信回路２１２によって生成された送信波信号に対応する送信波を予め設定された方向（ここでは、車両の前方側の方向：図３参照）に送出するものである。

レーダ信号受信部２２（レーダの一部に相当する）は、アンテナ２１３から送出された送信波が物体（ここでは、車両ＶＲ２：図４参照）によって反射された反射波を受信するものであって、ＡＤコンバータ２２１、送信回路２２２及びアンテナ２２３を備えている。

アンテナ２２３は、アンテナ２１３から送出された送信波が物体（ここでは、車両ＶＲ２：図４参照）によって反射された反射波を受信するものである。

受信回路２２２は、アンテナ２２３を介して反射波を受信し、反射波に対応する反射波信号を生成して、ＡＤコンバータ２２１を介して、物体検出ＥＣＵ１（ここでは、受信信号取得部１２）へ出力する回路である。

ＡＤコンバータ２２１は、受信回路２２２によって生成された反射波信号を、予め設定されたサンプリング時間ΔＴ１（図２参照：例えば、１４．５ｍｓｅｃ）毎にディジタル情報に変換して出力するコンバータである。

次に、物体検出ＥＣＵ１の機能構成について説明する。送信指示部１１（レーダの一部に相当する）は、レーダ信号送信部２１に対して、予め設定された周波数の電磁波信号である送信波を送出させるべく指示する機能部である。また、送信指示部１１は、位置検出部１３及び速度検出部１４に対して、レーダ信号送信部２１から出力される送信波を規定する種々の情報（周波数情報等）を出力する。

受信信号取得部１２（レーダの一部に相当する）は、レーダ信号受信部２２のＡＤコンバータ２２１から、サンプリング時間ΔＴ１（図２参照：ここでは、１４．５ｍｓｅｃ）毎に反射波信号を取得する機能部である。

位置検出部１３（位置検出手段に相当する）は、受信信号取得部１２によって取得された反射波信号に基づいて、予め設定された所定時間ΔＴ２（図２参照：ここでは、２９ｍｓｅｃ）毎に、物体（ここでは、車両ＶＲ２：図４参照）の相対位置を検出する機能部である。

速度検出部１４（速度検出手段に相当する）は、受信信号取得部１２によって取得された反射波信号に基づいて、予め設定された所定時間ΔＴ２（図２参照：ここでは、２９ｍｓｅｃ）毎に、ドップラー効果に基づき物体（ここでは、車両ＶＲ２：図４参照）の相対速度を検出する機能部である。

図２は、位置検出部１３及び速度検出部１４が、それぞれ、相対位置及び相対速度を検出する方法の一例を説明するグラフである。図２（ａ）は、レーダ信号送信部２１及びレーダ信号受信部２２によって、それぞれ、送信及び受信される信号の周波数の一例を示すグラフであり、横軸は時間Ｔであって、縦軸は周波数Ｆである。図２（ｂ）は、受信信号及び送信信号によって生成されるビート信号の周波数の一例を示すグラフであり、横軸は時間Ｔであって、縦軸はビート周波数ＦＢである。

図２（ａ）において実線で示すグラフＧ０は、レーダ信号送信部２１から送出される送信波の一例を示すグラフである。図に示すように、レーダ信号送信部２１から送出される送信波は、周波数Ｆが直線状に増加及び減少を繰り返す変調波である。図２（ａ）において破線で示すグラフＧ１は、物体（ここでは、車両ＶＲ２：図４参照）によって反射された反射波の一例を示すグラフである。図に示すように、反射波（＝受信波）は、距離Ｒだけ離間した位置にある物体（ここでは、車両ＶＲ２：図４参照）から反射された場合には、送信波に対して、２Ｒ／ｃ(ここで、光速ｃ)だけ遅延するため、両者を混合すると、ビート波が生じる。そのビート波の周波数ｆrは、次の（１）式で求められる。

Ｆr＝２Ｒ／ｃ×ａ （１）
ただし、変調度ａは、単位時間当たりの周波数の変化量である周波数変調度の絶対値であって、三角波で上下に変調する周波数差Ｆｍ、及び、その周波数差だけ掃引するのに要する時間Ｔｍを用いて、次の（２）式で与えられる。

ａ＝Ｆｍ／Ｔｍ （２）
一方、物体が、レーダに対して相対的に移動している場合には、上記（１）式で示す距離による周波数ズレに加えて、ドップラー効果によって周波数シフトＦｖが生じ、周波数シフトＦｖは次の（３）式で与えられる。

Ｆv＝２Ｖｄ／ｃ×Ｆｃ （３）
ただし、Ｖｄ：相対速度、Ｆｃ：送信波の中心周波数である。従って、三角波で周波数変調された送信波と受信波とを混合することによって、（１）式、（３）式で表される距離と速度とによるビート波を生じる。

例えば、三角波の上り勾配のとき（図２の時間Ｔ２〜時間Ｔ３の期間）のビート周波数Ｆｕは、（４）式で与えられる。
Ｆｕ＝Ｆｒ−Ｆｖ （４）
一方、三角波の下り勾配のとき（図２の時間Ｔ０〜時間Ｔ１の期間）のビート周波数Ｆｄは、（５）式で与えられる。
Ｆｄ＝Ｆｒ＋Ｆｖ （５）

上記（１）〜（５）式を、相対距離Ｒ及び相対速度Ｖｄについて解くことによって、次の（６）、（７）式が求められる。
Ｒ＝（Ｆｄ＋Ｆｕ）／４／ａ×ｃ （６）
Ｖｄ＝（Ｆｄ−Ｆｕ）／４／Ｆｃ×ｃ （７）
そこで、位置検出部１３及び速度検出部１４は、三角波による周波数変調の上り勾配と下り勾配との、それぞれのビート波の周波数Ｆｕ、Ｆｄを検出することによって、それぞれ、（６）式及び（７）式を用いて、相対距離Ｒ及び相対速度Ｖを求めることができる。

このように、レーダセンサ２が、ＦＭＣＷ方式のレーダであるため、簡素な構成で物体の相対位置、及び、ドップラー効果に基づく相対速度を検出することができる。また、本実施形態においては、レーダセンサ２が、ＦＭＣＷ方式のレーダセンサである場合について説明するが、レーダセンサ２が、他の方式（例えば、パルス方式）のレーダセンサである形態でも良い。

図３は、レーダセンサ２の検出範囲の一例を示す平面図である。図３に示すように、レーダセンサ２（２Ｒ、２Ｌ）は、車両の前端部に車幅方向に２個搭載されている。各レーダセンサ２Ｒ、２Ｌは、それぞれ、車両の前後方向の中心線（図の一点鎖線）に対して、予め設定された所定角φ１（例えば、２５°）だけ右側（又は、左側）に傾斜した方向を中心（図の二点鎖線）として、予め設定された拡がり角φ２（例えば、４０°）の範囲内であって、各レーダセンサ２Ｒ、２Ｌからの距離が検出可能距離ＬＲ（例えば、３０ｍ）以下の領域（図の扇形の領域）を検出可能に構成されている。

本実施形態においては、車両に、レーダセンサ２が２個搭載されている場合について説明するが、レーダセンサ２が１個だけ搭載されている形態でも良いし、レーダセンサ２が３個以上搭載されている形態でも良い。

図４は、相対位置を規定する座標系の一例を示す平面図である。図４に示すように、相対位置は、レーダセンサ２の中心軸（図３では、二点鎖線で示す）の方向を一方の軸（ここでは、Ｙ軸）とし、レーダセンサ２の中心軸に直交する方向を他方の軸（ここでは、Ｘ軸）とする直交座標上に位置が規定される。

すなわち、レーダセンサ２を介して検出される相対距離Ｒ、及び、レーダセンサ２と物体（ここでは、対向車両ＶＣ２）とを結ぶ線分（図４では、破線で示す線分）のレーダセンサ２の中心軸からの回転角θから、位置検出部１３によって次の（８）式及び（９）式を用いて、対向車両ＶＲ２の相対位置を示すＸ座標Ｐｘ及びＹ座標Ｐｙが求められる。
Ｐｘ＝Ｒ×ｓｉｎθ （８）
Ｐｙ＝Ｒ×ｃｏｓθ （９）
同様にして、速度検出部１４によって次の（１０）式及び（１１）式を用いて、対向車両ＶＲ２の相対速度のＸ成分Ｖｘ及びＹ成分Ｖｙが求められる。
Ｖｘ＝Ｖｄ×ｓｉｎθ （１０）
Ｖｙ＝Ｖｄ×ｃｏｓθ （１１）

このようにして、相対位置が、レーダセンサ２の中心軸の方向を一方の軸（ここでは、Ｙ軸）とし、レーダセンサ２の中心軸に直交する方向を他方の軸（ここでは、Ｘ軸）とする直交座標上に位置が規定されるため、簡素な構成で相対位置を検出することができる。すなわち、レーダセンサ２によって直接的に検出される物体までの距離Ｒ、及び、レーダセンサ２と物体（ここでは、対向車両ＶＣ２）とを結ぶ線分（図４では、破線で示す線分）のレーダセンサ２の中心軸からの回転角θから、簡素な構成で相対位置を求めることができるのである。

本実施形態では、相対位置が直交座標上に規定される場合について説明するが、相対位置が極座標上に規定される形態でも良い。例えば、相対位置が、物体（ここでは、対向車両ＶＣ２）までの距離Ｒを一方の座標とし、レーダセンサ２の中心軸を基準とするレーダセンサ２と物体（ここでは、対向車両ＶＣ２）とを結ぶ線分（図４では、破線で示す線分）の回転角θを他方の座標とする極座標上に位置が規定される形態でも良い。この場合には、更に簡素な構成で相対位置を検出することができる。

再び、図１に戻って、物体検出ＥＣＵ１の機能構成について説明する。第１線形フィルタ記憶部１５は、位置補正部１７によって補正位置を求めるために使用される第１線形フィルタを格納する機能部である。対向車両ＶＲ２の補正位置を示すＸ座標Ｑｘ及びＹ座標Ｑｙは、次の（１２）式及び（１３）式によって規定される第１線形フィルタを用いて、求められる。
Ｑｘ（ｎ）＝（１−Ｃ１）×Ｐｘ
＋Ｃ１×（Ｑｘ（ｎ−１）＋Ｕｘ（ｎ−１）×ΔＴ２） （１２）
Ｑｙ（ｎ）＝（１−Ｃ２）×Ｐｙ
＋Ｃ２×（Ｑｙ（ｎ−１）＋Ｕｙ（ｎ−１）×ΔＴ２） （１３）
ここで、Ｕｘ、Ｕｙは、それぞれ、速度補正部１８によって、後述する（１４）式及び（１５）式によって規定される第２線形フィルタを用いて求められる補正速度のＸ成分及びＹ成分である。ｎは、検出回数である。Ｃ１、Ｃ２は、予め設定された定数であって、ここでは、例えば、０．７５である。

上記（１２）式及び（１３）式に示すように、第１線形フィルタは、位置補正部１７によって求められた前回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ−１）、Ｑｙ（ｎ−１））に、速度補正部１８によって求められた前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））に所定時間ΔＴ２を乗じたものを加算して得られる予測位置と、位置検出部１３によって求められた今回の相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）と、を予め設定された第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）で按分して、今回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））を求めるフィルタである。

このように、第１線形フィルタが、前回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ−１）、Ｑｙ（ｎ−１））に、前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））に所定時間ΔＴ２を乗じたものを加算して得られる予測位置と、今回の相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）と、を予め設定された第１所定比率で（＝Ｃ１、Ｃ２）按分して、今回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））を求めるフィルタであるため、第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）を適正な値に設定することによって、簡素な構成で、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。

また、第１所定比率が、ここでは、０．７５に設定されているため、簡素な構成で、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。すなわち、例えば、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出周期である所定時間ΔＴ２が、ここでは、２９ｍｓｅｃであるため、第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）を０．７５に設定することによって、正確に今回の相対位置を補正することができるのである。

なお、本実施形態では、第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）が０．７５に設定されている場合について説明するが、第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）が０．７〜０．８の範囲の値に設定されている形態でも良い。

また、第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）が、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出周期である所定時間ΔＴ２が長い程、小さい値に設定されている形態でも良い。この場合には、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出周期である所定時間ΔＴ２が長い程、今回の相対位置の検出精度が高いため、第１所定比率（＝Ｃ１、Ｃ２）を小さい値に設定する（＝予測位置による補正量を小さくする）ことによって、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。

第２線形フィルタ記憶部１６は、速度補正部１８によって補正速度を求めるために使用される第２線形フィルタを格納する機能部である。対向車両ＶＲ２の補正速度のＸ成分Ｕｘ及びＹ成分Ｕｙは、次の（１４）式及び（１５）式によって規定される第２線形フィルタを用いて、求められる。
Ｕｘ（ｎ）＝（１−Ｃ３）×（Ｑｘ（ｎ）−Ｑｘ（ｎ−１））／ΔＴ２
＋Ｃ３×Ｕｘ（ｎ−１） （１４）
Ｕｙ（ｎ）＝（１−Ｃ４）×（Ｑｙ（ｎ）−Ｑｙ（ｎ−１））／ΔＴ２
＋Ｃ４×Ｕｙ（ｎ−１） （１５）
ここで、ｎは、検出回数である。Ｃ３、Ｃ４は、予め設定された定数であって、ここでは、例えば、０．２５である。

上記（１４）式及び（１５）式に示すように、第２線形フィルタは、位置補正部１７によって求められた今回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））、から、位置補正部１７によって求められた前回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ−１）、Ｑｙ（ｎ−１））を減じた差を、所定時間ΔＴ２で除して得られる微分速度と、速度補正部１８によって求められた前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））と、を予め設定された第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）で按分して、今回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））を求めるフィルタである。

このように、第２線形フィルタが、今回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）Ｑｙ（ｎ））から、前回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ−１）、Ｑｙ（ｎ−１））を減じた差を、所定時間ΔＴ２で除して得られる微分速度と、前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））と、を予め設定された第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）で按分して、今回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））を求めるフィルタであるため、第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）を適正な値に設定することによって、簡素な構成で、更に正確な補正速度を求めることができる。

また、第２所定比率が、ここでは、０．２５に設定されているため、簡素な構成で、更に正確に今回の相対位置を補正することができる。すなわち、例えば、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出周期である所定時間ΔＴ２が、２９ｍｓｅｃであるため、第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）を０．２５に設定することによって、正確な補正速度を求めることができるのである。

なお、本実施形態では、第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）が０．２５に設定されている場合について説明するが、第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）が０．２〜０．３の範囲の値に設定されている形態でも良い。

また、第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）が、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出周期である所定時間ΔＴ２が長い程、大きい値に設定されている形態でも良い。この場合には、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出周期である所定時間ΔＴ２が長い程、今回の相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）の検出精度が高いため、第２所定比率（＝Ｃ３、Ｃ４）を大きい値に設定する（＝前回の補正速度による補正量を小さくする）ことによって、更に正確な補正速度を求めることができる。

位置補正部１７（位置補正手段に相当する）は、位置検出部１３によって検出された相対位置を、第１線形フィルタ記憶部１５に格納された第１線形フィルタを介して補正し、補正された相対位置である補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））を求める機能部である。

具体的には、位置補正部１７は、上記（１２）式及び（１３）式を用いて、補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））を求める。すなわち、位置補正部１７によって求められた前回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ−１）、Ｑｙ（ｎ−１））、速度補正部１８によって求められた前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））、及び、位置検出部１３によって求められた今回の相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）を、上記（１２）式及び（１３）式の右辺に代入することによって、補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））を求める。なお、位置補正部１７は、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、速度検出部１４によって検出された相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）を設定する。

速度補正部１８（速度補正手段に相当する）は、位置補正部１７によって求められた補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）Ｑｙ（ｎ））に基づき、第２線形フィルタ記憶部１６に格納された第２線形フィルタを介して、補正された相対速度である補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））を求める機能部である。

具体的には、速度補正部１８は、上記（１４）式及び（１５）式を用いて、補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））を求める。すなわち、速度補正部１８は、位置補正部１７によって求められた今回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））、位置補正部１７によって求められた前回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ−１）、Ｑｙ（ｎ−１））、及び、速度補正部１８によって求められた前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））を、上記（１４）式及び（１５）式の右辺に代入することによって、補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））を求める。なお、速度補正部１８は、補正速度の初期値として、速度検出部１４によって検出された相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）を設定する。

図５は、物体検出ＥＣＵ１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、第１線形フィルタ記憶部１５及び第２線形フィルタ記憶部１６に、それぞれ、第１線形フィルタ及び第２線形フィルタが予め格納されている場合について説明する。まず、位置検出部１３によってレーダセンサ２を介して対向車両ＶＣ２が補足されたか否かの判定が行われる（Ｓ１０１）。対向車両ＶＣ２が補足されていないと判定された場合（Ｓ１０１でＮＯ）には、処理が待機状態とされる。

対向車両ＶＣ２が補足されたと判定された場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）には、受信信号取得部１２によって、レーダ信号受信部２２（ＡＤコンバータ２２１）から反射波信号が取得される（Ｓ１０３）。そして、位置検出部１３によって、ステップＳ１０３において取得された反射波信号に基づいて、対向車両ＶＲ２の相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）が検出される（Ｓ１０５）。次いで、速度検出部１４によって、ステップＳ１０３において取得された反射波信号に基づいて、対向車両ＶＲ２の相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）が検出される（Ｓ１０７）。次に、位置補正部１７によって、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、ステップＳ１０７において検出された相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）が設定される（Ｓ１０９）。

そして、受信信号取得部１２によって、サンプリング時間ΔＴ１が経過したか否かの判定が行われる（Ｓ１１１）。サンプリング時間ΔＴ１が経過していないと判定された場合（Ｓ１１１でＮＯ）には、処理が待機状態とされる。サンプリング時間ΔＴ１が経過したと判定された場合（Ｓ１１１でＹＥＳ）には、受信信号取得部１２によって、レーダ信号受信部２２（ＡＤコンバータ２２１）から反射波信号が取得される（Ｓ１１３）。次に、受信信号取得部１２によって、サンプリング時間ΔＴ１が経過したか否かの判定が行われる（Ｓ１１５）。サンプリング時間ΔＴ１が経過していないと判定された場合（Ｓ１１５でＮＯ）には、処理が待機状態とされる。サンプリング時間ΔＴ１が経過したと判定された場合（Ｓ１１５でＹＥＳ）には、受信信号取得部１２によって、レーダ信号受信部２２（ＡＤコンバータ２２１）から反射波信号が取得される（Ｓ１１７）。

そして、位置検出部１３によって、相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）が検出される（Ｓ１１９）。次いで、位置補正部１７によって、上記（１２）式及び（１３）式によって規定される第１線形フィルタを用いて、補正位置Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ）が算出される（Ｓ１２１）。次に、速度補正部１８によって、上記（１４）式及び（１５）式によって規定される第２線形フィルタを用いて、補正速度Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ）が算出される（Ｓ１２３）。そして、位置検出部１３によって対向車両ＶＣ２がレーダセンサ２の検出範囲内にあるか否かの判定が行われる（Ｓ１２５）。検出範囲内にあると判定された場合（Ｓ１２５でＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１１に戻され、ステップＳ１１１以降の処理が繰り返し実行される。検出範囲内にはないと判定された場合（Ｓ１２５でＮＯ）には、処理が終了される。

図６は、本発明の効果の一例を示すグラフである。図６（ａ）は、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、位置微分によって求められた速度を使用した場合（従来の物体検出装置の場合）の補正位置Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ）の変化を示すグラフＧ２である。一方、図６（ｂ）は、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、ドップラー効果に基づいて検出された速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）を使用した場合（＝本発明に係る物体検出装置の場合）の補正位置Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ）の変化を示すグラフＧ３である。図６の横軸は、補正位置のＸ座標Ｑｘであり、縦軸は、補正位置のＹ座標Ｑｙである。

図６に示すように、従来の物体検出装置と比較して、本発明に係る物体検出装置の場合には、第１線形フィルタ及び第２線形フィルタに対して、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、ドップラー効果に基づき検出された相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）が設定されるため、短期間で正確な初期値を設定することができるので、物体との正確な相対位置（ここでは、補正位置）を検出することができる。

このようにして、レーダセンサ２を介して、予め設定された所定時間ΔＴ２毎に、物体の相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）が検出されると共に、ドップラー効果に基づき、物体の相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）が検出される。また、検出された相対位置が、予め設定された第１線形フィルタを介して補正され、補正された相対位置である補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））が求められる。更に、求められた補正位置に基づき、予め設定された第２線形フィルタを介して、補正された相対速度である補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））が求められる。

ここで、第１線形フィルタは、前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））に基づき、今回の補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））を求めるフィルタであり、第２線形フィルタは、前回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ−１）、Ｕｙ（ｎ−１））に基づき、今回の補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））を求めるフィルタである。そして、第１線形フィルタ及び第２線形フィルタに対して、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、検出された相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）が設定されるため、物体（ここでは、対向車両ＶＲ２）との正確な相対位置及び相対速度を検出することができる。

すなわち、第１線形フィルタ及び第２線形フィルタに対して、補正速度の初期値（＝Ｕｘ（０）、Ｕｙ（０））として、ドップラー効果に基づき検出された相対速度（＝Ｖｘ、Ｖｙ）が設定されるため、短期間で正確な初期値を設定することができるのである。例えば、位置微分（前回の位置と今回の位置との差を、測定間隔の時間で除して相対速度を求める方法）等によって相対速度を求める場合には、短期間で正確な相対速度を求めることは困難であるが、ドップラー効果に基づき相対速度を検出する場合には、短期間で正確な相対速度を求めることができるのである。

また、検出された相対位置（＝Ｐｘ、Ｐｙ）が、正確な初期値が設定された第１線形フィルタを介して補正されて補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））が求められるため、正確な相対位置を求めることができるのである。更に、求められた補正位置（＝Ｑｘ（ｎ）、Ｑｙ（ｎ））に基づき、正確な初期値が設定された第２線形フィルタを介して、補正速度（＝Ｕｘ（ｎ）、Ｕｙ（ｎ））が求められるため、正確な相対速度を求めることができるのである。

なお、本発明に係る物体検出装置は、上記実施形態に限定されず、下記の形態でも良い。
（Ａ）本実施形態においては、物体検出ＥＣＵ１が、機能的に、送信指示部１１、受信信号取得部１２、位置検出部１３、速度検出部１４、第１線形フィルタ記憶部１５、第２線形フィルタ記憶部１６、位置補正部１７、速度補正部１８等を備える場合について説明したが、送信指示部１１、受信信号取得部１２、位置検出部１３、速度検出部１４、第１線形フィルタ記憶部１５、第２線形フィルタ記憶部１６、位置補正部１７、及び、速度補正部１８の内、少なくとも１つの機能部が、電気回路等のハードウェアによって構成されている形態でも良い。

（Ｂ）本実施形態においては、レーダセンサ２が、車両ＶＲ１の前方にある物体（ここでは、対向車両ＶＲ２）を検出する場合について説明したが、レーダセンサ２が、車両ＶＲ１の周囲にある物体を検出する形態であれば良い。例えば、レーダセンサ２が、車両ＶＲ１の後方にある物体を検出する形態でも良いし、レーダセンサ２が、車両ＶＲ１の側方にある物体を検出する形態でも良い。

（Ｃ）本実施形態においては、物体が、対向車両ＶＲ２である場合について説明したが、物体が、その他の種類の物体（例えば、歩行者、電柱等）である形態でも良い。

（Ｄ）本実施形態においては、相対位置が、直交座標（ここでは、Ｘ−Ｙ座標）上に規定される場合について説明したが、相対位置が極座標（例えば、ｒ−θ座標）上に規定される形態でも良い。この場合には、第１線形フィルタ、及び、第１線形フィルタは次の（１６）式〜（１９）式で規定される（図４参照）。
Ｑｒ（ｎ）＝（１−Ｃ５）×Ｒ
＋Ｃ５×（Ｑｒ（ｎ−１）＋Ｕｒ（ｎ−１）×ΔＴ２） （１６）
Ｑθ（ｎ）＝（１−Ｃ６）×θ
＋Ｃ６×（Ｑθ（ｎ−１）＋Ｕθ（ｎ−１）×ΔＴ２） （１７）
Ｕｒ（ｎ）＝（１−Ｃ７）×（Ｑｒ（ｎ）−Ｑｒ（ｎ−１））／ΔＴ２
＋Ｃ７×Ｕｒ（ｎ−１） （１８）
Ｕθ（ｎ）＝（１−Ｃ８）×（Ｑθ（ｎ）−Ｑθ（ｎ−１））／ΔＴ２
＋Ｃ８×Ｕθ（ｎ−１） （１９）
ここで、Ｑｒ、Ｑθは、それぞれ、補正位置を示すｒ座標及びθ座標であり、Ｕｒ、Ｕθは、補正速度のｒ成分及びθ成分である。また、Ｃ５〜Ｃ８は、予め設定された定数である。

本発明は、例えば、車両に搭載されたレーダを介して、該車両の周囲に存在する物体の相対位置及び相対速度を検出する物体検出装置に適用することができる。

本発明に係る物体検出装置の構成の一例を示すブロック図 位置検出部及び速度検出部が、それぞれ、相対位置及び相対速度を検出する方法の一例を説明するグラフ レーダセンサの検出範囲の一例を示す平面図 相対位置を規定する座標系の一例を示す平面図 物体検出ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート 本発明の効果の一例を示すグラフ

符号の説明

１ 物体検出ＥＣＵ（物体検出装置）
１１ 送信指示部（レーダの一部）
１２ 受信信号取得部（レーダの一部）
１３ 位置検出部（位置検出手段）
１４ 速度検出部（速度検出手段）
１５ 第１線形フィルタ記憶部
１６ 第２線形フィルタ記憶部
１７ 位置補正部（位置補正手段）
１８ 速度補正部（速度補正手段）
２ レーダセンサ（レーダの一部）
２１ レーダ信号送信部
２１１ ＤＡコンバータ
２１２ 送信回路
２１３ アンテナ
２２ レーダ信号受信部
２２１ ＡＤコンバータ
２２２ 受信回路
２２３ アンテナ

Claims (12)

1. 車両に搭載されたレーダを介して、該車両の周囲に存在する物体の相対位置及び相対速度を検出する物体検出装置であって、
   前記レーダを介して、予め設定された所定時間毎に、前記物体の相対位置を検出する位置検出手段と、
   前記レーダを介して、ドップラー効果に基づき、前記所定時間毎に前記物体の相対速度を検出する速度検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出された相対位置を、予め設定された第１線形フィルタを介して補正し、補正された相対位置である補正位置を求める位置補正手段と、
   前記位置補正手段によって求められた補正位置に基づき、予め設定された第２線形フィルタを介して、補正された相対速度である補正速度を求める速度補正手段と、を備え、
   前記第１線形フィルタは、前回の前記補正速度に基づき、今回の前記補正位置を求めるフィルタであり、
   前記第２線形フィルタは、前回の前記補正速度に基づき、今回の前記補正速度を求めるフィルタであり、
   前記位置補正手段及び速度補正手段は、前記補正速度の初期値として、前記速度検出手段によって検出された相対速度を設定する、物体検出装置。
2. 前記第１線形フィルタは、前記位置検出手段によって検出された今回の相対位置、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置、及び、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に基づき、今回の補正位置を求めるフィルタである、請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記第１線形フィルタは、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置に、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に前記所定時間を乗じたものを加算して得られる予測位置と、前記位置検出手段によって求められた今回の相対位置と、を予め設定された第１所定比率で按分して、今回の補正位置を求めるフィルタである、請求項２に記載の物体検出装置。
4. 前記第１所定比率は、前記所定時間が長い程、小さい値に設定されている、請求項３に記載の物体検出装置。
5. 前記第１所定比率は、０．７〜０．８の範囲の値に設定されている、請求項３に記載の物体検出装置。
6. 前記第２線形フィルタは、前記位置補正手段によって求められた今回の補正位置、前回の補正位置、及び、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度に基づき、今回の補正速度を求めるフィルタである、請求項１に記載の物体検出装置。
7. 前記第２線形フィルタは、前記位置補正手段によって求められた今回の補正位置から、前記位置補正手段によって求められた前回の補正位置を減じた差を、前記所定時間で除して得られる微分速度と、前記速度補正手段によって求められた前回の補正速度と、を予め設定された第２所定比率で按分して、今回の補正速度を求めるフィルタである、請求項６に記載の物体検出装置。
8. 前記第２所定比率は、前記所定時間が長い程、大きい値に設定されている、請求項７に記載の物体検出装置。
9. 前記第２所定比率は、０．２〜０．３の範囲の値に設定されている、請求項７に記載の物体検出装置。
10. 前記相対位置、及び、補正位置は、前記レーダの中心軸の方向を一方の軸とし、前記レーダの中心軸に直交する方向を他方の軸とする直交座標上に位置が規定される、請求項１に記載の物体検出装置。
11. 前記相対位置、及び、補正位置は、前記物体までの距離を一方の座標とし、前記レーダの中心軸を基準とする前記レーダと前記物体とを結ぶ線分の回転角を他方の座標とする極座標上に位置が規定される、請求項１に記載の物体検出装置。
12. 前記レーダは、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダである、請求項１に記載の物体検出装置。

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