JP2000502807A - 自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法及びレーダーシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明では自動車用レーダーシステムに対する信号処理方法に関する。本発明では走行路で方向転換したエコー信号の評価によって監視方向での交通状況に関するさらなる情報が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法及びレーダーシステム 従来の技術 本発明は、自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法とこの方 法のためのレーダーシステムに関する。 自動車におけるレーダーシステム自体は、既に以前から公知である。この公知 のレーダーシステムでは、走行方向に存在する対象物、例えば先行車両や障害物 までの間隔距離や速度を求めるためにエコー信号が用いられている。その他の自 動車レーダーシステムでは走行方向に対して斜めや横方向に対する監視装置が走 行車線縁部の探索に用いられている。 米国特許 US 4 053 026 明細書からは、例えば次のような自動車用のレーダー システムが公知である。すなわち危険な状況の検出の際に論理回路によって自動 的に制動過程が導入される、レーダーシステムが公知である。 また公知文献“In Spektrum der Wissenschaft,Juni 1990,25-34頁”には自動 車におけるレーダーを用いた車間距離の制御が記載されている。 本発明の課題は、拡張された交通情報を提供できる 自動車用レーダシステムのための信号処理方法と、それに対するレーダーシステ ムを提供することである。 上記課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明によって解決される。本発 明の有利な実施例と改善例は従属請求項に記載されている。 本発明は交通の流れに対する先見的な監視（先行車両との間隔、制動又は加速 による変化、速度）や、先行車量、道路縁部、障害物などの分類に対して特に有 利である。 壁、地面における反射によって方向転換した信号経路が不都合な混乱を生じさ せるものとして冒頭で述べてきたような従来技術とは異なって、本発明の場合で はそのような信号の方向転換も所期のように有利に評価される。 次に本発明を図面に基づき以下に詳細に説明する。 図１は複数の車両による１つの状況を表した図である。 図２は、本発明を用いて得ることのできる走行状況を表した図である。 図３は、他の走行状況を示した図である。 実施例 図１に示されている状況のもとでは、自動車Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２が間隔をあけて 相前後して走行しているようすが表されている。自動車Ｋ１は、レーダーシステ ムＲを用いてサーチを行っており、その監視範囲は走 行方向におかれ、水平方向で例えば３０°の空間角度ＷＡをカバーしている。こ の監視範囲の垂直方向の展開に対しては、本発明によれば、道路の方向で送受信 方向を十分に示すことも重要である。多数の双方向信号経路は、図中ビームライ ンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで示されている。 信号経路Ａは、車間距離警告レーダーにとって重要でかつ典型的な経路を表し ている。この信号経路から生じるエコー信号は、レーダーシステムＲから車両Ｋ １までの目標距離ｌ_Aに相応する電波時間を表す。信号経過距離は２ｌ_Aである。 レーダーシステムと反射対象物との間では、走行路Ｆの方向に配向されたビー ム経路Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅによる信号経路毎に一般的な制約なしで平面状の走行路Ｆ での実質的な反射による方向転換が認められる。 ビームＢは、車両Ｋ０の直ぐ前を走る車両Ｋ１の後部にはもはや入射せずに走 行路の方へ入射し、そこで反射によって上方に向けられ車両Ｋ１の下を抜けてレ ーダーシステムから間隔距離ｌ_Bだけ離れた車両Ｋ２の底部へ入射する。そこで 反射されたエコー信号は、同じ経路Ｂ上を逆の方向でレーダーシステムＲまで戻 る。同じように経路Ｃ上の信号も車両Ｋ２の後部まで達してそこから戻ってくる 。 経路ＤとＥの信号は既にその一部が車両Ｋ１の底部で反射される。 方向転換する信号経路Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ上の信号伝播長さは、その入射角度が浅 いため、水平距離に無視できるエラーが含まれたものとして間隔スケール１に従 って同等に置換処理してもよい。それと共に本発明ではレーダーシステムにおい てレーダーの周期内で経路Ａの信号（この信号は目標間隔ｌ_Aに相応して最も短 い伝播時間を有する）に遅れて比較的長い伝播時間のエコー信号が受信され、評 価される。その際、車両Ｋ１の底部からの反射が生じる限り、信号経路ＡからＥ 及びＤにかけては中間値も含めて実質的に連続して増加する目標距離が（ｌ_A＋ Ｄ₁）まで現れる。それに対して車両Ｋ１の底部すれすれを抜けゆく信号経路Ｃ のみがその伝播時間において明らかな跳躍的傾向を示し、そして再び実質的に連 続して増加する目標距離を伴った区分が車両Ｋ２における反射がある限り生じる 。実線で示された信号経路の他にも繰り返し方向転換する信号経路が重要である 。これはレーダーシステムＲから経路Ｄの走行路までの信号経路と車両Ｋ１の底 部までの信号経路で示されている。そこでは出力の一部がレーダーシステムに反 射され、残りは再び信号経路Ｄ′上を走行路Ｆ方向に方向転換され、そこからは 車両Ｋ２方向に方向転換される。信号経路Ｄ＋Ｄ′は車両Ｋ２のエコー信号の関 与の度合いを提供する。その他の方向転換の繰り返しも生じ得る。拡張経路と走 行路との間の浅い角度に基づいて個々の信号経路は従属的 な意味合いの評価に代わる。 図２は図１の状況に対する目標捕捉通知の描写を典型的なレーダーの方位角距 離表示で示したものである。この場合例えば各角度セグメントｄｗ毎の方位角分 解能は１°以下であり、距離分解能ｄｌは１ｍ以下であるものとする。射角の分 解能は本発明の機能においてはさほど重要ではないので、場合によっては低下さ せてもよい（例えば３°）。射角の角度分解能については設定は可能であるが、 本発明の基本的な機能においては必ずしも必要なものではない。 目標捕捉通知は目標面ＦＫ１とＦＫ２で形成される。これらの目標面の輪郭は 、実質的に、先行する車両Ｋ１とＫ２の底部平面に一致し、位置関係においては レーダーシステムＲからのそれらの間隔と一致している。 それにより本発明によるエコー信号の評価は、これらの目標面のパラメータの 確定を可能にする（例えば順次連続している目標面のギャップから車両長さ及び /又は先行車両の相互間隔などの確定）。このことは例えば次のような識別から も可能である。すなわち１つの車両又は他の対象物からの比較的長い伝播時間の 信号が発生しているか否かの識別からも可能である。目標面パラメータ（例えば 長さ、幅、形態、目標面の相互間隔など）からは、車両タイプ別の目標分類を行 うことが可能である（例えば様々な大きさのバイク、自 家用車、トラック及び/又は牽引車付き又は牽引車なしの車両などの識別）。こ の評価は、車両の長さのみに絞られてもよいし、あるいは画像分析方式による浅 い評価が含まれていてもよい。本発明での適用に適した画像分析と目標（対象） 分類の手法も基本的には公知なものなのでここでの詳細な説明は省く。先行する 車両間の間隔の変化は、制動状況及び/又は加速状況に関する情報を導出するこ とができる。またエコー信号のドップラー評価を用いれば、付加的に先行車量の 速度も検出することができる。その他にもこのドップラー評価からは対象物から の反射の関連性に関する情報も導き出せる。 図３には牽引車を伴った先行するトラックを対象とした状況に対する目標面Ｆ Ｌ，ＦＬＡを用いた方位角距離表示が表されている。 本発明は特にいわゆる護送時先導運行に対して有利である。特に有利には、先 行する車両の相互間隔と場合によってはそれらの時間的な変化から、固有の走行 特性に対する推論が特に保安上の観点で導出することができる。 垂直方向でのレーダシステムの角度分解能も可能であるが、前述したような評 価に対しては必ずしも必要ない。垂直角度判別による、走行路での信号方向転換 の付加的識別は、直接監視している目標と走行路反射によって監視される目標と の識別を支援する。 本発明のもとでの使用に適したレーダーシステム自体も公知である。特に変更 費用が僅かで済む慣用の車間距離警報レーダーシステムも使用可能である。この レーダーシステムは有利には特にエコー信号との二重処理能力を備えたパルスレ ーダーシステムか又はＦＭＣＷレーダーシステムとして実施される。公知のシス テムに比べてこのレーダーシステムの重要な点は、レーダーシステムの受信装置 がレーダー周期内で最少エコー伝播時間のエコー信号のみではなく、その後で生 じたエコー信号もピックアップし、評価することと、アンテナ装置が走行路へ配 向された信号拡張経路も含むことである。この走行路へ配向される信号経路は特 に水平線から０〜１０°の角度範囲におかれるべきである。全ての射角監視空間 の角度範囲は、水平線に対して＋１０°から−１０°の範囲で延在する。距離分 解能は、有利には＜１ｍである。レーダーシステムＲの走行路Ｆ上での組み付け 高さも有利には＜１ｍである。これらの評価は当業者にとって、例えば周辺機器 を備えたプログラミング可能なプロセッサの使用下でデジタル信号処理を用い前 述の実施例に基づいて可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年２月１１日（１９９８．２．１１） 【補正内容】 請求の範囲 １．自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法において、 レーダーシステムと反射目標との間で走行路表面において方向転換する信号経 路に相応するエコー信号を評価し、 信号照射及び/又は信号受信を走行路への方向ないしは走行路からの方向で選 択的に行なうことを特徴とする自動車用レーダーシステムにおける信号処理のた めの方法。 ２．走行路への方向を含んだ空間角度範囲内で、最少伝播時間のエコー信号よ りも長い伝播時間のエコー信号も評価する、請求項１記載の自動車用レーダーシ ステムにおける信号処理のための方法。 ３．前記エコー信号に少なくとも１つの車両クラスによる分類が施される、請 求項１又は２記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法。 ４．前記エコー信号に、画像分析手法が施される、請求項１〜３いずれか１項 記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法。 ５．車両長さ及び/又は車両面積が分類特徴として評価される、請求項３又は ４記載の方法。 ６．走行路上の車両の配向方向が検出される、請求項３〜５いずれか１項記載 の自動車用レーダーシステ ムにおける信号処理のための方法。 ７． 監視方向にある複数の車両間の間隔及び/又はそれらの速度が求められ る、請求項１〜６いずれか１項記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処 理のための方法。 ８． 走行路表面での方向転換を伴う信号経路からのエコー信号の評価に対す る監視範囲を、走行方向での方位角区分の角度及び/又は射角区分の角度でもっ て低減する、請求項１〜７いずれか１項記載の自動車用レーダーシステムにおけ る信号処理のための方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法において、 レーダーシステムと反射目標との間で走行路表面において方向転換する信号経 路に相応するエコー信号を評価することを特徴とする自動車用レーダーシステム における信号処理のための方法。 ２．信号照射及び/又は信号受信が走行路への方向ないしは走行路からの方向 で選択的に行われる、請求項１記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処 理のための方法。 ３．走行路への方向を含んだ空間角度範囲内で、最少伝播時間のエコー信号よ りも長い伝播時間のエコー信号も評価する、請求項１又は２記載の自動車用レー ダーシステムにおける信号処理のための方法。 ４．前記エコー信号に少なくとも１つの車両クラスによる分類が施される、請 求項１〜３いずれか１項記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処理のた めの方法。 ５．前記エコー信号に、画像分析手法が施される、請求項１〜４いずれか１項 記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法。 ６．車両長さ及び/又は車両面積が分類特徴として評価される、請求項４又は ５記載の方法。 ７．走行路上の車両の配向方向が検出される、請求項４〜６いずれか１項記載 の自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法。 ８．監視方向にある複数の車両間の間隔及び/又はそれらの速度が求められる 、請求項１〜７いずれか１項記載の自動車用レーダーシステムにおける信号処理 のための方法。 ９．走行路表面での方向転換を伴う信号経路からのエコー信号の評価に対する 監視範囲を、走行方向での方位角区分の角度及び/又は射角区分の角度でもって 低減する、請求項１〜８いずれか１項記載の自動車用レーダーシステムにおける 信号処理のための方法。 10．レーダーシステムの受信装置が、最少伝播時間のエコー信号の後に発生し たエコー信号もピックアップして評価することを特徴とする、請求項１記載の方 法を実施するためのレーダーシステム。 11．ドップラー処理装置を備えたパルスレーダー、ＦＭＣＷレーダーで構成さ れる、請求項１０記載のレーダーシステム。