JP3954951B2 - 車両の物体検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭ−ＣＷ波（周波数変調連続波）を用いたレーダー装置で先行車等の物体を検知するための車両の物体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の物体検知装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
図８に示すように、従来のＦＭ−ＣＷ波を用いた物体検知装置は、タイミング信号生成回路１から入力されるタイミング信号に基づいて発振器３の発信作動がＦＭ変調制御回路２により変調制御され、図９に実線で示すように、周波数が三角波状に変調された送信波がアンプ４およびサーキュレータ５を介して送受信アンテナ６から送信される。このＦＭ−ＣＷ波が先行車等の物体に反射された反射波が送受信アンテナ６に受信されると、この受信波は、物体との距離に応じて、破線で示すように送信波の周波数が直線的に増加する上昇側では送信波よりも低い周波数で送信波から遅れて出現し、また送信波の周波数が直線的に減少する下降側では送信波よりも高い周波数で送信波から遅れて出現する。
【０００４】
送受信アンテナ６で受信した受信波はサーキュレータ５を介してミキサ７に入力される。ミキサ７には、サーキュレータ５からの受信波の他に発振器３から出力される送信波から分配された送信波がアンプ８を介して入力されており、ミキサ７で送信波および受信波が混合されることにより、図９に示すように、送信波の周波数が直線的に増加する上昇側でピーク周波数Ｆｕｐを有し、送信波の周波数が直線的に減少する下降側でピーク周波数Ｆｄｎを有するビート信号が生成される。
【０００５】
ミキサ７で得られたビート信号はアンプ９で必要なレベルの振幅に増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０によりサンプリングタイム毎にＡ／Ｄ変換され、デジタル化された増幅データがメモリ１１に時系列的に記憶保持される。このメモリ１１には、タイミング信号生成回路１からタイミング信号が入力されており、そのタイミング信号に応じてメモリ１１は、送受信波の周波数が増加する上昇側および前記周波数が減少する下降側毎にデータを記憶保持することになる。
【０００６】
メモリ１１に記憶保持されたデータは周波数分析手段１３、検知ピーク判定手段１４および物体検知手段１５を備えたＣＰＵ１２に入力され、そのＣＰＵ１２で前記入力データに基づく演算処理が実行される。
【０００７】
周波数分析手段１３は、メモリ１１に記憶されたビート信号のデータを周波数分析してスペクトル分布を求めるものであり、周波数分析の手法としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられる。
【０００８】
検知ピーク判定手段１４は、周波数分析手段１３での周波数分析により得られたスペクトルデータを基に、検知レベルが所定の検知閾値以上で極大値となるスペクトル（ピーク信号）を検出する。図９に示すように、自車および先行車の相対速度がゼロの場合には、上昇側のピーク信号と下降側のピーク信号とが重なり合うが、図１０に示すように、例えば自車が静止物に対して相対速度を持って接近している場合には、上昇側のピーク信号と下降側のピーク信号とは、物体との相対速度がゼロであるときのピーク位置を挟んで対称的に検知される。
【０００９】
物体検知手段１５は、検知ピーク判定手段１４で得られた上昇側のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側のピーク周波数Ｆｄｎに基づいて、物体の相対距離および相対速度を算出する。
【００１０】
ＦＭ変調幅をΔｆとし、光速をｃとし、変調繰り返し周期をＴｍとし、自車と物体との距離をｒとし、送信中心周波数をｆ0 とし、自車と物体との相対速度をｖとしたとき、上昇側のピーク周波数Ｆｕｐは、
Ｆｕｐ＝（４・Δｆ・ｒ）／（ｃ・Ｔｍ）＋｛（２・ｆ0 ）／ｃ｝・ｖ
…（１）
で与えられ、下降側のピーク周波数Ｆｄｎは、
Ｆｄｎ＝（４・Δｆ・ｒ）／（ｃ・Ｔｍ）−｛（２・ｆ0 ）／ｃ｝・ｖ
…（２）
で与えられる。ここでＦＭ変調幅Δｆ、変調繰り返し周期Ｔｍ、送信中心周波数ｆ0 を一定とすると、定数ｋ1 ，ｋ2 を用いて、
Ｆｕｐ＝ｒ・ｋ1 ＋ｖ・ｋ2 …（３）
Ｆｄｎ＝ｒ・ｋ1 −ｖ・ｋ2 …（４）
で表される。
【００１１】
（３）式および（４）式から明らかなように、自車と物体との相対速度ｖが存在しないとき（ｖ＝０）、上昇側のピーク周波数Ｆｕｐと下降側のピーク周波数Ｆｄｎとが一致する（図９参照）。また自車と物体との相対速度ｖが存在するとき（ｖ≠０）、上昇側のピーク周波数Ｆｕｐと下降側のピーク周波数Ｆｄｎとは一致しない（図１０参照）。そして両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの和に基づいて物体までの距離ｒを算出することができ、両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの差に基づいて物体との相対速度ｖを算出することができる。
【００１２】
【特許文献】
特許第３３０５６２４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示すように、自車の前方に相対速度が異なる２台の先行車が存在する場合、各々の先行車について上昇側のピーク信号および下降側のピーク信号が発生するため、合計４個のピーク信号が得られることになる。従って、これら４個のピーク信号のペアリング（対になる上昇側のピーク信号および下降側のピーク信号の組み合わせ）を誤ると、物体の距離や相対速度を正しく検知できなくなる問題がある。
【００１４】
上記特許文献に記載されたものは、時系列処理による過去の履歴データに基づいてペアリングを行うものであるが、全てのピーク信号の組み合わせについてペアリング処理を実行するために、ペアリングの結果が確定するのに長い時間が必要となり、車間距離制御装置のような迅速な制御を必要とするシステムに適用するには問題があった。
【００１５】
レーダー装置を用いて車間距離制御等を行う場合に特に問題となるのは、先行車のような移動体のデータとガードレールや側壁のような路側物のデータとの識別であることから、移動体と路側物とを容易かつ確実に識別することができれば、レーダー装置の性能を大幅に高めることができる。
【００１６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＦＭ−ＣＷ波を用いた物体検知装置において、移動体と路側物とを容易かつ確実に識別できるようにすることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ＦＭ−ＣＷ波を送信して該ＦＭ−ＣＷ波の物体からの反射波を受信する送受信手段と、送信波および受信波を混合してビート信号を生成するミキサと、ミキサで得られたビート信号を周波数分析する周波数分析手段と、周波数分析手段による上昇側および下降側の周波数分析結果に基づき得られたピーク信号のうち、検知閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定する検知ピーク判定手段と、検知ピーク判定手段で得られた上昇側および下降側の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも一方を算出する物体検知手段とを備えた車両の物体検知装置において、自車の進行軌跡を予測する進行軌跡予測手段と、複数の検知方向における検知ピークおよび予測された自車の進行軌跡に基づいて前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定する路側物ピーク判定手段とを備え、物体検知手段は、路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出することを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００１８】
上記構成によれば、検知ピーク判定手段で判定した複数の検知方向における検知ピークおよび進行軌跡予測手段で予測した自車の進行軌跡に基づいて、路側物ピーク判定手段が前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定し、物体検知手段が路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出するので、路側物および移動体の両方が検知された場合に、路側物の検知データを除外して移動体の検知データのみを得ることができる。
【００１９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、路側物ピーク判定手段は、複数の検知ピークを、その検知方向およびピーク周波数をそれぞれパラメータとする座標上に配置するとともに、進行軌跡予測手段により予測された進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定することを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００２０】
上記構成によれば、複数の検知ピークを検知方向およびピーク周波数をパラメータとする座標上に配置し、座標上に示した自車の進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定するので、移動体の検知ピークと路側物の検知ピークとを容易かつ確実に識別することができる。
【００２１】
尚、実施例の送受信アンテナ６は本発明の送受信手段に対応する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は物体検知装置の全体構成図、図２は自車、先行車および道路の位置関係を示す図、図３はチャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の４種類のペアリングを示す図、図４は作用を説明するフローチャート、図５はペアリングを行うために二次元座標を示す図、図６はチャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の最終的なペアリングを示す図、図７は路側物の下降側の検知ピークが欠落している場合を示す、前記図５に対応する図である。
【００２４】
図１には本実施例の物体検知装置のＣＰＵ１２の回路構成が示される。ＣＰＵ１２以外の構成および作用は、図８のものと同一である。図８で説明した従来のＣＰＵ１２は、周波数分析手段１３と、検知ピーク判定手段１４と、物体検知手段１５とを備えていたが、本実施例のＣＰＵ１２は更に進行軌跡予測手段１６と、路側物ピーク判定手段１７とを備えている。
【００２５】
進行軌跡予測手段１６は車速検出手段１８、ヨーレート検出手段１９および操舵角検出手段２０に接続されており、自車の車速、ヨーレートおよび操舵角に基づいて自車の将来の進行軌跡を予測する。路側物ピーク判定手段１７は、進行軌跡予測手段１６で予測した自車の進行軌跡に基づいて、検知ピーク判定手段１４で得られた検知ピークのうちから路側物の検知ピークを除外することで、本来検知すべき先行車等の移動体の検知ピークを識別し、物体検知手段１５が移動体だけを的確に検知できるようにする。
【００２６】
図２には自車が先行車に追従走行している状態が示されており、自車に搭載した物体検知装置の５個のチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５のうち、２個のチャンネルｃｈ１，ｃｈ２はガードレールのような路側物Ｆ１，Ｆ２のみを検知し、他の２個チャンネルｃｈ３，ｃｈ４は路側物Ｆ３，Ｆ４と先行車のリフレクタのような移動体Ｍ１，Ｍ２を検知し、残りの１個のチャンネルｃｈ５は何も検知していないとする。
【００２７】
ここで、チャンネルｃｈ３（チャンネルｃｈ４も同様）に着目すると、チャンネルｃｈ３は路側物Ｆ３と移動体Ｍ１の両方を同時に検知しているため、図３に示すように、上昇側のピーク信号はｕｐ１，ｕｐ２の２個が出現し、下降側のピーク信号もｄｎ１，ｄｎ２の２個が出現する。従って、表１に示すように、上昇側の２個のピーク信号ｕｐ１，ｕｐ２と、下降側の２個のピーク信号ｄｎ１，ｄｎ２のペアリングはＰａｉｒ１〜Ｐａｉｒ４の４通りが存在することになり、そのペアリングが確定しないとチャンネルｃｈ３で検知した路側物Ｆ３と移動体Ｍ１とを識別できないことになる。
【００２８】
【表１】
【００２９】
そこで、本実施例では以下のようにして前記ペアリングを確定している。
【００３０】
図４のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１で自車の前方の道路形状を予測する。この道路形状は、進行軌跡予測手段１６で予測した自車の進行軌跡から求められるが、他の方法として、ナビゲーション装置や路側に設けられたビーコン等のインフラ装置からの情報に基づいて求めることも可能である。
【００３１】
続くステップＳ２で、周波数分析手段１３によりメモリ１１に記憶されたビート信号のデータをＦＦＴ処理して検知スペクトラムを求める。続くステップＳ３で、検知ピーク判定手段１４により、検知スペクトラムのうちから４個の路側物Ｆ１〜Ｆ４および２個の移動体Ｍ１，Ｍ２に対応する上昇側の合計６個のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側の合計６個のピーク周波数Ｆｄｎを、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５に対応して抽出する。続くステップＳ４で、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の上昇側の６個のピーク周波数Ｆｕｐと、下降側の６個のピーク周波数Ｆｄｎとを、それぞれ異なる二次元座標上にプロットする。この二次元座標は角度と半径とをパラメータとする極座標であって、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の方向が角度に相当し、検知した物体の距離（ピーク周波数）が半径に相当する。また二次元座標には、予測した道路形状を併せて表示する。
【００３２】
図５（Ａ）の二次元座標には上昇側の６個のピーク周波数Ｆｕｐと予測した道路形状とが表示されており、そのうち４個の点ｆ１〜ｆ４は道路形状に沿うように配列されているために、４個の路側物Ｆ１〜Ｆ４に対応すると判断される。一方、残りの２個の点ｍ１，ｍ２は道路形状に沿っておらず、従って先行車のリフレクタである移動体Ｍ１，Ｍ２に対応すると判断される。図５（Ｂ）の二次元座標には下降側の６個のピーク周波数Ｆｄｎと予測した道路形状とが表示されており、そのうち４個の点ｆ１〜ｆ４は道路形状に沿うように配列されているために、４個の路側物Ｆ１〜Ｆ４に対応すると判断される。一方、残りの２個の点ｍ１，ｍ２は道路形状に沿っておらず、従って先行車のリフレクタである移動体Ｍ１，Ｍ２に対応すると判断される。
【００３３】
以上のことから、ステップＳ５で、図５（Ａ），（Ｂ）の二次元座標の各６個の点ｆ１〜ｆ４，ｍ１，ｍ２のうちから、路側物Ｆ１〜Ｆ４に対応する点ｆ１〜ｆ４（×印を付けたもの）のピーク信号を除外する。即ち、図６に示すチャンネルｃｈ３の例では、上昇側の検知ピークｕｐ１，ｕｐ２のうち路側物Ｆ３に対応する検知ピークｕｐ２が除外され、かつ下降側の検知ピークｄｎ１，ｄｎ２のうち路側物Ｆ３に対応する検知ピークｄｎ２が除外される。しかして、ステップＳ６で、表２に示す楕円で囲ったＰａｉｒ１（つまり検知ピークｕｐ１，ｄｎ１）が移動体Ｍ１に対応するものであると判定することができる。
【００３４】
【表２】
【００３５】
続くステップＳ６で、除外されなかった２個の検知ピーク（表２の例では、ｕｐ１，ｄｎ１）をペアリングし、ステップＳ７で前記ペアリングされた検知ピークｕｐ１，ｄｎ１に対応する上昇側のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側のピーク周波数Ｆｄｎに基づいて物体の距離および相対速度を算出することにより、図５の点ｍ１、つまり図２における路側物Ｆ１〜Ｆ４を除いた移動体Ｍ１だけを検知することができる。同様にしてチャンネルｃｈ４についても、図５の点ｍ２、つまり図２における路側物Ｆ１〜Ｆ４を除いた移動体Ｍ２だけを検知することができる。
【００３６】
このように、検知ピーク判定手段１４により得られた複数の検知ピークのうち、道路形状に沿うように配置された検知ピークを路側物によるものと判定して除外するので、必要とする移動体の検知ピークを容易かつ確実に抽出することができ、従来の複雑で時間の掛かるペアリング作業を必要とせずに移動体だけを検知することができる。
【００３７】
また図５において、例えば上昇側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ａ）参照）が道路形状とマッチングして路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定された場合、それらに対応する下降側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ｂ）参照）を、道路形状とのマッチングを行うことなく、路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定することができる。逆に、下降側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ｂ）参照）が道路形状とマッチングして路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定された場合、それらに対応する上降側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ａ）参照）を、道路形状とのマッチングを行うことなく、路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定することができる。これにより、路側物の判定を一層速やかに行うことが可能となる。
【００３８】
また図７（Ｂ）に示すように、例えば路側物Ｆ３，Ｆ４に対応する下降側の点ｆ３′，ｆ４′の検知ピークが何らかの理由で欠落しているような場合でも、図７（Ａ）に示す上昇側の点ｆ３，ｆ４の検知ピークとの比較により、その欠落を判定することが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、送信用アンテナおよび受信用アンテナをそれぞれ別個に設置することにより、サーキュレータ５を用いない構成としても良い。
【００４１】
また実施例では路側物以外の物体を便宜上移動体と称しているが、この移動体には道路上に停止した車両等も含まれるものとする。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、検知ピーク判定手段で判定した複数の検知方向における検知ピークおよび進行軌跡予測手段で予測した自車の進行軌跡に基づいて、路側物ピーク判定手段が前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定し、物体検知手段が路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出するので、路側物および移動体の両方が検知された場合に、路側物の検知データを除外して移動体の検知データのみを得ることができる。
【００４３】
また請求項２に記載された発明によれば、複数の検知ピークを検知方向およびピーク周波数をパラメータとする座標上に配置し、座標上に示した自車の進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定するので、移動体の検知ピークと路側物の検知ピークとを容易かつ確実に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 物体検知装置の全体構成図
【図２】 自車、先行車および道路の位置関係を示す図
【図３】 チャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の４種類のペアリングを示す図
【図４】 作用を説明するフローチャート
【図５】 ペアリングを行うために二次元座標を示す図
【図６】 チャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の最終的なペアリングを示す図
【図７】 路側物の下降側の検知ピークが欠落している場合を示す、前記図５に対応する図
【図８】 従来の物体検知装置の全体構成図
【図９】 相対速度がゼロの移動体に追従走行する場合のレーダー装置の作用説明図
【図１０】 静止物に接近走行する場合のレーダー装置の作用説明図
【図１１】 相対速度が異なる複数の移動体に追従走行する場合のレーダー装置の作用説明図
【符号の説明】
６ 送受信アンテナ（送受信手段）
７ ミキサ
１３ 周波数分析手段
１４ 検知ピーク判定手段
１５ 物体検知手段
１６ 進行軌跡予測手段
１７ 路側物ピーク判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭ−ＣＷ波（周波数変調連続波）を用いたレーダー装置で先行車等の物体を検知するための車両の物体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の物体検知装置は、下記特許文献により公知である。
【０００３】
図８に示すように、従来のＦＭ−ＣＷ波を用いた物体検知装置は、タイミング信号生成回路１から入力されるタイミング信号に基づいて発振器３の発信作動がＦＭ変調制御回路２により変調制御され、図９に実線で示すように、周波数が三角波状に変調された送信波がアンプ４およびサーキュレータ５を介して送受信アンテナ６から送信される。このＦＭ−ＣＷ波が先行車等の物体に反射された反射波が送受信アンテナ６に受信されると、この受信波は、物体との距離に応じて、破線で示すように送信波の周波数が直線的に増加する上昇側では送信波よりも低い周波数で送信波から遅れて出現し、また送信波の周波数が直線的に減少する下降側では送信波よりも高い周波数で送信波から遅れて出現する。
【０００４】
送受信アンテナ６で受信した受信波はサーキュレータ５を介してミキサ７に入力される。ミキサ７には、サーキュレータ５からの受信波の他に発振器３から出力される送信波から分配された送信波がアンプ８を介して入力されており、ミキサ７で送信波および受信波が混合されることにより、図９に示すように、送信波の周波数が直線的に増加する上昇側でピーク周波数Ｆｕｐを有し、送信波の周波数が直線的に減少する下降側でピーク周波数Ｆｄｎを有するビート信号が生成される。
【０００５】
ミキサ７で得られたビート信号はアンプ９で必要なレベルの振幅に増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０によりサンプリングタイム毎にＡ／Ｄ変換され、デジタル化された増幅データがメモリ１１に時系列的に記憶保持される。このメモリ１１には、タイミング信号生成回路１からタイミング信号が入力されており、そのタイミング信号に応じてメモリ１１は、送受信波の周波数が増加する上昇側および前記周波数が減少する下降側毎にデータを記憶保持することになる。
【０００６】
メモリ１１に記憶保持されたデータは周波数分析手段１３、検知ピーク判定手段１４および物体検知手段１５を備えたＣＰＵ１２に入力され、そのＣＰＵ１２で前記入力データに基づく演算処理が実行される。
【０００７】
周波数分析手段１３は、メモリ１１に記憶されたビート信号のデータを周波数分析してスペクトル分布を求めるものであり、周波数分析の手法としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられる。
【０００８】
検知ピーク判定手段１４は、周波数分析手段１３での周波数分析により得られたスペクトルデータを基に、検知レベルが所定の検知閾値以上で極大値となるスペクトル（ピーク信号）を検出する。図９に示すように、自車および先行車の相対速度がゼロの場合には、上昇側のピーク信号と下降側のピーク信号とが重なり合うが、図１０に示すように、例えば自車が静止物に対して相対速度を持って接近している場合には、上昇側のピーク信号と下降側のピーク信号とは、物体との相対速度がゼロであるときのピーク位置を挟んで対称的に検知される。
【０００９】
物体検知手段１５は、検知ピーク判定手段１４で得られた上昇側のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側のピーク周波数Ｆｄｎに基づいて、物体の相対距離および相対速度を算出する。
【００１０】
ＦＭ変調幅をΔｆとし、光速をｃとし、変調繰り返し周期をＴｍとし、自車と物体との距離をｒとし、送信中心周波数をｆ0 とし、自車と物体との相対速度をｖとしたとき、上昇側のピーク周波数Ｆｕｐは、
Ｆｕｐ＝（４・Δｆ・ｒ）／（ｃ・Ｔｍ）＋｛（２・ｆ0 ）／ｃ｝・ｖ
…（１）
で与えられ、下降側のピーク周波数Ｆｄｎは、
Ｆｄｎ＝（４・Δｆ・ｒ）／（ｃ・Ｔｍ）−｛（２・ｆ0 ）／ｃ｝・ｖ
…（２）
で与えられる。ここでＦＭ変調幅Δｆ、変調繰り返し周期Ｔｍ、送信中心周波数ｆ0 を一定とすると、定数ｋ1 ，ｋ2 を用いて、
Ｆｕｐ＝ｒ・ｋ1 ＋ｖ・ｋ2 …（３）
Ｆｄｎ＝ｒ・ｋ1 −ｖ・ｋ2 …（４）
で表される。
【００１１】
（３）式および（４）式から明らかなように、自車と物体との相対速度ｖが存在しないとき（ｖ＝０）、上昇側のピーク周波数Ｆｕｐと下降側のピーク周波数Ｆｄｎとが一致する（図９参照）。また自車と物体との相対速度ｖが存在するとき（ｖ≠０）、上昇側のピーク周波数Ｆｕｐと下降側のピーク周波数Ｆｄｎとは一致しない（図１０参照）。そして両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの和に基づいて物体までの距離ｒを算出することができ、両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの差に基づいて物体との相対速度ｖを算出することができる。
【００１２】
【特許文献】
特許第３３０５６２４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示すように、自車の前方に相対速度が異なる２台の先行車が存在する場合、各々の先行車について上昇側のピーク信号および下降側のピーク信号が発生するため、合計４個のピーク信号が得られることになる。従って、これら４個のピーク信号のペアリング（対になる上昇側のピーク信号および下降側のピーク信号の組み合わせ）を誤ると、物体の距離や相対速度を正しく検知できなくなる問題がある。
【００１４】
上記特許文献に記載されたものは、時系列処理による過去の履歴データに基づいてペアリングを行うものであるが、全てのピーク信号の組み合わせについてペアリング処理を実行するために、ペアリングの結果が確定するのに長い時間が必要となり、車間距離制御装置のような迅速な制御を必要とするシステムに適用するには問題があった。
【００１５】
レーダー装置を用いて車間距離制御等を行う場合に特に問題となるのは、先行車のような移動体のデータとガードレールや側壁のような路側物のデータとの識別であることから、移動体と路側物とを容易かつ確実に識別することができれば、レーダー装置の性能を大幅に高めることができる。
【００１６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＦＭ−ＣＷ波を用いた物体検知装置において、移動体と路側物とを容易かつ確実に識別できるようにすることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ＦＭ−ＣＷ波を送信して該ＦＭ−ＣＷ波の物体からの反射波を受信する送受信手段と、送信波および受信波を混合してビート信号を生成するミキサと、ミキサで得られたビート信号を周波数分析する周波数分析手段と、周波数分析手段による上昇側および下降側の周波数分析結果に基づき得られたピーク信号のうち、検知閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定する検知ピーク判定手段と、検知ピーク判定手段で得られた上昇側および下降側の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも一方を算出する物体検知手段とを備えた車両の物体検知装置において、自車の進行軌跡を予測する進行軌跡予測手段と、複数の検知方向における検知ピークおよび予測された自車の進行軌跡に基づいて前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定する路側物ピーク判定手段とを備え、物体検知手段は、路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出することを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００１８】
上記構成によれば、検知ピーク判定手段で判定した複数の検知方向における検知ピークおよび進行軌跡予測手段で予測した自車の進行軌跡に基づいて、路側物ピーク判定手段が前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定し、物体検知手段が路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出するので、路側物および移動体の両方が検知された場合に、路側物の検知データを除外して移動体の検知データのみを得ることができる。
【００１９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、路側物ピーク判定手段は、複数の検知ピークを、その検知方向およびピーク周波数をそれぞれパラメータとする座標上に配置するとともに、進行軌跡予測手段により予測された進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定することを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００２０】
上記構成によれば、複数の検知ピークを検知方向およびピーク周波数をパラメータとする座標上に配置し、座標上に示した自車の進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定するので、移動体の検知ピークと路側物の検知ピークとを容易かつ確実に識別することができる。
【００２１】
尚、実施例の送受信アンテナ６は本発明の送受信手段に対応する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は物体検知装置の全体構成図、図２は自車、先行車および道路の位置関係を示す図、図３はチャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の４種類のペアリングを示す図、図４は作用を説明するフローチャート、図５はペアリングを行うために二次元座標を示す図、図６はチャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の最終的なペアリングを示す図、図７は路側物の下降側の検知ピークが欠落している場合を示す、前記図５に対応する図である。
【００２４】
図１には本実施例の物体検知装置のＣＰＵ１２の回路構成が示される。ＣＰＵ１２以外の構成および作用は、図８のものと同一である。図８で説明した従来のＣＰＵ１２は、周波数分析手段１３と、検知ピーク判定手段１４と、物体検知手段１５とを備えていたが、本実施例のＣＰＵ１２は更に進行軌跡予測手段１６と、路側物ピーク判定手段１７とを備えている。
【００２５】
進行軌跡予測手段１６は車速検出手段１８、ヨーレート検出手段１９および操舵角検出手段２０に接続されており、自車の車速、ヨーレートおよび操舵角に基づいて自車の将来の進行軌跡を予測する。路側物ピーク判定手段１７は、進行軌跡予測手段１６で予測した自車の進行軌跡に基づいて、検知ピーク判定手段１４で得られた検知ピークのうちから路側物の検知ピークを除外することで、本来検知すべき先行車等の移動体の検知ピークを識別し、物体検知手段１５が移動体だけを的確に検知できるようにする。
【００２６】
図２には自車が先行車に追従走行している状態が示されており、自車に搭載した物体検知装置の５個のチャンネルｃｈ１〜ｃｈ５のうち、２個のチャンネルｃｈ１，ｃｈ２はガードレールのような路側物Ｆ１，Ｆ２のみを検知し、他の２個チャンネルｃｈ３，ｃｈ４は路側物Ｆ３，Ｆ４と先行車のリフレクタのような移動体Ｍ１，Ｍ２を検知し、残りの１個のチャンネルｃｈ５は何も検知していないとする。
【００２７】
ここで、チャンネルｃｈ３（チャンネルｃｈ４も同様）に着目すると、チャンネルｃｈ３は路側物Ｆ３と移動体Ｍ１の両方を同時に検知しているため、図３に示すように、上昇側のピーク信号はｕｐ１，ｕｐ２の２個が出現し、下降側のピーク信号もｄｎ１，ｄｎ２の２個が出現する。従って、表１に示すように、上昇側の２個のピーク信号ｕｐ１，ｕｐ２と、下降側の２個のピーク信号ｄｎ１，ｄｎ２のペアリングはＰａｉｒ１〜Ｐａｉｒ４の４通りが存在することになり、そのペアリングが確定しないとチャンネルｃｈ３で検知した路側物Ｆ３と移動体Ｍ１とを識別できないことになる。
【００２８】
【表１】
そこで、本実施例では以下のようにして前記ペアリングを確定している。
【００３０】
図４のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１で自車の前方の道路形状を予測する。この道路形状は、進行軌跡予測手段１６で予測した自車の進行軌跡から求められるが、他の方法として、ナビゲーション装置や路側に設けられたビーコン等のインフラ装置からの情報に基づいて求めることも可能である。
【００３１】
続くステップＳ２で、周波数分析手段１３によりメモリ１１に記憶されたビート信号のデータをＦＦＴ処理して検知スペクトラムを求める。続くステップＳ３で、検知ピーク判定手段１４により、検知スペクトラムのうちから４個の路側物Ｆ１〜Ｆ４および２個の移動体Ｍ１，Ｍ２に対応する上昇側の合計６個のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側の合計６個のピーク周波数Ｆｄｎを、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５に対応して抽出する。続くステップＳ４で、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の上昇側の６個のピーク周波数Ｆｕｐと、下降側の６個のピーク周波数Ｆｄｎとを、それぞれ異なる二次元座標上にプロットする。この二次元座標は角度と半径とをパラメータとする極座標であって、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５の方向が角度に相当し、検知した物体の距離（ピーク周波数）が半径に相当する。また二次元座標には、予測した道路形状を併せて表示する。
【００３２】
図５（Ａ）の二次元座標には上昇側の６個のピーク周波数Ｆｕｐと予測した道路形状とが表示されており、そのうち４個の点ｆ１〜ｆ４は道路形状に沿うように配列されているために、４個の路側物Ｆ１〜Ｆ４に対応すると判断される。一方、残りの２個の点ｍ１，ｍ２は道路形状に沿っておらず、従って先行車のリフレクタである移動体Ｍ１，Ｍ２に対応すると判断される。図５（Ｂ）の二次元座標には下降側の６個のピーク周波数Ｆｄｎと予測した道路形状とが表示されており、そのうち４個の点ｆ１〜ｆ４は道路形状に沿うように配列されているために、４個の路側物Ｆ１〜Ｆ４に対応すると判断される。一方、残りの２個の点ｍ１，ｍ２は道路形状に沿っておらず、従って先行車のリフレクタである移動体Ｍ１，Ｍ２に対応すると判断される。
【００３３】
以上のことから、ステップＳ５で、図５（Ａ），（Ｂ）の二次元座標の各６個の点ｆ１〜ｆ４，ｍ１，ｍ２のうちから、路側物Ｆ１〜Ｆ４に対応する点ｆ１〜ｆ４（×印を付けたもの）のピーク信号を除外する。即ち、図６に示すチャンネルｃｈ３の例では、上昇側の検知ピークｕｐ１，ｕｐ２のうち路側物Ｆ３に対応する検知ピークｕｐ２が除外され、かつ下降側の検知ピークｄｎ１，ｄｎ２のうち路側物Ｆ３に対応する検知ピークｄｎ２が除外される。しかして、ステップＳ６で、表２に示す楕円で囲ったＰａｉｒ１（つまり検知ピークｕｐ１，ｄｎ１）が移動体Ｍ１に対応するものであると判定することができる。
【００３４】
【表２】
続くステップＳ６で、除外されなかった２個の検知ピーク（表２の例では、ｕｐ１，ｄｎ１）をペアリングし、ステップＳ７で前記ペアリングされた検知ピークｕｐ１，ｄｎ１に対応する上昇側のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側のピーク周波数Ｆｄｎに基づいて物体の距離および相対速度を算出することにより、図５の点ｍ１、つまり図２における路側物Ｆ１〜Ｆ４を除いた移動体Ｍ１だけを検知することができる。同様にしてチャンネルｃｈ４についても、図５の点ｍ２、つまり図２における路側物Ｆ１〜Ｆ４を除いた移動体Ｍ２だけを検知することができる。
【００３６】
このように、検知ピーク判定手段１４により得られた複数の検知ピークのうち、道路形状に沿うように配置された検知ピークを路側物によるものと判定して除外するので、必要とする移動体の検知ピークを容易かつ確実に抽出することができ、従来の複雑で時間の掛かるペアリング作業を必要とせずに移動体だけを検知することができる。
【００３７】
また図５において、例えば上昇側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ａ）参照）が道路形状とマッチングして路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定された場合、それらに対応する下降側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ｂ）参照）を、道路形状とのマッチングを行うことなく、路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定することができる。逆に、下降側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ｂ）参照）が道路形状とマッチングして路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定された場合、それらに対応する上降側の４個の点ｆ１〜ｆ４（図５（Ａ）参照）を、道路形状とのマッチングを行うことなく、路側物Ｆ１〜Ｆ４であると判定することができる。これにより、路側物の判定を一層速やかに行うことが可能となる。
【００３８】
また図７（Ｂ）に示すように、例えば路側物Ｆ３，Ｆ４に対応する下降側の点ｆ３′，ｆ４′の検知ピークが何らかの理由で欠落しているような場合でも、図７（Ａ）に示す上昇側の点ｆ３，ｆ４の検知ピークとの比較により、その欠落を判定することが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、送信用アンテナおよび受信用アンテナをそれぞれ別個に設置することにより、サーキュレータ５を用いない構成としても良い。
【００４１】
また実施例では路側物以外の物体を便宜上移動体と称しているが、この移動体には道路上に停止した車両等も含まれるものとする。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、検知ピーク判定手段で判定した複数の検知方向における検知ピークおよび進行軌跡予測手段で予測した自車の進行軌跡に基づいて、路側物ピーク判定手段が前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定し、物体検知手段が路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出するので、路側物および移動体の両方が検知された場合に、路側物の検知データを除外して移動体の検知データのみを得ることができる。
【００４３】
また請求項２に記載された発明によれば、複数の検知ピークを検知方向およびピーク周波数をパラメータとする座標上に配置し、座標上に示した自車の進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定するので、移動体の検知ピークと路側物の検知ピークとを容易かつ確実に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 物体検知装置の全体構成図
【図２】 自車、先行車および道路の位置関係を示す図
【図３】 チャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の４種類のペアリングを示す図
【図４】 作用を説明するフローチャート
【図５】 ペアリングを行うために二次元座標を示す図
【図６】 チャンネルｃｈ３の上昇側および下降側のピーク信号の最終的なペアリングを示す図
【図７】 路側物の下降側の検知ピークが欠落している場合を示す、前記図５に対応する図
【図８】 従来の物体検知装置の全体構成図
【図９】 相対速度がゼロの移動体に追従走行する場合のレーダー装置の作用説明図
【図１０】 静止物に接近走行する場合のレーダー装置の作用説明図
【図１１】 相対速度が異なる複数の移動体に追従走行する場合のレーダー装置の作用説明図
【符号の説明】
６ 送受信アンテナ（送受信手段）
７ ミキサ
１３ 周波数分析手段
１４ 検知ピーク判定手段
１５ 物体検知手段
１６ 進行軌跡予測手段
１７ 路側物ピーク判定手段
Claims (2)
- ＦＭ−ＣＷ波を送信して該ＦＭ−ＣＷ波の物体からの反射波を受信する送受信手段（６）と、
送信波および受信波を混合してビート信号を生成するミキサ（７）と、
ミキサ（７）で得られたビート信号を周波数分析する周波数分析手段（１３）と、
周波数分析手段（１３）による上昇側および下降側の周波数分析結果に基づき得られたピーク信号のうち、検知閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定する検知ピーク判定手段（１４）と、
検知ピーク判定手段（１４）で得られた上昇側および下降側の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも一方を算出する物体検知手段（１５）と、
を備えた車両の物体検知装置において、
自車の進行軌跡を予測する進行軌跡予測手段（１６）と、
複数の検知方向における検知ピークおよび予測された自車の進行軌跡に基づいて前記複数の検知方向における検知ピークのうちの少なくとも一部を路側物による検知ピークであると判定する路側物ピーク判定手段（１７）とを備え、
物体検知手段（１５）は、路側物ピーク以外の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも何れかを算出することを特徴とする車両の物体検知装置。 - 路側物ピーク判定手段（１７）は、複数の検知ピークを、その検知方向およびピーク周波数をそれぞれパラメータとする座標上に配置するとともに、進行軌跡予測手段（１６）により予測された進行軌跡と類似する検知ピークの配列を路側物による検知ピークであると判定することを特徴とする、請求項１に記載の車両の物体検知装置。
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