JP3999472B2 - 車両の物体検知装置 - Google Patents
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Description
【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、例えば特開平11−38129号公報により公知である。
【0003】
図5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6(a)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ンナ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ンナ6に受信されると、この受信波は、例えば物体が自車に接近してくる場合には、図6(a)に破線で示すように、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】
送受信アンテンナ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走信波がアンプ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6(b)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7(a)に示す上昇側のピーク信号と図7(b)に示す下降側のピーク信号とは、物体との相対速度が「0」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。具体的には、両ピーク周波数Fup,Fdnの和に基づいて物体までの距離が算出され、両ピーク周波数Fup,Fdnの差に基づいて物体との相対速度が算出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記物体検知装置により検知される検知レベルは、自車と物体との距離が増加するに伴って低下する(図2参照)。図3(a)には、時刻Tにおけるスペクトルデータが示されており、自車から遠ざかる物体は鎖線で示す閾値以上のピーク信号Pa1を有しており、それ以外のノイズに起因する2つのピーク信号Pc1,Pc2は閾値未満の大きさである。図3(c)には、時刻T+1におけるスペクトルデータが示されており、物体との距離が増加したことにより物体のピーク信号Pa1が鎖線で示す閾値未満に低下するため、その時点で物体を検知できなくなる問題がある。このような不具合を解消するために、物体を検知できるレベルまで閾値低下させると、物体を検知できるものの、ノイズに起因する他の2つのピーク信号Pc1,Pc2を物体と誤認する新たな問題が発生してしまう。
【0011】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、物体によるピーク信号とノイズによるピーク信号とを的確に識別して物体検知装置による検知能力を高めることを目的とする。
【0012】
【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、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、過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測するピーク信号周波数予測手段と、前記閾値を変更する閾値変更手段と、物体検知手段により物体が継続して検知されていた時間を計測する第1の計測手段とを備え、検知ピーク判定手段は、ピーク信号周波数予測手段により予測されたピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定し、閾値変更手段は、第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記閾値を減少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。
【0013】
上記構成によれば、過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測し、このピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を物体の検知ピークとして判定するので、今回新たに検知されたピーク信号が過去に検知された物体のものか、ノイズに起因するものかを確実に判別し、物体検知装置による検知能力を高めることができる。しかも第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて閾値を減少するので、ピーク信号が物体のものである可能性が高いときに該物体を確実に検知することができる。
【0014】
また請求項2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、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、過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測するピーク信号周波数予測手段と、前記閾値を変更する閾値変更手段と、物体検知手段により物体が継続して検知されていた時間を計測する第1の計測手段とを備え、検知ピーク判定手段は、ピーク信号周波数予測手段により予測されたピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定し、閾値変更手段は、第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記閾値を減少するとともに、第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記予測エリアを広く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。
【0015】
上記構成によれば、過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測し、このピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を物体の検知ピークとして判定するので、今回新たに検知されたピーク信号が過去に検知された物体のものか、ノイズに起因するものかを確実に判別し、物体検知装置による検知能力を高めることができる。しかも第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記閾値を減少するとともに予測エリアを広くするので、ピーク信号が物体のものである可能性が高いときに該物体の検知漏れを確実に防止することができる。
【0016】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、周波数分析手段による周波数分析結果により求められた任意のピーク信号の存在時間を計測する第2の計測手段を備え、検知ピーク判定手段は、第2の計測手段により計測された予測エリア内のピーク信号の存在時間が所定値以上であるときに、そのピーク信号を検知ピークとして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。
【0017】
上記構成によれば、第2の計測手段により予測エリア内のピーク信号の存在時間を計測し、そのピーク信号の存在時間が所定値以上であるときに検知ピークであると判定するので、ノイズの影響を効果的に排除して検知ピークの信頼性を高めることができる。
【0018】
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、周波数分析手段による周波数分析結果を複数回加算する加算手段を備え、検知ピーク判定手段は、加算手段により得られた周波数分析結果を用いて検知ピークの判定を行うことを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【0019】
上記構成によれば、周波数分析結果を複数回加算して得られた値を用いて検知ピークの判定を行うので、単発的なノイズの影響を確実に排除して検知ピークの信頼性を更に高めることができる。
【0020】
尚、送受信アンテナ6は本発明の送受信手段に対応する。
【0021】
【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。
【0022】
図1〜図4は本発明の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は自車および物体間の距離と検知レベルとの関係を示すグラフ、図3は時間の経過に伴う検知レベルの変化を示すタイムチャート、図4は作用を説明するフローチャートである。
【0023】
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以外の構成は、図5のものと同一である。図5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、第1〜第5実施例のCPU12は更にピーク信号周波数予測手段16および閾値変更手段20を備えている。ピーク信号周波数予測手段16は、現在(時刻t)の物体の相対距離および相対速度から将来(時刻t+1)の物体の相対距離および相対速度を予測する。また閾値変更手段20は後述する予測エリア内において閾値を変更する。
【0024】
尚、図1における第1の計測手段17は後述する第2実施例および第3実施例で使用され、第2の計測手段18は後述する第4実施例で使用され、加算手段19は後述する第5実施例で使用される。
【0025】
以下、本発明の第1実施例について説明すると、図3(a)に示すように、時刻tにおいて自車から遠ざかる先行車は鎖線で示す閾値以上のピーク信号Pa1を有しており、それ以外のノイズに起因する2つのピーク信号Pc1,Pc2は閾値未満の大きさである。図3(b)に示すように、ピーク信号Pa1に基づいて検知した先行車の車間距離および相対速度に基づいて、ピーク信号周波数予測手段16が時刻t+1におけるピーク信号Pa1の予測周波数を算出し、その予測周波数の近傍に予測エリアが設定される。
【0026】
このようにして予測エリアが設定されると、閾値変更手段20が予測エリア内の閾値を予測エリア外の閾値よりも低くなるように変更する。図2で説明したように、レーダー装置により検知される検知レベルは先行車との車間距離が増加するに伴って低下するため、図3(c)に示すように、時刻t+1に先行車のピーク信号Pa1が変更前の閾値未満に低下しても、そのピーク信号Pa1が前記予測エリアに存在すれば、予測エリア内の閾値が低く変更されたことでピーク信号Pa1が変更後の閾値を越えるため、そのピーク信号Pa1が先行車のものであると判定することができる。
【0027】
このとき、予測エリア外の閾値は変更されないため、ノイズに起因する他の2つのピーク信号Pc1,Pc2が存在しても、その大きさは閾値未満となり、時刻t+1においてもノイズに起因するものであると判定することができる。
【0028】
以上のようにしてピーク信号周波数予測手段16が予測した予測エリア内では閾値が低く変更されるので、そこに存在するピーク信号Pa1が小さくなっても変更後の閾値を越えることで先行車のものであると判定でき、しかも予測エリア外に存在するノイズに起因する他の2つのピーク信号Pc1,Pc2を先行車のものであると誤判定する虞もないため、物体検知装置の検知精度を効果的に高めることができる。
【0029】
次に、上記作用を図4のフローチャートに基づいて更に説明する。
【0030】
先ずステップS1でビート信号をサンプリングし、ステップS2で前記ビート信号をFFT処理してスペクトルデータを求め、ステップS3で検知スペクトラムのうちからピーク信号Pnを抽出する。そしてステップS4で前記ピーク信号Pnのレベルが閾値以上であれば、ステップS5でピーク信号Pnを物体の検知ピークPnaとし、ステップS6で検知ピークPnaより物体の相対速度および相対距離を算出し、ステップS7で物体の相対速度および相対距離より、次回の予測位置ピーク信号Pnbを算出する。
【0031】
一方、前記ステップS4で前記ピーク信号Pnのレベルが閾値未満であれば、ステップS8で前回の検知ピークPnaから算出した予測位置ピーク信号Pnbに着目し、予測位置ピーク信号Pnbの近傍に予測エリアを設定するとともに、その予測エリアにおける閾値を低下させる。続くステップS9で予測エリアに今回のピーク信号Pnが存在し、かつステップS10でピーク信号Pnのレベルが変更後の閾値以上であれば、前記ステップS5に移行して今回のピーク信号Pnを物体の検知ピークPnaとする。また前記ステップS9で予測位置ピーク信号Pnbの近傍の予測エリアに今回のピーク信号Pnが存在しなければ、あるいは前記ステップS10でピーク信号Pnのレベルが変更後の閾値未満であれば、ステップS11で今回のピーク信号Pnを物体の検知ピークPnaとしない。
【0032】
次に、本発明の第2実施例を説明する。
【0033】
第2実施例は、図1におけるピーク信号周波数予測手段16、閾値変更手段20および第1の計測手段17を用いるものである。本第2実施例では、物体検知手段15により先行車が継続して検知されていた時間Tを第1の計測手段17で計測し、その時間Tが長いときには先行車の検知データの信頼性が高いことから、閾値変更手段20が前記閾値を時間Tの長さに応じて減少させることにより、検知漏れを防止して先行車を一層確実に検知できるようにしている。具体的には、先行車が継続して検知されていた時間がTである場合に、aを定数として、閾値ThをTh←Th−a*Tに減少させる。従って、時間Tが増加するに伴って閾値Thはリニアに減少することになる。
【0034】
次に、本発明の第3実施例を説明する。
【0035】
第3実施例は、図1におけるピーク信号周波数予測手段16、閾値変更手段20および第1の計測手段17を用いるものである。本実施例では、先行車が継続して検知されていた時間Tに応じて閾値を減少させることに加えて、前記時間Tに応じてピーク信号周波数予測手段16が予測した予測エリアの幅を増加させる。一般的に予測エリアの幅を増加させると誤検知の可能性が高まるが、先行車が継続して検知されていた時間Tが長いときには、先行車の検知データの信頼性が高いことから、予測エリアの幅を増加させても誤検知の可能性が増加することがなく、先行車の検知漏れを効果的に防止することができる。
【0036】
次に、本発明の第4実施例を説明する。
【0037】
第4実施例は、図1におけるピーク信号周波数予測手段16、閾値変更手段20および第2の計測手段18を用いるものである。ノイズのような散発的な外乱によりピーク信号が検知されている場合には、継続して同じ場所にピーク信号が発生する可能性は少なくなる。そこで任意のピーク信号の存在時間を第2の計測手段18で計測することで、先行車によるピーク信号かノイズによるピーク信号かを判定し、予測エリア内のピーク信号が所定時間を越えて継続的に検知された場合に限り、そのピーク信号を検知ピークとすることで、ノイズに起因する誤検知を確実に排除して検知ピークの信頼性を高めることができる。
【0038】
次に、本発明の第5実施例を説明する。
【0039】
第5実施例は、図1におけるピーク信号周波数予測手段16、閾値変更手段20および加算手段19を用いるものである。本実施例では、予測エリア内の周波数分析の結果を過去に分析された分まで複数回に亘って加算(積分)することにより、継続して検知されている先行車によるピーク信号と散発的に発生するノイズによるピーク信号とを一層確実に判別し、ノイズによる誤検知を確実に防止することができる。
【0040】
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。
【0041】
【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、過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測し、このピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を物体の検知ピークとして判定するので、今回新たに検知されたピーク信号が過去に検知された物体のものか、ノイズに起因するものかを確実に判別し、物体検知装置による検知能力を高めることができる。しかも第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて閾値を減少するので、ピーク信号が物体のものである可能性が高いときに該物体を確実に検知することができる。
【0042】
また請求項2に記載された発明によれば、過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測し、このピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を物体の検知ピークとして判定するので、今回新たに検知されたピーク信号が過去に検知された物体のものか、ノイズに起因するものかを確実に判別し、物体検知装置による検知能力を高めることができる。しかも第1の計測手段により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記閾値を減少するとともに予測エリアを広くするので、ピーク信号が物体のものである可能性が高いときに該物体の検知漏れを確実に防止することができる。
【0043】
また請求項3に記載された発明によれば、第2の計測手段により予測エリア内のピーク信号の存在時間を計測し、そのピーク信号の存在時間が所定値以上であるときに検知ピークであると判定するので、ノイズの影響を効果的に排除して検知ピークの信頼性を高めることができる。
【0044】
また請求項4に記載された発明によれば、周波数分析結果を複数回加算して得られた値を用いて検知ピークの判定を行うので、単発的なノイズの影響を確実に排除して検知ピークの信頼性を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 物体検知装置の全体構成図
【図2】 自車および物体間の距離と検知レベルとの関係を示すグラフ
【図3】 時間の経過に伴う検知レベルの変化を示すタイムチャート
【図4】 作用を説明するフローチャート
【図5】 従来の物体検知装置の全体構成図
【図6】 送受信アンテナに対して物体が接近移動しているときの送受信波の波形およびピーク周波数を示すグラフ
【図7】 検知ピーク判定手段で検知されたピーク信号を示すグラフ
【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 ピーク信号周波数予測手段
17 第1の計測手段
18 第2の計測手段
19 加算手段
20 閾値変更手段
Claims (4)
- 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、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、
過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測するピーク信号周波数予測手段(16)と、前記閾値を変更する閾値変更手段(20)と、物体検知手段(15)により物体が継続して検知されていた時間を計測する第1の計測手段(17)とを備え、
検知ピーク判定手段(14)は、ピーク信号周波数予測手段(16)により予測されたピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段(20)により変更された閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定し、
閾値変更手段(20)は、第1の計測手段(17)により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記閾値を減少することを特徴とする車両の物体検知装置。 - 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、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、
過去に検知された物体の距離および相対速度から将来のピーク信号周波数を予測するピーク信号周波数予測手段(16)と、前記閾値を変更する閾値変更手段(20)と、物体検知手段(15)により物体が継続して検知されていた時間を計測する第1の計測手段(17)とを備え、
検知ピーク判定手段(14)は、ピーク信号周波数予測手段(16)により予測されたピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段(20)により変更された閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定し、
閾値変更手段(20)は、第1の計測手段(17)により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記閾値を減少するとともに、第1の計測手段(17)により計測された物体の検知時間が長くなるに応じて前記予測エリアを広くすることを特徴とする車両の物体検知装置。 - 周波数分析手段(13)による周波数分析結果により求められた任意のピーク信号の存在時間を計測する第2の計測手段(18)を備え、 検知ピーク判定手段(14)は、第2の計測手段(18)により計測された予測エリア内のピーク信号の存在時間が所定値以上であるときに、そのピーク信号を検知ピークとして判定することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の車両の物体検知装置。
- 周波数分析手段(13)による周波数分析結果を複数回加算する加算手段(19)を備え、
検知ピーク判定手段(14)は、加算手段(19)により得られた周波数分析結果を用いて検知ピークの判定を行うことを特徴とする、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の車両の物体検知装置。
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