JP4097158B2

JP4097158B2 - 車載用レーダ装置

Info

Publication number: JP4097158B2
Application number: JP2005174061A
Authority: JP
Inventors: 俊和 ▲高▼木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: JP2006349420A

Description

この発明は、例えば自動車に搭載されて周辺を監視する車載用レーダ装置に関する。

従来の車両用物体検知装置は、物体検知手段と、路面距離計測手段と、傾き検出手段と、判定手段と、回転駆動手段とを備えている。物体検知手段は、車両進行方向に向けて電磁波を発射し、反射波を受信して車両進行方向の物体を検知する。路面距離計測手段は、物体検知手段と路面との距離を複数計測する。傾き検出手段は、路面距離計測手段の出力から物体検知手段の路面に対する傾きおよび車体への取り付け状態の少なくとも何れかを検出する。判定手段は、車両が定速で走行しているか否かを判定する。回転駆動手段は、傾き検出手段の出力に基づいて、車両の定速走行中に物体検知手段を回転させて取り付け位置を補正している（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のアンテナ駆動装置は、アンテナと、可動側磁石と、固定側磁石と、電磁石と、センサと、ストッパと、インターフェース回路と、アンテナの振り角を制御する手段と、不揮発性メモリおよび揮発性メモリに記憶させる手段と、故障箇所推定手段とを備えている。可動側磁石が固定されたアンテナは、ストッパによって振り角が規制され、その振り角は、センサによって検出される。固定側磁石は、電磁石とともに可動側磁石に所定の磁力を与える。インターフェース回路は、目標電流を設定して電磁石の電流を制御する。アンテナの振り角を制御する手段は、目標電流を操作してアンテナの振り角を制御する。不揮発性メモリおよび揮発性メモリに記憶させる手段は、アンテナの正常動作時および通常動作時のセンサの出力値をそれぞれメモリに記憶させる。故障箇所推定手段は、電源投入直後に揮発性メモリおよび不揮発性メモリの値を比較し、その差に基づいて故障の有無および故障箇所を推定している（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−１９４１６９号公報特開２００３−３１８６２７号公報

従来の車両用物体検知装置では、車両が定速走行をしている場合、連続的に路面距離計測手段が路面との距離を測定し、回転駆動手段が物体検知手段の取り付け位置を補正しているので、装置の処理負担が増大するという問題点があった。

また、従来のアンテナ駆動装置では、電源投入直後に故障検出処理を行っているが、車両走行中のアンテナの形状変化や位置センサの誤差により、アンテナと電磁波の照射方向との角度差である軸ズレが生じるという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、車両走行中の走行状態と位置センサの出力とに基づいて軸ズレを算出し、軸ズレを補償してアンテナの方向を制御することにより、検知精度を向上させた車載用レーダ装置を提供することにある。

この発明に係る車載用レーダ装置は、車両に搭載され、電磁波を送信波として車両の周辺に送信するとともに、車両の周辺からの反射波を受信波として受信するアンテナと、送信波および受信波から車両の周辺の物体を検知する物体検知手段と、外部から車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、走行状態取得手段の出力に基づいて電磁波の照射方向を設定する照射方向設定手段と、照射方向設定手段の出力に基づいてアンテナの方向を変更する照射方向変更手段と、アンテナの位置を検知する位置センサと、走行状態取得手段の出力および位置センサの出力からアンテナの方向と照射方向設定手段で設定された照射方向との角度差である軸ズレを算出する軸ズレ算出手段と、アンテナの基準となる位置を記憶するとともに、軸ズレを記憶する記憶手段とを備え、走行状態は、車両の右折状態または左折状態を含み、照射方向変更手段は、車両が右折状態または左折状態にある場合に、軸ズレを補償してアンテナの方向を変更するものである。

この発明の車載用レーダ装置によれば、軸ズレ算出手段が車両走行中の走行状態と位置センサの出力とに基づいて軸ズレを算出し、照射方向変更手段が軸ズレを補償してアンテナの方向を制御するので、物体検知手段の検知精度を向上させることができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置１を示すブロック図である。
図１において、この車載用レーダ装置１は、車両に設けられており、アンテナ２と、位置センサ３と、アンテナ駆動用アクチュエータ４（照射方向変更手段）と、ＲＦモジュール５と、信号処理部６と、ＥＣＵ７（物体検知手段、走行状態取得手段、照射方向設定手段、軸ズレ算出手段、記憶手段）とを備えている。

アンテナ２は、回動可能に設けられており、所定の周期で回動している。また、アンテナ２は、電磁波を送信波として車両の周辺に送信するとともに、車両の周辺からの反射波を受信波として受信する。位置センサ３は、アンテナ２の位置を検知して出力する。アンテナ駆動用アクチュエータ４は、ＥＣＵ７からの指令に基づいてアンテナ２の方向を変更する。

信号処理部６は、アンテナ２の回動周期に基づいて、ＲＦモジュール５の変調および復調を切り替えている。また、信号処理部６は、ＥＣＵ７からの指令に基づいてＲＦモジュール５に送信信号を出力するとともに、ＲＦモジュール５からの受信信号を積分し、フーリエ変換演算する。ＲＦモジュール５は、信号処理部６からの送信信号を変調してアンテナ２が送信する送信波として出力するとともに、アンテナ２からの受信波を変調して受信信号として信号処理部６に出力する。
また、ＲＦモジュール５は、例えば発振器等のハードウェアで構成されており、信号処理部６は、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成されている。

ＥＣＵ７は、信号処理部６の出力に基づいて物体を検知するとともに、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）によって、それぞれ車両に設けられたハンドル角検出器、車速度検出器、ヨーレートセンサ、および方向指示器等の少なくとも一つの要素に対応したＥＣＵと互いに接続されており、それらの各ＥＣＵから、ハンドル走蛇角、車速、ヨーレート、および方向指示器の操作の有無等の少なくとも一つの走行状態を取得し、走行状態に基づいて電磁波の照射方向を設定する。
また、ＥＣＵ７は、軸ズレの学習処理機能を有し、走行状態およびアンテナ２の位置に基づいてアンテナ２と電磁波の照射方向との角度差である軸ズレを算出し、不揮発性メモリに軸ズレを記憶させるようになっている（以降、この動作を「学習処理」と称する）。
ここで、ＥＣＵ７は、プログラムを格納したメモリとＣＰＵとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されており、図示しない不揮発性メモリ（記憶手段）を有している。

図２は、図１の主要正面図である。また、図３は、図２のＩ−Ｉ断面図である。
図２および図３において、アンテナ２は、低誘電損失特性を有する合成樹脂で形成された曲面状の被駆動部材であり、筐体８に設けられた支持台９の軸部１０で回動可能に支持されている。

支持台９には軸部１０近傍にはホール素子３ａが取り付けられている。ホール素子３ａと対向するアンテナ２の箇所には、ホルダを介して永久磁石３ｂが取り付けられている。
ホール素子３ａおよび永久磁石３ｂは、位置センサ３を構成しており、アンテナ２の位置を示す回動角度を検知する。

アンテナ２の両端には、ホルダを介して永久磁石である可動側磁石４ａ、４ｂが取り付けられている。可動側磁石４ａ、４ｂと対向する筐体８内の箇所には、コイル４ｃ、４ｄが取り付けられている。
この可動側磁石４ａ、４ｂとコイル４ｃ、４ｄとでアンテナ駆動用アクチュエータ４が構成されている。

アンテナ駆動用アクチュエータ４は、コイル４ｃ、４ｄに流す励磁電流を調節することによって可動側磁石４ａ、４ｂを吸引あるいは反発させ、アンテナ２の回動角度を制御している。
コイル４ｃ、４ｄを励磁する目標電流値は複数設定されており、この目標電流値と目標電流値に対応するアンテナ２の回動角度とからなる目標電流−角度特性がＥＣＵ７内部の不揮発性メモリに予め記憶されている。

また、アンテナ２の可動側磁石４ａ、４ｂの軸部１０側にはストッパ１１ａ、１１ｂが取り付けられており、筐体８内部に設けられた筐体凸部８ａ、８ｂとストッパ１１ａ、１１ｂとが当接することにより、アンテナ２の回動が規制され、可動側磁石４ａ、４ｂとコイル４ｃ、４ｄとが接触することを防止している。
ここで、アンテナ駆動用アクチュエータ４の可動側磁石４ａとコイル４ｃとの間の距離および可動側磁石４ｂとコイル４ｄとの間の距離が釣り合っている状態を回転中心（θ＝０°）とする。

以下、上記構成の車載用レーダ装置１についての動作を説明する。
図４は、図１のアンテナ２の回動周期を時間とアンテナ２の回動角度との関係で示す説明図である。
ＥＣＵ７は、例えば図４に示すような所定の周期でアンテナ駆動用アクチュエータ４にアンテナ２を回動させる動作指令を出力するとともに、信号処理部６に障害物を検知させる検知指令を出力する。アンテナ駆動用アクチュエータ４は、動作指令に基づいて、アンテナ２を回動させる。通常の物体検知処理時は、ストッパ１１ａ、１１ｂは、筐体凸部８ａ、８ｂに当接しない範囲で回動されている。
また、検知指令に基づいて、送信信号が信号処理部６からＲＦモジュール５に出力される。送信信号は、ＲＦモジュール５で変調されて、アンテナ２に出力される。アンテナ２に出力された送信信号は、送信波としてアンテナ２から送信される。

車両外部の物体で反射した反射波は、受信波としてアンテナ２に受信されてＲＦモジュール５に出力される。受信波は、ＲＦモジュール５で復調されて、受信信号として信号処理部６に出力される。受信信号は、信号処理部６で積分およびフーリエ変換演算されてＥＣＵ７に出力される。また、位置センサ３で検知されたアンテナ２の回動角度も同様にＥＣＵ７に出力される。
ＥＣＵ７は、信号処理部６からの演算結果および位置センサ３からの回動角度に基づいて、物体の方向、速度および距離を算出する。

ここで、ＥＣＵ７がＣＡＮを介して取得するハンドル走蛇角、車速、および方向指示器の操作の有無等の少なくとも一つの走行状態に基づいて、車両が例えば右折していると判断した場合、ＥＣＵ７は、アンテナ駆動用アクチュエータ４および信号処理部６に学習処理を行う学習指令を出力する。この学習指令は、通常の物体検知処理ルーチンに対して割り込み指令として生成される。

以下、図５のフローチャートを参照しながら、上記構成の車載用レーダ装置１の学習ルーチンについて説明する。このフローチャートは、ＥＣＵ７内部のメモリに記憶されている。

上記のように、車両が例えば右折しているとＥＣＵ７が判断すると、通常の物体検知処理から学習ルーチンに移行して、学習処理がスタートする（ステップＳ２１）。
まず、アンテナ駆動用アクチュエータ４は、コイル４ｃの電流を目標電流まで上昇させながら、アンテナ２を回動させ、ストッパ１１ａを基準位置となる筐体凸部８ａに突き当てさせる。このとき、ＥＣＵ７は、位置センサ３の出力の微分値を監視してストッパ１１ａと筐体凸部８ａとが当接したか否かを判定する（ステップＳ２２）。

続いて、ＥＣＵ７は、ストッパ１１ａと筐体凸部８ａとが当接した際のコイル４ｃの励磁電流の電流値を、アンテナ駆動用アクチュエータ４から取得する（ステップＳ２３）。
次に、ＥＣＵ７は、位置センサ３の出力の微分値が０になった際のアンテナ２の回動角度を取得する（ステップＳ２４）。

続いて、ＥＣＵ７は、ステップＳ２３で取得した励磁電流の電流値とステップＳ２４で取得したアンテナ２の回動角度とから励磁電流−角度特性を算出し、不揮発性メモリに記憶された目標電流−角度特性と比較することによって、軸ズレを算出する（ステップＳ２５）。
次に、ＥＣＵ７は、この軸ズレを目標電流−角度特性のオフセットとして不揮発性メモリに記憶させる（ステップＳ２６）。
続いて、学習処理が終了したら、図４の処理を終了して、通常の物体検知処理に戻る（ステップＳ２７）。

この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置１によれば、軸ズレ算出手段が車両走行中の走行状態と位置センサ３の出力とに基づいて軸ズレを算出し、照射方向変更手段が軸ズレを補償してアンテナ２の方向を制御するので、物体検知手段の検知精度を向上させることができる。

なお、上記実施の形態１では、ＥＣＵ７が例えば車両の右折を判断した場合に学習処理をするものとして説明したが、高速道路での車線変更およびカーブの度に学習処理を行った場合には、信号処理の増加に伴う処理時間の遅延等によって、検知精度が低下する可能性がある。
そこで、ＥＣＵ７にＣＡＮを介して接続されたハンドル角検出器、車速度検出器、ヨーレートセンサ、および方向指示器等の各装置のＥＣＵのうち、少なくとも２つ以上の複数の走行状態がＥＣＵ７に取得された場合に、学習処理が行われてもよい。また、さらにＥＣＵ７が、自車両の前方に車両がいないと判断した場合にのみ学習処理を行ってもよい。
このものの場合、学習処理の発生頻度を抑えることによって信号処理の増加が防止され、効率的な学習処理をすることができる。

また、上記実施の形態１では、アンテナ２を回動させ、一方のストッパ１１ａと筐体凸部８ａとを当接させることによって軸ズレを算出するものとして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、両方のストッパ１１ａ、１１ｂをそれぞれ筐体凸部８ａ、８ｂに当接させてもよい。このとき、ＥＣＵ７は、それぞれの励磁電流の電流値およびアンテナ２の回動角度とから励磁電流−角度特性を算出し、不揮発性メモリに記憶された目標電流−角度特性と比較することによって、軸ズレを算出する。
このものの場合、アンテナ２の両端の回動角度が求められるので、より正確に軸ズレを算出することができ、より検知精度を向上させることができる。

また、上記実施の形態１では、筐体凸部８ａが基準位置であるとして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、励磁電流が０である場合のアンテナ２の回動角度を基準位置としてもよい。このとき、ＥＣＵ７は、上記実施の形態１と同様にして軸ズレを算出することができる。
このものの場合、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１では、ＥＣＵ７が取得した走行状態から右折あるいは左折を判断した場合に学習処理を行うものとして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、自車両が停止あるいは低速走行中で、かつＥＣＵ７が測距性能に問題がないと判定した場合に学習処理を行ってもよい。
このものの場合、アンテナ駆動用アクチュエータ４が、ストッパ１１ａ、１１ｂを筐体凸部８ａ、８ｂに当接させるようにアンテナ２を回動させるので、低速走行時において、広角に物体を検知することができる。

また、上記実施の形態１では、ＥＣＵ７が軸ズレを算出し、その軸ズレをオフセットとして不揮発性メモリに記憶させるとしたが、図５のステップＳ２２〜ステップＳ２５を繰り返して、得られた軸ズレを不揮発性メモリに蓄積してもよい。
このものの場合、軸ズレを蓄積することによってデータの信頼性が増すので、オフセットのみならず、目標電流−角度特性の傾きを求めることもできる。

また、上記実施の形態１では、不揮発性メモリはＥＣＵ７の内部にあるものとして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、ＥＣＵ７の外部にあってもよい。
このものの場合も、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

この発明の実施の形態１に係る車載用レーダ装置を示すブロック図である。図１の主要正面図である。図２のＩ−Ｉ断面図である。図１のアンテナの動作周期を時間とアンテナの回動角度との関係で示す説明図である。図１に示した車載用レーダ装置の学習処理ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１車載用レーダ装置、２アンテナ、３位置センサ、３ａホール素子、３ｂ永久磁石、４アンテナ駆動用アクチュエータ（照射方向変更手段）、４ａ、４ｂ可動側磁石、４ｃ、４ｄコイル、７ＥＣＵ（物体検知手段、走行状態取得手段、照射方向設定手段、軸ズレ算出手段、記憶手段）、８ａ、８ｂ筐体凸部、１１ａ、１１ｂストッパ。

Claims

車両に搭載され、電磁波を送信波として前記車両の周辺に送信するとともに、前記車両の周辺からの反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記送信波および前記受信波から前記車両の周辺の物体を検知する物体検知手段と、
外部から前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
前記走行状態取得手段の出力に基づいて前記電磁波の照射方向を設定する照射方向設定手段と、
前記照射方向設定手段の出力に基づいて前記アンテナの方向を変更する照射方向変更手段と、
前記アンテナの位置を検知する位置センサと、
前記走行状態取得手段の出力および前記位置センサの出力から、前記アンテナの方向と前記照射方向設定手段で設定された照射方向との角度差である軸ズレを算出する軸ズレ算出手段と、
前記アンテナの基準となる位置を記憶するとともに、前記軸ズレを記憶する記憶手段と
を備え、
前記走行状態は、前記車両の右折状態または左折状態を含み、
前記照射方向変更手段は、前記車両が右折状態または左折状態にある場合に、前記軸ズレを補償して前記アンテナの方向を変更することを特徴とする車載用レーダ装置。
前記軸ズレ算出手段は、複数の前記走行状態が入力された場合に前記軸ズレを算出することを特徴とする請求項１に記載の車載用レーダ装置。
前記軸ズレ算出手段は、前記アンテナを少なくとも１つの基準位置まで移動させて前記軸ズレを算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用レーダ装置。
前記走行状態は、前記車両の停止状態および低速走行状態を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の車載用レーダ装置。