JP5602275B1 - 車載用レーダ装置および車載用レーダ装置に適用される注目ターゲット検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信アンテナ(103)と、複数の受信アンテナ(104)と、受信信号に対応するビート信号を生成して信号処理を施すことで、ターゲットを検出する信号処理部(108)と、信号処理部による検出結果に基づいて注目ターゲットを検出する注目ターゲット検出部(109)と、注目ターゲットの検知状態があらかじめ決められた判定条件を満たすか否かを判定する注目ターゲット検知状態判定部(110)と、注目ターゲットの検知状態が判定条件を満たす場合には、複数の送信信号のうち、送信を休止する送信信号を選択し、選択した送信信号に応じて送信アンテナおよび受信アンテナによる送受信処理および信号処理部による信号処理を制御する制御部(101)とを備える。
【選択図】図1
Description
・自車が前方の障害物に衝突した際の被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステム(CMB:Collision Mitigation Brake)
・前方の車両に追従するアダプティブクルーズコントロールシステム(ACC:Adaptive Cruise Control)
・車両の走行中に後側方から他車が接近してきて、車線変更等に危険があるときに運転者に警報し、車両運転の安全性を高めようとする後側方監視システム(BSW:Blind Spot Warning)
3つの受信アンテナの中から2つのアンテナを選択して信号処理を行う場合でも、3つの受信アンテナすべてを一括して受信して信号処理を行う場合と同等の処理周期、および、検知性能を得るためには、同じ変調周波数幅の送信波について、各アンテナの受信信号に対して、少なくとも1回はA/D変換や信号処理を行う必要がある。
図1は、本発明の実施の形態1における車載用レーダ装置のブロック図である。図1に示した本実施の形態1における車載用レーダ装置1は、制御部101、送信信号生成部102、送信アンテナ部103、受信アンテナ部104、ビート信号生成部105、受信切替スイッチ106、A/D変換部107、信号処理部108、注目ターゲット検出部109、および注目ターゲット検知状態判定部110を備えて構成されている。
制御部101は、例えば、専用のロジック回路や、汎用のCPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)内のプログラム、あるいはこれらの組み合わせと、データ記憶回路(メモリ)とで構成され、車載用レーダ装置1の各構成要素の動作タイミングなどを制御する。
L1=d1・sinθ1 (1)
△φ1=2π・(L1/λ) (2)
θ1=asin((△φ1・λ)/(2π・d1)) (3)
θ2=asin((△φ2・λ)/(2π・d2)) (4)
Y=Dst×cosθ (5)
X=Dst×sinθ (6)
Vy=Vrel÷cosθ (7)
|左右方向位置の変化量ΔX|<左右方向位置の変化量閾値ΔXth
の条件を満たしていれば、制御部101が第2の送信信号を停止するように制御する。
信号対雑音電力比SNR>信号対雑音電力比閾値SNRth
の条件を満たしていれば、第2の送信信号を送信せずに、アンテナ間隔d2で得られる角度を算出しなくても、レーダ装置による検出結果は、各種アプリケーションの車両制御や警報に影響を与えない程度に抑えられる。
追尾成立回数Ntrk>追尾成立回数閾値Ntrkth
の条件を満たしていれば、連続した処理周期にわたって、ターゲットを同定し続けることができ、検出結果はほぼ毎回の周期にわたって平滑化されているので、安定してターゲットを検出できているといえる。この結果、本実施の形態1における車載用レーダ装置は、第2の送信信号を送信せずに、アンテナ間隔d2で得られる角度を算出しなくても、安定してターゲットを検出できる。
(|左右方向位置の変化量ΔX|<左右方向位置の変化量閾値ΔXth
かつ追尾成立回数Ntrk>追尾成立回数閾値Ntrkth)
のように、それぞれ組み合わせて使用してもよい。
Pcol=(t1+t2)/Tproc
で表される。
Pcol=t1/Tproc
となる。従って、t1=t2の場合は、干渉の発生確率を半分まで低減させることができることとなる。
図7は、本発明の実施の形態2における車載用レーダ装置のブロック図である。図7に示した本実施の形態2における車載用レーダ装置5は、制御部501、送信信号生成部502、送信アンテナ部503、受信アンテナ部504、ビート信号生成部505、A/D変換部507、信号処理部508、注目ターゲット検出部509、および注目ターゲット検知状態判定部510を備えて構成されている。
U=−{(2×B)/(C×T)}×Dst−{(2×F)/C}×Vrel
ダウンチャープ期間Tで観測されるビート周波数Dは、
D={(2×B)/(C×T)}×Dst−{(2×F)/C}×Vrel
で表される。
Δf=1/T
で表される。
−(N/2)×(1/T)〜(N/2−1)×(1/T)
である。
−(N/2)×(1/T)
=−{(2×B)/(C×T)}×DstMU−{(2×F)/C}×Vrel
の式変形により、
DstMU={(C×N)/(4×B)}−{(T×F)/B}×Vrel
となる。そして、第1項、第2項の両方に含まれる変調周波数幅Bを変えることで、FFTで得られる周波数範囲内における最大距離DstMUを変えることができる。
(N/2−1)×(1/T)
={(2×B)/(C×T)}×DstMD−{(2×F)/C}×Vrel
の式変形により、
DstMD={C/(2×B)}×(N/2−1)+{(T×F)/B}×Vrel
となる。そして、第1項、第2項の両方に含まれる変調周波数幅Bを変えることで、FFTで得られる周波数範囲内における最大距離DstMDを変えることができる。
第1の距離範囲における最大距離<第2の距離範囲における最大距離
の関係が成立するように、第1の距離範囲用の変調周波数幅B1と、第2の距離範囲用の変調周波数幅B2が設定されているものとする。
・第1の距離範囲用であり、かつ、第1の受信アンテナの組合せ(Rx1、Rx2)で反射波を受信するために送信する第1の送信信号において、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間を設定する。
・第1の距離範囲用であり、かつ、第2の受信アンテナの組合せ(Rx2、Rx3)で反射波を受信するために送信する第2の送信信号において、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間を設定する。
・第2の距離範囲用であり、かつ、第1の受信アンテナの組合せ(Rx1、Rx2)で反射波を受信するために送信する第3の送信信号において、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間を設定する。
・第2の距離範囲用であり、かつ、第2の受信アンテナの組合せ(Rx2、Rx3)で反射波を受信するために送信する第4の送信信号において、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間を設定する。
Claims (7)
- 異なるタイミングで周波数変調された複数の送信信号を送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記複数の送信信号がターゲットに反射して戻ってきた反射波を受信信号として受信する複数の受信アンテナと、
前記受信信号に対応するビート信号を生成して信号処理を施すことで、前記ターゲットに関する距離、相対速度、方位を検出する信号処理部と、
前記信号処理部による検出結果に基づいて、車両制御を実現するためのアプリケーションで必要となるターゲットを注目ターゲットとして検出する注目ターゲット検出部と、
前記注目ターゲット検出部により検出された前記注目ターゲットの検知状態が、干渉防止のために一部の送信信号を休止しても前記アプリケーションに影響を与えないターゲット検出精度を維持可能な判定条件を満たすか否かを判定する注目ターゲット検知状態判定部と、
前記注目ターゲット検知状態判定部による判定結果に基づいて、前記注目ターゲットの検知状態が前記判定条件を満たす場合には、前記複数の送信信号のうち、送信を休止する送信信号を選択し、前記注目ターゲットの検知状態が前記判定条件を満たさない場合には、前記複数の送信信号の全てを含む送信信号を選択し、選択した前記送信信号に応じて前記送信アンテナおよび前記受信アンテナによる送受信処理および前記信号処理部による信号処理を制御する制御部と
を備え、
前記注目ターゲット検知状態判定部は、前記注目ターゲットの検知状態として、
前記注目ターゲットを検出した際の信号対雑音電力比、
前記注目ターゲットの左右方向位置に関する、前回の処理周期と今回の処理周期との変化量、
一定期間内での前記注目ターゲットの検出回数
の少なくともいずれか1つを算出する
車載用レーダ装置。 - 請求項1に記載の車載用レーダ装置において、
前記受信アンテナは、3つ以上の受信アンテナで構成され、
前記制御部は、前記送信アンテナを介して、第1から第NTx(NTxは、2以上の整数)の送信信号を異なるタイミングで送信し、
前記信号処理部は、
前記第1から第NTxの送信信号のそれぞれに対する反射波を前記3つ以上のアンテナから選択した異なる組合せの受信アンテナセットを介して受信し、
前記第1から第NTxの送信信号に対応して、前記ターゲットに関するNTx個の角度候補を計測し、
計測した前記NTx個の角度候補を組み合わせて、前記ターゲットの角度を算出し、
前記注目ターゲット検出部は、前記アプリケーションの仕様に合わせて前記注目ターゲットを抽出するために必要なセンサから取得した、走行速度あるいはヨーレートに関する入力データに基づいて自車の進行方向を推定し、推定した前記自車の進行方向および前記信号処理部による検出結果に基づいて、前記注目ターゲットを検出し、
前記注目ターゲット検知状態判定部は、前記注目ターゲットの検知状態が前記判定条件を満たすか否かを判定し、
前記制御部は、前記注目ターゲット検知状態判定部により前記注目ターゲットの検知状態が前記判定条件を満たすと判定された場合には、前記第1から第NTxの送信信号の少なくとも1つの送信信号の送信を一時的に休止する選択をする
車載用レーダ装置。 - 請求項2に記載の車載用レーダ装置において、
前記注目ターゲット検知状態判定部は、前記注目ターゲットの検知状態として、前記注目ターゲットを検出した際の信号対雑音電力比を算出し、算出した前記信号対雑音電力比が前記判定条件である第1閾値よりも大きい場合には、前記判定条件を満たすと判定する
車載用レーダ装置。 - 請求項2に記載の車載用レーダ装置において、
前記注目ターゲット検知状態判定部は、前記注目ターゲットの検知状態として、前記注目ターゲットの左右方向位置に関して、前回の処理周期と今回の処理周期との変化量を算出し、算出した前記変化量が前記判定条件である第2閾値よりも小さい場合には、前記判定条件を満たすと判定する
車載用レーダ装置。 - 請求項2に記載の車載用レーダ装置において、
前記注目ターゲット検知状態判定部は、前記注目ターゲットの検知状態として、一定期間内での前記注目ターゲットの検出回数を算出し、算出した前記検出回数が前記判定条件である第3閾値よりも大きい場合には、前記判定条件を満たすと判定する
車載用レーダ装置。 - 請求項1に記載の車載用レーダ装置において、
前記制御部は、前記送信アンテナを介して、距離範囲ごとに異なる変調周波数幅を持たせた第1から第Ndst(Ndstは、2以上の整数)の送信信号を異なるタイミングで送信し、
前記注目ターゲット検出部は、前記アプリケーションの仕様に合わせて前記注目ターゲットを抽出するために必要なセンサから取得した、走行速度あるいはヨーレートに関する入力データに基づいて自車の進行方向を推定し、推定した前記自車の進行方向および前記信号処理部による検出結果に基づいて、前記注目ターゲットを検出するとともに、検出した前記注目ターゲットが、第k(k=1〜Ndst)の距離範囲のいずれに存在するかを判断し、
前記注目ターゲット検知状態判定部は、前記注目ターゲット検出部により前記第k(k=1〜Ndst)の距離範囲に存在すると判定された場合には、第kの送信信号以外の送信信号が送信を休止する送信信号として選択可能と判定し、
前記制御部は、前記注目ターゲット検知状態判定部により送信を休止することが可能と判定された前記第kの送信信号以外の送信信号の少なくとも1つの送信信号の送信を一時的に休止する選択をする
車載用レーダ装置。 - 異なるタイミングで周波数変調された複数の送信信号を送信アンテナから送信する送信ステップと、
前記送信アンテナから送信された前記複数の送信信号がターゲットに反射して戻ってきた反射波を複数の受信アンテナを介して受信信号として受信する受信ステップと、
前記受信信号に対応するビート信号を生成して信号処理を施すことで、前記ターゲットに関する距離、相対速度、方位を検出する信号処理ステップと、
前記信号処理ステップによる検出結果に基づいて、車両制御を実現するためのアプリケーションで必要となるターゲットを注目ターゲットとして検出する注目ターゲット検出ステップと、
前記注目ターゲット検出ステップにより検出された前記注目ターゲットの検知状態が、干渉防止のために一部の送信信号を休止しても前記アプリケーションに影響を与えないターゲット検出精度を維持可能な判定条件を満たすか否かを判定する注目ターゲット検知状態判定ステップと、
前記注目ターゲット検知状態判定ステップによる判定結果に基づいて、前記注目ターゲットの検知状態が前記判定条件を満たす場合には、前記複数の送信信号のうち、送信を休止する送信信号を選択し、前記注目ターゲットの検知状態が前記判定条件を満たさない場合には、前記複数の送信信号の全てを含む送信信号を選択し、選択した前記送信信号に応じて前記送信アンテナおよび前記受信アンテナによる送受信処理および前記信号処理ステップによる信号処理を制御する制御ステップと
を備え、
前記注目ターゲット検知状態判定ステップは、前記注目ターゲットの検知状態として、
前記注目ターゲットを検出した際の信号対雑音電力比、
前記注目ターゲットの左右方向位置に関する、前回の処理周期と今回の処理周期との変化量、
一定期間内での前記注目ターゲットの検出回数
の少なくともいずれか1つを算出する
車載用レーダ装置に適用される注目ターゲット検出方法。
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