WO2021070685A1 - 軸ずれ推定装置 - Google Patents
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- G01S2013/9327—Sensor installation details
- G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles
Definitions
- the present disclosure relates to a technique for estimating an axial deviation angle of a radar device that detects the direction and relative velocity of an object.
- Patent Document 1 discloses a technique for estimating the axis deviation angle of an in-vehicle radar device based on the maximum reception intensity of reflected waves from near a vehicle when an axis deviation occurs.
- One aspect of the present disclosure is to provide a technique for improving the estimation accuracy of the misalignment angle.
- the axis deviation estimation device includes an acquisition unit, an extraction unit, a device system coordinate unit, and an estimation unit.
- the acquisition unit is the azimuth angle of the reflection point, which is the horizontal angle and the vertical angle obtained with reference to the beam direction, and the distance between the radar device and the reflection point. It is configured to acquire reflection point information including at least.
- the beam direction is the direction along the central axis of the radar beam.
- the extraction unit is configured to extract at least one road surface reflection point detected by reflection on the road surface from the plurality of reflection points based on at least the reflection point information.
- the device system coordinate unit is configured to specify the device system coordinates, which are three-dimensional coordinates based on the coordinate axes of the radar device, for each road surface reflection point based on the reflection point information.
- the estimation unit is configured to estimate the misalignment angle using a relational expression.
- the relational expression includes at least one unknown parameter including the axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device around the target axis, which is one of the horizontal axis which is the coordinate axis of the moving body and the traveling direction axis, and the device system of the road surface reflection point. It is an expression that holds between at least one element included in the coordinates.
- the axis deviation estimation device estimates the axis deviation angle mathematically. Therefore, when the axis deviation occurs, the axis deviation angle is estimated based on the maximum reception intensity of the reflected wave from near the vehicle. It is possible to suppress the estimation error of the axis deviation angle as compared with the conventional device.
- the block diagram which shows the structure of the vehicle control system.
- Flowchart of axis deviation estimation processing. Flowchart of road surface reflection extraction processing.
- FIG. 1 explaining the principle of estimating a roll angle in modification 1.
- the vehicle control system 1 shown in FIG. 1 is a system mounted on a vehicle VH which is a moving body.
- the vehicle control system 1 includes a radar device 2, an in-vehicle sensor group 3, a signal processing unit 4, and a support execution unit 5. Further, the vehicle control system 1 may include an axis deviation notification device 51 and a mounting angle adjusting device 52.
- the vehicle VH equipped with the vehicle control system 1 is also referred to as the own vehicle VH.
- the vehicle width direction of the own vehicle VH is also referred to as a horizontal direction
- the vehicle height direction is also referred to as a vertical direction.
- the radar device 2 is mounted on the front side of the own vehicle VH.
- the radar device 2 irradiates radar waves within a predetermined angle range Ra in the horizontal direction in front of the vehicle VH and within a predetermined angle range Rb in the vertical direction in front of the vehicle VH.
- the radar device 2 receives the reflected wave of the irradiated radar wave to generate reflection point information regarding the reflection point reflecting the radar wave.
- the radar device 2 may be a so-called millimeter-wave radar that uses electromagnetic waves in the millimeter-wave band as radar waves, a laser radar that uses laser light as radar waves, or a sonar that uses sound waves as radar waves. Good.
- the antenna unit that transmits and receives radar waves is configured to be able to detect the arrival direction of the reflected wave in both the horizontal direction and the vertical direction.
- the antenna unit may include array antennas arranged in the horizontal direction and the vertical direction.
- the radar device 2 is attached so that the beam direction coincides with the front-rear direction, that is, the traveling direction of the own vehicle VH, and is used to detect various targets existing in front of the own vehicle VH.
- the beam direction is a direction along the CA direction of the central axis of the radar beam to be irradiated.
- the reflection point information generated by the radar device 2 includes at least the azimuth angle of the reflection point and the distance of the reflection point.
- the distance of the reflection point is the distance between the radar device 2 and the reflection point.
- the radar device 2 may be configured to detect the relative speed of the reflection point with respect to the vehicle VH and the reception intensity of the radar beam reflected by the reflection point.
- the reflection point information may include the relative speed and reception intensity of the reflection point.
- the azimuth angle of the reflection point is the horizontal angle at which the reflection point exists, which is obtained with reference to the beam direction which is the direction along the central axis CA of the radar beam (hereinafter referred to as “the angle”).
- both the vertical angle Ver and the horizontal angle Hor are included in the reflection point information as information representing the azimuth angle of the reflection point.
- FIG. 4 shows a state in which the vertical axis shift, that is, the axis shift around the left and right axes of the radar device 2 occurs.
- the misalignment is the coordinate axis of the radar device 2 when the radar device 2 is accurately attached to the vehicle VH, and the axis deviation of the radar device 2 when the radar device 2 is actually attached to the vehicle VH. It means that the coordinate axes are out of alignment.
- the misalignment angle represents the magnitude of such misalignment as an angle.
- the coordinate axes of the radar device 2 are the vertical axis Zs extending vertically of the radar device 2 and extending to the left and right of the radar device 2 in a state where the radar device 2 is attached to the own vehicle VH.
- the left-right axis Ys and the front-rear axis Xs extending in the front-rear direction of the radar device 2.
- the vertical axis Zs, the left-right axis Ys, and the front-rear axis Xs are orthogonal to each other.
- the front-rear axis Xs is equal to the central axis CA.
- the coordinate axes of the own vehicle VH refer to the vertical axis Zc which is an axis extending in the vertical direction, the horizontal axis Yc which is an axis extending in the horizontal direction, and the traveling direction axis Xc extending in the traveling direction of the own vehicle VH.
- the vertical axis Zc, the horizontal axis Yc, and the traveling direction axis Xc are orthogonal to each other.
- the central axis CA coincides with the traveling direction of the own vehicle VH as described above. That is, when the radar device 2 is accurately attached to the own vehicle VH, the directions of the coordinate axes of the radar device 2 and the coordinate axes of the own vehicle VH are the same.
- the axis deviation referred to in this embodiment includes a vertical axis deviation and a roll axis deviation.
- the vertical axis deviation means a state in which the vertical axis Zs, which is the coordinate axis of the radar device 2, and the vertical axis Zc, which is the coordinate axis of the own vehicle VH, are displaced.
- the axis deviation angle at the time of such vertical axis deviation is called the vertical axis deviation angle ⁇ p.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p is a so-called pitch angle ⁇ p, which is an axis deviation angle of the coordinate axes (that is, the left and right axes Ys) of the radar device 2 around the horizontal axis Yc of the own vehicle VH.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p is the axis deviation angle when the axis deviation around the left and right axes Ys of the radar device 2 occurs.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p is also an angle representing the magnitude of the deviation between the front-rear axis Xs, which is the coordinate axis of the radar device 2, and the traveling direction axis Xc, which is the coordinate axis of the own vehicle VH. It is possible.
- the roll axis deviation means a state in which the left-right axis Ys, which is the coordinate axis of the radar device 2, and the horizontal axis Yc, which is the coordinate axis of the own vehicle VH, are displaced.
- the axis deviation angle at the time of such a roll axis deviation is called a roll angle ⁇ r. That is, the roll angle ⁇ r is an axis deviation angle of the coordinate axis (that is, the front-rear axis Xs) of the radar device 2 around the traveling direction axis Xc of the own vehicle VH. That is, the roll angle ⁇ r is the axis deviation angle when the axis deviation around the front-rear axis Xs of the radar device 2 occurs.
- the radar device 2 employs the FMCW method, alternately transmits the radar wave in the uplink modulation section and the radar wave in the downlink modulation section at a preset modulation cycle, and receives the reflected radar wave.
- FMCW is an abbreviation for Frequency Modulated Continuous Wave.
- the radar device 2 determines that the horizontal angle Hor and the vertical angle Ver, which are the azimuth angles of the reflection points, the distance to the reflection point, and the relative speed of the reflection point, as described above, for each modulation cycle.
- the received power of the received radar wave and the received power are detected as reflection point information.
- the received power of the received radar wave is referred to as reflected power.
- the in-vehicle sensor group 3 is at least one sensor mounted on the own vehicle VH in order to detect the state of the own vehicle VH and the like.
- the vehicle-mounted sensor group 3 may include a vehicle speed sensor.
- the vehicle speed sensor is a sensor that detects the vehicle speed based on the rotation of the wheels.
- the vehicle-mounted sensor group 3 may include a camera. The camera captures a range similar to the irradiation range of the radar wave by the radar device 2.
- the vehicle-mounted sensor group 3 may include an acceleration sensor.
- the acceleration sensor detects the acceleration of the vehicle VH.
- the vehicle-mounted sensor group 3 may include a yaw rate sensor.
- the yaw rate sensor detects the rate of change of the yaw angle, which represents the inclination of the vehicle VH in the traveling direction with respect to the front of the vehicle VH.
- the signal processing unit 4 includes a microcomputer including a CPU 41, a semiconductor memory such as a ROM 43, a RAM 44, and a flash memory (hereinafter, a memory 42).
- a memory 42 Various functions of the signal processing unit 4 are realized by the CPU 41 executing a program stored in a non-transitional substantive recording medium.
- the memory 42 corresponds to a non-transitional substantive recording medium in which a program is stored.
- this program is executed, the method corresponding to the program is executed.
- the number of microcomputers constituting the signal processing unit 4 may be one or a plurality.
- the method for realizing various functions included in the signal processing unit 4 is not limited to software, and a part or all of the elements may be realized by using one or a plurality of hardware.
- the electronic circuit when the above function is realized by an electronic circuit which is hardware, the electronic circuit may be realized by a digital circuit including a large number of logic circuits, an analog circuit, or a combination thereof.
- the processing executed by the signal processing unit 4 includes at least the target recognition processing and the axis deviation estimation processing.
- the target recognition process is based on the reflection point information obtained from the radar device 2 and various information obtained from the in-vehicle sensor group 3, the lane in which the own vehicle VH travels, and the preceding vehicle traveling in the same lane as the own vehicle VH. Detect other vehicles and obstacles.
- the processing result in the target recognition process is output to the support execution unit 5 and the like.
- the axis deviation estimation process detects the axis deviation angle in the beam direction of the radar device 2 with respect to the traveling direction of the own vehicle VH. Details will be described later.
- the signal processing unit 4 that executes the axis deviation estimation process corresponds to the axis deviation estimation device.
- the support execution unit 5 controls various in-vehicle devices based on the processing result in the target recognition process executed by the signal processing unit 4 to execute a predetermined driving support.
- Various in-vehicle devices to be controlled may include a monitor for displaying an image and an audio device for outputting an alarm sound or a guidance voice.
- a control device for controlling the internal combustion engine, the power train mechanism, the brake mechanism, etc. of the own vehicle VH may be included.
- the axis misalignment notification device 51 is a voice output device installed in the vehicle interior, and outputs a warning sound to the occupants of the vehicle VH.
- An audio device or the like provided in the support execution unit 5 may be used as the axis deviation notification device 51.
- the mounting angle adjusting device 52 includes a motor and gears attached to the radar device 2.
- the mounting angle adjusting device 52 rotates the motor according to the drive signal output from the signal processing unit 4. As a result, the rotational force of the motor is transmitted to the gears, and the radar device 2 can be rotated around the axis along the horizontal direction and the axis along the vertical direction.
- the signal processing unit 4 acquires reflection point information from the radar device 2 in S10.
- the reflection point specified from the reflection point information is referred to as an acquisition reflection point.
- the signal processing unit 4 acquires various detection results including the own vehicle speed Cm from the vehicle-mounted sensor group 3.
- the signal processing unit 4 executes the road surface reflection extraction process in S20.
- the road surface reflection extraction process is a process for extracting a road surface reflection point, which is a reflection point on the road surface, from the acquired reflection points.
- the road surface reflection point is a reflection point detected by reflection on the road surface. The details of the road surface reflection extraction process will be described later.
- the signal processing unit 4 executes the angle estimation process in S30.
- the angle estimation process is a process of estimating the axis deviation angle of the radar device 2. That is, in the present embodiment, the signal processing unit 4 estimates the vertical axis deviation angle ⁇ p. The details of the angle estimation process will be described later.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the axis deviation angle estimated in S30 requires adjustment. Specifically, the signal processing unit 4 determines that the vertical axis deviation angle ⁇ p needs to be adjusted when the vertical axis deviation angle ⁇ p is equal to or greater than a threshold angle which is a predetermined angle. The signal processing unit 4 shifts the processing to S70 when the vertical axis deviation angle ⁇ p is less than the threshold angle and does not require adjustment, and processes when the vertical axis deviation angle ⁇ p is equal to or greater than the threshold angle and adjustment is required. To S40.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the axis deviation angle estimated in S30 is within the adjustable range of the mounting angle adjusting device 52.
- the signal processing unit 4 shifts the processing to S50 when the axis deviation angle estimated in S30 is within the adjustable range, and shifts the processing to S60 when it is not within the adjustable range. That is, the signal processing unit 4 shifts the processing to S50 when the vertical axis deviation angle ⁇ p is within the adjustable range.
- the signal processing unit 4 adjusts the radar mounting angle by the axis deviation angle estimated in S30 by the mounting angle adjusting device 52. That is, the signal processing unit 4 adjusts the mounting angle of the radar device 2 by rotating the radar device 2 around the left and right axis Ys around the left and right axis Ys by the vertical axis deviation angle ⁇ p. Then, the signal processing unit 4 ends the axis deviation estimation process.
- the signal processing unit 4 calculates the azimuth angle obtained by correcting the azimuth angle of the reflection point acquired in S10 by the azimuth angle estimated in S30 in a process different from the main axis deviation estimation process. May be good. Then, the signal processing unit 4 may execute the above-mentioned target recognition process based on the corrected azimuth angle.
- the signal processing unit 4 outputs diagnostic information indicating that the radar device 2 has an axis shift to an external device of the signal processing unit 4.
- the diagnosis information indicating that the radar device 2 has an axis deviation is referred to as an axis deviation diagnosis.
- the external device may be an axis misalignment notification device 51.
- the signal processing unit 4 may output the axis deviation diagnosis to the axis deviation notification device 51, for example.
- the axis misalignment notification device 51 may output a warning sound according to the axis misalignment diagnosis.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the ignition switch has been turned off. Here, the signal processing unit 4 shifts the processing to S10 when the ignition switch is not turned off. On the other hand, when the ignition switch is turned off, the signal processing unit 4 ends the main axis deviation estimation process.
- the signal processing unit 4 acquires detection results such as the state of the own vehicle VH by various sensors from the in-vehicle sensor group 3.
- the detection result referred to here may include the vehicle speed, acceleration, yaw angle, etc. of the own vehicle VH.
- the signal processing unit 4 determines whether or not to extract the road surface reflection point based on the detection result such as the state of the own vehicle VH acquired from the in-vehicle sensor group 3.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the vehicle body of the vehicle VH is stable with respect to the road surface based on the detection result such as the state of the vehicle VH, and the vehicle body of the vehicle VH is on the road surface. On the other hand, when it is in a stable state, it is judged that the road surface reflection point is extracted.
- the state in which the vehicle body of the own vehicle VH is stable with respect to the road surface means that the vehicle body of the own vehicle VH is not tilted with respect to the road surface or the vehicle body of the own vehicle VH is not moving up and down with respect to the road surface. It can be in a state.
- the state in which the vehicle body of the own vehicle VH is stable with respect to the road surface may be a state in which the vehicle is not traveling on a curved road having a large curvature or a state in which the vehicle body is not traveling on a road surface having a large unevenness.
- the signal processing unit 4 determines that the vehicle body of the own vehicle VH is stable with respect to the road surface, and determines that the vehicle body is stable with respect to the road surface. May be determined to be extracted. That is, when the vehicle speed of the own vehicle VH is less than the vehicle speed threshold value, the signal processing unit 4 determines that the vehicle body of the own vehicle VH is not stable with respect to the road surface, and does not extract the road surface reflection point. You may judge.
- the signal processing unit 4 determines that the vehicle body of the own vehicle VH is stable with respect to the road surface, and reflects the road surface. You may decide to extract points. Similarly, when the change speed of the yaw angle of the own vehicle VH is less than a predetermined threshold value, the signal processing unit 4 determines that the vehicle body of the own vehicle VH is stable with respect to the road surface. However, it may be determined that the road surface reflection point is extracted.
- the signal processing unit 4 shifts the process to S120 when it determines that the road surface reflection point is to be extracted, and shifts the process to S180 when it determines that the road surface reflection point is not extracted.
- the signal processing unit 4 selects one acquisition reflection point from all the acquisition reflection points.
- the signal processing unit 4 executes the processing of S130-S195 for the selected acquisition reflection point (hereinafter, simply referred to as acquisition reflection point).
- the signal processing unit 4 determines whether or not the acquisition reflection point is located within the extraction range which is a predetermined azimuth range including the central axis CA in the horizontal direction.
- the signal processing unit 4 shifts the process to S140 when the acquired reflection point is located within the azimuth range, and shifts the process to S190 when the selected acquisition reflection point is not located within the azimuth range.
- the signal processing unit 4 extracts the acquisition reflection points located within the extraction range from the plurality of acquisition reflection points.
- the extraction range may be defined in the range of ⁇ several ° to several tens ° including the central axis CA in the horizontal direction, for example.
- the extraction range may be set to a predetermined range near the traveling direction of the own vehicle VH.
- the extraction range may be predetermined by an experiment or the like.
- the extraction range is stored in the memory 42 in advance.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the distance from the radar device 2 for the selected acquisition reflection point is less than a predetermined distance threshold value.
- the signal processing unit 4 shifts the process to S150 when the distance to the selected acquisition reflection point is less than the distance threshold, and shifts the process to S190 when the distance to the selected acquisition reflection point is greater than or equal to the distance threshold.
- the signal processing unit 4 extracts the acquired reflection points whose distance from the radar device 2 is less than the distance threshold value.
- the distance threshold is stored in the memory 42 in advance.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the acquired reflection point is a static reflection point.
- the signal processing unit 4 shifts the processing to S160 when the acquisition reflection point is a static reflection point, and shifts the processing to S190 when the acquisition reflection point is not a static reflection point.
- a static reflection point is a reflection point on which a radar wave is reflected by a stationary object.
- the signal processing unit 4 extracts the static reflection point from the acquisition reflection points. Specifically, the signal processing unit 4 uses the own vehicle speed Cm acquired in S10, the relative speed included in the reflection point information is q, the preset lower limit speed threshold value is ⁇ 1 , and the upper limit speed threshold value is set. As ⁇ 2 , the acquisition reflection point satisfying ⁇ 1 ⁇ q / Cm ⁇ 2 may be extracted as a static reflection point. That is, the acquired reflection point in which the ratio of the own vehicle speed Cm to the relative speed q is within a predetermined speed threshold range such as ⁇ 1 or more and less than ⁇ 2 may be extracted as a static reflection point.
- the lower limit speed threshold value ⁇ 1 and the upper limit speed threshold value ⁇ 2 values appropriately set in consideration of these effects may be used.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the reflected power of the acquired reflection point is less than a predetermined power threshold value.
- the signal processing unit 4 shifts the process to S170 when the reflected power of the acquired reflection point is less than the power threshold, and shifts the process to S190 when the reflected power of the acquired reflection point is equal to or more than the power threshold.
- the signal processing unit 4 extracts the acquired reflection points whose reflected power is less than the power threshold value.
- the reflected power from the road surface is considered to be smaller than, for example, the reflected power from other vehicles.
- the power threshold value may be appropriately determined based on the reflected power from such a road surface. For example, the power threshold value may be predetermined by an experiment or the like.
- the power threshold value is stored in the memory 42 in advance.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the acquired reflection point is identified as the road surface in the image captured by the camera.
- the signal processing unit 4 shifts the processing to S180 when the acquired reflection point is estimated to be the road surface in the captured image, and performs the processing S195 when the acquired reflection point is not estimated to be the road surface in the captured image. Move to.
- the signal processing unit 4 extracts the acquisition reflection point identified as the road surface in the captured image.
- the signal processing unit 4 may be configured to acquire an image captured by the camera and estimate the directional range identified as the road surface in the captured image in a process different from the main axis deviation estimation process. ..
- the signal processing unit 4 determines that the acquired reflection point is a road surface reflection point, stores the three-dimensional coordinates of the acquired reflection point as the road surface reflection point in the memory 42, and shifts the processing to S195.
- the signal processing unit 4 determines that the acquired reflection point is not a road surface reflection point, and shifts the processing to S195 without storing it in the memory 42.
- the signal processing unit 4 determines whether or not the confirmation of whether or not all the acquired reflection points are road surface reflection points has been completed. Here, the signal processing unit 4 shifts the processing to S110 when the confirmation is not completed, and repeats the processing of S110-S195. On the other hand, when the confirmation is completed, the signal processing unit 4 ends the main road surface reflection extraction process.
- the acquired reflection points satisfying all of the following (a)-(d) are extracted as the road surface reflection points.
- the road surface reflection extraction process may be configured to satisfy at least (a) of the above (a)-(e). That is, the road surface reflection extraction process may be configured to satisfy (a) and further satisfy at least one of (b)-(e). Alternatively, the road surface reflection extraction process may be configured to satisfy at least (a) and (b). That is, the road surface reflection extraction process may be configured to satisfy (a) and (b), and the road surface reflection extraction process may be configured to further satisfy at least one of (c)-(e).
- the signal processing unit 4 calculates the device system coordinates for the road surface reflection point by using the distance and the azimuth included in the reflection point information based on the reflection point information.
- the device system coordinates are three-dimensional coordinates based on the coordinate axes of the radar device 2.
- the device system coordinates are coordinates having elements of a horizontal distance (ys), a vertical distance (zs), and a distance (xs) in the beam direction on a plane orthogonal to the beam direction.
- the signal processing unit 4 calculates the device system coordinates (xs, ys, zs) for all the road surface reflection points and stores them in the memory 42.
- the signal processing unit 4 uses a relational expression that holds between two unknown parameters including the axis deviation angle and two elements included in the device system coordinates, and the axis deviation angle included in the unknown parameter. To estimate.
- the axis deviation angle is the axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device 2 around the target axis, which is one of the horizontal axis Yc which is the coordinate axis of the own vehicle VH and the traveling direction axis Xc.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p which is the axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device 2 is estimated around the horizontal axis Yc with the horizontal axis Yc which is the coordinate axis of the own vehicle VH as the target axis. The method will be explained.
- the coordinate axis of the radar device 2 corresponding to the target axis is called the corresponding axis.
- the two elements included in the above-mentioned device system coordinates are elements related to the two coordinate axes of the radar device 2 included in the plane perpendicular to the corresponding axis among the three coordinate axes of the radar device 2.
- the two elements included in the above-mentioned device system coordinates correspond to the coordinates of the projection point obtained by projecting the road surface reflection point on the projection surface which is a plane perpendicular to the corresponding axis among the three coordinate axes of the radar device 2. ..
- the coordinate axis corresponding to the horizontal axis Yc, which is the target axis is the left and right axis Ys. That is, the elements (that is, zs and xs) related to the vertical axis Zs and the front-rear axis Xs of the radar device 2 included in the plane perpendicular to the left-right axis Ys, which is the corresponding axis among the three coordinate axes of the radar device 2, are It corresponds to the two elements included in the above-mentioned device system coordinates. In other words, the two elements zs and xs included in the device system coordinates correspond to the coordinates of the projection point obtained by projecting the road surface reflection point on the projection surface perpendicular to the left-right axis Ys.
- the road surface reflection point is located on the road surface.
- the road surface reflection points are located on the same plane as the road surface. From this, it is considered that the plurality of road surface reflection points are arranged linearly on the projection surface. That is, the following equation (1) holds.
- Equation (1) is a linear equation showing a straight line on the projection plane by the front-rear axis Xs and the vertical axis Zs.
- ⁇ p indicates the slope of a straight line, that is, the vertical axis deviation angle ⁇ p.
- ⁇ p indicates the intercept (that is, the Z intercept) on the vertical axis Zs.
- ⁇ p and ⁇ p There are two unknowns, ⁇ p and ⁇ p. Since there are two unknowns, the vertical axis deviation angle ⁇ p is estimated based on at least two road surface reflection points. It should be noted that the vertical axis deviation angle ⁇ p, which is an unknown number, may be estimated by using the least squares method or the like based on a plurality of road surface reflection points.
- the signal processing unit 4 stores the estimated vertical axis deviation angle ⁇ p in the memory 42, and ends the main angle estimation process.
- the signal processing unit 4 repeatedly acquires reflection point information for each of the plurality of reflection points detected by the radar device 2 in S10.
- the reflection point information includes at least a horizontal angle and a vertical angle which are azimuth angles with respect to the reflection point and are obtained with reference to the beam direction, and a distance between the radar device 2 and the reflection point.
- the signal processing unit 4 extracts at least one road surface reflection point from the plurality of reflection points based on at least the reflection point information.
- the signal processing unit 4 specifies the device system coordinates for each road surface reflection point based on the reflection point information.
- the signal processing unit 4 has two unknown parameters (that is, ⁇ p and ⁇ p) including at least the axis deviation angle (that is, the vertical axis deviation angle ⁇ p) and two elements included in the device system coordinates of the road surface reflection point.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p is estimated using the relational expression (that is, equation (1)) that holds between (that is, xs and zs).
- the vertical axis deviation angle ⁇ p is the axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device 2 around the target axis (that is, the horizontal axis Yc) which is one of the horizontal axis Yc which is the coordinate axis of the own vehicle VH and the traveling direction axis Xc. Is.
- the radar device 2 accurately detects the device system coordinates of each reflection point.
- the signal processing unit 4 arithmetically estimates the vertical axis deviation angle ⁇ p as the axis deviation angle based on the device system coordinates of the road surface reflection point.
- the signal processing unit 4 mathematically estimates the axis deviation angle. Therefore, when the axis deviation occurs, the axis deviation angle is estimated based on the maximum reception intensity of the reflected wave from near the vehicle. It is possible to suppress the estimation error of the axis deviation angle as compared with the conventional device. This is because, in the conventional device, for example, when a manhole having a large reflection intensity exists in a distant place, the estimation accuracy of the axial deviation angle may decrease.
- the two elements (that is, xs and zs) included in the above-mentioned device system coordinates are included in the plane perpendicular to the corresponding axis (that is, the left-right axis Ys) among the three coordinate axes of the radar device 2. It is an element related to the two coordinate axes of 2 (that is, the front-rear axis Xs and the vertical axis Zs).
- the corresponding axis is a coordinate axis of the radar device 2 corresponding to the target axis (that is, Yc).
- the axis deviation angle is estimated based on the two-dimensional coordinates, so that the processing load of the signal processing unit 4 can be reduced as compared with the case of using the device system coordinates which are the three-dimensional coordinates.
- the signal processing unit 4 acquires the detection result of the state of the own vehicle VH from the vehicle-mounted sensor group 3 that detects the state of the own vehicle VH, and the vehicle body of the own vehicle VH is placed on the road surface based on the detection result. On the other hand, it may be configured to judge whether or not it is stable. Then, when it is determined that the vehicle body of the own vehicle VH is stable with respect to the road surface, the signal processing unit 4 extracts at least one road surface reflection point from the plurality of reflection points in S20. It may be configured in. This makes it difficult to extract reflection points on a non-planar road surface such as a slope or an uneven surface as road surface reflection points. That is, since the reflection points on the flat road surface are easily extracted as the road surface reflection points, the axis deviation angle can be estimated accurately based on the fact that the road surface reflection points are located on the same plane.
- the signal processing unit 4 reflects at least one of a plurality of reflection points located within a predetermined azimuth range including the central axis CA of the radar beam in the horizontal direction.
- the points may be configured to be extracted as road surface reflection points.
- the road surface is located at least in front of the traveling direction of the own vehicle VH (that is, the direction of the central axis CA of the radar beam).
- the accuracy of extraction can be improved.
- the signal processing unit 4 sets at least one reflection point whose distance from the radar device 2 is less than the distance threshold value as a road surface reflection point from among the plurality of reflection points in S140. It may be configured to extract. As a result, since it is considered that the road surface is at least located in the immediate vicinity of the vehicle VH, the accuracy of extracting the reflection points on the road surface can be further improved by appropriately setting the distance threshold value.
- the reflection point information may include the relative speed of the reflection point with respect to the own vehicle VH.
- the signal processing unit 4 may be configured to extract at least one reflection point, which is a static reflection point, as a road surface reflection point from the plurality of reflection points in S150. ..
- the accuracy of extracting the reflection points on the road surface can be further improved.
- the reflection point information may include the reception intensity of the reflection point.
- the signal processing unit 4 may be configured to extract at least one reflection point whose reflected power is less than the power threshold as a road surface reflection point in S160.
- the reflected power from the road surface is considered to be smaller than the reflected power from other vehicles, for example. Therefore, by appropriately setting the power threshold based on the reflected power from the road surface, the accuracy of extracting the reflection point on the road surface can be improved. It can be improved further.
- the signal processing unit 4 may be configured to acquire an image captured by the camera and estimate the directional range identified as the road surface in the captured image.
- the signal processing unit 4 may be configured to extract at least one reflection point in the directional range estimated to be the road surface in the captured image from the plurality of reflection points as the road surface reflection point. Good. Thereby, the accuracy of extracting the road surface reflection point can be further improved.
- the own vehicle VH corresponds to a moving body
- the signal processing unit 4 corresponds to an axis deviation estimation device.
- the coordinate axes of the own vehicle VH correspond to the coordinate axes of the moving body.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p corresponds to the axis deviation angle.
- ⁇ p and ⁇ p correspond to two unknown parameters including the misalignment angle.
- ⁇ p and ⁇ p correspond to at least one unknown parameter including the misalignment angle.
- xs and zs correspond to the two elements included in the device system coordinates.
- the horizontal axis Yc corresponds to the target axis
- the left and right axes Ys correspond to the corresponding axes
- the two coordinate axes of the radar device 2 included in the plane perpendicular to the corresponding axes correspond to the front-rear axis Xs and the vertical axis Zs.
- Modification example (Modification 1)
- the signal processing unit 4 may estimate the roll angle ⁇ r as the axis deviation angle instead of the vertical axis deviation angle ⁇ p.
- the signal processing unit 4 may execute the angle estimation process shown in FIG. 10 instead of the angle estimation process shown in FIG.
- S220 in FIG. 8 is replaced with S230.
- the signal processing unit 4 specifies the device system coordinates for each road surface reflection point based on the reflection point information, as in S210 shown in FIG.
- the signal processing unit 4 has two unknown parameters (that is, ⁇ r and ⁇ r) including at least an axis deviation angle (that is, a roll angle ⁇ r) and two elements (that is, that are) included in the device system coordinates of the road surface reflection point. , Ys and zs) and the relational expression (that is, the expression (2) described later) may be used to estimate the roll angle ⁇ r.
- the roll angle ⁇ r is an axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device 2 around the target axis (that is, the traveling direction axis Xc) which is one of the horizontal axis Yc which is the coordinate axis of the own vehicle VH and the traveling direction axis Xc. is there.
- the two elements included in the device system coordinates are the radar included in the plane perpendicular to the corresponding axis (that is, the front-rear axis Xs) corresponding to the target axis (that is, the traveling direction axis Xc) among the three coordinate axes of the radar device 2. It is an element relating to the two coordinate axes of the device 2 (that is, the left-right axis Ys and the up-down axis Zs).
- the two elements ys and zs included in the device system coordinates correspond to the coordinates of the projection point obtained by projecting the road surface reflection point on the projection plane perpendicular to the front-rear axis Xs, which is the corresponding axis.
- the road surface reflection point is located on the same plane as the road surface. From this, it is considered that the plurality of road surface reflection points are arranged linearly on the projection surface. That is, the following equation (2) holds.
- Equation (2) is a linear equation showing a straight line on the projection plane by the left-right axis Ys and the up-down axis Zs.
- ⁇ r indicates the slope of a straight line, that is, the roll angle ⁇ r.
- ⁇ r indicates the intercept (that is, the Z intercept) on the vertical axis Zs.
- the signal processing unit 4 stores the estimated roll angle ⁇ r in the memory 42, and ends the angle estimation process.
- the roll angle ⁇ r corresponds to the misalignment angle.
- ⁇ r and ⁇ r correspond to two unknown parameters including at least the misalignment angle.
- ⁇ r and ⁇ r correspond to at least one unknown parameter including the misalignment angle.
- ys and zs correspond to the two elements included in the device system coordinates.
- the traveling direction axis Xc corresponds to the target axis
- the front-rear axis Xs corresponds to the corresponding axis
- the two coordinate axes of the radar device 2 included in the plane perpendicular to the corresponding axis correspond to the left-right axis Ys and the vertical axis Zs.
- the signal processing unit 4 executes the angle estimation process of the second embodiment shown in FIG. 12 instead of the angle estimation process of the first embodiment shown in FIG.
- the signal processing unit 4 calculates device system coordinates (xs, ys, zs) for all road surface reflection points and stores them in the memory 42, as in the processing of S210 in the angle estimation processing of the first embodiment. ..
- the signal processing unit 4 is between the vertical axis deviation angle ⁇ p, which is an unknown parameter, the mounting height H of the radar device 2, and the two elements (that is, xs and zs) included in the device system coordinates.
- the axis deviation angle is estimated using the relational expression (that is, equation (3)) that holds in.
- the mounting height H is the height from the road surface of the radar device 2 in the own vehicle VH, and is stored in the memory 42 in advance.
- the front-rear axis Xs and the vertical axis Zs which are the coordinate axes of the radar device 2 are rotated by the vertical axis deviation angle ⁇ p to obtain the vehicle VH. It is obtained based on the fact that it coincides with the traveling direction axis Xc and the vertical axis Zc, which are the coordinate axes.
- the two elements (xs, zs) of the device system coordinates are shifted by the vertical axis deviation angle ⁇ p by the coordinate axis of the radar device 2 around the traveling direction axis Xc.
- the vehicle system coordinates are three-dimensional coordinates (xc, yc, zc) based on the coordinate axes of the own vehicle VH.
- the two elements of the device system coordinates are the two elements of the vehicle system coordinates by rotating the radar device 2 by the vertical axis deviation angle ⁇ p around the front-rear axis Xs.
- the signal processing unit 4 calculates the vertical axis deviation angle ⁇ p based on the equation (3), stores the calculated vertical axis deviation angle ⁇ p in the memory 42, and ends the angle estimation process.
- the signal processing unit 4 estimates the vertical axis deviation angle ⁇ p by using the relational expression (that is, the expression (3)).
- the relational expression includes one unknown parameter (that is, the vertical axis deviation angle ⁇ p), the mounting height H of the radar device 2, and two elements (that is, xs and zs) included in the device system coordinates of the road surface reflection point. It is a relational expression that holds between and.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p is the axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device 2 around the target axis (that is, the horizontal axis Yc) which is one of the horizontal axis Yc which is the coordinate axis of the own vehicle VH and the traveling direction axis Xc. Is.
- the signal processing unit 4 can obtain the same effect as (1a) described above. Further, the signal processing unit 4 can estimate the vertical axis deviation angle ⁇ p based on at least one road surface reflection point.
- the mounting height H may be stored in advance in the memory 42 mounted on the own vehicle VH.
- the signal processing unit 4 may estimate the axis deviation angle based on the mounting height H stored in advance in the memory 42. As a result, it is not necessary to provide the own vehicle VH with a new configuration for detecting the mounting height H of the radar device 2.
- the vertical axis deviation angle ⁇ p corresponds to the axis deviation angle.
- ⁇ p corresponds to one unknown parameter, which is the misalignment angle.
- ⁇ p corresponds to at least one unknown parameter including the misalignment angle.
- xs and zs correspond to the two elements included in the device system coordinates.
- the horizontal axis Yc corresponds to the target axis
- the left and right axes Ys correspond to the corresponding axes
- the two coordinate axes of the radar device 2 included in the plane perpendicular to the corresponding axes correspond to the front-rear axis Xs and the vertical axis Zs.
- Modification example (Modification 2)
- the signal processing unit 4 may estimate the roll angle ⁇ r as the axis deviation angle instead of the vertical axis deviation angle ⁇ p.
- the signal processing unit 4 may execute the angle estimation process shown in FIG. 14 instead of the angle estimation process shown in FIG.
- S320 in FIG. 12 is replaced with S330.
- the signal processing unit 4 specifies the device system coordinates for each road surface reflection point based on the reflection point information, as in S310 shown in FIG.
- the signal processing unit 4 may estimate the roll angle ⁇ r by using the relational expression (that is, the expression (8)).
- Equation (8) includes one unknown parameter (that is, roll angle ⁇ r), the mounting height H of the radar device 2, and two elements (that is, ys and zs) included in the device system coordinates of the road surface reflection point. It is a relational expression that holds between.
- the roll angle ⁇ r is an axis deviation angle of the coordinate axis of the radar device 2 around the target axis (that is, the traveling direction axis Xc) which is one of the horizontal axis Yc which is the coordinate axis of the own vehicle VH and the traveling direction axis Xc. is there.
- the left-right axis Ys and the vertical axis Zs which are the coordinate axes of the radar device 2 are rotated by the roll angle ⁇ r to be horizontal, which is the coordinate axis of the own vehicle VH. Obtained on the basis of matching axis Yc and vertical axis Zc. That is, the equation (12) is obtained by the equation (9)-the equation (11), and the above-mentioned equation (8) is obtained based on the equation (12).
- the signal processing unit 4 calculates the roll angle ⁇ r based on the above equation (8), stores the calculated roll angle ⁇ r in the memory 42, and ends the angle estimation process.
- the roll angle ⁇ r corresponds to the misalignment angle.
- ⁇ r corresponds to one unknown parameter which is the misalignment angle.
- ⁇ r corresponds to at least one unknown parameter including the misalignment angle.
- ys and zs correspond to the two elements included in the device system coordinates.
- the traveling direction axis Xc corresponds to the target axis
- the front-rear axis Xs corresponds to the corresponding axis
- the two coordinate axes of the radar device 2 included in the plane perpendicular to the corresponding axis correspond to the left-right axis Ys and the vertical axis Zs.
- the vehicle-mounted sensor group 3 may include a sensor that detects the position of the radar device 2.
- the sensor may be, for example, a camera or various radar devices.
- the signal processing unit 4 may estimate the axis deviation angle based on the mounting height H detected by the sensor.
- the radar device 2 is displaced upward or downward on the vertical axis Zc after the mounting height H is stored in the memory 42, it is based on the mounting height H detected by the sensor. Therefore, the axis deviation angle can be estimated accurately.
- the signal processing unit 4 may estimate both the vertical axis deviation angle ⁇ p and the roll angle ⁇ r as the axis deviation angle.
- the signal processing unit 4 may execute the angle estimation process shown in FIG. 16 instead of the angle estimation process shown in FIG. In the angle estimation process shown in FIG. 16, S320 in FIG. 12 is replaced with S340.
- the signal processing unit 4 may estimate the vertical axis deviation angle ⁇ p and the roll angle ⁇ r by using the relational expression (that is, the expression (19) described later).
- equation (19) as shown in FIG. 17, the coordinate axes of the radar device 2 are rotated by a vertical axis deviation angle ⁇ p around the left-right axis Ys and a roll angle ⁇ r around the front-rear axis Xs, thereby causing the vehicle VH. Obtained based on matching the axes of. That is, the equation (13)-formula (15) is obtained.
- Equation (19) includes two unknown parameters (that is, a vertical axis deviation angle ⁇ p and a roll angle ⁇ r), a mounting height H of the radar device 2, and three elements (that is, three elements included in the device system coordinates of the road surface reflection point). , Xs, ys and zs) and.
- the signal processing unit 4 calculates the vertical axis deviation angle ⁇ p and the roll angle ⁇ r based on the above equation (19), stores the calculated vertical axis deviation angle ⁇ p and the roll angle ⁇ r in the memory 42, and estimates the angle. End the process.
- the radar device 2 transmits the radar wave toward the front of the own vehicle VH, but the transmission direction of the radar wave is not limited to the front of the own vehicle VH.
- the radar device 2 may be configured to transmit radar waves toward at least one of the front, right front, left front, rear, right rear, left rear, right side, and left side of the vehicle VH. ..
- the radar method of the radar device 2 is not limited to the FMCW, and is, for example, a dual frequency CW, FCM, or the like. It may be configured to employ a pulse.
- FCM is an abbreviation for Fast-Chirp Modulation.
- the signal processing unit 4 executes the axis misalignment estimation process, but the radar device 2 may be configured to execute the axis misalignment estimation process.
- the signal processing unit 4 and its method described in the present disclosure are provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a dedicated computer. Alternatively, the signal processing unit 4 and its method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the signal processing unit 4 and its method described in the present disclosure include a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured by a combination.
- the computer program may also be stored on a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
- the method for realizing the functions of each unit included in the signal processing unit 4 does not necessarily include software, and all the functions may be realized by using one or a plurality of hardware.
- a plurality of functions included in one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function included in one component may be realized by a plurality of components. .. Further, a plurality of functions included in the plurality of components may be realized by one component, or one function realized by the plurality of components may be realized by one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with the configuration of the other above embodiment.
- the own vehicle VH corresponds to a moving body
- the signal processing unit 4 corresponds to an axis deviation estimation device
- the memory 42 corresponds to a storage device.
- S10 corresponds to the processing as the acquisition unit
- S20 corresponds to the processing as the extraction unit
- S30 and S21 correspond to the processing as the device system coordinate unit
- S30, S220, S230, S320, S330 and S340 corresponds to the processing as the estimation unit.
Landscapes
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Abstract
移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角度を推定する軸ずれ推定装置(4)は、取得部(S10)と、抽出部(S20)と、装置系座標部(S30、S210)と、推定部(S30、S220、S230、S320、S330)と、を備える。推定部は、関係式を用いて、軸ずれ角度を推定するように構成される。関係式は、移動体の座標軸である水平軸及び進行方向軸のうちの少なくとも1つである対象軸まわりのレーダ装置の座標軸の軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータと、路面反射点の装置系座標に含まれる少なくとも1つの要素と、の間に成立する式である。
Description
本国際出願は、2019年10月9日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2019-186313号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2019-186313号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
本開示は、物体の方位や相対速度を検出するレーダ装置の軸ずれ角度を推定する技術に関する。
車載レーダ装置では、何らかの原因で設置状態が変化することでレーダビームの中心軸がずれる所謂軸ずれが生じ得る。例えば下記特許文献1には、軸ずれが発生したときは車両近くからの反射波の受信強度が最大となることに基づいて、車載レーダ装置の軸ずれ角度を推定する技術が開示されている。
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献1に記載の従来装置では、車両から遠方に、例えばマンホール等のような、反射強度の大きい物体が存在するような場合には、軸ずれ角度の推定精度が低下する、という課題が見出された。
本開示の1つの局面は、軸ずれ角度の推定精度を向上させる技術を提供することにある。
本開示の1つの局面は、移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角度を推定する軸ずれ推定装置である。軸ずれ推定装置は、取得部と、抽出部と、装置系座標部と、推定部と、を備える。
取得部は、レーダ装置により検出された複数の反射点のそれぞれについて、反射点についての方位角であってビーム方向を基準として求められた水平角度及び垂直角度と、レーダ装置と反射点との距離と、を少なくとも含む反射点情報を取得するように構成される。ビーム方向は、レーダビームの中心軸に沿った方向である。抽出部は、少なくとも反射点情報に基づいて、複数の反射点のうち路面での反射により検出された少なくとも1つの路面反射点を抽出するように構成される。
装置系座標部は、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、レーダ装置の座標軸に基づく三次元座標である装置系座標、を特定するように構成される。推定部は、関係式を用いて、軸ずれ角度を推定するように構成される。関係式は、移動体の座標軸である水平軸及び進行方向軸のうちの1つである対象軸まわりのレーダ装置の座標軸の軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータと、路面反射点の装置系座標に含まれる少なくとも1つの要素と、の間に成立する式である。
この結果、軸ずれ推定装置は、算術的に軸ずれ角度を推定するので、軸ずれが発生したときは車両近くからの反射波の受信強度が最大となることに基づいて軸ずれ角度を推定する従来装置よりも、軸ずれ角度の推定誤差を抑制することができる。
以下、図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態を説明する。なお、以下でいう「垂直」とは、厳密な意味での「垂直」に限るものではなく、同様の効果を奏するのであれば厳密に「垂直」でなくてもよい。以下でいう「水平」、「一致」についても同様である。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1に示す車両制御システム1は、移動体である車両VHに搭載されるシステムである。車両制御システム1は、レーダ装置2と、車載センサ群3と、信号処理部4と、支援実行部5とを備える。又、車両制御システム1は、軸ずれ通知装置51、搭載角調整装置52を備えていてもよい。以下では、車両制御システム1を搭載する車両VHを自車VHともいう。また、自車VHの車幅方向を水平方向、車高方向を垂直方向ともいう。
[1-1.構成]
図1に示す車両制御システム1は、移動体である車両VHに搭載されるシステムである。車両制御システム1は、レーダ装置2と、車載センサ群3と、信号処理部4と、支援実行部5とを備える。又、車両制御システム1は、軸ずれ通知装置51、搭載角調整装置52を備えていてもよい。以下では、車両制御システム1を搭載する車両VHを自車VHともいう。また、自車VHの車幅方向を水平方向、車高方向を垂直方向ともいう。
レーダ装置2は、図2及び図3に示すように、自車VHの前側に搭載される。レーダ装置2は、自車VH前方の水平方向における所定角度範囲Ra内及び自車VH前方の垂直方向における所定角度範囲Rb内に、レーダ波を照射する。レーダ装置2は、照射したレーダ波の反射波を受信することで、レーダ波を反射した反射点に関する反射点情報を生成する。
なお、レーダ装置2は、レーダ波としてミリ波帯の電磁波を使用するいわゆるミリ波レーダであってもよいし、レーダ波としてレーザー光を用いるレーザレーダ、レーダ波として音波を用いるソナーであってもよい。いずれにしても、レーダ波を送受信するアンテナ部は、水平方向及び垂直方向のいずれについても反射波の到来方向を検出できるように構成されている。アンテナ部は、水平方向及び垂直方向に並ぶアレイアンテナを備えていてもよい。
レーダ装置2は、ビーム方向が、自車VHの前後方向即ち進行方向と一致するように取り付けられ、自車VHの前方に存在する各種物標を検出するために用いられる。ビーム方向とは、照射するレーダビームの中心軸CA方向に沿った方向である。
レーダ装置2が生成する反射点情報には、反射点の方位角、反射点の距離、が少なくとも含まれる。反射点の距離とは、レーダ装置2と反射点との距離である。なお、レーダ装置2は、反射点の自車VHに対する相対速度、反射点により反射されたレーダビームの受信強度、を検出するように構成されてもよい。反射点情報には、反射点に相対速度、受信強度が含まれていてもよい。
反射点の方位角とは、図2、3に示すように、レーダビームの中心軸CAに沿った方向であるビーム方向を基準として求められた、反射点が存在する水平方向の角度(以下、水平角度)Hor及び垂直方向の角度(以下、垂直角度)Verの少なくとも一方である。本実施形態では、垂直角度Ver及び水平角度Horの両方が反射点の方位角を表す情報として反射点情報に含まれる。
なお、図4は、垂直軸ずれ時、即ちレーダ装置2の左右軸まわりの軸ずれが生じている様子を示している。軸ずれとは、レーダ装置2が自車VHに正確に取り付けられたときの該レーダ装置2の座標軸に対して、レーダ装置2が自車VHに実際に取り付けられたときの該レーダ装置2の座標軸が、ずれていることをいう。軸ずれ角度は、このような軸ずれの大きさを角度で表している。
ここで、レーダ装置2の座標軸とは、図5に示すように、自車VHにレーダ装置2が取り付けられた状態において、レーダ装置2の上下に延びる上下軸Zs、レーダ装置2の左右に延びる左右軸Ys、及びレーダ装置2の前後に延びる前後軸Xs、をいう。上下軸Zs、左右軸Ys、及び前後軸Xsは互いに直交する。自車VHの前方にレーダ装置2が設置される本実施形態では、前後軸Xsは中心軸CAに等しい。
一方、自車VHの座標軸とは、鉛直方向に延びる軸である垂直軸Zc、水平方向に延びる軸である水平軸Yc、及び自車VHの進行方向に延びる進行方向軸Xc、をいう。垂直軸Zc、水平軸Yc、及び進行方向軸Xcは互いに直交する。
例えば、本実施形態では、レーダ装置2が自車VHに正確に取り付けられたときには、上述のように中心軸CAは自車VHの進行方向に一致する。つまり、レーダ装置2が自車VHに正確に取り付けられたときには、レーダ装置2の座標軸と自車VHの座標軸とは、それぞれ方向が一致する。
本実施形態でいう軸ずれは、垂直軸ずれとロール軸ずれと、を含む。
ここで、垂直軸ずれとは、レーダ装置2の座標軸である上下軸Zsと自車VHの座標軸である垂直軸Zcとにずれが生じている状態をいう。このような垂直軸ずれ時の軸ずれ角度を、垂直軸ずれ角αpという。垂直軸ずれ角αpは、所謂ピッチ角αpであり、自車VHの水平軸Ycまわりの、レーダ装置2の座標軸(即ち、左右軸Ys)の軸ずれ角度である。つまり、垂直軸ずれ角αpは、レーダ装置2の左右軸Ysまわりの軸ずれが生じているときの軸ずれ角度である。なお、垂直軸ずれ角αpは、図5から明らかであるように、レーダ装置2の座標軸である前後軸Xsと自車VHの座標軸である進行方向軸Xcとのずれの大きさを表す角度でも有り得る。
一方、ロール軸ずれとは、レーダ装置2の座標軸である左右軸Ysと、自車VHの座標軸である水平軸Ycとにずれが生じている状態をいう。このようなロール軸ずれ時の軸ずれ角度をロール角αrという。つまり、ロール角αrは、自車VHの進行方向軸Xcまわりの、レーダ装置2の座標軸(即ち、前後軸Xs)の軸ずれ角度である。つまり、ロール角αrは、レーダ装置2の前後軸Xsまわりの軸ずれが生じているときの軸ずれ角度である。
本実施形態では、レーダ装置2は、FMCW方式を採用しており、上り変調区間のレーダ波と下り変調区間のレーダ波を予め設定された変調周期で交互に送信し、反射したレーダ波を受信する。FMCWは、Frequency Modulated Continuous Waveの略である。本実施形態では、レーダ装置2は、変調周期毎に、上述のように反射点の方位角である水平角度Hor及び垂直角度Verと、反射点までの距離と、反射点との相対速度と、受信したレーダ波の受信電力と、を反射点情報として検出する。以下では、受信したレーダ波の受信電力を反射電力という。
車載センサ群3は、自車VHの状態等を検出するために自車VHに搭載された少なくとも1つのセンサである。車載センサ群3には、車速センサが含まれていてもよい。車速センサは、車輪の回転に基づいて車速を検出するセンサである。また、車載センサ群3には、カメラが含まれていてもよい。該カメラは、レーダ装置2によるレーダ波の照射範囲と同様の範囲を撮像する。また、車載センサ群3には、加速度センサが含まれていてもよい。加速度センサは、自車VHの加速度を検出する。また、車載センサ群3には、ヨーレートセンサが含まれていてもよい。ヨーレートセンサは、自車VH前方に対する自車VHの進行方向の傾きを表すヨー角の変化速度を検出する。
信号処理部4は、CPU41と、ROM43、RAM44、フラッシュメモリ等の半導体メモリ(以下、メモリ42)と、を含むマイコンを備える。信号処理部4の各種機能は、CPU41が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ42が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、信号処理部4を構成するマイコンの数は1つでも複数でもよい。また、信号処理部4が備える各種機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。
信号処理部4が実行する処理には、物標認識処理及び軸ずれ推定処理が少なくとも含まれる。
物標認識処理は、レーダ装置2から得られる反射点情報や車載センサ群3から得られる各種情報に基づいて、自車VHが走行する車線や、自車VHと同一車線を走行する先行車両、その他の車両や障害物等を検出する。物標認識処理での処理結果は、支援実行部5等に出力される。
軸ずれ推定処理は、自車VHの進行方向に対するレーダ装置2のビーム方向の軸ずれ角度を検出する。詳細については後述する。なお、軸ずれ推定処理を実行する信号処理部4が、軸ずれ推定装置に相当する。
支援実行部5は、信号処理部4が実行する物標認識処理での処理結果に基づき、各種車載機器を制御して、所定の運転支援を実行する。制御対象となる各種車載機器には、画像を表示するモニタ、警報音や案内音声を出力する音響機器が含まれていてもよい。又、自車VHの内燃機関、パワートレイン機構、ブレーキ機構等を制御する制御装置が含まれていてもよい。
軸ずれ通知装置51は、車室内に設置された音声出力装置であり、自車VHの乗員に対して、警告音を出力する。なお、支援実行部5が備える音響機器等が軸ずれ通知装置51として用いられてもよい。
搭載角調整装置52は、モータと、レーダ装置2に取り付けられた歯車とを備える。搭載角調整装置52は、信号処理部4から出力される駆動信号に従ってモータを回転させる。これにより、モータの回転力が歯車に伝達され、水平方向に沿った軸及び垂直方向に沿った軸を中心にレーダ装置2を回転させることができる。
[1-2.処理]
(1-1)軸ずれ推定処理
次に、信号処理部4が実行する軸ずれ推定処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。本処理は、イグニションスイッチがオンされたことをきっかけとして開始される。なお、以下では、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度(即ち、ピッチ角)αpを推定する例を説明する。
(1-1)軸ずれ推定処理
次に、信号処理部4が実行する軸ずれ推定処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。本処理は、イグニションスイッチがオンされたことをきっかけとして開始される。なお、以下では、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度(即ち、ピッチ角)αpを推定する例を説明する。
信号処理部4は、本処理が起動すると、S10にて、レーダ装置2から反射点情報を取得する。以下では、反射点情報から特定される反射点を、取得反射点という。また、信号処理部4は、車載センサ群3から、自車速Cmを含む、各種検出結果を取得する。
信号処理部4は、S20では、路面反射抽出処理を実行する。路面反射抽出処理は、取得反射点のうちから、路面上の反射点である路面反射点を抽出するための処理である。路面反射点とは、路面での反射により検出された反射点をいう。路面反射抽出処理の詳細については後述する。
信号処理部4は、S30では、角度推定処理を実行する。角度推定処理は、レーダ装置2の軸ずれ角度を推定する処理である。つまり、本実施形態では、信号処理部4は垂直軸ずれ角度αpを推定する。角度推定処理の詳細については後述する。
信号処理部4は、S35では、S30にて推定された軸ずれ角度が調整を必要とするか否かを判断する。具体的には、信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpが予め定められた角度である閾値角度以上である場合に、垂直軸ずれ角度αpが調整を必要とすると判断する。信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpが閾値角度未満であり調整を必要としない場合に処理をS70へ移行させ、垂直軸ずれ角度αpが閾値角度以上であり調整を必要とする場合に処理をS40へ移行させる。
信号処理部4は、S40では、S30にて推定された軸ずれ角度が、搭載角調整装置52による調整可能範囲内であるか否かを判断する。信号処理部4は、S30にて推定された軸ずれ角度が調整可能範囲内である場合に処理をS50へ移行させ、調整可能範囲内でない場合には処理をS60へ移行させる。つまり、信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpが調整可能範囲内である場合に処理をS50へ移行させる。
信号処理部4は、S50では、搭載角調整装置52によって、S30にて推定された軸ずれ角度ぶんレーダ搭載角を調整する。つまり、信号処理部4は、レーダ装置2の左右軸Ysを中心に該左右軸Ysまわりにレーダ装置2を垂直軸ずれ角度αpぶん回転させて、レーダ装置2の搭載角度を調整する。そして、信号処理部4は、軸ずれ推定処理を終了する。
なお、信号処理部4は、本軸ずれ推定処理とは別処理において、S10にて取得された反射点の方位角を、S30にて推定された軸ずれ角度ぶん補正した方位角を算出してもよい。そして、信号処理部4は、補正後の方位角に基づいて、上述の物標認識処理を実行してもよい。
信号処理部4は、S60では、レーダ装置2に軸ずれが生じていることを示すダイアグ情報を信号処理部4の外部装置に出力する。以下では、レーダ装置2に軸ずれが生じていることを示すダイアグ情報を、軸ずれダイアグという。外部装置は軸ずれ通知装置51であってもよい。信号処理部4は、例えば、軸ずれ通知装置51に軸ずれダイアグを出力してもよい。軸ずれ通知装置51は、軸ずれダイアグに従って警告音を出力してもよい。
信号処理部4は、S70では、イグニションスイッチがオフされたか否かを判断する。ここで、信号処理部4は、イグニションスイッチがオフされていない場合に処理をS10へ移行させる。一方、信号処理部4は、イグニションスイッチがオフされた場合に、以上で本軸ずれ推定処理を終了する。
(2-2)路面反射抽出処理
次に、信号処理部4が軸ずれ推定処理のS20にて実行する路面反射抽出処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。
次に、信号処理部4が軸ずれ推定処理のS20にて実行する路面反射抽出処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。
信号処理部4は、S100では、車載センサ群3から各種センサによる自車VHの状態等の検出結果を取得する。ここでいう検出結果には、自車VHの車速、加速度、ヨー角、等が含まれ得る。
信号処理部4は、S110では、車載センサ群3から取得した自車VHの状態等の検出結果に基づいて、路面反射点を抽出するか否かを判断する。
具体的には、信号処理部4は、自車VHの状態等の検出結果に基づいて自車VHの車体が路面に対して安定しているか否か判断し、自車VHの車体が路面に対して安定している状態である場合に、路面反射点を抽出すると判断する。
自車VHの車体が路面に対して安定している状態とは、自車VHの車体が路面に対して傾いていない状態や、自車VHの車体が路面に対して上下に移動していない状態で有り得る。換言すれば、自車VHの車体が路面に対して安定している状態とは、曲率の大きいカーブ道路を走行していない状態や、凹凸の大きい路面を走行していない状態で有り得る。
ここで、凹凸の大きい路面を走行していないときとは、平坦な路面を走行しているときであるといえる。この場合は、凹凸の大きい路面を走行しているときよりも、速度及び加速度が大きいと考えられる。一方、曲率の大きいカーブ道路を走行していないときとは、直線道路を走行している状態に近いときであるといえる。この場合は、速度及び加速度が、曲率の大きいカーブ道路を走行しているときよりも大きく、曲率の大きいカーブ道路を走行しているときよりも、ヨー角の変化速度が小さい場合が多い。
そこで、信号処理部4は、自車VHの車速が予め定められた車速閾値以上である場合に、自車VHの車体が路面に対して安定している状態であると判断し、路面反射点を抽出すると判断してもよい。つまり、信号処理部4は、自車VHの車速が車速閾値未満である場合、自車VHの車体が路面に対して安定していない状態であると判断し、路面反射点を抽出しない、と判断してもよい。
同様に、信号処理部4は、自車VHの加速度が予め定められた加速度閾値以上である場合に、自車VHの車体が路面に対して安定している状態であると判断し、路面反射点を抽出すると判断してもよい。また同様に、信号処理部4は、自車VHのヨー角の変化速度が予め定められた閾値未満である場合に、自車VHの車体が路面に対して安定している状態であると判断し、路面反射点を抽出すると判断してもよい。
信号処理部4は、路面反射点を抽出すると判断した場合に処理をS120へ移行させ、路面反射点を抽出しないと判断した場合に処理をS180へ移行させる。
信号処理部4は、S120では、全ての取得反射点のうちから1つの取得反射点を選択する。信号処理部4は、選択した取得反射点(以下、単に取得反射点という)について、S130-S195の処理を実行する。
信号処理部4は、S130では、取得反射点が水平方向において中心軸CAを含む所定の方位範囲である抽出範囲内に位置するか否かを判断する。信号処理部4は、取得反射点が該方位範囲内に位置する場合に処理をS140へ移行させ、選択した取得反射点が該方位範囲内に位置しない場合に処理をS190へ移行させる。
つまり、信号処理部4は、複数の取得反射点のうちから抽出範囲内に位置する取得反射点を抽出する。抽出範囲は、例えば、水平方向において中心軸CAを含む±数°-数十°の範囲に定められていてもよい。換言すれば、抽出範囲は、自車VHの前方にレーダ装置2が設置されている本実施形態では、自車VHの進行方向付近の所定の範囲に定められていてもよい。抽出範囲は、実験等によって予め定められていてもよい。抽出範囲は、予めメモリ42に記憶されている。
信号処理部4は、S140では、選択した取得反射点についてのレーダ装置2からの距離が所定の距離閾値未満であるか否かを判断する。信号処理部4は、選択した取得反射点についての距離が距離閾値未満である場合に処理をS150へ移行させ、選択した取得反射点についての距離が距離閾値以上である場合に処理をS190へ移行させる。
つまり、信号処理部4は、レーダ装置2からの距離が距離閾値未満である取得反射点を抽出する。距離閾値は、予めメモリ42に記憶されている。
信号処理部4は、S150では、取得反射点が静止反射点であるか否かを判断する。信号処理部4は、取得反射点が静止反射点である場合に処理をS160へ移行させ、取得反射点が静止反射点でない場合に処理をS190へ移行させる。静止反射点とは、静止物によってレーダ波が反射された反射点である。
つまり、信号処理部4は、取得反射点のうち、静止反射点を抽出する。具体的には、信号処理部4は、S10にて取得した自車速Cmを用い、反射点情報に含まれる相対速度をq、予め設定された下限の速度閾値をε1、上限の速度閾値をε2として、ε1≦q/Cm<ε2を満たす取得反射点を静止反射点として抽出してもよい。即ち、相対速度qに対する自車速Cmの比が、ε1以上ε2未満といった予め定められた速度閾値範囲内となる取得反射点を静止反射点として抽出してもよい。
静止反射点からレーダ装置2に向かう方向とビーム方向とが一致している場合は、その自車速Cmと反射点の相対速度qは同じ大きさとなり、かつ相対速度qの向きは自車速Cmとは反対であるため、q/Cm=-1となる。このように、q/Cm=-1となる反射点は静止反射点であると考えられる。
但し、車載センサ群3から取得される自車速Cmは、車輪のスリップ等によって実際の車速とは必ずしも一致しない。また、レーダ装置2にて検出される相対速度qにも誤差が含まれる。このため、静止反射点であったとしても、必ずしもq/Cm=-1になるとは限らない場合がある。下限の速度閾値ε1及び上限の速度閾値ε2は、これらの影響を考慮して適宜設定された値を用いてもよい。
信号処理部4は、S160では、取得反射点の反射電力が予め定められた電力閾値未満であるか否かを判断する。信号処理部4は、取得反射点の反射電力が電力閾値未満である場合に処理をS170へ移行させ、取得反射点の反射電力が電力閾値以上である場合に処理をS190へ移行させる。
つまり、信号処理部4は、反射電力が電力閾値未満である取得反射点を抽出する。路面からの反射電力は例えば他の車両からの反射電力よりも小さいと考えられる。電力閾値はこのような路面からの反射電力に基づいて適宜定められてもよい。例えば電力閾値は、実験等により予め定められていてもよい。電力閾値は、予めメモリ42に記憶されている。
信号処理部4は、S170では、取得反射点がカメラによる撮像画像において路面であると識別されているか否かを判断する。信号処理部4は、取得反射点が撮像画像において路面であると推定されている場合に処理をS180へ移行させ、取得反射点が撮像画像において路面であると推定されていない場合に処理をS195へ移行させる。
つまり、信号処理部4は、撮像画像において路面であると識別されている取得反射点を抽出する。なお、信号処理部4は、本軸ずれ推定処理とは別処理において、カメラによる撮像画像を取得し、撮像画像において路面であると識別される方位範囲を推定するように構成されていてもよい。
信号処理部4は、S180では、取得反射点を路面反射点であると判断して、該取得反射点の三次元座標を路面反射点としてメモリ42に記憶し、処理をS195へ移行させる。
信号処理部4は、S190では、取得反射点を路面反射点でないと判断して、メモリ42に記憶すること無く、処理をS195へ移行させる。
信号処理部4は、S195では、全ての取得反射点について路面反射点であるか否かの確認を終了したか、判断する。ここで、信号処理部4は、確認を終了していない場合に処理をS110へ移行させ、S110-S195の処理を繰り返す。一方、信号処理部4は、確認を終了した場合に、本路面反射抽出処理を終了する。
つまり、本実施形態の路面抽出処理では、取得反射点のうち、次の(a)-(d)の全てを満たす取得反射点を路面反射点として抽出する。
(a)水平方向において中心軸CAを含む抽出範囲内に位置すること。
(b)レーダ装置2からの距離が距離閾値未満であること。
(c)静止反射点であること。
(d)反射電力が電力閾値未満であること。
(e)カメラによる撮像画像において路面であると識別されていること。
なお、路面反射抽出処理は、上記(a)-(e)のうち、少なくとも(a)を満たすように構成されてもよい。つまり、路面反射抽出処理は、(a)を満たし、且つ、(b)-(e)のうち少なくとも1つを更に満たすように構成されてもよい。又は、路面反射抽出処理は、(a)及び(b)を少なくとも満たすように構成されてもよい。つまり、路面反射抽出処理は、(a)及び(b)満たし、路面反射抽出処理は、(c)-(e)のうち少なくとも1つを更に満たすように構成されてもよい。
[2-3.角度推定処理]
次に、信号処理部4が軸ずれ推定処理のS30にて実行する、角度推定処理について、図8のフローチャートを用いて説明する。
次に、信号処理部4が軸ずれ推定処理のS30にて実行する、角度推定処理について、図8のフローチャートを用いて説明する。
信号処理部4は、S210では、反射点情報に基づいて、反射点情報に含まれる距離と方位角とを用いて、路面反射点についての装置系座標を算出する。装置系座標とは、レーダ装置2の座標軸に基づく三次元座標である。装置系座標は、ビーム方向に直交する平面上での水平距離(ys)、垂直距離(zs)、及び前記ビーム方向の距離(xs)と、を要素とする座標である。信号処理部4は、全ての路面反射点について装置系座標(xs、ys、zs)を算出し、メモリ42に記憶する。
信号処理部4は、S220では、軸ずれ角度を含む2つの未知パラメータと、装置系座標に含まれる2つの要素と、の間に成立する関係式を用いて、未知パラメータに含まれる軸ずれ角度を推定する。
軸ずれ角度とは、自車VHの座標軸である水平軸Yc及び進行方向軸Xcのうちの1つである対象軸まわりの、レーダ装置2の座標軸の軸ずれ角度である。上述のように、本実施形態では、自車VHの座標軸である水平軸Ycを対象軸として、水平軸Ycまわりの、レーダ装置2の座標軸の軸ずれ角度である垂直軸ずれ角度αpを推定する方法を説明する。
対象軸に対応するレーダ装置2の座標軸を対応軸という。上述の装置系座標に含まれる2つの要素とは、レーダ装置2の3つの座標軸のうち対応軸に垂直な平面に含まれる、レーダ装置2の2つの座標軸に関する要素である。換言すれば、上述の装置系座標に含まれる2つの要素は、レーダ装置2の3つの座標軸のうち対応軸に垂直な平面である投影面に路面反射点を投影した投影点の座標に相当する。
垂直軸ずれ角度αpを推定する本実施形態では、レーダ装置2の3つの座標軸のうち、対象軸である水平軸Ycに対応する座標軸は左右軸Ysである。すなわち、レーダ装置2の3つの座標軸のうち対応軸である左右軸Ysに垂直な平面に含まれる、レーダ装置2の上下軸Zs、及び前後軸Xsに関する要素(即ち、zs、及びxs)が、上述の装置系座標に含まれる2つの要素に相当する。換言すれば、装置系座標に含まれる2つの要素zs、及びxsは、左右軸Ysに垂直な投影面に路面反射点を投影した投影点の座標に相当する。
図9に示すように、路面反射点は路面上に位置する。換言すれば、路面反射点は、路面という、同一平面上に位置する。このことから、複数の路面反射点は投影面において直線状に並ぶと考えられる。つまり、次に示す式(1)が成立する。
信号処理部4は、推定した垂直軸ずれ角度αpをメモリ42に記憶し、本角度推定処理を終了する。
[1-3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)信号処理部4は、S10にて、レーダ装置2により検出された複数の反射点のそれぞれについて、反射点情報を繰り返し取得する。反射点情報とは、反射点についての方位角であってビーム方向を基準として求められた水平角度及び垂直角度と、レーダ装置2と反射点との距離と、を少なくとも含む。信号処理部4は、S20では、少なくとも反射点情報に基づいて、複数の反射点のうちから少なくとも1つの路面反射点を抽出する。
信号処理部4は、S210では、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、装置系座標を特定する。信号処理部4は、S220では、軸ずれ角度(即ち、垂直軸ずれ角度αp)を少なくとも含む2つの未知パラメータ(即ち、αp及びβp)と、路面反射点の装置系座標に含まれる2つの要素(即ち、xs及びzs)と、の間に成立する関係式(即ち、式(1))を用いて、垂直軸ずれ角度αpを推定する。垂直軸ずれ角度αpは、自車VHの座標軸である水平軸Yc及び進行方向軸Xcのうちの1つである対象軸(即ち、水平軸Yc)まわりの、レーダ装置2の座標軸の軸ずれ角度である。
ここで、レーダ装置2によって、反射点それぞれの装置系座標は精度よく検出されている。信号処理部4は、路面反射点の装置系座標に基づいて、軸ずれ角度としての垂直軸ずれ角度αpを算術的に推定する。
この結果、信号処理部4は、算術的に軸ずれ角度を推定するので、軸ずれが発生したときは車両近くからの反射波の受信強度が最大となることに基づいて軸ずれ角度を推定する従来装置よりも、軸ずれ角度の推定誤差を抑制することができる。従来装置では、例えば遠方に反射強度の大きいマンホール等が存在するような場合には、軸ずれ角の推定精度が低下するおそれがあるからである。
(1b)上述の装置系座標に含まれる2つの要素(即ち、xs及びzs)は、レーダ装置2の3つの座標軸のうち対応軸(即ち、左右軸Ys)に垂直な平面に含まれるレーダ装置2の2つの座標軸(即ち、前後軸Xs、上下軸Zs)に関する要素である。対応軸とは、対象軸(即ち、Yc)に対応するレーダ装置2の座標軸である。これにより、二次元座標に基づいて軸ずれ角度が推定されるので、三次元座標である装置系座標を用いる場合よりも、信号処理部4の処理負荷を低減することができる。
(1c)信号処理部4は、S110では、自車VHの状態を検出する車載センサ群3から自車VHの状態の検出結果を取得し、検出結果に基づいて自車VHの車体が路面に対して安定しているか否かを判断するように構成されてもよい。そして、信号処理部4は、自車VHの車体が路面に対して安定していると判断された場合に、S20にて、複数の反射点のうちから少なくとも1つの路面反射点を抽出するように構成されてもよい。これにより、斜面や凹凸面といった平面でない路面上の反射点が路面反射点として抽出され難くな
る。すなわち、平らな路面上の反射点が路面反射点として抽出され易くなるので、路面反射点が同一平面上に位置することに基づいて、軸ずれ角度を精度よく推定することができる。
る。すなわち、平らな路面上の反射点が路面反射点として抽出され易くなるので、路面反射点が同一平面上に位置することに基づいて、軸ずれ角度を精度よく推定することができる。
(1d)信号処理部4は、反射点情報に基づいて、S130では、複数の反射点のうちから、水平方向においてレーダビームの中心軸CAを含む所定の方位範囲内に位置する少なくとも1つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。
この結果、路面は自車VHの進行方向(即ち、レーダビームの中心軸CAの方向)の真正面付近に少なくとも位置すると考えられるため、所定の方位範囲を適宜定めることにより、路面における取得反射点を抽出する精度を向上させることができる。
(1e)信号処理部4は、反射点情報に基づいて、S140では、複数の反射点のうちから、レーダ装置2からの距離が距離閾値未満である少なくとも1つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。この結果、路面は自車VHの直近に少なくとも位置すると考えられるため、距離閾値を適宜定めることにより、路面における反射点を抽出する精度をより向上させることができる。
(1f)反射点情報には、反射点の自車VHに対する相対速度が含まれていてもよい。信号処理部4は、該反射点情報に基づいて、S150では、複数の反射点のうちから、静止反射点である少なくとも1つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。この結果、路面は自車VHに対して静止しているため、路面における反射点を抽出する精度をより向上させることができる。
(1g)反射点情報には、反射点の受信強度が含まれていてもよい。信号処理部4は、該反射点情報に基づいて、S160では、反射電力が電力閾未満である少なくとも1つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。この結果、路面からの反射電力は例えば他の車両からの反射電力よりも小さいと考えられるため、路面からの反射電力に基づいて電力閾値を適宜定めることにより、路面における反射点を抽出する精度をより向上させることができる。
(1h)信号処理部4は、カメラによる撮像画像を取得し、撮像画像において路面であると識別される方位範囲を推定するように構成されてもよい。信号処理部4は、S170では、複数の反射点のうちから、撮像画像において路面であると推定される方位範囲にある少なくとも1つの反射点を、路面反射点として抽出するように構成されてもよい。これにより、路面反射点を抽出する精度をより向上させることができる。
なお、上記実施形態において、自車VHが移動体に相当し、信号処理部4が軸ずれ推定装置に相当する。
また、自車VHの座標軸が移動体の座標軸に相当する。また、垂直軸ずれ角度αpが軸ずれ角度に相当する。αp及びβpが、軸ずれ角度を含む2つの未知パラメータに相当する。換言すれば、αp及びβpが、軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータに相当する。xs及びzsが装置系座標に含まれる2つの要素に相当する。水平軸Ycが対象軸に相当し、左右軸Ysが対応軸に相当し、対応軸に垂直な平面に含まれるレーダ装置2の2つの座標軸が前後軸Xs及び上下軸Zsに相当する。
[1-4.変形例]
(変形例1)信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpに代えて、ロール角αrを軸ずれ角度として推定してもよい。変形例1では、信号処理部4は、図8に示す角度推定処理に代えて、図10に示す角度推定処理を実行してもよい。図10に示す角度推定処理では、図8におけるS220がS230に置換される。
(変形例1)信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpに代えて、ロール角αrを軸ずれ角度として推定してもよい。変形例1では、信号処理部4は、図8に示す角度推定処理に代えて、図10に示す角度推定処理を実行してもよい。図10に示す角度推定処理では、図8におけるS220がS230に置換される。
信号処理部4は、S210では、図8に示すS210と同様に、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、装置系座標を特定する。
信号処理部4は、S230では、軸ずれ角度(即ち、ロール角αr)を少なくとも含む2つの未知パラメータ(即ち、αr及びβr)と、路面反射点の装置系座標に含まれる2つの要素(即ち、ys及びzs)と、の間に成立する関係式(即ち、後述する式(2))を用いて、ロール角αrを推定してもよい。
ロール角αrは、自車VHの座標軸である水平軸Yc及び進行方向軸Xcのうちの1つである対象軸(即ち、進行方向軸Xc)まわりの、レーダ装置2の座標軸の軸ずれ角度である。
装置系座標に含まれる2つの要素は、レーダ装置2の3つの座標軸のうち対象軸(即ち、進行方向軸Xc)に対応する対応軸(即ち、前後軸Xs)に垂直な平面に含まれるレーダ装置2の2つの座標軸(即ち、左右軸Ys及び上下軸Zs)に関する要素である。換言すれば、装置系座標に含まれる2つの要素ys及びzsは、対応軸である前後軸Xsに垂直な投影面に路面反射点を投影した投影点の座標に相当する。
図11に示すように、路面反射点は、路面という、同一平面上に位置する。このことから、複数の路面反射点は投影面において直線状に並ぶと考えられる。つまり、次に示す式(2)が成立する。
信号処理部4は、推定したロール角αrをメモリ42に記憶し、角度推定処理を終了する。
なお、変形例1において、ロール角αrが軸ずれ角度に相当する。αr及びβrが、軸ずれ角度を少なくとも含む2つの未知パラメータに相当する。換言すれば、αr及びβrが、軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータに相当する。ys及びzsが装置系座標に含まれる2つの要素に相当する。進行方向軸Xcが対象軸に相当し、前後軸Xsが対応軸に相当し、対応軸に垂直な平面に含まれるレーダ装置2の2つの座標軸が左右軸Ys及び上下軸Zsに相当する。
[2.第2実施形態]
[2-1.構成]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。第2実施形態では、信号処理部4は、軸ずれ角度のみを未知パラメータとして、該未知パラメータである軸ずれ角度を推定する点で、第1実施形態と相違する。以下では、垂直軸ずれ角度(即ち、ピッチ角)αpを軸ずれ角度として推定する例を説明する。
[2-1.構成]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。第2実施形態では、信号処理部4は、軸ずれ角度のみを未知パラメータとして、該未知パラメータである軸ずれ角度を推定する点で、第1実施形態と相違する。以下では、垂直軸ずれ角度(即ち、ピッチ角)αpを軸ずれ角度として推定する例を説明する。
[2-2.処理]
信号処理部4は、図8に示す第1実施形態の角度推定処理に代えて、図12に示す第2実施形態の角度推定処理を実行する。
信号処理部4は、図8に示す第1実施形態の角度推定処理に代えて、図12に示す第2実施形態の角度推定処理を実行する。
信号処理部4は、S310では、第1実施形態の角度推定処理におけるS210の処理と同様に、全ての路面反射点について装置系座標(xs、ys、zs)を算出し、メモリ42に記憶する。
信号処理部4は、S320では、未知パラメータである垂直軸ずれ角度αpと、レーダ装置2の搭載高さHと、装置系座標に含まれる2つの要素(即ち、xs及びzs)と、の間に成立する関係式(即ち、式(3))を用いて軸ずれ角度を推定する。搭載高さHとは、自車VHにおけるレーダ装置2の路面からの高さであり、予めメモリ42に記憶されている。
つまり、式(4)に示すように、投影面において、装置系座標の2つの要素(xs、zs)は、進行方向軸Xcまわりに垂直軸ずれ角度αpぶんレーダ装置2の座標軸をずらすことによって、車両系座標の2つの要素(xc、zc)に一致する。車両系座標とは、自車VHの座標軸に基づく三次元座標(xc、yc、zc)である。換言すれば、投影面において、装置系座標の2つの要素(xs、zs)は、前後軸Xsまわりに、垂直軸ずれ角度αpぶんレーダ装置2を回転させることによって、車両系座標の2つの要素(xc、zc)に一致する。
信号処理部4は、式(3)に基づいて垂直軸ずれ角度αpを算出し、算出した垂直軸ずれ角度αpをメモリ42に記憶し、角度推定処理を終了する。
[2-3.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、以下の効果を奏する。
以上詳述した第2実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(2a)信号処理部4は、S320では、関係式(即ち、式(3))を用いて、垂直軸ずれ角度αpを推定する。該関係式は、1つの未知パラメータ(即ち、垂直軸ずれ角度αp)と、レーダ装置2の搭載高さHと、路面反射点の装置系座標に含まれる2つの要素(即ち、xs及びzs)と、の間に成立する関係式である。垂直軸ずれ角度αpは、自車VHの座標軸である水平軸Yc及び進行方向軸Xcのうちの1つである対象軸(即ち、水平軸Yc)まわりの、レーダ装置2の座標軸の軸ずれ角度である。
この結果、信号処理部4は、上述の(1a)と同様の効果を得ることができる。更に、信号処理部4は、少なくとも1つの路面反射点に基づいて、垂直軸ずれ角度αpを推定することができる。
(2b)搭載高さHは、自車VHに搭載されたメモリ42に予め記憶されていてもよい。信号処理部4は、メモリ42に予め記憶されている搭載高さHに基づいて、軸ずれ角度を推定してもよい。この結果、自車VHにレーダ装置2の搭載高さHを検出するための新たな構成を備えなくてもよい。
なお、上記実施形態において、垂直軸ずれ角度αpが軸ずれ角度に相当する。αpが、軸ずれ角度である1つの未知パラメータに相当する。換言すれば、αpが、軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータに相当する。xs及びzsが装置系座標に含まれる2つの要素に相当する。水平軸Ycが対象軸に相当し、左右軸Ysが対応軸に相当し、対応軸に垂直な平面に含まれるレーダ装置2の2つの座標軸が前後軸Xs及び上下軸Zsに相当する。
[2-4.変形例]
(変形例2)信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpに代えて、ロール角αrを軸ずれ角度として推定してもよい。変形例2では、信号処理部4は、図12に示す角度推定処理に代えて、図14に示す角度推定処理を実行してもよい。図14に示す角度推定処理では、図12におけるS320がS330に置換される。
(変形例2)信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αpに代えて、ロール角αrを軸ずれ角度として推定してもよい。変形例2では、信号処理部4は、図12に示す角度推定処理に代えて、図14に示す角度推定処理を実行してもよい。図14に示す角度推定処理では、図12におけるS320がS330に置換される。
信号処理部4は、S310では、図12に示すS310と同様に、反射点情報に基づいて、路面反射点それぞれについて、装置系座標を特定する。
信号処理部4は、S330では、関係式(即ち、式(8))を用いて、ロール角αrを推定してもよい。
式(8)は、図15に示すように、投影面において、レーダ装置2の座標軸である左右軸Ys及び上下軸Zsは、ロール角αrぶん回転させることにより、自車VHの座標軸である水平軸Yc及び垂直軸Zcに一致すること、に基づいて得られる。つまり、式(9)-式(11)により式(12)が得られ、式(12)に基づき上述の式(8)が得られる。
なお、上記実施形態において、ロール角αrが軸ずれ角度に相当する。αrが、軸ずれ角度である1つの未知パラメータに相当する。換言すれば、αrが、軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータに相当する。ys及びzsが装置系座標に含まれる2つの要素に相当する。進行方向軸Xcが対象軸に相当し、前後軸Xsが対応軸に相当し、対応軸に垂直な平面に含まれるレーダ装置2の2つの座標軸が左右軸Ys及び上下軸Zsに相当する。
(変形例3)車載センサ群3は、レーダ装置2の位置を検出するセンサを備えていてもよい。該センサは、例えばカメラであってもよいし、各種レーダ装置であってもよい。信号処理部4は、角度推定処理において、該センサによって検出された搭載高さHに基づいて、軸ずれ角度を推定してもよい。
この結果、搭載高さHがメモリ42に記憶された以降に垂直軸Zcにおける上方向又は下方向へのレーダ装置2のずれが生じた場合にも、センサによって検出された搭載高さHに基づいて、精度よく軸ずれ角度を推定することができる。
(変形例4)信号処理部4は、垂直軸ずれ角度αp及びロール角αrの両方を、軸ずれ角度として推定してもよい。変形例4では、信号処理部4は、図12に示す角度推定処理に代えて、図16に示す角度推定処理を実行してもよい。図16に示す角度推定処理では、図12におけるS320がS340に置換される。
信号処理部4は、S340では、関係式(即ち、後述する式(19))を用いて、垂直軸ずれ角度αp及びロール角αrを推定してもよい。
式(19)は、図17に示すように、レーダ装置2の座標軸を、左右軸Ysまわりに垂直軸ずれ角度αpぶん、及び前後軸Xsまわりにロール角αrぶん回転させることにより、自車VHの座標軸に一致すること、に基づいて得られる。つまり、式(13)-式(15)が得られる。
信号処理部4は、上述の式(19)に基づいて垂直軸ずれ角度αpとロール角αrとを算出し、算出した垂直軸ずれ角度αpとロール角αrとをメモリ42に記憶し、角度推定処理を終了する。
[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(3a)上記実施形態では、レーダ装置2がレーダ波を自車VHの前方に向けて送信する形態を示したが、レーダ波の送信方向は自車VHの前方に限定されるものではない。例えば、レーダ装置2は、自車VHの前方、右前方、左前方、後方、右後方、左後方、右側方及び左側方の少なくとも一方に向けてレーダ波を送信するように構成されてもよい。
(3b)上記実施形態では、レーダ装置2がFMCW方式を採用している例を示したが、レーダ装置2のレーダ方式は、FMCWに限定されるものではなく、例えば、2周波CW、FCM又はパルスを採用するように構成されてもよい。FCMは、Fast-Chirp Modulationの略である。
(3c)上記実施形態では、信号処理部4が軸ずれ推定処理を実行する例を示したが、レーダ装置2が軸ずれ推定処理を実行するように構成されてもよい。
(3d)本開示に記載の信号処理部4及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の信号処理部4及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の信号処理部4及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組合せにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。信号処理部4に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。
(3e)上記実施形態における1つの構成要素が備える複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が備える1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が備える複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
(3f)上述した信号処理部4、レーダ装置2、車両制御システム1の他、信号処理部4を機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、軸ずれ推定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
なお、上記実施形態において、自車VHが移動体に相当し、信号処理部4が軸ずれ推定装置に相当し、メモリ42が記憶装置に相当する。また、S10が取得部としての処理に相当し、S20が抽出部としての処理に相当し、S30、S21が装置系座標部としての処理に相当し、S30、S220、S230、S320、S330、S340が推定部としての処理に相当する。
Claims (5)
- 移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角度を推定する軸ずれ推定装置(4)であって、
前記レーダ装置により検出された複数の反射点のそれぞれについて、前記反射点についての方位角であってレーダビームの中心軸に沿った方向であるビーム方向を基準として求められた水平角度及び垂直角度と、前記レーダ装置と前記反射点との距離と、を少なくとも含む反射点情報を取得するように構成された取得部(S10)と、
少なくとも前記反射点情報に基づいて、前記複数の反射点のうち路面での反射により検出された少なくとも1つの路面反射点を抽出するように構成された抽出部(S20)と、
前記反射点情報に基づいて、前記路面反射点それぞれについて、前記レーダ装置の座標軸に基づく三次元座標である装置系座標、を特定するように構成された装置系座標部(S30、S210)と、
前記移動体の座標軸である水平軸及び進行方向軸のうちの少なくとも1つである対象軸まわりの前記レーダ装置の座標軸の前記軸ずれ角度を含む少なくとも1つの未知パラメータと、前記路面反射点の前記装置系座標に含まれる少なくとも1つの要素と、の間に成立する関係式を用いて、前記軸ずれ角度を推定するように構成された推定部(S30、S220、S230、S320、S330)と、
を備える軸ずれ推定装置。 - 請求項1に記載の軸ずれ推定装置であって、
前記推定部(S220、S230)は、前記関係式であって、1つの前記軸ずれ角度を含む2つの前記未知パラメータと、前記装置系座標に含まれる2つの要素と、の間に成立する前記関係式を用いて、前記未知パラメータに含まれる前記軸ずれ角度を推定するように構成された
軸ずれ推定装置。 - 請求項1に記載の軸ずれ推定装置であって、
前記推定部(S320、S330)は、前記関係式であって、前記軸ずれ角度である1つの前記未知パラメータと、前記レーダ装置の搭載高さと、前記装置系座標に含まれる2つの要素と、の間に成立する前記関係式を用いて、前記未知パラメータに含まれる前記軸ずれ角度を推定するように構成された
軸ずれ推定装置。 - 請求項3に記載の軸ずれ推定装置であって、
前記搭載高さは前記移動体に搭載された記憶装置に予め記憶されており、
前記推定部は、前記記憶装置に予め記憶されている前記搭載高さに基づいて、前記軸ずれ角度を推定するように構成された
軸ずれ推定装置。 - 請求項3に記載の軸ずれ推定装置であって、
前記移動体は前記レーダ装置の位置を検出するセンサを備えており、
前記推定部は、前記センサによって検出された前記搭載高さに基づいて、前記軸ずれ角度を推定するように構成された
軸ずれ推定装置。
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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