JP4899352B2

JP4899352B2 - 車載レーダ装置

Info

Publication number: JP4899352B2
Application number: JP2005182261A
Authority: JP
Inventors: 誠司橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: JP2007003290A

Description

本発明は、車載レーダ装置に係り、特に、車両に搭載されて先行車等を検出し車間距離や相対速度を検出する車載レーダ装置に関する。

車両に搭載されて先行車等を検出し車間距離や相対速度を検出する車載レーダ装置として、単一のパルス状電波を発射し、物体で反射された反射波を受信するまでの時間差から目標物体までの距離を求めるモノパルスレーダ等のパルスレーダ装置が開発されている。モノパルスレーダは連続波（ＣＷ）レーダに比して構成が簡単でコストが低く、また、消費電力も少ないため、車載レーダ装置として好適である。

例えば、特許文献１には、目標物体との相対速度と相対距離によりＦＭ変調波の変調周期を変化させる車載用レーダ装置が記載されている。

また、特許文献２には、送信パルスのパルス幅と、送信パルスの送出タイミングを決定する送信トリガ周期を可変可能としているパルスレーダ送受信機が記載されている。
特許第３３９８７４５号公報特開平９−２０３７７８号公報

パルスレーダ装置は、探査距離を長くして長距離にある目標物体を検出しようとすると分解能が悪くなり、分解能を高めると探査距離が短くなるという性質がある。このモノパルスレーダ装置を衝突防止等の車両制御に応用する場合、近距離から遠距離まで探査する必要があるが、遠距離探査では高分解能である必要はなく、近距離探査で高分解能が要求される。このため、従来は、遠距離探査を行うパルスレーダ装置と、近距離探査を行うパルスレーダ装置を別々に搭載しており、装置が大型化しコストが高くなるという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、遠距離探査を行うことができると共に近距離探査を高分解能で行うことができる車載レーダ装置を提供することを目的とする。

本発明の車載レーダ装置は、車両に搭載され、パルス状の電波を発射し物体で反射された電波を受信して前記物体を検知する車載レーダ装置において、
時間幅の異なる複数のパルスのプロファイルを発生するパルス波形発生手段と、
画像センサで撮影した画像を処理して得られる、どの程度の距離で物体を検知したかを大まかに判定したセンシング情報に応じた時間幅のパルスのプロファイルの発生を前記パルス波形発生手段に指示する時間幅指示手段を有し、
前記パルス波形発生手段で発生したパルスのプロファイルで高周波を変調した被変調波の電波を発射し、
前記時間幅指示手段は、前記センシング情報から近距離で物体が検知された車両環境で小さな時間幅のパルスのプロファイルを発生し、前記センシング情報から近距離で物体が検知されない車両環境で車速が速いほど大きな時間幅のパルスのプロファイルを発生することにより、
遠距離探査を行うことができると共に近距離探査を高分解能で行うことができる。

本発明によれば、遠距離探査を行うことができると共に近距離探査を高分解能で行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の車載レーダ装置の一実施形態のシステム構成図を示す。この車載レーダ装置はモノパルスレーダである。同図中、パルス波形発生器１０には端子１２から車速センサからの車速信号、画像センサからのセンシング情報が供給されている。パルス波形発生器１０は上記車速信号とセンシング情報に応じて時間幅を可変し、各時間幅のパルスのプロファイルを発生してミキサ１４に供給する。

ミキサ１４には周波数シンセサイザ１６で発生された例えば周波数数１０ＧＨｚの高周波信号が電力分配器１８を介して供給されており、ミキサ１４は高周波信号をパルスのプロファイルで変調してアンテナ２０に供給し、被変調信号はアンテナ２０より車両の前方に放射される。

アンテナ２２は対象物で反射された被変調信号を受信し、この反射受信信号はローノイズアンプ（ＬＮＡ）２４で増幅されてミキサ２６に供給される。ミキサ２６には周波数シンセサイザ１６で発生された高周波信号が電力分配器１８を介して供給されており、ミキサ２６は反射受信信号を高周波信号により復調して信号処理回路２８に供給する。

信号処理回路２８は、復調された反射受信信号とパルス波形発生器１０から供給されるパルスのプロファイルとの相関を取って、発射されたパルスが物体で反射され受信されるまでの時間差を求め、この時間差から物体までの距離を求める。更に、この距離を時間微分することで物体の相対速度を求める。

図２に、パルス波形発生器１０が発生するパルスのプロファイルを示す。同図中、実線で示すプロファイルＰ１の時間幅Ｔ１は小さく、実線で示すプロファイルＰ２の時間幅Ｔ２は大きくされている。なお、時間幅Ｔ１，Ｔ２はそれぞれのパルスのピークから３ｄＢ下がったポイントの時間幅である。

ここで、パルスの時間幅Ｔとパルスの周波数帯域幅Ｂとの関係は、図３に実線で示すように、時間幅Ｔが短いほど周波数帯域幅Ｂは広くなる。ここで、パルスレーダでは周波数帯域幅Ｂが広くなれば分解能は高くなり、周波数帯域幅Ｂが狭くなれば分解能は低くなる。また、周波数帯域幅Ｂが広くなれば探索距離は短くなり、周波数帯域幅Ｂが狭くなれば探索距離は長くなる。

＜第１実施形態＞
図４は、パルス波形発生器１０が実行する時間幅可変処理の第１実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１で端子１２から供給される車速信号を取り込む。次に、ステップＳ２で車速Ｓを用いて図５に実線で示すマップを参照し時間幅Ｔを得る。図５に実線で示すマップには車速Ｓに比例した時間幅Ｔが設定されている。

この後、ステップＳ３で上記マップから得た時間幅を持つプロファイルのパルスを発生する。なお、車速Ｓを時間幅Ｔに変換することなく、車速Ｓに対応するプロファイルのパルスを用意しておき、車速Ｓから直接プロファイルを選択して発生する構成としても良い。

ここで、通常、車速Ｓが速くなるほど先行車との距離は大きくなるため、車速Ｓが速くなるほどパルスの時間幅を大きくし、周波数帯域幅Ｂを狭くして分解能は低くなるものの探索距離を長くしている。これによって、車速Ｓが速くなるほど遠距離の先行車の探索を可能としている。

逆に、車速Ｓが遅くなるほどパルスの時間幅を小さくし、周波数帯域幅Ｂを広くして探索距離は短くなるものの分解能を高くしている。これによって、車速Ｓが遅くなるほど近距離の先行車を高分解能で探索し、正確な距離を知ることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、パルス波形発生器１０が実行する時間幅可変処理の第２実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１１で端子１２から供給されるセンシング情報を取り込む。

次に、ステップＳ１２でセンシング情報が例えば数１０ｍ以内の近距離で物体を検知していることを示しているか否かを判別し、近距離で物体検知があればステップＳ１３に進み、近距離で物体検知がなければステップＳ１４に進む。

なお、画像センサでは撮影した画像を処理することで、どの程度の距離で物体を検知したかを大まかに判定してセンシング情報として出力している。ところで、画像センサがステレオカメラ構成である場合には、検知した物体までの距離を正確に知ることができることはもちろんである。

ステップＳ１３では、パルスの時間幅を近距離用の小さな値に設定し、周波数帯域幅Ｂを広くして探索距離を近距離（数１０ｍ未満）とし分解能を高くする。ステップＳ１４では、パルスの時間幅を遠距離用の大きな値に設定し、周波数帯域幅Ｂを狭くして探索距離を遠距離（数１０ｍ以上）とし分解能を低くする。この後、ステップＳ１５で設定した時間幅を持つプロファイルのパルスを発生する。

これによって、近距離で物体検知を示すセンシング情報があれば、近距離の先行車を高分解能で探索し、正確な距離を知ることができる。

＜第３実施形態＞
図７は、パルス波形発生器１０が実行する時間幅可変処理の第３実施形態のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ２１で端子１２から供給されるセンシング情報を取り込む。

次に、ステップＳ２２でセンシング情報が例えば数１０ｍ以内の近距離で物体を検知していることを示しているか否かを判別し、近距離で物体検知があればステップＳ２３に進み、近距離で物体検知がなければステップＳ２４に進む。

ステップＳ２３では、パルスの時間幅を近距離用の小さな値に設定し、周波数帯域幅Ｂを広くして探索距離を近距離（数１０ｍ未満）とし分解能を高くする。

ステップＳ２４では端子１２から供給される車速信号を取り込む。次に、ステップＳ２５で車速Ｓを用いて図５に実線で示すマップを参照し時間幅Ｔを得る。

この後、ステップＳ２６で設定された時間幅又はマップから得た時間幅を持つプロファイルのパルスを発生する。

これによって、近距離で物体検知を示すセンシング情報があれば、近距離の先行車を高分解能で探索し、正確な距離を知ることができる。更に、近距離で物体検知を示すセンシング情報がなければ、車速Ｓが速くなるほど分解能は低くなるものの遠距離の先行車の探索を可能としている。

なお、パルス波形発生器１０が請求項記載のパルス波形発生手段に相当し、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ１３〜Ｓ１５，Ｓ２３，Ｓ２５，Ｓ２６が時間幅指示手段に相当する。

本発明の車載レーダ装置の一実施形態のシステム構成図である。パルス波形発生器が発生するパルスのプロファイルを示す図である。パルスの時間幅Ｔとパルスの周波数帯域幅Ｂとの関係を示す図である。パルス波形発生器が実行する時間幅可変処理の第１実施形態のフローチャートである。車速Ｓと時間幅Ｔのマップを示す図である。パルス波形発生器が実行する時間幅可変処理の第２実施形態のフローチャートである。パルス波形発生器が実行する時間幅可変処理の第３実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１０パルス波形発生器
１２端子
１４ミキサ
１６周波数シンセサイザ
１８電力分配器
２０，２２アンテナ
２４ローノイズアンプ
２６ミキサ
２８信号処理回路

Claims

車両に搭載され、パルス状の電波を発射し物体で反射された電波を受信して前記物体を検知する車載レーダ装置において、
時間幅の異なる複数のパルスのプロファイルを発生するパルス波形発生手段と、
画像センサで撮影した画像を処理して得られる、どの程度の距離で物体を検知したかを大まかに判定したセンシング情報に応じた時間幅のパルスのプロファイルの発生を前記パルス波形発生手段に指示する時間幅指示手段を有し、
前記パルス波形発生手段で発生したパルスのプロファイルで高周波を変調した被変調波の電波を発射し、
前記時間幅指示手段は、前記センシング情報から近距離で物体が検知された車両環境で小さな時間幅のパルスのプロファイルを発生し、前記センシング情報から近距離で物体が検知されない車両環境で車速が速いほど大きな時間幅のパルスのプロファイルを発生することを特徴とする車載レーダ装置。
請求項１記載の車載レーダ装置において、
前記画像センサは、ステレオカメラ構成であることを特徴とする車載レーダ装置。