JP6304777B2

JP6304777B2 - 移動体

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Publication number: JP6304777B2
Application number: JP2016098843A
Authority: JP
Inventors: 智士藤井; 遼彦西口; 大輔久保田; 良作荒川; イサダサグァンウォントーン; 圭忍田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2036-05-17
Also published as: JP2017207334A; US20170336496A1; US10502812B2; CN107390207A; CN107390207B

Description

この発明は、移動体の周辺に存在する他物体（物標）を検出する周辺検出器を備える移動体に関し、前記周辺検出器としては、例えばカメラやレーダ等が該当し、前記移動体としては、例えば車両、船舶、及び飛行体等が該当する移動体に関する。

例えば、特許文献１には、車両に設けられた電波透過性部材（バンパー）と車体との間に形成される閉鎖空間にレーダ電波の送信部及び受信部が配置されたレーダセンサシステムが開示されている（特許文献１の［００２０］、図３）。

特開２００４−３６１２７９号公報

特許文献１のようにレーダユニットが車両前側に取り付けられている車両が、例えば、他の車両から軽く追突されたり、後退中に、障害物（崖、壁、電柱等）に軽くぶつかったりする後面軽衝突（後面接触）等が発生する場合がある。

このような場合に、車両前側に取り付けられているレーダユニットの電波軸（電波の中心軸又は検知軸ともいう。）がずれてしまう場合がある。レーダユニットの電波軸がずれてしまうと、前記レーダユニットにより検出される視野範囲（方向）が変わってしまい、位置誤差・方向誤差等が発生する。

従来、この軸ずれを検知する手法が確立されていない。

特許文献１に開示されているように、車両前方に設けられたレーダユニットから送信されるレーダ電波は、レーダユニットへの塵埃等の付着を防止しつつ該レーダ電波を透過する前記電波透過性部材を透過して送出され、且つターゲットから反射したレーダ電波が前記電波透過性部材を介してレーダユニットにて受信される。

この場合、電波透過性部材とはいえ電波が所定量減衰するので、送信電波と受信電波に対して所定減衰量分を予め校正しておく必要がある。

しかしながら、レーダユニットから発生するレーダ電波の電波軸と前記電波透過性部材との間で位置ずれが発生すると、前記校正量を補正する必要があるが、この点について特許文献１には何も言及されていない。

なお、レーダユニットに限らず、車両前方等を撮像するカメラユニットの軸である光軸が軽衝突等によりずれてしまう場合もあり、この場合にも画像信号に対し光軸を補正する校正が必要となるが、従来、この軸ずれを検知する手法が確立されていない。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、カメラやレーダ等の周辺検出器の軸（光軸及び又は電波軸）の軸ずれを検出することを可能とする移動体を提供することを目的とする。

この発明に係る移動体は、該移動体の所定部位に取り付けられ、前記移動体の周辺の所定領域に存在する他物体を、軸を中心に所定の視野角により検出する周辺検出器と、前記移動体上、前記周辺検出器のから視て該周辺検出器の前方であって、且つ前記視野角により形成される視野範囲の外側に設けられ、前記周辺検出器の前記軸の軸ずれ検出用に供されるマーカと、を備える。

この発明によれば、移動体上、周辺検出器の前方であって、前記周辺検出器の視野角により形成される視野範囲の外側に、前記周辺検出器の軸の軸ずれ検出用のマーカを設けている。

ここで、前記軸は、周辺検出器が、例えばカメラユニットであれば光軸、レーダユニットであれば電波軸（電波の中心軸）である。

そして、周辺検出器とマーカとの間の相対位置が、前記周辺検出器の軸の軸ずれ前後で変化することから、軸ずれ前後のマーカ検出位置の差を、前記周辺検出器を利用して求めることで、前記周辺検出器の軸の軸ずれを検出することができる。

この場合、前記周辺検出器が、レーダユニットである場合に、前記軸は電波軸であり、さらに、前記レーダユニットから視て該レーダユニットの前方であって、前記移動体の別の所定部位に取り付けられる電波透過性部材を備え、該電波透過性部材上の前記視野角により形成される視野範囲の外側であって、且つ前記レーダユニットの限界検知範囲内に電波強反射部材からなる前記マーカが設けられているようにすることが好ましい。

この発明によれば、電波透過性部材上の、レーダユニットの視野角により形成される視野範囲の外側に電波強反射部材からなるマーカが設けられている。このため、前記電波透過性部材上に設けられた前記電波強反射部材からなる前記マーカの位置を、前記電波透過性部材及び前記電波強反射部材からの各電波反射信号（反射信号）の振幅差に基づき前記レーダユニットにより容易に検出することができ、前記マーカに対する前記レーダユニットの電波軸の軸ずれを精度良く検出することができる。

なお、前記電波透過性部材は、樹脂製のバンパー又は樹脂製のグリルとしてもよい。

また、前記電波強反射部材は、前記視野範囲の前記外側に金属材料により形成されていることが好ましい。

金属材料は、レーダ電波を反射するので、レーダユニットの視野範囲に電波強反射部材からなるマーカからの反射信号が検出された場合、前記反射信号の検出位置に基づき、前記レーダユニットの電波軸と前記マーカのマーカ軸との軸ずれを検出することができる。

なお、前記電波強反射部材は、細く延びたラインに形成され、前記レーダユニット側から見て、前記ラインの両側に電波吸収部材が設けられているとしてもよい。

電波強反射部材による反射信号の前縁部と後縁部の信号レベルが電波吸収部材により電波透過性部材による反射信号の信号レベルよりも低下するので、電波強反射部材近傍が視野範囲に入った場合に、反射信号の信号レベルの振幅により、より容易に前記電波強反射部材からなるマーカからの反射信号を検出することができる。

この場合、前記マーカが、前記電波透過性部材上に複数箇所設けられていることが好ましい。

複数の電波強反射部材からなるマーカからの複数の対応する反射信号によりレーダユニットの電波軸の軸ずれをより正確に校正することができる。

この場合において、前記電波透過性部材上に設けられた複数の前記マーカは、前記レーダユニットの前記電波軸を囲むように設けられてマーカ視野範囲を形成し、該マーカ視野範囲の中心軸であるマーカ軸と、前記電波軸との軸ずれ量を算出する軸ずれ量算出部と、前記マーカ軸と前記電波軸の軸ずれ量に基づき、前記電波透過性部材の透過率を算出する透過率算出部と、算出された軸ずれ量に基づき、前記電波軸の軸ずれ量を校正すると共に、前記透過率を校正する校正部と、をさらに備えることが好ましい。

軸ずれ量により電波軸の水平方向の方位角のずれ量と垂直方向の仰角のずれ量を校正することができ、且つ軸ずれ量に基づき電波透過性部材の透過率を校正することができる。

なお、前記軸ずれ量が算出できなかった場合、又は前記校正部による校正が校正可能範囲を超えていた場合には、前記レーダユニットによる前記他物体の検出を停止させる停止部をさらに備えることが好ましく、誤検出を抑制することができる。

前記周辺検出器を利用して、軸ずれ前後のマーカ検出位置の差を求めることで、前記周辺検出器の軸の軸ずれを検出することができる。

周辺検出器としてレーダユニット及びカメラが取り付けられたこの実施形態に係る移動体の概略斜視図である。図１例の移動体に取り付けられたレーダユニットとマーカとの位置関係等を示す一部省略平面視図である。図１及び図２に示したレーダユニットの概略構成を示すブロック図である。レーダユニットからマーカを見た電波軸、マーカ軸、及びレーダ視野範囲等の説明図である。レーダユニットの軸ずれ量の算出処理を含むレーダユニットの動作説明に供されるフローチャートである。マーカ軸に対する電波軸の軸ずれ量算出処理の説明に供される説明図である。電波透過性部材の軸ずれ量及び透過率補正値の算出説明に供される説明図である。マーカからのレーダ電波の反射信号を示す波形図である。

以下、この発明に係る移動体について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

［移動体の構成］
図２は、この実施形態に係る移動体としての車両１０（図１）に取り付けられたレーダユニット１２と、該レーダユニット１２のレーダヘッド１４の電波軸（電波の中心軸）Ａｒの軸ずれ検出に供されるマーカ２２との位置関係を示す一部省略平面視図である。

図１は、前記電波軸Ａｒを有する前記レーダユニット１２と前記マーカ２２の他、光軸Ａｃを有するカメラ１８が取り付けられた車両１０の概略斜視図である。

図３は、レーダユニット１２の概略構成を示すブロック図である。レーダユニット１２は、平板状の送受信アンテナ（不図示）等を備えるレーダヘッド１４と信号処理部１６とから構成される。

図１から図３において、互いに直交する矢印の方向にしたがって、車両１０の前後（Ｘ）方向（車長方向）、左右（Ｙ）方向（車幅方向）、上下（Ｚ）方向（車高方向）を説明する。

図１に示すように、カメラ１８は、車両１０のフロントウインドシールド上部の車室内に光軸Ａｃが車両１０の前方（Ｘ方向）を向くように取り付けられている。

レーダユニット１２は、車両１０の前側のロアクロスフレーム２０（メインフレームの一部であり、以下、単にフレームという。）にブラケット（不図示）等を介して、レーダヘッド１４の電波軸Ａｒが車両１０の前方（Ｘ方向）を向くように取り付けられている。図２に示すように、信号処理部１６は、レーダユニット１２の内部に配されている。

レーダユニット１２から視て該レーダユニット１２の前方には、車体１１に取り付けられた樹脂製のバンパーである電波透過性部材２４が配されている。

図４に示すように（図２も参照）、電波透過性部材２４のレーダユニット１２側（電波透過性部材２４の裏面）には、破線の四角形の枠で模式的に示すレーダ視野範囲３０の外側であって、且つ破線の四角形の枠で模式的に示すレーダ限界検知範囲３２の内側に長方形状に、電波強反射部材３５を有するライン状のマーカ２２が設けられている。電波強反射部材３５は、アルミニウム、銅、金、合金等の金属製部材が用いられる。なお、マーカ２２は、金属塗装や金属テープにより形成してもよい。

マーカ２２は、四角形のレーダ視野範囲３０の各辺に沿って平行に配された、右側マーカ２２Ｒ、左側マーカ２２Ｌ、上側マーカ２２Ｕ、及び下側マーカ２２Ｄから構成される。

より詳しくは、各マーカ２２Ｒ、２２Ｌ、２２Ｕ、２２Ｄは、それぞれ、中央部の電波強反射部材３５が、細く延びたラインに形成され、レーダユニット１２側から見て、前記ラインの両側に、フェライト等の電波吸収部材３４、３６が設けられてストライプ（縞）状（サンドイッチ状）に構成されている。

前記レーダ視野範囲３０が、マーカ２２Ｒ、２２Ｌ、２２Ｕ、２２Ｄの内接四角形からなる仮想の枠の範囲（マーカ視野範囲３１という。）と相似図形的に合致するように予め調整（ゼロ点調整という。）されている。なお、レーダ視野範囲３０をマーカ視野範囲３１と同一範囲にしてもよい。

ゼロ点調整後には、マーカ視野範囲３１の四角形の中心に直交する軸、ここではマーカ軸Ａｍというが、このマーカ軸Ａｍと電波軸Ａｒの方向及び位置が一致することになる。マーカ軸Ａｍと電波軸Ａｒが一致した状態では、軸ずれがなく、軸ずれ量はゼロ値である。

なお、この実施形態では、レーダユニット１２を車両１０の前側のフレーム２０中、ロアクロスフレームに設けているが、例えば、車両１０の前側のフレーム２０中、アッパークロスフレーム（不図示）に設けてもよい。レーダユニット１２をアッパークロスフレームに設けた場合には、マーカ２２は、例えば、アッパークロスフレーム前方の樹脂製のフロントグリルに配される四角形状の樹脂製のエムブレムの各辺に設けるようにしてもよい。

図２、図３に示すように、レーダユニット１２は、レーダヘッド１４の電波軸Ａｒを中心に、方位角の所定範囲（視野角θ）及び仰角の所定範囲（不図示）内で、周辺の所定領域に存在する他物体を障害物として検出する。以降、煩雑を回避するために、方位角の所定範囲（視野角θ）を例として説明する。

なお、上記したように、図２、図３、図４中、レーダユニット１２の最大視野範囲であるレーダ限界検知範囲３２（図３）を限界検知角（限界視野角）φとして描いている。

実際上、レーダ視野範囲３０及びレーダ限界検知範囲３２は、完全な長方形ではなく楕円状に近いが、ここでは、理解の便宜のために長方形に描いている。

図３を参照して上述したように、レーダユニット１２は、レーダヘッド１４と信号処理部１６とから構成される。信号処理部１６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。

信号処理部１６の図示しないＣＰＵは、図示しないメモリからプログラムを読み出し実行することで、軸ずれ量算出部４０、透過率算出部４２、停止部４３、校正部４４、及び方位・距離・速度算出部４６の各機能を実現可能である。各機能は、ハードウエアにより構成することもできる。なお、各部の具体的機能については後述する。

［移動体の動作］
基本的には、以上のように構成される移動体である車両１０のレーダユニット１２の電波軸Ａｒの軸ずれ量の算出動作等について図５のフローチャートを参照して以下に説明する。なお、フローチャートに係るプログラムの実行主体は、信号処理部１６である。

図５のフローチャートは、例えば、車両１０のパワースイッチが投入された時点、あるいは図示しない衝突センサにより衝突を検知し車両１０が停止した直後に実行される。なお、その他、常時実行してもよい。

上述したように、レーダユニット１２が前側に取り付けられている車両１０が、例えば、他の車両から軽く追突されたり、後退中に、障害物（崖、壁、電柱等）に軽くぶつかったりする軽衝突等が発生した場合、レーダユニット１２の電波軸Ａｒがずれてしまう場合がある。なお、軽い床下面衝突や側面衝突である場合にも、電波軸Ａｒがずれてしまう場合がある。

車両１０の出荷時においては、図４に示したように、電波軸Ａｒとマーカ軸Ａｍとが一致しており、レーダ視野範囲３０とマーカ視野範囲３１も相似図形ではあるが一致している（対向する各辺が交差しない平行状態になっている。）。

図６は、マーカ軸Ａｍに一致していた電波軸Ａｒが、軽衝突等を原因として、軸ずれが発生し、軸ずれ後の電波軸Ａｒ´になった状態を示している。このため、レーダ視野範囲３０がマーカ視野範囲３１に対してずれてしまう。

そこで、ステップＳ１にて、軸ずれ量算出部４０は、方位・距離・速度算出部４６を通じてレーダユニット１２を駆動し、図６に示す軸ずれが発生したレーダ視野範囲３０を走査し、軸ずれのある電波軸Ａｒ´を原点として、該原点からサークル（白丸）で示すマーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｌ、２２Ｒまでの直線距離、及びレーダヘッド１４からマーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｌ、２２Ｒまでの直線距離を測定する。

次いで、ステップＳ２にて、マーカ軸Ａｍに対する電波軸Ａｒ´の軸ずれ量を算出する。この場合、軸ずれ発生前のマーカ軸Ａｍを原点とするドットで示すマーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｌ、２２Ｒまでの直線距離及びレーダヘッド１４からマーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｌ、２２Ｒまでの直線距離は既知であるので、マーカ軸Ａｍと電波軸Ａｒ´との軸ずれ量を算出することができる。

軸ずれ量は、図７に示すレーダヘッド１４を原点とする方位方向の軸ずれ量Δθと、仰角方向の軸ずれ量Δα（不図示）が算出される。

次いで、ステップＳ３にて、角度補正値を算出する。この場合、軸ずれ量算出部４０は、算出した方位方向の軸ずれ量Δθと、仰角方向の軸ずれ量Δα（不図示）に基づき、方位方向の補正用軸ずれ量（方位角補正値）、すなわち−Δθ及び仰角方向の補正用軸ずれ量（仰角補正値）、すなわち−Δαを校正部４４に設定する。

ここで、図８に示すように、マーカ２２からのレーダ電波の反射信号Ｓｒを示す波形のレベル（強度）は、電波強反射部材３５に対応する反射信号Ｓｒｐのレベルが最大（ピーク）となり、両脇の電波吸収部材３４、３６に対応し、反射信号Ｓｒ中、反射信号Ｓｒｐの前縁部と後縁部を構成する反射信号Ｓｒｂのレベルが最小（ボトム）となり、その周囲の電波透過性部材２４に対応する反射信号Ｓｒｍのレベルが反射信号Ｓｒｂのレベルより僅かに高くなるので、マーカ２２の反射信号Ｓｒから、電波軸Ａｒ´を原点として図６中、サークル（白丸）で示すマーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｌ、２２Ｒまでの直線距離を、ＳＮ（信号雑音）比の高い状態で測定することができる。

次いで、ステップＳ４にて、透過率算出部４２は、方位方向の軸ずれ量Δθ及び仰角方向の軸ずれ量Δα（不図示）に基づき、透過率補正値を算出して校正部４４に設定する。

例えば、図７に示すように、マーカ軸Ａｍ（軸ずれ前の電波軸Ａｒ）上で電波透過性部材２４の厚みが厚みｄ０であって、軸ずれした電波軸Ａｒ´上での電波透過性部材２４の厚みが厚みｄ１（ｄ０＜ｄ１）である場合、透過効率補正値（ゲイン）は、ｄ１／ｄ０として算出される。実際上は、レーダ限界検知範囲３２内をカバーする透過効率補正特性が予めメモリに記憶してあるので、読み出しアドレスを変更することで透過効率を校正することができる。

なお、ステップＳ２にて電波軸Ａｒ´の軸ずれ量を算出できなかった場合、又は校正部４４による校正可能な範囲を超えていた場合には、誤検出を抑制するために、停止部４３によりレーダユニット１２（方位・距離・速度算出部４６）による他物体（物標）の検出を停止させる。

［実施形態のまとめ及び変形例］
上述した実施形態に係る移動体としての車両１０は、周辺検出器としてのレーダユニット１２と電波強反射部材３５（図４参照）からなるマーカ２２とを備える。レーダユニット１２は、車両１０の所定部位であるフレーム２０に取り付けられ、車両１０の周辺の所定領域に存在する他物体（物標）を、電波軸Ａｒを中心に所定の視野角θにより検出する。マーカ２２は、車両１０上、レーダユニット１２から視て該レーダユニット１２の前方に設けられ、視野角θにより形成されるレーダ視野範囲３０の外側にレーダユニット１２の電波軸Ａｒの軸ずれ検出用として設けられる。

ここで、レーダユニット１２とマーカ２２との間の相対位置が、前記レーダユニット１２の軸の軸ずれ前後で変化することから、レーダユニット１２により軸ずれ前後のマーカ検出位置の差を求めることで、レーダユニット１２の電波軸Ａｒの軸ずれ（方位方向の軸ずれ量Δθと仰角方向の軸ずれ量Δα）を検出することができる。

車両１０は、レーダユニット１２から視て該レーダユニット１２の前方であって、車両１０の別の所定部位である車体１１に取り付けられる電波透過性部材２４を備えている。

この場合、図３及び図４に示すように、マーカ２２のマーカ視野範囲３１は、電波透過性部材２４上の視野角θにより形成されるレーダ視野範囲３０の外側であって、且つレーダユニット１２のレーダ限界検知範囲３２内に設けられている。

このため、レーダユニット１２により電波強反射部材３５（図４参照）からなるマーカ２２の位置を検出する（図６参照）ことにより、レーダユニット１２の電波軸Ａｒとマーカ２２のマーカ軸Ａｍとの軸ずれを検出することができる。

なお、マーカ２２を、４個の電波強反射部材３５からなるマーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｒ、２２Ｌとすることで、該マーカ２２Ｕ、２２Ｄ、２２Ｒ、２２Ｌからの各反射信号によりレーダユニット１２の電波軸Ａｒの軸ずれをより正確に校正することができる。

左右の２つのマーカ２２Ｌ、２２Ｒのみを設けた構成あるいは１つのマーカ２２Ｌのみを設けた構成としても、例えば、軸ずれ量が少ない場合、実用上十分な範囲で校正することができる
。

［変形例］
周辺検出器がカメラ１８である場合、四辺形を構成する各マーカは、例えば、フロントウインドシールド上、カメラ１８の撮像範囲（視野範囲）内に、それぞれ黒白のストライプ（縞）状に形成すればよい。

また、各マーカは、カメラ１８の撮像範囲（視野範囲）の中、フロントグリル上部のフロントフード（通常、前記撮像範囲の約１／３を占める。）上に該フロントフードの色を考慮しコントラストが付く色でストライプ（縞）状に形成してもよい。

なお、周辺検出器がカメラ１８の場合には、光軸Ａｃが僅かにずれても、レーンマークや先行車両を検出することができるので、撮像範囲（視野範囲）に写り込んでいる前記フロントフード自体をマーカとして扱い、前記約１／３の撮像範囲が１／５以下、あるいは１／２以上になった場合に、他物体（物標）の検出を停止させるようにしてもよい。

なお、この発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、移動体は車両１０に限定されることなく、船舶、飛行体等に適用できる。

また、上述した実施形態及び変形例では、車両１０の前方向を検出するために車両１０の前側にレーダユニット１２やカメラ１８を配置した構成を示しているが、車両１０の斜め方向を含む側方や後方、上方や下方を検出するために、各部に配置される場合でも、この発明を適用することができる。

さらに、この発明は、車外の検出に限らず、車内において対象物を検出するために配置される場合でも適用することができる。

１０…車両１１…車体
１２…レーダユニット１４…レーダヘッド
１６…信号処理部１８…カメラ
２０…ロアクロスフレーム２２…マーカ
２４…電波透過性部材３０…レーダ視野範囲
３１…マーカ視野範囲３２…レーダ限界検知範囲

Claims

移動体の所定部位に取り付けられ、前記移動体の周辺の所定領域に存在する他物体を、軸を中心に所定の視野角により検出する周辺検出器と、
前記移動体上、前記周辺検出器から視て該周辺検出器の前方であって、且つ前記視野角により形成される視野範囲の外側に設けられ、前記周辺検出器の前記軸の軸ずれ検出用に供されるマーカと、を備え、
前記周辺検出器は、レーダユニットであって、前記軸は電波軸であり、
さらに、前記レーダユニットから視て該レーダユニットの前方であって、前記移動体の別の所定部位に取り付けられる電波透過性部材を備え、
該電波透過性部材上の前記視野角により形成される視野範囲の外側であって、且つ前記レーダユニットの限界検知範囲内に電波強反射部材からなる前記マーカが前記電波透過性部材上に複数箇所設けられ、
前記電波透過性部材上に設けられた複数の前記マーカは、前記レーダユニットの前記電波軸を囲むように設けられてマーカ視野範囲を形成し、該マーカ視野範囲の中心軸であるマーカ軸と、前記電波軸との軸ずれ量を算出する軸ずれ量算出部と、
前記マーカ軸と前記電波軸の軸ずれ量に基づき、前記電波透過性部材の透過率を算出する透過率算出部と、
算出された軸ずれ量に基づき、前記電波軸の軸ずれ量を校正すると共に、前記透過率を校正する校正部と、
をさらに備えることを特徴とする移動体。
請求項１に記載の移動体において、
前記電波透過性部材は、樹脂製のバンパー又は樹脂製のグリルである
ことを特徴とする移動体。
請求項１又は２に記載の移動体において、
前記電波強反射部材は、
前記視野範囲の前記外側に金属材料により形成されている
ことを特徴とする移動体。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動体において、
複数の前記マーカを構成する各マーカは、前記電波強反射部材が、細く延びたラインに形成され、前記レーダユニット側から見て、前記ラインの両側に電波吸収部材が設けられている
ことを特徴とする移動体。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動体において、
前記軸ずれ量が算出できなかった場合、又は前記校正部による校正が校正可能範囲を超えていた場合には、前記レーダユニットによる前記他物体の検出を停止させる停止部を
さらに備えることを特徴とする移動体。