JPH11231053A - 車載レーダ装置 - Google Patents
車載レーダ装置Info
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- JPH11231053A JPH11231053A JP10050143A JP5014398A JPH11231053A JP H11231053 A JPH11231053 A JP H11231053A JP 10050143 A JP10050143 A JP 10050143A JP 5014398 A JP5014398 A JP 5014398A JP H11231053 A JPH11231053 A JP H11231053A
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Abstract
報を正確に検出できる車載レーダ装置を提供する。 【構成】本発明の車載レーダ装置によれば、ビームを走
査して反射体の存否を検出する検知エリア(D) よりも、
この検知エリア内で検知された反射体の情報を管理する
ための管理エリア(M) が広く設定されている。本発明の
車載レーダ装置は、複数のサブエリア(Da 〜De) から成
る検知エリア(D) 内にビームを放射し、各サブエリア(D
a 〜De) で発生した反射波を受信してそれぞれ周波数、
レベル等の電気的特性を検出し、この検出結果に基づき
反射波を発生させた反射体までの距離等の情報を検知す
る機能を備える。更に、この車載レーダ装置は、反射波
のレベルが所定値以上の連続するサブエリアについて
は、これらのサブエリアにわたって単一の反射体が存在
すると判定し、この反射体の中心(P) と幅(W) の一方又
は双方を検出して管理する処理手段を備える。
Description
用警報装置などに利用される車載レーダ装置に関するも
のであり、特に、先行車両などの反射体をその中心位置
や幅のデータとして検出し、レーダの視野外にわたって
も管理する車載レーダ装置に関するものである。
などへの応用を目的として、ミリ波やレーザ波などのビ
ームを送信して反射波を受信し、この反射波を生じさせ
た反射体の情報を検出する車載レーダ装置が開発されて
きた。この車載レーダ装置には、周波数変調波や振幅変
調波を送受信するFMレーダやAMレーダ、あるいは、
パルスレーダなど各種のものが開発されてきている。
ーダ装置では、鋭い指向性のビームを車両前方のある角
度の範囲をカバーするように機械的に走査したり、ある
いは少しずつ方向を異ならせて配置した複数のアンテナ
から鋭い指向性のビームを順次送信させるという電子的
な走査を行うことなどにより、反射体までの距離と反射
体の方位情報を得るように構成されている。本出願人が
取得した特許第2567332号などには、ビームを電
子的に走査し、反射波のレベルに応じた重み付け平均化
処理を行って反射体の方位を検出する時分割レーダシス
テムが開示されている。
車両の前方などに設定されるレーダの検知エリア、ある
いはレーダの視野は、距離と方位(幅) 方向に碁盤の目
のように細分化された二次元形状のサブエリアから構成
され、先行車両などの反射体が複数のサブエリアにわた
って検出されるようになる。本出願人が先に特許出願し
た「車両および対照障害物間の速度推定方法」と題する
特許出願(特開平5ー180934号公報) によれば、反射波
が検出されたサブエリアのうち1群の連続するものが一
つの反射体として検出され、その検知エリア内における
動きが管理され自車両との相対速度などが検出される。
れた車両および対象障害物間の速度推定方法では、検出
対象の先行車両などの反射体がレーダの視野内でのみ管
理されるようになっている。一般に、反射体は、レーダ
の視野の中央部分で検出されると空間分解能の許容限界
内において形状に関する完全な情報を備えたものになる
が、視野の周縁部で検出されるとこの視野からはみ出た
部分の情報を欠いた不完全な形状の情報しか備えないも
のになる。従って、レーダの視野の中央部分で検出され
た反射体がその後にこの視野外に去りかけると、一旦取
得された中心位置や幅などの完全な情報が失われてしま
う。
検知エリアで物体の位置や幅の情報を正確に検出できる
車載レーダ装置を提供することにある。
決する本発明の車載レーダ装置は、ビームの走査による
反射体の検知エリアよりもこの検知エリア内で検知され
た反射体の情報を管理するための管理エリアを広く設定
することにより、レーダの視野外に去りかけた反射体
や、検知エリア境界付近の反射体も管理可能としてい
る。
複数のサブエリアから成る検知エリア内にビームを放射
し、各サブエリアで発生した反射波を受信してそれぞれ
の周波数、レベルその他の電気的特性を検出し、この検
出結果に基づき前記反射波を発生させた反射体までの距
離その他の情報を検知する機能を備えた車載レーダ装置
において、前記反射波のレベルが所定値以上でかつこれ
らの反射波を生じさせた反射体までの距離がほぼ同一の
連続するサブエリアについては、これらのサブエリアに
わたって単一の反射体が存在すると判定し、この反射体
の中心と幅の一方又は双方を検出して管理する処理手段
を備えている。
ば、前記反射体の中心や幅の管理は、この反射体が一部
でも前記検知エリアに存在する限り、あるいは、この反
射体が前記検知エリアの外に去ったのち所定の時間にわ
たって継続される。
前記反射体の幅は、前記反射波のレベルが所定値以上の
連続するサブエリアの数として、あるいは、このサブエ
リアの数と前記距離における各サブエリアの幅とから検
出し管理される。
ば、前記連続するサブエリアの数と各サブエリアの幅と
から検出した前記反射体の幅が過大な場合には、この反
射体が2以上の反射体から成るものと判定される。
反射波のレベルが最外側のサブエリアに向けて単調に増
加する場合、この最外側のサブエリア内又は検知エリア
の外側に単一の反射体の中心が存在すると見做し、ま
た、この反射体の幅を検出して管理する処理手段を備え
る。
の構成を示すブロック図であり、10は各送受信チャン
ネルの送受信アンテナ、20はFM信号発生回路、30
は送信部、40は受信部、50は検出・制御部である。
A〜Eが設置されており、各送受信チャンネルには送信
アンテナ11a〜11eと、受信アンテナ12a〜12
eとが設置されている。各送信アンテナと受信アンテナ
は、例えば、共通のパラボラ反射鏡と、この反射鏡の焦
点の近傍の隣接する位置にこの反射鏡に対向するように
配置された平面アレイアンテナなどの一次放射器から成
るディフォーカス・パラボリック・マルチビーム・アン
テナなどから構成されている。各送信アンテナ11a〜
11eは、方位角が少しずつ異なる向きにビームを放射
するように設置されており、各送信アンテナから放射さ
れたビームによって生じた反射波は、同一又は近接の送
受信チャンネル内の受信アンテナによって受信される。
波を発生する電圧制御発振器(VCO)21と、この電
圧制御発振器21に三角形状の変調電圧を供給する掃引
回路22と、電圧分割回路23とから構成されており、
送信部30は、送信スイッチング回路31と、3逓倍回
路32a〜32eとから構成されている。受信部40
は、局発スイッチング回路41と、3逓倍回路42a〜
42eと、ミキサー43a〜43eと、ビートセレクタ
44とから構成されている。検出・制御部50は、CP
U51と、増幅回路52と、A/D変換回路53と、高
速フーリエ変換回路(FFT)54と、タイミング制御
回路55とから構成されている。
の周波数を中心として所定周期で直線的に変化するほぼ
一定レベルの準ミリ波帯のFM信号を発生し、これを電
圧分割回路23でほぼ2等分し、2等分した一方を送信
部30に、他方を受信部40に供給する。送信部30
は、前段のFM信号発生回路20から供給された準ミリ
波帯のFM信号を、送信スイッチング回路31で各送信
チャンネルに分配したのち、3逓倍回路32a〜32e
で3逓倍することにより60GHz 帯のミリ波帯のFM信
号に変換し、送信アンテナ11a〜11eに順次供給す
ることにより各送信アンテナから順次車両の前方に放射
させる。
方に放射されたFM信号の一部は、先行車両などの反射
体によって反射され、受信アンテナ12a〜12eの一
部に受信される。受信アンテナ12a〜12eに受信さ
れた反射FM信号は、受信部40内の各受信チャンネル
のミキサー43a〜43eのそれぞれの一方の入力端子
に供給される。ミキサー43a〜43eのそれぞれの他
方の入力端子には、前段のFM信号発生回路20から供
給されるFM信号のうち、局発スイッチング回路41で
所定のタイミングで選択されたものが、3逓倍回路42
a〜42eの一つによって周波数が3逓倍され、ミリ波
帯の局発FM信号として供給される。
信号と局発FM信号とのビート信号が出力される。各送
受信チャンネルのビート信号は、ビートセレクタ44で
順次選択され、検出・制御部50の増幅回路52に供給
される。増幅回路52で増幅されたビート信号は、A/
D変換回路53でディジタル信号に変換されたのち、高
速フーリエ変換回路54に供給され、ここでビート信号
の周波数スペクトルに変換されてCPU51に供給され
る。CPU51は、このビート信号の周波数スペクトル
から反射FM波を発生させた反射体の距離や方位など反
射体に関する各種の情報を検出する。CPU51は、こ
の情報の検出と並行して、タイミング制御回路55を介
してこのFMレーダ装置内の各部の動作を制御する。
って形成される検知エリアDの構成と、この検知エリア
Dと管理エリアMとの関係を説明するための概念図であ
る。検知エリアDは、この車載レーダ装置が搭載される
車両の前方に放射状に拡がる扇型の領域として形成され
る。この扇型の検知領域Dは、互いにほぼ同一形状の細
い扇型の5個のサブエリアDa ,Db ,Dc ,Dd 及び
De から構成されている。5個のサブエリアDa〜De
のそれぞれに対して、図6に示した送受信チャンネルA
〜Eのそれぞれから、対応のサブエリアの幅と同程度の
又は多少広い幅の、若しくは多少狭い幅のFM信号のビ
ームが放射され、対応のサブエリア内で発生した反射波
の受信が行われる。
アDa 〜De から成る検知エリアD内で検知された先行
車両などの反射体の動きを管理するための領域である。
この管理領域Mは、この検知エリアDと、この検知エリ
アDの両端に形成された車両の横幅程度の幅を有する周
辺サブエリアMa ,Me とから構成される。
するサブエリアDb ,Dc 及びDdについて検出された
反射波のレベルのみが所定の閾値以上であり、これらの
反射波から検出された自車両からの距離Rがほぼ一致す
る場合を想定する。ただし、各サブエリアについて検出
された反射体の距離がほぼ一致するとは、各距離の差が
典型的な車両の長さ程度に設定さた所定の閾値以下であ
る状態を言うものとする。この場合、CPU51は、サ
ブエリアDb ,Dc 及びDd にわたる単一の反射体が存
在するものと判定し、その反射体について中心の位置P
と横幅Wとを検出し、その動きを内蔵のメモリ内で管理
する。
の距離Rと、サブエリアの中心の位置Qとの組合せ
(R,Q)で表わされる。図示の例では、サブエリアの
中心の位置Qと、横幅Wは、 Q=Dcc ・・・(1) W=R sin(θb +θc +θd ) ・・・(2) である。ただし、Dcc はサブエリアDc の中心の位置
(正確には中心の方位角)であり、θb,θc,θd はそれ
ぞれサブエリアDb ,Dc 及びDd の開き角である。
°,自車両からの距離Rを50メートルとすれば、3個
のサブエリアによって検知された反射体の横幅Wは2.6
メートルであり、これは通常の乗用車の横幅の2メート
ル程度の値となる。この場合、反射体は単一の車両であ
ると判定される。また、上述のようにして検出された反
射体の横幅Wが、道路の車線の幅程度に設定された所定
の閾値よりも大きい場合には、この反射体が複数台の車
両や、道路構築物などと判定され、CPU51内のメモ
リ内で管理される。
幅に比べて十分に小さな値に設定されるため、各送受信
チャンネルのアンテナから放射されるFM信号のビーム
によって検出される各サブエリアは、図1に示すように
送受信アンテナが配置される一点から車両の前方に向け
て放射状に拡がる細い扇形状を呈する。ここで、各ビー
ムの開き角(広がり角)、従って各サブエリアの開き角
が前述したような1°程度の小さな値であることを考慮
すると、車両からある程度の距離では、各サブエリアの
境界は、図2に例示するように、平行線群によって近似
できる。
管理される反射体の位置が時間と共に変化する様子を例
示しており、図中の下向きに時間軸tが設定されてい
る。この図では、反射体が自車両からの距離Rが一定の
まま右側に移動してゆく様子が例示されている。すなわ
ち、時刻がt1 からt2 ,t3 へと増加するにつれて、
中心の位置PがサブエリアDcの中心の位置Dccから隣
接サブエリアの中心の位置Ddc,Decへと変化してゆ
き、時刻t4 ではPが検知エリアDからその外側に出て
しまい、時刻t5 では反射体の全体が検知エリアDから
出てしまう。
示するように、反射体の一部が検知エリアの外部に出て
も、残りの一部が検出エリアD内に存在する限り、その
中心位置Pと横幅Wによる反射体の管理が継続される。
また、時刻t5 の場合で例示するように、反射体の全部
が検知エリアの外部に出た後も、予め設定した一定時間
にわたって、横幅Wと同一の幅を持つ周辺サブエリアM
e内にこの反射体が存在するものと見做されて管理され
る。この結果、時刻t6 の場合で例示するように、反射
体の一部が再び、検知領域D内に出現した時には、横幅
Wが既知の反射体として検出され、以後の移動状況が管
理される。
エリアMa ,Me の幅は、車両や道路の車線程度の値と
なるように予め設定しておくこともできるし、あるい
は、検知領エリアD内で検知された反射体の横幅と等し
い値になるように、そのつど動的に設定することもでき
る。
が時間を逆転させて生じた場合を例示している。すなわ
ち、まず、最初の時刻t1 において、反射体の一部がサ
ブエリアDe 内のみで検知され、このサブエリアの中心
の位置Decに等しい中心の位置Pと、このサブエリアD
e の幅に等しい幅Wとが検知され、管理される。続い
て、時刻t2 において、この管理中の反射体が一旦検知
エリアの外部に出ても、予め設定した一定期間にわたっ
て周辺サブエリア内にこの反射体が存在するものと見做
されて管理される。この反射体が、上記一定時間が経過
する前の時刻t3において一定時間内に検知エリアに戻
ってくると、既に検知済みの幅を有する反射体と判定さ
れ、その横方向の中心の位置のみが更新される。
向の中心位置が検知エリアDの中央部分に移動し、横幅
WがサブエリアDe の幅からサブエリアDe とDd の幅
の和に等しい値に増大すると、中心の位置と共に、横幅
Wが新たな値に更新される。その後、時刻t5 におい
て、反射体の横方向の中心位置がさらに検知エリアDの
中央部分に移動し、横幅Wが3個の連続するサブエリア
De とDd とDcのそれぞれの幅の和に等しい値に増大
すると、横方向の中心の位置と共に、横幅が増加した新
たな値に更新される。引き続き、時刻t6 において、反
射体の横方向の中心位置がさらにサブエリアの中央部分
に移動しても横幅Wは増加せず、横方向の中心の位置の
みが新たな値に更新される。このように、既に検知され
た反射体の横幅については、管理中の値よりも増加した
場合に限って新たな値への更新が行われる。
エリアについて所定の閾値以上の反射波が検出されたか
否かのみが問題にされた。しかしながら、反射体の横方
向の中心の位置を決定するに際しては、反射波の受信レ
ベルによる方位角の重み付け平均値を使用することもで
きる。すなわち、扇形状の各サブエリアの中心線の方位
角をθa,θb,θc,θd,θeとおき、各サブエリ
アについて得られた反射波の受信レベルをLa,Lb,
Lc,Ld,Leと置くと、反射体の横方向の中心の位
置Θは、次のような重み付け平均値として算定される。 Θ=(La θa +Lb θb +Lc θc +Ld θd +θe Le ) /(La +Lb +Lc +Ld +Le ) ・・・(3)
から周縁部分のサブエリアDa に向けて反射波の受信レ
ベルLb,La が単調に増加している様子を例示してい
る。この場合、上述の重み付け平均値から反射体の横方
向の中心の位置Θを算定すると、θa とθb の中間程度
の値となる。しかしながら、反射体の実際の中心の位置
はサブエリアDa 上、あるいは周辺サブエリアMa上に
存在することが予想される。そこで、本発明の一実施例
においては、最大のレベルLa の反射波を中心として対
称となるように、検知エリアDの外側に点線で示すよう
なレベルLb の仮想的な反射波が一つ補われ、この結
果、反射体の中心の位置は、サブエリアDaの中心Dac
が反射体の中心位置θ(又は方位角θa ) と決定され
る。そして、仮想的なものも含めて所定の閾値以上の反
射波が存在する3個のサブエリアにわたる反射体の横幅
Wが検出され、周辺サブエリアMaを含めた管理エリア
内で管理される。
に伴い反射波の受信レベルが図5に例示するように、周
縁部のサブエリアに向けてLc,Lb,La の順に単調に増
加する状態に変化したものとする。この場合、最大のレ
ベルLa の反射波を中心として対称となるように、検知
エリアDの外側に点線で示すようなレベルLb ,Lcの
仮想的な反射波が二つ補われる。この結果、反射体の中
心の位置θは変化しないが、5個のサブエリアにわたる
横幅が検出され、この新たな値によって横幅が更新され
る。
エリアに向けて単調に増加しているかどうかの判定を、
反射波が検知されている全てのサブエリアについて受信
レベルを比較することによって行う構成を説明した。し
かしながら、上記受信レベルの比較を反射波が検知され
ている全てのサブエリアについて行う代わりに、受信レ
ベルの大きな上位何個かのサブエリアについてだけ行う
構成とすることもできる。また、受信レベルの大小比較
は、単純比較でもよいし、適宜な係数を乗算して行う重
み付け比較でもよい。
する構成を例示したが、これらの一方、すなわち中心や
幅だけを検出して管理する構成に拡張することもでき
る。
通のパラボラ反射鏡と、この反射鏡の焦点の近傍の隣接
する位置に配置された平面アレイアンテナなどの一次放
射器から成るディフォーカス・パラボリック・マルチビ
ーム・アンテナで構成される場合を例示した。しかしな
がら、単一の送信アンテナから全検知エリアにわたって
ほぼ均一なレベルのビームを放射し、各サブエリア内で
発生した反射波を各サブエリアを覆う狭い指向性の複数
の受信アンテナのそれぞれで受信するような構成や、こ
れとは逆に、各サブエリア内に狭い指向性の送信アンテ
ナからビームを放射し、各サブエリア内で発生した反射
波を広い指向性の単一の送信アンテナで受信するような
構成とすることもできる。
ダの場合を例示したが、このような周波数変調波の代わ
りに振幅変調波を放射してその反射波を受信するAMレ
ーダ、あるいは、パルス状の電波を放射してその反射波
を受信し、放射から受信までの時間差から反射体までの
距離を検知するパルスレーダなど他の方式を適用するこ
ともできる。
射波を受信する構成を例示したが、マイクロ波帯など他
の周波数の電波、あるいは、レーザ光や、超音波などの
他の適宜な波動を放射してその反射波を受信することに
より反射体の距離や方位を検知する構成とすることもで
きる。
載レーダ装置は、反射体からの反射波の受信情報により
反射体の位置又は幅を管理する構成であるから、見かけ
上実際の検知エリアよりも広いエリアでの物体の検出が
可能になるという利点がある。
レーダとして用いた場合、急なコーナーなどでの前走車
のロストを最小限にし、安定な追従走行が可能になると
いう利点がある。
知エリアと管理エリアとの関係を説明するための概念図
である。
心位置と横幅の検知と管理の方法を説明するための概念
図である。
心位置と横幅の検知と管理の方法を説明するための概念
図である。
心位置と横幅の検知と管理の方法を説明するための概念
図である。
心位置と横幅の検知と管理の方法を説明するための概念
図である。
ック図である。
の受信レベル 10 送受信アンテナ 11a 〜11e 送信アンテナ 12a 〜12e 受信アンテナ 20 FM信号発生回路 30 送信部 40 受信部 50 検出・制御部 51 CPU
Claims (13)
- 【請求項1】ビームを走査して反射体の存否を検知する
検知エリアよりもこの検知エリア内で検知された反射体
の情報を管理するための管理エリアが広く設定されたこ
とを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項2】複数のサブエリアから成る検知エリア内に
ビームを放射し、各サブエリアで発生した反射波を受信
してそれぞれの周波数、レベルその他の電気的特性を検
出し、この検出結果に基づき前記反射波を発生させた反
射体までの距離その他の情報を検知する機能を備えた車
載レーダ装置において、 前記反射波のレベルが所定値以上の連続するサブエリア
については、これらのサブエリアにわたって単一の反射
体が存在すると判定し、この反射体の中心と幅の一方又
は双方を検出して管理する処理手段を備えたことを特徴
とする車載レーダ装置。 - 【請求項3】 請求項2において、 前記反射体の中心と幅の一方又は双方の管理は、この反
射体がその一部でも前記検知エリアに存在する限り継続
されることを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項4】 請求項2において、 前記反射体の中心と幅の一方又は双方の管理は、この反
射体が前記検知エリアの外に去ったのち所定の時間にわ
たって継続されることを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項5】 請求項2乃至4において、 前記処理手段は、前記管理中の反射体の幅がこの反射体
の前記検知エリアの中心部への移動に伴って増加した場
合のみ、この増加した幅によって前記管理中の反射体の
幅を更新することを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項6】 請求項2乃至5において、 前記処理手段は、前記反射体の幅を、前記反射波のレベ
ルが所定値以上の連続するサブエリアの個数として検出
し管理することを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項7】 請求項2乃至5において、 前記処理手段は、前記反射体の幅を、前記反射波のレベ
ルが所定値以上の連続するサブエリアの数と前期距離に
おける各サブエリアの幅とから検出し管理することを特
徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項8】 請求項7において、 前記処理手段は、前記連続するサブエリアの数と各サブ
エリアの幅とから検出した前記反射体の幅が過大な場合
には、この反射体が単一の車両以外の反射体から成るも
のと判定することを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項9】隣接する複数のサブエリアから成る検知エ
リア内にビームを放射し、各サブエリアで発生した反射
波を受信してそれぞれの周波数、レベルその他の電気的
特性を検出し、この検出結果に基づき前記反射波を発生
させた反射体までの距離その他の情報を検知する機能を
備えた車載レーダ装置において、 前記反射波のレベルが所定値以上でかつこれらの反射波
を生じさせた反射体までの距離がほぼ同一の連続するサ
ブエリアについては、これらのサブエリアにわたって単
一の反射体が存在すると判定すると共に、 前記反射波のレベルが最外側のサブエリアに向けて単調
に増加する場合、この最外側のサブエリア内又は検知エ
リア内に前記単一の反射体の中心が存在すると見做す判
定手段を備えたことを特徴とする車載レーダ装置。 - 【請求項10】 請求項9において、 前記反射波のレベルの大小の比較を、この反射波を受信
した全てのサブエリアについて行うことを特徴とする車
載レーダ装置。 - 【請求項11】 請求項9において、 前記反射波のレベルの大小の比較を、この反射波を受信
した全てのサブエリアのうちレベルの大きな順に選択し
たいくつかのサブエリアについてだけ行うことを特徴と
する車載レーダ装置。 - 【請求項12】 請求項10又は11のそれぞれにおいて、 前記反射波のレベルの大小の比較は、重み付けを伴わな
い単純な大小の比較であることを特徴とする車載レーダ
装置。 - 【請求項13】 請求項10又は11のそれぞれにおいて、 前記反射波のレベルの大小の比較は、適宜な係数の乗算
による重み付けの後に行われることを特徴とする車載レ
ーダ装置。
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