JP3844429B2 - 走査型レーダ装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の発射方向を走査したときの反射波の強度に基づき物標の横位置を決定する走査型レーダ装置、特に、車間距離の制御のために物標との距離および相対速度とともに物標の横位置を測定する走査型レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＭ−ＣＷレーダを用いれば自車の前方に存在する物標との距離、物標の相対速度を測定することができる。これらの測定値に基づき、例えば前方を走行する車輌との車間距離を適切に制御するためには、前方に存在する物標の横位置を決定する必要がある。
【０００３】
走査型レーダ装置では、図１（ｂ）に示すように、電波の発射方向を走査し、物標からの反射波の強度が最大である方向を物標の方向とし、それから物標の横位置を決定している。
この方法によれば、自車から物標をみる方向（物標への方向）と物標の進行方向（物標の向き）とのずれがなければ正確に物標の横位置を決定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、物標への方向と物標の向きにずれがあると物標の横位置を正確に決定することができない。例えば図１（ａ）または図１（ｃ）に示すケースでは、物標の一方の端で反射波のパワーが最大となり、正確に横位置を推定することができない。
【０００５】
したがって本発明の目的は、物標の向きが物標への方向からずれていたとしても正確に物標の横位置を決定することができる走査型レーダ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電波の発射方向を走査したときの物標からの反射波の強度に基づき物標の横位置Ｘを決定する横位置決定手段と、物標への方向と物標の向きとのなす角度ψを決定する手段と、角度ψに基づき横位置の補正値ΔＸを決定する手段と、横位置Ｘを補正値ΔＸで補正する手段とを具備する走査型レーダ装置が提供される。
【０００７】
前記角度ψ決定手段は、回転半径Ｒ、物標との距離ｄ、物標への方向と自車の向きとのなす角度θに基づき、式
ψ＝θ−ｔａｎ-1｛ｄｃｏｓθ／（Ｒ−ｄｓｉｎθ）｝
により角度ψを決定することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の走査型レーダ装置の一実施形態としての車載用走査型ミリ波レーダ装置の構成を示す。
図２において、ＥＣＵ１０はヨーレートセンサ１２からの信号および車速センサ１４からの信号に基づき自車の回転半径Ｒを算出し、車速のデータと共にＦＭ−ＣＷレーダ１６へ送る。ヨーレートセンサ１２のデータの代わりにステアリングセンサからのデータを用いて回転半径Ｒを算出することもできる。ＦＭ−ＣＷレーダ１６は、三角波で周波数変調されたミリ波帯の電波を自車の前方へ発射し、反射波を解析することにより、前方に存在する物標との距離および物標の相対速度を算出する。ＦＭ−ＣＷレーダ１６はまた、前述したように、電波の発射方向を走査し、そのときの反射波のパワーの分布に基いて物標の横位置の推定値Ｘ〔ｍ〕を算出する。さらに、ＥＣＵ１０からの回転半径Ｒのデータ等に基いて横位置の補正値ΔＸを算出し、それによって補正された横位置Ｘを距離および相対速度のデータとともにＥＣＵ１０へ送る。ＥＣＵ１０はそれらのデータに基づき、前方を走行する車輌との距離を一定に保つための制御信号を生成して出力する。
【０００９】
図３および図４は本発明における横位置Ｘの補正値ΔＸの算出方法の原理を示す。図３，４中、Ｒは自車２０の回転半径、ｄは物標２２との距離、ψは自車２０から物標２２をみる方向（物標への方向）と物標２２の進行方向（物標の向き）のなす角度、φは自車２０の向きと物標２２の向きのなす角度を表わす。
図４から明らかなように、角度φは
φ＝ｔａｎ-1｛ｄｃｏｓθ／（Ｒ−ｄｓｉｎθ）｝
で算出することができる。したがって角度ψは
ψ＝θ−φ
から算出ことができる。この角度ψは物標への電波の照射方向と物標の向きのずれを表わしているから、例えば、図５に示すような、原点を通る直線関係から補正値ΔＸを決定する。そして、決定されたΔＸにより横位置Ｘを
Ｘ＝Ｘ＋ΔＸ
のように補正する。これらの演算処理は、例えばＦＭ−ＣＷレーダ１６にＣＰＵを内臓し、ソフトウェアにより実現される。
【００１０】
図５の関係では、ψが大きくなればそれに従ってΔＸも大きくなるが、現実的な車の幅には限界があるなどの理由で、図６に示すように、ΔＸの絶対値に上限を持たせることが望ましい。また、ψの値が小さい範囲でノイズの影響で横位置Ｘが変動するのは好ましくないので図７に示すように角度０を中心としてΔＸを０に維持する不感帯を設けることが望ましい。物標との距離が大きいときは補正量ΔＸは小さくなるはずなのでノイズの影響を避けるためにΔＸを小さくした方が良い。この場合には、図８または図９に示すような関係で距離ｄが大きくなると１．０より小さくなる補正係数をΔＸに乗算してΔＸとする。回転半径Ｒが大きいときも同様に、ノイズの影響を避けるために補正係数を小さくする。
【００１１】
計算されたΔＸはノイズを含んでいるのでそれをそのまま使ってＸを補正するよりも例えば
ΔＸn ＝（ΔＸn-1 ×３＋ΔＸ）／４
で計算されるΔＸn を使ってノイズの影響を小さくすることが望ましい。また、補正前の横位置Ｘにより、自車が走行している車線内を物標が走行していると判定されるときはΔＸに例えば０．７を乗じて補正量を小さくする。運転者のハンドル操作により回転半径Ｒの単位時間内の変化量が所定値よりも大きいときは、それに追従させてＸを補正するのは好ましくないので、補正量ΔＸを０とする。また、静止物と判断されるものに対しては横位置の補正は行なわない。回転半径Ｒの元になるステアリングセンサ（またはヨーレートセンサ）のドリフトをキャンセルするため中立位置の学習が行なわれるが、これが完了するまでは横位置Ｘの補正は行なわないものとする。
【００１２】
以上により補正値ΔＸの算出について説明したが、物標によってはたとえ０でないΔＸ値が算出されたとしても別の点から横位置の補正が不要であることが判明した場合には横位置の補正を行なわないことが望ましい。
すなわち、以下の（１）〜（４）の条件のいずれかに該当する物標については、たとえ計算上０でないΔＸ値が算出されたとしても補正の必要がないと考えられるので補正を行なわない。
（１）補正前の横位置Ｘによれば自車が走行している車線の範囲内を走行していると判断される物標。
（２）パワー（ピークの強度）が所定の固定的な基準値または距離の関数としての基準値以下である物標。その理由は、小さな物標、例えば２輪車のようなものは、角度方向に反射波（ピーク）が分布することが少ないからである。
（３）角度方向に反射波（ピーク）の分布がなく１方向のみに反射波によるピークが出現する物標。
（４）大型トラックのように物理的に複数の反射点が存在するものと判断されて、距離、角度、相対速度が近似する複数の反射波（ピーク）の角度の平均をとる処理を行なった物標。その理由は、平均をとる処理により既に角度の補正が行なわれており、さらに補正すると過補正になるからである。
上記（１）〜（４）のいずれにも該当しないことが過去に一度でもあって補正を行なった物標については、これを角度ずれを発生する物標とみなして、以後はたとえ（１）〜（４）のいずれかに該当することがあっても常に補正の対象とすることが望ましい。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、物標の向きによらず物標の横位置を正確に決定することのできる走査型レーダ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】横位置決定における問題点を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車載用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】角度ψの計算方法を説明する図である。
【図４】角度ψの計算方法を説明する図である。
【図５】角度ψから補正値ΔＸの計算を説明するグラフである。
【図６】角度ψから補正値ΔＸの計算の第２の例を示すグラフである。
【図７】角度ψから補正値ΔＸの計算の第３の例を示すグラフである。
【図８】距離ｄまたは回転半径Ｒに応じたΔＸの修正の第１の例を示す図である。
【図９】距離ｄまたは回転半径Ｒに応じたΔＸの修正の第２の例を示す図である。

Claims (13)

  1. 電波の発射方向を走査したときの物標からの反射波の強度に基づき物標の横位置Ｘを決定する横位置決定手段と、
    物標への方向と物標の向きとのなす角度ψを決定する手段と、
    角度ψに基づき横位置の補正値ΔＸを決定する手段と、
    横位置Ｘを補正値ΔＸで補正する手段とを具備する走査型レーダ装置。
  2. 前記角度ψ決定手段は、回転半径Ｒ、物標との距離ｄ、物標への方向と自車の向きとのなす角度θに基づき、式
    ψ＝θ−ｔａｎ-1｛ｄｃｏｓθ／（Ｒ−ｄｓｉｎθ）｝
    により角度ψを決定する請求項１記載の走査型レーダ装置。
  3. 前記補正値決定手段は、補正値ΔＸに上限値および下限値を有する形で補正値ΔＸを決定する請求項１または２記載の走査型レーダ装置。
  4. 前記補正値決定手段は、角度ψが０を含む範囲で変化しても補正値ΔＸが変化しない不感帯を有する形で補正値ΔＸを決定する請求項１〜３のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  5. 前記補正値決定手段は、物標との距離ｄが大きいとき、物標との距離が小さいときの補正値よりも小さい値を補正値ΔＸとする請求項１〜４のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  6. 前記補正値決定手段は、回転半径Ｒが大きいとき、回転半径が小さいときの補正値よりも小さい値を補正値ΔＸとする請求項１〜５のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  7. 前記補正値決定手段は、自車が走行する車線内を物標が走行していると判定されるとき、決定されたΔＸの値よりも小さい値を補正値ΔＸとする請求項１〜６のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  8. 前記補正値決定手段は、単位時間内での回転半径Ｒの変化量が所定値よりも大であるとき、補正値ΔＸを０とする請求項１〜７のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  9. 個々の物標について横位置補正の要／不要を判定する物標判定手段をさらに具備し、
    前記横位置補正手段は、該物標判定手段が横位置補正不要と判定した物標については補正値ΔＸの値によらず横位置補正を行なわない請求項１〜８のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  10. 前記横位置補正手段は、過去に横位置補正要と判定された物標については常に横位置の補正を行なう請求項９記載の走査型レーダ装置。
  11. 前記物標判定手段は、補正前の横位置Ｘによれば自車が走行する車線内を走行していると判定される物標を横位置補正不要とする請求項９または１０記載の走査型レーダ装置。
  12. 前記物標判定手段は、角度方向の分布が実質的にないと判定される物標を横位置補正不要とする請求項９〜１１のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
  13. 前記物標判定手段は、複数の反射について角度の平均をとった物標を横位置補正不要とする請求項９〜１２のいずれか１項記載の走査型レーダ装置。
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