JP2012002527A - 死角車両検出レーダーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】送信波の平均電力が高く、回折波の微弱な信号のＳ／Ｎ比を改善することができ、信号機のない交差点で死角から進入する見通し外の車両等目標物を高精度に検知することができ、出会いがしらの衝突といった事故を減少させることができる死角車両検出レーダーシステムを得る。
【解決手段】送受信信号のビート周波数信号に基づいて測定対象物までの距離を求めるＦＭＣＷ方式に基づくものであって、回折損の異なる低周波数と高周波の信号を同時に送信し、それぞれに対応した目標物からの反射波を受信する送受信手段（１−７、１’−７’）と、周波数差に基づく回折波の強度差により死角車両を検出する死角車両検出部８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号機のない交差点において、死角から進入する車両を検出する死角車両検出レーダーシステムに関するものである。

信号機のない交差点においては、死角から進入する車両との出会いがしらの衝突事故が多数発生しており、この死角車両を検出する手段の実現が要求されている。従来技術に、回折損の異なる複数の周波数のマイクロ波パルス信号を同時に送信し、車両等目標物からの反射波を受信し、信号強度の差分から見通し外車両を検知するレーダーシステムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３０１６４９号公報

しかしながら、上述した従来のレーダーシステムは、マイクロ波パルス信号を送信するパルス方式であるため、送信波の平均電力が低く、微弱な回折波を検出できず死角車両を見逃す問題があった。一方で、Ｓ／Ｎ比を改善するためにパルス幅を広げると、距離精度が悪くなり、死角車両の距離を誤検出する問題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、送信波の平均電力が高く、回折波の微弱な信号のＳ／Ｎ比を改善することができ、信号機のない交差点で死角から進入する見通し外の車両等目標物を高精度に検知することができ、出会いがしらの衝突といった事故を減少させることができる死角車両検出レーダーシステムを得ることを目的とする。

本発明に係る死角車両検出レーダーシステムは、送受信信号のビート周波数信号に基づいて測定対象物までの距離を求めるＦＭＣＷ方式に基づくものであって、回折損の異なる低周波数と高周波の信号を同時に送信し、それぞれに対応した目標物からの反射波を受信する送受信手段と、周波数差に基づく回折波の強度差により死角車両を検出する検出手段とを備えたものである。

本発明によれば、ＦＭＣＷ方式であるため送信波の平均電力が高く、また、ＦＭＣＷ方式の信号処理による利得があることから、回折波の微弱な信号のＳ／Ｎ比を改善することができる。これにより、従来技術では見逃していた信号を検出することができ、さらに、信号機のない交差点で死角から進入する見通し外の車両等目標物を高精度に検知することができ、出会いがしらの衝突といった事故を減少させる効果がある。

本発明の実施の形態に係る死角車両検出レーダーシステムを示すブロック図である。 本発明における、（ａ）ＦＭＣＷ信号の送信信号と受信信号、（ｂ）ミキサが取り出すビート周波数信号の波形図である。 本発明における、信号処理器が解析した距離周波数成分のスペクトルの波形図である。 本発明における、信号処理器が解析したドプラ周波数成分のスペクトルの波形図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の実施の形態に係る死角車両検出レーダーシステムを示すブロック図である。図１に示す死角車両検出レーダーシステムは、送受信信号のビート周波数信号に基づいて測定対象物までの距離を求めるＦＭＣＷ方式（連続波周波数変調方式）に基づくものであって、回折損の異なる低周波数と高周波の信号を同時に送信し、それぞれに対応した目標物からの反射波を受信する後述する構成の送受信手段と、周波数差に基づく回折波の強度差により死角車両を検出する検出手段としての死角車両検出部８を備えている。

すなわち、図１に示すように、送受信手段は、搭載車両の前方に設置された送信アンテナ１、受信アンテナ２と、ＦＭＣＷ信号を発生する信号発生器５と、このＦＭＣＷ信号を増幅して送信アンテナ１へ出力する送信器６と、この送信器６の出力信号の一部を分岐する方向性結合器７と、方向性結合器７からの信号と受信アンテナ２を経由してきた信号とのビート周波数信号を取り出すミキサ３と、このビート周波数信号を解析して障害物を検知する信号処理器４とから構成されている。方向性結合器７は、送信器６の出力信号の一部を分岐して送信アンテナ１、受信アンテナ２経由でミキサ３に送信するための分岐手段である。

また、回折損の異なる複数の周波数のマイクロ波信号を同時に送信し、車両等目標物からの反射波を受信するために、搭載車両の前方に設置された送信アンテナ１’、受信アンテナ２’と、ＦＭＣＷ信号を発生する信号発生器５，と、このＦＭＣＷ信号を増幅して送信アンテナ１’へ出力する送信器６’と、この送信器６’の出力信号のｒ一部を分岐する方向性結合器７’と、方向性結合器７’からの信号と受信アンテナ２’を経由してきた信号とのビート周波数信号を取り出すミキサ３’と、このビート周波数信号を解析して障害物を検知する信号処理器４’についても構成に含まれている。方向性結合器７’は、送信器６’の出力信号の一部を分岐して送信アンテナ１’、受信アンテナ２’経由でミキサ３’に送信するための分岐手段である。

次に、図１に示す構成でなる死角車両検出レーダーシステムの動作について説明する。信号発生器５からは、図２（ａ）に示した三角波のＦＭＣＷ信号が発生され、送信器６に出力される。送信器６では、このＦＭＣＷ信号を増幅して出力する。このＦＭＣＷ信号は、周波数が直線的に増加したのち減少することを繰り返す。この出力信号は、方向性結合器７を介して送信アンテナ１に入射される。方向性結合器７では、出力信号の一部を分岐して、送信アンテナ１、受信アンテナ２を介してミキサ３に伝送する。

また、同様に、信号発生器５’からは、図２（ａ）に示した三角波のＦＭＣＷ信号が発生され、送信器６’に出力される。送信器６’では、このＦＭＣＷ信号を増幅して出力する。このＦＭＣＷ信号は、周波数が直線的に増加したのち減少することを繰り返す。この出力信号は、方向性結合器７’を介して送信アンテナ１’に入射される。方向性結合器７’では、出力信号の一部を分岐して、送信アンテナ１’、受信アンテナ２’を介してミキサ３’に伝送する。

送信アンテナ１に入射された信号は、搭載車両の前方から順次電波として放射される。この電波は、ターゲットの車両等で反射され、送信アンテナ１に対向する受信アンテナ２から入射する。受信アンテナ２から入射した信号はミキサ３に入射する。ミキサ３には、ターゲットの車両等までの距離を伝搬する時間をずらした信号が入射されることになる。ターゲットの車両等はそれぞれ距離が異なる。ここでは、代表的に、図１に示した２箇所のターゲットＡ、ターゲットＢで説明すると、ターゲットＡ、ターゲットＢまでの距離を伝搬してミキサ３に入射される各受信信号がそれぞれの遅延時間を有する。従って、ミキサ３に入射するターゲットＡの周波数の変化は、図２（ａ）に示すように、時間的にずれを生じる。ここで、ターゲットＡと比較して、遠方に位置するターゲットＢから入射される受信信号の周波数変化は、ターゲットＡより大きな時間的ずれを生じる。

また、同様に、送信アンテナ１’に入射された信号は、搭載車両の前方から順次電波として放射される。この電波は、ターゲットの車両等で反射され、送信アンテナ１’に対向する受信アンテナ２’から入射する。受信アンテナ２’から入射した信号はミキサ３’に入射する。ミキサ３’には、ターゲットの車両等までの距離を伝搬する時間をずらした信号が入射されることになる。ターゲットの車両等はそれぞれ距離が異なる。ここでは、代表的に、図１に示した２箇所のターゲットＡ、ターゲットＢで説明すると、ターゲットＡ、ターゲットＢまでの距離を伝搬してミキサ３に入射される各受信信号がそれぞれの遅延時間を有する。従って、ミキサ３に入射するターゲットＡの周波数の変化は、図２（ａ）に示すように、時間的にずれを生じる。ここで、ターゲットＡと比較して、遠方に位置するターゲットＢから入射される受信信号の周波数変化は、ターゲットＡより大きな時間的ずれを生じる。

ミキサ３では、送信器出力信号を基準とし、受信信号とのビート周波数信号を取り出す。送信信号及び各受信信号Ａ，Ｂの周波数が三角波状に変化し、それぞれに時間的ずれがあるので、その時間的ずれに応じた周波数の差が生じる。送信信号と各受信信号Ａ，Ｂとのビート周波数信号は、図２（ｂ）に示すようにそれぞれパルス状にあらわれるものとなる。ここで、ΔｆＡは受信信号Ａ点、ΔｆＢは受信信号Ｂ点に対応するビート周波数信号である。

また、同様に、ミキサ３’では、送信器出力信号を基準とし、受信信号とのビート周波数信号を取り出す。送信信号及び各受信信号Ａ’，Ｂ’の周波数が三角波状に変化し、それぞれに時間的ずれがあるので、その時間的ずれに応じた周波数の差が生じる。送信信号と各受信信号Ａ’，Ｂ’とのビート周波数信号は、図２（ｂ）に示すようにそれぞれパルス状にあらわれるものとなる。ここで、ΔｆＡ’は受信信号Ａ’、ΔｆＢ’は受信信号Ｂ，に対応するビート周波数信号である。

図２（ｂ）において、各パルスに着目すると、遠方にあるターゲットＢに対応するビート周波数信号ΔｆＢが、近傍にあるターゲットＡに対応するビート周波数信号ΔｆＡより周波数が高い。つまり、高い周波数は遠方に、低い周波数は近傍に対応する。

また、同様に、図２（ｂ）において、各パルスに着目すると、遠方にあるターゲットＢに対応するビート周波数信号ΔｆＢ’が、近傍にあるターゲットＡに対応するビート周波数信号ΔｆＡ’より周波数が高い。つまり、高い周波数は遠方に、低い周波数は近傍に対応する。

ビート周波数信号ΔｆＡ、ΔｆＢは、信号処理器４に入力され、ＦＦＴ等のフーリエ変換処理にて距離方向の信号ｒＡ、ｒＢに変換後に、死角車両検出部８に入力される。
また、同様に、ビート周波数信号ΔｆＡ’、ΔｆＢ’は、信号処理器４’に入力され、ＦＦＴ等のフーリエ変換処理にて距離方向の信号、ｒＡ’、ｒＢ’に変換後に、死角車両検出部８に入力される。死角車両検出部８では、図３に示すとおり、距離方向の信号ｒＡ、ｒＢ、ｒＡ’およびｒＢ’を比較することで、各信号が回折波か、あるいは、直進波かを判別する。ここでは、ターゲットＡを見通しのある車両、ターゲットＢを死角車両としている。

反射波の信号強度は周波数差の影響が小さいが、回折波のみの場合は周波数差が大きく影響する。また、回折波は死角車両からのみ受信され、見通し内の車両からは発生しない。よって、大きく乖離している複数周波数の同一距離の信号強度を比較することで、その比較差が所定値以上か否かにより、ターゲットが死角車両か、あるいは見通し内車両であるのかを判断できる。図３に示すとおり、ＦＦＴ等のＦＭＣＷ処理に伴い、Ｓ／Ｎが改善された微弱な受信信号からも死角車両が検出される。

ターゲットＢが移動速度を持つ場合、図４（ａ）に示した受信信号Ｂには、送信信号と受信信号の時間的ずれによる周波数差（以下、距離周波数成分と称す）ｆｒと、障害物の移動速度による周波数差（以下、ドプラ周波数成分と称す）ｆｖが含まれる。

送信信号のＦＭＣＷ信号が直線的に上昇する区間（以下、上り区間と称す）と、一方、ＦＭＣＷ信号が直線的に下降する区間（以下、下り区間と称す）では、ドプラ周波数成分の符号が逆向きに重畳される。

図４（ｂ）に示すように、ＦＭＣＷ信号の三角波の上り区間のビート周波数をｆｕ，下り区間のビート周波数をｆｄとし、障害物の距離周波数成分ｆｒ，ドプラ周波数成分ｆｖとの関係を示すと、次に関係が得られる。
ｆｕ＝ｆｒ−ｆｖ
ｆｄ＝ｆｒ＋ｆｖ ＊）自車両に近づく方向の速度を＋とする

ＦＭＣＷ信号の送信波の変調周波数をＦＭ，ｆ０を中心周波数とする変調幅を△ｆ、光速をｃ、距離をＲ、移動速度をＶとすると、
ｆｒ＝（（４＊△ｆ＊ＦＭ）／ｃ）＊Ｒ
ｆｖ＝（２＊ｆ０／ｃ）＊Ｖ
となり、距離Ｒと速度Ｖは検出されたｆｕ，ｆｄより求めることができる。すなわち、ドプラ周波数成分が重畳したスペクトラムを、上り区間と、下り区間で、その差分を求めることにより、その結果からドプラ周波数成分のみを抽出することができる。また、求められた速度Ｖから、死角車両であるターゲットＢが、信号機の無い交差点に近づいているか、遠ざかっているかを検出することができる。

したがって、上記実施の形態によれば、ＦＭＣＷ方式を用いているため送信波の平均電力が高く、また、ＦＭＣＷ方式の信号処理による利得があることから、回折波の微弱な信号のＳ／Ｎ比を改善することができる。これにより、従来技術では見逃していた信号を検出することができ、さらに、死角車両の距離誤差を低減することができ、信号機のない交差点で死角から進入する見通し外の車両等目標物を高精度に検知することができ、出会いがしらの衝突といった事故を減少させる効果がある。また、ＦＭＣＷ方式によるＳ／Ｎ比の改善と距離誤差の低減により、対向車両の死角にあるバイク等の小型車両も検出することができる。

なお、上記実施の形態は、ＦＭＣＷ方式に基づく送受信手段を用いたものであるが、ＦＭＣＷ方式の代わりに、スペクトラム拡散方式を用いることもでき、ＦＭＣＷ方式と同様にＳ／Ｎ比の改善と距離誤差を低減することができる。

１，１’ 送信アンテナ、２，２’ 受信アンテナ、３，３’ ミキサ、４，４’ 信号処理器、５，５’ 信号発生器（ＦＭＣＷ信号）、６，６’ 送信器、７，７’ 方向性結合器、８ 死角車両検出部。

Claims (3)

1. 送受信信号のビート周波数信号に基づいて測定対象物までの距離を求めるＦＭＣＷ方式に基づくものであって、回折損の異なる低周波数と高周波の信号を同時に送信し、それぞれに対応した目標物からの反射波を受信する送受信手段と、
   周波数差に基づく回折波の強度差により死角車両を検出する検出手段と
   を備えた死角車両検出レーダーシステム。
2. 請求項１に記載の死角車両検出レーダーシステムにおいて、
   前記検出手段は、複数周波数の同一距離の信号強度を比較することで、目標物が死角車両であるか見通し内車両であるかを判断する
   ことを特徴とする死角車両検出レーダーシステム。
3. 請求項１または２に記載の死角車両検出レーダーシステムにおいて、
   前記送受信手段は、前記ＦＭＣＷ方式の代わりに、スペクトラム拡散方式に基づくものである
   ことを特徴とする死角車両検出レーダーシステム。

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