JP2017215196A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ特性の変化による方位角誤差を補正すること。【解決手段】移動体の周辺をレーダ信号により走査するレーダ装置１００であって、予め定められたアンテナ間の位相差と方位角との対応関係と、レーダ信号の走査のときに観測されたアンテナ間の位相差とに基づいて、移動体の周辺に存在する物標の反射点の方位角を検出する物標検出部１１と、検出された方位角の値に基づいて、レーダ信号の走査範囲のうち、中心軸を含む第１の範囲以外の第２の範囲に存在する反射点を選択し、選択した反射点の方位角の値と、該選択した反射点の方位角の真値とに基づいて第２の方位角誤差を算出する方位角誤差算出部１４と、観測されたアンテナ間の位相差と、第２の方位角誤差とに基づいて、対応関係を補正するテーブル更新部１６と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、移動体に搭載されるレーダ装置に関する。

従来、例えば車両（移動体の一例）に搭載されるレーダ装置が知られている。レーダ装置は、移動体の周辺をレーダ信号により走査することで、物標（例えば、先行車両、対向車両、歩行者、路側の設置物等）の相対距離、方位角、および相対速度を検出する。レーダ装置により検出された物標の相対距離、方位角、相対速度は、例えば、車両制御システムで行われる各種制御（例えば、先行車両に追従するように車両を走行させる制御、他の車両、歩行者、または路面上の障害物等との衝突を回避する制御等）に用いられる。

このようなレーダ装置では、レーダ装置が検出した物標の方位角と、実際の物標の方位角（以下、方位角の真値という）との間に方位角誤差が発生することがある。方位角誤差が発生する原因としては、以下の２つがある。１つは、例えばレーダ装置に衝撃が加わることにより生じるレーダ装置の設置角のずれ（以下、軸ずれともいう）である。もう１つは、例えばレドーム、バンパなどの経年劣化またはアンテナにおける泥等の付着により生じるアンテナ特性の変化である。

方位角誤差が発生した場合、レーダ装置は、正確な物標の方位角を検出することができない。このようにして検出された方位角に基づいて走行制御が行われると、安全性が損なわれる。かかる事態を回避するためには、方位角誤差の発生を迅速に検出し、方位角誤差を補正することが求められる。特許文献１には、方位角誤差を検出して補正する技術が開示されている。

特許文献１のレーダ装置は、自車両の進行方向に延在するガードレールを利用して方位角誤差を検出する。具体的には、レーダ装置は、自車両が直線道路を走行しているときに、ガードレールにおける反射点を検出し、その分布方向に基づきガードレールの延在方向を検出する。一般的に、直線道路におけるガードレールの延在方向は、自車両の進行方向と同じ方向（方位角が０度の方向。以下、０度方向という）となる。よって、方位角誤差が発生していない状態で検出されたガードレールの延在方向は、０度方向と一致する。このことから、レーダ装置は、検出したガードレールの延在方向が、０度方向からずれているときに、そのずれを方位角誤差として検出し、補正する。

特許第５５５１８９２号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、軸ずれによる方位角誤差を検出して補正するものであり、アンテナ特性の変化による方位角誤差を検出して補正することはできない。

本発明の目的は、アンテナ特性の変化による方位角誤差を補正することができるレーダ装置を提供することである。

本発明に係るレーダ装置は、移動体の周辺をレーダ信号により走査するレーダ装置であって、予め定められたアンテナ間の位相差と方位角との対応関係と、前記レーダ信号の走査のときに観測されたアンテナ間の位相差とに基づいて、前記移動体の周辺に存在する物標の反射点の方位角を検出する検出部と、検出された方位角の値に基づいて、前記レーダ信号の走査範囲のうち、アンテナ間の位相差がゼロとなる中心軸を含む第１の範囲以外の第２の範囲に存在する反射点を選択し、選択した反射点の方位角の値と、該選択した反射点の方位角の真値とに基づいて第２の方位角誤差を算出する算出部と、前記観測されたアンテナ間の位相差と、前記第２の方位角誤差とに基づいて、前記対応関係を補正する補正部と、を備える構成を採る。

本発明によれば、アンテナ特性の変化による方位角誤差を補正することができるレーダ装置を提供できる。

従来技術のレーダ装置を搭載した車両が直線道路を走行している状況を真上から見た図 従来技術のレーダ装置において軸ずれが発生したときの物標の検出結果の一例を示すグラフ 従来技術のレーダ装置においてアンテナ特性の変化が発生しているときの物標の検出結果の一例を示すグラフ 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の動作例を示すフローチャート 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を搭載した車両が直線道路を走行している状況を真上から見た図 テーブル更新処理１を説明するグラフ テーブル更新処理２を説明するグラフ 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を搭載した車両が右カーブの道路を走行しようとしている状況を真上から見た図 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を搭載した車両が右カーブの道路を走行しようとしている状況を真上から見た図 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を搭載した車両が左カーブの道路を走行しようとしている状況を真上から見た図 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を搭載した車両が左カーブの道路を走行しようとしている状況を真上から見た図 本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の動作例を示すフローチャート

（発明に至った知見）
特許文献１に開示されている技術（以下、従来技術という）の課題について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、直線道路において車両Ｃ１と車両Ｃ２が進行方向Ｄに沿って走行している状況を真上から見た図である。車両Ｃ１は、特許文献１のレーダ装置１を車体の前方に搭載している。車両Ｃ２は、車両Ｃ１の前方を走行する先行車両である。車両Ｃ１、Ｃ２の側方には、直線道路に沿ったガードレールＧが存在している。また、ガードレールＧの近傍には、歩行者Ｈが存在している。

図１において、レーダ走査範囲Ｒ１は、レーダ装置１がレーダ信号により走査可能な範囲である。レーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａは、進行方向Ｄと一致しているとする。なお、中心軸Ａの方向は、方位角が０度の方向である。

ここで、図１に示すように、レーダ装置１は、レーダ走査範囲Ｒ１にレーダ信号を送信し、車両Ｃ２の反射点Ｐ１、ガードレールＧの反射点Ｐ２、Ｐ３、歩行者Ｈの反射点Ｐ４のそれぞれにて反射されたレーダ信号を受信しているとする。

ここで、レーダ装置１において軸ずれが発生しているときの物標の検出結果の一例を図２に示す。図２は、縦軸が各反射点と車両Ｃ１との距離を示し、横軸が各反射点の方位角を示すグラフである。

図２において、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１は、それぞれ、図１に示した反射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置を表す真値をプロットしたものである。これに対し、Ｐ１２ａ、Ｐ２２ａ、Ｐ３２ａ、Ｐ４２ａは、それぞれ、軸ずれが発生しているレーダ装置１により検出されたＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置を表す検出値をプロットしたものである。Δθ１ａ、Δθ２ａ、Δθ３ａ、Δθ４ａは、それぞれ、真値と検出値との差異、すなわち方位角誤差を表す。

一般的に、軸ずれによって発生する方位角誤差は、レーダ走査範囲Ｒ１の全方位で軸ずれの角度と同一となる。すなわち、軸ずれの角度をΔθ０とすれば、Δθ１ａ＝Δθ２ａ＝Δθ３ａ＝Δθ４ａ＝Δθ０の関係が成り立つ。

従来技術では、ガードレールＧの反射点Ｐ２、Ｐ３に基づいてガードレールＧの延在方向を検出し、その延在方向と進行方向Ｄとの差からΔθ０を求めている。そして、各検出値Ｐ１２ａ、Ｐ２２ａ、Ｐ３２ａ、Ｐ４２ａから一律にΔθ０を差し引くことで、方位角誤差Δθ１ａ、Δθ２ａ、Δθ３ａ、Δθ４ａを０にする補正を行っている。

ところで、従来技術では、アレーアンテナにおけるアンテナ間の位相差（以下、単に「位相差」という）に基づいて、物標の方位角を検出している。また、従来技術では、レーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａの方向を、方位角が０度の方向としている。例えば、中心軸Ａ上にある反射点Ｐ１の場合、反射点Ｐ１と各アンテナとの間の距離が等しいため、アンテナ特性に変化が生じたとしても、位相差は０となる。よって、レーダ信号の到来方向を推定する上での影響は少なく、方位角誤差も発生しにくい。

一方、例えば、中心軸Ａ上にない反射点Ｐ２〜Ｐ４の場合、位相差は大きくなる。よって、アンテナ特性に変化が生じた際の位相差の変化量も大きくなり、方位角誤差が発生しやすい。

ここで、レーダ装置１においてアンテナ特性の変化が発生しているときの物標の検出結果の一例を図３に示す。図３は、縦軸が各反射点と車両Ｃ１との距離を示し、横軸が各反射点の方位角を示すグラフである。

図３において、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１は、それぞれ、図１に示した反射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置を表す真値をプロットしたものである。これに対し、Ｐ１２ｂ、Ｐ２２ｂ、Ｐ３２ｂ、Ｐ４２ｂは、それぞれ、アンテナ特性の変化が発生しているレーダ装置１により検出されたＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置を表す検出値をプロットしたものである。Δθ１ｂ、Δθ２ｂ、Δθ３ｂ、Δθ４ｂは、それぞれ、真値と検出値との差異、すなわち方位角誤差を表す。

一般的に、アンテナ特性の変化による方位角誤差は、アンテナの中心軸（例えば、図１に示したレーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａ）の方向に対しては発生しにくく、アンテナの中心軸に対する方位角が大きくなるにつれ、大きな誤差が発生する。例えば、ガードレールＧの反射点Ｐ２、Ｐ３の方位角が近接していることから方位角誤差も同等であるとすると、各方位角誤差の間には、Δθ４ｂ＞Δθ２ｂ≒Δθ３ｂ＞Δθ１ｂ＝０の関係が成り立つ。すなわち、方位角毎に異なる大きさの方位角誤差が生じる。

このため、従来技術のようにガードレールＧの反射点Ｐ２、Ｐ３の検出結果から求めた方位角誤差を用いて補正を行った場合、Ｐ２、Ｐ３に対しては方位角誤差を０とすることができるが、Ｐ４に対しては方位角誤差を補正しきれずに残留誤差が発生し、Ｐ１に対してはもともと方位角誤差が十分小さかったのに対し、誤差を増大させることとなる。このように、従来技術では、アンテナ特性の変化により生じた不均一な方位角誤差を補正することができない、という課題があった。

今後、例えば交差点での歩行者の検出などにレーダ装置の用途を広げるためには、検出範囲をより広角にする必要がある。そのため、不均一な方位角誤差を補正できるようにすることが強く望まれている。

本発明のレーダ装置は、アンテナ特性の変化により生じる、不均一な方位角誤差を補正できるようにする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
まず、本実施の形態のレーダ装置１００の構成について、図４を用いて説明する。図４は、レーダ装置１００の構成例を示すブロック図である。

本実施の形態では、レーダ装置１００が車両に搭載されるものとして説明するが、これに限定されず、他の移動体に搭載されてもよい。レーダ装置１００は、図１に示したレーダ装置１と同様、自車両の前方正面に搭載される（図６参照）。なお、レーダ装置１００の設置位置は車両の前方正面に限らず、前側方、後側方、後方などであってもよい。

レーダ装置１００は、信号送受信部１０、物標検出部１１（検出部の一例）、算出値記憶部１２、物標情報生成部１３、方位角誤差算出部１４（算出部の一例）、補正値記憶部１５、テーブル更新部１６（補正部の一例）、テーブル記憶部１７を有する。

信号送受信部１０は、複数のアンテナからなるアレーアンテナ（図示略）を有し、各アンテナからレーダ信号を送信する。レーダ信号が送信される範囲は、例えば、図１に示したレーダ走査範囲Ｒ１である（図６参照）。また、レーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａの方向は、図１と同様、車両の進行方向Ｄである（図６参照）。

また、信号送受信部１０は、レーダ走査範囲Ｒ１に存在する物標の反射点で反射されたレーダ信号（反射信号ともいう）を受信する。物標は、例えば、先行車両、対向車両、歩行者、路側の設置物（ガードレール、壁、縁石）などである。

物標検出部１１は、信号送受信部１０が受信したレーダ信号に基づいて、物標の距離、方位角、相対速度を算出する。ここでいう距離は、例えば、物標の反射点とレーダ装置１００との間の距離である。また、ここでいう方位角は、中心軸Ａの方向を０度とした場合において物標の反射点が存在する方向を示す角度である。

方位角の算出にあたっては、物標検出部１１は、例えば、テーブル記憶部１７に記憶されたテーブルを参照する。このテーブルは、位相差と方位角とが対応付けられたテーブルである。物標検出部１１は、そのテーブルにおいて、観測された位相差に対応する方位角を特定する。これにより、方位角が算出（検出と言い換えてもよい）される。

そして、物標検出部１１は、算出した距離、方位角、相対速度の値を算出値記憶部１２に記憶させる。

なお、方位角の値については、物標検出部１１は、算出した方位角の値に対して、補正値記憶部１５から読み出した補正値を加えた上で、算出値記憶部１２に記憶させる。補正値記憶部１５には、補正値の初期値として０が記憶され、その後、方位角誤差の補正が行われた場合にはその際に算出された補正値が記憶される。

物標情報生成部１３は、算出値記憶部１２から、距離、方位角、相対速度の値を読み出し、それらの値を示す物標情報を生成し、車両制御装置２へ出力する。車両制御装置２は、物標情報生成部１３から受け取った物標情報に基づいて、各種制御（例えば、先行車両に追従するように車両を走行させる制御、他の車両、歩行者、または路面上の障害物等との衝突を回避する制御等）を行う。

なお、本実施の形態では、物標情報は車両制御装置２へ出力される場合を例に挙げたが、車両制御装置２に限定されず、その他の装置（例えば、表示装置等）に出力されてもよい。

方位角誤差算出部１４は、算出値記憶部１２から読み出した方位角の値と、撮像装置３から受け取った方位角の真値との差を算出する。ここで算出された差が、方位角誤差である。

テーブル更新部１６は、方位角誤差算出部１４で算出された方位角誤差に基づいて、テーブル記憶部１７に記憶されたテーブルを更新する。この更新処理の具体例については後述する。

撮像装置３は、例えば単眼カメラまたはステレオカメラといった、車両の周辺を撮像する装置である。撮像装置３は、所定の撮像範囲Ｒ２（図６参照）に存在する物標を撮影し、物標の方位角の真値を抽出する。この抽出処理は公知技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。抽出された方位角の真値は、上述したとおり、レーダ装置１００の方位角誤差算出部１４へ出力される。なお、撮像装置３は、それ自身の検出結果の誤差を補正する機能を備えており、撮像装置３において得られる物標の方位角の真値は正確なものであるとする。

本実施の形態では、方位角の真値を抽出する装置の一例として撮像装置３を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、地図情報と車両の現在位置とに基づいて物標の方位角の真値を抽出する装置を用いてもよい。

以上、レーダ装置１００の構成について説明した。なお、レーダ装置１００の各部の動作は一例であり、その他の動作については、図５のフローチャートを用いて後述する。

次に、レーダ装置１００の動作例について、図５、図６を用いて説明する。図５は、レーダ装置１００の動作例を示すフローチャートである。図６は、図１と同様、直線道路において車両Ｃ１と車両Ｃ２が進行方向Ｄに沿って走行している状況を真上から見た図である。

図６において、車両Ｃ１は、レーダ装置１００および撮像装置３を搭載した自車両であり、車両Ｃ２は、車両Ｃ１の先行車両である。

また、図６において、レーダ装置１００と撮像装置３はともに車両Ｃ１の進行方向Ｄを向いており、レーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａは、車両の進行方向Ｄと一致している。撮像範囲Ｒ２の中心軸は、レーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａと同じである。ここで、中心軸Ａの方向は、方位角が０度の方向である。また、レーダ装置１００と撮像装置３で得られる物標の距離および方位角の値は同一の原点（例えば、車両Ｃ１の前方端の中央）を持つ座標軸上にプロットされるものとする。なお、撮像範囲Ｒ２は、必ずしもレーダ走査範囲Ｒ１と一致する必要は無く、レーダ走査範囲Ｒ１の最大検出方位角（図６に示すθｍａｘ）の半分の角度（θｍａｘ／２）に対応する領域を含めばよい。

以下では例として、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａに対して左半分の領域の方位角誤差の検出および補正を行う場合を例に挙げて説明する。

まず、信号送受信部１０は、レーダ信号の送受信を行う（ステップＳ１１）。例えば、信号送受信部１０は、レーダ走査範囲Ｒ１においてレーダ信号を送信し、レーダ走査範囲Ｒ１内に存在する物標の反射点から到来する反射信号を受信する。

次に、物標検出部１１は、受信した反射信号に基づいて、反射点毎に、距離、方位角、相対速度を算出する（ステップＳ１２）。

次に、物標検出部１１は、補正値記憶部１５から補正値を読み出し、ステップＳ１２で算出した方位角の値に補正値を加える（ステップＳ１３）。そして、物標検出部１１は、反射点毎に、距離、方位角、相対速度の各値（以下、算出値という）を算出値記憶部１２に記憶させる。すなわち、算出値記憶部１２には、ステップＳ１２で算出された距離の算出値および相対速度の算出値と、ステップＳ１３で補正値が加算された方位角の算出値とが記憶される。なお、補正値が初期値（ゼロ）である場合、算出値記憶部１２に記憶される方位角の算出値は、ステップＳ１２で算出された値そのままの値となる。

次に、方位角誤差算出部１４は、算出値記憶部１２から、各反射点の各算出値を読み出し、読み出した方位角の算出値に基づいて、第１の範囲に反射点が存在するか否かを判定する（ステップＳ１４）。第１の範囲は、例えば、−Δθｔｈ度以上０度以下の範囲である。Δθｔｈは、軸ずれが発生した際の許容角度（以下、軸ずれ許容角度という）であり、適宜設定される値である。

例えば、方位角誤差算出部１４は、読み出した方位角の算出値のうち少なくとも１つの値が第１の範囲内であれば、反射点が存在すると判定する。

ステップＳ１４の判定の結果、第１の範囲に反射点が存在しないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１１へ戻る。

一方、ステップＳ１４の判定の結果、第１の範囲に反射点が存在すると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、方位角誤差算出部１４は、第１の範囲にある反射点のうち最も０度（中心軸Ａ）に近い反射点を選択する（ステップＳ１５）。図６の例では、車両Ｃ２の反射点Ｐ５が選択される。以下、反射点Ｐ５の方位角の算出値を「θ５２」と記す。

ここで、方位角誤差算出部１４は、ステップＳ１５で選択した反射点の算出値を撮像装置３へと送る。撮像装置３は、方位角誤差算出部１４から受け取った算出値に対応する物標の反射点の方位角を抽出し、これを方位角の真値として方位角誤差算出部１４へと送り返す。図６の例では、反射点Ｐ５が方位角０度付近に存在し、一定の速度を持つことから、車両Ｃ２上の反射点であることが推定され、撮像装置３は、反射点Ｐ５の方位角の真値を方位角誤差算出部１４へ送る。以下、反射点Ｐ５の方位角の真値を「θ５１」と記す。

次に、方位角誤差算出部１４は、撮像装置３から方位角の真値を受け取り、その真値と算出値とに基づいて、第１の方位角誤差を算出する（ステップＳ１６）。例えば、方位角誤差算出部１４は、算出値記憶部１２から読み出した算出値θ５２と撮像装置３から受け取った真値θ５１との差を算出する。算出された差が、反射点Ｐ５の方位角誤差Δθ５（第１の方位角誤差の一例）である。

次に、方位角誤差算出部１４は、算出した第１の方位角誤差が、予め定められた基準値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７の判定の結果、第１の方位角誤差が基準値未満である場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、方位角誤差算出部１４は、レーダ装置１００において軸ずれは発生していないと判定し、アンテナ特性の変化による方位角誤差の検出処理に移行する。この場合、フローは、ステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１以降については、後述する。

一方、ステップＳ１７の判定の結果、第１の方位角誤差が基準値未満ではない場合、すなわち、第１の方位角誤差が基準値以上である場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、方位角誤差算出部１４は、レーダ装置１００において軸ずれが発生していると判定する。この場合、フローは、ステップＳ１８へ進む。

方位角誤差算出部１４は、新たな補正値を設定する（ステップＳ１８）。具体的には、方位角誤差算出部１４は、補正値記憶部１５から現在の補正値を読み出し、現在の補正値から第１の方位角誤差を引いた値を、新たな補正値に設定する。

次に、方位角誤差算出部１４は、新たな補正値の絶対値が軸ずれ許容角度Δθｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９の判定の結果、新たな補正値の絶対値が軸ずれ許容角度Δθｔｈ未満である場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ１２へ戻る。

一方、ステップＳ１９の判定の結果、新たな補正値の絶対値が軸ずれ許容角度Δθｔｈ未満ではない場合、すなわち、新たな補正値の絶対値が軸ずれ許容角度Δθｔｈ以上ある場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、方位角誤差算出部１４は、レーダ装置１００での正常な物標の検出が不可能であると判定し、例えば、車両の運転者（乗員の一例）への警告、または、レーダ装置１００の動作（例えば、レーダ信号の走査）の停止を行う（ステップＳ２０）。運転者への警告は、例えば、図示しない表示装置において所定の警告メッセージを表示することで実現される。

第１の方位角誤差が基準値未満である場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、方位角誤差算出部１４は、算出値記憶部１２から読み出した各反射点の各算出値のうち、方位角の算出値に基づいて、第２の範囲に反射点が存在するか否かを判定する（ステップＳ２１）。第２の範囲は、例えば、−θｍａｘ／２度以下の範囲である。θｍａｘは、レーダ走査範囲Ｒ１の最大検出方位角であり、適宜設定される値である。なお、第２の範囲は、第１の範囲の一部または全部を含んでもよい（例えば、後述する図９〜図１２の場合）。

例えば、方位角誤差算出部１４は、読み出した方位角の算出値のうち少なくとも１つの値が第２の範囲内であれば、反射点が存在すると判定する。

ステップＳ２１の判定の結果、第２の範囲に反射点が存在しないと判定した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１１へ戻る。

一方、ステップＳ２１の判定の結果、第２の範囲に反射点が存在すると判定した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、方位角誤差算出部１４は、第２の範囲にある反射点のうち１つ以上の任意の反射点を選択する（ステップＳ２２）。ただし、図６に示すように、撮像範囲Ｒ２がレーダ走査範囲Ｒ１より狭い場合には、撮像範囲Ｒ２内にある点を選択する必要がある。図６の例では、ガードレールＧの反射点Ｐ６が選択される。以下、反射点Ｐ６の方位角の算出値を「θ６２」と記す。

ここで、方位角誤差算出部１４は、ステップＳ２２で選択した反射点の算出値を撮像装置３へと送る。撮像装置３は、方位角誤差算出部１４から受け取った算出値に対応する物標の反射点の方位角を抽出し、これを方位角の真値として方位角誤差算出部１４へと送り返す。例えば、図６に示すように、物標が、反射点が連続的に存在するガードレールＧである場合、撮像装置３は、車両Ｃ１からの距離が、方位角誤差算出部１４から受け取った距離の算出値となる反射点を特定し、その反射点の方位角を真値として抽出する。レーダ装置１００で算出された反射点の距離は、軸ずれやアンテナ特性の変化がある状況においても精度が保たれるため、真値と一致しているものと考えられるためである。図６の場合、撮像装置３は、反射点Ｐ６の方位角の真値を方位角誤差算出部１４へ送る。以下、反射点Ｐ６の方位角の真値を「θ６１」と記す。

次に、方位角誤差算出部１４は、撮像装置３から方位角の真値を受け取り、その真値と算出値とに基づいて、第２の方位角誤差を算出する（ステップＳ２３）。例えば、方位角誤差算出部１４は、算出値記憶部１２から読み出した算出値θ６２と撮像装置３から受け取った真値θ６１との差を算出する。算出された差が、反射点Ｐ６の方位角誤差Δθ６（第２の方位角誤差の一例）である。

次に、方位角誤差算出部１４は、算出した第２の方位角誤差が、予め定められた基準値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここでの基準値は、ステップＳ１７で用いた基準値と異なる値であってもよい。

ステップＳ２４の判定の結果、第２の方位角誤差が基準値未満である場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、方位角誤差算出部１４は、レーダ装置１００においてアンテナ特性の変化が発生していないと判定する。この場合、一連の処理は終了する。

一方、ステップＳ２４の判定の結果、第２の方位角誤差が基準値未満ではない場合、すなわち、第２の方位角誤差が基準値以上である場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、方位角誤差算出部１４は、レーダ装置１００においてアンテナ特性の変化が発生していると判定し、ステップＳ２３で算出した第２の方位角誤差をテーブル更新部１６へ出力する。

次に、テーブル更新部１６は、第２の方位角誤差に基づいて、テーブル記憶部１７に記憶されているテーブルを更新する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の処理後、フローは、ステップＳ１１へと戻る。なお、ステップＳ２５のテーブル更新処理の具体例については、後述する。

以上、レーダ装置１００の動作例について説明した。

なお、上記説明では、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａに対して左半分の領域の方位角誤差の検出および補正を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、右半分の領域に対しても上記同様の手順により方位角誤差の補正を行ってもよい。その場合、第１の範囲は０度以上＋Δθｔｈ度以下の範囲となり、第２の範囲はθｍａｘ／２度以上の範囲となる。

または、右半分の領域に対しては、左半分の補正結果を対称に反映させてもよい。その場合、左半分の領域と右半分の領域でアンテナ特性の変化量が異なる可能性があるため、その点を考慮する必要がある。

また、左右の領域をまとめて同時に方位角誤差の補正を行ってもよい。その場合、左右の領域内に同時に補正に用いることができる反射点を選択する必要がある。

次に、ステップＳ２５のテーブル更新処理の具体例について説明する。本実施の形態では、テーブル更新処理１またはテーブル更新処理２のいずれかを用いることができる。

まず、テーブル更新処理１について図７を用いて説明する。図７は、テーブル更新処理１を説明するグラフである。図７において、縦軸は位相差を示し、横軸は方位角を示す。ここでは例として、図６に示した反射点Ｐ６が用いられ、観測された位相差がΔφ６であるとする。

図７において、式Ｅ１は、テーブルにおける位相差と方位角との対応関係を表す、予め用意された理論式である。この場合、テーブル更新部１６は、まず、式Ｅ１におけるｐ１（θ６２，Δφ６）を方位角誤差Δθ６だけ平行移動させたｐ２（θ６１，Δφ６）を算出する。

次に、テーブル更新部１６は、ｐ２について式Ｅ２によりカーブフィッティングを行い、式Ｅ２のａ_１を算出する。

そして、テーブル更新部１６は、式Ｅ２に基づいて、位相差と方位角との対応関係を示すテーブルを新たに作成し、そのテーブルをテーブル記憶部１７に記憶させる。これ以降、物標検出部１１は、新たに作成されたテーブルに基づいて、方位角の算出を行う。

なお、上記説明では、式Ｅ２に基づいて新たなテーブルを作成する場合を例に挙げて説明したが、物標検出部１１は、式Ｅ２に基づいて方位角の算出を直接行ってもよい。

以上、テーブル更新処理１について説明した。

テーブル更新処理１では、第２の範囲に存在する１つの反射点を用いたが、テーブル更新処理２では、第２の範囲に存在する複数の反射点を用いる。複数の反射点を用いる場合、反射点毎に観測された位相差と、反射点毎に算出された方位角誤差とが用いられる。

テーブル更新処理２について図８を用いて説明する。図８は、テーブル更新処理２を説明するグラフである。図８において、縦軸は位相差を示し、横軸は方位角を示す。ここでは例として、図６に示した反射点Ｐ６を含むｎ（ｎ≧２）個の反射点が用いられ、観測された位相差がΔφ１、Δφ２、・・・、Δφ６、・・・、Δφｎであるとする。また、予め用意された理論式は、式Ｅ１であるとする。

この場合、テーブル更新部１６は、まず、式Ｅ１におけるｐ１（θ６２，Δφ６）を方位角誤差Δθ６だけ平行移動させたｐ２（θ６１，Δφ６）を算出する。また、テーブル更新部１６は、式Ｅ１におけるｐ３（θｎ２，Δφｎ）を方位角誤差Δθｎだけ平行移動させたｐ４（θｎ１，Δφｎ）を算出する。なお、他の反射点についても、同様の処理を行う。

次に、テーブル更新部１６は、算出の結果得られた方位角と位相差について式Ｅ３によりカーブフィッティングを行い、式Ｅ３のａ_１〜ａ_ｎを算出する。そして、テーブル更新部１６は、式Ｅ３に基づいて、位相差と方位角との対応関係を示すテーブルを新たに作成し、そのテーブルをテーブル記憶部１７に記憶させる。これ以降、物標検出部１１は、新たに作成されたテーブルに基づいて、方位角の算出を行う。

なお、上記説明では、式Ｅ３に基づいて新たなテーブルを作成する場合を例に挙げて説明したが、式Ｅ３の算出に留めてもよい。その場合、物標検出部１１は、式Ｅ３に基づいて、方位角の算出を行う。

以上、テーブル更新処理２について説明した。

なお、テーブル更新処理２を行う場合において、ｎ個の反射点がレーダ走査範囲Ｒ１内に一様に分布していれば、方位角誤差の補正精度をより高めることができる。そこで、走行中の道路の状況から複数の反射点がレーダ走査範囲Ｒ１内に一様に分布する場合にのみ、方位角誤差の検出および補正処理を行うようにしてもよい。これにより、レーダ装置１００の検出精度をより高く保つことができる。以下、この場合の具体例について説明する。

まず、方位角誤差算出部１４は、走行中の路側に連続的に連なる反射物が存在するか否かを判定する。連続的に連なる反射物とは、例えば、高速道路またはトンネルに設置された壁またはガードレール等の物標である。方位角誤差算出部１４は、例えば、撮像装置３により撮像された路側の画像に反射物が含まれている場合、連続的に連なる反射物が存在すると判定する。または、方位角誤差算出部１４は、例えば、地図情報と車両の現在位置とに基づいて自車両が高速道路またはトンネルを走行していると認識した場合、連続的に連なる反射物が路側に存在すると判定してもよい。

次に、方位角誤差算出部１４は、走行中の路側に連続的に連なる反射物が存在すると判定した場合、道路の形状とレーダ走査範囲Ｒ１との位置関係から、方位角誤差の補正が可能であるか否かを判定する。

図９は、車両の前方中央にレーダ装置１００を搭載した車両Ｃ１が右カーブの道路を走行しようしている状況を真上から見た図である。図９に示すように、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより左側の範囲には、反射物としての壁Ｗが連続的に存在している。一方、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより右側の範囲には、反射物が存在していないとする。この場合、方位角誤差算出部１４は、走行中の路側に壁Ｗが連続的に存在していると判定し、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより左側の範囲において方位角誤差の補正が可能であると判定する。この場合、方位角誤差算出部１４は、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより左側の範囲（第２の範囲の一例）から複数の反射点を選択し、選択した複数の反射点毎に第２の方位角誤差を算出する。その後、テーブル更新部１６によりテーブルの更新が行われる（以下の図１０〜図１２の説明においても同様）。

図１０は、車両の前方左側方にレーダ装置１００を搭載した車両Ｃ１が右カーブの道路を走行しようしている状況を真上から見た図である。図１０に示すように、レーダ走査範囲Ｒ１の全ての範囲に、反射物としての壁Ｗが連続的に存在している。この場合、方位角誤差算出部１４は、走行中の路側に壁Ｗが連続的に存在していると判定し、レーダ走査範囲Ｒ１の全範囲において方位角誤差の補正が可能であると判定する。この場合、方位角誤差算出部１４は、レーダ走査範囲Ｒ１の全範囲（第２の範囲の一例）から複数の反射点を選択し、選択した複数の反射点毎に第２の方位角誤差を算出する。

図１１は、車両の前方中央にレーダ装置１００を搭載した車両Ｃ１が左カーブの道路を走行しようしている状況を真上から見た図である。図１１に示すように、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより右側の範囲には、反射物としての壁Ｗが連続的に存在している。一方、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより左側の範囲には、反射物が存在していないとする。この場合、方位角誤差算出部１４は、走行中の路側に壁Ｗが連続的に存在していると判定し、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより右側の範囲において方位角誤差の補正が可能であると判定する。この場合、方位角誤差算出部１４は、レーダ走査範囲Ｒ１のうち中心軸Ａより右側の範囲（第２の範囲の一例）から複数の反射点を選択し、選択した複数の反射点毎に第２の方位角誤差を算出する。

図１２は、車両の前方右側方にレーダ装置１００を搭載した車両Ｃ１が左カーブの道路を走行しようしている状況を真上から見た図である。図１２に示すように、レーダ走査範囲Ｒ１の全ての範囲に、反射物としての壁Ｗが連続的に存在している。この場合、方位角誤差算出部１４は、走行中の路側に壁Ｗが連続的に存在していると判定し、レーダ走査範囲Ｒ１の全範囲において方位角誤差の補正が可能であると判定する。この場合、方位角誤差算出部１４は、レーダ走査範囲Ｒ１の全範囲（第２の範囲の一例）から複数の反射点を選択し、選択した複数の反射点毎に第２の方位角誤差を算出する。

なお、図９〜図１２では、レーダ装置１００を車両の前方中央、前方左側方、または前方右側方に搭載した場合について例示したが、車両の側方、後方、後側方にレーダ装置１００を搭載した場合にも、上記同様、レーダ走査範囲Ｒ１内に反射物が連続的に存在する道路形状の場合に、方位角誤差の補正を行うことができる。

また、レーダ走査範囲Ｒ１の中心軸Ａの方向を可変としてもよい。例えば、レーダ装置１００は、図９の中心軸Ａの方向を図１０の中心軸Ａの方向に変更したり、変更した方向を元の方向に戻したりしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態のレーダ装置によれば、アンテナ特性の変化による方位角誤差の補正を行うことができる。また、本実施形態のレーダ装置によれば、方位角誤差の要因が軸ずれによるものかまたはアンテナ特性の変化によるものかを判別することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、軸ずれによる方位角誤差が発生したと判定した場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、その方位角誤差を補正する処理（例えば、図５のステップＳ１８）を行うとした。これに対し、本実施の形態では、第１の方位角誤差が軸ずれ許容角度未満であれば、軸ずれの発生の有無にかかわらず、アンテナ特性の変化による方位角誤差の検出処理へ移行する。

本実施の形態のレーダ装置２００の構成について、図１３を用いて説明する。図１３は、レーダ装置２００の構成例を示すブロック図である。図１３において、図４と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。

図１３に示すレーダ装置２００は、図４に示したレーダ装置１００と比べて、補正値記憶部１５の代わりに方位角誤差記憶部１８を備える点と、方位角誤差比較部１９を備える点が異なる。

方位角誤差記憶部１８は、方位角誤差算出部１４により算出された第１の方位角誤差を記憶する。

方位角誤差比較部１９は、第２の方位角誤差と第１の方位角誤差の差の絶対値が予め定められた基準値未満であるか否かを判定する。第２の方位角誤差が基準値未満である場合、方位角誤差比較部１９は、レーダ装置２００においてアンテナ特性の変化が発生していないと判定する。一方、第２の方位角誤差が基準値未満ではない場合、方位角誤差比較部１９は、レーダ装置２００においてアンテナ特性の変化が発生していると判定し、第２の方位角誤差をテーブル更新部１６へ出力する。

以上、レーダ装置２００の構成について説明した。

次に、レーダ装置２００の動作例について、図１４を用いて説明する。図１４は、レーダ装置２００の動作例を示すフローチャートである。図１４において、図５と同じステップには同一符号を付し、それらの説明は省略する。

ステップＳ３１において、方位角誤差算出部１４は、ステップＳ１６で算出した第１の方位角誤差が予め定められた軸ずれ許容角度Δθｔｈ未満であるか否かを判定する。

ステップＳ３１の判定の結果、第１の方位角誤差が軸ずれ許容角度Δθｔｈ未満ではない場合、すなわち、第１の方位角誤差が軸ずれ許容角度Δθｔｈ以上である場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、フローは、ステップＳ２０へ進む。

一方、ステップＳ３１の判定の結果、第１の方位角誤差が軸ずれ許容角度Δθｔｈ未満である場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、方位角誤差算出部１４は、第１の方位角誤差を方位角誤差記憶部１８に記憶させる。そして、アンテナ特性の変化による方位角誤差の検出処理に移行する。すなわち、フローは、ステップＳ２１へ進む。

また、ステップＳ３２において、方位角誤差比較部１９は、方位角誤差記憶部１８から第１の方位角誤差を読み出し、方位角誤差比較部１９は、ステップＳ２３で算出した第２の方位角誤差と第１の方位角誤差との差を求め、その差の絶対値が予め定められた基準値未満であるか否かを判定する。

ステップＳ３２の判定の結果、絶対値が基準値未満である場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、方位角誤差比較部１９は、レーダ装置２００においてアンテナ特性の変化が発生していないと判定する。この場合、一連の処理は終了する。

ステップＳ３２の判定の結果、絶対値が基準値未満ではない場合、すなわち、絶対値が基準値以上である場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、方位角誤差比較部１９は、レーダ装置２００においてアンテナ特性の変化が発生していると判定し、第２の方位角誤差をテーブル更新部１６へ出力する。

以上、レーダ装置２００の動作例について説明した。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。

本発明は、移動体に搭載されるレーダ装置に好適である。

１、１００、２００ レーダ装置
２ 車両制御装置
３ 撮像装置
１０ 信号送受信部
１１ 物標検出部
１２ 算出値記憶部
１３ 物標情報生成部
１４ 方位角誤差算出部
１５ 補正値記憶部
１６ テーブル更新部
１７ テーブル記憶部
１８ 方位角誤差記憶部
１９ 方位角誤差比較部

Claims (12)

1. 移動体の周辺をレーダ信号により走査するレーダ装置であって、
   予め定められたアンテナ間の位相差と方位角との対応関係と、前記レーダ信号の走査のときに観測されたアンテナ間の位相差とに基づいて、前記移動体の周辺に存在する物標の反射点の方位角を検出する検出部と、
   検出された方位角の値に基づいて、前記レーダ信号の走査範囲のうち、アンテナ間の位相差がゼロとなる中心軸を含む第１の範囲以外の第２の範囲に存在する反射点を選択し、選択した反射点の方位角の値と、該選択した反射点の方位角の真値とに基づいて第２の方位角誤差を算出する算出部と、
   前記観測されたアンテナ間の位相差と、前記第２の方位角誤差とに基づいて、前記対応関係を補正する補正部と、
   を備える、レーダ装置。
2. 前記補正部は、
   前記観測されたアンテナ間の位相差と、前記第２の方位角誤差とに基づいて、前記対応関係を示すテーブルを更新する、
   請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記算出部は、
   前記検出された方位角の値に基づいて、前記走査範囲のうち前記第１の範囲に存在する反射点を選択し、
   選択した反射点の方位角の値と、該選択した反射点の方位角の真値とに基づいて、第１の方位角誤差を算出する、
   請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 前記検出部は、
   前記検出された方位角の値に所定の補正値を加え、
   前記算出部は、
   前記所定の補正値が加えられた値に基づいて、前記第１の範囲に存在する反射点、または、前記第２の範囲に存在する反射点を選択する、
   請求項３に記載のレーダ装置。
5. 前記算出部は、
   前記第１の方位角誤差が予め定められた基準値未満である場合、前記第２の範囲に存在する反射点の選択を行い、
   前記第１の方位角誤差が予め定められた基準値以上である場合、前記所定の補正値と前記第１の方位角誤差とに基づいて新たな補正値を設定する、
   請求項４に記載のレーダ装置。
6. 前記算出部は、
   前記新たな補正値の絶対値が予め定められた軸ずれ許容角度以上である場合、前記移動体の乗員に対して警告を行う、または、前記レーダ信号の走査を停止させる、
   請求項５に記載のレーダ装置。
7. 前記補正部は、
   前記第２の方位角誤差が予め定められた基準値以上である場合、前記テーブルを更新する、
   請求項４から６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
8. 前記算出部は、
   前記第１の方位角誤差が予め定められた軸ずれ許容角度未満である場合、前記第２の範囲に存在する反射点の選択を行い、
   前記第１の方位角誤差が予め定められた軸ずれ許容角度以上である場合、前記移動体の乗員に対して警告を行う、または、前記レーダ信号の走査を停止させる、
   請求項３に記載のレーダ装置。
9. 前記補正部は、
   前記第２の方位角誤差と前記第１の方位角誤差との差の絶対値が予め定められた基準値以上である場合、前記テーブルを更新する、
   請求項８に記載のレーダ装置。
10. 前記算出部は、
    前記第２の範囲に存在する複数の反射点を選択した場合、選択した複数の反射点毎に前記第２の方位角誤差を算出し、
    前記補正部は、
    前記複数の反射点毎に観測されたアンテナ間の位相差と、前記複数の反射点毎に算出された第２の方位角誤差とに基づいて前記テーブルを更新する、
    請求項２から８のいずれか１項に記載のレーダ装置。
11. 前記算出部は、
    前記走査範囲内に連続的に連なる物標が存在する場合のみ、前記複数の反射点を選択する、
    請求項１０に記載のレーダ装置。
12. 前記算出部は、
    前記移動体の周辺を撮像する撮像装置により抽出された前記真値を前記撮像装置から受け取り、
    前記撮像装置の撮像範囲の中心軸は、前記走査範囲の中心軸と一致しており、
    前記撮像範囲は、前記走査範囲の最大検出方位角の半分の角度に対応する領域を含む、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のレーダ装置。

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