JP7339114B2 - 軸ずれ推定装置 - Google Patents

Description

本開示は、物体の方位や相対速度を検出するレーダ装置の軸ずれを推定する技術に関する。

車載レーダ装置では、何らかの原因で設置状態が変化することでレーダビームの中心軸がずれる所謂軸ずれが生じ得る。例えば下記特許文献１には、軸ずれが発生したときは車両近くからの反射波の受信強度が最大となることに基づいて、車載レーダ装置の軸ずれ角度を推定する技術が開示されている。

特許６３２１４４８号公報

しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献１に記載の従来装置では、高さ方向におけるレーダ装置の軸ずれを推定できない、という課題が見出された。
本開示の１つの局面は、レーダ装置の軸ずれ角度と高さ方向における軸ずれとの両方を推定できる技術を提供することにある。

本開示の一態様は、移動体に搭載された軸ずれ推定装置（４、４６）である。軸ずれ推定装置は、取得部（Ｓ１０）と、抽出部（Ｓ２０）と、装置系座標部（Ｓ３０、Ｓ２１０）と、推定部（Ｓ３０、Ｓ２２０、Ｓ２３０）と、を備える。

取得部は、レーダ装置により検出された複数の反射点のそれぞれについて、反射点情報を取得するように構成される。反射点情報は、反射点についての方位角であってレーダビームの中心軸に沿った方向であるビーム方向を基準として求められた水平角度及び垂直角度と、レーダ装置と反射点との距離と、を少なくとも含む。抽出部は、少なくとも反射点情報に基づいて、複数の反射点のうち路面での反射により検出された少なくとも１つの路面反射点を抽出するように構成される。

装置系座標部は、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、レーダ装置の座標軸に基づく三次元座標である装置系座標、を特定するように構成される。推定部は、軸ずれ角度とレーダ装置の搭載高さとを含む少なくとも２つの未知パラメータと、路面反射点の装置系座標に含まれる少なくとも２つの要素と、の間に成立する関係式を用いて、軸ずれ角度と搭載高さとを推定するように構成される。軸ずれ角度は、移動体の座標軸である水平軸及び進行方向軸のうちの１つである対象軸まわりのレーダ装置の座標軸のずれ角度である。

この結果、軸ずれ推定装置は、軸ずれ角度と、搭載高さとを、同時に推定することができる。

車両制御システムの構成を示すブロック図。 レーダ波の水平方向における照射範囲を説明する説明図。 レーダ波の垂直方向における照射範囲を説明する説明図。 信号処理部の機能を説明するブロック図。 垂直軸ずれ角度及びロール角度を説明する説明図。 垂直軸ずれの例を説明する説明図。 レーダ装置の高さ方向における位置のずれを説明する説明図。 第１実施形態の軸ずれ推定処理のフローチャート。 路面反射抽出処理のフローチャート。 第１実施形態の算出処理のフローチャート。 第１実施形態において垂直軸ずれ角度を推定する原理を説明する説明図。 変形例１の算出処理のフローチャート。 変形例１においてロール角度を推定する原理を説明する説明図。 変形例３の算出処理のフローチャート。 変形例３において、垂直軸ずれ角度及びロール角度を推定する原理を示す説明図。 第２実施形態の軸ずれ推定処理のフローチャート。 平坦度処理のフローチャート。 重み付け処理のフローチャート。

以下、図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態を説明する。なお、以下でいう「垂直」とは、厳密な意味での「垂直」に限るものではなく、同様の効果を奏するのであれば厳密に「垂直」でなくてもよい。以下でいう「水平」、「一致」についても同様である。

［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
（１）全体構成
図１に示す車両制御システム１は、移動体である車両ＶＨに搭載されるシステムである。車両制御システム１は、レーダ装置２と、車載センサ群３と、信号処理部４と、支援実行部５とを備える。又、車両制御システム１は、軸ずれ通知装置５１、調整装置５２を備えていてもよい。以下では、車両制御システム１を搭載する車両ＶＨを自車ＶＨともいう。また、自車ＶＨの車幅方向を水平方向、車高方向を垂直方向ともいう。

レーダ装置２は、図２及び図３に示すように、自車ＶＨの前側に搭載される。レーダ装置２は、自車ＶＨ前方の水平方向における所定角度範囲Ｒａ内及び自車ＶＨ前方の垂直方向における所定角度範囲Ｒｂ内に、レーダ波を照射する。レーダ装置２は、照射したレーダ波の反射波を受信することで、レーダ波を反射した反射点に関する反射点情報を生成する。

なお、レーダ装置２は、レーダ波としてミリ波帯の電磁波を使用するいわゆるミリ波レーダであってもよいし、レーダ波としてレーザー光を用いるレーザレーダ、レーダ波として音波を用いるソナーであってもよい。いずれにしても、レーダ波を送受信するアンテナ部は、水平方向及び垂直方向のいずれについても反射波の到来方向を検出できるように構成されている。アンテナ部は、水平方向及び垂直方向に並ぶアレイアンテナを備えていてもよい。

レーダ装置２は、ビーム方向が、自車ＶＨの前後方向すなわち進行方向と一致するように取り付けられ、自車ＶＨの前方に存在する各種物標を検出するために用いられる。ビーム方向とは、照射するレーダビームの中心軸ＣＡ方向に沿った方向である。

レーダ装置２が生成する反射点情報には、反射点の方位角、反射点の距離（すなわち、レーダ装置２と反射点との距離）、が少なくとも含まれる。なお、レーダ装置２は、反射点の自車ＶＨに対する相対速度、反射点により反射されたレーダビームの受信強度、を検出するように構成されてもよい。反射点情報には、反射点に相対速度、受信強度が含まれていてもよい。

反射点の方位角とは、図２、３に示すように、レーダビームの中心軸ＣＡに沿った方向であるビーム方向を基準として求められた、反射点が存在する水平方向の角度（以下、水平角度）Ｈｏｒ及び垂直方向の角度（以下、垂直角度）Ｖｅｒの少なくとも一方である。本実施形態では、垂直角度Ｖｅｒ及び水平角度Ｈｏｒの両方が反射点の方位角を表す情報として反射点情報に含まれる。

本実施形態では、レーダ装置２は、ＦＭＣＷ方式を採用しており、上り変調区間のレーダ波と下り変調区間のレーダ波を予め設定された変調周期で交互に送信し、反射したレーダ波を受信する。ＦＭＣＷは、Frequency Modulated Continuous Waveの略である。本実施形態では、レーダ装置２は、変調周期毎に、上述のように反射点の方位角である水平角度Ｈｏｒ及び垂直角度Ｖｅｒと、反射点までの距離と、反射点との相対速度と、受信したレーダ波の受信電力（以下、反射電力）と、を反射点情報として検出する。

車載センサ群３は、自車ＶＨの状態等を検出するために自車ＶＨに搭載された少なくとも１つのセンサである。車載センサ群３には、車速センサが含まれていてもよい。車速センサは、車輪の回転に基づいて車速を検出するセンサである。また、車載センサ群３には、カメラが含まれていてもよい。該カメラは、レーダ装置２によるレーダ波の照射範囲と同様の範囲を撮像する。

また、車載センサ群３には、加速度センサが含まれていてもよい。加速度センサは、自車ＶＨの加速度を検出する。また、車載センサ群３には、ヨーレートセンサが含まれていてもよい。ヨーレートセンサは、自車ＶＨ前方に対する自車ＶＨの進行方向の傾きを表すヨー角の変化速度を検出する。

また、車載センサ群３には、地図情報を備えるナビゲーション装置が含まれていてもよい。ナビゲーション装置は、ＧＰＳ信号等に基づいて自車ＶＨの位置を検出し、該自車ＶＨの位置と地図情報とを対応づけるものであってもよい。地図情報には、道路に関する各種情報として、道路の路面の平坦度を示す数値が含まれていてもよい。車載センサ群３が備えるそれぞれのセンサは、通信線によって信号処理部４と接続される。

信号処理部４は、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４４、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ４２）と、を含むマイコンを備える。信号処理部４の各種機能は、ＣＰＵ４１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ４２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、信号処理部４は、１つのマイコンを備えていてもよいし、複数のマイコンを備えていてもよい。

信号処理部４は、図４に示すように、認識部４５、推定部４６の機能を備える。認識部４５は、レーダ装置２から得られる反射点情報や車載センサ群３から得られる各種情報に基づいて、自車ＶＨが走行する車線や、自車ＶＨと同一車線を走行する先行車両、その他の車両や障害物等を検出する。認識部４５での検出結果は、支援実行部５等に出力される。推定部４６は、後述するように、レーダ装置２の軸ずれを推定する。

支援実行部５は、認識部４５での検出結果に基づき、各種車載機器を制御して、所定の運転支援を実行する。制御対象となる各種車載機器には、画像を表示するモニタ、警報音や案内音声を出力する音響機器が含まれていてもよい。又、自車ＶＨの内燃機関、パワートレイン機構、ブレーキ機構等を制御する制御装置が含まれていてもよい。

軸ずれ通知装置５１は、車室内に設置された音声出力装置であり、自車ＶＨの乗員に対して警告音を出力する。なお、支援実行部５が備える音響機器等が軸ずれ通知装置５１として用いられてもよい。

調整装置５２は、モータと、レーダ装置２に取り付けられた歯車とを備える。調整装置５２は、信号処理部４から出力される駆動信号に従ってモータを回転させる。これにより、モータの回転力が歯車に伝達され、水平方向に沿った軸及び垂直方向に沿った軸を中心にレーダ装置２を回転させることができる。また、調整装置５２は、レーダ装置２を垂直方向において上下させることができる。

（２）レーダ装置２の軸ずれ
推定部４６によって検出される、レーダ装置２の軸ずれについて説明する。軸ずれとは、レーダ装置２が自車ＶＨに正確に取り付けられるときの該レーダ装置２の座標軸に対して、レーダ装置２が自車ＶＨに実際に取り付けられたときの該レーダ装置２の座標軸が、ずれていることをいう。レーダ装置２の軸ずれには、装置座標軸まわりの軸ずれと、高さ方向の軸ずれと、が含まれる。

（ａ）座標軸
レーダ装置２の座標軸及び自車ＶＨの座標軸について説明する。
ここで、レーダ装置２の座標軸とは、図５に示すように、自車ＶＨにレーダ装置２が取り付けられた状態において、レーダ装置２の上下に延びる上下軸Ｚｓ、レーダ装置２の左右に延びる左右軸Ｙｓ、及びレーダ装置２の前後に延びる前後軸Ｘｓ、をいう。上下軸Ｚｓ、左右軸Ｙｓ、及び前後軸Ｘｓは互いに直交する。自車ＶＨの前方にレーダ装置２が設置される本実施形態では、前後軸Ｘｓは中心軸ＣＡに等しい。

一方、自車ＶＨの座標軸とは、鉛直方向に延びる軸である垂直軸Ｚｃ、水平方向に延びる軸である水平軸Ｙｃ、及び自車ＶＨの進行方向に延びる進行方向軸Ｘｃ、をいう。垂直軸Ｚｃ、水平軸Ｙｃ、及び進行方向軸Ｘｃは互いに直交する。

なお、上述のように本実施形態では、レーダ装置２が自車ＶＨに正確に取り付けられたときには、中心軸ＣＡは自車ＶＨの進行方向に一致する。つまり、レーダ装置２の座標軸と自車ＶＨの座標軸とは、それぞれ方向が一致する。例えば工場からの出荷時のような初期状態においては、レーダ装置２は、自車ＶＨに正確に、すなわち予め定められた位置に、取り付けられている。自車ＶＨに正確に取り付けられたレーダ装置２の検出結果に基づいて、認識部４５では、物標認識の機能が精度良く実現される。

（ｂ）装置座標軸まわりの軸ずれ
初期状態以降、自車ＶＨにおいては、装置座標軸まわりの軸ずれが生じ得る。このような軸ずれには、垂直軸ずれとロール軸ずれと、が含まれる。軸ずれ角度とは、このような軸ずれの大きさを角度で表したものである。

ここで、垂直軸ずれとは、レーダ装置２の座標軸である上下軸Ｚｓと自車ＶＨの座標軸である垂直軸Ｚｃとにずれが生じている状態をいう。このような垂直軸ずれ時の軸ずれ角度を、垂直軸ずれ角θｐという。垂直軸ずれ角θｐは、所謂ピッチ角θｐであり、自車ＶＨの水平軸Ｙｃまわりの、レーダ装置２の座標軸（すなわち、左右軸Ｙｓ）の軸ずれ角度である。つまり、垂直軸ずれ角θｐは、レーダ装置２の左右軸Ｙｓまわりの軸ずれが生じているときの軸ずれ角度である。なお、垂直軸ずれ角θｐは、図５から明らかであるように、レーダ装置２の座標軸である前後軸Ｘｓと自車ＶＨの座標軸である進行方向軸Ｘｃとのずれの大きさを表す角度でも有り得る。

一方、ロール軸ずれとは、レーダ装置２の座標軸である左右軸Ｙｓと、自車ＶＨの座標軸である水平軸Ｙｃとにずれが生じている状態をいう。このようなロール軸ずれ時の軸ずれ角度をロール角度θｒという。つまり、ロール角度θｒは、自車ＶＨの進行方向軸Ｘｃまわりの、レーダ装置２の座標軸（すなわち、前後軸Ｘｓ）の軸ずれ角度である。つまり、ロール角度θｒは、レーダ装置２の前後軸Ｘｓまわりの軸ずれが生じているときの軸ずれ角度である。

例えば図６は、垂直軸ずれ、すなわちレーダ装置２の左右軸Ｙｓまわりの軸ずれ、が生じている様子を示している。
（ｃ）高さ方向の軸ずれ
上述のように、レーダ装置２は、初期状態においては、自車ＶＨに、正確に、予め定められた位置に取り付けられている。以下でいう初期高さとは、このときのレーダ装置２の路面からの高さをいう。初期高さは、例えばＲＯＭ４３といったメモリ４２、に予め記憶されている。

初期状態以降、自車ＶＨにおいては、レーダ装置２に高さ方向の軸ずれ（以下、高さずれ）が生じ得る。高さずれの例を図７に示す。点線で示されているレーダ装置２００は、初期高さＦに設置されているときの位置を示す。高さずれは、例えば、ユーザが、自車ＶＨのタイヤを初期高さが記憶されたときとは異なるタイヤ径のタイヤに交換するときや、自車ＶＨのサスペンションを初期高さが記憶されたときとは異なるサスペンションに交換するとき等に生じ得る。

高さずれとは、垂直方向において、搭載高さＨに、予め定められた高さである初期高さからのずれが生じている状態をいう。搭載高さＨとは、自車ＶＨに搭載されたレーダ装置２の路面からの高さをいう。高さずれ量Ｄとは、このような高さずれの大きさを距離で表したものである。

自車ＶＨの前方にレーダ装置２が設置される本実施形態では、前後軸Ｘｓは中心軸ＣＡに等しい。つまり、高さずれ量Ｄは、進行方向軸Ｘｃとレーダ装置２の前後軸Ｘｓとの垂直方向の距離に相当する。

推定部４６は、後述する軸ずれ推定処理を実行し、上述のようなレーダ装置２の軸ずれを推定する。
［１－２．処理］
（１－１）軸ずれ推定処理
次に、信号処理部４が実行する軸ずれ推定処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。本処理は、イグニションスイッチがオンされたことをきっかけとして開始される。なお、以下では、信号処理部４が、軸ずれ推定処理によって、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度（すなわち、ピッチ角）θｐと、レーダ装置２の搭載高さＨと、を推定する例を説明する。

信号処理部４は、本処理が起動すると、Ｓ１０にて、レーダ装置２から反射点情報を取得する。上述のように、反射点情報とは、自車ＶＨに搭載されたレーダ装置２により検出された複数の反射点のそれぞれについての情報である。反射点情報には、反射点の方位角としての水平角度及び垂直角度と、レーダ装置２と反射点との距離と、を少なくとも含む。以下では、反射点情報から特定される反射点を、取得反射点という。また、信号処理部４は、車載センサ群３から、自車速Ｃｍ等を含む、各種検出結果を取得する。

信号処理部４は、Ｓ２０では、路面反射抽出処理を実行する。路面反射抽出処理は、取得反射点のうちから、路面上の反射点である路面反射点を抽出するための処理である。路面反射点とは、路面での反射により検出された反射点をいう。路面反射抽出処理の詳細については後述する。

信号処理部４は、Ｓ３０では、算出処理を実行する。算出処理は、少なくとも路面反射点の位置に基づいて、レーダ装置２の軸ずれ角度とレーダ装置２の搭載高さＨとを推定する処理である。本実施形態では、信号処理部４は、レーダ装置２の軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度θｐと、レーダ装置２の搭載高さＨと、を推定する。算出処理の詳細については後述する。

信号処理部４は、Ｓ４０では、高さずれ量Ｄを特定する。本実施形態では、高さずれ量Ｄは、Ｓ３０にて推定された搭載高さＨと初期高さとの差をいう。推定部４６は、特定した高さずれ量Ｄをメモリ４２に記憶する。

信号処理部４は、Ｓ５０では、Ｓ３０にて推定された軸ずれ角度、及びＳ４０にて推定された高さずれ量Ｄ、が搭載高さ調整装置５２による調整を必要とするか否かを判断する。信号処理部４は、垂直軸ずれ角度θｐが予め定められた角度である閾値角度以上であること、及び、高さずれ量Ｄが予め定められた距離である閾値距離以上であること、のうち少なくとも一方が満たされる場合に、調整を必要とすると判断する。ここで、信号処理部４は、調整を必要としないと判断した場合に、すなわち、垂直軸ずれ角度θｐが閾値角度未満であり、且つ、高さずれ量Ｄが閾値距離未満である場合に、処理をＳ９０へ移行させる。一方、信号処理部４は、調整を必要とすると判断した場合に、処理をＳ６０へ移行させる。

信号処理部４は、Ｓ６０では、Ｓ３０にて推定された軸ずれ角度、及びＳ４０にて推定された高さずれ量Ｄの両方が、調整装置５２による調整可能範囲内であるか否かを判断する。ここで、信号処理部４は、垂直軸ずれ角度θｐ及び高さずれ量Ｄの両方が調整可能範囲内である場合に処理をＳ７０へ移行させる。一方、信号処理部４は、垂直軸ずれ角度θｐ及び高さずれ量Ｄの少なくとも一方が調整可能範囲外である場合に、処理をＳ８０へ移行させる。

信号処理部４は、Ｓ７０では、調整装置５２によって、Ｓ３０にて推定された軸ずれ角度ぶんレーダ搭載角を調整する。つまり、信号処理部４は、レーダ装置２の左右軸Ｙｓを中心に該左右軸Ｙｓまわりにレーダ装置２を垂直軸ずれ角度θｐぶん回転させて、レーダ装置２の搭載角度を調整する。又、信号処理部４は、調整装置５２によって、Ｓ４０にて推定された高さずれ量Ｄぶん搭載高さＨを調整する。つまり、信号処理部４、レーダ装置２の前後軸Ｘｓを中心に車高方向にレーダ装置２を高さずれ量Ｄぶん上下させて、搭載高さＨを調整する。そして、信号処理部４は、軸ずれ推定処理を終了する。

なお、信号処理部４は、本軸ずれ推定処理とは別処理において、Ｓ１０にて取得された反射点の方位角を、Ｓ３０にて推定された軸ずれ角度ぶん補正した方位角を算出してもよい。そして、信号処理部４は、補正後の方位角に基づいて、認識部４５を実行させてもよい。

信号処理部４は、Ｓ８０では、レーダ装置２に軸ずれが生じていることを示すダイアグ情報（以下、軸ずれダイアグ）を信号処理部４の外部装置に出力する。外部装置は軸ずれ通知装置５１であってもよい。信号処理部４は、例えば、軸ずれ通知装置５１に軸ずれダイアグを出力してもよい。軸ずれ通知装置５１は、軸ずれダイアグに従って警告音を出力してもよい。

信号処理部４は、Ｓ９０では、イグニションスイッチがオフされたか否かを判断する。ここで、信号処理部４は、イグニションスイッチがオフされていない場合に処理をＳ１０へ移行させる。一方、信号処理部４は、イグニションスイッチがオフされた場合に、以上で本軸ずれ推定処理を終了する。

（２－２）路面反射抽出処理
次に、信号処理部４が軸ずれ推定処理のＳ２０にて実行する路面反射抽出処理について、図９のフローチャートを用いて説明する。

信号処理部４は、Ｓ１００では、車載センサ群３から各種センサによる自車ＶＨの状態等の検出結果を取得する。ここでいう検出結果には、自車ＶＨの車速、加速度、ヨー角、等が含まれ得る。

信号処理部４は、Ｓ１１０では、車載センサ群３から取得した自車ＶＨの状態等の検出結果に基づいて、路面反射点を抽出するか否かを判断する。
具体的には、信号処理部４は、自車ＶＨの状態等の検出結果に基づいて自車ＶＨの車体が路面に対して安定しているか否か判断し、自車ＶＨの車体が路面に対して安定している状態である場合に、路面反射点を抽出すると判断する。

自車ＶＨの車体が路面に対して安定している状態とは、自車ＶＨの車体が路面に対して傾いていない状態や、自車ＶＨの車体が路面に対して上下に移動していない状態で有り得る。換言すれば、自車ＶＨの車体が路面に対して安定している状態とは、曲率の大きいカーブ道路を走行していない状態や、凹凸の大きい路面を走行していない状態で有り得る。

ここで、凹凸の大きい路面を走行していないときとは、平坦な路面を走行しているときであるといえる。この場合は、凹凸の大きい路面を走行しているときよりも、速度及び加速度が大きいと考えられる。一方、曲率の大きいカーブ道路を走行していないときとは、直線道路を走行している状態に近いときであるといえる。この場合は、速度及び加速度が、曲率の大きいカーブ道路を走行しているときよりも大きく、曲率の大きいカーブ道路を走行しているときよりも、ヨー角の変化速度が小さい場合が多い。

そこで、信号処理部４は、自車ＶＨの車速が予め定められた車速閾値以上である場合に、自車ＶＨの車体が路面に対して安定している状態であると判断し、路面反射点を抽出すると判断してもよい。つまり、信号処理部４は、自車ＶＨの車速が車速閾値未満である場合、自車ＶＨの車体が路面に対して安定していない状態であると判断し、路面反射点を抽出しない、と判断してもよい。

同様に、信号処理部４は、自車ＶＨの加速度が予め定められた加速度閾値以上である場合に、自車ＶＨの車体が路面に対して安定している状態であると判断し、路面反射点を抽出すると判断してもよい。また同様に、信号処理部４は、自車ＶＨのヨー角の変化速度が予め定められた閾値未満である場合に、自車ＶＨの車体が路面に対して安定している状態であると判断し、路面反射点を抽出すると判断してもよい。

信号処理部４は、路面反射点を抽出すると判断した場合に処理をＳ１２０へ移行させ、路面反射点を抽出しないと判断した場合に処理をＳ１８０へ移行させる。
信号処理部４は、Ｓ１２０では、全ての取得反射点のうちから１つの取得反射点を選択する。信号処理部４は、選択した取得反射点（以下、単に取得反射点という）について、Ｓ１３０－Ｓ１９５の処理を実行する。

信号処理部４は、Ｓ１３０では、取得反射点が水平方向において中心軸ＣＡを含む所定の方位範囲である抽出範囲内に位置するか否かを判断する。信号処理部４は、取得反射点が該方位範囲内に位置する場合に処理をＳ１４０へ移行させ、選択した取得反射点が該方位範囲内に位置しない場合に処理をＳ１９０へ移行させる。

つまり、信号処理部４は、複数の取得反射点のうちから抽出範囲内に位置する取得反射点を抽出する。抽出範囲は、例えば、水平方向において中心軸ＣＡを含む±数°－数十°の範囲に定められていてもよい。換言すれば、抽出範囲は、自車ＶＨの前方にレーダ装置２が設置されている本実施形態では、自車ＶＨの進行方向付近の所定の範囲に定められていてもよい。抽出範囲は、実験等によって予め定められていてもよい。抽出範囲は、予めメモリ４２に記憶されている。

信号処理部４は、Ｓ１４０では、選択した取得反射点についてのレーダ装置２からの距離が所定の距離閾値未満であるか否かを判断する。信号処理部４は、選択した取得反射点についての距離が距離閾値未満である場合に処理をＳ１５０へ移行させ、選択した取得反射点についての距離が距離閾値以上である場合に処理をＳ１９０へ移行させる。

つまり、信号処理部４は、レーダ装置２からの距離が距離閾値未満である取得反射点を抽出する。距離閾値は、予めメモリ４２に記憶されている。
信号処理部４は、Ｓ１５０では、取得反射点が静止反射点であるか否かを判断する。信号処理部４は、取得反射点が静止反射点である場合に処理をＳ１６０へ移行させ、取得反射点が静止反射点でない場合に処理をＳ１９０へ移行させる。静止反射点とは、静止物によってレーダ波が反射された反射点である。

つまり、信号処理部４は、取得反射点のうち、静止反射点を抽出する。具体的には、信号処理部４は、Ｓ１０にて取得した自車速Ｃｍを用い、反射点情報に含まれる相対速度をｑ、予め設定された下限の速度閾値をε₁、上限の速度閾値をε₂として、ε₁≦ｑ／Ｃｍ＜ε₂を満たす取得反射点を静止反射点として抽出してもよい。すなわち、相対速度ｑに対する自車速Ｃｍの比が、ε₁以上ε₂未満といった予め定められた速度閾値範囲内となる取得反射点を静止反射点として抽出してもよい。

静止反射点からレーダ装置２に向かう方向とビーム方向とが一致している場合は、その自車速Ｃｍと反射点の相対速度ｑは同じ大きさとなり、かつ相対速度ｑの向きは自車速Ｃｍとは反対であるため、ｑ／Ｃｍ＝－１となる。このように、ｑ／Ｃｍ＝－１となる反射点は静止反射点であると考えられる。

但し、車載センサ群３から取得される自車速Ｃｍは、車輪のスリップ等によって実際の車速とは必ずしも一致しない。また、レーダ装置２にて検出される相対速度ｑにも誤差が含まれる。このため、静止反射点であったとしても、必ずしもｑ／Ｃｍ＝－１になるとは限らない場合がある。下限の速度閾値ε₁及び上限の速度閾値ε₂は、これらの影響を考慮して適宜設定された値を用いてもよい。

信号処理部４は、Ｓ１６０では、取得反射点の反射電力が予め定められた電力閾値未満であるか否かを判断する。信号処理部４は、取得反射点の反射電力が電力閾値未満である場合に処理をＳ１７０へ移行させ、取得反射点の反射電力が電力閾値以上である場合に処理をＳ１９０へ移行させる。

つまり、信号処理部４は、反射電力が電力閾値未満である取得反射点を抽出する。路面からの反射電力は例えば他の車両からの反射電力よりも小さいと考えられる。電力閾値はこのような路面からの反射電力に基づいて適宜定められてもよい。例えば電力閾値は、実験等により予め定められていてもよい。電力閾値は、予めメモリ４２に記憶されている。

信号処理部４は、Ｓ１７０では、取得反射点がカメラによる撮像画像において路面であると識別されているか否かを判断する。信号処理部４は、取得反射点が撮像画像において路面であると推定されている場合に処理をＳ１８０へ移行させ、取得反射点が撮像画像において路面であると推定されていない場合に処理をＳ１９５へ移行させる。

つまり、信号処理部４は、撮像画像において路面であると識別されている取得反射点を抽出する。なお、信号処理部４は、本軸ずれ推定処理とは別処理において、カメラによる撮像画像を取得し、撮像画像において路面であると識別される方位範囲を推定するように構成されていてもよい。

信号処理部４は、Ｓ１８０では、取得反射点を路面反射点であると判断して、該取得反射点の三次元座標を路面反射点としてメモリ４２に記憶し、処理をＳ１９５へ移行させる。
信号処理部４は、Ｓ１９０では、取得反射点を路面反射点でないと判断して、メモリ４２に記憶すること無く、処理をＳ１９５へ移行させる。

信号処理部４は、Ｓ１９５では、全ての取得反射点について路面反射点であるか否かの確認を終了したか、判断する。ここで、信号処理部４は、確認を終了していない場合に処理をＳ１１０へ移行させ、Ｓ１１０－Ｓ１９５の処理を繰り返す。一方、信号処理部４は、確認を終了した場合に、本路面反射抽出処理を終了する。

つまり、本実施形態の路面抽出処理では、取得反射点のうち、次の（ａ）－（ｄ）の全てを満たす取得反射点を路面反射点として抽出する。
（ａ）水平方向において中心軸ＣＡを含む抽出範囲内に位置すること。

（ｂ）レーダ装置２からの距離が距離閾値未満であること。
（ｃ）静止反射点であること。
（ｄ）反射電力が電力閾値未満であること。

（ｅ）カメラによる撮像画像において路面であると識別されていること。
なお、路面反射抽出処理は、上記（ａ）－（ｅ）のうち、少なくとも（ａ）を満たすように構成されてもよい。つまり、路面反射抽出処理は、（ａ）を満たし、且つ、（ｂ）－（ｅ）のうち少なくとも１つを更に満たすように構成されてもよい。又は、路面反射抽出処理は、（ａ）及び（ｂ）を少なくとも満たすように構成されてもよい。つまり、路面反射抽出処理は、（ａ）及び（ｂ）満たし、路面反射抽出処理は、（ｃ）－（ｅ）のうち少なくとも１つを更に満たすように構成されてもよい。

［２－３．算出処理］
次に、信号処理部４が軸ずれ推定処理のＳ３０にて実行する、算出処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。信号処理部４は、算出処理によって、垂直軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとを推定する。

信号処理部４は、Ｓ２１０では、反射点情報に基づいて、反射点情報に含まれる距離と方位角とを用いて、路面反射点についての装置系座標を算出する。装置系座標とは、レーダ装置２の座標軸に基づく三次元座標である。装置系座標は、ビーム方向に直交する平面上での水平距離（以下、ｙｓ）、垂直距離（以下、ｚs）、及びビーム方向の距離（以下、ｘｓ）と、を要素とする座標である。信号処理部４は、全ての路面反射点について装置系座標（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）を算出し、メモリ４２に記憶する。

信号処理部４は、Ｓ２２０では、垂直軸ずれ角度θｐとレーダ装置２の搭載高さＨとを推定する。具体的には、信号処理部４は、未知パラメータである垂直軸ずれ角度θｐと、未知パラメータである搭載高さＨと、装置系座標に含まれる２つの要素（すなわち、ｘｓ及びｚｓ）と、の間に成立する関係式（すなわち、式（１））を用いて、推定を行う。

式（１）におけるＡ及びＢは、式（２）に示すとおりである。また、複数個（すなわち、ｎ個）検出された場合、それぞれの路面反射点の装置系座標は、（ｘｓ_n、ｙｓ_n、ｚｓ_n）の様に表される。但し、ｎは、２以上の整数である。それぞれの路面反射点におけるｘｓ、ｙｓ、ｚｓは、式（３）のように表される。つまり、Ａはｎ×２行列であり、Ｂはｎ×１行列である。

信号処理部４は、式（１）に基づいて、垂直軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとを算出し、算出した垂直軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとをメモリ４２に記憶し、本算出処理を終了する。

［２－４．関係式の導出］
関係式（すなわち、本実施形態では式（１））の導出について説明する。
なお、はじめに、関係式における軸ずれ角度と装置系座標に含まれる２つの要素と、の対応について説明する。

自車ＶＨの座標軸である水平軸Ｙｃ及び進行方向軸Ｘｃのうちの１つを対象軸というものとすると、軸ずれ角度とは、対象軸まわりの、レーダ装置２の座標軸のずれ角度であるといえる。例えば、垂直軸ずれ角度θｐは、対象軸としての水平軸Ｙｃまわりの、レーダ装置２の座標軸の軸ずれ角度であり、ロール角度θｒは、対象軸としての進行方向軸Ｘｃまわりの、レーダ装置２の座標軸の軸ずれ角度である。

この対象軸に対応するレーダ装置２の座標軸を対応軸というものとすると、水平軸Ｙｃに対応する対応軸は左右軸Ｙｓであり、進行方向軸Ｘｃに対応する対応軸は前後軸Ｘｓである。

上述の装置系座標に含まれる２つの要素とは、レーダ装置２の３つの座標軸のうち対応軸に垂直な平面に含まれる、レーダ装置２の２つの座標軸に関する要素である。換言すれば、上述の装置系座標に含まれる２つの要素は、レーダ装置２の３つの座標軸のうち対応軸に垂直な平面である投影面に路面反射点を投影した投影点の座標に相当する。

垂直軸ずれ角度θｐを推定する本実施形態では、対象軸は水平軸Ｙｃであり、対応軸は左右軸Ｙｓである。これより、対応軸である左右軸Ｙｓに垂直な平面に含まれる、レーダ装置２の上下軸Ｚｓ、及び前後軸Ｘｓに関する要素（すなわち、ｚｓ、及びｘｓ）が、上述の装置系座標に含まれる２つの要素に相当する。換言すれば、装置系座標に含まれる２つの要素ｚｓ、及びｘｓは、左右軸Ｙｓに垂直な投影面に路面反射点を投影した投影点の座標に相当する。

なお、ロール角度θｒを推定する例（すなわち、後述する変形例１）では、対象軸は進行方向軸Ｘｃであり、対応軸は前後軸Ｘｓである。これより、対応軸である前後軸Ｘｓに垂直な平面に含まれる、レーダ装置２の左右軸Ｙｓ、及び上下軸Ｚｓに関する要素（すなわち、ｙｓ及びｚｓ）が、上述の装置系座標に含まれる２つの要素に相当する。換言すれば、装置系座標に含まれる２つの要素、ｙｓ及びｚｓは、前後軸Ｘｓに垂直な投影面に路面反射点を投影した投影点の座標に相当する。

このようにして、関係式における２つの要素が特定される。
次に、関係式の導出について説明する。以下では、垂直軸ずれ角度θｐを推定する関係式（すなわち、式（１））の導出を説明する。

図１１に示すように、路面反射点は路面上に位置する。つまり、路面反射点は、路面という、同一平面上に位置する。このことから、複数の路面反射点は、上述の投影面において直線状に並ぶと考えられる。

ここで、レーダ装置２に高さずれが生じていないものと仮定すると、投影面において、レーダ装置２の座標軸である前後軸Ｘｓ及び上下軸Ｚｓは、垂直軸ずれ角度θｐぶん回転させることにより、自車ＶＨの座標軸である進行方向軸Ｘｃ及び垂直軸Ｚｃに一致する。

つまり、投影面において、装置系座標の２つの要素（ｘｓ、ｚｓ）は、進行方向軸Ｘｃまわりに垂直軸ずれ角度θｐぶんレーダ装置２の座標軸をずらすことによって、車両系座標の２つの要素（ｘｃ、ｚｃ）に一致する。ここで、車両系座標とは、自車ＶＨの座標軸に基づく三次元座標（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）である。

換言すれば、投影面において、装置系座標の２つの要素（ｘｓ、ｚｓ）は、前後軸Ｘｓまわりに、垂直軸ずれ角度θｐぶんレーダ装置２を回転させることによって、車両系座標の２つの要素（ｘｃ、ｚｃ）に一致する。つまり、次に示す式（４）が成立する。

一方、図９より、車両系座標の（ｚｃ）の大きさは、搭載高さＨに等しく、符号が負となることが明らかである。このことから、式（５）が得られる。

そして、式（４）及び式（５）から式（６）の関係が得られる。

そして、式（６）から式（７）の関係が得られ、式（７）から式（８）、式（９）が得られる。

式（９）において、Ａ、Ｂを式（２）のように表し、式（１）を得ることができる。

［１－３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）信号処理部４は、Ｓ１０にて、レーダ装置２により検出された複数の反射点のそれぞれについて、反射点情報を繰り返し取得する。水平角度及び垂直角度は、ビーム方向を基準として求められる。信号処理部４は、Ｓ２０では、少なくとも反射点情報に基づいて、複数の反射点のうちから複数の路面反射点を抽出する。

信号処理部４は、Ｓ２１０では、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、装置系座標を特定する。信号処理部４は、Ｓ２２０では、関係式（すなわち、式（１）－（３））を用いて、垂直軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとを推定する。式（１）は、２つの未知パラメータ（すなわち、垂直軸ずれ角度θｐ及び搭載高さＨ）と、路面反射点の装置系座標に含まれる２つの要素（すなわち、ｘｓ及びｚｓ）と、の間に成立する関係式である。

レーダ装置２によって、反射点それぞれの装置系座標は精度よく検出されている。信号処理部４は、路面反射点の装置系座標に基づいて、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度θｐと、搭載高さＨとを、算術的に推定する。

従来、軸ずれ角度と搭載高さとを同時に推定する技術は無かった。
信号処理部４は、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度θｐと、搭載高さＨとを、同時に推定することができる。この結果、信号処理部４は、軸ずれ角度と搭載高さＨに基づく高さずれ量Ｄとを推定することができる。また、信号処理部４は、垂直軸ずれ角度θｐと、搭載高さＨとの両方を補正することが可能となる。

ところで、軸ずれが発生したときは車両近くからの反射波の受信強度が最大となることに基づいて軸ずれ角度を推定する従来の装置（以下、比較装置）は、搭載高さＨにずれが生じていないことを前提としている。つまり、比較装置は、本来は装置座標軸まわりの軸ずれ及び高さずれのいずれが生じているかが判らないところを、高さずれが生じていないものと仮定して軸ずれ角度を推定する。このため、比較装置では、仮に高さずれのみが生じており装置座標軸まわりの軸ずれが生じていない場合であっても、装置座標軸まわりの軸ずれ角度が推定されるおそれがある。つまり、比較装置では、軸ずれ角度の推定誤差が生じるおそれがある。

信号処理部４は、軸ずれ角度と、搭載高さとの両方を推定するので、搭載高さを推定できると共に、軸ずれ角度の推定誤差を抑制することができる。
（１ｂ）上述の装置系座標に含まれる２つの要素（すなわち、ｘｓ及びｚｓ）は、レーダ装置２の３つの座標軸のうち対応軸（すなわち、左右軸Ｙｓ）に垂直な平面に含まれるレーダ装置２の２つの座標軸（すなわち、前後軸Ｘｓ、上下軸Ｚｓ）に関する要素である。対応軸とは、対象軸（すなわちＹｃ）に対応するレーダ装置２の座標軸である。これにより、二次元座標に基づいて軸ずれ角度が推定されるので、三次元座標である装置系座標を用いる場合よりも、信号処理部４の処理負荷を低減することができる。

（１ｃ）信号処理部４は、Ｓ１１０では、自車ＶＨの状態を検出する車載センサ群３から自車ＶＨの状態の検出結果を取得し、検出結果に基づいて自車ＶＨの車体が路面に対して安定しているか否かを判断するように構成されてもよい。そして、信号処理部４は、自車ＶＨの車体が路面に対して安定していると判断された場合に、Ｓ２０にて、複数の反射点のうちから少なくとも１つの路面反射点を抽出するように構成されてもよい。これにより、斜面や凹凸面といった平面でない路面上の反射点が路面反射点として抽出され難くなる。すなわち、平らな路面上の反射点が路面反射点として抽出され易くなるので、路面反射点が同一平面上に位置することに基づいて、軸ずれ角度を精度よく推定することができる。

（１ｄ）信号処理部４は、反射点情報に基づいて、Ｓ１３０では、複数の反射点のうちから、水平方向においてレーダビームの中心軸ＣＡを含む所定の方位範囲内に位置する少なくとも１つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。

この結果、路面は自車ＶＨの進行方向（すなわち、レーダビームの中心軸ＣＡの方向）の真正面付近に少なくとも位置すると考えられるため、所定の方位範囲を適宜定めることにより、路面における取得反射点を抽出する精度を向上させることができる。

（１ｅ）信号処理部４は、反射点情報に基づいて、Ｓ１４０では、複数の反射点のうちから、レーダ装置２からの距離が距離閾値未満である少なくとも１つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。この結果、路面は自車ＶＨの直近に少なくとも位置すると考えられるため、距離閾値を適宜定めることにより、路面における反射点を抽出する精度をより向上させることができる。

（１ｆ）反射点情報には、反射点の自車ＶＨに対する相対速度が含まれていてもよい。信号処理部４は、該反射点情報に基づいて、Ｓ１５０では、複数の反射点のうちから、静止反射点である少なくとも１つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。この結果、路面は自車ＶＨに対して静止しているため、路面における反射点を抽出する精度をより向上させることができる。

（１ｇ）反射点情報には、反射点の受信強度が含まれていてもよい。信号処理部４は、該反射点情報に基づいて、Ｓ１６０では、反射電力が電力閾未満である少なくとも１つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。この結果、路面からの反射電力は例えば他の車両からの反射電力よりも小さいと考えられるため、路面からの反射電力に基づいて電力閾値を適宜定めることにより、路面における反射点を抽出する精度をより向上させることができる。

（１ｈ）信号処理部４は、カメラによる撮像画像を取得し、撮像画像において路面であると識別される方位範囲を推定するように構成されてもよい。信号処理部４は、Ｓ１７０では、複数の反射点のうちから、撮像画像において路面であると推定される方位範囲にある少なくとも１つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。これにより、路面反射点を抽出する精度をより向上させることができる。

なお、上記実施形態において、自車ＶＨの座標軸が移動体の座標軸に相当する。また、垂直軸ずれ角度θｐが軸ずれ角度に相当し、垂直軸ずれ角度θｐ及び搭載高さＨが軸ずれ角度を含む２つの未知パラメータ及び少なくとも２つの未知パラメータに相当し、ｘｓ及びｚｓが装置系座標に含まれる２つの要素及び少なくとも２つの要素に相当する。水平軸Ｙｃが対象軸に相当し、左右軸Ｙｓが対応軸に相当し、対応軸に垂直な平面に含まれるレーダ装置２の２つの座標軸が前後軸Ｘｓ及び上下軸Ｚｓに相当する。

［１－４．変形例］
（変形例１）変形例１では、信号処理部４は、垂直軸ずれ角度θｐに代えて、ロール角度θｒを軸ずれ角度として推定してもよい。具体的には、信号処理部４は、図１０に示す算出処理に代えて、図１２に示す算出処理を実行してもよい。図１２に示す算出処理では、図１０におけるＳ２２０がＳ２３０に置換される。

信号処理部４は、Ｓ２１０では、図１０に示すＳ２１０と同様に、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、装置系座標を特定する。
信号処理部４は、Ｓ２３０では、軸ずれ角度としてのロール角度θｒと搭載高さＨとを推定する。具体的には、信号処理部４は、未知パラメータであるロール角度θｒと、未知パラメータであるレーダ装置２の搭載高さＨと、装置系座標に含まれる２つの要素（すなわち、ｙｓ及びｚｓ）と、の間に成立する関係式（すなわち、式（１０））を用いて、推定を行う。

但し、式（１１）におけるＡ及びＢは、式（１１）に示すとおりである。なお、式（１１）におけるｙｓ、ｚｓは、式（３）に示すとおりである。

信号処理部４は、式（１０）に基づいて、ロール角度θｒと搭載高さＨとを算出し、算出したロール角度θｒと搭載高さＨとをメモリ４２に記憶し、本算出処理を終了する。
なお、図１３に示すように、路面反射点は、路面という、同一平面上に位置する。このことから、複数の路面反射点は、前後軸Ｘｓに垂直な投影面（すなわち、Ｙｓ－Ｚｓ平面）においては直線状に並ぶと考えられる。関係式（すなわち、式（１０））は、上述の式（４）－（９）と同様に、上述の式（４）－（９）における垂直軸ずれ角度θｐをロール角度θｒに置換し、ｘｓをｙｓに置換することによって得ることができる。

このように、変形例１における軸ずれ推定装置である信号処理部４は、進行方向軸Ｘｃを対象軸とし、進行方向軸Ｘｃまわりの軸ずれ角度であるロール角度θｒと搭載高さＨとを未知パラメータとする。また、信号処理部４は、路面反射点の装置系座標のうちのｙｓとｚｓとを２つの要素とする。信号処理部４では、推定部４６は、上述の式（１０）－（１１）、及び（３）に基づく演算により、ロール角度θｒと、搭載高さＨと、を決定するように構成されている。

この結果、信号処理部４は、軸ずれ角度としてのロール角度θｒと、搭載高さＨとを、同時に推定することができる。
なお、変形例１において、ロール角度θｒが軸ずれ角度に相当し、ロール角度θｒ及び搭載高さＨが軸ずれ角度を含む２つの未知パラメータ及び少なくとも２つの未知パラメータに相当する。ｙｓ及びｚｓが装置系座標に含まれる２つの要素及び少なくとも２つの要素に相当する。前後軸Ｘｓが対応軸に相当し、対応軸に垂直な平面に含まれるレーダ装置２の２つの座標軸が左右軸Ｙｓ及び上下軸Ｚｓに相当する。

（変形例２）信号処理部４は、垂直軸ずれ角度θｐと、ロール角度θｒとを軸ずれ角度として、垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒと、搭載高さＨと、を推定してもよい。具体的には、信号処理部４は、図１０に示す算出処理のＳ２２０の後に図１２に示す算出処理のＳ２３０を追加した処理、を実行してもよい。なお、搭載高さＨとしては、Ｓ２２０、及Ｓ２３０に基づいて、それぞれ算出された値の平均値を用いてもよい。

（変形例３）信号処理部４は、（変形例２）とは異なる算出方法で、垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒを軸ずれ角度として、垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒと、搭載高さＨと、を推定してもよい。具体的には、信号処理部４は、図１０に示す算出処理に代えて、図１４に示す算出処理を実行してもよい。図１４に示す算出処理では、図１０におけるＳ２２０がＳ２４０に置換される。

信号処理部４は、Ｓ２４０では、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒと、搭載高さＨと、を推定する。具体的には、信号処理部４は、未知パラメータである垂直軸ずれ角度θｐと、未知パラメータであるロール角度θｒと、未知パラメータであるレーダ装置２の搭載高さＨと、装置系座標に含まれる３つの要素（すなわち、ｘｓ、ｙｓ及びｚｓ）と、の間に成立する関係式（すなわち、式（１２））を用いて、推定を行う。

信号処理部４は、式（１２）に基づいて、垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒと、搭載高さＨとを算出し、算出した垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒと搭載高さＨとをメモリ４２に記憶し、本算出処理を終了する。

なお、式（１２）は、図１５に示すように、レーダ装置２の座標軸を、左右軸Ｙｓまわりに垂直軸ずれ角度θｐぶん、及び前後軸Ｘｓまわりにロール角度θｒぶん回転させることにより、自車ＶＨの座標軸に一致すること、に基づいて得られる。つまり、式（１３）－式（１４）が得られる。

ここで、上述の式（５）で表される関係式と式（１４）とから、式（１５）が得られる。また、式（１５）を、ｃｏｓθｒｃｏｓθｐで除算することによって、式（１６）が得られる。そして、式（１６）より式（１２）が導かれる。

この結果、信号処理部４は、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度θｐ及びロール角度θｒと、搭載高さＨとを、同時に推定することができる。

［２．第２実施形態］
［２－１．構成］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第１実施形態では、路面反射点の位置に基づいて、軸ずれ角度と搭載高さＨとを推定した。これに対して、第２実施形態では、路面平坦度Ｗｃを算出し、路面反射点の位置に基づいて、路面平坦度Ｗｃに基づく重み付けを行って軸ずれ角度と搭載高さＨとを推定する点で、第１実施形態と相違する。路面平坦度Ｗｃとは、路面が平坦であることの度合いを表した数値である。ここでは、路面平坦度Ｗｃは、路面が平坦であるほど、大きい数値で表される。

［２－２．処理］
［２－２－１．軸ずれ推定処理］
次に、第２実施形態の信号処理部４が、図８に示す第１実施形態の軸ずれ推定処理に代えて実行する軸ずれ推定処理について、図１６のフローチャートを用いて説明する。なお、図１６におけるＳ２５－Ｓ２７以外の処理は、図８におけるＳ１０－Ｓ２０、Ｓ３０－Ｓ９０の処理と同様であるため、説明を一部簡略化している。

信号処理部４は、Ｓ２０に続くＳ２５では、後述する平坦度処理を実行し、路面平坦度Ｗｃを算出する。
信号処理部４は、平坦判断部Ｓ２６では、路面平坦度Ｗｃに基づいて路面が平坦であるか否かを判断する。具体的には、信号処理部４は、路面平坦度Ｗｃが予め定められた平坦度閾値ＷＴ以上である場合に路面が平坦であると判断する。平坦度閾値ＷＴは、予めメモリ４２に記憶されている。

ここで、信号処理部４は、路面が平坦であると判断した場合に処理をＳ３０へ移行させ、Ｓ３０以降は図８に示す処理と同様の処理を実行する。一方、信号処理部４は、路面が平坦でないと判断した場合に処理をＳ２７へ移行させる。

信号処理部４は、Ｓ２７では、後述する重み付け処理を実行し、上述の関係式に基づいて、更に路面平坦度Ｗｃによる重み付けを行って垂直軸ずれ角度θ_pと搭載高さＨと、を推定する。そして処理をＳ４０へ移行させ、Ｓ４０以降は図８に示す処理と同様の処理を実行する。

［２－２－２．平坦度処理］
信号処理部４が図１６に示す軸ずれ推定処理のＳ２５にて実行する平坦度処理について、図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。

信号処理部４は、Ｓ３１０では、加速度センサの出力値を取得し、該出力値に基づいて第１係数Ｗ１を算出する。第１係数Ｗ１は、路面の平坦度を表す数値であって、加速度センサの出力値が大きいほど小さく算出される。例えば、加速度センサの出力値と対応する第１係数Ｗ１とがテーブル形式の情報としてメモリ４２に記憶されており、信号処理部４は該テーブル形式の情報を参照して加速度センサの出力値に対応する第１係数Ｗ１を算出してもよい。

信号処理部４は、Ｓ３２０では、複数の路面反射点それぞれの反射電力の値を取得し、該反射電力のばらつきに基づいて第２係数Ｗ２を算出する。第２係数Ｗ２は、路面の平坦度を表す数値であって、反射電力のばらつきを示す指数が大きいほど小さく算出される。信号処理部４は、例えば反射電力の標準偏差や分散を、ばらつきを示す指数として用いてもよい。例えば、ばらつきを示す指数と第２係数Ｗ２との対応を表すテーブル形式の情報がメモリ４２に記憶されており、信号処理部４は該テーブルを参照してばらつきを示す指数に対応する第２係数Ｗ２を算出してもよい。

信号処理部４は、Ｓ３３０では、ナビゲーション装置から自車ＶＨの現在位置を取得し、自車ＶＨの現在位置と地図情報とに基づいて第３係数Ｗ３を算出する。第３係数Ｗ３は、路面の平坦度を表す数値であって、地図情報に含まれており、路面が平坦であるほど大きい値で表されている。信号処理部４は、地図情報に基づいて、自車ＶＨの現在位置における道路の路面の平坦度を取得し、取得した平坦度を第３係数Ｗ３として用いてもよい。

信号処理部４は、Ｓ３４０では、カメラによる撮像画像を取得し、撮像画像に基づいて第４係数Ｗ４を算出する。第４係数Ｗ４は、路面の平坦度を表す数値であって、撮像画像に基づくものであり、路面が平坦であるほど大きい値で表されている。ここでいう撮像画像には、自車ＶＨの前方の路面が含まれているものとする。信号処理部４は、路面が含まれる複数の画像から該画像に含まれる路面の平坦度を推定する学習が予め行われた識別器を用いて、取得した撮像画像に含まれる路面の平坦度を推定し、推定した平坦度を第４係数Ｗ４として用いてもよい。

信号処理部４は、Ｓ３５０では、第１係数Ｗ１－第４係数Ｗ４を用いて、路面平坦度Ｗｃを算出する。信号処理部４は、第１係数Ｗ１－第４係数Ｗ４の平均値を路面平坦度Ｗｃとしてメモリ４２に記憶させる。信号処理部４は、以上で平坦度処理を終了する。但し、本開示はこれに限定されるものではない。信号処理部４は、第１係数Ｗ１－第４係数Ｗ４の最大値、又は中央値等を路面平坦度Ｗｃとして用い、メモリ４２に記憶させてもよい。

［２－２－３．重み付け処理］
信号処理部４が図１６に示す軸ずれ推定処理のＳ２７にて実行する重み付け処理について、図１８に示すフローチャートに基づいて説明する。重み付け処理は、軸ずれ推定処理にて処理がＳ２７に移行する毎に繰り返し実行される。なお、重み付け処理における最初から最後までの一連の処理を「サイクル」ともいう。

信号処理部４は、Ｓ４１０では、Ｓ２１０と同様に、現サイクルにおける、路面反射点の装置系座標を算出する。なお、複数個（すなわち、ｎ個）の路面反射点におけるそれぞれのｘｓ、ｙｓ、ｚｓは、上述の式（３）の様に表される。

信号処理部４は、Ｓ４２０－Ｓ４７０では、上述の式（１）の右辺に対して路面平坦度Ｗｃによる重み付けを行う演算を実行する。これによって、式（１）の左辺、すなわち、路面平坦度Ｗｃによる重み付け後の垂直軸ずれ角度θpと搭載高さＨとが推定される。

まず、信号処理部４は、Ｓ４２０では、式（１７）、（１８）のように、現サイクルにおける路面反射点の装置系座標から、式（１）の右辺を算出するためのパラメータＭａ及びＭｂを算出する。

ここで、パラメータＡ及びＢは、上述の式（２）に示すとおりである。パラメータＭａは２×２行列であり、パラメータＭｂは２×１行列である。

信号処理部４は、Ｓ４３０では、現サイクルの路面平坦度Ｗｃを取得する。
信号処理部４は、Ｓ４４０では、式（１９）、（２０）のように、現サイクルの重み付けパラメータＭｗａ、Ｍｗｂを算出する。現サイクルの重み付けパラメータＭｗａは、現サイクルのパラメータＭａに、現サイクルの路面平坦度Ｗｃを乗算したものである。現サイクルの重み付けパラメータＭｗｂは、現サイクルのパラメータＭｂに、現サイクルの路面平坦度Ｗｃを乗算したものである。

信号処理部４は、Ｓ４５０では、式（２１）、（２２）のように、現サイクルの重み付けパラメータＭｗａに、メモリ４２に記憶されている過去の総合重み付けパラメータＭｄｃｗａを加算したものを、現サイクルの総合重み付けパラメータＭｃｗａとして、メモリ４２に記憶する。同様に、信号処理部４は、現サイクルの重み付けパラメータＭｗｂに、メモリ４２に記憶されている過去の総合重み付けパラメータＭｄｃｗｂを加算したものを、現サイクルの総合重み付けパラメータＭｃｗｂとして、メモリ４２に記憶する。ここでいう過去とは、前回サイクルで用いられたことを意味する。

信号処理部４は、Ｓ４６０では、現サイクルの総合重み付けパラメータＭｃｗａ、Ｍｃｗｂを用いて、式（２３）に従って、路面平坦度Ｗｃによる重み付け後の垂直軸ずれ角度θpと搭載高さＨとを推定する。信号処理部４は、推定した垂直軸ずれ角度θpと搭載高さＨとをメモリ４２に記憶する。

信号処理部４は、Ｓ４７０では、現サイクルの総合重み付けパラメータＭｃｗａを、過去の総合重み付けパラメータＭｄｃｗａとしてメモリ４２に記憶する。また、信号処理部４は、現サイクルの総合重み付けパラメータＭｃｗｂを、過去の総合重み付けパラメータＭｄｃｗｂとしてメモリ４２に記憶する。信号処理部４は、以上で重み付け処理を終了する。

［２－３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（２ａ）信号処理部４は、Ｓ２５では、路面平坦度Ｗｃを算出する。信号処理部４は、Ｓ２６では、路面平坦度Ｗｃに基づいて路面が平坦であるか否かを判断する。信号処理部４は、路面が平坦でないと判断された場合に、関係式（すなわち、式（１）－（３））に基づいて、路面平坦度Ｗｃによる重み付けを行って（すなわち、式（２３）を用いて）、軸ずれ角度θｐと搭載高さＨと、を推定する。

路面平坦度Ｗｃが大きいときほど、つまり路面が平坦であるときほど、そのときの路面反射点の数が増加されて、軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとが推定されることになる。換言すれば、重み付けを行うとは、路面が平坦であるときほど、そのときの路面反射点の数を多く採用して、軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとを推定すること、に相当する。この結果、路面平坦度Ｗｃによる重み付けがなされた軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとを推定することができる。

［２－４．変形例］
（変形例４）第２実施形態では、路面平坦度Ｗｃによる重み付けがなされた軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとが推定されたが、本開示はこれに限定されるものではない。信号処理部４は、式（１）－（３）に代えて式（１０）－（１１）、（３）に基づいて、第２実施形態と同様に、路面平坦度Ｗｃによる重み付けがなされたロール角度θｒと搭載高さＨとを推定してもよい。

（変形例５）信号処理部４は、路面平坦度Ｗｃによる重み付けがなされたピッチ角度θｐとロール角度θｒと搭載高さＨとを推定してもよい。例えば、信号処理部４は、式（１）－（３）に基づいて、上述のように路面平坦度Ｗｃによる重み付けがなされた軸ずれ角度θｐと搭載高さＨとを算出してもよい。そして更に、信号処理部４は、式（１０）－（１１）、（３）に基づいて、路面平坦度Ｗｃによる重み付けがなされたロール角度θｒと搭載高さＨと、を推定してもよい。なお、搭載高さＨとしては、式（１）－（３）、及び式（１０）－（１１）、（３）に基づいて重み付けを行ってそれぞれ算出された値の、平均値を用いてもよい。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（３ａ）上記実施形態では、レーダ装置２がレーダ波を自車ＶＨの前方に向けて送信する形態を示したが、レーダ波の送信方向は自車ＶＨの前方に限定されるものではない。例えば、レーダ装置２は、自車ＶＨの前方、右前方、左前方、後方、右後方、左後方、右側方及び左側方の少なくとも一方に向けてレーダ波を送信するように構成されてもよい。

（３ｂ）上記実施形態では、レーダ装置２がＦＭＣＷ方式を採用している例を示したが、レーダ装置２のレーダ方式は、ＦＭＣＷに限定されるものではなく、例えば、２周波ＣＷ、ＦＣＭ又はパルスを採用するように構成されてもよい。ＦＣＭは、Fast-Chirp Modulationの略である。

（３ｃ）上記実施形態では、信号処理部４が軸ずれ推定処理を実行する例を示したが、レーダ装置２が軸ずれ推定処理を実行するように構成されてもよい。
（３ｄ）本開示に記載の信号処理部４及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の信号処理部４及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の信号処理部４及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組合せにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。信号処理部４に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

（３ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が備える複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が備える１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が備える複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

（３ｆ）上述した信号処理部４、レーダ装置２、車両制御システム１の他、信号処理部４を機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、軸ずれ推定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

なお、上記実施形態において、自車ＶＨが移動体に相当し、信号処理部４、推定部４６が軸ずれ推定装置に相当する。また、Ｓ１０が取得部としての処理に相当し、Ｓ２０が抽出部としての処理に相当し、Ｓ３０、Ｓ２１０が装置系座標部としての処理に相当し、Ｓ３０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２４０が推定部４６としての処理に相当する。また、Ｓ２５が平坦度算出部としての処理に相当し、Ｓ２６が平坦判断部としての処理に相当し、Ｓ２７が重み付け処理部としての処理に相当する。

１ 車両制御システム、２ レーダ装置、４ 信号処理部、４１ ＣＰＵ、４２ メモリ、４３ ＲＯＭ、４４ ＲＡＭ。

Claims (10)

1. 移動体に搭載された軸ずれ推定装置（４、４６）であって、
   レーダ装置により検出された複数の反射点のそれぞれについて、前記反射点についての方位角であってレーダビームの中心軸に沿った方向であるビーム方向を基準として求められた水平角度及び垂直角度と、前記レーダ装置と前記反射点との距離と、を少なくとも含む反射点情報を取得するように構成された取得部（Ｓ１０）と、
   少なくとも前記反射点情報に基づいて、前記複数の反射点のうち路面での反射により検出された複数の路面反射点を抽出するように構成された抽出部（Ｓ２０）と、
   前記路面が平坦であることの度合いを表した数値である路面平坦度を算出するように構成された平坦度算出部（Ｓ２５）と、
   前記路面平坦度に基づいて前記路面が平坦であるか否かを判断するように構成された平坦判断部（Ｓ２６）と、
   前記反射点情報に基づいて、前記路面反射点それぞれについて、前記レーダ装置の座標軸に基づく三次元座標である装置系座標、を特定するように構成された装置系座標部（Ｓ３０、Ｓ２１０）と、
   前記移動体の座標軸である水平軸及び進行方向軸のうちの１つである対象軸まわりの前記レーダ装置の座標軸のずれ角度である軸ずれ角度と前記レーダ装置の搭載高さとを含む少なくとも２つの未知パラメータと、前記路面反射点の前記装置系座標に含まれる少なくとも２つの要素と、の間に成立する関係式を用いて、前記軸ずれ角度と前記レーダ装置の搭載高さと、を推定するように構成された推定部（Ｓ３０、Ｓ２７）と、
   を備え、
   前記推定部は、
   前記路面が平坦でないと判断された場合に、前記関係式を用いて、前記路面平坦度による重み付けを行って、前記軸ずれ角度と前記レーダ装置の搭載高さと、を推定するように構成された重み付け処理部（Ｓ２７）を含む
   軸ずれ推定装置。
2. 請求項１に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記反射点情報は、前記レーダ装置により検出された複数の反射点のそれぞれについての相対速度を含み、
   前記抽出部は、前記移動体の速度を取得し、取得した前記移動体の速度をＣｍとし、前記レーダ装置により検出された複数の反射点の前記相対速度をｑとし、予め設定された下限の速度閾値をε ₁ とし、予め設定された上限の速度閾値をε ₂ として、前記レーダ装置により検出された複数の反射点のうち、ε ₁ ≦Ｃｍ／ｑ＜ε ₂ を満たす反射点を静止反射点として特定し、前記レーダ装置により検出された複数の反射点のうち少なくとも前記静止反射点として特定された前記反射点を、前記路面反射点として抽出する
   軸ずれ推定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記水平軸及び前記進行方向軸をそれぞれ対象軸とし、前記水平軸まわりの前記軸ずれ角度である垂直軸ずれ角度θｐと前記進行方向軸まわりの前記軸ずれ角度であるロール角度θｒと前記搭載高さＨとを前記未知パラメータとし、前記路面反射点の前記装置系座標（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）の要素のうちのｘｓとｙｓとｚｓとを前記装置系座標に含まれる少なくとも２つの要素として、
   前記推定部は、下記式（１２）で表される前記関係式に基づく演算により、前記垂直軸ずれ角度θｐと、前記ロール角度θｒと、前記搭載高さＨと、を決定するように構成された
   軸ずれ推定装置。
   

   
4. 請求項１又は請求項２に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記推定部（Ｓ３０、Ｓ２２０、Ｓ２３０）は、前記軸ずれ角度と前記レーダ装置の搭載高さとを含む前記２つの未知パラメータと、前記路面反射点の前記装置系座標に含まれる前記２つの要素と、の間に成立する関係式を用いて、前記軸ずれ角度と前記レーダ装置の搭載高さと、を推定するように構成された
   軸ずれ推定装置。
5. 請求項４に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記水平軸を対象軸とし、前記水平軸まわりの前記軸ずれ角度である垂直軸ずれ角度θｐと前記搭載高さＨとを前記未知パラメータとし、前記路面反射点の前記装置系座標（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）の要素のうちのｘｓとｚｓとを前記装置系座標に含まれる２つの要素として、
   前記推定部は、下記式（１）－式（３）で表される前記関係式に基づく演算により、前記垂直軸ずれ角度と、前記搭載高さと、を決定するように構成された
   軸ずれ推定装置。
   

   

   
6. 請求項４に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記進行方向軸を対象軸とし、前記進行方向軸まわりの前記軸ずれ角度であるロール角度θｒと前記搭載高さＨとを前記未知パラメータとし、前記路面反射点の前記装置系座標（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）の要素のうちのｙｓとｚｓとを前記装置系座標に含まれる２つの要素として、
   前記推定部は、下記式（１０）（１１）（３）で表される前記関係式に基づく演算により、前記ロール角度θｒと、前記搭載高さＨと、を決定するように構成された
   軸ずれ推定装置。
   

   

   

   
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記抽出部は、前記移動体が前記路面に対して安定している状態である場合に、前記路面反射点を抽出する、
   軸ずれ推定装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記レーダ装置により検出された複数の前記反射点情報に基づいて、前記複数の反射点のうちから、前記レーダ装置からの距離が距離閾値未満である少なくとも１つの反射点を前記路面反射点として抽出する、
   軸ずれ推定装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記レーダ装置により検出された複数の前記反射点情報に基づいて、前記複数の反射点に含まれる受信強度の反射電力が電力閾値未満である少なくとも１つの反射点を前記路面反射点として抽出する、
   軸ずれ推定装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の軸ずれ推定装置であって、
    前記移動体にはカメラが搭載され、該カメラによる撮像画像を取得し、該撮像画像において前記路面であると識別される方位範囲を推定することにより、前記レーダ装置により
    検出された複数の反射点のうちから、前記撮像画像において前記路面であると推定される方位範囲にある少なくとも１つの反射点を前記路面反射点として抽出する、
    軸ずれ推定装置。

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