JP5637706B2 - レーダ装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
上記レーダ装置によれば、受信電力をレーダと対象物との距離の関数として表すことにより、レーダが検知した対象物が低背検知対象物か否か判別することができる。
これによれば、レーダが検知した対象物が低背検知対象物か否か判別するのを効率化し、かつその精度を向上させることができる。
上記レーダ装置によれば、受信電力を時間の関数として表すことにより、レーダが検知した対象物が低背検知対象物か否か判別することができる。
これによれば、レーダが検知した対象物が低背検知対象物か否か判別するのを効率化し、かつその精度を向上させることができる。
上記レーダ装置の前記検知処理部は、前記面積算出部は、前記曲線と前記関数の前記時間区間の平均値を示す前記所定の直線とを境界として定まる領域の面積を算出するものであってもよい。
これによれば、受信電力をレーダと対象物との距離の関数の平均値を用いて、レーダが検知した対象物が低背検知対象物か否か判別することができる。
これによれば、所定の区間において、前記曲線と所定の直線とを境界として定まる領域(閉じた空間)の面積を算出することにより、低背検知対象物の場合において算出される面積と通常検知対象物において算出される面積との差を検出することができるので、対象物が低背検知対象物であるか判定することができる。
これによれば、区間面積の和を判定の基準とすることにより、通常検知対象物と低背検知対象物の差をより大きく表現することができるので、閾値の設定に余裕を持たせることができ、精度の高い判別ができる。
これによれば、全ての区間面積を算出する前に判定することができるので、レーダと対象物との距離が離れているときでも、通常検知対象物と判定することができる。その結果、その後の車両の減速や対象物の回避行動を、時間的に余裕をもって行うことができる。
これによれば、全ての区間面積を算出する前に判定することができるので、レーダと対象物との距離が離れているときでも、通常検知対象物と判定することができる。その結果、その後の車両の減速や対象物の回避行動を、時間的に余裕をもって行うことができる。
このコンピュータプログラムによれば、受信電力を距離の関数として表すことにより、レーダで検知した対象物が低背検知対象物か否か判別することができる。
このコンピュータプログラムによれば、受信電力を時間の関数として表すことにより、レーダで検知した対象物が低背検知対象物か否か判別することができる。
受信アンテナ11〜1nは、送信波が対象物にて反射し、この対象物から到来する反射波、すなわち受信波を受信する。
ミキサ21〜2n各々は、送信アンテナ3から送信される送信波と、各受信アンテナ11〜1nそれぞれにおいて受信された受信波が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号を生成する。
分配器4は、VCO10からの周波数変調された送信信号を、上記ミキサ21〜2nおよび送信アンテナ3に分配する。
SW6は、制御部8から入力されるサンプリング信号に対応して、フィルタ51〜5n各々を通過した各受信アンテナ11〜1nに対応したCh1〜Chnのビート信号を、順次切り替えて、ADC(A/Dコンバータ)7に出力する。
信号処理部20内のメモリ21は、A/Dコンバータ7においてデジタル変換されたデジタル信号を各受信アンテナ11〜1nに対応したチャンネルごとに格納する。
次に、図2を用いて、本実施形態における信号処理部20において用いられる、電子走査型レーダ装置と対象物との距離、相対速度、角度(方位)を検出する原理について簡単に説明する。
なお、ビート信号の上り部分のピーク値、またはビート信号の上り部分のピーク値とビート信号の下り部分のピーク値の平均を信号レベルとして使用してもよい。
r={C・T/(2・Δf)}・{(fu+fd)/2}
v={C/(2・f0)}・{(fu−fd)/2}
21から読み出した1サイクル前に算出された対象物の距離、相対速度、方位の値とのそ
れぞれの差分の絶対値が、それぞれの値毎に決められた値よりも小さい場合、1サイクル
前に検知した対象物と今回検知した対象物を同じものと判定する。
面積算出部28は、所定の距離区間において、前記関数を表す曲線と前記受信された電波の電力の平均値に基づいて決まる直線とを境界として定まる領域の面積を算出する。
面積算出部28は、前記面積をこれまで算出した面積の和に加算し、当該加算後の面積の和をメモリ21に保存する。
低背検知対象物のレーダによる検知のシミュレーション結果を説明する前に、まず、その条件について説明する。図4は、車両41のまっすぐ前方に空き缶42があることを想定したyz平面上の走行条件のモデルである。d1は車両41と低背検知対象物の1例である空き缶42の直接距離、r1は対象物への電磁波の直接波伝搬経路、r2とr3は、対象物への電磁波の間接波伝搬経路である。h1は車載レーダの高さ、h2は空き缶の高さ、h3は車両床高である。
次に、面積算出部28と検知処理部29における、低背検知対象物の判別アルゴリズムの原理について説明する。
図4に示すように、レーダから掃射された電磁波は直接波伝搬経路r1と間接波伝搬経路(r2とr3を合わせた経路、以下、総称してr4と略す)の2つのルートを介して反射点である検知対象物へ到達して合成される。さらに、この合成波は、反射点で再掃射されて、同じくr1の経路とr4の経路を伝搬し、到達点である車載レーダで再度合成される。
距離d1が変化したときの直接波と間接波の経路差の変化量は、低背検知対象物より通常検知対象物の方が大きい。
また、ある所定の距離の区間において前記発生数が多ければ多いほど、隣接する強めあう箇所と打ち消しあう箇所との間の距離(以下、帯域幅と称す)が小さくなる。
次に、低背検知対象物の判別アルゴリズムの概略について説明する。通常検知対象物と低背検知対象物とを識別する方法として、受信電力曲線と縦軸の値を受信電力の区間平均値とする直線とを境界として定まる領域の面積を用いた方法を説明する。
面積算出部28は、それぞれの区間において、受信電力曲線81と縦軸の値を受信電力の区間平均値とする直線とを境界として定まる領域の面積を算出する。具体的には、例えば、区間82において、領域83と領域84の面積の和を算出する。
面積算出部28は、図10(b)に示すように、基準化電力の絶対値|p(Δdk,i)|を算出し、当該基準化電力の絶対値に対して、区間内において積分を実施するための閉区間(図10(b)において塗りつぶされた領域、例えば103と104)を定める。
図12(a)は、通常検知対象物の受信電力121と区間の平均値Maを表している。通常検知対象物の受信電力が急峻に変化している区間ほど、通常検知対象物の受信電力の曲線121と区間の平均値Maの直線で定まる領域の面積は大きくなる。
以上のように、受信電力が急峻に変化している区間では、受信電力の変化幅が大きいために、算出される前記面積が大きくなる。
以上より、前記発生数が通常検知対象物の受信電力の曲線と区間の平均値の直線で定まる領域の面積という指標で表されることになる。
また、上記の実施例では、面積を算出する際の1つの境界として、縦軸の値を受信電力の区間平均値とする直線を用いたが、当該境界となる線は、縦軸の値を所定の値とする直線であれば何でもよい。例えば、前記直線は、縦軸の値を区間の最小値とする直線、縦軸の値を区間の最大値とする直線、または縦軸の値を区間の中央値とする直線でもよい。
従って、面積を算出する際に、境界となる線は、直線でも曲線でもよく、予め決められた所定の線であればよい。
続いて、低背検知対象物の判別処理の効率化と精度向上のために、積分範囲を指定することについて、図14を用いて説明する。図14において、141は検知閾値、142は通常検知対象物の受信電力曲線、143は自由空間伝搬減衰による受信電力の理論曲線、144は低背対象物の受信電力曲線、145aはΔd1からΔdNまでの積分範囲、145bは最も広範囲に打ち消しあう箇所、145cは近傍域である。
面積算出部28は、低背検知対象物の想定される最大の高さ条件で算出される結果を参照し、レーダの視野範囲で想定される最長距離に存在する最も広範囲に打ち消しあう箇所145bより距離が離れた位置で終点を定める。
また、距離が20[m]以下の近傍域145cでは、アンテナ指向性が顕著に現れ始め、伝搬特性の様相が大きく変化するので、積分区間から除外することとする。
図15は、低背検知対象物の判別処理の積分結果の例である。距離d1が47[m]付近に矢印で示した区間に注目すると、1閉区間に限った数値的な比較においても十分に大きな差異(最大で10から30倍)があることが分かる。
これによって、全ての区間積分値を算出する前に判定することができるので、レーダと対象物との距離が離れているときでも、通常検知対象物と判定することができる。その結果、その後の車両の減速や対象物の回避行動を、時間的に余裕をもって行うことができる。
これによって、全ての区間積分値を算出する前に判定することができるので、レーダと対象物との距離が離れているときでも、通常検知対象物と判定することができる。その結果、その後の車両の減速や対象物の回避行動を、時間的に余裕をもって行うことができる。
まず、面積算出部28は、レーダと対象物との直接距離d1に対する積分範囲を指定する(ステップ S171)。次に、面積算出部28は、レーダと対象物との直接距離d1を任意の区間に分割する(ステップ S172)。
まず、面積算出部28は、区間内の受信電力の平均(以下、平均受信電力と称する)を算出する(ステップ S173)。次に、面積算出部28は、当該区間内の受信電力から前記平均受信電力を減算することによって、基準化電力を算出する(ステップ S174)。
一方、前記算出した面積の和が所定の閾値以下の場合(ステップ S178 NO)、検知した対象物を低背検知対象物と判定し(ステップ S179b)、低背検知対象物であるという情報を物標出力処理部30へ出力する。以上で、本フローチャートは終了する。
21、2n ミキサ
3 送信アンテナ
4 分配器
51、5n フィルタ
6 SW
7 ADC
8 制御部
9 三角波生成部
10 VOC
20 信号処理部
21 メモリ
22 受信電力算出部
23 DBF処理部
24 距離検出部
25 速度検出部
26 方位検出部
27 物標引継ぎ処理部
28 面積算出部
29 検知処理部
30 物標出力処理部
Claims (11)
- 電波を送信する送信アンテナと、
前記送信された電波が対象物により反射された電波を受信する受信アンテナと、
前記受信された電波に基づいて前記対象物までの距離を検出する距離検出部と、
前記検出した距離の関数として、前記受信された電波の電力を算出する受信電力算出部と、
前記距離を検出する範囲が複数区間に分割され、前記複数区間の区間ごとに、各区間に対応する距離区間において、前記関数の前記距離区間の最小値と最大値との間の値を示す所定の直線と、前記関数を表す曲線とを境界として定まる領域の面積を算出する面積算出部と、
前記算出した面積に基づいて前記対象物を低背検知対象物であるか否か判定する検知処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記検知処理部は、前記距離が所定の範囲内にある場合にのみ、前記受信された電波の強度に基づいて前記面積を算出することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
- 電波を送信する送信アンテナと、
前記送信された電波が対象物により反射された電波を受信する受信アンテナと、
時間の関数として、前記受信された電波の電力を算出する受信電力算出部と、
前記時間を検出する範囲が複数区間に分割され、前記複数区間の区間ごとに、各区間に対応する時間区間において、前記関数の前記時間区間の最小値と最大値との間の値を示す所定の直線と、前記関数を表す曲線とを境界として定まる領域の面積を算出する面積算出部と、
前記算出した面積に基づいて前記対象物を低背検知対象物であるか否か判定する検知処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記検知処理部は、前記時間が所定の範囲内にある場合にのみ、前記受信された電波の強度に基づいて前記面積を算出することを特徴とする請求項3に記載のレーダ装置。
- 前記面積算出部は、前記曲線と前記関数の前記時間区間の平均値を示す前記所定の直線とを境界として定まる領域の面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 前記面積算出部は、前記曲線と前記所定の直線とを境界として定まる領域の面積に代えて、前記曲線と所定の曲線とを境界として定まる領域の面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 前記検知処理部は、前記複数区間の前記面積の和が所定の閾値を超えると、前記対象物を通常検知対象物と判定することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 前記検知処理部は、前記複数区間の前記面積のいずれかが所定の閾値を超えると、前記対象物を通常検知対象物と判定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 前記検知処理部は、前記面積が所定の閾値を超える回数が、予め設定した回数を超えると、前記対象物を通常検知対象物と判定することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のレーダ装置。
- 受信アンテナにより受信された電波に基づいて対象物までの距離を検出する第1のステップと、
前記検出した距離の関数として、前記受信された電波の電力を算出する第2のステップと、
前記距離を検出する範囲が複数区間に分割され、前記複数区間の区間ごとに、各区間に対応する距離区間において、前記関数の前記距離区間の最小値と最大値との間の値を示す所定の直線と、前記関数を表す曲線とを境界として定まる領域の面積を算出する第3のステップと、
前記算出した面積に基づいて前記対象物を低背検知対象物であるか否か判定する第4のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。 - 時間の関数として、受信された電波の電力を算出する第1のステップと、
前記時間を検出する範囲が複数区間に分割され、前記複数区間の区間ごとに、各区間に対応する時間区間において、前記関数の前記時間区間の最小値と最大値との間の値を示す所定の直線と、前記関数を表す曲線とを境界として定まる領域の面積を算出する第2のステップと、
前記算出した面積に基づいて対象物を低背検知対象物であるか否か判定する第3のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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