WO2021024562A1 - 物標検出装置 - Google Patents

Abstract

物標検出装置１は、視野角の小さいミリ波レーダ１０と、視野角の大きい広角センサ２０でそれぞれ第１、第２の物標を検出する。検出情報には、物標の位置と特徴情報、及び検出確度が含まれる。物標解析部３０は、物標がどの位置に実在するかを示す存在確率を出力する。そのため同一物標判定部１０２は、第１の物標の位置及び特徴情報と、第２の物標の位置及び特徴情報とを比較して、第１、第２の物標が同一の物標であるか否かを判定する。判定の結果、第１の物標が第２の物標の虚像であると推定された場合、確度補正演算部１０３は、第２の物標の検出確度を用いて第１の物標の検出確度を補正し、第１の物標が実在する存在確率を演算する。これにより、虚像による物標の誤検出を防止するとともに実在する物標の未検出を防止する効果が得られる。

Description

物標検出装置

　本発明は、複数のセンサを用いて物標を検出する物標検出装置に関する。

　車両の自動運転システムでは、障害物、歩行者等の物標を高精度に検出するためのセンサの1つとして、ミリ波レーダが用いられる。ミリ波レーダでは、複数の受信アンテナをアレー状に並べ、各アンテナの受信信号の振幅／位相情報をもとに物標の角度方位を算出する。並べたアンテナの端から端までの距離、すなわち開口長が長いほど分解能が高くなる。ここで、アンテナの間隔を受信信号の半波長（λ／２）より大きい間隔で配置すると、角度方位が境界値を超えると位相折返しに起因する虚像が発生することが知られている。虚像が発生した場合、物標が実際に存在する角度方位を誤って算出する恐れがあり、虚像を除去して誤検出を防止するようにしている。

　これに関し特許文献１に記載のレーダ装置では、物標が実際に存在する角度を確実に導出することを目的とし、互いに送信方向が水平方向で順次異なる第１、第２、第３の送信アンテナから第１、第２、第３の送信波をそれぞれ出力する送信手段と、第１の送信アンテナによる受信信号の第１受信レベルと、第３の送信アンテナによる受信信号の第３受信レベルとに基づき、物標の角度が位相折返しありの角度であるか否かを判定する第１の位相折返し判定手段と、前記判定結果と、第２の送信アンテナによる受信信号の第２受信レベルとに基づき、物標の角度が位相折返しありの角度であるか否かを判定する第２の位相折返し判定手段を備えている。

　また、特許文献２に記載の方位検出装置では、レーダ波を用いて検出された対象物標の距離，相対速度，方位に基づいて、ＣＣＤカメラで撮像される撮像画面上で対象物標が検出されるべき位置を算出し、その算出された位置に物標が存在するか否かを判断する構成を備える。そして、物標が存在しなければ、対象物標の方位の算出に用いた受信信号の位相差Δθに、位相の折返しがあったものとして改めて方位を算出し、この方位を用いて撮像画面上で対象物が検出されるべき予測位置を算出して、その予測位置に物標が存在すれば、その予測位置の算出に使用した方位を対象物標の方位とする方位補正を行う構成としている。

特開２０１５－６８７２４号公報 特開２００７－２６３９８６号公報

　ミリ波レーダにおいて位相折返しに起因する虚像が発生した場合、特許文献１の構成によれば、物標の角度が位相折返しありの角度であると判定して検出した物標（虚像）を除去することができる。しかしながら、位相折返しで生じた虚像の位置に、実在の物標が重なって存在する場合がありえる。そのような場合、特許文献１に開示される技術では、位相折返し判定用の閾値が適切でないと、判定により実在の物標を虚像とみなし、誤って除去してしまう恐れがある。これは、実際には深い角度位置にある虚像と浅い角度位置にいる実在物標が位相折返しで重なった場合、送信アンテナを切り替えると虚像の影響で受信信号のレベルが変化するため、実在物標を見落として虚像と判定する可能性が高いためである。

　特許文献２の構成においても同様であり、位相折返しを仮定した元の位置に他の物標が存在すると、誤って実在の物標を位相折返しによる虚像と判定して除去する恐れがある。この場合も、実在する物標を未検出とする恐れがある。

　本発明の目的は、位相折返しにより発生する虚像と実在する物標とが重なった場合でも、実在の物標を見落とすことなく虚像を抑圧して物標を検出する物標検出装置を提供することである。

　本発明の物標検出装置は、第１の視野角にて物標を検出する第１のセンサと、第１の視野角よりも大きい第２の視野角にて物標を検出する第２のセンサと、第１のセンサで検出した第１の物標の検出情報と、第２のセンサで検出した第２の物標の検出情報を入力して、物標がどの位置に実在するかを示す存在確率を出力する物標解析部と、を備える。検出情報には、物標の位置と特徴情報、及びどの程度の確度で物標が検出されたかを示す検出確度が含まれる。物標解析部は、第１の物標の位置及び特徴情報と、第２の物標の位置及び特徴情報とを比較して、第１の物標と第２の物標が同一の物標であるか否かを判定する同一物標判定部と、同一物標判定部で判定の結果、第１の物標が第２の物標の虚像であると推定された場合、第２の物標の検出確度を用いて第１の物標の検出確度を補正し、第１の物標が実在する存在確率を演算する確度補正演算部と、を有する。

　本発明によれば、虚像による物標の誤検出を防止するとともに実在する物標の未検出を防止する効果が得られ、物標検出装置の信頼性が向上する。

本実施例に係る物標検出装置の構成を示すブロック図。 ミリ波レーダにおける虚像発生メカニズムを示す図。 ミリ波レーダと広角センサの検出特性を比較して示す図。 虚像が発生した際の物標の存在確率の演算例を示す図。 虚像の位置が他の物標に重なった際の存在確率の演算例を示す図。 物標の解析処理の全体を示すフローチャート。

　本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
  図１は、本実施例に係る物標検出装置の構成を示すブロック図である。物標検出装置１は、第１のセンサ１０、第２のセンサ２０、及び物標解析部３０で構成される。第１のセンサ１０は視野角の小さい遠距離用のミリ波レーダで、第２のセンサ２０は視野角の大きい広角センサである。広角センサ２０としては、中距離レーダ、ステレオカメラ、ライダー（ＬｉＤＡＲ）などを用いる。物標解析部３０は、第１のセンサ１０と第２のセンサ２０で検出した物標の情報（位置、特徴、検出確度）を合成し、また虚像を考慮して検出確度を補正し、存在確率を演算する。物標解析部３０にて合成、演算した物標情報は、例えば運転制御装置２へ伝送され、車両の自動運転制御に利用される。

　ミリ波レーダ１０では、物体で反射されたミリ波信号の受信レベルやＳＮＲなどが設定した閾値を超えた場合に、物標１として検出する。このとき、検出した物標１の位置Ｕ１だけでなく、検出信号レベルが閾値をどの程度超えたかによって、どの程度の確度で物標が検出されたかを示す検出確度Ｐ１を出力する。さらに、物標１の速度Ｖ１や反射断面積（物標サイズ）Ｓ１といった特徴情報についても、ミリ波レーダ１０特有の信号処理により求めて出力する。

　広角センサ２０についても同様に、物標検出アルゴリズムにより検出した物標２の位置Ｕ２と検出確度Ｐ２を、速度Ｖ２や反射断面積（物標サイズ）Ｓ２といった特徴情報とともに出力する。

　物標解析部３０の動作を説明する。視野角の小さい遠距離用のミリ波レーダ１０では、視野角の外側に物標が存在する場合、視野角の内側に物標の虚像が発生してこれを検出してしまう。一方、視野角の大きい広角センサ２０では、視野角内の物標については虚像が発生することはない。すなわち、正面方向から大きく傾いた角度に存在する物標も、実像として検出できる。また、視野角の外側に実在する物標の位置から、視野角内に虚像が発生する位置を演算可能である。よって物標解析部３０では、この虚像の影響を補正して、物標が実在する存在確率を演算して出力する。

　虚像変換部１０１は、広角センサ２０で検出した物標２の位置Ｕ２から、ミリ波レーダ１０の場合に虚像が発生すると予想される位置Ｆ｛Ｕ２｝を計算して、位置の変換を行う。なお、物標２の位置Ｕ２が、ミリ波レーダ１０で虚像が発生しない正面方向に近い角度の場合には、虚像変換部１０１をそのまま通過させる。

　同一物標判定部１０２は、ミリ波レーダ１０で検出した物標１と、広角センサ２０で検出した物標２とが同一物標であるか否かを判定する。すなわち、ミリ波レーダ１０の物標１の位置Ｕ１に、虚像変換部１０１で変換した物標２の虚像の位置Ｆ｛Ｕ２｝が重なっており、それぞれの速度Ｖ１，Ｖ２や反射断面積Ｓ１，Ｓ２といった特徴情報についても一致する場合には、同一物標であると判定する。この判定時の精度についても確度化が可能であり、物標情報へ反映すると有効である。

　同一物標と判定された場合には、ミリ波レーダ１０で検出された物標１は物標２の虚像であると推定される。そこで確度補正演算部１０３は、ミリ波レーダ１０で検出した検出確度Ｐ１と広角センサ２０で検出した検出確度Ｐ２を用いて、虚像を考慮した物標１、物標２の検出確度の補正演算を行う。演算結果は、物標１、物標２がその位置に実在する確率（存在確率）Ｑ１，Ｑ２として出力する。

　合成処理部１０４は、物標１の位置Ｕ１と特徴情報（速度Ｖ１や反射断面積Ｓ１）、物標２の位置Ｕ２と特徴情報（速度Ｖ２や反射断面積Ｓ２）について、合成処理（重み付け平均化）を行う。

　虚像逆変換部１０５は、虚像変換部１０１にて物標２の位置を座標変換した場合には、物標２の位置を元の座標に逆変換する。そして、合成処理部１０４で合成した物標位置（Ｕ１’，Ｕ２’）と特徴情報（Ｖ１’，Ｖ２’，Ｓ１’，Ｓ２’）を出力する。

　運転制御装置２は、物標１、２の存在確率Ｑ１，Ｑ２と、合成後の位置情報と特徴情報を入力し、これらを用いて車両の自動運転制御を行う。このようにして、物標検出装置１と運転制御装置２を組み合わせることで、自動運転システムの一部を構築することができる。

　図２は、ミリ波レーダにおける虚像発生メカニズムを示す図である。ミリ波レーダ１０では、物標の角度方位θを検出するために、複数の受信アンテナ２００で構成される受信アレーを用いる。図示しない送信アンテナから出射した特定周波数（波長λ）の送信信号は、物標を反射して受信アンテナ２００で受信される。（ａ）は受信アンテナ間隔ｄが小さい場合（ｄ＜λ／２）、（ｂ）は受信アンテナ間隔ｄが大きい場合（ｄ＞λ／２）の、各受信アンテナにおける受信信号の位相関係を示している。

　（ａ）の場合から説明する。各受信アンテナ２００の受信信号Ｘ_１～Ｘ_８は、検出対象となる物標２０１の角度方位θ１に応じて、隣接するアンテナ間で規則的な位相差φ１を有する。逆に言えば、受信信号Ｘ_１～Ｘ_８の規則的な位相差φ１から、物標２０１の角度方位θ１を求めることができる。受信アンテナの間隔ｄが半波長λ／２より短い場合には、物標２０１がどの角度方位θ１にあっても、規則的な位相差φ１は±１８０ｄｅｇを超えることがない。よって、位相差φ１と角度方位θ１の関係は１対１で成り立ち、物標２０１の虚像が発生することはない。

　ところが、ミリ波といった高い周波数（例えば７６ＧＨｚ、波長λ＝約４ｍｍ）を用いる遠距離用途のレーダでは、アンテナ利得を上げるためにアンテナサイズが大きくなり、受信アンテナの間隔ｄを半波長λ／２（約２ｍｍ）より小さくすることは困難となる。

　（ｂ）は、アンテナ間隔ｄが半波長λ／２より大きい場合である。物標２０２が深い角度方位θ２にあるとき、受信信号の規則的な位相差φ２が±１８０ｄｅｇを超えてしまうので、浅い角度方位θ３の場合の位相差φ３と区別ができなくなる。つまり、φ２＝φ３±１８０ｄｅｇの関係となっている。このため、深い角度方位θ２にある物標２０２を、浅い角度方位θ３の物標２０３として誤って検出することになる。この現象は、位相折返しと呼ばれ、浅い角度方位θ３の物標２０３は、深い角度方位θ２にある物標２０２の虚像として検出されたものである。

　本実施例では、遠距離用途のミリ波レーダ１０の場合に位相折返しで生じる虚像を抑圧するために、位相折返しが生じないような広角センサ２０を組み合わせて物標検出の補正を行う。

　図３は、ミリ波レーダと広角センサの検出特性を比較して示す図であり、（ａ）は視野範囲を、（ｂ）は利得の角度方位依存性を示している。ミリ波レーダと広角センサの検出特性をこのような関係として組み合わせることで、位相折返しで発生する虚像を抑圧することができる。

　（ａ）において、ミリ波レーダ及び広角センサを搭載した車両の位置を３００とする。遠距離向けミリ波レーダ１０の視野範囲３０１（実線で示す、視野角α１）は、広角センサ２０の視野範囲３０２（破線で示す、視野角α２）と比較すると、検出距離は大きいが視野角は小さくなる（α１＜α２）。このような視野範囲となる理由は、図２で述べた通り、レーダの遠距離化の際には、受信アンテナの利得を上げるためアンテナサイズが大きくなり、アンテナ間隔が広がる結果視野角が小さくなるからである。

　（ｂ）において、ミリ波レーダ１０の利得３０３は、狭い角度範囲で大きな利得のメインローブを有するが、角度方位θが大きくなるにつれてサイドローブを伴いながら利得が低下する。位相折返しの発生境界３０４は、アンテナ配置の間隔で決まる隣接アンテナの位相差が１８０ｄｅｇとなる角度方位であり、ミリ波レーダの利得３０３のメインローブの範囲と同じになるように設定する。

　一方、広角センサ２０の利得３０５は、角度方位θが大きくなるにつれて緩やかに減少し、ミリ波レーダの利得３０３と交差している。すなわち、ミリ波レーダにおける位相折返しの発生境界３０４を越えた右側の範囲（位相折返しが発生する範囲）では、広角センサの利得３０５をレーダの利得３０３より大きくする。これより、ミリ波レーダで位相折返しにより虚像が見える場合には、常に、広角センサでも虚像の元となる実像が見えていることになる。

　（ａ）には、一例として検出される物標の位置を示している。検出対象の物標の反射が強い場合には、メインローブの外にある物標３０７が、ミリ波レーダ１０の視野範囲３０１に虚像３０６として検出される。このとき、物標３０７の位置は広角センサ２０の視野範囲３０２の遠い位置になるが、（ｂ）に示す利得の関係で、広角センサ２０でも物標３０７を検出できることになる。このような利得関係が構築されていることが、本実施例の前提条件である。

　ここで、広角センサ２０が広角用途の中距離向けのレーダであれば、暗闇や雨といった環境でも利得の関係が崩れることなく、環境変化に強い物標検出装置を実現できる。さらに、広角センサ（中距離向けレーダ）２０の送信アンテナと送信信号を遠距離向けレーダ１０と共通にすることで、伝搬特性や対象物標からの反射状態の変化といった環境変化がなくなり、よりロバスト性の高い物標検出装置を構築できる。

　本実施例では、第１、第２のセンサ（ミリ波レーダと広角センサ）で検出した物標に対して、物標の位置情報だけでなく検出確度の情報を付加し、各々のセンサからのデータを合成する際に検出確度の情報を用いることに特徴がある。ここで検出確度とは、各々のセンサにて物標を検出するときの検出信号の強度を反映する指標である。具体的には、検出した物標のＳＮＲやサイズや距離といった情報を用いるとともに、各センサの検出感度の差を考慮して０～１００％の間で正規化した数値である。このようにして取得した検出確度の値を用いることで、虚像の発生を考慮して物標がその位置に実在する確率（存在確率）を演算することが可能となる。

　図４は、確度補正演算部１０３における虚像が発生した際の物標の存在確率の演算例を示す図である。遠距離用のミリ波レーダで物標の虚像を検出した場合、ミリ波レーダと広角センサの検出確度を用いて、ミリ波レーダで検出した物標が虚像であることを、存在確率を演算することで定量的に示すものである。

　（ａ）はミリ波レーダ１０による検出結果を示し、視野範囲３０１内に物標４０１が検出され、その検出確度Ｐ１を４０％とする。ただし、ここで検出される物標４０１は、（ｂ）の広角センサ２０で検出される物標４０２の虚像であるとする。

　（ｂ）は広角センサ２０による検出結果を示し、境界３０４の外側に物標４０２が検出され、その検出確度Ｐ２を７０％とする。この物標４０２は実在するもので、（ａ）においてミリ波レーダで検出される物標４０１（虚像）に対応している。

　ここに、広角センサの検出確度Ｐ２（＝７０％）がミリ波レーダの検出確度Ｐ１（＝４０％）より高いのは、図３のように、位相折返しが生じる範囲（境界３０４の外側）では、広角センサの利得３０５の方がミリ波レーダの利得３０３より高いからである。

　（ｃ）は、検出された２つの物標４０１，４０２が同一物標であるか否かの対応付けを示す。まず、広角センサで検出された物標４０２の位置Ｕ２を、ミリ波レーダで虚像として発生することが予測される位置Ｆ｛Ｕ２｝へ変換し、変換後の位置を物標４０３で示す。位置の変換では、位相折返しの発生境界３０４に関して線対称の位置、すなわち、発生境界３０４の線で折り畳んだ位置に移動させる処理を行う。

　変換後の広角センサの物標４０３の位置Ｆ｛Ｕ２｝がミリ波レーダの物標４０１の位置Ｕ１と類似した位置であり、さらに広角センサの物標４０２とミリ波レーダの物標４０１の速度や反射断面積といった特徴情報が類似している場合には、広角センサの物標４０２とミリ波レーダの物標４０１は同じ物標だと判定する。この判定では、位置情報だけでなく、速度や反射断面積などの物標の特徴情報を含めて判定するようにしている。その理由は以下である。

　例えば、虚像が発生する位置の近傍に、他の物標が存在する場合もありえる。物標の位置が対応するだけで同じ物標か否かを判定する方法では、実在する物標を、虚像による物標だと誤って判定する恐れがある。誤判定の結果、実際に存在する物標を虚像として除去してしまうことになり、例えば自動運転の場合には、実在する障害物への衝突といった危険性が増加する。特に、多くの物標が検出される状況では、誤判定が頻繁に生じる恐れがあるので、位置情報以外の特徴情報も含めて類似することを条件とすることで、誤判定を低減させている。なお、ここでは特徴情報として速度と反射断面積（物標サイズ）の両方を取り上げたが、いずれか一方でも効果があり、また他の特徴情報を追加しても良い。

　以上により、ミリ波レーダにより検出した物標４０１と広角センサにより検出した物標４０２が同じ物標であると判定され、ミリ波レーダの物標４０１が虚像であると推定できる。本実施例では、さらに、検出された物標が検出された位置に実在するか否かを存在確率を用いて定量的に解析を行う。

　（ｄ）は、検出された物標について存在確率の演算結果を示したものである。演算では、物標４０１の検出確度Ｐ１と、物標４０２の検出確度Ｐ２を組み合わせ、虚像を考慮して検出確度を補正し、それぞれの物標が実在するか否かを示す存在確率Ｑ１，Ｑ２を算出する。

　ミリ波レーダの物標４０１については、検出確度Ｐ１が４０％であるが、それが虚像である確率は、広角センサの物標４０２の検出確度Ｐ２である７０％と考えられる。つまり、物標４０１が虚像である確率は４０％×７０％＝２８％となる。逆に、物標４０１が虚像ではない確率（すなわち実像である確率）は、物標４０２の検出確度７０％の残り部分１００－７０＝３０％と考えられ、物標４０１が実在する存在確率Ｑ１は４０％×３０％＝１２％となる。（ｄ）には、物標４０１の検出確度Ｐ１に対応する補正後の物標４０４の存在確率Ｑ１（＝１２％）を示している。

　一方、広角センサの物標４０２については、検出確度Ｐ２が７０％であるから存在しない確率は３０％である。また、前述の通り、物標４０１が虚像として存在する確率は２８％であるから、虚像として存在しない確率は７２％である。以上より、物標４０２が存在しない確率は３０％×７２％＝約２２％であり、存在確率Ｑ２は約７８％となる。（ｄ）には、物標４０２の検出確度Ｐ２に対応する補正後の物標４０５の存在確率Ｑ２（＝７８％）を示している。

　ここで用いた演算式は、次のようになる。ミリ波レーダによる物標４０１の検出確度Ｐ１、広角センサによる物標４０２の検出確度Ｐ２、とするとき、虚像を考慮した物標４０１の存在確率Ｑ１、及び虚像を考慮した物標４０２の存在確率Ｑ２は、
      Ｑ１＝Ｐ１×（１－Ｐ２）　　　（１）
      Ｑ２＝１－（１－Ｐ２）×（１－Ｐ１・Ｐ２）　　　（２）
で求められる。

　（ｄ）の演算結果によれば、ミリ波レーダで検出した物標４０１（４０４）が実像である確率は低く（Ｑ１＝１２％）、広角センサで検出した物標４０２（４０５）が実像である確率は高い（Ｑ２＝７８％）。演算で得られたこれらの存在確率は、運転制御装置２に伝送され、別途設けた閾値（例えば２０％）と比較することで、ミリ波レーダで検出した物標４０１は虚像である可能性が高いと判断され、物標４０１を除去した状態で制御が行われる。

　以上のように、確度補正演算部１０３では、ミリ波レーダで検出した物標の検出確度と、広角センサで検出した物標の検出確度を用いてそれぞれの存在確率の演算を行うことで、虚像の可能性がある物標については存在確率を下げ、虚像の発生元の物標（実像）については、虚像の検出確度に応じて、存在確率を上げるような補正を行う。これにより、物標が実在するか否かを定量的に判定することが可能となり、従来と比較し判定の信頼性が向上し、虚像発生による物標の誤検出を防止することができる。

　図５は、虚像の位置が他の物標に重なった際の存在確率の演算例を示す図である。ここでは、虚像が発生した位置に他の物標が実在する場合に、ミリ波レーダで検出した物標が実像であることを存在確率により示すものである。

　（ａ）はミリ波レーダ１０による検出結果を示し、物標５０１が検出され、その検出確度Ｐ１が９０％とする。ただし、ここで検出された物標５０１は、（ｂ）の広角センサ２０で検出される物標５０２の虚像と、他の物標（実像）が同じ位置に重なっているものとする。また、物標５０１の検出確度Ｐ１（＝９０％）が、図４（ａ）における物標４０１の検出確度Ｐ１（＝４０％）よりも高いのは、虚像と他の物標（実像）とが重なることで信号レベルが増加しているからである。

　（ｂ）は広角センサ２０による検出結果を示し、境界３０４の外側に実在する物標（５０２）が検出され、その検出確度Ｐ２を７０％とする。なお、境界３０４の内側には（ａ）の物標５０１の実像分に対応する物標が検出されていないが、これは図３で述べたように、境界３０４の内側では、広角センサ２０の利得がミリ波レーダ１０の利得より低いからである。

　（ｃ）は、広角センサで検出された物標５０２の位置を、ミリ波レーダで虚像として発生することが予測される位置へ変換したもので、変換後の位置を物標５０３で示す。ここで、図４の説明と同様に、ミリ波レーダの物標５０１と広角センサの変換後の物標５０３が同じ物標であると判定されたとする。

　（ｄ）は、検出された物標について存在確率の演算結果を示したものである。この場合の演算は図４の説明と同様に（１）（２）式を用いて行うことができ、途中の説明を省略する。

　ミリ波レーダで検出した物標５０１に対応する、虚像を考慮した補正後の物標５０４の存在確率はＱ１＝２７％となる。一方、広角センサで検出した物標５０２に対応する、虚像を考慮した補正後の物標５０５の存在確率はＱ２＝９２％となる。この演算結果によれば、ミリ波レーダで検出した物標５０１（５０４）が実像である確率Ｑ１＝２７％は、図４における物標４０１（４０４）の確率Ｑ１＝１２％よりも高くなる。運転制御装置２では、別途設けた閾値（例えば２０％）と比較することで、物標５０１は実在する物標である可能性が高いと判断され、物標５０１を残した状態で制御が行われる。

　すなわち、虚像と実在する物標が重なった場合に、所定以上の存在確率とされた物標を残すことで、実在する物標が未検出となることを防止できる。その結果、従来のように完全に物標を除去することによる障害物への衝突といった危険性を回避できる。

　なお、存在確率の閾値の設定は、物標検出装置１に接続される運転制御装置２が決定する。運転制御装置２では、運転手アシスト用途や完全自動運転用途といった用途や、そのときの車両の走行状況に応じて、予め最適な閾値を設定する。

　図６は、物標解析部３０による物標の解析処理の全体を示すフローチャートである。この解析処理には、図４、図５で説明した存在確率の演算が含まれる。各ステップについて処理内容を説明する。

　Ｓ６０１：ミリ波レーダ１０で検出された物標１の情報を入力する。情報には、物標１の３次元位置Ｕ１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、速度Ｖ１、面積Ｓ１、検出確度Ｐ１を含む。その後これらの情報は、Ｓ６０６とＳ６１０へ送られる。
  Ｓ６０２：Ｓ６０１とほぼ同じタイミングで、広角センサ２０で検出された物標２の情報を入力する。情報には物標２の３次元位置Ｕ２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、速度Ｖ２、面積Ｓ２、検出確度Ｐ２を含む。

　Ｓ６０３：広角センサ２０から出力された物標２について、位置情報（ｘ２、ｙ２）から角度方位θを求める（計算式θ２＝ａｔａｎ（ｙ２／ｘ２））。
  Ｓ６０４：Ｓ６０３で求めた物標２の角度方位θ２は、ミリ波レーダ１０において位相折返しによる虚像が生じさせる方位か否かを判定する。すなわち、θ２＞Ｔｈ０（発生境界）かどうかを判定する。判定結果がＹｅｓの場合（虚像が生じる場合）はＳ６０５へ進み、判定結果がＮｏの場合（虚像が生じない場合）はＳ６１０へ進む。

　Ｓ６０５：虚像変換部１０１は、物標２の折返しによる虚像がどの位置に生じるか座標変換を行い、速度や面積についても折返しを考慮した変換を行う。なお、虚像への変換後のデータを、記号Ｆ｛＿｝で表している。
  Ｓ６０６：同一物標判定部１０２は、虚像変換後の広角センサで検出した物標２とミリ波レーダで検出した物標１が同じ物標か否かを判断するための演算を行う。演算では、位置誤差ΔＵと速度誤差ΔＶと面積誤差ΔＳを計算する。

　Ｓ６０７：計算した位置誤差ΔＵと速度誤差ΔＶと面積誤差ΔＳが、予め設定した閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３を全て下回るか否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合は、物標２の虚像と物標１を同一物標と判定してＳ６０８へ進む。判定結果がＮｏの場合は、物標１と物標２は同一物標ではないと判定してＳ６０９へ進む。なお、この判定では、予め設定した閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３に対してどの程度余裕（閾値との差）があるかにより、どの程度の確度で同一物標といえるかを数値化して示すことも可能である。

　Ｓ６０８：Ｓ６０７で同一物標であると判定した場合には、ミリ波レーダで検出した物標１が虚像であるという前提で、物標情報の合成演算を実施する。まず確度補正演算部１０３は、ミリ波レーダで検出した物標１の検出確度Ｐ１、広角センサで検出した物標２の検出確度Ｐ２を用いて、それぞれの物標の存在確率Ｑ１，Ｑ２を演算する。演算では、前記（１）（２）式を用いる。
  また、合成処理部１０４により、物標１の物標情報（位置Ｕ１，速度Ｖ１，面積Ｓ１）と物標２の虚像の物標情報Ｕ２，Ｖ２，Ｓ２を、重み付け平均などで合成する。合成後のそれぞれの物標情報については、図中でダッシュ記号を付加して示している。これにより、物標情報の検出精度を改善できる。以上の処理を施した物標１と物標２の物標情報は、Ｓ６１３へ送られる。

　Ｓ６０９：Ｓ６０７で同一物標ではないと判定した場合には、物標１と物標２の情報は特に処理されないままＳ６１３へ送られる。すなわち、検出確度Ｐ１，Ｐ２はそのまま存在確率Ｑ１，Ｑ２となる。

　Ｓ６１０：Ｓ６０４の判定でＮｏの場合（虚像が生じない場合）は、虚像変換を行わずに、同一物標判定部１０２にて広角センサの物標２とミリ波レーダの物標１が同じ物標か否かを判断するための演算を行う。演算では、Ｓ６０６と同様に、位置誤差ΔＵと速度誤差ΔＶと面積誤差ΔＳを計算する。

　Ｓ６１１：Ｓ６０７と同様に、位置誤差ΔＵと速度誤差ΔＶと面積誤差ΔＳが、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３を全て下回るか否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合は、物標２の虚像と物標１を同一物標と判定してＳ６１２へ進む。判定結果がＮｏの場合は、物標１と物標２は同一物標ではないと判定して前記Ｓ６０９へ進む。

　Ｓ６１２：Ｓ６１１で同一物標であると判定した場合には、物標情報の合成演算を実施する。まず確度補正演算部１０３は、物標情報の検出確度を補正して存在確率を求める。ミリ波レーダの物標１が存在しない確率（１－Ｐ１）と広角センサの物標２が存在しない確率（１－Ｐ２）より、両センサで存在を誤検出する確率は（１－Ｐ１）×（１－Ｐ２）となる。これより存在確率Ｑは、
      Ｑ＝１－（１－Ｐ１）×（１－Ｐ２）　　　（３）
となり、これを物標情報の補正後の存在確率とする。この補正により、存在確率の精度が向上する。
  また、合成処理部１０４により、物標１と物標２の物標情報（位置，速度，面積）について合成する。その際、物標１と物標２の検出確度Ｐ１，Ｐ２による重み付け平均などを施すことで、検出情報の信頼度を向上させる。合成後の物標情報（位置Ｕ’，速度Ｖ’，面積Ｓ’）は、存在確率Ｑとともに、Ｓ６１３へ送られる。

　Ｓ６１３：運転制御装置２では、物標検出装置１から送られた物標情報（位置，速度，面積）と存在確率Ｑ（Ｑ１，Ｑ２）をもとに、過去に検出された物標情報と比較しながらその物標の存在状態を最終判断した上で、車両をどのように制御するか決定する。

　運転制御装置２による制御は、例えば物標の存在確率Ｑの閾値を２０％と設定して、次のように行う。進行方向の遠い位置に存在確率Ｑ＝３０％で物標が検出された場合は、減速を開始しながら物標のトラッキングを開始する。あるいは、近い距離に物標が検出されたが存在確率Ｑが１０％と低く、さらに過去のトラッキング対象との対応付けができなければ、物標が実在しないという前提でトラッキングだけ開始する。そして、トラッキング開始した次のフレームで確率Ｑが９０％に上昇すれば、ブレーキをかける、といった状況判断と車両の制御を行う。この判断や制御を行う存在確率の閾値については、運転手アシスト用途や完全自動運転用途といった用途によって異なるため、用途に応じて予め適宜設定する。

　以上のように本実施例の物標検出装置によれば、位相折返しに起因する虚像を実在する物標であると誤って検出することを防止するとともに、虚像と実在する他の物標の位置が重なった場合でも、実在する物標を見落とすことがない。これにより、信頼性の高い物標検出装置を提供できる。

　１：物標検出装置、
　２：運転制御装置、
　１０：ミリ波レーダ（第１のセンサ）、
　２０：広角センサ（第２のセンサ）、
　３０：物標解析部、
　１０１：虚像変換部、
　１０２：同一物標判定部、
　１０３：確度補正演算部、
　１０４：合成処理部、
　１０５：虚像逆変換部、
　２００：受信アンテナ、
　３０１：ミリ波レーダの視野範囲、
　３０２：広角センサの視野範囲、
　３０３：ミリ波レーダの利得、
　３０４：位相折返しの発生境界、
　３０５：広角センサの利得、
　４０１～４０５，５０１～５０５：物標、
　Ｐ１，Ｐ２：検出確度、
　Ｑ１，Ｑ２：存在確率。

Claims (10)

1. 　第１の視野角にて物標を検出する第１のセンサと、
   　前記第１の視野角よりも大きい第２の視野角にて物標を検出する第２のセンサと、
   　前記第１のセンサで検出した第１の物標の検出情報と、前記第２のセンサで検出した第２の物標の検出情報を入力して、物標がどの位置に実在するかを示す存在確率を出力する物標解析部と、を備え、
   　前記検出情報には、物標の位置と特徴情報、及びどの程度の確度で物標が検出されたかを示す検出確度が含まれ、
   　前記物標解析部は、
   　前記第１の物標の位置及び特徴情報と、前記第２の物標の位置及び特徴情報とを比較して、前記第１の物標と前記第２の物標が同一の物標であるか否かを判定する同一物標判定部と、
   　前記同一物標判定部で判定の結果、前記第１の物標が前記第２の物標の虚像であると推定された場合、前記第２の物標の検出確度を用いて前記第１の物標の検出確度を補正し、前記第１の物標が実在する存在確率を演算する確度補正演算部と、
   　を有することを特徴とする物標検出装置。
2. 　請求項１に記載の物標検出装置において、
   　前記物標解析部は、前記第２の物標が前記第１の視野角の外側で検出された場合、前記第２の物標の位置を前記第１の視野角の内側で虚像の発生する位置へ変換する虚像変換部を有し、
   　前記同一物標判定部は、前記第１の物標の位置と前記虚像変換部にて変換された前記第２の物標の位置とを比較することを特徴とする物標検出装置。
3. 　請求項２に記載の物標検出装置において、
   　前記第１の視野角の外側の範囲では、前記第１のセンサの利得よりも前記第２のセンサの利得が大きいことを特徴とする物標検出装置。
4. 　請求項３に記載の物標検出装置において、
   　前記第１のセンサは遠距離用レーダであって、前記第２のセンサは中距離用レーダであることを特徴とする物標検出装置。
5. 　請求項４に記載の物標検出装置において、
   　前記遠距離用レーダと前記中距離用レーダは、共通の送信アンテナから共通の送信信号を送出することを特徴とする物標検出装置。
6. 　請求項１に記載の物標検出装置において、
   　前記特徴情報には、物標の速度及び面積の少なくとも一方を含むことを特徴とする物標検出装置。
7. 　請求項１に記載の物標検出装置において、
   　前記同一物標判定部で判定の結果、前記第１の物標が前記第２の物標の虚像ではないと推定された場合、前記確度補正演算部は、前記第１の物標の検出確度と前記第２の物標の検出確度を、それぞれ前記第１の物標が実在する存在確率と前記第２の物標が実在する存在確率として出力することを特徴とする物標検出装置。
8. 　請求項１に記載の物標検出装置において、
   　前記確度補正演算部は、前記第１の物標が前記第２の物標の虚像であると推定され、前記第１、第２の物標の検出確度がＰ１，Ｐ２であるとき、前記第１、第２の物標の存在確率Ｑ１，Ｑ２を、
         Ｑ１＝Ｐ１×（１－Ｐ２）
         Ｑ２＝１－（１－Ｐ２）×（１－Ｐ１・Ｐ２）
   により算出することを特徴とする物標検出装置。
9. 　第１の視野角をもつ第１のセンサにより物標を検出するステップと、
   　前記第１の視野角よりも大きい第２の視野角をもつ第２のセンサにより物標を検出するステップと、
   　前記第１のセンサで検出した第１の物標の検出情報と、前記第２のセンサで検出した第２の物標の検出情報から、物標がどの位置に実在するかを示す存在確率を出力する物標解析ステップと、を備え、
   　前記検出情報には、物標の位置と特徴情報、及びどの程度の確度で物標が検出されたかを示す検出確度が含まれ、
   　前記物標解析ステップは、
   　前記第１の物標の位置及び特徴情報と、前記第２の物標の位置及び特徴情報とを比較して、前記第１の物標と前記第２の物標が同一の物標であるか否かを判定する判定ステップと、
   　前記判定の結果、前記第１の物標が前記第２の物標の虚像であると推定された場合、前記第２の物標の検出確度を用いて前記第１の物標の検出確度を補正し、前記第１の物標が実在する存在確率を演算する演算ステップと、
   　を有することを特徴とする物標検出方法。
10. 　請求項９に記載の物標検出方法において、
    　前記物標解析ステップは、前記第２の物標が前記第１の視野角の外側で検出された場合、前記第２の物標の位置を前記第１の視野角の内側で虚像の発生する位置へ変換する変換ステップを有し、
    　前記判定ステップでは、前記第１の物標の位置と前記変換ステップにて変換された前記第２の物標の位置とを比較することを特徴とする物標検出方法。

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