JPH09288178A - 車載モノパルスレーダ装置 - Google Patents

車載モノパルスレーダ装置

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JPH09288178A
JPH09288178A JP8101615A JP10161596A JPH09288178A JP H09288178 A JPH09288178 A JP H09288178A JP 8101615 A JP8101615 A JP 8101615A JP 10161596 A JP10161596 A JP 10161596A JP H09288178 A JPH09288178 A JP H09288178A
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JP
Japan
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target object
antennas
signal
antennae
road
Prior art date
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Pending
Application number
JP8101615A
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English (en)
Inventor
Setsuo Tokoro
節夫 所
Osamu Isaji
修 伊佐治
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Denso Ten Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Ten Ltd
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来装置では路面と垂直な面での角度情報は
得られないので、道路上方の物体と先行車等の路上の目
標物体とを区別することができない。 【解決手段】 請求項1に記載の発明は、単一のアンテ
ナから送信信号を送信し、目標物体で反射された信号を
複数のアンテナで受信して目標物体の方向を検出する車
載モノパルスレーダ装置において、目標物体で反射され
た信号を受信する複数のアンテナM1,M2を上下に配
置し、複数のアンテナの受信信号から目標物体の高さ位
置情報を算出する算出手段M3を有する。複数のアンテ
ナを上下に配置したため、目標物体の路面と垂直な面で
の方向を知ることができ、この方向と距離から目標物体
の路面からの高さ位置を知ることができ、歩道橋等の路
面からの高さが高いものを障害物ではないと判定するこ
とが可能となり、モノパルスレーダであることからアン
テナの大型化を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車載モノパルスレー
ダ装置に関し、目標物体による反射波を複数のアンテナ
で受信して目標物体の方向を検出する車載用のモノパル
スレーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、単一のアンテナから送信信号
を送信し、目標物体で反射された反射波を複数のアンテ
ナで受信し、各アンテナの受信信号間の位相差、又はレ
ベル差により目標物体の方向を検出するモノパルスレー
ダ装置がある。
【0003】例えば、米国特許USP5,402,129 には、
車両前方の先行車等の目標物体を検出する車載モノパル
スレーダ装置で、2つの受信アンテナを車両の車幅方向
(左右方向)に離間させて配置し、目標物体の路面と平
行な面における角度情報を取得することが記載されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】車両の走行環境には、
歩道橋や案内板、又はトンネルの入口等の道路上方に存
在する物体もあるが、従来装置では路面と垂直な面での
角度情報は得られないので、このような道路上方の物体
と先行車等の路上の目標物体とを区別することができ
ず、上記の道路上方の物体を障害物として誤検出するお
それがあった。この誤検出の対策としては、送信アンテ
ナ及び受信アンテナの上下方向の指向性を高くして上下
方向のビーム幅を絞る方法が考えられているが、指向性
を高くするためには、一般的にアンテナが大型化してし
まうという問題があった。
【0005】車載レーダ装置は車両フロントのバンパー
やグリル、又はダッシュボードやルームミラーに取り付
けが検討されるが、いずれの場合も、左右方向よりも上
下方向で取り付けスペースの制約が大きく、アンテナの
大型化は問題が大きい。本発明は、上記の点に鑑みなさ
れたもので、受信を行う複数のアンテナを上下に配置
し、目標物体の高さ位置情報を得ることにより、歩道橋
や案内板やトンネルの入口等を障害物として誤検出する
ことがなく、かつアンテナの大型化を防止できる車載モ
ノパルスレーダ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、図1に示す如く、単一のアンテナから送信信号を送
信し、目標物体で反射された信号を複数のアンテナで受
信して目標物体の方向を検出する車載モノパルスレーダ
装置において、上記目標物体で反射された信号を受信す
る複数のアンテナM1,M2を上下に配置し、上記複数
のアンテナの受信信号から目標物体の高さ位置情報を算
出する算出手段M3を有する。
【0007】複数のアンテナを上下に配置したため、目
標物体の路面と垂直な面での方向を知ることができ、こ
の方向と距離から目標物体の路面からの高さ位置を知る
ことができ、歩道橋等の路面からの高さが高いものを障
害物ではないと判定することが可能となり、モノパルス
レーダであることからアンテナの大型化を防止できる。
【0008】
【発明の実施の形態】図2は本発明装置の第1実施例の
ブロック図を示す。同図中、信号源10は所定周波数の
搬送波を三角波で周波数変調して得た、時間経過に伴っ
て周波数が三角形状に変化する図4に実線で示す如き送
信信号を出力する。この送信信号はサーキュレータ12
及びミキサ14,16夫々に供給される。送信信号は、
サーキュレータ12を通して送受信アンテナ18に供給
され、車両前方に向けて発射される。
【0009】車両前方の目標物体で反射された反射波は
送受信アンテナ18及び受信アンテナ20で受信され
る。送受信アンテナ18で受信された図4に破線で示す
如き受信信号はサーキュレータ12を通してミキサ14
に供給される。ミキサ14では受信信号と信号源10よ
りの送信信号とを差分演算してビート信号Aを生成し信
号処理部22に供給する。また、受信アンテナ20で受
信された受信信号はミキサ16に供給され、ミキサ16
ではこの受信信号と信号源10よりの送信信号とを差分
演算してビート信号Bを生成し信号処理部22に供給す
る。
【0010】ところで、アンテナ18,20(M1,M
2)夫々は例えば平面パッチアンテナであり、図3に示
す如く、上下に重ねて設けられ、アンテナ18,20夫
々の指向性は車両前方の同一方向とされている。また、
アンテナ18,20はモータ26の回転軸28に固定さ
れており、モータ26の駆動によって左右に回動する。
【0011】信号処理部22はミキサ14,16夫々か
ら供給されるビート信号から複数の目標物体の距離、相
対速度、路面と垂直な面における角度及び路面よりの高
さを算出し、目標物体が制御対象であるか否かを判定す
る。これらの目標物体に関する情報はコントロールユニ
ット24に供給される。コントロールユニット24は制
御対象の目標物体の距離及び相対速度から衝突のおそれ
がある場合等、警報器30から警報を発したり、その他
ブレーキ制御やエアバッグ作動制御等を行う。また、例
えば操舵角度に基づいて走行路のカーブの曲率半径を求
め、この曲率半径に応じてモータ26を駆動し、アンテ
ナ18,20を自車の走行車線前方に向ける。
【0012】図5は信号処理部22が実行する処理のフ
ローチャートを示す。この処理は例えば数10msec毎に
繰り返し実行される。同図中、ステップS10ではビー
ト信号A,B夫々を入力し、夫々について高速フーリエ
変換(FFT)処理を行い、図4に示す周波数アップ期
間及び周波数ダウン期間夫々のパワースペクトラムを得
る。
【0013】図6(A),(B)はビート信号Aの周波
数アップ期間、周波数ダウン期間夫々のパワースペクト
ラムを示し、図7(A),(B)はビート信号Bの周波
数アップ期間、周波数ダウン期間夫々のパワースペクト
ラムを示す。なお、図6,図7夫々は2つの目標物体が
存在してパワースペクトラムに2つのピークが生じてお
り、上記の各ピークの位相(基準信号に対する位相)も
合わせて表示している。
【0014】ステップS12では上記の図6(A),
(B)に示すパワースペクトラム夫々でピークを検出
し、ピーク周波数の近いものをピーク対とするペアリン
グを行う。同様に図7(A),(B)に示すパワースペ
クトラムについてもピーク検出及びペアリングを行う。
次のステップS14では次式により各ピーク対の周波数
f,位相φから各目標物体の距離L,相対速度V,路面
と垂直な面での上下方向角度θH を算出する。なお、周
波数f,位相φ,距離L,相対速度V,上下方向角度θ
H における添字1,2,iは目標物体の番号、添字u,
dは周波数アップ期間、ダウン期間、添字A,Bはビー
ト信号A,Bを表わしている。K1,K2,K3は定数
である。ここでは目標物体は2つとして演算式を示す。
【0015】
【数1】
【0016】ところで、位相差φA −φB は、基準信号
に対する位相φA ,φB の関係で所定の範囲を越えるこ
とがあるため、その場合には適宜補正する。例えば、角
度算出の条件が−90°<φA −φB <90°である場
合に、φA −φB =−300°のときはφA −φB =6
0°に補正する。
【0017】次にステップS16では、各目標物体の距
離Li及び上下方向角度θHiから目標物体の高さhi
求める。 hi =L1 ・sin θHi ここで添字iは目標物体の番号を表わす。この後、ステ
ップS18で各目標物体の高さhi が所定の閾値hth
り大きいか否かを判別し、hi >hthの場合はステップ
S20でi番目の目標物体を制御対象から外す。hi
thの場合はこのi番目の目標物体を制御対象として残
しておく。上記のステップS18,S20は全ての目標
物体について実行される。上記のステップS14,S1
6が算出手段M3に対応する。
【0018】このように、複数のアンテナを上下に配置
したため、目標物体の路面と垂直な面での方向を知るこ
とができ、この方向と距離から目標物体の路面からの高
さ位置を知ることができ、歩道橋等の路面からの高さが
高いものを障害物ではないと判定することが可能とな
り、モノパルスレーダであることからアンテナの大型化
を防止できる。
【0019】図8は本発明装置の第2実施例のブロック
図を示す。同図中、信号源40は所定周波数の搬送波を
三角波で周波数変調して得た、時間経過に伴って周波数
が三角形状に変化する送信信号を出力する。この送信信
号は送信アンテナ44及びミキサ41,42,43夫々
に供給され、送信アンテナ44から車両前方に向けて発
射される。
【0020】車両前方の目標物体で反射された反射波は
受信アンテナ46,48,50夫々で受信される。受信
アンテナ46,48,50夫々で受信された受信信号は
ミキサ41,42,43夫々に供給され、ミキサ41,
42,43夫々では受信信号と信号源40よりの送信信
号とを差分演算してビート信号A,B,C夫々を生成し
信号処理部52に供給する。
【0021】ところで、アンテナ44,46,48,5
0夫々は例えば平面パッチアンテナであり、図9に示す
如く、互いに上下左右に隣接して平面をなすよう設けら
れ、アンテナ44〜50夫々の指向性は車両前方の同一
方向とされている。また、アンテナ44〜50はモータ
56の回転軸58に固定されており、モータ56の駆動
によって左右に回動する。
【0022】信号処理部52はミキサ41〜43夫々か
ら供給されるビート信号から複数の目標物体の距離、相
対速度、路面と垂直な面における角度及び路面よりの高
さを算出し、目標物体が制御対象であるか否かを判定す
る。これらの目標物体に関する情報はコントロールユニ
ット54に供給される。コントロールユニット54は制
御対象の目標物体の距離及び相対速度から衝突のおそれ
がある場合等、警報器60から警報を発したり、その他
ブレーキ制御やエアバッグ作動制御等を行う。また、例
えば操舵角度に基づいて走行路のカーブの曲率半径を求
め、この曲率半径に応じてモータ56を駆動し、アンテ
ナ44〜50を自車の走行車線前方に向ける。
【0023】図10は信号処理部52が実行する処理の
フローチャートを示す。この処理は例えば数10msec毎
に繰り返し実行される。同図中、ステップS30ではビ
ート信号A,B,C夫々を入力し、夫々について高速フ
ーリエ変換(FFT)処理を行い、周波数アップ期間及
び周波数ダウン期間夫々のパワースペクトラムを得る。
【0024】ステップS32ではビート信号A,B,C
夫々について周波数アップ期間と周波数ダウン期間のパ
ワースペクトラム夫々でピークを検出し、ピーク周波数
の近いものをピーク対とするペアリングを行う。次のス
テップS34では次式により各ピーク対の周波数f,位
相φから各目標物体の距離L,相対速度V,路面と垂直
な面での上下方向角度θH ,路面と平行な面での左右方
向角度θE を算出する。なお、周波数f,位相φ,距離
L,相対速度V,上下方向角度θH ,左右方向角度θE
における添字iは目標物体の番号、添字u,dは周波数
アップ期間、ダウン期間、添字A,B,Cはビート信号
A,B,Cを表わしている。K1,K2,K3,K4は
定数である。
【0025】
【数2】
【0026】ところで、位相差φA −φB は、基準信号
に対する位相φA ,φB の関係で所定の範囲を越えるこ
とがあるため、その場合には適宜補正する。例えば、角
度算出の条件が−90°<φA −φB <90°である場
合に、φA −φB =−300°のときはφA −φB =6
0°に補正する。
【0027】次にステップS36では、各目標物体の距
離Li及び上下方向角度θHiから目標物体の高さhi
び左右のずれ量di を求める。 hi =L1 ・sin θHii =L1 ・sin θEi ここで添字iは目標物体の番号を表わす。この後、ステ
ップS38で各目標物体の高さhi が所定の閾値hth
り大きく、又は、ずれ量di が閾値dthより大きいか否
かを判別し、hi >hth又はdi >dthの場合はステッ
プS20でi番目の目標物体を制御対象から外す。hi
≦hthかつdi ≦dthの場合はこのi番目の目標物体を
制御対象として残しておく。上記のステップS38,S
40は全ての目標物体について実行される。
【0028】なお、ステップS18,S38で使用する
閾値hthは、例えば自車の走行路の斜度が上りで大きく
なるほどhthが大きくなり、又は目標物体までの距離が
大きいほどhthが大きくなり、自車の加速度が大きいほ
どhthが大きくなり、自車の車速が大きいほどhthが大
きくなり、目標物体の反射強度つまり受信信号レベルが
大きいほどhthが小さくなるよう可変しても良い。
【0029】更にステップS38で使用する閾値dth
カーブの曲率半径に応じて可変する閾値dth(R,L)
とし、di >dthの代りにdth(R,L)−Δd≦di
≦d th(R,L)+Δdとしても良い。上記の閾値dth
(R,L)はカーブの曲率半径Rと目標物体との距離L
の関数とにより定義する。dth(R,L)はR=∞のと
き0となり、理想的にはdth(R,L)=L2 /2・R
と表わされる。Δdは定数である。
【0030】なお、上記実施例ではFM−CW(周波数
変調連続波)方式として説明を行ったが、これに限らず
パルスドップラー方式等の他の方式であっても良いこと
は勿論である。
【0031】
【発明の効果】上述の如く、請求項1に記載の発明は、
図1に示す如く、単一のアンテナから送信信号を送信
し、目標物体で反射された信号を複数のアンテナで受信
して目標物体の方向を検出する車載モノパルスレーダ装
置において、上記目標物体で反射された信号を受信する
複数のアンテナを上下に配置し、上記複数のアンテナの
受信信号から目標物体の高さ位置情報を算出する算出手
段を有する。
【0032】複数のアンテナを上下に配置したため、目
標物体の路面と垂直な面での方向を知ることができ、こ
の方向と距離から目標物体の路面からの高さ位置を知る
ことができ、歩道橋等の路面からの高さが高いものを障
害物ではないと判定することが可能となり、モノパルス
レーダであることからアンテナの大型化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明装置のブロック図である。
【図3】アンテナの構造図である。
【図4】FM−CW方式の送受信号を説明するための図
である。
【図5】信号処理部の行う処理のフローチャートであ
る。
【図6】パワースペクトラムを示す図である。
【図7】パワースペクトラムを示す図である。
【図8】本発明装置のブロック図である。
【図9】アンテナの構造図である。
【図10】信号処理部の行う処理のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
10 信号源 12 サーキュレータ 14,16 ミキサ 18,20,M1,M2 アンテナ 22 信号処理部 24 コントロールユニット 26 モータ 28 回転軸 30 警報器 M3 算出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一のアンテナから送信信号を送信し、
    目標物体で反射された信号を複数のアンテナで受信して
    目標物体の方向を検出する車載モノパルスレーダ装置に
    おいて、 上記目標物体で反射された信号を受信する複数のアンテ
    ナを上下に配置し、 上記複数のアンテナの受信信号から目標物体の高さ位置
    情報を算出する算出手段を有することを特徴とする車載
    モノパルスレーダ装置。
JP8101615A 1996-04-23 1996-04-23 車載モノパルスレーダ装置 Pending JPH09288178A (ja)

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