JP5424959B2 - 信号処理装置、レーダ装置、車両制御システム、および、信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、送信波と受信波の情報に基づいて、物体を検出する技術に関する。

レーダ装置を用いて物体を検出する場合、送信波から得られる送信信号と、受信波から得られる受信信号とをミキシングして両者の周波数差により検出されるピーク信号から物体の相対距離と相対速度を検出する。ここで、ピーク信号とは一定値以上の信号強度を有する周波数スペクトラムをいう。

また、ＦＭ−ＣＷ方式に基づく物体検出の場合、送信信号と受信信号のそれぞれのアップ区間とダウン区間からピーク信号を抽出して、アップ区間とダウン区間のピーク信号同士を組み合わせて、物体の相対距離と相対速度を検出する。ここで、ピーク信号同士の組み合わせは、レーダ装置を備えた車両の速度、ピーク信号の信号強度、および、角度の情報により決定されて物体データとして車両制御に用いられる。なお、本発明と関連する技術を説明する資料としては特許文献１がある。

特開２００３−１６７０４７号公報

しかしながら、アップ区間のピーク信号とダウン区間のピーク信号の組み合わせを間違えた場合はミスペアリングとなり、誤った物体データに基づいて車両を制御する可能性が生じる。特に時間の経過に伴い物体データの位置が変化しない静止物データを構成するピーク信号が複数存在する領域では、このようなミスペアリングが発生しやすく、ミスペアリングの結果、正常なペアリングがなされていれば存在しない物体に対して車両制御を行うことで、誤った車両制御がなされる可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、移動物データの検知点のペアリングの正誤を確認することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数を示すピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングすることで前記ピーク信号に係る物体の反射点である検知点を検出する物体検出処理を行う信号処理装置であって、前記検知点のうち、時間の経過による位置の変化が伴わない静止物の検知点を構成するピーク信号の位置を自車両の周辺領域に相当するマップにおける複数の領域のいずれかに分類するピーク信号分類手段と、前記検知点のうち、時間の経過により位置が変化する移動物の検知点の位置が、前記マップの前記複数の領域のうちの分類された前記静止物の検知点を構成するピーク信号の数が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合は、当該移動物の検知点を特定検知点として判定する判定手段と、を備える。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の信号処理装置において、前記検知点と前記検知点よりも過去に検出された過去検知点との連続性判定を行う手段、をさらに備え、前記判定手段は、前記連続性判定の結果、前記移動物の検知点の中で少なくとも前記過去検知点との連続性を有さない新規に検出された移動物の検知点を対象に判定を行う。

また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の信号処理装置において、前記マップの前記複数の領域は、前記自車両の進行方向及び前記自車両の左右方向に相当する二方向で前記マップを区分して形成される。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、前記閾値は、前記マップの前記複数の領域のうち前記左右方向に関して前記自車両と一致する領域よりも、前記左右方向に関して前記自車両と異なる領域の方が高いこと、を特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の信号処理装置と、前記送信波を出力し、前記信号処理装置で検出した検知点の情報を用いて構成される物体データを車両が備える装置を制御する車両制御装置に出力する手段と、を備える。

また、請求項６の発明は、車両に搭載される請求項５に記載のレーダ装置と、前記レーダ装置から出力された前記物体データに基づいて前記車両が備える装置を制御する手段と、を備える。

さらに、請求項７の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数を示すピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングすることで前記ピーク信号に係る物体の反射点である検知点を検出する物体検出処理を行う信号処理方法であって、前記検知点のうち、時間の経過による位置の変化が伴わない静止物の検知点を構成するピーク信号の位置を自車両の周辺領域に相当するマップにおける複数の領域のいずれかに分類する工程と、前記検知点のうち、時間の経過により位置が変化する移動物の検知点の位置が、前記マップの前記複数の領域のうちの分類された前記静止物の検知点を構成するピーク信号の数が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合は、当該検知点を移動物の特定検知点として判定する工程と、を備える

請求項１ないし７の発明によれば、検知点のうち時間の経過により位置が変化する移動物の検知点の位置が、マップの複数の領域のうち分類された静止物の検知点を構成するピーク信号の数が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合は、当該移動物の検知点を移動物の特定検知点として判定することにより、検出された移動物の検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。

また、特に請求項２の発明によれば、判定手段は、連続性判定の結果、移動物の検知点の中で少なくとも過去検知点との連続性を有さない新規に検出された移動物の検知点を対象に判定を行うことで、早期に移動物の検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。

また、特に請求項３の発明によれば、マップの前記複数の領域は、自車両の進行方向及び自車両の左右方向に相当する二方向で前記マップを区分して形成されることにより、区分された領域ごとに移動物の検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。

また、特に請求項４の発明によれば、閾値は、前記マップの前記複数の領域のうち前記左右方向に関して前記自車両と一致する領域よりも、左右方向に関して前記自車両と異なる領域の方が高いことにより、自車両と一致する領域および自車両と異なる領域の両方で移動物の検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。

また、請求項５の発明によれば、信号処理装置で検出した検知点の情報を用いて構成される物体データを車両が備える装置を制御する車両制御装置に出力することで、ペアリング処理の正誤を判定する処理で特定された移動物の検知点の情報を用いて構成された物体データを車両制御装置に出力できる。

また、請求項６の発明によれば、レーダ装置から出力された前記物体データに基づいて前記車両が備える装置を制御することにより、ペアリング処理の正誤を判定する処理で特定された移動物の物体データを利用して車両制御を行える。

図１は、車両１の全体図である。 図２は、車両制御システムのブロック図である。 図３は、ＦＭ−ＣＷ信号とビート信号を示す図である。 図４は、物体検出処理のフローチャートである。 図５は、ピーク信号分類処理のフローチャートである。 図６は、検知点検出の具体例を示す図である。 図７は、ピーク信号の検出を示す図である。 図８は、静止物の検知点を構成するピーク信号のマップへの分類を示す図である。 図９は、ペアリング正誤判定処理のフローチャートである。 図１０は、対向車の検知点のマップへの分類を示す図である。

以下では、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜１．構成＞
＜１−１．車両全体図＞
図１は、車両１の全体図である。車両１には本実施形態の車両制御システムであるレーダ装置２と、車両制御部３とが備えられている。レーダ装置２は車両前方のフロント部分に設けられている。レーダ装置２は走査範囲ＲＥの範囲を走査して、車両１と物体との相対距離、および、相対速度を算出するとともに、車両１からみた物体の角度を算出する。なお、レーダ装置２の搭載位置は車両前方のフロント部分に限らず、車両１の後方や側方でもよい。

車両制御部３は、レーダ装置２から出力された物体データに基づいて車両１が備える装置を制御する。車両制御部３による制御の例としては、以下の図２で説明するブレーキ４０やスロットル４１などの装置を制御して、前方の車両に追従して走行する場合のブレーキ制御やアクセル制御、警報機４２を制御して衝突危険性のある場合の警告表示、および、ブレーキ４０を制御して行うブレーキ制御がある。また、衝突時にシートベルトにより乗員を座席に固定して衝撃に備えたり、ヘッドレストを固定して乗員の身体へのダメージを軽減する制御も行う。

＜１−２．システムブロック図＞
図２は車両制御システムのブロック図である。車両制御システム１０は、レーダ装置２と車両制御部３とが電気的に接続して構成されている。また、車両制御システム１０の車両制御部３は、車速センサ３０、ステアリングセンサ３１、および、ヨーレートセンサ３２などの車両１に設けられる各種センサと電気的に接続されている。さらに、車両制御部３はブレーキ４０、スロットル４１、および、警報器４２などの車両１に設けられる各種車両制御部と電気的に接続されている。

レーダ装置２は、信号処理部１１、変調部１２、ＶＣＯＶｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）１３、方向性結合器１４、平面アンテナ１５、ミキサ１６、フィルタ１７、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部１８、モータ駆動部１９、モータ２０、および、エンコーダ２１を備える。なお、平面アンテナ１５は送信アンテナ１５ａ、および、受信アンテナ１５ｂより構成されている。また、以下に述べる実施の形態では、レーダ装置２のアンテナ走査方式をアンテナを所定の方向に駆動させるメカスキャン方式として説明を行なうが、アンテナを駆動させずに物体の方向推定にＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇなどの方式を採用する電子スキャン方式についても本発明は適用できる。

レーダ装置２による車両制御は、信号処理部１１からの信号に基づき、変調部１２が予め定められた周波数帯の変調信号を生成する。この変調信号はＶＣＯ１３により送信信号に変換され、方向性結合器１４を介して送信波として送信アンテナ１５aの平面アンテナ１５から出力される。

平面アンテナ１５から出力された送信波は物体にあたって反射し、反射波として平面アンテナ１５に受信される。この受信された反射波と発振信号は方向性結合器１４を介して、ミキサ１６でミキシングされる。

送信信号とミキシングされた受信信号は、物体からの相対距離や相対速度の情報を含むビート信号であり、フィルタ１７によりフィルタリングされ、レーダ装置２を備えた車両１から物体までの相対距離や相対速度の情報を含む帯域のビート信号が検出される。

フィルタ１７により所定の周波数帯にフィルタリングされたビート信号は、Ａ／Ｄ変換部１８によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、信号処理部１１に入力される。

また、レーダ装置２は平面アンテナ１５を所定の角度範囲で走査させる。平面アンテナ１５の角度は、レーダ装置２を車両１の前方のバンパー部分に備え、前方車両が車両１の真正面に位置している場合に、平面アンテナ１５のアンテナ面が車両１の進行方向と垂直の状態にある場合を０度とする。例えば、平面アンテナ１５は０度の状態から左右にそれぞれ１５度ずつ走査する。この平面アンテナ１５の走査はモータ駆動部１９とモータ２０を用いて行われ、平面アンテナ１５の走査に伴うエンコーダ２１の図示しないスリットの通過数と通過方向の情報を信号処理部１１へ出力する。

信号処理部１１にはレーダ装置２の各部の制御と、車両制御部３とのデータの送受信を行う場合に情報処理を行うＣＰＵ１１ａと、ＣＰＵ１１ａの処理に用いられるプログラムが格納されているメモリ１１ｂとが備えられている。ＣＰＵ１１ａの各種の機能は、このプログラムを実行することで実現される。Ａ／Ｄ変換部１８から出力された信号に基づいて、車両１からの物体の相対距離や相対速度を検出する。また、エンコーダ２１から出力される情報により車両１からの物体の角度を検出する。

このように送信信号と受信信号に基づいてレーダ装置２で検出される物体の反射点を検知点といい、この検知点の情報を用いて構成される物体データがレーダ装置２から車両制御部３に出力される。そして、車両制御部３は物体データに基づいて各種車両制御部を用いた車両１の制御を行う。なお、検知点はそのパラメータ値として、相対距離、相対速度、および、角度を有しており、物体データは構成された検知点の相対距離、相対速度、および、角度のパラメータ値を有する。

また、信号処理部１１のメモリ１１ｂには過去の検出処理により検出された過去の検知点および過去の物体データなどの複数のデータが格納されている。

信号処理部１１と電気的に接続されている車両制御部３はＣＰＵ３ａとメモリ３ｂとを備えており、ＣＰＵ３ａは車両１の各部の制御と、信号処理部１１とのデータの送受信を行う際に情報処理を行う。また、メモリ３ｂはＣＰＵ３ａの処理に用いられるプログラムが格納されており、さらに、信号処理部１１から送信された物体データも格納されている。またＣＰＵ３ａの各種機能は、このプログラムを実行することで実現される。

この車両制御部３にはブレーキ４０、スロットル４１、および、警報器４２が電気的に接続されており、物体データに応じてこれらを制御することで、車両１の動作が制御される。例えば、警報器４２は車両１と物体との距離が接近している場合に警報を発してユーザーであるドライバーに異常を報知する。また、車両１と物体とが衝突する可能性がある場合は、ブレーキ４０を作動させて車両１の速度を低下させたり、スロットル４１を絞って、エンジンの回転数を低下させる。

さらに、車両制御部３には車両１の速度を検出する車速センサ３０、ステアリングホイールの操舵角を検出するステアリングセンサ３１、および、車両１の旋回速度を検出するヨーレートセンサ３２が接続されている。なお、ステアリングセンサ３１とヨーレートセンサ３２の両方を使用することで、ステアリング操作に応じた車両１の旋回方向、および、車両１の旋回速度を検出することが可能となる。そのため、両方のセンサを備えていることが好ましいが、ステアリングセンサ３１またはヨーレートセンサ３２のどちらか一方でも車両１の旋回方向を検出することは可能である。

また、平面アンテナ１５にて送受信される送信波および受信波は、電波、レーザ、または、超音波などの信号であり、平面アンテナ１５から送信され、物体にあたってはね返り、反射波として受信することで、物体データを検出できるものであればよい。

さらに、本実施形態ではアンテナを平面アンテナ１５としているが、送信波を出力し、送信波の物体からの反射波を受信可能なアンテナであれば、平面アンテナ１５以外にレンズアンテナ、または、反射鏡アンテナ等であってもよい。また、送信アンテナ１５ａと受信アンテナ１５ｂとを別々の構成として述べているが、１つのアンテナで送信、および、受信の両方を行なうことができる送受信兼用のアンテナを用いてもよい。

＜２．処理＞
＜２−１．ＦＭ−ＣＷの信号処理＞
次に、物体検出処理において用いられる信号処理の一例としてＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）の方式について説明する。なお、本実施形態では、ＦＭ−ＣＷの方式を例に説明を行うが、アップ区間とダウン区間のような複数の区間を組み合わせて物体データを算出する方式であれば、この方式に限定されない。

また、下記に記載の数式や図３に示すＦＭ−ＣＷ信号とビート信号についての各記号は以下に示すものである。ｆ_ｂ：ビート周波数、ｆｓ：周波数、ｆ_ｒ：距離周波数、ｆ_ｕｐ：アップ区間の距離周波数、ｆ_ｄｎ：ダウン区間の距離周波数、ｆ_ｄ：速度周波数、ｆ_ｏ：送信波の中心周波数、△ｆ：周波数偏移幅、ｆ_ｍ：変調波の繰り返し周波数、Ｃ：光速（電波の速度）、Ｔ：物体までの電波の往復時間、Ｒ：物体までの距離、Ｖ：物体との相対速度、Ｓ：横位置。

図３上図はＦＭ−ＣＷの送信信号および受信信号の信号波形を示す図である。また、図３下図は送信信号と受信信号との差分周波数により生じるビート周波数を示す図である。図３上図は横軸は時間、縦軸は周波数を示している。図中、実線で示す送信信号は、所定周期で周波数が変わる性質を有しており、周波数が上昇するアップ区間と、所定の周波数まで上昇した後に所定の周波数まで下降するダウン区間がある。そして、送信信号は、所定の周波数まで下降した後に再度所定の周波数まで上昇をするように一定の変化を繰り返す。また、送信信号は物体にあたって反射した後に受信され、同図の破線で示すような受信信号となる。受信信号についても送信信号と同じようにアップ区間とダウン区間が存在する。なお、本実施形態で用いられる周波数帯の例としては７６Ｇｈｚ帯の周波数があげられる。

また、車両１と物体との距離に応じて、送信信号に比べて受信信号に時間的な遅れ（Ｔ＝２Ｒ／Ｃ）が生じる。さらに、車両１と物体との間に速度差を有する場合は、送信信号に比べて受信信号が周波数ｆｓの軸に平行にシフトする。このドップラーシフト分がｆｄとなる。

図３下図は横軸を時間、縦軸をビート周波数として、数１に基づいてビート周波数を算出するものである。

なお、数１に示されるビート信号を後述するＦＦＴ処理することで、周波数スペクトルを検出する。この検出された周波数スペクトルの中から所定の閾値を超えた周波数スペクトルをピーク信号として検出し、このピーク信号に対して後述する処理を行うことで車両１と物体との相対距離、相対速度、および、角度を算出する。

＜２−２．物体検出処理＞
図４は物体検出処理のフローチャートである。送信信号と受信信号とをミキシングすることにより生じるビート信号をＡ／Ｄ変換部（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１８によりＡ／Ｄ変換して、信号処理部１１に取り込み、信号処理部１１によりビート信号にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ 高速フーリエ変換）処理を施す（ステップＳ１０１）。

ＦＦＴ処理を施されたビート信号は周波数スペクトルとして検出される。一般に物体の周波数スペクトルは、相対的にノイズなどの周波数スペクトルよりもパワーレベルが大きいので、所定のパワーレベルに設けられている閾値を超えた周波数スペクトルをピーク信号として抽出する（ステップＳ１０２）。

次に、アンテナの角度ごとに抽出されたピーク信号について車両１の速度、ピーク信号の信号強度、および、ピーク信号の角度の情報に基づいて、複数のピーク信号が１つのグループとしてグルーピングされる（ステップＳ１０３）。その結果、１または複数のピーク信号を含んだ複数のグループがアップ区間とダウン区間のそれぞれに生成される。ここで、グルーピング処理は物体の所定の反射範囲から受信した受信信号が、反射範囲を構成する角度ごとのピーク信号として検出され、この角度ごとのピーク信号で構成される１グループを１つの反射点の検出点として処理するものである。

そして、ステップＳ１０４ではアップ区間に生成された複数のグループと、ダウン区間に生成された複数のグループとのピーク信号同士をステップＳ１０５の処理でペアリングする対象のうち、静止物の検知点を構成するピーク信号の位置を車両１の周辺領域に相当するマップにおける複数の領域のいずれかに分類するピーク信号分類処理を行う（ステップＳ１０４）。

ここで、静止物の検知点とは、たとえば車両１が４０ｋｍ／ｈで対象の物体に接近した場合、車両１からみればその物体が４０ｋｍ／ｈの速度で接近してきているようにみえる静止物の検知点であり、時間の経過による位置の変化が伴わない検知点である。

なお、ステップＳ１０４のピーク信号分類の詳細な説明については、後に図５から図８の図面を用いて詳細に説明する。

図４のステップＳ１０４の処理の後、ステップＳ１０５のペアリング処理を行う。このペアリング処理は、アップ区間に生成された複数のグループと、ダウン区間に生成された複数のグループのピーク信号同士を、車両１の速度、グルーピングされたピーク信号の信号強度、および、グルーピングされた信号の角度の情報に基づいて組み合わせる処理である（ステップＳ１０５）。このペアリング処理により、物体からの相対距離、相対速度、および、角度のパラメータを有した検知点が検出される。

そして、今回検出された検知点が前回検出された過去の検出における検知点と同じ検知点であり、同じ検知点が複数回連続的に検出されたか否かを判定する連続性判定処理を行う（ステップＳ１０６）。

連続性判定の結果、同じ検知点が連続して３回以上検出されている場合（連続性２回以上の場合）（ステップＳ１０６がＹｅｓ）は、ステップＳ１０９の検知点結合の処理に進む。また、検知点が初めて検出された新規の検知点の場合（連続性０回の場合）、または、前回初めて検出されて、今回も検出された検知点の場合（連続性１回の場合）（ステップＳ１０６がＮｏ）は、検知点が移動物の検知点か否かを判定する（ステップＳ１０７）。

移動物の検知点か否かは、検出された検知点の車両１との相対速度で判定でき、移動物の検知点でない場合（静止物の検知点の場合）は、ステップＳ１０９の処理へ進み、移動物の検知点の場合はペアリング正誤判定（ステップＳ１０８）の処理を行う。

ステップＳ１０８のペアリング正誤判定処理では、上記のように移動物の検知点を判定の対象としている。ここで、移動物の検知点とは、ステップＳ１０５までの処理で検出された検知点のうち、たとえば車両１が４０ｋｍ／ｈで対象の物体に接近した場合、車両１からみればその検知点が７０ｋｍ／ｈの速度で接近してきているようにみえる（物体は車両１に３０ｋｍ／ｈの速度で車両１の方向に向かって走行している）移動物の検知点であり、時間の経過により位置が変化する検知点である。

なお、移動物の検知点は車両１の方向に向かってくる対向車の検知点と、車両１の走行方向と同じ方向に走行する先行車の検知点とに分けられるが、車両１が移動物の検知点として検出した場合に、誤った制御を行うことを防止する観点から以下では、車両１の方向に向かってくる対向車の検知点について説明を行うが、対向車の検知点に限定されず先行車の検知点についても適用可能である。

このようにステップＳ１０８のペアリング正誤判定では、移動物の検知点の位置がステップＳ１０４でピーク信号を分類したマップの複数の領域のうち分類された静止物データを構成するピーク信号の数が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合は、移動物の検知点を特定検知点として判定する。なお、この判定の詳細な説明は後に図９および図１０の図面を用いて詳細に説明する。

ステップＳ１０７に戻って、検知点が静止物の検知点の場合（ステップＳ１０７がＮｏ）、および、検知点が連続して３回以上検出されている場合（ステップＳ１０６がＹｅｓの場合）は、次に検知点結合処理を行う（ステップＳ１０９）。

この検知点結合処理は、１つの物体の１つの反射点である検知点を１または複数組み合わせて１つの物体データとする処理である。具体的には乗用車、トラック、および、バイクなどの移動物やガードレールや鉄橋およびガードレールなどの静止物の１つの物体からの１または複数の反射点に基づく検知点を１つの物体データとして結合する処理である。

この物体データは車両制御部３に出力される（ステップＳ１１０）。出力された物体データに基づき、車両制御部３はブレーキ４０の操作、スロットル４１の操作、および、警報機４２の操作など各車両制御部を用いて車両１を制御する。

そして、車両１のＡＣＣがＯＦＦ状態の場合（ステップＳ１１１がＹｅｓ）は処理を終了し、車両１のＡＣＣがＯＮ状態の場合（ステップＳ１１１がＮｏ）は、ステップＳ１０１に戻って新たな物体検出処理を繰り返し行う。

＜２−３．ピーク信号分類処理＞
次に、図４のステップＳ１０４のピーク信号分類処理について図５から図８を用いて詳細に説明する。図５はピーク信号分類処理のフローチャートである。処理の説明の前に検出される物体について、図６の検知点検出の具体例を示す図を用いて説明する。

なお、図６以降に示すｘｙ座標軸は車両１に対して相対的に固定され、車両１の横方向（左右方向）がｘ軸方向、縦方向（進行方向）がｙ軸方向に対応する。

図６では、道路Ｃ１上で＋ｙ方向を進行方向とする車両１に備えられたレーダ装置２の走査範囲ＲＥ内に、静止物Ａ１（鉄橋）、および、静止物Ａ２（ガードレール）を検出していることを示している。そして、レーダ装置２は道路Ｃ１上で車両１の進行方向（＋ｙ方向）に位置する静止物Ａ１について複数の検知点である検知点１０１、検知点１０２、検知点１０３、および、検知点１０４を検出している。また、レーダ装置２は静止物Ａ２を車両の左方向（−ｘ方向）の道路Ｌ１上に検出しており、この静止物Ａ２については複数の検知点である検知点２０１、検知点２０２、検知点２０３、検知点２０４、および、検知点２０５を検出している。

なお、以下に説明するように、静止物Ａについては検知点１０１および検知点１０２は本来、静止物の検知点であるが、ペアリングを誤って移動物の検知点（車両１の方向に向かって進行する対向車の検知点で以下、「対向車の検知点」ともいう。）として検出されている。静止物Ａの残りの検知点である検知点１０３および検知点１０４については静止物の検知点として検出されている。

また、静止物Ａ２については、検知点２０１および検知点２０２は静止物の検知点であるが、ペアリングを誤って対向車の検知点として検出されている。静止物Ａ２の残りの検知点である検知点２０３、検知点２０４、および、検知点２０５は静止物の検知点として検出されている。このようなペアリングの誤りは、ピーク信号の複数のグループがそれぞれ近接した位置に存在する場合に発生しやすい。

図５のピーク信号分類処理では、まず最初に静止物グループの抽出を行い（ステップＳ２０１）、アップ区間およびダウン区間のそれぞれに対応するピーク信号を検出する。このステップＳ２０１およびステップＳ２０２の処理について図７を用いて説明する。図７はアップ区間とダウン区間のピーク信号グループを示す図である。走査範囲ＲＥ１はアップ区間で検出されたピーク信号グループを表し、走査範囲ＲＥ２はダウン区間で検出されたピーク信号グループを表している。そして、静止物Ａ１を構成している検知点１０１はそのピーク信号の信号強度と角度の情報からピークグループ１０１Ｕとピークグループ１０１Ｄとがペアリングされて静止物の検知点として検出されるはずが、複数のピークグループ（以下、単に「グループ」という。）が近接した位置に存在するため、誤ってグループ１０１Ｕとグループ１０２Ｄとがペアリングされる（ＰＡ１）ことになっており、ペアリングされれば対向車の検知点となる。

また、検知点１０２は検知点１０１と同様にピーク信号の信号強度と角度の情報からグループ１０２Ｕとグループ１０２Ｄとがペアリングされて静止物の検知点として検出されるはずが、グループ１０２Ｕとグループ１０１Ｄとがペアリングされる（ＰＡ２）ことになっており、ペアリングされれば対向車の検知点となる。

なお、その他のグループ１０３Ｕおよびグループ１０３Ｄと、グループ１０４Ｕおよびグループ１０４Ｄとはそれぞれ適正にペアリングされることになっており、ペアリングされれば静止物の検知点となる。

静止物Ａ２を構成している検知点２０１はそのピーク信号の信号強度と角度の情報からグループ２０１Ｕとグループ２０１Ｄとがペアリングされて静止物の検知点として検出されるはずが、複数のグループが近接した位置に存在するため、誤ってグループ２０１Ｕとグループ２０２Ｄとがペアリングされる（ＰＡ３）ことになっており、ペアリングされれば対向車の検知点となる。

また、検知点２０２はそのピーク信号の信号強度と角度の情報からグループ２０２Ｕとグループ２０２Ｄとがペアリングされて静止物の検知点として検出されるはずが、複数のグループが近接した位置に存在するため、誤ってグループ２０２Ｕとグループ２０１Ｄとがペアリングされる（ＰＡ４）ことになっており、ペアリングされれば対向車の検知点として検出となる。

なお、その他のグループ２０３Ｕおよびグループ２０３Ｄと、グループ２０４Ｕおよびグループ２０４Ｄと、グループ２０５Ｕおよびグループ２０５Ｄとはそれぞれ適正にペアリングされることになっており、ペアリングされれば静止物の検知点となる。

したがって、図５のステップＳ２０１の静止物グループ抽出の処理では、アップ区間のグループではグループ１０３Ｕ、１０４Ｕ、２０３Ｕ、２０４Ｕ、２０５Ｕが抽出され、ダウン区間のグループではグループ１０３Ｄ、１０４Ｄ、２０３Ｄ、２０４Ｄ、２０５Ｄとが抽出される。

そして、アップ区間およびダウン区間のグループのそれぞれに対応するピーク信号が検出される。ステップＳ２０２以下の処理について図８を用いて説明する。図８は、静止物の検知点を構成するピーク信号のマップＭＡへの適用図である。図７の処理で検出された静止物の検知点を構成するグループ１０３Ｕおよびグループ１０３Ｄと、グループ１０４Ｕおよびグループ１０４Ｄと、グループ２０３Ｕおよびグループ２０３Ｄと、グループ２０４Ｕおよびグループ２０４Ｄと、グループ２０５Ｕおよびグループ２０５Ｄとのデータから、図８に示すグループ１０３Ｍ、グループ１０４Ｍ、グループ２０３Ｍ、グループ２０４Ｍ、グループ２０５Ｍ、および、グループ２０６Ｍの各グループのピーク信号を検出する。

ここで、たとえばグループ１０３Ｍはグループ１０３Ｕおよびグループ１０３Ｄに基づいて抽出されたグループである。グループ１０３Ｕを構成しているピーク信号とグループ１０３Ｄを構成しているピーク信号のうちピーク信号強度と角度の情報から、アップ区間とダウン区間のそれぞれに対応するピーク信号が存在するピーク信号のみを抽出して、グループ１０３Ｍを抽出する。つまり、グループ１０３Ｕのピーク信号は３本で、グループ１０３Ｄのピーク信号は３本であることから、それぞれのピーク信号の信号強度および角度の情報に基づいて対応するピーク信号を抽出した結果、グループ１０３Ｍはピーク信号が３本で構成されるグループとなる。

また、別のグループのグループ１０４Ｍはグループ１０４Ｕおよびグループ１０４Ｄに基づいて抽出されたグループである。グループ１０４Ｕを構成しているピーク信号とグループ１０４Ｄを構成しているピーク信号のうちピーク信号強度と角度の情報から、アップ区間とダウン区間のそれぞれに対応するピーク信号が存在するピーク信号のみを抽出して、グループ１０４Ｍを構成する。つまり、グループ１０４Ｕのピーク信号は３本で、グループ１０４Ｄのピーク信号は４本であるが、それぞれのピーク信号の信号強度および角度の情報に基づいて対応するピーク信号を抽出した結果、グループ１０４Ｍはピーク信号が３本で構成されるグループとなる。このように静止物の検知点を構成するアップ区間およびダウン区間のグループのぞれぞれに対応するピーク信号を検出する。その結果、他のグループであるグループ２０３Ｍは信号数が４本、グループ２０４は信号数が４本、グループ２０５は信号数が４本、および、グループ２０６は信号数が４本となる。

図５のフローチャートに戻りステップＳ２０２の処理の後、全グループのピーク信号の検出が完了しているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。全グループのピーク信号の検出が完了していれば（ステップＳ２０３がＹｅｓ）ステップＳ２０４に進み、全グループのピーク信号の検出が完了していなければ（ステップＳ２０３がＮｏ）、ステップＳ２０２の処理を繰り返し行う。本実施形態では、グループ１０３Ｕおよびグループ１０３Ｄと、グループ１０４Ｕおよびグループ１０４Ｄと、グループ２０３Ｕおよびグループ２０３Ｄと、グループ２０４Ｕおよびグループ２０４Ｄと、グループ２０５Ｕおよびグループ２０５Ｄとのデータの全てのグループのピーク信号の検出が完了しているか否かを判定して、それぞれの処理へ進む。

そして、図５の処理では、以下に説明するマップＭＡに対応して、数２を用いてピーク信号の周波数を算出する（ステップＳ２０４）。

また、数３、および、数４を用いてピーク信号の横位置を算出する（ステップＳ２０５）。横位置は車両１の左右方向の距離である。なお横位置については、以下に詳述する。

算出された周波数と横位置の情報に基づいてピーク信号をマップＭＡの該当区間に分類する（ステップＳ２０６）。そして、全ピーク信号のマップＭＡへの分類がなされたか否かを判定し（ステップＳ２０７）、全ピーク信号のマップＭＡへの分類が完了した場合（ステップＳ２０７がＹｅｓ）の場合は処理を終了する。全ピーク信号のマップへの分類が完了していない場合（ステップＳ２０７がＮｏ）は、ステップＳ２０４へ戻って、ピーク信号のマップへの分類処理を繰り返し行う。

上記のピーク信号のマップへの分類処理を図８の静止物の検知点を構成するピーク信号のマップＭＡへの分類図を用いて具体的に説明する。図８に示すマップＭＡは、車両１の周辺領域に相当するもので複数の領域に分類されている。このマップＭＡは縦軸と横軸の二方向で形成されており、マップＭＡの縦軸（ｙ軸方向）は周波数を示している。車両１のレーダ装置２が備えられた位置付近が０ｋＨｚとなっており、車両１の進行方向（＋ｙ方向）に進むにしたがって周波数が増加しており、２０ｋＨｚごとに区分されている。なお、周波数は縦方向（ｙ軸方向）の距離に相当する。

また、マップＭＡの横軸（ｘ軸方向）は横方向の距離を示し、車両１の位置が原点となり、その左右方向（ｘ軸方向）を車両１の位置を基準とした検知点の位置を横位置として規定している。そして、マップＭＡはこのような縦横の区分により複数の領域に分類されており、これにより領域ごとに移動物のデータを構成する検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。

そして、上記図５のステップＳ２０３で検出された静止物の検知点を構成するピーク信号をその周波数と横位置に応じてマップＭＡの該当区分に分類する。車両１と同じ道路Ｃ１上に位置するグループ１０３およびグループ１０４の各ピーク信号は、その周波数と横位置からマップＭＡの縦軸は周波数の区間９（１６０ｋＨｚから１８０ｋＨｚ）に該当し、横軸は車両１の道路Ｃ１と対応する位置および幅を有する区間Ｃ２（−１．８ｍから＋１．８ｍ）に該当する。したがって、グループ１０３およびグループ１０４のピーク信号はマップＭＡの領域ＭＡ１に該当し、この領域ＭＡ１のピーク信号の本数の合計は６本となる。

次に、車両１の左方向（−ｘ方向）の道路Ｌ１上に位置するグループ２０３、グループ２０４、グループ２０５、および、グループ２０６の各ピーク信号は、その周波数と横位置からマップＭＡの縦軸は周波数の区間５に（８０ｋＨｚから１００ｋＨｚ）に該当し、横軸は車両１左方向（−ｘ方向）の道路Ｌ１に対応する位置および幅を有する区間Ｌ２（−１．８ｍから−５．４ｍ）に該当する。したがって、グループ２０３、グループ２０４、グループ２０５、および、グループ２０６の各ピーク信号はマップＭＡの領域ＭＡ２に該当し、この領域ＭＡ２のピーク信号の本数の合計は１６本となる。このように分類されたピーク信号のマップＭＡのデータは信号処理部１１のメモリ１１ｂに保存される。

＜２−４．ペアリング正誤判定処理＞
このメモリに保存されたピーク信号のマップＭＡのデータを用いてペアリングの正誤判定する処理について、図９および図１０を用いて詳細に説明する。図９はペアリング正誤判定処理のフローチャートである。

図４のステップＳ１０５のペアリング処理により検出された検知点が連続して３回以上検出されておらず（ステップＳ１０６がＮｏ）、移動物の検知点である場合（ステップＳ１０７がＹｅｓ）にこのペアリング正誤判定処理が実行され、車両１の方向に所定速度以上（たとえば１０ｋｍ／ｈ以上）で近づいてきている対向車の検知点か否かを判定する（ステップＳ３０１）。

車両１の方向に所定速度以上で近づいてきている対向車の検知点が有る場合（ステップＳ３０１がＹｅｓ）は、ステップＳ３０２の処理へ進む。また、車両１の方向に所定速度以上で近づいてきている対向車の検知点が無い場合（ステップＳ３０１がＮｏ）は、処理を終了する。

ステップＳ３０１がＹｅｓの場合、対向車の検知点の周波数を算出する（ステップＳ３０２）。そして、対向車の検知点の横位置を算出する（ステップＳ３０３）。周波数の算出は上記の数２を用いて行い、横位置の算出は上記の数３および数４を用いて行う。

次に、ステップＳ３０２とステップＳ３０３とで算出した検知点の周波数および横位置のデータを用いて、対向車の検知点のマップＭＡの該当領域を算出する（ステップＳ３０４）。

対向車の検知点のマップＭＡの位置が、マップの複数の領域のうちの分類された静止物の検知点を構成するピーク信号が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合（ステップＳ３０５がＹｅｓ）は、特定検知点として判定してフラグをオンする（ステップＳ３０６）。この特定検知点として判定された対向車の検知点は、ペアリング処理の対象を誤った可能性の高い検知点となり、特定検知点とされたことは、車両制御部３の各車両制御部を制御する際の判定条件の１つとなる。

これにより、検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。また、新規に検出された検知点および前回初めて検出されて今回も検出された検知点に対してペアリングの正誤判定を行うことで、早期にペアリング処理の正誤を確認できる。

なお、ステップＳ３０５において、対向車の検知点のマップＭＡの位置が、マップの複数の領域のうちの分類された静止物の検知点を構成するピーク信号が所定の閾値以上となる領域内に該当しない場合（ステップＳ３０５がＮｏ）、または、特定検知点のカウントアップが行われた（ステップＳ３０６）後、全ての対向車の検知点の該当領域の分類が行われたか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

全ての対向車の検知点の該当領域の分類が行われた場合（ステップＳ３０７がＹｅｓ）は処理を終了する。また、全ての対向車の検知点の該当領域の分類が行われていない場合（ステップＳ３０７がＮｏ）は、ステップＳ３０２の処理に戻る。

図９の処理を図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、対向車の検知点のマップへの分類を示した図である。マップＭＡは上記の図５および図８を用いて説明したように、静止物の検知点を構成するピーク信号を分類したマップであり、周波数の区間９、横位置の区間Ｃ２の領域ＭＡ１にグループ１０３Ｍおよびグループ１０４Ｍのピーク信号が合計６本分類され、周波数の区間５、横位置の区間Ｌ２の領域Ｍ２にグループ２０３Ｍ、グループ２０４Ｍ、グループ２０５Ｍ、および、グループ２０６のピーク信号が合計１６本分類されている。

そして領域ＭＡ１は横位置の区間がＣ２であり、この区間Ｃ２はピーク信号の閾値が４本で設定されている。また、領域ＭＡ２は横位置の区間がＬ２であり、この区間Ｌ２はピーク信号の閾値が１５本で設定されている。なお、横位置の区間Ｒ２についてもピーク信号の閾値が１５本で設定されている。このように左右方向（ｘ軸方向）の各区間に設定されている閾値は、マップＭＡの複数の領域のうち左右方向に関して車両１と一致する領域であるＣ２の各領域よりも、車両１と異なる領域であるＬ２またはＲ２の領域のほうが高く設定されている。つまり、通常静止物の存在の確率の低い自車線の領域では静止物の検知点を構成するピーク信号の閾値を低く設定し、自車線以外の他の車線の領域では静止物の存在確率は自車線よりも高く、また車両１へ向かって進行してくる対向車の存在確率も高いことを考慮して、静止物の検知点を構成するピーク信号の閾値を高く設定している。

このように静止物の検知点を構成するピーク信号が分類され、それぞれの領域に閾値が設定されている状態で、移動物の検知点の周波数と横位置の情報に基づいて、移動物の各検知点マップＭＡの各領域に分類する。図１０では対向車の検知点として検出された検知点１０１、および、検知点１０２が領域ＭＡ１に分類され、同じく対向車の検知点として検出された検知点２０１、および、検知点２０２が領域ＭＡ２に分類されている。

そして、領域ＭＡ１のピーク信号の閾値は４本であるところ、領域ＭＡ１の静止物の検知点を構成するピーク信号の本数は６本であるため、領域ＭＡ１に分類された対向車の検知点１０１および対向車の検知点１０２は、それぞれ特定検知点のカウンタがアップされる。

また、領域ＭＡ２のピーク信号の閾値は１５本であるところ、領域ＭＡ２の静止物の検知点を構成するピーク信号の本数は１６本であるため、領域ＭＡ２に分類された対向車の検知点２０１および対向車の検知点２０２は、それぞれ特定検知点のカウンタがアップされる。これにより、自車両と一致する領域（たとえば自車線の領域）と、自車両と異なる領域（たとえば自車線以外の他の車線や自車線から外れた領域）の両方で移動物を構成する検知点のペアリング処理の正誤を確認できる。

また、自車両と異なる領域の閾値が自車両の領域の閾値と比べて高いことから、本来対向車が存在する可能性の高い自車両と異なる領域において、対向車の検知点をペアリングを誤った対象とする可能性はない。さらに、自車両と異なる領域ではガードレールなどの静止物の検知点が存在する可能性が高いことから、閾値を高く設定していても静止物の検知点が存在する場合は、静止物の検知点を構成するピーク信号の数は閾値を上回る。

なお、周波数の区間１（周波数０ｋＨｚから２０ｋＨｚ）は車両１と検出対象の静止物との距離が近いことから、区間Ｌ２および区間Ｒ２に位置する静止物の検知点を構成するピーク信号が区間Ｃ２に入り込んできたり、ノイズの影響を受けやすいことから、これらの区間で構成される車両１からの近傍領域は本実施形態の処理では使用しないこととしている。

１・・・・・車両
２・・・・・レーダ装置
３・・・・・車両制御部
１０・・・・車両制御システム
１１・・・・信号処理部
１２・・・・変調部
１３・・・・ＶＣＯ
１４・・・・方向性結合器
１５・・・・平面アンテナ
１６・・・・ミキサ
１７・・・・フィルタ
１８・・・・Ａ／Ｄ変換部
１９・・・・モータ駆動部
２０・・・・モータ
２１・・・・エンコーダ

Claims (7)

1. 所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数を示すピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングすることで前記ピーク信号に係る物体の反射点である検知点を検出する物体検出処理を行う信号処理装置であって、
   前記検知点のうち、時間の経過による位置の変化が伴わない静止物の検知点を構成するピーク信号の位置を自車両の周辺領域に相当するマップにおける複数の領域のいずれかに分類するピーク信号分類手段と、
   前記検知点のうち、時間の経過により位置が変化する移動物の検知点の位置が、前記マップの前記複数の領域のうちの分類された前記静止物の検知点を構成するピーク信号の数が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合は、当該移動物の検知点を特定検知点として判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 請求項１に記載の信号処理装置において、
   前記検知点と前記検知点よりも過去に検出された過去検知点との連続性判定を行う手段、
   をさらに備え、
   前記判定手段は、前記連続性判定の結果、前記移動物の検知点の中で少なくとも前記過去検知点との連続性を有さない新規に検出された移動物の検知点を対象に判定を行うこと、
   を特徴とする信号処理装置。
3. 請求項１または２に記載の信号処理装置において、
   前記マップの前記複数の領域は、前記自車両の進行方向及び前記自車両の左右方向に相当する二方向で前記マップを区分して形成されること、
   を特徴とする信号処理装置。
4. 請求項３に記載の信号処理装置において、
   前記閾値は、前記マップの前記複数の領域のうち前記左右方向に関して前記自車両と一致する領域よりも、前記左右方向に関して前記自車両と異なる領域の方が高いこと、
   を特徴とする信号処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の信号処理装置と、
   前記送信波を出力し、前記反射波を受信する手段と、
   前記信号処理装置で検出した検知点の情報を用いて構成される物体データを車両が備える装置を制御する車両制御装置に出力する手段と、
   を備えるレーダ装置。
6. 車両に搭載される請求項５に記載のレーダ装置と、
   前記レーダ装置から出力された前記物体データに基づいて前記車両が備える装置を制御する手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御システム。
7. 所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数を示すピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングすることで前記ピーク信号に係る物体の反射点である検知点を検出する物体検出処理を行う信号処理方法であって、
   前記検知点のうち、時間の経過による位置の変化が伴わない静止物の検知点を構成するピーク信号の位置を自車両の周辺領域に相当するマップにおける複数の領域のいずれかに分類する工程と、
   前記検知点のうち、時間の経過により位置が変化する移動物の検知点の位置が、前記マップの前記複数の領域のうちの分類された前記静止物の検知点を構成するピーク信号の数が所定の閾値以上となる領域内に該当した場合は、当該検知点を特定検知点として判定する工程と、
   を備えることを特徴とする信号処理方法。

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