JP3446428B2 - 障害物検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】本発明は障害物検知装置に関
し、特に周波数変調型（ＦＭ−ＣＷ）方式の固定シング
ルビーム・レーダ装置を用いて前方の障害物を検知する
装置に関するものである。 【０００１】 【従来の技術】固定シングルビーム・レーダ装置を用い
た障害物検知装置においては、ＦＭ−ＣＷ波を発射波と
して送信し、前方物体で反射した該ＦＭ−ＣＷ波の受信
波を発射波と混合してビート信号を生成し、このビート
信号を周波数分析することにより前方物体との相対速度
及び距離を演算して障害物を検知するものである。 【０００２】このような障害物検知装置においては、車
両が直線路からカーブ路に進入するとき又はカーブ路を
走行するとき、図１１（１）に示すように直線路部分Ｂ
に位置した車両２０に設けられているレーダ装置２１か
らのレーダビーム２２の検知範囲（斜線部分）内に前方
車両２３が存在する場合には、カーブ路部分Ａの路肩に
存在する壁またはガードレール等の路側構造物Ｗは前方
車両２３の背景となるので、例えばレーダビーム２２の
反射強度差を利用すればレーダ装置２１は路側構造物Ｗ
を前方障害物として「誤検知」することはない。 【０００３】 【発明が解決しようする課題】しかしながら、同図
（２）に示すように車両２０が直線路部分Ｂからカーブ
路部分Ａに進入する際にレーダビーム２２の検知範囲内
に前方車両が存在しない場合、レーダ装置２１は路側構
造物Ｗを検知してこれを前方障害物として「誤検知」し
てしまうことになる。 【０００４】このようにカーブ路での路側構造物を障害
物として検知してしまう「誤検知」問題を解決するた
め、従来より特開平４−３５０８３号公報に見られるよ
うに種々の工夫がなされている。 【０００５】しかしながら、これらの従来技術において
は、カーブ路内での電波の反射特性を利用してカーブ路
走行を認識することや、何らかの付加的な手段によりカ
ーブ路を走行していることを認識することが前提である
ため、直線路からカーブ路へ進入する際の「誤検知」の
問題は解決されなかった。 【０００６】したがって本発明は、ＦＭ−ＣＷ方式の固
定シングルビーム・レーダ装置を用いて前方の障害物を
検知する装置において、車両がカーブ路を走行している
ことを特別に認識することなく直線路からカーブ路へ進
入する際の路側構造物を障害物として誤検知しないよう
にすることを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る障害物検知装置は、発射波と前方物体
の反射波とを混合してビート信号を生成するビート信号
生成手段と、該ビート信号を周波数解析処理する周波数
解析手段と、該周波数解析手段による周波数解析結果か
ら該前方物体との相対速度及び距離を演算する演算手段
と、自車速検出手段と、該自車速と該相対速度とにより
該前方物体が停止物体であるか否かを判定する停止物体
判定手段と、該停止物体判定手段が該前方物体を停止物
体と判定したとき該停止物体のスペクトル帯域幅を該周
波数解析結果から解析する帯域幅解析手段と、該スペク
トル帯域幅の初回の値を記憶する記憶手段と、該初回の
スペクトル帯域幅と該初回以降のスペクトル帯域幅とを
比較して前者より後者が大きいとき該停止物体をカーブ
路の路側構造物と認識して警報出力を行わない比較・認
識手段と、を備えていることを特徴としている。 【０００８】本発明においては、ビート信号生成手段が
発射波であるＦＭ−ＣＷ波と前方物体で反射して戻って
来た該ＦＭ−ＣＷ波の受信波とを混合してビート信号を
生成する。 【０００９】このビート信号は周波数解析手段において
周波数解析される。 【００１０】そして、この周波数解析手段による解析結
果から演算手段が本障害物検知装置を搭載している車両
と前方物体との相対速度及び距離を演算する。 【００１１】このうち、相対速度は自車速検出手段によ
って検出された自車両の車速との関係を考慮することに
より前方物体が停止物体であるか否かを停止物体判定手
段が判定する。 【００１２】この結果、停止物体判定手段がその前方物
体を停止物体と判定したときには、その周波数解析結果
から帯域幅解析手段が該停止物体のスペクトル帯域幅を
解析する。 【００１３】このようにして帯域幅解析手段によって解
析されたスペクトル帯域幅は記憶手段において初回の値
が記憶されるが、比較・認識手段においては初回のスペ
クトル帯域幅と初回以降のスペクトル帯域幅とを比較し
て初回のスペクトル帯域幅より初回以降のスペクトル帯
域幅の方が大きいときには上記の停止物体をカーブ路の
路側構造物として認識する。 【００１４】これにより、この障害物検知装置は、停止
物体を壁またはガードレール等の路側構造物と認識して
警報出力を発生するようなことが無くなる。 【００１５】上記の本発明の作用原理を図を参照してよ
り分かり易く以下に説明する。 【００１６】まず、ＦＭ−ＣＷ波を用いた障害物検知装
置の検知特性について考えるため、図１において、車両
２０が直線路部分Ｂからカーブ路部分Ａに進入するとき
の検知状況を時間順に〜と番号を付して示す。 【００１７】この場合、はレーダ装置（図示せず）を
搭載している自車両２０が直線部分Ｂを走行している状
況を示しており、このときはレーダ装置は何も検出して
いない。 【００１８】また、はカーブ路部分Ａの路側構造物を
検知開始した状況に対応しており、このときはレーダ装
置の最大検知距離（検知有効範囲Ｃ）から路側構造物Ｗ
を前方物体として検知開始する。 【００１９】さらに、は車両２０が直線部分Ｂからカ
ーブ路部分Ａへ進入した状況を示しており、路側構造物
Ｗは図中の斜線範囲Ｄがレーダ装置で検知される。 【００２０】そして、は車両２０がカーブ路部分Ａを
走行している状況であり、図示の斜線部分Ｅがレーダ装
置で検知される路側構造物Ｗの範囲となる。 【００２１】このようにモデル化して図１に示した状況
〜での検知特性としてレーダ装置で検知される路側
構造物の範囲とその検知距離について以下に説明する。 【００２２】レーダ装置の検知有効範囲Ｃ、すなわちレ
ーダビームは中心角２θの扇形を有しているとし、レー
ダ中心線に対する曲率半径をｐ[m]、路側構造物に対す
る曲率半径をｒ[m]とし、各々同一中心であるとする。 【００２３】ここで、レーダビームのＬ側と路側構造物
Ｗとの交点を、図２に示すように、（ｘ_1,ｙ₁）、同じ
くＲ側との交点を（ｘ_2,ｙ₂）とし、最大検知距離をＭ
[m]とする。なお、図中、Ｌ側とは自車に対してのビー
ムの左側の最大検知限界のことであり、Ｒ側は同じく右
側のことである。 【００２４】これにより検知される路側構造物Ｗの範囲
は、検知距離から見ると図２に示すようにＤＲ〜ＤＬの
範囲となる。 【００２５】そして、カーブ路内を走行するときの検知
距離ＤＲ，ＤＬは次式のように表すことができる。 【数１】 【００２６】また、カーブ路内に進入したときの検知距
離ＤＲとＤＬとの関係は次式のように表すことができる
（但し、ＤＲ≦Ｍ）。 【数２】 【００２７】上記の式（１），（２）を用いて図１に示
した状況〜をさらに細分化すると図３に示すような
状況（１）〜（４）となる。 【００２８】図３において、例えば右カーブ路の場合と
して、θ＝１[deg]，ｐ＝３００[m]，ｒ＝３１０[m]，
レーダ最大検知距離＝１００[m]として状況（１）〜
（４）での検知特性をそれぞれ以下に説明する。 【００２９】（１）これはＬ側が路側構造物Ｗに接した
状況を示しており、ＤＬ＝１００[m]であり距離１００
[m]で路側構造物Ｗを停止物体として検知する。 【００３０】（２）状況（１）から路側構造物Ｗの検知
される範囲が徐々に広がって行くと、Ｒ側も路側構造物
Ｗに接した状況になり、ＤＬ＝８７．５[m]でＤＲ＝１
００[m]となり、ＤＬ〜ＤＲの範囲で路側構造物Ｗを停
止物体として検知する。 【００３１】（３）状況（２）から検知される範囲が徐
々に狭くなりながら検知距離が接近してくると、車両２
０がカーブ路へ進入開始する状況となり、ＤＬ＝７３．
５[m]でＤＲ＝８３．５[m]となり、検知距離ＤＬ〜ＤＲ
の範囲で路側構造物Ｗを停止物体として検知する。 【００３２】（４）状況（３）から車両２０がカーブ路
内を走行しているとすると、検知される範囲はカーブ路
部分Ａの曲率が変わらなければ一定となり検知距離も一
定となるので、状況（３）と同様にしてＤＬ＝７３．０
[m]でありＤＲ＝８３．５[m]となって検知距離ＤＬ〜Ｄ
Ｒの範囲で路側構造物Ｗを停止物体として検知すること
になる。 【００３３】このように直線路部分Ｂからカーブ路部分
Ａに進入して行くときの検知範囲が増減する様子が下記
の表１にまとめて示されており、図４にこれに対応した
検知特性が示されている。 【表１】 【００３４】ここで、ＦＭ−ＣＷ波レーダ装置を用いた
障害物検知装置においては、上記のようにビート信号を
生成するが、このビート信号の周波数成分は前方障害物
との相対速度と距離によって決定されるため、このビー
ト信号を周波数解析手段によって周波数解析（フーリェ
変換等）することによりその周波数成分は周波数スペク
トルとして解析される。 【００３５】図５（１）には比較的小さな前方物体Ｆが
１個検知された場合を示しており、この場合のビート信
号波形は同図（２）に示すようになるが、これに対して
周波数解析を行うことにより同図（３）に示すように前
方物体Ｆに対応して１つのスペクトルピークが発生した
波形が示されている（なお、図中では前方物体Ｆのピー
クレベルから数ｄＢ下がった所のスペクトルピークの幅
を周波数帯域幅としている）。 【００３６】また、図６（１）には長物としての例えば
鉄骨Ｇを斜めに検知した状態が示されており、このよう
な場合には同図（２）に示すように鉄骨Ｇに対応したス
ペクトルピークの幅が広がり、図２及び図３について説
明したＤＲ−ＤＬに相当した周波数帯域幅を持つことに
なる。 【００３７】これにより、図３（１）〜（４）及び図４
に示した各走行状況に対するスペクトル形状は図７に示
したようになる。 【００３８】すなわち、状況（１）の場合には細い帯域
幅のピークが発生しており、図５（１）に示した状況と
同等であることがわかる。 【００３９】また、状況（２）ではスペクトル帯域幅が
図示のように広がっており、これは図６（１）に示した
ような状況に対応するものである。 【００４０】そして、状況（３）及び（４）においては
スペクトル帯域幅は狭まりながら低周波数側へシフトし
ている状況が示されており、図３及び図４に示したよう
にカーブ路内を走行している状態を示している。 【００４１】したがって、検知した前方物体の最初のス
ペクトルピークの帯域幅より大きくなるならば、図７に
示す如く、検知した物体は壁やガードレール等の路側構
造物であると判定できる。 【００４２】したがって、もし検知した物体が停止物体
であることがわかれば、検知した最初の停止物体に対す
るスペクトルピークの帯域幅とそれ以降の連続した検知
による停止物体のスペクトルピークの帯域幅とを比較す
れば路側構造物であるか否かが判定できる。 【００４３】したがって、検知した前方物体が路側構造
物であることがわかったときには、不必要な警報を発し
ないようにすることが可能となる。 【００４４】 【発明の実施の形態】図８は本発明に係る障害物検知装
置の実施例をブロック図で示したものであり、図中、１
は送信アンテナ、２はＦＭ−ＣＷ波を送信アンテナ１を
介して発射する電磁波発生装置、３は変調周波数発生装
置、４は搬送波発生装置、を示しており、変調周波数発
生装置３は搬送波発生装置４からの搬送波を予め記憶さ
れている三角形状と直線部分から成る変調パターンで変
調して変調波を生成しており、このときの変調パターン
による変調に際してクロック発生装置５からのクロック
を用いている。 【００４５】変調周波数発生装置３からの変調波は電磁
波発生装置２に送られることにより、ＦＭ−ＣＷ波とし
て送信アンテナ１から送出される。 【００４６】また、６は受信アンテナであり、この受信
アンテナからのＦＭ−ＣＷ波の受信信号はミキサ７に送
られ、このミキサでは電磁波発生装置２からのＦＭ−Ｃ
Ｗ波と受信アンテナ６からの受信波とを混合し、さらに
この混合信号を復調回路８に送ることによりビート周波
数のビート信号に変換される。 【００４７】このビート信号はよく知られているように
前方物体との距離及び相対速度にそれぞれ相当する距離
周波数と速度周波数の和又は差で表される信号であり、
周波数解析信号処理装置９に送られる。 【００４８】周波数解析信号処理装置９はクロック発生
装置５からのクロックを受けることにより復調回路８か
らのビート信号に対して例えば高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）信号処理等を施すことにより周波数成分の解析を行
う。 【００４９】この周波数解析された信号成分は検知距離
・速度演算装置１０と周波数帯域幅解析装置１１とに送
られ、演算装置１０では上記の距離周波数と速度周波数
とから前方物体との距離及び相対速度が演算される。 【００５０】この演算装置１０による演算結果は停止物
体判定装置１２に送られ、停止物体判定装置１２では車
速センサ１３からの自車速を考慮することにより現在の
自車に対する前方障害物が停止物体であるか否かを判定
する。 【００５１】停止物体判定装置１２において停止物体で
あると判定したときには周波数帯域幅解析装置１１は周
波数解析信号処理装置９からの周波数成分を受けて周波
数帯域幅を求め、これを最初だけメモリ１４に格納して
おく。 【００５２】そして、メモリ１４からの初回の周波数帯
域幅とその後の周波数帯域幅とが比較・認識装置１５に
送られ、初回の周波数帯域よりもその後の周波数帯域の
方が大きくなっているときには、データ出力装置１６か
らのデータ出力を抑制するように制御を行う。 【００５３】図９は図８に示した本発明の実施例の動作
をフローチャートで示したものであり、このフローチャ
ートに沿って図８の実施例の動作を以下に再度説明す
る。 【００５４】まず、周波数帯域解析装置１１においてＦ
ＬＡＧを“０”にリセットして検知物検知回数＝０であ
ることを初期設定し（ステップＳ１）、電磁波発生装置
２によるレーダによるセンシング処理を行う（ステップ
Ｓ２）。 【００５５】その後、検知距離・速度演算装置１０にお
いて検知物体の距離と相対速度の演算を行い（ステップ
Ｓ３）、検知された前方物体が停止物体であるか否かを
判定する（ステップＳ４）。 【００５６】このステップＳ４においては、演算した相
対速度と車速センサ１３によって検出した車速とが等し
いときには前方物体＝停止物体であると判定され、そう
でない場合にはステップＳ５においてＦＬＡＧを“０”
に設定する。 【００５７】前方物体＝停止物体として検知されたとき
にはＦＬＡＧがインクリメントされ（ステップＳ６）、
さらに周波数帯域幅解析装置１１において停止物体のス
ペクトルピーク帯域幅αを解析する（ステップＳ７）。 【００５８】そして、ステップＳ８においてＦＬＡＧが
“１”であるか否かを判定し、ＦＬＡＧが“１”である
とき、すなわち初回のスペクトルピーク帯域幅が求めら
れたときには、周波数帯域解析装置１１はその帯域幅α
をβに置き換えてメモリ１４に記憶しておく（ステップ
Ｓ９）。 【００５９】そして、上記と同様にステップＳ２〜ステ
ップＳ９を繰り返し、ＦＬＡＧが“１”より大きくなっ
たときには、ステップＳ１０において今回のスペクトル
帯域幅αが初回のスペクトル帯域幅βより大きいか否か
を判定し、α＞βであるときには丁度図７に示したよう
に帯域幅が状況（１）から（２）に遷移したことになる
ので、前方物体は壁やガードレール等の路側構造物であ
ると認識することができ、ステップＳ２に戻る。これに
より、警報は発せられないようにする。 【００６０】一方、α≦βであることが分かったときに
は、初回の値よりスペクトル帯域幅が狭くなっており、
停止物体に近づいている危険性があるので、ステップＳ
１１においては、警報信号を発するためのデータとして
必要な演算装置１０で求めた距離及び相対速度の検知デ
ータをデータ出力装置１６から出力させ、後続の装置で
警報処理に用いるように制御を行っている。 【００６１】このようにして、図１０に示す如く車両２
０のレーダ装置２１から発射されたレーダビーム２２に
よって検知される路側構造物Ｗの範囲が増えれば増える
ほど同図（２）に示すように周波数帯域幅が広くなり、
カーブ路に進入した場合に壁またはガードレール等の走
行に支障のない停止物体を検出しても誤警報を出力しな
いようにすることができる。 【００６２】そして、ガードレール等を検出すると、そ
のスペクトル帯域幅は徐々に増加し、カーブ路を抜け出
すまで初回検出のスペクトル帯域幅よりも大きな値とな
るが、ガードレール等を検出しなくなると初回検出のス
ペクトル帯域幅よりも小さな値となり、この間、カーブ
路走行であると認識されて誤警報が出力されなくなる。 【００６３】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る障害物
検知装置によれば、前方物体を停止物体として認識した
場合にその停止物体のスペクトル帯域幅が検知開始時か
ら増加し、その後検知開始時と同じ値以下となるまでを
カーブ路における路側構造物が検知されていると判定す
るように構成したので、カーブ路に進入する場合に前方
に障害物が存在しない場合において特別な付加手段によ
りカーブ路を走行することを認識する必要がなく誤った
検出を無くすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る障害物検知装置においてカーブ路
進入時の検知状況を説明するための図である。 【図２】本発明に係る障害物検知装置におけるカーブ路
での検知モデルを示した図である。 【図３】本発明に係る障害物検知装置においてカーブ路
進入時の検知状況の詳細を説明した図である。 【図４】本発明に係る障害物検知装置においてカーブ路
での検知特性を示したグラフ図である。 【図５】本発明に係る障害物検知装置において通常のタ
ーゲットを検知した際の周波数スペクトル例を示したグ
ラフ図である。 【図６】本発明に係る障害物検知装置において長物等を
斜めに検知した際の周波数スペクトルの例を示した図で
ある。 【図７】本発明に係る障害物検知装置において走行状況
に対するスペクトル形状を示したグラフ図である。 【図８】本発明に係る障害物検知装置の実施例を示した
ブロック図である。 【図９】本発明に係る障害物検知装置の動作を説明する
ためのフローチャート図である。 【図１０】本発明に係る障害物検知装置の動作例を示し
た図である。 【図１１】従来技術の説明図である。 【符号の説明】 １ 送信アンテナ ２ 電磁波発生装置 ３ 変調周波数発生装置 ４ 搬送波発生装置 ６ 受信アンテナ ７ ミキサ ８ 復調回路 ９ 周波数解析信号処理装置 １０ 検知距離・速度演算装置 １１ 周波数帯域幅解析装置 １２ 停止物体判定装置 １３ 車速センサ １４ メモリ １５ 比較・認識装置 １６ データ出力装置 ２０ 車両 ２１ レーダ装置 ２２ レーダビーム Ｗ 路側構造物 Ａ カーブ路部分 Ｂ 直線路部分 Ｃ レーダ検知有効範囲 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−234277（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−191133（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232214（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−315083（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313090（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−126949（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−220225（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G08G 1/16 B60R 21/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ＦＭ−ＣＷ方式の固定シングルビーム・レ
   ーダ装置を用いて前方の障害物を検知する装置におい
   て、 発射波と前方物体の反射波とを混合してビート信号を生
   成するビート信号生成手段と、 該ビート信号を周波数解析処理する周波数解析手段と、 該周波数解析手段による周波数解析結果から該前方物体
   との相対速度及び距離を演算する演算手段と、 自車速検出手段と、 該自車速と該相対速度とにより該前方物体が停止物体で
   あるか否かを判定する停止物体判定手段と、 該停止物体判定手段が該前方物体を停止物体と判定した
   とき該停止物体のスペクトル帯域幅を該周波数解析結果
   から解析する帯域幅解析手段と、 該スペクトル帯域幅の初回の値を記憶する記憶手段と、 該初回のスペクトル帯域幅と該初回以降のスペクトル帯
   域幅とを比較して前者より後者が大きいとき該停止物体
   をカーブ路の路側構造物と認識して警報出力を行わない
   比較・認識手段と、 を備えていることを特徴とした障害物検知装置。