JP2023135249A - 緊急車両検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】音及び光による緊急車両の検知が困難な場合であっても、緊急車両を検知できる緊急車両検知システムを提供する。【解決手段】所定の周波数、所定の周期の第１レーダ信号を生成する第１レーダ信号生成部と、所定の送信周期にて第１レーダ信号を送信する第１送信部と、レーダ信号を受信する第１受信部と、受信した第２レーダ信号が、第１レーダ信号と同一周波数、同一周期であり、第２レーダ信号と第１レーダ信号の位相差が所定範囲内である場合に、第２レーダ信号が第２のレーダ装置から送信されたものと判定する判定部と、レーダ信号を受信する第２受信部と、受信した第１レーダ信号と同一周波数且つ同一周期の第２レーダ信号を生成する第２レーダ信号生成部と、第２レーダ信号の位相を、第１レーダ信号を受信した際の第１レーダ信号の位相から所定範囲だけ遅延させて送信する第２送信部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、緊急車両検知システムに関する。

特許文献１には、レーダ波と集音手段を用いて、自車両に接近する周囲車両を検知する周辺監視装置が記載されている。特許文献１は、レーダ波により自車両の周囲に停止車両があると判定した場合に、集音手段により走行方向前方及び前側方からの接近車両から生じる音を集音し、接近車両の有無を判定する。接近車両から生じる音には、緊急車両から出力されるサイレンの音が含まれる。また、従来、車両用の緊急車両接近検知方法として、緊急車両のサイレン音や緊急車両の赤色灯をマイク及びカメラ等により検出することにより、緊急車両の接近を検知する方法が知られている。

特開２００８－２２６１５０号公報

しかしながら、特許文献１では、接近車両が一般車両か緊急車両か否かを識別しておらず、レーダ波と集音手段により緊急車両の接近を検知することはできない。また、音及び光の少なくとも一方を用いて緊急車両を検知する場合には、騒音や障害物等の様々な要因により、緊急車両の検知が困難な場合がある。

本発明は、音及び光による緊急車両の検知が困難な場合であっても、緊急車両を検知できる緊急車両検知システムを提供することを目的とする。

本発明は、一般車両に搭載される第１のレーダ装置と、前記一般車両とは異なる緊急車両に搭載される第２のレーダ装置とを備える緊急車両検知システムであって、前記第１のレーダ装置は、所定の周波数、所定の周期の第１レーダ信号を生成する第１レーダ信号生成部と、所定の送信周期にて前記第１レーダ信号を送信する第１送信部と、レーダ信号を受信する第１受信部と、前記第１受信部で受信した第２レーダ信号が、送信した前記第１レーダ信号と同一周波数、同一周期であり、前記第２レーダ信号と前記第１レーダ信号の位相差が所定範囲内である場合に、前記第２レーダ信号が前記第２のレーダ装置から送信されたものと判定する判定部と、を有し、前記第２のレーダ装置は、レーダ信号を受信する第２受信部と、受信した前記第１レーダ信号と同一周波数且つ同一周期の前記第２レーダ信号を生成する第２レーダ信号生成部と、生成した前記第２レーダ信号の位相を、前記第１レーダ信号を受信した際の前記第１レーダ信号の位相から所定範囲だけ遅延させて送信する第２送信部と、を有する緊急車両検知システムを提供する。

本発明に係る緊急車両検知システムによれば、音及び光による緊急車両の検知が困難な場合であっても、緊急車両を検知できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る緊急車両検知システム１の構成例を示すブロック図である。 図２は、一般的なＦＭＣＷレーダ装置における送信信号及び受信信号の周波数の時間変化を示す図である。 図３は、一般車両用レーダ装置１０により送信された第１レーダ信号１０１と、第１レーダ信号１０１が対象物で反射された受信信号１０２の周波数の時間変化を示す図である。 図４は、一般車両用レーダ装置１０により送信された第１レーダ信号１０１と、緊急車両用レーダ装置２０により送信された第２レーダ信号２０１の周波数の時間変化を示す図である。

以下、一実施形態の緊急車両検知システムについて、添付図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１を参照して、本実施形態に係る緊急車両検知システム１について説明する。本実施形態に係る緊急車両検知システム１は、一般車両に搭載される一般車両用レーダ装置１０と、一般車両とは異なる緊急車両に搭載される緊急車両用レーダ装置２０とを備える。

一般車両用レーダ装置１０は、周波数を掃引したチャープ信号を送信信号として送信するＦＭＣＷレーダ（ＦＭＣＷレーダ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ ｒａｄａｒ）装置としての機能を有する。一般的なＦＭＣＷレーダ装置は、送信信号が対象物で反射され、対象物との距離に応じた時間だけ遅延した信号（以下、受信信号という）を受信し、送信信号と受信信号を乗算して得られるビート信号の周波数から、対象物との距離を測定することができる。ＦＭＣＷレーダ装置は、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）において周囲環境を認識する手段の一つとして有望である。

図２は、一般的なＦＭＣＷレーダ装置における送信信号及び受信信号の周波数の時間変化を示す図である。図２に示すように、ＦＭＣＷレーダ装置から送信される送信信号は、その周波数が、所定の掃引周波数幅Ｂ、所定の掃引周期Ｔｃで上り方向に連続的な時間変化を繰り返すように鋸歯状に変化している

図２において送信された送信信号が、対象物に反射して受信信号として戻ってくるまでには、送信信号は、対象物までの距離の２倍を往復することになる。図２に示すように、受信信号は、送信信号から時間差ｔｄだけ遅れたタイミングで、送信信号と同一周波数、同一周期で変化する。この場合、光速をｃとすると、ＦＭＣＷレーダ装置から対象物までの距離Ｒは下記の（１）式で表される。

上記の（１）式から、例えば時間差ｔｄを１μｓｅｃ、光速ｃを３００００００００ｍ／ｓｅｃとした場合のＦＭＣＷレーダ装置から対象物までの距離Ｒは、１５０ｍとなる。

一般的なＦＭＣＷレーダ装置は、図２のような鋸歯状の送信信号を用いることにより、対象物までの距離、対象物の相対速度及び進行方向などの、対象物の走行状態を算出することができる。対象物の走行状態の算出方法については既知であるため、ここでの説明は省略する。

本実施形態に係る緊急車両検知システム１は、上記のような一般的なＦＭＣＷレーダ装置の原理を利用することにより、一般車両用レーダ装置１０側で、緊急車両の接近を検知するための機能を備える。以下の説明では、一般的なＦＭＣＷレーダ装置が備える機能についての説明は省略し、本発明に係る一般車両用レーダ装置１０及び緊急車両用レーダ装置２０の独自の機能を中心に説明する。

図１に戻り、本実施形態に係る一般車両用レーダ装置１０の構成例について説明する。一般車両用レーダ装置１０は、第１レーダ信号生成部１１と、第１送信部１２と、第１受信部１３と、判定部１４と、を有する。

第１レーダ信号生成部１１は、ＤＳＰ（図示せず）の制御により、所定の掃引周期で電圧が連続的に変化する電圧波形を発生し、発生した電圧波形に応じて制御された発振周波数の第１レーダ信号を生成する。第１レーダ信号生成部１１は、生成した第１レーダ信号を、第１送信部１２に出力する。

第１送信部１２は、第１レーダ信号生成部１１から入力された第１レーダ信号を増幅して、所定の送信周期にて第１レーダ信号を送信する。これにより、連続波が周波数変調されたＦＭＣＷ信号が、一般車両用レーダ装置１０から送信される。

第１受信部１３は、レーダ信号を受信し、受信したレーダ信号を増幅して判定部１４に出力する。第１受信部１３は、後述する緊急車両用レーダ装置２０から送信された第２レーダ信号を受信し、受信した第２レーダ信号を増幅して判定部１４に出力する。

判定部１４は、第１受信部１３により受信した第２レーダ信号が、送信した第１レーダ信号と同一周波数、同一周期であり、第２レーダ信号と第１レーダ信号の位相差が所定範囲内である場合に、第２レーダ信号が緊急車両用レーダ装置２０から送信されたものと判定する。上記所定範囲の設定方法と、判定部１４による判定方法の詳細については、図３及び図４を参照して後述する。

次に、本実施形態に係る緊急車両用レーダ装置２０の構成例について説明する。緊急車両用レーダ装置２０は、第２受信部２１と、第２レーダ信号生成部２２と、第２送信部２３と、を有する。なお、緊急車両用レーダ装置２０は、一般車両用レーダ装置１０と同様に、ＦＭＣＷレーダ装置としての機能を有していてもよい。

第２受信部２１は、レーダ信号を受信し、受信したレーダ信号を増幅して第２レーダ信号生成部２２に出力する。第２受信部２１は、一般車両用レーダ装置１０から送信された第１レーダ信号を受信し、受信した第１レーダ信号を増幅して第２レーダ信号生成部２２に出力する。

第２レーダ信号生成部２２は、ＤＳＰ（図示せず）の制御により、受信した第１レーダ信号と同一の周波数、同一周期の第２レーダ信号を生成する。第２レーダ信号生成部２２は、緊急車両用レーダ装置２０が搭載されている緊急車両が緊急走行中に、第２受信部２１が一般車両用レーダ装置１０から送信された第１レーダ信号を受信した場合に、第２レーダ信号を生成する。第２レーダ信号生成部２２は、生成した第２レーダ信号を、第２送信部２３に出力する。

第２送信部２３は、第２レーダ信号生成部２２から入力された第２レーダ信号を増幅して、生成した第２レーダ信号の位相を、第１レーダ信号１０１を受信した際の第１レーダ信号の位相から所定範囲だけ遅延させて送信する。上記所定範囲は、一般車両用レーダ装置１０と緊急車両用レーダ装置２０との間で予め設定された範囲である。なお、第２送信部２３は、生成した第２レーダ信号を、第１レーダ信号を受信した際の第１レーダ信号の位相と同位相では送信しないものとする。

ここで、上記所定範囲の設定方法について、図３及び図４を参照して後述する。図３は、一般車両用レーダ装置１０により送信された第１レーダ信号１０１と、第１レーダ信号１０１が対象物で反射された受信信号１０２の周波数の時間変化を示す図である。図３において、例えば、周波数を変化させるときの中心周波数が２４．１５Ｈｚ、周波数を変化させる範囲である掃引周波数幅が２００ＭＨｚ、掃引周期Ｔｃが３５０μｓｅｃ、対象物までの距離Ｒが１５０ｍのとき、第１レーダ信号１０１と受信信号１０２の時間差は１μｓｅｃとなる。つまり、第１レーダ信号１０１と受信信号１０２の時間差は、掃引周期Ｔｃの１％以下となる。

このように、第１レーダ信号１０１と受信信号１０２の時間差、すなわち第１レーダ信号１０１と受信信号１０２の位相差は、掃引周期Ｔｃに対してごく一部の範囲内となることが知られている。また、一般車両用レーダ装置１０が搭載される一般車両と対象物に速度差があっても、ドップラー周波数の変位はごくわずかである。すなわち、受信信号１０２は、第１レーダ信号１０１との位相差が、掃引周期Ｔｃのごく一部の範囲Ｐ内となるような範囲で受信される。なお範囲Ｐは、第１レーダ信号１０１の周波数及び掃引周期Ｔｃによって異なる。

また、上記の掃引周期Ｔｃは、規定によって定められているものでは無いため、複数の一般車両用レーダ装置により送信される第１レーダ信号の掃引周期は、複数の一般車両用レーダ装置毎に異なるといえる。さらに、中心周波数及び掃引周波数幅については、地域ごとに許可されている使用周波数帯域が規定されているものの、その範囲内では自由に設定することができる。したがって、第１レーダ信号の周波数の開始周波数と終了周波数もまた、複数の一般車両用レーダ装置毎に異なるといえる。

したがって、図３に示すように、第１受信部１３により受信した受信信号１０２が、第１レーダ信号１０１と同一周波数、同一周期であり、受信信号１０２と、第１レーダ信号１０１の位相差が掃引周期Ｔｃのごく一部の範囲Ｐ内となる場合には、受信信号１０２は、第１レーダ信号１０１の反射波である。すなわち、判定部１４は、第１受信部１３により受信したレーダ信号が、第１レーダ信号１０１と同一周波数、同一周期であり、受信したレーダ信号と第１レーダ信号１０１の位相差が範囲Ｐ内である場合に、受信したレーダ信号が、第１レーダ信号１０１の反射波である受信信号１０２であると判定できる。この場合、一般車両用レーダ装置１０は、第１レーダ信号１０１と、受信信号１０２の時間差に基づいて、対象物までの距離等の対象物の走行状態を算出できる。

すなわち、判定部１４は、第１受信部１３により受信したレーダ信号が、第１レーダ信号と同一周波数、同一周期であり、受信したレーダ信号と第１レーダ信号の位相差が範囲Ｐ以外の範囲である場合に、受信したレーダ信号が、緊急車両用レーダ装置２０の第２送信部２３より送信された第２レーダ信号であると判定することができる。

図４は、一般車両用レーダ装置１０により送信された第１レーダ信号１０１と、緊急車両用レーダ装置２０により送信された第２レーダ信号２０１の周波数の時間変化を示す図である。図４において、一般車両用レーダ装置１０の第１受信部１３は、第１レーダ信号１０１と同一周期且つ、同一周波数の第２レーダ信号２０１を受信する。この場合、一般車両用レーダ装置１０の判定部１４は、受信した第２レーダ信号２０１と第１レーダ信号１０１の位相差が所定範囲Ｑ内である場合に、受信した第２レーダ信号２０１が、緊急車両用レーダ装置２０から送信されたものと判定する。ここで、所定範囲Ｑは、掃引周期Ｔｃのうち、受信信号１０２が受信される位相の範囲Ｐ以外の範囲である。すなわち、所定範囲Ｑは、第１送信部１２が送信した第１レーダ信号が対象物に反射したレーダ信号を第１受信部１３で受信した場合の位相変化の範囲外となる範囲である。また、所定範囲Ｑは、一般車両用レーダ装置１０と緊急車両用レーダ装置２０との間で予め設定された範囲である。所定範囲Ｑは、例えば、第１レーダ信号１０１に対する位相遅延が１８０度以上３６０度未満となる範囲である。所定範囲Ｑは、受信信号１０２が受信される位相の範囲Ｐと区別できる範囲に設定されればよく、具体的な範囲は限定されない。

また、所定範囲Ｑは、緊急車両の走行情報に対応付けて設定された複数の範囲から構成されてもよい。緊急車両の走行情報は、例えば、緊急車両の進行方向、速度、停止等の情報であってもよい。この場合、緊急車両用レーダ装置２０の第２送信部２３は、生成した第２レーダ信号２０１の位相を、第１レーダ信号を受け取った際の第１レーダ信号の位相から、緊急車両の走行情報に対応する範囲だけ遅延させて送信してもよい。例えば、所定範囲Ｑの範囲を、第１レーダ信号１０１に対する位相遅延が１５０度以上２１０度未満の範囲とし、第２レーダ信号２０１が、第１の範囲である位相遅延が１５０度以上１７０度未満の範囲で受信された場合には、緊急車両の進行方向が右であり、第２の範囲である位相遅延が１７０度以上１９０度未満の範囲で受信された場合には、緊急車両の進行方向が左であり、第３の範囲である位相遅延が１９０度以上２１０度未満の範囲で受信された場合には、緊急車両の進行方向が直進である、といった如くである。更に、第１乃至第３の範囲の各々に生成された第２レーダ信号２０１を重畳して送受信しても構わない。これにより、緊急車両用レーダ装置２０は、緊急車両の進行方向だけでなく、速度等の緊急車両の走行情報を第２レーダ信号に重畳させて、一般車両用レーダ装置１０に送信することができる。

［作用効果］
以上説明したように、一実施形態に係る緊急車両検知システム１は、一般車両に搭載される一般車両用レーダ装置１０と、一般車両とは異なる緊急車両に搭載される緊急車両用レーダ装置２０とを備える。一般車両用レーダ装置１０は、第１レーダ信号生成部１１と、第１送信部１２と、第１受信部１３と、判定部１４と、を有する。第１レーダ信号生成部１１は、所定の周波数、所定の周期の第１レーダ信号を生成する。第１送信部１２は、所定の送信周期にて第１レーダ信号を送信する。第１受信部１３は、レーダ信号を受信する。判定部１４は、第１受信部１３で受信した第２レーダ信号が、送信した第１レーダ信号と同一周波数、同一周期であり、第２レーダ信号と第１レーダ信号の位相差が所定範囲内である場合に、第２レーダ信号が緊急車両用レーダ装置２０から送信されたものと判定する。

緊急車両用レーダ装置２０は、第２受信部２１と、第２レーダ信号生成部２２と、第２送信部２３と、を有する。第２受信部２１は、レーダ信号を受信する。第２レーダ信号生成部２２は、第２受信部２１で受信した第１レーダ信号と同一周波数且つ同一周期の第２レーダ信号を生成する。第２送信部２３は、生成した第２レーダ信号の位相を、第１レーダ信号を受信した際の第１レーダ信号の位相から所定範囲だけ遅延させて送信する。

緊急車両用レーダ装置２０は、一般車両用レーダ装置１０により送信された第１レーダ信号を受信し、受信した第１レーダ信号と同一周波数且つ同一周期の第２レーダ信号を生成する。緊急車両用レーダ装置２０は、生成した第２レーダ信号を、第１レーダ信号を受信した際の第１レーダ信号の位相から所定範囲だけ遅延させて送信する。そして、一般車両用レーダ装置１０は、緊急車両用レーダ装置２０により送信された第２レーダ信号を受信し、受信した第２レーダ信号が、送信した第１レーダ信号と同一周波数且つ同一周期であり、第１レーダ信号の位相差が所定の範囲内である場合に、第２レーダ信号が緊急車両用レーダ装置２０から送信されたものと判定する。

これにより、一般車両用レーダ装置１０は、一般車両用レーダ装置１０により送信される第１レーダ信号の周波数及び掃引周期に関わらず、第２レーダ信号が緊急車両用レーダ装置２０から送信されたものと判定できる。一般車両用レーダ装置１０が搭載された一般車両は、音及び光による緊急車両の検知が困難な場合であっても、レーダ信号を用いて、緊急車両の接近を検知できる。緊急車両と一般車両の衝突事故のリスクを低減できる。一般車両及び緊急車両に搭載されているＡＤＡＳ用レーダーシステムを流用しつつ、大幅な機器の追加なしに緊急車両の検知を実現することができる。一般車両が緊急車両の走行の妨げになることを抑制できる。

また、一実施形態に係る緊急車両検知システム１において、所定範囲は、一般車両用レーダ装置１０と緊急車両用レーダ装置２０との間で予め設定された範囲である。また、所定範囲は、第１送信部１２が送信した第１レーダ信号が対象物に反射したレーダ信号を第１受信部１３で受信した場合の位相変化の対象外となる範囲である。

一般車両用レーダ装置１０は、第２レーダ信号と第１レーダ信号の位相差が、一般車両用レーダ装置１０と緊急車両用レーダ装置２０の間で予め設定された範囲内である場合に、第２レーダ信号が緊急車両用レーダ装置２０から送信されたものと判定する。これにより、一般車両用レーダ装置１０は、一般車両用レーダ装置１０から送信される第１レーダ信号の周波数及び掃引周期に関わらず、第２レーダ信号を、第１レーダ信号の反射波である受信信号及び他の一般車両用レーダ装置から送信されたレーダ信号などのノイズと区別することができる。

また、所定範囲は、前記緊急車両の走行情報に対応付けて設定された複数の範囲から構成されてもよく、第２送信部２３は、生成した第２レーダ信号の位相を、第１レーダ信号を受信した際の第１レーダ信号の位相から、緊急車両の走行情報に対応する範囲だけ遅延させて送信してもよい。これにより、緊急車両用レーダ装置２０は、緊急車両の進行方向、速度等の緊急車両の走行情報を第２レーダ信号に重畳させて、一般車両用レーダ装置１０に送信することができる。これにより、一般車両用レーダ装置１０は、レーダ信号を用いて、緊急車両の接近の有無だけでなく、緊急車両の走行情報を検知できる。一般車両用レーダ装置１０が搭載された一般車両は、緊急車両の接近をより正確に検知できる。一般車両が緊急車両の走行の妨げになることをより抑制でき、緊急車両と一般車両の衝突事故のリスクをさらに低減できる。

なお、第１レーダ信号及び第２レーダ信号は、ミリ波レーダであってもよく、マイクロ波レーダであってもよく、第１レーダ信号及び第２レーダ信号の周波数は限定されない。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１ 緊急車両検知システム
１０ 第１のレーダ装置（一般車両用レーダ装置）
１１ 第１レーダ信号生成部
１２ 第１送信部
１３ 第１受信部
１４ 判定部
２０ 第２のレーダ装置（緊急車両用レーダ装置）
２１ 第２受信部
２２ 第２レーダ信号生成部
２３ 第２送信部

Claims (4)

1. 一般車両に搭載される第１のレーダ装置と、前記一般車両とは異なる緊急車両に搭載される第２のレーダ装置とを備える緊急車両検知システムであって、
   前記第１のレーダ装置は、
   所定の周波数、所定の周期の第１レーダ信号を生成する第１レーダ信号生成部と、
   所定の送信周期にて前記第１レーダ信号を送信する第１送信部と、
   レーダ信号を受信する第１受信部と、
   前記第１受信部で受信した第２レーダ信号が、送信した前記第１レーダ信号と同一周波数、同一周期であり、前記第２レーダ信号と前記第１レーダ信号の位相差が所定範囲内である場合に、前記第２レーダ信号が前記第２のレーダ装置から送信されたものと判定する判定部と、
   を有し、
   前記第２のレーダ装置は、
   レーダ信号を受信する第２受信部と、
   前記第２受信部で受信した前記第１レーダ信号と同一周波数且つ同一周期の前記第２レーダ信号を生成する第２レーダ信号生成部と、
   生成した前記第２レーダ信号の位相を、前記第１レーダ信号を受信した際の前記第１レーダ信号の位相から所定範囲だけ遅延させて送信する第２送信部と、
   を有する緊急車両検知システム。
2. 前記所定範囲は、前記第１のレーダ装置と前記第２のレーダ装置との間で予め設定された範囲である
   請求項１に記載の緊急車両検知システム。
3. 前記所定範囲は、前記第１送信部が送信した前記第１レーダ信号が対象物に反射したレーダ信号を前記第１受信部で受信した場合の位相変化の範囲外となる範囲である
   請求項１または２に記載の緊急車両検知システム。
4. 前記所定範囲は、前記緊急車両の走行情報に対応付けて設定された複数の範囲から成り、
   前記第２送信部は、生成した前記第２レーダ信号の位相を、前記第１レーダ信号を受け取った際の前記第１レーダ信号の位相から、前記緊急車両の走行情報に対応する範囲だけ遅延させて送信する
   請求項２に記載の緊急車両検知システム。

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