JPWO2007015288A1 - Axis deviation amount estimation method and axis deviation amount estimation device - Google Patents

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高志 関口
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Abstract

レーダの軸ずれ量を精度よく推定する。走行する車両の前方の目標物を検出するレーダの軸ずれ量を推定する軸ずれ量推定装置において、距離と速度とに基づいて送信波のエコーから静止物のエコーを選択する静止物抽出部21と、前記レーダの覆域を複数の領域に分割する観測域分割部221と、静止物抽出部21によって選択された静止物のエコーの反射点であって、観測域分割部221によって分割された一部の領域に属する反射点の分布を直線近似して車両の走行軌道に平行な基準直線を求め、この基準直線に基づいて前記レーダの軸ずれ量を求める基準直線算出部222と、を備えた。Accurately estimate the radar axis deviation. In a misalignment estimation apparatus for estimating the misalignment of a radar that detects a target in front of a traveling vehicle, a stationary object extraction unit 21 that selects a stationary object echo from a transmission wave echo based on a distance and a speed. An observation area dividing unit 221 that divides the coverage area of the radar into a plurality of areas, and a reflection point of an echo of a stationary object selected by the stationary object extracting unit 21, which is divided by the observation area dividing unit 221. A reference straight line calculation unit 222 that obtains a reference straight line parallel to the traveling track of the vehicle by linearly approximating the distribution of reflection points belonging to a part of the area, and obtains the amount of axis deviation of the radar based on the reference straight line. It was.

Description

この発明は、レーダを用いて目標物を検出する装置に係るものであり、特にレーダの軸ずれ量を算出して目標物の検出精度を高める技術に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting a target using a radar, and particularly to a technique for increasing the detection accuracy of a target by calculating an axis deviation amount of the radar.
従来のレーダシステムは軍事・防衛、気象といった分野に多く適用されてきたが、これらの分野では量産コストや据え付けコストがあまり問題になることはなかった。しかし昨今では、レーダ装置を自動車に搭載し、自動車走行中に障害物を検出し、自動車運行上の安全性を高める試みが行われるようになってきている。自動車搭載用レーダでは、量産コストを低く抑えることが問題となるばかりではなく、低廉に生産したレーダを少ない工数で精度よく自動車に取り付けることも要求される。   Conventional radar systems have been widely applied in fields such as military / defense and weather, but mass production costs and installation costs were not a major problem in these fields. However, in recent years, an attempt has been made to increase the safety in driving a vehicle by mounting a radar device on the vehicle, detecting an obstacle while the vehicle is running. In radar mounted on automobiles, it is not only a problem to keep the mass production cost low, but it is also required to mount a low-priced radar with high accuracy with a small number of man-hours.
ここで特に問題になるのは、レーダ軸の調整作業の簡略化と高精度化である。自動車搭載用レーダではおよそ200メートル遠方の目標物の距離や速度を1m程度の分解能で検出することが要求されるが、仮にレーダ軸が本来の前方方向とわずか0.5度ずれただけでも、検出誤差は200メートル×tan0.5°=1.7メートルとなり、要求分解能を達成できないことになる。   Particularly problematic here is the simplification and high accuracy of the adjustment of the radar axis. In-car radars are required to detect the distance and speed of a target distant from about 200 meters with a resolution of about 1 meter, but even if the radar axis is only 0.5 degrees away from the original forward direction, The detection error is 200 meters × tan 0.5 ° = 1.7 meters, and the required resolution cannot be achieved.
さらに、工場出荷前においてレーダ装置を精度よく据え付けることができたとしても、自動車の使用を通じてレーダ装置の据え付けが狂う場合がある。例えば、悪路の走行による長期間の振動や軽微な事故による車体の変形等から生じるレーダ軸の誤差を防止することはほぼ不可能である。そこで、レーダ装置の使用中に軸ずれを自動的に検出し、補正する処理を組み込む必要が生じる。   Furthermore, even if the radar apparatus can be installed with high accuracy before shipment from the factory, the installation of the radar apparatus may be distorted through the use of the automobile. For example, it is almost impossible to prevent radar axis errors caused by long-term vibrations caused by running on rough roads or deformation of the vehicle body due to minor accidents. Therefore, it is necessary to incorporate a process for automatically detecting and correcting the axis deviation while using the radar apparatus.
従来、この種の軸ずれ量推定方法としては、レーダを搭載する車両が直線路を走行しているものと仮定し、レーダが検出するエコー中に路側に存在する看板やガードレールなどの静止物のエコーが多く分布するものとして、これら道路に平行に分布するエコーを直線近似し、この直線の方向に基づいてレーダ軸のずれを推定する方式が知られている(例えば特許文献1や非特許文献1)。   Conventionally, as this kind of axis deviation estimation method, it is assumed that the vehicle on which the radar is mounted is traveling on a straight road, and a stationary object such as a signboard or a guardrail existing on the road side in the echo detected by the radar is used. As a method in which many echoes are distributed, a method is known in which the echoes distributed in parallel to the road are linearly approximated, and the deviation of the radar axis is estimated based on the direction of the straight line (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Documents). 1).
特開平7−120555号公報JP-A-7-120555
上述の従来技術は、静止物エコーが単一直線上に数多く分布し、直線の近似精度が高い場合にはレーダの軸ずれ量を良好に推定できる。しかし現実の路上で観測される障害物にはさまざまな形状のものが存在するため、エコーの分布がこのような単一の直線のみでは近似できないことはよく知られている。このような状況で、静止物エコーの空間分布を単一直線で近似しようとしても、精度よくレーダの軸ずれ量を推定することは難しい。   The conventional technology described above can estimate the amount of radar axis deviation well when many stationary object echoes are distributed on a single line and the approximation accuracy of the line is high. However, since obstacles observed on an actual road have various shapes, it is well known that the echo distribution cannot be approximated by such a single straight line alone. Under such circumstances, it is difficult to accurately estimate the amount of radar axis deviation even if the spatial distribution of the stationary object echo is approximated by a single straight line.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、レーダ軸の軸ずれ量を精度良く推定することを可能にし、レーダの計測性能を向上させることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to make it possible to accurately estimate the amount of misalignment of the radar axis and to improve the measurement performance of the radar.
かかる課題を解決するために、この発明に係る軸ずれ量推定方法では、
走行する車両前方の目標物を検出するレーダの軸ずれ量を求める軸ずれ量推定方法であって、
前記レーダの送信波のエコーからこのレーダの覆域の所定の一部領域に反射点が属する静止物エコーを選択するエコー選択ステップと、
前記エコー選択ステップにおいて選択された静止物エコーの反射点の分布を直線近似して前記車両の走行軌道に平行な基準直線を算出する基準直線算出ステップと、
前記基準直線算出ステップにおいて算出された基準直線の方向に基づいてレーダの軸ずれ量を求める軸ずれ量推定ステップと、
を有することとしたものである。
In order to solve such a problem, the axial deviation estimation method according to the present invention,
An axis deviation amount estimation method for obtaining an axis deviation amount of a radar that detects a target in front of a traveling vehicle,
An echo selection step of selecting a stationary object echo to which a reflection point belongs to a predetermined partial region of the radar coverage from the echo of the radar transmission wave;
A reference straight line calculating step for calculating a reference straight line parallel to the traveling track of the vehicle by linearly approximating the distribution of reflection points of the stationary object echo selected in the echo selection step;
An axis deviation amount estimation step for obtaining an axis deviation amount of the radar based on the direction of the reference line calculated in the reference line calculation step;
It is supposed to have.
このように、この発明に係る軸ずれ量推定方法では、レーダの覆域全体に存在する静止物のエコーに対して直線近似を行うのではなく、覆域のうちの一部領域に存在する静止物のエコーに対してのみ直線近似を行うこととしたので、近似精度を劣化させる静止物エコーを棄却することで直線の近似精度が高まり、精度よくレーダの軸ずれ量を算出することが可能となる。   As described above, in the axial deviation amount estimation method according to the present invention, the linear approximation is not performed on the echo of the stationary object existing in the entire radar coverage, but the stationary motion existing in a partial area of the coverage. Since linear approximation is performed only for object echoes, it is possible to increase the accuracy of linear approximation by rejecting stationary object echoes that degrade the approximation accuracy, and to accurately calculate the amount of radar axis misalignment. Become.
この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1の観測領域の構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the observation area | region of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の軸ずれ量推定処理のフローチャート。The flowchart of the axial deviation | shift amount estimation process of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の動作原理を示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation principle of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of Embodiment 2 of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
4 エコー検出部、
5 位置検出部、
6 速度検出部、
7 軸ずれ量推定部、
8 位置補正部、
21 静止物抽出部、
22 直線近似部、
24 軌道曲率取得部、
25 基準直線記憶部、
26 軌道曲率記憶部、
221 観測域分割部、
222 基準直線算出部。
4 Echo detection unit,
5 position detector,
6 Speed detector
7 Axis deviation estimation part,
8 Position correction unit,
21 stationary object extraction unit,
22 Straight line approximation,
24 orbital curvature acquisition unit,
25 reference straight line storage unit,
26 orbital curvature storage unit,
221 Observation area division,
222 Reference straight line calculation unit.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1によるレーダ装置は、例えば自動車に搭載されているものとし、自動車の進行方向(車軸に垂直な方向)に向けてレーダ送信波を放射し、目標物(その多くは、走行上の障害物である)を検出するものとする。ここで、この発明の実施の形態1によるレーダ装置は、目標物の位置を検出する上での基準方位と自動車の正面方向とのずれ、すなわちレーダの軸ずれを補正する機能を有している。
Embodiment 1 FIG.
The radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is assumed to be mounted on, for example, an automobile, radiates a radar transmission wave in the traveling direction of the automobile (direction perpendicular to the axle), and targets (many of which are It is an obstacle in driving). Here, the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention has a function of correcting a deviation between the reference azimuth in detecting the position of the target and the front direction of the automobile, that is, a radar axis deviation. .
初めに、この発明の実施の形態1において利用するレーダの軸ずれ角を補正する方法の原理を大まかに述べるならば、次のようになる。すなわち道路には、ガードレールや歩道、中央分離帯など、自動車の走行軌道に対して平行な面を有する物体が多く見られる。そこで、自動車の走行軌道と平行をなす物体上の反射点、と推測されるレーダ波の反射点(エコーの反射点)を抽出して、これら反射点の分布に対して直線を近似する。   First, the principle of the method of correcting the axis deviation angle of the radar used in the first embodiment of the present invention will be roughly described as follows. That is, many objects having a plane parallel to the traveling track of the automobile, such as guardrails, sidewalks, and median strips, are seen on the road. Therefore, the reflection points on the object parallel to the traveling track of the automobile and the reflection points of the radar wave (echo reflection points) estimated to be extracted are extracted, and a straight line is approximated to the distribution of these reflection points.
こうして得られた直線が自動車の走行軌道に平行であると仮定して、自動車の走行軌道とレーダ自身の基準方向との差違を求めるのである。こうすることで、レーダの基準方向(レーダ軸の方向)にずれ(未知量)が生じていても、ずれの量を適切に算出する。軸ずれ量を考慮して反射体の位置や方位を算出することで、反射体の位置・方位・速度等の精度が向上するということになる。   Assuming that the straight line thus obtained is parallel to the traveling track of the vehicle, the difference between the traveling track of the vehicle and the reference direction of the radar itself is obtained. In this way, even if a deviation (unknown amount) occurs in the reference direction of the radar (the direction of the radar axis), the amount of deviation is calculated appropriately. By calculating the position and orientation of the reflector in consideration of the amount of axis deviation, the accuracy of the position, orientation, speed, etc. of the reflector is improved.
図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を表すブロック図である。図に示すように、このレーダ装置は、アンテナ1から自動車の走行方向に向けてレーダ波を放射するとともに、目標物や障害物などレーダ波反射体によって反射されたレーダ波を受信する。送受信部2は、アンテナ1が外部に放射するレーダ波の元となる送信信号11を供給する。それとともに送受信部2は、アンテナ1がレーダ波反射体によって反射されたレーダ波を受信すると、それにともなってアンテナ1が出力するRF(Radio Frequency)帯域の受信信号12を中間周波数の内部信号との差信号を用いてビデオ帯域の受信信号にダウンコンバートする。ダウンコンバートは、受信信号12と送受信部2お内部信号である基準信号の周波数差を出力することにより実現される。以後、ビデオ帯域の受信信号を差信号と呼ぶこととする。この結果として、送受信部2は、差信号13を出力する。この差信号13は、信号処理部3に入力されて対象物の位置の検出に供される。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, this radar apparatus radiates a radar wave from the antenna 1 in the traveling direction of the automobile and receives a radar wave reflected by a radar wave reflector such as a target or an obstacle. The transmission / reception unit 2 supplies a transmission signal 11 that is a source of radar waves radiated from the antenna 1 to the outside. At the same time, when the antenna 1 receives the radar wave reflected by the radar wave reflector, the transmitting / receiving unit 2 converts the received signal 12 in the RF (Radio Frequency) band output from the antenna 1 with the internal signal of the intermediate frequency. The difference signal is used to down-convert the received signal in the video band. Down-conversion is realized by outputting the frequency difference between the received signal 12 and the reference signal which is the internal signal of the transmission / reception unit 2. Hereinafter, the received signal in the video band is referred to as a difference signal. As a result, the transmission / reception unit 2 outputs a difference signal 13. The difference signal 13 is input to the signal processing unit 3 and used for detecting the position of the object.
エコー検出部4は、差信号13を用いて反射波の検出を行い、検出した反射エコーの差信号の周波数14を出力する。このような反射エコーの一般的な検出方法としては、受信機雑音やクラッタなどの不要波成分よりも電力の大きい場合に、反射波があると見なす方法が通常用いられる。そのためには、受信機雑音あるいはクラッタの電力にある一定のマージンを付加し、それを超える電力を持つ信号成分を反射エコーと見なして、これを検出すればよい。   The echo detector 4 detects a reflected wave using the difference signal 13 and outputs a frequency 14 of the detected difference signal of the reflected echo. As a general detection method of such a reflected echo, a method of assuming that there is a reflected wave when power is larger than unnecessary wave components such as receiver noise and clutter is usually used. For this purpose, a certain margin is added to the receiver noise or the power of the clutter, and a signal component having a power exceeding the margin is regarded as a reflected echo and detected.
位置検出部5は、エコー検出部4が出力した差信号の周波数14を用いて所定の周期毎に反射点(エコー)の位置15を求める。そのためには、まずこの反射点とレーダ装置との相対距離、さらには反射点の方向(角度)を求め、求められた相対距離と方向とから反射物の位置が定められる。   The position detector 5 obtains the position 15 of the reflection point (echo) for each predetermined period using the frequency 14 of the difference signal output from the echo detector 4. For this purpose, first, the relative distance between the reflection point and the radar apparatus and the direction (angle) of the reflection point are obtained, and the position of the reflector is determined from the obtained relative distance and direction.
距離を計測する方法としては、送信波をパルス変調し、送受信の時間差により距離計測を行うパルスレーダ方式や、周波数変調した連続波を送信するとともに、送信信号と受信信号を混合することにより得られる差信号の周波数から距離を得るFMCW(Frequency Modulation Continuous Wave)方式あるいは多周波CW方式などが知られている。また、方向を求める方法としては、ペンシルビームを持つ空中線を機械的に駆動して観測する方式や、複数の素子アンテナを配置し、送信または受信時に各素子にて位相制御を行うことにより電子的にビーム走査を行う方式などが知られている。これら公知の方法を用いれば、当業者ならば容易に位置検出部5を構成することができる。   The distance measurement method can be obtained by pulse-modulating the transmission wave and measuring the distance based on the transmission / reception time difference, or by transmitting a frequency-modulated continuous wave and mixing the transmission signal and the reception signal. An FMCW (Frequency Modulation Continuous Wave) method or a multi-frequency CW method that obtains a distance from the frequency of a difference signal is known. In addition, as a method of obtaining the direction, there is a method of mechanically driving and observing an antenna having a pencil beam, or by arranging a plurality of element antennas and performing phase control at each element during transmission or reception. A method of performing beam scanning is also known. If these known methods are used, those skilled in the art can easily configure the position detector 5.
以下の説明において、位置検出部5は、反射点の位置15を、x座標とy座標とからなるデカルト座標系で表現して出力するものとする。ここで、y座標の座標軸であるy軸は、レーダ軸方向前方を正の方向とし、その反対方向を負の方向として設定する。また、x座標の座標軸であるx軸とy軸とは直交しているものとし、x軸は、レーダ軸方向前方に向かって右方向を正の方向、左方向に負の方向として設定する。   In the following description, it is assumed that the position detection unit 5 expresses and outputs the position 15 of the reflection point in a Cartesian coordinate system composed of an x coordinate and a y coordinate. Here, the y-axis which is the coordinate axis of the y-coordinate is set so that the forward direction of the radar axis direction is a positive direction and the opposite direction is a negative direction. In addition, the x-axis and the y-axis, which are coordinate axes of the x-coordinate, are assumed to be orthogonal, and the x-axis is set with the right direction toward the front in the radar axis direction as the positive direction and the left direction as the negative direction.
一方、速度検出部6は、差信号の周波数14を用いて反射点の相対速度を算出する。反射点の相対速度は受信波周波数のドップラー変調を用いて計算されることは広く知られている。位置検出部5でFMCW方式や多周波CW方式を用いる場合には、距離と速度とを同時に算出することができるので、位置検出部5と速度検出部6とを同一の部位や素子で構成するようにしてもよい。   On the other hand, the speed detection unit 6 calculates the relative speed of the reflection point using the frequency 14 of the difference signal. It is well known that the relative velocity of the reflection point is calculated using Doppler modulation of the received wave frequency. When the position detecting unit 5 uses the FMCW method or the multi-frequency CW method, the distance and the speed can be calculated at the same time, so that the position detecting unit 5 and the speed detecting unit 6 are configured by the same part or element. You may do it.
軸ずれ量推定部7は、エコー検出部4によって検出された反射点のうち、自動車の走行軌道と平行をなす直線上に分布していると推測される反射点を抽出し、抽出された反射点の分布に基づいて軸ずれ量を算出する。図2は、軸ずれ量推定部7の詳細な構成を示すブロック図である。図において、軸ずれ量推定部7は、外部から反射点の位置15及び反射点の相対速度16を取得すると、静止物抽出部21にこの反射点の位置15及び反射点の相対速度16を入力する。   The axis deviation amount estimation unit 7 extracts reflection points estimated to be distributed on a straight line parallel to the traveling track of the automobile from the reflection points detected by the echo detection unit 4 and extracts the extracted reflections. An axis deviation amount is calculated based on the distribution of points. FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the axis deviation amount estimation unit 7. In the figure, when the axial deviation amount estimation unit 7 obtains the reflection point position 15 and the reflection point relative velocity 16 from the outside, the reflection point position 15 and the reflection point relative velocity 16 are input to the stationary object extraction unit 21. To do.
静止物抽出部21は、反射点の位置15あるいは相対速度16に基づいて、静止物上の反射点のエコー(以下、静止物エコーという)を選択し、静止物エコー31として出力する。なお、静止物エコー31の内容としては、少なくとも静止物上の反射点の位置(デカルト座標、あるいはデカルト座標を極座標系などに変換した座標であって、デカルト座標と等価なものなど)が含まれる。静止物抽出部21が入力された反射点が静止物上の反射点であるかどうかを判別する方法としては、例えば、次の方法1〜方法3として示すようないくつかの方法が考えられる。   The stationary object extraction unit 21 selects an echo at a reflection point on the stationary object (hereinafter referred to as a stationary object echo) based on the position 15 or the relative velocity 16 of the reflection point, and outputs it as a stationary object echo 31. The contents of the stationary object echo 31 include at least the position of a reflection point on the stationary object (Cartesian coordinates or coordinates obtained by converting Cartesian coordinates to a polar coordinate system, etc., and equivalent to Cartesian coordinates). . As a method for determining whether or not the reflection point to which the stationary object extraction unit 21 is input is a reflection point on the stationary object, for example, there are several methods as shown in the following method 1 to method 3.
(方法1)反射点の相対速度に基づいて、その反射点が静止物上の反射点か否かを弁別する方法である。反射点の相対速度を用いる方法としては、まず外部から車両の速度データを取得して反射点の相対速度と照合し、反射点が静止物上の反射点か否かを識別する方法(方法1−1)が考えられよう。より具体的には、例えば自車に取り付けられた車速センサにより車速データを得て、その車速とほぼ同じ大きさで、かつ近づく方向のドップラー速度をもつ反射物を静止物と見なす方法である。   (Method 1) A method for discriminating whether or not the reflection point is a reflection point on a stationary object based on the relative speed of the reflection point. As a method of using the relative speed of the reflection point, first, vehicle speed data is acquired from the outside and collated with the relative speed of the reflection point to identify whether the reflection point is a reflection point on a stationary object (Method 1). -1) may be considered. More specifically, for example, vehicle speed data is obtained by a vehicle speed sensor attached to the host vehicle, and a reflector having a Doppler speed that is approximately the same size as the vehicle speed and that approaches is regarded as a stationary object.
また同じく反射点の相対速度を用いる方法としては、車両速度などの情報や信号を外部から取り込まずに、反射点の相対速度のみから反射点が静止物上の反射点か否かを弁別する方法(方法1−2)もある。この方法は、レーダ観測領域内に静止物エコーが多数存在し、かつ相対速度は複数の静止物エコーについてほぼ同一となる、という事実に基づくものである。すなわち、複数の反射点を相対速度について分類し、相対速度の分布が集中している反射点を静止物エコーとみなす方法である。   Similarly, as a method of using the relative speed of the reflection point, a method of discriminating whether or not the reflection point is a reflection point on a stationary object from only the relative speed of the reflection point without taking in information or signals such as vehicle speed from the outside. There is also (Method 1-2). This method is based on the fact that there are many stationary object echoes in the radar observation area and the relative velocities are substantially the same for a plurality of stationary object echoes. That is, this is a method in which a plurality of reflection points are classified with respect to relative velocities, and reflection points where the distribution of relative velocities is concentrated are regarded as stationary object echoes.
(方法2)車線から外れた位置に存在する物体(反射点)を静止物と見なす方法である。反射点が車線から外れているかどうかを判断するには、x座標について所定の基準(基準x座標)を定めておき、各反射点のx座標と基準x座標との差が一定以上となった場合に、この反射点が車線から外れたものとみなすこととすればよい。   (Method 2) This is a method in which an object (reflection point) existing at a position off the lane is regarded as a stationary object. In order to determine whether or not the reflection point is out of the lane, a predetermined reference (reference x coordinate) is set for the x coordinate, and the difference between the x coordinate of each reflection point and the reference x coordinate becomes a certain level or more. In this case, the reflection point may be regarded as deviating from the lane.
この場合、基準x座標は、これまで得られた反射点のx座標を統計的に処理して算出する。例えば、直前に入力された複数の反射点のx座標の平均を求めて、この平均値を基準x座標とする。さらには、この発明の実施の形態1のレーダ装置が最終的に求めるレーダ軸ずれ量に基づいて基準x座標を定めることができることはいうまでもないであろう。   In this case, the reference x coordinate is calculated by statistically processing the x coordinate of the reflection point obtained so far. For example, an average of x coordinates of a plurality of reflection points input immediately before is obtained, and this average value is set as a reference x coordinate. Furthermore, it goes without saying that the reference x coordinate can be determined based on the radar axis deviation finally obtained by the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention.
なお、この方法2によれば、反射点のx座標のみでその反射点が静止物上の点かどうかを判断することができるので、軸ずれ量推定部7に対して反射点の速度16を入力する必要がなくなる。したがってレーダの軸ずれ量を求める、あるいは軸ずれ量を補正して反射点の位置の算出精度を向上する、という目的だけを達成すれば十分ということならば、速度検出部6をレーダ装置の構成要素から省略してもよい。   According to this method 2, since it is possible to determine whether or not the reflection point is a point on a stationary object only by the x coordinate of the reflection point, the reflection point speed 16 is set to the axis deviation amount estimation unit 7. No need to enter. Therefore, if it is sufficient to obtain only the purpose of obtaining the radar axis deviation amount or correcting the axis deviation amount to improve the reflection point position calculation accuracy, the speed detection unit 6 is configured as a radar device. It may be omitted from the element.
方法1−1では、外部の速度センサからの信号や情報を取得する必要があるので、速度データを伝達できるようにレーダ装置と移動プラットフォーム(車両等)の速度センサとの間を結線する必要がある。しかしながら、各反射点が静止物エコーであるか否かを反射点ごとに独立に識別することが出来るという特徴がある。   In the method 1-1, since it is necessary to acquire a signal and information from an external speed sensor, it is necessary to connect between the radar apparatus and the speed sensor of the moving platform (vehicle or the like) so that the speed data can be transmitted. is there. However, there is a feature that whether each reflection point is a stationary object echo can be identified independently for each reflection point.
これに対して、方法1−2と方法2はいずれも外部速度センサからの情報が不要であり、方法2に至っては反射点の速度の算出すら必要ないという特徴を有している。しかし、複数の反射点の位置情報に同時にアクセスできるような構成とする必要がある。すなわち、複数の反射点の位置情報を図示せぬ記憶装置に記憶しておく必要がある。   On the other hand, both the method 1-2 and the method 2 do not require information from the external speed sensor, and the method 2 has a feature that it is not necessary to calculate the speed of the reflection point. However, it is necessary to have a configuration in which the position information of a plurality of reflection points can be accessed simultaneously. That is, it is necessary to store position information of a plurality of reflection points in a storage device (not shown).
なお、これらの各方法は原理的に互いに矛盾するものではないので、組み合わせて使用することは何ら問題がない。例えば方法2のように、x座標に基づいて静止物エコーを絞り込んでおき、さらに方法1−1や方法1−2の方法を用いて静止物エコーを再度絞り込むようにしてもよい。   In addition, since these methods do not contradict each other in principle, there is no problem in using them in combination. For example, as in method 2, the stationary object echo may be narrowed down based on the x coordinate, and the stationary object echo may be narrowed down again using the method 1-1 or method 1-2.
このようにして算出された静止物エコー31に基づいて、直線近似部22は静止物エコーの分布を近似する直線を求める。そして近似した直線の傾きと切片とを直線32として出力する。静止物エコーの分布を近似する直線を式(1)のように表現するならば、傾きはp、切片(x切片:直線とx軸の交点のx座標)はqとして与えられる。
Based on the stationary object echo 31 thus calculated, the straight line approximation unit 22 obtains a straight line that approximates the distribution of the stationary object echo. Then, the approximate straight line slope and intercept are output as a straight line 32. If a straight line approximating the distribution of stationary object echoes is expressed as in equation (1), the slope is given as p, and the intercept (x intercept: the x coordinate of the intersection of the straight line and the x axis) is given as q.
以下、直線近似部22が静止物エコーの分布に対して直線を近似する方法を詳しく説明する。図3は、直線近似部22の詳細なブロック図である。図の静止物エコー31は、観測域分割部221に入力される。観測域分割部221では、所定の境界線に基づいて分割された観測域が予め設定されており、その中から直線近似に供される静止物エコーが属する観測域が決められている。   Hereinafter, a method in which the straight line approximation unit 22 approximates a straight line with respect to the distribution of the stationary object echo will be described in detail. FIG. 3 is a detailed block diagram of the straight line approximation unit 22. The stationary object echo 31 in the figure is input to the observation area dividing unit 221. In the observation area dividing unit 221, an observation area divided based on a predetermined boundary line is set in advance, and an observation area to which a stationary object echo used for linear approximation belongs is determined.
図4はこのような観測域(レーダ装置の覆域)の様子を示す図である。この図は、自動車41の走行軌道に平行となるように境界線が設定されており、進行方向に向かって境界線の左側を領域A、また境界線の右側を領域Bとした例である。図の×(バツ印、又はアルファベットのX)は静止物エコーの位置を示している。領域Aの静止物エコーはガードレール42にほぼ沿って分布している。また領域Bの静止物エコーは中央分離帯43にほぼ沿って分布している。   FIG. 4 is a diagram showing the state of such an observation area (covering area of the radar device). This figure is an example in which the boundary line is set so as to be parallel to the traveling track of the automobile 41, and the area A on the left side of the boundary line and the area B on the right side of the boundary line in the traveling direction. The x (cross mark or alphabet X) in the figure indicates the position of the stationary object echo. The stationary object echoes in the region A are distributed almost along the guardrail 42. Further, the stationary object echoes in the region B are distributed substantially along the central separation band 43.
また、ここで用いる「境界線が自動車41の走行軌道に平行である」という表現は、走行軌道と境界線とのなす角が”ほぼ0°であること”を意味しており、走行軌道と境界線が交わらないことを要求するものではない。すなわち、走行軌道と境界線が同一直線上に存在していてもよいし、交点を有していてもよい。   In addition, the expression “the boundary line is parallel to the traveling track of the automobile 41” used here means that the angle formed by the traveling track and the boundary line is “approximately 0 °”. It does not require that boundaries do not intersect. That is, the traveling track and the boundary line may exist on the same straight line or may have an intersection.
観測域分割部221は、領域Aと領域Bのうちのいずれか一方の観測域の静止物エコーだけを選択して、観測域内静止物エコー32(以後、単に静止物エコー32という)として出力するとともに、選択されなかった他方の観測域の静止物エコーを棄却する。例えば領域Aの静止物エコーだけを選択して、静止物エコー32として出力し、領域Bの静止物エコーを棄却する。あるいは領域Bの静止物エコーを選択して静止物エコー32として出力し、領域Aの静止物エコーを棄却するようにしてもよいことはいうまでもない。   The observation area dividing unit 221 selects only a stationary object echo in one of the observation areas of the area A and the area B and outputs it as an in-observation area stationary object echo 32 (hereinafter simply referred to as a stationary object echo 32). At the same time, the stationary object echo in the other observation area not selected is rejected. For example, only the stationary object echo in the region A is selected and output as the stationary object echo 32, and the stationary object echo in the region B is rejected. Alternatively, it goes without saying that the stationary object echo in the region B may be selected and output as the stationary object echo 32 and the stationary object echo in the region A may be rejected.
なお、静止物エコー32のデータには、静止物エコー31と同様に反射点の位置の座標(デカルト座標、あるいはデカルト座標を極座標系などに変換した座標であって、デカルト座標と等価なものなど)が含まれる。   Note that the data of the stationary object echo 32 includes the coordinates of the position of the reflection point (Cartesian coordinates, or coordinates obtained by converting Cartesian coordinates to a polar coordinate system, etc. equivalent to the Cartesian coordinates, etc. ) Is included.
このようにすることで、領域Aと領域Bのいずれか一方の領域だけに属する静止物エコーの分布を近似する直線を求めることが可能となる。一般に道路や車両軌道では、車両軌道を挟むようにして両側に静止物が分布する。このような状況で静止物エコーの抽出を行うと、静止物エコーが進行方向に向かって左右に散乱することになる。すなわち、ガードレール42上の静止物エコーと中央分離帯43上の静止物エコーの双方を同時に近似するような直線を求めざるを得ないこととなる。   In this way, it is possible to obtain a straight line that approximates the distribution of stationary object echoes belonging to only one of the regions A and B. In general, on roads and vehicle tracks, stationary objects are distributed on both sides of the vehicle track. If a stationary object echo is extracted in such a situation, the stationary object echo is scattered left and right in the traveling direction. That is, a straight line that simultaneously approximates both the stationary object echo on the guardrail 42 and the stationary object echo on the central separation band 43 must be obtained.
その結果、近似直線として求めた直線は車両の軌道と大きくずれることとなって、レーダの軸ずれ量を求める基準として利用することができなくなる。この問題に対して、観測域分割部221を用いて予め領域分割し、所定の領域に属する静止物エコーのみを採用して直線近似を行えば、直線近似の精度は大幅に向上することとなる。   As a result, the straight line obtained as the approximate straight line is greatly deviated from the track of the vehicle and cannot be used as a reference for obtaining the amount of radar axis deviation. To solve this problem, if the observation area dividing unit 221 is used to divide the area in advance, and linear approximation is performed by using only the stationary object echo belonging to the predetermined area, the accuracy of the linear approximation is greatly improved. .
なお、静止物エコーが領域Aと領域Bのいずれに属するかを判断するには、静止物エコーのx座標と境界線のx座標とを比較すれば足りる。また、境界線は自動車41の走行軌道(進行方向)に平行に設定されることが望ましい。しかしながら、図4の例のような場合は、ガードレール42の静止物エコーと中央分離帯43上の静止物エコーのいずれかを棄却できれば十分である。したがって境界線は自動車の進行方向とほぼ0°をなす直線であればよいのである。また、通常は移動プラットフォーム(車両)にレーダ装置を取り付ける際にある程度の方向調整を行っているはずであり、軸ずれを補正する前の境界線の方向精度であっても十分に機能する。したがって境界線の設定にそれほど厳密な精度は要求されない。   In order to determine whether the stationary object echo belongs to the region A or the region B, it is sufficient to compare the x coordinate of the stationary object echo with the x coordinate of the boundary line. In addition, it is desirable that the boundary line be set in parallel to the traveling track (traveling direction) of the automobile 41. However, in the case of the example of FIG. 4, it is sufficient to reject either the stationary object echo on the guardrail 42 or the stationary object echo on the central separation band 43. Therefore, the boundary line may be a straight line that forms substantially 0 ° with the traveling direction of the automobile. In addition, normally, a certain degree of direction adjustment should be performed when the radar device is attached to the moving platform (vehicle), and even the direction accuracy of the boundary line before correcting the axis deviation functions sufficiently. Therefore, a very precise accuracy is not required for setting the boundary line.
また、観測域を進行方向左右に分割する他に、静止物エコーのx座標xj(i=1,…,N、Nは自然数)の平均値xaveを算出し、この平均値xaveを境界線のx座標としてもよい。また境界線のx座標xaveと静止物エコーのx座標xjとの差の絶対値|xj−xave|を算出しておき、この絶対値が予め設定した値より小さくなる静止物のみを抽出するというようにして、静止物エコーを選択してもよい。この場合は、差の絶対値と比較する設定値及び境界線のx座標によって観測域を分割していることになる。In addition to dividing the observed area in the traveling direction lateral, x-coordinate x j stationary object echo (i = 1, ..., N , N is a natural number) calculates an average value x ave of the average value x ave The x coordinate of the boundary line may be used. Also, the absolute value | x j −x ave | of the difference between the x-coordinate x ave of the boundary line and the x-coordinate x j of the stationary object echo is calculated, and only the stationary object whose absolute value is smaller than a preset value. The stationary object echo may be selected. In this case, the observation area is divided by the set value to be compared with the absolute value of the difference and the x coordinate of the boundary line.
なお、路側の他、走行方向の正面の道路上部にも、交通標識などの反射物が存在する可能性がある。路側のみのデータを抽出するために、静止物のx座標を限定して抽出することを行ってもよい。一方、例えばトンネル内では道路上方にも車両軌道と平行に位置する壁面が存在するので、上方壁面上の静止物エコーを選択するように観測域を分割してもよい。   In addition to the roadside, there is a possibility that a reflective object such as a traffic sign may be present on the upper part of the road in front of the traveling direction. In order to extract only the roadside data, the x coordinate of the stationary object may be limited and extracted. On the other hand, for example, since a wall surface located parallel to the vehicle track exists above the road in the tunnel, the observation area may be divided so as to select a stationary object echo on the upper wall surface.
次に、静止物エコー32は図3の基準直線算出部222に入力され、基準直線算出部222において、静止物エコー32の分布を近似する直線を求める。図5は基準直線算出部222の処理のフローチャートである。基準直線算出部222は所定の周期毎、より詳しくはエコー検出部4が差信号の周波数14を出力するタイミング又は位置検出部5が反射点エコーを出力するタイミングに同期するように、このフローチャートに示された処理を実行し、それぞれのタイミングに合わせて個々に軸ずれ量を算出することになる。   Next, the stationary object echo 32 is input to the reference line calculation unit 222 in FIG. 3, and the reference line calculation unit 222 obtains a straight line that approximates the distribution of the stationary object echo 32. FIG. 5 is a flowchart of the process of the reference straight line calculation unit 222. The reference straight line calculation unit 222 follows this flowchart so as to be synchronized with a predetermined cycle, more specifically, the timing at which the echo detection unit 4 outputs the frequency 14 of the difference signal or the timing at which the position detection unit 5 outputs the reflection point echo. The indicated processing is executed, and the amount of axis deviation is calculated individually in accordance with each timing.
図5のステップST101において、まず繰返し数を0に設定する。この繰返し数は直線の近似処理回数を計測するためのカウンタである。その後基準直線算出部222は、直線を近似する(ステップST102)。静止物エコー32がN個(Nは自然数)存在するとし、このN個の静止物エコーのうちのi番目の静止物エコーの位置を(xi、yi)(i=1,…,N)とする。これに対し、近似後の直線は式(1)で与えられる。ここで、その傾きpとx切片qは、最小二乗法により、式(2)及び式(3)によって算出される。
In step ST101 in FIG. 5, first, the number of repetitions is set to zero. This number of repetitions is a counter for measuring the number of straight line approximation processes. Thereafter, the reference straight line calculation unit 222 approximates a straight line (step ST102). Assume that there are N stationary object echoes 32 (N is a natural number), and the position of the i-th stationary object echo among the N stationary object echoes is (x i , y i ) (i = 1,..., N ). On the other hand, the approximated straight line is given by equation (1). Here, the slope p and the x-intercept q are calculated by the equations (2) and (3) by the least square method.
傾きpとx切片qとを求めた後、基準直線算出部222は近似直線として求めた直線の近似精度を評価し、近似の精度が予め定められたものよりも劣る場合には、静止物エコーのうちのいくつかを棄却して、再度近似直線を求める処理に移行する。具体的にいえば、まず静止物エコーと近似直線との距離を算出する(ステップST103)。静止物エコー(xi,yi)と直線x=py+qとの距離diは式(4)にて算出される。
After obtaining the slope p and the x-intercept q, the reference straight line calculation unit 222 evaluates the approximate accuracy of the straight line obtained as an approximate straight line, and if the approximate accuracy is inferior to a predetermined one, the stationary object echo Some of them are rejected, and the process shifts again to obtaining an approximate straight line. Specifically, first, the distance between the stationary object echo and the approximate line is calculated (step ST103). The distance d i between the stationary object echo (x i , y i ) and the straight line x = py + q is calculated by equation (4).
次に、式(4)を通じて算出されたdiが所定値以上となる静止物エコーを静止物エコー32の集合の中から棄却する(ステップST104)。こうすることで、直線近似の精度を劣化させる要因となっている静止物エコーを近似対象となる静止物エコーから効率的に除去することが可能となる。Next, the stationary object echo in which d i calculated through the equation (4) is a predetermined value or more is rejected from the set of stationary object echoes 32 (step ST104). By doing so, it is possible to efficiently remove the stationary object echo that is a factor that degrades the accuracy of the linear approximation from the stationary object echo to be approximated.
図6は、ステップST104によって直線の近似精度、ひいては軸ずれ量推定精度が向上することを説明する図である。図において、自動車41の左前方に静止物エコーの集合51が直線52に沿うように存在している。また静止物エコーの集合53が直線52とは異なる直線54に沿うように存在している。ここでステップST102によって静止物エコーの集合51と53とを同一の直線で近似しようとすると、例えば直線55のような近似直線が得られることになる。   FIG. 6 is a diagram for explaining that the approximation accuracy of the straight line, and thus the accuracy of estimating the amount of axis deviation is improved by step ST104. In the figure, a set 51 of stationary object echoes exists along the straight line 52 on the left front side of the automobile 41. A set 53 of stationary object echoes exists along a straight line 54 different from the straight line 52. If the stationary object echo sets 51 and 53 are approximated by the same straight line in step ST102, an approximate straight line such as a straight line 55 is obtained.
そこで、ステップST103によって、直線55と静止物エコーの集合51と53に属する各静止物エコーとの距離を算出し、ステップST104によって静止物エコーの集合53に属する静止物エコーを棄却すると、静止物エコーの集合51が沿っている本来の直線52に近い直線に近似されるものと期待できる。   Therefore, the distance between the straight line 55 and each stationary object echo belonging to the stationary object echo sets 51 and 53 is calculated in step ST103, and the stationary object echo belonging to the stationary object echo set 53 is rejected in step ST104. It can be expected that the echo set 51 is approximated to a straight line that is close to the original straight line 52 along which it is located.
この結果、直線55に基づいて軸ずれ量を求めようとすると、角度56のようになるところ、直線52を軸ずれ量算出のための基準直線とし、この基準直線に基づいて軸ずれ量を求めることができるので、角度57が得られることとなって、軸ずれ量の推定精度が向上することが分かる。   As a result, when the axis deviation amount is obtained based on the straight line 55, the angle 56 is obtained, and the straight line 52 is used as a reference straight line for calculating the axis deviation amount, and the axis deviation amount is obtained based on the reference straight line. Therefore, the angle 57 is obtained, and it can be seen that the estimation accuracy of the axis deviation amount is improved.
ここで、棄却された静止物エコーの数が0の場合、あるいは静止物エコー32の集合中に残存している静止物エコーの数が所定数を下回った場合(ステップST105:Yえs)は、推定軸ずれ量を欠損値とする(ステップST106)。逆に、ステップST104において、いずれかの静止物エコーが棄却されるとともに、依然として静止物エコー32の集合中に残存している静止物エコーの数が所定数以上の場合(ステップST105:No)は、残存している静止物エコーの分布を近似する直線を再度求める(ステップST107)。ここで行われる演算はステップST103と同じである。   Here, when the number of rejected stationary object echoes is 0, or when the number of stationary object echoes remaining in the set of stationary object echoes 32 is less than a predetermined number (step ST105: Yes). The estimated axis deviation amount is set as a missing value (step ST106). Conversely, if any stationary object echo is rejected in step ST104 and the number of stationary object echoes still remaining in the set of stationary object echoes 32 is greater than or equal to a predetermined number (step ST105: No). Then, a straight line that approximates the distribution of the remaining stationary object echo is obtained again (step ST107). The calculation performed here is the same as in step ST103.
その後、繰返し数に1加えて(ステップST108)、静止物エコーと直線との距離を式(4)にて算出する(ステップST110)。距離を算出後、さらに基準直線算出部222は、算出した距離の平均を算出し、この平均値が所定値を超えているかどうか検定する(ステップST110)。このような検定によって、直線の近似精度が十分なレベルに達したかどうかを評価することができるのである。   Thereafter, 1 is added to the number of repetitions (step ST108), and the distance between the stationary object echo and the straight line is calculated by equation (4) (step ST110). After calculating the distance, the reference straight line calculation unit 222 further calculates the average of the calculated distance, and tests whether the average value exceeds a predetermined value (step ST110). By such a test, it is possible to evaluate whether or not the approximation accuracy of the straight line has reached a sufficient level.
ここで、平均値が所定値を超えてしまった場合(ステップST110:Yes)は、まだ近似精度が十分でないと判断されるので、再び近似処理を行う。ただし繰返し数が所定値を超えている場合は、これ以上の近似処理を行わず、この静止物エコー32に対する推定軸ずれ量を欠損値とする(ステップST106)。レーダ装置が自動車に搭載されている場合などでは、軸ずれ量推定の演算にあまり長い時間をかけてしまうと応答性能が劣化してしまう。そうするとレーダ装置が衝突回避・防止システムなどに適用されている場合に、走行中の安全に重大な支障を来す場合もありうる。そこで、直線近似処理の回数が所定の回数以上とならないように制御することで、応答性能を劣化させないようにする。   Here, when the average value exceeds the predetermined value (step ST110: Yes), it is determined that the approximation accuracy is not yet sufficient, so the approximation process is performed again. However, if the number of repetitions exceeds a predetermined value, no further approximation processing is performed, and the estimated axis deviation with respect to the stationary object echo 32 is set as a missing value (step ST106). In the case where the radar device is mounted on an automobile, the response performance deteriorates if it takes too much time to calculate the amount of axis deviation estimation. Then, when the radar apparatus is applied to a collision avoidance / prevention system or the like, there may be a serious problem in safety during traveling. Therefore, response performance is not deteriorated by controlling so that the number of times of the linear approximation process does not exceed a predetermined number.
一方、繰返し数が所定回数を超えていない場合は、再び直線近似処理を行う。そのためにまずステップST109で算出した静止物エコーと直線との距離に基づいて静止物エコーの棄却処理を行う(ステップST104)。以後、ステップST105〜ステップST111の直線近似処理を順次繰り返す。   On the other hand, if the number of repetitions does not exceed the predetermined number, the linear approximation process is performed again. For this purpose, first, a stationary object echo rejection process is performed based on the distance between the stationary object echo and the straight line calculated in step ST109 (step ST104). Thereafter, the straight line approximation process in steps ST105 to ST111 is sequentially repeated.
このように、この発明の実施の形態1のレーダ装置は、静止物エコーの分布を近似する直線を求めるだけでなく、求めた直線が各静止物エコーの分布に沿うものかどうかを評価する。すなわち、近似直線に対する静止物エコーの分布の一致度、収束度を評価する。そして、静止物エコーの分布を十分に近似していないと判断される場合に、近似精度劣化の要因になっている静止物エコーを棄却した上で、再度静止物エコーの分布を近似する直線を求める。この結果として、単純な直線近似による軸ずれ量推定に比べて精度が大幅に向上することとなる。   As described above, the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention not only obtains a straight line approximating the distribution of stationary object echoes, but also evaluates whether the obtained straight line conforms to the distribution of each stationary object echo. That is, the degree of coincidence and convergence of the stationary object echo distribution with respect to the approximate straight line are evaluated. When it is determined that the distribution of stationary object echoes is not sufficiently approximated, after rejecting stationary object echoes that cause approximate accuracy degradation, a straight line that approximates the distribution of stationary object echoes again is used. Ask. As a result, the accuracy is greatly improved as compared with the estimation of the amount of axis deviation by simple linear approximation.
一方、ステップST110において、平均値が所定値を超えない場合(ステップST110:No)は、すでに直線の近似精度が十分に高いと判断されるので、求めた近似直線を軸ずれ量17として出力し(ステップST111)、処理を終了する。   On the other hand, if the average value does not exceed the predetermined value in step ST110 (step ST110: No), it is determined that the approximation accuracy of the straight line is already sufficiently high, and thus the obtained approximate straight line is output as the axis deviation amount 17. (Step ST111), the process ends.
なお、軸ずれ量17を出力するにあたって、基準直線算出部222は求めた基準直線の傾きとx切片とをそのまま軸ずれ量17として出力してもよいし、システムの要求に合わせた表現形式の軸ずれ量17に変換するようにしても構わない。例えば軸ずれ量として角度表現(ラジアン値など)が適しているのであれば、式(5)によって直線32とレーダ軸のなす角度αをレーダ軸の軸ずれ量17として算出する。
When outputting the axis deviation amount 17, the reference straight line calculation unit 222 may output the obtained inclination and x-intercept of the reference line as the axis deviation amount 17 as it is, or in an expression format adapted to the requirements of the system. You may make it convert into the amount 17 of axis deviations. For example, if an angle expression (radian value or the like) is appropriate as the amount of axis deviation, the angle α formed by the straight line 32 and the radar axis is calculated as the axis deviation amount 17 of the radar axis by Expression (5).
最後に、位置補正部8は位置検出部5が出力した反射点の位置15を、軸ずれ量17を用いて補正し、補正後の位置18をレーダ装置の外部に出力する。   Finally, the position correction unit 8 corrects the position 15 of the reflection point output from the position detection unit 5 using the axis deviation amount 17 and outputs the corrected position 18 to the outside of the radar apparatus.
このようにして、この発明の実施の形態1のレーダ装置によれば、レーダ軸ずれ量を推定するために反射点の分布を近似する直線を求めるが、この直線を求めるにあたって、観測域を境界線に基づいて分割し、そのうちの一部の観測域に含まれる反射点のみを用いることとしたので、直線近似の精度を劣化させる要因が取り除かれて、直線近似の精度が大幅に向上する。   Thus, according to the radar apparatus of Embodiment 1 of the present invention, a straight line that approximates the distribution of reflection points is obtained in order to estimate the amount of radar axis deviation. Since the division is performed based on the line and only the reflection points included in a part of the observation area are used, the factor that deteriorates the accuracy of the linear approximation is removed, and the accuracy of the linear approximation is greatly improved.
さらに直線近似にあたり、直線から距離のある反射点を取り除くことで、さらに直線近似の精度を劣化させる要因が取り除かれて、直線近似の精度が大幅に向上する。   Further, by removing a reflection point that is far from the straight line in the linear approximation, the factor that degrades the accuracy of the linear approximation is further removed, and the accuracy of the linear approximation is greatly improved.
実施の形態2.
実施の形態1のレーダ装置は、移動プラットフォームである車両が直線運動を行っていて、かつ軌道も直線であることを前提として、静止物エコーの分布を近似する直線を求め、この直線の傾きを用いてレーダの軸ずれ量を推定するというものであった。
Embodiment 2. FIG.
The radar apparatus according to the first embodiment obtains a straight line that approximates the distribution of stationary object echoes on the premise that the vehicle as a moving platform is moving in a straight line and the trajectory is also a straight line, and calculates the slope of the straight line. It was used to estimate the amount of radar axis misalignment.
しかし、レーダ装置を自動車に搭載する場合、操舵角が0でない時間が全運行時間に占める割合を無視することはできない。また常に車両の軌道(道路)が直線であるとは限らない。このような場合に、単純に静止物エコーの分布を近似する直線を求めても正しい結果が得られない。   However, when the radar apparatus is mounted on an automobile, the ratio of the time when the steering angle is not 0 to the total operation time cannot be ignored. Further, the track (road) of the vehicle is not always a straight line. In such a case, a correct result cannot be obtained by simply obtaining a straight line approximating the distribution of stationary object echoes.
さらに、実施の形態1のレーダ装置は、所望の近似精度が得られない場合、あるいは近似処理の回数が所定回数以上となった場合に、軸ずれ量の欠損を発生させることとしているが、軸ずれ量の欠損に対するハンドリング方法が明らかにされていない。   Further, the radar apparatus according to the first embodiment generates a loss of the axis deviation amount when the desired approximation accuracy cannot be obtained, or when the number of approximation processes exceeds a predetermined number. The handling method for the loss of deviation is not clarified.
そこで、この発明の実施の形態2では、実施の形態1のレーダ装置の軸ずれ量推定処理において軸ずれ量を平滑するステップをさらに設けることで、車両の軌道形状の変動や車両の操舵角の変動、そして軸ずれ量の欠損に対応しうる軸ずれ量の推定方法が得られることを説明する。   Therefore, in the second embodiment of the present invention, a step of smoothing the shaft misalignment amount in the shaft misalignment amount estimation processing of the radar apparatus according to the first embodiment is further provided, so that the variation in the track shape of the vehicle or the steering angle of the vehicle It will be described that a method for estimating the amount of misalignment that can cope with fluctuations and loss of the amount of misalignment is obtained.
この発明の実施の形態2によるレーダ装置は、実施の形態1のレーダ装置の軸ずれ量推定部7を改良したものである。したがって、特に説明しない限り、実施の形態2のレーダ装置の構成は実施の形態1のレーダ装置と同様の構成となっている。   The radar apparatus according to the second embodiment of the present invention is an improvement of the axis deviation estimation unit 7 of the radar apparatus according to the first embodiment. Therefore, unless otherwise specified, the configuration of the radar apparatus according to the second embodiment is the same as that of the radar apparatus according to the first embodiment.
図7は、この発明の実施の形態2のレーダ装置の特徴部分である直線近似部22の構成を示すブロック図である。図において、   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the straight line approximation unit 22 which is a characteristic part of the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure,
軌道曲率取得部24は、車両が現在走行している位置での軌道の曲率34を取得する部位である。曲率34を取得する具体的な方法としては、例えば走行中の車両の角速度を取得するヨーレートセンサの計測値を利用するようにしてもよいし、車両の操舵装置からの操舵角情報を曲率に変換するようにしてもよい。   The track curvature acquisition unit 24 is a part that acquires the track curvature 34 at the position where the vehicle is currently traveling. As a specific method of acquiring the curvature 34, for example, a measurement value of a yaw rate sensor that acquires an angular velocity of a running vehicle may be used, or steering angle information from a vehicle steering device is converted into a curvature. You may make it do.
また基準直線記憶部25は、所定の長さの観測期間毎に得られた軸ずれ量35を複数期間分記憶する部位である。また軌道曲率記憶部26は基準直線が算出されるタイミングで基準直線算出部222が軌道曲率取得部24から取得した車両の軌道の曲率を記憶する部位である。   The reference straight line storage unit 25 is a part that stores the axis deviation amount 35 obtained for each observation period having a predetermined length for a plurality of periods. The track curvature storage unit 26 is a part that stores the curvature of the vehicle track acquired from the track curvature acquisition unit 24 by the reference line calculation unit 222 at the timing when the reference line is calculated.
以後の説明では、1つの軸ずれ量33が算出される時間帯を区間と呼ぶこととし、各区間は区間1、区間2、…のように番号で識別されるものとする。そして区間に付した番号が連続する区間同士は前後に隣接するものとする。またある区間N(Nは自然数)において取得された軸ずれ量33を軸ずれ量33(N)、曲率34を曲率34(N)と表す。   In the following description, a time zone in which one axis deviation amount 33 is calculated is referred to as a section, and each section is identified by a number such as section 1, section 2,. The sections in which the numbers assigned to the sections are continuous are adjacent to each other. Further, the axis deviation amount 33 acquired in a certain section N (N is a natural number) is represented as an axis deviation amount 33 (N), and the curvature 34 is represented as a curvature 34 (N).
次に、基準直線算出部222の処理について説明する。基準直線算出部222は、軌道曲率取得部24より曲率34(N)を取得する。また基準直線算出部222は、軌道曲率記憶部26から曲率36を取得する。この曲率36は、以前に基準直線算出部222が軌道曲率取得部24から取得した曲率34(k)(k<N)である。その後、基準直線算出部222は、曲率34(N)を軌道曲率記憶部26に記憶させる。その結果、軌道曲率記憶部26が記憶する曲率は曲率36から曲率34(N)に置き換えられ、次回の処理で曲率34(N)が曲率36として用いられることになる。   Next, the process of the reference straight line calculation unit 222 will be described. The reference straight line calculation unit 222 acquires the curvature 34 (N) from the trajectory curvature acquisition unit 24. Further, the reference straight line calculation unit 222 acquires the curvature 36 from the trajectory curvature storage unit 26. This curvature 36 is the curvature 34 (k) (k <N) that the reference straight line calculation unit 222 previously acquired from the orbital curvature acquisition unit 24. Thereafter, the reference straight line calculation unit 222 stores the curvature 34 (N) in the trajectory curvature storage unit 26. As a result, the curvature stored in the trajectory curvature storage unit 26 is replaced from the curvature 36 to the curvature 34 (N), and the curvature 34 (N) is used as the curvature 36 in the next processing.
次に、基準直線算出部222は、曲率36(曲率34(k)、k<N)と曲率34(N)がともに所定値以下の曲率かどうかを検定する。その結果、曲率36と曲率34(N)の何れかが所定値を超えた場合、基準直線算出部222は現在の静止物エコー32から基準直線を算出する処理に替えて、基準直線記憶部25が記憶している基準直線35を用いる。例えば、基準直線記憶部25が最近数回の基準直線を記憶している場合には、これらの基準直線の平均値(傾きの平均値およびx切片の平均値)を用いて今回の基準直線を算出する。   Next, the reference straight line calculation unit 222 examines whether the curvature 36 (curvature 34 (k), k <N) and the curvature 34 (N) are both equal to or smaller than a predetermined value. As a result, when either the curvature 36 or the curvature 34 (N) exceeds a predetermined value, the reference line calculation unit 222 replaces the process of calculating the reference line from the current stationary object echo 32 and the reference line storage unit 25. The reference straight line 35 stored in FIG. For example, if the reference line storage unit 25 has stored the reference lines of the last few times, the current reference line is calculated using the average value of these reference lines (the average value of the slope and the average value of the x-intercept). calculate.
また、曲率36と曲率34(N)がともに所定値以下である場合に、自動車が直進状態にあると判断する。そして実施の形態1と同様に基準直線を求めて推定軸ずれ量を計算する。推定軸ずれ量が正しく計算された場合は、基準直線を基準直線記憶部25に記憶させ、算出した軸ずれ量を出力する。   Further, when both the curvature 36 and the curvature 34 (N) are equal to or less than a predetermined value, it is determined that the automobile is in a straight traveling state. Then, in the same manner as in the first embodiment, the reference straight line is obtained and the estimated axis deviation amount is calculated. When the estimated axis deviation amount is correctly calculated, the reference straight line is stored in the reference line storage unit 25, and the calculated axis deviation amount is output.
また、実施の形態1の方法で軸ずれ量を算出した結果、推定された軸ずれ量が欠損値となる場合は、曲率36と曲率34(N)の何れかが所定値を超えた場合と同様に、基準直線記憶部25が記憶している基準直線35を用いて今回の基準直線を算出する。   In addition, as a result of calculating the amount of axial deviation by the method of the first embodiment, when the estimated amount of axial deviation is a missing value, when either the curvature 36 or the curvature 34 (N) exceeds a predetermined value, Similarly, the current reference line is calculated using the reference line 35 stored in the reference line storage unit 25.
以上のように、この発明の実施の形態2のレーダ装置によれば、軌道曲率取得部24から軌道の曲率を取得して、算出する軸ずれ量が有効でないと判断される場合に、過去の有効な軸ずれ量に基づいて代替値を算出して出力するとした。このため、曲線軌道において算出された軸ずれ量に基づいて位置が補正されることを防ぐことができ、軸ずれ量推定処理の信頼性を向上させることができる。   As described above, according to the radar apparatus of the second embodiment of the present invention, when the curvature of the trajectory is acquired from the trajectory curvature acquisition unit 24 and the calculated axis deviation amount is determined to be invalid, The substitute value is calculated and output based on the effective axis deviation amount. For this reason, it is possible to prevent the position from being corrected based on the axis deviation amount calculated in the curved trajectory, and to improve the reliability of the axis deviation amount estimation process.
さらに、直線近似処理において十分な精度をもって直線近似が行えない、あるいは所望の応答時間内に直線近似が行えない、などの理由で軸ずれ量の欠損が発生しても、過去に蓄積した十分に信頼性の高い軸ずれ量を用いて回復処理を行うので、軸ずれ量推定処理の堅牢性を高めることができ、さらにはこのようなレーダ装置の主な用途である衝突予測・回避システムの安全性を高めることに寄与する。   In addition, even if a loss of axis deviation occurs due to the fact that linear approximation cannot be performed with sufficient accuracy, or linear approximation cannot be performed within the desired response time, Since the recovery process is performed using a highly reliable axis deviation amount, the robustness of the axis deviation amount estimation process can be enhanced, and the safety of the collision prediction / avoidance system, which is the main application of such a radar device, is further improved. Contributes to improving sex.
この発明は、レーダ技術の精度を向上させるために有用であり、特に自動車搭載用レーダ装置に適用することができる。
The present invention is useful for improving the accuracy of radar technology and can be applied particularly to a radar device mounted on an automobile.

Claims (10)

  1. 走行する車両前方の目標物を検出するレーダの軸ずれ量を求める軸ずれ量推定方法であって、
    前記レーダの送信波のエコーからこのレーダの覆域の所定の一部領域に反射点が属する静止物エコーを選択するエコー選択ステップと、
    前記エコー選択ステップにおいて選択された静止物エコーの反射点の分布を直線近似して前記車両の走行軌道に平行な基準直線を算出する基準直線算出ステップと、
    前記基準直線算出ステップにおいて算出された基準直線の方向に基づいてレーダの軸ずれ量を求める軸ずれ量推定ステップと、
    を有することを特徴とする軸ずれ量推定方法。
    An axis deviation amount estimation method for obtaining an axis deviation amount of a radar that detects a target in front of a traveling vehicle,
    An echo selection step of selecting a stationary object echo to which a reflection point belongs to a predetermined partial region of the radar coverage from the echo of the radar transmission wave;
    A reference straight line calculating step for calculating a reference straight line parallel to the traveling track of the vehicle by linearly approximating the distribution of reflection points of the stationary object echo selected in the echo selection step;
    An axis deviation amount estimation step for obtaining an axis deviation amount of the radar based on the direction of the reference line calculated in the reference line calculation step;
    A method of estimating an axis deviation amount, comprising:
  2. 請求の範囲第1項に記載の軸ずれ量推定方法において、
    エコー選択ステップは、車両の走行軌道とのなす角がほぼ0°となる境界線に分割されるレーダの覆域の所定の一部領域に反射点が属する静止物エコーを選択することを特徴とする軸ずれ量推定方法。
    In the axial deviation amount estimation method according to claim 1,
    The echo selection step is characterized by selecting a stationary object echo to which a reflection point belongs to a predetermined partial region of the radar coverage divided into a boundary line where the angle formed with the traveling track of the vehicle is substantially 0 °. To estimate the amount of misalignment.
  3. 請求の範囲第2項に記載の軸ずれ量推定方法において、
    エコー選択ステップは、車両の走行軌道とのなす角がほぼ0°となる境界線によって左右に分割された覆域の何れかの領域に属する静止物エコーを選択することを特徴とする軸ずれ量推定方法。
    In the axial deviation amount estimation method according to claim 2,
    The echo selection step selects a stationary object echo belonging to any one of the covered areas divided right and left by a boundary line in which the angle formed with the traveling trajectory of the vehicle is approximately 0 °. Estimation method.
  4. 請求の範囲第1項に記載の軸ずれ量推定方法において、
    基準直線算出ステップは、エコー選択ステップにおいて選択された静止物エコーの反射点の分布を近似する第1の直線を求め、この第1の直線との距離が所定値以下となる反射点の分布を近似する第2の直線を基準直線として算出することを特徴とする軸ずれ量推定方法。
    In the axial deviation amount estimation method according to claim 1,
    The reference straight line calculation step obtains a first straight line that approximates the distribution of the reflection points of the stationary object echo selected in the echo selection step, and calculates the distribution of the reflection points whose distance from the first straight line is a predetermined value or less. A method for estimating an axis deviation amount, wherein the second straight line to be approximated is calculated as a reference straight line.
  5. 走行する車両前方の目標物を検出するレーダであって、送信波のエコーを受信し、受信したエコーの反射点の距離と速度とを検出するレーダの軸ずれ量を推定する軸ずれ量推定装置において、
    前記送信波のエコーから、前記距離と速度とに基づいて静止物エコーを選択する静止物抽出部と、
    前記レーダの覆域を複数の領域に分割する観測域分割部と、
    前記静止物抽出部によって選択された静止物のエコーの反射点であって、前記観測域分割部によって分割された一部の領域に属する反射点の分布を直線近似して前記車両の走行軌道に平行な基準直線を求め、この基準直線に基づいて前記レーダの軸ずれ量を求める基準直線算出部と、
    を備えることを特徴とする軸ずれ量推定装置。
    A radar for detecting a target in front of a traveling vehicle, receiving an echo of a transmission wave, and detecting a distance and a speed of a reflection point of the received echo and estimating an axis deviation amount of the radar In
    A stationary object extraction unit that selects a stationary object echo from the echo of the transmission wave based on the distance and speed;
    An observation area dividing unit for dividing the radar coverage into a plurality of areas;
    The reflection point of the echo of the stationary object selected by the stationary object extraction unit, and the distribution of the reflection point belonging to a part of the region divided by the observation area dividing unit is linearly approximated to the traveling track of the vehicle. A reference straight line calculation unit for obtaining a parallel reference straight line, and obtaining an axis deviation amount of the radar based on the reference straight line;
    An axis deviation amount estimation device comprising:
  6. 請求の範囲第5項に記載の軸ずれ量推定装置において、
    観測域分割部は、レーダを搭載する車両の走行軌道とのなす角がほぼ0°となる境界線によってレーダの覆域を複数の領域に分割することを特徴とする軸ずれ量推定装置。
    In the axial deviation amount estimation apparatus according to claim 5,
    The observation area dividing unit divides the radar coverage into a plurality of areas by a boundary line where an angle formed with a traveling track of a vehicle on which the radar is mounted is approximately 0 °.
  7. 請求の範囲第6項に記載の軸ずれ量推定装置において、
    観測域分割部は、レーダの軸を境界線としてこのレーダの覆域を左右に分割することを特徴とする軸ずれ量推定装置。
    In the axis deviation estimation device according to claim 6,
    The observation area dividing unit divides the radar coverage into left and right with the radar axis as a boundary line.
  8. 請求の範囲第5項に記載の軸ずれ量推定装置において、
    基準直線算出部は、静止物抽出部によって選択された静止物のエコーの反射点であって、観測域分割部によって分割された一部の領域に属する反射点の分布を直線近似して第1の直線を求め、さらにこの第1の直線との距離が所定値以内となる静止物のエコーの反射点の分布を近似する第2の直線を基準直線として算出すること特徴とする軸ずれ量算出装置。
    In the axial deviation amount estimation apparatus according to claim 5,
    The reference straight line calculation unit is a first approximation by linearly approximating the distribution of reflection points of the echoes of the stationary object selected by the stationary object extraction unit and belonging to a part of the region divided by the observation region dividing unit. And calculating a second straight line approximating the distribution of reflection points of echoes of a stationary object whose distance from the first straight line is within a predetermined value as a reference straight line. apparatus.
  9. 請求の範囲第5項に記載の軸ずれ量推定装置において、
    基準直線を記憶する基準直線記憶部を備え、
    基準直線算出部は、静止物抽出部によって選択された静止物のエコーの反射点であって、観測域分割部によって分割された一部の領域に属する反射点の分布を直線近似して第1の直線を求め、第1の直線と前記反射点との距離に基づいて第1の直線を基準直線とするか否かを決定し、第1の直線を基準直線とする場合には、この第1の直線を前記基準直線記憶部に記憶させてかつ基準直線として出力し、第1の直線を基準直線としない場合は、前記基準直線記憶部が記憶する基準直線を用いて基準直線を算出する、
    ことを特徴とする軸ずれ量推定装置。
    In the axial deviation amount estimation apparatus according to claim 5,
    A reference straight line storage unit for storing the reference straight line;
    The reference straight line calculation unit is a first approximation by linearly approximating the distribution of reflection points of the echoes of the stationary object selected by the stationary object extraction unit and belonging to a part of the region divided by the observation region dividing unit. In the case where the first straight line is determined as the reference straight line based on the distance between the first straight line and the reflection point, the first straight line is used as the reference straight line. If the first straight line is stored in the reference straight line storage unit and output as a reference straight line, and the first straight line is not used as the reference straight line, the reference straight line is calculated using the reference straight line stored in the reference straight line storage unit. ,
    An apparatus for estimating an axis deviation amount.
  10. 請求の範囲第5項に記載の軸ずれ量推定装置において、
    車両の軌道の曲率を取得する軌道曲率取得部と、
    車両の軌道の曲率とを記憶する軌道曲率記憶部と、
    基準直線を記憶する基準直線記憶部を備え、
    基準直線算出部は、前記軌道曲率記憶部が記憶する車両の軌道の曲率を第1の車両の軌道の曲率として取得するとともに、前記軌道曲率取得部から第2の車両の軌道の曲率を取得してこの第2の車両の軌道の曲率を前記軌道曲率記憶部に車両の軌道の曲率を記憶させ、さらに前記第1の車両の軌道の曲率と前記第2の車両の軌道の曲率とがともに所定値以内である場合に、静止物抽出部によって選択された静止物のエコーの反射点であって、観測域分割部によって分割された一部の領域に属する反射点の分布を直線近似して基準直線を算出し、前記第1の車両の軌道の曲率と第2の車両の軌道の曲率との何れかが所定値を超える場合に前記基準直線記憶部が記憶する基準直線を用いて基準直線を算出する、
    ことを特徴とする軸ずれ量推定装置。
    In the axial deviation amount estimation apparatus according to claim 5,
    A trajectory curvature acquisition unit for acquiring the curvature of the trajectory of the vehicle;
    A track curvature storage unit for storing the curvature of the track of the vehicle;
    A reference straight line storage unit for storing the reference straight line;
    The reference straight line calculation unit acquires the curvature of the track of the vehicle stored in the track curvature storage unit as the curvature of the track of the first vehicle, and acquires the curvature of the track of the second vehicle from the track curvature acquisition unit. The curvature of the trajectory of the second vehicle is stored in the trajectory curvature storage unit, and the curvature of the trajectory of the first vehicle and the curvature of the trajectory of the second vehicle are both predetermined. If the value is within the range, the reflection point of the echo of the stationary object selected by the stationary object extraction unit and belonging to a part of the area divided by the observation area dividing unit is linearly approximated and used as a reference A straight line is calculated, and the reference straight line is stored using the reference straight line stored in the reference straight line storage unit when either the curvature of the trajectory of the first vehicle or the curvature of the trajectory of the second vehicle exceeds a predetermined value. calculate,
    An apparatus for estimating an axis deviation amount.
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