JP6392152B2 - レーダ装置および走行車両検知方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施の形態における走行車両検知の概要について説明する。
次に、本実施の形態に係るレーダ装置200の構成について説明する。
送信信号生成部410が生成したベースバンドの送信信号は、例えば、符号化パルスを用いてもよいし、チャープパルスを用いてもよい。いずれにしても、送信信号は、所定の送信周期に従って繰り返し送信される。ここで、送信信号生成部410において、符号化パルスを用いた場合について説明する。
第1〜第4の受信アンテナ5111〜5114の相対位置関係は、予め決めておくため、既知である。
遅延プロファイル生成部512は、入力された受信信号に対し、所定の離散時刻(レンジビン)毎にサンプリングを行う。そして、遅延プロファイル生成部512は、サンプリングされた信号の、同相信号I(In-Phase)データおよび直交信号Q(Quadrate)データを算出する。レンジビン毎のIデータおよびQデータ(以下「データ」という)からは、レーダ信号を反射した物体の、レーダ装置200からの距離および反射強度、並びに、かかる物体からの受信信号の位相情報および電力を求めることができる。
ドップラー周波数解析部521は、入力された遅延プロファイルデータ620(図11参照)を、1フレーム毎(つまり、連続するMサイクル分のデータ毎)に束ねて、ドップラー周波数解析を行う。すなわち、ドップラー周波数解析部521は、例えば、第kのレンジビンの、M個の連続するサイクルのデータCI(1,k)、CI(2,k)、・・・、CI(M,k)に対して、ドップラー周波数解析を行う。
ここで、第iのドップラー周波数解析部521iから出力されたドップラー周波数成分は、Fdi(n,k)と表す。ここで、ドップラー周波数および距離の組み合わせ毎に、第1〜第4の受信アンテナ5111〜5114に対応するドップラー周波数成分Fd1(n,k)〜Fd4(n,k)を、相関ベクトルh(n,k)として表す。相関ベクトルh(n,k)は、以下の式(6)で表される。
図18は、物体が位置する距離(レンジビン)における最大電力ドップラー周波数成分についての、方位と方位相関電力値との関係の一例を示す図である。図19は、物体が位置する距離(レンジビン)における最大電力ドップラー周波数成分についての、方位と正規化方位相関値との関係の一例を示す図である。
方位相関電力値データおよび正規化方位相関値データの波形は、レーダ信号を反射した部分が、車両であるか人であるか、走行車両の車輪部分であるか車体部分であるか、および、自車両の後方に位置する走行車両の前輪であるか後輪であるか、に応じて異なる。
方位相関電力値データは、レンジ、方位、およびドップラー周波数の組み合わせ毎に電力値を記述したデータである。レンジ刻みが20cmの場合、20mまで測定するにはレンジビンの数Kは、100を超える。広角レーダ(例えば、±60°)において方位刻みが1°の場合、方位角の数は、121となる。そして、256DFTで周波数解析を行う場合、ドップラー周波数の数Mは、256となる。
次に、レーダ装置200の動作について説明する。
以上説明したように、本実施の形態に係るレーダ装置200は、方位相関電力値データおよび正規化方位相関値データに基づいて、レーダ信号を反射した物体が走行車両であるか否かを判定する。言い換えると、レーダ装置200は、反射信号電力とは異なる指標を参考にして反射信号電力を解析することにより、従来では見逃されていた走行車両の車輪部分に特有の特徴を抽出する。これにより、レーダ装置200は、走行車両を、高精度に検出することができる。
なお、方位相関電力値データの波形に基づいて、車輪部分に該当するか否かを判断するための手法は、上述の例に限定されない。
本開示のレーダ装置は、レーダ信号のエコー信号を受信するアンテナの受信信号から、レンジ毎に、ドップラー周波数を取得するドップラー周波数取得部と、前記受信信号から、前記レンジと前記ドップラー周波数との組み合わせ毎に、方位毎に対し、前記エコー信号の強さを示す方位相関電力値を算出する方位相関電力値算出部と、前記受信信号から、前記レンジと前記ドップラー周波数との組み合わせ毎に、方位毎に対し、前記エコー信号の到来方向の確からしさを示す正規化方位相関値を算出する正規化方位相関値算出部と、
前記方位相関電力値および前記正規化方位相関値に基づいて、前記レーダ信号を反射した物体が、走行車両であるか否かを判定する走行車両検出部と、有する。
300 基準信号生成部
400 レーダ送信部
410 送信信号生成部
411 符号生成部
412 変調部
413 LPF部
414 D/A変換部
420 送信RF部
421 周波数変換部
422 増幅器
423 送信アンテナ
500 レーダ受信部
510 受信処理部
511 受信アンテナ
512 遅延プロファイル生成部
520 ドップラー周波数取得部
521 ドップラー周波数解析部
530 到来方向推定部
531 方位相関電力値算出部
532 正規化方位相関値算出部
540 走行車両検出部
541 情報格納部
542 電力値データシュリンク部
543 移動物体検出部
544 車輪位置推定部
545 車両識別部
546 車種識別部
550 結果出力部
Claims (9)
- レーダ信号のエコー信号を受信するアンテナの受信信号から、レンジ毎に、ドップラー周波数を取得するドップラー周波数取得部と、
前記受信信号から、前記レンジと前記ドップラー周波数との組み合わせ毎に、方位毎に対し、前記エコー信号の強さを示す方位相関電力値を算出する方位相関電力値算出部と、
前記受信信号から、前記レンジと前記ドップラー周波数との組み合わせ毎に、方位毎に対し、前記エコー信号の到来方向の確からしさを示す正規化方位相関値を算出する正規化方位相関値算出部と、
前記方位相関電力値および前記正規化方位相関値に基づいて、前記レーダ信号を反射した物体が、走行車両であるか否かを判定する走行車両検出部と、を有する、
レーダ装置。 - 前記走行車両検出部は、
ドップラー周波数軸のうち、前記正規化方位相関値が所定の相関値閾値以上となっている高相関値帯域における前記方位相関電力値の分布に基づいて、前記物体が前記走行車両であるか否かを判定する、
請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記走行車両検出部は、
前記高相関値帯域において、前記方位相関電力値のドップラー周波数軸上の波形が、ドップラー周波数軸に沿って緩やかにかつ滑らかに変化する部分を有する、という条件が満たされるか否かを判断し、前記条件が満たされる前記方位を、前記走行車両の車輪部分が存在する方位と判定する、
請求項2に記載のレーダ装置。 - 前記走行車両検出部は、
前記高相関値帯域において、前記方位相関電力値のドップラー周波数軸上の波形が、ピーク部分と、当該ピーク部分から前記高相関値帯域以外の部分へと向かう方向にドップラー周波数軸に沿って緩やかにかつ滑らかに変化する部分とを有する、という条件が満たされるか否かを判断し、前記条件が満たされる前記方位に、前記走行車両の車輪部分が存在する、と判定する、
請求項2に記載のレーダ装置。 - 予め学習により生成された、前記車輪部分が存在する前記方位の、位置およびエコー信号成分の少なくとも1つの特徴を示す、局所特徴情報を格納する情報格納部と、
前記局所特徴情報に基づいて、前記車輪部分が存在する前記方位を推定する車輪位置推定部と、を有し、
前記走行車両検出部は、
前記車輪部分が存在すると推定された前記方位について、前記条件が満たされるか否かの判断を行う、
請求項3に記載のレーダ装置。 - 前記走行車両は、走行中の所定の車種の自動車を含み、
前記走行車両検出部は、
前記車輪部分が存在すると判定された前記方位の、位置およびエコー信号成分の少なくとも1つに基づいて、前記物体が、前記所定の車種の自動車であるか否かを判定する、
請求項3に記載のレーダ装置。 - 予め学習により生成された、前記所定の車種の自動車の車輪部分が存在する前記方位の、位置およびエコー信号成分の少なくとも1つの特徴を示す、車種特徴情報を格納する情報格納部、を有し、
前記走行車両検出部は、
前記局所特徴情報に基づいて、前記条件が満たされる前記方位が、前記所定の車種の自動車の車輪部分であるか否かを判定する、
請求項5に記載のレーダ装置。 - 前記ドップラー周波数取得部は、
複数の前記アンテナのそれぞれについて、前記受信信号からドップラー周波数を取得し、
前記方位相関電力値算出部は、
前記方位から前記エコー信号が到来したときの、前記複数の受信アンテナの複素数応答を示す方向ベクトルと、前記複数の受信信号の成分を示す相関ベクトルと、の内積の二乗を、前記方位相関電力値として算出し、
前記正規化方位相関値算出部は、
前記内積を前記相関ベクトルの2ノルム値で正規化した値を、前記正規化方位相関値として算出する、
請求項3に記載のレーダ装置。 - レーダ信号のエコー信号を受信するアンテナの受信信号から、レンジ毎に、ドップラー周波数を取得するステップと、
前記受信信号から、前記レンジと前記ドップラー周波数との組み合わせ毎に、方位毎に対し、前記エコー信号の強さを示す方位相関電力値を算出するステップと、
前記受信信号から、前記レンジと前記ドップラー周波数との組み合わせ毎に、方位毎に対し、前記エコー信号の到来方向の確からしさを示す正規化方位相関値を算出するステップと、
前記方位相関電力値および前記正規化方位相関値に基づいて、前記レーダ信号を反射した物体が、走行車両であるか否かを判定するステップと、を有する、
走行車両検知方法。
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