JP6348332B2 - レーダ装置、車両制御システム及び信号処理方法 - Google Patents

レーダ装置、車両制御システム及び信号処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、物標に係る物標データを取得する技術に関する。
従来より、前方を走行する他車両に追随するよう自車両を制御する車両制御システムや、前方の障害物への衝突を軽減するよう自車両を制御する車両制御システムなどにおいては、自車両の周辺の物標に係る物標データを取得するレーダ装置が利用されている。
このようなレーダ装置は、送信波を送信し、他車両などの物標で反射した反射波を受信して得られる信号に基づいて物標に係る物標データを一定時間ごとに周期的に取得する。また、レーダ装置は、過去に得られた物標データと直近に得られた物標データとの時間的な連続性を判定する。そして、レーダ装置は、ある過去の物標データに関して直近の物標データと連続性があると判定できない場合は、その過去の物標データに基づく予測データを導入する処理である外挿を行う。
なお、本発明に関連する技術を開示する先行技術文献として特許文献１及び特許文献２がある。
特開２００９−１３３７８０号公報 特開２００９−０６３４４０号公報
ところで、自車両が走行する自車線の上方には、照明装置や跨道橋などの静止した上方物が存在する場合がある。このような上方物は自車両と接触しないため、車両制御システムは上方物を対象として自車両を制御する必要はない。通常、自車両に近い上方物には送信波が届かなくなることから、上方物に係る物標データにおいては外挿の頻度が高くなる。このため、外挿の頻度に基づいて物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定し、上方物に係る物標データを処理の対象から除外することができる。
しかしながら、自車両が走行している環境等によっては、物標データに係る物標が上方物であることを正しく判定できず、車両制御システムが上方物に係る物標データに基づいて自車両を誤って制御する可能性がある。例えば、自車両が走行する自車線に沿って側壁が設けられる場合には、上方物に係る物標データが側壁の物標データと連続性があると誤って判定されることがある。これにより、当該物標データに係る物標が上方物と判定されない可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、物標データに係る物標が上方物であることを高精度に判定できる技術を提供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、自車両の周辺の物標に係る物標データを取得するレーダ装置であって、物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する導出手段と、前記物標データに基づいて前記自車両が走行する自車線に沿った壁を検出する壁検出手段と、過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する連続性判定手段と、前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する第１上方物判定手段と、を備え、前記連続性判定手段は、前記自車線内の静止物に係る前記過去の物標データと連続性があると判定した前記直近の物標データに係る物標が前記壁の範囲に含まれる場合は、前記予測データを導入する。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記物標データに係る物標が新規に表れた静止物であり、該物標の前方の所定距離以内に他車両が存在する場合は、該物標は前記上方物であると判定する第２上方物判定手段、をさらに備えている。
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する前記自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と前記自車両との間に他車両が存在する場合は、前記第１上方物判定手段が用いる条件を変更して該物標が前記上方物であると判定しやすくする条件変更手段、をさらに備えている。
また、請求項４の発明は、自車両の周辺の物標に係る物標データを取得するレーダ装置であって、物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する導出手段と、過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する連続性判定手段と、前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する上方物判定手段と、前記物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する前記自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と前記自車両との間に他車両が存在する場合は、前記上方物判定手段が用いる条件を変更して該物標が前記上方物であると判定しやすくする条件変更手段と、を備えている。
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置において、前記自車両を制御する車両制御装置に前記物標データを出力する出力手段、をさらに備え、前記出力手段は、前記物標データに係る物標が前記上方物と判定された場合は、該物標データを出力しない。
また、請求項６の発明は、自車両を制御する車両制御システムであって、請求項１ないし５のいずれかに記載のレーダ装置と、前記レーダ装置が取得した前記物標データに基づいて前記自車両を制御する車両制御装置と、を備えている。
また、請求項７の発明は、自車両の周辺の物標に係る物標データを取得する信号処理方法であって、（ａ）物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する工程と、（ｂ）前記物標データに基づいて前記自車両が走行する自車線に沿った壁を検出する工程と、（ｃ）過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する工程と、（ｄ）前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する工程と、を備え、前記工程（ｃ）は、前記自車線内の静止物に係る前記過去の物標データと連続性があると判定した前記直近の物標データに係る物標が前記壁の範囲に含まれる場合は、前記予測データを導入する。
また、請求項８の発明は、自車両の周辺の物標に係る物標データを取得する信号処理方法であって、（ａ）物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する工程と、（ｂ）過去の物標データと直近の物標データとが連続するか否かの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する工程と、（ｃ）前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する工程と、（ｄ）前記物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する前記自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と前記自車両との間に他車両が存在する場合は、前記工程（ｃ）が用いる条件を変更して該物標が前記上方物であると判定しやすくする工程と、を備えている。
請求項１ないし３及び７の発明によれば、過去の物標データと連続性があると判定された直近の物標データに係る物標が壁の範囲に含まれる場合は予測データを導入する。これにより、上方物に係る物標データの予測データの導入頻度を高くすることができ、物標データに係る物標が上方物であると高精度に判定できる。
また、特に請求項２の発明によれば、物標データに係る物標が新規に表れた静止物であり、該物標の前方の所定距離以内に他車両が存在する場合は、該物標は上方物であると判定する。このため、物標データに係る物標が上方物であることをさらに高精度に判定できる。
また、特に請求項３の発明によれば、物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と自車両との間に他車両が存在する場合は、該物標が上方物であると判定しやすくする。このため、物標データに係る物標が上方物であることをさらに高精度に判定できる。
また、請求項４及び８の発明によれば、物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と自車両との間に他車両が存在する場合は、該物標が上方物であると判定しやすくする。このため、物標データに係る物標が上方物であることを高精度に判定できる。
また、請求項５の発明によれば、物標が上方物と判定された場合は物標データを車両制御装置に出力しないため、車両制御装置が上方物に係る物標データに基づいて自車両を制御することを防止できる。
また、請求項６の発明によれば、物標データに係る物標が上方物であることを高精度に判定できるため、車両制御装置が上方物に係る物標データに基づいて自車両を制御することを防止できる。
図１は、車両制御システムの構成を示す図である。 図２は、第１の実施の形態のレーダ装置の構成を示す図である。 図３は、送信波と反射波との関係を示す図である。 図４は、周波数スペクトラムの例を示す図である。 図５は、ピーク角度の例を示す図である。 図６は、物標データ取得処理の流れを示す図である。 図７は、レーダ装置が用いられる環境の一例を示す図である。 図８は、連続性判定処理の流れを示す図である。 図９は、側壁代表値を導出する手法を説明する図である。 図１０は、第１の実施の形態の上方物判定処理の流れを示す図である。 図１１は、レーダ装置が出力する物標データの例を示す図である。 図１２は、レーダ装置が出力する物標データの例を示す図である。 図１３は、第２の実施の形態のレーダ装置の構成を示す図である。 図１４は、第２の実施の形態に係る判定の原理を説明する図である。 図１５は、第２の実施の形態の上方物判定処理の流れを示す図である。 図１６は、第３の実施の形態のレーダ装置の構成を示す図である。 図１７は、第３の実施の形態に係る判定の原理を説明する図である。 図１８は、第３の実施の形態の上方物判定処理の流れを示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．構成＞
図１は、本実施形態に係る車両制御システム１０の構成を示す図である。車両制御システム１０は、例えば、自動車などの車両に搭載されている。以下、車両制御システム１０が搭載される車両を「自車両」という。また、自車両の進行方向を「前方」、進行方向の逆方向を「後方」という。図に示すように、車両制御システム１０は、レーダ装置１と、車両制御装置２とを備えている。
レーダ装置１は、自車両の周辺の物標に係る物標データを取得する。本実施の形態のレーダ装置１は、周波数変調した連続波であるＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いて、自車両の前方の他車両や静止物などの物標に係る物標データを取得する。レーダ装置１は、自車両の進行方向における物標の距離（以下、「縦距離」という。）（ｍ）、自車両に対する物標の相対速度（ｋｍ／ｈ）、自車両の左右方向における物標の距離（以下、「横位置」という。）（ｍ）などのパラメータを有する物標データを導出し、導出した物標データを車両制御装置２に出力する。横位置は、自車両の中心位置を０とし、自車両の右側では正の値、自車両の左側では負の値で表現される。
車両制御装置２は、自車両のブレーキ等と接続され、レーダ装置１から出力された物標データに基づいて自車両の挙動を制御する。車両制御装置２は、自車両の前方に停止した他車両や静止物などの障害物が存在する場合に、その障害物との衝突を軽減するよう自車両のブレーキ等を制御する。これにより、本実施の形態の車両制御システム１０は、衝突軽減ブレーキシステムとして機能する。
図２は、レーダ装置１の構成を示す図である。レーダ装置１は、送信部４、受信部５及び信号処理装置６を主に備えている。
送信部４は、発信器４１と信号生成部４２とを備えている。信号生成部４２は、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発信器４１に供給する。発信器４１は、信号生成部４２で生成された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調し、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ４０に出力する。
送信アンテナ４０は、発信器４１からの送信信号に基づいて、送信波ＴＷを自車両の外部に出力する。送信アンテナ４０が出力する送信波ＴＷは、所定の周期で周波数が上下するＦＭＣＷとなる。送信アンテナ４０から自車両の前方に送信された送信波ＴＷは、他車両などの物標で反射されて反射波ＲＷとなる。
受信部５は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ５１と、その複数の受信アンテナ５１に接続された複数の個別受信部５２とを備えている。本実施の形態では、受信部５は、例えば、４つの受信アンテナ５１と４つの個別受信部５２とを備えている。４つの個別受信部５２は、４つの受信アンテナ５１にそれぞれ対応している。各受信アンテナ５１は物標からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、各個別受信部５２は対応する受信アンテナ５１で得られた受信信号を処理する。
各個別受信部５２は、ミキサ５３とＡ／Ｄ変換器５４とを備えている。受信アンテナ５１で得られた受信信号は、ローノイズアンプ（図示省略）で増幅された後にミキサ５３に送られる。ミキサ５３には送信部４の発信器４１からの送信信号が入力され、ミキサ５３において送信信号と受信信号とがそれぞれミキシングされる。これにより、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差となるビート周波数を示すビート信号が生成される。ミキサ５３で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器５４でデジタルの信号に変換された後に、信号処理装置６に出力される。
信号処理装置６は、ＣＰＵ及びメモリ６５などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置６は、演算の対象とする各種のデータを、記憶装置であるメモリ６５に記憶する。メモリ６５は、例えばＲＡＭなどである。信号処理装置６は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部６１、フーリエ変換部６２、及び、データ処理部７を備えている。送信制御部６１は、送信部４の信号生成部４２を制御する。
フーリエ変換部６２は、複数の個別受信部５２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。これにより、フーリエ変換部６２は、複数の受信アンテナ５１それぞれの受信信号に係るビート信号を、周波数領域のデータである周波数スペクトラムに変換する。フーリエ変換部６２で得られた周波数スペクトラムは、データ処理部７に入力される。
データ処理部７は、物標データ取得処理を実行し、複数の受信アンテナ５１それぞれの周波数スペクトラムに基づいて、自車両の前方の物標に係る物標データを取得する。データ処理部７は、取得した物標データを車両制御装置２に出力する。データ処理部７には、車速センサ８１などの自車両に設けられるセンサからの情報が入力される。これにより、データ処理部７は、車速センサ８１から入力される自車両の速度など、センサからの情報を処理に用いることができる。
図２に示すように、データ処理部７は、主な機能として、物標データ導出部７１、物標データ処理部７２、及び、物標データ出力部７３を備えている。
物標データ導出部７１は、フーリエ変換部６２で得られた周波数スペクトラムに基づいて物標に係る物標データを導出する。物標データ処理部７２は、導出された物標データを対象にして連続性判定処理などの各種の処理を行う。物標データ出力部７３は、処理された物標データを車両制御装置２に出力する。また、物標データ処理部７２は、サブ機能として、壁検出部７２ａ、連続性判定部７２ｂ及び上方物判定部７２ｃを備えている。これらの機能の処理については後述する。
＜１−２．物標データのパラメータの導出手法＞
次に、レーダ装置１が、物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を導出する手法（原理）を説明する。図３は、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの関係を示す図である。説明を簡単にするため、図３に示す反射波ＲＷは理想的な一つの物標のみからの反射波としている。図３においては、送信波ＴＷを実線で示し、反射波ＲＷを破線で示している。また、図３の上部において、横軸は時間、縦軸は周波数を示している。
図に示すように、送信波ＴＷは、所定の周波数を中心として所定の周期で周波数が上下する連続波となっている。送信波ＴＷの周波数は、時間に対して線形的に変化する。以下では、送信波ＴＷの周波数が上昇する区間を「アップ区間」といい、下降する区間を「ダウン区間」という。また、送信波ＴＷの中心周波数をｆｏ、送信波ＴＷの周波数の変位幅をΔＦ、送信波ＴＷの周波数が上下する一周期の逆数をｆｍとする。
反射波ＲＷは、送信波ＴＷが物標で反射されたものであるため、送信波ＴＷと同様に、所定の周波数を中心として所定の周期で周波数が上下する連続波となる。ただし、反射波ＲＷには、送信波ＴＷに対して時間Ｔの時間遅延が生じる。この遅延する時間Ｔは、自車両に対する物標の距離（縦距離）Ｒに応じたものとなり、光速（電波の速度）をｃとして次の数１で表される。
Figure 0006348332
 また、反射波ＲＷには、自車両に対する物標の相対速度Ｖに応じたドップラー効果により、送信波ＴＷに対して周波数ｆｄの周波数偏移が生じる。
このように、反射波ＲＷには、送信波ＴＷに対して、縦距離に応じた時間遅延とともに相対速度に応じた周波数偏移が生じる。このため、図３の下部に示すように、ミキサ５３で生成されるビート信号のビート周波数（送信波ＴＷの周波数と反射波ＲＷの周波数との差の周波数）は、アップ区間とダウン区間とで異なる値となる。以下、アップ区間のビート周波数をｆｕｐ、ダウン区間のビート周波数をｆｄｎとする。
ここで物標の相対速度が「０」の場合（ドップラー効果による周波数偏移がない場合）のビート周波数をｆｒとすると、この周波数ｆｒは次の数２で表される。
Figure 0006348332
 この周波数ｆｒは、数１で表される遅延する時間Ｔに応じた値となる。このため、物標の縦距離Ｒは、周波数ｆｒを用いて次の数３で求めることができる。
Figure 0006348332
 また、ドップラー効果により偏移する周波数ｆｄは、次の数４で表される。
Figure 0006348332
 物標の相対速度Ｖは、この周波数ｆｄを用いて次の数５で求めることができる。
Figure 0006348332
 以上の説明では、理想的な一つの物標の縦距離及び相対速度を求めたが、実際には、レーダ装置１は、自車両の前方に存在する複数の物標からの反射波ＲＷを同時に受信する。このため、一つの受信アンテナ５１の受信信号に係るビート信号をフーリエ変換部６２が変換した周波数スペクトラムにおいては、それら複数の物標それぞれに対応する情報が含まれている。
図４は、このような周波数スペクトラムの例を示す図である。図４の上部はアップ区間における周波数スペクトラムを示し、図４の下部はダウン区間における周波数スペクトラムを示している。図中において、横軸は周波数、縦軸は信号のパワーを示している。
図４の上部に示すアップ区間の周波数スペクトラムにおいては、３つの周波数ｆｕｐ１，ｆｕｐ２，ｆｕｐ３の位置にそれぞれピークＰｕが表れている。また、図４の下部に示すダウン区間の周波数スペクトラムにおいては、３つの周波数ｆｄｎ１，ｆｄｎ２，ｆｄｎ３の位置にそれぞれピークＰｄが表れている。
相対速度を考慮しなければ、このように周波数スペクトラムにおいてピークが表れる位置の周波数は、物標の縦距離に対応する。例えば、アップ区間の周波数スペクトラムに注目すると、ピークＰｕが表れる３つの周波数ｆｕｐ１，ｆｕｐ２，ｆｕｐ３に対応する縦距離の位置それぞれに、物標が存在していることになる。
このため、物標データ導出部７１（図２参照。）は、アップ区間及びダウン区間の双方の周波数スペクトラムに関して、所定の閾値を超えるパワーを有するピークＰｕ，Ｐｄが表れる周波数を抽出する。以下、このように抽出される周波数を「ピーク周波数」という。
図４に示すようなアップ区間及びダウン区間の双方の周波数スペクトラムは、一つの受信アンテナ５１の受信信号から得られる。したがって、フーリエ変換部６２は、４つの受信アンテナ５１の受信信号のそれぞれから、図４と同様のアップ区間及びダウン区間の双方の周波数スペクトラムを導出する。
４つの受信アンテナ５１は同一の物標からの反射波ＲＷを受信しているため、４つの受信アンテナ５１の周波数スペクトラムの相互間において、抽出されるピーク周波数は同一となる。ただし、４つの受信アンテナ５１の位置は互いに異なるため、受信アンテナ５１ごとに反射波ＲＷの位相は異なる。このため、同一のピーク周波数となる受信信号の位相情報は、受信アンテナ５１ごとに異なっている。
また、同一の縦距離に複数の物標が存在する場合においては、周波数スペクトラムにおける一つのピーク周波数の信号に、それら複数の物標についての情報が含まれる。このため、物標データ導出部７１は、方位演算処理により、一つのピーク周波数の信号（同一の縦距離に対応する信号）から、同一の縦距離に存在する複数の物標の情報を分離し、それら複数の物標それぞれの角度を推定する。物標データ導出部７１は、４つの受信アンテナ５１の全ての周波数スペクトラムにおいて同一のピーク周波数となる受信信号に注目し、それら受信信号の位相情報に基づいて物標の角度を推定する。
このような物標の角度を推定する手法としては、ＥＳＰＲＩＴ、ＭＵＳＩＣ及びＰＲＩＳＭなどの周知の角度推定方式を用いることができる。これにより、物標データ導出部７１は、一つのピーク周波数の信号から、複数の角度、及び、それら複数の角度それぞれの信号のパワーを導出する。
図５は、方位演算処理により推定された角度を、角度スペクトラムとして概念的に示す図である。図中において、横軸は角度（ｄｅｇ）、縦軸は信号のパワーを示している。角度スペクトラムにおいて、方位演算処理により推定された角度はピークＰａとして表れる。以下、方位演算処理により推定された角度を「ピーク角度」という。このように一つのピーク周波数の信号から同時に導出された複数のピーク角度は、同一の縦距離（当該ピーク周波数に対応する縦距離）に存在する複数の物標の角度を示す。
物標データ導出部７１は、このようなピーク角度の導出を、アップ区間及びダウン区間の双方の周波数スペクトラムにおける全てのピーク周波数に関して実行する。
このような処理により、物標データ導出部７１は、自車両の前方に存在する複数の物標それぞれに対応する区間データを導出する。区間データは、上述したピーク周波数、ピーク角度、及び、信号のパワーのパラメータを有している。データ処理部７は、アップ区間及びダウン区間の双方で、この区間データを導出する。
物標データ導出部７１は、さらに、このように導出したアップ区間の区間データとダウン区間の区間データとをペアリング処理により対応付ける。物標データ導出部７１は、パラメータ（ピーク周波数、ピーク角度、及び、信号のパワー）に基づいて、アップ区間及びダウン区間の２つの区間データを対応付ける。物標データ導出部７１は、類似のパラメータを有する２つの区間データを対応付けることで、同一の物標に関する区間データ同士を対応付ける。これにより、物標データ導出部７１は、自車両の前方に存在する複数の物標それぞれに係る物標データを導出する。この物標データは、２つの区間データを対応付けて得られるため「ペアデータ」とも呼ばれる。
物標データ導出部７１は、物標データ（ペアデータ）の元となったアップ区間及びダウン区間の２つの区間データのパラメータを用いることで、当該物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を導出できる。
物標データ導出部７１は、アップ区間のピーク周波数を上述した周波数ｆｕｐとして用い、ダウン区間のピーク周波数を上述した周波数ｆｄｎとして用いる。そして、物標データ導出部７１は、上述した数２及び数３を用いて物標の縦距離Ｒを求めることができ、上述した数４及び数５を用いて物標の相対速度Ｖを求めることができる。
さらに、物標データ導出部７１は、アップ区間のピーク角度をθｕｐ、ダウン区間のピーク角度をθｄｎとして、次の数６により物標の角度θを求める。そして、物標データ導出部７１は、この物標の角度θと縦距離Ｒとに基づいて、三角関数を用いた演算により物標の横位置を求めることができる。
Figure 0006348332
 ＜１−３．物標データ取得処理＞
次に、データ処理部７が物標データを導出して車両制御装置２に出力する物標データ取得処理の全体的な流れについて説明する。図６は、物標データ取得処理の全体的な流れを示す図である。データ処理部７は、図６に示す物標データ取得処理を一定時間（例えば、１／２０秒）ごとに周期的に繰り返す。
この物標データ取得処理の開始時点では、４つの受信アンテナ５１の全てに関してアップ区間及びダウン区間の双方の周波数スペクトラムが、フーリエ変換部６２からデータ処理部７に入力されている。
まず、物標データ導出部７１が、周波数スペクトラムを対象にピーク周波数を抽出する（ステップＳ１１）。物標データ導出部７１は、周波数スペクトラムのうち、所定の閾値を超えるパワーを有するピークが表れる周波数を、ピーク周波数として抽出する。
次に、物標データ導出部７１は、方位演算処理により、抽出したピーク周波数の信号に係る物標の角度を推定する。物標データ導出部７１は、同一の縦距離に存在する複数の物標それぞれのピーク角度と、信号のパワーとを導出する（ステップＳ１２）。
これにより、物標データ導出部７１は、自車両の前方に存在する複数の物標それぞれに対応する区間データを導出する。物標データ導出部７１は、アップ区間及びダウン区間の双方で、ピーク周波数、ピーク角度、及び、信号のパワーのパラメータを有する区間データを導出する。
次に、物標データ導出部７１は、ペアリング処理により、アップ区間の区間データとダウン区間の区間データとを対応付ける（ステップＳ１３）。物標データ導出部７１は、例えば、マハラノビス距離を用いた演算を用いて、類似のパラメータ（ピーク周波数、ピーク角度、及び、信号のパワー）を有する２つの区間データを対応付ける。
物標データ導出部７１は、さらに、アップ区間及びダウン区間の２つの区間データの対応付けができた場合は、それら２つの区間データに基づくペアデータを導出する。物標データ導出部７１は、導出したペアデータのそれぞれに関して、上述した演算によりパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を導出する。
次に、物標データ導出部７１は、導出したペアデータのうちから物標に係る物標データを確定する（ステップＳ１４）。物標データ導出部７１が導出したペアデータには、ノイズなどの不要なデータが含まれる。このため、物標データ導出部７１は、導出したペアデータのうち物標に係るペアデータのみを物標データとして確定する。
物標データ導出部７１は、パラメータに基づいて、導出したペアデータのそれぞれを過去に確定した物標データと対応付ける。物標データ導出部７１は、類似のパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を有するペアデータと過去の物標データとを対応付ける。そして、物標データ導出部７１は、過去の物標データと対応付けができたペアデータを、物標に係る物標データとして確定する。
また、過去の物標データとの対応付けができなかったペアデータには、新規に表れた物標に係る物標データも含まれている。このため、物標データ導出部７１は、過去の物標データとの対応付けができなかったペアデータについては、次回以降の物標データ取得処理において所定回数（例えば、３回）以上連続して過去のペアデータと対応付けができた場合に、新規に表れた物標に係る物標データとして確定する。
このような処理により、物標データ導出部７１は、自車両の周辺の物標に係る物標データを導出する。物標データ取得処理は一定時間（例えば、１／２０秒）ごとに周期的に繰り返されることから、物標データ導出部７１は、物標に係る物標データを一定時間ごとに導出することになる。
各物標データは、縦距離、相対速度及び横位置などのパラメータを有している。これとともに、各物標データには、処理に用いる各種の処理変数が設定される。この処理変数には、「新規フラグ」、「移動物フラグ」、「先行車フラグ」、「上方物フラグ」及び「生存カウンタ」などがある。新規フラグは、当該物標データに係る物標が新規に表れた物標であるか否かを示している。物標データ導出部７１は、新規に表れた物標に係る物標データについては新規フラグをオンに設定する。その他の処理変数については後述する。
次に、物標データ処理部７２の連続性判定部７２ｂ（図２参照。）が、連続性判定処理を行う（ステップＳ１５）。連続性判定部７２ｂは、過去に得られた物標データと直近に得られた物標データとの時間的な連続性を判定する。換言すれば、連続性判定部７２ｂは、過去の物標データと直近の物標データとが同一の物標を示しているか否かを判定する。連続性判定部７２ｂは、ある過去の物標データに関して直近の物標データと連続性があると判定できない場合は、その過去の物標データに基づく予測データを導入する処理である「外挿」を行う。
また、連続性判定部７２ｂは、連続性のある２つの物標データのパラメータを用いて、物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を時間軸方向に平滑化するフィルタ処理を行なう。このようなフィルタ処理の後の物標データは、瞬時値を表すペアデータに対して「フィルタデータ」とも呼ばれる。この連続性判定処理の詳細については後述する。
次に、物標データ処理部７２が、移動物判定処理を行い、各物標データの移動物フラグ及び先行車フラグを設定する（ステップＳ１６）。移動物フラグは、当該物標データが示す物標が移動中であるか否かを示している。一方、先行車フラグは、当該物標データが示す物標が自車両と同一方向に過去に一度でも移動したか否かを示す。移動物フラグは、物標データ取得処理ごとに設定され、現時点の物標の状態をリアルタイムに表す。これに対し、先行車フラグは、連続性のある物標データ同士（同一の物標に係る物標データ同士）で値が順次に引き継がれる。
物標データ処理部７２は、物標データの相対速度と、車速センサ８１から得られる自車両の速度とに基づいて、物標データに係る物標の対地速度（絶対速度）と走行方向とを導出する。そして、物標データ処理部７２は、導出した対地速度と走行方向とに基づいて、移動物フラグ及び先行車フラグを設定する。
次に、物標データ処理部７２の上方物判定部７２ｃ（図２参照。）が、上方物判定処理を行い、各物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。例えば、照明装置や跨道橋など、自車両が走行する自車線の上方に存在する静止物である上方物（上方構造物）は自車両と接触しない。したがって、車両制御システム１０は、このような上方物を対象として自車両のブレーキ等を制御する必要はない。
このため、上方物判定部７２ｃは、各物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定し、物標が上方物の場合は当該物標データの上方物フラグをオンに設定する。上方物判定部７２ｃは、過去の連続性判定処理（ステップＳ１５）における「外挿」の頻度（予測データを導入した頻度）に基づいて物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定する。この上方物判定処理の詳細については後述する。
次に、物標データ出力部７３が、このように導出された物標データを車両制御装置２に出力する（ステップＳ１８）。物標データ出力部７３は、導出された物標データから所定数（例えば、１０個）の物標データを出力対象として選択し、選択した物標データのみを出力する。物標データ出力部７３は、物標データの縦距離と横位置とを考慮して、自車線内に存在し、かつ、自車両に近い物標に係る物標データを優先的に選択する。
また、物標データ出力部７３は、上方物フラグがオンとなっている物標データについては出力対象として選択しない。すなわち、物標データ出力部７３は、物標データに係る物標が上方物と判定された場合は、当該物標データを処理の対象から除外し、車両制御装置２に出力しない。これにより、車両制御装置２が上方物に係る物標データに基づいて自車両のブレーキ等を制御することが防止される。
以上のような物標データ取得処理で導出された物標データはメモリ６５に記憶され、次回以降の物標データ取得処理において過去の物標データとして用いられることになる。
＜１−４．従来のレーダ装置の問題＞
上記のように物標データ取得処理においては、物標データに係る物標が上方物か否かが判定され、上方物に係る物標データは車両制御装置２に出力されないようになっている。従来のレーダ装置においては、自車両が走行している環境等によっては、物標データに係る物標が上方物であることを正しく判定できない場合があった。以下、このような従来のレーダ装置における問題について説明する。
図７は、従来のレーダ装置１ａが、物標データに係る物標が上方物であることを正しく判定できない環境の例を示している。図７においては、自車両９が走行している自車線１００の上方に、照明装置や跨道橋などの上方物１０１が存在している。また、自車線１００の右側に隣接して自車線１００に沿って側壁１０２が設けられている。例えば、自車両９がトンネル内や高速道路を走行している場合において、このような環境が生じることがある。
自車両９が上方物１０１に近づくにつれ、レーダ装置１ａが出力する送信波が届く範囲から上方物１０１が外れるため、レーダ装置１ａは上方物１０１からの反射波を受信しにくくなる。このため、通常は、自車両９が上方物１０１に近づくにつれ、上方物１０１に係る物標データＴ１は直近の物標データと連続性があると判定されなくなり、「外挿」の頻度が高くなる。その結果、当該物標データＴ１の物標は上方物と判定され、当該物標データＴ１は車両制御装置２に出力されなくなる。
しかしながら、図７に示すように側壁１０２が存在している場合においては、この側壁１０２に係るいくつかの物標データＴ２が導出される。このため、上方物１０１に係る物標データＴ１が、側壁１０２に係る物標データＴ２の一つと連続性があると誤って判定される場合がある。その結果、当該物標データＴ１の物標が上方物と判定されなくなり、当該物標データＴ１が車両制御装置２に出力される可能性がある。
また、物標データのパラメータはフィルタ処理によって時間軸方向に平滑化されることから、物標データの横位置は徐々に移動する。したがって、連続性があると誤って判定された物標データの横位置は、側壁１０２の位置へ直ちには移動せずに、自車線１００内にしばらく留まる。このため、車両制御装置２が当該物標データに基づいて自車両９のブレーキ等を制御する可能性がある。
＜１−５．連続性判定処理＞
このような問題に対応するため、本実施の形態のレーダ装置１では、連続性判定処理（図６のステップＳ１５）において、物標データ処理部７２の壁検出部７２ａが自車線に沿って設けられる側壁を検出する。そして、連続性判定部７２ｂは、自車線内の静止物に係る過去の物標データと連続性があると判定した直近の物標データに係る物標が側壁の範囲に含まれる場合は、強制的に「外挿」を行うようになっている。これにより、上方物に係る物標データが側壁に係る物標データと連続性があるとして処理されることが防止される。
図８は、このような連続性判定処理の詳細な流れを示す図である。以下、連続性判定処理の詳細な流れを説明する。まず、壁検出部７２ａが、壁検出処理を行い、物標データに基づいて自車両が走行する自車線に沿った側壁を検出する（ステップＳ２１）。
壁検出部７２ａは、まず、右側の側壁を検出する。具体的には、壁検出部７２ａは、以下の（ａ１）〜（ａ４）の条件を満足する過去の物標データを選択する。そして、選択した過去の物標データそれぞれの横位置のうちの最小値を、側壁の位置を示す側壁代表値として導出する。
（ａ１）移動物フラグ＝オフ
（ａ２）先行車フラグ＝オフ
（ａ３）縦距離≦７０（ｍ）
（ａ４）１．３（ｍ）≦横位置≦３．６（ｍ）
（ａ１）及び（ａ２）の条件により、過去の物標データに係る物標が静止物であることが判定される。（ａ３）の条件により、精度の低い過去の物標データが排除される。また、（ａ４）の条件により、過去の物標データに係る物標が自車両の右側の近傍に存在していることが判定される。
図９は、この側壁代表値を導出する手法を説明する図である。自車線１００の右側に側壁１０２が存在している場合においては、自車両９の右側の近傍に側壁１０２に係る複数の物標データＴ３が導出される。壁検出部７２ａは、これらの物標データＴ３のうち、自車線１００に最も近い物標データＴ３ａの横位置を、側壁代表値とする。
また、壁検出部７２ａは、上記の（ａ１）〜（ａ４）の条件を満足する過去の物標データが存在せず側壁代表値を導出できない場合は、以下の（ｂ１）〜（ｂ３）の条件を満足する直近の物標データ（ペアデータ）を選択する。そして、選択した直近の物標データそれぞれの横位置のうちの最小値を、側壁代表値として導出する。
（ｂ１）対地速度の絶対値≦５．０（ｋｍ／ｈ）
（ｂ２）縦距離≦７０（ｍ）
（ｂ３）１．３（ｍ）≦横位置≦３．６（ｍ）
（ｂ１）の条件により、直近の物標データに係る物標が静止物であることが判定される。（ｂ１）の条件の対地速度は、直近の物標データの相対速度と自車両の速度とに基づいて導出される。また、（ｂ２）及び（ｂ３）の条件の趣旨は、上記（ａ３）及び（ａ４）の条件と同様である。
次に、壁検出部７２ａは、以下の（ｃ１）〜（ｃ４）の条件を満足する過去の物標データが３つ以上ある場合は、自車線に沿った右側の側壁が存在すると判断する。（ｃ１）〜（ｃ４）の条件を満足する過去の物標データが３つ以上ある場合は、側壁代表値の近傍に静止物に係る物標データが３つ以上連なっていることになる。
（ｃ１）移動物フラグ＝オフ
（ｃ２）先行車フラグ＝オフ
（ｃ３）縦距離≦７０（ｍ）
（ｃ４）（側壁代表値−０．５）（ｍ）≦横位置≦（側壁代表値＋０．５）（ｍ）
また、壁検出部７２ａは、上記（ｃ１）〜（ｃ４）の条件で側壁の存在が判断できない場合であっても、以下の（ｄ１）〜（ｄ３）の条件を満足する直近の物標データ（ペアデータ）が３つ以上ある場合は、自車線に沿った右側の側壁が存在すると判断する。
（ｄ１）対地速度の絶対値≦５．０（ｋｍ／ｈ）
（ｄ２）縦距離≦７０（ｍ）
（ｄ３）（側壁代表値−０．５）（ｍ）≦横位置≦（側壁代表値＋０．５）（ｍ）
以上のようにして、壁検出部７２ａは、右側の側壁が存在すると判断した場合は導出した側壁代表値を、「右側側壁代表値」として採用する。これにより、壁検出部７２ａは、右側の側壁を検出する。壁検出部７２ａは、自車線に沿った左側の側壁についても右側の側壁と同様に検出する。壁検出部７２ａは、左側の側壁が存在すると判断した場合は、導出した側壁代表値を「左側側壁代表値」として採用する。
次に、連続性判定部７２ｂが、過去の物標データの一つを、処理の対象とする「対象物標データ」として選択する（ステップＳ２２）。
次に、連続性判定部７２ｂは、対象物標データと時間的な連続性のある直近の物標データ（ペアデータ）があるか否かを判定する（ステップＳ２１）。すなわち、連続性判定部７２ｂは、対象物標データと同一の物標に係る直近の物標データがあるか否かを判定する。
連続性判定部７２ｂは、まず、対象物標データのパラメータに基づいて、対象物標データの現時点におけるパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を予測する。これにより、連続性判定部７２ｂは、予測したパラメータを有する実データではない物標データである予測データを導出する。そして、連続性判定部７２ｂは、直近の物標データのうちから、導出した予測データとパラメータが近似する直近の物標データがあるか否かを判定する。
予測データとパラメータが近似する直近の物標データがない場合は（ステップＳ２３にてＮｏ）、連続性判定部７２ｂは、対象物標データは直近の物標データと連続性があると判定できないとして「外挿」を行う。すなわち、連続性判定部７２ｂは、直近の物標データとして、対象物標データに基づく予測データを導入する（ステップＳ２７）。「外挿」を行った後、処理はステップＳ２８に進む。
一方、予測データとパラメータが近似する直近の物標データがある場合は（ステップＳ２３にてＹｅｓ）、連続性判定部７２ｂは、対象物標データは当該直近の物標データと連続性があると判定する。すなわち、連続性判定部７２ｂは、当該直近の物標データは対象物標データと同一の物標を示していると判断する。
次に、連続性判定部７２ｂは、壁検出部７２ａがステップＳ２１の壁検出処理において右側あるいは左側の側壁を検出したか否かを判定する。壁検出部７２ａが右側及び左側のいずれの側壁も検出していない場合は（ステップＳ２４にてＮｏ）、処理はステップＳ２８に進む。
一方、壁検出部７２ａが右側及び左側のいずれかの側壁を検出していた場合は（ステップＳ２４にてＹｅｓ）、次に、連続性判定部７２ｂは、対象物標データに係る物標が、上方物の可能性がある自車線内の静止物であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。具体的には、連続性判定部７２ｂは、対象物標データが以下の（ｅ１）〜（ｅ５）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｅ１）移動物フラグ＝オフ
（ｅ２）先行車フラグ＝オフ
（ｅ３）縦距離≦５０（ｍ）
（ｅ４）横位置の絶対値≦１．５（ｍ）
（ｅ５）衝突余裕時間≦４．０（ｓ）
（ｅ１）及び（ｅ２）の条件により、対象物標データに係る物標が静止物であることが判定される。（ｅ３）の条件により、精度の低い対象物標データが排除される。（ｅ４）の条件により、対象物標データに係る物標が自車線内に存在することが判定される。さらに（ｅ５）の条件により、衝突の可能性の低い対象物標データが排除される。（ｅ５）の条件の「衝突余裕時間」（ＴＴＣ：Time To Collision）は、対象物標データに係る物標に対して自車両が衝突するまでの時間であり、対象物標データの縦距離を相対速度で除算することで導出される。
対象物標データが（ｅ１）〜（ｅ５）のいずれかの条件を満足しない場合は（ステップＳ２５にてＮｏ）、処理はステップＳ２８に進む。
一方、対象物標データが（ｅ１）〜（ｅ５）の条件を満足する場合は（ステップＳ２５にてＹｅｓ）、次に、連続性判定部７２ｂは、対象物標データと連続性があると判定した直近の物標データ（以下、「対象直近データ」という。）に係る物標が側壁の範囲に含まれるか否かを判定する（ステップＳ２６）。具体的には、連続性判定部７２ｂは、対象直近データが以下の（ｆ１）及び（ｆ２）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｆ１）予測データと対象直近データとの横位置の差≧０．５（ｍ）
（ｆ２）（右側側壁代表値−０．５）（ｍ）≦横位置≦（右側側壁代表値＋１．５）（ｍ） または （左側側壁代表値−１．５）（ｍ）≦横位置≦（左側側壁代表値＋０．５）（ｍ）
（ｆ１）の条件により、横位置が比較的離れた物標データ同士で連続性があると判定されたことが確認される。そして、（ｆ２）の条件により、対象直近データに係る物標が右側及び左側のいずれかの側壁の範囲に含まれることが判定される。
対象直近データが上記（ｆ１）及び（ｆ２）のいずれか条件を満足しない場合は、処理はステップＳ２８に進む。
一方、対象直近データが上記（ｆ１）及び（ｆ２）の条件を満足する場合は、対象直近データに係る物標が側壁の範囲に含まれている。すなわち、自車線内の静止物に係る過去の物標データと連続性があると判定した直近の物標データに係る物標が壁の範囲に含まれていることになる。この場合は、上方物に係る物標データが側壁に係る物標データと連続性があると誤って判定されている蓋然性が高い。したがって、この場合は（ステップＳ２７にてＹｅｓ）、連続性判定部７２ｂは、強制的に「外挿」を行う。すなわち、連続性判定部７２ｂは、対象直近データに代えて、対象物標データに基づく予測データを導入する（ステップＳ２７）。「外挿」を行った後、処理はステップＳ２８に進む。
次に、ステップＳ２８においては、連続性判定部７２ｂが、対象物標データの「生存カウンタ」の値を操作する（ステップＳ２８）。生存カウンタは、当該物標データに係る物標の存在の確実性を表しており、物標の存在の確実性が高いほど生存カウンタの値が高くなる。生存カウンタの初期値は、例えば「８」となっている。
連続性判定部７２ｂは、対象物標データの生存カウンタの値を、連続性の判定結果に応じて操作する。連続性判定部７２ｂは、連続性があると判定できた対象物標データについては、所定の最大値（例えば「３５」）を超えない範囲で生存カウンタの値を「＋４」と操作する。一方、連続性判定部７２ｂは、「外挿」がなされた対象物標データについては、生存カウンタの値を「−２」と操作する。
そして、連続性判定部７２ｂは、この生存カウンタの操作によって生存カウンタの値が最低値（例えば「０」）以下となった対象物標データをメモリ６５から消去する。生存カウンタの値が「０」以下となる対象物標データに関しては「外挿」が頻繁に行われているため、この対象物標データに係る物標は自車両の前方から外れた可能性が高い。このため、連続性判定部７２ｂは、このような対象物標データをメモリ６５から消去して処理の対象から除外する。
次に、連続性判定部７２ｂは、フィルタ処理を行い、対象物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を時間軸方向に平滑化する（ステップＳ２９）。具体的には、連続性判定部７２ｂは、対象物標データに基づく予測データのパラメータと対象直近データのパラメータとを加重平均した結果を、対象物標データの新たなパラメータとして導出する。予測データのパラメータの重みは例えば「０．７５」とされ、瞬時値である対象直近データ（ペアデータ）のパラメータの重みは例えば「０．２５」とされる。瞬時値のパラメータはノイズの影響などで異常値となる可能性があるが、フィルタ処理を行うことで異常値となることを防止できる。このフィルタ処理により、対象物標データのパラメータが更新され、対象物標データはフィルタデータとなる。
このようにして一つの過去の物標データに関する処理が完了すると、連続性判定部７２ｂが、対象物標データとされていない未処理の過去の物標データが存在するかを判定する（ステップＳ３０）。そして、存在していた場合は（ステップＳ３０にてＹｅｓ）、連続性判定部７２ｂは、次の一つの過去の物標データを新たな対象物標データに選択し（ステップＳ２２）、上記と同様の処理を行う。このような処理が繰り返され、全ての過去の物標データについて直近の物標データとの連続性が判定される。
＜１−６．上方物判定処理＞
上記のように、連続性判定処理では、自車線内の静止物に係る過去の物標データと連続性があると判定した直近の物標データに係る物標が壁の範囲に含まれる場合は、強制的に「外挿」が行われる。これにより、上方物に係る物標データについては「外挿」の頻度を高くすることができる。上方物判定部７２ｃは、上方物判定処理（図６のステップＳ１７）において、この「外挿」の頻度に基づいて、物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定する。
図１０は、この上方物判定処理の詳細な流れを示す図である。以下、上方物判定処理の詳細な流れを説明する。
まず、上方物判定部７２ｃが、物標データの一つを、処理の対象とする「対象物標データ」として選択する（ステップＳ３１）。
次に、上方物判定部７２ｃは、対象物標データの上方物フラグがオフであるか否かを判定する（ステップＳ３２）。上方物フラグの初期値はオフである。
対象物標データの上方物フラグがオフの場合は（ステップＳ３２にてＹｅｓ）、上方物判定部７２ｃは、上方物フラグをオンとするためのオン条件を対象物標データが満足するか否かを判定する（ステップＳ３３）。具体的には、上方物判定部７２ｃは、対象物標データが以下の（ｇ１）及び（ｇ２）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｇ１）パワー変数が閾値未満
（ｇ２）過去７回の物標データ取得処理における「外挿」の回数が５回以上
（ｇ１）のパワー変数は、対象物標データの元となった区間データの信号のパワーに基づいて導出される。また、（ｇ２）の条件により、「外挿」の頻度（予測データの導入頻度）が比較的高いことが判定される。
上方物判定部７２ｃは、対象物標データが（ｇ１）及び（ｇ２）の条件を満足する場合は（ステップＳ３３にてＹｅｓ）、対象物標データの上方物フラグをオンとする（ステップＳ３４）。すなわち、上方物判定部７２ｃは、対象物標データに係る物標が上方物であると判定することになる。上方物に係る物標データについては「外挿」の頻度が高くなるため、上方物判定部７２ｃは、物標データに係る物標が上方物であることを高精度に判定できる。
一方、対象物標データの上方物フラグがオンの場合は（ステップＳ３２にてＮｏ）、上方物判定部７２ｃは、上方物フラグをオフとするためのオフ条件を対象物標データが満足するか否かを判定する（ステップＳ３５）。具体的には、上方物判定部７２ｃは、対象物標データが以下の（ｈ１）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｈ１）パワー変数が閾値以上
上方物判定部７２ｃは、対象物標データが（ｈ１）のオフ条件を満足する場合は（ステップＳ３５にてＹｅｓ）、対象物標データの上方物フラグをオフとする（ステップＳ３６）。これにより、上方物判定部７２ｃは、対象物標データに係る物標が上方物であると誤って判定した場合であっても判定を修正できる。
このようにして一つの物標データに関する処理が完了すると、上方物判定部７２ｃが、対象物標データとされていない未処理の物標データが存在するかを判定する（ステップＳ３７）。そして、存在していた場合は（ステップＳ３７にてＹｅｓ）、上方物判定部７２ｃは、次の一つの物標データを新たな対象物標データに選択し（ステップＳ３１）、上記と同様の処理を行う。このような処理が繰り返され、全ての物標データについて物標が上方物であるか否かが判定される。
＜１−７．まとめ＞
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１では、物標データ導出部７１が、物標からの反射波ＲＷを受信して得られる受信信号に基づいて物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する。壁検出部７２ａは、物標データに基づいて自車両が走行する自車線に沿った側壁を検出する。連続性判定部７２ｂは、過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、連続性があると判定できない場合に「外挿」を行う。上方物判定部７２ｃは「外挿」の頻度に基づいて物標データに係る物標が上方物か否かを判定する。そして、連続性判定部７２ｂは、自車線内の静止物に係る過去の物標データと連続性があると判定した直近の物標データに係る物標が側壁の範囲に含まれる場合は「外挿」を行う。
したがって、自車線に沿った側壁が存在する場合であっても、上方物に係る物標データの「外挿」の頻度を高くすることができ、物標データに係る物標が上方物であると高精度に判定できる。このため、上方物に係る物標データを車両制御装置２に出力しないようにでき、車両制御装置２が上方物に係る物標データに基づいて自車両のブレーキ等を制御することを防止できる。
図１１及び図１２は、自車線に沿った右側の側壁が存在し、かつ、上方物が存在する場合に、レーダ装置が車両制御装置２に出力する物標データの例を示す図である。図１１は従来のレーダ装置１ａ（図７参照）が出力する物標データを示し、図１２は本実施の形態のレーダ装置１が出力する物標データを示している。これらの図中の横軸は時間、左側の縦軸は縦距離、右側の縦軸は横位置を示している。図中の一点鎖線は物標データの縦距離、実線は物標データの横位置を示している。
車両制御装置２は、例えば、物標データの横位置が−１．５（ｍ）以上＋１．５（ｍ）以下の車線範囲Ｗｓにある場合に、当該物標データに係る物標が自車線内に存在すると認識する。そして、車両制御装置２は、例えば、物標データの縦距離が３０（ｍ）以下となり、かつ、物標データの横位置が車線範囲Ｗｓに含まれる場合に、物標データに係る物標との衝突を軽減するよう自車両のブレーキ等を制御する。
図１１に示すように、従来のレーダ装置１ａは、物標データに係る物標が上方物であると正しく判定できず、当該物標データを車両制御装置２に継続して出力する。物標データの縦距離が小さくなるにつれ、物標データの横位置は大きくなっている（自車両の右側に移動している）。しかしながら、物標データの縦距離が３０（ｍ）以下となる時点Ｔ１２においても、物標データの横位置は車線範囲Ｗｓに含まれている。このため、車両制御装置２は、この物標データに基づいて自車両のブレーキ等を制御してしまうおそれがある。
これに対して、図１２に示すように、本実施の形態のレーダ装置１は、時点Ｔ１２より前の時点Ｔ１１において、物標データに係る物標が上方物であると正しく判定する。このため、レーダ装置１は、時点Ｔ１１以降、当該物標データを車両制御装置２に出力しなくなる。その結果、車両制御装置２が当該物標データに基づいて自車両のブレーキ等を制御することが防止される。
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の車両制御システム１０の構成及び動作は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
第２の実施の形態では、新規に表れた物標に係る物標データが特定の条件を満たす場合に、当該物標データに係る物標は上方物であると判定する。これにより、物標データに係る物標が上方物であることを、より高精度に判定できるようになっている。
図１３は、第２の実施の形態のレーダ装置１の構成を示す図である。第２の実施の形態のレーダ装置１は、図２に示す第１の実施の形態の上方物判定部７２ｃに代えて、第１上方物判定部７２ｄ及び第２上方物判定部７２ｅを、物標データ処理部７２のサブ機能として備えている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
第１上方物判定部７２ｄは、第１の実施の形態の上方物判定部７２ｃと同一の処理を行う。すなわち、第１上方物判定部７２ｄは、「外挿」の頻度に基づいて物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定する。一方、第２上方物判定部７２ｅは、新規に表れた物標に係る物標データ（以下、「新規物標データ」という。）が特定の条件を満たす場合に、当該新規物標データに係る物標が上方物であると判定する。
図１４は、第２上方物判定部７２ｅが、新規物標データに係る物標が上方物であると判定する原理を説明する図である。レーダ装置１が、新規に表れた静止物に係る新規物標データＴ４を導出した場合を想定する。この場合において、新規物標データＴ４に係る物標の前方近傍に自車両９の前方を走行する他車両である先行車９１が存在し、レーダ装置１がこの先行車９１に係る物標データＴ５を導出したとする。
仮に、新規物標データＴ４に係る物標が路面上にある静止物であるとすると、この物標は先行車９１と衝突したはずである。しかしながら、この物標は先行車９１と衝突していないことから、新規物標データＴ４に係る物標は上方物１０１であると判断できる。第２上方物判定部７２ｅは、この原理により、新規物標データＴ４に係る物標が上方物であると判定する。
図１５は、第２の実施の形態における上方物判定処理（図６のステップＳ１７）の詳細な流れを示す図である。以下、この第２の実施の形態の上方物判定処理の詳細な流れを説明する。
まず、第１上方物判定部７２ｄが、図１０に示す第１の実施の形態の上方物判定処理（ステップＳ３１〜Ｓ３７）と同一の処理を行う。これにより、第１上方物判定部７２ｄは、新規物標データ以外の物標データを対象にして、「外挿」の頻度に基づいて物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定する。
続いて、第２上方物判定部７２ｅが、新規物標データを対象にして、新規物標データに係る物標が上方物であるか否かを判定する。第２上方物判定部７２ｅは、新規フラグがオンである物標データを新規物標データとして扱うことができる。
第２上方物判定部７２ｅは、まず、新規物標データの一つを、処理の対象とする「対象新規物標データ」として選択する（ステップＳ４１）。
次に、第２上方物判定部７２ｅは、対象新規物標データに係る物標が静止物であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。具体的には、第２上方物判定部７２ｅは、対象新規物標データが以下の（ｉ１）及び（ｉ２）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｉ１）移動物フラグ＝オフ
（ｉ２）先行車フラグ＝オフ
第２上方物判定部７２ｅは、対象新規物標データが（ｉ１）及び（ｉ２）の条件を満足する場合は（ステップＳ４２にてＹｅｓ）、次に、対象新規物標データの前方の所定距離以内に先行車が存在するか否かを判定する。具体的には、第２上方物判定部７２ｅは、以下の（ｊ１）〜（ｊ３）の条件を満足する物標データである「探索物標データ」が存在するか否かを判定する。
（ｊ１）先行車フラグ＝オン
（ｊ２）−１０（ｍ）≦（対象新規物標データの縦距離−探索物標データの縦距離）≦０
（ｊ３）対象新規物標データと探索物標データとの横位置の差≦１．０（ｍ）
（ｊ１）の条件により、探索物標データに係る物標が先行車であることが判定される。（ｊ２）の条件により、探索物標データに係る物標が、対象新規物標データに係る物標よりも前方の所定距離以内（１０ｍ以内）に存在することが判定される。また、（ｊ３）の条件により、対象新規物標データと探索物標データとの横位置が比較的近いこと（すなわち、上下差が無ければ、物標同士が衝突する可能性があること）が判定される。
第２上方物判定部７２ｅは、（ｊ１）〜（ｊ３）の条件を満足する探索物標データ（先行車に係る物標データ）が存在する場合は（ステップＳ４３にてＹｅｓ）、対象新規物標データの上方物フラグをオンとする（ステップＳ４４）。すなわち、第２上方物判定部７２ｅは、対象新規物標データに係る物標が上方物であると判定することになる。
このようにして一つの新規物標データに関する処理が完了すると、第２上方物判定部７２ｅが、対象新規物標データとされていない未処理の新規物標データが存在するかを判定する（ステップＳ４５）。そして、存在していた場合は（ステップＳ４５にてＹｅｓ）、第２上方物判定部７２ｅは、次の一つの新規物標データを新たな対象新規物標データに選択し（ステップＳ４１）、上記と同様の処理を行う。このような処理が繰り返され、全ての新規物標データについて物標が上方物であるか否かが判定される。
以上のように、第２の実施の形態のレーダ装置１では、物標データに係る物標が新規に表れた静止物であり、該物標の前方の所定距離以内に先行車が存在する場合は、第２上方物判定部７２ｅが該物標は上方物であると判定する。このため、物標データに係る物標が上方物であることをさらに高精度に判定できる。
＜３．第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態の車両制御システム１０の構成及び動作は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
第３の実施の形態では、物標データが特定の条件を満たす場合に、上方物判定処理において用いる条件を変更して、当該物標データに係る物標が上方物であると判定しやすくする。これにより、物標データに係る物標が上方物であることを、より高精度に判定できるようになっている。
図１６は、第３の実施の形態のレーダ装置１の構成を示す図である。第３の実施の形態のレーダ装置１は、図２に示す第１の実施の形態の構成に加えて、条件変更部７２ｆを物標データ処理部７２のサブ機能としてさらに備えている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
条件変更部７２ｆは、静止物に係る物標データが特定の条件を満たす場合には、当該物標データに係る物標が上方物である蓋然性が高いと判断し、上方物判定処理において用いる「外挿」の頻度に関する条件を緩和する。これにより、当該物標データに係る物標が上方物であると判定しやすくする。
図１７は、条件変更部７２ｆが、物標データに係る物標が上方物である蓋然性が高いと判定する原理を説明する図である。レーダ装置１が、静止物に係る物標データＴ６を導出し、この物標データＴ６に係る物標に対する自車両９の衝突余裕時間（ＴＴＣ）が比較的小さい場合を想定する。この場合において、物標データＴ６に係る物標の後方に自車両９の前方を走行する他車両である先行車９１が存在し、レーダ装置１がこの先行車９１に係る物標データＴ７を導出したとする。換言すれば、物標データＴ６に係る物標と自車両９との間に先行車９１が存在したとする。
物標データＴ６に係る物標に対する先行車９１の衝突余裕時間は、自車両９の衝突余裕時間よりも小さくなる。仮に、物標データＴ６に係る物標が路面上にある静止物であるとすると、先行車９１はこの物標と衝突する可能性が非常に高い危険な状態となっているはずである。先行車９１が通常に走行している場合はこのような危険な状態とはならないことから、物標データＴ６に係る物標は上方物１０１である蓋然性が高いと判断できる。条件変更部７２ｆは、この原理により、物標データＴ６に係る物標が上方物である蓋然性が高いと判定する。
図１８は、第３の実施の形態における上方物判定処理の詳細な流れを示す図である。この上方物判定処理は、図１０に示す第１の実施の形態の上方物判定処理のステップＳ３２とステップＳ３３との間に、条件変更部７２ｆの処理であるステップＳ５１〜Ｓ５４を挿入したものとなる。以下、この第３の実施の形態の上方物判定処理の詳細な流れを説明する。
まず、上方物判定部７２ｃが、物標データの一つを、処理の対象とする「対象物標データ」として選択する（ステップＳ３１）。次に、上方物判定部７２ｃは、対象物標データの上方物フラグがオフであるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
対象物標データの上方物フラグがオフの場合は（ステップＳ３２にてＹｅｓ）、条件変更部７２ｆが、対象物標データに係る物標が自車線内にある静止物であるか否かを判定する（ステップＳ５１）。具体的には、条件変更部７２ｆは、対象物標データが以下の（ｋ１）〜（ｋ３）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｋ１）移動物フラグ＝オフ
（ｋ２）先行車フラグ＝オフ
（ｋ３）横位置の絶対値≦１．５（ｍ）
（ｋ１）及び（ｋ２）の条件により、対象物標データに係る物標が静止物であることが判定される。（ｋ３）の条件により、対象物標データに係る物標が自車線内に存在することが判定される。
条件変更部７２ｆは、対象物標データが（ｋ１）〜（ｋ３）の条件を満足した場合は（ステップＳ５１にてＹｅｓ）、次に、対象物標データに係る物標に対する自車両の衝突余裕時間が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。具体的には、条件変更部７２ｆは、対象物標データが以下の（ｌ１）の条件を満足するか否かを判断する。
（ｌ１）衝突余裕時間≦２．５（ｓ）
（ｌ１）の条件により、対象物標データに係る物標に対し自車両の衝突の可能性が比較的高いことが判定される。
条件変更部７２ｆは、対象物標データが（ｌ１）の条件を満足した場合は（ステップＳ５３にてＹｅｓ）、次に、対象物標データに係る物標と自車両との間に先行車が存在するか否かを判定する（ステップＳ５３）。具体的には、条件変更部７２ｆは、以下の（ｍ１）〜（ｍ３）の条件を満足する物標データである「探索物標データ」が存在するか否かを判定する。
（ｍ１）先行車フラグ＝オン
（ｍ２）横位置の絶対値≦１．５（ｍ）
（ｍ３）対象物標データの縦距離≧探索物標データの縦距離
（ｍ４）対象物標データと探索物標データとの横位置の差≦１．０（ｍ）
（ｍ１）の条件により、探索物標データに係る物標が先行車であることが判定される。（ｍ２）の条件により、探索物標データに係る物標が自車線内に存在することが判定される。（ｍ３）の条件により、探索物標データに係る物標が、対象物標データに係る物標よりも後方に存在することが判定される。また、（ｍ４）の条件により、対象物標データと探索物標データとの横位置が比較的近いこと（すなわち、上下差が無ければ、物標同士が衝突する可能性があること）が判定される。
条件変更部７２ｆは、（ｊ１）〜（ｊ３）の条件を満足する探索物標データ（先行車に係る物標データ）が存在する場合は（ステップＳ５３にてＹｅｓ）、上方物判定部７２ｃが用いる上方物フラグをオンとするためのオン条件を緩和する（ステップＳ５４）。このオン条件として通常は上記（ｇ１）及び（ｇ２）の条件が用いられるが、条件変更部７２ｆは（ｇ２）の条件を次の（ｇ３）に変更する。
（ｇ３）過去７回の物標データ取得処理における「外挿」の回数が３回以上
すなわち、条件変更部７２ｆは、「外挿」の頻度（予測データの導入頻度）に関する条件を緩和する（７回中５回から７回中３回に変更する）ことになる。これにより、次のステップＳ３３において、対象物標データに係る物標が上方物であると判定しやすくすることができる。
以上のように、第３の実施の形態のレーダ装置１では、物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と自車両との間に他車両が存在する場合は、条件変更部７２ｆが上方物判定部７２ｃが用いるオン条件を変更する。これにより、物標データに係る物標が上方物であると判定しやすくする。このため、物標データに係る物標が上方物であることをさらに高精度に判定できる。
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
上記実施の形態では、物標が上方物であると判定した物標データの上方物フラグをオンに設定し、上方物フラグがオンとなっている物標データを車両制御装置２に出力しないようにしていた。これに対し、物標が上方物であると判定した物標データをメモリ６５から消去することで、当該物標データを車両制御装置２に出力しないようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、車両制御装置２は、障害物との衝突を軽減するために自車両の制御を行なっていたが、他車両に追随するなど、他の目的のために自車両の制御を行うものであってもよい。
また、上記実施の形態においてソフトウェア的に実現されると説明した機能の全部又は一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。また、上記実施の形態において一つのブロックとして説明した機能が、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。
１ レーダ装置
２ 車両制御装置
９ 自車両
７２ａ 壁検出部
７２ｂ 連続性判定部
７２ｃ 上方物判定部
９１ 先行車
１００ 自車線
１０１ 上方物
１０２ 側壁

Claims (8)

  1. 自車両の周辺の物標に係る物標データを取得するレーダ装置であって、
    物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する導出手段と、
    前記物標データに基づいて前記自車両が走行する自車線に沿った壁を検出する壁検出手段と、
    過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する連続性判定手段と、
    前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する第１上方物判定手段と、
    を備え、
    前記連続性判定手段は、前記自車線内の静止物に係る前記過去の物標データと連続性があると判定した前記直近の物標データに係る物標が前記壁の範囲に含まれる場合は、前記予測データを導入することを特徴とするレーダ装置。
  2. 請求項１に記載のレーダ装置において、
    前記物標データに係る物標が新規に表れた静止物であり、該物標の前方の所定距離以内に他車両が存在する場合は、該物標は前記上方物であると判定する第２上方物判定手段、をさらに備えることを特徴とするレーダ装置。
  3. 請求項１に記載のレーダ装置において、
    前記物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する前記自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と前記自車両との間に他車両が存在する場合は、前記第１上方物判定手段が用いる条件を変更して該物標が前記上方物であると判定しやすくする条件変更手段、
    をさらに備えることを特徴とするレーダ装置。
  4. 自車両の周辺の物標に係る物標データを取得するレーダ装置であって、
    物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する導出手段と、
    過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する連続性判定手段と、
    前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する上方物判定手段と、
    前記物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する前記自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と前記自車両との間に他車両が存在する場合は、前記上方物判定手段が用いる条件を変更して該物標が前記上方物であると判定しやすくする条件変更手段と、
    を備えることを特徴とするレーダ装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置において、
    前記自車両を制御する車両制御装置に前記物標データを出力する出力手段、
    をさらに備え、
    前記出力手段は、前記物標データに係る物標が前記上方物と判定された場合は、該物標データを出力しないことを特徴とするレーダ装置。
  6. 自車両を制御する車両制御システムであって、
    請求項１ないし５のいずれかに記載のレーダ装置と、
    前記レーダ装置が取得した前記物標データに基づいて前記自車両を制御する車両制御装置と、
    を備えることを特徴とする車両制御システム。
  7. 自車両の周辺の物標に係る物標データを取得する信号処理方法であって、
    （ａ）物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する工程と、
    （ｂ）前記物標データに基づいて前記自車両が走行する自車線に沿った壁を検出する工程と、
    （ｃ）過去の物標データと直近の物標データとの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する工程と、
    （ｄ）前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する工程と、
    を備え、
    前記工程（ｃ）は、前記自車線内の静止物に係る前記過去の物標データと連続性があると判定した前記直近の物標データに係る物標が前記壁の範囲に含まれる場合は、前記予測データを導入することを特徴とする信号処理方法。
  8. 自車両の周辺の物標に係る物標データを取得する信号処理方法であって、
    （ａ）物標からの反射波を受信して得られる受信信号に基づいて前記物標に係る物標データを一定時間ごとに導出する工程と、
    （ｂ）過去の物標データと直近の物標データとが連続するか否かの連続性を判定し、該連続性があると判定できない場合に前記過去の物標データに基づく予測データを導入する工程と、
    （ｃ）前記予測データの導入頻度に基づいて前記物標データに係る物標が上方物か否かを判定する工程と、
    （ｄ）前記物標データに係る物標が静止物であり、該物標に対する前記自車両の衝突余裕時間が閾値以下であり、かつ、該物標と前記自車両との間に他車両が存在する場合は、前記工程（ｃ）が用いる条件を変更して該物標が前記上方物であると判定しやすくする工程と、
    を備えることを特徴とする信号処理方法。
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