JP4923439B2 - レーダ干渉抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、同時使用される複数のレーダ間の干渉を抑制するレーダ干渉抑制方法に関する。

従来より、レーダ波を送信し、その反射波を受信することで、レーダ波を反射したターゲット（障害物や先行車両等）を検出する車載レーダ装置が知られている。
ところで、このような車載レーダ装置は、今後、１台の車両に複数の搭載されることが予想される。その場合、レーダ同士の干渉によってレーダの検出性能が低下してしまう可能性があるため、これを防止する必要がある。

具体的には、図５（ａ）に示すように、車両の前方と後方とにそれぞれレーダを設置した場合、先行車両Ｍ１の後方レーダＲｒと後続車両Ｍ２の前方レーダＲｆとが干渉を起こす可能性がある。また、図５（ｂ）に示すように、同一車両Ｍに検出範囲が隣接する複数のレーダＲａ，Ｒｂを設置した場合、障害物の位置によっては、その反射波が送信元（図ではＲｂ）とは異なるレーダ（図ではＲａ）にて受信されることにより干渉を起こす可能性がある。

これに対して、他のレーダとの干渉を検出する干渉検出手段と、この干渉検出手段にて干渉が検出された場合に、干渉の発生を抑制するための干渉対策を施す干渉対策手段とを備えた装置が知られている。

この装置では、干渉対策手段が施す干渉対策として、具体的には、レーダ波の中心周波数，変調方法，走査幅，走査方向，走査周期，走査タイミングのいずれかを変更することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１７０１８３号公報

しかし、上記従来装置では、通常の処理以外に干渉対策のための余分な処理や、その処理を実現するための新たな構成が必要となり、装置が複雑になるという問題があった。
なお、図５（ｂ）に示したように、干渉対策をすべきレーダが同一車両に搭載されたレーダ同士の干渉については、両レーダを同期動作させれば、干渉を防止することが可能であるが、図５（ａ）に示したように、車両の前方と後方とにレーダ波を送信する場合、先行車両Ｍ１と後続車両Ｍ２とでレーダを同期動作させることが困難であり、そのような対策を適用することができない。

そして、先行車両Ｍ１の後方レーダＲｒと、後続車両Ｍ２の前方レーダＲｆとが、ほぼ同じ周期で動作している場合、その動作タイミングが偶然一致してしまうと、図６（ａ）に示すように、連続して干渉が発生してしまうことになる。また、レーダＲｒ，Ｒｆ間で周期が異なっていている場合でも、動作周期と動作タイミングによっては、図６（ｂ）に示すように、２回以上連続して干渉が発生する場合があり、このように連続して干渉が発生すると、検出精度が大幅に低下してしまうという問題があった。なお、図６では、レーダＲｒ，Ｒｆのうち、いずれか一方をＲ１，他方をＲ２で示している。

本発明は、上記問題点を解決するために、レーダ間の干渉を簡易に抑制できるレーダ干渉抑制方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、レーダ干渉抑制方法であって、干渉を抑制すべき一対のレーダＲｉ（ｉ＝１，２）の動作周期Ｔｉおよび動作時間Ｘｉ（＜Ｔｉ）を、Ｋを正整数、Ｔ１＞Ｔ２であるものとして、次の関係式
Ｋ・Ｔ２＋Ｘ２＋Ｘ１≦Ｔ１≦（Ｋ＋１）・Ｔ２−Ｘ２−Ｘ１
を満たすように設定することを特徴とする。

ここで、図４は、上記関係式を満たすように設定された一対のレーダＲ１，Ｒ２の動作タイミングを示すものであり、（ａ）はＫ＝１の場合、（ｂ）はＫ＝２の場合を示す。また、図４（ａ）（ｂ）のそれぞれにおいて、上側の図は動作周期Ｔ１が下限のとき、下側の図は動作周期Ｔ１が上限の時を表す。

なお、上記関係式は、図４（ａ）の上側の図から導かれる（１）式、下側の図から導かれる（２）式、図４（ｂ）の上側の図から導かれる（３）式、下側の図から導かれる（４）式に基づいて、（１）（２）式を組み合わせることで得られる関係式（上記関係式でＫ＝１としたもの）と、（３）（４）式を組み合わせることで得られる関係式（上記関係式でＫ＝２としたもの）とを一般化したものである。

Ｔ２＋Ｘ２≦Ｔ１−Ｘ１ （１）
Ｔ１＋Ｘ１≦２・Ｔ２−Ｘ２ （２）
２・Ｔ２＋Ｘ２≦Ｔ１−Ｘ１ （３）
Ｔ１＋Ｘ１≦３・Ｔ２−Ｘ２ （４）
このように本発明のレーダ干渉抑制方法では、上記関係式を満たすように動作周期Ｔｉや動作時間Ｘｉが設定されていることにより、いずれのレーダＲ１，Ｒ２においても、連続して干渉が発生することを確実に防止できる。

つまり、干渉は全く発生しないことが望ましいが、連続して発生しさえしなければ、履歴データに基づいて、干渉によって失われたデータを予測（補間）することができるため、検出精度を大幅に低下させてしまうことがないのである。

また、この場合、干渉の発生を検出した時に、従来から行われている補間処理を行うだけでよく、従来装置のような、特別な干渉対策を施す必要がないため、装置を簡易なものとすることができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態の車載レーダシステム１の構成を示したブロック図、図１（ｂ）は、個々のレーダの配置を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態の車載レーダシステム１は、車両Ｍの前面に設置され車両前方の所定検出範囲内に位置するターゲット（先行車両や障害物など）を検出する前方レーダ１０と、車両Ｍの後面に設置され車両後方の所定検出範囲内に位置するターゲット（後続車両や障害物など）を検出する後方レーダ１２とを備えている。

また、車載レーダシステム１は、車間制御電子制御装置（以下「車間制御ＥＣＵ」と称す。）２０、後方監視電子制御装置（以下「後方監視ＥＣＵ」と称す。）２２、エンジン電子制御装置（以下「エンジンＥＣＵ」と称す。）２４、ブレーキ電子制御装置（以下「ブレーキＥＣＵ」と称す。）２６を備え、これらはＬＡＮ通信バスを介して互いに接続されている。また、各ＥＣＵ２０，２２，２４，２６は、いずれも周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して通信を行うためのバスコントローラを備えている。尚、本実施形態では、ＬＡＮ通信バスを介して行うＥＣＵ間のデータ通信は、車載ネットワークで一般的に利用されているＣＡＮ（ドイツ、Robert Bosch 社が提案した「Controller Area Network」）プロトコルを用いている。

ブレーキＥＣＵ２６は、ステアリングセンサ、ヨーレートセンサからの検出情報（操舵角，ヨーレート）に加え、Ｍ／Ｃ圧センサからの情報に基づいて判断したブレーキペダル状態を、ＬＡＮ通信バスを介して車間制御ＥＣＵ２０に送信すると共に、その判断したブレーキペダル状態に従って、ブレーキ力を制御するためにブレーキ油圧回路に備えられた増圧制御弁・減圧制御弁を開閉するブレーキアクチュエータを制御するように構成されている。

エンジンＥＣＵ２４は、車速センサ、スロットル開度センサ、アクセルペダル開度センサからの検出情報（車速，エンジン制御状態、アクセル操作状態）を車間制御ＥＣＵ２０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ２０からは目標加速度、フューエルカット要求、ダイアグ情報等を受信し、これら受信した情報から特定される運転状態に応じて、内燃機関（ここでは、ガソリンエンジン）のスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ等に対して駆動命令を出力するように構成されている。

車間制御ＥＣＵ２０には、前方レーダ１０が接続されている他、図示しない警報ブザー、クルーズコントロールスイッチ、目標車間設定スイッチが少なくとも接続されている。そして、車間制御ＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ２４から現車速やエンジン制御状態、ブレーキＥＣＵ２６からは操舵角、ヨーレート、ブレーキ制御などの制御状態等を受信する。これと共に、前方レーダ１０から受信するターゲット情報（後述する）に基づいて車間距離制御すべき先行車両を決定し、クルーズコントロールスイッチや目標車間設定スイッチからの検出信号に基づき、先行車両との車間距離を適切に調節するための制御指令値として、エンジンＥＣＵ２４には目標加速度、フューエルカット要求、ダイアグ情報等を送信し、ブレーキＥＣＵ２６には、目標加速度、ブレーキ要求等を送信する。また、車間制御ＥＣＵ２０は、警報発生の判定を行い、警報が必要な場合には警報ブザーを鳴動させるように構成されている。

後方監視ＥＣＵ２２には、後方レーダ１２が接続されている他、図示しない警報ブザーが少なくとも接続されている。そして、後方監視ＥＣＵ２２は、後方レーダ１２から受信したターゲット情報に基づいて警報ブザーを鳴動させ、必要な場合にはエアバックを作動させたり、シートベルトを引き上げる要求などを送信するように構成されている。

前方レーダ１０は、いわゆるＦＭＣＷレーダとして構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信すると共に、送信信号の一部からなるローカル信号とターゲットからの反射波に基づく受信信号とを混合することでビート信号を生成する送受信回路と、送受信回路の動作を制御し、送受信回路にて生成されるビート信号をサンプリングすることで得られるサンプリングデータに基づいてターゲットを認識し、その認識したターゲットとの相対速度や距離を少なくとも含んだターゲット情報を生成する信号処理部とからなり、信号処理部にて生成されたターゲット情報を車間制御ＥＣＵ２０に送信するように構成されている。

後方レーダ１２は、前方レーダ１０と同様に送受信回路及び信号処理部からなり、信号処理部にて生成されたターゲット情報を後方監視ＥＣＵ２２に送信するように構成されている。

ここで、前方レーダ１０及び後方レーダ１２の信号処理部が実行する処理を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。なお、いずれの処理も同じであるため、前方レーダ１０をレーダＲ１、後方レーダ１２をレーダＲ２とし、レーダＲｉ（ｉ＝１，２）の動作周期をＴｉ、動作時間をＸｉで表すものとして説明する。

本処理が起動すると、まず、レーダＲｉの動作タイミング（動作周期Ｔｉ）であるか否かを判断し（Ｓ１１０）、動作タイミングでなければ、同ステップを繰り返すことで待機し、動作タイミングであれば、送受信回路を起動して、レーダ波の送受信処理を実行する（Ｓ１２０）。

その後、送受信処理を開始してからの経過時間が、動作時間Ｘｉに達したか否かを判断し（Ｓ１３０）、経過時間が動作時間Ｘｉに達していなければ、同ステップを繰り返すことで待機し、経過時間が動作時間Ｘｉに達していれば、送受信回路を停止して、レーダ波の送受信処理を終了する（Ｓ１４０）。

送受信処理によって得られたサンプリングデータに基づき、干渉の有無を判断し（Ｓ１５０）、干渉がなと判断された場合には、そのサンプリングデータを用いた信号処理を実行して、その処理結果に基づいてターゲットの検出、ターゲット情報の算出を行う（Ｓ１６０）。一方、干渉があると判断された場合には、今回の送受信処理で得られたサンプリングデータを破棄し、前回の動作時までに得られたターゲット情報の履歴に基づいて、ターゲット情報の現在値を予測し、その予測値を今回のターゲット情報とする（Ｓ１７０）。なお、動作周期Ｔｉが十分に短い時には、前回のターゲット情報をそのまま今回のターゲット情報とするようにしてもよい。

最後に、Ｓ１６０又はＳ１７０で算出されたターゲット情報を、レーダＲ１であれば車間制御ＥＣＵ２０、レーダＲ２であれば後方監視ＥＣＵ２２に送信すると共に、履歴データとしてメモリに記憶して（Ｓ１８０）、Ｓ１１０に戻る。

つまり、レーダＲｉでは、動作周期Ｔｉ毎に、動作時間Ｘｉだけ送受信回路を動作させてレーダ波を送受信し、それ以外の期間では、レーダ波を送出しないようにされている。
そして、前方レーダ１０（レーダＲ１）及び後方レーダ１２（レーダＲ２）の動作周期Ｔ１，Ｔ２及び動作時間Ｘ１，Ｘ２は、次の関係式（５）〜（６）を満たすように設定されている。但し、Ｋは正整数であるものとする。

Ｋ・Ｔ２＋Ｘ２＋Ｘ１≦Ｔ１≦（Ｋ＋１）・Ｔ２−Ｘ２−Ｘ１ （５）
Ｔ１＞Ｔ２＞Ｘ１＋Ｘ２ （６）
このように構成された本実施形態の車載レーダシステム１を搭載した車両同士では、先行車両の後方レーダ１２と、後続車両の前方レーダ１０との間で干渉が発生したとしても、その干渉が２回以上連続して発生することがないため、干渉の発生時には、履歴データに基づくターゲット情報の補間以外に、特別な干渉対策を施さなくても、常に、高い検出精度を維持することができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。

図３（ａ）は、第２実施形態の車載レーダシステム１ａの構成を示したブロック図、図３（ｂ）は、個々のレーダの配置を示す説明図である。
なお、本実施形態の車載レーダシステム１ａでは、第１実施形態の車載レーダシステム１とは、レーダの配置及びシステムを構成する一部のＥＣＵが異なるだけであるため、同じ構成については同一符号を付して説明を省略し、構成が相違する部分を中心に説明する。

図３に示すように、本実施形態の車載レーダシステム１ａは、車両Ｍの前面中央に設置され車両前方の所定検出範囲内に位置するターゲット（先行車両や障害物など）を検出する前方レーダ１０と、車両Ｍの前面右側に設置され、車両Ｍの右斜め前方の比較的近距離に位置するターゲットを検出する右前斜方レーダ１４と、車両Ｍの前面左側に設置され、車両Ｍの左斜め前方の比較的近距離に位置するターゲットを検出する左前斜方レーダ１６とを備えている。

また、車載レーダシステム１ａは、後方監視ＥＣＵ２２の代わりに、斜方監視ＥＣＵ２３を備えている。
この斜方監視ＥＣＵ２３には、右前斜方レーダ１４及び左前斜方レーダ１６が接続されている他、図示しない警報ブザーが少なくＴも接続されている。そして、斜方監視ＥＣＵ２３は、右前斜方レーダ１４及び左前斜方レーダ１６から受信したターゲット情報に基づいて警報ブザーを鳴動させ、必要な場合にはブレーキＥＣＵ２６に対するブレーキ要求等を送信するように構成されている。

右前斜方レーダ１４及び左前斜方レーダ１６は、いずれも前方レーダ１０と同様に送受信回路及び信号処理部からなり、信号処理部にて生成されたターゲット情報を斜方監視ＥＣＵ２３に送信するように構成されている。

なお、右前斜方レーダ１４及び左前斜方レーダ１６は、動作周期，動作時間が同一に設定され、しかも同一のタイミングで動作するように設定されている。
また、前方レーダ１０をレーダＲ１、右前斜方レーダ１４及び左前斜方レーダ１６をレーダＲ２として、レーダＲｉ（ｉ＝１，２）の動作周期をＴｉ、動作時間をＸｉで表すものとして、これらレーダＲ１，Ｒ２の動作周期Ｔ１，Ｔ２及び動作時間Ｘ１，Ｘ２は、第１実施形態にて示した関係式（５）〜（６）を満たすように設定されている。但し、Ｋは正整数であるものとする。

このように構成された本実施形態の車載レーダシステム１ａを搭載した車両では、前方レーダ１０と、右前斜方レーダ１４又は左前斜方レーダ１６との間で干渉が発生したとしても、その干渉が２回以上連続して発生することがないため、干渉の発生時には、履歴データに基づくターゲット情報の補間以外に、特別な干渉対策を施さなくても、常に、高い検出精度を維持することができる。
［他の実施形態］
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、レーダＲ１，Ｒ２をいずれもＦＭＣＷレーダで構成したが、これらのレーダＲ１，Ｒ２は、いずれもＦＭＣＷレーダ以外のレーダであってもよく、また、両レーダＲ１，Ｒ２で、レーダの方式が異なっていてもよい。

また、上記実施形態では、前方レーダ１０をレーダＲ１，後方レーダ１２又は右前斜方レーダ１４と左前斜方レーダ１６をレーダＲ２としたが、逆に、前方レーダ１０をレーダＲ２，後方レーダ１２又は右前斜方レーダ１４と左前斜方レーダ１６をレーダＲ１としてもよい。

第１実施形態の車載レーダシステムの構成を表すブロック図、及び個々のレーダの配置を示す説明図。 信号処理部が実行する処理の内容を示すフローチャート。 第２実施形態の車載レーダシステムの構成を表すブロック図、及び個々のレーダの配置を示す説明図。 本発明における関係式の根拠を説明するためのタイミング図。 レーダ間の干渉が発生する場合を示す説明図。 従来装置の問題点を示すタイミング図。

符号の説明

１，１ａ…車載レーダシステム、１０…前方レーダ、１２…後方レーダ、１４…右前斜方レーダ、１６…左前斜方レーダ、２０…車間制御ＥＣＵ、２２…後方監視ＥＣＵ、２３…斜方監視ＥＣＵ、２４…エンジンＥＣＵ、２６…ブレーキＥＣＵ、Ｍ…車両、Ｒ１，Ｒ２…レーダ。

Claims (1)

1. 干渉を抑制すべき一対のレーダＲｉ（ｉ＝１，２）の動作周期Ｔｉおよび動作時間Ｘｉ（＜Ｔｉ）を、Ｋを正整数、Ｔ１＞Ｔ２であるものとして、次の関係式
   Ｋ・Ｔ２＋Ｘ２＋Ｘ１≦Ｔ１≦（Ｋ＋１）・Ｔ２−Ｘ２−Ｘ１
   を満たすように設定することを特徴とするレーダ干渉抑制方法。

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