JP2013205225A - 車載用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易で信頼性が高い構造で近接ロストを防止できる車載用レーダ装置を提供する。
【解決手段】送信部１０から垂直方向に所定のビーム幅の電波を自車両の前方に出力し、送信部１０から出力した電波の先行車両からの反射波を受信部２０で受信する。測定部３０において、受信部２０で受信した受信電力に基づいて自車両から先行車両までの距離を測定する。また、速度計４０で、自車両の速度を取得し、速度計４０で取得した自車両の速度が所定の値以下であり、かつ、測定部３０で測定した自車両から先行車両までの距離が所定の値以下であり、さらに受信部２０で受信した電波の電力を信号処理部５０で形状判断し、最大値よりも自車両に近い距離における極大値又は変曲値のうち最大値との電力差が一定範囲内にある電力値に対応する部分を物標であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、先行車両の近接ロストを防止することができる車載用レーダ装置に関する。

従来、ミリ波レーダを用いた車間制御装置では、レーダから出力する電波の上下方向のビーム幅を絞っているため、車高の高い先行車両に接近した場合に、先行車両がビームの検知範囲を外れ、物標（先行車両）をロストしてしまうことがある。

そこで、レーダで測定した先行車両との車間距離が、近接ロストが発生する可能性のある距離内で、車間距離が短くなる方向に変化し、かつ、レーダの受信出力が物標を検出可能なレベルに接近したときに、出力する電波のビーム方向を変化させるようにした車載用レーダ装置がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１２１５４２号公報

ところが、上記車載用レーダ装置では、出力電波のビーム方向を変化させるための機構、例えば、アンテナを機械的にエレベーション方向に回動させるための機構が必要であったり、フェーズドアレイアンテナとするための複数のアンテナ素子と移相器を備えることが必要であったりし、車載用レーダ装置の構造が複雑となり、信頼性も低下するという問題がある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、簡易で信頼性が高い構造で近接ロストを防止できる車載用レーダ装置を提供することを目的とする。

この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。

上記「発明が解決しようとする課題」において述べた問題を解決するためになされた発明は、出力手段（１０）、受信手段（２０）、測定手段（３０）、速度取得手段（４０）、形状算出手段（５０）及び判定手段（５０）を備えている。

出力手段（１０）は、垂直方向に所定のビーム幅の電波を自車両（５）の前方に出力し、受信手段（２０）は、出力手段（１０）から出力した電波の先行車両（７）からの反射波を受信する。また、測定手段（３０）は、受信手段（２０）で受信した受信電力に基づいて自車両（５）から先行車両（７）までの距離を測定する。

速度取得手段（４０）は、自車両（５）の速度を取得し、形状算出手段（５０）は、受信手段（２０）で受信した電波の電力を測定し、測定した電力の形状を算出する。
判定手段（５０）は、速度取得手段（４０）で取得した自車両（５）の速度が所定の値以下であり、かつ、測定手段（３０）で測定した、自車両（５）から先行車両（７）までの距離が所定の値以下であり、さらに、形状算出手段（５０）で算出した電力の形状のうち、最大値よりも自車両（５）に近い距離における極大値又は変曲値のうち最大値との電力差が一定範囲内にある電力値に対応する部分を物標であると判定する。

このような車載用レーダ装置（１）によれば、簡易で信頼性が高い構造で近接ロストを防止できる。以下その理由を説明する。
出力手段（１０）から出力した電波の先行車両（７）からの反射波を受信手段（２０）で受信すれば、先行車両（７）までの距離を測定することができる（例えば、パルス波の遅延時間やＦＭＣＷ方式のビート信号周波数など）。

このとき、信号待ちなどで、自車両（５）と先行車両（７）が停止する場合には、自車両（５）が減速しつつ先行車両（７）に接近することになる。そして、例えば、自車両（５）が停止車高の高い先行車両（７）に接近した場合、出力手段（１０）から出力する電波の垂直方向のビーム幅が所定の値しかない（通常は、正確な距離測定を行うため狭くしてある）ため、先行車両（７）の後端部がビーム範囲を外れ、先行車両（７）の後端部を検出できないという状況が発生する。

さらに、例えば、先行車両（７）の車高が高く、タイヤ（８）や車体の後端部など車体の複数の部分から反射波がある場合には、複数の反射はのうちどの反射波が物標から反射してきたものであるかを判定困難な場合がある。

そこで、まず、速度取得手段（４０）で自車両（５）の速度を取得し、その速度が所定の値以下であり、かつ、測定手段（３０）で測定した、自車両（５）から先行車両（７）までの距離が所定の値以下である場合に、先行車両（７）を物標であると判定するようにすると、先行車両（７）を物標として判定することができる。

つまり、自車両（５）の速度の所定の値を、自車両（５）が停止する直前の速度とすれば、その時点で先行車両（７）までの距離が所定の値以下であるものを物標として判定することができる。

さらに、自車両（５）の速度及び自車両（５）から前記先行車両（７）までの距離による判定に加え、形状算出手段（５０）で算出した電力の形状のうち、最大値よりも自車両（５）に近い距離における極大値又は変曲値の中で、最大値との電力差が一定の範囲内にある電力値に対応する部分を物標であると判定するとよい。

このようにすると、前述のように、先行車両（７）の車高が高く、タイヤ（８）や車体の後端部など車体の複数の部分から反射波がある場合であっても、自車両（５）に最も近い部分を物標と判定するので、より正確に物標の判定ができる。

ところで、自車両（５）前方には、先行車両（７）だけでなく、例えば、建物や道路標識あるいは先行車両（７）に隣接している車両などがあり、それらから反射波は生じる場合もある。

そこで、請求項２に記載のように、一旦、物標であると判定したものについて、さらにその距離及び方位が、形状算出手段（５０）で算出した電力の形状のうち最大値に対応する位置から一定の範囲内にある場合に物標であると判定すると、先行車両（７）から一定の範囲（距離と方位）にある物標のみが物標と判定される。

つまり、先行車両（７）以外の物体が物標と判定されることがなくなるので、より正確に物標の判定が可能となる。
また、物標として判定される可能性のあるものとして、前述の物体からの反射波だけでなく、路面からのクラッタによるものが考えられる。その場合には、そのクラッタにより、物標と判定したものが複数あると判定される可能性がある。

そこで、請求項３に記載のように、物標であると判定したものが複数ある場合、物標と判定したものと自車両（５）との相対速度を算出し、算出した相対速度が所定の範囲内であるものを、さらに物標と判定するようにするとよい。

このようにすると、先行車両（７）とクラッタとでは、相対速度が異なるので、先行車両（７）を物標として判定することができる。

車載用レーダ装置の概略の構成を示すブロック図である。 信号処理部で実行される信号処理の流れを示すフローチャートである。 先行車両までの距離と先行車両からの反射波の電力との関係を示す図である。 先行車両の位置が、規定の範囲内にあるか否かを判定する方法を示す概念図である。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

図１に示すように、車載用レーダ装置１は、送信部１０、受信部２０、測定部３０、速度計４０及び信号処理部５０を備えている。
送信部１０は、垂直方向に所定のビーム幅の電波を自車両５の前方に出力する装置であり、送信アンテナ１２及び図示しない高周波発振器や高周波増幅器を備えている。

送信アンテナ１２は、自車両５の前部のバンパーなどに取り付けられ、高周波発振器から出力されるＦＭＣＷ電波を自車両５の前方に向かって出力する。また、送信アンテナ１２は、ホーンアンテナなどのアンテナであり、垂直方向のビーム幅が数度になるように形成されている。

受信部２０は、送信部１０から出力した電波の先行車両７からの反射波を受信する装置であり、受信アンテナ２２及び図示しない高周波増幅器や復調器を備えている。
受信アンテナ２２は、ホーンアンテナなどのアンテナ素子が水平方向に複数配置されたアレイアンテナであり、自車両５の前方の先行車両７などからの反射波を受信する。

高周波増幅器は、受信アンテナ２２で受信した反射波を増幅する装置であり、復調器は、高周波増幅器で増幅された反射波を信号処理可能な周波数及び信号形式に復調する装置である。

測定部３０は、受信部２０で受信した受信電力に基づいて自車両５から先行車両７までの距離、方位及び相対速度を測定する装置である。
本実施形態では、送信部１０の送信アンテナ１２からＦＭＣＷ波を出力し、先行車両７等から反射された反射波を受信部２０の受信アンテナ２２で受信し、ＦＭＣＷ方式により自車両５から先行車両７までの距離及び相対速度を測定している。

また、受信アンテナ２２を構成する複数のアンテナ素子で受信した受信波の位相差から反射波の方位、つまり、自車両５に対する先行車両７等の方位を測定する。
なお、ＦＭＣＷ方式の距離及び相対速度の測定方法及び受信アンテナ２２（アレイアンテナ）による方位の測定方法の詳細については、公知の方法であるため、その詳細な説明は省略する。

速度計４０は、自車両５の速度を取得する装置である。
信号処理部５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えており、ＲＯＭに格納されたプログラムにより以下（ア）〜（オ）の信号処理を実行する。
（ア）速度計４０で取得した自車両５の速度が所定の値以下であり、かつ、測定部３０で測定した、自車両５から前記先行車両７までの距離が所定の値以下である場合に、先行車両７を物標であると判定する。
（イ）受信部２０で受信した電波の電力を測定し、測定した電力の形状を算出する（形状算出処理）。
（ウ）形状算出処理で算出した電力の形状のうち、最大値よりも自車両５に近い距離における極大値又は変曲値の中で、最大値との電力差が一定の範囲内にある電力値に対応する部分を物標であると判定する。
（エ）物標であると判定したものの距離及び測定部３０で測定した方位が形状算出処理で算出した電力の形状のうち最大値に対応する位置から一定の範囲内にある場合に物標であると判定する。
（オ）物標であると判定したものが複数ある場合、測定部３０で算出した各物標と自車両５との相対速度が所定の範囲内であるものを、さらに物標であると判定する。
（信号処理の説明）
次に信号処理部５０で実行される信号処理の内容について、図 のフローチャートに基づいて説明する。

信号処理は、信号処理部５０の図示しないＲＯＭに格納されたプログラムとして実行され、信号処理部５０の電源オンとともに処理が開始される。
処理が開始されると、まず、Ｓ１００においてＣＰＵが速度計４０から自車両５の速度を取得する。

続くＳ１０５では、Ｓ１００において取得した自車両５の速度が規定値以下であるか否かを判定する。そして、自車両５の速度が規定値以下であると判定した場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）処理をＳ１１０へ移行し、規定値より大きいと判定した場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）処理をＳ１６０へ移行する。

Ｓ１１０では、測定部３０から先行車両７までの距離を取得する。
続くＳ１１５では、Ｓ１１０において取得した先行車両７までの距離が規定以下であるか否かを判定する。そして、先行車両７までの距離が規定値以下であると判定した場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）処理をＳ１２０へ移行し、距離が規定値より大きいと判定した場合（Ｓ１１５：Ｎｏ）、処理をＳ１６０へ移行する。

Ｓ１２０では、距離に対する受信電力の波形から極大値や変曲値を抽出する。つまり、測定部３０から距離に対する受信電力を取得し、取得した受信電力の、距離に対する受信電力の形状を算出し、算出した受信電力の形状から極大値や変曲値を抽出する。

続くＳ１２５では、Ｓ１２０で抽出した極大値や変曲値のうち最大値を示す距離よりも自車両５に近い距離に極大値や変曲値があるかを判定し、自車両５に近い距離に極大値や変曲値があると判定した場合（Ｓ１２５：Ｙｅｓ）、処理をＳ１３０へ移行し、それ以外の場合（Ｓ１２５：Ｎｏ）、処理をＳ１６０へ移行する。

Ｓ１３０では、複数の極大値や変曲値のうち最大値との電力差が一定範囲内にあり、かつ、自車両５に近い極大値や変曲値を示すものを物標とする。つまり、自車両５先行車両７までの距離を横軸とし、受信部２０で受信した反射波の受信電力を縦軸としてグラフ化すると、図３（ａ）に示すように、自車両５の近傍において複数の極大値や変曲値を示す場合がある。

この部分を拡大したものを図３（ｂ）に示す。自車両５と先行車両７の間の距離が、図３（ｂ）に示すような距離（図３（ｃ）、（ｄ）に示す距離に対して比較的遠距離）では、複数の極大値や変曲値のうち、先行車両７のタイヤ８からの反射波とバンパー９からの反射波が同じような電力を示す。

これに対し、自車両５が先行車両７に近づくに従って、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、バンパー９からの反射波の電力がタイヤ８からの反射波の電力よりも小さくなっていき、さらに近づくと、図３（ｅ）に示すに、バンパー９からの反射波が検出されなくなる。

このように、反射波の極大値や変曲値が複数ある場合には、自車両５に近い極大値や変曲値を示すものを物標とするのである。
Ｓ１３５では、自車両５から先行車両７までの位置を算出する。つまり、測定部３０から、自車両５に対する先行車両７の方位を取得し、取得した方位とＳ１１０において取得した先行車両７までの距離とから先行車両７の位置を算出する。

続くＳ１４０では、Ｓ１３５において算出した先行車両７の位置が、規定の範囲内にあるか否かを判定する。つまり、先行車両７の位置が図４（ａ）（ｂ）中にＡで示す、予め設定した規定の範囲の中にあるか否かを判定する。

そして、先行車両７が図４（ａ）に示すように、規定の範囲内にある場合（Ｓ１４０：Ｙｅｓ）、処理をＳ１４５へ移行し、図４（ｂ）に示すように、規定の範囲内にない場合（Ｓ１４０：Ｎｏ）、処理をＳ１６０へ移行する。

Ｓ１４５では、測定部３０から、自車両５と先行車両７との相対速度を取得する。
続くＳ１５０では、Ｓ１４５において取得した相対速度が規定の範囲内にあるか否かを判定する。そして、相対速度が規定の範囲内にあると判定した場合（Ｓ１５０：Ｙｅｓ）、処理をＳ１５５に移行し、規定の範囲内にないと判定した場合（Ｓ１５０：Ｎｏ）、処理をＳ１６０へ移行する。

Ｓ１５５では、先行車両７を物標と判定した後、処理をＳ１００へ戻し、信号処理を繰り返す。
Ｓ１６０では、先行車両７を物標と判定せず、処理をＳ１００へ戻し、信号処理を繰り返す。
（車載用レーダ装置１の特徴）
以上のような車載用レーダ装置１では、送信部１０から出力した電波の先行車両７からの反射波を受信部２０で受信することにより、先行車両７までの距離を測定することができる。

このとき、信号待ちなどで、自車両５と先行車両７が停止する場合には、自車両５が減速しつつ先行車両７に接近することになる。そして、図３（ｅ）に示すように、自車両５が停止車高の高い先行車両７に接近した場合、送信部１０から出力する電波の垂直方向のビーム幅が狭いため、先行車両７の後端部がビーム範囲を外れ、先行車両７の後端部を検出できないという状況が発生する。

そこで、速度計４０で自車両５の速度を取得し、その速度が所定の値（自車両５が停止する直前の速度）以下であり、かつ、測定部３０で測定した、自車両５から先行車両７までの距離が所定の値以下である場合に、先行車両７を物標であると判定しているので、先行車両７を物標として判定することができる。

さらに、電力形状から抽出した極大値や変曲値のうち、最大値よりも自車両５に近い距離にあり、最大値との電力差が一定範囲内にある極大値や変曲値の電力値に対応する部分を物標であると判定しているので、例えば、先行車両７の車高が高く、タイヤや車体の後端部など車体の複数の部分から反射波がある場合であっても、自車両５に最も近い部分を物標と判定するので、より正確に物標の判定ができる。

また、一旦、物標であると判定したものについて、さらにその距離及び方位が電力形状から抽出した最大値に対応する物標の位置から一定の範囲内にある場合に物標であると判定すると、自車両５前方の一定の範囲（距離と方位）にある物標のみが物標と判定される。

つまり、先行車両７以外の物体が物標と判定されることがなくなるので、より正確に物標の判定が可能となる。
さらに、物標であると判定したものが複数ある場合、物標と判定したものと自車両５との相対速度を算出し、算出した相対速度が所定の範囲内であるものを、さらに物標と判定している。すると、先行車両７とクラッタとでは、相対速度が異なるので、先行車両７を物標として判定することができる。換言すれば、ノイズの影響を受けることなく先行車両７を物標として正確に判定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施形態では、自車両５と先行車両７等との距離や相対速度を測定するためのＦＭＣＷ方式を用いたが、パルスドップラ方式を採用しても同様な効果を得ることができる。

１…車載用レーダ装置、５…自車両、７…先行車両、タイヤ…８、バンパー９、１０…送信部、１２…送信アンテナ、２０…受信部、２２…受信アンテナ、３０…測定部、４０…速度計、５０…信号処理部。

Claims (3)

1. 垂直方向に所定のビーム幅の電波を自車両（５）の前方に出力する出力手段（１０）と、
   前記出力手段から出力した電波の先行車両（７）からの反射波を受信する受信手段（２０）と、
   前記受信手段で受信した受信電力に基づいて前記自車両から前記先行車両までの距離を測定する測定手段（３０）と、
   前記自車両の速度を取得する速度取得手段（４０）と、
   前記受信手段で受信した電波の電力を測定し、該測定した電力の形状を算出する形状算出手段（５０）と、
   前記速度取得手段で取得した前記自車両の速度が所定の値以下であり、かつ、前記測定手段で測定した前記自車両から前記先行車両までの距離が所定の値以下であり、さらに、前記形状算出手段（５０）で算出した前記電力の形状のうち、最大値よりも前記自車両に近い距離における極大値又は変曲値のうち最大値との電力差が一定範囲内にある電力値に対応する部分を物標であると判定する判定手段（５０）と、
   を備えたことを特徴とする車載用レーダ装置。
2. 請求項１に記載の車載用レーダ装置において、
   前記測定手段は、
   前記自車両から前記先行車両までの距離に加え、前記自車両に対する前記先行車両の方位を測定し、
   前記判定手段は、
   前記物標の判定の際、さらに前記先行車両までの距離及び前記測定手段で測定した方位が前記形状算出手段から抽出した最大値に対応する物標の位置から一定の範囲内にある場合に物標であると判定することを特徴とする車載用レーダ装置。
3. 請求項２に記載の車載用レーダ装置において、
   前記先行車両と前記自車両との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、
   前記物標の判定の際、前記物標であると判定したものが複数ある場合、前記相対速度算出手段で算出した各物標と前記自車両との相対速度が所定の範囲内であるものを、さらに物標であると判定することを特徴とする車載用レーダ装置。