WO2006051603A1

WO2006051603A1 - 軸ずれ角推定方法及びその装置

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Publication number: WO2006051603A1
Application number: PCT/JP2004/016871
Authority: WO
Inventors: Atsushi Okamura; Rokuzou Hara; Toshio Wakayama; Toshiyuki Hirai
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-05-18
Also published as: US20080012752A1; CN101006359A; JPWO2006051603A1; EP1770410A4; US7545313B2; EP1770410B1; EP1770410A1; JP4665903B2

Abstract

　レーダ装置を搭載した移動体の移動速度を用いずに、レーダ装置のレーダ基準方向と移動体の進行方向とのずれ角である軸ずれ角を推定する。　所定の移動方向を有する移動体に搭載されたレーダ装置１の軸ずれ角φを推定する軸ずれ角推定方法において、　レーダ装置１によりレーダの視線方向成分の相対速度ｑと方位角度θが検出された反射点の中から移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなる複数個の反射点を、移動体の移動速度を用いずに選択して、選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度および方位角度に基づいてレーダ波に基づく観測値のみから自律的に軸ずれ角φを算出することとした。

Description

軸ずれ角推定方法及びその装置

技術分野

[0001] この発明は、電波や音波や光波などの伝搬波の反射を用いたレーダの基準方向のずれ角（軸ずれ角、ァライメントオフセット角）の誤差推定技術に係るものであり、特に移動体の正面方向（移動体の進行方向）におけるレーダ反射体の検出を用途とするレーダの基準軸と移動体の正面方向とのずれを推定する技術に関する。

背景技術

[0002] 昨今、自動車などの移動体にレーダ装置を搭載して、進行方向にある障害物などのレーダ反射体を検出し、速度制御や衝突防止のための機能を実現しょうとする開発がなされている。このようなレーダ装置では、レーダの基準軸が、本来想定していた方向とずれてしまうために、レーダの信号を処理した結果として得られるレーダ反射体の方位角度が正し、ものとならな、と、う問題が生じうる。

[0003] このような基準軸のずれは、レーダ装置を移動体に据え付ける初期作業の精度が悪いために生じる。また、初期段階においてレーダ装置を移動体に精度よく据え付けた場合でも実使用を通じて基準軸がずれてしまう場合もある。基準軸がずれてしまつた状態のレーダ装置では正 U、観測値が得られな、ため、安全性の向上に寄与することとはならない。

[0004] そこで、移動体に搭載されたレーダ装置の基準軸を移動体の進行方向に調整する技術が提案されている（例えば、特許文献 1)。これらはレーダを搭載する移動体の速度情報と、主として静止物である反射点の観測値とを用いて基準軸の方向を推定するものである。

[0005] 特許文献 1 :日本国特開 2002— 228749 「車載用ミリ波レーダ装置」公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 従来の軸ずれ角推定技術では、軸ずれ角を推定するためにレーダ装置を搭載する移動体の移動速度を取得する必要がある。そのため、移動体の自速度センサから得られる速度情報を何らかの方法で軸ずれ角推定装置内に取り込まなければならず、速度データを取得するための結線作業をレーダ装置の据え付け時に必要として、た。またレーダ装置用に速度情報を供給するインターフェースを持たな、移動体では、かかる軸ずれ角推定技術をそもそも適用することすらできな力つた。

[0007] このような場合に、軸ずれ角推定装置やレーダ装置が何らかの方法で自律的に移動体の速度を求めるようにする構成も考えられる。しかしながら、軸ずれ角は微小であることが多ぐこのような微小な軸ずれ角の推定にも適用可能な程度に高精度かつ安定性の高い速度センサは高価である。また、力うな速度センサは重量も力さみ容積も大きい。そのせいで車載レーダを設置するスペースの確保が困難となる。このことは、自速度センサを内蔵した軸ずれ角推定機能を有するレーダ装置の普及の障害となり、ひいては交通の安全性を阻害する結果を招く。

課題を解決するための手段

[0008] 力かる課題を解決するために、この発明に係る軸ずれ角推定方法では、移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定方法において、上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点であって、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいて上記軸ずれ角を算出することとした。

[0009] なお、上記において、反射点とはレーダ波の反射点を意味する。また、相対速度がほぼ等しい複数の反射点、とは速度差を実質的に無視しうる複数の反射点を意味するものであって、より具体的には、相対速度の速度差が所定値以下となる複数の反射点を意味する。

発明の効果

[0010] このように、この発明に係る軸ずれ角推定方法では、まずレーダ装置の観測値に基づいて移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を見出す。続いて、このようにして見出された複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度のみを組み合わせてレーダの軸ずれ角を求めるようにした。この過程にお!、ては、レーダ装置を搭載する移動体の移動速度や速度誤差倍率などのデータを使用しない。したがって、レーダ装置を搭載する移動体の移動速度が得られない場合であっても、軸ずれ角の推定を安定して行うことが可能となるのである。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]この発明の実施の形態 1の作用原理を説明するための概念図である。

[図 2]この発明の実施の形態 1の構成を示すブロック図である。

[図 3]この発明の実施の形態 1におけるレーダ反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。

[図 4]この発明の実施の形態 2における自車両と先行車両、車載レーダの覆域の位置関係の例を示す図である。

[図 5]この発明の実施の形態 2におけるレーダ反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。

[図 6]この発明の実施の形態 3におけるレーダ反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。

[図 7]この発明の実施の形態 4の構成を示すブロック図である。

[図 8]この発明の実施の形態 5の構成を示すブロック図である。

[図 9]この発明の実施の形態 6の構成を示すブロック図である。

符号の説明

[0012] 1 レーダ装置 1、

2 軸ずれ角推定装置、

4、 41、 42、 43、 44 反射点選択部、

5、 51、 52、 53、 54 軸ずれ角算出部、

6、 61 軸ずれ角真値推定部。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。

実施の形態 1.

[0014] 初めに、この発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定方法の作用原理について説明する。図 1はこの作用原理を説明するための概念図である。図において、レーダ装置 1は例えば自動車などの移動体に搭載されたレーダ装置である。また反射点 1と反射点 2は、レーダ装置 1によって検出されたレーダ波の反射点である。

[0015] レーダ装置 1は、移動体の進行方向に存在する他の車両や道路設置物などの障害物を検出するものである。レーダ装置 1が障害物や他の車両を検出すると、その検出結果はレーダ装置 1の外部にある装置、例えば車間距離維持装置や自動航行装置などに出力されて、速度制御や安全性向上などの用に供される。

[0016] このような目的を遂げるために、レーダ装置 1は反射点 1や反射点 2の相対速度や方位角度を算出する機能を有している。かかるレーダ装置は、例えばミリ波車載レーダなどとして普及しつつあり、その構成や動作については広く知られているので、ここでは詳述しない。

[0017] ここで、レーダ装置 1を搭載する移動体は未知の速度 Vで進行方向に移動しているものとする。またレーダ装置 1は所定のレーダ基準方向を有している。レーダ基準方向とは、反射点を観測して得られる方位角度の基準となる方向である。レーダ基準方向は、移動体の進行方向と一致していることが望ましいが、設置誤差によりずれが生じることが多い。ここでは、レーダ基準方向と移動体の移動方向とのなす角（軸ずれ角）をとする。

[0018] なお、この発明による軸ずれ角の推定方法はアジマス方向の軸ずれ角の推定だけでなぐエレベーション方向の軸ずれ角の推定にも用いることができるものであるが、ここでは説明を分力りやすくするために、軸ずれ角 φにはアジマス成分だけが含まれるちのとする。

[0019] 説明を簡単にするために、反射点 1と反射点 2はともに静止しているものとする。この場合、移動体を基準に考えれば反射点 1と反射点 2はともに速度 Vで移動していることと等価となる。レーダ装置 1によって検出された反射点 1のレーダの視線方向成分の相対速度（レーダ装置 1に対する相対速度）を q、反射点 2の視線方向成分の相対速度を q

2とし、さらにレーダ装置 1によって検出された反射点 1の方位角度を 0

1

、反射点 2の方位角度を 0 とすると、図 1から分かるように ν、 φ、 Θ 、q、 0 、qの

2 1 1 2 2 間には式（1)、（2)に示す関係が成立する。

[0020] [数 1] q_l = vcos( - φ) ( i )

なお、以降の説明において、特に断らない限り、単に相対速度といった場合には、レーダの視線方向成分の相対速度を指すものとする。

[0021] 式（1)と式（2)は 2個の未知数 Vと φを含む連立方程式である力式（1)と式（2)とを、 Vを消去するように式変形することで、式（3)が得られる。

[0022] [数 2] q / q₂ = cos( - φ) I cos(0₂ - φ) ( ₃ )

[0023] 式（3)は 1つの未知数 φのみに関する方程式なので、この式を φにつ!/、て解くことで、速度 Vとは独立に φを決定できる。すなわちレーダ装置を搭載する移動体の速度を求めることができない場合であっても、反射点 1と反射点 2の少なくとも 2つの観測値を組み合わせることで、レーダ波に基づく観測値のみから自律的に軸ずれ角が算出できるのである。

[0024] し力しながら、以上の議論は反射点 1と反射点 2とが、ともに静止点であるという前提の上に成り立つていることに注意すべきである。その結果として、式（1)と式（2)において速度 Vを消去することが可能となり、式 (3)を導出できたのである。ただし、反射点 1と反射点 2とが静止点でなくても、反射点の移動体の移動方向成分の相対速度が等しければ、同じように式（3)を導出される。この結果、レーダ装置 1の軸ずれ角 φ を算出することが可能となる。

[0025] さらには、反射点 1の移動体移動方向成分の相対速度と反射点 2の移動体移動方向成分の相対速度とが完全に等しくなくても、その差が十分に無視できる程度に微小であれば、式（3)に基づいて軸ずれ角を算出することができるのである。

[0026] ところで、反射点 1の移動体の移動方向成分の相対速度を Vとし、反射点 2の移動体の移動方向成分の相対速度を Vとすると、 Vと Vは式 (4)、式（5)で与えられる。

2 1 2

[0027] [数 3] v】 =q_l/cos(0_l -φ) (4) v₂ = q₂ / cos(9₂ - φ) (5)

[0028] ここで、 0 、q、 0 、 qはレーダ装置 1によって算出されるため、既知の値として扱

1 1 2 2

うことができるが、 φは未知のままである。したがって異なる 2つの反射点の速度 Vと V とがほぼ等しいか否かを直接的に判断することは困難である。

2

[0029] このような理由から、従来の方法では式 (3)を直接解くことで軸ずれ角を算出することができな力つた。その代替手段として、移動体の速度情報を用いて，まずレーダ反射体が静止物力どうかを判断しておき、移動体の速度によらず速度センサの誤差倍率 (真値 Vとセンサ力得られる推定値 Vhの比 vZVh)がほぼ等しくなることに着目して軸ずれ角 φを求める方法を採用していた。すなわち速度センサによる 2つの反射点の相対速度の真値を V、 V、これら 2つの反射点の推定値を Vh、 Vhとすれば、 V /Vh =v /Vhとなる。そこで、式 (4)の両辺を Vhで割って、式（6)を求め、さら

1 1 2 2 1

に式（5)の両辺を Vhで割って、式（6)を求める。

2

画 ν,/Vh, =( ₁/ ¾₁)/cos ( — (₆₎

v₂ / Vh₂ =、q₂ / Vh₂、 / co ₂ - φ、 ₍₇)

[0030] v /Vh =v /Vhにより、式（6)の右辺と式（7)の右辺は等しくなる。従来の方法

1 1 2 2

の軸ずれ角算出方法は、このことに基づいて φを算出していた。

[0031] 一方、この発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定装置では、反射点の分布の性質に着目することで力かる問題を解決した。以下、この発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定装置の詳細な説明を通じて、この点について明らかにする。

[0032] 図 2は、この発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図においてレーダ装置 1は上述の作用原理で説明したものと機能的に同等である。

[0033] 軸ずれ角推定装置 2は、レーダ装置 1の軸ずれ角を推定する装置であって、記憶部 3、反射点選択部 4、軸ずれ角算出部 5、軸ずれ角真値推定部 6とを備えている。記憶手段 3はレーダ装置 1が算出した反射点の相対速度と方位角度を初めとする観測値を記憶する部位であって、応答性能の速、ランダムアクセスメモリなどを好適な例とする記憶素子や回路である。

[0034] 反射点選択部 4は、記憶部 3に記憶される反射点の観測値の中から、軸ずれ角の算出に用いる観測値を選択する部位である。軸ずれ角算出部 5は、反射点選択部 4 が選択した観測値を用いて軸ずれ角を算出する部位である。軸ずれ角真値推定部 6 は、軸ずれ角算出部位 5により算出された軸ずれ角（軸ずれ角の候補値)が複数ある場合に、複数の軸ずれ角候補値を用いて軸ずれ角の真値を推定する部位である。

[0035] なおここでいう部位とは、直接的には所定の機能や作用を実現するための専用の回路又は素子を意味している。し力しながら、今日の技術水準をもってすれば、汎用的な CPU (Central Processing Unit)あるいは DSP (Digital Signal Processor)とソフトウェアであるコンピュータプログラムとを組み合わせて同等の機能を実現することは容易であることが理解されよう。その場合は、 CPUや DSPなどの制御手段を設けておき、反射点選択部 4や軸ずれ角算出部 5、軸ずれ角真値推定部 6の各部位に相当する処理を制御手段に実行させる命令コードをコンピュータプログラムに設けるように構成すればよい。したがって、必ずしも専用の回路や素子の構成のみに限定解釈すベきではない。

[0036] また補正装置 7は、レーダ装置 1が算出する観測値と軸ずれ角推定装置 2が算出する軸ずれ角とに基づいて、反射体の方位角度を補正して補正結果を出力する装置である。最終的には、補正装置 7の出力結果が速度制御や安全性向上などの用に供されること〖こなる。

[0037] 続いて、軸ずれ角推定装置 2の動作について説明する。レーダ装置 1によって検出された反射点の観測値は記憶部 3に記憶される。反射点選択部 4は記憶部 3に観測値が記憶されている反射点の中から、反射点の性質上、その移動体移動方向成分の相対速度がほぼ等し、と考えられる反射点を 2つ以上選択する。ここで、う反射点の性質とは次の通りである。

[0038] 移動体が自動車のように路面を走行して、る場合、他の車両や、標識やガードレールなどの道路設置物、路面そのものがレーダ反射体となるものと考えられる。図 3はレーダ装置 1が、道路を走行レーンに沿って移動する自動車に搭載された場合に検出される反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。

[0039] 路面にしても道路設置物にしても、あるいは他の車両にしても、レーダ反射体としては一定以上の大きさを有しているので、同一のレーダ反射体上に複数の反射点が観測される場合がありうる。同一のレーダ反射体上に存在する複数の反射点は、その移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるはずである。このような反射体として最も顕著なものは路面である。多くの場合において、路面はレーダ反射体として最大のものとなるため、路面上に存在する反射点が全反射点に占める割合は大きいと考えられる。

[0040] このように、観測された反射点の分布にお!、て、標本の大部分を路面上の反射点が占めることになるので、路面上の反射点が相対速度の分布において中央値となる相対速度を有する反射点となる場合が多い。またそれに加えて、この中央値の周囲には、同じく路面上に存在する反射点が分布してヽるはずである。

[0041] そこで反射点選択部 4は、まず記憶部 3に記憶される反射点の相対速度の分布において、中央値となる相対速度を基準速度と定める。続いて、この基準速度を中心に一定の幅を有する値域 (速度ゲートという）を設定する。反射点選択部 4は、この値域に相対速度が含まれる反射点を、基準とした反射点にほぼ等しい移動体移動方向成分の相対速度を有する反射点であると仮定して選択する。

[0042] 軸ずれ角算出部 5は、反射点選択部 4により選択された反射点の方位角度に基づいて、レーダ装置 1の軸ずれ角を算出する。軸ずれ角を算出するには、式（3)を φについて解けばよい。ただし式（3)は非線形方程式なので、解析的に解くのではなぐ近似解を求める方法で解いた方が有利である。このような近似解を算出する方法としては各種の方法が広く知られて!/、るので、ここでは詳述しな！、。

[0043] このように、軸ずれ角推定装置 2では、路面上などに反射点の多くが存在するという移動体搭載レーダの性質に着目して、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい反射点を選択することとした。このように、この発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定方法では、レーダ装置 1の移動体の速度情報を用いずに、軸ずれ角算出に必要な基準となる反射点を選択し、移動体の速度を取得しないでも、軸ずれ角を算出することが可能となったのである。

[0044] 以上がこの発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定装置 2の最も基本となる特徴の説明である。ここまでの構成要素のみによっても、移動体の移動速度を得ることができない場合であっても、軸ずれ角を算出することができることが理解されよう。

[0045] なお、式（3)によれば、 2つの反射点のレーダ視線方向の相対速度と方位角度が得られれば、軸ずれ角の算出が可能である力基準速度を中心とする一定の幅を有する値域内に含まれる反射点の個数が 2つを超える場合が問題となる。このような場合には、反射点の選択の仕方によって、異なる軸ずれ角 φが算出されることになるからである。しカゝしながら、このような場合であっても軸ずれ角真値推定部 6を設けているので、算出結果に矛盾を生じさせることなぐ信頼性の高い軸ずれ角の推定を可能としている。以下にこの点について説明する。

[0046] 基準速度を中心とする一定の幅を有する値域内に含まれる反射点の個数が 2つを超える場合、反射点選択部 4はそのような反射点を、例えば無条件にすべて選択するようにしてもよい。軸ずれ角算出部 5は、反射点選択部 4が選択した反射点を 2個ずつ組み合わせて、組み合わせた反射点から軸ずれ角をそれぞれ算出する。

[0047] 例えば、反射点選択部 4が選択した反射点を、例えば第 1の反射点、第 2の反射点、第 3の反射点とする。そして軸ずれ角算出部 5は、第 1の反射点と第 2の反射点から軸ずれ角を求めるだけでなぐ第 1の反射点と第 3の反射点、あるいは第 2の反射点と第 3の反射点力も軸ずれ角を算出する。第 1の反射点と第 2の反射点力求めた軸ずれ角を第 1の軸ずれ角とし、第 1の反射点と第 3の反射点、あるいは第 2の反射点と第 3の反射点のいずれかの組み合わせ力求めた軸ずれ角を第 2の算出角とする。

[0048] 軸ずれ角真値推定部 6は、軸ずれ角算出部 5によって算出された第 1の軸ずれ角と第 2の軸ずれ角から軸ずれ角の真値を推定する。軸ずれ角の真値推定方法としては、例えば第 1の軸ずれ角と第 2の軸ずれ角の平均値を算出する方法や、第 1の軸ずれ角と第 2の軸ずれ角との二乗誤差を最小とするような軸ずれ角を算出する方法 (最小二乗法としてよく知られている）、 TLS(Total Least Squares)法を用いるとよい。また、軸ずれ角算出部 5が算出する軸ずれ角が 3つ以上ある場合であっても同様である。

[0049] このようにして算出された軸ずれ角の真値は、最終的に軸ずれ角推定装置 2の出力値として補正装置 7に出力される。補正装置 7はレーダ装置 1の観測値 Θから軸ずれ角の真値を加減した値を算出し、外部の速度制御装置等に出力する。

[0050] このように、軸ずれ角真値推定部 6を設けることで、軸ずれ角の算出に用いる反射点の数が増えるにつれて、軸ずれ角の推定の信頼性を向上させることが可能となる。

[0051] 以上から明らかなように、この発明の実施の形態 1による軸ずれ角推定装置によれば、反射点の分布の性質に基づいて、移動体の移動方向成分の相対速度が等しい反射点を選択することとしたので、移動体の速度を別途取得せずにレーダ装置の軸ずれ角を推定することができるのである。

[0052] なお、レーダ装置 1が所定のサンプリング間隔で反射点の観測を行うのであれば、軸ずれ角真値推定部 6の出力を軸ずれ角算出部 5にフィードバックして、例えばカルマンフィルタのような追尾処理によって選択する反射点を絞りこむようにしてもょ、。

[0053] 実施の形態 2.

実施の形態 1の軸ずれ角推定装置では、相対速度の中央値を基準速度として反射点を選択したが、このような方法に替えて、最も相対速度の大きい反射点を基準速度とするようにしてもよい。すなわち、最も相対速度の大きい反射点を路面上の反射点と仮定し、この反射点の相対速度を基準に速度ゲート (相対速度との差が所定値以内となる値域)を設定する。そして、速度ゲートに含まれる複数の反射点を反射点選択部 4に選択させるのである。

[0054] 例えば、高速道路を走行中の自動車など、他の車両との速度差に比べて路面との速度差がはるかに大きい場合が生じる。このような場合は、最も相対速度の大きい反射点は路面上の反射点となるから、このような仮定を採用することが可能となる。

[0055] 例えば、図 4に示すように、自車両 100の直前を大型車 102が走行している場合、レーダ装置 1の覆域 102のうち、路面の占める割合が小さくなる。このような場合、反射点の分布は図 5に示すような状態となり、相対速度の中央値となる反射点が路面をレーダ反射体とする反射点ではない可能性が高くなる。その結果、中央値を基準に速度ゲートを設定し、その中から軸ずれ角を算出するのに適切な反射点を選択することができな、場合も生ずる。

[0056] このような場合であっても、相対速度が最大の反射点を基準に設定された速度ゲートに含まれる反射点はともに静止物であると考えられる。したがって、このような反射点を複数選択できれば、この反射点の間には相対速度の差がほとんどない。したがつてこれらの反射点の間には式 (3)が成立する。このように得られた式（3)を解くことで、軸ずれ角 φを算出することが可能となる。したがって相対速度の中央値を用いると同様に、効果的な軸ずれ角推定処理を実現できる。

[0057] なお、この実施の形態 2では、中央値に替えて、最大値を基準速度として定める構成につ、て示したが、その他にも観測値の標本の集団の性質を表現する各種の統計値を使用することも可能である。

[0058] 実際には，異常観測値を排除するために，最大値の代わりに例えば 10番目に大きな速度を基準速度に用いるような構成が，より確実な推定につながる場合がある.

[0059] 実施の形態 3.

実施の形態 1又は 2の軸ずれ角推定方法では、いずれかの反射点の相対速度を基準速度とし、この基準速度を中心に一定の幅を有する値域内に相対速度が含まれる反射点を選択する構成とした。このような方法に替えて、相対速度の分布において度数が所定値以上となる値域を見出して、この値域を速度ゲートとして定め、この値域に属する反射点を反射点選択部 4に選択させるようにしてもよい。

[0060] 式（3)は移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい 2つの反射点間で成立する。したがって、路面上の反射点に限らず、所定の大きさを超える同一のレーダ反射体上の複数の反射点を選択するようにしてもょ、。このようなレーダ反射体に対して、レーダ装置 1は複数の反射点を観測することになろう。

したがって、相対速度の分布において度数が所定以上となる値域を検出し、検出した値域に属する反射点を選択することで、同一のレーダ反射体上の反射点を選択することが可能となる。つまり、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい反射点を複数選択することが可能となり、選択した反射点の観測値に基づいて軸ずれ角推定処理を行うことができるのである。

[0061] さらに、他の車両上の複数の反射点を選択する場合、レーダ反射体の大きさは、路面ほど大きくはならないという性質もある。図 6に示した速度ゲートに含まれる反射点はこのような他の車両上の反射点である。したがって、方位角度の分布を合わせて利用するようにしてもよい。すなわち、相対速度とともに方位角度の値が近い複数の反射点を採用すれば、同一のレーダ反射体力反射されたものとなる可能性が高くなり、軸ずれ角推定の精度が向上する。

[0062] このように、相対速度の度数分布に基づ!/、て軸ずれ角推定に用いる反射体を選択するようにすることで、路面上の反射点がほとんどな、特殊な状況であっても軸ずれ角を推定することができるようになる。例えば自車両の前に大きなトラックが走行しており、レーダ観測面の相当の領域を遮られてヽるような場合にも軸ずれ角を推定することができる。

[0063] 実施の形態 4.

実施の形態 1一 3による軸ずれ角推定方法は、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しいと考えられる複数個の反射点が存在する値域を定め、この値域に相対速度が含まれる反射点を選択し、選択された反射点に基づいて軸ずれ角を推定する構成とした。しカゝしながら、軸ずれ角推定に用いる反射点を選択する値域の数を 1つに限定する必要はない。

[0064] すなわち、反射点の相対速度の分布において基準速度を複数設けておく。仮にこのような基準速度を第 1の基準速度、および第 2の基準速度と呼ぶ。そして第 1及び第 2の基準速度を中心に一定の幅を有する複数の値域を設定し、これらの値域に属する複数の反射点をそれぞれ選択するのである。

[0065] そして、第 1の基準速度を中心とする値域内から選択された反射点の方位角度に基づいて第 1の軸ずれ角を算出し、さらに第 2の基準速度を中心とする値域内から選択された反射点の方位角度に基づいて第 2の軸ずれ角を算出した上で、算出された第 1及び第 2の軸ずれ角に基づいて、レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する。この発明の実施の形態 4による軸ずれ角推定方法は力かる特徴を有するものである。

[0066] 図 7は、この発明の実施の形態 4による軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図において、反射点選択部 41は所定の相対速度を基準とする速度ゲート内に含まれる反射点を選択する部位であって、選択した複数の反射点を反射点 11として出力し、選択しな力つた反射点を反射点 12として出力するようになっている。反射点選択部 42は反射点選択部 41が出力した反射点 12の中から所定の相対速度を基準とする速度ゲート内に含まれる反射点を選択する部位である。

[0067] 軸ずれ角算出部 51は、反射点 11の方位角度に基づいて軸ずれ角 φ を算出する部位である。また軸ずれ角算出部 52は、反射点 13の方位角度に基づいて軸ずれ角 Φ を算出する部位である。その他、図 2と同一の符号を付した構成要素については

2

実施の形態 1と同様であるので、説明を省略する。

[0068] 続いて、この発明の実施の形態 4の軸ずれ角推定装置の動作について説明する。

反射点選択部 41は実施の形態 1と同様に、記憶部 3によって記憶される反射点の相対速度のうち、中央値となる相対速度を基準速度 (第 1の基準速度）として、上下一定の値域幅で速度ゲートを設定する。そしてこの速度ゲートに相対速度が含まれる複数の反射点を選択して、反射点 11として出力する一方で、記憶部 3に記憶される反射点のうち、反射点 11として選択されなかった反射点を反射点 12として出力する。多くの場合、反射点 11は路面をレーダ反射体とする反射点となる。しかし、実施の形態 2で示したように、レーダ装置 1を搭載する移動体の直前に大型車両が先行していて、レーダの覆域の多くをこの大型車両に遮られる場合は、大型車両をレーダ反射体とする反射点を反射点 11として選択することになると考えられる。

[0069] 反射点選択部 42は、反射点 12の相対速度のうち、中央値となる相対速度を基準速度 (第 2の基準速度）として上下一定の値域幅で再び速度ゲートを設定する。そしてこの速度ゲートに相対速度が含まれる複数の反射点を選択して、反射点 13として出力する。

[0070] 軸ずれ角算出部 51は反射点 11として選択された複数の反射点の方位角度に基づいて実施の形態 1と同様にして軸ずれ角 φ (第 1の軸ずれ角）を算出する。また同様に、軸ずれ角算出部 52は反射点 13として選択された複数の反射点の方位角度に基づいて軸ずれ角 φ (第 2の軸ずれ角）を算出する。

2

[0071] 続いて軸ずれ角真値推定部 6は、軸ずれ角 φ と軸ずれ角 φ との平均を求め、こ

1 2

の平均値を軸ずれ角推定装置 2の最終的な出力値として補正装置 7に出力する。

[0072] この方法によれば、速度ゲートを複数設定するので、それぞれの速度ゲートの速度差を小さくすることが可能となり、その結果、速度ゲートに含まれる反射点間の速度差力、さくなる。このため、各速度ゲートから算出される軸ずれ角の推定精度が向上する。さらに、そのようにして各速度ゲートから算出された軸ずれ角を用いて、軸ずれ角を推定するので、軸ずれ角の推定精度が高くなる。

[0073] なお、この実施の形態 4では、各速度ゲートに含まれる反射点の中から、中央値となる相対速度を選択して基準速度として採用する構成を示したが、実施の形態 2と同じょうに最大値や各種の統計値を使用してもよ、ことは、うまでもな、。

[0074] また速度ゲート毎に異なる種類の統計値を用いてもよい。例えば反射点選択部 41 は路面をレーダ反射体とする反射点を選択する可能性が高いと想定される場合には、相対速度の最大値を基準とし、また反射点選択部 42は中央値となる相対速度を基準とするのである。ある、はその逆の組み合わせでもよ!/、。

[0075] さらに速度ゲート毎に異なる値域幅を採用してもよい。また速度ゲートによっては方位角度の分布も合わせて基準として用いてもょ、。

[0076] 実施の形態 5.

実施の形態 1乃至 4に示した軸ずれ角推定方法は、軸ずれ角を推定する上で移動体の移動速度を取得する必要がないことを特徴としている。し力しながら、軸ずれ角の算出に使用する複数の反射点間の相対速度はほぼ等しいことを前提としている。したがって、これらの反射点の観測値を収集する間の移動体の移動速度はほぼ一定であることが望ましい。

[0077] さらには、軸ずれ角の算出に用いる複数の反射点の方位角度が同じ基準の元に取得されたものである必要があるので、これらの観測値を収集する間、直進運動を行うことが望ましい。

[0078] ところが、レーダ装置 1を自動車に搭載する場合、道路事情や交通流の影響により、長時間連続して直進運転を行えない場合も多ぐそのために十分な観測値を収集できない場合も想定される。この結果、推定精度が劣化し、安全性に影響を及ぼすことも考免られる。

[0079] そこで、実施の形態 5では、異なる時間帯における反射点を組み合わせることで、観測値の収集の間に速度が変化することを許容し、さらに進行方向が変化することも許容する軸ずれ角推定装置について説明する。

[0080] 図 8は、この発明の実施の形態 5の軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図において、反射点選択部 43は時間帯 1一時間帯 Lのそれぞれにおいて、所定の反射点を複数個選択する部位である。また軸ずれ角算出部 53は、時間帯 n (nは 1 一 Lの、ずれかの自然数）にお、て選択された反射点の方位角度を用いて、時間帯 nにおける軸ずれ角 φ を算出する部位である。時間帯 1一 Lの各時間帯における軸ずれ角 φ は時間帯別軸ずれ角記憶部 54に記憶されるようになっている。

[0081] また軸ずれ角真値推定部 61は、算出された時間帯別の軸ずれ角 φ — φ 力も真

1 し値 Φを推定する部位である。その他、図 2と同一の符号を付した構成要素については実施の形態 1と同様であるので、説明を省略する。

[0082] 続いて、この発明の実施の形態 5による軸ずれ角推定装置の動作について説明する。ここで、時間帯 1一時間帯 Lで、移動体の移動速度ならびに移動体の進行方向角度が変化している状況を考える。ただし、移動体の移動速度の変化率 (加速度）並びに移動体の運動の曲率と比較して、時間帯 1一時間帯 Lの各時間帯内は十分短いものとする。その結果、各時間帯内では移動体の移動速度はほぼ一定とみなしうるものとし、さらに移動体は直進運動を行っているものとみなしうる。

[0083] 記憶部 3は、時間帯 1一時間帯 Lのそれぞれにお、て観測された反射点の相対速度と方位角度とを記憶している。反射点選択部 43は、実施の形態 1あるいは実施の形態 2と同じように、記憶部 3に記憶されている時間帯 n (nは 1一 Lのいずれかの自然数）における反射点の相対速度のうち、中央値や最大値となる相対速度を基準速度として、この基準速度を中心として一定の幅を有する値域を速度ゲートとして設定し、この速度ゲートに含まれる反射点を複数個選択して軸ずれ角算出部 53に出力する。

[0084] いま、このような時間帯として、第 1の時間帯 nlと第 2の時間帯 n2とを考える。ただし nlと n2はともに 1一 Lのいずれかの自然数である。軸ずれ角算出部 53は、時間帯 nlにおいて反射点選択部 43が選択した複数の反射点に基づいて、実施の形態 1と同様に第 1の軸ずれ角 φ を算出し、時間帯別軸ずれ角記憶部 54に記憶させる。ま

nl

た、時間帯の識別子である nlを軸ずれ角真値推定部 61に出力する。

[0085] また軸ずれ角算出部 53は、時間帯 n2において反射点選択部 43が選択した複数の反射点の方位角度に基づいて、第 2の軸ずれ角 φ を算出し、時間帯別軸ずれ角 n2

記憶部 54に記憶させる一方で、時間帯の識別子である n2を軸ずれ角真値推定部 6 1に出力する。

[0086] 軸ずれ角真値推定部 61は、軸ずれ角算出部 53が出力する時間帯識別子 nがと等しくなつた場合に、その時点で時間帯別軸ずれ角記憶部 54に記憶されて、る軸ずれ角 φ — φ の平均値として軸ずれ角 φを算出する。すなわち、具体的には [数 5]

とする。

[0087] このように、移動速度が変化している移動体あるいは移動方向が変化している移動体であっても、観測時間を十分短い間隔に区切ることにより、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように反射点に絞り込むことが可能となる。この結果、絞り込んだ反射点のレーダ視線方向の相対速度と方位角度力軸ずれ角を算出することが可能となる。

[0088] 特に、軸ずれ角算出部 5において、 3個以上の反射点に関する連立方程式カも最小二乗法で未知数 Vと φを推定する場合には、 Vについては時間帯毎に異なる推定値となりえる。しかし、軸ずれ角 φは時間帯に依らず一定となる（ φ = φ )ことに本 nl n2 発明は着目したのである.

[0089] このように、この発明の実施の形態 5による軸ずれ角推定方法では、長時間連続して定速運転または直進運転を行えなヽ場合でも、所定の時間幅の時間帯内で観測された反射点に基づいて軸ずれ角を算出することとした。さらに各時間帯力も算出された複数の軸ずれ角を平均するので、十分な推定精度を確保できるようになつたのである.

[0090] なお、移動体の移動速度や移動方向の変動はな!/、場合でも、例えば自車両の直前にあって、レーダ覆域の大部分を遮っている大型車両が加減速、あるいは左右に向きを変えるような状況であっても、この構成を適用することが可能となる。 [0091] 実施の形態 6.

実施の形態 1から 5では、前もって移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を選択しておき、選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づ、て上記軸ずれ角を算出する構成として、る。し力しながら、このような構成の他、先に反射点を 2つ組み合わせて軸ずれ角を算出しておき、算出された軸ずれ角が一定の範囲に収束するような反射点の組を後から選ぶような構成を採用してもよい。実施の形態 6による軸ずれ角推定装置はかかる特徴を有するものである。

[0092] 図 9は、実施の形態 6による軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図において、軸ずれ角算出部 54はレーダ装置 1が検出した反射点から 2つの反射点を組み合わせて複数の軸ずれ角を算出する部位である。反射点選択部 44は軸ずれ角算出部 54が算出した複数の軸ずれ角の分布に基づいて、軸ずれ角の真値算出に使用可能な反射点を選択する部位である。その他図 1と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態 1と同様である。

[0093] 続いて動作について説明する。軸ずれ角算出部 54は、記憶部 3によって記憶される反射点の中から 2つの反射点を選択し、これらの反射点の移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しいと仮定して式（3)の関係力も軸ずれ角 φを算出する。ここで、 2つの反射点の選択方法としては、記憶部 3によって記憶されている反射点の中から 2つの反射点の組み合わせをすベて選択するようにする。

[0094] ただし反射点の個数が膨大になる場合もある。このような場合は、何らかの方法で反射点の個数を予め絞ってもよい。例えば、実施の形態 5で示したように、所定の時間帯で検出された反射点のみに絞って 2つの反射点を組み合わせるようにしてもよい。またいずれかの反射点のレーダ視線方向の相対速度を基準速度として一定の幅を有する値域を設定し、その値域内に入る反射点のみについて 2つの反射点を組み合わせるようにしてちょい。

[0095] 続いて反射点選択部 44は、軸ずれ角算出部 54によって算出された軸ずれ角の収束度合いに基づいて反射点を選択する。すなわち、軸ずれ角算出部 54が算出した軸ずれ角が多く分布する角度範囲を軸ずれ角の分布から求め、この角度範囲に属する反射点を選択する。

[0096] 反射点の移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等、2つ以上の反射点は一定の大きさを有する同一のレーダ反射体上に存在することが多い。異なるレーダ反射体上の反射点であって、移動体の移動方向成分の相対速度も異なる反射点を組み合わせて軸ずれ角を算出すると、真値と異なる結果となる力このような軸ずれ角が算出される回数は真値の周辺の軸ずれ角が算出される回数に比べて低くなると予想される。

[0097] したがって実際に軸ずれ角を算出してみて、その収束状況力反射点を選択することで、式 (3)を満たさない反射点の組み合わせを選択することを抑制し、より信頼性の高い軸ずれ角を算出することにつながるのである。

[0098] 最後に軸ずれ角真値推定部 6は、軸ずれ角算出部 54が算出した軸ずれ角のうち、反射点選択部 44が選択した反射点に対応する軸ずれ角から真値を推定する。真値推定の方法は実施の形態 1から 5までで述べた方法と同様である。

[0099] なお、この実施の形態 6では、軸ずれ角算出部 54において反射点を 2つ組み合わせて軸ずれ角を算出する方法について説明した。しかしこの他にも、実施の形態 1一 5と同様に、反射点を 3つ以上組み合わせて最小二乗法などの方法を用いて軸ずれ角を算出するようにしてもょ、ことは、うまでもな!/、。

産業上の利用可能性

[0100] このように、この発明に係る軸ずれ角推定方法は、特に移動体に搭載するレーダ装置に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定方法において上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点であって、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなる複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいて上記軸ずれ角を算出する軸ずれ角推定方法。

[2] 請求の範囲第 1項に記載の軸ずれ角推定方法において、

上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点の中から上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を選択し、選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づ!/、て上記軸ずれ角を算出する軸ずれ角推定方法。

[3] 請求の範囲第 2項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置により検出されたいずれかの反射点のレーダ視線方向成分の相対速度を基準速度と定め、この基準速度を中心に一定の幅を有する値域内にレーダ視線方向成分の相対速度が含まれる複数の反射点を選択し、選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいて上記軸ずれ角を算出することを特徴とする軸ずれ角推定方法。

[4] 請求の範囲第 3項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の中央値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定方法。

[5] 請求の範囲第 3項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の最大値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定方法。

[6] 請求の範囲第 3項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布にぉ、て反射点の度数が所定値以上となる相対速度の値域を求め、レーダ視線方向成分の相対速度がこの値域に含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定方法。

[7] 請求の範囲第 2項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置によって一定時間内に検出された反射点の中から移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定方法。

[8] 請求の範囲第 2項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置により検出された反射点の移動体のレーダ視線方向の相対速度と方位角度力算出されるレーダ装置の軸ずれ角が所定の値域内に分布するように複数個の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定方法。

[9] 移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定装置において上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点であって、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなる複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいて上記軸ずれ角を算出する軸ずれ角算出手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[10] 請求の範囲第 1項に記載の軸ずれ角推定方法において、

レーダ装置により相対速度と方位角度が検出された反射点の中から移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しいなるように複数個の反射点を選択する反射点選択手段を備え、

軸ずれ角算出手段は、上記反射点選択手段によって選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいてレーダ装置の軸ずれ角を算出することを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[11] 請求の範囲第 10項に記載の軸ずれ角推定装置において、

反射点選択手段は、レーダ装置により検出されたいずれかの反射点のレーダ視線方向成分の相対速度を基準速度と定め、この基準速度を中心に一定の幅を有する値域内にレーダ視線方向成分の相対速度が含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[12] 請求の範囲第 11項に記載の軸ずれ量推定装置において、反射点選択手段は、レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の中央値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[13] 請求の範囲第 11項に記載の軸ずれ量推定装置において、

反射点選択手段は、レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の最大値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[14] 請求の範囲第 11項に記載の軸ずれ角推定装置において、

反射点選択手段は、レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布において反射点の度数が所定値以上となる相対速度の値域を求め、レーダ視線方向成分の相対速度がこの値域に含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[15] 請求の範囲第 11項に記載の軸ずれ量推定装置において、

反射点選択手段は、レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点の中から移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように第 1の反射点、第 2の反射点、第 3の反射点を選択し、

軸ずれ角算出手段は、第 1及び第 2の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいてレーダ装置の第 1の軸ずれ角を算出するとともに、第 1及び第 2の反射点の何れ力と第 3の反射点とのレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づ、てレーダ装置の第 2の軸ずれ角を算出することに加え、

軸ずれ角算出手段によって算出された第 1及び第 2の軸ずれ角に基づいて、レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[16] 請求の範囲第 11項に記載の軸ずれ量推定装置において、

反射点選択手段は、レーダ装置により検出された反射点のいずれかのレーダ視線方向成分の相対速度力相異なる第 1の基準速度と第 2の基準速度とを選択して、第 1及び第 2の基準速度を中心に一定の幅を有する値域内に相対速度が含まれる複数の反射点をそれぞれ選択し、

軸ずれ角算出手段は、第 1の基準速度を中心とする値域内から選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいて第 1の軸ずれ角を算出し、さらに第 2の基準速度を中心とする値域内から選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいて第 2の軸ずれ角を算出することに加え、軸ずれ角算出手段によって算出された第 1及び第 2の軸ずれ角に基づいて、レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[17] 請求の範囲第 10項に記載の軸ずれ角推定装置において、

反射点選択手段は、レーダ装置によって一定時間内に検出された反射点の中から移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[18] 請求の範囲第 10項に記載の軸ずれ角推定装置において、

反射点選択手段は、ともに所定の時間幅を有する第 1の時間帯と第 2の時間帯においてレーダ装置により相対速度と方位角度が検出された反射点の中から移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択し、

軸ずれ角算出手段は、反射点選択手段により選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいて第 1の時間帯の軸ずれ角と第 2の時間帯の軸ずれ角とを算出することに加え、

第 1の時間帯において算出された軸ずれ角と第 2の時間帯において算出された軸ずれ角とに基づ!/ヽて軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。

[19] 移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定装置において上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいてレーダ装置の軸ずれ角を算出する軸ずれ角算出手段と、

上記軸ずれ角算出手段により算出された軸ずれ角が所定の値域内に含まれる場合にこの軸ずれ角を算出するのに用いた複数の反射点を選択する反射点選択手段と、

上記反射点選択手段が選択した反射点を用いて算出された軸ずれ角から上記レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段と、を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。