JP6943347B2 - レーダ装置、車両および物体位置検出方法 - Google Patents

レーダ装置、車両および物体位置検出方法 Download PDF

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Description

本開示は、物体の位置を特定するレーダ装置、車両および物体位置検出方法に関する。
特許文献１には、送信ビームの指向性を狭角と広角の２段階に制御し、広範囲の検知を可能とした障害物検知装置が記載されている。この障害物検知装置は、受信素子間の位相差により障害物の角度を算出している。
特開２００６−３４３３０９号公報
一般的に、車両の周辺には、例えば街灯、電柱、ガードレール、塀等のような多数の静止物が存在する。特許文献１に記載された検知方法では、目標物だけでなく、静止物からの不要波（クラッタ）を多数受信してしまう。このため、例えば同一距離にある静止した複数の物体の検知は難しいという問題がある。
本発明の一実施形態の目的は、静止した複数の物体を分離して検知することができるレーダ装置、車両および物体位置検出方法を提供することにある。
本発明の一実施形態は、静止した複数の物体のデータを取得するレーダ部と、取得した前記データを演算する演算部と、前記レーダ部の現在位置を取得する現在位置取得部と、前記レーダ部の現在位置を記憶する現在位置記憶部と、を備えたレーダ装置であって、前記演算部は、前記レーダ部が移動しているときに、前記データに基づいて、前記物体までの距離と、前記レーダ部と前記物体との間の相対速度とを、前記物体毎に取得し、前記相対速度の差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、前記複数の物体の位置を分離して検出し、前記レーダ部が停止したときに、前記現在位置記憶部に記憶された前記レーダ部の現在位置に基づいて、前記レーダ部が移動しているときに検出した前記物体の位置を補正し、前記複数の物体の位置を特定することを特徴としている。
本発明の一実施形態によれば、静止した複数の物体を分離して検知することができる。
本発明の第１の実施形態による車両を示す平面図である。 図１中のレーダ装置を示すブロック図である。 信号処理部が実行する目標の位置推定処理を示す流れ図である。 単発のチャープ信号からなる送信信号、受信信号およびビート信号の時間変化を示す特性線図である。 複数の受信アンテナが目標からの受信信号を受信する状態を示す説明図である。 連続した複数回のチャープ信号からなる送信信号、受信信号およびビート信号の時間変化を示す特性線図である。 レーダ装置と目標との位置関係を示す説明図である。 距離と相対速度との関係を求めるアルゴリズムを示す説明図である。 相対速度の差を利用して複数の物体の位置を分離して検出する分離アルゴリズムを示す説明図である。 レーダ部が停止する前に検出した目標の位置を補正して、レーダ部が停止した後の目標の位置を求める位置補正アルゴリズムを示す説明図である。 本発明の第２の実施形態による車両を示す平面図である。 図１１中のドアミラーおよびレーダ装置を拡大して示す平面図である。
以下、本発明の実施形態によるレーダ装置を、自動車等の車両に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態による車両１を示している。車両１は、車体２と、車体２に開閉可能に取り付けられたドア３と、ドア３に取り付けられたドアミラー４とを備えている。ドア３は、例えばその前側が支点となって回動可能になっている。ドアミラー４は、ドア３の前側に取り付けられている。
車両１はレーダ装置１１を備えている。レーダ装置１１は、例えばＦＭＣＷ方式で目標を探知するレーダ装置である。レーダ装置１１のレーダ部１２は、車両１のドア３に設置されている（図１参照）。レーダ部１２は、車両１の進行方向に対して直交した車両１の側面に取り付けられている。レーダ装置１１は、送信信号Ｓtの放射方向が車両１の進行方向（Ｘ方向）に対して直交するように配置されている。
なお、図１は、車両１の進行方向（Ｘ方向）に対して、レーダ装置１１が車両１の左側のドア３に取り付けられた状態を例示している。本発明はこれに限らず、レーダ装置１１は右側のドア３に取り付けられてもよく、車両１の複数個所に取り付けられてもよい。
レーダ装置１１は、レーダ部１２と、演算部としての信号処理部２０と、現在位置取得部としてのＧＰＳ受信機２１と、現在位置記憶部としての記憶部２２と、を備えている（図２参照）。車両１が走行したときには、レーダ装置１１は、車両１の進行方向となるＸ方向に移動速度Ｖで移動する。
レーダ部１２は、静止した複数の目標（物体）のデータを取得する。具体的には、レーダ部１２は、目標に向けて送信信号Ｓtを送信し、目標による送信信号Ｓtの反射波を受信信号Ｓrとして受信する（図１参照）。レーダ部１２は、送信信号Ｓtと受信信号Ｓrとの差分信号であるビート信号Ｓbを生成する。レーダ部１２は、ビート信号Ｓbをアナログ信号からデジタル信号に変換し、目標のデータとして取得する。

レーダ部１２は、送信システム１３と、受信システム１６と、を備えている。送信システム１３は、送信アンテナ１４と、ＲＦ信号発生器１５と、を備えている。送信システム１３は、周波数変調された送信信号Ｓtを送信する。送信アンテナ１４は、ＲＦ信号発生器１５から出力されるローカル信号ＳLを、送信信号Ｓtとして空中に放射する。送信アンテナ１４は、車両１の進行方向（Ｘ方向）と直交したＹ方向に向けて送信信号Ｓtを放射する。送信アンテナ１４は、例えば無指向性のアンテナによって構成されている。これにより、送信アンテナ１４は、車両１の周囲の広い範囲に送信信号Ｓtを送信することができる。
ＲＦ信号発生器１５は、ローカル信号ＳLを発振する。具体的には、ＲＦ信号発生器１５は、時間と共に周波数が線形に増加するチャープ信号からなるローカル信号ＳLを出力する。ＲＦ信号発生器１５は、生成したローカル信号ＳLを送信アンテナ１４およびミキサ１８1〜１８Nに出力する。なお、ＲＦ信号発生器１５と送信アンテナ１４との間には、パワーアンプを接続してもよい。
受信システム１６は、送信信号Ｓtの目標（物体）での反射波を受信信号Ｓrとして受信し、送信信号Ｓtと受信信号Ｓrとの差分信号であるビート信号Ｓbを生成する。受信システム１６は、受信アンテナ１７1〜１７Nと、ミキサ１８1〜１８Nと、ＡＤＣ１９1〜１９Nと、を備えている。受信システム１６は、低雑音増幅器、フィルタをさらに備えていてもよい。Ｎ個（Ｎは自然数）の受信アンテナ１７1〜１７Nは、予め決められた間隔寸法ｄをもって等間隔に配置され、Ｘ方向に沿って直線状に並んでいる。これにより、受信アンテナ１７1〜１７Nは、アレーアンテナを構成している。受信アンテナ１７1〜１７Nは、目標が送信信号Ｓtを反射したときに、目標から反射して戻ってくる反射波（エコー信号）からなる受信信号Ｓrを受信する。
ミキサ１８1〜１８Nは、受信アンテナ１７1〜１７Nが受信した、送信信号Ｓtの目標での反射による受信信号Ｓrと、送信信号Ｓt（ローカル信号ＳL）とから、ビート信号Ｓbを出力する。具体的には、ミキサ１８1〜１８Nは、受信アンテナ１７1〜１７Nが受信した受信信号Ｓrと、ＲＦ信号発生器１５が出力した送信信号Ｓtと同じローカル信号ＳLとを乗算してビート信号Ｓbを生成する。ミキサ１８1〜１８Nは、ＡＤＣ１９1〜１９Nを介して信号処理部２０に接続されている。ＡＤＣ１９1〜１９Nは、ビート信号Ｓbをアナログ信号からデジタル信号に変換する。
信号処理部２０は、レーダ部１２から取得したビート信号Ｓbのデータを演算する。即ち、信号処理部２０は、ビート信号Ｓbに対する信号処理を行う。信号処理部２０には、ＡＤＣ１９1〜１９Nによってデジタル信号に変換されたビート信号Ｓbのデータが入力される。信号処理部２０は、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）、マイクロコンピュータ等を備えている。信号処理部２０は、レーダ部１２が移動しているときに、ビート信号Ｓbのデータに基づいて、レーダ部１２から目標までの距離Ｒと、レーダ部１２と目標との間の相対速度Ｖeffとを、目標毎に取得する。信号処理部２０は、相対速度Ｖeffの差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、複数の目標の位置を分離して検出する。具体的には、信号処理部２０は、相対速度Ｖeffの差を利用して目標を分離し、分離した目標毎にレーダ部１２に対する目標の方向（方位角θ）を取得する。これにより、信号処理部２０は、目標毎に距離Ｒと方位角θを取得し、複数の目標の位置を分離して検出する。
信号処理部２０には、ＧＰＳ受信機２１が接続されている。ＧＰＳ受信機２１は、ＧＰＳアンテナ（図示せず）によって受信した位置情報の信号に基づいて、レーダ部１２の現在位置を取得する。ＧＰＳ受信機２１は、レーダ部１２の現在位置の情報を信号処理部２０に出力する。
なお、レーダ部１２の現在位置は、ＧＰＳ受信機２１に限らず、例えば加速度センサ等のような慣性センサによって取得してもよい。この場合、慣性センサは位置の変化を検出するため、例えば記憶部２２に以前の位置情報を保存しておく必要がある。
また、ＧＰＳ受信機２１は、レーダ部１２の現在位置を計測する必要はなく、例えばレーダ部１２が取り付けられた車体２の現在位置を計測するものでもよい。この場合、例えば不揮発性メモリ等の記憶装置は、車体２に対するレーダ部１２の取付位置を記憶する。この記憶装置は、信号処理部２０に接続される。これにより、信号処理部２０は、車体２の現在位置とレーダ部１２の取付位置とに基づいて、レーダ部１２の現在位置を取得する。
これに加え、信号処理部２０は、読み込みと書き込みが可能な記憶部２２を備えている。記憶部２２には、図３に示す位置推定処理のプログラムが記憶されている。信号処理部２０は、記憶部２２に記憶された位置推定処理のプログラムを実行する。記憶部２２は、レーダ部１２が移動しているときのレーダ部１２の現在位置を記憶する。これに加え、記憶部２２は、レーダ部１２が移動しているときの目標の位置を記憶する。
信号処理部２０は、レーダ部１２が停止したときに、記憶部２２に記憶されたレーダ部１２の現在位置に基づいて、レーダ部１２が移動しているときに検出した目標の位置を補正し、複数の目標の位置を特定する。
ここで、信号処理部２０による目標の距離測定について、図４を参照して説明する。図４に示すように、送信信号Ｓtの周波数は、チャープ周期Ｔm（チャープ信号の周期）でｆ0からｆ0＋Ｂまで時間と共に線形に増加する。受信信号Ｓrは、送信信号Ｓtが目標で反射して戻ってくるまでの往復時間τだけ遅れる。ビート信号Ｓbの周波数（ピーク周波数ｆp）は、送信信号Ｓtが目標で反射して戻ってくるまでの往復時間τに比例する。このとき、ビート信号Ｓbの周波数成分には、往復時間τに応じたピーク周波数ｆpが現れる。従って、信号処理部２０は、ビート信号Ｓbのピーク周波数ｆpを検出することによって、数１の式から目標までの距離Ｒを検知することができる。なお、数１の式において、ｃは光速を示し、Ｂはチャープ使用帯域幅を示している。
Figure 0006943347
次に、信号処理部２０による目標の方位測定について、図５を参照して説明する。図５は、目標が、Ｙ方向に対して方位角θの方向に存在する場合を例示している。この場合、方位角θは、受信信号Ｓrの到来方向に対応している。
レーダ装置１１は、チャープ信号からなる送信信号Ｓtを送信する。この送信信号Ｓtは目標によって反射されて、受信信号Ｓrとして複数の受信アンテナ１７1〜１７Nによって受信され、ビート信号Ｓbが生成される。このとき、任意の受信アンテナ１７iで受信した受信信号Ｓrは、数２の式に示す位相ξiを有している。但し、数２の式において、λは自由空間における送信信号Ｓtの波長を示し、ｄは隣り合う２つの受信アンテナ１７i，１７i+1間の間隔寸法を示している。従って、信号処理部２０は、例えば隣り合う２つの受信アンテナ１７i，１７i+1で受信した受信信号Ｓrの位相ξi，ξi+1を検出することによって、数３の式から目標の方位角θを検知することができる。なお、方位角θの検出には、必ずしも隣り合う２つの受信アンテナ１７i，１７i+1の受信信号Ｓrを用いる必要はなく、例えばＸ方向の両端に位置する２つの受信アンテナ１７1，１７Nの受信信号Ｓrを用いてもよい。
Figure 0006943347
Figure 0006943347
次に、信号処理部２０による目標とレーダ部１２との間の相対速度測定について、図６を参照して説明する。
図６に示すように、レーダ装置１１は、送信アンテナ１４からＮchirp回（Ｎchirpは２以上の自然数）の連続したチャープ信号からなる送信信号Ｓtを送信する。この送信信号Ｓtは目標によって反射されて、受信信号Ｓrとして受信アンテナ１７1〜１７Nによって受信され、ビート信号Ｓbが生成される。このとき、１回目のチャープ信号によるビート信号ＳbとＮchirp回目のビート信号Ｓbとの間には、目標とレーダ装置１１との間の相対速度Ｖeffに応じて、位相差Δξが生じる。従って、信号処理部２０は、Ｎchirp回のチャープ信号によって生じる位相差Δξを検出することによって、数４の式から相対速度Ｖeffを検知することができる。
Figure 0006943347
また、図７に示すように、目標からレーダ装置１１に向かう反射波の反射方向をベクトルｒとすると、車両１が移動速度ＶでＸ方向に移動する場合には、数５の式に示すように、相対速度Ｖeffは、ベクトルｒの単位ベクトルｒeと移動速度Ｖのベクトルとの内積で示される。このため、相対速度Ｖeffは、車両１の進行方向と目標との間の角度αと移動速度Ｖによって定められ、目標の位置に応じて異なる値になる。
Figure 0006943347
次に、信号処理部２０による目標の位置推定処理について、図３を参照して説明する。信号処理部２０は、例えば制動操作が行われて、車両１が移動状態から停止状態に移行しようとすると、図３に示す位置推定処理のプログラムを実行する。
図３中のステップＳ１では、信号処理部２０は、レーダ部１２からビート信号Ｓbのデータを取得する。ステップＳ２では、信号処理部２０は、取得したビート信号Ｓbのデータと、数１の式とに基づいて、レーダ部１２から目標までの距離Ｒを算出する。また、信号処理部２０は、取得したビート信号Ｓbのデータと、数４の式とに基づいて、レーダ部１２と目標との間の相対速度Ｖeffを算出する。
ステップＳ３では、信号処理部２０は、相対速度Ｖeffの差によって、目標を分離する。このとき、信号処理部２０は、異なる相対速度Ｖeff毎に、ビート信号Ｓbのデータを分離する。このとき、数４および数５の式に基づいた相対速度Ｖeffによる目標分離のために、信号処理部２０は、例えばＦＦＴを用いる。目標を分離する方法の一例を、図８を参照して説明する。例えばレーダ部１２は、Ｍ回（Ｍは２以上の自然数）のチャープ信号（送信信号Ｓt）を送信し、このときの反射波（受信信号Ｓr）を受信する。信号処理部２０は、送信信号Ｓtと受信信号Ｓrとに基づくビート信号Ｓbを取得する。ビート信号Ｓbは、時間変化する。そこで、信号処理部２０は、チャープ信号毎のビート信号Ｓbに、時間に関してＦＦＴを適用する。このとき、ビート信号Ｓbの周波数が距離に対応するため、チャープ信号毎の距離成分データが得られる。この距離成分データの値は、相対速度Ｖeffがある場合はチャープ毎に変化する。そこで、信号処理部２０は、チャープ毎の距離成分データに、チャープに関してＦＦＴを適用する。これにより、距離Ｒと相対速度Ｖeffとの関係が得られる。
このようにして、信号処理部２０は、異なる相対速度Ｖeff毎に、距離Ｒと信号強度との関係を求める（図９参照）。このとき、目標は、距離Ｒのうち信号強度が大きくなる位置に存在する。そこで、信号処理部２０は、距離Ｒを横軸として、相対速度Ｖeffを縦軸としたマップを作成する。信号処理部２０は、このマップ内に目標を配置する。
レーダ部１２の周囲に複数の目標が存在する場合、相対速度Ｖeffは目標毎に異なる値になる。このため、例えば複数の目標が同じ値の距離Ｒだけ離れてレーダ部１２の周囲に配置されている場合であっても、目標毎に相対速度Ｖeffは異なる値になる（図９参照）。
ステップＳ４では、信号処理部２０は、ステップＳ３で分離された目標毎に、目標の方向としての方位角θを算出する。具体的には、信号処理部２０は、異なる相対速度Ｖeff毎に分離されたビート信号Ｓbのデータと、数３の式とに基づいて、方位角θを算出する。このとき、目標の位置は、目標の距離Ｒと方位角θとによって特定される。従って、信号処理部２０は、複数の目標の位置を、相対速度Ｖeffの差に応じて、分離して検出することができる。ステップＳ５では、信号処理部２０は、複数の目標の位置を記憶部２２に記憶する。
ステップＳ６では、信号処理部２０は、ＧＰＳ受信機２１からレーダ部１２の位置情報を取得する。ステップＳ７では、信号処理部２０は、レーダ部１２の現在位置を記憶部２２に記憶する。
ステップＳ８では、信号処理部２０は、レーダ部１２が停止しているか否かを判定する。具体的には、信号処理部２０は、例えば１回の制御周期の前後でレーダ部１２の現在位置が変化したか否かによって、レーダ部１２が停止したか否かを判定する。なお、レーダ部１２の現在位置が変化したか否かは、ＧＰＳ受信機２１の測定誤差を考慮して判定してもよい。
レーダ部１２の現在位置が変化した場合には、レーダ部１２は移動している。このため、ステップＳ８で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。一方、レーダ部１２の位置が変化していない場合には、レーダ部１２は停止している。このため、ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、信号処理部２０は、レーダ部１２の現在位置に基づいて、直前の目標の位置を補正する（図１０参照）。例えば、レーダ部１２が停止したときのレーダ部１２の現在位置をＬr［i］とし、レーダ部１２が停止直前で移動しているときのレーダ部１２の現在位置をＬr［i−１］とする。また、レーダ部１２が停止直前で移動しているときの目標の位置をＴg［i−１］とする。このとき、停止直前のレーダ部１２の現在位置Ｌr［i−１］と、目標の位置Ｔg［i−１］とは、記憶部２２に記憶されている。
そこで、信号処理部２０は、レーダ部１２が停止したときに、記憶部２２に記憶された停止直前のレーダ部１２の現在位置Ｌr［i−１］と、レーダ部１２が停止したときのレーダ部１２の現在位置Ｌr［i］との差（変位量ΔＬr）を求める。信号処理部２０は、レーダ部１２の変位量ΔＬrに基づいて、記憶部２２に記憶された停止直前の目標の位置Ｔg［i−１］を補正し、レーダ部１２が停止したときの目標の位置Ｔg［i］を特定する。
具体的には、数６および数７の式に示すように、レーダ部１２の変位量ΔＬrに基づいて、直前の目標の位置Ｔg［i−１］を補正し、停止状態のレーダ部１２から見た目標の位置Ｔg［i］を求める。
なお、数６の式において、ｘｒiは、レーダ部１２が停止したときのＸ方向のレーダ部１２の位置を示し、ｙｒiは、レーダ部１２が停止したときのＹ方向のレーダ部１２の位置を示している。数６の式において、ｘｒi-1は、停止直前のＸ方向のレーダ部１２の位置を示し、ｙｒi-1は、停止直前のＹ方向のレーダ部１２の位置を示している。数７の式において、ｘｇiは、レーダ部１２が停止したときのＸ方向の目標の位置を示し、ｙｇiは、レーダ部１２が停止したときのＹ方向の目標の位置を示している。ｘｇi-1は、停止直前のＸ方向の目標の位置を示し、ｙｇi-1は、停止直前のＹ方向の目標の位置を示している。数７の式において、Δｘｒは、停止直前から停止までのレーダ部１２のＸ方向の変位量を示し、Δｙｒは、停止直前から停止までのレーダ部１２のＹ方向の変位量を示している。ステップＳ１０では、信号処理部２０は、補正した目標の位置Ｔg［i］を出力する。
また、図１０は、停止直前の目標の位置Ｔg［i−１］を補正し、レーダ部１２が停止したときの目標の位置Ｔg［i］を特定した場合を例示した。本発明はこれに限らず、例えばレーダ部１２の停止以前に検出した全ての目標の位置を補正して、レーダ部１２が停止したときの目標の位置を特定してもよい。この場合、停止直前の目標の位置のみを用いた場合に比べて、目標の検出範囲を広げることができる。
Figure 0006943347
Figure 0006943347
かくして、本実施形態によるレーダ装置１１では、静止した複数の目標（物体）のデータを取得するレーダ部１２と、取得した前記データを演算する信号処理部２０と、レーダ部１２の現在位置を取得するＧＰＳ受信機２１と、レーダ部１２の現在位置を記憶する記憶部２２と、を備えている。
これに加え、信号処理部２０は、レーダ部１２が移動しているときに、データに基づいて、目標までの距離と、レーダ部１２と目標との間の相対速度Ｖeffとを、目標毎に取得する。信号処理部２０は、相対速度Ｖeffの差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、複数の目標の位置を分離して検出する。即ち、信号処理部２０は、相対速度Ｖeff毎にビート信号Ｓbのデータを分離し、分離されたデータ毎に目標の方向（方位角θ）を算出する。これにより、目標毎に距離Ｒと方位角θが特定されるから、信号処理部２０は、距離Ｒと方位角θとによって目標の位置を特定する。信号処理部２０は、レーダ部１２が停止したときに、記憶部２２に記憶されたレーダ部１２の現在位置に基づいて、レーダ部１２が移動しているときに検出した目標の位置を補正し、複数の目標の位置を特定する。
レーダ部１２は、例えば数秒前のように車両１の停車直前に移動しながら周辺物の測定を行う。このとき、車両１の周囲に、複数の静止物（例えば、地面、ポール、樹木等）が配置されることがある。しかしながら、レーダ部１２の周囲に複数の目標が存在する場合でも、相対速度Ｖeffは目標毎に異なる値になる。即ち、例えば複数の目標が同じ値の距離Ｒだけ離れてレーダ部１２の周囲に配置されている場合であっても、目標毎に相対速度Ｖeffは異なる値になる。従って、レーダ装置１１は、複数の目標を、これらの相対速度Ｖeffの差に応じて、分離して検出することができる。この結果、例えば車両１の周囲に多数の静止物（例えば、地面、ポール、樹木等）が配置されたときでも、これらの静止物からのクラッタを分離することができる。
また、レーダ部１２が停止した場合には、相対速度Ｖeffが算出できず、目標を分離して検知することが困難となる。このため、信号処理部２０は、レーダ部１２が停止したときには、記憶部２２に記憶されたレーダ部１２の現在位置に基づいて、レーダ部１２が移動しているときに検出した目標の位置を補正する。
このとき、目標の位置は、距離Ｒと方位角θによって特定されている。即ち、目標の位置は、レーダ部１２を基準（例えば原点）とした目標の座標を示している。このため、レーダ部１２が移動すると、目標の位置は変化する。そこで、信号処理部２０は、記憶部２２に記憶された停止直前のレーダ部１２の現在位置と、停止したときのレーダ部１２の現在位置との差である変位量ΔＬrを求める。その上で、信号処理部２０は、変位量ΔＬrに基づいて、レーダ部１２の停止直前に検出した目標の位置を補正し、レーダ部１２が停止したときの目標の位置を特定する。これにより、車両１が停止して、レーダ部１２が移動しなくなったときでも、それ以前に取得した目標の位置に基づいて、目標の位置を検知することができる。
さらに、レーダ装置１１は、レーダ部１２が移動した状態で目標の位置測定を繰り返す。このため、レーダ部１２が停止した状態で目標の位置を測定する場合に比べて、目標の検知範囲を広げることができる。
レーダ部１２は、車両１の進行方向に対して直交した車両１の側面に取り付けられている。このため、車両１の移動方向の前方から後方までの広い範囲にわたって送信信号Ｓtを放射することができ、これらの範囲で目標を探査することができる。
レーダ装置１１のレーダ部１２は、車両１のドア３に設置されている。このため、車両１の移動に限らず、ドア３の開閉動作によっても、レーダ部１２が移動し、レーダ部１２と目標との間に相対速度が発生する。このため、ドア３の開閉動作による相対速度差を利用することによって、目標の位置を検知することができる。
次に、図１１および図１２は本発明の第２の実施形態を示している。そして、第２の実施形態の特徴は、レーダ装置のレーダ部が車両のドアミラーに設置されたことにある。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図１１は本発明の第２の実施形態による車両３１を示している。車両３１は、第１の実施形態による車両１と同様に構成され、車体２と、ドア３と、ドアミラー４とを備えている。ドアミラー４の基端部４Ａは、ドア３の前側に取り付けられている（図１２参照）。ドアミラー４の先端部４Ｂは、基端部４Ａに比べてドア３から離れた位置に配置されている。ドアミラー４は、基端部４Ａの支点４Ｃを中心として回動可能となっている。ドアミラー４は、モータ（図示せず）を備え、電動で格納が可能となっている。このため、ドアミラー４は、ドア３に沿って延びる格納位置Ｐ1と、ドア３から外部に突出した使用位置Ｐ2との間で自動的な変位が可能となっている。
レーダ装置１１のレーダ部１２は、ドアミラー４に設置されている。具体的には、レーダ装置１１のレーダ部１２は、ドアミラー４の先端部４Ｂに取り付けられている。このとき、レーダ装置１１は、送信信号Ｓtの放射方向がドアミラー４の開閉方向（回動方向）に対して直交するように配置されている。
ドアミラー４が回動変位する場合には、レーダ装置１１は、移動速度Ｖmで変位する。このとき、レーダ装置１１の移動速度Ｖmは、ドアミラー４の支点４Ｃからレーダ装置１１までの距離ｄｒと、ドアミラー４の角速度ωとに基づいて、以下の数８の式で表される。これにより、目標とレーダ部１２との間に生じる相対速度Ｖeffは、数９の式で表される。
Figure 0006943347
Figure 0006943347
かくして、このように構成された第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様に、静止した複数の物体を分離して検知することができる。また、第２の実施形態では、レーダ装置１１がドアミラー４に取り付けられているから、例えばドアミラー４を格納位置Ｐ1から使用位置Ｐ2に変位させることによって、レーダ装置１１を移動させることができる。このため、車両３１が停止した状態で、静止した目標とレーダ装置１１（レーダ部１２）との間に相対速度Ｖeffを発生させることができ、目標の位置を検知することができる。
なお、前記各実施形態では、送信信号Ｓtは、周波数が線形に増加するチャープ信号を用いるものとしたが、周波数が線形に減少するチャープ信号を用いてもよい。
前記各実施形態では、Ｎchirp回のチャープ信号に基づくビート信号を用いて相対速度Ｖeffを検出するものとした。本発明はこれに限らず、例えば周波数の上昇部分と下降部分とを有する送信信号を放射し、周波数の上昇時と下降時のビート周波数の変化に基づいて相対速度を検出してもよい。また、距離Ｒの時間変化に基づいて、相対速度を検出してもよい。
前記各実施形態では、送信アンテナ１４は、単一のアンテナ素子によって構成した場合を例示した。本発明はこれに限らず、送信アンテナは、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナによって構成してもよい。
前記各実施形態では、２次元平面における目標の位置を推定するレーダ装置１１を例に挙げて説明したが、３次元空間における目標の位置を推定するレーダ装置に適用してもよい。この場合、複数の受信アンテナはＸ方向およびＺ方向に間隔をもって配置される。これにより、レーダ装置は、方位角θだけでなく仰俯角φを求めることができる。このとき、数６および数７に示す位置の補正も、Ｚ方向を含む３次元に拡張する。このため、信号処理部は、以下の数１０および数１１の式に基づいて、停止直前の目標の位置Ｔg［i−１］を補正し、レーダ部が停止したときの目標の位置Ｔg［i］を特定する。
Figure 0006943347
Figure 0006943347
次に、上記実施形態に含まれるレーダ装置、車両および物体位置検出方法として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
第１の態様は、静止した複数の物体のデータを取得するレーダ部と、取得した前記データを演算する演算部と、前記レーダ部の現在位置を取得する現在位置取得部と、前記レーダ部の現在位置を記憶する現在位置記憶部と、を備えたレーダ装置であって、前記演算部は、前記レーダ部が移動しているときに、前記データに基づいて、前記物体までの距離と、前記レーダ部と前記物体との間の相対速度とを、前記物体毎に取得し、前記相対速度の差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、前記複数の物体の位置を分離して検出し、前記レーダ部が停止したときに、前記現在位置記憶部に記憶された前記レーダ部の現在位置に基づいて、前記レーダ部が移動しているときに検出した前記物体の位置を補正し、前記複数の物体の位置を特定することを特徴としている。
このように構成したことにより、レーダ装置は、複数の物体を、これらの相対速度の差に応じて、分離して検出することができる。この結果、レーダ装置の周囲に多数の静止物（例えば、地面、ポール、樹木等）が配置されたときでも、これらの静止物からのクラッタを分離することができる。また、レーダ装置は、レーダ部が移動した状態で物体の位置測定を繰り返す。このため、レーダ部が停止した状態で物体の位置を測定する場合に比べて、物体の検知範囲を広げることができる。
第２の態様は、第１の態様によるレーダ装置が備えられた車両であって、前記レーダ装置の前記レーダ部は、進行方向に対して直交した前記車両の側面に取り付けられたことを特徴している。
これにより、車両の移動方向の前方から後方までの広い範囲にわたって送信信号を放射することができ、これらの範囲で目標を探査することができる。
第３の態様は、第２の態様に記載の車両において、前記レーダ装置の前記レーダ部は、前記車両のドアに設置されたことを特徴としている。これにより、車両の移動に限らず、ドアの開閉動作によっても、レーダ部が移動し、レーダ部と物体との間に相対速度が発生する。このため、ドアの開閉動作による相対速度差を利用することによって、物体の位置を検知することができる。
第４の態様は、第２の態様に記載の車両において、前記レーダ装置の前記レーダ部は、前記車両のドアミラーに設置されたことを特徴としている。これにより、ドアミラーを格納位置から使用位置に変位させることによって、レーダ装置のレーダ部を移動させることができる。このため、車両が停止した状態で、静止した目標とレーダ部との間に相対速度を発生させることができ、目標の位置を検知することができる。
第５の態様は、静止した複数の物体のデータを取得するレーダ部と、取得した前記データを演算する演算部と、前記レーダ部の現在位置を取得する現在位置取得部と、前記レーダ部の現在位置を記憶する現在位置記憶部と、を備えたレーダ装置に適用され、前記複数の物体の位置を検出する物体位置検出方法であって、前記レーダ部が移動しているときに、前記レーダ部が取得した前記データに基づいて、前記物体までの距離と、前記レーダ部と前記物体との間の相対速度とを、前記演算部が前記物体毎に算出し、前記相対速度の差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、前記複数の物体の位置を分離して前記演算部が検出し、前記レーダ部が停止したときに、前記現在位置記憶部に記憶された前記レーダ部の現在位置に基づいて、前記レーダ部が移動しているときに検出した前記物体の位置を補正し、前記複数の物体の位置を前記演算部が特定することを特徴としている。
このように構成したことにより、複数の物体を、これらの相対速度の差に応じて、分離して検出することができる。この結果、レーダ装置の周囲に多数の静止物（例えば、地面、ポール、樹木等）が配置されたときでも、これらの静止物からのクラッタを分離することができる。また、レーダ部が移動した状態で物体の位置測定を繰り返す。このため、レーダ部が停止した状態で物体の位置を測定する場合に比べて、物体の検知範囲を広げることができる。
１，３１ 車両
２ 車体
３ ドア
４ ドアミラー
１１ レーダ装置
１２ レーダ部
２０ 信号処理部（演算部）
２１ ＧＰＳ受信機（現在位置取得部）
２２ 記憶部（現在位置記憶部）

Claims (5)

  1. 静止した複数の物体のデータを取得するレーダ部と、
    取得した前記データを演算する演算部と、
    前記レーダ部の現在位置を取得する現在位置取得部と、
    前記レーダ部の現在位置を記憶する現在位置記憶部と、を備えたレーダ装置であって、
    前記演算部は、前記レーダ部が移動しているときに、前記データに基づいて、前記物体までの距離と、前記レーダ部と前記物体との間の相対速度とを、前記物体毎に取得し、
    前記相対速度の差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、前記複数の物体の位置を分離して検出し、
    前記レーダ部が停止したときに、前記現在位置記憶部に記憶された前記レーダ部の現在位置に基づいて、前記レーダ部が移動しているときに検出した前記物体の位置を補正し、前記複数の物体の位置を特定することを特徴とするレーダ装置。
  2. 前記請求項１に記載のレーダ装置が備えられた車両であって、
    前記レーダ装置の前記レーダ部は、進行方向に対して直交した前記車両の側面に取り付けられたことを特徴とする車両。
  3. 前記請求項２に記載の車両において、
    前記レーダ装置の前記レーダ部は、前記車両のドアに設置されたことを特徴とする車両。
  4. 前記請求項２に記載の車両において、
    前記レーダ装置の前記レーダ部は、前記車両のドアミラーに設置されたことを特徴とする車両。
  5. 静止した複数の物体のデータを取得するレーダ部と、取得した前記データを演算する演算部と、前記レーダ部の現在位置を取得する現在位置取得部と、前記レーダ部の現在位置を記憶する現在位置記憶部と、を備えたレーダ装置に適用され、前記複数の物体の位置を検出する物体位置検出方法であって、
    前記レーダ部が移動しているときに、前記レーダ部が取得した前記データに基づいて、前記物体までの距離と、前記レーダ部と前記物体との間の相対速度とを、前記演算部が前記物体毎に算出し、
    前記相対速度の差を利用した分離アルゴリズムを用いることによって、前記複数の物体の位置を分離して前記演算部が検出し、
    前記レーダ部が停止したときに、前記現在位置記憶部に記憶された前記レーダ部の現在位置に基づいて、前記レーダ部が移動しているときに検出した前記物体の位置を補正し、前記複数の物体の位置を前記演算部が特定することを特徴とする物体位置検出方法。
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