JP2018063130A - Radar device and continuity determination method - Google Patents
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Abstract
Description
開示の実施形態は、レーダ装置および連続性判定方法に関する。 Embodiments disclosed herein relate to a radar apparatus and a continuity determination method.
従来、送信波を送信し物標からの反射波に基づき、物標を検出するレーダ装置が知られている。かかるレーダ装置は、物標からの反射波に基づいて物標との距離および相対速度のデータを含む観測データを導出する処理を所定時間毎に繰り返し行い、今回導出した観測データに対応する物標の中に、前回導出した観測データに対応する物標と同じ物標が存在するか否かを判定する。 Conventionally, a radar device that transmits a transmission wave and detects a target based on a reflected wave from the target is known. Such a radar apparatus repeatedly performs, every predetermined time, processing for deriving observation data including distance and relative velocity data from the target based on the reflected wave from the target, and the target corresponding to the observation data derived this time. It is determined whether or not the same target as the target corresponding to the previously derived observation data exists.
具体的には、レーダ装置は、今回導出される観測データを予測した予測データを算出し、かかる予測データに基づく予測範囲内に、今回導出された観測データが含まれる場合は、前回導出された観測データと今回導出された観測データとが時間的な連続性を有する同じ物標であると判定する(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, the radar apparatus calculates prediction data obtained by predicting the observation data derived this time, and if the observation data derived this time is included within the prediction range based on the prediction data, the radar data was derived last time. The observation data and the observation data derived this time are determined to be the same target having temporal continuity (see, for example, Patent Document 1).
上述したレーダ装置においては、物標の時間的な連続性の判定精度を向上させることが望まれる。 In the radar apparatus described above, it is desired to improve the accuracy of determining the temporal continuity of a target.
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができるレーダ装置および連続性判定方法を提供することを目的とする。 One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a radar apparatus and a continuity determination method that can accurately determine temporal continuity of a target.
実施形態の一態様に係るレーダ装置は、導出部と、予測部と、設定部と、判定部とを備える。前記導出部は、物標による反射波に基づいて前記物標との距離、相対速度および角度のデータのうち少なくとも一つを含む前記物標の観測データを導出する。前記予測部は、前記導出部により導出される観測データを予測した予測データを生成する。前記設定部は、前記予測データに基づいて予測範囲を設定する。前記判定部は、前記導出部によって今回導出された観測データが前記予測範囲内である場合に、前記導出部によって前回導出された観測データと前記今回導出された観測データとが時間的に連続する同一物標の観測データであると判定する。前記設定部は、前記導出部によって過去に導出された観測データの誤差に基づいて前記予測範囲の大きさを決定する決定部を備える。 A radar apparatus according to an aspect of an embodiment includes a derivation unit, a prediction unit, a setting unit, and a determination unit. The deriving unit derives observation data of the target including at least one of distance, relative speed, and angle data with respect to the target based on a reflected wave from the target. The prediction unit generates prediction data obtained by predicting the observation data derived by the deriving unit. The setting unit sets a prediction range based on the prediction data. When the observation data derived this time by the derivation unit is within the prediction range, the determination unit is continuous in time with the observation data previously derived by the derivation unit and the observation data derived this time. It is determined that the observation data is the same target. The setting unit includes a determining unit that determines the size of the prediction range based on an error in observation data derived in the past by the deriving unit.
実施形態の一態様に係るレーダ装置および連続性判定方法によれば、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。 According to the radar device and the continuity determination method according to one aspect of the embodiment, the temporal continuity of a target can be accurately determined.
以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および連続性判定方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a radar apparatus and a continuity determination method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
[1.レーダ装置による物標検出方法]
図1Aは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図1Aに示すように、実施形態に係るレーダ装置1は、自動車などの車両5に搭載されており、前方の物標を検出する。
[1. Target detection method using radar device]
FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a positional relationship between a radar device mounted on a vehicle and a target. As shown in FIG. 1A, a
かかるレーダ装置1は、送信波を送信し物標による送信波の反射波に基づき、レーダ装置1(車両5)と物標との距離、相対速度および角度のデータを含む観測データを導出する処理を所定時間毎に繰り返し行う。なお、以下において、観測データは、距離、相対速度および角度のデータを含むものとして説明するが、観測データは、距離、相対速度および角度のデータのうち少なくともいずれか一つのデータでもよいし、これらのデータ以外のデータを含んでもよい。また、以下において、観測データのうち距離のデータを距離観測データと記載し、観測データのうち相対速度のデータを速度観測データと記載し、観測データのうち角度のデータを角度観測データと記載する場合がある。
The
物標との距離(以下、単に距離と記載する場合がある)は、物標から反射した反射波がレーダ装置1に到達するまでの距離であり、距離観測データは、物標との距離の瞬時値を示すデータである。また、物標との相対速度(以下、単に速度と記載する場合がある)は、物標とレーダ装置1との相対速度であり、速度観測データは、物標との相対速度の瞬時値を示すデータである。また、物標との角度(以下、単に角度と記載する場合がある)は、物標から反射した反射波がレーダ装置1に到達する角度であり、角度観測データは、物標との角度の瞬時値を示すデータである。
The distance to the target (hereinafter sometimes simply referred to as a distance) is the distance until the reflected wave reflected from the target reaches the
図1Aに示す例では、レーダ装置1の検出範囲L内に他車両6が存在しており、かかる他車両6の後端部が物標としてレーダ装置1によって検出される。
In the example illustrated in FIG. 1A, the
レーダ装置1は、前回導出した観測データと同じ物標の観測データが、今回導出した観測データのなかに存在するか否かを判定する。すなわち、レーダ装置1は、前回導出した観測データと今回導出した観測データとの時間的な連続性の有無を判定する。具体的には、レーダ装置1は、今回導出される観測データを予測した予測データを生成する。かかる予測データには、予測された距離、角度および速度のデータが含まれており、レーダ装置1は、距離、角度および速度の予測データに基づいて、距離、角度および速度のそれぞれの予測範囲を設定する。
The
なお、距離の予測データ(以下、距離予測データと記載する場合がある)は、予測される物標との距離の瞬時値を示すデータであり、速度の予測データ(以下、速度予測データと記載する場合がある)は、予測される物標との相対速度の瞬時値を示すデータである。また、角度の予測データ(以下、角度予測データと記載する場合がある)は、予測される物標との角度の瞬時値を示すデータである。 The distance prediction data (hereinafter may be described as distance prediction data) is data indicating the instantaneous value of the distance to the predicted target, and is the speed prediction data (hereinafter referred to as speed prediction data). Is data indicating an instantaneous value of the relative speed with respect to the predicted target. Further, angle prediction data (hereinafter sometimes referred to as angle prediction data) is data indicating an instantaneous value of an angle with a predicted target.
レーダ装置1は、今回導出された観測データのうち距離、角度および速度のそれぞれについて予測範囲内に含まれる観測データを前回導出された観測データと時間的な連続性を有する同じ物標であると判定する連続性判定を行う。
When the
レーダ装置1は、今回導出された観測データのうち距離、角度および速度のそれぞれについて予測範囲内に含まれる観測データが複数ある場合、例えば、観測データによって特定される距離、角度および速度が予測データで特定される距離、角度および速度が最も近い観測データを前回導出された観測データと時間的な連続性を有する同じ物標であると判定する。
When there are a plurality of observation data included in the prediction range for each of the distance, angle, and speed among the observation data derived this time, the
例えば、レーダ装置1は、距離観測データと距離予測データとの差、速度観測データと速度予測データとの差、および、角度観測データと角度予測データとの差にそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの差を加算した結果が最も小さい観測データを前回導出された観測データと時間的な連続性を有する同じ物標であると判定することができる。
For example, the
また、レーダ装置1は、距離、速度および角度の多次元空間において予測データに対するマハラノビス距離を算出し、かかるマハラノビス距離が最も近い観測データを前回導出された観測データと時間的な連続性を有する同じ物標であると判定することができる。
Further, the
ここで、観測データの誤差Δが大きい場合、連続性判定を精度よく行うことができず、物標に対する追従性が低下するおそれがある。そこで、実施形態に係るレーダ装置1は、過去の予測データと過去の観測データとの差に基づいて、予測範囲を変更する。すなわち、レーダ装置1は、過去の距離観測データと過去の距離予測データとの差、過去の速度観測データと過去の速度予測データとの差、および、過去の角度観測データと過去の角度予測データとの差に基づいて、予測範囲を変更する。
Here, when the error Δ of the observation data is large, the continuity determination cannot be performed accurately, and the followability to the target may be deteriorated. Therefore, the
図1Bは、観測データ、予測データおよび予測範囲の変化の一例を示す図である。なお、図1Bに示す例では、理解を容易にするために、距離、角度および速度のデータを含めた3つのパラメータで表現される3次元の観測データ、予測データおよび予測範囲を便宜上1次元の観測データ、予測データおよび予測範囲で表している。 FIG. 1B is a diagram illustrating an example of changes in observation data, prediction data, and a prediction range. In the example shown in FIG. 1B, for easy understanding, the three-dimensional observation data, prediction data, and prediction range represented by three parameters including distance, angle, and velocity data are converted into one-dimensional for convenience. It is expressed by observation data, prediction data, and prediction range.
図1Bに示すように、時刻tn−2において、レーダ装置1は、観測データが予測範囲内になるため、時刻tn−3から時間的に連続する物標であると判定し、時刻tn−2の観測データに基づいて、時刻tn−2の確定データを決定する。例えば、レーダ装置1は、距離、角度および速度のパラメータ毎に、時刻tn−2の観測データと時刻tn−2の予測データとをそれぞれ重み付けして加算し、かかる加算結果を時刻tn−2の確定データとして決定する。
As illustrated in FIG. 1B, at time t n−2 , the
次に、レーダ装置1は、時刻tn−2の確定データに基づいて、時刻tn−1の予測データを算出し、時刻tn−1の予測データから所定範囲を時刻tn−1の予測範囲として設定する。図1Bに示す例では、時刻tn−1の観測データが時刻tn−1の予測範囲内になるため、レーダ装置1は、時刻tn−1の観測データは時刻tn−2から時間的に連続する物標の観測データであると判定し、時刻tn−2の場合と同様に、時刻tn−1の観測データと時刻tn−1の予測データとに基づいて、時刻tn−1の確定データを決定する。
Next, the
同様に、レーダ装置1は、時刻tn−1の確定データに基づいて、時刻tnの予測データを算出し、時刻tnの予測データから所定範囲を時刻tnの予測範囲として設定する。時刻tnの観測データが時刻tnの予測範囲内になるため、レーダ装置1は、時刻tnの観測データは時刻tn−1から時間的に連続する物標であると判定し、時刻tnの観測データと時刻tnの予測データとに基づいて、時刻tn−2の場合と同様に、時刻tnの確定データを決定する。
Similarly, the
ここで、予測範囲の設定方法について説明する。レーダ装置1は、過去の複数の観測データの誤差Δに基づいて、予測範囲の大きさを決定する。例えば、レーダ装置1は、過去の複数の観測データの誤差Δの平均値やばらつきに基づいて、予測範囲の大きさを決定することができる。具体的には、レーダ装置1は、過去の観測データと対応する予測データ(または確定データ)との差を観測データの誤差Δとし、かかる誤差Δの平均値(以下、誤差平均値Δavと記載する)が所定値以上になった場合に、予測範囲の大きさを小さく設定する。
Here, a method for setting the prediction range will be described. The
また、レーダ装置1は、過去の誤差平均値Δavが所定値以上になった場合、観測データの誤差Δのばらつき幅Δwが大きいほど大きい係数を誤差平均値Δavに乗算し、かかる乗算結果が大きいほど予測範囲の大きさを小さく設定することができる。上記ばらつき幅Δwは、観測データの誤差Δの時間的な変動幅であり、例えば、過去の所定時間内における観測データの誤差Δの最大値(正の最大値)と最小値(負の最大値)との差である。かかる観測データの誤差Δの変動は、例えば、レーダ装置1の検出誤差やレーダ装置1の送信波に対する物体の反射点の変動によって生じる。
Further, when the past error average value Δav is equal to or greater than a predetermined value, the
なお、レーダ装置1は、誤差平均値Δavが大きいほど、予測範囲の大きさを小さく設定したり、誤差Δのばらつき幅Δwが大きいほど、予測範囲の大きさを小さく設定したりすることができる。また、レーダ装置1は、物標との距離、角度および速度について予測範囲の縮小率(変更率)を同一にすることができ、また、予測範囲の縮小率を距離、角度および速度のそれぞれで個別に設定することができる。以下、実施形態に係るレーダ装置1の構成例について具体的に説明する。
The
[2.レーダ装置1の構成例]
図2は、実施形態に係るレーダ装置1の構成を示す図である。実施形態に係るレーダ装置1は、例えばミリ波レーダの各種方式のうち、周波数変調した連続波であるFM−CW(Frequency Modulated-Continuous Wave)を用いて、車両5の周辺に存在する物標を検出する。
[2. Configuration example of radar apparatus 1]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
かかるレーダ装置1は、送信部10と、受信部20と、信号処理部30とを備え、車両5の挙動を制御する車両制御装置2と接続される。かかる車両制御装置2は、レーダ装置1による物標の検出結果に基づいて、PCS(Pre-crash Safety System)やAEB(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置1は、車載レーダ装置以外の各種用途(例えば、航空機や船舶の監視等)に用いられてもよい。
The
[2.1.送信部10]
送信部10は、信号生成部11と、発振器12と、送信アンテナ13とを備える。信号生成部11は三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器12に供給する。発振器12は、信号生成部11で生成された変調信号に基づいて、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号STを生成して、送信アンテナ13へ出力する。
[2.1. Transmitter 10]
The
送信アンテナ13は、発振器12からの送信信号STを送信波TWへ変換し、かかる送信波TWを車両5の外部に出力する。送信アンテナ13が出力する送信波TWは、所定の周期で周波数が上下するFM−CWとなる。送信アンテナ13から車両5の前方に送信された送信波TWは、他の車両などの物標で反射されて反射波RWとなる。
The
[2.2.受信部20]
受信部20は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ21と、これら複数の受信アンテナ21に接続された複数の個別受信部22とを備える。各受信アンテナ21は物標からの反射波RWを受信し、かかる反射波RWを受信信号SRへ変換する。各個別受信部22は対応する受信アンテナ21で得られた受信信号SRを処理する。なお、図2に示す受信アンテナ21および個別受信部22の数は、それぞれ4つであるが、3つ以下または5つ以上であってもよい。
[2.2. Receiver 20]
The receiving
各個別受信部22は、増幅器23と、ミキサ24と、A/D(Analog/Digital)変換器25とを備える。受信アンテナ21で受信された反射波RWから得られた受信信号SRは、増幅器23(例えば、ローノイズアンプ)で増幅された後にミキサ24に送られる。ミキサ24は、送信信号STと受信信号SRとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号SBを生成する。
Each
これにより送信信号STの周波数と、受信信号SRの周波数との差となるビート周波数を示すビート信号SBが生成される。ミキサ24で生成されたビート信号SBは、A/D変換器25でデジタルの信号に変換された後に信号処理部30に出力される。
Thereby, a beat signal SB indicating a beat frequency that is a difference between the frequency of the transmission signal ST and the frequency of the reception signal SR is generated. The beat signal SB generated by the
[2.3.信号処理部30]
信号処理部30は、送信制御部31、フーリエ変換部32およびデータ処理部33を備える。かかる信号処理部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置1全体を制御する。
[2.3. Signal processor 30]
The
かかるマイクロコンピュータのCPUがROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部31、フーリエ変換部32およびデータ処理部33として機能する。なお、送信制御部31、フーリエ変換部32およびデータ処理部33は全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
The microcomputer CPU functions as the
[2.3.1.送信制御部31]
送信制御部31は、送信部10の信号生成部11を制御し、信号生成部11から三角波状に電圧が変化する変調信号を発振器12へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号STが発振器12から送信アンテナ13へ出力される。
[2.3.1. Transmission control unit 31]
The
[2.3.2.フーリエ変換部32]
フーリエ変換部32は、複数の個別受信部22のそれぞれから出力されるビート信号SBに対してそれぞれ高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理を行う。これにより、フーリエ変換部32は、複数の個別受信部22のそれぞれから出力されるビート信号SBを周波数スペクトルのデータにそれぞれ変換する。
[2.3.2. Fourier transform unit 32]
The
フーリエ変換部32で変換された周波数スペクトルは、データ処理部33へ出力される。なお、かかる周波数スペクトルのデータには、フーリエ変換部32の周波数分解能に応じた周波数間隔で設定された周波数ビン(BIN)ごとの信号レベルの情報が含まれる。
The frequency spectrum converted by the
[2.3.3.データ処理部33]
データ処理部33は、観測データ導出部34と、連続性判定部35と、フィルタ部36と、出力部37とを備える。かかるデータ処理部33は、フーリエ変換部32で変換された周波数スペクトルのデータに基づいて、物標との距離、速度および角度の観測データを導出し、かかる観測データに応じたターゲット情報を車両制御装置2へ出力する。車両制御装置2は、レーダ装置1から取得したターゲット情報に基づき、車両5の挙動を制御する。
[2.3.3. Data processing unit 33]
The data processing unit 33 includes an observation
[2.3.4.観測データ導出部34]
観測データ導出部34は、フーリエ変換部32で変換された周波数スペクトルのデータに基づき、物標との距離、速度および角度のデータを含む観測データを導出する観測データ導出処理を行う。かかる観測データ導出処理は、観測データ導出部34により所定周期Ts(例えば、1/20秒)毎に繰り返し実行され、導出された観測データが所定周期Ts毎に観測データ導出部34から連続性判定部35へ出力される。
[2.3.4. Observation data deriving unit 34]
The observation
かかる観測データ導出部34は、ピーク抽出部41と、角度推定部42と、ペアリング部43とを備える。ピーク抽出部41は、フーリエ変換部32で変換された周波数スペクトルにおいて、所定の信号レベルを超えるピークを、送信信号STの周波数が上昇するアップ区間と、送信信号STの周波数が下降するダウン区間とのそれぞれの区間で抽出する。以下、このように抽出される周波数を「ピーク周波数」という。
The observation
同一の物標からの反射波RWは4つの受信アンテナ21で受信されるため、4つのビート信号SBの周波数スペクトルの相互間において、抽出されるピーク周波数は同一となる。また、同一周波数ビンの異なる角度に複数の物標が存在する場合は、周波数スペクトルにおける1つのピーク周波数の信号に、それら複数の物標についての情報が含まれる。
Since the reflected waves RW from the same target are received by the four receiving
なお、4つの受信アンテナ21の位置は互いに異なるため、4つの受信アンテナ21で受信される反射波RWの位相は互いに異なる。このため、同一周波数ビンとなる受信信号SRの位相情報は、受信アンテナ21毎に異なっている。
Since the positions of the four receiving
角度推定部42は、アップ区間およびダウン区間それぞれについて、所定の角度演算処理により、1つのピーク周波数の信号から、同一周波数ビンに存在する複数の物標についての情報を分離し、それら複数の物標それぞれの角度を推定する。角度推定部42は、4つのビート信号SBの全ての周波数スペクトルにおいて各ピーク周波数に対応する同一周波数ビンの信号(以下、ピーク信号と記載する)に注目し、それらピーク信号の位相情報に基づいて物標の角度を推定する。なお、以下において、観測データ導出部34によって推定された物標の角度を「ピーク角度」と記載し、かかるピーク角度の信号パワーを「角度パワー」と記載する。
The
角度推定部42は、このようなピーク角度の導出を、アップ区間およびダウン区間の周波数スペクトルにおける全てのピーク周波数に関して行う。なお、角度推定部42における角度の推定は、例えば、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)、DBF(Digital Beam Forming)、または、MUSIC(Multiple Signal Classification)などの所定の角度推定方式を用いて行われる。これにより、角度推定部42は、1つの周波数の信号から、複数のピーク角度、および、これらピーク角度それぞれの信号のパワーを推定することができる。
The
以上の処理により、ピーク抽出部41および角度推定部42は、アップ区間およびダウン区間それぞれにおける、車両5の前方に存在する複数の物標それぞれに対応するピークデータを導出する。ピークデータは、上述したピーク周波数、ピーク角度、ピーク角度の信号のパワー(以下、角度パワーと記載する)等のデータを含む。
Through the above processing, the peak extraction unit 41 and the
ペアリング部43は、角度推定部42により算出されたアップ区間のピーク角度および角度パワーと、ダウン区間のピーク角度および角度パワーとの一致度合い等に基づき、アップ区間のピークおよびダウン区間のピークを対応づけるペアリングを行う。
The
例えば、ペアリング部43は、アップ区間およびダウン期間それぞれのピークの角度推定結果のうち、ピーク角度および角度パワーが所定範囲内で近いピークをペアリングする。例えば、ペアリング部43は、アップ区間およびダウン期間それぞれの周波数ピークのピーク角度および角度パワーを用いて、マハラノビス距離を算出し、マハラノビス距離が最小値となるアップ区間のピークとダウン期間のピークとを対応付ける。なお、マハラノビス距離の算出は、周知技術を用いることができる。
For example, the
このように、ペアリング部43は、同一の物標に関するピーク同士を対応付ける。これにより、ペアリング部43は、車両5の前方に存在する複数の物標それぞれに係る観測データを導出する。かかる観測データは、2つのピークを対応付けて得られるため、「ペアデータ」とも呼ばれる。
In this way, the
ペアリング部43は、ペアリングしたアップ区間およびダウン期間のピークから、車両5(レーダ装置1)に対する各物標の速度および距離の瞬時値を示すデータを観測データとして導出する。例えば、ペアリング部43は、観測データ(ペアデータ)の元となるアップ区間およびダウン区間の2つのピークデータのピーク周波数の差から速度を導出し、これら2つのピークデータのピーク周波数の和から距離を導出することができる。また、ペアリング部43は、観測データ(ペアデータ)の元となるアップ区間およびダウン区間の2つのピークデータのピーク角度の平均値から車両5(レーダ装置1)に対する各物標の角度の瞬時値を示すデータを観測データとして導出する。
The
ペアリング部43は、距離観測データzr(t)、速度観測データzv(t)および角度観測データza(t)を含む物標毎の観測データZ(t)を連続性判定部35へ出力する。距離観測データzr(t)、速度観測データzv(t)および角度観測データza(t)は、物標に対する縦距離、速度および角度の時刻tにおける瞬時値を示すデータである。tは、演算時刻を示し、以下において、最新の演算時刻をtnとし、前回の演算時刻をtn−1と表現している。
The
[2.3.5.連続性判定部35]
連続性判定部35は、過去に導出された観測データと、新たに導出された観測データとの時間的な連続性を判定する。かかる連続性判定部35は、予測部51と、設定部52と、判定部53とを備える。
[2.3.5. Continuity determination unit 35]
The
[2.3.5.1.予測部51]
予測部51は、過去にフィルタ部36によってフィルタリングされたフィルタリング後の観測データ(以下、確定データF(t)と記載する)に基づいて、物標毎に新たに導出される観測データZ(t)を予測した結果である予測データP(t)を生成する。
[2.3.5.1. Prediction unit 51]
The
なお、予測データP(t)には、物標に対する距離、速度および角度の予測データである距離予測データpr(t)、速度予測データpv(t)および角度予測データpa(t)が含まれる。また、確定データF(t)には、物標に対する距離、速度および角度の確定データである距離確定データfr(t)、速度確定データfv(t)および角度確定データfa(t)が含まれる。かかる確定データF(t)が物標との距離、速度および角度の情報として、レーダ装置1から車両制御装置2へ出力される。
Note that the prediction data P (t) includes distance prediction data pr (t), speed prediction data pv (t), and angle prediction data pa (t), which are prediction data of distance, speed, and angle with respect to the target. . Further, the fixed data F (t) includes distance fixed data fr (t), speed fixed data fv (t) and angle fixed data fa (t) which are fixed data of distance, speed and angle with respect to the target. . The determined data F (t) is output from the
記憶部60には、過去の観測データZ(t)や過去の確定データF(t)が記憶されており、予測部51は、記憶部60に記憶された過去の確定データF(t)に基づき、予測データP(t)を生成する。図3は、記憶部60に記憶される過去の観測データZ(t)や過去の確定データF(t)を含むデータテーブルの一例を示す図である。かかるデータテーブルは、例えば、フィルタ部36によって記憶部60に記憶される。
The storage unit 60 stores past observation data Z (t) and past confirmed data F (t), and the
図3に示すデータテーブルは、所定周期Ts毎の観測データZ(t)や確定データF(t)が物標ID毎に関連付けられている。例えば、物標ID「0001」の物標の各時刻tn−M〜時刻tn−1における観測データZ(tn−M)〜Z(tn−1)や確定データF(tn−M)〜F(tn−1)がデータテーブルに設定されている。 In the data table shown in FIG. 3, observation data Z (t) and fixed data F (t) for each predetermined period Ts are associated with each target ID. For example, the observation data Z (t n−M ) to Z (t n−1 ) and the fixed data F (t n− ) of the target with the target ID “0001” at each time t n−M to time t n−1 . M ) to F (t n-1 ) are set in the data table.
観測データZ(tn−M)〜Z(tn−1)には、距離観測データzr(tn−M)〜zr(tn−1)、速度観測データzv(tn−M)〜zv(tn−1)および角度観測データza(tn−M)〜za(tn−1)が含まれる。また、確定データF(tn−M)〜F(tn−1)には、距離確定データfr(tn−M)〜fr(tn−1)、速度確定データfv(tn−M)〜fv(tn−1)および角度確定データfa(tn−M)〜fa(tn−1)が含まれる。 The observation data Z (t n−M ) to Z (t n−1 ) include distance observation data zr (t n− M ) to zr (t n−1 ), velocity observation data zv (t n−M ) to zv (t n-1 ) and angle observation data za (t n-M ) to za (t n-1 ) are included. Further, the final data F (t n−M ) to F (t n−1 ) include distance final data fr (t n−M ) to fr (t n−1 ) and speed final data fv (t n−M). ) To fv (t n−1 ) and angle determination data fa (t n−M ) to fa (t n−1 ).
予測部51は、各物標の推移から状態推定演算を行って、各物標IDの物標に対する予測データP(t)を生成する。例えば、各物標の状態推移から各物標の運動モデルを定義し、かかる運動モデルを使用した追尾フィルタによって、各物標IDの物標に対する予測データP(t)を生成することができる。予測部51は、各物標の状態推移を例えば、記憶部60に記憶された過去の確定データF(t)に基づいて判定することができる。
The
予測部51で使用可能な運動モデルには、例えば、等加速度直線運動モデル、等速直線運動モデルおよび蛇行運動モデルなどがあり、予測部51で使用可能な追尾フィルタには、カルマンフィルタ、ベイズフィルタ、パーティクルフィルタなどがある。以下においては、等加速度直線運動モデルを使用したパーティクルフィルタを例に挙げて説明するが、かかる例に限定されるものではない。例えば、等速直線運動モデルを使用したパーティクルフィルタや、等加速度直線運動モデルを使用したカルマンフィルタを用いてもよい。
Examples of motion models that can be used in the
予測部51は、等加速度直線運動モデルを使用したパーティクルフィルタによって、各物標IDの物標に対する予測データを生成する。かかるパーティクルフィルタは、線形運動または非線形運動に対して追従特性が高い一般化されたトラッキングモデルの一つである。
The
予測部51は、例えば、過去の確定データF(tn−M)〜F(tn−1)から、過去の物標の縦距離、横距離、縦速度、横速度、縦加速度、横加速度を演算する。ここで、縦距離、縦速度および縦加速度は、車両進行方向に関するパラメータであり、横距離、横速度および横加速度は、車幅方向に関するパラメータである。そして、予測部51は、各物標の過去(例えば、前回)の縦距離、横距離、縦速度、横速度、縦加速度、横加速度を状態変数として、例えば、下記式(1)の演算によって、各物標の今回の縦距離、横距離、縦速度、横速度、縦加速度、横加速度を推定する。
なお、上記式(1)において、x(tn)は今回の物標の状態を示し、x(tn−1)は前回の物標の状態を示し、F(・)は、物標の動きを表す関数である。なお、u(tn)は、モデリングの雑音を示す。 In the above formula (1), x (t n ) indicates the current target state, x (t n-1 ) indicates the previous target state, and F (•) indicates the target state. It is a function that represents movement. U (t n ) represents modeling noise.
ここで、非線形運動を考慮した観測モデルを下記式(2)に示すように定義する。下記式(2)において、H(・)は、今回の縦距離、横距離、縦速度、横速度、縦加速度、横加速度の予測データから今回のデータz(tn)へ変換する関数である。n(tn)は、観測雑音であり、ガウス分布に従う。
予測部51は、上記式(2)に基づき、今回の観測データz(tn)の予測データである予測データP(tn)を演算する。すなわち、予測部51は、H(x(tn))+n(tn)=p(tn)とした演算を行うことで、予測データP(tn)を求める。かかる予測データP(tn)には、距離予測データpr(tn)、速度予測データpv(tn)、角度予測データpa(tn)が含まれる。
The
なお、予測部51による予測データP(tn)の演算方法は上述した例に限定されない。例えば、物標の速度が等速であり、横距離が変化しないような場合、予測部51は、下記式(3)〜(5)の演算によって、距離予測データpr(tn)、速度予測データpv(tn)、角度予測データpa(tn)を含む予測データP(tn)を求めることもできる。また、予測部51は、他の周知の推定方法によって、予測データP(tn)を求めることもできる。
[2.3.5.2.設定部52]
設定部52は、予測データP(tn)と観測データZ(t)の誤差Δ(t)とに基づいて予測範囲A(tn)を設定する。例えば、設定部52は、過去の観測データZ(t)の誤差Δ(t)に基づいて、予測範囲A(tn)の大きさを決定し、予測データP(tn)に基づいて予測範囲A(tn)の配置を決定する。
[2.3.5.2. Setting unit 52]
The setting
図4は、設定部52の構成の一例を示す図である。図4に示すように、設定部52は、誤差平均値演算部55と、ばらつき幅演算部56と、範囲決定部57(決定部の一例)とを備える。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
誤差平均値演算部55は、距離分散値sqrBr(tn−1)を下記式(6)の演算によって求めることができる。下記式(6)において、mは、1〜M−1までの整数であり、zr(tn−m−1)は前回よりも過去の距離観測データであり、fr(tn−m−1)は前回よりも過去の距離確定データである。また、zr(tn−1)は前回の距離観測データであり、fr(tn−1)は前回の距離確定データである。
誤差平均値演算部55は、距離誤差平均値Br(tn−1)を、下記式(7)の演算によって求めることができる。距離誤差平均値Br(tn−1)は、距離確定データfr(t)に対する距離データzr(t)の誤差Δr(t)の平均値である。距離確定データfr(t)は、真値として推定された値であり、したがって、距離誤差平均値Br(tn−1)は、距離データの真値に対する誤差平均値ということができる。
なお、上記式(7)は、下記式(8)のように表すことができる。下記式(8)において、sqrBr(tn−2)は、前回算出された距離分散値である。したがって、誤差平均値演算部55は、前回の距離分散値sqrBr(tn−2)を記憶しておくことで、距離誤差平均値Br(tn−1)の演算を迅速に行うことができる。このことは、後述する速度誤差平均値Bv(tn−1)および角度誤差平均値Ba(tn−1)についても同様である。
同様に、誤差平均値演算部55は、速度誤差平均値Bv(tn−1)を演算する。速度誤差平均値Bv(tn−1)は、速度確定データfv(t)に対する速度観測データzv(t)の誤差Δv(t)の平均値である。速度確定データfv(t)は、真値として推定された値であり、したがって、速度誤差平均値Bv(tn−1)は、速度観測データzv(t)の真値に対する誤差平均値ということができる。
Similarly, the average error
具体的には、誤差平均値演算部55は、速度誤差平均値Bv(tn−1)を下記式(9)の演算によって求めることができる。下記式(9)において、zv(tn−m−1)は前回よりも過去の速度確定データであり、fv(tn−m−1)は前回よりも過去の速度予測データであり、zv(tn−1)は前回の速度確定データであり、fv(tn−1)は前回の速度予測データである。
同様に、誤差平均値演算部55は、角度誤差平均値Ba(tn−1)を演算する。角度誤差平均値Ba(tn−1)は、角度確定データfa(t)に対する角度観測データza(t)の誤差Δa(t)の平均値である。角度確定データfa(t)は、真値として推定された値であり、したがって、角度誤差平均値Ba(tn−1)は、角度観測データza(t)の真値に対する誤差平均値ということができる。
Similarly, the average error
具体的には、誤差平均値演算部55は、角度誤差平均値Ba(tn−1)を下記式(10)の演算によって求めることができる。下記式(10)において、za(tn−m−1)は前回よりも過去の角度観測データであり、fa(tn−m−1)は前回よりも過去の角度確定データであり、za(tn−1)は前回の角度観測データであり、fa(tn−1)は前回の角度確定データである。
また、ばらつき幅演算部56は、距離観測データzr(t)の誤差Δr(t)のばらつき幅ΔR、速度観測データzv(t)の誤差Δv(t)のばらつき幅ΔV、および、角度観測データza(t)の誤差Δa(t)のばらつき幅ΔAを検出する。ここで、ばらつき幅ΔR、ΔV、ΔAについて説明する。図5は、距離観測データzr(t)、速度観測データzv(t)および角度データza(t)それぞれの誤差のばらつき幅ΔR、ΔV、ΔAの一例を示す図である。 The variation width calculation unit 56 also includes the variation width ΔR of the error Δr (t) of the distance observation data zr (t), the variation width ΔV of the error Δv (t) of the speed observation data zv (t), and the angle observation data. A variation width ΔA of the error Δa (t) of za (t) is detected. Here, the variation widths ΔR, ΔV, and ΔA will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of error variation widths ΔR, ΔV, and ΔA of distance observation data zr (t), velocity observation data zv (t), and angle data za (t).
図5に示すように、ばらつき幅ΔRは、距離観測データzr(t)の誤差Δr(t)のうち正の誤差の最大値rmaxpと負の誤差の最大値rmaxnとの差である。なお、距離観測データzr(t)の誤差Δr(t)は、距離観測データzr(t)と距離確定データfr(t)との差であり、例えば、Δr(tn−1)=zr(tn−1)−fr(tn−1)である。 As shown in FIG. 5, the variation width ΔR is a difference between the maximum positive value rmaxp and the negative maximum value rmaxn of the error Δr (t) of the distance observation data zr (t). The error Δr (t) of the distance observation data zr (t) is the difference between the distance observation data zr (t) and the distance determination data fr (t). For example, Δr (t n−1 ) = zr ( tn -1 ) -fr (tn -1 ).
同様に、ばらつき幅ΔVは、速度観測データzv(t)の誤差Δv(t)のうち正の誤差の最大値vmaxpと負の誤差の最大値vmaxnとの差であり、速度観測データzv(t)の誤差Δv(t)は、速度観測データzv(t)と速度確定データfv(t)との差である。例えば、Δv(tn−1)=zv(tn−1)−fv(tn−1)である。 Similarly, the variation width ΔV is a difference between the maximum positive error value vmaxp and the negative maximum error value vmaxn of the error Δv (t) of the speed observation data zv (t), and the speed observation data zv (t ) Error Δv (t) is a difference between the speed observation data zv (t) and the speed determination data fv (t). For example, Δv (t n−1 ) = zv (t n−1 ) −fv (t n−1 ).
同様に、ばらつき幅ΔAは、角度観測データza(t)の誤差Δa(t)のうち正の誤差の最大値amaxpと負の誤差の最大値amaxnとの差であり、角度観測データza(t)の誤差Δa(t)は、角度観測データza(t)と角度確定データfa(t)との差である。例えば、Δa(tn−1)=za(tn−1)−fa(tn−1)である。 Similarly, the variation width ΔA is the difference between the maximum positive error value amaxp and the maximum negative error value amaxn of the error Δa (t) of the angle observation data za (t), and the angle observation data za (t ) Error Δa (t) is a difference between the angle observation data za (t) and the angle determination data fa (t). For example, Δa (t n−1 ) = za (t n−1 ) −fa (t n−1 ).
距離観測データzr(t)の誤差Δr(t)、速度観測データzv(t)の誤差Δv(t、および、角度観測データza(t)の誤差Δa(t)は、観測データ導出部34による観測データZ(t)の導出精度や物体の反射点の変化などによって生じる。例えば、前方を走行する他車両が自車線にカットインした場合、すなわち、隣接車線を走行する前方の他車両が、自車両(車両5)が走行する自車線に急に割り込んできた場合、他車両は比較的速い速度で横方向(隣接車線から自車線への方向)に移動する。
The error Δr (t) of the distance observation data zr (t), the error Δv (t) of the velocity observation data zv (t), and the error Δa (t) of the angle observation data za (t) are obtained by the observation
そして、他車両の形状には一般的に曲面や凹凸が含まれていることから、他車両の横方向の移動に伴って、レーダ装置1からの送信波TWに対する他車両の反射点が相対的に大きく変動する。そのため、隣接車線を走行する前方の他車両が、自車両が走行する自車線に急に割り込んできた場合において、時間的な連続性がとれたとしても、図5に示すように、観測データの誤差の時間的な変動であるばらつき(特に、角度観測データza(t)の誤差Δa(t)のばらつき)が大きくなっている。
Since the shape of the other vehicle generally includes a curved surface or unevenness, the reflection point of the other vehicle relative to the transmission wave TW from the
なお、図5に示す例では前方を走行する他車両が自車線にカットインした場合における観測データの誤差のばらつきを示しているが、例えば、他車両が自車両より遠い場合には、速度観測データzv(1)の誤差Δv(t)のばらつきや距離観測データzr(t)の誤差Δr(t)のばらつきが、角度観測データza(t)の誤差Δa(t)のばらつきよりも大きくなる場合もある。 Note that the example shown in FIG. 5 shows the variation in the observation data error when another vehicle traveling ahead cuts into the own lane. For example, when the other vehicle is far from the own vehicle, the speed observation is performed. The variation of the error Δv (t) of the data zv (1) and the variation of the error Δr (t) of the distance observation data zr (t) are larger than the variation of the error Δa (t) of the angle observation data za (t). In some cases.
図4に戻って、設定部52の説明を続ける。設定部52の範囲決定部57は、誤差平均値演算部55による演算結果と、ばらつき幅演算部56による演算結果とに基づいて、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)を決定する。
Returning to FIG. 4, the description of the
範囲決定部57は、距離誤差平均値Br(tn−1)と距離誤差平均値閾値Thrとを比較し、速度誤差平均値Bv(tn−1)と速度誤差平均値閾値Thvとを比較し、角度誤差平均値Ba(tn−1)と角度誤差平均値閾値Thaとを比較する。
The
そして、範囲決定部57は、Br(tn−1)>Thr、Bv(tn−1)>Thv、および、Ba(tn−1)>Thaである場合、ばらつき幅ΔRに応じた係数Kr、ばらつき幅ΔVに応じた係数Kv、および、ばらつき幅ΔAに応じた係数Kaを決定する。範囲決定部57は、決定した係数Kr、Kv、Kaを用いて、スコアC(tn−1)を下記式(11)の演算によって求める。
範囲決定部57は、スコアC(tn−1)に基づいて、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)の大きさを決定する。これにより、距離、速度および角度の誤差平均値やばらつき幅に応じた大きさの距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)を設定することができる。
The
例えば、設定部52は、ばらつき幅ΔRとばらつき閾値ΔThrとを比較し、ばらつき幅ΔVとばらつき閾値ΔThvとを比較し、ばらつき幅ΔAとばらつき閾値ΔThaとを比較する。そして、設定部52は、ΔR≦ΔThrの場合、係数Krを小さい値(例えば、0.1)とし、ΔR>ΔThrである場合、係数Krを大きい値(例えば、1)とする。
For example, the setting
同様に、設定部52は、ΔV≦ΔThvの場合、係数Kvを小さい値(例えば、0.1)とし、ΔV>ΔThvである場合、係数Kvを大きい値(例えば、1)とする。また、設定部52は、ΔA≦ΔThaの場合、係数Kaを小さい値(例えば、0.1)とし、ΔA>ΔThaである場合、係数Kaを大きい値(例えば、1)とする。
Similarly, the setting
そして、設定部52は、スコアC(tn−1)が小さいほど、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)の大きさがそれぞれ小さくなるように予測範囲Ar(tn)、Av(tn)、Aa(tn)を決定することができる。
The setting
また、設定部52は、ばらつき幅ΔRが大きいほど係数Krを大きくし、ばらつき幅ΔVが大きいほど係数Kvを大きくし、ばらつき幅ΔAが大きいほど係数Kaを大きくする。そして、設定部52は、スコアC(tn−1)が大きいほど、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)の大きさがそれぞれ小さくなるように予測範囲Ar(tn)、Av(tn)、Aa(tn)を決定することもできる。
The setting
範囲決定部57は、予測範囲Ar(tn)、Av(tn)、Aa(tn)の大きさを決定した後、予測データP(tn)に基づいて、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)の配置を決定する。
The
例えば、範囲決定部57は、距離予測範囲Ar(tn)の中心値が距離予測データpr(tn)と一致するように、距離予測範囲Ar(tn)の配置を決定する。同様に、範囲決定部57は、速度予測範囲Av(tn)の中心値が速度予測データpv(tn)と一致するように速度予測範囲Av(tn)の配置を決定する。また、範囲決定部57は、角度予測範囲Aa(tn)の中心値が角度予測データpa(tn)と一致するように角度予測範囲Aa(tn)の配置を決定する。
For example, the
なお、範囲決定部57は、距離予測範囲Ar(tn)の中心値からずれた値が距離予測データpr(tn)と一致するように、距離予測範囲Ar(tn)の配置を決定することもできる。このことは、速度予測範囲Av(tn)や角度予測範囲Aa(tn)についても同様である。
The
また、範囲決定部57による予測範囲A(t)の設定方法は、上述した例に限定されず、範囲決定部57は、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)のそれぞれの大きさを個別に変更することもできる。
The method of setting the prediction range A (t) by the
例えば、範囲決定部57は、Br(tn−1)>Thrの場合に、ばらつき幅ΔRが大きいほど距離予測範囲Ar(tn)を小さくすることができる。同様に、範囲決定部57は、Bv(tn−1)>Thvの場合に、ばらつき幅ΔVが大きいほど速度予測範囲Av(tn)を小さくし、Ba(tn−1)>Thaの場合に、ばらつき幅ΔAが大きいほど角度予測範囲Aa(tn)を小さくすることができる。
For example, the
また、範囲決定部57は、距離誤差平均値Br(tn−1)が大きいほど距離予測範囲Ar(tn)を連続的または段階的に小さくすることができる。同様に、範囲決定部57は、速度誤差平均値Bv(tn−1)が大きいほど速度予測範囲Av(tn)を連続的または段階的に小さくし、角度誤差平均値Ba(tn−1)が大きいほど角度予測範囲Aa(tn)を連続的または段階的に小さくすることもできる。
Moreover, the
また、範囲決定部57は、距離誤差平均値Br(tn−1)とばらつき幅ΔRとにそれぞれ重み付けを行った値CR(=k1×Br(tn−1)+k2×ΔR)が大きいほど距離予測範囲Ar(tn)を連続的または段階的に小さくすることができる。この重み付けは、ばらつき幅ΔRが大きいほど重み付けの係数を大きくすることで、重み付けを行った値CRの値も大きくなる。
In addition, the
同様に、範囲決定部57は、速度誤差平均値Bv(tn−1)とばらつき幅ΔVとにそれぞれ重み付けを行った値CVに基づいて速度予測範囲Av(tn)を変更することができる。また、範囲決定部57は、角度誤差平均値Ba(tn−1)とばらつき幅ΔAとにそれぞれ重み付けを行った値CAに基づいて角度予測範囲Aa(tn)を変更することができる。
Similarly, the
また、設定部52は、観測データZの誤差Δのばらつきに偏りがある場合、かかる誤差Δが相対的に少ない範囲を予測範囲A(tn)から除外することで予測範囲A(tn)を小さくすることもできる。
Further, when the variation of the error Δ of the observation data Z is biased, the setting
なお、範囲決定部57は、観測データZ(t)の誤差を確定データF(t)に対する観測データZ(t)の差として予測範囲A(t)を設定する例を説明したが、かかる例に限定されない。例えば、範囲決定部57は、観測データZ(t)の誤差を予測データP(t)に対する観測データZ(t)の差として予測範囲A(t)を設定することもできる。
In addition, although the
この場合、範囲決定部57は、距離確定データfr(t)、速度確定データfv(t)および角度確定データfa(t)を、距離予測データpr(t)、速度予測データpv(t)および角度予測データpa(t)に置き換えて上述した処理を行うことができる。
In this case, the
例えば、範囲決定部57は、zr(t)−fr(t)、zv(t)−fv(t)、za(t)−fa(t)をzr(t)−pr(t)、zv(t)−pv(t)、za(t)−pa(t)に置き換える。そして、範囲決定部57は、上記式(6)〜(11)の演算を行って、距離誤差平均値Br(tn−1)、速度誤差平均値Bv(tn−1)および角度誤差平均値Ba(tn−1)を求めることができる。
For example, the
また、範囲決定部57は、Δr(tn−1)=zr(tn−1)−pr(tn−1)とし、Δv(tn−1)=zv(tn−1)−pv(tn−1)とし、Δa(tn−1)=za(tn−1)−pa(tn−1)とすることができる。これにより、ばらつき幅ΔR、ΔV、ΔAを求めることができる。
The
そして、範囲決定部57は、Br(tn−1)>Thr、Bv(tn−1)>Thv、および、Ba(tn−1)>Thaである場合、上記式(11)の演算を行って、スコアC(tn−1)を求める。範囲決定部57は、スコアC(tn−1)に応じた予測範囲Ar(tn)、Av(tn)、Aa(tn)を決定する。
The
また、範囲決定部57は、観測データZ(t)の誤差を予測データP(t)に対する観測データZ(t)の差とした場合も同様に、距離予測範囲Ar(tn)、速度予測範囲Av(tn)および角度予測範囲Aa(tn)のそれぞれの大きさを個別に変更することもできる。
Similarly, the
[2.3.5.3.判定部53]
図2に示す判定部53は、前回導出された観測データZ(tn−1)と、今回導出された観測データZ(tn)とが同一の物標か否かを判定する。判定部53は、観測データZ(tn)と予測範囲A(tn)とに基づき、今回の観測データZ(tn)が過去の観測データZ(tn−1)と同一物標であるか否かを判定する。
[2.3.5.3. Determination unit 53]
Determination unit 53 shown in FIG. 2 determines the observed data Z the previously derived (t n-1), this derived observation data Z and (t n) is whether the same target object. Based on the observation data Z (t n ) and the prediction range A (t n ), the determination unit 53 determines that the current observation data Z (t n ) is the same target as the past observation data Z (t n−1 ). It is determined whether or not there is.
例えば、判定部53は、各物標の予測範囲A(tn)内に観測データZ(tn)が存在するか否かを判定する。そして、予測範囲A(tn)内に存在する観測データZ(tn)のうち、予測データP(tn)に最も近い観測データZ(tn)を前回導出された観測データZ(tn−1)と時間的に連続する観測データZ(tn)であると判定する。 For example, the determination unit 53 determines whether or not the observation data Z (t n ) exists within the prediction range A (t n ) of each target. Then, the prediction range A (t n) of the observed data Z (t n) present in the predicted data P (t n) to the closest observation data Z (t n) is the last derived the observed data Z (t n-1 ) is determined to be observation data Z (t n ) continuous in time.
例えば、判定部53は、距離データzr(tn)、速度データzv(tn)および角度データza(tn)と、距離予測データpr(tn)、速度予測データpv(tn)および角度予測データpa(tn)とを用いて、予測データP(tn)と各観測データZ(tn)との間のマハラノビス距離を算出する。そして、判定部53は、予測データP(tn)とのマハラノビス距離が最も短い観測データZ(tn)を予測データP(tn)に対応する物標の今回の観測データZ(tn)であると判定する。 For example, the determination unit 53 includes distance data zr (t n ), speed data zv (t n ), angle data za (t n ), distance prediction data pr (t n ), speed prediction data pv (t n ) and The Mahalanobis distance between the prediction data P (t n ) and each observation data Z (t n ) is calculated using the angle prediction data pa (t n ). Then, the determination unit 53, prediction data P (t n) the shortest observation data Mahalanobis distance between Z (t n) predicted data P (t n) to the current observation data Z of target object corresponding (t n ).
なお、判定部53は、距離データzr(tn)と距離予測データpr(tn)との差、速度データzv(tn)と速度予測データpv(tn)との差、および、角度データza(tn)と角度予測データpa(tn)との差にそれぞれ重み付けして加算した値が最も小さい観測データZ(tn)を予測データP(tn)に対応する物標の今回の観測データZ(tn)として判定することもできる。 Note that the determination unit 53 determines the difference between the distance data zr (t n ) and the distance prediction data pr (t n ), the difference between the speed data zv (t n ) and the speed prediction data pv (t n ), and the angle. The observation data Z (t n ) having the smallest value obtained by weighting and adding the difference between the data za (t n ) and the angle prediction data pa (t n ) is the target corresponding to the prediction data P (t n ). It can also be determined as the current observation data Z (t n ).
[2.3.6.フィルタ部36]
図2に示すフィルタ部36は、物標の今回の観測データZ(tn)を時間軸方向に平滑化して確定データF(tn)を導出する。例えば、フィルタ部36は、物標の今回の観測データZ(tn)とその予測データP(tn)とにそれぞれ重み付けした結果を加算した値を確定データF(tn)として導出することができる。
[2.3.6. Filter unit 36]
The
例えば、フィルタ部36は、下記式(12)〜(14)の演算によって、確定データF(tn)に含まれる距離確定データfr(tn)、速度確定データfv(tn)および角度確定データfa(tn)を求めることができる。なお、下記式(12)〜(14)において、Cr、Cv、Caは重み付けのための係数であり、例えば、物標の挙動などによって変更される。
図6は、距離予測範囲Ar(t)と、距離予測データpr(t)と、距離データzr(t)と、距離確定データfr(t)との関係の一例を示す図である。図6に示すように、距離データzr(t)と距離予測データpr(t)との関係に基づいて距離確定データfr(t)が決定される。なお、図6では、距離予測範囲Ar(t)内の距離データzr(t)が時間的に連続性がある距離データzrとして判定され、また、誤差Δ(t)の平均値やばらつき幅に基づいて距離予測範囲Ar(t)の大きさが変更されていることを示している。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between the distance prediction range Ar (t), the distance prediction data pr (t), the distance data zr (t), and the distance determination data fr (t). As shown in FIG. 6, distance determination data fr (t) is determined based on the relationship between the distance data zr (t) and the distance prediction data pr (t). In FIG. 6, the distance data zr (t) within the distance prediction range Ar (t) is determined as the distance data zr having temporal continuity, and the average value or variation width of the error Δ (t) is determined. This shows that the size of the distance prediction range Ar (t) is changed.
なお、フィルタ部36は、物標の距離、速度および角度の真値に対するばらつきを抑えることができれば、上述した処理に限定されず、種々の変更が可能である。
Note that the
[2.3.7.出力部37]
出力部37は、各物標の確定データF(tn)を含むターゲット情報を車両制御装置2へ出力する。
[2.3.7. Output unit 37]
The
[3.データ処理部33による処理]
次に、フローチャートを用いて、データ処理部33が実行する処理の流れの一例を説明する。図7は、データ処理部33が実行する処理手順の一例を示すフローチャートであり、繰り返し実行される処理である。
[3. Processing by Data Processing Unit 33]
Next, an example of the flow of processing executed by the data processing unit 33 will be described using a flowchart. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by the data processing unit 33, and is a process that is repeatedly executed.
図7に示すように、データ処理部33の観測データ導出部34は、フーリエ変換部32で変換された周波数スペクトルに基づき、各物標との距離、速度および角度のデータのうち少なくとも一つのデータを含む今回の観測データZ(tn)を導出する(ステップS11)。また、データ処理部33の連続性判定部35は、各物標に対する今回の予測データP(tn)を算出する(ステップS12)。
As shown in FIG. 7, the observation
さらに、連続性判定部35は、各物標の過去の観測データ(例えば、Z(tn−1)〜Z(tn−M−1))の誤差平均値Δav(例えば、距離誤差平均値Br(tn−1)、速度誤差平均値Bv(tn−1)、角度誤差平均値Ba(tn−1))を算出する(ステップS13)。また、連続性判定部35は、各物標の過去の観測データ(例えば、Z(tn−1)〜Z(tn−M−1))のばらつき幅Δw(例えば、ΔR、ΔV、ΔA)を算出する(ステップS14)。
Further, the
連続性判定部35は、各物標の過去の観測データの誤差平均値Δavおよびばらつき幅Δwに基づいて、各物標に対する予測範囲A(tn)の大きさ決定する(ステップS15)。そして、連続性判定部35は、ステップS15において大きさが調整された予測範囲A(tn)が予測データP(tn)と所定関係(例えば予測範囲A(tn)が予測範囲A(tn)の中心値)になるように予測範囲A(tn)を設定する(ステップS16)。なお、ステップS11とステップS12〜S16との順番は逆であってもよい。また、ステップS12〜S14の順番やステップS15、S16の順番は入れ替えてもよい。
The
次に、連続性判定部35は、予測範囲A(tn)に今回の観測データZ(tn)があるか否かを判定する(ステップS17)。連続性判定部35は、予測範囲A(tn)に今回の観測データZ(tn)があると判定した場合(ステップS17、Yes)、予測データP(tn)に最も近い観測データZ(tn)を予測データP(tn)に対応する物標の観測データZ(tn)として判定する(ステップS18)。
Next, the
次に、フィルタ部36は、物標の今回の観測データZ(t)を時間軸方向に平滑化して確定データF(t)を導出する(ステップS19)。そして、連続性判定部35は、前回検出された物標の全ての予測範囲A(tn)に対するステップS17、S18の処理を終了したか否かを判定する(ステップS20)。
Next, the
全ての予測範囲A(tn)に対する処理が終了していないと判定した場合(ステップS20;No)、連続性判定部35は、残りの予測範囲A(tn)に対する処理を行うために、ステップS17に戻る。一方、連続性判定部35は、予測範囲A(tn)に今回の観測データZ(tn)がないと判定した場合(ステップS17;No)、または、全ての予測範囲A(tn)に対する処理が終了したと判定した場合(ステップS20;Yes)、データ処理部33は、図7に示す処理を終了し、所定時間後にステップS11の処理から繰り返し実行する。
If the processing for all of the expected range A (t n) determined not to be finished (step S20; No), the
なお、上述した例では、レーダ装置1は、FM−CW(Frequency Modulated-Continuous Wave)を用いて、物標を検出するが、レーダ装置1は、FCM(Fast Chirp Modulation)方式のレーダ装置であってもよい。この場合、レーダ装置1は、周波数が連続して上昇または下降するチャープ波毎のビート信号SBに対して2次元高速フーリエ変換処理を行って物標との距離および速度の加速値を含む観測データを導出する。
In the above-described example, the
以上のように、実施形態に係るレーダ装置1は、観測データ導出部34(導出部の一例)と、予測部51と、設定部52と、判定部53とを備える。観測データ導出部34は、物標による反射波に基づいて物標のデータzr(t)、zv(t)、za(t)のうち少なくとも一つを含む観測データZ(t)を導出する。予測部51は、観測データ導出部34により導出される観測データZ(t)を予測した予測データP(t)を生成する。設定部52は、予測部51により生成された予測データP(t)に基づいて予測範囲A(t)を設定する。設定部52は、観測データ導出部34によって今回導出された観測データZ(tn)が予測部51によって予測された予測範囲(tn)内である場合に、観測データ導出部34によって前回導出された観測データZ(tn−1)と今回導出された観測データZ(tn)とが時間的に連続する同一物標の観測データであると判定する。設定部52は、観測データ導出部34によって過去に導出された観測データZ(t)の誤差に基づいて予測範囲A(tn)の大きさを決定する範囲決定部57(決定部の一例)を備える。このように、レーダ装置1は、観測データZ(t)の誤差に応じて予測範囲A(t)の大きさを決定することから、観測データZ(t)の誤差が大きいような場合においても、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。
As described above, the
また、設定部52は、観測データ導出部34によって過去に導出された観測データZ(t)の誤差平均値Δav(例えば、Br(tn−1)、Bv(tn−1)、Ba(tn−1))を演算する。範囲決定部57は、誤差平均値演算部55によって演算された誤差平均値Δavが大きいほど予測範囲A(tn)を小さくする。これにより、例えば、観測データZの誤差平均値Δavが大きいような場合には予測範囲A(t)が小さくなるため、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。
The setting
また、設定部52は、観測データ導出部34によって過去に導出された観測データZ(t)の誤差のばらつき幅Δw(例えば、ΔR、ΔV、ΔA)を演算するばらつき幅演算部56を備える。範囲決定部57は、ばらつき幅演算部56によって演算されたばらつき幅Δwが大きいほど予測範囲A(tn)を小さくする。これにより、例えば、観測データZの誤差Δの時間的な変動幅であるばらつき幅Δwが大きいような場合には予測範囲A(t)が小さくなるため、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。
The setting
また、範囲決定部57は、誤差平均値演算部55によって導出された誤差平均値Δav(例えば、Br(tn−1)、Bv(tn−1)、Ba(tn−1))が閾値(例えば、Thr、Thv、Tha)を超える場合に、予測範囲A(tn)を小さくする。これにより、観測データZの誤差平均値Δavが閾値以上になった場合に、予測範囲A(t)が小さくなるため、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。
Further, the
また、範囲決定部57は、ばらつき幅演算部56によって演算されたばらつき幅Δwが大きいほど予測範囲A(tn)を小さくする。これにより、観測データZの誤差平均値Δavが閾値以上になった場合に、ばらつき幅Δwが大きいほど予測範囲A(t)が小さくなるため、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。
In addition, the
また、範囲決定部57は、誤差平均値演算部55によって導出された誤差平均値Δavにばらつき幅演算部56によって演算されたばらつき幅Δwの大きさに応じた重み付けを行って求めたスコアC(tn−1)に基づいて予測範囲A(tn)を小さくする。このようにスコアに応じた大きさの予測範囲A(tn)にすることができるため、重み付けを適切に調整することによって、物標の時間的な連続性を精度よく判定することができる。
Further, the
また、観測データZ(t)には、物標との距離、速度および角度のデータzr(t)、zv(t)、za(t)がそれぞれ含まれる。誤差平均値演算部55は、データzr(t)、zv(t)、za(t)のそれぞれの誤差平均値であるBr(t)、Bv(t)、Ba(t)を演算する。範囲決定部57は、Br(t)、Bv(t)、Ba(t)がそれぞれの閾値Thr、Thv、Thaを超える場合に、予測範囲Ar(t)、Av(t)、Aa(t)を小さくする。これにより、距離、速度および角度の3つの関係を総合的に考慮して、予測範囲Ar(t)、Av(t)、Aa(t)の大きさを適切に設定することができる。
In addition, the observation data Z (t) includes distance, speed and angle data zr (t), zv (t) and za (t) with respect to the target. The error average
また、ばらつき幅演算部56は、データzr(t)、zv(t)、za(t)のそれぞれの誤差Δr、Δv、Δtのばらつき幅ΔR、ΔV、ΔAを演算する。範囲決定部57は、Br(tn−1)、Bv(tn−1)、Ba(tn−1)に対してばらつき幅ΔR、ΔV、ΔAの大きさに応じた重み付けを行って加算してスコアC(tn−1)を求める。これにより、距離、速度および角度の3つの関係を総合的に考慮して、スコアに応じた大きさの予測範囲Ar(t)、Av(t)、Aa(t)を精度よく設定することができる。
Further, the variation width calculation unit 56 calculates the variation widths ΔR, ΔV, and ΔA of the errors Δr, Δv, and Δt of the data zr (t), zv (t), and za (t). The
また、レーダ装置1は、フィルタ部36(補正部の一例)を備える。フィルタ部36は、観測データ導出部34によって導出された観測データZ(t)を予測部51によって予測された予測データP(t)に基づいて補正し、当該補正結果を確定データF(t)(確定データの一例)として出力する。設定部52は、観測データZ(t)と当該観測データZ(t)を補正した確定データF(t)との差を観測データZ(t)の誤差Δとして演算する。これにより、例えば、確定データF(t)が真値に近いような場合において、観測データZ(t)の誤差Δを精度よく検出することができる。
The
また、設定部52は、観測データZ(t)と予測データP(t)との差を観測データZ(t)の誤差Δとして演算する。これにより、例えば、確定データF(t)よりも予測データP(t)が真値に近いような場合において、観測データZ(t)の誤差Δを精度よく検出することができる。
The setting
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1 レーダ装置
10 送信部
20 受信部
30 信号処理部
31 送信制御部
32 フーリエ変換部
33 データ処理部
34 観測データ導出部(導出部の一例)
35 連続性判定部
36 フィルタ部(補正部の一例)
37 出力部
41 ピーク抽出部
42 角度推定部
43 ペアリング部
51 予測部
52 設定部
53 判定部
55 誤差平均値演算部
56 ばらつき幅演算部
57 範囲決定部(決定部の一例)
60 記憶部
DESCRIPTION OF
35
37 output unit 41
60 storage unit
Claims (10)
前記観測データを予測した予測データを生成する予測部と、
前記予測データに基づいて予測範囲を設定する設定部と、
前記導出部によって今回導出された観測データが前記予測範囲内である場合に、前記導出部によって前回導出された観測データと前記今回導出された観測データとが時間的に連続する同一物標の観測データであると判定する判定部と、を備え、
前記設定部は、
前記導出部によって過去に導出された観測データの誤差に基づいて前記予測範囲の大きさを決定する決定部を備える
ことを特徴とするレーダ装置。 A derivation unit for deriving observation data of the target including at least one of data of distance, relative velocity and angle with the target based on a reflected wave by the target;
A prediction unit that generates prediction data obtained by predicting the observation data;
A setting unit for setting a prediction range based on the prediction data;
When the observation data derived this time by the deriving unit is within the prediction range, observation of the same target in which the observation data previously derived by the deriving unit and the observation data derived this time are continuous in time A determination unit that determines that the data is data,
The setting unit
A radar apparatus comprising: a determining unit that determines a size of the prediction range based on an error of observation data derived in the past by the deriving unit.
前記過去に導出された観測データの誤差の平均値を演算する誤差平均値演算部を備え、
前記決定部は、
前記平均値が大きいほど前記予測範囲を小さくする
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The setting unit
An error average value calculation unit for calculating an average value of errors of the observation data derived in the past,
The determination unit
The radar apparatus according to claim 1, wherein the prediction range is reduced as the average value increases.
前記過去に導出された観測データの誤差の時間的な変動範囲であるばらつき幅を演算するばらつき幅演算部を備え、
前記決定部は、
前記ばらつき幅が大きいほど前記予測範囲を小さくする
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The setting unit
A variation width calculation unit that calculates a variation width that is a temporal variation range of the error of the observation data derived in the past,
The determination unit
The radar apparatus according to claim 1, wherein the prediction range is reduced as the variation width increases.
前記過去に導出された観測データの誤差の平均値を演算する誤差平均値演算部を備え、
前記決定部は、
前記平均値が閾値を超える場合に、前記予測範囲を小さくする
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The setting unit
An error average value calculation unit for calculating an average value of errors of the observation data derived in the past,
The determination unit
The radar apparatus according to claim 1, wherein the prediction range is reduced when the average value exceeds a threshold value.
前記過去に導出された観測データの誤差の時間的な変動範囲であるばらつき幅を演算するばらつき幅演算部を備え、
前記決定部は、
前記平均値に前記ばらつき幅の大きさに応じた重み付けを行って求めたスコアに基づいて前記予測範囲を小さくする
ことを特徴とする請求項4に記載のレーダ装置。 The setting unit
A variation width calculation unit that calculates a variation width that is a temporal variation range of the error of the observation data derived in the past,
The determination unit
The radar apparatus according to claim 4, wherein the prediction range is reduced based on a score obtained by weighting the average value according to the size of the variation width.
前記誤差平均値演算部は、
前記距離、前記相対速度および前記角度のデータのそれぞれの誤差の平均値を演算し、
前記決定部は、
前記距離、前記相対速度および前記角度のデータのそれぞれの誤差の平均値がそれぞれの閾値を超える場合に、前記予測範囲を小さくする
ことを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置。 The observation data includes the distance, the relative velocity, and the angle data,
The error mean value calculation unit is
An average value of errors of the distance, the relative speed, and the angle data is calculated,
The determination unit
The radar apparatus according to claim 5, wherein the prediction range is reduced when an average value of errors of the distance, the relative speed, and the angle data exceeds a threshold value.
前記距離、前記相対速度および前記角度のデータのそれぞれの誤差の時間的な変動範囲であるばらつき幅を演算し、
前記決定部は、
前記距離、前記相対速度および前記角度のデータのそれぞれの誤差の平均値に対して前記距離、前記相対速度および前記角度のデータのそれぞれの誤差のばらつき幅の大きさに応じた重み付けを行って加算して前記スコアを求める
ことを特徴とする請求項6に記載のレーダ装置。 The variation width calculator is
A variation width that is a temporal variation range of each error of the distance, the relative speed, and the angle data is calculated,
The determination unit
The average value of each error of the distance, the relative speed and the angle data is weighted according to the variation width of the error of the distance, the relative speed and the angle data and added. The radar apparatus according to claim 6, wherein the score is obtained.
前記観測データと前記予測データとの差を前記観測データの前記誤差として演算する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のレーダ装置。 The setting unit
The radar apparatus according to claim 1, wherein a difference between the observation data and the prediction data is calculated as the error of the observation data.
前記設定部は、
前記観測データと当該観測データを補正した前記確定データとの差を前記観測データの前記誤差として演算する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のレーダ装置。 A correction unit that corrects the observation data based on the prediction data and outputs the correction result as confirmed data,
The setting unit
The radar apparatus according to claim 1, wherein a difference between the observation data and the confirmed data obtained by correcting the observation data is calculated as the error of the observation data.
物標による反射波に基づいて前記物標との距離、相対速度および角度のデータのうち少なくとも一つを含む前記物標の観測データを導出する導出工程と、
前記観測データを予測した予測データを生成する予測工程と、
前記予測データに基づいて予測範囲を設定する設定工程と、
前記導出工程によって今回導出された観測データが前記予測範囲内である場合に、前記導出工程によって前回導出された観測データと前記今回導出された観測データとが時間的に連続する同一物標の観測データであると判定する判定工程と、を備え、
前記設定工程は、
前記導出工程によって過去に導出された観測データの誤差に基づいて前記予測範囲の大きさを変更する変更工程を含む
ことを特徴とする連続性判定方法。 A continuity determination method executed by a computer,
A derivation step of deriving observation data of the target including at least one of distance, relative velocity and angle data with the target based on a reflected wave by the target;
A prediction step of generating prediction data obtained by predicting the observation data;
A setting step for setting a prediction range based on the prediction data;
Observation of the same target in which the observation data derived last time by the derivation step and the observation data derived this time are continuous in time when the observation data derived this time by the derivation step is within the prediction range. A determination step of determining that the data is data,
The setting step includes
A continuity determination method comprising: a change step of changing a size of the prediction range based on an error of observation data derived in the past by the derivation step.
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