JP2023066368A - レーダーのセルフキャリブレーション装置及びレーダーのセルフキャリブレーション方法 - Google Patents

レーダーのセルフキャリブレーション装置及びレーダーのセルフキャリブレーション方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レーダーのセルフキャリブレーション装置及びレーダーのセルフキャリブレーション方法を提供する。【解決手段】レーダーのキャリブレーション装置は、アンテナ送受信モジュール１０、プロセッサーを有し、アンテナ送受信モジュール１０は、検知範囲を備え、プロセッサーとアンテナ送受信モジュール１０は接続し、ある一定時間内におけるアンテナ送受信モジュール１０に対する物体２の相対速度Ｖｒ（θ）、及び相対角度θを取得し、相対角度は物体２と車体１の走行方向のとの間の挟角で、プロセッサーの検知モデルに基づき相対角度Ｖｒ（θ）が理想角度に等しいか否かを確認し、検知モデルの検知条件中で相対速度が０なら理想角度は９０度で、検知モデルによりアンテナ送受信モジュール１０が検知した角度の正確性を確認し、検知角度にエラーがあれば即時に処理を行う。【選択図】図３Ａ

Description

本発明はセルフキャリブレーション技術に関し、特にレーダーのセルフキャリブレーション装置及びレーダーのセルフキャリブレーション方法に関する。
車載レーダーを車体に取り付ける前には、先ずレーダー角度のキャリブレーションを行う。
しかし、実際にレーダーを車載レーダーに取り付ける時には、レーダー取り付けの初期作業で発生する精度の差により、レーダー基準軸が当初想定していた方向から逸脱し、レーダーエコーシグナル処理後に取得される物体方位角にエラーが生じるという問題があった。
また、初期の取り付け段階で、レーダー基準軸の逸脱が発生しなくとも、その後のレーダーの使用において、車体の長時間の走行、車齢、車体に衝突が発生する等の問題がレーダーに影響を及ぼし、レーダーの基準軸が逸脱し、検知の異常を引き起こすことがある。
物体検知に異常が生じると、物体状態に対する判断にエラーが生じ、しかも正確な観測値が得られないことで、静止物が移動物として検知される他、車体に対する物体の位置にエラーが生じるため、レーダーのブラインドスポット検知（Ｂｌｉｎｄ Ｓｐｏｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ＢＳＤ）、リア・クロス・トラフィック・アラート（Ｒｅａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｔｒａｆｆｉｃ Ａｌｅｒｔ，ＲＣＴＡ）、ドアオープン警告（Ｄｏｏｒ Ｏｐｅｎ Ｗａｒｎｉｎｇ，ＤＯＷ）等のアプリケーションにおいて、誤警告、警告漏れ、警告即時性における異常の現象が生じる。
前記先行技術には、物体検知に異常が生じ、物体の状態に対する判断にエラーが生じ、しかも正確な観測値が得られないことで、静止物が移動物として検知される他、車体に対する物体の位置にエラーが生じるため、レーダーのブラインドスポット検知（Ｂｌｉｎｄ Ｓｐｏｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ＢＳＤ）、リア・クロス・トラフィック・アラート（Ｒｅａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｔｒａｆｆｉｃ Ａｌｅｒｔ，ＲＣＴＡ）、ドアオープン警告（Ｄｏｏｒ Ｏｐｅｎ Ｗａｒｎｉｎｇ，ＤＯＷ）等のアプリケーションにおいて、誤警告、警告漏れ、警告即時性における異常の現象が生じる欠点がある。
本発明は、レーダー角度に発生した逸脱を即時に察知しキャリブレーション処理できる、レーダーのセルフキャリブレーション装置及びレーダーのセルフキャリブレーション方法に関する。
本発明によるレーダーのセルフキャリブレーション装置は、車体上に設置し、車体側面の物体に基づき角度エラー検知を行う。
該レーダーのセルフキャリブレーション装置は、アンテナ送受信モジュール及びプロセッサーを有する。
該アンテナ送受信モジュールは、検知範囲を備える。
該プロセッサーと該アンテナ送受信モジュールは接続し、ある一定時間内におけるアンテナ送受信モジュールに対する物体の相対速度及び相対角度を取得し、相対角度は物体と車体の走行方向の間の挟角で、プロセッサーの検知モデルに基づき、相対角度が、理想角度に等しいか否かを確認し、検知モデルの検知条件中において、相対速度が０なら理想角度は９０度である。
本発明の一実施形態によるレーダーのセルフキャリブレーション方法は、車体にアンテナ送受信モジュールを設置し、アンテナ送受信モジュールは、車体側面の物体を検知する。
レーダーのセルフキャリブレーション方法は、キャプチャーステップ、処理ステップ、判断ステップを含む。
キャプチャーステップ：プロセッサーは、ある一定時間内におけるアンテナ送受信モジュールに対する物体の相対速度及び相対角度を取得し、相対角度は物体と車体の走行方向の間の挟角である。
処理ステップ：プロセッサーは、相対速度及び相対角度を検知モデルにインプットする。
判断ステップ：プロセッサーは、検知モデルに基づき、相対角度が、理想角度に等しいか否かを確認し、アンテナ送受信モジュールの検知角度の正確性を確認し、その内、検知モデルの検知条件では、相対速度が０なら理想角度は９０度である。
上記のように、本発明によるレーダーのセルフキャリブレーション装置は、ある一定時間内におけるアンテナ送受信モジュールに対する物体の相対速度及び相対角度を取得後、検知モデルによりアンテナ送受信モジュールが検知した角度の正確性を確認し、検知角度にエラーがあれば即時に後続の処理を行う。このため、アンテナ送受信モジュール基準軸のずれが引き起こす検知異常を回避でき、検知物体の状態を確実に判断でき、しかも正確な観測値を取得し、走行の安全を保障できる。
本発明の実施形態によるレーダーのセルフキャリブレーション装置の構造ブロックチャートである。 本発明の実施形態によるレーダーのセルフキャリブレーション方法のステップフローチャートである。 本発明の実施形態において車体と物体の相対位置を示す模式図（一）であり、車体が物体を未通過である様子を示す。 本発明の実施形態において車体と物体の相対位置を示す模式図（二）であり、車体が物体脇を通過し、しかも物体が車体の真横に位置する様子を示す。 本発明の実施形態において車体と物体の相対位置を示す模式図（三）であり、車体がすでに物体を通過した様子を示す。 本発明実施形態の検知曲線模式図である。 本発明実施形態の走行モデル模式図（一）である。 本発明実施形態の走行モデル模式図（二）である。
（一実施形態）
上述の発明内容において開示した中心的思想について説明するため、以下では具体的な実施形態を用いる。
実施形態中の各種物件は、説明に適した比率、大きさ、変形量或いは移動量で表示するが、これは実際の部品の比率に基づいた表示でないことを、ここに明記する。
図１～図６に示す通り、本発明によるレーダーのセルフキャリブレーション装置１００及びレーダーのセルフキャリブレーション方法２００において、レーダーのセルフキャリブレーション装置１００は、車体１上に設置し、車体１の側面の物体２に基づき角度エラー検知を行う。
レーダーのセルフキャリブレーション装置１００は、アンテナ送受信モジュール１０、プロセッサー２０及び記録モジュール３０を有する。
アンテナ送受信モジュール１０、プロセッサー２０、記録モジュール３０は相互に接続し、プロセッサー２０と車体１のコントローラーエリアネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｕｓ，ＣＡＮ ｂｕｓ）は、通信連接する。
本実施形態中において、アンテナ送受信モジュール１０は、車体１の側面に設置し、アンテナ送受信モジュール１０も、車体１前面或いは車体１後面に設置するが、側面に向けてレーダー検知ができればそれで良い。
プロセッサー２０はデジタルシグナルプロセッサー（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）で、他のシグナル演算可能なチップ或いはモジュールでも良い。
アンテナ送受信モジュール１０は、検知範囲を備える。
図３Ａに示す通り、走行方向Ｄ２は車体１の進行方向で、垂直検知方向Ｄ１時は、アンテナ送受信モジュール１０の検知範囲における、走行方向Ｄ２に垂直な検知方向である。
アンテナ送受信モジュール１０は、検知範囲へ向けて電磁波シグナルを発射し、検知範囲内の物体２から反射されたエコーシグナルを受信する。
Figure 2023066368000002
Figure 2023066368000003
本実施形態中において、明らかなように、上述の検知モデル２１の検知条件中から設定することができる。
Figure 2023066368000004
よって、この特性を利用し、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度が正確であるか否かを判断できる。
Figure 2023066368000005
プロセッサー２０は、記録モジュール３０により、車体１と物体２が相対する走行モデル２２を取得し、走行モデル２２が提供する情報により、検知モデル２１と比較対照を行い、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度の正確性を確認することができる。
上述は、本発明によるレーダーのセルフキャリブレーション装置１００の具体的実施形態を説明するものである。
以下では、レーダーのセルフキャリブレーション装置１００におけるレーダーのセルフキャリブレーション方法２００について説明する。
図２に示す通り、レーダーのセルフキャリブレーション方法２００は、キャプチャーステップＳ１、処理ステップＳ２、判断ステップＳ３、キャリブレーションステップＳ４を含み、しかも本実施形態中では記録ステップＰ１をさらに含む。
Figure 2023066368000006
本実施形態中において、仮に物体２は、静止物で、かつ車体１の走行方向Ｄ２は、物体２と同一直線上にないとする。
この時、プロセッサー２０は、車体１が物体２を通過したか否かの状況に基づき、二種のエラー検知方式をそれぞれ利用し、アンテナ送受信モジュール１０検知角度の正確性を確認する。
Figure 2023066368000007
Figure 2023066368000008
本実施形態では処理ステップＳ２中において、アンテナ送受信モジュール１０が正確に取り付けられ、角度誤差がない状況下では、プロセッサー２０が、予め保存された検知モデル２１に基づき描き出した実際検知曲線Ｌ’は理想検知曲線Ｌ（図４参照）である。
Figure 2023066368000009
Figure 2023066368000010
Figure 2023066368000011
また、車体１が物体２を通り過ぎない状況もあり得る。
車体１は、物体２を通り過ぎる前にすでに方向転換しており、或いは他の状況があるため、本実施形態では、物体２を通り過ぎない状況下でも、角度のエラーを検知することができる。
Figure 2023066368000012
Figure 2023066368000013
Figure 2023066368000014
続いて、判断ステップＳ３中において、プロセッサー２０は、走行モデル２２が提供する情報と検知モデル２１との比較対照を行うことで、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度の正確性を確認する。
もし、対応する相対角度θが理想角度９０度でないなら、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度にエラーがあることを示し、後続のキャリブレーションステップＳ４を行う。
例えば、車体１が物体２を未通過なら、記録ステップＰ１中において、記録モジュール３０は、車体１走行過程中の５秒内を記録する。

Figure 2023066368000015
また、もし仮に物体２が移動物で、車体１の走行方向Ｄ２と物体２の移動方向が平行で、しかも同一直線上ではない時、プロセッサー２０は同様に車体１が物体２を通り過ぎたか否かの状況に基づき、前述の二種のエラー検知方式を利用し、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度の正確性を確認する。
Figure 2023066368000016
Figure 2023066368000017
Figure 2023066368000018
もし、相対角度が理想角度９０度でないなら、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度にエラーがあることを示し、後続のキャリブレーションステップＳ４を行う。
Figure 2023066368000019
処理ステップＳ２中において、プロセッサー２０は、記録モジュール３０が記録した相対速度及び相対角度を、検知モデル２１にインプットすることで、車体１と物体２が相対する走行モデル２２を取得する（図６参照）。
Figure 2023066368000020
Figure 2023066368000021
続いて、判断ステップＳ３中において、プロセッサー２０は、走行モデル２２が提供する情報と検知モデル２１との比較対照を行うことで、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度の正確性を確認する。
もし、対応する相対角度θが理想角度９０度でないなら、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度にエラーがあることを示し、後続のキャリブレーションステップＳ４を行う。
例えば、仮に物体２が、車体１が徐々に物体２に接近する過程において、時速３０ｍ／ｓである一定時間移動し、次に４０ｍ／ｓに加速し、またある一定時間移動した後に、２０ｍ／ｓに減速し、ある一定時間移動したとする。
Figure 2023066368000022
Figure 2023066368000023
本実施形態中において、検知角度のキャリブレーションは、受動式キャリブレーション、主動式キャリブレーションを含む。
受動式キャリブレーションはプロセッサー２０のオフセット量εに基づき、ソフトウェアの方式で、セルフキャリブレーションを行い、後に取得する相対角度θを正確な角度とする。
例えば、図４に示す通り、プロセッサー２０が実際検知曲線Ｌ’に基づき取得した相対角度θが８５度で、９０度と８５度を減算し得られたオフセット量εが５度なら、プロセッサー２０は後続のキャプチャーステップＳ１中で、相対角度θを取得後に直ちに５度を加え、相対角度θを正確な検知角度とする。
主動式キャリブレーションでは、プロセッサー２０は、物理的調整方式に基づき、ジャイロ、サーボモーターに可動サポートフレームを組み合わせ、オフセット量εに基づき、アンテナ送受信モジュール１０の基準軸を回転させ、機械調整の方式を利用しアンテナ送受信モジュール１０の検知角度を変え、相対角度θを正確な検知角度とする。
上記を総合すると、本発明は以下の効果を達成できる。
Figure 2023066368000024
二、本発明は、エラー検知に用いる物体２は静止物に限定しない他、検知モデル２１の理想角度は唯一解であるため、車体１の走行方向Ｄ２と物体２の移動方向が平行で、しかも同一直線上でないなら、それだけで角度のエラーを検知できる。
三、さらに、プロセッサー２０は、アンテナ送受信モジュール１０の検知角度にエラーがあると判断した状況下で、直ちにキャリブレーション処理ができる。これによりアンテナ送受信モジュール１０基準軸のずれが引き起こす検知異常を回避でき、検知物体の状態を確実に判断でき、正確な観測値を取得して走行の安全を保障できる。
前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、本発明により保護される範囲は後述する特許請求の範囲を基準とする。
１ 車体
２ 物体
１００ レーダーのセルフキャリブレーション装置
１０ アンテナ送受信モジュール
２０ プロセッサー
２１ 検知モデル
２２ 走行モデル
３０ 記録モジュール
２００ レーダーのセルフキャリブレーション方法
Ｓ１ キャプチャーステップ
Ｐ１ 記録ステップ
Ｓ２ 処理ステップ
Ｓ３ 判断ステップ
Ｓ４ キャリブレーションステップ
Ｄ１ 垂直検知方向
Ｄ２ 走行方向
Ｌ 理想検知曲線
Ｌ’ 実際検知曲線
Figure 2023066368000025

Claims (15)

  1. 車体上に設置し、車体側面の物体に基づき角度エラー検知を行う、レーダーのセルフキャリブレーション装置であって、
    アンテナ送受信モジュール、プロセッサーを有し、
    前記アンテナ送受信モジュールは、検知範囲を備え、
    前記プロセッサーは、前記アンテナ送受信モジュールと接続し、ある一定時間内における前記物体の前記アンテナ送受信モジュールに対する相対速度及び相対角度を取得し、前記相対角度は前記物体と前記車体の走行方向の間の挟角で、前記プロセッサーの検知モデルに基づき、前記相対角度が、理想角度に等しいか否かを確認し、
    前記検知モデルの検知条件中において、前記相対速度が０である時、前記理想角度は９０度であることを特徴とする、
    レーダーのセルフキャリブレーション装置。
  2. Figure 2023066368000026
    前記平行速度は、前記物体が前記車体の走行方向に平行な状態における速度であることを特徴とする、
    請求項１に記載のレーダーのセルフキャリブレーション装置。
  3. 前記物体は、静止物で、前記車体の走行方向は、前記物体と同一直線上にないことを特徴とする、
    請求項１に記載のレーダーのセルフキャリブレーション装置。
  4. 前記物体は移動物で、前記車体の走行方向と前記物体の移動方向は平行で、同一直線上ではないことを特徴とする、
    請求項１に記載のレーダーのセルフキャリブレーション装置。
  5. 前記プロセッサー及び前記アンテナ送受信モジュールと接続する記録モジュールをさらに有し、
    前記記録モジュールは、前記一定時間内における、前記相対速度及び前記相対角度の瞬間数値を記録し、
    前記プロセッサーは、前記記録モジュールにより、前記車体と前記物体が相対する走行モデルを取得し、前記走行モデルと前記検知モデルとの比較対照を行うことで、前記アンテナ送受信モジュールの検知角度の正確性を確認することを特徴とする、
    請求項１に記載のレーダーのセルフキャリブレーション装置。
  6. 前記プロセッサーが、前記アンテナ送受信モジュールの検知角度にエラーがあると判断した場合、前記理想角度と前記相対角度を減算し、オフセット量を取得し、前記オフセット量に基づき、角度キャリブレーションを行うことを特徴とする、
    請求項１に記載のレーダーのセルフキャリブレーション装置。
  7. 前記アンテナ送受信モジュールは、前記車体の側面に取り付けることを特徴とする、
    請求項１に記載のレーダーのセルフキャリブレーション装置。
  8. 車体にアンテナ送受信モジュールを設置し、前記アンテナ送受信モジュールによって、前記車体の側面の物体を検知する、レーダーのセルフキャリブレーション方法であって、
    以下のステップを含み、
    キャプチャーステップ：プロセッサーが、ある一定時間内における前記物体の前記アンテナ送受信モジュールに対する相対速度及び相対角度を取得し、前記相対角度は前記物体と前記車体の走行方向の間の挟角で、
    処理ステップ：前記プロセッサーが、前記相対速度及び前記相対角度を検知モデルにインプットし、
    判断ステップ：前記プロセッサーが、前記検知モデルに基づき認前記相対角度が、理想角度に等しいか否かを確認し、前記アンテナ送受信モジュールの検知角度の正確性を確認し、前記検知モデルの検知条件において、前記相対速度が０である時、前記理想角度は９０度であることを特徴とする、
    レーダーのセルフキャリブレーション方法。
  9. Figure 2023066368000027
    前記平行速度は、前記物体が前記車体の走行方向に平行な状態における速度であることを特徴とする、
    請求項８に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
  10. 前記物体は、静止物で、前記車体の走行方向は、前記物体と同一直線上にないことを特徴とする、
    請求項８に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
  11. 前記物体は移動物で、前記車体の走行方向と前記物体の移動方向は平行で、同一直線上ではないことを特徴とする、
    請求項８に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
  12. 記録ステップをさらに有し、
    前記記録ステップ中において、前記記録モジュールが、前記一定時間内における、前記相対速度及び前記相対角度の瞬間数値を記録し、
    前記処理ステップ中において、前記プロセッサーが、記録した前記相対速度及び前記相対角度に基づき、前記車体と前記物体が相対する走行モデルを取得し、
    前記判断ステップ中において、前記プロセッサーが、前記走行モデルと前記検知モデルを比較対照し、前記アンテナ送受信モジュールの検知角度の正確性を確認することを特徴とする、
    請求項８に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
  13. キャリブレーションステップをさらに有し、
    前記キャリブレーションステップ中において、前記プロセッサーが、前記理想角度と前記相対角度を減算し、オフセット量を取得し、前記オフセット量に基づき、角度キャリブレーションを行うことを特徴とする、
    請求項８に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
  14. 前記キャリブレーションステップ中において、前記プロセッサーが、前記オフセット量により、セルフキャリブレーションを行い、続いて取得される前記相対角度を正確な角度とすることを特徴とする、
    請求項１３に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
  15. 前記キャリブレーションステップ中において、前記アンテナ送受信モジュールの基準軸を回転させ、前記アンテナ送受信モジュールの検知角度を変えることを特徴とする、
    請求項１３に記載のレーダーのセルフキャリブレーション方法。
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