WO2002075351A1

WO2002075351A1 - Détection d'objet stationnaire sur route au moyen d'un radar

Info

Publication number: WO2002075351A1
Application number: PCT/JP2002/002620
Authority: WO
Inventors: Daisaku Ono
Original assignee: Fujitsu Ten Limited
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2002-09-26
Also published as: JP2002277537A; CN1459028A; KR100634107B1; CN100337120C; EP1371997B1; JP4698048B2; US6812882B2; KR20030012865A; US20030076255A1; EP1371997A1; EP1371997A4; DE60237876D1

Description

明細書レーダの路上静止物検知方法技術分野

本発明は、レーダにおいて、車両以外の路上静止物、例えば走行車両からの落下物等を検知する方法に関する。背景技術

車間距離制御においては、自車両の前方にレーダビームを発射し、先行車両等の物体を検出する車載用レーダ装置が用いられている

。レーダ装置としてはミリ波等の電波を用いる F M— C Wレーダ、あるいはレーザ光を用いるものがある。これらレーダ装置を用いて先行車両までの距離、先行車両との相対速度、先行車両の正確な位置を検出し、車間距離制御を行っている。

スキャン式レーダは一定の時間内に微小なステップ角度でレーダを左から右に、又は右から左にビームを回転させてスキャンを行つている。そして、各ステップの角度において前方の車両に自車からビームを発射し、前方車両からの反射波を受信してこれを処理し、前方車両の存在を検知し、さらに前方車両との距離や相対速度を検出している。

従来レーダで検知したターゲットが前方を走行する車両であるか、又は橋や標識等の道路の上方の設けられた構造物かを判断し、前方を走行する車両である場合は車両制御対象のターゲットとしていた。

一方、検出されたターゲットが静止物体である場合、この静止物体が道路上に存在する静止物体であることもある。道路上に存在する静止物体としては、トラックから落下したダンポール箱等の荷物や、風で道路周辺から吹き飛ばされてきた看板等種々のものが考えられる。これら道路上の静止物体のサイズや形は様々で、車両が踏み越えられるものもあるが、踏み越えられないものもある。しかし、これらの物体の大きさや形等についての判断基準はなく、前方に存在する路上静止物を車両が踏み越えることができるものであっても、前方の静止物として車両制御対象のターグットと認識してしまい、例えば車間距離制御を行っている場合には減速制御等を行ってしまう。これら静止物体をターゲットと判定せずに制御対象から外すことも考えられるが、路上静止物体の中には踏み越えることができない物体もあり、このような場合には制御対象から外すことはできない。

従って、本発明の目的は、レーダにおいて検知された物体が路上の静止物体であって乗り越えることができない物体、即ち、路上静止物であるかどうか判断する方法を提供することである。なお、本発明に用いるレーダは、スキャン式であっても非スキャン式であつてもよい。発明の開示

本発明レーダの路上静止物検知方法によれば、ターゲットからの距離に対する該ターゲットからの反射波の受信レベルの変動を求め、該受信レベルの変動から極大点と極小点の受信レベルの差分を求め、得られた差分が所定の閾値より大きい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する。また、極大点と極小点間の距離に対する傾きを求め、得られた傾きが所定の閾値より大きい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する。また、極大点又は極小点間の距離を求め、得られた距離が所定の閾値より小さい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する。さらに、上記検知方法を組み合わせる。

また、前記差分の閾値、傾きの閾値をターゲットからの距離に応じて変化させるようにした。さらに、前記受信レベルに対して相対速度又は自車の速度に応じてフィルタ定数を変化させるようにしたなお、本発明に用いるレーダは、スキャン式であっても非スキヤン式であってもよい。また、以下に記載した説明では F M— C Wレーダを用いているが、レーダとして F M— C Wレーダに限られるものではない。発明の効果

本発明によれば受信レベルの変動に基づいて簡単な方法でターグットが乗り越えることができない路上静止物かどうか判定できる。またその際、極大点と極小点の値の差分、傾き、あるいは極大点又は極小点間の距離から判定することができるので、これらの中から選択することができる。さらに、これら複数の方法を組み合わせることもでき、また、ターゲットからの距離や相対速度に応じて閾値を変化させているので、より正確な判定をすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、レーダを用いた車間距離制御装置の構成の概要を示した図である。

図 2は、図 1の信号処理回路 3の構成を示したものである。

図 3は、レーダの一例として F M— C Wレーダの構成を示した図である。

図 4は、路上に静止物体が存在するとき、車両から発射されたビームがどのように静止物体に到達し、反射されるかを示した図である。

図 5は、路上静止物体のサイズが大きくマルチパスが生じた場合、車両から物体までの距離に対するレーダの反射信号の受信レベルの変化を示したグラフである。

図 6は、極大点間又は極小点間を示す図である。

図 7は、距離に応じて閾値をどのように変化させるかを示した図である。

図 8は、図 5に示すダラフの受信レベルが相対速度によってどのようにプロットされるかを示した図である。

図 9は、相対速度と閾値の関係をグラフにした図である。

図 1 0は、受信信号にノイズが含まれる場合の距離に対する受信レベルの変化を示した図である。

図 1 1は、図 1 0に示したグラフにおいて、信号受信のタイミングとフィルタをかけた時の受信信号のレベルを示した図である。図 1 2は、フィルタ定数を相対速度に応じてどのように変化させるかを示した図である。

図 1 3は、フィルタ定数を車速によって変化させた場合の距離に対するノィズを含んだ受信レベルの変化を表すグラフである。

図 1 4 A、 1 4 Bは、本発明方法の実施例を示すフローチャートである。発明の詳細な説明

図 1 は、本発明の方法に用いる車間距離制御装置の構成の概要を示した図である。レーダセンサ部は、例えば F M— C Wレーダであり、レーダアンテナ 1、走査機構 2、及び信号処理回路 3を備えている。車間距離制御 E C U 7は、ステアリングセンサ 4、ョーレートセンサ 5、車速センサ 6、及びレーダセンサ部の信号処理回路 3 からの信号を受け、警報機 8、ブレーキ 9、スロットル 1 0等を制御する。また、車間距離制御 E CU 7は、レーダセンサ部の信号処理回路 3にも信号を送る。

図 2は、図 1の信号処理回路 3の構成を示したものである。信号処理回路 3は、走査角制御部 1 1、レーダ信号処理部 1 2、制御対象認識部 1 3 を備えている。レーダ信号処理部 1 2はレーダアンテナ 1からの反射信号を F F T処理し、パワースぺクトルを検出し、ターゲットとの距離及び相対速度を算出し、制御対象認識部 1 3にそのデータを送信する。制御対象認識部 1 3は、レーダ信号処理部 1 2から受信したターゲットとの距離、相対速度、及び車間距離制御 E CU 7から受信したステアリングセンサ 4、ョーレートセンサ 5、車速センサ 6等から得られた車両情報に基づいて走査角.制御部 1 1 に走査角を指示すると共に、制御対象となるターゲットを判別して車間距離制御 E C U 7に送信する。走査角制御部 1 1は、固定型レーダの場合はカーブ走行時の走査角等を制御し、スキャン型レーダの場合はスキヤン走査角を制御するものである。走査機構 2は走査角制御部 1 1からの制御信号を受けて所定の角度で順次ビームを発射してスキャンを行う。

図 3は、 F M— C Wレーダの一例として、 2ァンテナ方式の F M 一 CWレーダの構成を示した図である。図に示すように、電圧制御発信器 3 2に変調信号発生器 3 1から変調用信号を加えて FM変調し、 FM変調波を送信アンテナ ATを介して外部に送信すると共に、送信信号の一部を分岐してミキサのような周波数変換器 3 3に加える。一方、先行車両等のターゲットで反射された反射信号を受信アンテナ ARを介して受信し、周波数変換器で電圧制御発振器 3 2 の出力信号とミキシングしてビート信号を生成する。このビート信号はベースパンドフィルタ 3 4を経て AZD変換器 3 5で AZD変換され、 C P U 3 6で高速フーリェ変換等により信号処理がされて距離及び相対速度が求められる。

以下に図 1及び図 2に示した車間距離制御装置のレーダにより、どのように路上静止物を検出するかを説明する。

図 4は、路上に静止物体 2 2が存在するとき車両 2 1から発射されるビーム b ₂がどのように静止物体に到達し反射されるかを示した図である。静止物体 2 2 の高さが比較的大きい場合にマルチパスの現象が生ずる。図 4に示すように、直接静止物体 2 2に到達して反射するビーム b 1 と、道路上で反射してから静止物体に到達して反射し、同じ経路で帰ってくるビーム b 2のように経路が異なつたもの、即ち、マルチパスが生じるようになる。

図 5は、路上静止物体のサイズが大きくマルチパスが生じた場合、車两から物体までの距離に対するレーダの反射信号の受信レベルの変化を示したグラフである。図 5において、横軸は車両から物体までの距離であり、縦軸は受信レベルを表す。マルチパスが生じた場合、図に示すように受信レベルは大きく変動し、静止物体のサイズが大きいと受信レベルも大きく変動する。従って、変動の大きさに応じて静止物体が大きなサイズかどうか判断できる。これを利用して本発明では以下のように静止物体の大きさを判断する。

<極大値と極小値の差から判断 >

図 5のグラフに示すように、マルチパスが生じた場合、受信レべルが変動して極大点 P max- 1と P max- 2等，及び極小点 P min-1と P m in - 2等が現れる。そこで、例えば極大点 P max - 2の値と極小点 P mi n- 1の値の差分を求め、この差分が所定の値（閾値）より大きい場合、即ち、

P max-2— P min-1 > Δ P (閾値）

である場合、レベル変動が大であると判断し、静止物体のサイズが大きく乗り越えることができない路上の物体、即ち、路上静止物であると判定する。なお、その時点で得られた極大点と極小点を用いて差分を求めてもよく、また、図 5に示されているように一定の距離を走行した後に得られた極大点、極小点の中から選択しても良い。以下の実施例においても同様である。

<受信レベルが極大点から極小点、又は極小点から極大点へ変化するときの距離に対する傾きから判断 >

マルチパスが生じた場合、受信レベルが変動し、極大点から極小点、又は極小点から極大点へ変化するときの距離に対する傾きが大きくなる。そこで、図 5において、例えば、 P min- 1力、ら P max-2へ変化するときの距離（D 1→D 2 ) に対する傾きを求め、これが所定の値（閾値）より大きい場合、即ち、

( P max- 2— P min- 1) / (D 2— D 1 ) > Δ (P/D) (閾値）である場合、レベル変動が大であると判断し、静止物体のサイズが大きく路上静止物であると判定する。この場合、 D 1 と D 2の受信レベルの傾きを求めたが、その時点で得られた極大点と極小点を用いても良い。

<差分と傾きの両者をみて判断〉

上記差分が所定の値（閾値）より大きく、即ち、

P max- 2— P min-l> Δ Ρ

であり、かつ、上記傾きが所定の値（閾値）より大きい場合、即ち

(Pmax-2— Pmin-1) / (D 2 - D 1 ) > Δ ( P/D) である場合、レベル変動が大であると判断し、静止物体のサイズが大きく路上静止物であると判定する。

<極大点間又は極小点間の距離から判断 >

図 6に示す様に、複数の極大点又は極小点を有する場合、極大点 P max— 1と P max— 2の間の β巨離 Δ D max、又は極小点 P min-1と P min- 2の間の距離△ D minを求め、これらの値が所定の値（閾値）より小さい場合、即ち、

Δ D max < Δ D 又は A D min < A D

である場合、レベル変動が犬であると判断し、静止物体のサイズが大きく路上静止物であるど判定する。

マルチパスの発生は車両と静止物体の距離によつて変化し、ある特定の距離において最も多く発生する。そのため、静止物体のサイズが同じでも車両が静止物体と特定の距離にあるときにマルチパスは多く発生し、それ以外の距離ではそれより少ない。従って、静止物体のサイズが同じでも車両と静止物体の距離に応じて受信レベルの変動の大きさは変化する。そこで、本発明では静止物体と車両の距離に応じ、上記差の閾値（Δ Ρ ) を変化させるようにした。

図 7は、距離に応じてどのように変化させるかを示した図である。図に示されているように、距離 D r においてマルチパスが最も多く発生し、従って、受信レベルの変動が大きくなる。そこで、本発明では閾値 Δ Pの値を距離 D r において最大とし、その前後において漸次低くなるようにした。変化の形状は図に示されているように階段状としてもよく、あるいは曲線状にしてもよい。

同様に、本発明では傾きの閾値 Δ ( P Z D ) を静止物体と車両の距離に応じて変化させるようにした。

図 5に示すダラフの受信レベルの値は、レーダ信号を受信する毎にプロットして求めたものである。レーダ信号は一定時間間隔で受信されている。従って、車両走行中に受信する場合、距離に対する受信間隔は車両の相対速度が低いほど小さくなり、相対速度が高くなると受信間隔は大きくなる。

図 8は、図 5に示すダラフの受信レベルが相対速度によつてどのようにプロットされるかを示したものである。車両の相対速度が小さい場合、図 8の「 · 」に示すように信号受信のタイミングを一定の距離の間に多く取ることができ、 P max及び P minを比較的正確にとることができる。一方、車量の相対速度が高い場合、図 8の「X 」に示すように信号受信のタイミングを一定の距離の間に多く取ることができないため、 P max及び P minの値が実際の値より小さくなつてしまう。そこで、本発明では Δ Pの値を車両の相対速度に応じて変化させるようにした。即ち、相対速度が高くなるに従い相対速度が低いときより閾値（Δ Ρの値）を順次小さくなるようにした。

同様に、本発明では傾きの閾値 Δ ( P Z D ) を相対速度に応じて変化させるようにした。即ち、相対速度が高くなるに従い相対速度が低いときより閾値（Δ ( P / D ) の値）を順次小さくなるようにした。図 9は、相対速度と閾値の関係をグラフにしたものである。相対速度が大きくなるに従って、閾値が小さくなるようにした。

なお、ここでは相対速度に対して閾値を変化させたが、自車の速度に応じて閾値を変化させてもよい。

図 1 0は図 5 と同様に距離に対する受信レベルの変化を示したものである。図に P nと示されているように、受信信号にノイズが含まれる場合があり、これを取り除くためにフィルタを用いている。図 1 1 は図 1 0に示したダラフにおいて、信号受信のタイミング「 X」と、フィルタをかけたときの受信信号のレベル「厶」を示したものである。図 1 1に示したように、フィルタをかけたときの受信信号のレベルの変化は実際より小さくなつてしまう。

先に図 8で説明したように、相対速度が高い場合、信号受信のタィミングを多くとることができず、その結果極大点と極小点の値が実際より小さくなつてしまう。また、上記のようにフィルタをかけると、受信信号のレベルの変化が実際より小さくなつてしまう。そこで、本発明ではフィルタをかける場合に一律にかけずに、フィルタ定数を相対速度又は自車の速度に応じて変化させるようにした。図 1 2はその一例を示したもので、相対速度がある値までは一定のフィルタ定数とし、ある値を超えると漸次フィルタ定数は低下させ、別のある値になるとフィルタ定数を 0 とする。この場合も、相対速度に代えて自車の速度を用いることができる。

図 1 3は本発明のようにフィルタ定数を車速によつて変化させた場合の、距離に対する受信レベルの変化を表すグラフである。実線がノイズを含んだ受信レベルを表し、破線はフィルタを通した場合の受信レベルを表す。図 1 3に示すように、ノイズの影響を小さくすることができ、受信信号のレベルもあまり変化しない。

図 1 4 A、 1 4 Bは、本発明方法の実施例を示すフローチャートである。図のフローチャートにおいて、各ステップにおける判定は図 1の信号処理回路 3によって行われる。

まず、 S 1 においてターグットが接近しているターゲットかどうか判定する。接近しているターゲットであれば、静止物であると考えられるので、 S 2において相対速度又は自車の速度に応じて受信レベルにフィルタ処理をする。先に述べたように、車両の相対速度が高い場合、極大点と極小点の差等は小さくなる。そのため、例えば図 1 2に示されたように受信レベルにフィルタ処理を行う。

次に S 3において、受信レベル増加フラグが立っているかどうか判定する。フラグが立っていれば（Y e s ) 、 S 4において前回より受信レベルが増加しているかどうか判定する。前回より受信レべルが增加していなければ（N o ) ， S 5において受信レベル増加フラグを倒すと共に、受信レベルが増加から減少に転じているので、この時点の受信レベルを極大点と決定する（ S 6 ) 。一方、 S 4において受信レベルが増加していると判定された場合、受信レベルは連続して増加しているので、受信レベル増加フラグを立て（ S 7 ) 、この回のフローを終了する。

S 3において受信レベル増加フラグが立つていない場合（N o ) 、 S 8に進み前回よりも受信レベルが減少しているかどうか判定する。 N oであれば、即ち、前回よりも受信レベルが減少していなければ、受信レベル増加フラグを立て（ S 9 ) 、受信レベルが減少から増加に転じているので、この時点の受信レベルを極小点と決定する（ S 1 0 ) 。そして、極大点と極小点の両方が決まつたかを判定する（ S 1 1 ) 。極大点と極小点の両方が決まっている場合（Y e s ) 、 S 1 2において受信レベルの極大点と極小点の値の差分、及び受信レベルの変化の距離に対する傾きを演算する。そして、ターゲットからの距離及び相対速度に応じて、前記差分と傾きの閾値を決定する（ S 1 3 ) 。ここで、距離に対する差分と傾きの閾値は図 7に示したグラフのように変化させる。一方、相対速度に対する差分と傾きの閾値は、図 9に示したグラフのように変化させる。この場合、先に述べたように相対速度に代えて自車の速度を用いても良い。

次に S 1 4において、差分が閾値より大きいかどうか判断する。大きければ（Y e s ) 、距離に対する極大点と極小点間の傾きが閾値より大きいかどうか判断する（ S 1 5 ) 。 Y e sであれば、ターゲットが乗り越えることができない路上の静止物体、即ち、路上静止物であると判定する（ S 1 6 ) 。なお、 S 1 4において差分が闘値より大きいと判定された場合に、路上静止物であると判定してもよい。 S 1 5で N 0 の場合、即ち、差分は閾値より大きいが、傾きは閾値より大きくない場合、複数の極大点又は複数の極小点を持つかどうか判定する（ S 1 7 ) 。 Y e sであれば、極大点間の距離又は極小点間の距離が閾値より小さいかどうか判定する（ S 1 8 ) 。 Y e sであれば、ターゲットを路上静止物と判断する（ S 1 6 ) 。 S 1 7 と S 1 8で N oの場合、路上静止物かどうかの判定はせず、フローを終了する。なお、 S 1 8における判定、即ち、極大点又は極小点間の距離が閾値より小さいかどうか判定するだけでも、ターゲットが路上静止物かどうか判定してもよい。

S 8で Y e sの場合、即ち、前回よりも受信レベルが減少している場合、受信レベル増加フラグを倒し（ S 1 9 ) 、前回と今回の受信レベルの減少から次回のレベルを予想し、ノィズレベルより低くなる場合は連続性を保つように補間処理を行う（ S 2 0 ) 。これは受信レベルが低くなって見えなくなってしまうと、ターゲットのデータを残せなくなるので、連続性を保っために行うものである。そして、この場合は路上静止物かどうかを判定せずにフローを終了する。

Claims

請求の範囲

1 . レーダの路上静止物検知方法であって、ターゲットからの距離に対する該ターゲットからの反射波の受信レベルの変動を求め、該受信レベルの変動から極大点と極小点を求め、該極大点と極小点の受信レベルの差分を求め、得られた差分が所定の閾値より大きい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する、レーダの路上静止物検知方法。

2 . レーダの路上静止物検知方法であって、ターゲットからの距離に対する該ターゲットからの反射波の受信レベルの変動を求め、該受信レベルの変動から極大点と極小点を求め、該極大点と極小点間の距離に対する傾きを求め、得られた傾きが所定の閾値より大きい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する、レーダの路上静止物検知方法。

3 . 前記極大点と極小点の受信レベルの差分が所定の閾値より大きく、かつ前記極大点と極小点間の距離に対する傾きが所定の閾値より大きい場合、前記ターゲットを路上静止物と判定する、請求項 1 に記載のレーダの路上静止物検知方法。

4 . レーダの路上静止物検知方法であって、ターゲットからの距離に対する該ターゲットからの反射波の受信レベルの変動を求め、該受信レベルの変動から極大点と極小点を求め、該極大点又は極小点が複数存在するかどうか判定し、複数存在する場合極大点又は極小点間の距離を求め、得られた距離が所定の閾値より小さい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する、レーダの路上静止物検知方法。

5 . 前記傾きが所定の閾値より大きくない場合、前記極大点又は極小点が複数存在するかどうか判定し、複数存在する場合極大点又は極小点間の距離を求め、得られた距離が所定の閾値より小さい場合前記ターゲットを路上静止物と判定する、請求項 3に記載のレーダの路上静止物検知方法。

6 . 前記差分の閾値、及び傾きの閾値を、ターゲットからの距離に応じて変化させるようにした、請求項 1 _ 3に記載のレーダの路上静止物検知方法。

7 . 前記受信レベルに対して相対速度又は自車の速度に応じてフィルタ定数を変化させる、請求項 1 一 5に記載のレーダの路上静止物検知方法。