JP4597428B2 - 車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法に関し、特にミリ波レーダを用い先行車警報機能を有する衝突防止用の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の自動車などに搭載される車両用レーダ装置は、前方や後方を走行する他の自動車を監視して距離、及び相対速度を同時に測定することができる。特に前方を走行する自動車、すなわち、先行車の監視は自動車の追突、あるいは衝突事故を未然に防ぐものであり、今後大いに役立つことが期待されている。
【０００３】
このような先行車警報機能は、自車が前方を走行する車両を捕捉するセンシング装置を備え、自車線上に位置する車両に対して安全を確保できず衝突の危険性が有る場合にはアラーム音などによりドライバに警告を与えるものである。衝突の危険性は、通常、自車と先行車の車間距離や相対速度等により危険度合いを計算し、その危険度合いの程度に応じてドライバに対して衝突注意警報や衝突危険警報を段階的に発する。この衝突注意警報や衝突危険警報はドライバにとっては的確なタイミングで発せられる必要がある。
【０００４】
上記センシング装置としては、従来より光レーダが一般的に用いられてきた。この光レーダを用いた従来の第１の車両用レーダ装置は、小型で低コストであり１００ｍ以上の車両を捉えることが可能である。しかしながら、光レーダは、降雨、降雪、霧発生時に光の伝達が妨げられ、また、西日等光レーダの使用波長と類似のスペクトルの強力な光が入力するような場合は受信反射信号との判別が困難等の問題から、全天候、及び全環境下においては確実な動作が期待できず、性能上、多くの課題を抱えている。
【０００５】
近年、電波レーダが急速に開発が進み車両のセンシング装置として普及しつつある。特に、ミリ波帯の電波を用いたミリ波ＦＭＣＷレーダ装置が装置構成の簡単さから広く使われている。
【０００６】
ＦＭＣＷレーダ装置は、変調用三角波によってＦＭ変調された連続波を送信波として前方に位置する自動車などの障害物に向けて送信して、障害物によって反射されて戻ってきた反射波を受信波として取り入れて、その時の送信波と受信波をミキシングして得られるビート信号を例えばＦＦＴのような周波数解析手法によって信号処理することで障害物との距離、及び相対速度を算出することができる。
【０００７】
ミリ波レーダを用いた従来の第２の車両用レーダ装置は、はフィールドに存在する多くの障害物を捉えることが可能であり、例えば本発明にて利用している先行車の前方車をも捉えることも可能であることがわかっている。
【０００８】
従来の第１及び第２の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法では、先行車に対しての危険判断しか行わないため、道路交通状況に応じた早期の危険検知が難しいなどの問題があった。
【０００９】
先行車との車間時間、相対速度、相対加速度から自車に対する先行車の危険度合いを求めて、その危険度合いの程度に応じて段階的にドライバに注意、或いは警告をドライバの視覚と聴覚に向けて発するものである。
【００１０】
しかし、従来手法では危険警報は自車に対して最も近い先行車を対象に判断して危険警報は発せられるので、様々なトラフィック状態に応じて柔軟な危険検知や早期の危険検知を行うには、先行車だけの情報だけでは不十分であるなどの問題がある。例えば車両が連なって走行している場合には、先行車がその前方車に近づいたことにより先行車が急減速するという事象は予測することができず、この時点で自車は衝突の危険性に潜在的にさらされる。この潜在的な危険性は前方車や前々方車などの挙動により発生するものであり、先行車だけに着目したのでは予期することがむずかしい。
【００１１】
このように、先行車がさらにその先の前方車に接近して最小車間距離を下回った場合には先行車は急減速する可能性が高く自車における危険性が増大することになるが、従来手法ではこの事象を捉えることは極めて難しい。従って、危険を予め検出してドライバに知らせるということができないためドライバは潜在的な危険にさらされるという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の第１の車両用レーダ装置は、降雨、降雪、霧発生時に光の伝達が妨げられ、また、西日等光レーダの使用波長と類似のスペクトルの強力な光が入力するような場合は受信反射信号との判別が困難等の問題から、全天候、及び全環境下においては確実な動作が期待できず、性能上、多くの課題を有するという欠点があった。
【００１３】
また、従来の第１及び第２の車両用レーダ装置は、先行車に対しての危険判断しか行わないため、道路交通状況に応じた早期の危険検知が難しいという欠点があった。
【００１４】
本発明の目的は、従来方法による上記欠点を解決し、全天候及び全環境下において確実に機能するとともに、様々なトラフィック環境において衝突の危険性を予め予測し、高速走行する自車にかかる危険性を確実に回避することができる車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法を提供することにある。
【００１５】
請求項１記載の発明の車両レーダは、 電波信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及び前記ターゲットとの相対速度を検出して前記ターゲットの前記自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置において、ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷ信号である前記電波信号を送信信号として送信し前記ターゲットからの反射波を受信して前記送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、前記ビート信号の高周波成分を除去しローパスビート信号を出力するローパスフィルタと、前記ローパスビート信号を増幅し増幅ビート信号を出力する増幅器と、前記増幅ビート信号をアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換したディジタルビート信号の情報処理を行い複数の前記ターゲットの中から前記自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する前記先行車に最も近い前記自車線上の車両である前方車を捕捉識別し、前記先行車の前記自車に対する危険程度及び前記前方車の前記先行車に対する危険程度から前記先行車の前記自車に対する前記危険程度を段階的に求めて前記ドライバに前記警告を発する先行車警報部と、カーブ路における自車の角速度を測定し角速度値を出力するヨーレートセンサとを備え、前記先行車警報部が、前記増幅ビート信号をＡ／Ｄ変換し一定時間でサンプリングされた前記増幅ビート信号の離散値データである前記ディジタルビート信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、前記ディジタルビート信号を処理し前記自車に対する前記先行車の距離と相対速度及び前記先行車と前記前方車の認識情報を含むターゲット情報を出力するターゲット処理部と、前記ヨーレートセンサから得た前記角速度値から道路半径を算出する半径推定器と、前記道路半径に基づいて前記自車の走行する軌跡である自車軌跡を算出する自車軌跡推定器と、前記ターゲット情報に基づき前記ターゲットから前記自車に対する危険度が高いかどうかを判別する危険警報部とを備え、前記危険警報部が、前記ターゲット情報に基づいて、前記先行車と前記自車との余裕車間時間を示す余裕車間時間情報を参照して前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号を出力する先行車危険警報判定器と、を備え、前記余裕車間時間情報を参照して算出される危険程度は、前記余裕車間時間情報の値を予め定められる基準値と比較することにより算出され、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より小さい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以上の値とし、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より大きい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以下の値とすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明の車両レーダは、 前記余裕車間時間情報は、前記先行車と前記自車との実際の車間時間から最小車間時間を減算して導かれる時間であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４記載の発明の車両レーダは、前記危険警報部が、前記自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により判定し判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号を出力するブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器と、前記自車のブレーキ操作を含んだ減速手段による減速により、どの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号を出力する自車減速程度判定器と、前記ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号と前記自車減速程度判定信号とに基づいた、重み付け平均演算処理によって、前記自車が衝突回避をどの程度行っているかを判定し衝突回避行動量判定信号を出力する衝突回避行動量判定器と、前記先行車危険度判定信号と前記前方車危険度判定信号及び前記衝突回避行動量判定信号に基づいて前記先行車に対する自車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号を出力する先行車危険程度判定器と、前記先行車危険程度判定信号に基づいて段階的に警報音などによりドライバに警告するアラーム機器と、を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明の車両レーダは、 前記自車に対する前記先行車の危険程度を示す危険程度ＤＤ１（ｎ）は、式（Ａ）によって導かれ、前記先行車に対する前記前方車の危険程度を示す危険程度ＤＤ２（ｎ）は、式（２Ｂ）によって導かれ、前記自車が衝突回避をどの程度行っているかを示す衝突回避行動量ＡＡｄｅｇ（ｎ）は、式（Ｃ）によって導かれ、前記自車に対する前記先行車の総合的な危険程度を示す危険程度ＤＤ１２（ｎ）は、式（Ｄ）によって導かれ、式（Ａ）は、
ＤＤ１（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ１（ｎ−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ａ）
ＤＴｄｉｆｆ：余裕車間時間による危険程度、
ｋｄｖｒ：重み付け係数、
Ｄｖｒ：相対速度による危険の可能性、
ｋｄａｒ：重み付け係数、
Ｄａｒ：相対加速度による危険の可能性、
ｋｄｄ：重み付け係数、
であり、
式（Ｂ）は、
ＤＤ２（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ２（ｎ−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｂ）
であり、
式（Ｃ）は、
ＡＡｄｅｇ（ｎ）＝ｋａｂｒｋ×Ａｂｒｋ＋ｋｖｄｅｃ×Ａｖｄｅｃ ・・・（Ｃ）
ＡＡｄｅｇ（ｎ）：現時点での衝突回避行動量、
ｋａｂｒｋ：重み係数、
Ａｂｒｋ：ブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号、
ｋｖｄｅｃ：重み係数、
Ａｖｄｅｃ：減速度の程度
であり、
式（Ｄ）は、
ＤＤ１２（ｎ）＝ｋｄｄ１×ＤＤ１（ｎ）＋ｋｄｄ２×ＤＤ２（ｎ）＋ｋｄｄ１２
×ＤＤ１２（ｎ−１）＋ｋａａ×ＡＡｄｅｇ ・・・・・・・（Ｄ）
ただし、ｋｄｄ１＞ｋｄｄ２とし、
ｋｄｄ１：重み係数、
ｋｄｄ２：重み係数、
ｋｄｄ１２：重み係数、
ｋａａ：重み係数
であり、各式における該ｎの値は、繰り返し行われる処理の回数を示すことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５記載の発明の車両レーダの危険程度警報方法は、ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷ信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及び前記ターゲットとの相対速度を検出して前記ターゲットの前記自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置の危険程度警報方法において、前記ＦＭＣＷ信号である送信信号と受信した前記ターゲットからの反射波である受信信号とをミキシングして生成したビート信号をＡ／Ｄ変換して生成した前記三角波の上り区間と下り区間（以下上下区間）に相当するディジタルビート信号を周波数解析して前記上下区間のスペクトルを求め、前記上下区間のスペクトルの全ピークの対応するピーク同士をペアリングした各ピークペアの距離と相対速度を求め、後述のヨーレートセンサ処理ステップで算出した自車軌跡を併せて用いて、自車線上のターゲットを選択し、この自車線上の複数の前記ターゲットの中から前記自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する前記先行車に最も近い前記自車線上の車両である前方車をそれぞれ認識し、対応する前記自車に対する前記先行車の距離と相対速度及び前記先行車と前記前方車の認識情報を含むターゲット情報を出力するターゲット認識処理ステップと、ヨーレートセンサから出力される角速度に基づいて、前記自車の速度情報と共に道路半径を算出し、この道路半径から現時刻以降走行する道路軌跡である自車軌跡を算出し、この自車軌跡を前記ターゲット認識処理ステップに供給するヨーレートセンサ処理ステップと、前記自車のブレーキが操作されたかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号にて判定し、このブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号によるブレーキＯＮ／ＯＦＦを含む減速手段による減速程度の判定結果である自車減速程度判定信号とにより前記自車が衝突回避をどの程度行っているかの衝突回避行動量を算出し衝突回避行動量判定信号を出力して、後述の危険判別処理ステップに供給する衝突回避行動処理ステップと、前記ターゲット情報に基づいて、前記先行車と前記自車との余裕車間時間を示す余裕車間時間情報を参照して前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号を生成し、前記ターゲット情報に基づいて、前記余裕車間時間情報を参照して前記先行車に対する前記前方車の危険程度を算出し前方車危険度判定信号を生成し、前記先行車危険度判定信号と前記前方車危険度判定信号及び前記衝突回避行動処理ステップで算出した衝突回避行動量判定信号から前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号を生成する危険判別処理ステップと、を有し、前記余裕車間時間情報を参照して算出される危険程度は、前記余裕車間時間情報の値を予め定められる基準値と比較することにより算出され、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より小さい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以上の値とし、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より大きい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以下の値とすることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
本実施の形態の車両用レーダ装置は、電波信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及びこのターゲットとの相対速度を検出して上記ターゲットの自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置において、上記電波信号を送信信号として送信し上記ターゲットからの反射波を受信して送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、上記ビート信号を処理して複数のターゲットの中から自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する先行車に最も近い自車線上の車両である前方車を捕捉識別し、上記先行車の自車に対する危険程度及び上記前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する先行車警報手段とを備え、上記先行車警報手段が、ビート信号の周波数解析を行いターゲットに関連した周波数スペクトルから複数のターゲットを検出し、複数のターゲットの中から先行車及び前方車を捕捉識別するターゲット処理手段と、上記先行車の自車に対する第１の危険程度及び上記前方車の上記先行車に対する第２の危険程度を算出し、これら第１及び第２の危険程度から総合的に上記先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する危険警報手段とを備える。
【００２７】
これにより先行車と前方車が接近した状態で自車にも危険性が及ぶという潜在的な危険性を検出できることを特徴とするものである。
【００２８】
すなわち、本実施の形態では、高速道路などで電波レーダを用いて複数のターゲットの中から自車に最も近い自車線上の車両である先行車及び先行車の前方に位置する先行車に最も近い自車線上の車両である前方車を捉えて、先行車の自車に対する危険程度、前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態をブロックで示す図１を参照すると、この図に示す本実施の形態の車両用レーダ装置は、ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷレーダであり、送信アンテナからＦＭＣＷ変調波を送信し目標（自動車などの障害物）からの反射波を受信アンテナで受信し、受信信号を送信波とミキシングしてビート信号Ａを出力するレーダヘッド１と、ビート信号Ａの高周波成分を除去しローパスビート信号Ｂを出力するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２と、ローパスビート信号Ｂを増幅し増幅ビート信号Ｃを出力する増幅器３と、増幅ビート信号Ｃをアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換したディジタルビート信号の情報処理を行い自車の前方車を捕捉識別して先行車の自車に対する危険程度、前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する先行車警報部１０と、カーブした道路（以下カーブ路）などにおける自車の角速度を測定し角速度Ｆを出力するヨーレートセンサ６とを備える。
【００３０】
先行車警報部１０は、マイクロプロセッサにより構成され、増幅ビート信号Ｃをアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換し一定時間でサンプリングされた増幅ビート信号Ｃの離散値データであるディジタルビート信号Ｄを出力するＡ／Ｄ変換器４と、ディジタルビート信号Ｄを処理し自車に対する先行車の距離と相対速度及び先行車及び前方車の認識を含むターゲット情報Ｅを出力するターゲット処理部５と、ヨーレートセンサ６から得た角速度Ｆなどから道路半径Ｇを算出する半径推定器７と、道路半径Ｇに基づいて自車の走行する軌跡である自車軌跡Ｈを算出する自車軌跡推定器８と、ターゲット処理部５からのターゲット情報Ｅに基づきターゲットから自車両に対する危険度が高いかどうかを判別する危険警報部９とを備える。
【００３１】
ターゲット処理部５は、ディジタルビート信号ＤからＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの周波数成分解析手法を用いてスペクトルＥＡを抽出する周波数解析処理器５１と、抽出したスペクトルＥＡに基づいて自車から障害物（ターゲット）までの距離と自車との相対速度である距離速度情報ＥＢを算出するターゲット検出器５２と、距離速度情報ＥＢに基づき先行車を認識し先行車情報ＥＣを出力する先行車認識器５３と、距離速度情報ＥＢに基づき前方車を認識し前方車情報ＥＤを出力する前方車認識器５４とを備える。
【００３２】
危険警報部９の構成例をブロックで示す図２を参照すると、この図に示す危険警報部９は、先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤに基づいて自車に対する先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号ＪＡを出力する先行車危険警報判定器９１と、先行車に対する前方車の危険程度を算出し前方車危険度判定信号ＪＢを出力する前方車危険警報判定器９２と、先行車危険度判定信号ＪＡと前方車危険度判定信号ＪＢ及び後述の衝突回避行動量判定信号ＪＦに基づいて総合的に先行車に対する自車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号ＪＣを出力する先行車危険程度判定器９３と、先行車危険程度判定信号ＪＣに基づいて段階的に警報音などによりドライバに警告するアラーム機器９４と、自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により判定し判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤを出力するブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器９５と、自車のブレーキ操作などによりどの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号ＪＥを出力する自車減速程度判定器９６と、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤと自車減速程度判定信号ＪＥとに基づき自車が衝突回避をどの程度行っているかを総合的に判定し衝突回避行動量判定信号ＪＦを出力する衝突回避行動量判定器９７とを備える。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して本実施の形態の概略動作について説明すると、まず、レーダヘッド１は、送信アンテナから、三角波によってＦＭ変調されたＦＭＣＷ変調波を自動車などの障害物に向かって送信する。受信アンテナで、障害物で反射された反射波を受信し、この受信信号と送信波とミキシングしてビート信号Ａを生成し、ＬＰＦ２に供給する。
【００３４】
ＬＰＦ２は、ビート信号Ａの高周波成分を除去しローパスビート信号Ｂを出力して、増幅器３に供給する。増幅器３はローパスビート信号Ｂを増幅し増幅ビート信号Ｃを出力して、先行車警報部１０のＡ／Ｄ変換器４に供給する。Ａ／Ｄ変換器４は、増幅ビート信号Ｃをアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換し一定時間でサンプリングされたビート信号の離散値データであるディジタルビート信号Ｄを生成し、先行車警報部１０の内部のメモリ（図示せず）に蓄積する。
【００３５】
ターゲット処理部５では、まず、周波数解析処理器５１が、ディジタルビート信号ＤからＦＦＴを用いてスペクトルＥＡを抽出する。次に、ターゲット検出器５２は、スペクトルＥＡに基づいて自車の前方にある車両等の障害物、すなわち、ターゲットまでの距離と相対速度である距離速度情報ＥＢを算出する。次に、先行車認識器５３は、距離速度情報ＥＢに基づき複数のターゲットの中から、自車に最も近い自車線上の車両、すなわち、先行車を認識し先行車情報ＥＣを出力し、危険警報部９に供給する。同様に、前方車認識器５４は、距離速度情報ＥＢに基づき複数のターゲットの中から、先行車の前方に位置する先行車に最も近い自車線上の車両、すなわち、前方車を認識し前方車情報ＥＤを出力し、危険警報部９に供給する。なお、先行車及び前方車の識別には、後述の自車軌跡推定器８が算出する自車軌跡Ｈを用いる。
【００３６】
危険警報部９は、先行車認識器５３で得られた最近接ターゲットである先行車の距離及び相対速度等から、先行車の自車に対する危険度を判別して危険程度によりドライバに対して警報表示、あるいは警報音などにより警告する。まず、先行車危険警報判定器９１が、先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤに基づいて先行車の自車に対する危険程度を算出し算出結果である先行車危険度判定信号ＪＡを生成し、先行車危険程度判定器９３に供給する。同様に、前方車危険警報判定器９２が、前方車の先行車に対する危険程度を算出し算出結果である前方車危険度判定信号ＪＢを生成し、先行車危険程度判定器９３に供給する。先行車危険程度判定器９３は、先行車危険度判定信号ＪＡ及び前方車危険度判定信号ＪＢ及び後述の衝突回避行動量判定信号ＪＦに基づき、総合的に自車に対する先行車の危険程度を算出し算出結果である先行車危険程度判定信号ＪＣを生成し、アラーム機器９４に供給する。アラーム機器９４は、先行車危険程度判定信号ＪＣに基づき、段階的に警報音及び警報表示等によりドライバに警告する。
【００３７】
一方、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器９５は、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により、自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかを判定し、判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤを生成し、衝突回避行動量判定器９７に供給する。自車減速程度判定器９６は、自車のブレーキ操作などによりどの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号ＪＥを生成し、衝突回避行動量判定器９７に供給する。衝突回避行動量判定器９７は、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤの示すブレーキ操作ＯＮ／ＯＦＦと、自車減速程度判定信号ＪＥの示す減速程度により自車が衝突回避をどの程度行っているかを総合的に判定し衝突回避行動量判定信号ＪＦを生成し、先行車危険程度判定器９３に供給する。
【００３８】
ヨーレートセンサ６は、道路のカーブ（カーブ路）等における自車の角速度を測定し角速度Ｆを生成し、先行車警報部１０の半径推定器７に供給する。半径推定器７は、角速度Ｆなどから道路半径Ｇを算出し、自車軌跡推定器８に供給する。自車軌跡推定器８は、道路半径Ｇに基づき自車の走行する軌跡である自車軌跡Ｈを算出し、ターゲット処理部５に供給する。
【００３９】
次に、ターゲット処理部５、半径推定器７、自車軌跡推定器８及び危険警報部９による危険警報処理、衝突回避行動処理を含む先行車警報部１０の全体処理フローをフローチャートで示す図３を併せて参照すると、先行車警報部１０は、図３に示す全体処理フローであるメインルーチンのほかに周波数解析処理器など、各種の動作プログラムにより支えられている。
【００４０】
全体処理フローは、まず車両のエンジンを作動させるため、イグニッションキーを操作して電源を投入し、電源投入後、一定時間経過後にレーダ情報処理部のリセットが解除される。リセット解除とともに、先行車警報部１０を構成するマイクロプロセッサが起動し、零番地からプログラムを実行する。
【００４１】
最初に、イニシャライズステップＳ１で、イニシャライズを行い、各種の変数を初期化する。
【００４２】
次に、ターゲット認識処理ステップＳ２を実行する。再度図１を併せて参照すると、レーダヘッド１から送出された三角波によるＦＭＣＷ送信信号が障害物、すなわち、ターゲットに反射して受信信号として戻り、これら送受信信号のミキシングによりビート信号Ａを生成する。一方、ＦＭＣＷ送信信号を送信すると同時に、Ａ／Ｄ変換器４がビート信号Ａに対応する増幅ビート信号ＣのＡ／Ｄ変換を開始し、離散値化されたデータであるディジタルビート信号Ｄを生成する。このディジタルビート信号Ｄは、逐一レーダ情報処理部内部のメモリに蓄積される。また、このＡ／Ｄ変換は一定のサンプリング時間毎に実行され、そのためにサンプリング時間の監視には、一般的にタイマ割り込みなどを用いることが多い。Ａ／Ｄ変換器４による増幅ビート信号Ｃの離散値化は三角波の一周期分実行する。この時点で三角波の上り区間と下り区間に相当する増幅ビート信号Ｃのディジタルビート信号Ｄがレーダ情報処理部に蓄積されたことになる。
【００４３】
そこで、三角波の上り区間、及び下り区間に相当する増幅ビート信号Ｃのディジタルビート信号ＤからＦＦＴ等に代表される周波数解析手法によって各々の区間の離散的なスペクトルを得る。
【００４４】
次に、上下区間のスペクトルの全ピークを検出し、検出した上下区間の各々の対応するピーク同士をペアリングする。各ピークペアの距離と相対速度を求め、後述のヨーレートセンサ処理ステップＳ４で算出した自車軌跡Ｈを併せて用いて、自車線上のターゲットを選択し、この自車線上の複数のターゲットから先行車及び前方車をそれぞれ認識し、対応する先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤ（両情報をまとめてＥ）を出力する。
【００４５】
次に、危険判別処理ステップＳ３を行う。再度図２を併せて参照すると、ターゲット認識処理ステップＳ２の処理結果、ターゲット処理部５から出力された先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤに基づいて、まず、先行車の自車に対する危険程度を算出し先行車危険度判定信号ＪＡを生成する。続いて前方車の先行車に対する危険程度を算出し前方車危険度判定信号ＪＢを生成する。これら先行車、前方車の各危険程度判定信号ＪＡ，ＪＢ及びステップＳ５で算出した衝突回避行動量判定信号ＪＦから総合的な自車に対する先行車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号ＪＣを出力する。先行車危険程度判定信号ＪＣから、危険程度が高いと判断した場合は、ドライバに対して警報表示により注意を促す。
【００４６】
次に、ヨーレートセンサ処理ステップＳ４について、再度図１を併せて参照して説明すると、ヨーレートセンサ６から出力される角速度Ｆに基づいて、自車の速度情報と共に道路半径Ｇを算出する。道路半径Ｇから現時刻以降の自車軌跡Ｈを算出し、この自車軌跡Ｈをターゲット認識処理ステップＳ２に供給する。
【００４７】
次に、衝突回避行動処理ステップＳ５について、再度図２を併せて参照して説明すると、まず、自車のブレーキが操作されたかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤにて判定する。ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤによるブレーキＯＮ／ＯＦＦと自車のブレーキ操作その他の減速手段による減速程度の判定結果である自車減速程度判定信号ＪＥとにより自車が衝突回避をどの程度行っているかの衝突回避行動量を算出し、衝突回避行動量判定信号ＪＦを出力して、危険判別処理ステップＳ３に供給する。
【００４８】
次に、ターゲット認識処理ステップＳ２及びヨーレートセンサ処理ステップＳ４の各処理フローをフローチャートで示す図４を参照して、これらターゲット認識処理ステップＳ２及びヨーレートセンサ処理ステップＳ４の詳細について説明すると、まず、上下区間ＡＤ変換ステップＳ２１で、Ａ／Ｄ変換器４は、増幅器３から供給を受けた増幅ビート信号Ｃの上り区間と下り区間をＡＤ変換する。ＡＤ変換された増幅ビート信号Ｃの離散値、すなわち、ディジタルビート信号Ｄは先行車警報部１０内部のメモリに蓄積される。
【００４９】
次に、上下区間周波数解析ステップＳ２２で、ディジタルビート信号Ｄの上り区間と下り区間に対してＦＦＴ等による周波数解析によりスペクトル変換し、スペクトルＥＡを出力する。
【００５０】
上下区間ピークペアリングステップＳ２３で、スペクトルＥＡから上下区間の全ピークを検出し、検出した上下区間の各々の対応するピーク同士をペアリングしてピークペアを生成する。全てのピークを検出する手段は、予め決められた標準閾値を超えるピークレベルを持つスペクトルピークを抽出する。
【００５１】
距離・相対速度算出ステップＳ２４で、ステップＳ２３で求めた上下区間の全てのピークペアを対象にして各ピークペアの距離と相対速度を求める。各ピークペアの上り区間のピーク周波数をｆａ（Ｈｚ）、下り区間のピーク周波数をｆｂ（Ｈｚ）とすると、距離Ｒと相対速度Ｖの各々は次式で表される。
【００５２】
距離Ｒ＝Ａ・（（ｆａ＋ｆｂ）／２）
相対速度Ｖ＝Ａ・（（ｆａ−ｆｂ）／２） （Ａ：定数）
・・・・・・・・（１）
一方、ヨーレート値変換ステップＳ４１では、ヨーレートセンサ６からの角速度をＡＤ変換する。ＡＤ変換された角速度の離散値であるディジタル角速度をレーダ情報処理部１０内部に蓄積する。
【００５３】
道路半径の推定算出ステップＳ４２で、ディジタル角速度から道路半径を算出する。まず、ディジタル角速度から一定時間Ｔにおける回転角度θｎ（ｄｅｇ）を求め、この時間Ｔにおける自車の走行長をＤ（ｍ）とすると、道路半径ＲＣは次式で表される。
【００５４】
道路半径ＲＣ＝Ｄ／（θｎ・（π／１８０））・・・・・・（２）
自車軌跡推定算出ステップＳ４３で、ステップＳ４２で推定した道路半径に基づいて自車の現時刻以降走行する道路軌跡である自車軌跡を推定する。自車軌跡の推定はヨーレートの精度が大きく影響することがわかっている。
【００５５】
自車線上のターゲット選択ステップＳ２５で、ステップＳ４３で推定した自車軌跡に基づいて自車線上のターゲットを抽出する。自車線上のターゲットの抽出は予め自車軌跡を推定して軌跡範囲内に位置する車両を選択する。
【００５６】
先行車認識ステップＳ２６で、ステップＳ２５で選択した自車線上のターゲットの中から自車に最も近い車両を先行車として認識する。
【００５７】
直線路及びカーブ路での先行車認識の様子をそれぞれ説明図で示す図６（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、いずれの道路環境の場合にも自車線上で自車１０１に最も近い前方車両を先行車１０２として認識する。
【００５８】
続いて、前方車認識ステップＳ２７で、ステップＳ２５で選択した自車線上のターゲットの中から先行車１０２に最も近い車両を前方車１０３として認識する。
【００５９】
図６を再度参照すると、直線路（Ａ）、及びカーブ路（Ｂ）のいずれの道路環境の場合にも自車線上で先行車１０２に最も近い前方車両を前方車１０３として認識する。この場合にカーブ路では先行車１０２と前方車１０３とが重ならないためレーダ装置の持つ左右検知範囲であれば両車両を検知することができる。
【００６０】
一方、直線路の場合には自車１０１が通常の乗用車であると前方車１０３は先行車１０２にマスクされて視覚的にも認識が困難である。ミリ波帯を用いた電波レーダでは、極めて直進線が高く金属物質以外でも得られる反射特性により、ミリ波帯の電波は先行車１０２の車体下部と路面との間を反射して通り抜けて、前方車１０３に反射し再び先行車１０２の車体下部と路面の間を反射して自車１０１にて受信される。
【００６１】
直線路での先行車と前方車検知特性の一例を説明図で示す図７を参照すると、この図では、（Ａ）に示すように、前方車１０３を約１００ｍ先に固定して先行車１０２を数ｍから前方車１０３に近づくまで走らせたときの先行車１０２と前方車１０３が検知される様子を示している。ここで３台が連なって走っていることを想定すると、車間距離は約５０ｍとなるが、（Ｂ）に示すように、５０ｍ近辺は先行車、前方車ともに検知されている領域であり、実用性は十分と判断できる。
【００６２】
次に、危険警報処理ステップＳ３及び衝突回避行動処理ステップＳ５の各処理フローをフローチャートで示す図５を参照して、これら危険警報処理ステップＳ３及び衝突回避行動処理ステップＳ５の詳細について説明すると、最初に、相対加速度算出ステップＳ３１で、自車１０１に対する先行車１０２の相対加速度、先行車１０２に対する前方車１０３の相対加速度を以下に示す式により求める。
【００６３】
先行車危険程度算出ステップＳ３２で、先行車１０２の自車１０１に対する危険程度ＤＤ１（ｎ）を次式より求める。
【００６４】
ＤＤ１（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ１（ｎ−１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ＤＴｄｉｆｆ：余裕車間時間による危険程度
ｋｄｖｒ：重み付け係数
Ｄｖｒ：相対速度による危険の可能性
ｋｄａｒ：重み付け係数
Ｄａｒ：相対加速度による危険の可能性
ｋｄｄ：重み付け係数
式４中での余裕車間時間Ｔｄｉｆｆは次式により求める。余裕車間時間とは実際の車間時間と最小車間時間との時間差であり最小車間時間Ｔｍｉｎに対してどれだけ余裕を持っているかの目安になる。
【００６５】
Ｔｄｉｆｆ＝Ｔｄｉｓ−Ｔｍｉｎ・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
Ｔｄｉｆｆ：余裕車間時間
Ｔｄｉｓ：車間時間
また最小車間時間Ｔｍｉｎは次式によって求められる。
【００６６】
自車空走時間Ｔｄｅｌａｙはドライバによる個人差があるが一般的に０．５ｓ〜１．５ｓぐらいと考えられる。
【００６７】
また、自車減速度、及び先行車減速度は上記に示した数値が一般的に用いられることが多いが、車両等によって減速度は異なる。特に大型トラックの減速度はせいぜい０．５Ｇ程度と言われている。
【００６８】
危険程度ＤＤ１（ｎ）算出のパラメータ設定例をグラフで示す図８を参照すると、余裕車間時間による危険程度ＤＴｄｉｆｆの設定例を（Ａ）に、相対速度による危険の可能性Ｄｖｒの設定例を（Ｂ）に、ＡＶｒの設定例を（Ｃ）にそれぞれ示す。あるいは各パラメータの重み係数を変えることで危険程度のパラメータ特性を決めることもできる。
【００６９】
続いて、前方車危険程度算出ステップＳ３３で、先行車１０２に対する前方車１０３の危険程度ＤＤ２（ｎ）を次式より求める。
【００７０】
ＤＤ２（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ×ＤＤ２（ｎ−１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
一方、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定ステップＳ５１でドライバがフットブレーキ操作を行っているかどうかを判定する。危険程度が高い場合にブレーキ操作を行っているればドライバは回避行動をとっていると判断できる。
【００７１】
次に、自車減速程度算出ステップＳ５２で、自車の減速度を算出する。上記ブレーキ操作、あるいは他の減速手段などにより危険程度が高い場合にドライバがどの程度減速しているかの危険回避行動量を算出する。自車減速度の程度Ａｖｄｅｃ（ｎ）は次式により算出する。
【００７２】
Ａｖｄｅｃ（ｎ）＝（Ｖｐ（ｎ）−Ｖｐ（ｎ−１））／τ・・・・・・（８）
Ｖｐ（ｎ）：現時刻での自車速度
Ｖｐ（ｎ−１）：前回時刻での自車速度
τ：時間
また、衝突回避行動量を次式によって求める。
【００７３】
ＡＡｄｅｇ（ｎ）＝ｋａｂｒｋ×Ａｂｒｋ＋ｋｖｄｅｃ×Ａｖｄｅｃ・（９）
ＡＡｄｅｇ（ｎ）：現時点での衝突回避行動量
ｋａｂｒｋ：重み係数
Ａｂｒｋ：ブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号
ｋｖｄｅｃ：重み係数
Ａｖｄｅｃ：減速度の程度
先行車総合危険程度算出ステップＳ３４で、ステップＳ３２、Ｓ３３で算出した先行車及び前方車危険程度とステップＳ５１、Ｓ５２で求めた危険回避行動量に基づいて、自車に対する先行車の総合的な危険程度ＤＤ１２（ｎ）を次式により算出する。
【００７４】
ＤＤ１２（ｎ）＝ｋｄｄ１×ＤＤ１（ｎ）＋ｋｄｄ２×ＤＤ２（ｎ）＋ｋｄｄ
１２×ＤＤ１２（ｎ−１）＋ｋａａ×ＡＡｄｅｇ・・・・・・・・・（１０）
ｋｄｄ１＞ｋｄｄ２とする。
【００７５】
ｋｄｄ１：重み係数
ｋｄｄ２：重み係数
ｋｄｄ１２：重み係数
ｋａａ：重み係数
図３に示すステップＳ３に戻り、先行車総合危険程度ＤＤ１２（ｎ）に基づいてアラームによりドライバに警告するかどうかを下式により決める。
【００７６】
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
式１１を満たす場合にアラームによりドライバに警告する。また、先行車総合危険程度ＤＤ１２（ｎ）の段階により警報レベルを分類してドライバに段階的に注意、警告することで、より適切な危険警報をドライバに提供することができる。例えば３段階に分類すると次式のような判定パターンが考えられる。
【００７７】
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ１
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ２
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ３
ＷＡＲＮｔｈ１＞ＷＡＲＮｔｈ２＞ＷＡＲＮｔｈ３とする
以上本発明の実施の形態について説明したように、本実施の形態の車両用レーダ装置は、先行車を警報対象とするだけでなく先行車のさらに前方車をも監視することで道路交通状況に対して柔軟に対応することができる。
【００７８】
高速道路などで自車線上を連続して走行しているような場合（プラトーン走行）では１台の急減速で玉突き事故などが起きている。これは各車両が安全車間距離を維持していないことや安全車間距離を維持していつつも突発的な急減速に各車両が対処できないことも大きな理由と考えられる。このような状況では、先行車を警報対象とするだけでなく先行車のさらに前方車をも監視することで、先行車への追突危険性をいち早く検知できるため、より安全度の高いシステムを構成することができる。
【００７９】
また、従来の車両用レーダ装置に比べて高い商品性を得ることができる。
【００８０】
自動車両制御システム（ＡＣＣ）などのアプリケーションにおいて制御対象の車両の急減速等いち早く検知して車間距離に余裕分を付加するなどの安全措置を取ることができるため高性能で安定したＡＣＣを提供することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法は、送信信号のターゲットからの反射波を受信して送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、複数のターゲットの中から先行車及び前方車を捕捉識別し、先行車の自車に対する危険程度及び上記前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する先行車警報手段とを備え、先行車を警報対象とするだけでなく先行車のさらに前方車をも監視することで、先行車への追突危険性をいち早く検知できるため、より安全度の高いシステムを構成することができるという効果がある。
【００８２】
また、従来の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法に比べて高い商品性を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用レーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の危険警報部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の車両用レーダ装置における先行車警報部における全体動作である危険程度警報方法を示すフローチャートである。
【図４】図３のターゲット認識処理ステップ及びヨーレートセンサ処理ステップの各処理フローを示すフローチャートである。
【図５】図３の危険警報処理ステップ及び衝突回避行動処理ステップの各処理フローを示すフローチャートである。
【図６】直線路及びカーブ路での先行車認識の様子をそれぞれ示す説明図である。
【図７】直線路での先行車と前方車検知特性の一例を示す説明図である。
【図８】危険程度ＤＤ１（ｎ）算出のパラメータ設定例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ レーダヘッド
２ ＬＰＦ
３ 増幅器
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ターゲット処理部
６ ヨーレートセンサ
７ 半径推定器
８ 自車軌跡推定器
９ 危険警報部
１０ 先行車警報部
５１ 周波数解析処理器
５２ ターゲット検出器
５３ 先行車認識器
５４ 前方車認識器
９１ 先行車危険警報判定器
９２ 前方車危険警報判定器
９３ 先行車危険程度判定器
９４ アラーム機器
９５ ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器
９６ 自車減速程度判定器
９７ 衝突回避行動量判定器
１０１ 自車
１０２ 先行車
１０３ 前方車
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法に関し、特にミリ波レーダを用い先行車警報機能を有する衝突防止用の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の自動車などに搭載される車両用レーダ装置は、前方や後方を走行する他の自動車を監視して距離、及び相対速度を同時に測定することができる。特に前方を走行する自動車、すなわち、先行車の監視は自動車の追突、あるいは衝突事故を未然に防ぐものであり、今後大いに役立つことが期待されている。
【０００３】
このような先行車警報機能は、自車が前方を走行する車両を捕捉するセンシング装置を備え、自車線上に位置する車両に対して安全を確保できず衝突の危険性が有る場合にはアラーム音などによりドライバに警告を与えるものである。衝突の危険性は、通常、自車と先行車の車間距離や相対速度等により危険度合いを計算し、その危険度合いの程度に応じてドライバに対して衝突注意警報や衝突危険警報を段階的に発する。この衝突注意警報や衝突危険警報はドライバにとっては的確なタイミングで発せられる必要がある。
【０００４】
上記センシング装置としては、従来より光レーダが一般的に用いられてきた。この光レーダを用いた従来の第１の車両用レーダ装置は、小型で低コストであり１００ｍ以上の車両を捉えることが可能である。しかしながら、光レーダは、降雨、降雪、霧発生時に光の伝達が妨げられ、また、西日等光レーダの使用波長と類似のスペクトルの強力な光が入力するような場合は受信反射信号との判別が困難等の問題から、全天候、及び全環境下においては確実な動作が期待できず、性能上、多くの課題を抱えている。
【０００５】
近年、電波レーダが急速に開発が進み車両のセンシング装置として普及しつつある。特に、ミリ波帯の電波を用いたミリ波ＦＭＣＷレーダ装置が装置構成の簡単さから広く使われている。
【０００６】
ＦＭＣＷレーダ装置は、変調用三角波によってＦＭ変調された連続波を送信波として前方に位置する自動車などの障害物に向けて送信して、障害物によって反射されて戻ってきた反射波を受信波として取り入れて、その時の送信波と受信波をミキシングして得られるビート信号を例えばＦＦＴのような周波数解析手法によって信号処理することで障害物との距離、及び相対速度を算出することができる。
【０００７】
ミリ波レーダを用いた従来の第２の車両用レーダ装置は、はフィールドに存在する多くの障害物を捉えることが可能であり、例えば本発明にて利用している先行車の前方車をも捉えることも可能であることがわかっている。
【０００８】
従来の第１及び第２の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法では、先行車に対しての危険判断しか行わないため、道路交通状況に応じた早期の危険検知が難しいなどの問題があった。
【０００９】
先行車との車間時間、相対速度、相対加速度から自車に対する先行車の危険度合いを求めて、その危険度合いの程度に応じて段階的にドライバに注意、或いは警告をドライバの視覚と聴覚に向けて発するものである。
【００１０】
しかし、従来手法では危険警報は自車に対して最も近い先行車を対象に判断して危険警報は発せられるので、様々なトラフィック状態に応じて柔軟な危険検知や早期の危険検知を行うには、先行車だけの情報だけでは不十分であるなどの問題がある。例えば車両が連なって走行している場合には、先行車がその前方車に近づいたことにより先行車が急減速するという事象は予測することができず、この時点で自車は衝突の危険性に潜在的にさらされる。この潜在的な危険性は前方車や前々方車などの挙動により発生するものであり、先行車だけに着目したのでは予期することがむずかしい。
【００１１】
このように、先行車がさらにその先の前方車に接近して最小車間距離を下回った場合には先行車は急減速する可能性が高く自車における危険性が増大することになるが、従来手法ではこの事象を捉えることは極めて難しい。従って、危険を予め検出してドライバに知らせるということができないためドライバは潜在的な危険にさらされるという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の第１の車両用レーダ装置は、降雨、降雪、霧発生時に光の伝達が妨げられ、また、西日等光レーダの使用波長と類似のスペクトルの強力な光が入力するような場合は受信反射信号との判別が困難等の問題から、全天候、及び全環境下においては確実な動作が期待できず、性能上、多くの課題を有するという欠点があった。
【００１３】
また、従来の第１及び第２の車両用レーダ装置は、先行車に対しての危険判断しか行わないため、道路交通状況に応じた早期の危険検知が難しいという欠点があった。
【００１４】
本発明の目的は、従来方法による上記欠点を解決し、全天候及び全環境下において確実に機能するとともに、様々なトラフィック環境において衝突の危険性を予め予測し、高速走行する自車にかかる危険性を確実に回避することができる車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法を提供することにある。
【００１５】
請求項１記載の発明の車両レーダは、 電波信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及び前記ターゲットとの相対速度を検出して前記ターゲットの前記自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置において、ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷ信号である前記電波信号を送信信号として送信し前記ターゲットからの反射波を受信して前記送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、前記ビート信号の高周波成分を除去しローパスビート信号を出力するローパスフィルタと、前記ローパスビート信号を増幅し増幅ビート信号を出力する増幅器と、前記増幅ビート信号をアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換したディジタルビート信号の情報処理を行い複数の前記ターゲットの中から前記自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する前記先行車に最も近い前記自車線上の車両である前方車を捕捉識別し、前記先行車の前記自車に対する危険程度及び前記前方車の前記先行車に対する危険程度から前記先行車の前記自車に対する前記危険程度を段階的に求めて前記ドライバに前記警告を発する先行車警報部と、カーブ路における自車の角速度を測定し角速度値を出力するヨーレートセンサとを備え、前記先行車警報部が、前記増幅ビート信号をＡ／Ｄ変換し一定時間でサンプリングされた前記増幅ビート信号の離散値データである前記ディジタルビート信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、前記ディジタルビート信号を処理し前記自車に対する前記先行車の距離と相対速度及び前記先行車と前記前方車の認識情報を含むターゲット情報を出力するターゲット処理部と、前記ヨーレートセンサから得た前記角速度値から道路半径を算出する半径推定器と、前記道路半径に基づいて前記自車の走行する軌跡である自車軌跡を算出する自車軌跡推定器と、前記ターゲット情報に基づき前記ターゲットから前記自車に対する危険度が高いかどうかを判別する危険警報部とを備え、前記危険警報部が、前記ターゲット情報に基づいて、前記先行車と前記自車との余裕車間時間を示す余裕車間時間情報を参照して前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号を出力する先行車危険警報判定器と、を備え、前記余裕車間時間情報を参照して算出される危険程度は、前記余裕車間時間情報の値を予め定められる基準値と比較することにより算出され、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より小さい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以上の値とし、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より大きい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以下の値とすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明の車両レーダは、 前記余裕車間時間情報は、前記先行車と前記自車との実際の車間時間から最小車間時間を減算して導かれる時間であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４記載の発明の車両レーダは、前記危険警報部が、前記自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により判定し判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号を出力するブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器と、前記自車のブレーキ操作を含んだ減速手段による減速により、どの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号を出力する自車減速程度判定器と、前記ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号と前記自車減速程度判定信号とに基づいた、重み付け平均演算処理によって、前記自車が衝突回避をどの程度行っているかを判定し衝突回避行動量判定信号を出力する衝突回避行動量判定器と、前記先行車危険度判定信号と前記前方車危険度判定信号及び前記衝突回避行動量判定信号に基づいて前記先行車に対する自車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号を出力する先行車危険程度判定器と、前記先行車危険程度判定信号に基づいて段階的に警報音などによりドライバに警告するアラーム機器と、を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明の車両レーダは、 前記自車に対する前記先行車の危険程度を示す危険程度ＤＤ１（ｎ）は、式（Ａ）によって導かれ、前記先行車に対する前記前方車の危険程度を示す危険程度ＤＤ２（ｎ）は、式（２Ｂ）によって導かれ、前記自車が衝突回避をどの程度行っているかを示す衝突回避行動量ＡＡｄｅｇ（ｎ）は、式（Ｃ）によって導かれ、前記自車に対する前記先行車の総合的な危険程度を示す危険程度ＤＤ１２（ｎ）は、式（Ｄ）によって導かれ、式（Ａ）は、
ＤＤ１（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ１（ｎ−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ａ）
ＤＴｄｉｆｆ：余裕車間時間による危険程度、
ｋｄｖｒ：重み付け係数、
Ｄｖｒ：相対速度による危険の可能性、
ｋｄａｒ：重み付け係数、
Ｄａｒ：相対加速度による危険の可能性、
ｋｄｄ：重み付け係数、
であり、
式（Ｂ）は、
ＤＤ２（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ２（ｎ−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｂ）
であり、
式（Ｃ）は、
ＡＡｄｅｇ（ｎ）＝ｋａｂｒｋ×Ａｂｒｋ＋ｋｖｄｅｃ×Ａｖｄｅｃ ・・・（Ｃ）
ＡＡｄｅｇ（ｎ）：現時点での衝突回避行動量、
ｋａｂｒｋ：重み係数、
Ａｂｒｋ：ブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号、
ｋｖｄｅｃ：重み係数、
Ａｖｄｅｃ：減速度の程度
であり、
式（Ｄ）は、
ＤＤ１２（ｎ）＝ｋｄｄ１×ＤＤ１（ｎ）＋ｋｄｄ２×ＤＤ２（ｎ）＋ｋｄｄ１２
×ＤＤ１２（ｎ−１）＋ｋａａ×ＡＡｄｅｇ ・・・・・・・（Ｄ）
ただし、ｋｄｄ１＞ｋｄｄ２とし、
ｋｄｄ１：重み係数、
ｋｄｄ２：重み係数、
ｋｄｄ１２：重み係数、
ｋａａ：重み係数
であり、各式における該ｎの値は、繰り返し行われる処理の回数を示すことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５記載の発明の車両レーダの危険程度警報方法は、ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷ信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及び前記ターゲットとの相対速度を検出して前記ターゲットの前記自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置の危険程度警報方法において、前記ＦＭＣＷ信号である送信信号と受信した前記ターゲットからの反射波である受信信号とをミキシングして生成したビート信号をＡ／Ｄ変換して生成した前記三角波の上り区間と下り区間（以下上下区間）に相当するディジタルビート信号を周波数解析して前記上下区間のスペクトルを求め、前記上下区間のスペクトルの全ピークの対応するピーク同士をペアリングした各ピークペアの距離と相対速度を求め、後述のヨーレートセンサ処理ステップで算出した自車軌跡を併せて用いて、自車線上のターゲットを選択し、この自車線上の複数の前記ターゲットの中から前記自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する前記先行車に最も近い前記自車線上の車両である前方車をそれぞれ認識し、対応する前記自車に対する前記先行車の距離と相対速度及び前記先行車と前記前方車の認識情報を含むターゲット情報を出力するターゲット認識処理ステップと、ヨーレートセンサから出力される角速度に基づいて、前記自車の速度情報と共に道路半径を算出し、この道路半径から現時刻以降走行する道路軌跡である自車軌跡を算出し、この自車軌跡を前記ターゲット認識処理ステップに供給するヨーレートセンサ処理ステップと、前記自車のブレーキが操作されたかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号にて判定し、このブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号によるブレーキＯＮ／ＯＦＦを含む減速手段による減速程度の判定結果である自車減速程度判定信号とにより前記自車が衝突回避をどの程度行っているかの衝突回避行動量を算出し衝突回避行動量判定信号を出力して、後述の危険判別処理ステップに供給する衝突回避行動処理ステップと、前記ターゲット情報に基づいて、前記先行車と前記自車との余裕車間時間を示す余裕車間時間情報を参照して前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号を生成し、前記ターゲット情報に基づいて、前記余裕車間時間情報を参照して前記先行車に対する前記前方車の危険程度を算出し前方車危険度判定信号を生成し、前記先行車危険度判定信号と前記前方車危険度判定信号及び前記衝突回避行動処理ステップで算出した衝突回避行動量判定信号から前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号を生成する危険判別処理ステップと、を有し、前記余裕車間時間情報を参照して算出される危険程度は、前記余裕車間時間情報の値を予め定められる基準値と比較することにより算出され、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より小さい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以上の値とし、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より大きい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以下の値とすることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
本実施の形態の車両用レーダ装置は、電波信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及びこのターゲットとの相対速度を検出して上記ターゲットの自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置において、上記電波信号を送信信号として送信し上記ターゲットからの反射波を受信して送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、上記ビート信号を処理して複数のターゲットの中から自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する先行車に最も近い自車線上の車両である前方車を捕捉識別し、上記先行車の自車に対する危険程度及び上記前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する先行車警報手段とを備え、上記先行車警報手段が、ビート信号の周波数解析を行いターゲットに関連した周波数スペクトルから複数のターゲットを検出し、複数のターゲットの中から先行車及び前方車を捕捉識別するターゲット処理手段と、上記先行車の自車に対する第１の危険程度及び上記前方車の上記先行車に対する第２の危険程度を算出し、これら第１及び第２の危険程度から総合的に上記先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する危険警報手段とを備える。
【００２７】
これにより先行車と前方車が接近した状態で自車にも危険性が及ぶという潜在的な危険性を検出できることを特徴とするものである。
【００２８】
すなわち、本実施の形態では、高速道路などで電波レーダを用いて複数のターゲットの中から自車に最も近い自車線上の車両である先行車及び先行車の前方に位置する先行車に最も近い自車線上の車両である前方車を捉えて、先行車の自車に対する危険程度、前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態をブロックで示す図１を参照すると、この図に示す本実施の形態の車両用レーダ装置は、ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷレーダであり、送信アンテナからＦＭＣＷ変調波を送信し目標（自動車などの障害物）からの反射波を受信アンテナで受信し、受信信号を送信波とミキシングしてビート信号Ａを出力するレーダヘッド１と、ビート信号Ａの高周波成分を除去しローパスビート信号Ｂを出力するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２と、ローパスビート信号Ｂを増幅し増幅ビート信号Ｃを出力する増幅器３と、増幅ビート信号Ｃをアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換したディジタルビート信号の情報処理を行い自車の前方車を捕捉識別して先行車の自車に対する危険程度、前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する先行車警報部１０と、カーブした道路（以下カーブ路）などにおける自車の角速度を測定し角速度Ｆを出力するヨーレートセンサ６とを備える。
【００３０】
先行車警報部１０は、マイクロプロセッサにより構成され、増幅ビート信号Ｃをアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換し一定時間でサンプリングされた増幅ビート信号Ｃの離散値データであるディジタルビート信号Ｄを出力するＡ／Ｄ変換器４と、ディジタルビート信号Ｄを処理し自車に対する先行車の距離と相対速度及び先行車及び前方車の認識を含むターゲット情報Ｅを出力するターゲット処理部５と、ヨーレートセンサ６から得た角速度Ｆなどから道路半径Ｇを算出する半径推定器７と、道路半径Ｇに基づいて自車の走行する軌跡である自車軌跡Ｈを算出する自車軌跡推定器８と、ターゲット処理部５からのターゲット情報Ｅに基づきターゲットから自車両に対する危険度が高いかどうかを判別する危険警報部９とを備える。
【００３１】
ターゲット処理部５は、ディジタルビート信号ＤからＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの周波数成分解析手法を用いてスペクトルＥＡを抽出する周波数解析処理器５１と、抽出したスペクトルＥＡに基づいて自車から障害物（ターゲット）までの距離と自車との相対速度である距離速度情報ＥＢを算出するターゲット検出器５２と、距離速度情報ＥＢに基づき先行車を認識し先行車情報ＥＣを出力する先行車認識器５３と、距離速度情報ＥＢに基づき前方車を認識し前方車情報ＥＤを出力する前方車認識器５４とを備える。
【００３２】
危険警報部９の構成例をブロックで示す図２を参照すると、この図に示す危険警報部９は、先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤに基づいて自車に対する先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号ＪＡを出力する先行車危険警報判定器９１と、先行車に対する前方車の危険程度を算出し前方車危険度判定信号ＪＢを出力する前方車危険警報判定器９２と、先行車危険度判定信号ＪＡと前方車危険度判定信号ＪＢ及び後述の衝突回避行動量判定信号ＪＦに基づいて総合的に先行車に対する自車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号ＪＣを出力する先行車危険程度判定器９３と、先行車危険程度判定信号ＪＣに基づいて段階的に警報音などによりドライバに警告するアラーム機器９４と、自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により判定し判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤを出力するブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器９５と、自車のブレーキ操作などによりどの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号ＪＥを出力する自車減速程度判定器９６と、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤと自車減速程度判定信号ＪＥとに基づき自車が衝突回避をどの程度行っているかを総合的に判定し衝突回避行動量判定信号ＪＦを出力する衝突回避行動量判定器９７とを備える。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して本実施の形態の概略動作について説明すると、まず、レーダヘッド１は、送信アンテナから、三角波によってＦＭ変調されたＦＭＣＷ変調波を自動車などの障害物に向かって送信する。受信アンテナで、障害物で反射された反射波を受信し、この受信信号と送信波とミキシングしてビート信号Ａを生成し、ＬＰＦ２に供給する。
【００３４】
ＬＰＦ２は、ビート信号Ａの高周波成分を除去しローパスビート信号Ｂを出力して、増幅器３に供給する。増幅器３はローパスビート信号Ｂを増幅し増幅ビート信号Ｃを出力して、先行車警報部１０のＡ／Ｄ変換器４に供給する。Ａ／Ｄ変換器４は、増幅ビート信号Ｃをアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換し一定時間でサンプリングされたビート信号の離散値データであるディジタルビート信号Ｄを生成し、先行車警報部１０の内部のメモリ（図示せず）に蓄積する。
【００３５】
ターゲット処理部５では、まず、周波数解析処理器５１が、ディジタルビート信号ＤからＦＦＴを用いてスペクトルＥＡを抽出する。次に、ターゲット検出器５２は、スペクトルＥＡに基づいて自車の前方にある車両等の障害物、すなわち、ターゲットまでの距離と相対速度である距離速度情報ＥＢを算出する。次に、先行車認識器５３は、距離速度情報ＥＢに基づき複数のターゲットの中から、自車に最も近い自車線上の車両、すなわち、先行車を認識し先行車情報ＥＣを出力し、危険警報部９に供給する。同様に、前方車認識器５４は、距離速度情報ＥＢに基づき複数のターゲットの中から、先行車の前方に位置する先行車に最も近い自車線上の車両、すなわち、前方車を認識し前方車情報ＥＤを出力し、危険警報部９に供給する。なお、先行車及び前方車の識別には、後述の自車軌跡推定器８が算出する自車軌跡Ｈを用いる。
【００３６】
危険警報部９は、先行車認識器５３で得られた最近接ターゲットである先行車の距離及び相対速度等から、先行車の自車に対する危険度を判別して危険程度によりドライバに対して警報表示、あるいは警報音などにより警告する。まず、先行車危険警報判定器９１が、先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤに基づいて先行車の自車に対する危険程度を算出し算出結果である先行車危険度判定信号ＪＡを生成し、先行車危険程度判定器９３に供給する。同様に、前方車危険警報判定器９２が、前方車の先行車に対する危険程度を算出し算出結果である前方車危険度判定信号ＪＢを生成し、先行車危険程度判定器９３に供給する。先行車危険程度判定器９３は、先行車危険度判定信号ＪＡ及び前方車危険度判定信号ＪＢ及び後述の衝突回避行動量判定信号ＪＦに基づき、総合的に自車に対する先行車の危険程度を算出し算出結果である先行車危険程度判定信号ＪＣを生成し、アラーム機器９４に供給する。アラーム機器９４は、先行車危険程度判定信号ＪＣに基づき、段階的に警報音及び警報表示等によりドライバに警告する。
【００３７】
一方、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器９５は、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により、自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかを判定し、判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤを生成し、衝突回避行動量判定器９７に供給する。自車減速程度判定器９６は、自車のブレーキ操作などによりどの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号ＪＥを生成し、衝突回避行動量判定器９７に供給する。衝突回避行動量判定器９７は、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤの示すブレーキ操作ＯＮ／ＯＦＦと、自車減速程度判定信号ＪＥの示す減速程度により自車が衝突回避をどの程度行っているかを総合的に判定し衝突回避行動量判定信号ＪＦを生成し、先行車危険程度判定器９３に供給する。
【００３８】
ヨーレートセンサ６は、道路のカーブ（カーブ路）等における自車の角速度を測定し角速度Ｆを生成し、先行車警報部１０の半径推定器７に供給する。半径推定器７は、角速度Ｆなどから道路半径Ｇを算出し、自車軌跡推定器８に供給する。自車軌跡推定器８は、道路半径Ｇに基づき自車の走行する軌跡である自車軌跡Ｈを算出し、ターゲット処理部５に供給する。
【００３９】
次に、ターゲット処理部５、半径推定器７、自車軌跡推定器８及び危険警報部９による危険警報処理、衝突回避行動処理を含む先行車警報部１０の全体処理フローをフローチャートで示す図３を併せて参照すると、先行車警報部１０は、図３に示す全体処理フローであるメインルーチンのほかに周波数解析処理器など、各種の動作プログラムにより支えられている。
【００４０】
全体処理フローは、まず車両のエンジンを作動させるため、イグニッションキーを操作して電源を投入し、電源投入後、一定時間経過後にレーダ情報処理部のリセットが解除される。リセット解除とともに、先行車警報部１０を構成するマイクロプロセッサが起動し、零番地からプログラムを実行する。
【００４１】
最初に、イニシャライズステップＳ１で、イニシャライズを行い、各種の変数を初期化する。
【００４２】
次に、ターゲット認識処理ステップＳ２を実行する。再度図１を併せて参照すると、レーダヘッド１から送出された三角波によるＦＭＣＷ送信信号が障害物、すなわち、ターゲットに反射して受信信号として戻り、これら送受信信号のミキシングによりビート信号Ａを生成する。一方、ＦＭＣＷ送信信号を送信すると同時に、Ａ／Ｄ変換器４がビート信号Ａに対応する増幅ビート信号ＣのＡ／Ｄ変換を開始し、離散値化されたデータであるディジタルビート信号Ｄを生成する。このディジタルビート信号Ｄは、逐一レーダ情報処理部内部のメモリに蓄積される。また、このＡ／Ｄ変換は一定のサンプリング時間毎に実行され、そのためにサンプリング時間の監視には、一般的にタイマ割り込みなどを用いることが多い。Ａ／Ｄ変換器４による増幅ビート信号Ｃの離散値化は三角波の一周期分実行する。この時点で三角波の上り区間と下り区間に相当する増幅ビート信号Ｃのディジタルビート信号Ｄがレーダ情報処理部に蓄積されたことになる。
【００４３】
そこで、三角波の上り区間、及び下り区間に相当する増幅ビート信号Ｃのディジタルビート信号ＤからＦＦＴ等に代表される周波数解析手法によって各々の区間の離散的なスペクトルを得る。
【００４４】
次に、上下区間のスペクトルの全ピークを検出し、検出した上下区間の各々の対応するピーク同士をペアリングする。各ピークペアの距離と相対速度を求め、後述のヨーレートセンサ処理ステップＳ４で算出した自車軌跡Ｈを併せて用いて、自車線上のターゲットを選択し、この自車線上の複数のターゲットから先行車及び前方車をそれぞれ認識し、対応する先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤ（両情報をまとめてＥ）を出力する。
【００４５】
次に、危険判別処理ステップＳ３を行う。再度図２を併せて参照すると、ターゲット認識処理ステップＳ２の処理結果、ターゲット処理部５から出力された先行車情報ＥＣ及び前方車情報ＥＤに基づいて、まず、先行車の自車に対する危険程度を算出し先行車危険度判定信号ＪＡを生成する。続いて前方車の先行車に対する危険程度を算出し前方車危険度判定信号ＪＢを生成する。これら先行車、前方車の各危険程度判定信号ＪＡ，ＪＢ及びステップＳ５で算出した衝突回避行動量判定信号ＪＦから総合的な自車に対する先行車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号ＪＣを出力する。先行車危険程度判定信号ＪＣから、危険程度が高いと判断した場合は、ドライバに対して警報表示により注意を促す。
【００４６】
次に、ヨーレートセンサ処理ステップＳ４について、再度図１を併せて参照して説明すると、ヨーレートセンサ６から出力される角速度Ｆに基づいて、自車の速度情報と共に道路半径Ｇを算出する。道路半径Ｇから現時刻以降の自車軌跡Ｈを算出し、この自車軌跡Ｈをターゲット認識処理ステップＳ２に供給する。
【００４７】
次に、衝突回避行動処理ステップＳ５について、再度図２を併せて参照して説明すると、まず、自車のブレーキが操作されたかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤにて判定する。ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号ＪＤによるブレーキＯＮ／ＯＦＦと自車のブレーキ操作その他の減速手段による減速程度の判定結果である自車減速程度判定信号ＪＥとにより自車が衝突回避をどの程度行っているかの衝突回避行動量を算出し、衝突回避行動量判定信号ＪＦを出力して、危険判別処理ステップＳ３に供給する。
【００４８】
次に、ターゲット認識処理ステップＳ２及びヨーレートセンサ処理ステップＳ４の各処理フローをフローチャートで示す図４を参照して、これらターゲット認識処理ステップＳ２及びヨーレートセンサ処理ステップＳ４の詳細について説明すると、まず、上下区間ＡＤ変換ステップＳ２１で、Ａ／Ｄ変換器４は、増幅器３から供給を受けた増幅ビート信号Ｃの上り区間と下り区間をＡＤ変換する。ＡＤ変換された増幅ビート信号Ｃの離散値、すなわち、ディジタルビート信号Ｄは先行車警報部１０内部のメモリに蓄積される。
【００４９】
次に、上下区間周波数解析ステップＳ２２で、ディジタルビート信号Ｄの上り区間と下り区間に対してＦＦＴ等による周波数解析によりスペクトル変換し、スペクトルＥＡを出力する。
【００５０】
上下区間ピークペアリングステップＳ２３で、スペクトルＥＡから上下区間の全ピークを検出し、検出した上下区間の各々の対応するピーク同士をペアリングしてピークペアを生成する。全てのピークを検出する手段は、予め決められた標準閾値を超えるピークレベルを持つスペクトルピークを抽出する。
【００５１】
距離・相対速度算出ステップＳ２４で、ステップＳ２３で求めた上下区間の全てのピークペアを対象にして各ピークペアの距離と相対速度を求める。各ピークペアの上り区間のピーク周波数をｆａ（Ｈｚ）、下り区間のピーク周波数をｆｂ（Ｈｚ）とすると、距離Ｒと相対速度Ｖの各々は次式で表される。
【００５２】
距離Ｒ＝Ａ・（（ｆａ＋ｆｂ）／２）
相対速度Ｖ＝Ａ・（（ｆａ−ｆｂ）／２） （Ａ：定数）
・・・・・・・・（１）
一方、ヨーレート値変換ステップＳ４１では、ヨーレートセンサ６からの角速度をＡＤ変換する。ＡＤ変換された角速度の離散値であるディジタル角速度をレーダ情報処理部１０内部に蓄積する。
【００５３】
道路半径の推定算出ステップＳ４２で、ディジタル角速度から道路半径を算出する。まず、ディジタル角速度から一定時間Ｔにおける回転角度θｎ（ｄｅｇ）を求め、この時間Ｔにおける自車の走行長をＤ（ｍ）とすると、道路半径ＲＣは次式で表される。
【００５４】
道路半径ＲＣ＝Ｄ／（θｎ・（π／１８０））・・・・・・（２）
自車軌跡推定算出ステップＳ４３で、ステップＳ４２で推定した道路半径に基づいて自車の現時刻以降走行する道路軌跡である自車軌跡を推定する。自車軌跡の推定はヨーレートの精度が大きく影響することがわかっている。
【００５５】
自車線上のターゲット選択ステップＳ２５で、ステップＳ４３で推定した自車軌跡に基づいて自車線上のターゲットを抽出する。自車線上のターゲットの抽出は予め自車軌跡を推定して軌跡範囲内に位置する車両を選択する。
【００５６】
先行車認識ステップＳ２６で、ステップＳ２５で選択した自車線上のターゲットの中から自車に最も近い車両を先行車として認識する。
【００５７】
直線路及びカーブ路での先行車認識の様子をそれぞれ説明図で示す図６（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、いずれの道路環境の場合にも自車線上で自車１０１に最も近い前方車両を先行車１０２として認識する。
【００５８】
続いて、前方車認識ステップＳ２７で、ステップＳ２５で選択した自車線上のターゲットの中から先行車１０２に最も近い車両を前方車１０３として認識する。
【００５９】
図６を再度参照すると、直線路（Ａ）、及びカーブ路（Ｂ）のいずれの道路環境の場合にも自車線上で先行車１０２に最も近い前方車両を前方車１０３として認識する。この場合にカーブ路では先行車１０２と前方車１０３とが重ならないためレーダ装置の持つ左右検知範囲であれば両車両を検知することができる。
【００６０】
一方、直線路の場合には自車１０１が通常の乗用車であると前方車１０３は先行車１０２にマスクされて視覚的にも認識が困難である。ミリ波帯を用いた電波レーダでは、極めて直進線が高く金属物質以外でも得られる反射特性により、ミリ波帯の電波は先行車１０２の車体下部と路面との間を反射して通り抜けて、前方車１０３に反射し再び先行車１０２の車体下部と路面の間を反射して自車１０１にて受信される。
【００６１】
直線路での先行車と前方車検知特性の一例を説明図で示す図７を参照すると、この図では、（Ａ）に示すように、前方車１０３を約１００ｍ先に固定して先行車１０２を数ｍから前方車１０３に近づくまで走らせたときの先行車１０２と前方車１０３が検知される様子を示している。ここで３台が連なって走っていることを想定すると、車間距離は約５０ｍとなるが、（Ｂ）に示すように、５０ｍ近辺は先行車、前方車ともに検知されている領域であり、実用性は十分と判断できる。
【００６２】
次に、危険警報処理ステップＳ３及び衝突回避行動処理ステップＳ５の各処理フローをフローチャートで示す図５を参照して、これら危険警報処理ステップＳ３及び衝突回避行動処理ステップＳ５の詳細について説明すると、最初に、相対加速度算出ステップＳ３１で、自車１０１に対する先行車１０２の相対加速度、先行車１０２に対する前方車１０３の相対加速度を以下に示す式により求める。
先行車危険程度算出ステップＳ３２で、先行車１０２の自車１０１に対する危険程度ＤＤ１（ｎ）を次式より求める。
【００６４】
ＤＤ１（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ１（ｎ−１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ＤＴｄｉｆｆ：余裕車間時間による危険程度
ｋｄｖｒ：重み付け係数
Ｄｖｒ：相対速度による危険の可能性
ｋｄａｒ：重み付け係数
Ｄａｒ：相対加速度による危険の可能性
ｋｄｄ：重み付け係数
式４中での余裕車間時間Ｔｄｉｆｆは次式により求める。余裕車間時間とは実際の車間時間と最小車間時間との時間差であり最小車間時間Ｔｍｉｎに対してどれだけ余裕を持っているかの目安になる。
【００６５】
Ｔｄｉｆｆ＝Ｔｄｉｓ−Ｔｍｉｎ・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
Ｔｄｉｆｆ：余裕車間時間
Ｔｄｉｓ：車間時間
また最小車間時間Ｔｍｉｎは次式によって求められる。
自車空走時間Ｔｄｅｌａｙはドライバによる個人差があるが一般的に０．５ｓ〜１．５ｓぐらいと考えられる。
【００６７】
また、自車減速度、及び先行車減速度は上記に示した数値が一般的に用いられることが多いが、車両等によって減速度は異なる。特に大型トラックの減速度はせいぜい０．５Ｇ程度と言われている。
【００６８】
危険程度ＤＤ１（ｎ）算出のパラメータ設定例をグラフで示す図８を参照すると、余裕車間時間による危険程度ＤＴｄｉｆｆの設定例を（Ａ）に、相対速度による危険の可能性Ｄｖｒの設定例を（Ｂ）に、ＡＶｒの設定例を（Ｃ）にそれぞれ示す。あるいは各パラメータの重み係数を変えることで危険程度のパラメータ特性を決めることもできる。
【００６９】
続いて、前方車危険程度算出ステップＳ３３で、先行車１０２に対する前方車１０３の危険程度ＤＤ２（ｎ）を次式より求める。
【００７０】
ＤＤ２（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ×ＤＤ２（ｎ−１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
一方、ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定ステップＳ５１でドライバがフットブレーキ操作を行っているかどうかを判定する。危険程度が高い場合にブレーキ操作を行っているればドライバは回避行動をとっていると判断できる。
【００７１】
次に、自車減速程度算出ステップＳ５２で、自車の減速度を算出する。上記ブレーキ操作、あるいは他の減速手段などにより危険程度が高い場合にドライバがどの程度減速しているかの危険回避行動量を算出する。自車減速度の程度Ａｖｄｅｃ（ｎ）は次式により算出する。
【００７２】
Ａｖｄｅｃ（ｎ）＝（Ｖｐ（ｎ）−Ｖｐ（ｎ−１））／τ・・・・・・（８）
Ｖｐ（ｎ）：現時刻での自車速度
Ｖｐ（ｎ−１）：前回時刻での自車速度
τ：時間
また、衝突回避行動量を次式によって求める。
【００７３】
ＡＡｄｅｇ（ｎ）＝ｋａｂｒｋ×Ａｂｒｋ＋ｋｖｄｅｃ×Ａｖｄｅｃ・（９）
ＡＡｄｅｇ（ｎ）：現時点での衝突回避行動量
ｋａｂｒｋ：重み係数
Ａｂｒｋ：ブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号
ｋｖｄｅｃ：重み係数
Ａｖｄｅｃ：減速度の程度
先行車総合危険程度算出ステップＳ３４で、ステップＳ３２、Ｓ３３で算出した先行車及び前方車危険程度とステップＳ５１、Ｓ５２で求めた危険回避行動量に基づいて、自車に対する先行車の総合的な危険程度ＤＤ１２（ｎ）を次式により算出する。
【００７４】
ＤＤ１２（ｎ）＝ｋｄｄ１×ＤＤ１（ｎ）＋ｋｄｄ２×ＤＤ２（ｎ）＋ｋｄｄ
１２×ＤＤ１２（ｎ−１）＋ｋａａ×ＡＡｄｅｇ・・・・・・・・・（１０）
ｋｄｄ１＞ｋｄｄ２とする。
【００７５】
ｋｄｄ１：重み係数
ｋｄｄ２：重み係数
ｋｄｄ１２：重み係数
ｋａａ：重み係数
図３に示すステップＳ３に戻り、先行車総合危険程度ＤＤ１２（ｎ）に基づいてアラームによりドライバに警告するかどうかを下式により決める。
【００７６】
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
式１１を満たす場合にアラームによりドライバに警告する。また、先行車総合危険程度ＤＤ１２（ｎ）の段階により警報レベルを分類してドライバに段階的に注意、警告することで、より適切な危険警報をドライバに提供することができる。例えば３段階に分類すると次式のような判定パターンが考えられる。
【００７７】
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ１
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ２
ＤＤ１２（ｎ）＞ＷＡＲＮｔｈ３
ＷＡＲＮｔｈ１＞ＷＡＲＮｔｈ２＞ＷＡＲＮｔｈ３とする
以上本発明の実施の形態について説明したように、本実施の形態の車両用レーダ装置は、先行車を警報対象とするだけでなく先行車のさらに前方車をも監視することで道路交通状況に対して柔軟に対応することができる。
【００７８】
高速道路などで自車線上を連続して走行しているような場合（プラトーン走行）では１台の急減速で玉突き事故などが起きている。これは各車両が安全車間距離を維持していないことや安全車間距離を維持していつつも突発的な急減速に各車両が対処できないことも大きな理由と考えられる。このような状況では、先行車を警報対象とするだけでなく先行車のさらに前方車をも監視することで、先行車への追突危険性をいち早く検知できるため、より安全度の高いシステムを構成することができる。
【００７９】
また、従来の車両用レーダ装置に比べて高い商品性を得ることができる。
【００８０】
自動車両制御システム（ＡＣＣ）などのアプリケーションにおいて制御対象の車両の急減速等いち早く検知して車間距離に余裕分を付加するなどの安全措置を取ることができるため高性能で安定したＡＣＣを提供することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法は、送信信号のターゲットからの反射波を受信して送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、複数のターゲットの中から先行車及び前方車を捕捉識別し、先行車の自車に対する危険程度及び上記前方車の先行車に対する危険程度から総合的に先行車の自車に対する危険程度を段階的に求めてドライバに警告を発する先行車警報手段とを備え、先行車を警報対象とするだけでなく先行車のさらに前方車をも監視することで、先行車への追突危険性をいち早く検知できるため、より安全度の高いシステムを構成することができるという効果がある。
【００８２】
また、従来の車両用レーダ装置及びその危険程度警報方法に比べて高い商品性を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用レーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の危険警報部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の車両用レーダ装置における先行車警報部における全体動作である危険程度警報方法を示すフローチャートである。
【図４】図３のターゲット認識処理ステップ及びヨーレートセンサ処理ステップの各処理フローを示すフローチャートである。
【図５】図３の危険警報処理ステップ及び衝突回避行動処理ステップの各処理フローを示すフローチャートである。
【図６】直線路及びカーブ路での先行車認識の様子をそれぞれ示す説明図である。
【図７】直線路での先行車と前方車検知特性の一例を示す説明図である。
【図８】危険程度ＤＤ１（ｎ）算出のパラメータ設定例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ レーダヘッド
２ ＬＰＦ
３ 増幅器
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ターゲット処理部
６ ヨーレートセンサ
７ 半径推定器
８ 自車軌跡推定器
９ 危険警報部
１０ 先行車警報部
５１ 周波数解析処理器
５２ ターゲット検出器
５３ 先行車認識器
５４ 前方車認識器
９１ 先行車危険警報判定器
９２ 前方車危険警報判定器
９３ 先行車危険程度判定器
９４ アラーム機器
９５ ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器
９６ 自車減速程度判定器
９７ 衝突回避行動量判定器
１０１ 自車
１０２ 先行車
１０３ 前方車
Claims (5)
- 電波信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及び前記ターゲットとの相対速度を検出して前記ターゲットの前記自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置において、
ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷ信号である前記電波信号を送信信号として送信し前記ターゲットからの反射波を受信して前記送信信号とミキシングを行いビート信号を出力するレーダヘッドと、
前記ビート信号の高周波成分を除去しローパスビート信号を出力するローパスフィルタと、
前記ローパスビート信号を増幅し増幅ビート信号を出力する増幅器と、
前記増幅ビート信号をアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換したディジタルビート信号の情報処理を行い複数の前記ターゲットの中から前記自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する前記先行車に最も近い前記自車線上の車両である前方車を捕捉識別し、前記先行車の前記自車に対する危険程度及び前記前方車の前記先行車に対する危険程度から前記先行車の前記自車に対する前記危険程度を段階的に求めて前記ドライバに前記警告を発する先行車警報部と、
カーブ路における自車の角速度を測定し角速度値を出力するヨーレートセンサと、
を備え、
前記先行車警報部が、
前記増幅ビート信号をＡ／Ｄ変換し一定時間でサンプリングされた前記増幅ビート信号の離散値データである前記ディジタルビート信号を出力するＡ／Ｄ変換器と、
前記ディジタルビート信号を処理し前記自車に対する前記先行車の距離と相対速度及び前記先行車と前記前方車の認識情報を含むターゲット情報を出力するターゲット処理部と、
前記ヨーレートセンサから得た前記角速度値から道路半径を算出する半径推定器と、
前記道路半径に基づいて前記自車の走行する軌跡である自車軌跡を算出する自車軌跡推定器と、
前記ターゲット情報に基づき前記ターゲットから前記自車に対する危険度が高いかどうかを判別する危険警報部と、
を備え、
前記危険警報部が、
前記ターゲット情報に基づいて、前記先行車と前記自車との余裕車間時間を示す余裕車間時間情報を参照して前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号を出力する先行車危険警報判定器と、
前記ターゲット情報に基づいて、前記余裕車間時間情報を参照して前記先行車に対する前記前方車の危険程度を算出し前方車危険度判定信号を出力する前方車危険警報判定器と、
を備え、
前記余裕車間時間情報を参照して算出される危険程度は、
前記余裕車間時間情報の値を予め定められる基準値と比較することにより算出され、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より小さい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以上の値とし、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より大きい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以下の値とする
ことを特徴とする車両用レーダ装置。 - 前記余裕車間時間情報は、
前記先行車と前記自車との実際の車間時間から最小車間時間を減算して導かれる
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用レーダ装置。 - 前記危険警報部が、
前記自車のドライバがブレーキ操作を行っているかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ検知により判定し判定結果のブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号を出力するブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定器と、
前記自車のブレーキ操作を含んだ減速手段による減速により、どの程度減速しているかを判定し判定結果である自車減速程度判定信号を出力する自車減速程度判定器と、
前記ブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号と前記自車減速程度判定信号とに基づいた、重み付け平均演算処理によって、前記自車が衝突回避をどの程度行っているかを判定し衝突回避行動量判定信号を出力する衝突回避行動量判定器と、
前記先行車危険度判定信号と前記前方車危険度判定信号及び前記衝突回避行動量判定信号に基づいて前記先行車に対する自車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号を出力する先行車危険程度判定器と、
前記先行車危険程度判定信号に基づいて段階的に警報音などによりドライバに警告するアラーム機器と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用レーダ装置。 - 前記自車に対する前記先行車の危険程度を示す危険程度ＤＤ１（ｎ）は、式（Ａ）によって導かれ、
前記先行車に対する前記前方車の危険程度を示す危険程度ＤＤ２（ｎ）は、式（Ｂ）によって導かれ、
前記自車が衝突回避をどの程度行っているかを示す衝突回避行動量ＡＡｄｅｇ（ｎ）は、式（Ｃ）によって導かれ、
前記自車に対する前記先行車の危険程度を示す危険程度ＤＤ１２（ｎ）は、式（Ｄ）によって導かれ、
式（Ａ）は、
ＤＤ１（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ１（ｎ−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ａ）
ＤＴｄｉｆｆ：余裕車間時間による危険程度、
ｋｄｖｒ：重み付け係数、
Ｄｖｒ：相対速度による危険の可能性、
ｋｄａｒ：重み付け係数、
Ｄａｒ：相対加速度による危険の可能性、
ｋｄｄ：重み付け係数、
であり、
式（Ｂ）は、
ＤＤ２（ｎ）＝ＤＴｄｉｆｆ＋ｋｄｖｒ×Ｄｖｒ＋ｋｄａｒ×Ｄａｒ＋ｋｄｄ
×ＤＤ２（ｎ−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｂ）
であり、
式（Ｃ）は、
ＡＡｄｅｇ（ｎ）＝ｋａｂｒｋ×Ａｂｒｋ＋ｋｖｄｅｃ×Ａｖｄｅｃ ・・・（Ｃ）
ＡＡｄｅｇ（ｎ）：現時点での衝突回避行動量、
ｋａｂｒｋ：重み係数、
Ａｂｒｋ：ブレーキＯＮ／ＯＦＦ信号、
ｋｖｄｅｃ：重み係数、
Ａｖｄｅｃ：減速度の程度、
であり、
式（Ｄ）は、
ＤＤ１２（ｎ）＝ｋｄｄ１×ＤＤ１（ｎ）＋ｋｄｄ２×ＤＤ２（ｎ）＋ｋｄｄ１２
×ＤＤ１２（ｎ−１）＋ｋａａ×ＡＡｄｅｇ ・・・・・・・（Ｄ）
ただし、ｋｄｄ１＞ｋｄｄ２とし、
ｋｄｄ１：重み係数、
ｋｄｄ２：重み係数、
ｋｄｄ１２：重み係数、
ｋａａ：重み係数
であり、
前記各式における該ｎの値は、繰り返し行われる処理の回数を示す
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用レーダ装置。 - ミリ波帯の連続波に三角波の周波数変調を行ったＦＭＣＷ信号を用いて自車と障害物であるターゲットとの距離及び前記ターゲットとの相対速度を検出して前記ターゲットの前記自車への危険程度を求めドライバに警告を発する車両用レーダ装置の危険程度警報方法において、
前記ＦＭＣＷ信号である送信信号と受信した前記ターゲットからの反射波である受信信号とをミキシングして生成したビート信号をＡ／Ｄ変換して生成した前記三角波の上り区間と下り区間（以下上下区間）に相当するディジタルビート信号を周波数解析して前記上下区間のスペクトルを求め、
前記上下区間のスペクトルの全ピークの対応するピーク同士をペアリングした各ピークペアの距離と相対速度を求め、
後述のヨーレートセンサ処理ステップで算出した自車軌跡を併せて用いて、自車線上のターゲットを選択し、
この自車線上の複数の前記ターゲットの中から前記自車に最も近い自車線上の車両である先行車及びこの先行車の前方に位置する前記先行車に最も近い前記自車線上の車両である前方車をそれぞれ認識し、対応する前記自車に対する前記先行車の距離と相対速度及び前記先行車と前記前方車の認識情報を含むターゲット情報を出力するターゲット認識処理ステップと、
ヨーレートセンサから出力される角速度に基づいて、前記自車の速度情報と共に道路半径を算出し、この道路半径から現時刻以降走行する道路軌跡である自車軌跡を算出し、この自車軌跡を前記ターゲット認識処理ステップに供給するヨーレートセンサ処理ステップと、
前記自車のブレーキが操作されたかどうかをブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号にて判定し、このブレーキＯＮ／ＯＦＦ判定信号によるブレーキＯＮ／ＯＦＦを含む減速手段による減速程度の判定結果である自車減速程度判定信号とにより前記自車が衝突回避をどの程度行っているかの衝突回避行動量を算出し衝突回避行動量判定信号を出力して、後述の危険判別処理ステップに供給する衝突回避行動処理ステップと、
前記ターゲット情報に基づいて、前記先行車と前記自車との余裕車間時間を示す余裕車間時間情報を参照して前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険度判定信号を生成し、
前記ターゲット情報に基づいて、前記余裕車間時間情報を参照して前記先行車に対する前記前方車の危険程度を算出し前方車危険度判定信号を生成し、
前記先行車危険度判定信号と前記前方車危険度判定信号及び前記衝突回避行動処理ステップで算出した衝突回避行動量判定信号から前記自車に対する前記先行車の危険程度を算出し先行車危険程度判定信号を生成する危険判別処理ステップと、
を有し、
前記余裕車間時間情報を参照して算出される危険程度は、
前記余裕車間時間情報の値を予め定められる基準値と比較することにより算出され、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より小さい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以上の値とし、前記余裕車間時間情報の値が前記基準値より大きい場合には、前記危険程度の値を前記基準値における危険程度の値以下の値とする
ことを特徴とする車両用レーダ装置の危険程度警報方法。
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