JPH09159765A - 車両用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な方法で水滴や雪による散乱光を含む測
定データの中から物体からの反射光だけを正確に抽出す
る。 【解決手段】 送光手段１１，１２から発っせられ物体
により反射された光を受光手段１３，１４により受光し
て得た測定データに基づいて、物体までの距離を検出す
る車両用レーダ装置に、測定データの中に物体からの反
射光が含まれているか否かを判別する反射光判別手段２
１と、物体からの反射光無しと判別された測定データに
基づいて基準データを設定する基準データ設定手段２１
と、設定された基準データに基づいて測定データを補正
する測定データ補正手段２１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて物体ま
での距離を検出する車両用レーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】送光器から発っせられ物体により反射さ
れた光を受光器により受光し、反射光の受光時間に基づ
いて物体までの距離を検出する車両用レーダ装置が知ら
れている（例えば、特開平７−７２２３７号公報参
照）。この種の車両用レーダ装置では、雨、霧、雪など
の天候の中を走行すると、空中に浮遊する水滴や雪、前
方を走行している車両の巻上げる水飛沫などにより散乱
された光を受光し、車両と誤認するおそれがある。図１
３は、雨天走行時におけるレーダ装置の測定データの一
例を示す。レーダ装置を搭載した車両の送受光器の位置
を原点（０ｍ）とした場合に、車両の直前部における散
乱光の強度ピーク（以下、散乱光ピークと呼ぶ）は、前
方車両からの反射光の強度ピーク（以下、反射光ピーク
と呼ぶ）よりも高い結果が得られている。これは、水滴
や雪の反射率は車両の反射率に比してかなり小さいが、
反射光の強度は距離の４乗に反比例するため、至近距離
にある水滴や雪からの反射光の強度は強く、車両からの
反射光の強度と同等、またはそれ以上になるためであ
る。特に、上記公報に開示されている加算式レーダ装置
では、感度が高いのでこのような状況が顕著に現れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するために、受光器に近いほど感度を低くして水滴や雪
からの散乱光の強度を低減し、物体からの反射光だけを
正確に抽出する提案（特開昭５９−１４２４８８号公報
参照）がなされている。しかし、この車両用レーダ装置
は高度な高周波技術を要し、装置が高価になるという欠
点がある。

【０００４】本発明の目的は、簡単な方法で水滴や雪に
よる散乱光を含む測定データの中から物体からの反射光
だけを正確に抽出する車両用レーダ装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（１） 請求項１の発明は、送光手段から発っせられ物
体により反射された光を受光手段により受光して得た測
定データに基づいて、物体までの距離を検出する車両用
レーダ装置に適用され、測定データの中に物体からの反
射光が含まれているか否かを判別する反射光判別手段
と、物体からの反射光無しと判別された測定データに基
づいて基準データを設定する基準データ設定手段と、設
定された基準データに基づいて測定データを補正する測
定データ補正手段とを備える。測定データの中に物体か
らの反射光が含まれているか否かを判別し、物体からの
反射光無しと判別された測定データに基づいて基準デー
タを設定する。そして、その基準データに基づいて測定
データを補正し、補正後の測定データに基づいて物体ま
での距離を検出する。 （２） 請求項２の車両用レーダ装置は、基準データ設
定手段によって水滴や雪による散乱光強度の異なる複数
の基準データを設定し、測定データ補正手段によって、
複数の基準データに基づいて測定データの水滴や雪によ
る散乱光強度と等しい強度の水滴や雪による散乱光を含
んだ補正用データを作成し、この補正用データにより測
定データを補正するようにしたものである。測定データ
の中に物体からの反射光が含まれているか否かを判別
し、物体からの反射光無しと判別された測定データに基
づいて水滴や雪による散乱光強度の異なる複数の基準デ
ータを設定する。そして、それらの複数の基準データに
基づいて測定データの水滴や雪による散乱光強度と等し
い強度の水滴や雪による散乱光を含んだ補正用データを
作成し、この補正用データにより測定データを補正して
物体までの距離を検出する。 （３） 請求項３の車両用レーダ装置は、基準データの
初期値を記憶する記憶手段を備え、測定データ補正手段
によって、基準データ設定手段により基準データが設定
されるまでの期間は、記憶手段に記憶されている初期値
を基準データとして用いるようにしたものである。測定
データの中に物体からの反射光が含まれているか否かを
判別し、物体からの反射光無しと判別された測定データ
に基づいて基準データを設定するが、基準データが設定
されるまでの期間は予め記憶されている基準データの初
期値を基準データとして用いる。 （４） 請求項４の発明は、送光手段から発っせられ物
体により反射された光を受光手段により受光して得た測
定データに基づいて、物体までの距離を検出する車両用
レーダ装置に適用され、測定データに含まれる水滴や雪
による散乱光に基づいて物体からの反射光を含まない補
正用データを演算する補正用データ演算手段と、演算さ
れた補正用データに基づいて測定データを補正する測定
データ補正手段とを備える。測定データに含まれる水滴
や雪による散乱光に基づいて物体からの反射光を含まな
い補正用データを演算し、その補正用データに基づいて
測定データを補正し、補正後の測定データに基づいて物
体までの距離を検出する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は一実施形態の構成を示す機
能ブロック図である。車両の前部に設置されるセンサヘ
ッド１には、送光器１１、駆動回路１２、受光器１３、
信号増幅回路１４が含まれている。送光器１１は駆動回
路１２により駆動され、一定波長の光パルスを鋭いビー
ム状に放射する。受光器１３は物体からの反射光を集光
して電気信号に変換し、信号増幅回路１４は受光器１３
からの信号を所定の増幅率で増幅する。なお、物体から
の反射光の中で車両の後部に設置されたリフレクタによ
る反射光の強度が最も強く、以下ではこのリフレクタか
らの反射光により前方車両までの距離を検出する例を説
明する。また、上述したように受光器１３により集光さ
れる反射光には水滴や雪などによる散乱光が含まれる。
コントローラ２は、ＣＰＵ２１、メモリ２２、Ａ／Ｄ変
換器２３などを備え、センサヘッド１からの出力信号を
処理して物体までの距離を演算する。

【０００７】図２により、水滴や雪からの散乱光を含む
測定データの中から前方車両からの反射光のみを抽出す
る方法を説明する。 （１） まず、前方に車両がない状態の測定データを補
正用データとしてメモリ２２に記憶する。図２（ａ）は
補正用データの距離−受光強度波形を示す。この波形に
は車両の直前部に水滴や雪による散乱光ピークが含まれ
ているが、前方車両の反射光ピークは含まれていない。 （２） 次に、前方車両の有無に拘わらず測定を行な
い、測定データを得る。今、図２（ｂ）に示すような測
定データが得られたとする。この測定データの波形には
水滴や雪による散乱光ピークと前方車両による反射光ピ
ークとが含まれている。 （３） そして、（ｂ）に示す測定データから（ａ）に
示す補正用データを差し引いて補正すると、（ｃ）に示
す前方車両による反射光ピークのみの波形を得ることが
できる。もちろん、（ｂ）に示す測定データの中に前方
車両による反射光ピークがなければ、補正後の波形には
反射光ピークは現れない。なお、前方に車両がない状態
での測定データは、乗員が前方に車両がないことを確認
し、手動操作で測定を行なって取得するようにしてもよ
いし、あるいは、後述するように、車両の有無に拘わら
ず測定したデータを分析し、測定データに車両からの反
射光が含まれていないと判断した測定データを用いるよ
うにしてもよい。

【０００８】次に、補正用データの作成方法を説明す
る。車両からの反射光を含まない測定データの中から、
水滴や雪による散乱光強度の異なる複数の基準データを
設定する。そして、それらの複数の基準データに基づい
て測定データの水滴や雪による散乱光強度と等しい強度
の水滴や雪による散乱光を含んだ補正用データを作成す
る。 （１） 前方に車両がない状態の測定データの中から、
図３（ａ）に示すような水滴や雪による散乱光強度の異
なる５つの波形の基準データを設定し、メモリ２２に記
憶する。基準データの設定が終了したら、前方車両の有
無に拘わらず測定を行ない、例えば図３（ｂ）に示すよ
うな測定データを得る。この測定データもメモリ２２に
記憶する。なお、前方に車両がない状態での測定データ
は、乗員が前方に車両がないことを確認し、手動操作で
測定を行なって取得するようにしてもよいし、あるい
は、後述するように、車両の有無に拘わらず測定したデ
ータを分析し、測定データに車両からの反射光が含まれ
ていないと判断した測定データを用いるようにしてもよ
い。 （２） 次に、測定データの散乱光ピーク波形の振幅Ｒ
を測定する。振幅の測定点は、前方車両による反射光ピ
ークの影響のない地点とする。例えば、図３（ｂ）に示
すように、散乱光ピーク波形の立ち上がり領域の、送受
光器１１，１３の位置（０ｍ）から所定距離離れた地点
に振幅評価点を設定し、その振幅評価点における波形の
振幅を散乱光ピーク波形の振幅Ｒとする。なお、振幅評
価点の位置はこの実施形態に限定されない。 （３） そして、予め作成してメモリ２２に記憶してお
いた基準データの５つの波形の中から、同一条件の振幅
評価点において測定データの振幅Ｒよりもわずかに大き
い振幅の波形と、振幅Ｒよりもわずかに小さい振幅の波
形を選択する。 （４） 選択した２つの基準データ波形から、図４に示
すように、線形補間により測定データの振幅Ｒと等しい
振幅の補正用波形を作成し、補正用データとしてメモリ
２２に記憶する。

【０００９】測定データに車両からの反射光が含まれて
いるか否か、つまり、前方に車両があるか否かの判別方
法を説明する。測定データ波形において、図５に示すよ
うに、送受光器１１，１３の位置（０ｍ）から所定距離
にある２地点Ｐａ，Ｐｂと測定波形との交点を結ぶ直線
を設定する。なお、２地点Ｐａ，Ｐｂは例えば０ｍ位置
からそれぞれ３０ｍ、１００ｍの地点とする。この直線
と測定波形との差が許容幅以内にあれば前方物体による
反射光ピークを含まない、つまり前方に車両がないと判
別する。一方、直線と測定波形との差が許容幅を越える
場合には反射光ピークが含まれる、つまり前方に車両が
あると判別する。なお、実際の判別演算に際しては、Ｐ
ａ−Ｐｂ間の等間隔に設定した複数の評価地点において
直線と測定波形との差を求め、これらの差に基づいて反
射光ピークの有無を判別すればよい。

【００１０】上述した車両からの反射光ピークの有無の
判別方法は、前方車両の有無に拘わらず測定したデータ
から補正用データを差し引いて補正を行なった後の波形
に対しても適用することができる。補正データと測定デ
ータとは水滴や雪の密度などの測定条件が異なるので、
測定データを補正用データで補正しても、図２（ｃ）に
示すような反射光ピークのみを含む理想的な波形になら
ず、図５に示すような散乱光ピークが完全に除去されな
い波形となることもある。そのような補正後の波形に対
しても上述した判別方法で車両からの反射光ピークの有
無、すなわち前方車両の有無を判別することができる。

【００１１】ところで、基準データには水滴や雪による
散乱光強度の異なる複数の波形を設定する必要があり、
天候や測定条件によっては作成時間がかかることがあ
る。例えば、水滴や雪の密度がほとんど変化しないよう
な状況下では、水滴や雪による散乱光強度の異なる複数
の波形を得るまでにかなり時間がかかる。しかし、基準
データの設定に時間がかかると、設定完了までの期間は
レーダ装置による前方物体までの距離測定ができないこ
とになり、不都合である。このような不都合を避けるた
めに、レーダ装置の固体差に対してある程度の測定精度
を補償できる平均的な５個の基準データ波形を設定し、
これらを基準データの初期値として予めメモリ２２に記
憶しておく。そして、基準データが得られるまでの期間
は基準データの初期値に基づいて補正用データを作成
し、その補正用データにより測定データを補正して前方
物体までの距離測定を行なう。なお、基準データの波形
が得られるたびに、同一の振幅評価点におけるほぼ同一
の振幅を有する初期値の波形と差し替え、初期値を順次
基準データに置き換える。

【００１２】図６はコントローラ２の距離測定処理を示
すフローチャートである。コントローラ２のＣＰＵ２１
は所定の時間間隔でこの処理を繰り返す。ステップ１に
おいてセンサヘッド１により測定を行ない、測定データ
を得る。続くステップ２で、上述した方法により測定デ
ータに反射光ピークが含まれているか否かを判別し、車
両からの反射光ピークが含まれていればステップ３へ進
み、そうでなければステップ６へ進む。前方車両からの
反射光を含む測定データが得られた時は、ステップ３
で、上述したように基準データと測定データとに基づい
て補正用データを作成する。この時、基準データがない
時は代りにメモリ２２に記憶されている基準データの初
期値を用いる。ステップ４で作成された補正用データに
より測定データを補正し、続くステップ５で補正後の測
定データに基づいて周知の方法により前方車両までの距
離を演算する。一方、前方車両からの反射光を含まない
測定データが得られた時は、ステップ６で、基準データ
の有無を確認し、基準データがあれば処理を終了し、基
準データの設定が完了していない時はステップ７へ進
む。ステップ７では基準データの設定を行ない、続くス
テップ８で上述したように設定した基準データ波形を初
期値波形と差し替える。

【００１３】図７（ａ）は従来のレーダ装置による距離
測定結果を示し、図７（ｂ）は上述した一実施形態のレ
ーダ装置による距離測定結果を示す。いずれのデータ
も、雨天走行時に５０ｍＳごとに測定を行なった時の測
距値を示し、（ａ）は前方１０ｍの位置にある目標車両
に対する測距結果を示し、（ｂ）は前方３０ｍの位置に
ある目標車両に対する測距結果を示す。（ａ）に示す従
来のレーダ装置では、目標車両が前方１０ｍにあるにも
拘わらず測距結果がばらつき、雨天における測距値の信
頼性がない。これに対し（ｂ）に示す一実施形態のレー
ダ装置では、前方３０ｍにある目標車両に対してほぼ３
０ｍの測距値が得られている。なお、時々３０ｍの測距
値から外れた値が得られているが、これらの値は次のよ
うな方法で排除することができる。例えば、過去の測距
値と比較して大きな差がある測距値が得られた場合に
は、何らかの外乱により変動した値であるとしてその測
距値を排除する。

【００１４】このように、測定データの中に車両からの
反射光が含まれているか否かを判別し、車両からの反射
光無しと判別された測定データに基づいて水滴や雪によ
る散乱光強度の異なる複数の基準データを設定する。そ
して、それらの複数の基準データに基づいて測定データ
の水滴や雪による散乱光強度と等しい強度の水滴や雪に
よる散乱光を含んだ補正用データを作成し、この補正用
データにより測定データを補正して前方車両までの距離
を検出するようにしたので、簡単な方法で水滴や雪によ
る散乱光を含む測定データの中から車両からの反射光だ
けを正確に抽出することができ、測距精度と信頼性を向
上させることができる。また、特別なハードウエアを追
加せずに、ソフトウエアのみの追加により実現できるの
で、安価な車両用レーダ装置を提供できる。また、基準
データが設定されるまでの期間は予め記憶されている基
準データの初期値を基準データとして用いるようにした
ので、レーダー装置の作動直後から測距を行なうことが
できる。

【００１５】−実施形態の変形例− 上述した実施形態と異なる方法により補正用データを作
成する変形例を説明する。なお、この変形例の構成は図
１に示す構成と同様であり、説明を省略する。センサヘ
ッド１の信号増幅回路１３は低周波成分を通しにくいハ
イパス特性を有しており、図８（ａ）に示す入力波形に
対し、出力波形には図８（ｂ）に示すようにピークに続
いてノイズレベルより低下するアンダーシュートが発生
する。これは、信号増幅回路１３に蓄えられたエネルギ
ーがそのまま放出されるからであり、図９に示すように
ピーク部の面積Ｓｃｌとアンダーシュート部の面積Ｓｕ
ｓは等しい。また、図１０に示すようにアンダーシュー
ト部の曲線式ｆ１（ｄ），ｆ２（ｄ）は指数関数で表わ
され、

【数１】ｆ（ｄ）＝Ａ＋Ｂｅｘｐ（−ｄ／τ）， τ，Ａ，Ｂ；定数

【００１６】以上の関係を利用して補正用データを作成
することができる。 （１） まず、図１１（ａ）に示すような測定データか
ら散乱光ピーク波形の面積Ｓｃｌを算出する。 （２） 次に、上述した信号増幅回路１３のハイパス特
性の関係から、散乱光ピーク面積Ｓｃｌに基づいてアン
ダーシュート部Ｓｕｓを演算し、散乱光ピーク部につな
いで図１１（ｂ）に示すような補正用波形を作成する。 （３） そして、図１１（ａ）に示す測定波形から
（ｂ）に示す補正用波形を差し引いて補正し、図２
（ｃ）に示すような反射光ピークだけの波形を得る。

【００１７】図１２は変形例の距離測定処理を示すフロ
ーチャートである。コントローラ２のＣＰＵ２１は所定
時間間隔でこの処理を行なう。ステップ１１においてセ
ンサヘッド１により測定を行ない、測定データを得る。
続くステップ１２で、上述した方法により、測定データ
の水滴や雪による散乱光波形に基づいて車両からの反射
光を含まない、水滴や雪による散乱光のみの波形を演算
し、補正用データとする。ステップ１３で演算した補正
用データによりステップ１１で測定したデータを補正
し、続くステップ１４で上述したように補正後のデータ
に車両からの反射光が含まれるか否かを判別する。車両
からの反射光が含まれている時は、ステップ１５で、前
方車両までの距離を演算する。

【００１８】このように、測定データに含まれる水滴や
雪による散乱光に基づいて物体からの反射光を含まない
補正用データを演算し、その補正用データに基づいて測
定データを補正し、補正後の測定データに基づいて物体
までの距離を検出するようにしたので、簡単な方法で水
滴や雪による散乱光を含む測定データの中から車両から
の反射光だけを正確に抽出することができ、測距精度と
信頼性を向上させることができる。また、特別なハード
ウエアを追加せずに、ソフトウエアのみの追加により実
現できるので、安価な車両用レーダ装置を提供できる。
さらに、レーダー装置の作動直後から測距を行なうこと
ができる。

【００１９】なお、本発明は、上述した従来の加算式レ
ーダ装置を含むすべてのレーダ装置に適用することがで
きる。

【００２０】以上の一実施形態の構成において、送光器
１１および駆動回路１２が送光手段を、受光器１３およ
び信号増幅回路１４が受光手段を、ＣＰＵ２１が反射光
判別手段、基準データ設定手段、測定データ補正手段お
よび補正用データ演算手段を、メモリ２２が記憶手段を
それぞれ構成する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、測定データの中に物体からの反射光が含まれてい
るか否かを判別し、物体からの反射光無しと判別された
測定データに基づいて基準データを設定し、その基準デ
ータに基づいて測定データを補正して物体までの距離を
検出するようにしたので、簡単な方法で水滴や雪による
散乱光を含む測定データの中から車両からの反射光だけ
を正確に抽出することができ、測距精度と信頼性を向上
させることができる。また、特別なハードウエアを追加
せずに、ソフトウエアのみの追加により実現できるの
で、安価な車両用レーダ装置を提供できる。また、請求
項２の発明によれば、水滴や雪による散乱光強度の異な
る複数の基準データを設定し、それらの複数の基準デー
タに基づいて測定データの水滴や雪による散乱光強度と
等しい強度の水滴や雪による散乱光を含んだ補正用デー
タを作成し、この補正用データにより測定データを補正
して物体までの距離を検出するようにしたので、水滴や
雪による散乱光を含む測定データの中から車両からの反
射光だけをさらに正確に抽出することができ、測距精度
と信頼性をさらに向上させることができる。また、特別
なハードウエアを追加せずに、ソフトウエアのみの追加
により実現できるので、安価な車両用レーダ装置を提供
できる。請求項３の発明によれば、測定データの中に物
体からの反射光が含まれているか否かを判別し、物体か
らの反射光無しと判別された測定データに基づいて基準
データを設定するが、基準データが設定されるまでの期
間は予め記憶されている基準データの初期値を基準デー
タとして用いるようにしたので、レーダー装置の作動直
後から測距を行なうことができる。請求項４の発明によ
れば、測定データに含まれる水滴や雪による散乱光に基
づいて物体からの反射光を含まない補正用データを演算
し、その補正用データに基づいて測定データを補正し、
補正後の測定データに基づいて物体までの距離を検出す
るようにしたので、簡単な方法で水滴や雪による散乱光
を含む測定データの中から車両からの反射光だけを正確
に抽出することができ、測距精度と信頼性を向上させる
ことができる。また、特別なハードウエアを追加せず
に、ソフトウエアのみの追加により実現できるので、安
価な車両用レーダ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施形態の構成を示す機能ブロック図。

【図２】 水滴や雪からの散乱光を含む測定データの中
から前方車両からの反射光のみを抽出する方法を説明す
る図。

【図３】 補正用データの作成方法を説明する図。

【図４】 補正用データの作成方法を説明する図。

【図５】 前方車両の有無の判別方法を説明する図。

【図６】 一実施形態の距離測定処理を示すフローチャ
ート。

【図７】 距離測定結果を示す図。

【図８】 一実施形態の変形例の補正用データの作成方
法を説明する図。

【図９】 一実施形態の変形例の補正用データの作成方
法を説明する図。

【図１０】 一実施形態の変形例の補正用データの作成
方法を説明する図。

【図１１】 一実施形態の変形例の補正用データの作成
方法を説明する図。

【図１２】 一実施形態の変形例の距離測定処理を説明
するフローチャート。

【図１３】 従来の車両用レーダ装置の問題点を説明す
る図。

【符号の説明】

１ センサヘッド ２ コントローラ １１ 送光器 １２ 駆動回路 １３ 受光器 １４ 信号増幅回路 ２１ ＣＰＵ ２２ メモリ ２３ Ａ／Ｄ変換器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送光手段から発っせられ物体により反射
   された光を受光手段により受光して得た測定データに基
   づいて、物体までの距離を検出する車両用レーダ装置に
   おいて、 前記測定データの中に物体からの反射光が含まれている
   か否かを判別する反射光判別手段と、 前記反射光判別手段により物体からの反射光無しと判別
   された測定データに基づいて基準データを設定する基準
   データ設定手段と、 前記基準データ設定手段により設定された基準データに
   基づいて前記測定データを補正する測定データ補正手段
   とを備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用レーダ装置にお
   いて、 前記基準データ設定手段は水滴や雪による散乱光強度の
   異なる複数の基準データを設定し、 前記測定データ補正手段は、前記複数の基準データに基
   づいて測定データの水滴や雪による散乱光強度と等しい
   強度の水滴や雪による散乱光を含んだ補正用データを作
   成し、この補正用データにより測定データを補正するこ
   とを特徴とする車両用レーダ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の車両用
   レーダ装置において、 前記基準データの初期値を記憶する記憶手段を備え、 前記測定データ補正手段は、前記基準データ設定手段に
   より基準データが設定されるまでの期間は、前記記憶手
   段に記憶されている初期値を基準データとして用いるこ
   とを特徴とする車両用データ装置。
4. 【請求項４】 送光手段から発っせられ物体により反射
   された光を受光手段により受光して得た測定データに基
   づいて、物体までの距離を検出する車両用レーダ装置に
   おいて、 前記測定データに含まれる水滴や雪による散乱光に基づ
   いて物体からの反射光を含まない補正用データを演算す
   る補正用データ演算手段と、 前記補正用データ演算手段により演算された補正用デー
   タに基づいて前記測定データを補正する測定データ補正
   手段とを備えることを特徴とする車両用レーダ装置。