JP6783860B2 - 車両レーダーシステム - Google Patents

Description

本開示は、反射レーダー信号を生成、送信及び受信するように構成された車両レーダーシステムに関する。このレーダーシステムは、複数の測定点の方位角及び視線速度（radial velocity：半径方向速度）を提供するように構成される。

多くの車両レーダーシステムは、このレーダーシステムに備えられた適切なアンテナによって送信、反射及び受信されるレーダー信号を生成するように構成されたレーダー送受信機を備える。これらのレーダー信号は、例えば、ＦＭＣＷ（周波数変調連続波）信号の形態とすることができる。

車両のステアリングにおいて頻繁に発生する問題は、ドライバーには容易に見えない位置にある車両に近接した物体に気づくことが困難であるということである。このような位置は、従来から死角として知られている。死角は、例えば、通常、動力車の移動の方向から左右の双方に９０度〜１７０度の方向にある。特に、方向転換するとき又は多車線の道路若しくはハイウェイにおいて車線変更するときに、死角に物体が存在することを車両のドライバーに警報することが重要である。

この目的のために、死角に物体が存在することを検出し、車両のドライバーに障害物の存在を警報する信号を自動的に生成するように構成されたレーダーシステムが車両に装備されてきた。これを達成するには、レーダーシステムは、障害物を静止物体と区別するために、当該レーダーシステムが組み込まれた車両と潜在的な障害物との間の相対速度を求めることが可能でなければならない。

特許文献１は、レーダーシステムを備えるホスト車両と、ターゲット車両との２つの物体の間の相対速度を求める方法を記載している。ホスト車両の視線速度、及び観測方向と運動方向との間の方位角が、多数の測定点について求められる。相対速度は、運転方向における速度成分の平均として求められる。

しかしながら、計算される相対速度に対してバイアスを引き起こすレーダー検出の歪みが、ホイール等から発生する。ホイール及びタイヤからの相対運動は、レーダーシステムを備えるホスト車両とターゲット車両との間の相対速度差に起因していない付加的なドップラーを生み出すことになる。

米国特許第７５９８９０４号

したがって、レーダーシステムを備えるホスト車両とターゲット車両又は他の物体との間のより安定しかつ信頼性のある相対速度差を提供することができる車両レーダーシステムに提供することが望まれている。

本開示の目的は、上記のように、レーダーシステムを備えるホスト車両とターゲット車両又は他の物体との間のより安定しかつ信頼性のある相対速度差を提供することができる車両レーダーシステムを提供することである。

この目的は、レーダー信号を生成して送信するとともに、前記送信されたレーダー信号が１つ以上の物体によって反射されたものである反射レーダー信号を受信するように構成された少なくとも１つの送受信機装置を備える車両レーダーシステムによって達成される。該レーダーシステムは、前記物体における複数の測定点の方位角及び視線速度を提供するように構成される。該レーダーシステムは、複数の方位角区間について前記測定点の最小視線速度と最大視線速度との間の差を計算するように構成される。該レーダーシステムは、前記差が或る特定の閾値を越えている前記方位角区間を選択するように更に構成される。

この目的は、車両レーダーシステムの方法によっても達成され、該方法は、
−レーダー信号を生成して送信することと、
−前記送信されたレーダー信号が１つ以上の物体によって反射されたものである反射レーダー信号を受信することと、
−前記物体における複数の測定点の方位角及び視線速度を提供することと、
−複数の方位角区間について前記測定点の最小視線速度と最大視線速度との間の差を計算することと、
−前記差が或る特定の閾値を越えている前記方位角区間を選択することと、
を含む。

一例によれば、前記レーダーシステムは、ホスト車両に配置され、該ホスト車両と別の物体との間の或る特定の方向における相対速度の推定値を計算するように構成される。前記レーダーシステムは、前記計算を実行するとき、前記選択された角度区間内の前記測定点を省略するように構成される。

他の例は、従属請求項に開示されている。

本開示によって多くの利点が得られる。主として、レーダーシステムを備えるホスト車両とターゲット車両又は他の物体との間のより安定しかつ信頼性のある相対速度差を提供することができる車両レーダーシステムが提供される。特に、ホスト速度とターゲット速度との間の差に起因していない付加的なドップラーを特定することができる。

次に、添付図面を参照して本開示をより詳細に説明する。

車両の概略上面図である。 ２つの車両の概略上面図である。 或る特定の測定点の視線速度及び方位角を示す図である。 全ての測定点の検出された視線速度を方位角の関数として示す図である。 本開示による方法のフローチャートである。

図１は、道路２を方向Ｄに走行するように構成された車両１の上面図を概略的に示している。ここで、車両１は、従来からよく知られている方法で、信号４を送信し、反射信号５を受信するとともに、ドップラー効果を用いることによって、単体のターゲットを周囲から区別及び／又は分解するように構成された車両レーダーシステム３を備える。車両レーダーシステム３は、したがって、レーダー送受信機装置７を備え、従来から知られている方法でドップラー信号処理によって受信信号５の位相及び振幅を同時にサンプリング及び解析することによって、ターゲットとなる可能性のある物体６の方位角θ及び視線速度ｖ_ｒを提供するように構成される。幾つかの態様によれば、上記ターゲット物体６までの距離も得られる。レーダー信号は、例えば、７７ＧＨｚで動作するＦＭＣＷ（周波数変調連続波）ドップラー信号の形態とすることができる。

図２に示すように、問題の車両１、すなわちホスト車両１は、ターゲット速度ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}で走行しているターゲット車両８の横をホスト速度ｖ_ｈｏｓｔで走行している。車両レーダーシステム３によって、ホスト車両１の視線速度、及び観測方向と運動方向との間の方位角が、多数の測定点９（明瞭にするために数個のみが示されている）について得られる。ここで、測定点の総数はＮである。第ｎの測定点（ｎ＝１．．．Ｎ）である或る特定の測定点９_ｎの視線速度ｖ_ｒｎ、及び観測方向と運動方向との間の方位角θ_ｎが図３に示されている。

以下では、全ての測定点９の中の上記特定の第ｎの測定点９_ｎ（ｎ＝１．．．Ｎ）について論述する。

視線速度ｖ_ｒｎは、ｘ成分ｖ_ｘｎ及びｙ成分ｖ_ｙｎを有する。ここで、ｘ成分ｖ_ｘｎは方向Ｄに平行に向いており、ｙ成分ｖ_ｙｎはｘ成分ｖ_ｘｎに垂直に向いている。

視線速度ｖ_ｒｎは、例えば、ドップラー周波数及びドップラー位相シフトから求められる。上記測定点９_ｎの範囲に関する情報も含むことができる。

ホスト車両１とターゲット車両８との間の所望の差速は、以下の式となる。
Δｖ＝ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}−ｖ_ｈｏｓｔ （１）

上記測定点９_ｎについて、視線速度ｖ_ｒｎは、以下の式に従って計算される。
ｖ_ｒｎ＝Δｖ・ｃｏｓ（θ_ｎ） （２）

ホスト車両１及びターゲット車両８が、互いに実質的に平行に走行すると仮定すると、上記測定点９_ｎの視線速度ｖ_ｒｎは、ｙ成分ｖ_ｙｎを有せず、上記測定点９_ｎの相対速度は、それぞれｘ成分ｖ_ｘｎに対応する。

上記測定点９_ｎの視線速度ｖ_ｒｎのｘ成分ｖ_ｘｎは、以下の式に従って計算される。
ｖ_ｘｎ＝ｖ_ｍ／ｃｏｓ（θ_ｎ） （３）

この時、式（３）による商の平均を求めることによって、実際の相対速度Δｖの推定値Δｖ’を取得することができる。これは、以下のように記述することができる。
Δｖ’＝ｖ_ｍ／ｃｏｓ（θ_ｎ） （４）
注）上記式（４）における「ｖ_ｍ」には、オーバーラインが入る。
ここで、ｖｍ（オーバーライン付き）は、式（２）に従って計算された全ての測定点９の視線速度の平均である。

図４は、全ての測定点９の検出された視線速度ｖ_ｒを方位角θの関数として示している。図４から、第１の方位角θ_１から第２の方位角θ_２に及ぶ第１の方位角区間Δθ_Ａと、第３の方位角θ_３から第４の方位角θ_４に及ぶ第２の方位角区間Δθ_Ｂとが存在するということになる。第１の方位角区間Δθ_Ａには、全ての測定点９の中で、高いドップラースプレッドを有する第１の複数の測定点９’が存在し、第２の方位角区間Δθ_Ｂには、全ての測定点９の中で、高いドップラースプレッドを有する第２の複数の測定点９’’が存在する。視線速度ｖ_ｒｎ及び対応する方位角θ_ｎを有する、第ｎの測定点である上記特定の測定点９_ｎ（ｎ＝１．．．Ｎ）が示されており、この測定点９_ｎは、測定点９のうちの任意の１つを象徴している。

本開示によれば、ドップラースプレッドは、複数の方位角区間について視線速度ｖ_ｒの最小値と最大値との間の差を計算し、この差が或る特定の閾値を越えている方位角区間を選択することによって推定される。このように、上記に従った方位角区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂが見つけられる。

第１の方位角区間Δθ_Ａについて、最小視線速度ｖ_ｒｍｉｎ’と最大視線速度ｖ_ｒｍａｘ’との間に第１の差が存在し、第２の方位角区間Δθ_Ｂについて、最小視線速度ｖ_ｒｍｉｎ’’と最大視線速度ｖ_ｒｍａｘ’’との間に第２の差が存在する。この例では、第１の差ｖ_ｒｍａｘ’−ｖ_ｒｍｉｎ’と、第２の差ｖ_ｒｍａｘ’’−ｖ_ｒｍｉｎ’’との双方は、上記閾値を越えている。第１の方位角区間Δθ_Ａ及び第２の方位角区間Δθ_Ｂ内の測定点９’、９’’は、視線速度ｖ_ｒのｘ成分ｖ_ｘの推定に用いられない。

高いドップラースプレッドは、例えば、ホスト速度ｖ_ｈｏｓｔとターゲット速度ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}との間の差に起因していない付加的なドップラーを生み出しているターゲット車両８のホイール及びタイヤからの相対運動が存在することに起因する。

図１に概略的に示すように、車両１は、安全制御ユニット１０及び安全手段１１、例えば、非常ブレーキシステム及び／又は警報信号デバイスを備える。安全制御ユニット１０は、レーダーシステム３からの入力に応じて安全手段１１を制御するように構成される。

図５を参照すると、本開示は、車両レーダーシステムの方法にも関し、この方法は、以下のものを含む。
１２：レーダー信号４を生成して送信すること。
１３：送信されたレーダー信号４が１つ以上の物体６、８によって反射されたものである反射レーダー信号５を受信すること。
１４：上記物体６、８における複数の測定点９のそれぞれの方位角θ及び視線速度ｖ_ｒを提供すること。
１５：複数の方位角区間について、上記測定点９の最小視線速度ｖ_ｒｍｉｎ’、ｖ_ｒｍｉｎ’’と最大視線速度ｖ_ｒｍａｘ’、ｖ_ｒｍａｘ’’との間の差を計算すること。
１６：上記差が或る特定の閾値を越えている方位角区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂを選択すること。

一例によれば、本方法は、以下のものも含む。
１７：ホスト車両１と別の物体８との間の或る特定の方向における相対速度Δｖ’の推定値を計算すること。
１８：上記計算を実行するとき、選択された角度区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ内の測定点９’、９’’を省略すること。

本開示は、上記例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内において自由に変更することができる。例えば、レーダーシステムは、乗用車、トラック及びバス等の任意のタイプの車両だけでなく、ボート及び航空機にも実装することができる。

レーダー送受信機７は、ドップラーレーダーシステムにおける任意の適したタイプのドップラーレーダーに適合される。車両レーダーシステム３には任意の数のレーダー送受信機７が存在することができ、それらのレーダー送受信機は、任意の適した方向における送信及び信号のために構成することができる。このため、複数の検知セクター（sensing sectors）又は検知ビン（sensing bins）を、車両１の後方又は側部等の他の望ましい方向に向けることができる。

レーダー信号処理は、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、又は、幾つかの態様によれば、ＤＳＰを備えるＲＣＵ（レーダー制御ユニット）等の、車両レーダーシステム３に備えられた任意の種類の適したプロセッサ装置において実行される。

所望の相対速度Δｖの方向は、車両１、８の走行方向と一致するように示されている。しかしながら、所望の相対速度Δｖの方向は、任意の適した方向を有することができる。一態様によれば、ターゲット車両は、任意の適した物体６、８によって構成される。

本開示は、付加的なドップラースプレッドの不要な効果を回避する方法を記載しており、これは、幾つかの態様によれば、ターゲット車両と別の物体との間の相対速度を求めること以外の用途に用いることができる。一般に、本開示は、システム車両に垂直な物体の相対的な物体速度を必要とする全ての用途に適用することができる。

例えば、
−自由空間検出は、静止物体のみを考慮する。そのような分類は、垂直なものが静止しているか又は自発移動している場合に、本開示によって行うことができる。
−隣の車線にいる物体を追尾しているＬＤＷ（車線逸脱警報）又はＬＣＡ（車線変更支援）のような他の用途も、本開示を用いて、垂直物体の正確な物体速度を推定することができる。

一般に、本開示は、レーダー信号４を生成して送信するとともに、送信されたレーダー信号４が１つ以上の物体６、８によって反射されたものである反射レーダー信号５を受信するように構成された少なくとも１つの送受信機装置７を備える車両レーダーシステム３に関し、レーダーシステム３は、上記物体６、８における複数の測定点９の方位角θ及び視線速度ｖ_ｒを提供するように構成される。レーダーシステム３は、複数の方位角区間について上記測定点９の最小視線速度ｖ_ｒｍｉｎ’、ｖ_ｒｍｉｎ’’と最大視線速度ｖ_ｒｍａｘ’、ｖ_ｒｍａｘ’’との間の差を計算し、上記差が或る特定の閾値を越えている方位角区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂを選択するように構成される。

一例によれば、レーダーシステム３は、ホスト車両１に配置され、ホスト車両１と別の物体８との間の或る特定の方向における相対速度Δｖ’の推定値を計算するように構成され、レーダーシステム３は、上記計算を実行するとき、選択された角度区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ内の前記測定点９’、９’’を省略するように構成される。

一例によれば、レーダーシステム３は、視線速度ｖ_ｒｎが求められるとき、視線速度ｖ_ｒｎのｘ成分ｖ_ｘｎのみを考慮するように構成される。

一般に、本開示は、車両レーダーシステムの方法にも関し、本方法は、
１２：レーダー信号４を生成して送信することと、
１３：送信されたレーダー信号４が１つ以上の物体６、８によって反射されたものである反射レーダー信号５を受信することと、
１４：上記物体６、８における複数の測定点９の方位角θ及び視線速度ｖ_ｒを提供することと、
１５：複数の方位角区間について上記測定点９の最小視線速度ｖ_ｒｍｉｎ’、ｖ_ｒｍｉｎ’’と最大視線速度ｖ_ｒｍａｘ’、ｖ_ｒｍａｘ’’との間の差を計算することと、
１６：上記差が或る特定の閾値を越えている方位角区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂを選択することと、を含む。

一例によれば、本方法は、
１７：ホスト車両１と別の物体８との間の或る特定の方向における相対速度Δｖ’の推定値を計算することと、
１８：上記計算を実行するとき、選択された角度区間Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ内の測定点９’、９’’を省略することと、を含む。

一例によれば、本方法は、視線速度ｖ_ｒｎが求められるとき、視線速度ｖ_ｒｎのｘ成分ｖ_ｘｎのみを考慮することを含む。

Claims (4)

1. ホスト車両（１）に搭載され、当該ホスト車両（１）の側方を走行するターゲット車両（８）との相対速度を検出する車両レーダーシステム（３）であって、
   レーダー信号（４）を生成して送信するとともに、前記送信されたレーダー信号（４）が前記ターゲット車両（８）で反射することで得られる反射レーダー信号（５）を受信するように構成された少なくとも１つの送受信機装置（７）を備え、
   前記ターゲット車両（８）における複数の測定点（９）の方位角（θ）及び視線速度（ｖ_ｒ）を計測するように構成され、
   複数の方位角区間（Δθ _Ａ 、Δθ _Ｂ ）について前記測定点（９）の最小視線速度（ｖ_ｒｍｉｎ’、ｖ_ｒｍｉｎ’’）と最大視線速度（ｖ_ｒｍａｘ’、ｖ_ｒｍａｘ’’）との間の差を計算し、該差が或る特定の閾値を越えている前記方位角区間（Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ）を検出するように構成され、
   前記検出された方位角区間（Δθ _Ａ 、Δθ _Ｂ ）内の測定点（９’、９’’）が省略された前記複数の測定点（９）の方位角（θｎ）及び視線速度（ｖ _ｒｎ ）に基づいて、前記ホスト車両（１）と前記ターゲット車両（８）との間の、特定の方向における相対速度（Δｖ’）の推定値を計算するように構成されることを特徴とする車両レーダーシステム。
2. 前記視線速度（ｖ_ｒｎ）が求められるとき、前記ホスト車両（１）の進行方向に対応するｘ成分（ｖ_ｘｎ）のみを考慮するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両レーダーシステム。
3. ホスト車両（１）の側方を走行するターゲット車両（８）との相対速度を検出する車両レーダーシステム（３）の方法であって、
   レーダー信号（４）を生成して送信すること（１２）と；
   前記送信されたレーダー信号（４）が前記ターゲット車両（８）によって反射されたものである反射レーダー信号（５）を受信すること（１３）と；
   前記ターゲット車両（８）における複数の測定点（９）の方位角（θ）及び視線速度（ｖ_ｒ）を提供すること（１４）と；を含み、
   該方法は：更に、複数の方位角区間（Δθ _Ａ 、Δθ _Ｂ ）について前記測定点（９）の最小視線速度（ｖ_ｒｍｉｎ’、ｖ_ｒｍｉｎ’’）と最大視線速度（ｖ_ｒｍａｘ’、ｖ_ｒｍａｘ’’）との間の差を計算すること（１５）と；
   前記差が或る特定の閾値を越えている前記方位角区間（Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ）を選択すること（１６）と；
   前記検出された方位角区間（Δθ _Ａ 、Δθ _Ｂ ）内の測定点（９’、９’’）が省略された前記複数の測定点（９）の方位角（θｎ）及び視線速度（ｖ _ｒｎ ）に基づいて、前記ホスト車両（１）と前記ターゲット車両（８）との間の、特定の方向における相対速度（Δｖ’）の推定値を計算することとを含むことを特徴とする方法。
4. 前記視線速度（ｖ_ｒｎ）が求められるとき、前記ホスト車両（１）の進行方向に対応するｘ成分（ｖ_ｘｎ）のみを考慮することを特徴とする請求項３に記載の方法。

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