JP3085158B2 - 周波数解析型レーダ装置 - Google Patents

周波数解析型レーダ装置

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JP3085158B2 JP07242189A JP24218995A JP3085158B2 JP 3085158 B2 JP3085158 B2 JP 3085158B2 JP 07242189 A JP07242189 A JP 07242189A JP 24218995 A JP24218995 A JP 24218995A JP 3085158 B2 JP3085158 B2 JP 3085158B2
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【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数解析型レーダ
装置に関し、レーダ出力信号の周波数解析を行って目標
物体の相対距離、相対速度等の情報を得る車載用の周波
数解析型レーダ装置に関する。

【0002】

【従来の技術】従来より、運転者の運転操作の低減や、
安全性向上を目的とした各種の装置が開発され車両に搭
載されており、このような装置の1つとして先行車や路
側物等の周囲物体までの相対距離や相対速度を検出する
レーダ装置がある。レーダ装置としては、ミリ波等の電
波を用いたもの、あるいはレーザ光を用いたものが提案
されている。

【0003】例えば、特開平5−107351号公報に
は、レーダの出力信号を周波数解析してビート周波数を
求め、先行車との相対距離及び相対速度を得る周波数解
析型のレーダ装置において、車両前方に障害物が存在し
ないときの周波数解析結果から閾値を求め、閾値以下の
信号はバックグラウンドノイズとして除去することが記
載されている。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】車両走行中では車両前
方に障害物が存在しない状態が充分に継続することは頻
繁ではなく、閾値を適正に設定できる機会が少ない。こ
こで、閾値の適正な設定ができれば前方車両の検出がよ
り高精度になると考えられる。

【0005】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
レーダビームの送受信方向を上空方向に向けることで障
害物が存在しない状態を高い頻度で作り出し、適正な閾
値設定を行う機会を増し、より精度よく目標物体検出を
行うことのできる周波数解析型レーダ装置を提供するこ
とを目的とする。

【0006】

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、図1に示す如く、レーダセンサM1の出力信号の周
波数解析を解析手段M2で行い、その解析結果のパワー
スペクトラムの閾値以上の信号について信号処理手段M
3でレーダ信号処理を行う車載用の周波数解析型レーダ
装置において、レーダビームの送受信方向を上空方向に
操向させる操向手段M4と、上記上空方向に操向したと
きのレーダ出力信号の周波数解析結果のパワースプクト
ラムに基づいて上記閾値を設定する閾値設定手段M5と
を有する。

【0007】このように、レーダビームの送受信方向を
上空方向に操向することによって障害物が存在しない状
態を高い頻度で作り出すことができ、適正な閾値設定を
行う機会を増すことができ、閾値を適正な値に設定でき
るので誤りのない目標物体検出が可能となる。

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
周波数解析型レーダ装置において、自車の車速が充分に
低く、かつ前記パワースペクトラムの閾値以上の信号が
検出されないときに前記閾値設定手段の設定を許可する
設定許可手段を有する。低車速時にはレーダ出力信号の
変動が小さく、閾値以上の信号が検出されなければ障害
物が存在しないため、適正な値の閾値を設定することが
できる。

【0009】

【発明の実施の形態】図2は本発明装置の一実施例のブ
ロック図を示す。同図中、10はヨーレートセンサ、1
1は操舵角センサ、12は車速センサである。ヨーレー
トセンサ10はピエゾジャイロ等の角速度センサを用い
て車両のヨーレートを検出し、ヨーレート検出信号ωy
をレーダ用ECU(電子制御装置)15に供給する。操
舵角センサ12は前輪の操舵角を検出し、操舵角検出信
号θH をレーダ用ECU15に供給する。また、車速セ
ンサ12は車速Vに応じた周期の車速検出パルスをレー
ダ用ECU15に供給する。

【0010】レーダ用ECU15はヨーレートのフィル
タリングを行い、フィルタリングされたヨーレート及び
車速から現在走行中のカーブの曲率を求め、この曲率か
ら将来のカーブの曲率を推定し、推定曲率からレーダビ
ームの水平方向の偏向角度としてのビームステア角θS
を算出する。そして、このビームステア角θS をステア
コントローラ16に供給する。

【0011】ステアコントローラ16はステア機構17
から供給される実ステア角が、レーダ用ECU15から
供給されるビームステア角θS と一致するようにステア
機構17を制御し、ステア機構17によってレーダセン
サ19が発射(送信)するレーダビームの水平方向の偏
向角度が操向(ステア)される。

【0012】レーダセンサ19(M1)は例えばFM−
CW(周波数変調連続波)型のレーダ装置であり、車両
前方にレーダビームを発射し、目標物体で反射されたレ
ーダビームを受信する。発射される信号は周波数f0
中心として±Δf/2の範囲でFM変調されており、発
射される信号と受信される信号とのビート信号が得られ
る。レーダセンサ19ではこのビート信号を低域フィル
タにより折り返しノイズを除去し、かつADコンバータ
でディジタル化して出力し、この出力ビート信号データ
はレーダ用ECU15に供給される。

【0013】レーダ用ECU15は解析手段M2、信号
処理手段M3、閾値設定手段M5に対応し、FFT(高
速フーリエ変換)アルゴリズムによって、上記発射信号
の周波数上昇部分、周波数下降部分夫々のビート信号の
周波数解析を行い、離散化された周波数毎にパワーを算
出して、上記周波数上昇部分、下降部分夫々のパワース
ペクトラムを得る。この後、周波数上昇部分、下降部分
夫々のパワースペクトラムから閾値を越えるピークを検
出して目標物体に対応するピーク対を形成する。このピ
ーク対の周波数上昇部分のピーク周波数fupと、周波数
下降部分のピーク周波数fdownとから、次式によって相
対速度周波数fd 、相対距離fr を求め、相対速度Vr
及び相対距離Rを求める。

【0014】 fd =(fdown−fup)/2 ・・・(1) fr =(fdown+fup)/2 ・・・(2) 及び fd =2・Vr /C・10 ・・・(3) fr =4・fm ・Δf/C・R ・・・(4) 但し、C:光速、fm :変調周波数、周波数変移幅であ
る。

【0015】なお、レーダセンサ19で検出された相対
距離R,相対速度Vrは車速V,ヨーレートωy ,操舵
角θH と共に、レーダ用ECU15から環境認識車速制
御ECU21に供給される。ECU21はこれらの情報
等により環境認識を行い、認識された走行環境に応じて
車速制御を行うために警報器22,ブレーキ23,スロ
ットル24夫々を制御駆動する。

【0016】図3はレーダ用ECU15が実行する閾値
設定処理のフローチャートを示す。この処理は車両のイ
グニッションスイッチがオンとなったとき開始される。
同図中、ステップS10ではレーダセンサ19に電源を
供給して起動する。この時点ではイグニッションスイッ
チのオン直後であるから車速Vは零である。

【0017】次にステップS20では、ステアコントロ
ーラ16にレーダセンサ19を空に向けるためのステア
命令を出し、これによってステアコントローラ16はレ
ーダセンサ19が空に向けてレーダビームを発射するよ
うステア機構17を駆動制御する。この後、ステップS
25でレーダビームの発射方向、つまり上方に天井や屋
根等の障害物がないかどうかを判別する。この場合、相
対速度が0で、相対距離が十数mの目標物体が検出され
た場合は天井等の障害物ありと判別する。ステップS2
5で障害物なしの場合はステップS30に進み、障害物
ありの場合はステップS40に進む。

【0018】ステップS30では周波数解析結果、即ち
図4に示す如き周波数上昇部分、下降部分夫々のパワー
スペクトラムを閾値として記憶する。なお、上記パワー
スペクトラムに所定の定数を乗算した結果を閾値として
記憶しても良い。この後、ステップS40に進む。

【0019】ステップS40では車速センサ12で検出
した車速Vから自車が走行中か否かを判別する。走行中
でなければ、ステップS20に進んでステップS20〜
S40を繰り返し、走行中であればステップS45に進
む。上記のステップS20が操向手段M4に対応し、ス
テップS30が閾値設定手段M5に対応し、ステップS
25,S40が設定許可手段に対応する。ステップS4
5ではステアコントローラ16に命令を出してレーダビ
ームが自車前方に発射されるようステア機構17を駆動
制御させる。この後、ステップS50で前方に先行車や
路側物等の障害物(目標物体)がないかどうかを判別す
る。

【0020】ステップS50で前方に障害物がない場合
は、ステップS60に進み、周波数解析結果、即ち図4
に示す如き周波数上昇部分、下降部分夫々のパワースペ
クトラムを前方に障害物がない状態の過去所定回数分の
パワースペクトラムと平均化する。次にステップS70
で上記平均値、又は平均値に所定の定数を乗算した結果
を閾値として記憶してステップS40に進む。一方、ス
テップS50で前方に障害物がない場合はそのままステ
ップS40に進む。

【0021】このように、レーダビームの送受信方向を
上空方向に操向することによって障害物が存在しない状
態を高い頻度で作り出すことができ、適正な閾値設定を
行う機会を増すことができ、閾値を適正な値に設定でき
るので精度の高い目標物体検出が可能となる。

【0022】また、走行中ではないとき(低車速時)に
はレーダ出力信号の変動が小さく、閾値以上の信号が検
出されなければ障害物が存在しないため、適正な値の閾
値を設定することができる。

【0023】

【発明の効果】上述の如く、請求項1に記載の発明は、
レーダ出力信号の周波数解析を行い、その解析結果のパ
ワースペクトラムの閾値以上の信号についてレーダ信号
処理を行う車載用の周波数解析型レーダ装置において、
レーダビームの送受信方向を上空方向に操向させる操向
手段と、上記上空方向に操向したときのレーダ出力信号
の周波数解析結果のパワースプクトラムに基づいて上記
閾値を設定する閾値設定手段とを有する。

【0024】このように、レーダビームの送受信方向を
上空方向に操向することによって障害物が存在しない状
態を高い頻度で作り出すことができ、適正な閾値設定を
行う機会を増すことができ、閾値を適正な値に設定でき
るので精度の高い目標物体検出が可能となる。

【0025】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
記載の周波数解析型レーダ装置において、自車の車速が
充分に低く、かつ前記パワースペクトラムの閾値以上の
信号が検出されないときに前記閾値設定手段の設定を許
可する設定許可手段を有し、低車速時にはレーダ出力信
号の変動が小さく、閾値以上の信号が検出されなければ
障害物が存在しないため、適正な値の閾値を設定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の原理図である。

【図2】本発明装置のブロック図である。

【図3】閾値設定処理のフローチャートである。

【図4】パワースペクトラムを示す図である。

【符号の説明】

10 ヨーレートセンサ 11 操舵角センサ 12 車速センサ 15 レーダ用ECU 16 ステアコントローラ 17 ステア機構 19,M1 レーダセンサ 21 ECC 22 警報器 23 ブレーキ 24 スロットル M2 解析手段 M3 信号処理手段 M4 操向手段 M5 閾値設定手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 13/34 G01S 7/40 G01S 13/93

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーダ出力信号の周波数解析を行い、そ
    の解析結果のパワースペクトラムの閾値以上の信号につ
    いてレーダ信号処理を行う車載用の周波数解析型レーダ
    装置において、 レーダビームの送受信方向を上空方向に操向させる操向
    手段と、 上記上空方向に操向したときのレーダ出力信号の周波数
    解析結果のパワースペクトラムに基づいて上記閾値を設
    定する閾値設定手段とを有することを特徴とする周波数
    解析型レーダ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の周波数解析型レーダ装置
    において、 自車の車速が充分に低く、かつ前記パワースペクトラム
    の閾値以上の信号が検出されないときに前記閾値設定手
    段の設定を許可する設定許可手段を有することを特徴と
    する周波数解析型レーダ装置。
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