JPH0894749A - 障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＭ−ＣＷ波を発射波として送信し、反射物
体（前方障害物）で反射した受信波を該発射波と混合し
てビート信号を生成し、該ビート信号を周波数分析して
該反射物体との相対速度及び距離を計測することにより
障害物を検知する装置において、街灯支柱形状物を判別
して正確な前方車両に対する障害検知を行う。 【構成】 ビート信号の周波数分析の結果を受けて上昇
側及び下降側のピーク周波数を求め、該ピーク周波数が
複数の反射物体について発生したとき上昇側及び下降側
のピーク周波数の全ての組合せについて所定時間後の予
測距離を算出し、該予測距離と実際に計測した距離とが
一致した組合せにおける距離を前方車両との距離として
選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は障害物検知装置に関し、
特にＦＭ−ＣＷ波を前方物体に発射して該前方物体との
距離及び相対速度を計測することにより障害物を検知す
る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は固定シングルビームのＦＭ−Ｃ
Ｗ波を用いた電磁波レーダを車両２０に搭載して直線路
を走行したときのレーダの検知範囲θ（片側θ／２[ra
d])を図示したもので、その検知距離はＤ＝１００[m]
に及ぶ。

【０００３】一方、車両がカーブ路を走行するときに
は、図１１に示すように高速道路等のカーブ路における
曲率半径Ｒは、例えば道路の上り線と下り線が同一平面
上に無い分離断面での２車線道路の場合は、各車線の区
分線（点線）の中心までと定義されている。

【０００４】そこで、このようなカーブ路において、車
両２０からのレーダビーム幅θは図１２に示すようにθ
[rad] であるが、路肩防護体としての防音壁Ｗに囲まれ
ている場合のレーダ有効距離は次のようになる。

【０００５】即ち、今、右カーブ路で曲率半径Ｒ[m] で
ある２車線道路の左車線を走行している際の、防音壁Ｗ
の曲率半径をｒ[m] とした幾何学的な関係が図１３に示
されており、この場合、車両の中心位置Ｃはｙ軸上の座
標（０，ｐ）とし、またビーム幅をθ／２[rad] とし
て、このビームと防音壁Ｗとの交点座標を、（Ｓ，
ｙ₁）及び（Ｌ，ｙ₂ ）（但し、Ｓ＜Ｌ）とする。

【０００６】このような幾何学的関係では、次式が得ら
れる。

【０００７】

【数１】 従って、ビームと防音壁Ｗとの交点座標を与える値Ｓ及
びＬは次式のように表される。

【０００８】

【数２】 この場合、もし、図１４（１）に示すように自車両２０
の前方に車両等の障害物が無ければ、上記の座標値Ｓ〜
Ｌまでは防音壁Ｗにレーダが照射されることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一方、図１４（２）に
示すように自車両２０の前方のレーダ検知範囲（θ）内
に車両２１等の障害物が在る場合には、それらが後方の
壁や街灯支柱ＬＰに対して電磁波が届かない影を作るの
で障害物検知は前方車両のみとなり、障害物検知装置と
しては問題ないが、同図（１）のように前方に障害物が
無いと、後方の街灯支柱ＬＰを直接検知してしまう。

【００１０】しかしながら、現状では電磁波の周波数解
析の際にスペクトラム形状を用いて防音壁の判別は可能
であるが（特願平６−２６６８７号）、ＦＭ−ＣＷ方式
では変調パターンでの上昇側と下降側のビート周波数を
正確に組合せなければ反射物体の速度と距離が求められ
ないため、非車両物体としての街灯支柱ＬＰを「停止車
両」または「障害物」と判断してしまうことになる。

【００１１】そこで本発明は、ＦＭ−ＣＷ波を発射波と
して送信し、反射物体（前方障害物）で反射した受信波
を該発射波と混合してビート信号を生成し、該ビート信
号を周波数分析して該反射物体との相対速度及び距離を
計測することにより障害物を検知する装置において、変
調パターンでの上昇側と下降側のビート周波数の組合せ
を正確に求めてカーブ路内の街灯支柱形状物を判別し正
確な前方車両に対する障害検知を行うことを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る障害物検知装置は、発射波と受信波と
を混合して得られるビート信号の周波数分析の結果を受
けて上昇側及び下降側のピーク周波数を求め、該ピーク
周波数が複数の反射物体について発生したとき上昇側及
び下降側のピーク周波数の全ての組合せについて所定時
間後の予測距離を算出し、該予測距離と実際に計測した
距離とが一致した組合せにおける距離を前方車両との距
離として選択する演算部を備えている。

【００１３】なお、上記の演算部は、該一致の判定に対
して所定のパラメータを用いて後方保護及び前方保護を
設けることができ、さらにこの後方保護及び前方保護に
対してそれぞれリミッタ値を設けることもできる。

【００１４】

【作用】本発明に係る障害物検知装置における演算部で
は、発射波と受信波とを混合してビート信号を生成する
と共に、このビート信号の周波数分析を行う。

【００１５】そして、その周波数分析の結果を受けて上
昇側のピーク周波数及び下降側のピーク周波数を演算す
る。これらの上昇側のピーク周波数及び下降側のピーク
周波数が単一の反射物体に対するものであるときには、
両者の組み合わせで算出される相対距離は単一の正しい
値しか生じないのでそのまま検知距離として使用され
る。

【００１６】しかしながら、自車の前方に複数の反射物
体が存在するときには、上昇側のピーク周波数及び下降
側のピーク周波数がそれぞれ反射物体の数に対応して発
生するので、両者の組み合わせで算出される相対距離は
どれが正しいか分からない。

【００１７】そこで、本発明では、上昇側及び下降側の
ピーク周波数の全ての組合せについて所定時間後の次回
の予測距離を算出する。そして、この算出した予測距離
と該所定時間後に実際に計測した距離とが一致した組合
せを検出し、この組合せにおける距離を前方車両との距
離として選択するようにしている。

【００１８】このようにして、常に反射物体が車両であ
るのかカーブ路における街灯支柱等であるかを正確に判
別し、例えば検知距離が小さくなり過ぎた場合にはアラ
ームを発生して安全運転を促すことが出来る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る障害物検知装置につい
て、「電磁波レーダを用いた車載型の距離測定装置」を
例に説明を行う。なお、電磁波の検知方法と電磁波セン
サーに関してはＦＭ−ＣＷ方式を例とし、従って検知に
より「相対速度・相対距離が測定できる」のものとして
説明をおこなう。

【００２０】図１は、本発明に係る障害物検知装置の実
施例をブロック図で示したものであり、図中、１は送信
アンテナ、２は送信回路、３はＶＣＯ（電圧制御発振
器）を含む変調回路、４は受信アンテナ、５は受信回
路、そして、６はミキサーを示しており、送信回路２と
変調回路３とで電波発信装置を構成しており、受信回路
５は電波受信装置を構成している。

【００２１】また、変調回路３に与える信号は信号生成
回路８によって生成され、この信号生成回路８は同期信
号生成回路９からのクロック信号を常に受けており、更
にＲＯＭ又はＲＡＭから成る変調パターン記憶部１１に
記憶されている三角形状と直線部から成る変調パターン
を受けて図２に示すような変調波を生成している。

【００２２】また、ミキサー６の出力信号は、復調回路
７に与えられる様になっており、この復調回路７の出力
信号は復調信号分離回路１２に与えられて信号分離され
更にディジタル信号として周波数解析・信号処理部１３
に送られ、その周波数解析結果が本発明の特徴部分であ
る判定部としてのＣＰＵ１０に与えられて判定信号を出
力するものである。

【００２３】尚、復調信号分離回路１２も同期信号生成
回路９からの同期信号を受ける様に構成されている。

【００２４】更に、１４は計測されたデータ及びＣＰＵ
１０によって予測計算（後述）されたデータを格納して
おく記憶部であり、１５は実車速を検出する車速センサ
である。

【００２５】次に、この障害物検知装置の動作を図３に
示したフローチャートに沿って説明する。

【００２６】ステップＳ１：まず、電磁波センシングを
行うため、ＣＰＵ１０が変調パターン記憶部１１に対し
て変調パターンの出力を指示すると記憶部１１からは図
２（ａ）に実線で示すような変調信号を形成するための
データを信号生成回路８に出力する。

【００２７】これを受けて信号生成回路８では変調信号
データをアナログ信号ａに変換し、変調回路（ＶＣＯ）
３へ送り、その三角形状の周波数変調を受けた信号ｂと
して送信回路２及び送信アンテナ１を介して送信する。
尚、これらの変調パターンはＣＰＵ等によりプログラム
型可変データとしてもよい。

【００２８】送信アンテナ１から送信された発射波が図
４に示すように反射物体（前方車両）２１で反射されて
戻って来てると、この反射波は受信アンテナ４で受信さ
れる。

【００２９】即ち、図２において、反射物体、例えば前
方車両でレーダ波が反射して来たとき、発射波と受信波
のミキシングにより得られる波形の時間変化を示したも
ので、同図（ａ）の実線は発射波（三角形状に周波数変
調された電磁波）を示しており、車両等の電波反射物体
により反射し且つその物体が移動物体であるならばドッ
プラー効果により点線で示すような周波数が遷移した同
図（ｂ）に点線で示す受信波となる。

【００３０】ステップＳ２：この受信波は受信回路５に
より電気信号に変換され、ミキサー６で発射波とその受
信波の混合が行われる。この混合された信号は復調回路
７へ送られ、そこで同図（ｂ）に示すようなビート周波
数のビート信号ｃに変換される。

【００３１】このビート信号周波数ｆ_b は下記の（３）
式により電波反射物体の距離と速度にそれぞれ相当する
距離周波数ｆ_r と速度周波数ｆ_d の和又は差で表され
る。

【００３２】

【数３】 ｆ_b ＝（４△ｆ・ｆ_m／Ｃ）ｒｄ±（２ｆ_o／Ｃ）ｒｖ ・・・（３） ＝ｆ_r ±ｆ_d 但し、ｒｖ：レーダーセンサに対する反射物体の相対速
度[m/sec] ｒｄ：レーダーセンサから反射物体までの相対距離[m] Ｃ：光速[m/sec] △ｆ：周波数変調幅[Hz] ｆ_m ：変調周波数[Hz] ｆ_o ：レーダー搬送波周波数[Hz]

【００３３】ここで、変調波周波数上昇側のビート周波
数をｆ_up、同下降側ビート周波数をｆ_dnとすると、

【００３４】

【数４】 ｆ_r＝０．５(ｆ_up＋ｆ_dn)，ｆ_d＝０．５(ｆ_up−ｆ_dn) ・・・（４） となり、（３）と（４）式により、

【００３５】

【数５】 ｒｖ＝（Ｃ／２ｆ_o)ｆ_d，ｒｄ＝（Ｃ／４△ｆ・ｆ_m)ｆ_r ・・・（５） となり、この（５）式により電波反射物体までの相対距
離ｒｄと相対速度ｒｖが求められることになる（図４参
照）。

【００３６】なお、簡単化のため、

【００３７】

【数６】 ｒｖ＝α(ｆ_up−ｆ_dn)，ｒｄ＝β(ｆ_up＋ｆ_dn) ・・・（６） とする。

【００３８】ステップＳ３：このビート信号ｃは復調信
号分離回路１２に送られてサンプリングされると共に、
ここで、同期信号生成回路９からの同期信号に基づき復
調信号を分離し、その情報を周波数解析・信号処理部１
３へ送る。

【００３９】ステップＳ４：この周波数解析・信号処理
部１３では、発射波と受信波のビート信号ｃに対して周
波数解析を行う。この周波数解析とは、図５に示すよう
に、周波数変調パターンにおける周波数が上昇する部分
（ＵＰ側部分) と周波数が下降する部分（ＤＮ側部分）
とに分離し、各々ＦＦＴ（高速フーリェ変換）等を用い
て電波反射物体の相対速度と相対距離に応じたビート周
波数（＝ピーク周波数）を解析し、かつピーク形状等に
より停止物に対するピーク周波数の判別を行い、ＵＰ側
とＤＮ側各々のピーク周波数を出力する。

【００４０】そして、ＣＰＵ１０では、後述の如くピー
クの組合せを見出し、上記の（３）〜（５）式より図４
に示す電波反射物体の距離ｒｄと相対速度ｒｖを算出す
る。また、車速センサ１５から自車速度を取り込み、相
対速度ｒｖと相対距離ｒｄの計算結果と比較して支柱等
の判定をも行う。

【００４１】ステップＳ５：このステップでは、反射物
体が複数存在するような場合（カーブ路に街灯支柱が存
在する場合）に、ＵＰ側のピーク周波数ｆ_upとＤＮ側の
ピーク周波数ｆ_dnとの組合せが種々発生することとなる
ので、これらの組合せを全て考慮する。

【００４２】〔１〕相対速度・相対距離の演算と組合せ
（ペアリング）：ＵＰ側ピーク周波数とＤＮ側ピーク周
波数とを組み合わせることにより上記の（３）〜（５）
式から電波反射物体の相対速度と相対距離が計算され
る。これをペアリングと呼ぶことにする。

【００４３】ところでＦＭ−ＣＷ方式ではマルチターゲ
ット（複数の反射物体）の場合、反射物体数に応じた数
分ピークがＵＰ側、ＤＮ側に存在する。例えば３物体で
反射した際は、ＵＰ側ピークが３個、ＤＮ側ピークも３
個存在し、それらの組合せは３×３＝９通りある。従っ
て、９種類の検知データを生成することになり、３種類
の検知データのみが正しいペアリングであり、他の６種
類の検知データは不要である。

【００４４】〔２〕不要検知距離データの除去の考え
方：上記の不要検知データの分離／除去の根拠について
図３のフローチャートから若干離れて以下に述べる。こ
れは、ある時点での検知データを用いてその次の回の検
知データを予測し、次回の実際の検知データとの比較を
行えば、不要データが除去できることを示すものであ
る。

【００４５】（ａ）予測距離の誤差について 今回のサンプリングによる検知データを基に次回のサン
プリングによる検知でのターゲットとの距離の予測を行
う際は、今回検知した相対速度が次回の検知までの間は
変化しないものとして距離予測値を計算する。しかし、
反射物体および自車が加減速中では誤差が生ずるので、
その誤差に関してまず検討を行う。

【００４６】このため、 今回の検知距離 ＝ｒｄ[m] 今回の検知相対速度 ＝ｒｖ[m／sec] 検知間隔時間（＝サンプリングタイム）＝τ [sec] 実際の相対加速度 ＝ｒａ[m／se
c²] 次回の予測距離 ＝ｅｄ[m] 次回での実際の距離 ＝ｒｒ[m] 予測値と実際の距離との差 ＝εＲ[m] とする。

【００４７】次式によって、次回検知される距離を予測
する。 ｅｄ＝ｒｄ＋ｒｖτ[m] ・・・（Ａ−１）

【００４８】また、サンプリング間で相対加速度が変化
しないとすれば、実際の距離は次式となる。 ｒｒ＝ｒｄ＋ｒｖτ＋１／２ｒａτ² [m] ・・・（Ａ−２）

【００４９】ここで、（Ａ−２）式−（Ａ−１）式＝ε
Ｒであり、 εＲ＝１／２ｒａτ² ・・・（Ａ−３） となる。

【００５０】ここで車両の加速度ａの範囲は ｜ａ｜≦０．５Ｇ（Ｇ：＝重力加速度） ・・・（Ａ−４） と仮定すると、これにより、ターゲットとの相対加速度
ｒａの範囲は、 ｜ｒａ｜≦１．０Ｇ≒１０[m／sec²] ・・・（Ａ−５） となる。

【００５１】従って、距離差εＲは、 ｜εＲ｜≦５τ² [m] ・・・（Ａ−６） となる。例えばサンプリングタイムを０．１[sec] とす
れば、（Ａ−６）式により予測値と実際の距離との差
は、｜εＲ｜≦０．０５[m] つまり、±５[cm]以内とな
る。

【００５２】従って、距離の予測に関しては、（Ａ−
１）式で行っても問題は無いと言える。

【００５３】（ｂ）サンプリング間隔のピーク周波数の
変化量 今回検知したターゲットに対するピーク周波数を上記の
ように、 ＵＰ側ピーク周波数＝ｆ_UP[Hz] ＤＮ側ピーク周波数＝ｆ_DN[Hz] とし、また今回の検知データを、 相対速度＝ｒｖ[m／sec]、距離＝ｒｄ[m] とする。

【００５４】ただし、相対速度は接近方向を正、サンプ
リングタイムをτ[sec] 、相対加速度をｒａ[m／sec²]
とし、サンプリング間で相対加速度は変化しないとす
る。また今回の検知を第ｉ回目とすれば、次回の検知は
第ｉ＋１回目となり、これらを下付き添字で表すことに
する。第ｉ＋１回目の検知距離ｒｄ_i+1 は ｒｖ_i+1 ＝ｒｖ_i ＋ｒａτ[m／s] ・・・（Ａ−７） となる。

【００５５】また、例えばα，βを α＝−１／８００[m／s／Hz] ，β＝１／１５００[m／H
z] とする。

【００５６】また、τ＝０．１[sec] として、これと
（６）式および（Ａ−５）式を（Ａ−７）式に代入すれ
ば、 （ｆ_UPi+1−ｆ_UPi)＝（ｆ_DNi+1−ｆ_DNi)＋δ ただし、｜δ｜≦８００[Hz] ・・・（Ａ−８） となる。

【００５７】ここで第ｉ回目のピーク周波数と第ｉ＋１
回目のピーク周波数の差をΔｆとすると、 Δｆ_UP＝Δｆ_DN＋δ ・・・（Ａ−９） となる。

【００５８】（ｃ）誤ペアリングの除去 複数のターゲットを検知した際は、各ターゲットに対す
るピーク周波数がＵＰ側、ＤＮ側それぞれｎ個、ｍ個存
在する。

【００５９】ここで簡略化のため、２つのターゲットを
検知したとし、ＵＰ側／ＤＮ側各々に２つのピーク周波
数が存在するとする。２つのターゲットをそれぞれター
ゲット１、ターゲット２と呼ぶことにし、今回の検知を
第ｉ回目として各ターゲットの検知データを以下のとお
りとする。

【００６０】 ＊ターゲット１ ピーク周波数：ｆ１_UPi [Hz]，ｆ１_DNi [Hz] 相対速度 ：ｒｖ１_i＝α（ｆ１_UPi−ｆ１_DNi)[m／s] ・・（Ａ−１０） 距離 ：ｒｄ１_i＝β（ｆ１_UPi＋ｆ１_DNi)[m] ・・（Ａ−１１） ＊ターゲット２ ピーク周波数：ｆ２_UPi+1 [Hz]，ｆ２_DNi [Hz] 相対速度： ｒｖ２_i＝α（ｆ２_UPi−ｆ２_DNi)[m／s] ・・（Ａ−１２） 距離 ： ｒｄ２_i＝β（ｆ２_UPi＋ｆ２_DNi)[m] ・・（Ａ−１３）

【００６１】また、簡略化のためターゲットとの相対加
速度が０のとき、（Ａ−９）式でδ＝０、つまりサンプ
リング間隔のＵＰ側とＤＮ側ピーク周波数の変化量は同
一として扱い、ターゲット１のピーク周波数変化量をΔ
ｆ１[Hz]、ターゲット２の変化量をΔｆ２[Hz]とする。
従って次回の第ｉ＋１回目の検知データは次のようにな
る。

【００６２】 ＊ターゲット１ ピーク周波数変化量：Δｆ１ ピーク周波数：ｆ１_UPi+1＝ｆ１_UPi＋Δｆ１ ・・・（Ａ−１４） ｆ１_DNi+1＝ｆ１_DNi＋Δｆ１ ・・・（Ａ−１５） 相対速度：rv１_i+1＝α（ｆ１_UPi+1−ｆ１_DNi+1） ・・・（Ａ−１６） 距離：rd１_i+1＝β（ｆ１_UPi+1＋ｆ１_DNi+1） ・・・（Ａ−１７） ＊ターゲット２ ピーク周波数変化量：Δｆ２ ピーク周波数：ｆ２_UPi+1＝ｆ２_UPi＋Δｆ２ ・・・（Ａ−１８） ｆ２_DNi+1＝ｆ２_DNi＋Δｆ２ ・・・（Ａ−１９） 相対速度：rv２_i+1＝α（ｆ２_UPi+1−ｆ２_DNi+1） ・・・（Ａ−２０） 距離：rd２_i+1＝β（ｆ２_UPi+1＋ｆ２_DNi+1） ・・・（Ａ−２１）

【００６３】ただし、 α＝−1/800[m/sec/Hz] ，β＝1/1500[m/Hz] ・・・（Ａ−２２） とする。

【００６４】ここで、第ｉ回目の検知でのランダムペア
リングによる検知データは４組あり、上記の（rv１i, r
d１i)及び（rv２i, rd２i)の他に（rv３i, rd３i)及び
（rv４i, rd４i)がある。ただし、 ｒｖ３_i＝α（ｆ１_UPi−ｆ２_DNi) ・・・（Ａ−２３） ｒｄ３_i＝β（ｆ１_UPi＋ｆ２_DNi） ・・・（Ａ−２４） ｒｖ４_i＝α（ｆ２_UPi−ｆ１_DNi） ・・・（Ａ−２５） ｒｄ４_i＝β（ｆ２_UPi＋ｆ１_DNi） ・・・（Ａ−２６）

【００６５】ここで、ランダムペアリングとは、図６
（１）及び（２）に示すように、ターゲット１のＵＰ側
ピーク周波数とＤＮ側ピーク周波数及びターゲット
２のＵＰ側ピーク周波数とＤＮ側ピーク周波数で組
み合せを表すことにすれば、（，）、（，）、
（，）、（，）の４通りのペアリングを行うこ
とである。

【００６６】また第ｉ＋１回目の検知でのランダムペア
リングによる検知データも４組あり、（ｒｖ１_i+1，ｒ
ｄ１_i+1)及び（ｒｖ２_i+1，ｒｄ２_i+1)の他に（ｒｖ３
_i+1，ｒｄ３_i+1)及び（ｒｖ４_i+1，ｒｄ４_i+1)がある。
ただし、 ｒｖ３_i+1＝α（ｆ１_UPi+1−ｆ２_DNi+1） ・・・（Ａ−２７） ｒｄ３_i+1＝β（ｆ１_UPi+1＋ｆ２_DNi+1） ・・・（Ａ−２８） ｒｖ４_i+1＝α（ｆ２_UPi+1−ｆ１_DNi+1） ・・・（Ａ−２９） ｒｄ４_i+1＝β（ｆ２_UPi+1＋ｆ１_DNi+1） ・・・（Ａ−３０）

【００６７】さて、前述の（ａ）により、第ｉ回目の検
知データを基に第ｉ＋１回目の検知距離の予測値ｅｄは
次式で求められる。 ｅｄ＝ｒｄ_i＋ｒｖ_iτ[m] ・・・（Ａ−３１）

【００６８】そこで第ｉ回目のランダムペアリングによ
る検知データの組で第ｉ＋１回目の距離の予測を次のと
おり行う。 ｅｄ１＝ｒｄ１_i＋ｒｖ１_iτ ＝β(ｆ１_UPi＋ｆ１_DNi)＋ατ(ｆ１_UPi−ｆ１_DNi)・・ (Ａ−３２） ｅｄ２＝ｒｄ２_i＋ｒｖ２_iτ ＝β(ｆ２_UPi＋ｆ２_DNi)＋ατ(ｆ２_UPi−ｆ２_DNi)・・（Ａ−３３） ｅｄ３＝ｒｄ３_i＋ｒｖ３_iτ ＝β(ｆ１_UPi＋ｆ２_DNi)＋ατ(ｆ１_UPi−ｆ２_DNi)・・（Ａ−３４） ｅｄ４＝ｒｄ４_i＋ｒｖ４_iτ ＝β(ｆ２_UPi＋ｆ１_DNi)＋ατ(ｆ２_UPi−ｆ１_DNi)・・ (Ａ−３５）

【００６９】また、（Ａ−１７），（Ａ−２１），（Ａ
−２８），（Ａ−３０）式と（Ａ−１４），（Ａ−１
５），（Ａ−１８），（Ａ−１９）式より、実際の距離
検知データはそれぞれ下記のようになる。 ｒｄ１_i+1＝β（ｆ１_UPi＋ｆ１_DNi＋２Δｆ１) ・・・（Ａ−３６） ｒｄ２_i+1＝β（ｆ２_UPi＋ｆ２_DNi＋２Δｆ２) ・・・（Ａ−３７） ｒｄ３_i+1＝β（ｆ１_UPi＋ｆ２_DNi＋Δｆ１＋Δｆ２) ・・・（Ａ−３８） ｒｄ４_i+1＝β（ｆ２_UPi＋ｆ１_DNi＋Δｆ１＋Δｆ２) ・・・（Ａ−３９）

【００７０】ここで、第ｉ回目と第ｉ＋１回目の正しい
ペアリングの検知データの組、（ｒｖ１_i，ｒｄ１_i）と
（ｒｖ１_i+1，ｒｄ１_i+1）および（ｒｖ２_i，ｒｄ２_i）
と（ｒｖ２_i+1，ｒｄ２_i+1）で、Δｆ１とΔｆ２が求め
られる。

【００７１】即ち、ｒｄ１_i+1 ＝ｒｄ１_i＋ｒｖ１_iτと
して、（Ａ−１０）、（Ａ−１１）及び（Ａ−３６）式
より Δｆ１＝ατ（ｆ１_UPi−ｆ１_DNi)／２β または ＝ｒｖ１_i τ／２β ・・・（Ａ−４０） となり、同様にして Δｆ２＝ατ（ｆ２_UPi−ｆ２_DNi)／２β または ＝ｒｖ２_i τ／２β ・・・（Ａ−４１） となる。

【００７２】ところで、上記のｅｄ１及びｅｄ２はター
ゲット１，２に対する正しいペアリングであるが、ｅｄ
３及びｅｄ４はペアリングによる予測値である。

【００７３】このうち、まずｅｄ３について以下の場合
分けを行って検討する。 ｅｄ３＝ｒｄ１_i+1 の場合：（Ａ−３４）、（Ａ−３
６）及び（Ａ−４０）式より、 （ｆ２_DNi−ｆ１_DNi)(ατ−β）＝０ ・・・（Ａ−４２）

【００７４】しかしながら、（Ａ−２２）式より（ατ
−β）≠０であるので ｆ２_DNi＝ｆ１_DNi ・・・（Ａ−４３） である。この場合はＵＰ側ピーク周波数は２個あるが、
ＤＮ側は（Ａ−４３）式から１個であり２つのターゲッ
トについてピーク周波数が同じとなった正しいペアリン
グとなる。

【００７５】ｅｄ３＝ｒｄ２_i+1 の場合：（Ａ−３
４）、（Ａ−３７）及び（Ａ−４１）式より、 （ｆ２_UPi−ｆ１_UPi)(ατ＋β）＝０ ・・・（Ａ−４４）

【００７６】また、τ＝０．１より（ατ−β）≠０で
あるので、 ｆ２_UPi＝ｆ１_UPi ・・・（Ａ−４５） である。と逆にＤＮ側ピーク周波数は２個あるが、Ｕ
Ｐ側は（Ａ−４５）式から１個であり２つのターゲット
についてピーク周波数が同じとなった正しいペアリング
となる。

【００７７】ｅｄ３＝ｒｄ３_i+1 の場合：（Ａ−３
４）、（Ａ−３８）、（Ａ−４０）及び（Ａ−４１）式
より、 （ｆ１_UPi＋ｆ１_DNi)＝（ｆ２_UPi＋ｆ２_DNi) ・・・（Ａ−４６） である。この場合は例えば、図７に示すように、進行方
向が互いに対向する２つのターゲットがすれ違う瞬間を
検知した状況に相当している。

【００７８】しかしながら、この状況は第ｉ回目の検知
の時のみであり、前後の連続した検知の状況を観察する
ことで誤ペアリングによるデータは除去できる。 ｅｄ３＝ｒｄ４_i+1 の場合：（Ａ−３４）、（Ａ−３
９）、（Ａ−４０）及び（Ａ−４１）式より、 （ｆ１_UPi−ｆ２_UPi)(ατ／β＋１） ＋（ｆ１_DNi−ｆ２_DNi)(ατ／β−１）＝０ ・・・（Ａ−４７）

【００７９】整理して、 （ｆ１_UPi−ｆ２_UPi)(ατ＋β）／（ατ−β） ＋（ｆ１_DNi−ｆ２_DNi)＝０ ・・・（Ａ−４８）

【００８０】ところで、（Ａ−４８）式が任意のτに対
して成り立つためには、 ｆ１_UPi＝ｆ２_UPiかつｆ１_DNi＝ｆ２_DNi ・・・（Ａ−４９） でなければならない。

【００８１】このときは、ランダムペアリングは１組し
かなく、従ってターゲットが１つしかない場合と同じで
あるから正しいペアリングである。

【００８２】しかしながら、例としたα，βおよびτで
は、（Ａ−４９）式以外の場合でも（Ａ−４８）式が成
立するので、誤ったペアリングになるが、ただし、と
同様に前後の連続した検知状況を観察することで、誤ペ
アリングによるデータは後述の如く除去できる。

【００８３】さらに（Ａ−９）式のδを考慮しても、上
記〜と同様な結果が得られる。

【００８４】また、このｅｄ３についての検討結果はｅ
ｄ４についても同様なことが言える。

【００８５】従って、今回の検知のランダムペアリング
による検知データでの予測値が次回の検知のランダムペ
アリングによる検知データと一致すれば、それは正しい
ペアリングであり、誤ペアリングによるデータは除去で
きることとなる。

【００８６】（ｄ）カーブ路における街灯支柱の除去 さてカーブ路で街灯支柱を検知する状況は、レーダ搭載
車＝（以下、自車とする）に対しては、停止物を前方に
検知した状況に等しい。しかし、自車が停止物に接近す
る状況は自車からみれば、見かけ上停止物体が（自車速
と等しい速度で）正面から＝直線的に接近してくると見
なせる。

【００８７】ここで、停止物に正面から接近する状況
と、カーブ路で街灯支柱を検知する状況を直線路に置き
換えて検討する。

【００８８】図８（１）において、矢印の順に距離検知
するとして、各検知間隔に自車（見かけ上停止物ＳＴ）
２０がＤ[m] 移動するとすると、同図（２）に示すカー
ブ路では円周方向にＤ[m] 移動するため、図から判るよ
うに、停止物ＳＴに正面から接近する状況と街灯支柱Ｌ
Ｐを検知する状況とでは検知相対距離に差ΔＤが生ず
る。

【００８９】つまり、検知相対速度に対して、相対距離
の変化量を予測すると、カーブ路では予測値よりも少な
いため、予測値と次回の検知データが一致しない。

【００９０】従って、カーブ路での街灯支柱に対しても
今回の検知データを基に上記のとおり次回の検知相対距
離の予測を行えば、次回の検知データとの比較により、
その今回の街灯支柱データの除去が可能となる。

【００９１】ステップＳ６：上記の根拠（ａ）〜（ｄ）
により、『今回の検知データを基に次回の予測検知相対
距離を計算し、次回の検知データの中に一致するものが
存在すれば、次回から検知データを出力する。』ように
すると、ターゲットの正しい検知データが出力される。

【００９２】しかしながら、電磁波の性質上、マルチパ
ス（電波干渉により反射波のレベル等が低下して正確な
ビート周波数が求められない現象）によってターゲット
が存在するにも関わらず検知不能になることがあるが、
移動物体であるならばこの現象は一瞬であり、複数回の
判定を行えばこのような検知不能状態を取り除くことが
できる。

【００９３】このため、本実施例では、フラグに類似し
た概念として「データ出力可能パラメータ」を用い、こ
の値により今回と次回の比較による正しいデータの出力
と、マルチパスによるデータの欠落に対するデータの補
填を行って正しいペアリングデータの出力／未出力を調
整するようにした。

【００９４】そして、ランダムペアリングの各検知デー
タ（ランダム検知データと呼ぶ）毎にデータ出力可能パ
ラメータの初期値をＣ（例えば“７”）として設定す
る。

【００９５】ステップＳ７：次に、図８に示すように、
データ記憶部１４のメモリブロックに今回（第ｉ回目）
ランダム検知データとデータ出力可能パラメータを記憶
する。ただし、今回のランダム検知データは予測距離の
項に記憶する。

【００９６】上記のメモリブロック内のデータで、次回
（第ｉ＋１回目）の検知距離の予測を次式で行い、これ
をブロック内の予測距離の項に更新する。 予測距離：＝（ブロック内の）予測距離＋相対速度×τ

【００９７】そして、第ｉ＋１回目の検知でもランダム
ペアリングを行い、ランダム検知データに上記と同様な
処理を行って別のメモリブロックに記憶する。

【００９８】ステップＳ８，Ｓ９：第ｉ＋１回目のラン
ダム検知データと第ｉ回目のランダム検知データの予測
距離の項を比較し、一致した場合には、上記のようにこ
のランダムペアリングは正しいことになり、第ｉ＋１回
目ランダム検知データのブロックのデータ出力可能パラ
メータに加算値Ｐ（例えば“７”）を加算する。

【００９９】ステップＳ１０，Ｓ１１：ブロック内のデ
ータ出力可能パラメータが後方保護のための最大リミッ
タ値Ｍ（例えば“２０”）以上か否かを判定し、Ｍ以上
のものはＭに制限する。

【０１００】ステップＳ８，Ｓ１２，Ｓ１３：第ｉ＋１
回目のランダム検知データと第ｉ回目のランダム検知デ
ータの予測距離の項を比較し、一致しない場合はデータ
出力可能パラメータから減算値Ｄ（例えば“３”）を減
じ、検知ブロック内の予測値を今回の検知データの項に
代入する。

【０１０１】ステップＳ１４，Ｓ１５：そして、データ
出力可能パラメータが前方保護のための最小リミッタ値
０以下か否かを判定し、０以下のときには検知ブロック
をクリアする。

【０１０２】ステップＳ１６，Ｓ１７：この後、データ
出力可能パラメータが閾値ＴＨ（例えば“１４”）以上
か否かを判定し、閾値ＴＨ以上のときのみ検知ブロック
のデータを正しい検知データとして出力する。

【０１０３】ステップＳ１８：そして、メモリにある検
知ブロック内の検知データを基に上記の予測式を用いて
次回の予測値を求め、予測値の項に代入する。

【０１０４】ステップＳ１９，Ｓ２０：メモリに残って
いるブロックを第ｉ回目のランダム検知データのブロッ
クとするためにブロック名の変更を行い、演算が終了す
るまでステップＳ１へ戻る。

【０１０５】従って、上記の各数値の例を用いるとすれ
ば、Ｃ＋Ｐ＝１４で２回連続検知することで閾値ＴＨ＝
１４以上となり、正しい検知距離データとして出力され
ることとなる（後方保護）。

【０１０６】そして、その後に連続して一致しても上限
値＝２０は越えないので、１回の不一致では検知データ
の出力は続けられるが、不一致が２回連続したときに閾
値ＴＨ＝１４以下となって検知データは出力されなくな
る（前方保護）。

【０１０７】なお、初期状態＝割り込み車両の発生等で
は１回の検知間隔時間分遅れるが、例えば高速な処理装
置の出現に伴いこの「遅れ」は問題無い。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る障害
物検知装置によれば、ビート信号の周波数分析の結果を
受けて上昇側及び下降側のピーク周波数を求め、該ピー
ク周波数が複数の反射物体について発生したとき上昇側
及び下降側のピーク周波数の全ての組合せについて所定
時間後の予測距離を算出し、該予測距離と実際に計測し
た距離とが一致した組合せにおける距離を前方車両との
距離として選択するように構成したので、誤り警報の低
減が図られ、カーブ路における車両とそれ以外の障害物
との区別を特別な素子を用いずに正確に行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る障害物検知装置の実施例を示した
ブロック図である。

【図２】本発明に係る障害物検知装置の送受信波形図で
ある。

【図３】本発明に係る障害物検知装置に用いる演算部と
してのＣＰＵに格納され且つ実行される検知処理のフロ
ーチャート図である。

【図４】本発明に係る障害物検知装置の動作を説明する
ための平面図である。

【図５】本発明に係る障害物検知装置における変調周波
数のスペクトラムを示した波形図である。

【図６】本発明に係る障害物検知装置においてターゲッ
ト（反射物体）が２個存在するときのピーク周波数のス
ペクトラムを示した図である。

【図７】本発明に係る障害物検知装置の動作原理を説明
するために対向するターゲットがすれ違う瞬間を検知を
状況を示した平面図である。

【図８】本発明に係る障害物検知装置のデータ記憶部に
おけるメモリ内の検知ブロックの構成を示した図であ
る。

【図９】本発明に係る障害物検知装置の動作原理を説明
するために停止物と街灯支柱に対する見掛け上の距離変
化を示した図である。

【図１０】従来から一般的に知られたＦＭ−ＣＷ波を用
いた障害物検知装置の直線路での検知範囲を示したブロ
ック図である。

【図１１】車両が走行するカーブ路の曲率半径を説明す
るための図である。

【図１２】レーダ搭載車両のカーブ路内の様子を示した
図である。

【図１３】レーダのビーム幅と曲率半径との幾何学的関
係を示した図である。

【図１４】カーブ路内の街灯支柱の検知の状況を示した
図である。

【符号の説明】

１ 送信アンテナ ２ 送信回路 ３ 変調回路 ４ 受信アンテナ ５ 受信回路 ６ ミキサー ７ 復調回路 ８ 信号生成回路 ９ 同期信号生成回路 １０ ＣＰＵ（演算部） １１ 変調パターン記憶部 １２ 復調信号分離回路 １３ 周波数解析・信号処理部 １４ データ記憶部 １５ 車速センサ 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｓ 13/34 13/60 Ｄ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｅ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＭ−ＣＷ波を発射波として送信し、反
   射物体で反射した受信波を該発射波と混合してビート信
   号を生成し、該ビート信号を周波数分析して該反射物体
   との相対速度及び距離を計測することにより障害物を検
   知する装置において、 該ビート信号の周波数分析の結果を受けて上昇側及び下
   降側のピーク周波数を求め、該ピーク周波数が複数の反
   射物体について発生したとき上昇側及び下降側のピーク
   周波数の全ての組合せについて所定時間後の予測距離を
   算出し、該予測距離と実際に計測した距離とが一致した
   組合せにおける距離を前方車両との距離として選択する
   演算部を備えたことを特徴とする障害物検知装置。
2. 【請求項２】 該演算部が、該一致の判定に対して所定
   のパラメータを用いて後方保護及び前方保護を設けたこ
   とを特徴とした請求項１に記載の障害物検知装置。
3. 【請求項３】 該演算部が、該後方保護及び前方保護に
   対してそれぞれリミッタ値を設けていることを特徴とし
   た請求項２に記載の障害物検知装置。