JPS6026986B2 - 衝突防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車速に応じてレンジカット距離を設定し、この
レンジカット距離で定まる警戒領域内に物標が侵入した
場合で、且つ車両と衝突の嬢れがある場合にこれを判断
して警報を発する衝突防止装置に関するものである。

従来、車両の衝突防止に使用されているレーダ装置には
、洩り距能力を有するパルスレーダ及びＦＭレーダや二
周波ドプラレータなどの連続波レーダがある。

しかし、従来提案されているレーダ装置では、レーダの
警戒領域は予め設定されていて、障害物標がこの警戒領
域内に侵入した場合に、障害物標に対する車両の相対距
離とその相対速度から車両に衝突する廃れがあるものを
判別した場合に警報を発する構成なので、装置の構造が
複雑化する難点がある。

本発明に係る衝突防止装置は、以上に鑑みてなされたも
のであり、車両に対応してレンジカット距離を設定して
、このレンジカット距離内に侵入する物標を検知した時
に、その物標が車両に接近するか車両から離脱するかを
判別して車両に接近すると判別された場合にのみ衝突の
塵れがあるとして運転者に注意を促す警報を発すること
を可能にした構成の簡単な衝突防止装置を提供するもの
である。

以下本発明に係る衝突防止装置を、その実施例に基づい
て詳細に説明する。

第１図で、Ｋは車速ｖ．で走行中の車両、Ｌは車両の前
方に静止中の障害物標である。

地点Ａで衝突防止の警報が発せられ、運転者が制動装置
を操作してから、車両の制動を開始するまでの人間系、
機械系を含めた総合応答遅延時間Ｔｄは、運転者の人間
系応答遅れ時間をＴ，、制動菱贋の機械系応答遅れ時間
をＴ２として、Ｔｄ＝Ｔ，十Ｌで与える。

この総合応答遅延時間Ｔｄによる空走距離Ｒ，は次式で
与えられる。

Ｒ，＝Ｔｄ・ｖａ ………【１１
地点Ｂで実際に制動が開始された場合の制動距離Ｒ２は
、車両の減速度をＱとして次式で与えられる。

ここで、車両の減速度Ｑは路面状態で異つた値をとるが
、乾燥した舗装路面ではＱ＝０．８〜１．０夕＝０．８
×９．８（ｍ′ｓｅｃ２）〜１．０×９．※の／ｓｅｃ
２戸程度である。Ｒ２＝毒害 ‐‐‐‐‐‐‐
‐‐｛２１‘１’、■式より、停止距離はＲｓは｛３’
式で与えられる。

ＲＳ＝Ｒ小２＝ＶａＴｄ＋法 ．・糊第２図は、パ
ルスドプラレーダによる衝突防止装置の構成原理図であ
る。

車遠センサ２より自車の車速情報ｖａが、減速度設定器
６より通常、枕態で例えば０．６のこ、雨天雌で例え‘
ま。

・柳こ瀕され地離洲点の分圧値Ｑ′が、レンジカット方
式のパルスドプラレーダーに入力として与えられている
。

パルスドプラレーダ１からは、これらの入力に基づいて
、余裕距離をＲｏとすると、レンジカッ順鰍Ｗ！ＲＳ＋
Ｒ。

＝ＶａＴｄ＋料Ｒ。鮒応するパルス幅ＴＷを有する周波
数ｆ丁のマイクロ波が発生し、このマイクロ波がアンテ
ナ３から電波として車両前方に放射される。物標警戒領
域ＤＲへ侵入した自車との相対速度ｖｒの物標Ｄからの
反射波が、受信信号としてアンテナ３で受信されパルス
ドプラレーダ１に与えられて信号処理され、相対速度ｖ
ｒに比例した周波数ｆｄ＝学ｆＴを有するドプラ信号Ｅ
ｄ欄られる。

但し、ここでｃは光速度、ｆＴはアンテナ３から放射さ
れるマイクロ波周波数である。このドプラ信号Ｅｄは、
電力増幅器４で増幅されて警報器５を通じて、車内の衝
突の度れがあるとして運転者に注意を促がす警報を発す
る。以下、上述の第２図に示す衝突防止装置の構成原理
に基づく概要説明を踏まえて、さらにレンジカット内の
警戒領域に侵入した障害物標が車両に接近するのか、或
は車両から離脱して行くのかを判別し、離脱して行く場
合には警報を発しないようにした離脱判別機構部を本発
明に係る衝突防止装置の実施例について詳細に説明する
。第５図は、この実施例の構成を示すブロック図で、第
６図、第７図及び第８図はその構成各部の信号波形図、
第１１図は本発明に係る衝突防止菱鷹の実施例のパルス
ドブラレーダの構成を示すブロック図である。

まず、車途に応じて設定されたレンジカット内に物標が
侵入した場合警報を発する実施例について詳しく説明す
る。

第１１図で、マイクロ波発生器１０１からの周波数ｆ，
の出力信号は、方向性結合器１０２に与えられて送信信
号源Ｓ，と局発信号源ＳＬに分配される。

この内、送信信号ＳＴはマイクロ波スイッチ１０３に与
えられ、送信パルス発生器１０４からの裸に返し周期Ｔ
ｐパルス幅Ｔｗの送信パルス信号ｆ．でパルス変調され
て送信信号ｆｂが得られる。

送信パルス発生器１０４は、第３図に示すような構成を
有し、その構成各部の信号波形は第４図に示すようにな
る。この送信パルス発生器１０４は、レンジカット距離
Ｒｗを、車速センサ２で検出する車選ｖ４に対応して設
定するレンジカット設定機構部を含み、対応するパルス
幅ＴＷを有する送信パルス信号ｆ。

を発生するものである。この送信パルス発生器１０４は
第３図に示すように、車速センサ２より車速に比例する
車速情報ｖ．がＦ−Ｖ変換器１０４１に入力として与え
られ、送信信号のパルス幅ＴＷを信号処理の都合上所定
値以下にしないため、ｖ。Ｚ６９ｍ／ｓではＶ．＝。６
９Ｖ、Ｖュ２６９の／ＳではＶａ＝点。

Ｖュとなる信号Ｖａを、第１０図に示すように発生する
。この信号Ｖａを乗算器１０４２を用いてＶ．２とし、
さらに分圧器１０４３で季で分圧して享Ｖ夕の信号に変
換する。

これを割算器１０４４に入力として与え、減速鮪財＝命
。

Ｑで除算し、券唯号を難させる。

ここで、減速度Ｑは通常は例えばＱ＝０．６夕＝９．８
×０．６机／ｓｅｃ２に、降雨時には例えばＱ；０．３
夕＝９．８×０．３ｍ／ｓｅｃ２に設定する。

他方、総合応答遅延時間Ｔｄｓｅｃに等しい電圧Ｔｄと
前述の信号Ｖｚを乗算器１０４５に入力として与え、Ｖ
ａ・Ｔｄなる信号を発生させる。これを、さらに加算器
１０４６に入力として与え・停止余裕瞬時机を命にした
瀞加算して、命。

凡＋ＶＩ‐Ｔｄなる信号を作成し、加算器１。４７‘こ
力ｖ．２と評＋ｖ．・Ｔｄを入力として与えてｖＲ＝評
十ｖ．・Ｔｄ＋；ｖ。

２なる信号を得る。

一方、クロック発生器１０４８からパルス幅が６６６．
６・・・・・・・・・・・・・・・（ｍ）、繰返し周期
Ｔｐ＝１ムｓのクロック信号ｆｍが発せられ、鍵歯状波
発生器１０４９に入力として与えられる。

鋸歯状波発生器１０４９からは、波高値１小の鏡歯状波
信号ｆｎが得られる。

この鋸状波信号ｆｎを、高速コンパレータ１０５０に入
力として与え、前記の信号ＶＲと比較すると、第４図に
示すＶＲとｆｎの交点Ｐ，Ｑの区間で高速コンパレータ
１０５０の出力信号もが得られる。

出力信号らとクロツクｆｍを、ＡＮＤ回路１０５１で論
理積をとり、パルス幅ＴＷの送信パルス信号ｆａカギ得
られることになる。

ここで、パルス幅ＴＷは、ＴＷ＝６６．６……………×
ＶＲ（船）で与えられる。

例えばＲｏ二５（ｍ）、ｑ＝０．６×９．８（ｍ／ｓｅ
ｃ２）、Ｖ。ｍｉｎ＝０．６９（Ｖ）、Ｔｄ＝１．５（
ｓｅｃ）を代入して、その最小値を求めると、ＴＷ＝１
２７（ｍ）が得られる。さて再び第１１図にもどり、送
信パルスｆもに基づいて、マイクロ波がサーキュレータ
１０５を介してアンテナ１０６から空中に電波として放
射される。パルスＴｗに等しい伝播遅延時間に対応する
アンテナからの距離をＲＷとすると、ＲＷ＝きｔ〜なる
関係が存在する。

ここで、パルス幅Ｔｗで決定されるレンジカット陣隣Ｒ
ｗは、Ｔｗ＝６６６……………×ＶＲ（ｍ）なので、Ｒ
ｗ＝１０×ＶＲ（ｍ）で与えられる。

この式に・す靴求めたｖＲ＝瀞十ｖ．．Ｔｄ十豪ＶＪ
を代入すると、次式が得られる。ＲＷ＝１０（瀞十ｖ。

・Ｔｄ＋史ｗ）・・・■‘４１式に咋宅ふ及びＱ′＝も
を代入すると、‘５１式が得られる。

ＲＷ＝Ｒ。

十川Ｔｄ十まず …．・・．・側‘５ー式から、物襟
検知領域を設定するレンジカット距離Ｒｗは、車速ｖ．
の変化に対応して常に車速ｖ．（仇／ｓｅｃ）で走行す
る車両の停止距離Ｒｓよりも〜だけ大きく設定されるこ
とになる。第１ １図でレンジカット陣隣Ｒｗより手前
に存在する、レーダとの相対速度ｖｒ，を有する物標Ｄ
＾とアンテナ１０６との距離をＲ，≦Ｒｗ、レンジカッ
ト距離Ｒｗよりも遠方に存在するレーダとの相対速度ｖ
ｒ２を有する物標ＤＢとアンテナ１０６との距離をＲ２
＞Ｒｗとする。

第１２図に示すように物榛Ｄ＾からの反射波のアンテナ
１０６での受信信号ｆｃ，は、送信信号ｆｂ‘こ対して
伝播遅延時間す．＝空・≦Ｔ打腿れて受信され、その周
波数はｆＲ．＝ｆ’十Ｃｄ，である。

同様に、物標ＤＢからの反射波のアンテナ１０６での受
信信号ｆ３は、送信信号ｆｂに対し伝播遅延時間７２＝
李＞Ｔ打腿れて受信され・その周波数はｆＲ２＝ｆＴ十
Ｃｄ２である。

この物標Ｄ＾に対する受信信号ｆｃ，、或は物標ＤＢに
対する受信信号Ｃｄ２を、サーキュレータ１０５を経て
ミキサ０７に与え、方向性結合器１０２より局発信号源
ＳＬで同期検波すると、パルス幅がＴｗで、それぞれの
信号の位相差に比例した波高値を有しその包絡線が周波
数Ｃｄ，もしくはＣｄ２のドプラ信号となる周期Ｔｐの
ビデオｆｄ，或はｆｄ２が縛られる。これらのビデオ信
号ｆｄ，或はｆｄ２は、ビデオ増幅器１０８で増幅され
てサンプリングホールド回路１０９に入力として与えら
れる。

一方、送信パルス信号ｆ．は、ゲートパルス発生器１１
０１こ与えられてパルス幅Ｔｏのゲートパルスｆｅが得
られる。

このゲートパルスｆ８は、送信パルスｆ４の後端．とゲ
ートパルスｆ８の後端が一致するようにタイミングを設
定する。

サンプリングホールド回路１０９で、ビデオ信号ｆｄ，
或はｆｄ２をゲードパルスｆｃでサンプリングすると、
ィ，≦ィＷなる関係があるため、物標Ｄ＾に対するビデ
オ信号ｆｄ，はサンプリングされて、脈流信号ｆｒを生
ずるが、物標ＤＢに対してはそのビデオｆｄ２はサンプ
リングされず出力は得られない。

ビデオ信号ｆｄ，と得られた脈流信号ｆｒを、充分長い
時間で観測すると第１３図に示すような結果が得られる
。

第１３図の時間Ｔ＾ＴＢを拡大した状態が第１２図に相
当する。図で明らかなように、ビデオ信号ｆｄ，及び脈
流信号ｆｆの包総線は、物標Ｄ＾としーダとの相対速度
ｖｒ，に対応した周波数Ｃｄ，のドプラ信号となる。

この脈流信号ｆｒを低域通過海波器１１１を通過対周波
数ｆｐ＝で高周職分を除去し、低周波増幅器１１２で所
定レベルまで増幅すると周波数Ｃｄ，のドプラ信号Ｅｄ
が得られることになる。

このドプラ信号Ｅｄにより、第２図に示すように電力増
幅器１４を介して警報器５が作動する。

以上説明した構成により車遠に応じて設定された警戒領
域内に侵入する物標を検知し、警報を発する衝突防止装
置が実現可能である。さらに、警戒領域内に侵入する物
標の車両の車両との接近、離脱を判別し、接近する物標
に対してのみ警報を発することが出釆るような構成が本
発明では付加されている。ここで、物標の接近、離脱を
判別する離脱判微機構部について説明する。

第９図に示すように、隣接車線上の並進車Ｄｐが側方か
ら検知領域ＰＲに侵入した場合、割込んだ先行車○ｐの
車遠ｖｂが目車Ｓの車速ｖ．よりも大で、ｖｂ＞ｖａな
る関係にあれば、先行車Ｄｐは自車Ｓから離脱して行く
ので衝突の可能性はない。

‐この場合の
判定を行なう離脱判別機構部を、本発明においては第２
図に示すパルスドブラレーダ１に付加した。この離脱判
別機構部を、第５図の構成図及び第６図から第８図の信
号波形図を用いて説明する。

第５図で、マイクロ波発生器１０の周波数ｆＴのマイク
ロ波信号は、方向性結合器１ １に与えられて送信信号
糠ＳＴと局発信号源ＳＬに分配される。送信信号源ＳＴ
はマイクロ波スイッチ１２に与えられ、送信パルス発生
器１３の出力の繰返し周期Ｔｐ、パルス幅ＴＷの送信パ
ルス信号ｆ，でパルス変調されて送信信号らが得られる
。

ここで・ＴＷの所定隣ＲＷの伝播遅延時間婆に設定され
ている。

送信信号らは、サーキュレータ１４を経てアンテナ１５
より空中に電波として放射される。

アンテナ１５からＲの距離に存在し、レーダと相対速度
ｖｒの物標Ｄからの反射波を、アンテナ１５で捕捉して
得た受信信号ｆ３＝ＳＲは、サーキユレータ１４を介し
て、ミキサ１６及びミキサ１７に入力として与えられる
。この際、ミキサ１６のＲＦ端の受信信号ｅＲ，とミキ
サ１７のＲＦ端の受信信号ｅＲ２が、そのレベル、位相
が等しくｅＲ，＝ｅＲ２となる様に伝送路長が設定され
ている。

ここで、受信信号も＝ＳＲは送信信号ｆ２に対して、擬
Ｄまでの繊麗時間７＝李だけ遅れて発生し、その周波数
は相対速度ｖｒに対するドプラ効果によって、ｆＴ±ｆ
ｄに変化している。

このｆＴ±ｆｄなる関係式においてｖｒ〉０で物際Ｄが
車両に接近していると前記ｆＴ±ｆｄの土は正値をとり
、ｖｒ＜０で物際Ｄが車両から離脱状態‘こあると前記
士‘ま員値をとり、ｆｄ＝学ｆ，で示される。一方、局
発信号源ＳＬは、ミキサ１６に対しては直接Ｌ比ａｌ端
Ｂに入力して与えられ、ミキサー７に対しては、位相器
１８を経てＬにａｌ端Ｃに入力として与えられている。

ここで、方向性結合器１１の出力端Ａとミキサ１６のＬ
比ａｌ端Ｂ間の伝送路長と、位相器１８を除いたＡＣ間
の伝送路長を等しく設定し、ミキサ１７のＬＸａｌ端Ｃ
の局発信号ｅＬ２を、ミキサ１６の山ａｌ端Ｂの局発信
号ｅＬ・に対して位相を参ごけ遅らせておく。

このようにしておくと、ミキサ１７の検波出力は包縦線
がドプラ信号となるパルス幅Ｔｗのビデオ信号Ｌとなり
、ミキサー６の検波出力は同様に包絡線がドプラ信号と
なるビデオ信号宅となり、耐デオ信号の包絡線のドプラ
信号の位相靴音異なることになる。

ビデオ信号Ｌをサンプリングホールド回路１９に入力と
して与え、ビデオ信号ｆ５をサンプリングホールド回路
２０に入力として与える。

これらのビデオ信号ｆ４，ｆ５をサンプリングホールド
回路で、送信パルス発生器１３からの送信パルスｆ，と
同期したトリガ信号ＳＧをゲートパルス発生器２１に与
えて得た、パルス幅ＴＧ≠２瓜Ｂでパルスの後端が送信
信号ｆ２のパルスの後端と一致するゲートパルス「６で
ビデオ信号ｆ４，ちをそれぞれサンプリングする。

然る時は、物標○が警戒領域ＤＲ内にあって、７ＳＴｗ
（Ｒ≦Ｒｗ）なる関係があれば、脈流信号も及びｆ８が
得られる。

この脈流信号ｆ７，Ｌを第６図に示すよりも充分長い時
間で観測すると、第７図に示すようになる。

つまり、第７図の時間Ｔ＾Ｔ８を拡大すると第６図に示
す図形が得られるのである。ここで、脈流信号ｆ８ａは
ｖｒ＞０で物標Ｄが接近する場合に対応し、ｆ的はｖｒ
く０で物標Ｄが離脱する場合に対応している。

これらの脈流信号ｆ７，ｆ８を、それぞれ低域通過炉波
器２２，２３を通過させ、繰返し周期ｆｐ＝予高周職能
除去すると・物標肌対するドプラ信号も，ｆ，。

が復調される。ここで、ドプラ信号ｆ，。

。は物際Ｄが接近する場合に対応し、ドプラ信号ｆ，ｏ
ｂは物標○が離脱する場合に対応する。ドプラ信号らを
基準にして見ると、ドプラ信号ふは号泣相が進み、ドプ
海号ｆ側は芸＆相が遅れているので、この位相関係を判
別すれば物標Ｄが自車に接近しているか、目車から離脱
しているかを知ることが出来る。

ドプラ信号らを波形整形器２４において整形すると、パ
ルス信号も，が得られる。

一方、ドプラ信号ｆ，ｏ．或はｆ，仇を波形整形器２５
において整形すると、パルス信号ｆ，２ａもしくはｆ８
ｂが得られる。

これらのパルス信号の位相関係は、第８図に明確に示さ
れている。

パルス信号ｆ，．を微分器２６に入力として与え、パル
スの前端でパルス端ＩＡｓのラッチパルスｆ，３を発生
し、パルス信号ｆ，２．或はｆ，２ｂをラッチ回路２７
において、ラツチパルスｆ，３でラッチすると、パルス
信号ｆ，２ａに対して接近離脱判微信号はｆ，４．のよ
うに、その論理値が“１”となり、パルス信号ｆ，２ｂ
に対しては、接近離脱判別信号はｆ，４ｂのように、そ
の論理値が“０”となる。

従って、物標○が警戒領域ＤＲ内で、接近していてｖｒ
＞０の場合には、接近離脱判別信号はその論理値が常に
“１”になり、ｖｒく０で離脱状態にある場合にはその
論理値が常に“０”となる。

ドプラ信号らを低周波増幅器２８で所定レベルまで増幅
し、アナログスイッチ２９に与えて接近離脱判別信号ｆ
，４でその通過を制御すると、物標○が検知領域内に存
在し、且つレーダ方向に接近している場合のみ、接近離
脱信号ｆ，４の論理値が“１”となるので、最終出力端
に物標に対するドブラ信号Ｅｄを得るこが出来る。

このドブラ信号Ｅｄが発せられると、第２図に示すよう
に電力増幅器４を介して警報器５が警報を発する。以上
詳細に説明したように、本発明で係る衝突防止装置によ
れば、従釆のパルスレーダ等を用いた衝突防止装置のよ
うに障害物標と車両との相対距離や相対速度を測定する
ための演算装置を必要としない簡単な装置構成で車速に
設定された警戒領域内に侵入した物標を検知し、さらに
警戒領域内に侵入した物標の車両との接近、離脱を判別
し、物際が車両から離脱して行く場合は不必要な警戒を
発することなく、物標が車両に接近する場合のみ安全適
切な警報を発するようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は障害物に対する衝突条件を示す図、第２図はパ
ルスドプラレーダによる衝突防止装贋の構成原理図、第
３図は送信パルス発生器の構成を示すブロック図、第４
図は送信パルス発生器の構成各部の信号波形図、第５図
は本発明に係る衝突防止装置の実施例の構成を示すブロ
ック図、第６図、第７図、及び第８図は本発明に係る衝
突防止装置の実施例の構成各部の信号波形図、第９図は
並進車との関係を示す図、第１０図は車両と車両センサ
出力信号との関係図、第１１図は本発明に係る衝突防止
装置の実施例のパルスドプラレーダの構成を示すブロッ
ク図、第１２図及び第１３図はパルスドブラレーダの構
成各部の信号波形図である。 符号の説明；１・・・・・・パルスドプラレーダ、２・
・・…車途センサ、３・・・・・・アンテナ、４・・・
・・・電力増幅器、５・・・・・・スピーカ、６・・・
・・・減速度設定器、１０・・・・・・マイクロ波発生
器、１１・…・・方向性結合器、１２・・・・・・マイ
クロ波スイッチ、１３・・・・・・送信パルス発生器、
１４・・・・・・サーキュレータ、１５．．・．．・ア
ンテナ、１６，１７……ミキサ、１８……位相器、１９
，２０……サンプリングホールド回路、２１・・・・・
・ゲートパルス発生器、２２，２３・・・・・・低域通
過炉波器、２４，２５…・・・波形整形器、２６・・・
・・・微分器、２７・・・・・・ラツチ回路、２８…・
・・低周波増幅器、２９・・・・・・アナログスイッチ
、１０１・・・・・・マイクロ波発生器、１０２・・・
・・・方向性結合器、１０３・・・・・・マイクロ波ス
イッチ、１０４・・・・・・送信パルス発生器、１０５
・・・・・・サーキュレータ、１０６””“アンテナ、
１０７……ミキサ、１０８”“”ビデオ増幅器、１０９
…・・・サンプリングホールド回路、１１０・・・・・
・ゲートパルス発生器、１１１・・・・・・低域通過炉
波器、１１２・・・・・・低周波増幅器、１０４１・・
・・・・Ｆ−Ｖ変換器、１０４２・・・・・・乗算器、
１０４３・・・・・・分圧器、１０４４・・・・・・割
算器、１０４５・・・…乗算器、１０４６，１０４７・
・・・・・加算器、１０４８・・・・・・クロツク発生
器、１０４９・・・・・・鍵歯状波発生器、１０５０・
・・・・・高速コンパレータ、１０５１・…・・ＡＮＤ
回路。 第１図 第９図 図 Ｎ 船 図 の 船 図 ｂ 球 第４図 第５図 第６図 第１１図 図 ト 船 第８図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車速に対応する車速情報を発する車速センサと、前
   記車速情報に応じて警戒領域を変動させ前記警戒領域に
   障害物標が侵入した際に警報信号を発するパルスドプラ
   レーダと、前記警戒領域に侵入した障害物標が車両に接
   近するか車両から離脱するかを判別する離脱判別装置と
   、前記警戒領域に侵入した障害物標が前記離脱判別装置
   により車両に接近すると判別された場合に前記警報信号
   を伝達する手段と、前記手段の出力信号で警報を発する
   警報器とを備えたことを特徴とする衝突防止装置。 ２ 前記離脱判別装置は前記パルスドプラレーダの受信
   信号を２つのミキサで互にπ／２の位相差を持つ局発信
   号によりそれぞれ同期検波して得た２種のドプラ信号の
   位相関係によつて物標と車両の接近、離脱を判別するよ
   うに構成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の衝突防止装置。