JP3750102B2 - 車載レーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載され、車両の周囲で、たとえば前方を走行中の他の車両などの障害物をターゲットとして探査し、走行の安全などを図るために用いられる車載レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の走行方向などの障害物を探査する車載レーダ装置が開発されている。車載レーダ装置としては、三角波を変調信号として周波数変調された持続送信波である探査波と、目標からの反射波とによって生じる周波数のうなり成分をビート信号を取出し、ビート信号の周波数に基づいて目標との相対速度や相対距離を求めるＦＭ−ＣＷ方式が用いられている。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダに関連する先行技術は、たとえば特開昭５２−１１１３９５、特開平７−１２０５４９、特開平９−８０１４８および特開平９−１４５８２４などに開示されている。特に特開平７−１２０５４９には、車載レーダ装置から送信されるビーム状の電波の照射方向を変更可能とし、たとえば曲線走行時などで斜め前方を走行している車両などのターゲットを適確に探査しようとする構成が開示されている。
【０００３】
図１６は、従来からのＦＭ−ＣＷ方式の車載レーダ装置１の概略的な構成を示す。車載レーダ装置１では、ターゲット２を探査し、ターゲット２までの距離とターゲット２との間の相対速度を算出するためにアンテナ３から探査用の電波を送信する。アンテナ３は、ターゲット２で反射した反射電波を受信する。アンテナ３は、利得が高い範囲が鋭いビーム形状となるように形成されているので、走査機構４によってビーム方向を変化させる走査を行い、ターゲット２からの反射信号を受信するときのビーム方向からターゲット２の方向を検知することもできる。ターゲット２までの距離と方向とが解ると、ターゲット２の位置を自車を基準として相対的に求めることができる。
【０００４】
ＦＭ−ＣＷ方式の探査では、送信回路５から三角波で周波数変調している探査信号をアンテナ３に与えて送信させ、アンテナ３に受信する反射信号を受信回路６で増幅や周波数変換を行い、アナログ／デジタル変換（以下、「Ａ／Ｄ」と略称する）回路７でデジタル信号に変換して、高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ」と略称する）回路８で周波数成分に変換する。目標検出回路９は、ＦＦＴ回路８からの周波数成分に基づいて、ターゲット２までの距離Ｒや相対速度Ｖなどを算出する。
【０００５】
図１７は、図１６に示す目標検出回路９が、ＦＭ−ＣＷ方式でターゲット２の探査と、距離Ｒおよび相対速度Ｖの算出を行う原理を示す。図１６のアンテナ３からは、一定の変化速度で三角波上に周波数が連続的に変化するようにＦＭ変調された連続波（ＣＷ）の探査信号１０が送信される。探査信号１０がターゲット２で反射して、アンテナ３に受信される反射信号１１は、図１７（ａ）に示すように、探査信号１０に比較して、距離Ｒに対応する時間だけ遅れるので、周波数が変化している探査信号１０に対して、周波数に差が生じる。また、ターゲット２との間には相対速度Ｖが生じるので、反射信号１１にはドップラシフト効果も生じ、探査信号１０との間で周波数が異なってくる原因となる。
【０００６】
ＦＭ−ＣＷ方式では、周波数変調の周波数変移量が増大する周波数上昇区間でのビート信号であるアップビート信号１２と、周波数変移量が減少する下降区間でのビート信号であるダウンビート信号１３とに、図１７（ｂ）に示すように、ドップラシフト効果による周波数の変化分が異なって反映される。このため、アップビート信号１２の周波数ｆｕｂとダウンビート信号１３の周波数ｆｄｂとは、標準的なビート信号の周波数であるレンジ周波数ｆｒおよびドップラシフト周波数ｆｄを用いて、次の式１および式２のように表すことができる。
ｆｕｂ ＝ ｆｒ − ｆｄ …（１）
ｆｄｂ ＝ ｆｒ ＋ ｆｄ …（２）
【０００７】
ここでレンジ周波数ｆｒは、ターゲット２までの距離Ｒに比例し、ＦＭ−ＣＷ方式の探査信号１０の三角波としての周波数変移の振幅をΔｆ、三角波としての変調周波数ｆｍ、光速をＣとすると、次の式３で表される。また、ドップラシフト周波数ｆｄは、ターゲット２との相対速度をＶ、探査信号１０の波長をλとすると、次の式４で表される。式３および式４の関係を用いて、レンジ周波数ｆｒおよびドップラシフト周波数ｆｄから、距離Ｒおよび相対速度Ｖをそれぞれ算出することもできる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
なお、図１６に示すように、アンテナ３のビーム方向の走査を行う車載レーダ装置に関する先行技術は、たとえば特開平１１−６４４９９、特開平１１−７２６５１、特開平１１−８４００１、あるいは特開平１１−２３１０５３などに開示されている。また、特開平８−８２６７９には、ターゲットを探査するレンジを近距離用と遠距離用とを切換える構成が開示されている。特開平１０−２８２２２０には、飛翔体などのレーダで、レーダ探査時に得られるデータの一部を利用して目標の特定を行う先行技術が開示されている。特開平１１−３８１４１には、車載用のレーダを用いて障害物を３次元的に認識する先行技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナのビーム方向を走査する先行技術のうち、たとえば特開平１１−８４００１や特開平１１−２３１０５３には、１回の走査期間に、複数回の探査を行い、ビーム方向の変化に対応して得られる反射信号レベルのピークから、ターゲットの方向を推定する考え方が示されている。これらの先行技術のような考え方で、ターゲットの方向についての探査精度を上げるためには、１回の走査内での探査方向を細かくして、探査を行う回数を多くする必要がある。しかるに、このような方法では、演算処理などの負荷が高くなり、高速に処理するためには高速な信号処理のためのハードウエアが必要となる。信号処理の高速化は、コストは勿論発熱などの問題が生じ、円滑に使用するためにはそれなりの回路規模が必要となり、システム構成が大きくなってしまう。
【００１１】
また、ターゲットが存在する特定区間で探査を行う角度範囲を狭くする方法もあるけれども、ハードウエアの構成が複雑になり、コスト面でのメリットも多くない。
【００１２】
また、ターゲットの認識では、ガードレールやトンネル、防音壁などからの反射信号も受信される場合に、真のターゲットを抽出するために複雑なロジックを組む必要が出てくる。たとえばガードレールの場合、ＦＭ−ＣＷ方式での周波数上昇区間と周波数下降区間との周波数を組合せるペアリングの処理を行ったあとで算出される相対速度は、決して自車速と同じ値にならず、静止している物体ではなく移動している物体のように見える。また、距離の移動量は、その相対速度から求められる値とは一致しないので、これらに基づいてガードレールであると判定することができる。しかしながら、探査の頻度が高くなると、データの更新レートが早くなり、距離の移動量が少なくなるので、距離移動量から相対速度を求めても精度が粗くなり、相対速度の比較が困難になる。
【００１３】
さらにＦＭ−ＣＷ方式の場合、周波数上昇区間と下降区間とを組合せることによって距離および相対速度を算出しているけれども、高い相対速度で近付く物体については、ドップラシフト効果が大きく生じるために、上昇区間と下降区間とでの周波数差が大きくなってしまう。また、近付くターゲットの場合には、周波数上昇区間でのビート信号が低い周波数側にずれ、あまり低いビート信号については処理が困難となるので、静止状態に比べ、ターゲットを検知可能な最小距離が遠くなってしまう。その結果、接近したターゲットについての追跡を行うことができず、そのまま接近しているのか、方向がそれるのかなどについての情報が得られなくなってしまう。
【００１４】
また、走行中に検出されるターゲットが静止物体であると判断されるときには、車両が踏み越えたりくぐり抜けたりすることができる物体も含まれている。従来は、これらの物体については特に判断基準がなく、踏み越えることができる物体であっても、警報や減速制御の対象としてしまう。これらについては、静止物体をターゲットとして判定せずに、制御対象から除外する方法を取ることも考えられるけれども、踏み越えられたりくぐり抜けられたりすることができない物体の場合には、制御対象から除外する方法を取ることはできない。
【００１５】
本発明の目的は、ターゲットの位置や性質などについて、適確に認識することができる車載レーダ装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両に搭載され、車両の周囲のターゲットを探査する車載レーダ装置において、
所定のビーム方向で利得が高くなるように形成され、該ビーム方向に探査信号を送信し、探査信号に対するターゲットからの反射信号を受信するアンテナと、
アンテナのビーム方向を水平面内で所定の範囲で変化させる走査を行う走査手段と、
走査手段によって変化するアンテナのビーム方向を検出する方向検出手段と、
走査手段によって、アンテナのビーム方向を、該所定の範囲内で繰返して走査させ、繰返される走査間では、方向検出手段によって検出されるビーム方向が異なる角度となる複数の方向で、ターゲット探査を行うように制御する探査制御手段と、
アンテナに受信されるターゲットからの反射信号およびアンテナから送信される探査信号に基づいて、ターゲットまでの距離を算出し、距離および方向検出手段によって検出されるアンテナのビーム方向に基づいて、ターゲットが静止物であるか否かを判断し、静止物であればある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなる点に基づき踏み越え可能か否かを判断してターゲットの認識を行うターゲット認識手段とを含むことを特徴とする車載レーダ装置である。
【００１７】
本発明に従えば、車両に搭載されて車両の周囲のターゲットを探査する車載レーダ装置は、アンテナから探査信号を所定のビーム方向に送信し、ターゲットからの反射信号を受信する。アンテナのビーム方向は走査手段によって水平面内で所定の範囲で変化させる走査が行われ、方向検出手段によって検出される。走査制御手段は、アンテナのビーム方向を所定の範囲内で繰返して走査させ、繰返される走査間では、方向検出手段によって検出されるビーム方向が異なる複数の方向でターゲットの探査を行うように制御する。ターゲット認識手段は、アンテナに受信されるターゲットからの反射信号およびアンテナから送信される探査信号に基づいて、探査信号までの距離を算出する。算出された距離および方向検出手段によって検出されるアンテナのビーム方向に基づいて、ターゲットが静止物であるか否かを判断する。ターゲットが静止物であればある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなる点に基づき踏み越え可能か否かを判断してターゲットの認識が行われる。ターゲットを探査するビーム方向は、走査制御手段によって、アンテナの走査毎に異なる複数の方向となるように得られるので、複数の走査によって得られる探査結果を組合せれば、より細かい角度の違い毎に探査を行って得られる結果と同等な精度の高い探査を行うことができる。１回の走査での探査間の角度は、最終的な角度ほど細かくしないでもよいので、処理速度を高速にしたと同様の精度でターゲットの方向を求めることができる。
【００１８】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記走査毎の複数のビーム方向に対する探査結果に基づいてターゲットの認識を行い、反射信号が受信されるビーム方向の数が予め定める基準値よりも小さいとき、予め定める複数の走査によって得られる探査結果の組合せに基づいてターゲットの認識を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、１回の走査で充分な数の探査結果が得られないときには、複数回の走査で得られる探査結果に基づいてターゲットの認識を行うことができるので、ターゲットの認識精度を向上させることができる。
【００２０】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記複数の走査によって得られる探査結果に対して、ターゲットの移動に伴う相対速度差からドップラシフト周波数を算出し、ターゲット認識のために組合せる反射信号を算出結果に応じて変化させることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、複数の走査間での時間的なずれを考慮して、対象となる探査結果を組合せて、精度の高い認識を行うことができる。
【００２２】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記探査結果のうち、前記算出結果に応じての組合せの対象から外れる周波数の反射信号を、不要反射物からの反射信号として認識し、ターゲットからの反射信号として扱わないことを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、複数の探査結果のうち組合せることができない周波数の反射信号は、不要反射物として認識し、ターゲットからの反射信号として扱わないので、実際に注意する必要がないターゲットに処理の負荷を割かないようにして、注意する必要があるターゲットに対しての重点的な処理を行わせることができる。
【００２４】
また本発明で、前記ターゲットの探査は、ＦＭ−ＣＷ方式で行われ、
前記ターゲット認識手段は、前記探査結果のうち、ペアリング処理を行い、ペアリング処理が可能でないときに、前記ドップラシフト周波数の算出でターゲット認識のために組合せる反射信号を変化させることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、ペアリング処理が可能でない探査結果に対し、ドップラシフト周波数を算出して、ターゲット認識のために組合せる反射信号を変化させるので、探査対象の位置を有効に求めることができる。
【００２６】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記不要反射物からの反射信号と認識すると、距離と方向とから不要反射物が集まる位置を求め、その位置を路肩と判断することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、組合せることができなかった探査結果に基づく算出結果を不要反射物についてのデータと認識し、不要反射物が集まる位置を路肩と判断するので、路肩およびその外方にある物体は、注意の対象から除外して、処理負担を軽減することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の各形態で用いられる車載レーダ装置２１の概略的な電気的構成を示す。車載レーダ装置２１は、ターゲット２２の探査を行うためのアンテナ２３を有する。アンテナ２３は、走査機構２４によってビーム方向２３ａが、水平面内で変更可能である。走査機構２４は、アンテナ２３のビーム方向２３ａを、進行方向に対して一定の角度範囲内で振らせることができる。
【００５５】
アンテナ２３からは、送信回路２５によって生成されるＦＭ−ＣＷ方式の電波が探査信号として送信される。探査信号がターゲット２２に当たると、ターゲット２２の表面で反射して反射信号となる。反射信号がアンテナ２３に受信されると、探査信号との間で生じるビート信号が受信回路２６で電気的に処理され、Ａ／Ｄ回路２７でデジタル信号に変換され、ＦＦＴ回路２８で周波数成分が抽出される。目標検出回路２９は、ＦＦＴ回路２８によって抽出された周波数成分に基づいて、ターゲット２２に対応する目標を検出する。目標認識回路３０は、１回の走査内での複数の探査方向での目標の検出結果や、さらに複数回の走査から得られる目標の検出結果を元に、ターゲット２２の認識を行う。１回の走査での複数回の探査結果や、複数回の走査での探査結果は、メモリ３１に記憶される。
【００５６】
車載レーダ装置２１は、車両３２に搭載され、アンテナ２３の位置は、車両３２が走行する路面３３よりも高い位置となっている。車載レーダ装置２１の目標認識回路３０が認識した結果は、警報装置３４やクルーズコントロール装置３５に与えられる。警報装置３４は、ターゲット２２までの距離が所定の距離よりも短くなって、衝突の危険などが生じるときに警報を発生する。クルーズコントロール装置３５は、ターゲット２２までの距離が相対速度も考慮して短いと判断されるようなときに、車両３２に対して制動をかけ、走行速度を低下させるような制御を行う。制動が不要であれば、予め設定される速度での走行を続けるように制御する。アンテナ２３のビーム方向２３ａは、方向検出装置３６によって検出することができる。
【００５７】
図２は、本発明の実施の第１形態としての目標認識回路３０の処理手順を示す。ターゲットが認識されると、ステップａ１からの手順が開始される。ステップａ２では、走査機構２４によるアンテナ２３の走査であるスキャンが１スキャン分終了しているか否かを判断する。終了していると判断されるときには、ステップａ３で、アンテナ２３のビーム方向２３ａが１つの方向を向いて探査信号を送信している状態であるビームが３つ以上で、ターゲット２２からの反射信号が検出されているか否かを判断する。３ビーム以上で検出されていないと判断されるときには、ステップａ４で、前回のスキャンで認識したターゲットが検出されているか否かを判断する。検出されていないときには、ステップａ２に戻る。ステップａ４で、前回のスキャンでも検出されたターゲット２２が認識されていると判断されるときは、ステップａ５で、前回と今回の２つのスキャンのデータから角度の算出を行う。ステップａ３で、３ビーム以上で検出されていると判断されるときには、ステップａ６で、１回のスキャンデータから角度の算出を行う。
【００５８】
ステップａ５またはステップａ６の算出処理が終了すると、ステップａ７でペアリング処理を行う。ペアリング処理では、ＦＭ−ＣＷ方式の周波数上昇期間と周波数下降期間とを組合せる。ステップａ８では、ステップａ７でペアリング処理が可能であったか否かを判断する。ペアリング処理が可能でないと判断されるときには、ステップａ９で周波数データのシフトを行い、ステップａ１０で特定区間毎にデータを分け、ステップａ１１で各区間での位置を計算し、ステップａ１２で路肩位置の判定を行う。ステップａ８でペアリングが可能であったデータに関しては、ステップａ９からステップａ１２までの処理は行わない。また、ステップａ９からステップａ１２までの各処理の内容については後述する。
【００５９】
ステップａ１３では、路肩より外側にターゲットがあるか否かを判断する。ターゲットがあると判断されるときには、ステップａ１４で、路肩よりも外側となるターゲットを削除する。ステップａ１３で路肩より外側にターゲットがないと判断されるとき、またはステップａ１４が終了すると、ステップａ１５で静止状態の静止物ターゲットがあるか否かを判断する。静止物ターゲットが無いと判断されるときには、ステップａ１６でターゲットの認識結果を表す信号を出力する。
【００６０】
ステップａ１５で、静止物ターゲットが有ると判断されるときには、ステップａ１７以下で、静止物ターゲットが踏み越え可能である確率の算出を行う。ステップａ１７では、確率値を零に初期化する。ステップａ１８で、静止物ターゲットの遠距離での受信強度であるパワーが大きいか否かを判断する。パワーが大であると判断されるときには、ステップａ１９で、確率値を５０に設定する。遠距離でのパワーが大きければ、静止物ターゲットは路面からの高さが高いと判断され、そのまま走行すれば乗り越えることができない可能性が高くなるので、確率値を５０に設定する。ステップａ１８で遠距離でのパワーが大きくないと判断されるとき、またはステップａ１９が終了すると、ステップａ２０で、比較的遠距離のうちにパワーが急激に低下するか否かを判断する。低下すると判断されるときには、静止物ターゲットは看板など、比較的高い位置に存在する確率が高くなり、踏み越えることができない可能性も低下するので、ステップａ２１で、確率値を３０小さくする。
【００６１】
ステップａ２０で遠距離でのパワーが急低下しないと判断されるとき、またはステップａ２１が終了すると、ステップａ２２に移る。ステップａ２２では、受信する信号強度としてのパワーが、距離が接近するにつれて変動し、１つの区間Ａの最大値が次の区間Ｂでの最小値よりも大きいか否かを判断する。静止物ターゲットに関し、マルチパスの現象によって受信信号レベルが変動しているときには、変動の周期を反映して、ステップａ２２のような関係が成立し、ステップａ２３に移る。ステップａ２３では、確率値を２０増加させる。ステップａ２２で、関係が成立しないと判断されるとき、またはステップａ２３が終了すると、ステップａ２４に移る。ステップａ２４では、ステップａ２２で判断した次の区間Ｃと、さらに次の区間Ｄとで、区間Ｃの最大値が区間Ｄの最小値よりも大きいか否かを判断する。ステップａ２４の条件が成立していると判断されるときには、ステップａ２５で、確率値を２０増加させる。ステップａ２４で条件が成立しないと判断されるとき、またはステップａ２５が終了すると、ステップａ１６に移り、算出された確率値を図１の警報装置３４やクルーズコントロール装置３５などに出力する。
【００６２】
なお、隣接する区間での「最大値」と「最小値」との比較で判断すると同様に、「最大ばらつき幅」や「平均値からのずれ量」などに従っても、同様にパワーの急低下の判断を行うことができる。
【００６３】
ステップａ１６でのターゲット出力後、またはステップａ２で１スキャンが終了していないと判断されるときには、ステップａ２６に移って、手順を終了する。ステップａ２で１スキャンが終了していないと判断されるときは、１回のスキャンが終了するまでターゲットの探査を行い、反射信号が検出されれば、ターゲットを認識する。次のスキャンでは、ビームの角度を、所定角度だけずらせる。なお、３回以上のスキャンに分けて、ビームの角度をさらに細かく補完させることもできる。図１の警報装置３４は、たとえばステップａ１６のターゲット出力で与えられる確率が、５０％以上となると警告を行うようにする。また、クルーズコントロール装置３５は、確率が７０〜８０％程度になると、車両３３の走行速度を制限する制動を行う。
【００６４】
図３は、本発明の実施の第２形態として、図１の操作機構２４がアンテナ２３のビーム方向２３ａを方向検出装置３６によって角度として検出しながら、一定角度毎に探査信号の送信と反射信号の受信とを行って得られる反射信号レベルの変化の一例を示す。図３（ａ）は、一方向にスキャンしたときの変化を示し、図３（ｂ）は、往復方向で探査を行うビームの角度を所定角度だけずらした場合の探査結果を示す。図３（ｂ）では、実線が今回のスキャンでの検出結果を示し、破線が前回のスキャン時での検出結果を示す。
【００６５】
図３に示すような検出結果に基づいてターゲットの方向を決定する場合、図３（ａ）では、２つの角度でしかターゲットの検出が行われていないので、反射信号のパワーが大きい▲２▼の方がターゲットの方向であると判断せざるを得ない。図３（ｂ）のように、角度をずらして２回のスキャンでのデータを用いると、ターゲットが存在する本来の角度は、前回の▲２▼の角度と、今回の▲１▼の角度との間であることが解る。本実施形態では、探査を行う角度は、比較的間隔があっても、１回目のスキャンと２回目のスキャンとで探査を行う角度をずらすので、結果的に小さな角度間隔で探査を行ったと同様の高精度な探査結果を得ることができる。
【００６６】
図４は、ターゲット２２に対して複数回のスキャンで探査を行うときの相対的な位置の変化の例を示す。ターゲット２２と車両３２との間には、一般に速度差がある。走査機構２４は、アンテナ２３を、たとえば±４度の範囲で、１スキャンあたり１００ｍｓ程度の時間で走査を行う。したがって、２回のスキャンで探査を行うと、最初の車両３２の位置と最終的な車両３２の位置との間には、０．２秒程度分の相対的な移動があり、車両３２に対してターゲット２２が移動する。図２のステップａ９では、前述の式４に基づいて、相対速度差からドップラシフト周波数を算出し、式１や式２に基づき、アップビート周波数やダウンビート周波数を、算出されたドップラシフト周波数に基づいてレンジ周波数を修正することによって求める。ステップａ１０では、ドップラシフト周波数に基づいて修正されたデータを、特定区間毎に分ける。ステップａ１１では、各特定区間で、前述の式３から得られる距離Ｒと、そのときの方向とに基づいて計算する。ステップａ１２では、ステップａ１１での位置計算の結果ターゲットの位置が集まっている部分を路肩であると判定する。
【００６７】
ステップａ９からステップａ１２までの手順では、ステップａ８でペアリングできないデータを、ガイドレールなどの不要反射物として処理し、路肩位置の判断のために用いている。しかしながら、不要反射物は、車両の走行に対しては大きな障害とならないので、ステップａ８でペアリングできないと判断されるデータについては、処理の対象から除去し、ターゲットとして扱わないようにすることもできる。このようにすれば、処理の負担を軽減することができる。
【００６８】
図５は、本発明の参考形態として、ターゲット２２に対して車両３２が高速度で接近する場合に、ターゲット２２の位置や相対速度を推測する手順を示す。ステップｂ１でターゲットを認識したあと、ステップｂ２では、距離が基準基準よりも小さくなっているか否かを判断する。小さくなっていると判断されるときには、ステップｂ３で、相対速度が基準速度よりも大きいか否かを判断する。ステップｂ２で距離が基準距離よりも小さくないと判断されるとき、またはステップｂ３で相対速度が基準速度よりも大きくないと判断されるときには、ステップｂ４で通常のＦＭ−ＣＷ方式と同様に、周波数上昇区間と周波数下降区間とのデータを用いてターゲット２２までの距離と相対速度とを算出する。ステップｂ３で、相対速度が基準速度よりも大きいと判断されるときには、ステップｂ５で、周波数下降区間でのデータのみを用いて、ターゲット２２までの距離と相対速度とを推定する。ステップｂ４またはステップｂ５が終了すると、ステップｂ６で手順を終了する。
【００６９】
図６は、ＦＭ−ＣＷ方式でターゲットの探査を行う際のアップビート周波数ｆｕｂとダウンビート周波数ｆｄｂの距離による変化を示す。なお、式１および式２から、ダウンビート周波数ｆｄｂとアップビート周波数ｆｕｂの差は、ドップラシフト周波数ｆｄの２倍となっていることが解り、式４からドップラシフト周波数ｆｄは相対速度Ｖに対応していることが解るので、ｆｄｂとｆｕｂとの差は相対速度Ｖに比例することが解る。したがって、相対速度が比較的大きいときには、ターゲットまでの距離が小さくなると、アップビート周波数ｆｕｂはかなり小さくなってしまう。図１に示すような受信回路２６では、あまり低い周波数に対しての処理が困難となるので、本実施形態では、ターゲットまでの距離が、たとえばｄ１となる基準距離よりも近くなると、相対速度が基準速度Ｖ１よりも大きいときには、周波数上昇区間のアップビート周波数ｆｕｂを使用しないで、周波数下降区間のダウンビート周波数ｆｄｂのみを用いてターゲットまでの距離と相対速度とを判断する。相対速度として、ステップｂ４での通常と同様なＦＭ−ＣＷ方式で求めた値をそのまま用いて、式４のドップラシフト周波数ｆｄを求め、式２のダウンビート周波数ｆｄｂとの関係から、レンジ周波数ｆｒを求めて、式３から距離Ｒを算出して、相対速度Ｖと距離Ｒとを推定する。
【００７０】
図７は、本発明の他の参考形態として、路上で静止している物体に接近するときに、その物体が踏み越え可能であるか否かを判断する考え方の一例を示す。車両３２のアンテナ２３から送信される探査信号４０からの反射信号４１が反射するターゲット４２の高さが路面４３よりも比較的高いときには、マルチパスの現象が生じる。すなわち、反射信号４１のうち、直接アンテナ２３で受信される信号と、１回路面４３で反射してからアンテナ２３で受信される信号とが生じ、行路差に基づいて受信される反射信号４１間に位相差が生じる。この位相差で、反射信号４１が打ち消し合うときには反射信号レベルが低下する。
【００７１】
図８は、距離による反射信号４１の信号レベルをパワーとして表すときに、ターゲット４２の路面４３からの高さの影響による違いを示す。図８（ａ）は比較的高いターゲット４２からの反射信号４１のパワーの変化を示す。図８（ｂ）は、比較的低いターゲット４２に対する反射信号のパワーの変化を示す。ターゲット４２の高さが高いときには、マルチパスの影響で、距離に対するパワーの変動が大きい。
【００７２】
図２のステップａ２２は、たとえば図８のＡ区間とＢ区間とで比較を行い、ステップａ２４の比較は、図８（ａ）のＣ区間とＤ区間とで比較を行う。なお、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ各区間の距離の一例として、２０ｍを挙げることができる。このように、マルチパスの影響でパワーが変動すれば、ターゲット４２の高さが高く、車両が乗り越えることができる確率は非常に小さいと判断することができる。図８（ｂ）に示すターゲット４２の高さが小さい場合のパワーの変化では、ある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなるので、図８（ａ）のＡ，Ｂ，ＣおよびＤ区間にそれぞれ対応する区間での比較についてのステップａ２２およびステップａ２４の条件は成立しない。
【００７３】
図９は、本発明のさらに他の参考形態としての静止対象物についての踏み越え可能か否かの判断手順を示す。すなわちステップｃ１で、静止物ターゲットが検出されると、ステップｃ２で、その距離に基づいて、踏み越え可能か否かを判定する区間に入っているか否かを判断する。ステップｃ３では、ターゲットからの反射信号レベルが距離によって変動し、図２のステップａ２２やステップａ２４のようにマルチパスの影響が生じているか否かを判断する。マルチパスの影響があると判断されるときには、ステップｃ４で、確率値を増加させる。ステップｃ４で確率値を増加させたあと、あるいはステップｃ３でマルチパスの影響がないとして確率値を増加させなかったあとは、ステップｃ５で図２のステップａ１６と同様にターゲット出力を行い、確率値に基づく警告を、図１の警告装置３４から行わせたり、制動制御を図１のクルーズコントロール装置３５によって行わせたりする。ステップｃ５のターゲット出力が終了したあと、またはステップｃ２で判定区間でないと判断されるとき、ステップｃ６で手順を終了する。本実施形態では、判定区間を遠距離側から近付くにつれて複数区間に設け、早い時期から判定を行い、安全性の確保と、次回距離での判定での確実な判断とを行わせることができる。
【００７４】
なお、マルチパスの発生状態と目標物までの距離から、目標物の高さを検出することもできる。
【００７５】
図１０は、本発明のさらに他の参考形態として、静止ターゲットの高さを判定する考え方を示す。図１０（ａ）は車両３２が路面４３の走行方向の前方に存在する物標４４，４５に近付く状態を示す。物標４４は物標４５に比較して路面４３からの高さが低いものとする。図１０（ａ）に示すように、車両３２のアンテナ２３からのビーム方向２３ａは、ある程度の範囲で広がっているので、物標４４，４５までの距離が比較的に大きいときには、両方の物標４４，４５に探査信号が当たり、反射信号がアンテナ２３に受信される。図１０（ｂ）に示すように、車両３２が物標４４，４５に近付くと、アンテナ２３のビーム方向２３ａは、路面４３と間隔があいた位置から前方に延びるので、低い物標４４では、ビーム方向２３ａの範囲から外れてしまう。
【００７６】
図１１（ａ）は、図１０に示すような車両３２が物標４４，４５に接近する際に、距離に対する反射信号の受信パワーの変化を示す。実線は低い物標４４からの反射信号のパワー変化を示し、破線は高い物標４５からの反射信号のパワー変化を示す。高い物標４５であっても、遠距離では図８に示すようなマルチパスの影響を生じない程度の高さの場合もあり得る。本実施形態では、物標４４，４５に接近すれば、高さの差による受信レベルの落ち込みの違いから高さの違いを認識し、またアンテナ２３の取付け位置などに基づいて、物標４４，４５の高さも推定することができる。物標４４を車両３２が踏み越えることが可能か否かは、たとえば踏み越え可能な高さについての受信レベルの変化をたとえば１点鎖線で示すような閾値として関係マップを設定しておき、この閾値よりも反射信号レベルが低下すれば踏み越え可能と判断することができる。また、閾値である踏み越え可能な高さを基準として、物標４４の高さも推測することができる。
【００７７】
図１１（ｂ）に示すように、高さの異なるマップを複数用意しておけば、落込み状態が近いマップから目標物のおよその高さを判断することができる。また、図１１（ｃ）に示すように、近距離側において受信レベルが所定の閾値Ｐを下まわった（ビームの下側の検出範囲から外れた）ときの距離Ｒから高さを求めることもできる。
【００７８】
図１２は、本実施形態の考え方に基づいて、踏み越え可能か否かを判断する手順を示す。ステップｄ１で静止物ターゲットを検出すると、ステップｄ２で、静止物ターゲットまでの距離が一定値よりも短くなっているか否かを判断する。距離が短いと判断されるときには、ステップｄ３で、反射信号レベルが一定値よりも小さくなっているか否かを判断する。小さくなっていなければ、その静止物ターゲットは踏み越え可能である可能性が小さく、ステップｄ４で確率値を増加させる。ステップｄ３で反射信号レベルが一定値よりも小さくなって落ち込んでいるときには、静止物ターゲットは踏み越え可能である可能性が高く、ステップｄ５で確率値を低減させる。ステップｄ４またはステップｄ５のあとは、ステップｄ６で、図２のステップａ１６と同様にターゲット出力を行う。ターゲット出力で、確率値がたとえば５０％以上であれば、図１の警報装置３４から警報が発生され、さらに確率値が７０〜８０％程度まで上昇すると、クルーズコントロール装置３５によって制動がかけられる。ステップｄ６のターゲット出力が終了したあと、またはステップｄ２で距離が一定値よりも小さくないと判断されるときには、ステップｄ７で手順を終了する。ステップｄ２で距離を判定する一定値は、図１０（ｂ）に示すように、低い物標４４がアンテナ２３のビーム方向２３ａの範囲から外れる距離とする。
【００７９】
なお、図１２に示すような判断処理は、図２のステップａ２５の後に入れて行う。踏み越え可能か否かで、確率値を増減し、より適切な判断を行うことができる。
【００８０】
図１３は、本発明のさらに他の参考形態として、図１１に示すような反射信号レベルの落ち込みを、遠方でのレベルを基準にして判断する考え方の手順を示す。ステップｅ１で静止物ターゲットを検出したあと、ステップｅ２では、既に記憶しているターゲットか否かを判断する。記憶していないときは、ステップｅ３で静止物ターゲットまでの距離と反射信号レベルとを図１のメモリ３１などに記憶する。ステップｅ２で、ターゲットが既に記憶されているときは、ステップｅ４に移る。ステップｅ４では、反射信号レベルを、記憶されている信号レベルと比較する。ステップｅ５では、比較結果で、一定以上の落ち込みが生じているか否かを判断する。一定以上の落ち込みが生じていないと判断されるときには、ステップｅ６で、距離が基準値よりも小さくなっているか否かを判断する。この距離は、図１０（ｂ）に示すような物標４４がビーム方向２３ａから外れるようになる距離に対応して定める。ステップｅ６で、距離が基準値よりも小さいと判断されるときには、ステップｅ７で、確率値を増加させる。ステップｅ５で、一定以上の落ち込みが生じていると判断されるときには、ステップｅ８で、確率値を減少させる。ステップｅ７またはステップｅ８で変化させた確率値で、ステップｅ９のターゲット出力が行われる。このターゲット出力は、図２のステップａ１６と同様に行われる。ステップｅ６で距離が基準値よりも小さくないと判断されるとき、またはステップｅ９でターゲット出力が行われたあとは、ステップｅ１０で手順を終了する。
【００８１】
本形態では、反射信号レベル自体は判断の対象とせず、ステップｅ４で、一定以上の落ち込みが生じているか否かを、遠方の反射信号レベルを基準として判断する。反射信号レベルは、ターゲットの材質などによっても変化するけれども、本実施形態では材質の影響を受けにくくすることができる。本実施形態では、距離が基準値よりも短くなる前に一定量の落ち込みが生じるか否かで、静止物ターゲットが踏み越え可能か否かを判断している。すなわち、落ち込み量が一定以上となる距離は、静止物ターゲットの高さに対応しているので、この一定以上の落ち込み量が発生するときの距離から静止物ターゲットの高さを推定することも可能となる。
【００８２】
本形態も、基本的には、図２のステップａ２５に続けて実行する。ただし、ステップｅ２の距離に対する反射信号レベルの記憶は、各静止ターゲットで行っておく必要がある。
【００８３】
図１４は、本発明のさらに他の参考形態として、車両の走行に支障がない静止ターゲットを判断する考え方を示す。車両３２が走行している路面４３の近傍に看板４６などが存在していると、図１４（ａ）に示すように、比較的遠距離ではアンテナ２３のビーム方向２３ａに看板４６が入り、比較的大きな反射信号レベルで受信することができる。図１４（ｂ）に示すように、車両３２が看板４６に近付くと、アンテナ２３のビーム方向２３ａは看板４６から外れるので、反射信号レベルは急低下する。
【００８４】
図１５は、図１４に示すように車両３２が看板４６に接近していく際の反射信号のパワーと距離との関係を示す。図１４（ａ）に示す状態では反射信号のパワーは比較的大きく、図１４（ｂ）に示す状態になると急低下する。図１５に示すように、高い物標に対して接近する際に、反射信号のパワーが急低下する距離は、低い物標に対して接近する際の落ち込みが生じる距離よりはかなり遠距離である。図２のステップａ２０での判断で、比較的遠距離でのパワーが急低下すればステップａ２１で確率値を低下させることは、本実施形態の考え方に基づいている。なお、本実施形態では、ターゲットの最も低い部分の高さを検出し、車両がくぐり抜け可能であることを確認している。これに対して、前述の踏み越え可能か否かの判断は、最も高い部分の高さに基づいて行っている。
【００８５】
本形態においても、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）のようなマップを用いることで、ターゲットの高さを求めることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、１回の走査内での探査回数を増やすことなく、複数回の走査で、探査角度をずらしながらターゲットの方向を精度よく求めることができる。１回の走査では探査回数を増やさないので、高速な演算処理を行う必要はなく、比較的低コストでターゲットの方向を精度よく求めることができる。さらに、ターゲットが静止物であるか否かを判断し、静止物であれば、ある一定の距離に近付く際の受信強度の変化に基づいてターゲットを認識し、踏み越え可能か否かなどの判断を行うことができる。
【００８７】
また本発明によれば、ターゲットからの反射信号が得られる１回の走査でのビーム方向の数が多ければ、１回の走査での探査結果に基づいてターゲットの認識を行うので、迅速にターゲットの位置を算出することができる。１回の走査での反射信号が得られるビーム数が少ないときには、複数回の走査で、走査毎に異なる方向のビーム方向を組合せてターゲットの探査を行うので、ターゲットの方向を精度よく求めることができる。
【００８８】
また本発明によれば、複数回の走査を組合せてターゲットの位置を算出する際に、ターゲットの移動に伴う相対速度差からドップラシフト周波数を算出して、算出結果に応じて認識のために組合せる反射信号を変化させるので、複数回の走査から得られるターゲットまでの距離や相対速度も精度よく算出することができる。
【００８９】
また本発明によれば、複数回の走査で、ターゲットからの反射信号として組合せることができない探査結果は、ガードレールなどである可能性が高く、ターゲットからの反射信号として扱わないので、処理の負担を軽減することができる。
【００９０】
また本発明によれば、ペアリング処理が可能でない探査結果は、ドップラシフト周波数の算出で反射信号を変化させるので、ガードレールなどの位置を精度よく求めることができる。
【００９１】
また本発明によれば、自車速分のドップラシフト分を減算して算出した結果を不要反射物についてのデータと認識して、不要反射物が集まる位置を求め、その位置を路肩と判断するので、路肩やさらに外方の物体についての警報や制動の制御を避け、無用な減速などを行わせないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の各形態で用いる車載レーダ装置２１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の第１形態としての目標認識回路３０の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の第２形態として、複数のスキャンでターゲットの方向を検出する考え方を示す図である。
【図４】複数回のスキャンで得られるデータを利用する際に、ターゲットの相対的な移動量を考慮する考え方を示す図である。
【図５】 本発明の参考形態として、高相対速度で近付くターゲットに対して、距離および相対速度を推定する手順を示すフローチャートである。
【図６】高相対速度で近付くターゲットに対して、周波数下降区間を用いて距離と相対速度とを推測する理由を示すグラフである。
【図７】 本発明の他の参考形態として、反射信号の受信レベルにマルチパスの影響による変動が生じるか否かによって、踏み越え可能か否かを判断する考え方を示す図である。
【図８】ターゲットの高さの違いに応じてマルチパスの影響の違いが生じる状態を示すグラフである。
【図９】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットを踏み越えことができるか否かを、遠距離側から接近する際に、複数の区間で判定する手順を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットを踏み越えることができるか否かを、接近する際の反射信号レベルの落ち込みによって判断することができる原理を示す図である。
【図１１】踏み越えることができる静止物ターゲットに近付く際の距離と反射信号レベルとの関係を示すグラフである。
【図１２】図１０に示す考え方を用いて、静止物ターゲットが踏み越え可能であるか否かを判断する他の考え方の手順を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットが踏み越え可能であるか否かを遠距離での反射信号レベルに対する接近時のレベルの落ち込み量から判定する他の考え方を示すグラフである。
【図１４】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットが、看板など、車両が走行する位置よりも高い位置にあると判断する考え方を示す図である。
【図１５】図１４に示すような高い位置の静止対象物に対する反射信号レベルの距離による変化を示すグラフである。
【図１６】従来からの車載レーダ装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図１７】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置の動作原理を示すグラフである。
【符号の説明】
２１ 車載レーダ装置
２２ ターゲット
２３ アンテナ
２３ａ ビーム方向
２４ 走査機構
２５ 送信回路
２６ 受信回路
２９ 目標検出回路
３０ 目標認識回路
３１ メモリ
３２ 車両
３３，４３ 路面
３４ 警報装置
３５ クルーズコントロール装置
３６ 方向検出装置
４０ 探査信号
４１ 反射信号
４４，４５ 物標
４６ 看板
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載され、車両の周囲で、たとえば前方を走行中の他の車両などの障害物をターゲットとして探査し、走行の安全などを図るために用いられる車載レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の走行方向などの障害物を探査する車載レーダ装置が開発されている。車載レーダ装置としては、三角波を変調信号として周波数変調された持続送信波である探査波と、目標からの反射波とによって生じる周波数のうなり成分をビート信号を取出し、ビート信号の周波数に基づいて目標との相対速度や相対距離を求めるＦＭ−ＣＷ方式が用いられている。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダに関連する先行技術は、たとえば特開昭５２−１１１３９５、特開平７−１２０５４９、特開平９−８０１４８および特開平９−１４５８２４などに開示されている。特に特開平７−１２０５４９には、車載レーダ装置から送信されるビーム状の電波の照射方向を変更可能とし、たとえば曲線走行時などで斜め前方を走行している車両などのターゲットを適確に探査しようとする構成が開示されている。
【０００３】
図１６は、従来からのＦＭ−ＣＷ方式の車載レーダ装置１の概略的な構成を示す。車載レーダ装置１では、ターゲット２を探査し、ターゲット２までの距離とターゲット２との間の相対速度を算出するためにアンテナ３から探査用の電波を送信する。アンテナ３は、ターゲット２で反射した反射電波を受信する。アンテナ３は、利得が高い範囲が鋭いビーム形状となるように形成されているので、走査機構４によってビーム方向を変化させる走査を行い、ターゲット２からの反射信号を受信するときのビーム方向からターゲット２の方向を検知することもできる。ターゲット２までの距離と方向とが解ると、ターゲット２の位置を自車を基準として相対的に求めることができる。
【０００４】
ＦＭ−ＣＷ方式の探査では、送信回路５から三角波で周波数変調している探査信号をアンテナ３に与えて送信させ、アンテナ３に受信する反射信号を受信回路６で増幅や周波数変換を行い、アナログ／デジタル変換（以下、「Ａ／Ｄ」と略称する）回路７でデジタル信号に変換して、高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ」と略称する）回路８で周波数成分に変換する。目標検出回路９は、ＦＦＴ回路８からの周波数成分に基づいて、ターゲット２までの距離Ｒや相対速度Ｖなどを算出する。
【０００５】
図１７は、図１６に示す目標検出回路９が、ＦＭ−ＣＷ方式でターゲット２の探査と、距離Ｒおよび相対速度Ｖの算出を行う原理を示す。図１６のアンテナ３からは、一定の変化速度で三角波上に周波数が連続的に変化するようにＦＭ変調された連続波（ＣＷ）の探査信号１０が送信される。探査信号１０がターゲット２で反射して、アンテナ３に受信される反射信号１１は、図１７（ａ）に示すように、探査信号１０に比較して、距離Ｒに対応する時間だけ遅れるので、周波数が変化している探査信号１０に対して、周波数に差が生じる。また、ターゲット２との間には相対速度Ｖが生じるので、反射信号１１にはドップラシフト効果も生じ、探査信号１０との間で周波数が異なってくる原因となる。
【０００６】
ＦＭ−ＣＷ方式では、周波数変調の周波数変移量が増大する周波数上昇区間でのビート信号であるアップビート信号１２と、周波数変移量が減少する下降区間でのビート信号であるダウンビート信号１３とに、図１７（ｂ）に示すように、ドップラシフト効果による周波数の変化分が異なって反映される。このため、アップビート信号１２の周波数ｆｕｂとダウンビート信号１３の周波数ｆｄｂとは、標準的なビート信号の周波数であるレンジ周波数ｆｒおよびドップラシフト周波数ｆｄを用いて、次の式１および式２のように表すことができる。
ｆｕｂ ＝ ｆｒ − ｆｄ …（１）
ｆｄｂ ＝ ｆｒ ＋ ｆｄ …（２）
【０００７】
ここでレンジ周波数ｆｒは、ターゲット２までの距離Ｒに比例し、ＦＭ−ＣＷ方式の探査信号１０の三角波としての周波数変移の振幅をΔｆ、三角波としての変調周波数ｆｍ、光速をＣとすると、次の式３で表される。また、ドップラシフト周波数ｆｄは、ターゲット２との相対速度をＶ、探査信号１０の波長をλとすると、次の式４で表される。式３および式４の関係を用いて、レンジ周波数ｆｒおよびドップラシフト周波数ｆｄから、距離Ｒおよび相対速度Ｖをそれぞれ算出することもできる。
【０００８】
【数１】
なお、図１６に示すように、アンテナ３のビーム方向の走査を行う車載レーダ装置に関する先行技術は、たとえば特開平１１−６４４９９、特開平１１−７２６５１、特開平１１−８４００１、あるいは特開平１１−２３１０５３などに開示されている。また、特開平８−８２６７９には、ターゲットを探査するレンジを近距離用と遠距離用とを切換える構成が開示されている。特開平１０−２８２２２０には、飛翔体などのレーダで、レーダ探査時に得られるデータの一部を利用して目標の特定を行う先行技術が開示されている。特開平１１−３８１４１には、車載用のレーダを用いて障害物を３次元的に認識する先行技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナのビーム方向を走査する先行技術のうち、たとえば特開平１１−８４００１や特開平１１−２３１０５３には、１回の走査期間に、複数回の探査を行い、ビーム方向の変化に対応して得られる反射信号レベルのピークから、ターゲットの方向を推定する考え方が示されている。これらの先行技術のような考え方で、ターゲットの方向についての探査精度を上げるためには、１回の走査内での探査方向を細かくして、探査を行う回数を多くする必要がある。しかるに、このような方法では、演算処理などの負荷が高くなり、高速に処理するためには高速な信号処理のためのハードウエアが必要となる。信号処理の高速化は、コストは勿論発熱などの問題が生じ、円滑に使用するためにはそれなりの回路規模が必要となり、システム構成が大きくなってしまう。
【００１１】
また、ターゲットが存在する特定区間で探査を行う角度範囲を狭くする方法もあるけれども、ハードウエアの構成が複雑になり、コスト面でのメリットも多くない。
【００１２】
また、ターゲットの認識では、ガードレールやトンネル、防音壁などからの反射信号も受信される場合に、真のターゲットを抽出するために複雑なロジックを組む必要が出てくる。たとえばガードレールの場合、ＦＭ−ＣＷ方式での周波数上昇区間と周波数下降区間との周波数を組合せるペアリングの処理を行ったあとで算出される相対速度は、決して自車速と同じ値にならず、静止している物体ではなく移動している物体のように見える。また、距離の移動量は、その相対速度から求められる値とは一致しないので、これらに基づいてガードレールであると判定することができる。しかしながら、探査の頻度が高くなると、データの更新レートが早くなり、距離の移動量が少なくなるので、距離移動量から相対速度を求めても精度が粗くなり、相対速度の比較が困難になる。
【００１３】
さらにＦＭ−ＣＷ方式の場合、周波数上昇区間と下降区間とを組合せることによって距離および相対速度を算出しているけれども、高い相対速度で近付く物体については、ドップラシフト効果が大きく生じるために、上昇区間と下降区間とでの周波数差が大きくなってしまう。また、近付くターゲットの場合には、周波数上昇区間でのビート信号が低い周波数側にずれ、あまり低いビート信号については処理が困難となるので、静止状態に比べ、ターゲットを検知可能な最小距離が遠くなってしまう。その結果、接近したターゲットについての追跡を行うことができず、そのまま接近しているのか、方向がそれるのかなどについての情報が得られなくなってしまう。
【００１４】
また、走行中に検出されるターゲットが静止物体であると判断されるときには、車両が踏み越えたりくぐり抜けたりすることができる物体も含まれている。従来は、これらの物体については特に判断基準がなく、踏み越えることができる物体であっても、警報や減速制御の対象としてしまう。これらについては、静止物体をターゲットとして判定せずに、制御対象から除外する方法を取ることも考えられるけれども、踏み越えられたりくぐり抜けられたりすることができない物体の場合には、制御対象から除外する方法を取ることはできない。
【００１５】
本発明の目的は、ターゲットの位置や性質などについて、適確に認識することができる車載レーダ装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両に搭載され、車両の周囲のターゲットを探査する車載レーダ装置において、
所定のビーム方向で利得が高くなるように形成され、該ビーム方向に探査信号を送信し、探査信号に対するターゲットからの反射信号を受信するアンテナと、
アンテナのビーム方向を水平面内で所定の範囲で変化させる走査を行う走査手段と、
走査手段によって変化するアンテナのビーム方向を検出する方向検出手段と、
走査手段によって、アンテナのビーム方向を、該所定の範囲内で繰返して走査させ、繰返される走査間では、方向検出手段によって検出されるビーム方向が異なる角度となる複数の方向で、ターゲット探査を行うように制御する探査制御手段と、
アンテナに受信されるターゲットからの反射信号およびアンテナから送信される探査信号に基づいて、ターゲットまでの距離を算出し、距離および方向検出手段によって検出されるアンテナのビーム方向に基づいて、ターゲットが静止物であるか否かを判断し、静止物であればある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなる点に基づき踏み越え可能か否かを判断してターゲットの認識を行うターゲット認識手段とを含むことを特徴とする車載レーダ装置である。
【００１７】
本発明に従えば、車両に搭載されて車両の周囲のターゲットを探査する車載レーダ装置は、アンテナから探査信号を所定のビーム方向に送信し、ターゲットからの反射信号を受信する。アンテナのビーム方向は走査手段によって水平面内で所定の範囲で変化させる走査が行われ、方向検出手段によって検出される。走査制御手段は、アンテナのビーム方向を所定の範囲内で繰返して走査させ、繰返される走査間では、方向検出手段によって検出されるビーム方向が異なる複数の方向でターゲットの探査を行うように制御する。ターゲット認識手段は、アンテナに受信されるターゲットからの反射信号およびアンテナから送信される探査信号に基づいて、探査信号までの距離を算出する。算出された距離および方向検出手段によって検出されるアンテナのビーム方向に基づいて、ターゲットが静止物であるか否かを判断する。ターゲットが静止物であればある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなる点に基づき踏み越え可能か否かを判断してターゲットの認識が行われる。ターゲットを探査するビーム方向は、走査制御手段によって、アンテナの走査毎に異なる複数の方向となるように得られるので、複数の走査によって得られる探査結果を組合せれば、より細かい角度の違い毎に探査を行って得られる結果と同等な精度の高い探査を行うことができる。１回の走査での探査間の角度は、最終的な角度ほど細かくしないでもよいので、処理速度を高速にしたと同様の精度でターゲットの方向を求めることができる。
【００１８】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記走査毎の複数のビーム方向に対する探査結果に基づいてターゲットの認識を行い、反射信号が受信されるビーム方向の数が予め定める基準値よりも小さいとき、予め定める複数の走査によって得られる探査結果の組合せに基づいてターゲットの認識を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、１回の走査で充分な数の探査結果が得られないときには、複数回の走査で得られる探査結果に基づいてターゲットの認識を行うことができるので、ターゲットの認識精度を向上させることができる。
【００２０】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記複数の走査によって得られる探査結果に対して、ターゲットの移動に伴う相対速度差からドップラシフト周波数を算出し、ターゲット認識のために組合せる反射信号を算出結果に応じて変化させることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、複数の走査間での時間的なずれを考慮して、対象となる探査結果を組合せて、精度の高い認識を行うことができる。
【００２２】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記探査結果のうち、前記算出結果に応じての組合せの対象から外れる周波数の反射信号を、不要反射物からの反射信号として認識し、ターゲットからの反射信号として扱わないことを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、複数の探査結果のうち組合せることができない周波数の反射信号は、不要反射物として認識し、ターゲットからの反射信号として扱わないので、実際に注意する必要がないターゲットに処理の負荷を割かないようにして、注意する必要があるターゲットに対しての重点的な処理を行わせることができる。
【００２４】
また本発明で、前記ターゲットの探査は、ＦＭ−ＣＷ方式で行われ、
前記ターゲット認識手段は、前記探査結果のうち、ペアリング処理を行い、ペアリング処理が可能でないときに、前記ドップラシフト周波数の算出でターゲット認識のために組合せる反射信号を変化させることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、ペアリング処理が可能でない探査結果に対し、ドップラシフト周波数を算出して、ターゲット認識のために組合せる反射信号を変化させるので、探査対象の位置を有効に求めることができる。
【００２６】
また本発明で、前記ターゲット認識手段は、前記不要反射物からの反射信号と認識すると、距離と方向とから不要反射物が集まる位置を求め、その位置を路肩と判断することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、組合せることができなかった探査結果に基づく算出結果を不要反射物についてのデータと認識し、不要反射物が集まる位置を路肩と判断するので、路肩およびその外方にある物体は、注意の対象から除外して、処理負担を軽減することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の各形態で用いられる車載レーダ装置２１の概略的な電気的構成を示す。車載レーダ装置２１は、ターゲット２２の探査を行うためのアンテナ２３を有する。アンテナ２３は、走査機構２４によってビーム方向２３ａが、水平面内で変更可能である。走査機構２４は、アンテナ２３のビーム方向２３ａを、進行方向に対して一定の角度範囲内で振らせることができる。
【００５５】
アンテナ２３からは、送信回路２５によって生成されるＦＭ−ＣＷ方式の電波が探査信号として送信される。探査信号がターゲット２２に当たると、ターゲット２２の表面で反射して反射信号となる。反射信号がアンテナ２３に受信されると、探査信号との間で生じるビート信号が受信回路２６で電気的に処理され、Ａ／Ｄ回路２７でデジタル信号に変換され、ＦＦＴ回路２８で周波数成分が抽出される。目標検出回路２９は、ＦＦＴ回路２８によって抽出された周波数成分に基づいて、ターゲット２２に対応する目標を検出する。目標認識回路３０は、１回の走査内での複数の探査方向での目標の検出結果や、さらに複数回の走査から得られる目標の検出結果を元に、ターゲット２２の認識を行う。１回の走査での複数回の探査結果や、複数回の走査での探査結果は、メモリ３１に記憶される。
【００５６】
車載レーダ装置２１は、車両３２に搭載され、アンテナ２３の位置は、車両３２が走行する路面３３よりも高い位置となっている。車載レーダ装置２１の目標認識回路３０が認識した結果は、警報装置３４やクルーズコントロール装置３５に与えられる。警報装置３４は、ターゲット２２までの距離が所定の距離よりも短くなって、衝突の危険などが生じるときに警報を発生する。クルーズコントロール装置３５は、ターゲット２２までの距離が相対速度も考慮して短いと判断されるようなときに、車両３２に対して制動をかけ、走行速度を低下させるような制御を行う。制動が不要であれば、予め設定される速度での走行を続けるように制御する。アンテナ２３のビーム方向２３ａは、方向検出装置３６によって検出することができる。
【００５７】
図２は、本発明の実施の第１形態としての目標認識回路３０の処理手順を示す。ターゲットが認識されると、ステップａ１からの手順が開始される。ステップａ２では、走査機構２４によるアンテナ２３の走査であるスキャンが１スキャン分終了しているか否かを判断する。終了していると判断されるときには、ステップａ３で、アンテナ２３のビーム方向２３ａが１つの方向を向いて探査信号を送信している状態であるビームが３つ以上で、ターゲット２２からの反射信号が検出されているか否かを判断する。３ビーム以上で検出されていないと判断されるときには、ステップａ４で、前回のスキャンで認識したターゲットが検出されているか否かを判断する。検出されていないときには、ステップａ２に戻る。ステップａ４で、前回のスキャンでも検出されたターゲット２２が認識されていると判断されるときは、ステップａ５で、前回と今回の２つのスキャンのデータから角度の算出を行う。ステップａ３で、３ビーム以上で検出されていると判断されるときには、ステップａ６で、１回のスキャンデータから角度の算出を行う。
【００５８】
ステップａ５またはステップａ６の算出処理が終了すると、ステップａ７でペアリング処理を行う。ペアリング処理では、ＦＭ−ＣＷ方式の周波数上昇期間と周波数下降期間とを組合せる。ステップａ８では、ステップａ７でペアリング処理が可能であったか否かを判断する。ペアリング処理が可能でないと判断されるときには、ステップａ９で周波数データのシフトを行い、ステップａ１０で特定区間毎にデータを分け、ステップａ１１で各区間での位置を計算し、ステップａ１２で路肩位置の判定を行う。ステップａ８でペアリングが可能であったデータに関しては、ステップａ９からステップａ１２までの処理は行わない。また、ステップａ９からステップａ１２までの各処理の内容については後述する。
【００５９】
ステップａ１３では、路肩より外側にターゲットがあるか否かを判断する。ターゲットがあると判断されるときには、ステップａ１４で、路肩よりも外側となるターゲットを削除する。ステップａ１３で路肩より外側にターゲットがないと判断されるとき、またはステップａ１４が終了すると、ステップａ１５で静止状態の静止物ターゲットがあるか否かを判断する。静止物ターゲットが無いと判断されるときには、ステップａ１６でターゲットの認識結果を表す信号を出力する。
【００６０】
ステップａ１５で、静止物ターゲットが有ると判断されるときには、ステップａ１７以下で、静止物ターゲットが踏み越え可能である確率の算出を行う。ステップａ１７では、確率値を零に初期化する。ステップａ１８で、静止物ターゲットの遠距離での受信強度であるパワーが大きいか否かを判断する。パワーが大であると判断されるときには、ステップａ１９で、確率値を５０に設定する。遠距離でのパワーが大きければ、静止物ターゲットは路面からの高さが高いと判断され、そのまま走行すれば乗り越えることができない可能性が高くなるので、確率値を５０に設定する。ステップａ１８で遠距離でのパワーが大きくないと判断されるとき、またはステップａ１９が終了すると、ステップａ２０で、比較的遠距離のうちにパワーが急激に低下するか否かを判断する。低下すると判断されるときには、静止物ターゲットは看板など、比較的高い位置に存在する確率が高くなり、踏み越えることができない可能性も低下するので、ステップａ２１で、確率値を３０小さくする。
【００６１】
ステップａ２０で遠距離でのパワーが急低下しないと判断されるとき、またはステップａ２１が終了すると、ステップａ２２に移る。ステップａ２２では、受信する信号強度としてのパワーが、距離が接近するにつれて変動し、１つの区間Ａの最大値が次の区間Ｂでの最小値よりも大きいか否かを判断する。静止物ターゲットに関し、マルチパスの現象によって受信信号レベルが変動しているときには、変動の周期を反映して、ステップａ２２のような関係が成立し、ステップａ２３に移る。ステップａ２３では、確率値を２０増加させる。ステップａ２２で、関係が成立しないと判断されるとき、またはステップａ２３が終了すると、ステップａ２４に移る。ステップａ２４では、ステップａ２２で判断した次の区間Ｃと、さらに次の区間Ｄとで、区間Ｃの最大値が区間Ｄの最小値よりも大きいか否かを判断する。ステップａ２４の条件が成立していると判断されるときには、ステップａ２５で、確率値を２０増加させる。ステップａ２４で条件が成立しないと判断されるとき、またはステップａ２５が終了すると、ステップａ１６に移り、算出された確率値を図１の警報装置３４やクルーズコントロール装置３５などに出力する。
【００６２】
なお、隣接する区間での「最大値」と「最小値」との比較で判断すると同様に、「最大ばらつき幅」や「平均値からのずれ量」などに従っても、同様にパワーの急低下の判断を行うことができる。
【００６３】
ステップａ１６でのターゲット出力後、またはステップａ２で１スキャンが終了していないと判断されるときには、ステップａ２６に移って、手順を終了する。ステップａ２で１スキャンが終了していないと判断されるときは、１回のスキャンが終了するまでターゲットの探査を行い、反射信号が検出されれば、ターゲットを認識する。次のスキャンでは、ビームの角度を、所定角度だけずらせる。なお、３回以上のスキャンに分けて、ビームの角度をさらに細かく補完させることもできる。図１の警報装置３４は、たとえばステップａ１６のターゲット出力で与えられる確率が、５０％以上となると警告を行うようにする。また、クルーズコントロール装置３５は、確率が７０〜８０％程度になると、車両３３の走行速度を制限する制動を行う。
【００６４】
図３は、本発明の実施の第２形態として、図１の操作機構２４がアンテナ２３のビーム方向２３ａを方向検出装置３６によって角度として検出しながら、一定角度毎に探査信号の送信と反射信号の受信とを行って得られる反射信号レベルの変化の一例を示す。図３（ａ）は、一方向にスキャンしたときの変化を示し、図３（ｂ）は、往復方向で探査を行うビームの角度を所定角度だけずらした場合の探査結果を示す。図３（ｂ）では、実線が今回のスキャンでの検出結果を示し、破線が前回のスキャン時での検出結果を示す。
【００６５】
図３に示すような検出結果に基づいてターゲットの方向を決定する場合、図３（ａ）では、２つの角度でしかターゲットの検出が行われていないので、反射信号のパワーが大きい▲２▼の方がターゲットの方向であると判断せざるを得ない。図３（ｂ）のように、角度をずらして２回のスキャンでのデータを用いると、ターゲットが存在する本来の角度は、前回の▲２▼の角度と、今回の▲１▼の角度との間であることが解る。本実施形態では、探査を行う角度は、比較的間隔があっても、１回目のスキャンと２回目のスキャンとで探査を行う角度をずらすので、結果的に小さな角度間隔で探査を行ったと同様の高精度な探査結果を得ることができる。
【００６６】
図４は、ターゲット２２に対して複数回のスキャンで探査を行うときの相対的な位置の変化の例を示す。ターゲット２２と車両３２との間には、一般に速度差がある。走査機構２４は、アンテナ２３を、たとえば±４度の範囲で、１スキャンあたり１００ｍｓ程度の時間で走査を行う。したがって、２回のスキャンで探査を行うと、最初の車両３２の位置と最終的な車両３２の位置との間には、０．２秒程度分の相対的な移動があり、車両３２に対してターゲット２２が移動する。図２のステップａ９では、前述の式４に基づいて、相対速度差からドップラシフト周波数を算出し、式１や式２に基づき、アップビート周波数やダウンビート周波数を、算出されたドップラシフト周波数に基づいてレンジ周波数を修正することによって求める。ステップａ１０では、ドップラシフト周波数に基づいて修正されたデータを、特定区間毎に分ける。ステップａ１１では、各特定区間で、前述の式３から得られる距離Ｒと、そのときの方向とに基づいて計算する。ステップａ１２では、ステップａ１１での位置計算の結果ターゲットの位置が集まっている部分を路肩であると判定する。
【００６７】
ステップａ９からステップａ１２までの手順では、ステップａ８でペアリングできないデータを、ガイドレールなどの不要反射物として処理し、路肩位置の判断のために用いている。しかしながら、不要反射物は、車両の走行に対しては大きな障害とならないので、ステップａ８でペアリングできないと判断されるデータについては、処理の対象から除去し、ターゲットとして扱わないようにすることもできる。このようにすれば、処理の負担を軽減することができる。
【００６８】
図５は、本発明の参考形態として、ターゲット２２に対して車両３２が高速度で接近する場合に、ターゲット２２の位置や相対速度を推測する手順を示す。ステップｂ１でターゲットを認識したあと、ステップｂ２では、距離が基準基準よりも小さくなっているか否かを判断する。小さくなっていると判断されるときには、ステップｂ３で、相対速度が基準速度よりも大きいか否かを判断する。ステップｂ２で距離が基準距離よりも小さくないと判断されるとき、またはステップｂ３で相対速度が基準速度よりも大きくないと判断されるときには、ステップｂ４で通常のＦＭ−ＣＷ方式と同様に、周波数上昇区間と周波数下降区間とのデータを用いてターゲット２２までの距離と相対速度とを算出する。ステップｂ３で、相対速度が基準速度よりも大きいと判断されるときには、ステップｂ５で、周波数下降区間でのデータのみを用いて、ターゲット２２までの距離と相対速度とを推定する。ステップｂ４またはステップｂ５が終了すると、ステップｂ６で手順を終了する。
【００６９】
図６は、ＦＭ−ＣＷ方式でターゲットの探査を行う際のアップビート周波数ｆｕｂとダウンビート周波数ｆｄｂの距離による変化を示す。なお、式１および式２から、ダウンビート周波数ｆｄｂとアップビート周波数ｆｕｂの差は、ドップラシフト周波数ｆｄの２倍となっていることが解り、式４からドップラシフト周波数ｆｄは相対速度Ｖに対応していることが解るので、ｆｄｂとｆｕｂとの差は相対速度Ｖに比例することが解る。したがって、相対速度が比較的大きいときには、ターゲットまでの距離が小さくなると、アップビート周波数ｆｕｂはかなり小さくなってしまう。図１に示すような受信回路２６では、あまり低い周波数に対しての処理が困難となるので、本実施形態では、ターゲットまでの距離が、たとえばｄ１となる基準距離よりも近くなると、相対速度が基準速度Ｖ１よりも大きいときには、周波数上昇区間のアップビート周波数ｆｕｂを使用しないで、周波数下降区間のダウンビート周波数ｆｄｂのみを用いてターゲットまでの距離と相対速度とを判断する。相対速度として、ステップｂ４での通常と同様なＦＭ−ＣＷ方式で求めた値をそのまま用いて、式４のドップラシフト周波数ｆｄを求め、式２のダウンビート周波数ｆｄｂとの関係から、レンジ周波数ｆｒを求めて、式３から距離Ｒを算出して、相対速度Ｖと距離Ｒとを推定する。
【００７０】
図７は、本発明の他の参考形態として、路上で静止している物体に接近するときに、その物体が踏み越え可能であるか否かを判断する考え方の一例を示す。車両３２のアンテナ２３から送信される探査信号４０からの反射信号４１が反射するターゲット４２の高さが路面４３よりも比較的高いときには、マルチパスの現象が生じる。すなわち、反射信号４１のうち、直接アンテナ２３で受信される信号と、１回路面４３で反射してからアンテナ２３で受信される信号とが生じ、行路差に基づいて受信される反射信号４１間に位相差が生じる。この位相差で、反射信号４１が打ち消し合うときには反射信号レベルが低下する。
【００７１】
図８は、距離による反射信号４１の信号レベルをパワーとして表すときに、ターゲット４２の路面４３からの高さの影響による違いを示す。図８（ａ）は比較的高いターゲット４２からの反射信号４１のパワーの変化を示す。図８（ｂ）は、比較的低いターゲット４２に対する反射信号のパワーの変化を示す。ターゲット４２の高さが高いときには、マルチパスの影響で、距離に対するパワーの変動が大きい。
【００７２】
図２のステップａ２２は、たとえば図８のＡ区間とＢ区間とで比較を行い、ステップａ２４の比較は、図８（ａ）のＣ区間とＤ区間とで比較を行う。なお、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ各区間の距離の一例として、２０ｍを挙げることができる。このように、マルチパスの影響でパワーが変動すれば、ターゲット４２の高さが高く、車両が乗り越えることができる確率は非常に小さいと判断することができる。図８（ｂ）に示すターゲット４２の高さが小さい場合のパワーの変化では、ある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなるので、図８（ａ）のＡ，Ｂ，ＣおよびＤ区間にそれぞれ対応する区間での比較についてのステップａ２２およびステップａ２４の条件は成立しない。
【００７３】
図９は、本発明のさらに他の参考形態としての静止対象物についての踏み越え可能か否かの判断手順を示す。すなわちステップｃ１で、静止物ターゲットが検出されると、ステップｃ２で、その距離に基づいて、踏み越え可能か否かを判定する区間に入っているか否かを判断する。ステップｃ３では、ターゲットからの反射信号レベルが距離によって変動し、図２のステップａ２２やステップａ２４のようにマルチパスの影響が生じているか否かを判断する。マルチパスの影響があると判断されるときには、ステップｃ４で、確率値を増加させる。ステップｃ４で確率値を増加させたあと、あるいはステップｃ３でマルチパスの影響がないとして確率値を増加させなかったあとは、ステップｃ５で図２のステップａ１６と同様にターゲット出力を行い、確率値に基づく警告を、図１の警告装置３４から行わせたり、制動制御を図１のクルーズコントロール装置３５によって行わせたりする。ステップｃ５のターゲット出力が終了したあと、またはステップｃ２で判定区間でないと判断されるとき、ステップｃ６で手順を終了する。本実施形態では、判定区間を遠距離側から近付くにつれて複数区間に設け、早い時期から判定を行い、安全性の確保と、次回距離での判定での確実な判断とを行わせることができる。
【００７４】
なお、マルチパスの発生状態と目標物までの距離から、目標物の高さを検出することもできる。
【００７５】
図１０は、本発明のさらに他の参考形態として、静止ターゲットの高さを判定する考え方を示す。図１０（ａ）は車両３２が路面４３の走行方向の前方に存在する物標４４，４５に近付く状態を示す。物標４４は物標４５に比較して路面４３からの高さが低いものとする。図１０（ａ）に示すように、車両３２のアンテナ２３からのビーム方向２３ａは、ある程度の範囲で広がっているので、物標４４，４５までの距離が比較的に大きいときには、両方の物標４４，４５に探査信号が当たり、反射信号がアンテナ２３に受信される。図１０（ｂ）に示すように、車両３２が物標４４，４５に近付くと、アンテナ２３のビーム方向２３ａは、路面４３と間隔があいた位置から前方に延びるので、低い物標４４では、ビーム方向２３ａの範囲から外れてしまう。
【００７６】
図１１（ａ）は、図１０に示すような車両３２が物標４４，４５に接近する際に、距離に対する反射信号の受信パワーの変化を示す。実線は低い物標４４からの反射信号のパワー変化を示し、破線は高い物標４５からの反射信号のパワー変化を示す。高い物標４５であっても、遠距離では図８に示すようなマルチパスの影響を生じない程度の高さの場合もあり得る。本実施形態では、物標４４，４５に接近すれば、高さの差による受信レベルの落ち込みの違いから高さの違いを認識し、またアンテナ２３の取付け位置などに基づいて、物標４４，４５の高さも推定することができる。物標４４を車両３２が踏み越えることが可能か否かは、たとえば踏み越え可能な高さについての受信レベルの変化をたとえば１点鎖線で示すような閾値として関係マップを設定しておき、この閾値よりも反射信号レベルが低下すれば踏み越え可能と判断することができる。また、閾値である踏み越え可能な高さを基準として、物標４４の高さも推測することができる。
【００７７】
図１１（ｂ）に示すように、高さの異なるマップを複数用意しておけば、落込み状態が近いマップから目標物のおよその高さを判断することができる。また、図１１（ｃ）に示すように、近距離側において受信レベルが所定の閾値Ｐを下まわった（ビームの下側の検出範囲から外れた）ときの距離Ｒから高さを求めることもできる。
【００７８】
図１２は、本実施形態の考え方に基づいて、踏み越え可能か否かを判断する手順を示す。ステップｄ１で静止物ターゲットを検出すると、ステップｄ２で、静止物ターゲットまでの距離が一定値よりも短くなっているか否かを判断する。距離が短いと判断されるときには、ステップｄ３で、反射信号レベルが一定値よりも小さくなっているか否かを判断する。小さくなっていなければ、その静止物ターゲットは踏み越え可能である可能性が小さく、ステップｄ４で確率値を増加させる。ステップｄ３で反射信号レベルが一定値よりも小さくなって落ち込んでいるときには、静止物ターゲットは踏み越え可能である可能性が高く、ステップｄ５で確率値を低減させる。ステップｄ４またはステップｄ５のあとは、ステップｄ６で、図２のステップａ１６と同様にターゲット出力を行う。ターゲット出力で、確率値がたとえば５０％以上であれば、図１の警報装置３４から警報が発生され、さらに確率値が７０〜８０％程度まで上昇すると、クルーズコントロール装置３５によって制動がかけられる。ステップｄ６のターゲット出力が終了したあと、またはステップｄ２で距離が一定値よりも小さくないと判断されるときには、ステップｄ７で手順を終了する。ステップｄ２で距離を判定する一定値は、図１０（ｂ）に示すように、低い物標４４がアンテナ２３のビーム方向２３ａの範囲から外れる距離とする。
【００７９】
なお、図１２に示すような判断処理は、図２のステップａ２５の後に入れて行う。踏み越え可能か否かで、確率値を増減し、より適切な判断を行うことができる。
【００８０】
図１３は、本発明のさらに他の参考形態として、図１１に示すような反射信号レベルの落ち込みを、遠方でのレベルを基準にして判断する考え方の手順を示す。ステップｅ１で静止物ターゲットを検出したあと、ステップｅ２では、既に記憶しているターゲットか否かを判断する。記憶していないときは、ステップｅ３で静止物ターゲットまでの距離と反射信号レベルとを図１のメモリ３１などに記憶する。ステップｅ２で、ターゲットが既に記憶されているときは、ステップｅ４に移る。ステップｅ４では、反射信号レベルを、記憶されている信号レベルと比較する。ステップｅ５では、比較結果で、一定以上の落ち込みが生じているか否かを判断する。一定以上の落ち込みが生じていないと判断されるときには、ステップｅ６で、距離が基準値よりも小さくなっているか否かを判断する。この距離は、図１０（ｂ）に示すような物標４４がビーム方向２３ａから外れるようになる距離に対応して定める。ステップｅ６で、距離が基準値よりも小さいと判断されるときには、ステップｅ７で、確率値を増加させる。ステップｅ５で、一定以上の落ち込みが生じていると判断されるときには、ステップｅ８で、確率値を減少させる。ステップｅ７またはステップｅ８で変化させた確率値で、ステップｅ９のターゲット出力が行われる。このターゲット出力は、図２のステップａ１６と同様に行われる。ステップｅ６で距離が基準値よりも小さくないと判断されるとき、またはステップｅ９でターゲット出力が行われたあとは、ステップｅ１０で手順を終了する。
【００８１】
本形態では、反射信号レベル自体は判断の対象とせず、ステップｅ４で、一定以上の落ち込みが生じているか否かを、遠方の反射信号レベルを基準として判断する。反射信号レベルは、ターゲットの材質などによっても変化するけれども、本実施形態では材質の影響を受けにくくすることができる。本実施形態では、距離が基準値よりも短くなる前に一定量の落ち込みが生じるか否かで、静止物ターゲットが踏み越え可能か否かを判断している。すなわち、落ち込み量が一定以上となる距離は、静止物ターゲットの高さに対応しているので、この一定以上の落ち込み量が発生するときの距離から静止物ターゲットの高さを推定することも可能となる。
【００８２】
本形態も、基本的には、図２のステップａ２５に続けて実行する。ただし、ステップｅ２の距離に対する反射信号レベルの記憶は、各静止ターゲットで行っておく必要がある。
【００８３】
図１４は、本発明のさらに他の参考形態として、車両の走行に支障がない静止ターゲットを判断する考え方を示す。車両３２が走行している路面４３の近傍に看板４６などが存在していると、図１４（ａ）に示すように、比較的遠距離ではアンテナ２３のビーム方向２３ａに看板４６が入り、比較的大きな反射信号レベルで受信することができる。図１４（ｂ）に示すように、車両３２が看板４６に近付くと、アンテナ２３のビーム方向２３ａは看板４６から外れるので、反射信号レベルは急低下する。
【００８４】
図１５は、図１４に示すように車両３２が看板４６に接近していく際の反射信号のパワーと距離との関係を示す。図１４（ａ）に示す状態では反射信号のパワーは比較的大きく、図１４（ｂ）に示す状態になると急低下する。図１５に示すように、高い物標に対して接近する際に、反射信号のパワーが急低下する距離は、低い物標に対して接近する際の落ち込みが生じる距離よりはかなり遠距離である。図２のステップａ２０での判断で、比較的遠距離でのパワーが急低下すればステップａ２１で確率値を低下させることは、本実施形態の考え方に基づいている。なお、本実施形態では、ターゲットの最も低い部分の高さを検出し、車両がくぐり抜け可能であることを確認している。これに対して、前述の踏み越え可能か否かの判断は、最も高い部分の高さに基づいて行っている。
【００８５】
本形態においても、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）のようなマップを用いることで、ターゲットの高さを求めることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、１回の走査内での探査回数を増やすことなく、複数回の走査で、探査角度をずらしながらターゲットの方向を精度よく求めることができる。１回の走査では探査回数を増やさないので、高速な演算処理を行う必要はなく、比較的低コストでターゲットの方向を精度よく求めることができる。さらに、ターゲットが静止物であるか否かを判断し、静止物であれば、ある一定の距離に近付く際の受信強度の変化に基づいてターゲットを認識し、踏み越え可能か否かなどの判断を行うことができる。
【００８７】
また本発明によれば、ターゲットからの反射信号が得られる１回の走査でのビーム方向の数が多ければ、１回の走査での探査結果に基づいてターゲットの認識を行うので、迅速にターゲットの位置を算出することができる。１回の走査での反射信号が得られるビーム数が少ないときには、複数回の走査で、走査毎に異なる方向のビーム方向を組合せてターゲットの探査を行うので、ターゲットの方向を精度よく求めることができる。
【００８８】
また本発明によれば、複数回の走査を組合せてターゲットの位置を算出する際に、ターゲットの移動に伴う相対速度差からドップラシフト周波数を算出して、算出結果に応じて認識のために組合せる反射信号を変化させるので、複数回の走査から得られるターゲットまでの距離や相対速度も精度よく算出することができる。
【００８９】
また本発明によれば、複数回の走査で、ターゲットからの反射信号として組合せることができない探査結果は、ガードレールなどである可能性が高く、ターゲットからの反射信号として扱わないので、処理の負担を軽減することができる。
【００９０】
また本発明によれば、ペアリング処理が可能でない探査結果は、ドップラシフト周波数の算出で反射信号を変化させるので、ガードレールなどの位置を精度よく求めることができる。
【００９１】
また本発明によれば、自車速分のドップラシフト分を減算して算出した結果を不要反射物についてのデータと認識して、不要反射物が集まる位置を求め、その位置を路肩と判断するので、路肩やさらに外方の物体についての警報や制動の制御を避け、無用な減速などを行わせないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の各形態で用いる車載レーダ装置２１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の第１形態としての目標認識回路３０の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の第２形態として、複数のスキャンでターゲットの方向を検出する考え方を示す図である。
【図４】複数回のスキャンで得られるデータを利用する際に、ターゲットの相対的な移動量を考慮する考え方を示す図である。
【図５】 本発明の参考形態として、高相対速度で近付くターゲットに対して、距離および相対速度を推定する手順を示すフローチャートである。
【図６】高相対速度で近付くターゲットに対して、周波数下降区間を用いて距離と相対速度とを推測する理由を示すグラフである。
【図７】 本発明の他の参考形態として、反射信号の受信レベルにマルチパスの影響による変動が生じるか否かによって、踏み越え可能か否かを判断する考え方を示す図である。
【図８】ターゲットの高さの違いに応じてマルチパスの影響の違いが生じる状態を示すグラフである。
【図９】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットを踏み越えことができるか否かを、遠距離側から接近する際に、複数の区間で判定する手順を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットを踏み越えることができるか否かを、接近する際の反射信号レベルの落ち込みによって判断することができる原理を示す図である。
【図１１】踏み越えることができる静止物ターゲットに近付く際の距離と反射信号レベルとの関係を示すグラフである。
【図１２】図１０に示す考え方を用いて、静止物ターゲットが踏み越え可能であるか否かを判断する他の考え方の手順を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットが踏み越え可能であるか否かを遠距離での反射信号レベルに対する接近時のレベルの落ち込み量から判定する他の考え方を示すグラフである。
【図１４】 本発明のさらに他の参考形態として、静止物ターゲットが、看板など、車両が走行する位置よりも高い位置にあると判断する考え方を示す図である。
【図１５】図１４に示すような高い位置の静止対象物に対する反射信号レベルの距離による変化を示すグラフである。
【図１６】従来からの車載レーダ装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図１７】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置の動作原理を示すグラフである。
【符号の説明】
２１ 車載レーダ装置
２２ ターゲット
２３ アンテナ
２３ａ ビーム方向
２４ 走査機構
２５ 送信回路
２６ 受信回路
２９ 目標検出回路
３０ 目標認識回路
３１ メモリ
３２ 車両
３３，４３ 路面
３４ 警報装置
３５ クルーズコントロール装置
３６ 方向検出装置
４０ 探査信号
４１ 反射信号
４４，４５ 物標
４６ 看板
Claims (6)
- 車両に搭載され、車両の周囲のターゲットを探査する車載レーダ装置において、
所定のビーム方向で利得が高くなるように形成され、該ビーム方向に探査信号を送信し、探査信号に対するターゲットからの反射信号を受信するアンテナと、
アンテナのビーム方向を水平面内で所定の範囲で変化させる走査を行う走査手段と、
走査手段によって変化するアンテナのビーム方向を検出する方向検出手段と、
走査手段によって、アンテナのビーム方向を、該所定の範囲内で繰返して走査させ、繰返される走査間では、方向検出手段によって検出されるビーム方向が異なる角度となる複数の方向で、ターゲット探査を行うように制御する探査制御手段と、
アンテナに受信されるターゲットからの反射信号およびアンテナから送信される探査信号に基づいて、ターゲットまでの距離を算出し、距離および方向検出手段によって検出されるアンテナのビーム方向に基づいて、ターゲットが静止物であるか否かを判断し、静止物であればある一定の距離までは距離が近付くほどパワーが大きくなる点に基づき踏み越え可能か否かを判断してターゲットの認識を行うターゲット認識手段とを含むことを特徴とする車載レーダ装置。 - 前記ターゲット認識手段は、前記走査毎の複数のビーム方向に対する探査結果に基づいてターゲットの認識を行い、反射信号が受信されるビーム方向の数が予め定める基準値よりも小さいとき、予め定める複数の走査によって得られる探査結果の組合せに基づいてターゲットの認識を行うことを特徴とする請求項１記載の車載レーダ装置。
- 前記ターゲット認識手段は、前記複数の走査によって得られる探査結果に対して、ターゲットの移動に伴う相対速度差からドップラシフト周波数を算出し、ターゲット認識のために組合せる反射信号を算出結果に応じて変化させることを特徴とする請求項２記載の車載レーダ装置。
- 前記ターゲット認識手段は、前記探査結果のうち、前記算出結果に応じての組合せの対象から外れる周波数の反射信号を、不要反射物からの反射信号として認識し、ターゲットからの反射信号として扱わないことを特徴とする請求項３記載の車載レーダ装置。
- 前記ターゲットの探査は、ＦＭ−ＣＷ方式で行われ、
前記ターゲット認識手段は、前記探査結果のうち、ペアリング処理を行い、ペアリング処理が可能でないときに、前記ドップラシフト周波数の算出でターゲット認識のために組合せる反射信号を変化させることを特徴とする請求項３記載の車載レーダ装置。 - 前記ターゲット認識手段は、前記不要反射物からの反射信号と認識すると、距離と方向とから不要反射物が集まる位置を求め、その位置を路肩と判断することを特徴とする請求項４記載の車載レーダ装置。
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