JP2012168119A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ装置に係り、特に、電波を送信し、その送信した電波が物標に反射して得られる反射波を受信することにより、その物標までの距離又はその物標の方位を検出するうえで好適なレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar device, and in particular, by transmitting a radio wave and receiving a reflected wave obtained by reflecting the transmitted radio wave on a target, the distance to the target or the direction of the target is determined. The present invention relates to a radar apparatus suitable for detection.
従来、自車両周辺へ電波を送信し、その送信した電波が物標に反射して得られる反射波を受信することにより、物標までの距離や物標の方位を検出するレーダ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。かかるレーダ装置においては、複数の送信機から電波が送信された後、反射波が受信されると、その受信信号のレベルが検出され、そのレベルが閾値以上であるときに受信タイミングと送信タイミングとに基づいて物標までの距離が検出されると共に、その物標の方位が検出される。そして、その物標までの距離及びその物標の方位の時間的変化が監視され、その変化率が所定値以下で推移する物標が自車両にとっての追尾対象に設定する。従って、上記のレーダ装置によれば、追尾対象を精度よく追跡することができ、追尾対象の距離や方位を精度よく検出することができる。 Conventionally, a radar device that detects a distance to a target and a direction of a target by transmitting a radio wave to the vicinity of the vehicle and receiving a reflected wave obtained by reflecting the transmitted radio wave on the target is known. (For example, refer to Patent Document 1). In such a radar apparatus, when a reflected wave is received after radio waves are transmitted from a plurality of transmitters, the level of the received signal is detected, and when the level is equal to or greater than a threshold value, the reception timing and transmission timing are The distance to the target is detected based on, and the direction of the target is detected. Then, the temporal change in the distance to the target and the direction of the target is monitored, and a target whose rate of change changes below a predetermined value is set as a tracking target for the host vehicle. Therefore, according to the above-described radar apparatus, the tracking target can be accurately tracked, and the distance and azimuth of the tracking target can be detected with high accuracy.
ところで、上記した受信信号のレベルを比較する閾値が大きすぎると、レーダ装置が受信した反射波のレベルが閾値に到達することができず、その結果として、物標を検出することができず、追尾対象を特定することができなくなる。一方、上記した受信信号のレベルを比較する閾値が小さすぎると、比較的ピークの小さいノイズレベルが閾値を超える機会が多くなり、その結果として、ノイズを物標として検出してしまい、追尾対象を誤認識するおそれがある。 By the way, if the threshold for comparing the level of the received signal is too large, the level of the reflected wave received by the radar device cannot reach the threshold, and as a result, the target cannot be detected. It becomes impossible to specify the tracking target. On the other hand, if the threshold value for comparing the level of the received signal described above is too small, the noise level with a relatively small peak increases the chance of exceeding the threshold value, and as a result, noise is detected as a target, and the tracking target is detected. There is a risk of misrecognition.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、追尾対象の物標を正確に検出することが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object thereof is to provide a radar apparatus that can accurately detect a target to be tracked.
上記の目的は、電波を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、前記物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えるレーダ装置により達成される。 The object is to transmit a radio wave, a receiving means capable of receiving a reflected wave of the radio wave transmitted from the transmitting means, and a signal level of the reflected wave among signals received by the receiving means. And a signal level other than the reflected wave are detected by a threshold value, and a distance or direction of the target is detected based on the signal indicating the reflected wave distinguished by the received signal level determining means. A target detection means and a target whose time or amount of change in distance or azimuth detected by the target detection means is a predetermined amount or less and whose target exceeds the predetermined amount. Based on the target setting means for setting the target to be excluded from the tracking target, the target to be tracked set by the target setting means and the target not to be tracked, the reception signal level determination means uses the target. The threshold And threshold changing means for further be achieved by a radar apparatus comprising a.
また、上記の目的は、電波を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、サンプリングごとに前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が最も小さい物標同士をペアとするペア判定手段と、前記ペア判定手段によりペアとされた物標同士の距離が所定距離以下である近接ペア及び該距離が該所定距離を超える離間ペアに基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えるレーダ装置により達成される。 In addition, the above-described object is to transmit a radio wave, a reception unit that can receive a reflected wave of the radio wave transmitted from the transmission unit, and a signal of the reflected wave among signals received by the reception unit. Based on the received signal level determination means for distinguishing the signal level and the signal level other than the reflected wave by a threshold, and the signal indicating the reflected wave distinguished by the received signal level determination means, the distance or direction of the target is determined. Target detection means for detecting, pair determination means for pairing targets with the smallest amount of temporal change in distance or azimuth detected by the target detection means for each sampling, and pairing by the pair determination means The threshold value used in the received signal level determination unit is changed based on a proximity pair in which the distance between the target targets is equal to or less than a predetermined distance and a separated pair in which the distance exceeds the predetermined distance. A threshold value changing means is achieved by a radar apparatus comprising a.
本発明によれば、追尾対象の物標を正確に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect a target to be tracked.
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施例であるレーダ装置10の構成図を示す。レーダ装置10は、例えば車両や飛行体などの移動体に搭載されており、自移動体の周囲に存在する物標(ターゲット)を検出する周辺監視装置である。レーダ装置10は、例えば、周波数変調した送信波を送信し、物標により反射される反射波を受信することにより、所定角度範囲内の物標を検出するFM−CW方式のレーダ装置である。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a
図1に示す如く、レーダ装置10は、アンテナ12と、高周波回路14と、A/D変換器16と、制御回路18と、を備えている。尚、本実施例のレーダ装置10は、車両に搭載されるものとし、レーダ装置10において検知された物標のデータは、車両に搭載される車間制御装置や速度制御装置,制動装置などのアプリケーション装置に提供・出力されて使用される。
As shown in FIG. 1, the
アンテナ12は、車体前部のバンパーなどに配設されている。アンテナ12は、送信波を外部空間へ放射する送信アンテナと、送信波が物標に反射して生成される反射波を受信し得る受信アンテナと、からなる。送信アンテナは、車両前方(例えば、車両進行方向)の所定角度範囲内に送信波を送信する。また、受信アンテナは、複数設けられており、それぞれ所定角度範囲内から反射される反射波を受信することができる。
The
高周波回路14は、発振器及び混合器を有している。この発振器は、周波数が経時的に偏移する発振信号を出力する。上記したアンテナ12の送信アンテナは、高周波回路14の発振器に接続されている。送信アンテナは、発振器から供給された発振信号に応答して、周波数が経時的に偏移する電磁波である送信波(例えばミリ波)を送信する。
The
高周波回路14において、上記の混合器には、上記の発振器及び受信アンテナが接続されている。混合器は、受信アンテナごとに対応して設けられている。受信アンテナに受信された反射波は、受信信号として混合器に供給される。各混合器はそれぞれ、発振器から出力される発振信号と受信アンテナから供給される受信信号とを混合し、両信号のビート周波数を有するビート信号を生成する。
In the high-
高周波回路14の各混合器にはそれぞれ、A/D変換器16が接続されている。各混合器で生成されたビート信号は、A/D変換器16に入力される。各A/D変換器16はそれぞれ、高周波回路14の混合器から供給されたビート信号をデジタル信号に変換して制御回路18へ供給する。
An A /
制御回路18は、各A/D変換器16から供給されたデジタル信号について高速フーリエ変換(FFT)処理などを行うことで周波数スペクトラムデータを得る。そして、その周波数スペクトラムデータに基づいて物標の位置に応じた周波数成分(振幅及び位相)を抽出し、その抽出した周波数成分に基づいて、自車両から物標までの距離、自車両と物標との相対速度、及び自車両に対する物標の方位(角度)を検出する。そして、その検出した物標を追尾対象として認識して、その認識結果に応じたデータ信号をアプリケーション装置へ向けて出力する。
The
次に、図2及び図3を参照して、本実施例のレーダ装置10において物標を検知する手法について説明する。図2は、本実施例のレーダ装置10において制御回路18が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図3は、ノイズや反射波,クラッタなどの信号レベルの一例を表した図を示す。
Next, a method for detecting a target in the
本実施例において、アプリケーション装置などが起動されて、レーダ装置10が起動されると、その起動中、高周波回路14の発振器から発振信号が出力されることで、車体前部のアンテナ12の送信アンテナから送信波が外部空間へ放射されると共に、受信アンテナでの受信処理が行われる。
In this embodiment, when the application apparatus or the like is activated and the
送信波の放射範囲内に物標が存在しないときは、アンテナ12の送信アンテナから放射された送信波が物標に反射しないので、送信波の反射波が受信アンテナに受信されることはない。この場合は、受信アンテナに受信される受信波の強度は比較的小さい。一方、送信波の放射範囲内に物標が存在するときは、送信アンテナから放射された送信波がその物標で反射して、その反射波が受信アンテナに受信される。この場合は、受信アンテナに受信される受信波の強度は比較的大きい。アンテナ12の受信アンテナに送信波の反射波が受信されると、その受信信号は、高周波回路14の各混合器に供給されることで、発振器からの周波数が経時的に偏移する発振信号と混合される。
When the target does not exist within the radiation range of the transmission wave, the transmission wave radiated from the transmission antenna of the
各混合器はそれぞれ、受信アンテナからの受信信号と発振器からの発振信号とを混合してビート信号を生成する。ビート信号の周波数は自車両から対象物までの距離を表し、また、ビート信号のレベルは受信反射波の強度を表す。各混合器で生成されたビート信号はそれぞれ、A/D変換器16でデジタル変換された後、制御回路18へ供給される。
Each mixer generates a beat signal by mixing the received signal from the receiving antenna and the oscillation signal from the oscillator. The frequency of the beat signal represents the distance from the vehicle to the object, and the level of the beat signal represents the intensity of the received reflected wave. Each beat signal generated by each mixer is digitally converted by the A /
制御回路18は、所定時間ごとに、高周波回路14から出力されるデジタル信号を取り込む(ステップ100)。制御回路18は、取り込まれたデジタル信号についてそれぞれFFT処理を施して、時間波形を周波数スペクトラムデータに変換する(ステップ102)。そして、その得られた周波数スペクトラムデータから信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数を抽出する(ステップ104)。尚、この閾値THaは、追尾対象となる物標を検出するのに必要な最小の信号強度であって、後述の如く適宜変更される値である。また、所定角度範囲内に物標が複数存在すれば、抽出される信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数は複数となることがある。
The
制御回路18は、上記の如く抽出した信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数ごとに、その周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出する処理(距離検出処理)、及び、自車両から物標への方位を検出する処理(方位検出処理)を実行する(ステップ106)。尚、ビート信号の周波数は、送信波と受信波との周波数差に相当する分だけ間を空けて存在するので、検出される物標までの距離はある程度の幅を持つこととなる。
The
具体的には、制御回路18は、受信アンテナへの受信波のうちで送信波の反射波の信号レベルとその反射波以外の信号レベルとを閾値THaにより区別すべく、周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数が現れるか否かすなわち閾値THa以上の信号強度のピークが発生するか否かを判別する。その結果、上記のピークが発生しないと判別した場合は、受信波内に送信波の反射波が存在せず、検知範囲内に物標が存在しないと判断する。一方、上記のピークが発生すると判別した場合は、そのピークが送信波の反射波を示すものであるとして、受信波内に送信波の反射波が存在すると判断し、信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数に相当する自車両からの距離に物標が存在すると推定する。そして次に、その信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数についてすなわち物標が存在すると推定される距離についてその物標の自車両に対する方位(角度)を検出する方位検出処理を実行する。
Specifically, the
制御回路18は、上記の方位検出処理として、検知範囲内における信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数に応じた距離において、複数の受信アンテナによるチャンネルごとの振幅及び位相を取得する。そして、その振幅及び位相が取得されたチャンネル間の位相差に基づいて、例えばデジタルビームフォーミングのような到来方向推定処理によって自車両に対して物標が存在する方位を検出する。
As the azimuth detection process, the
制御回路18は、所定角度範囲内に存在する物標ごとに、上記の如く物標までの距離及び物標への方位を検出すると、次に、検出したすべての物標のうちから、ノイズや、路面或いは自車両が対象とすべき物標でないものからの反射波に基づくクラッタなどの物標を排除することにより、正確に物標を検出する処理を実行する。
When the
具体的には、制御回路18は、上記の如くステップ106において物標までの距離及び物標への方位を検出すると、まず、その検出した物標ごとに距離及び方位の所定時間中での変化を測定して、その時間的変化量が閾値THb以下であるか否かを判別する(ステップ108)。尚、閾値THbは、距離及び方位についてそれぞれ設定されるものであればよく、距離の時間的変化量が閾値THb以下でありかつ方位の時間的変化量が閾値THb以下である場合に本ステップ108において肯定判定がなされることとすればよい。一般に、ノイズやクラッタは、自車両に対して定まった位置に出現し続けることは無いので、ノイズやクラッタに係る物標の距離及び方位の時間的変化量が狭い範囲内に収まることはほとんど無い一方、先行車両などの自車両が制御対象とする物標は、自車両に対してある程度定まった位置に出現し続けるものであるので、かかる物標の距離及び方位の時間的変化量が狭い範囲内に収まる。
Specifically, when the
制御回路18は、検出した物標のうち、距離及び方位の時間的変化量が閾値THb以下である物標が存在すると判定した場合は、その物標を自車両が追尾すべき追尾対象に設定して、その追尾対象となる観測数Nをインクリメントする(ステップ110)。一方、検出した物標のうち、距離及び方位の時間的変化量が閾値THbを超える物標が存在すると判定した場合は、その物標をノイズやクラッタなどの自車両が追尾すべきでない追尾対象外に設定して、その追尾対象外となる観測数Mをインクリメントする(ステップ112)。
When the
制御回路18は、上記の如く追尾対象の観測数Nや追尾対象外の観測数Mを計数すると、追尾対象の観測数Nと追尾対象外の観測数Mとの比(=N/M)を計数し、その比N/Mが閾値THc以上であるか否かを判別する(ステップ114)。尚、閾値THcは、予め定められた値である。
When the
その結果、N/M≧THcが成立すると判別した場合は、追尾対象となるべき物標を検出できていない可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値THaを小さくする(ステップ116)。尚、この閾値THaの減算は、一回当たり所定量だけ行われるものすればよく、この場合は、N/M≧THcが成立するサンプリングの期間が長いほど、閾値THaの減算量は全体として大きくなる。閾値THaが小さくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値THaが用いられることとなる。制御回路18は、上記の如く閾値THaを小さくした後、追尾対象として検出したN個の物標に対する追尾フィルタ処理を行う(ステップ118)。この追尾フィルタ処理は、追尾対象として検出した物標ごとの時系列的な位置及び速度を検出する処理である。
As a result, if it is determined that N / M ≧ THc is established, it is determined that there is a possibility that the target to be tracked may not be detected, and the threshold value of the signal intensity necessary for detection as the target THa is decreased (step 116). The threshold THa may be subtracted by a predetermined amount per time. In this case, the longer the sampling period in which N / M ≧ THc is established, the greater the threshold THa is subtracted as a whole. Become. When the threshold value THa becomes small, the changed threshold value THa is used to detect a target ahead of the vehicle from transmission / reception of radio waves. After reducing the threshold value THa as described above, the
一方、N/M≧THcが成立しないと判別した場合は、ノイズやクラックなどの追尾対象外の物標を数多く検出している可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値THaを大きくする(ステップ120)。尚、この閾値THaの加算は、一回当たり所定量だけ行われるものとしてもよく、この場合は、N/M≧THcが成立しないサンプリングの期間が長いほど、閾値THaの加算量は全体として大きくなる。閾値THaが大きくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値THaが用いられることとなる。制御回路18は、上記の如く閾値THaを大きくした後は、今回の信号処理を終了する。
On the other hand, if it is determined that N / M ≧ THc does not hold, it is necessary to detect that there are a number of targets that are not tracking targets, such as noise and cracks, and to detect them as targets. The threshold value THa of the correct signal strength is increased (step 120). The addition of the threshold THa may be performed by a predetermined amount per time. In this case, as the sampling period in which N / M ≧ THc is not established, the addition amount of the threshold THa increases as a whole. Become. When the threshold value THa increases, the changed threshold value THa is used to detect a target ahead of the vehicle from the transmission and reception of radio waves. After increasing the threshold value THa as described above, the
このように本実施例においては、アンテナ12の送信アンテナから送信波を送信すると共に、受信アンテナに受信される受信波について制御回路18で信号処理を行うことにより、周波数スペクトラムデータにおける信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出すると共に、自車両から物標への方位を検出することができる。そして、自車両にとって追尾対象となる物標の時系列的な位置及び速度を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the transmission wave is transmitted from the transmission antenna of the
また、本実施例においては、受信処理により得た周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数が現れることで自車両から所定角度範囲内で物標の距離及び方位が検出された場合、その距離及び方位の所定時間中での変化量が閾値THb以下である物標を追尾対象に設定し、かつ、その変化量が閾値THbを超える物標を追尾対象外に設定したうえで、その追尾対象の物標の数Nと追尾対象外の物標の数Mとの関係に基づいて、物標を検出するうえで信号強度のピークが満たすべき閾値THaを変更することができる。具体的には、N/M≧THcが成立する場合に閾値THaを小さくし、一方、N/M≧THcが成立しない場合に閾値THaを大きくすることができる。 In the present embodiment, the distance and direction of the target are detected within a predetermined angle range from the host vehicle because a frequency at which the peak of the signal intensity is greater than or equal to the threshold THa appears in the frequency spectrum data obtained by the reception process. In this case, after setting a target whose amount of change in the distance and direction in a predetermined time is equal to or less than the threshold value THb as a tracking target and setting a target whose change amount exceeds the threshold value THb as a tracking target, Based on the relationship between the number N of targets to be tracked and the number M of targets not to be tracked, it is possible to change the threshold THa that the signal intensity peak should satisfy when detecting the target. Specifically, the threshold value THa can be reduced when N / M ≧ THc is satisfied, and the threshold value THa can be increased when N / M ≧ THc is not satisfied.
閾値THaが小さくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値THaに達し易くなるので、例えば追尾対象となるべき物標で反射した反射波の信号強度がノイズレベルに近い場合にも、その物標を正確に追尾対象として検出することが可能になる。また一方、閾値THaが大きくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値THaに達し難くなるので、物標として検出されていたノイズやクラッタなどを、検出される物標から排除することが可能になる。また、上記の如く閾値THaが適宜変更されれば、反射波の信号レベルやノイズレベルが変化しても、その変化に合わせた適切な値に閾値THaが設定されるので、追尾対象となる物標を正確に検出することが可能になる。 If the threshold value THa is reduced, the signal intensity peak will easily reach the threshold value THa thereafter. For example, even when the signal intensity of the reflected wave reflected by the target to be tracked is close to the noise level, The target can be accurately detected as a tracking target. On the other hand, if the threshold value THa is increased, the signal intensity peak will not easily reach the threshold value THa, and therefore noise and clutter detected as a target may be excluded from the detected target. It becomes possible. Further, if the threshold value THa is appropriately changed as described above, even if the signal level or noise level of the reflected wave changes, the threshold value THa is set to an appropriate value according to the change. It is possible to accurately detect the mark.
従って、本実施例のレーダ装置10によれば、追尾対象となる物標の距離及び方位を正確に検出することができる。この検出された追尾対象となる物標のデータは、アプリケーション装置に提供されて使用される。このため、アプリケーション装置での車間制御や速度制御,制動制御などを、追尾対象となる物標の距離及び方位を基にして適切に実施することが可能になる。
Therefore, according to the
尚、上記の第1実施例においては、アンテナ12の送信アンテナが特許請求の範囲に記載した「送信手段」に、アンテナ12の受信アンテナが特許請求の範囲に記載した「受信手段」に、制御回路18が図2に示すルーチン中ステップ104の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「受信信号レベル判定手段」に、制御回路18がステップ106の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「物標検出手段」に、制御回路18が距離及び方位の時間的変化量が閾値THb以下である物標を追尾対象に、かつ、距離及び方位の時間的変化量が閾値THbを超える物標を追尾対象外にそれぞれ設定することが特許請求の範囲に記載した「物標設定手段」に、制御回路18がステップ116,118の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「閾値変更手段」に、それぞれ相当している。
In the first embodiment, the transmitting antenna of the
ところで、上記の第1実施例においては、閾値THaの変更を、追尾対象に設定される物標の数Nと追尾対象外に設定される物標の数Mとの比N/Mに応じて行うこととしているが、少なくとも、追尾対象に設定される物標の数Nと追尾対象外に設定される物標の数Mとの関係に基づいて行うものとすればよい。例えば、M/NやN/(N+M),M/(N+M)に応じて閾値THaを変更するものとしてもよい。 By the way, in the first embodiment, the threshold THa is changed according to the ratio N / M between the number N of targets set as tracking targets and the number M of targets set outside tracking targets. However, it may be performed based on at least the relationship between the number N of targets set as tracking targets and the number M of targets set outside tracking targets. For example, the threshold value THa may be changed according to M / N, N / (N + M), or M / (N + M).
本発明の第2実施例であるレーダ装置10は、制御回路18に、図2に代えて図4に示すルーチンを実行させることにより実現される。図4は、本実施例のレーダ装置10において制御回路18が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。尚、図4において、上記図2に示す処理と同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。また、図5は、時刻t−1及び時刻tにおける物標R1,R2,R3の各位置を表した図を示す。
The
本実施例において、制御回路18は、ステップ106において物標ごとの距離検出処理及び方位検出処理を実行して物標までの距離及び物標への方位を検出すると、その時点で検出したすべての物標ごとの距離及び方位(すなわち位置)と、1サンプリング前に検出していたすべての物標ごとの距離及び方位(すなわち位置)と、を比較して、最も距離的に近い物標同士をペアに設定する。例えば、図5に示す如く、時刻t−1及び時刻tにそれぞれ3つの物標が検出された場合には、最も距離的に近い物標同士の組が3つ設定される。
In this embodiment, when the
制御回路18は、上記の如く最も距離的に近い物標同士をペアに設定すると、ペアごとに自車両を基準とした物標同士の距離を算出し、その距離が閾値THd以下となるペア(以下、近接ペアと称す)を抽出する。尚、閾値THdは、ペアに設定された物標同士が同一の物標であると判断できる最大の距離のことであり、例えば、レーダ装置10における物標の検出バラツキに1サンプリング間で自車両又は物標が移動できる最大距離を加えたものである。距離が閾値THd以下となる近接ペアの物標同士は同一の物標である可能性が高く、一方、距離が閾値THdを超えるペア(以下、離間ペアと称す)の物標同士は同一の物標である可能性は低い。
When the targets closest to each other as a distance are set as a pair as described above, the
制御回路18は、距離が閾値THd以下となる近接ペアについては同一の物標として設定して、同一物標を構成する近接ペアの点数を計数し、また、距離が閾値THdを超える離間ペアについては非同一の物標として設定して、非同一物標を構成する離間ペアの点数を計数する。そして、ペアの全点数に対する距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数の割合を算出して、その割合が閾値THe以上であるか否かを判別する(ステップ200)。尚、閾値THeは、予め定められた値である。
The
その結果、時間的に連続する2つのサンプリングでペアとなる全点数に対して距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数の割合が閾値THe以上であると判別した場合は、追尾対象となるべき物標を検出できていない可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値THaを小さくする(ステップ202)。尚、この閾値THaの減算は、一回当たり所定量だけ行われるものすればよく、この場合は、上記の割合が閾値THeであるサンプリングの期間が長いほど、閾値THaの減算量は全体として大きくなる。閾値THaが小さくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値THaが用いられることとなる。 As a result, if it is determined that the ratio of the number of adjacent pairs whose distance is equal to or less than the threshold THd with respect to the total number of points paired in two temporally consecutive samplings should be the tracking target It is determined that there is a possibility that the target has not been detected, and the threshold THa of the signal intensity necessary for detecting the target is reduced (step 202). The threshold THa may be subtracted by a predetermined amount per time. In this case, as the sampling period in which the above ratio is the threshold THe is longer, the subtraction amount of the threshold THa is larger as a whole. Become. When the threshold value THa becomes small, the changed threshold value THa is used to detect a target ahead of the vehicle from transmission / reception of radio waves.
一方、上記の割合が閾値THe未満であると判別した場合は、ノイズやクラックなどの追尾対象外の物標を数多く検出している可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値THaを大きくする(ステップ204)。尚、この閾値THaの加算は、一回当たり所定量だけ行われるものとしてもよく、この場合は、上記の割合が閾値THeであるサンプリングの期間が長いほど、閾値THaの加算量は全体として大きくなる。閾値THaが大きくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値THaが用いられることとなる。 On the other hand, if it is determined that the above ratio is less than the threshold value THe, it may be detected that there are a number of targets that are not subject to tracking, such as noise and cracks, and are detected as targets. The required signal strength threshold THa is increased (step 204). The threshold THa may be added by a predetermined amount per time. In this case, as the sampling period in which the above-mentioned ratio is the threshold THe is longer, the added amount of the threshold THa is larger as a whole. Become. When the threshold value THa increases, the changed threshold value THa is used to detect a target ahead of the vehicle from the transmission and reception of radio waves.
制御回路18は、上記の如く閾値THaの変更を行うと、次に、上記したステップ108〜114の処理を実行する。そして、ステップ114においてN/M≧THcが成立すると判別した場合は、追尾対象として検出したN個の物標に対する追尾フィルタ処理を行う(ステップ118)。一方、ステップ114においてN/M≧THcが成立しないと判別した場合は、ステップ118の処理を実行することなく今回の信号処理を終了する。
When the
このように本実施例においては、アンテナ12の送信アンテナから送信波を送信すると共に、受信アンテナに受信される受信波について制御回路18で信号処理を行うことにより、周波数スペクトラムデータにおける信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出すると共に、自車両から物標への方位を検出することができる。そして、自車両にとって追尾対象となる物標の時系列的な位置及び速度を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the transmission wave is transmitted from the transmission antenna of the
また、本実施例においては、受信処理により得た周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値THa以上となる周波数が現れることで自車両から所定角度範囲内で物標の距離及び方位が検出された場合、前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士(すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士)をペアと設定したうえで、全ペアのうち、物標同士の距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数と、物標同士の距離が閾値THdを超える離間ペアの点数と、の関係に基づいて、物標を検出するうえで信号強度のピークが満たすべき閾値THaを変更することができる。具体的には、ペアの全点数に対する物標同士の距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数の割合が閾値THe以上である場合に閾値THaを小さくし、一方、ペアの全点数に対する物標同士の距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数の割合が閾値THe未満である場合に閾値THaを大きくすることができる。 In the present embodiment, the distance and direction of the target are detected within a predetermined angle range from the host vehicle because a frequency at which the peak of the signal intensity is greater than or equal to the threshold THa appears in the frequency spectrum data obtained by the reception process. In this case, the targets that are closest in distance from the previous sampling to the current sampling (that is, the targets that have the smallest amount of temporal change in distance and direction) are set as a pair, and among all the pairs, the targets are Based on the relationship between the number of adjacent pairs whose distance is equal to or less than the threshold THd and the number of separated pairs whose distance between the targets exceeds the threshold THd, the peak of the signal intensity should satisfy when detecting the target The threshold value THa can be changed. Specifically, the threshold THa is decreased when the ratio of the number of adjacent pairs in which the distance between the targets with respect to the total number of pairs is equal to or less than the threshold THd is equal to or greater than the threshold THe, while the target with respect to the total points of the pair is reduced. The threshold THa can be increased when the ratio of the number of adjacent pairs whose distance between them is equal to or less than the threshold THd is less than the threshold THe.
閾値THaが小さくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値THaに達し易くなるので、例えば追尾対象となるべき物標で反射した反射波の信号強度がノイズレベルに近い場合にも、その物標を正確に追尾対象として検出することが可能になる。また一方、閾値THaが大きくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値THaに達し難くなるので、物標として検出されていたノイズやクラッタなどを、検出される物標から排除することが可能になる。また、上記の如く閾値THaが適宜変更されれば、反射波の信号レベルやノイズレベルが変化しても、その変化に合わせた適切な値に閾値THaが設定されるので、追尾対象となる物標を正確に検出することが可能になる。 If the threshold value THa is reduced, the signal intensity peak will easily reach the threshold value THa thereafter. For example, even when the signal intensity of the reflected wave reflected by the target to be tracked is close to the noise level, The target can be accurately detected as a tracking target. On the other hand, if the threshold value THa is increased, the signal intensity peak will not easily reach the threshold value THa, and therefore noise and clutter detected as a target may be excluded from the detected target. It becomes possible. Further, if the threshold value THa is appropriately changed as described above, even if the signal level or noise level of the reflected wave changes, the threshold value THa is set to an appropriate value according to the change. It is possible to accurately detect the mark.
従って、本実施例のレーダ装置10においても、追尾対象となる物標の距離及び方位を正確に検出することができる。この検出された追尾対象となる物標のデータは、アプリケーション装置に提供されて使用される。このため、アプリケーション装置での車間制御や速度制御,制動制御などを、追尾対象となる物標の距離及び方位を基にして適切に実施することが可能になる。
Therefore, also in the
尚、上記の第2実施例においては、制御回路18が前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士(すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士)をペアに設定することが特許請求の範囲に記載した「ペア判定手段」に、制御回路18がステップ202,204の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「閾値変更手段」に、それぞれ相当している。
In the second embodiment, the
ところで、上記の第2実施例においては、前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士(すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士)をペアに設定したうえで、閾値THaの変更を、ペアの全点数に対する距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数の割合に応じて行うこととしているが、少なくとも、距離が閾値THd以下となる近接ペアの点数と距離が閾値THdを超える離間ペアの点数との関係に基づいて行うものとすればよい。例えば、近接ペアの点数と離間ペアの点数との比や、ペアの全点数に対する距離が閾値THdを超える離間ペアの点数の割合に応じて閾値THaを変更するものとしてもよい。具体的には、近接ペアの点数と離間ペアの点数との比が所定値以上である場合に閾値THaを小さくし、その比が所定値未満である場合に閾値THaを大きくすることとしてもよい。 By the way, in said 2nd Example, after setting the target nearest in distance from the last sampling to this sampling (namely, the target with the smallest amount of temporal changes of distance and direction) is set as a pair. The threshold THa is changed in accordance with the ratio of the number of adjacent pairs whose distance to the total number of points of the pair is equal to or less than the threshold THd. At least, the number and distance of the adjacent pairs whose distance is equal to or less than the threshold THd What is necessary is just to perform based on the relationship with the score of the separated pair exceeding the threshold value THd. For example, the threshold THa may be changed according to the ratio of the number of adjacent pairs to the number of separated pairs or the ratio of the number of separated pairs whose distance to the total number of pairs exceeds the threshold THd. Specifically, the threshold THa may be decreased when the ratio between the number of adjacent pairs and the number of separated pairs is equal to or greater than a predetermined value, and the threshold THa may be increased when the ratio is less than the predetermined value. .
尚、上記の第1及び第2実施例においては、レーダ装置10としてFM−CW方式のレーダ装置を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、パルスレーダ装置やAMレーダ装置,レーザレーダ装置などに適用することが可能である。
In the first and second embodiments, an FM-CW radar device is used as the
また、上記の第1及び第2実施例においては、自車両に対する対象物の方位の検出を、デジタルビームフォーミングのような到来方向推定処理方式を利用して行うこととしているが、一の送信波に対して異なる位置に配置された複数の受信アンテナに受信される信号間の位相差を検出する位相比較モノパルス方式を利用して行うこととしてもよい。 In the first and second embodiments, the direction of the object relative to the host vehicle is detected using an arrival direction estimation processing method such as digital beam forming. However, it may be performed using a phase comparison monopulse system that detects a phase difference between signals received by a plurality of receiving antennas arranged at different positions.
また、上記の第1及び第2実施例においては、送信アンテナを一つ設けかつ受信アンテナを複数設けることとしてもよいが、送信アンテナを複数設けることとしてもよい。また、受信アンテナが複数個ある場合は、受信アンテナそれぞれに対応して受信回路を別個独立に設けることとしてもよいが、受信アンテナに共通した一つの受信回路と、その受信回路の有する各部品と接続する受信アンテナを複数の受信アンテナ間で適宜切り替えるスイッチと、を設けることとしてもよい。かかる変形例によれば、複数の受信アンテナで受信回路の共用化を図ることができ、これにより、レーダ装置としての構成の簡素化を図ることが可能となる。 In the first and second embodiments, one transmission antenna and a plurality of reception antennas may be provided, but a plurality of transmission antennas may be provided. In addition, when there are a plurality of receiving antennas, a receiving circuit may be provided independently corresponding to each receiving antenna. However, one receiving circuit common to the receiving antenna and each component included in the receiving circuit It is also possible to provide a switch that appropriately switches a receiving antenna to be connected between a plurality of receiving antennas. According to such a modification, it is possible to share a receiving circuit with a plurality of receiving antennas, thereby simplifying the configuration as a radar apparatus.
また、受信アンテナが複数個設けられる場合は、それらの受信アンテナを受信専用のアンテナで構成することとしてもよいが、それらの受信アンテナの少なくとも一つを送信アンテナと兼用することとし、そのアンテナの接続を送信回路側と受信回路側との間で適宜切り替えるスイッチを設けることとしてもよい。かかる変形例によれば、送信アンテナと受信アンテナとの共用化を図ることができ、これにより、更にレーダ装置としての構成の簡素化を図ることが可能となる。 In addition, when a plurality of receiving antennas are provided, the receiving antennas may be configured as receiving-only antennas, but at least one of the receiving antennas is also used as a transmitting antenna. A switch for appropriately switching the connection between the transmission circuit side and the reception circuit side may be provided. According to such a modification, it is possible to share the transmission antenna and the reception antenna, thereby further simplifying the configuration of the radar apparatus.
更に、上記の第1及び第2実施例においては、自車両から検知対象の物標までの検出範囲を一次元とし、物標検出に際し一次元スキャンのみを行うものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、検出範囲を前後左右の二次元とし、物標検出に際し二次元スキャンを行うものとしてもよいし、また、検出範囲を前後左右上下の三次元とし、物標検出に際し三次元スキャンを行うものとしてもよい。 Furthermore, in the first and second embodiments described above, the detection range from the host vehicle to the target to be detected is one-dimensional, and only one-dimensional scanning is performed for target detection. However, the detection range may be two-dimensional in the front / rear / left / right direction, and a two-dimensional scan may be performed for target detection. A three-dimensional scan may be performed.
10 レーダ装置
12 アンテナ
14 高周波回路
16 A/D変換器
18 制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、
前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、
前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、
前記物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A transmission means for transmitting radio waves;
Receiving means capable of receiving a reflected wave of the radio wave transmitted from the transmitting means;
A received signal level determining unit that distinguishes between a signal level of the reflected wave and a signal level other than the reflected wave among signals received by the receiving unit by a threshold;
Target detection means for detecting the distance or azimuth of the target based on the signal indicating the reflected wave distinguished by the received signal level determination means;
A target whose temporal or temporal change in distance or direction detected by the target detection means is a predetermined amount or less is a tracking target, and a target whose temporal change exceeds the predetermined amount is excluded from the tracking target. , Target setting means for setting each,
Threshold changing means for changing the threshold used in the received signal level determining means based on the target to be tracked and the target not to be tracked set by the target setting means;
A radar apparatus comprising:
前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、
前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、
サンプリングごとに前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が最も小さい物標同士をペアとするペア判定手段と、
前記ペア判定手段によりペアとされた物標同士の距離が所定距離以下である近接ペア及び該距離が該所定距離を超える離間ペアに基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A transmission means for transmitting radio waves;
Receiving means capable of receiving a reflected wave of the radio wave transmitted from the transmitting means;
A received signal level determining unit that distinguishes between a signal level of the reflected wave and a signal level other than the reflected wave among signals received by the receiving unit by a threshold;
Target detection means for detecting the distance or azimuth of the target based on the signal indicating the reflected wave distinguished by the received signal level determination means;
Pair determination means for pairing targets with the smallest amount of temporal change in distance or azimuth detected by the target detection means for each sampling;
The threshold value used in the received signal level determination unit is changed based on a proximity pair in which the distance between the targets paired by the pair determination unit is a predetermined distance or less and a separated pair in which the distance exceeds the predetermined distance Threshold changing means for
A radar apparatus comprising:
前記物標検出手段は、前記受信信号レベル判定手段により検出される前記周波数に基づいて、物標の距離又は方位を検出することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項記載のレーダ装置。 The received signal level determining means detects a frequency at which a peak level of a signal received by the receiving means is equal to or higher than the threshold value as indicating the reflected wave,
The radar according to claim 1, wherein the target detection unit detects a distance or direction of the target based on the frequency detected by the reception signal level determination unit. apparatus.
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2011
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