JP2019066342A - 車載レーダ装置及び車載レーダ装置の軸ずれ検出方法 - Google Patents

車載レーダ装置及び車載レーダ装置の軸ずれ検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】車載レーダ装置の軸ずれを容易に検出でき、車載レーダ装置の検出精度の低下を回避することができる車載レーダ装置及び車載レーダ装置の軸ずれ検出方法の提供に資すること。【解決手段】車載レーダ装置は、レーダ送信波を送信するレーダ送信部と、レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信するレーダ受信部と、レーダ反射波から対象物に対応する物標情報を検出する物標検出部と、物標の相対位置の時間変動を追跡することによって、対象物が静止物か否かを判定する物標追跡部と、既知の静止物の形状、および、車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報に基づいて、車両と静止物の間の距離である第１の値を算出し、静止物の物標の電力が減衰した時点における距離である第２の値を算出し、第１の値と第２の値の差に基づいて、軸のずれの有無を検出するレーダ軸ずれ検出部と、軸のずれを通知する軸ずれ通知部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、軸ずれを検出する車載レーダ装置及び車載レーダ装置の軸ずれ検出方法に関する。
車両の車体前方に搭載されるミリ波帯のレーダ装置（以下、適宜、車載レーダと記載する）は、例えば、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control、または、Auto Cruise Control）の機能として車間距離警報および／または車速制御のための情報を提供する（例えば、特許文献１）。
普通車のレーダ装置は、車両の高さ（車高）よりも十分に高い構造物（例えば、道路標識および案内板）を検出しないように、例えば、車体前方の比較的路面に近いバンパー付近に搭載され、仰角方向において狭い輻射幅を設定する。
車体前方に構造物を備える大型特殊車両（例えば、除雪板または回転雪掻装置を備える除雪車）では、車体前方の構造物を避けるために、レーダ装置は、路面から離れた運転席の上方に搭載される。運転席の上方に搭載されるレーダ装置は、十分な検出範囲および検出距離を確保するために、仰角方向において普通車のレーダ装置よりも広い輻射幅を設定することが検討されている。
特開２００６−２７５８４０号公報 特開２０１２−１８０５８号公報
仰角方向において輻射幅を広く設定したレーダ装置では、仰角方向における輻射幅の中心のずれ（以後、軸ずれ、レーダ軸のずれ、と記載）がレーダ装置の検出精度に影響を与える可能性がある。しかしながら、これまでその対処について充分に検討されていない。
本開示の非限定的な実施例は、車載レーダ装置の軸ずれを容易に検出でき、車載レーダ装置の検出精度の低下を回避することができる車載レーダ装置及び車載レーダ装置の軸ずれ検出方法の提供に資する。
本開示の一態様に係るレーダ装置は、車両に設けられる車載レーダ装置であって、レーダ送信波を送信するレーダ送信部と、前記レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信するレーダ受信部と、前記レーダ反射波から前記対象物に対応する物標情報を検出する物標検出部と、前記物標情報に含まれ、前記車両に対する相対位置の時間変動を追跡することによって、前記対象物が既知の静止物か否かを判定する物標追跡部と、前記対象物が前記既知の静止物である場合、前記物標情報に基づいて得られる前記既知の静止物の形状と、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報とに基づいて、前記車両と前記既知の静止物との間の距離である第１の値を算出し、前記レーダ反射波のうち前記既知の静止物の電力が減衰した時点における前記距離である第２の値を、前記レーダ反射波を用いて、算出し、前記第１の値と前記第２の値の差に基づいて、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれの有無を検出する、レーダ軸ずれ検出部と、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれを通知する軸ずれ通知部と、を備える。
本開示の一態様に係る車載レーダ装置の軸ずれ検出方法は、レーダ送信波を、車両に搭載された車載レーダ装置から、送信し、前記レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信し、前記レーダ反射波から前記対象物に対応する物標情報を検出し、前記物標情報に含まれ、前記車両に対する相対位置の時間変動を追跡することによって、前記対象物が既知の静止物か否かを判定し、前記対象物が前記既知の静止物である場合、前記物標情報に基づいて得られる前記既知の静止物の形状と、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報とに基づいて、前記車両と前記既知の静止物との間の距離である第１の値を算出し、前記レーダ反射波のうち前記既知の静止物の電力が減衰した時点における前記距離である第２の値を、前記レーダ反射波を用いて、算出し、前記第１の値と前記第２の値の差に基づいて、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれの有無を検出し、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれを通知する。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一態様によれば、車載レーダ装置の軸ずれを容易に検出でき、車載レーダ装置の検出精度の低下を回避することに資する。
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
本開示の一実施形態に係るレーダ装置の構成の一例を示す図 本開示の一実施形態における車両の位置の予測方法の一例を示す図 本開示の一実施形態における軸ずれ検出の第１の例を示す図 本開示の一実施形態における軸ずれ検出の第２の例を示す図 本開示の一実施形態に係るレーダ装置の処理の一例を示すフローチャート 図５の物標解析処理の一例を示すフローチャート 図６の道路施設情報検索処理の一例を示すフローチャート 図６の軸ずれ検出処理の一例を示すフローチャート
車載レーダとしてのレーダ装置は、自車両の周囲に障害物が存在する場合、自車両を基準とした障害物までの相対的な距離、方位、速度の情報を有する物標情報を車間距離警報システム、または、車速制御システムに提供する。車間距離警報システム、または、車速制御システムは、例えば、その物標情報に含まれる距離情報に応じて、物標情報に対応する障害物と自車両との距離を維持させ、障害物への衝突が予想される場合には警報を発し、自車両を減速させるといった自車両の制御（以下、衝突軽減制御と記載する）を行う（例えば、特許文献１）。
また、例えば、車高よりも十分に高い位置に設置され、車両に衝突する可能性が低い道路交通標識といった道路上の構造物を検出対象として検出すること防ぐレーダ装置が検討されている（例えば、特許文献２）。
車載レーダは、自車両に衝突するおそれがある対象物を迅速かつ正確に検出することが要求される。
例えば、普通車に搭載されるレーダ装置では、対象物以外の構造物および路面から反射される反射波の影響を低減するため、仰角方向における輻射幅が狭く設定されている。
高速車道において、道路標識、高架橋、自動速度違反取締装置、および、自動車ナンバー自動読取装置といった構造物（以下、適宜、道路施設または道路の上部構造と記載する）は、道路標識設置基準により、車両の走行の妨げとならないように、車高よりも十分に高い位置（例えば、４．５ｍ以上の高さ）に設置される。
また、道路施設は、車両に搭載されたレーダ装置のレーダ軸よりも十分に高い位置に存在するため、例えば、仰角方向における輻射幅が狭く設定されているレーダ装置は、道路施設を対象物として検出する可能性は少ない。なお、レーダ装置のレーダ軸とは、レーダ装置の輻射幅（検出の角度範囲）の中心となる軸である。
しかしながら、車体前方に構造物を備える大型特殊車両（例えば、除雪板または回転雪掻装置を備える除雪車）では、車体前方に設置された構造物を避けるために、レーダ装置は、路面から離れた運転席の上方に搭載される。運転席の上方に搭載されるレーダ装置は、十分な検出範囲および検出距離を確保するために、仰角方向において普通車のレーダ装置よりも広い輻射幅を設定することが検討されている。
仰角方向において普通車のレーダ装置よりも広い輻射幅が設定されているレーダ装置では、レーダ軸のずれの影響により、対象物の検出精度（例えば、対象物までの距離の精度）が低下してしまう。
このようなレーダ軸のずれの影響を低減する手法として、アンテナの指向性制御を用いた手法が知られている。しかしながら、小型、低コストが要求される車載レーダにおいて、アンテナの指向性制御を行うことは、困難である。そのため、レーダ装置のレーダ軸のずれを容易に検出することが重要である。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーダ装置のレーダ軸のずれを容易に検出でき、レーダ装置の検出精度の低下を回避することができるレーダ装置及び軸ずれ検出方法の提供に資する。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本開示は以下の実施の形態により限定されるものではない。
（一実施形態）
図１は、本実施形態に係るレーダ装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すレーダ装置１００は、例えば、普通車と比較して車高が高く、車体前方に構造物を有する大型特殊車両（例えば、除雪車）の運転席の上方に設けられ、車両の前方に存在する対象物を検出する。対象物とは、レーダ装置１００による検出の対象となる物体（Object）であり、静止している物体および移動している物体を含む。
レーダ装置１００は、送信信号生成部１０１と、レーダ送信部１０２と、レーダ受信部１０３と、物標検出部１０４と、物標追跡部１０５と、車速度検知部１０６と、車両位置情報取得部１０７と、道路施設情報取得部１０８と、レーダ軸ずれ検出部１０９と、軸ずれ通知部１１０と、を備える。
送信波生成部１０１は、レーダ送信部１０２から送信されるレーダ送信波を生成する。生成するレーダ送信波は、特に限定されない。レーダ送信波は、例えば、ＦＭＣＷ方式、パルス圧縮方式といった反射波の受信電力に基づいて対象物を検出する方式の送信波であればよい。
レーダ送信部１０２は、送信アンテナを有し、送信信号生成部１０１が生成したレーダ送信波に対して送信処理（例えば、周波数変換および増幅）を行い、送信処理を施したレーダ送信波を送信する。例えば、レーダ送信部１０２は、１秒当り２０フレームのレーダ送信波を送信する。
レーダ受信部１０３は、受信アンテナを有し、レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を１フレーム単位で受信する。レーダ受信部１０３は、受信したレーダ反射波に対して受信処理（例えば、周波数変換および増幅）を行い、受信処理を施したレーダ反射波の情報を物標検出部１０４へ出力する。
物標検出部１０４は、レーダ受信部１０３から１フレーム単位で連続して取得するレーダ反射波の情報（例えば、電力プロファイル情報）から、１フレーム単位で、各対象物に関する物標を検出する。物標は、対象物を認識および／または識別するための情報（標（しるし））を指す。検出した各物標には、少なくとも、レーダ装置１００を基準とした相対位置の位置情報および平均電力値の情報とが対応付けられる。以下、各物標における相対位置の位置情報および平均電力値の情報を物標情報と記載する。物標の検出方法については、特に限定されないが、例えば、ラベリング手法、および、クラスタリング手法などが挙げられる。
物標追跡部１０５は、物標検出部１０４から１フレーム単位の物標情報を取得し、複数フレームの物標情報を時系列で管理する。物標追跡部１０５は、物標毎に、物標の相対位置の変化量および平均電力値の変化量を算出する。そして、物標追跡部１０５は、相対位置の時間変動を追跡することによって、物標に対応する対象物が静止物か否かを判定する。例えば、物標追跡部１０５は、車速度検知部１０６から取得する車両の移動速度（車速）と物標の相対位置の変化量に基づいて、絶対位置が変化しない物標に対応する対象物を静止物として判定する。
車速度検知部１０６は、車両の駆動輪の回転数および／またはエンジンの出力に基づいて、車速を検出する。なお、車速度検知部１０６は、図示していないが、レーダ反射波を用いて車速を検出してもよい。
車両位置情報取得部１０７は、例えば、ＧＰＳ衛星から信号を受信することによって、車両の絶対位置の情報を取得する。
道路施設情報取得部１０８は、例えば、道路標識および案内板といった道路に設けられた道路施設に関する情報（道路施設情報）を、道路管理会社が有するデータベースから取得する。道路施設情報は、道路施設の位置および道路施設の形状（例えば、路面からの高さ、路面に対する設置角度）の情報を含む。
レーダ軸ずれ検出部１０９は、車両位置情報取得部１０７から取得する車両の絶対位置と物標追跡部１０５が物標情報に基づいて判定した静止物の相対位置とに基づいて、静止物の絶対位置を特定する。レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標追跡部１０５が物標情報に基づいて判定した静止物の絶対位置に対応する道路施設情報を、道路施設情報取得部１０８から取得する。そして、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標情報に基づいて得られる道路施設の形状と、レーダ装置１００の初期設置位置に関する情報に基づいて、車両と道路施設の間の距離の予測値を算出する。予測値は、レーダ軸がずれていない場合に道路施設に対応する物標の電力プロファイルにおける電力が減衰すると予測される時点における、車両と道路施設の間の距離である。
レーダ軸ずれ検出部１０９は、道路施設に対応する物標の電力プロファイルにおける電力の変動を追跡し、当該電力が実際に減衰した時点における車両と道路施設の間の距離の実測値を算出する。
そして、レーダ軸ずれ検出部１０９は、予測値と実測値の差に基づいて、レーダ装置１００の軸ずれの有無を検出する。
なお、予測値の予測方法、および、軸ずれの検出方法の具体例については後述する。
軸ずれ通知部１１０は、例えば、レーダ軸ずれ検出部１０９が検出した軸ずれの有無を、車両を運転する運転者に対して、文字情報および／または音声情報として通知する。また、軸ずれ通知部１１０は、軸ずれの有無をログ情報として保存しても良い。あるいは、軸ずれ通知部１１０は、ネットワークを介して、例えば、車両の管理会社またはメンテナンス業者に対して、当該車両の軸ずれの有無を通知しても良い。
次に、レーダ軸ずれ検出部１０９における予測値の予測方法の一例について説明する。
図２は、本実施形態における予測値の予測方法の一例を示す図である。図２には、Ｘ−Ｚ平面上のＺ軸方向に延びる道路Ｒと、道路ＲをＺ軸の正方向に走行する車両２１と、道路Ｒに設けられる静止物として道路施設２２（２２Ａ、２２Ｂ）が示される。
車両２１は、例えば、除雪車である。車両２１は、普通車と比較して車高が高く、路面に積もった雪を除雪する構造物を運転席の前方に備える。そのため、レーダ装置１００は、車両２１の運転席の上方に取り付けられる。レーダ装置１００の設置位置の高さ（道路Ｒの路面からレーダ装置１００の設置位置までの長さ）は、ｈ２である。
道路施設２２は、例えば、道路Ｒの路側帯からＹ軸の正方向に延びるポール（図示省略）に支持され、Ｘ−Ｙ平面に沿った面形状を有し、道路Ｒを走行する車両の運転者に情報を提示する案内板または道路標識である。道路施設２２の高さ（道路Ｒの路面から道路施設２２の下端までの長さ）は、ｈ１である。
なお、図２では、図示の便宜上、Ｚ軸の正方向に走行する車両２１の位置をＰ０に固定し、道路Ｒに設けられる道路施設２２の位置をＺ軸の負方向に移動させている。例えば、図２では、Ｐ０に固定された車両２１に対する１つの道路施設２２として、ある時刻ｔにおける道路施設２２Ａと、時刻ｔよりも後の時刻ｔ＋Ｔにおける道路施設２２Ｂが示されている。道路施設２２Ａと道路施設２２Ｂの距離ｄＴは、時間Ｔに車両２１が走行した距離に対応する。
レーダ装置１００から延びるレーダ軸Ｌ０は、軸ずれが無い場合のレーダ軸である。レーダ軸Ｌ０と道路Ｒに平行な直線とのなす角度は、θ１である。また、レーダ軸Ｌ０を挟み、レーダ装置１００から延びる直線Ｍ０と直線Ｎ０は、それぞれ、レーダ軸Ｌ０に対するレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲（輻射幅）における上方の境界と下方の境界を示す。レーダ装置１００の仰角方向の角度範囲は、直線Ｍ０と直線Ｎ０に挟まれる角度θ２である。
角度θ１、角度θ２、および、高さｈ２は、レーダ装置１００の設置時に規定される。レーダ装置１００のレーダ軸ずれ検出部１０９は、角度θ１、角度θ２、および、高さｈ２の情報を、レーダ装置１００の初期設置位置に関する情報として予め保持する。
また、レーダ軸ずれ検出部１０９は、道路施設２２に関する道路施設情報、例えば、道路施設２２の位置および道路施設２２の高さｈ１の情報を道路施設情報取得部１０８から取得する。
そして、レーダ軸ずれ検出部１０９は、レーダ軸に軸ずれが無い場合に、道路施設２２に対応する物標の電力が減衰する時点における、車両２１と道路施設２２の距離の予測値ｄ０を予測する。道路施設２２に対応する物標の電力が減衰する時点とは、例えば、図２の道路施設２２Ｂのように、道路施設２２がレーダ装置１００の角度範囲から外れ（直線Ｍ０より道路施設２２が高い位置にある）、道路施設２２によってレーダ送信波が反射されなくなる（あるいは、道路施設２２からのレーダ反射波が受信されなくなる）と予測される時点である。
予測値ｄ０は、高さｈ１、高さｈ２、角度θ１、角度θ２を用いて、式（１）によって算出される。
Figure 2019066342
レーダ軸ずれ検出部１０９は、上述した予測方法によって予測値ｄ０を予め予測する。
そして、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標追跡部１０５から逐次取得する道路施設２２に対応する物標の電力を監視し、道路施設２２に対応する物標の電力プロファイルにおける電力が実際に減衰した時点における、車両２１と道路施設２２との距離を、レーダ反射波を用いて算出した値を実測値とする。そして、レーダ軸ずれ検出部１０９は、予測値と実測値の差に基づいて、軸ずれの有無を検出する。
次に、レーダ軸ずれ検出部１０９におけるレーダ軸ずれの検出方法の具体例について説明する。
図３は、本実施形態における軸ずれ検出の第１の例を示す図である。図３には、図２に示した、レーダ装置１００を備える車両２１と、軸ずれが無い場合のレーダ軸Ｌ０と、軸ずれが無い場合のレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲の上方の境界Ｍ０および下方の境界Ｎ０とが示される。
また、図３には、レーダ軸Ｌ０とは異なるレーダ軸Ｌ１と、レーダ軸Ｌ１に対するレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲における上方の境界Ｍ１と下方の境界Ｎ１とが示される。レーダ軸Ｌ１は、レーダ軸Ｌ０に対して下方に軸ずれが生じた軸である。境界Ｍ１と境界Ｎ１は、それぞれ、境界Ｍ０と境界Ｎ０に対して、軸ずれに対応して下方にずれた境界である。
軸ずれに対応してレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲にずれが生じるため、道路施設２２に対応する物標の電力プロファイルにおける電力が減衰する時点にもずれが生じる。例えば、図３では、道路施設２２が境界Ｍ１と境界Ｎ１に挟まれる角度範囲から外れ、道路施設２２によってレーダ送信波が反射されなくなった時点における道路施設２２Ｃが示される。
レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標追跡部１０５から逐次取得する道路施設２２に対応する物標の電力プロファイルにおける電力を監視し、道路施設２２に対応する物標の電力プロファイルにおける電力が実際に減衰した時点、すなわち、図３において道路施設２２が道路施設２２Ｃの位置に到達した時点における、車両２１と道路施設２２（道路施設２２Ｃ）の距離の実測値ｄ１を算出する。
例えば、レーダ軸ずれ検出部１０９は、電力が減衰した物標までの距離を、レーダ送信波の送信時刻とレーダ反射波の受信時刻とを用いて、実測値ｄ１として算出してもよい。あるいは、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標の電力が実際に減衰した時点における車両の絶対位置を車両位置情報取得部１０７から取得し、車両の絶対位置と物標に対応する道路施設の絶対位置との差を実測値ｄ１として算出しても良い。
図３では、実測値ｄ１が予測値ｄ０よりも所定値以上大きい。この場合、レーダ軸ずれ検出部１０９は、軸が下向きのずれを有する、と判定する。
なお、レーダ軸ずれ検出部１０９は、実測値ｄ１と予測値ｄ０の差に基づいて、軸ずれの大きさを推定しても良い。
例えば、図３において、レーダ軸Ｌ０とレーダ軸Ｌ１との間の軸ずれの大きさである角度ｄθは、式（２）によって算出される。
Figure 2019066342
図４は、本実施形態における軸ずれ検出の第２の例を示す図である。図４には、図２に示した、レーダ装置１００を備える車両２１と、軸ずれが無い場合のレーダ軸Ｌ０と、軸ずれが無い場合のレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲の上方の境界Ｍ０および下方の境界Ｎ０とが示される。
また、図４には、レーダ軸Ｌ０とは異なるレーダ軸Ｌ２と、レーダ軸Ｌ２に対するレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲における上方の境界Ｍ２と下方の境界Ｎ２とが示される。レーダ軸Ｌ２は、レーダ軸Ｌ０に対して上方に軸ずれが生じた軸である。境界Ｍ２と境界Ｎ２は、それぞれ、境界Ｍ０と境界Ｎ０に対して、軸ずれに対応して上方にずれた境界である。
軸ずれに対応してレーダ装置１００の仰角方向の角度範囲にずれが生じるため、道路施設２２に対応する物標の電力が減衰する時点にもずれが生じる。例えば、図４では、道路施設２２が境界Ｍ２と境界Ｎ２に挟まれる角度範囲から外れ、道路施設２２によってレーダ送信波が反射されなくなった時点における道路施設２２Ｄが示される。
レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標追跡部１０５から逐次取得する道路施設２２に対応する物標の電力を監視し、道路施設２２に対応する物標の電力が実際に減衰した時点、すなわち、図４において道路施設２２が道路施設２２Ｄの位置に到達した時点における、車両２１と道路施設２２（道路施設２２Ｄ）の距離を、例えば、レーダ送信波の送信時刻とレーダ反射波の受信時刻とを用いて、実測値ｄ１を算出する。
図４では、実測値ｄ１が予測値ｄ０よりも所定値以上小さい。この場合、レーダ軸ずれ検出部１０９は、軸が上向きのずれを有する、と判定する。
なお、レーダ軸ずれ検出部１０９は、上述した式（２）を用いて、実測値ｄ１と予測値ｄ０の差に基づいて、軸ずれの大きさを推定しても良い。
次に、本実施形態に係るレーダ装置１００の処理の流れについて説明する。図５は、本実施形態に係るレーダ装置１００の処理の一例を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、車両の走行中に実行されるフローである。
ステップＳ３０にて、レーダ受信部１０３は、レーダ送信部１０２から送信されたレーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信する。
ステップＳ３１にて、物標検出部１０４は、１フレーム中の物標を検出し、１フレームに含まれる物標情報の数（ｎ個（ｎは１以上の整数））を取得する。
ステップＳ３２にて、物標追跡部１０５は、初期化処理として、追跡対象の物標のインデックスｋｍを０に設定する。
ステップＳ３３にて、物標追跡部１０５は、１フレーム中のｋｍ番目の物標情報を選択する。
ステップＳ３４にて、物標追跡部１０５は、ｋｍ番目の物標情報の物標解析処理を行う。なお、物標解析処理については、後述する。
ステップＳ３５にて、物標追跡部１０５は、ｋｍに１を加算（インクリメント）する。
ステップＳ３６にて、物標追跡部１０５は、ｋｍがｎ未満か否かを判定する。
ｋｍがｎ未満である場合（ステップＳ３６にてＹＥＳ）、すなわち、ｎ個の物標全ての解析が終了していない場合、ステップＳ３３の処理へ戻り、次の物標についての物標解析処理を行う。
ｋｍがｎ未満では無い場合（ステップＳ３６にてＮＯ）、すなわち、ｎ個の物標全ての解析が終了した場合、１フレーム分のレーダ反射波に対する処理フローが終了し、レーダ受信部１０３は、次のフレームのレーダ反射波の受信を待機する。
次に、図５のステップＳ３４における、物標解析処理について説明する。
図６は、図５の物標解析処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ４１にて、物標追跡部１０５は、選択した物標情報（ｋｍ番目の物標情報）が静止物に対応する物標の物標情報か否かを判定する。例えば、物標追跡部１０５は、過去の１つ以上のフレームのｋｍ番目の物標情報の位置情報と現フレームのｋｍ番目の物標情報の位置情報とから、ｋｍ番目の物標の位置の変化量を算出し、変化量と車速に基づいて、静止物か否かを判定する。
選択した物標情報が静止物では無い場合（ステップＳ４１にてＮＯ）、選択した物標情報に対する物標解析処理が終了し、フローは図５のステップＳ３５へ移行する。
選択した物標情報が静止物である場合（ステップＳ４１にてＹＥＳ）、ステップＳ４２にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、車両位置情報取得部１０７から車両の絶対位置を示す位置情報を取得する。
ステップＳ４３にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、車両の絶対位置と車両（レーダ装置１００）を基準とした物標の相対位置とに基づいて、物標の絶対位置を算出する。
ステップＳ４４にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、算出した物標の絶対位置に基づいて、道路施設情報検索処理を行う。なお、道路施設情報検索処理については、後述する。
ステップＳ４５にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標情報に対応する施設情報が存在するか否かを判定する。例えば、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標の絶対位置と検索した道路施設情報に含まれる道路施設の位置とに基づいて、物標の絶対位置に存在する道路施設を示す道路施設情報が存在するか否かを判定する。
物標情報に対応する道路施設情報が存在しない場合（ステップＳ４５にてＮＯ）、例えば、物標が道路施設とは異なる静止物に対応する場合、選択した物標情報に対する物標解析処理が終了し、フローは図５のステップＳ３５へ移行する。
物標情報に対応する道路施設情報が存在した場合（ステップＳ４５にてＹＥＳ）、ステップＳ４６にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、軸ずれ検出処理を実行する。そして、選択した物標情報に対する物標解析処理が終了し、フローは図５のステップＳ３５へ移行する。なお、軸ずれ検出処理については、後述する。
次に、図６のステップＳ４４における道路施設情報検索処理について説明する。
図７は、図６の道路施設情報検索処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ５１にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、道路施設情報取得部１０８から、物標情報の絶対位置の周辺に存在する道路施設の情報を取得する。
ステップＳ５２にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標情報の絶対位置から所定距離以内に存在する道路施設情報を検索する。そして、図７の道路施設検索処理は終了し、フローは図６のステップＳ４５へ移行する。
次に、図６のステップＳ４６における軸ずれ検出処理について説明する。
図８は、図６の軸ずれ検出処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ６１にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標情報に対応する道路施設情報に基づいて、道路施設に対応する物標の電力プロファイルにおける電力が減衰すると予測される時点における、車両と道路施設の距離の予測値を予測する。
ステップＳ６２にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、現フレームよりも後の１つ以上のフレームにおいて、対象となっている物標の電力プロファイルにおける電力を追跡し、監視する。
ステップＳ６３にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、対象となっている物標の電力プロファイルにおける電力が減衰したか否かを判定する。
対象となっている物標の電力プロファイルにおける電力が減衰しない場合（ステップＳ６３にてＮＯ）、フローは、ステップＳ６２へ戻り、レーダ軸ずれ検出部１０９は、電力の監視を継続する。
対象となっている物標の電力プロファイルにおける電力が減衰した場合（ステップＳ６３にてＹＥＳ）、ステップＳ６４にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、物標の電力プロファイルにおける電力が実際に減衰した時点における、車両と道路施設の距離の実測値を算出し、ステップＳ６１にて予測した予測値と算出した実測値が同じか否かを判定する。
例えば、予測値と実測値の差が所定値未満であれば、レーダ軸ずれ検出部１０９は、予測値と実測値が同じである、と判定する。
予測値と実測値が同じである場合（ステップＳ６４にてＹＥＳ）、ステップＳ６５にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、レーダ軸にずれが無い、と判定する。そして、図８の軸ずれ検出処理は終了し、フローは図５のステップＳ３５へ移行する。
予測値と実測値が同じでは無い場合（ステップＳ６４にてＮＯ）、例えば、予測値と実測値の差が所定値以上の場合、ステップＳ６６にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、予測値が実測値よりも大きいか否かを判定する。
予測値が実測値よりも大きい場合（ステップＳ６６にてＹＥＳ）、ステップＳ６７にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、レーダ軸が上向きにずれている、と判定する。そして、フローは、ステップＳ６９へ移行する。
第２の距離が第１の距離よりも長い場合（ステップＳ６６にてＮＯ）、ステップＳ６８にて、レーダ軸ずれ検出部１０９は、レーダ軸が下向きにずれている、と判定する。そして、フローは、ステップＳ６９へ移行する。
ステップＳ６９にて、軸ずれ通知部１１０は、レーダ軸がずれていることを通知する。そして、図８の軸ずれ検出処理は終了し、フローは図５のステップＳ３５へ移行する。
なお、レーダ軸ずれ検出部１０９は、軸ずれの方向が上向きか、または、下向きかの判定を行わなくても良い。その場合、図８のステップＳ６４にてＮＯの場合、フローは、ステップＳ６６からステップＳ６８を省略して、ステップＳ６９へ移行しても良い。
また、軸ずれが検出された場合、レーダ装置１００は、再度、軸ずれを検出することなく、図５〜図８に示した処理を停止しても良い。この場合、例えば、ステップＳ６９にて、レーダ軸がずれていることを軸ずれ通知部１１０が通知した後、フローは図５のステップＳ３５へ移行することなく、処理が終了しても良い。
一方で、軸ずれが検出された場合に、レーダ装置１００が軸ずれを再度検出することによって、軸ずれの検出精度を向上させることができる。例えば、路面の形状、道路施設の形状の影響により、予測値と実測値との差が一時的に大きくなる場合がある。軸のずれの検出を複数回行う事によって、そのような一時的な影響を回避できる。
以上、説明したように、本実施形態に係るレーダ装置１００は、軸ずれが無い場合の道路施設と車両の距離の予測値（第１の値）を算出し、物標の電力プロファイルにおける電力を監視することによって算出される道路施設と車両の距離の実測値（第２の値）と予測値（第１の値）の差に基づいて、軸ずれの有無を検出する。これにより、車両の走行中に容易に軸ずれを検出することができるため、例えば、レーダ装置１００の設置位置の調整を含むメンテナンスの必要性を把握でき、レーダ装置の検出精度の低下を回避することができる。
なお、上述した実施形態では、静止物の一例として道路施設を例に挙げたが、本開示はこれに限定されない。例えば、レーダ装置１００の仰角方向における角度範囲（輻射幅）に一時的に含まれ、高さの情報が既知または高さの情報を取得できる静止物（既知の静止物）であれば、道路施設に限定されない。
また、上述した実施形態では、レーダ装置１００を搭載する車両が、大型特殊車両である例について説明したが、本開示はこれに限定されない。レーダ装置１００の仰角方向における角度範囲（輻射幅）が比較的広く設定され、車両の上方にレーダ装置１００を搭載する車両であれば、車両の形態については特に限定されない。
また、上述した実施形態では、軸ずれを通知する例について説明したが本開示はこれに限定されない。例えば、レーダ装置１００は、物標に対応する障害物を判定し、自車両を基準とした障害物までの相対的な距離、方位、速度を算出する場合に、軸ずれの有無および軸ずれの量に基づいて、距離、方位、速度を補正しても良い。
本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。
上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるＬＳＩとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのＬＳＩ又はＬＳＩの組み合わせによって制御されてもよい。ＬＳＩは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部または全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。ＬＳＩはデータの入力と出力を備えてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
＜本開示のまとめ＞
本開示における車載レーダ装置は、車両に設けられる車載レーダ装置であって、レーダ送信波を送信するレーダ送信部と、前記レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信するレーダ受信部と、前記レーダ反射波から前記対象物に対応する物標情報を検出する物標検出部と、前記物標情報に含まれ、前記車両に対する相対位置の時間変動を追跡することによって、前記対象物が既知の静止物か否かを判定する物標追跡部と、前記対象物が前記既知の静止物である場合、前記物標情報に基づいて得られる前記既知の静止物の形状と、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報とに基づいて、前記車両と前記既知の静止物との間の距離である第１の値を算出し、前記レーダ反射波のうち前記既知の静止物の電力が減衰した時点における前記距離である第２の値を、前記レーダ反射波を用いて、算出し、前記第１の値と前記第２の値の差に基づいて、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれの有無を検出する、レーダ軸ずれ検出部と、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれを通知する軸ずれ通知部と、を備える。
本開示の車載レーダ装置において、前記レーダ軸ずれ検出部は、前記第１の値が前記第２の値よりも所定値以上大きい場合、前記レーダ軸は、下向きのずれを有する、と判定し、前記第２の値が前記第１の値よりも所定値以上大きい場合、前記レーダ軸は、上向きの向きのずれを有する、と判定する。
本開示の車載レーダ装置において、前記既知の静止物は、前記車両が走行する道路に設けられる道路施設であり、前記道路施設に関するデータベースから前記既知の静止物の形状に関する情報を取得する情報取得部を備える。
本開示の車載レーダ装置において、前記物標検出部は、前記車両の移動速度を取得し、前記移動速度と前記相対位置の時間変動とを比較することによって、前記対象物が前記既知の静止物か否かを判定する。
本開示の車載レーダ装置において、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報は、前記車載レーダ装置の設置時における、前記道路からの高さ、および、前記道路に対する前記レーダ軸の角度を含む。
本開示における車載レーダ装置の軸ずれ検出方法は、レーダ送信波を、車両に搭載された車載レーダ装置から、送信し、前記レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信し、前記レーダ反射波から前記対象物に対応する物標情報を検出し、前記物標情報に含まれ、前記車両に対する相対位置の時間変動を追跡することによって、前記対象物が既知の静止物か否かを判定し、前記対象物が前記既知の静止物である場合、前記物標情報に基づいて得られる前記既知の静止物の形状と、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報とに基づいて、前記車両と前記既知の静止物との間の距離である第１の値を算出し、前記レーダ反射波のうち前記既知の静止物の電力が減衰した時点における前記距離である第２の値を、前記レーダ反射波を用いて、算出し、前記第１の値と前記第２の値の差に基づいて、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれの有無を検出し、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれを通知する。
本開示は、車載レーダに有用である。
２１ 車両
２２ 道路施設
１００ レーダ装置
１０１ 送信信号生成部
１０２ レーダ送信部
１０３ レーダ受信部
１０４ 物標検出部
１０５ 物標追跡部
１０６ 車速度検知部
１０７ 車両位置情報取得部
１０８ 道路施設情報取得部
１０９ レーダ軸ずれ検出部
１１０ 軸ずれ通知部

Claims (6)

  1. 車両に設けられる車載レーダ装置であって、
    レーダ送信波を送信するレーダ送信部と、
    前記レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信するレーダ受信部と、
    前記レーダ反射波から前記対象物に対応する物標情報を検出する物標検出部と、
    前記物標情報に含まれ、前記車両に対する相対位置の時間変動を追跡することによって、前記対象物が既知の静止物か否かを判定する物標追跡部と、
    前記対象物が前記既知の静止物である場合、
    前記物標情報に基づいて得られる前記既知の静止物の形状と、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報とに基づいて、前記車両と前記既知の静止物との間の距離である第１の値を算出し、
    前記レーダ反射波のうち前記既知の静止物の電力が減衰した時点における前記距離である第２の値を、前記レーダ反射波を用いて、算出し、
    前記第１の値と前記第２の値の差に基づいて、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれの有無を検出する、レーダ軸ずれ検出部と、
    前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれを通知する軸ずれ通知部と、
    を備える車載レーダ装置。
  2. 前記レーダ軸ずれ検出部は、
    前記第１の値が前記第２の値よりも所定値以上大きい場合、前記レーダ軸は、下向きのずれを有する、と判定し、
    前記第２の値が前記第１の値よりも所定値以上大きい場合、前記レーダ軸は、上向きの向きのずれを有する、と判定する、
    請求項１に記載の車載レーダ装置。
  3. 前記既知の静止物は、前記車両が走行する道路に設けられる道路施設であり、
    前記道路施設に関するデータベースから前記既知の静止物の形状に関する情報を取得する情報取得部を備える、
    請求項１に記載の車載レーダ装置。
  4. 前記物標検出部は、前記車両の移動速度を取得し、前記移動速度と前記相対位置の時間変動とを比較することによって、前記対象物が前記既知の静止物か否かを判定する、
    請求項１に記載の車載レーダ装置。
  5. 前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報は、前記車載レーダ装置の設置時における、前記道路からの高さ、および、前記道路に対する前記レーダ軸の角度を含む、
    請求項１に記載の車載レーダ装置。
  6. レーダ送信波を、車両に搭載された車載レーダ装置から、送信し、
    前記レーダ送信波が対象物によって反射したレーダ反射波を受信し、
    前記レーダ反射波から前記対象物に対応する物標情報を検出し、
    前記物標情報に含まれ、前記車両に対する相対位置の時間変動を追跡することによって、前記対象物が既知の静止物か否かを判定し、
    前記対象物が前記既知の静止物である場合、
    前記物標情報に基づいて得られる前記既知の静止物の形状と、前記車載レーダ装置の初期設置位置に関する情報とに基づいて、前記車両と前記既知の静止物との間の距離である第１の値を算出し、
    前記レーダ反射波のうち前記既知の静止物の電力が減衰した時点における前記距離である第２の値を、前記レーダ反射波を用いて、算出し、
    前記第１の値と前記第２の値の差に基づいて、前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれの有無を検出し、
    前記車載レーダ装置のレーダ軸のずれを通知する、
    車載レーダ装置の軸ずれ検出方法。
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