信号処理装置、及びレーダ装置
【課題】 個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断し、目標物体の誤検出や検出もれを回避する。
【解決手段】 周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置は、方位角ごとにビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出し、隣接する複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出し、前記ピーク信号グループに基づき相対距離もしくは相対速度、及び方位角を含む目標物体情報を検出する際に、前記探索領域の撮影画像から認識された前記目標物体の方位角に複数のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のピーク信号グループにおける代表ピーク信号グループに基づき前記目標物体情報を検出する。
【解決手段】 周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置は、方位角ごとにビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出し、隣接する複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出し、前記ピーク信号グループに基づき相対距離もしくは相対速度、及び方位角を含む目標物体情報を検出する際に、前記探索領域の撮影画像から認識された前記目標物体の方位角に複数のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のピーク信号グループにおける代表ピーク信号グループに基づき前記目標物体情報を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置等に関し、特に、方位角ごとにビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出して、複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループに基づき目標物体情報を検出する信号処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行の自動制御を支援する車載用レーダ装置は、目標物体の相対速度、相対距離、及び方位角といった目標物体情報を検出し、車両の制御装置に出力することが求められる。レーダ装置が目標物体の相対速度、相対距離を検出する方法として、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式が知られている。
【０００３】
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、周波数が直線的な上昇と下降とを交互に繰り返すように周波数変調した電磁波をレーダ信号として探索領域に送信し、目標物体からの反射信号を受信する。このとき、反射信号の周波数は、目標物体の相対距離に応じた時間的遅延と相対速度に応じたドップラシフトの影響を受けて偏移する。よってレーダ装置は、送受信信号の周波数差を解析することにより、目標物体の相対速度と相対距離を検出する。
【０００４】
また、レーダ装置が目標物体の方位角を検出する方法として、アンテナを機械的に回動させることにより探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信し、受信時のアンテナの回動角度に基づいて目標物体の方位角を検出するメカニカルスキャン方式が知られている。車載用レーダ装置においては、ＦＭ−ＣＷ方式とメカニカルスキャン方式とが組み合わせて用いられる。
【０００５】
かかるレーダ装置は、まず方位角ごとに送信信号と受信信号とを乗算し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成する。上述したように、ビート信号の周波数（ビート周波数）は反射信号を反射した物体の相対速度、相対距離に応じて異なるので、路面などによる反射信号から得られたビート信号と目標物体による反射信号から得られたビート信号とを分離するために、レーダ装置は方位角ごとにビート信号の周波数スペクトルを検出し、さらにその周波数スペクトルからピーク信号を検出する。
【０００６】
すると、方位角方向にある程度の反射断面積を有する目標物体からは、隣接する複数の方位角においてその目標物体の相対速度、相対距離を反映したビート周波数を有し、かつ分布形状の中心付近で極大値を形成するピーク信号グループが検出される。
【０００７】
かかるピーク信号グループは単一の目標物体から得られた蓋然性が大きいことから、レーダ装置はピーク信号グループに基づいて目標物体の相対速度、相対距離、及び方位角を検出する。このようにして目標物体情報を検出する車載用レーダ装置の例が、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１４９３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のような車載用のレーダ装置においては、次のような問題が生じる。まず、目標物体の反射断面積の形状によっては、単一の目標物体から複数のピーク信号グループが検出される場合がある。例えば、トラックの荷台などは凹凸があるので反射位置によってピーク信号に強弱が生じ、反射面の中心部以外で複数の極大値が形成される。すると、実際は単一の目標物体しか存在しないにも関わらず、複数の目標物体についての目標物体情報を誤検出するおそれがある。
【０００９】
また、反射断面積が異なる複数の目標物体が近接して一時的に並走するようなときに、複数の目標物体から単一のピーク信号グループが検出される場合がある。例えば、大型車と小型のバイクとが互いに近接して一時的に並走するような場合には、両者の相対速度と相対距離は一時的に一致または近似する。このため、ピーク信号のビート周波数も一致または近似するので、大型車から得られるレベルが大きいピーク信号グループに小型バイクから得られるレベルが小さいピーク信号グループが埋もれてしまう。すると、小型のバイクが目標物体として検出されないおそれがある。
【００１０】
このように、従来のレーダ装置は、単一の目標物体から複数のピーク信号グループが検出されることによる目標物体情報の誤検出や、複数の目標物体から単一のピーク信号グループが検出されることによる目標物体情報の検出もれという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断し、目標物体情報の誤検出や検出もれを回避できる、レーダ装置とその信号処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面における信号処理装置は、周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置であって、前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された単一の目標物体の方位角に複数のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のピーク信号グループを代表するピーク信号グループを検出することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の側面における信号処理装置は、周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置であって、前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された複数の目標物体の方位角に単一のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該ピーク信号グループを前記複数の目標物体の方位角にそれぞれ対応する複数のピーク信号グループに分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断することにより、目標物体の誤検出や検出もれを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１６】
図１は、本実施形態におけるレーダ装置の使用状況を説明する図である。ここでは、周囲の状況に応じて車両１の走行を自動制御する、車両制御システムの構成例が示される。レーダ装置１０は、かかるシステムにおいて画像認識装置５０とともに車両１の周囲の状況を検出する手段として用いられる。
【００１７】
レーダ装置１０は、ＦＭ−ＣＷ方式とメカニカルスキャン方式とを組み合わせたレーダ装置である。レーダ装置１０は、車両１の前部バンパー内部やフロントグリル内部に搭載され、周波数変調した電磁波をレーダ信号として送受信する。レーダ装置１０は、アンテナを回動させることにより車両１前方の探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送信し、目標物体による反射信号を受信する。そしてレーダ装置１０は、送受信信号からビート信号を生成してこれをマイクロコンピュータなどの信号処理装置により処理し、目標物体の相対距離、相対速度、及び方位角といった目標物体情報を検出する。ここで目標物体は、例えば車両１の先行車両、対向車両などである。
【００１８】
画像認識装置５０は、車両１前方の画像を撮影する画像センサ（画像収集装置）とこれによる撮影画像データを処理する画像認識部とを有する。画像認識装置５０は、車両１のフロントガラス上部近傍の車室内に搭載され、画像センサの撮影領域がレーダ装置１０の探索領域と重複し、かつ撮影領域と探索領域の中心が一致するように位置決めされる。そして、画像認識装置５０は、フロントガラス越しに車両１前方の探索領域を画像センサにより撮影し、画像認識部により撮影画像内の目標物体を画像認識してその位置を検出する。
【００１９】
本実施形態では、レーダ装置１０は目標物体情報を検出する際に画像認識装置５０による画像認識結果を用いて誤検出や検出もれを回避する。そして、レーダ装置１０は検出した目標物体情報を車両制御装置１００に出力する。
【００２０】
車両制御装置１００は、目標物体情報に基づいて車両１の各種アクチュエータを駆動することにより車両１の走行を自動制御する。例えば、先行車両を追尾して一定の車間距離で追従走行したり、相対速度や相対距離から先行車両や対向車との衝突が予測されるときには衝突を回避したり、あるいは、警報装置や乗員保護装置を作動させたりする。
【００２１】
図２は、レーダ装置１０を中心とする上記車両制御システムの概略構成を説明する図である。レーダ装置１０は、上述したようにＦＭ−ＣＷ方式とメカニカルスキャン方式とを組み合わせたレーダ装置であり、周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機１０ａと、ビート信号を処理する信号処理装置１４とを有する。
【００２２】
レーダ送受信機１０ａは、送信用レーダ信号を生成する構成として、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成する変調信号生成部１７と、変調信号の電圧に対応した周波数のレーダ信号を発振するＶＣＯ（電圧制御発振器）１８を有し、さらに送信用レーダ信号を送信するアンテナ素子１１を備えたアンテナ１３を有する。また、レーダ送受信機１０ａは、目標物体に反射された反射信号を受信するアンテナ素子１２をアンテナ１３に備え、さらにビート信号を生成する構成として、送信信号の一部を分配する分配器２０と、分配された送信信号と受信信号を乗算して両者の周波数差を有するビート信号を生成するミキサ２２と、ミキサ２２から高周波ノイズや直流成分を除去する帯域通過フィルタ２３とを有する。そして、レーダ送受信機１０ａが生成したビート信号はＡ／Ｄ変換器２４によりデジタルデータに変換されて、信号処理装置１４に入力される。なお、Ａ／Ｄ変換器２４は、信号処理装置１４側に設けてもよい。
【００２３】
また、レーダ送受信機１０ａは、探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信する手段として、モータとクランク機構とを備えアンテナ１３を往復回動させる駆動部２５を有し、さらにアンテナ１３の回動角度（アンテナ角度）を検知するロータリエンコーダ２６を有する。ロータリエンコーダ２６が検知したアンテナ角度信号は、信号処理装置１４に入力される。
【００２４】
信号処理装置１４は、一例として、ビート信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して周波数スペクトルを検出するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサと、マイクロコンピュータとを有する。そしてマイクロコンピュータは、入力されるデータを用いて各種演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する処理手順が記述されたプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。
【００２５】
ここで、ピーク信号検出手段１４ａ、グループ検出手段１４ｂ、及び目標物体情報検出手段１４ｃは、後述するそれぞれの処理手順を記述した処理プログラムとこれに従って動作するマイクロコンピュータのＣＰＵにより構成される。
【００２６】
また、信号処理装置１４は、後述するように、アンテナ１３の回動角度とレーダ信号の周波数変調周期を同期させるための制御信号を、変調信号生成部１７と駆動部２５に出力する。また、信号処理装置１４は、ロータリエンコーダ２６からのアンテナ角度信号に基づいてアンテナ１３の回動角度を検出することで、アンテナ１３が指向する方位角を検出する。
【００２７】
一方、画像認識装置５０は、画像センサ５２と、画像センサ５２による撮影画像データを処理する画像認識部５４とを有する。画像認識部５４は、一例として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrateｄ Circuit）で構成され、撮影画像を構成する画素の階調値を二値化し、二値化された画素の分布形状に基づき被写体の輪郭（エッジ）を検出する。画像認識部５４は、予め目標物体のエッジ形状パターンを内蔵のＲＯＭに格納しており、撮影画像内における被写体のエッジ形状を照合して目標物体を検出する。そして、画像認識部５４は、撮影画像内における目標物体のエッジ位置を検出し、これをレーダ装置１０の信号処理装置１４に画像認識結果として出力する。
【００２８】
上記構成におけるレーダ送受信機１０ａの、探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成する動作について、図３、図４を用いて説明する。
【００２９】
図３は、レーダ送受信機１０ａの送信動作について説明する図である。まず、図３（Ａ）は、送信信号の周波数（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。変調信号生成部１７が生成する変調信号は、直線的に電圧が上昇する上り変調区間と、直線的に電圧が下降する下り変調区間を有する三角波を形成する。よって、これに従ってＶＣＯ１８が生成する送信信号の周波数は、図示するように、上り変調区間ＵＰで上昇し、下り変調区間ＤＮで下降する。以下では、送信信号の変調周期を１／ｆｍ（例えばｆｍ＝４００Ｈｚ）、周波数偏移幅をΔＦ（例えばΔＦ＝１００ＭＨｚ）、中心周波数ｆ０（例えばｆ０＝７６．５ＧＨｚ）とする。
【００３０】
図３（Ｂ）は、アンテナ１３の回動角度に対応する方位角（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。レーダ送受信機１０ａは、車両１の前方正面に対応する方向を０度として、探索領域に対応する角度範囲±α（例えば、±１０度）でアンテナ１３を往復回動させる。
【００３１】
このとき、信号処理装置１４が出力する制御信号に同期して変調信号生成部１７、駆動部２５が動作することにより、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、方位角θ（例えば１度）につき一対の上り変調区間ＵＰと下り変調区間ＤＮが対応するようにアンテナ１３の回動速度と送信信号の周波数変調周期の同期がとられる。このような動作により、レーダ送受信機１０ａは、方位角θごとに周波数偏移幅をΔＦで周波数が上昇及び下降するレーダ信号を送信し、その方位角に存在する目標物体から反射信号を受信する。すなわち、探索領域内をレーダ信号により走査する。
【００３２】
図４は、送信信号と受信信号との対応関係を説明する図である。図４（Ａ）は、各信号における周波数（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。実線で示す送信信号の周波数に対し、破線で示す受信信号の周波数は、目標物体の相対距離による遅延ΔＴと、相対速度に応じたドップラ効果による周波数偏移γを受ける。その結果、送受信信号には、上り変調区間ＵＰで周波数ｆｕ、下り変調区間ＤＮで周波数ｆｄの周波数差が生じる。
【００３３】
図４（Ｂ）は、送受信信号を乗算することにより生成されるビート信号の周波数（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。以下では便宜上、上り変調区間におけるビート信号をアップビート信号、その周波数をアップビート周波数といい、下り変調区間におけるビート信号をダウンビート信号、その周波数をダウンビート周波数という。よって、アップビート信号はアップビート周波数ｆｕ、ダウンビート信号はダウンビート周波数ｆｄを有する。
【００３４】
このようにしてレーダ送受信機１０ａは、探索領域内の方位角θごとにレーダ信号を送受信し、上り変調区間と下り変調区間のそれぞれで送受信信号をミキシングして送受信信号の周波数差を有するアップ／ダウンビート信号を生成する。
【００３５】
このようなアップ／ダウンビート信号は、Ａ／Ｄ変換されて信号処理装置１４に取り込まれる。そして、信号処理装置１４は、アンテナ１３の回動角度から送受信時にアンテナ１３が指向する方位角θを検出し、方位角θごとにアップ／ダウンビート信号それぞれをＦＦＴ処理して周波数スペクトルを検出する。
【００３６】
次に、ピーク信号検出手段１４ａ、グループ検出手段１４ｂ、及び目標物体情報検出手段１４ｃの動作について説明する。
【００３７】
まず、ピーク信号検出手段１４ａは、方位角θごとにアップ／ダウンビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出する。
【００３８】
図５は、方位角θごとのピーク信号について説明する図である。図５（Ａ）はアップビート信号の周波数スペクトル、図５（Ｂ）はダウンビート信号の周波数スペクトルの例を示す。
【００３９】
ピーク信号検出手段１４ａは、このような方位角ごとのビート信号の周波数スペクトルにおいて、閾値Ｔｈｖ（ノイズ成分を除去するための閾値であって、任意に定める閾値）以上のレベルで極大値を形成するピーク信号を検出する。ここでは、説明の便宜のために１つのピークが検出される場合を示すと、図５（Ａ）に示すように、アップビート信号では、アップビート周波数ｆｕで極大値を形成するピーク信号Ｐｕが検出される。また、図５（Ｂ）に示すように、ダウンビート信号では、ダウンビート周波数ｆｄで極大値を形成するピーク信号Ｐｄが検出される。なお、以下では説明の便宜上、アップビート信号におけるピーク信号をアップピーク信号、ダウンビート信号におけるピーク信号をダウンピーク信号という。
【００４０】
このような処理を方位角θごとに実行することにより、ある程度の反射断面積を有する目標物体からは、隣接する複数の方位角においてその目標物体の相対速度、相対距離を反映したアップ／ダウンビート周波数を有するアップ／ダウンピーク信号が検出される。
【００４１】
そして、一般的に１つの目標物体はその反射断面の中心部で最大の反射断面積を有し、したがって中心部付近からの反射信号により生成されたピーク信号のレベルが最大となることから、グループ検出手段１４ｂは、複数の方位角でアップ／ダウンビート周波数が一致または近似（同一目標物体とみなせる程度の誤差範囲であって、任意に設定できる誤差範囲内にあれば近似とみなす）し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出する。
【００４２】
図６は、アップ／ダウンピーク信号グループについて説明する図である。図６（Ａ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるアップピーク信号の周波数分布を示す。また、図６（Ｂ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるダウンピーク信号の周波数分布を示す。
【００４３】
ここでは、アップ／ダウンピーク信号のそれぞれで２つのアップ／ダウンピーク信号グループが検出される場合を示す。また、アップ／ダウンピーク信号を示す棒線の長さは、各ピーク信号のレベルの大きさに対応する。グループ検出手段１４ｂは、図６（Ａ）に示すように、アップピーク信号からは、隣接する複数の方位角においてアップピーク信号Ｐｕ１で極大値を形成するアップビート周波数ｆｕ１のアップピーク信号グループＧＰｕ１と、アップピーク信号Ｐｕ２で極大値を形成するアップビート周波数ｆｕ２のアップピーク信号グループＧＰｕ２を検出する。また、図６（Ｂ）に示すように、ダウンピーク信号からは、隣接する複数の方位角においてダウンピーク信号Ｐｄ１で極大値を形成するダウンビート周波数ｆｄ１のダウンピーク信号グループＧＰｄ１と、ダウンピーク信号Ｐｄ２で極大値を形成するダウンビート周波数ｆｄ２のダウンピーク信号グループＧＰｄ２を検出する。なお、極大値は、グループ内のアップ／ダウンピーク信号の最大値を求めてもよいし、グループ内のアップ／ダウンピーク信号のレベルを曲線近似することにより求めてもよい。かかるアップ／ダウンピーク信号グループを検出する処理を、グルーピング処理という。
【００４４】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、アップ／ダウンピーク信号グループに基づき、目標物体の相対距離もしくは相対速度、及び方位角を含む目標物体情報を検出する。具体的な方法としては、目標物体情報検出手段１４ｃは、まず各アップ／ダウンピーク信号グループで極大値を形成するアップ／ダウンピーク信号にそれぞれのアップ／ダウンピーク信号グループを代表させ、代表のアップ／ダウンピーク信号のレベルまたは方位角が一致または近似するアップ／ダウンピーク信号グループを対応付けする、ペアリング処理を行う。このとき代表のアップ／ダウンピーク信号のレベルまたは方位角が、同一目標物体とみなせる程度の誤差範囲であって、任意に設定できる誤差範囲内にあれば近似とみなす。よって上記の例では、アップピーク信号グループＧＰｕ１を代表するアップピーク信号Ｐｕ１のレベルＬ１または方位角θ１と、ダウンピーク信号グループＧＰｄ１を代表するダウンピーク信号Ｐｄ１のレベルＬ１または方位角θ１がそれぞれ一致するので、アップピーク信号グループＧＰｕ１とダウンピーク信号グループＧＰｄ１とがペアリングされる。また、アップピーク信号グループＧＰｕ２を代表するアップピーク信号Ｐｕ２のレベルＬ２または方位角θ２と、ダウンピーク信号グループＧＰｄ２を代表するダウンピーク信号Ｐｄ２のレベルＬ２または方位角θ２がそれぞれ一致するので、アップピーク信号グループＧＰｕ２とダウンピーク信号グループＧＰｄ２とがペアリングされる。
【００４５】
ここにおいて、同一目標物体から得られた蓋然性の高いアップピーク信号グループのアップビート周波数と、ダウンピーク信号グループのダウンビート周波数とが対応づけされる。すなわち、アップピーク信号グループＧＰｕ１とダウンピーク信号グループＧＰｄ１のペアではアップビート周波数ｆｕ１とダウンビート周波数ｆｄ１が対応づけされ、アップピーク信号グループＧＰｕ２とダウンピーク信号グループＧＰｄ２のペアではアップビート周波数ｆｕ２とダウンビート周波数ｆｄ２が対応づけされる。
【００４６】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、次式に従って、各ペアごとに目標物体の相対速度、相対距離を算出する。ここで、ｆｕはアップビート周波数、ｆｄはダウンビート周波数、Ｃは光速、ｆｍは三角波の周波数、ｆ０は送信信号の中心周波数、ΔＦは周波数偏移幅を示す。
【００４７】
相対距離：Ｒ＝Ｃ・（ｆｕ１＋ｆｄ１）／（８・ΔＦ・ｆｍ） …式（１）
相対速度：Ｖ＝Ｃ・（ｆｄ１−ｆｕ１）／（４・ｆ０） …式（２）
また、目標物体情報検出手段１４ｃは、ペアリングにより対応づけしたアップ／ダウンピーク信号グループそれぞれを代表するアップ／ダウンピーク信号の方位角の平均、あるいは、アップ／ダウンピーク信号グループの中心の方位角が目標物体の方位角として検出する。
【００４８】
上記のような処理を実行することにより、目標物体の相対速度、相対距離、及び方位角といった目標物体情報が検出される。
【００４９】
ここで、上述した処理動作を含む信号処理装置１４によるメインの動作手順を説明する。
【００５０】
図７は、本実施形態における信号処理装置１４の動作手順を説明するフローチャート図である。図７の手順は、レーダ送受信機１０ａが探索領域内をレーダ信号により１回走査するごとに実行される。ピーク信号検出手段１４ａは、探索領域内の方位角θごとにアップ／ダウンビート信号それぞれをＦＦＴ処理して周波数スペクトルを検出する（Ｓ２）。そして、周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出する（Ｓ４）。
【００５１】
次に、グループ検出手段１４ｂは、方位角方向におけるアップ／ダウンピーク信号から、周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するアップ／ダウンピーク信号グループを検出するグルーピング処理を行う（Ｓ６）。
【００５２】
次に、目標物体情報検出手段１４ｃは、アップ／ダウンピーク信号グループのそれぞれで、各グループを代表するアップ／ダウンピーク信号を基準にして、アップ／ダウンピーク信号グループ同士を対応付けするペアリング処理を行う（Ｓ８）。そして、ペアリングされたアップ／ダウンピーク信号グループごとに、目標物体情報を検出する（Ｓ１０）。
【００５３】
そして、目標物体検出手段１４ｃは、過去に検出された目標物体情報の履歴との連続性の有無を判定し（Ｓ１２）、車両制御上の優先順、たとえば相対速度、相対距離から算出される衝突予測時間が短い順に目標物体情報をソートする出力判定を実行する（Ｓ１４）。そして、優先順に目標物体情報を車両制御装置１００に向けて出力する（Ｓ１６）。
【００５４】
ところで、上記のグルーピング処理（手順Ｓ６）では、目標物体の反射断面積の形状によっては、単一の目標物体から複数のピーク信号グループが検出される場合がある。例えば、トラックの荷台などは凹凸があるので反射位置によってピーク信号に強弱が生じ、反射面の中心部以外で複数の極大値が形成される場合である。この場合、実在しない目標物体について目標物体情報を誤検出するおそれがある。
【００５５】
また、複数の目標物体から単一のアップ／ダウンピーク信号グループしか検出されない場合がある。例えば、大型車と小型のバイクとが互いに近接して一時的に並走するような場合には、両者の相対速度と相対距離は一時的に一致または近似する。このため、ピーク信号のビート周波数も一致または近似するので、大型車から得られるレベルが大きいピーク信号グループに小型バイクから得られるレベルが小さいピーク信号グループが埋もれてしまう場合である。この場合、実在する目標物体について目標物体情報の検出もれのおそれがある。
【００５６】
この点、画像認識装置５０によれば、撮影画像中エッジに囲まれた領域として目標物体を認識するので、例えば分解能が低い画像センサを用いたり、単眼の画像認識装置を用いたりした場合であっても、単一の目標物体を複数の異なる目標物体として認識したり、複数の異なる目標物体を単一の目標物体として認識したりする可能性はレーダ装置より低い。
【００５７】
本実施形態ではかかる画像認識の特徴を利用して、個々のアップ／ダウンピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する。すなわち、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０による探索領域の画像認識結果に基づき導出した目標物体の方位角に複数のアップ／ダウンピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のアップ／ダウンピーク信号グループを代表するアップ／ダウンピーク信号グループを検出する。そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、複数のアップ／ダウンピーク信号グループを代表するアップ／ダウンピーク信号グループに基づいて目標物体情報を検出する。よって、単一の目標物体から複数のアップ／ダウンピーク信号グループが検出された場合に、実在しない目標物体についての目標物体情報を誤検出することを回避できる。
【００５８】
また、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０による探索領域の画像認識結果に基づき導出した複数の目標物体の方位角に単一のアップ／ダウンピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該アップ／ダウンピーク信号グループを前記複数の目標物体の方位角にそれぞれ対応する複数のアップ／ダウンピーク信号グループに分離する。そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、分離されたアップ／ダウンピーク信号グループごとに目標物体情報を検出する。よって、レベルの小さいアップ／ダウンピーク信号グループがレベルの大きいアップ／ダウンピーク信号グループに埋もれる場合に、実在する目標物体についての目標物体情報の検出もれを回避できる。
【００５９】
ここで、グループ手段１４ｂの具体的な動作の説明に先立ち、画像認識装置５０による画像認識結果と目標物体の方位角との対応関係について、図８を用いて説明する。
【００６０】
図８（Ａ）は、画像センサ５２による撮影画像を模式的に示す。ここでは、説明の便宜上、１つの目標物体が撮影された場合を例とする。画像認識装置５０は、図示するような探索領域の撮影画像Ｐｉｃ内に含まれる目標物体画像ＯｂのエッジＥｄを検出すると、エッジＥｄの下端部、及び左右端部の撮影画像Ｐｉｃ内での位置を検出する。ここでは、エッジＥｄの下端部の位置は撮影画像Ｐｉｃ下端部からの距離ＰｏｓＢ、エッジＥｄの左右端部の位置は、撮影画像Ｐｉｃの中心Ｃｔからの距離ＰｏｓＬ、ＰｏｓＲとする。このようにして検出されたエッジ位置は、画像認識結果としてレーダ装置１０の信号処理装置１４に入力される。
【００６１】
次に、レーダ装置１０を基準とする探索領域の平面図を図８（Ｂ）に示すと、画像センサ５２とレーダ装置１０の位置関係は固定されており、撮影画像Ｐｉｃの中心Ｃｔは方位角０度に一致しているので、平地で撮影された場合における目標物体画像ＯｂのエッジＥｄ下端の撮影画像Ｐｉｃ内での位置は、レーダ装置１０から方位角０度方向の相対距離に概ね対応している。よって、上記のエッジＥｄ下端の撮影画像Ｐｉｃ内での位置ＰｏｓＢに対応するレーダ装置１０から方位角０度方向の相対距離を距離Ｄｓとすると、目標物体画像ＯｂのエッジＥｄ左右端の撮影画像Ｐｉｃ内での位置ＰｏｓＬ、ＰｏｓＲに対応する方位角βＬ、βＲが、距離Ｄｓに対応して求められる。
【００６２】
このことを利用し、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から入力されるエッジ位置に対応する目標物体の左右端部の方位角角βＬ、βＲを算出する。あるいは、画像認識部５４がエッジ位置に対応する目標物体の左右端部の方位角角βＬ、βＲを算出し、グループ検出手段１４ｂは算出結果を取得してもよい。ここにおいて、目標物体の左右端部の方位角角βＬ、βＲが、「画像認識結果に基づき導出された目標物体の方位角」に対応する。そして、グループ検出手段１４ｂは、方位角角βＬ、βＲに基づいて、アップ／ダウンピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する。
【００６３】
なお、以下でのグループ検出手段１４ｂの動作の説明は、アップ／ダウンピーク信号グループのそれぞれに対して適用される。このため説明の便宜上、アップピーク信号グループ、ダウンピーク信号グループを区別せず、単にピーク信号グループとして説明する。
【００６４】
[第１の実施例]
第１の実施例では、グループ検出手段１４ｂは、複数のピーク信号グループが同一の目標物体から検出されたか否かを判断する。
【００６５】
図９は、かかる判断の方法を説明する図である。図９（Ａ）は、第１の実施例における車両１の周囲の状況を示す平面図である。車両１の前方を目標物体（例えば大型トラック）が走行している。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の状況で得られる撮影画像と、画像認識結果に基づく目標物体の方位角βＬ、βＲの対応を示す。図９（Ｃ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるピーク信号（棒線の長さはピーク信号のレベルを示す）の周波数分布を示す。ここでは、ビート周波数ｆｂ１を有するピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２が検出された場合が示される。
【００６６】
ここで、図９（Ｃ）に、画像認識結果に基づき導出した目標物体の左右端部の方位角βＬ、βＲを示す。すると、図示するように、ピーク信号グループＧＰ１１における左端の方位角θＬは方位角βＬより大きく、かつピーク信号グループＧＰ１２における右端の方位角θＲは方位角βＲより小さいので、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２は方位角βＬ〜βＲの範囲内に含まれる。よってこの場合、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２は同一の目標物体から得られたものと判断する。なおここにおいて、ピーク信号グループＧＰ１１における左端の方位角θＬ、ピーク信号グループＧＰ１２における右端の方位角θＲがそれぞれ「ピーク信号グループの方位角」に対応する。
【００６７】
上記のように判断した場合、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２を代表する代表ピーク信号グループを検出する。例えば、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のうち例えばピーク信号グループＧＰ１１の方が極大値のレベルが大きいとすると、ピーク信号グループＧＰ１１を代表のピーク信号グループとして検出する。それとともに、ピーク信号グループＧＰ１２を除外する。
【００６８】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、代表のピーク信号グループＧＰ１１に対するペアリング処理を行うことにより、目標物体情報を検出する。そうすることにより、実在しない目標物体についての目標物体情報を誤検出することを回避できる。
【００６９】
なお、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２を代表する代表ピーク信号グループを検出する際に、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数が多少異なる場合（つまり、ビート周波数が近似する場合）には、低いビート周波数を有するピーク信号グループを代表のピーク信号グループとして検出してもよい。上述した式（１）に示すように、アップ／ダウンビート周波数が低いほど検出される相対距離が小さくなるので、より近距離にあって車両制御上重要度の高い目標物体の目標物体情報を確実に検出できる。
【００７０】
図１０は、第１の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。図９を参照しつつ、目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明する。
【００７１】
図１０（Ａ）の手順は、図７に示した手順Ｓ６を代替する手順である。グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得した画像認識結果に基づいて、目標物体の方位角を算出する（Ｓ２０）。あるいは、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０が画像認識結果に基づいて算出した目標物体の方位角を画像認識装置５０から取得してもよい。そして、手順Ｓ８と同様のグルーピング処理を実行する（Ｓ２２）。そして、複数のピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２が同一の目標物体から検出されたか否かを判断する処理を実行する（Ｓ２４）。なお、手順Ｓ２４は、アップピーク信号グループ、ダウンピーク信号グループそれぞれについて実行される。
【００７２】
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の手順Ｓ２４のサブルーチンに対応する手順である。グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ１１における左端の方位角θＬが方位角βＬより大きく、かつＧＰ１２における右端の方位角θＲが方位角βＲより小さいかを判断する。すなわち、アップピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２が方位角βＬ〜βＲの範囲内に含まれるか否かを判断する（Ｓ２４２）。結果がＹＥＳの場合には、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数が一致または近似するかを判断する（Ｓ２４４）。ここで、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数が、同一目標物体として判断可能な誤差範囲内であって任意に設定される誤差範囲内にあれば近似と判断する。図９の例では、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数はｆｂ１で一致しているので判断結果は「ＹＥＳ」であるから、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２の代表ピーク信号グループＧＰ１１を検出する（Ｓ２４６）。そして、ペアリング処理を実行する際の代表値として、代表アップピーク信号グループＧＰ１１におけるレベルが最大のアップピーク信号のレベルまたは方位角を算出する（Ｓ２４８）。
【００７３】
複数のピーク信号グループが同一の目標物体から検出された場合であっても上記のような手順を実行することにより、代表のピーク信号グループに基づくペアリング処理（図７の手順Ｓ８）が実行される。よって、実在しない目標物体についての目標物体情報を誤検出することを回避できる。
【００７４】
[第２の実施例]
第２の実施例では、グループ検出手段１４ｂが、単一のピーク信号グループが複数の目標物体から検出されたか否かを判断する。
【００７５】
図１１は、かかる判断の方法を説明する図である。図１１（Ａ）は、第２の実施例における車両１の周囲の状況を示す平面図である。車両１の前方を第１の目標物体（例えば小型バイク）と第２の目標物体（例えば大型トラック）が並走している。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の状況で得られる撮影画像と、画像認識結果に基づく第１の目標物体の方位角β１Ｌ、β１Ｒ、及び第２の目標物体の方位角β２Ｌ、β２の対応を示す。そして、図１１（Ｃ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるピーク信号（棒線の長さはピーク信号のレベルを示す）の周波数分布を示す。ここでは、ビート周波数ｆｂ３を有するピーク信号グループＧＰ３が検出された場合が示される。
【００７６】
ここで、図１１（Ｃ）に、第１の目標物体の左右端部に対応する方位角β１Ｌ、β１Ｒと、第２の目標物体の左右端部に対応する方位角β２Ｌ、β２Ｒとを示す。この場合、まず第１の目標物体の左右端部に対応する方位角β１Ｌ、β１Ｒとピーク信号グループＧＰ３における左右端の方位角θＬ、θＲ、及び極大値の方位角θＭの関係を見てみる。ここにおいて、方位角θＬ、θＲ、及びθＭが、ピーク信号グループＧＰ３の方位角に対応する。すると、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬは方位角β１Ｌより小さく、かつピーク信号グループＧＰ３における右端の方位角θＲは方位角β１Ｌより大きい。さらに、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭは、方位角β１Ｌより小さい。よってまず、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ３のうち、第１の目標物体に対応する方位角β１Ｌ〜β１Ｒに対応する部分をピーク信号グループＧＰ３１として分離する。
【００７７】
次に、第２の目標物体の左右端部に対応する方位角β２Ｌ、β２Ｒとピーク信号グループＧＰ３における左右端の方位角θＬ、θＲ、及び極大値の方位角θＭの関係を見てみると、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬは方位角β２Ｒより小さく、かつピーク信号グループＧＰ３における右端の方位角θＲは方位角β２Ｒより大きい。さらに、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭは、方位角β２Ｒより小さい。よってこの場合、ピーク信号グループＧＰ３における極大値は、第２の目標物体に対応する方位角β２Ｌ〜β２Ｒの範囲で形成されるので、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ３からピーク信号グループＧＰ３１を分離した残りの部分から、方位角β２Ｌ〜β２Ｒに対応する部分をピーク信号グループＧＰ３２として検出する。この場合、ピーク信号グループＧＰ３２はピーク信号グループＧＰ３１より反射断面積が大きい目標物体を示す蓋然性が大きい。
【００７８】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、分離したピーク信号グループについて上述したペアリング処理を実行することにより、目標物体情報を検出する。このようにして、小型の目標物体についての目標物体情報の検出もれを回避できる。
【００７９】
図１２は、第２の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。図１１を参照しつつ、グループ検出手段１４ｂの動作手順を説明する。
【００８０】
図１２（Ａ）の手順は、図７に示した手順Ｓ６を代替する手順である。グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得した画像認識結果に基づいて、目標物体の方位角を算出する（Ｓ３０）。あるいは、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０が画像認識結果に基づいて算出した目標物体の方位角を画像認識装置５０から取得してもよい。そして、手順Ｓ８と同様のグルーピング処理を実行する（Ｓ３２）。そして、アップピーク信号グループ、ダウンピーク信号グループごとに、ピーク信号グループＧＰ３が複数の目標物体から検出されたか否かを判断する処理を実行する（Ｓ３４）。
【００８１】
図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の手順Ｓ３４のサブルーチンに対応する手順である。グループ検出手段１４ｂは、まず複数の目標物体の方位角を算出した場合に、どの目標物体の方位角を用いるかを選択する（Ｓ３４１）。選択方法としては、画像認識装置５０からの画像認識結果に基づき検出した目標物体の相対距離の順にソートした結果と、ピーク信号グループのビート周波数の順にソートした結果とを対応づけることが可能である。上述した式（１）によれば、ビート周波数と目標物体の相対距離は比例するので、かかる方法によれば、画像認識された目標物体に対応する蓋然性が大きいピーク信号グループを選択することができる。
【００８２】
あるいは、過去の検出履歴とビート周波数から各ピーク信号グループに対応する相対距離を予測し、この相対距離と画像認識装置５０により検出された目標物体の距離とが一致または近似する場合に（同一目標物体と判断可能な誤差範囲であって任意に設定可能な誤差範囲内にあれば近似と判断する）、両者を対応づけてもよい。
【００８３】
そして、グループ検出手段１４ｂは、方位角β１Ｌ〜β１Ｒに位置する第１の目標物体について、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬが方位角β１Ｌより小さく、かつＧＰ３における右端の方位角θＲが方位角β１Ｌより大きいかを判断する（Ｓ３４２）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭが方位角β１Ｌより小さいかを判断する（Ｓ３４４）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３のうち方位角β１Ｌ〜β１Ｒに対応するピーク信号を、ピーク信号グループＧＰ３１として分離する（Ｓ３４６）。
【００８４】
次に、グループ検出手段１４ｂは、方位角β２Ｌ〜β２Ｒに位置する第２の目標物体について、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬが方位角β２Ｒより小さく、かつＧＰ３における右端の方位角θＲが方位角β２Ｒより大きいかを判断する（Ｓ３４８）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭが方位角β２Ｒより小さいかを判断する（Ｓ３５０）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３のうち方位角β２Ｌ〜β２Ｒに対応するピーク信号を、ピーク信号グループＧＰ３２として分離する（Ｓ３５２）。
【００８５】
ピーク信号グループが複数の目標物体から検出された場合であっても、上記のような手順を実行することにより、分離されたピーク信号グループに基づくペアリング処理（図７の手順Ｓ８）が実行される。よって、目標物体情報の検出もれを回避できる。
【００８６】
なお、上述した第２の実施例の手順の後に、第１の実施例の手順を実行することも可能である。例えば、大型のトラックと小型のバイクなどが近接しており、大型のトラックからは複数のピーク信号グループが検出され、そのうちの１つが小型バイクからのピーク信号グループを含むような場合に、まず、小型バイクからのピーク信号グループを分離することにより小型バイクを確実に検出し、さらに、小型バイクから分離されたピーク信号グループと大型トラックから得られたピーク信号グループを代表するピーク信号グループを検出することにより、実在しない目標物体の誤検出を防止できる。
【００８７】
［第３の実施例］
図８（Ｂ）で示したように、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得した目標物体画像のエッジ位置に基づきその方位角を算出する際に、まずエッジ下端部から目標物体までの相対距離を算出して、これを方位角算出のパラメータとして用いる。このとき、画像センサ５２の画素数が少ないと、画像認識装置５０が検出したエッジ位置の検出精度が低い場合がある。すると、エッジ位置から求められる距離に誤差が生じ、その結果として方位角に誤差が生じるおそれがある。
【００８８】
第３の実施例では、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得したエッジ位置に基づき算出する相対距離と、過去に目標物体情報検出手段１４ｃが検出した相対距離とが一定の誤差範囲（例えば数十センチ〜１メートル程度）内で一致する場合に、エッジ位置から算出した距離を過去に検出した相対距離により置換して、方位角を算出する。そうすることにより、方位角の誤差を防止する。
【００８９】
図１３は、第３の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。図１３の手順は、図１０（Ａ）の手順Ｓ２０、または図１２（Ａ）の手順Ｓ３０のサブルーチンに対応する。
【００９０】
まず、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から目標物体のエッジ位置を取得する（Ｓ５０）。そして、エッジ位置下端部に基づいて目標物体までの相対距離を算出するとともに、その相対距離を用いて目標物体の方位角を算出する（Ｓ５２）。そして、過去に目標物体情報検出手段１４ｃが検出して信号処理装置１４のＲＡＭに格納した目標物体情報を取得する（Ｓ５４）。
【００９１】
そして、手順Ｓ５２で算出した方位角と一定の誤差範囲（例えば、車両の横幅に対応する方位角範囲）で一致する方位角を有する目標物体情報を抽出する（Ｓ５６）。
【００９２】
そして、手順Ｓ５２で算出した目標物体の相対距離と、手順Ｓ５６で抽出した目標物体情報に含まれる相対距離が一定の誤差範囲（例えば、数十センチ〜数メートル）にある場合には（Ｓ５８のＹＥＳ）、同一の目標物体である蓋然性が高いので、手順Ｓ５２で算出した相対距離を手順Ｓ５６で抽出した過去の相対距離で置換する（Ｓ６０）。そして、置換した相対距離に基づき目標物体の方位角を算出する（Ｓ６２）。
【００９３】
このような手順によれば、エッジ位置から算出した距離に基づき画像認識された目標物体の方位角を算出する際の誤差を防止できる。よって、精度の低い画像認識装置を用いた場合であっても、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する処理をより精度よく実行できる。
【００９４】
［第４の実施例］
第４の実施例では、目標物体情報検出手段１４ｃは、図７で示したメイン手順における出力判定（手順Ｓ１４）を行う際、画像認識結果を用いることにより判定の精度を向上させることができる。
【００９５】
具体的な状況として、レーダ送受信機１０ａによる受信信号のレベルがミキサ２２、帯域通過フィルタ２３、Ａ／Ｄ変換器２４などの飽和レベルに達すると、信号処理装置１４がビート信号をＦＦＴ処理する際に高調波が検出される場合がある。かかる高調波に基づくピーク信号を検出し、さらにこのようなピーク信号グループに基づく処理を行うと、実在しない目標物体、つまり虚像を誤検出するおそれがある。
【００９６】
あるいは、レーダ装置１０をメカニカルスキャン方式ではなく、複数の受信アンテナにおける受信位相差に基づき目標物体の方位角を検出する位相モノパルス方式のレーダ装置として構成した場合において、受信アンテナ間の距離が受信信号の波長を超えるようなときには虚像が検出されることがある。
【００９７】
かかる場合に、画像認識結果を用いることで、上記のような虚像を判別することができる。その場合、かかる虚像の目標物体情報について車両制御装置１００への出力優先度を低下させて、虚像に基づく車両１の誤制御の可能性を低下させることができる。
【００９８】
図１４は、第４の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。図１４の手順は、図７の手順Ｓ１４における１つのサブルーチンに対応する。
【００９９】
目標物体情報検出手段１４ｃは、図７の手順Ｓ１２で連続性が確認された目標物体情報を対象に、画像認識装置５０から取得した画像認識結果に基づき算出した方位角が対応するかを確認する（Ｓ７０）。そして、目標物体情報の相対速度、相対距離から、衝突予測時間を計算する（Ｓ７２）。そして、目標物体情報を、衝突予測時間が小さい順にソートする（Ｓ７４）。ここにおいて、衝突予測時間が短いほど車両制御上重要な目標物体であるので、車両制御上の優先順に目標物体情報がソートされる。
【０１００】
そして、目標物体方法検出手段１４ｃは、衝突予測時間が同じ目標物体情報が存在する場合に（Ｓ７６のＹＥＳ）、手順Ｓ７０で方位角が対応づけられた目標物体情報の優先順位を繰り上げる（Ｓ７８）。
【０１０１】
このような手順によれば、車両制御上重要度の高い目標物体情報から順に車両制御装置１００に出力する際に、車両制御装置１００側の処理能力の限界に応じて目標物体情報の数に上限を設けることで、虚像に基づく目標物体情報を出力する可能性を低下させることができる。
【０１０２】
よって、車両１の誤制御の可能性を低下させることができる。
【０１０３】
［第５の実施例］
目標物体としての他車両が路側のガードレールの付近や、路面上方の高架などの下を通過するときには、一時的に目標物体の相対距離とガードレールや高架などの設置物の相対距離が近似する。そのようなときには、他車両などの目標物体から得られたアップピーク信号グループまたはダウンピーク信号グループのいずれかが、路側のガードレールや、路面上方の高架などの設置物からのピーク信号とビート周波数が近似することにより、これらに埋もれてしまうことがある。かかる場合には、車両の制御上必要な他車両についての目標物体情報が検出されないおそれがある。第５の実施例では、画像認識結果を用いてかかる事態を回避する。
【０１０４】
画像認識装置５０は、画像認識部５４内のメモリにガードレールや高架などのエッジ形状パターンを予め格納しておくことで、これらを画像認識することができる。あるいは、レーダ装置１０側の信号処理装置１４内のメモリにガードレールや高架などのエッジ形状パターンを予め格納しておき、グループ検出手段１４ｂが設置物であることを判断してもよい。
【０１０５】
そして、かかる画像認識結果が得られたときには、グループ検出手段１４ｂは、設置物からのピーク信号に埋もれたピーク信号グループの方位角を推定する処理を行う。具体的には、アップピーク信号とダウンピーク信号とではアップビート周波数とダウンビート周波数が異なるので、いずれかのピーク信号グループが埋もれた場合であっても、他方のピーク信号グループが検出される場合がある。かかる場合に、埋もれていないピーク信号グループの方位角から埋もれたピーク信号グループの方位角を推定する。さらに、埋もれていないピーク信号グループのビート周波数と、過去に検出された相対速度、相対距離とから、上述の式（１）、（２）を用いて、埋もれたピーク信号グループのビート周波数を推定する。
【０１０６】
図１５は、第５の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。図１５の手順は、図７に示した手順Ｓ６を代替する手順である。
【０１０７】
まず、グループ検出手段１４ｂは、画像認識結果に基づき設置物の距離を算出する（Ｓ８０）。この場合、ガードレールや高架などの設置物は、そのエッジ形状が撮影画像内で占める面積から距離を算出することができる。そして、グループ検出手段１４ｂは、図７の手順Ｓ６に示したグルーピング処理を実行する（Ｓ８１）。
【０１０８】
次に、グループ検出手段１４ｂは、アップ／ダウンピーク信号グループのいずれかが検出されていないかを判断する（Ｓ８２）。たとえば、ピーク信号グループの数が一致しなければ、「ＹＥＳ」と判断する。その場合に、画像認識結果に基づく設置物の距離と、過去に検出された目標物体の相対距離から予測される相対距離とが一致するかを確認する（Ｓ８４）。結果が「ＹＥＳ」の場合には、目標物体のピーク信号グループが設置物のピーク信号に埋もれていると判断し、埋もれていないピーク信号グループから埋もれているピーク信号グループの方位角、ビート周波数を推定する（Ｓ８６）。
【０１０９】
このような手順によれば、推定されたピーク信号グループを用いてペアリング処理を実行することができるので、目標物体の検出もれを防止できる。
【０１１０】
［第６の実施例］
上述した第１の実施例では、反射断面積が方位角方向に広い目標物体、たとえば、大型の荷台を備えたトラックなどから複数のピーク信号グループが検出される場合に、単一の代表ピーク信号グループを検出する手順を示した。大型のトラックなどでは、このような場合のほかに、車両後方の荷台と、車両前方の運転席などからの反射信号が得られ、それぞれがピーク信号グループを形成する場合がある。かかる場合に、大型車だと車両長が数メートル以上に及ぶため、反射点までの相対距離に差が生じ、したがって複数のピーク信号グループのビート周波数に差が生じる。このため、ビート周波数が一致または近似する複数のピーク信号グループを対象とする第１の実施例では処理することができない。
【０１１１】
そこで第６の実施例では、目標物体情報検出手段１４ｃは、図７で示したメイン手順における出力判定（手順Ｓ１４）を行う際、画像認識結果から車両長を推定し、車両長に基づく相対距離差を有する複数の目標物体情報があるときには、複数の目標物体情報を出力する代わりにより相対距離が近い方を出力する。そうすることにより、車両制御上重要度の高い目標物体情報を出力することができ、車両制御上の誤動作を防止できる。
【０１１２】
図１６は、第６の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。図１６の手順は、図７の手順Ｓ１４における１つのサブルーチンに対応する。
【０１１３】
目標物体情報検出手段１４ｃは、まず、画像認識装置５０から取得した形状パターンから、車両長を推定する（Ｓ１７０）。この場合、形状パターンと車両長とを対応づけたマップデータをマイクロコンピュータのＲＯＭに格納しておき、これを参照する。例えば、乗用車の形状パターンの場合には車両長を５メートル、大型トラックの形状パターンの場合には、車両長を８メートルとして推定する。
【０１１４】
そして、図７の手順Ｓ１２で連続性が確認された目標物体情報から、算出した車両長に対応する相対距離差を有する目標物体情報のペアを抽出する（Ｓ１７２）。そして、抽出したペアのうち、相対距離が大きい方を削除する（Ｓ１７４）。
【０１１５】
このような手順によれば、車両制御上重要度の高い目標物体情報を出力することができ、車両制御上の誤動作を防止できる。
【０１１６】
上述において、アップ／ダウンピーク信号の別を特定せずに、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する方法を説明した。かかる判断処理をアップ／ダウンピーク信号の両方において行う場合に、アップ／ダウンピーク信号グループの両方で同じ判断結果、つまり、複数のピーク信号グループが単一の目標物体に対応していたり、単一のピーク信号グループが複数の目標物体に対応していたりという判断結果が得られるときには、アップ／ダウンピーク信号グループの両方で上述した処理を行うことで、目標物体情報の誤検出や検出もれを回避できる。また、アップ／ダウンピーク信号グループのいずれかのみで複数のピーク信号グループが単一の目標物体に対応していたり、単一のピーク信号グループが複数の目標物体に対応していたりという判断結果が得られるときには、そのピーク信号グループに対し上述した処理を行うことにより、正確なペアリング処理が可能となる。よって、目標物体情報の誤検出や検出もれを回避できる。
【０１１７】
なお、上述の説明では、車両の前方監視用レーダ装置を例としたが、車両の前側方や後方監視レーダ装置にも本実施形態が適用できる。
【０１１８】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断し、目標物体の誤検出や検出もれを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本実施形態におけるレーダ装置の使用状況を説明する図である。
【図２】レーダ装置１０を中心とする上記車両制御システムの概略構成を説明する図である。
【図３】レーダ送受信機１０ａの送信動作について説明する図である。
【図４】送信信号と受信信号との対応関係を説明する図である。
【図５】方位角θごとのピーク信号について説明する図である。
【図６】アップ／ダウンピーク信号グループについて説明する図である。
【図７】本実施形態における信号処理装置１４の動作手順を説明するフローチャート図である。
【図８】画像認識結果から導出される目標物体の方位角について説明する図である。
【図９】第１の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの判断方法を説明する図である。
【図１０】第１の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１１】第２の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの判断方法を説明する図である。
【図１２】第２の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１３】第３の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１４】第４の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１５】第５の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１６】第６の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１：車両、１０：レーダ装置、１０ａ：レーダ送受信機、１４：信号処理装置、１４ａ：ピーク信号検出手段、１４ｂ：グループ検出手段、１４ｃ：目標物体情報検出手段、１００：車両制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置等に関し、特に、方位角ごとにビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出して、複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループに基づき目標物体情報を検出する信号処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行の自動制御を支援する車載用レーダ装置は、目標物体の相対速度、相対距離、及び方位角といった目標物体情報を検出し、車両の制御装置に出力することが求められる。レーダ装置が目標物体の相対速度、相対距離を検出する方法として、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式が知られている。
【０００３】
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、周波数が直線的な上昇と下降とを交互に繰り返すように周波数変調した電磁波をレーダ信号として探索領域に送信し、目標物体からの反射信号を受信する。このとき、反射信号の周波数は、目標物体の相対距離に応じた時間的遅延と相対速度に応じたドップラシフトの影響を受けて偏移する。よってレーダ装置は、送受信信号の周波数差を解析することにより、目標物体の相対速度と相対距離を検出する。
【０００４】
また、レーダ装置が目標物体の方位角を検出する方法として、アンテナを機械的に回動させることにより探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信し、受信時のアンテナの回動角度に基づいて目標物体の方位角を検出するメカニカルスキャン方式が知られている。車載用レーダ装置においては、ＦＭ−ＣＷ方式とメカニカルスキャン方式とが組み合わせて用いられる。
【０００５】
かかるレーダ装置は、まず方位角ごとに送信信号と受信信号とを乗算し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成する。上述したように、ビート信号の周波数（ビート周波数）は反射信号を反射した物体の相対速度、相対距離に応じて異なるので、路面などによる反射信号から得られたビート信号と目標物体による反射信号から得られたビート信号とを分離するために、レーダ装置は方位角ごとにビート信号の周波数スペクトルを検出し、さらにその周波数スペクトルからピーク信号を検出する。
【０００６】
すると、方位角方向にある程度の反射断面積を有する目標物体からは、隣接する複数の方位角においてその目標物体の相対速度、相対距離を反映したビート周波数を有し、かつ分布形状の中心付近で極大値を形成するピーク信号グループが検出される。
【０００７】
かかるピーク信号グループは単一の目標物体から得られた蓋然性が大きいことから、レーダ装置はピーク信号グループに基づいて目標物体の相対速度、相対距離、及び方位角を検出する。このようにして目標物体情報を検出する車載用レーダ装置の例が、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１４９３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のような車載用のレーダ装置においては、次のような問題が生じる。まず、目標物体の反射断面積の形状によっては、単一の目標物体から複数のピーク信号グループが検出される場合がある。例えば、トラックの荷台などは凹凸があるので反射位置によってピーク信号に強弱が生じ、反射面の中心部以外で複数の極大値が形成される。すると、実際は単一の目標物体しか存在しないにも関わらず、複数の目標物体についての目標物体情報を誤検出するおそれがある。
【０００９】
また、反射断面積が異なる複数の目標物体が近接して一時的に並走するようなときに、複数の目標物体から単一のピーク信号グループが検出される場合がある。例えば、大型車と小型のバイクとが互いに近接して一時的に並走するような場合には、両者の相対速度と相対距離は一時的に一致または近似する。このため、ピーク信号のビート周波数も一致または近似するので、大型車から得られるレベルが大きいピーク信号グループに小型バイクから得られるレベルが小さいピーク信号グループが埋もれてしまう。すると、小型のバイクが目標物体として検出されないおそれがある。
【００１０】
このように、従来のレーダ装置は、単一の目標物体から複数のピーク信号グループが検出されることによる目標物体情報の誤検出や、複数の目標物体から単一のピーク信号グループが検出されることによる目標物体情報の検出もれという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断し、目標物体情報の誤検出や検出もれを回避できる、レーダ装置とその信号処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面における信号処理装置は、周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置であって、前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された単一の目標物体の方位角に複数のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のピーク信号グループを代表するピーク信号グループを検出することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の側面における信号処理装置は、周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置であって、前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された複数の目標物体の方位角に単一のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該ピーク信号グループを前記複数の目標物体の方位角にそれぞれ対応する複数のピーク信号グループに分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断することにより、目標物体の誤検出や検出もれを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１６】
図１は、本実施形態におけるレーダ装置の使用状況を説明する図である。ここでは、周囲の状況に応じて車両１の走行を自動制御する、車両制御システムの構成例が示される。レーダ装置１０は、かかるシステムにおいて画像認識装置５０とともに車両１の周囲の状況を検出する手段として用いられる。
【００１７】
レーダ装置１０は、ＦＭ−ＣＷ方式とメカニカルスキャン方式とを組み合わせたレーダ装置である。レーダ装置１０は、車両１の前部バンパー内部やフロントグリル内部に搭載され、周波数変調した電磁波をレーダ信号として送受信する。レーダ装置１０は、アンテナを回動させることにより車両１前方の探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送信し、目標物体による反射信号を受信する。そしてレーダ装置１０は、送受信信号からビート信号を生成してこれをマイクロコンピュータなどの信号処理装置により処理し、目標物体の相対距離、相対速度、及び方位角といった目標物体情報を検出する。ここで目標物体は、例えば車両１の先行車両、対向車両などである。
【００１８】
画像認識装置５０は、車両１前方の画像を撮影する画像センサ（画像収集装置）とこれによる撮影画像データを処理する画像認識部とを有する。画像認識装置５０は、車両１のフロントガラス上部近傍の車室内に搭載され、画像センサの撮影領域がレーダ装置１０の探索領域と重複し、かつ撮影領域と探索領域の中心が一致するように位置決めされる。そして、画像認識装置５０は、フロントガラス越しに車両１前方の探索領域を画像センサにより撮影し、画像認識部により撮影画像内の目標物体を画像認識してその位置を検出する。
【００１９】
本実施形態では、レーダ装置１０は目標物体情報を検出する際に画像認識装置５０による画像認識結果を用いて誤検出や検出もれを回避する。そして、レーダ装置１０は検出した目標物体情報を車両制御装置１００に出力する。
【００２０】
車両制御装置１００は、目標物体情報に基づいて車両１の各種アクチュエータを駆動することにより車両１の走行を自動制御する。例えば、先行車両を追尾して一定の車間距離で追従走行したり、相対速度や相対距離から先行車両や対向車との衝突が予測されるときには衝突を回避したり、あるいは、警報装置や乗員保護装置を作動させたりする。
【００２１】
図２は、レーダ装置１０を中心とする上記車両制御システムの概略構成を説明する図である。レーダ装置１０は、上述したようにＦＭ−ＣＷ方式とメカニカルスキャン方式とを組み合わせたレーダ装置であり、周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機１０ａと、ビート信号を処理する信号処理装置１４とを有する。
【００２２】
レーダ送受信機１０ａは、送信用レーダ信号を生成する構成として、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成する変調信号生成部１７と、変調信号の電圧に対応した周波数のレーダ信号を発振するＶＣＯ（電圧制御発振器）１８を有し、さらに送信用レーダ信号を送信するアンテナ素子１１を備えたアンテナ１３を有する。また、レーダ送受信機１０ａは、目標物体に反射された反射信号を受信するアンテナ素子１２をアンテナ１３に備え、さらにビート信号を生成する構成として、送信信号の一部を分配する分配器２０と、分配された送信信号と受信信号を乗算して両者の周波数差を有するビート信号を生成するミキサ２２と、ミキサ２２から高周波ノイズや直流成分を除去する帯域通過フィルタ２３とを有する。そして、レーダ送受信機１０ａが生成したビート信号はＡ／Ｄ変換器２４によりデジタルデータに変換されて、信号処理装置１４に入力される。なお、Ａ／Ｄ変換器２４は、信号処理装置１４側に設けてもよい。
【００２３】
また、レーダ送受信機１０ａは、探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信する手段として、モータとクランク機構とを備えアンテナ１３を往復回動させる駆動部２５を有し、さらにアンテナ１３の回動角度（アンテナ角度）を検知するロータリエンコーダ２６を有する。ロータリエンコーダ２６が検知したアンテナ角度信号は、信号処理装置１４に入力される。
【００２４】
信号処理装置１４は、一例として、ビート信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して周波数スペクトルを検出するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサと、マイクロコンピュータとを有する。そしてマイクロコンピュータは、入力されるデータを用いて各種演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する処理手順が記述されたプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。
【００２５】
ここで、ピーク信号検出手段１４ａ、グループ検出手段１４ｂ、及び目標物体情報検出手段１４ｃは、後述するそれぞれの処理手順を記述した処理プログラムとこれに従って動作するマイクロコンピュータのＣＰＵにより構成される。
【００２６】
また、信号処理装置１４は、後述するように、アンテナ１３の回動角度とレーダ信号の周波数変調周期を同期させるための制御信号を、変調信号生成部１７と駆動部２５に出力する。また、信号処理装置１４は、ロータリエンコーダ２６からのアンテナ角度信号に基づいてアンテナ１３の回動角度を検出することで、アンテナ１３が指向する方位角を検出する。
【００２７】
一方、画像認識装置５０は、画像センサ５２と、画像センサ５２による撮影画像データを処理する画像認識部５４とを有する。画像認識部５４は、一例として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrateｄ Circuit）で構成され、撮影画像を構成する画素の階調値を二値化し、二値化された画素の分布形状に基づき被写体の輪郭（エッジ）を検出する。画像認識部５４は、予め目標物体のエッジ形状パターンを内蔵のＲＯＭに格納しており、撮影画像内における被写体のエッジ形状を照合して目標物体を検出する。そして、画像認識部５４は、撮影画像内における目標物体のエッジ位置を検出し、これをレーダ装置１０の信号処理装置１４に画像認識結果として出力する。
【００２８】
上記構成におけるレーダ送受信機１０ａの、探索領域内の方位角ごとにレーダ信号を送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成する動作について、図３、図４を用いて説明する。
【００２９】
図３は、レーダ送受信機１０ａの送信動作について説明する図である。まず、図３（Ａ）は、送信信号の周波数（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。変調信号生成部１７が生成する変調信号は、直線的に電圧が上昇する上り変調区間と、直線的に電圧が下降する下り変調区間を有する三角波を形成する。よって、これに従ってＶＣＯ１８が生成する送信信号の周波数は、図示するように、上り変調区間ＵＰで上昇し、下り変調区間ＤＮで下降する。以下では、送信信号の変調周期を１／ｆｍ（例えばｆｍ＝４００Ｈｚ）、周波数偏移幅をΔＦ（例えばΔＦ＝１００ＭＨｚ）、中心周波数ｆ０（例えばｆ０＝７６．５ＧＨｚ）とする。
【００３０】
図３（Ｂ）は、アンテナ１３の回動角度に対応する方位角（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。レーダ送受信機１０ａは、車両１の前方正面に対応する方向を０度として、探索領域に対応する角度範囲±α（例えば、±１０度）でアンテナ１３を往復回動させる。
【００３１】
このとき、信号処理装置１４が出力する制御信号に同期して変調信号生成部１７、駆動部２５が動作することにより、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、方位角θ（例えば１度）につき一対の上り変調区間ＵＰと下り変調区間ＤＮが対応するようにアンテナ１３の回動速度と送信信号の周波数変調周期の同期がとられる。このような動作により、レーダ送受信機１０ａは、方位角θごとに周波数偏移幅をΔＦで周波数が上昇及び下降するレーダ信号を送信し、その方位角に存在する目標物体から反射信号を受信する。すなわち、探索領域内をレーダ信号により走査する。
【００３２】
図４は、送信信号と受信信号との対応関係を説明する図である。図４（Ａ）は、各信号における周波数（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。実線で示す送信信号の周波数に対し、破線で示す受信信号の周波数は、目標物体の相対距離による遅延ΔＴと、相対速度に応じたドップラ効果による周波数偏移γを受ける。その結果、送受信信号には、上り変調区間ＵＰで周波数ｆｕ、下り変調区間ＤＮで周波数ｆｄの周波数差が生じる。
【００３３】
図４（Ｂ）は、送受信信号を乗算することにより生成されるビート信号の周波数（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す。以下では便宜上、上り変調区間におけるビート信号をアップビート信号、その周波数をアップビート周波数といい、下り変調区間におけるビート信号をダウンビート信号、その周波数をダウンビート周波数という。よって、アップビート信号はアップビート周波数ｆｕ、ダウンビート信号はダウンビート周波数ｆｄを有する。
【００３４】
このようにしてレーダ送受信機１０ａは、探索領域内の方位角θごとにレーダ信号を送受信し、上り変調区間と下り変調区間のそれぞれで送受信信号をミキシングして送受信信号の周波数差を有するアップ／ダウンビート信号を生成する。
【００３５】
このようなアップ／ダウンビート信号は、Ａ／Ｄ変換されて信号処理装置１４に取り込まれる。そして、信号処理装置１４は、アンテナ１３の回動角度から送受信時にアンテナ１３が指向する方位角θを検出し、方位角θごとにアップ／ダウンビート信号それぞれをＦＦＴ処理して周波数スペクトルを検出する。
【００３６】
次に、ピーク信号検出手段１４ａ、グループ検出手段１４ｂ、及び目標物体情報検出手段１４ｃの動作について説明する。
【００３７】
まず、ピーク信号検出手段１４ａは、方位角θごとにアップ／ダウンビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出する。
【００３８】
図５は、方位角θごとのピーク信号について説明する図である。図５（Ａ）はアップビート信号の周波数スペクトル、図５（Ｂ）はダウンビート信号の周波数スペクトルの例を示す。
【００３９】
ピーク信号検出手段１４ａは、このような方位角ごとのビート信号の周波数スペクトルにおいて、閾値Ｔｈｖ（ノイズ成分を除去するための閾値であって、任意に定める閾値）以上のレベルで極大値を形成するピーク信号を検出する。ここでは、説明の便宜のために１つのピークが検出される場合を示すと、図５（Ａ）に示すように、アップビート信号では、アップビート周波数ｆｕで極大値を形成するピーク信号Ｐｕが検出される。また、図５（Ｂ）に示すように、ダウンビート信号では、ダウンビート周波数ｆｄで極大値を形成するピーク信号Ｐｄが検出される。なお、以下では説明の便宜上、アップビート信号におけるピーク信号をアップピーク信号、ダウンビート信号におけるピーク信号をダウンピーク信号という。
【００４０】
このような処理を方位角θごとに実行することにより、ある程度の反射断面積を有する目標物体からは、隣接する複数の方位角においてその目標物体の相対速度、相対距離を反映したアップ／ダウンビート周波数を有するアップ／ダウンピーク信号が検出される。
【００４１】
そして、一般的に１つの目標物体はその反射断面の中心部で最大の反射断面積を有し、したがって中心部付近からの反射信号により生成されたピーク信号のレベルが最大となることから、グループ検出手段１４ｂは、複数の方位角でアップ／ダウンビート周波数が一致または近似（同一目標物体とみなせる程度の誤差範囲であって、任意に設定できる誤差範囲内にあれば近似とみなす）し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出する。
【００４２】
図６は、アップ／ダウンピーク信号グループについて説明する図である。図６（Ａ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるアップピーク信号の周波数分布を示す。また、図６（Ｂ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるダウンピーク信号の周波数分布を示す。
【００４３】
ここでは、アップ／ダウンピーク信号のそれぞれで２つのアップ／ダウンピーク信号グループが検出される場合を示す。また、アップ／ダウンピーク信号を示す棒線の長さは、各ピーク信号のレベルの大きさに対応する。グループ検出手段１４ｂは、図６（Ａ）に示すように、アップピーク信号からは、隣接する複数の方位角においてアップピーク信号Ｐｕ１で極大値を形成するアップビート周波数ｆｕ１のアップピーク信号グループＧＰｕ１と、アップピーク信号Ｐｕ２で極大値を形成するアップビート周波数ｆｕ２のアップピーク信号グループＧＰｕ２を検出する。また、図６（Ｂ）に示すように、ダウンピーク信号からは、隣接する複数の方位角においてダウンピーク信号Ｐｄ１で極大値を形成するダウンビート周波数ｆｄ１のダウンピーク信号グループＧＰｄ１と、ダウンピーク信号Ｐｄ２で極大値を形成するダウンビート周波数ｆｄ２のダウンピーク信号グループＧＰｄ２を検出する。なお、極大値は、グループ内のアップ／ダウンピーク信号の最大値を求めてもよいし、グループ内のアップ／ダウンピーク信号のレベルを曲線近似することにより求めてもよい。かかるアップ／ダウンピーク信号グループを検出する処理を、グルーピング処理という。
【００４４】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、アップ／ダウンピーク信号グループに基づき、目標物体の相対距離もしくは相対速度、及び方位角を含む目標物体情報を検出する。具体的な方法としては、目標物体情報検出手段１４ｃは、まず各アップ／ダウンピーク信号グループで極大値を形成するアップ／ダウンピーク信号にそれぞれのアップ／ダウンピーク信号グループを代表させ、代表のアップ／ダウンピーク信号のレベルまたは方位角が一致または近似するアップ／ダウンピーク信号グループを対応付けする、ペアリング処理を行う。このとき代表のアップ／ダウンピーク信号のレベルまたは方位角が、同一目標物体とみなせる程度の誤差範囲であって、任意に設定できる誤差範囲内にあれば近似とみなす。よって上記の例では、アップピーク信号グループＧＰｕ１を代表するアップピーク信号Ｐｕ１のレベルＬ１または方位角θ１と、ダウンピーク信号グループＧＰｄ１を代表するダウンピーク信号Ｐｄ１のレベルＬ１または方位角θ１がそれぞれ一致するので、アップピーク信号グループＧＰｕ１とダウンピーク信号グループＧＰｄ１とがペアリングされる。また、アップピーク信号グループＧＰｕ２を代表するアップピーク信号Ｐｕ２のレベルＬ２または方位角θ２と、ダウンピーク信号グループＧＰｄ２を代表するダウンピーク信号Ｐｄ２のレベルＬ２または方位角θ２がそれぞれ一致するので、アップピーク信号グループＧＰｕ２とダウンピーク信号グループＧＰｄ２とがペアリングされる。
【００４５】
ここにおいて、同一目標物体から得られた蓋然性の高いアップピーク信号グループのアップビート周波数と、ダウンピーク信号グループのダウンビート周波数とが対応づけされる。すなわち、アップピーク信号グループＧＰｕ１とダウンピーク信号グループＧＰｄ１のペアではアップビート周波数ｆｕ１とダウンビート周波数ｆｄ１が対応づけされ、アップピーク信号グループＧＰｕ２とダウンピーク信号グループＧＰｄ２のペアではアップビート周波数ｆｕ２とダウンビート周波数ｆｄ２が対応づけされる。
【００４６】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、次式に従って、各ペアごとに目標物体の相対速度、相対距離を算出する。ここで、ｆｕはアップビート周波数、ｆｄはダウンビート周波数、Ｃは光速、ｆｍは三角波の周波数、ｆ０は送信信号の中心周波数、ΔＦは周波数偏移幅を示す。
【００４７】
相対距離：Ｒ＝Ｃ・（ｆｕ１＋ｆｄ１）／（８・ΔＦ・ｆｍ） …式（１）
相対速度：Ｖ＝Ｃ・（ｆｄ１−ｆｕ１）／（４・ｆ０） …式（２）
また、目標物体情報検出手段１４ｃは、ペアリングにより対応づけしたアップ／ダウンピーク信号グループそれぞれを代表するアップ／ダウンピーク信号の方位角の平均、あるいは、アップ／ダウンピーク信号グループの中心の方位角が目標物体の方位角として検出する。
【００４８】
上記のような処理を実行することにより、目標物体の相対速度、相対距離、及び方位角といった目標物体情報が検出される。
【００４９】
ここで、上述した処理動作を含む信号処理装置１４によるメインの動作手順を説明する。
【００５０】
図７は、本実施形態における信号処理装置１４の動作手順を説明するフローチャート図である。図７の手順は、レーダ送受信機１０ａが探索領域内をレーダ信号により１回走査するごとに実行される。ピーク信号検出手段１４ａは、探索領域内の方位角θごとにアップ／ダウンビート信号それぞれをＦＦＴ処理して周波数スペクトルを検出する（Ｓ２）。そして、周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出する（Ｓ４）。
【００５１】
次に、グループ検出手段１４ｂは、方位角方向におけるアップ／ダウンピーク信号から、周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するアップ／ダウンピーク信号グループを検出するグルーピング処理を行う（Ｓ６）。
【００５２】
次に、目標物体情報検出手段１４ｃは、アップ／ダウンピーク信号グループのそれぞれで、各グループを代表するアップ／ダウンピーク信号を基準にして、アップ／ダウンピーク信号グループ同士を対応付けするペアリング処理を行う（Ｓ８）。そして、ペアリングされたアップ／ダウンピーク信号グループごとに、目標物体情報を検出する（Ｓ１０）。
【００５３】
そして、目標物体検出手段１４ｃは、過去に検出された目標物体情報の履歴との連続性の有無を判定し（Ｓ１２）、車両制御上の優先順、たとえば相対速度、相対距離から算出される衝突予測時間が短い順に目標物体情報をソートする出力判定を実行する（Ｓ１４）。そして、優先順に目標物体情報を車両制御装置１００に向けて出力する（Ｓ１６）。
【００５４】
ところで、上記のグルーピング処理（手順Ｓ６）では、目標物体の反射断面積の形状によっては、単一の目標物体から複数のピーク信号グループが検出される場合がある。例えば、トラックの荷台などは凹凸があるので反射位置によってピーク信号に強弱が生じ、反射面の中心部以外で複数の極大値が形成される場合である。この場合、実在しない目標物体について目標物体情報を誤検出するおそれがある。
【００５５】
また、複数の目標物体から単一のアップ／ダウンピーク信号グループしか検出されない場合がある。例えば、大型車と小型のバイクとが互いに近接して一時的に並走するような場合には、両者の相対速度と相対距離は一時的に一致または近似する。このため、ピーク信号のビート周波数も一致または近似するので、大型車から得られるレベルが大きいピーク信号グループに小型バイクから得られるレベルが小さいピーク信号グループが埋もれてしまう場合である。この場合、実在する目標物体について目標物体情報の検出もれのおそれがある。
【００５６】
この点、画像認識装置５０によれば、撮影画像中エッジに囲まれた領域として目標物体を認識するので、例えば分解能が低い画像センサを用いたり、単眼の画像認識装置を用いたりした場合であっても、単一の目標物体を複数の異なる目標物体として認識したり、複数の異なる目標物体を単一の目標物体として認識したりする可能性はレーダ装置より低い。
【００５７】
本実施形態ではかかる画像認識の特徴を利用して、個々のアップ／ダウンピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する。すなわち、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０による探索領域の画像認識結果に基づき導出した目標物体の方位角に複数のアップ／ダウンピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のアップ／ダウンピーク信号グループを代表するアップ／ダウンピーク信号グループを検出する。そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、複数のアップ／ダウンピーク信号グループを代表するアップ／ダウンピーク信号グループに基づいて目標物体情報を検出する。よって、単一の目標物体から複数のアップ／ダウンピーク信号グループが検出された場合に、実在しない目標物体についての目標物体情報を誤検出することを回避できる。
【００５８】
また、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０による探索領域の画像認識結果に基づき導出した複数の目標物体の方位角に単一のアップ／ダウンピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該アップ／ダウンピーク信号グループを前記複数の目標物体の方位角にそれぞれ対応する複数のアップ／ダウンピーク信号グループに分離する。そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、分離されたアップ／ダウンピーク信号グループごとに目標物体情報を検出する。よって、レベルの小さいアップ／ダウンピーク信号グループがレベルの大きいアップ／ダウンピーク信号グループに埋もれる場合に、実在する目標物体についての目標物体情報の検出もれを回避できる。
【００５９】
ここで、グループ手段１４ｂの具体的な動作の説明に先立ち、画像認識装置５０による画像認識結果と目標物体の方位角との対応関係について、図８を用いて説明する。
【００６０】
図８（Ａ）は、画像センサ５２による撮影画像を模式的に示す。ここでは、説明の便宜上、１つの目標物体が撮影された場合を例とする。画像認識装置５０は、図示するような探索領域の撮影画像Ｐｉｃ内に含まれる目標物体画像ＯｂのエッジＥｄを検出すると、エッジＥｄの下端部、及び左右端部の撮影画像Ｐｉｃ内での位置を検出する。ここでは、エッジＥｄの下端部の位置は撮影画像Ｐｉｃ下端部からの距離ＰｏｓＢ、エッジＥｄの左右端部の位置は、撮影画像Ｐｉｃの中心Ｃｔからの距離ＰｏｓＬ、ＰｏｓＲとする。このようにして検出されたエッジ位置は、画像認識結果としてレーダ装置１０の信号処理装置１４に入力される。
【００６１】
次に、レーダ装置１０を基準とする探索領域の平面図を図８（Ｂ）に示すと、画像センサ５２とレーダ装置１０の位置関係は固定されており、撮影画像Ｐｉｃの中心Ｃｔは方位角０度に一致しているので、平地で撮影された場合における目標物体画像ＯｂのエッジＥｄ下端の撮影画像Ｐｉｃ内での位置は、レーダ装置１０から方位角０度方向の相対距離に概ね対応している。よって、上記のエッジＥｄ下端の撮影画像Ｐｉｃ内での位置ＰｏｓＢに対応するレーダ装置１０から方位角０度方向の相対距離を距離Ｄｓとすると、目標物体画像ＯｂのエッジＥｄ左右端の撮影画像Ｐｉｃ内での位置ＰｏｓＬ、ＰｏｓＲに対応する方位角βＬ、βＲが、距離Ｄｓに対応して求められる。
【００６２】
このことを利用し、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から入力されるエッジ位置に対応する目標物体の左右端部の方位角角βＬ、βＲを算出する。あるいは、画像認識部５４がエッジ位置に対応する目標物体の左右端部の方位角角βＬ、βＲを算出し、グループ検出手段１４ｂは算出結果を取得してもよい。ここにおいて、目標物体の左右端部の方位角角βＬ、βＲが、「画像認識結果に基づき導出された目標物体の方位角」に対応する。そして、グループ検出手段１４ｂは、方位角角βＬ、βＲに基づいて、アップ／ダウンピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する。
【００６３】
なお、以下でのグループ検出手段１４ｂの動作の説明は、アップ／ダウンピーク信号グループのそれぞれに対して適用される。このため説明の便宜上、アップピーク信号グループ、ダウンピーク信号グループを区別せず、単にピーク信号グループとして説明する。
【００６４】
[第１の実施例]
第１の実施例では、グループ検出手段１４ｂは、複数のピーク信号グループが同一の目標物体から検出されたか否かを判断する。
【００６５】
図９は、かかる判断の方法を説明する図である。図９（Ａ）は、第１の実施例における車両１の周囲の状況を示す平面図である。車両１の前方を目標物体（例えば大型トラック）が走行している。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の状況で得られる撮影画像と、画像認識結果に基づく目標物体の方位角βＬ、βＲの対応を示す。図９（Ｃ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるピーク信号（棒線の長さはピーク信号のレベルを示す）の周波数分布を示す。ここでは、ビート周波数ｆｂ１を有するピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２が検出された場合が示される。
【００６６】
ここで、図９（Ｃ）に、画像認識結果に基づき導出した目標物体の左右端部の方位角βＬ、βＲを示す。すると、図示するように、ピーク信号グループＧＰ１１における左端の方位角θＬは方位角βＬより大きく、かつピーク信号グループＧＰ１２における右端の方位角θＲは方位角βＲより小さいので、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２は方位角βＬ〜βＲの範囲内に含まれる。よってこの場合、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２は同一の目標物体から得られたものと判断する。なおここにおいて、ピーク信号グループＧＰ１１における左端の方位角θＬ、ピーク信号グループＧＰ１２における右端の方位角θＲがそれぞれ「ピーク信号グループの方位角」に対応する。
【００６７】
上記のように判断した場合、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２を代表する代表ピーク信号グループを検出する。例えば、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のうち例えばピーク信号グループＧＰ１１の方が極大値のレベルが大きいとすると、ピーク信号グループＧＰ１１を代表のピーク信号グループとして検出する。それとともに、ピーク信号グループＧＰ１２を除外する。
【００６８】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、代表のピーク信号グループＧＰ１１に対するペアリング処理を行うことにより、目標物体情報を検出する。そうすることにより、実在しない目標物体についての目標物体情報を誤検出することを回避できる。
【００６９】
なお、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２を代表する代表ピーク信号グループを検出する際に、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数が多少異なる場合（つまり、ビート周波数が近似する場合）には、低いビート周波数を有するピーク信号グループを代表のピーク信号グループとして検出してもよい。上述した式（１）に示すように、アップ／ダウンビート周波数が低いほど検出される相対距離が小さくなるので、より近距離にあって車両制御上重要度の高い目標物体の目標物体情報を確実に検出できる。
【００７０】
図１０は、第１の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。図９を参照しつつ、目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明する。
【００７１】
図１０（Ａ）の手順は、図７に示した手順Ｓ６を代替する手順である。グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得した画像認識結果に基づいて、目標物体の方位角を算出する（Ｓ２０）。あるいは、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０が画像認識結果に基づいて算出した目標物体の方位角を画像認識装置５０から取得してもよい。そして、手順Ｓ８と同様のグルーピング処理を実行する（Ｓ２２）。そして、複数のピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２が同一の目標物体から検出されたか否かを判断する処理を実行する（Ｓ２４）。なお、手順Ｓ２４は、アップピーク信号グループ、ダウンピーク信号グループそれぞれについて実行される。
【００７２】
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の手順Ｓ２４のサブルーチンに対応する手順である。グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ１１における左端の方位角θＬが方位角βＬより大きく、かつＧＰ１２における右端の方位角θＲが方位角βＲより小さいかを判断する。すなわち、アップピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２が方位角βＬ〜βＲの範囲内に含まれるか否かを判断する（Ｓ２４２）。結果がＹＥＳの場合には、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数が一致または近似するかを判断する（Ｓ２４４）。ここで、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数が、同一目標物体として判断可能な誤差範囲内であって任意に設定される誤差範囲内にあれば近似と判断する。図９の例では、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２のビート周波数はｆｂ１で一致しているので判断結果は「ＹＥＳ」であるから、ピーク信号グループＧＰ１１、ＧＰ１２の代表ピーク信号グループＧＰ１１を検出する（Ｓ２４６）。そして、ペアリング処理を実行する際の代表値として、代表アップピーク信号グループＧＰ１１におけるレベルが最大のアップピーク信号のレベルまたは方位角を算出する（Ｓ２４８）。
【００７３】
複数のピーク信号グループが同一の目標物体から検出された場合であっても上記のような手順を実行することにより、代表のピーク信号グループに基づくペアリング処理（図７の手順Ｓ８）が実行される。よって、実在しない目標物体についての目標物体情報を誤検出することを回避できる。
【００７４】
[第２の実施例]
第２の実施例では、グループ検出手段１４ｂが、単一のピーク信号グループが複数の目標物体から検出されたか否かを判断する。
【００７５】
図１１は、かかる判断の方法を説明する図である。図１１（Ａ）は、第２の実施例における車両１の周囲の状況を示す平面図である。車両１の前方を第１の目標物体（例えば小型バイク）と第２の目標物体（例えば大型トラック）が並走している。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の状況で得られる撮影画像と、画像認識結果に基づく第１の目標物体の方位角β１Ｌ、β１Ｒ、及び第２の目標物体の方位角β２Ｌ、β２の対応を示す。そして、図１１（Ｃ）は、レーダ装置１０を基準として、方位角−α〜＋αの範囲におけるピーク信号（棒線の長さはピーク信号のレベルを示す）の周波数分布を示す。ここでは、ビート周波数ｆｂ３を有するピーク信号グループＧＰ３が検出された場合が示される。
【００７６】
ここで、図１１（Ｃ）に、第１の目標物体の左右端部に対応する方位角β１Ｌ、β１Ｒと、第２の目標物体の左右端部に対応する方位角β２Ｌ、β２Ｒとを示す。この場合、まず第１の目標物体の左右端部に対応する方位角β１Ｌ、β１Ｒとピーク信号グループＧＰ３における左右端の方位角θＬ、θＲ、及び極大値の方位角θＭの関係を見てみる。ここにおいて、方位角θＬ、θＲ、及びθＭが、ピーク信号グループＧＰ３の方位角に対応する。すると、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬは方位角β１Ｌより小さく、かつピーク信号グループＧＰ３における右端の方位角θＲは方位角β１Ｌより大きい。さらに、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭは、方位角β１Ｌより小さい。よってまず、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ３のうち、第１の目標物体に対応する方位角β１Ｌ〜β１Ｒに対応する部分をピーク信号グループＧＰ３１として分離する。
【００７７】
次に、第２の目標物体の左右端部に対応する方位角β２Ｌ、β２Ｒとピーク信号グループＧＰ３における左右端の方位角θＬ、θＲ、及び極大値の方位角θＭの関係を見てみると、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬは方位角β２Ｒより小さく、かつピーク信号グループＧＰ３における右端の方位角θＲは方位角β２Ｒより大きい。さらに、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭは、方位角β２Ｒより小さい。よってこの場合、ピーク信号グループＧＰ３における極大値は、第２の目標物体に対応する方位角β２Ｌ〜β２Ｒの範囲で形成されるので、グループ検出手段１４ｂは、ピーク信号グループＧＰ３からピーク信号グループＧＰ３１を分離した残りの部分から、方位角β２Ｌ〜β２Ｒに対応する部分をピーク信号グループＧＰ３２として検出する。この場合、ピーク信号グループＧＰ３２はピーク信号グループＧＰ３１より反射断面積が大きい目標物体を示す蓋然性が大きい。
【００７８】
そして、目標物体情報検出手段１４ｃは、分離したピーク信号グループについて上述したペアリング処理を実行することにより、目標物体情報を検出する。このようにして、小型の目標物体についての目標物体情報の検出もれを回避できる。
【００７９】
図１２は、第２の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。図１１を参照しつつ、グループ検出手段１４ｂの動作手順を説明する。
【００８０】
図１２（Ａ）の手順は、図７に示した手順Ｓ６を代替する手順である。グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得した画像認識結果に基づいて、目標物体の方位角を算出する（Ｓ３０）。あるいは、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０が画像認識結果に基づいて算出した目標物体の方位角を画像認識装置５０から取得してもよい。そして、手順Ｓ８と同様のグルーピング処理を実行する（Ｓ３２）。そして、アップピーク信号グループ、ダウンピーク信号グループごとに、ピーク信号グループＧＰ３が複数の目標物体から検出されたか否かを判断する処理を実行する（Ｓ３４）。
【００８１】
図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の手順Ｓ３４のサブルーチンに対応する手順である。グループ検出手段１４ｂは、まず複数の目標物体の方位角を算出した場合に、どの目標物体の方位角を用いるかを選択する（Ｓ３４１）。選択方法としては、画像認識装置５０からの画像認識結果に基づき検出した目標物体の相対距離の順にソートした結果と、ピーク信号グループのビート周波数の順にソートした結果とを対応づけることが可能である。上述した式（１）によれば、ビート周波数と目標物体の相対距離は比例するので、かかる方法によれば、画像認識された目標物体に対応する蓋然性が大きいピーク信号グループを選択することができる。
【００８２】
あるいは、過去の検出履歴とビート周波数から各ピーク信号グループに対応する相対距離を予測し、この相対距離と画像認識装置５０により検出された目標物体の距離とが一致または近似する場合に（同一目標物体と判断可能な誤差範囲であって任意に設定可能な誤差範囲内にあれば近似と判断する）、両者を対応づけてもよい。
【００８３】
そして、グループ検出手段１４ｂは、方位角β１Ｌ〜β１Ｒに位置する第１の目標物体について、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬが方位角β１Ｌより小さく、かつＧＰ３における右端の方位角θＲが方位角β１Ｌより大きいかを判断する（Ｓ３４２）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭが方位角β１Ｌより小さいかを判断する（Ｓ３４４）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３のうち方位角β１Ｌ〜β１Ｒに対応するピーク信号を、ピーク信号グループＧＰ３１として分離する（Ｓ３４６）。
【００８４】
次に、グループ検出手段１４ｂは、方位角β２Ｌ〜β２Ｒに位置する第２の目標物体について、ピーク信号グループＧＰ３における左端の方位角θＬが方位角β２Ｒより小さく、かつＧＰ３における右端の方位角θＲが方位角β２Ｒより大きいかを判断する（Ｓ３４８）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３における極大値の方位角θＭが方位角β２Ｒより小さいかを判断する（Ｓ３５０）。そして、「ＹＥＳ」の場合、ピーク信号グループＧＰ３のうち方位角β２Ｌ〜β２Ｒに対応するピーク信号を、ピーク信号グループＧＰ３２として分離する（Ｓ３５２）。
【００８５】
ピーク信号グループが複数の目標物体から検出された場合であっても、上記のような手順を実行することにより、分離されたピーク信号グループに基づくペアリング処理（図７の手順Ｓ８）が実行される。よって、目標物体情報の検出もれを回避できる。
【００８６】
なお、上述した第２の実施例の手順の後に、第１の実施例の手順を実行することも可能である。例えば、大型のトラックと小型のバイクなどが近接しており、大型のトラックからは複数のピーク信号グループが検出され、そのうちの１つが小型バイクからのピーク信号グループを含むような場合に、まず、小型バイクからのピーク信号グループを分離することにより小型バイクを確実に検出し、さらに、小型バイクから分離されたピーク信号グループと大型トラックから得られたピーク信号グループを代表するピーク信号グループを検出することにより、実在しない目標物体の誤検出を防止できる。
【００８７】
［第３の実施例］
図８（Ｂ）で示したように、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得した目標物体画像のエッジ位置に基づきその方位角を算出する際に、まずエッジ下端部から目標物体までの相対距離を算出して、これを方位角算出のパラメータとして用いる。このとき、画像センサ５２の画素数が少ないと、画像認識装置５０が検出したエッジ位置の検出精度が低い場合がある。すると、エッジ位置から求められる距離に誤差が生じ、その結果として方位角に誤差が生じるおそれがある。
【００８８】
第３の実施例では、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から取得したエッジ位置に基づき算出する相対距離と、過去に目標物体情報検出手段１４ｃが検出した相対距離とが一定の誤差範囲（例えば数十センチ〜１メートル程度）内で一致する場合に、エッジ位置から算出した距離を過去に検出した相対距離により置換して、方位角を算出する。そうすることにより、方位角の誤差を防止する。
【００８９】
図１３は、第３の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。図１３の手順は、図１０（Ａ）の手順Ｓ２０、または図１２（Ａ）の手順Ｓ３０のサブルーチンに対応する。
【００９０】
まず、グループ検出手段１４ｂは、画像認識装置５０から目標物体のエッジ位置を取得する（Ｓ５０）。そして、エッジ位置下端部に基づいて目標物体までの相対距離を算出するとともに、その相対距離を用いて目標物体の方位角を算出する（Ｓ５２）。そして、過去に目標物体情報検出手段１４ｃが検出して信号処理装置１４のＲＡＭに格納した目標物体情報を取得する（Ｓ５４）。
【００９１】
そして、手順Ｓ５２で算出した方位角と一定の誤差範囲（例えば、車両の横幅に対応する方位角範囲）で一致する方位角を有する目標物体情報を抽出する（Ｓ５６）。
【００９２】
そして、手順Ｓ５２で算出した目標物体の相対距離と、手順Ｓ５６で抽出した目標物体情報に含まれる相対距離が一定の誤差範囲（例えば、数十センチ〜数メートル）にある場合には（Ｓ５８のＹＥＳ）、同一の目標物体である蓋然性が高いので、手順Ｓ５２で算出した相対距離を手順Ｓ５６で抽出した過去の相対距離で置換する（Ｓ６０）。そして、置換した相対距離に基づき目標物体の方位角を算出する（Ｓ６２）。
【００９３】
このような手順によれば、エッジ位置から算出した距離に基づき画像認識された目標物体の方位角を算出する際の誤差を防止できる。よって、精度の低い画像認識装置を用いた場合であっても、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する処理をより精度よく実行できる。
【００９４】
［第４の実施例］
第４の実施例では、目標物体情報検出手段１４ｃは、図７で示したメイン手順における出力判定（手順Ｓ１４）を行う際、画像認識結果を用いることにより判定の精度を向上させることができる。
【００９５】
具体的な状況として、レーダ送受信機１０ａによる受信信号のレベルがミキサ２２、帯域通過フィルタ２３、Ａ／Ｄ変換器２４などの飽和レベルに達すると、信号処理装置１４がビート信号をＦＦＴ処理する際に高調波が検出される場合がある。かかる高調波に基づくピーク信号を検出し、さらにこのようなピーク信号グループに基づく処理を行うと、実在しない目標物体、つまり虚像を誤検出するおそれがある。
【００９６】
あるいは、レーダ装置１０をメカニカルスキャン方式ではなく、複数の受信アンテナにおける受信位相差に基づき目標物体の方位角を検出する位相モノパルス方式のレーダ装置として構成した場合において、受信アンテナ間の距離が受信信号の波長を超えるようなときには虚像が検出されることがある。
【００９７】
かかる場合に、画像認識結果を用いることで、上記のような虚像を判別することができる。その場合、かかる虚像の目標物体情報について車両制御装置１００への出力優先度を低下させて、虚像に基づく車両１の誤制御の可能性を低下させることができる。
【００９８】
図１４は、第４の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。図１４の手順は、図７の手順Ｓ１４における１つのサブルーチンに対応する。
【００９９】
目標物体情報検出手段１４ｃは、図７の手順Ｓ１２で連続性が確認された目標物体情報を対象に、画像認識装置５０から取得した画像認識結果に基づき算出した方位角が対応するかを確認する（Ｓ７０）。そして、目標物体情報の相対速度、相対距離から、衝突予測時間を計算する（Ｓ７２）。そして、目標物体情報を、衝突予測時間が小さい順にソートする（Ｓ７４）。ここにおいて、衝突予測時間が短いほど車両制御上重要な目標物体であるので、車両制御上の優先順に目標物体情報がソートされる。
【０１００】
そして、目標物体方法検出手段１４ｃは、衝突予測時間が同じ目標物体情報が存在する場合に（Ｓ７６のＹＥＳ）、手順Ｓ７０で方位角が対応づけられた目標物体情報の優先順位を繰り上げる（Ｓ７８）。
【０１０１】
このような手順によれば、車両制御上重要度の高い目標物体情報から順に車両制御装置１００に出力する際に、車両制御装置１００側の処理能力の限界に応じて目標物体情報の数に上限を設けることで、虚像に基づく目標物体情報を出力する可能性を低下させることができる。
【０１０２】
よって、車両１の誤制御の可能性を低下させることができる。
【０１０３】
［第５の実施例］
目標物体としての他車両が路側のガードレールの付近や、路面上方の高架などの下を通過するときには、一時的に目標物体の相対距離とガードレールや高架などの設置物の相対距離が近似する。そのようなときには、他車両などの目標物体から得られたアップピーク信号グループまたはダウンピーク信号グループのいずれかが、路側のガードレールや、路面上方の高架などの設置物からのピーク信号とビート周波数が近似することにより、これらに埋もれてしまうことがある。かかる場合には、車両の制御上必要な他車両についての目標物体情報が検出されないおそれがある。第５の実施例では、画像認識結果を用いてかかる事態を回避する。
【０１０４】
画像認識装置５０は、画像認識部５４内のメモリにガードレールや高架などのエッジ形状パターンを予め格納しておくことで、これらを画像認識することができる。あるいは、レーダ装置１０側の信号処理装置１４内のメモリにガードレールや高架などのエッジ形状パターンを予め格納しておき、グループ検出手段１４ｂが設置物であることを判断してもよい。
【０１０５】
そして、かかる画像認識結果が得られたときには、グループ検出手段１４ｂは、設置物からのピーク信号に埋もれたピーク信号グループの方位角を推定する処理を行う。具体的には、アップピーク信号とダウンピーク信号とではアップビート周波数とダウンビート周波数が異なるので、いずれかのピーク信号グループが埋もれた場合であっても、他方のピーク信号グループが検出される場合がある。かかる場合に、埋もれていないピーク信号グループの方位角から埋もれたピーク信号グループの方位角を推定する。さらに、埋もれていないピーク信号グループのビート周波数と、過去に検出された相対速度、相対距離とから、上述の式（１）、（２）を用いて、埋もれたピーク信号グループのビート周波数を推定する。
【０１０６】
図１５は、第５の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。図１５の手順は、図７に示した手順Ｓ６を代替する手順である。
【０１０７】
まず、グループ検出手段１４ｂは、画像認識結果に基づき設置物の距離を算出する（Ｓ８０）。この場合、ガードレールや高架などの設置物は、そのエッジ形状が撮影画像内で占める面積から距離を算出することができる。そして、グループ検出手段１４ｂは、図７の手順Ｓ６に示したグルーピング処理を実行する（Ｓ８１）。
【０１０８】
次に、グループ検出手段１４ｂは、アップ／ダウンピーク信号グループのいずれかが検出されていないかを判断する（Ｓ８２）。たとえば、ピーク信号グループの数が一致しなければ、「ＹＥＳ」と判断する。その場合に、画像認識結果に基づく設置物の距離と、過去に検出された目標物体の相対距離から予測される相対距離とが一致するかを確認する（Ｓ８４）。結果が「ＹＥＳ」の場合には、目標物体のピーク信号グループが設置物のピーク信号に埋もれていると判断し、埋もれていないピーク信号グループから埋もれているピーク信号グループの方位角、ビート周波数を推定する（Ｓ８６）。
【０１０９】
このような手順によれば、推定されたピーク信号グループを用いてペアリング処理を実行することができるので、目標物体の検出もれを防止できる。
【０１１０】
［第６の実施例］
上述した第１の実施例では、反射断面積が方位角方向に広い目標物体、たとえば、大型の荷台を備えたトラックなどから複数のピーク信号グループが検出される場合に、単一の代表ピーク信号グループを検出する手順を示した。大型のトラックなどでは、このような場合のほかに、車両後方の荷台と、車両前方の運転席などからの反射信号が得られ、それぞれがピーク信号グループを形成する場合がある。かかる場合に、大型車だと車両長が数メートル以上に及ぶため、反射点までの相対距離に差が生じ、したがって複数のピーク信号グループのビート周波数に差が生じる。このため、ビート周波数が一致または近似する複数のピーク信号グループを対象とする第１の実施例では処理することができない。
【０１１１】
そこで第６の実施例では、目標物体情報検出手段１４ｃは、図７で示したメイン手順における出力判定（手順Ｓ１４）を行う際、画像認識結果から車両長を推定し、車両長に基づく相対距離差を有する複数の目標物体情報があるときには、複数の目標物体情報を出力する代わりにより相対距離が近い方を出力する。そうすることにより、車両制御上重要度の高い目標物体情報を出力することができ、車両制御上の誤動作を防止できる。
【０１１２】
図１６は、第６の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。図１６の手順は、図７の手順Ｓ１４における１つのサブルーチンに対応する。
【０１１３】
目標物体情報検出手段１４ｃは、まず、画像認識装置５０から取得した形状パターンから、車両長を推定する（Ｓ１７０）。この場合、形状パターンと車両長とを対応づけたマップデータをマイクロコンピュータのＲＯＭに格納しておき、これを参照する。例えば、乗用車の形状パターンの場合には車両長を５メートル、大型トラックの形状パターンの場合には、車両長を８メートルとして推定する。
【０１１４】
そして、図７の手順Ｓ１２で連続性が確認された目標物体情報から、算出した車両長に対応する相対距離差を有する目標物体情報のペアを抽出する（Ｓ１７２）。そして、抽出したペアのうち、相対距離が大きい方を削除する（Ｓ１７４）。
【０１１５】
このような手順によれば、車両制御上重要度の高い目標物体情報を出力することができ、車両制御上の誤動作を防止できる。
【０１１６】
上述において、アップ／ダウンピーク信号の別を特定せずに、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断する方法を説明した。かかる判断処理をアップ／ダウンピーク信号の両方において行う場合に、アップ／ダウンピーク信号グループの両方で同じ判断結果、つまり、複数のピーク信号グループが単一の目標物体に対応していたり、単一のピーク信号グループが複数の目標物体に対応していたりという判断結果が得られるときには、アップ／ダウンピーク信号グループの両方で上述した処理を行うことで、目標物体情報の誤検出や検出もれを回避できる。また、アップ／ダウンピーク信号グループのいずれかのみで複数のピーク信号グループが単一の目標物体に対応していたり、単一のピーク信号グループが複数の目標物体に対応していたりという判断結果が得られるときには、そのピーク信号グループに対し上述した処理を行うことにより、正確なペアリング処理が可能となる。よって、目標物体情報の誤検出や検出もれを回避できる。
【０１１７】
なお、上述の説明では、車両の前方監視用レーダ装置を例としたが、車両の前側方や後方監視レーダ装置にも本実施形態が適用できる。
【０１１８】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、個々のピーク信号グループが目標物体ごとに検出されたか否かを判断し、目標物体の誤検出や検出もれを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本実施形態におけるレーダ装置の使用状況を説明する図である。
【図２】レーダ装置１０を中心とする上記車両制御システムの概略構成を説明する図である。
【図３】レーダ送受信機１０ａの送信動作について説明する図である。
【図４】送信信号と受信信号との対応関係を説明する図である。
【図５】方位角θごとのピーク信号について説明する図である。
【図６】アップ／ダウンピーク信号グループについて説明する図である。
【図７】本実施形態における信号処理装置１４の動作手順を説明するフローチャート図である。
【図８】画像認識結果から導出される目標物体の方位角について説明する図である。
【図９】第１の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの判断方法を説明する図である。
【図１０】第１の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１１】第２の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの判断方法を説明する図である。
【図１２】第２の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１３】第３の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１４】第４の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１５】第５の実施例におけるグループ検出手段１４ｂの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１６】第６の実施例における目標物体情報検出手段１４ｃの動作手順を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１：車両、１０：レーダ装置、１０ａ：レーダ送受信機、１４：信号処理装置、１４ａ：ピーク信号検出手段、１４ｂ：グループ検出手段、１４ｃ：目標物体情報検出手段、１００：車両制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置において、
前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、
複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、
前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、
前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された単一の目標物体の方位角に複数のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のピーク信号グループを代表するピーク信号グループを検出することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置において、
前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、
複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、
前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、
前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された複数の目標物体の方位角に単一のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該ピーク信号グループを前記複数の目標物体の方位角にそれぞれ対応する複数のピーク信号グループに分離することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記グループ検出手段は、前記画像認識結果に基づき導出された目標物体の第１の相対距離と前記目標物体情報検出手段が検出した前記目標物体の第２の相対距離とが所定の誤差範囲内で一致するときには、前記画像認識結果と前記第２の相対距離に基づき前記目標物体の方位角を導出することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記目標物体情報検出手段は、前記検出した目標物体情報を他の制御装置に出力するときに、当該目標物体情報が前記探索領域の画像認識結果に対応するかを確認することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを備えたレーダ装置。
【請求項１】
周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置において、
前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、
複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、
前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、
前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された単一の目標物体の方位角に複数のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該複数のピーク信号グループを代表するピーク信号グループを検出することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
周波数変調したレーダ信号を探索領域内の方位角ごとに送受信し、送受信信号の周波数差を有するビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置において、
前記方位角ごとに前記ビート信号の周波数スペクトルにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出手段と、
複数の方位角で周波数が一致または近似し、かつ極大値を形成するピーク信号グループを検出するグループ検出手段と、
前記ピーク信号グループに基づき相対距離を含む目標物体情報を検出する目標物体情報検出手段とを有し、
前記グループ検出手段は、前記探索領域の画像認識結果に基づき導出された複数の目標物体の方位角に単一のピーク信号グループの方位角が対応する場合には、当該ピーク信号グループを前記複数の目標物体の方位角にそれぞれ対応する複数のピーク信号グループに分離することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記グループ検出手段は、前記画像認識結果に基づき導出された目標物体の第１の相対距離と前記目標物体情報検出手段が検出した前記目標物体の第２の相対距離とが所定の誤差範囲内で一致するときには、前記画像認識結果と前記第２の相対距離に基づき前記目標物体の方位角を導出することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記目標物体情報検出手段は、前記検出した目標物体情報を他の制御装置に出力するときに、当該目標物体情報が前記探索領域の画像認識結果に対応するかを確認することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを備えたレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１５１６２１（Ｐ２０１０−１５１６２１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０２１４（Ｐ２００８−３３０２１４）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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