信号処理装置、及びレーダ装置
【課題】車両の前側方監視用レーダ装置において目標物体の位置を精度よく検出する。
【解決手段】 車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置は、前記車両の前側方をＹ軸、前記Ｙ軸と交差する方向をＸ軸としたときに前記走査領域における目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を検出する位置検出手段と、過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測する位置予測手段と、前記検出された位置のＸ、Ｙ座標が前記予測された予測位置のＸ、Ｙ座標それぞれの許容範囲に含まれるときに、当該検出された位置を確定する位置確定手段とを有するので、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置を精度良く予測でき、位置検出制度を向上できる。
【解決手段】 車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置は、前記車両の前側方をＹ軸、前記Ｙ軸と交差する方向をＸ軸としたときに前記走査領域における目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を検出する位置検出手段と、過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測する位置予測手段と、前記検出された位置のＸ、Ｙ座標が前記予測された予測位置のＸ、Ｙ座標それぞれの許容範囲に含まれるときに、当該検出された位置を確定する位置確定手段とを有するので、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置を精度良く予測でき、位置検出制度を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置及び信号処理方法に関し、特に、前記走査領域内の目標物体の位置を検出する信号処理装置、及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自車両前方を走行する先行車両の位置を車載レーダ装置により検出し、これに追従走行する車両制御システムが知られている。特許文献１には、追従走行制御のための車載用レーダ装置の例が記載されている。
【０００３】
かかる車両制御システムにおけるレーダ装置は、走査領域の中心（レーダ軸）が自車両前方を向くように搭載され、自車両前方の走査領域を走査する。そして、レーダ装置は、レーダ軸をＹ軸、Ｙ軸と直角方向、つまり自車両の左右方向をＸ軸とするＸＹ座標平面上において、目標物体（先行車両）の位置座標を検出する。
【０００４】
そして、レーダ装置は、前々回、前回の検出サイクルで検出された目標物体のＹ座標の差分値から、新規の検出サイクルにおける目標物体のＹ座標を予測する。そして、自車両を中心とする車線幅相当のＸ座標範囲と、予測されたＹ座標に対する所定の許容範囲内を予測領域として、新規の検出サイクルで検出された位置（検出位置）が予測領域内にあるときに、その位置を検出位置として確定する。そうすることで、検出サイクルごとの検出結果の正確性を担保する。これは、追従走行制御において制御対象となる目標物体の位置は、そのＸ座標が車線幅に相当する範囲内にある状態でＹ軸に沿った方向に移動することによる。
【０００５】
検出サイクルごとの予測領域と検出される位置との関係を図示すると、図１（Ａ）のようになる。図１（Ａ）は、車両１に搭載された前方監視用レーダ装置の走査領域を示す平面図であり、レーダ装置を原点ＯとするＸＹ座標平面上に、ｎ（ｎ＝１、２、３、…）番目の検出サイクルごとの検出位置Ｐ（ｎ）と、予測領域Ａ（ｎ）（ハッチングにより図示）を示す。
【０００６】
ここでは、目標物体が徐々に接近する場合を例として、各検出サイクルにおける予測領域Ａ（ｎ）がＹ軸方向に沿った車線幅内の領域（予測対象領域）において設定されることが示される。そして、検出位置Ｐ（ｎ）が予測領域Ａ（ｎ）内にあるときに、その位置Ｐ（ｎ）が確定される。
【特許文献１】特開２００１−３１９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年では、車両の追従走行制御に加えて、他の車両との衝突を回避する衝突回避制御や、衝突の際に乗員を保護する衝突対応制御のための物体認識手段としてレーダ装置が用いられる。かかる衝突回避制御、衝突対応制御では、制御対象となる目標物体は対向車両や出会い頭に出くわす他車両（以下、出会い頭車両）であるので、これらの目標物体を検出しやすいように、レーダ装置は車両の前側部に設置され、レーダ軸が車両の前側方（例えば前方を０度としたときに側方４５度方向）に向けられる。
【０００８】
かかる前側方監視用レーダ装置が検出する目標物体の位置を、図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）は、前側方監視用レーダ装置の走査領域を示す平面図である。図１（Ｂ）では、Ｙ軸を車両１の前方４５度に合わせ、レーダ装置を原点ＯとするＸＹ座標平面が示される。
【０００９】
ここでは、対向車両や出会い頭車両の位置は、走査領域を横切るような軌跡で移動することが示される。すなわち、これらの位置は、検出サイクルごとのＸ座標差分値が大きい。すると、図１（Ａ）に示したような予測対象領域で予測領域を設定したのでは、目標物体の検出位置が予測領域を外れることによりその位置が確定できなくなる蓋然性が大きい。
【００１０】
位置が確定できない場合には、予測領域内に検出位置を推定する推定処理が可能であるが、そのとき推定された位置はＹ座標の差分値に基づき予測対象領域内に設定されるので、目標物体の位置が予測対象領域内でＹ軸に沿った方向に移動する。よって、本来はすれ違う動きをする対向車や、前方を横切る他の車両の位置が、点線の矢印で示すようにＹ軸に沿って接近するように誤認識されるおそれがある。
【００１１】
さらに、前側方監視用レーダ装置の場合、自車両が道路に沿って走行することで、路側の設置物（以下、静止物）の検出位置が走査領域を横切るように移動する頻度が高くなる。かかる静止物は、本来自車両に向かって動くものではないので、衝突回避動作や衝突対応動作の制御対象から除外することが好ましい。しかし、上記のような位置の予測を行うことにより、かかる静止物の位置が予測領域を外れ、推定処理によって点線で示すように自車両に接近するように誤認識されるおそれがある。
【００１２】
このようにして対向車両や他車両、あるいは静止物の位置の誤認識が生じると、本来は接近する目標物体が存在しないにもかかわらず衝突回避動作や衝突対応動作を行うなど、車両の誤制御につながるおそれが生じる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、車両の前側方監視用レーダ装置における目標物体の位置を精度よく検出し、衝突回避動作や衝突対応動作の誤作動を生じさせない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】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置であって、前記車両の前側方をＹ軸、前記Ｙ軸と交差する方向をＸ軸としたときに前記走査領域における目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を検出する位置検出手段と、過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測する位置予測手段と、前記検出された位置のＸ、Ｙ座標が前記予測された予測位置のＸ、Ｙ座標それぞれの許容範囲に含まれるときに、当該検出された位置を確定する位置確定手段とを有する信号処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記側面によれば、位置予測手段は過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測するので、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置の予測を正確に行うことができる。よって、検出位置が予測領域内にある確率が高くなり、位置検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図２は、本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。レーダ装置１０は、車両１の前側部、例えば前部バンパー内フォグランプ近傍に設置される。そして、レーダ装置１０は、車両１の前側方、つまり前方（０度）に対し側方４５度方向にレーダ軸を合わせて、レーダ軸を中心とする走査領域にレーダ信号（電磁波）を送信して走査領域からの反射信号を受信し、受信信号を処理して目標物体の位置を検出する。そして、検出結果に基づいて、マイクロコンピュータ等で構成される車両制御装置１００が、対向車両や出会い頭車両との衝突を回避したり、衝突を予測して乗員を保護したりするように車両１の各種アクチュエータを制御する。なお、図示するような右前側方だけでなく、左前側方にレーダ装置を設置することも可能である。そして、いずれの場合においても、本図に示す車両１に対するレーダ軸の角度は一例であり、前方０度から側方９０度までの範囲で設定可能である。
【００１８】
図３は、本実施形態においてレーダ装置１０が検出する目標物体の位置について説明する図である。レーダ装置１０は、レーダ軸方向をＹ軸、その直角方向をＸ軸、レーダ装置１０を原点ＯとするＸＹ座標平面において、目標物体の位置としてＸＹ座標を検出する。このとき、レーダ装置は、後述する手順によりＹ軸を０度としたときの目標物体の方位角θ、目標物体の相対距離Ｒとを求め、方位角θと相対距離Ｒから、Ｘ座標：ｘ＝Ｒ・ｓｉｎθ、Ｙ座標：ｙ＝Ｒ・ｃｏｓθを算出する。
【００１９】
図４は、本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。レーダ装置全体の構成を示す図４（Ａ）において、レーダ装置１０は、一例としてＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）方式のレーダ装置であり、周波数変調を施したミリ波長の連続波（電磁波）を送信信号として送信してその反射信号を受信し、送受信信号の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成するレーダ送受信機３０と、レーダ送受信機３０が生成するビート信号を処理する信号処理装置１４とを有する。
【００２０】
レーダ送受信機３０は、三角波で周波数変調された送信信号を走査領域に向け送信し、送信信号の反射信号を受信する。そして、送受信信号を混合して、送受信信号の周波数差に対応するビート周波数のビート信号を生成すると、ビート信号をＡ／Ｄ変換してそのデジタルデータを信号処理装置１４に出力する。
【００２１】
ここで、図４（Ｂ）に、メカニカルスキャン方式の場合のレーダ送受信機３０の構成を示す。レーダ送受信機３０では、周波数変調指示部１６が三角波状の周波数変調信号を生成すると、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１８が、周波数変調指示部１６が生成する信号に従って三角波の上昇区間で周波数が直線的に上昇し、三角波の下降区間で周波数が直線的に下降する送信信号を出力する。この送信信号は分配器２０により電力分配され、その一部が送信アンテナ１１から送出される。そして、反射信号が受信用アンテナ１２により受信され、受信信号がミキサ２２に入力される。ミキサ２２は、電力分配された送信信号の一部と受信信号とを混合し、両者の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成する。そして、ビート信号は、ＡＤ変換器によりデジタルデータ化され、信号処理装置１４に出力される。
【００２２】
また、レーダ送受信機３０は、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２を備えたアンテナ部１１ａを往復回動させる機構と、アンテナ部１１ａの回動角度を検出するエンコーダとを備えた回動部２６を有する。回動部２６のエンコーダからはアンテナ部１１ａの回動角度を示す角度信号が信号処理装置１４に出力される。信号処理装置１４は、角度信号に基づき受信信号を受信したときのアンテナ部１１ａの角度を検出し、目標物体の方位角を検出する。また、この場合、信号処理装置１４は、アンテナ部１１が走査領域に対応する角度範囲を片側に１回動して走査領域を１回走査する期間を１検出サイクルとして目標物体の検出を行う。
【００２３】
次に、図４（Ｃ）に、電子スキャン方式の場合のレーダ送受信機３０の構成を示す。レーダ送受信機３０は、反射信号を受信する複数の受信用アンテナ１２＿１、１２＿２、…を所定間隔離間して備え、受信用アンテナ１２＿１、１２＿２、…による受信信号を時分割でミキサ２２に入力するスイッチ回路２８とを有する。ミキサ２２は受信用アンテナ１２＿１、１２＿２、…それぞれを送信信号と混合して、ビート信号を生成する。
【００２４】
この場合、信号処理装置１４は、アンテナ間の受信信号の位相差を制御することでアンテナ全体としての指向性を変化させる。そして、受信信号の利得が最大となるときの指向性を求めることにより、その指向性に対応する目標物体の方位角を検出する。あるいは、電子スキャン式の一形態である位相モノパルス方式では、信号処理装置１４は、アンテナ間の受信位相差から受信信号の到来方向である目標物体の方位角を直接的に検出する。こうした電子スキャン方式では、信号処理装置１４は、送信信号の周波数上昇期間と周波数下降期間を１検出サイクルとして目標物体の検出処理を行う。
【００２５】
図４（Ａ）に戻り、信号処理装置１４の構成について説明する。信号処理装置１４は、デジタルデータ化されたビート信号に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの演算処理装置と、ビート信号の周波数スペクトルを処理して目標物体の位置等をするマイクロコンピュータを有する。このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する各種処理プログラムや制御プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵが各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。
【００２６】
よって、ビート信号の周波数を解析して目標物体の相対距離、相対速度を検出する距離・速度検出手段１４ａ、上記のメカニカルスキャン方式または電子スキャン方式により目標物体の方位角を検出する方位角検出手段１４ｂ、目標物体の相対距離と方位角からＸＹ座標平面上の位置を求める位置検出手段１４ｃ、過去の検出サイクルで検出された目標物体の位置から新規検出サイクルでの目標物体の位置を予測する位置予測手段１４ｄ、検出した位置が予測した位置の許容範囲内にあるときに検出した位置を確定する位置確定手段１４ｅ、目標物体が静止物であるか否かを判定する静止物判定手段１４ｆは、各処理手順を定めたプログラムと、これを実行するＣＰＵにより構成される。
【００２７】
また、信号処理装置１４には、車両１の車速センサから車両１の速度を示す車速信号が入力される。さらに、信号処理装置１４には、車両１のヨーレートセンサから車両のヨーレートを示すヨーレート信号が入力される。位置予測手段１４ｄは、車速信号から車速を検出し、またヨーレート信号と車速から旋回半径を検出して、後述する位置予測に用いる。
【００２８】
ここで、図５にレーダ装置１０が適用される車両１の制御システムの構成例を示すと、上述した静止物判定手段１４ｆは、図５（Ａ）の構成例のようにレーダ装置１０の信号処理装置１４がこれを有してもよい。このとき、レーダ装置１０の信号処理装置１４が本実施形態における「信号処理装置」に対応する。あるいは、図５（Ｂ）の構成例のように車両１の車両制御装置１００がこれを有してもよい。このとき、レーダ装置１０の信号処理装置１４と車両側の制御装置１００とが本実施形態における「信号処理装置」に対応する。
【００２９】
図６は、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６に示す手順は、１検出サイクルごとに実行される。
【００３０】
まず、信号処理装置１４は、送信信号の周波数上昇期間、周波数下降期間ごとにビート信号をＦＦＴ処理してその周波数スペクトルを検出する（Ｓ１０）。そして、距離・速度検出手段１４ａは、周波数上昇期間、周波数下降期間で極大値を形成するピーク信号同士を互いにペアリング（対応付け）して、それぞれの周波数を用いて目標物体の相対距離、相対速度を算出する（Ｓ１２）。また、方位角検出手段１４ｂは、各ペアリング結果について目標物体の方位角を算出する（Ｓ１４）。
【００３１】
そして、位置検出手段１４ｃが、目標物体の方位角、相対距離から目標物体の位置を算出する（Ｓ１６）。算出された位置は、信号処理装置１４内のＲＡＭに格納される。そして、位置予測手段１４ｄが、ＲＡＭに格納された過去の検出サイクルでの検出位置から、新規の検出サイクルでの位置を予測する（Ｓ１８）。すると、位置確定手段１４ｅは、予測された位置の許容範囲（予測領域）内に新規の検出サイクルでの検出位置が含まれることを確認し、その位置を検出結果として確定する（Ｓ２０）。
【００３２】
また、静止物判定手段１４ｆは、目標物体のうち、静止物を判定して、出力対象から除外する（Ｓ２２）。そして、信号処理装置１４は、検出した位置が確定した検出サイクルの回数が所定回数に達した目標物体について、その位置、相対速度などを車両１の制御に用いるデータとして車両１の車両制御装置１００あるいは車両制御装置１００の他のモジュールに出力する（Ｓ２４）。
【００３３】
次に、本実施形態における位置の予測方法と確定方法について説明する。
【００３４】
図７（Ａ）は、レーダ装置１０の走査領域を示す平面図であり、レーダ装置を原点ＯとするＸＹ座標平面上に、ｎ（ｎ＝１、２、３、…）番目の検出サイクルごとに検出位置Ｐ＿ｎと、検出サイクルごとの予測領域Ａ＿ｎを示す。
【００３５】
位置予測手段１４ｄは、同一の目標物体の第１検出サイクルでの検出位置Ｐ＿１（x1,y1）から第２検出サイクル検出位置Ｐ＿２（x2,y2）への軌跡を、位置Ｐ１、Ｐ２のＸ座標の差分値Δx12、Ｙ座標の差分地Δy12の分延長し、その終点の位置を第３検出サイクルでの位置ｆＰ＿３（x3´,y3´）として予測する。なお、ここでは、検出位置を黒丸で示し、予測される位置を白丸で示す。そして、予測されたＸ座標「x3´」の許容範囲±ｘＲと、予測されたＹ座標「y3´」の許容範囲±ｙＲを予測領域Ａ＿３とする（ハッチングで図示）。ここで、許容範囲ｘＲ、ｙＲは任意に設定可能な正の数とする。
【００３６】
そして、第３検出サイクルでの検出位置がＰ３（x3,y3）のとき、そのＸ、Ｙ座標が予測領域Ａ＿３内にあれば、位置Ｐ＿３（x3,y3）を第３検出サイクルでの検出位置として確定する。
【００３７】
同様にして、レーダ装置は、第２検出サイクルでの検出位置Ｐ＿２（x2,y2）と第３検出サイクルでの検出位置Ｐ＿３（x3,y3）から、Ｘ座標差分値Δx23、Ｙ座標差分値Δy23を求め、これらに基づき第４走査での位置ｆＰ＿４（x4´,y4´）を予測する。そして、第４走査での検出位置Ｐ＿４（x4,y4）のＸ、Ｙ座標座標が予測領域Ａ＿４内にあれば、位置Ｐ＿４（x4,y4）を第４走査での検出位置として確定する。そして、以降、同様の処理を繰り返す。
【００３８】
このように、本実施形態では、前々回の検出位置と前回の検出位置のＹ座標の差分値に基づき新規の位置のＹ座標を予測するだけでなく、Ｘ座標の差分値に基づき新規の位置のＸ座標を予測する。そして、予測したＸ座標とＹ座標について、予測領域を設定し、新規に検出した位置のＸ、Ｙ座標が、予測領域内にあるときに、検出位置を確定する。そうすることで、車両の前側方の走査領域を走査する場合に、走査領域を横切るような軌跡で移動する目標物体、換言すると、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置の予測を正確に行うことができる。すなわち、検出サイクルごとに検出位置が予測領域内にある確率が高くなるので、位置検出精度が向上する。
【００３９】
また、仮に検出位置が予測領域から外れ、予測した位置（予測位置）を検出位置として推定する推定処理を行う場合であっても、走査領域をＸ軸方向に横切るような軌跡となる。よって、実際は走査領域を横切る目標物体が自車両に接近するように誤検出されることがなくなる。よって、誤検出に起因する車両の誤制御を防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、目標物体の１検出サイクルあたりのＸ、Ｙ座標それぞれの差分値の大きさを目標物体の位置のＸ軸方向、Ｙ軸方向それぞれにおける移動速度として用い、自車両が加減速したときにＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動速度が有る程度以上増減する目標物体は、路側の設置物など制御対象とならない静止物と判定する静止物判定処理を行う。これは、静止物は自ら移動しないので、その移動速度の変化と自車両の速度変化は一定の相関関係を有することによる。
【００４１】
具体的な判定方法としては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動速度の変化量に対し基準値を設定し、いずれかの変化量（または両方の変化量としてもよい）が基準値以上のときに、その目標物体を静止物と判定することが可能である。なお、この場合の基準値は、自車両の速度変化に起因して目標物体の移動速度が変化したとみなされるような任意の値が用いられる。例えば、基準値は一律の固定値であってもよいし、自車両の速度変化に対応して動的に変化する値、例えば自車両の速度変化が大きいほど大きくなる値であってもよい。あるいは、反対に、基準値を極めて小さい値とすることで、変化量が少しでも生じた場合に静止物と判定してもよい。
【００４２】
さらに、基準値は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ごとに異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ごとに異なる値とするときには、車両の前方の走査領域を走査する場合と比べ車両の前側方の走査領域を走査する場合にはＸ座標の差分値が相対的に大きく、したがってＸ軸方向の移動速度が相対的に大きいことを考慮し、Ｘ軸方向の基準値をＹ軸方向の基準値より大きい値としてもよい。
【００４３】
静止物判定手段１４ｆは、このようにして静止物を判定することで、本来は自ら向かってくるような動きをしない静止物を制御対象から除外できる。よって、車両制御装置１００へ出力する検出結果を選別する処理が効率化できる。特に、多数の目標物体が検出される場合にスループットを向上させることができる。
【００４４】
さらに、静止物判定処理の精度を向上させるために、次のような手順としてもよい。すなわち、静止物判定手段１４ｆは、Ｘ、Ｙ座標の差分値からＸＹ座標平面上における目標物体の１検出サイクルあたりの移動量（例えば図７（Ａ）における位置Ｐ＿１からＰ＿２までの移動量）を求める。そして、この目標物体の移動量を移動速度として用い、移動速度の変化量（例えば、位置Ｐ＿１からＰ＿２までの移動量と、位置Ｐ＿２からＰ＿３までの移動量との変化量）を求める。そして、このようにして求めたＸＹ座標平面上における移動速度の変化量が自車速の変化量と一定の誤差範囲内で一致する目標物体を静止物と判定し、それ以外を移動物と判定する。これは、路側の設置物などの静止物は相対的に自車両の進路と平行して移動するように観測されることから、その移動方向における移動速度の変化量は自車速の変化量と一致することによる。
【００４５】
さらに、上述した静止物判定処理のいずれかにおいて、直前の検出サイクルにおいて検出された移動速度と新規の検出サイクルにおいて検出された移動速度との差分を移動速度の変化量として検出してもよいし、過去複数回の検出サイクルにおいて検出された移動速度を時系列に記憶しておき、これに基づき移動速度の変化量を求めてもよい。例えば、過去複数回の移動速度の平均に対する乖離分を変化量として求めてもよいし、さらにその場合の平均として、新しい移動速度データに対し大きい重みをつけた加重平均を用いてもよい。
【００４６】
ところで、特に目標物体が静止物の場合に、上述した位置の予測方法では前々回から前回の検出サイクルにおけるＸ座標、Ｙ座標それぞれの差分値に基づき予測領域を求めるので、自車両が加減速することでＸＹ座標平面上における移動量が変化するときには目標物体の検出位置が予測領域から外れる可能性が大きくなる。すると、その目標物体の移動速度の変化量を検出する機会が失われ、静止物と判定することができなくなる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、位置予測手段１４ｄは、自車両が加減速したときには目標物体の予測位置を補正することで、検出位置が予測領域内に収まるようにする。そうすることで、静止物の位置を精度良く検出できる。そうすることで、静止物の判定を行うことができ、静止物を制御対象から除外することができる。
【００４８】
ここで、図７（Ｂ）を用いて、かかる予測位置の補正について説明する。例えば、目標物体の位置が位置Ｐ＿１からＰ＿４まで移動するときに自車両が加減速したときには、位置Ｐ＿１（x1,y1）から位置Ｐ＿２（x2,y2）までのＸ、Ｙ座標の差分値Δx12（=x2-x1）、Δy12（=y2-y1）と、位置Ｐ＿２（x2,y2）から位置Ｐ＿３（x3,y3）までのＸ、Ｙ座標の差分値Δx23（=x3-x2）、Δy23（=y3-y2）から、Ｘ座標差分値の変化量Δxd(=Δx12−Δx23)、Ｙ座標差分値の変化量Δyd(=Δy12−Δy 23)を求める。そして、Ｘ座標差分値Δｘｄ、Ｙ座標差分値Δｙｄがそれぞれ基準量（自車速の加減速により目標物体の移動速度に変化量が生じたとみなしうる任意に設定される値）以上のときには、位置ｆＰ＿４（x4´,y4´）を次のように予測する。
【００４９】
ｘ４´＝ｘ３＋Δｘ２３＋Δｘｄ
ｙ４´＝ｙ３＋Δｙ２３＋Δｙｄ
位置予測手段１４ｄは、上記のような処理を、検出サイクルごとに実行することで、自車速の加減速にともない移動速度が変化する静止物を確実に検出でき、さらに静止物と判定することで、制御対象から除外できる。そうすることで、車両１の車両制御装置１００の処理負荷を軽減できる。
【００５０】
さらに、本実施形態の変形例としては、位置予測手段１４ｄは、自車両が旋回するときに、予測位置を補正する。図８に、車両１が直進するときと左に旋回するときの静止物の位置の軌跡とＸ座標差分値を示すと、自車両１が左旋回するときには、静止物のＸ座標の差分値が大きくなるので、検出位置から予測位置までのＸ座標の差分値を通常より大きくすることで、予測をより正確に行うことができる。
【００５１】
具体的には、位置予測手段１４ｄは、ヨーレートの変化が一定値を超えて自車両１が旋回することを検出すると、次の式によりヨーレートと自車速から旋回半径を算出する。
【００５２】
ω＝Ｖ・Ｔ／Ｃ
なお、ここでは、ヨーレート：ω（ラジアン／秒）、ヨーレート検知周期：Ｔ（秒）、Ｃ：旋回半径（メートル）とする。
【００５３】
そして、旋回半径に応じて、予測位置のＸ、Ｙ座標を補正する。一例として、図９に示すようなマップにより求められる係数を上記のΔｘｄに乗算する補正が可能である。
【００５４】
なお、レーダ装置１０が車両１の左前側方の領域を走査する場合には、左右を逆転した上記手順が適用できる。
【００５５】
図１０は、上述の処理を行う位置予測手段１４ｄの動作手順を説明するフローチャート図である。図６で示した手順Ｓ１８のサブルーチンに対応する。
【００５６】
位置予測手段１４ｄは、前々回、前回の検出位置をＲＡＭから読出し（Ｓ３２）、Ｘ、Ｙ座標差分値を算出する（Ｓ３４）。
【００５７】
そして、車速の変化量が基準値（車速が変化したとみなしうる任意に設定される値）以上のときであって（Ｓ３６のＹＥＳ）、さらに、Ｘ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値以上のとき（Ｓ３８のＹＥＳ）には、Ｘ、Ｙ座標の差分値の変化量に基づき位置を予測し（Ｓ４０）、その予測位置をＲＡＭに格納する（Ｓ４２）。一方、車速の変化量が基準値未満のとき（Ｓ３６のＮＯ）、または、車速の変化量が基準値以上であってもＸ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値未満のとき（Ｓ３８のＮＯ）には、Ｘ、Ｙ座標の差分値に基づき位置を予測し（Ｓ４４）、その予測位置をＲＡＭに格納する（Ｓ４２）。
【００５８】
図１１は、上述の処理を行う位置確定手段１４ｅの動作手順を説明するフローチャート図である。図６で示した手順Ｓ２０のサブルーチンに対応する。
【００５９】
位置確定手段１４ｅは、予測位置をＲＡＭから読出して（Ｓ３２）、所定の許容範囲をもたせた予測領域を算出する（Ｓ５２）。
【００６０】
そして、検出位置が予測領域内のときには（Ｓ５４のＹＥＳ）、検出位置を確定し（Ｓ５６）、その検出位置をＲＡＭに格納する（Ｓ５８）。一方、検出位置が予測領域内でないときには（Ｓ５４のＮＯ）、予測位置を検出位置として推定し（Ｓ５６）、その推定された検出位置をＲＡＭに格納する（Ｓ５８）。
【００６１】
図１２は、上述した処理を行う静止物判定手段１４ｆの動作手順を示すフローチャート図である。図６で示した手順Ｓ２２のサブルーチンの手順に対応する。静止物判定手段１４ｆは、車速の変化量が基準値以上のときであって（Ｓ７０のＹＥＳ）、さらに、Ｘ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値以上のとき（Ｓ７２のＹＥＳ）には、その目標物体を静止物と判定する（Ｓ７４）。一方、車速の変化量が基準値未満のとき（Ｓ７０のＮＯ）、または、車速の変化量が基準値以上であってもＸ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値未満のとき（Ｓ７２のＮＯ）にはその目標物体を移動物と判定する（Ｓ７６）。
【００６２】
上述の説明においては、車両の前側方の走査領域を走査するレーダ装置１０の例を示したが、本実施形態は、車両の後側方（左右いずれも含む）の走査領域を走査するレーダ装置にも適用できる。この場合、移動物には後続車両や歩行者が対応し、静止物には路側設置物や駐車場などで後進するときの後方の設置物が対応する。そして、レーダ装置は、自車両が前進するときにこれに追従する後続車両や隣接車線を走行する車両、あるいは自車両が駐車場などで後進するときに後側方に位置する人物（歩行者）や設置物などを検出して、車両制御装置１００に出力する。そして、車両制御装置１００がこれら目標物体の追突や衝突の蓋然性が大きい場合に衝突対応・回避制御を実行する。
【００６３】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、レーダ装置が車両の側方の領域を含む走査領域を走査するときに、前々回の検出位置と前回の検出位置のＸ座標とＹ座標の差分値に基づき新規の位置のＸ、Ｙ座標を予測するので、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置の予測を正確に行うことができる。すなわち、検出サイクルごとに検出位置が予測領域内にある確率が高くなるので、位置検出精度が向上する。
【００６４】
また、自車両が加減速したときには目標物体の予測位置を補正することで、検出位置が予測領域内に収まるようにする。そうすることで、静止物の位置を精度良く検出できる。よって、静止物の判定を行うことができ、静止物を制御対象から除外することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】前方監視用レーダ装置の検出サイクルごとの予測領域と検出される位置との関係を示す図である。
【図２】本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。
【図３】レーダ装置１０が検出する目標物体の位置について説明する図である。
【図４】本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。
【図５】レーダ装置１０が適用される車両１の制御システムの構成例を示す図である。
【図６】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】前側方監視用レーダ装置の検出サイクルごとの予測領域と検出される位置との関係を示す図である。
【図８】車両が旋回するときの静止物のＸ座標の差分値を示す図である。
【図９】旋回半径に応じてΔｘｄに乗算する係数の例を示す図である。
【図１０】位置予測手段１４ｄの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１１】位置確定手段１４ｅの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１２】静止物判定手段１４ｆの動作手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０：レーダ装置、１４：信号処理装置、１４ｃ：位置検出手段、１４ｄ：位置予測手段、１４ｅ：位置確定手段、３０：レーダ送受信機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置及び信号処理方法に関し、特に、前記走査領域内の目標物体の位置を検出する信号処理装置、及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自車両前方を走行する先行車両の位置を車載レーダ装置により検出し、これに追従走行する車両制御システムが知られている。特許文献１には、追従走行制御のための車載用レーダ装置の例が記載されている。
【０００３】
かかる車両制御システムにおけるレーダ装置は、走査領域の中心（レーダ軸）が自車両前方を向くように搭載され、自車両前方の走査領域を走査する。そして、レーダ装置は、レーダ軸をＹ軸、Ｙ軸と直角方向、つまり自車両の左右方向をＸ軸とするＸＹ座標平面上において、目標物体（先行車両）の位置座標を検出する。
【０００４】
そして、レーダ装置は、前々回、前回の検出サイクルで検出された目標物体のＹ座標の差分値から、新規の検出サイクルにおける目標物体のＹ座標を予測する。そして、自車両を中心とする車線幅相当のＸ座標範囲と、予測されたＹ座標に対する所定の許容範囲内を予測領域として、新規の検出サイクルで検出された位置（検出位置）が予測領域内にあるときに、その位置を検出位置として確定する。そうすることで、検出サイクルごとの検出結果の正確性を担保する。これは、追従走行制御において制御対象となる目標物体の位置は、そのＸ座標が車線幅に相当する範囲内にある状態でＹ軸に沿った方向に移動することによる。
【０００５】
検出サイクルごとの予測領域と検出される位置との関係を図示すると、図１（Ａ）のようになる。図１（Ａ）は、車両１に搭載された前方監視用レーダ装置の走査領域を示す平面図であり、レーダ装置を原点ＯとするＸＹ座標平面上に、ｎ（ｎ＝１、２、３、…）番目の検出サイクルごとの検出位置Ｐ（ｎ）と、予測領域Ａ（ｎ）（ハッチングにより図示）を示す。
【０００６】
ここでは、目標物体が徐々に接近する場合を例として、各検出サイクルにおける予測領域Ａ（ｎ）がＹ軸方向に沿った車線幅内の領域（予測対象領域）において設定されることが示される。そして、検出位置Ｐ（ｎ）が予測領域Ａ（ｎ）内にあるときに、その位置Ｐ（ｎ）が確定される。
【特許文献１】特開２００１−３１９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年では、車両の追従走行制御に加えて、他の車両との衝突を回避する衝突回避制御や、衝突の際に乗員を保護する衝突対応制御のための物体認識手段としてレーダ装置が用いられる。かかる衝突回避制御、衝突対応制御では、制御対象となる目標物体は対向車両や出会い頭に出くわす他車両（以下、出会い頭車両）であるので、これらの目標物体を検出しやすいように、レーダ装置は車両の前側部に設置され、レーダ軸が車両の前側方（例えば前方を０度としたときに側方４５度方向）に向けられる。
【０００８】
かかる前側方監視用レーダ装置が検出する目標物体の位置を、図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）は、前側方監視用レーダ装置の走査領域を示す平面図である。図１（Ｂ）では、Ｙ軸を車両１の前方４５度に合わせ、レーダ装置を原点ＯとするＸＹ座標平面が示される。
【０００９】
ここでは、対向車両や出会い頭車両の位置は、走査領域を横切るような軌跡で移動することが示される。すなわち、これらの位置は、検出サイクルごとのＸ座標差分値が大きい。すると、図１（Ａ）に示したような予測対象領域で予測領域を設定したのでは、目標物体の検出位置が予測領域を外れることによりその位置が確定できなくなる蓋然性が大きい。
【００１０】
位置が確定できない場合には、予測領域内に検出位置を推定する推定処理が可能であるが、そのとき推定された位置はＹ座標の差分値に基づき予測対象領域内に設定されるので、目標物体の位置が予測対象領域内でＹ軸に沿った方向に移動する。よって、本来はすれ違う動きをする対向車や、前方を横切る他の車両の位置が、点線の矢印で示すようにＹ軸に沿って接近するように誤認識されるおそれがある。
【００１１】
さらに、前側方監視用レーダ装置の場合、自車両が道路に沿って走行することで、路側の設置物（以下、静止物）の検出位置が走査領域を横切るように移動する頻度が高くなる。かかる静止物は、本来自車両に向かって動くものではないので、衝突回避動作や衝突対応動作の制御対象から除外することが好ましい。しかし、上記のような位置の予測を行うことにより、かかる静止物の位置が予測領域を外れ、推定処理によって点線で示すように自車両に接近するように誤認識されるおそれがある。
【００１２】
このようにして対向車両や他車両、あるいは静止物の位置の誤認識が生じると、本来は接近する目標物体が存在しないにもかかわらず衝突回避動作や衝突対応動作を行うなど、車両の誤制御につながるおそれが生じる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、車両の前側方監視用レーダ装置における目標物体の位置を精度よく検出し、衝突回避動作や衝突対応動作の誤作動を生じさせない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】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置であって、前記車両の前側方をＹ軸、前記Ｙ軸と交差する方向をＸ軸としたときに前記走査領域における目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を検出する位置検出手段と、過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測する位置予測手段と、前記検出された位置のＸ、Ｙ座標が前記予測された予測位置のＸ、Ｙ座標それぞれの許容範囲に含まれるときに、当該検出された位置を確定する位置確定手段とを有する信号処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記側面によれば、位置予測手段は過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測するので、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置の予測を正確に行うことができる。よって、検出位置が予測領域内にある確率が高くなり、位置検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図２は、本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。レーダ装置１０は、車両１の前側部、例えば前部バンパー内フォグランプ近傍に設置される。そして、レーダ装置１０は、車両１の前側方、つまり前方（０度）に対し側方４５度方向にレーダ軸を合わせて、レーダ軸を中心とする走査領域にレーダ信号（電磁波）を送信して走査領域からの反射信号を受信し、受信信号を処理して目標物体の位置を検出する。そして、検出結果に基づいて、マイクロコンピュータ等で構成される車両制御装置１００が、対向車両や出会い頭車両との衝突を回避したり、衝突を予測して乗員を保護したりするように車両１の各種アクチュエータを制御する。なお、図示するような右前側方だけでなく、左前側方にレーダ装置を設置することも可能である。そして、いずれの場合においても、本図に示す車両１に対するレーダ軸の角度は一例であり、前方０度から側方９０度までの範囲で設定可能である。
【００１８】
図３は、本実施形態においてレーダ装置１０が検出する目標物体の位置について説明する図である。レーダ装置１０は、レーダ軸方向をＹ軸、その直角方向をＸ軸、レーダ装置１０を原点ＯとするＸＹ座標平面において、目標物体の位置としてＸＹ座標を検出する。このとき、レーダ装置は、後述する手順によりＹ軸を０度としたときの目標物体の方位角θ、目標物体の相対距離Ｒとを求め、方位角θと相対距離Ｒから、Ｘ座標：ｘ＝Ｒ・ｓｉｎθ、Ｙ座標：ｙ＝Ｒ・ｃｏｓθを算出する。
【００１９】
図４は、本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。レーダ装置全体の構成を示す図４（Ａ）において、レーダ装置１０は、一例としてＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）方式のレーダ装置であり、周波数変調を施したミリ波長の連続波（電磁波）を送信信号として送信してその反射信号を受信し、送受信信号の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成するレーダ送受信機３０と、レーダ送受信機３０が生成するビート信号を処理する信号処理装置１４とを有する。
【００２０】
レーダ送受信機３０は、三角波で周波数変調された送信信号を走査領域に向け送信し、送信信号の反射信号を受信する。そして、送受信信号を混合して、送受信信号の周波数差に対応するビート周波数のビート信号を生成すると、ビート信号をＡ／Ｄ変換してそのデジタルデータを信号処理装置１４に出力する。
【００２１】
ここで、図４（Ｂ）に、メカニカルスキャン方式の場合のレーダ送受信機３０の構成を示す。レーダ送受信機３０では、周波数変調指示部１６が三角波状の周波数変調信号を生成すると、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１８が、周波数変調指示部１６が生成する信号に従って三角波の上昇区間で周波数が直線的に上昇し、三角波の下降区間で周波数が直線的に下降する送信信号を出力する。この送信信号は分配器２０により電力分配され、その一部が送信アンテナ１１から送出される。そして、反射信号が受信用アンテナ１２により受信され、受信信号がミキサ２２に入力される。ミキサ２２は、電力分配された送信信号の一部と受信信号とを混合し、両者の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成する。そして、ビート信号は、ＡＤ変換器によりデジタルデータ化され、信号処理装置１４に出力される。
【００２２】
また、レーダ送受信機３０は、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２を備えたアンテナ部１１ａを往復回動させる機構と、アンテナ部１１ａの回動角度を検出するエンコーダとを備えた回動部２６を有する。回動部２６のエンコーダからはアンテナ部１１ａの回動角度を示す角度信号が信号処理装置１４に出力される。信号処理装置１４は、角度信号に基づき受信信号を受信したときのアンテナ部１１ａの角度を検出し、目標物体の方位角を検出する。また、この場合、信号処理装置１４は、アンテナ部１１が走査領域に対応する角度範囲を片側に１回動して走査領域を１回走査する期間を１検出サイクルとして目標物体の検出を行う。
【００２３】
次に、図４（Ｃ）に、電子スキャン方式の場合のレーダ送受信機３０の構成を示す。レーダ送受信機３０は、反射信号を受信する複数の受信用アンテナ１２＿１、１２＿２、…を所定間隔離間して備え、受信用アンテナ１２＿１、１２＿２、…による受信信号を時分割でミキサ２２に入力するスイッチ回路２８とを有する。ミキサ２２は受信用アンテナ１２＿１、１２＿２、…それぞれを送信信号と混合して、ビート信号を生成する。
【００２４】
この場合、信号処理装置１４は、アンテナ間の受信信号の位相差を制御することでアンテナ全体としての指向性を変化させる。そして、受信信号の利得が最大となるときの指向性を求めることにより、その指向性に対応する目標物体の方位角を検出する。あるいは、電子スキャン式の一形態である位相モノパルス方式では、信号処理装置１４は、アンテナ間の受信位相差から受信信号の到来方向である目標物体の方位角を直接的に検出する。こうした電子スキャン方式では、信号処理装置１４は、送信信号の周波数上昇期間と周波数下降期間を１検出サイクルとして目標物体の検出処理を行う。
【００２５】
図４（Ａ）に戻り、信号処理装置１４の構成について説明する。信号処理装置１４は、デジタルデータ化されたビート信号に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの演算処理装置と、ビート信号の周波数スペクトルを処理して目標物体の位置等をするマイクロコンピュータを有する。このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する各種処理プログラムや制御プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵが各種データを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する。
【００２６】
よって、ビート信号の周波数を解析して目標物体の相対距離、相対速度を検出する距離・速度検出手段１４ａ、上記のメカニカルスキャン方式または電子スキャン方式により目標物体の方位角を検出する方位角検出手段１４ｂ、目標物体の相対距離と方位角からＸＹ座標平面上の位置を求める位置検出手段１４ｃ、過去の検出サイクルで検出された目標物体の位置から新規検出サイクルでの目標物体の位置を予測する位置予測手段１４ｄ、検出した位置が予測した位置の許容範囲内にあるときに検出した位置を確定する位置確定手段１４ｅ、目標物体が静止物であるか否かを判定する静止物判定手段１４ｆは、各処理手順を定めたプログラムと、これを実行するＣＰＵにより構成される。
【００２７】
また、信号処理装置１４には、車両１の車速センサから車両１の速度を示す車速信号が入力される。さらに、信号処理装置１４には、車両１のヨーレートセンサから車両のヨーレートを示すヨーレート信号が入力される。位置予測手段１４ｄは、車速信号から車速を検出し、またヨーレート信号と車速から旋回半径を検出して、後述する位置予測に用いる。
【００２８】
ここで、図５にレーダ装置１０が適用される車両１の制御システムの構成例を示すと、上述した静止物判定手段１４ｆは、図５（Ａ）の構成例のようにレーダ装置１０の信号処理装置１４がこれを有してもよい。このとき、レーダ装置１０の信号処理装置１４が本実施形態における「信号処理装置」に対応する。あるいは、図５（Ｂ）の構成例のように車両１の車両制御装置１００がこれを有してもよい。このとき、レーダ装置１０の信号処理装置１４と車両側の制御装置１００とが本実施形態における「信号処理装置」に対応する。
【００２９】
図６は、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６に示す手順は、１検出サイクルごとに実行される。
【００３０】
まず、信号処理装置１４は、送信信号の周波数上昇期間、周波数下降期間ごとにビート信号をＦＦＴ処理してその周波数スペクトルを検出する（Ｓ１０）。そして、距離・速度検出手段１４ａは、周波数上昇期間、周波数下降期間で極大値を形成するピーク信号同士を互いにペアリング（対応付け）して、それぞれの周波数を用いて目標物体の相対距離、相対速度を算出する（Ｓ１２）。また、方位角検出手段１４ｂは、各ペアリング結果について目標物体の方位角を算出する（Ｓ１４）。
【００３１】
そして、位置検出手段１４ｃが、目標物体の方位角、相対距離から目標物体の位置を算出する（Ｓ１６）。算出された位置は、信号処理装置１４内のＲＡＭに格納される。そして、位置予測手段１４ｄが、ＲＡＭに格納された過去の検出サイクルでの検出位置から、新規の検出サイクルでの位置を予測する（Ｓ１８）。すると、位置確定手段１４ｅは、予測された位置の許容範囲（予測領域）内に新規の検出サイクルでの検出位置が含まれることを確認し、その位置を検出結果として確定する（Ｓ２０）。
【００３２】
また、静止物判定手段１４ｆは、目標物体のうち、静止物を判定して、出力対象から除外する（Ｓ２２）。そして、信号処理装置１４は、検出した位置が確定した検出サイクルの回数が所定回数に達した目標物体について、その位置、相対速度などを車両１の制御に用いるデータとして車両１の車両制御装置１００あるいは車両制御装置１００の他のモジュールに出力する（Ｓ２４）。
【００３３】
次に、本実施形態における位置の予測方法と確定方法について説明する。
【００３４】
図７（Ａ）は、レーダ装置１０の走査領域を示す平面図であり、レーダ装置を原点ＯとするＸＹ座標平面上に、ｎ（ｎ＝１、２、３、…）番目の検出サイクルごとに検出位置Ｐ＿ｎと、検出サイクルごとの予測領域Ａ＿ｎを示す。
【００３５】
位置予測手段１４ｄは、同一の目標物体の第１検出サイクルでの検出位置Ｐ＿１（x1,y1）から第２検出サイクル検出位置Ｐ＿２（x2,y2）への軌跡を、位置Ｐ１、Ｐ２のＸ座標の差分値Δx12、Ｙ座標の差分地Δy12の分延長し、その終点の位置を第３検出サイクルでの位置ｆＰ＿３（x3´,y3´）として予測する。なお、ここでは、検出位置を黒丸で示し、予測される位置を白丸で示す。そして、予測されたＸ座標「x3´」の許容範囲±ｘＲと、予測されたＹ座標「y3´」の許容範囲±ｙＲを予測領域Ａ＿３とする（ハッチングで図示）。ここで、許容範囲ｘＲ、ｙＲは任意に設定可能な正の数とする。
【００３６】
そして、第３検出サイクルでの検出位置がＰ３（x3,y3）のとき、そのＸ、Ｙ座標が予測領域Ａ＿３内にあれば、位置Ｐ＿３（x3,y3）を第３検出サイクルでの検出位置として確定する。
【００３７】
同様にして、レーダ装置は、第２検出サイクルでの検出位置Ｐ＿２（x2,y2）と第３検出サイクルでの検出位置Ｐ＿３（x3,y3）から、Ｘ座標差分値Δx23、Ｙ座標差分値Δy23を求め、これらに基づき第４走査での位置ｆＰ＿４（x4´,y4´）を予測する。そして、第４走査での検出位置Ｐ＿４（x4,y4）のＸ、Ｙ座標座標が予測領域Ａ＿４内にあれば、位置Ｐ＿４（x4,y4）を第４走査での検出位置として確定する。そして、以降、同様の処理を繰り返す。
【００３８】
このように、本実施形態では、前々回の検出位置と前回の検出位置のＹ座標の差分値に基づき新規の位置のＹ座標を予測するだけでなく、Ｘ座標の差分値に基づき新規の位置のＸ座標を予測する。そして、予測したＸ座標とＹ座標について、予測領域を設定し、新規に検出した位置のＸ、Ｙ座標が、予測領域内にあるときに、検出位置を確定する。そうすることで、車両の前側方の走査領域を走査する場合に、走査領域を横切るような軌跡で移動する目標物体、換言すると、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置の予測を正確に行うことができる。すなわち、検出サイクルごとに検出位置が予測領域内にある確率が高くなるので、位置検出精度が向上する。
【００３９】
また、仮に検出位置が予測領域から外れ、予測した位置（予測位置）を検出位置として推定する推定処理を行う場合であっても、走査領域をＸ軸方向に横切るような軌跡となる。よって、実際は走査領域を横切る目標物体が自車両に接近するように誤検出されることがなくなる。よって、誤検出に起因する車両の誤制御を防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、目標物体の１検出サイクルあたりのＸ、Ｙ座標それぞれの差分値の大きさを目標物体の位置のＸ軸方向、Ｙ軸方向それぞれにおける移動速度として用い、自車両が加減速したときにＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動速度が有る程度以上増減する目標物体は、路側の設置物など制御対象とならない静止物と判定する静止物判定処理を行う。これは、静止物は自ら移動しないので、その移動速度の変化と自車両の速度変化は一定の相関関係を有することによる。
【００４１】
具体的な判定方法としては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動速度の変化量に対し基準値を設定し、いずれかの変化量（または両方の変化量としてもよい）が基準値以上のときに、その目標物体を静止物と判定することが可能である。なお、この場合の基準値は、自車両の速度変化に起因して目標物体の移動速度が変化したとみなされるような任意の値が用いられる。例えば、基準値は一律の固定値であってもよいし、自車両の速度変化に対応して動的に変化する値、例えば自車両の速度変化が大きいほど大きくなる値であってもよい。あるいは、反対に、基準値を極めて小さい値とすることで、変化量が少しでも生じた場合に静止物と判定してもよい。
【００４２】
さらに、基準値は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ごとに異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ごとに異なる値とするときには、車両の前方の走査領域を走査する場合と比べ車両の前側方の走査領域を走査する場合にはＸ座標の差分値が相対的に大きく、したがってＸ軸方向の移動速度が相対的に大きいことを考慮し、Ｘ軸方向の基準値をＹ軸方向の基準値より大きい値としてもよい。
【００４３】
静止物判定手段１４ｆは、このようにして静止物を判定することで、本来は自ら向かってくるような動きをしない静止物を制御対象から除外できる。よって、車両制御装置１００へ出力する検出結果を選別する処理が効率化できる。特に、多数の目標物体が検出される場合にスループットを向上させることができる。
【００４４】
さらに、静止物判定処理の精度を向上させるために、次のような手順としてもよい。すなわち、静止物判定手段１４ｆは、Ｘ、Ｙ座標の差分値からＸＹ座標平面上における目標物体の１検出サイクルあたりの移動量（例えば図７（Ａ）における位置Ｐ＿１からＰ＿２までの移動量）を求める。そして、この目標物体の移動量を移動速度として用い、移動速度の変化量（例えば、位置Ｐ＿１からＰ＿２までの移動量と、位置Ｐ＿２からＰ＿３までの移動量との変化量）を求める。そして、このようにして求めたＸＹ座標平面上における移動速度の変化量が自車速の変化量と一定の誤差範囲内で一致する目標物体を静止物と判定し、それ以外を移動物と判定する。これは、路側の設置物などの静止物は相対的に自車両の進路と平行して移動するように観測されることから、その移動方向における移動速度の変化量は自車速の変化量と一致することによる。
【００４５】
さらに、上述した静止物判定処理のいずれかにおいて、直前の検出サイクルにおいて検出された移動速度と新規の検出サイクルにおいて検出された移動速度との差分を移動速度の変化量として検出してもよいし、過去複数回の検出サイクルにおいて検出された移動速度を時系列に記憶しておき、これに基づき移動速度の変化量を求めてもよい。例えば、過去複数回の移動速度の平均に対する乖離分を変化量として求めてもよいし、さらにその場合の平均として、新しい移動速度データに対し大きい重みをつけた加重平均を用いてもよい。
【００４６】
ところで、特に目標物体が静止物の場合に、上述した位置の予測方法では前々回から前回の検出サイクルにおけるＸ座標、Ｙ座標それぞれの差分値に基づき予測領域を求めるので、自車両が加減速することでＸＹ座標平面上における移動量が変化するときには目標物体の検出位置が予測領域から外れる可能性が大きくなる。すると、その目標物体の移動速度の変化量を検出する機会が失われ、静止物と判定することができなくなる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、位置予測手段１４ｄは、自車両が加減速したときには目標物体の予測位置を補正することで、検出位置が予測領域内に収まるようにする。そうすることで、静止物の位置を精度良く検出できる。そうすることで、静止物の判定を行うことができ、静止物を制御対象から除外することができる。
【００４８】
ここで、図７（Ｂ）を用いて、かかる予測位置の補正について説明する。例えば、目標物体の位置が位置Ｐ＿１からＰ＿４まで移動するときに自車両が加減速したときには、位置Ｐ＿１（x1,y1）から位置Ｐ＿２（x2,y2）までのＸ、Ｙ座標の差分値Δx12（=x2-x1）、Δy12（=y2-y1）と、位置Ｐ＿２（x2,y2）から位置Ｐ＿３（x3,y3）までのＸ、Ｙ座標の差分値Δx23（=x3-x2）、Δy23（=y3-y2）から、Ｘ座標差分値の変化量Δxd(=Δx12−Δx23)、Ｙ座標差分値の変化量Δyd(=Δy12−Δy 23)を求める。そして、Ｘ座標差分値Δｘｄ、Ｙ座標差分値Δｙｄがそれぞれ基準量（自車速の加減速により目標物体の移動速度に変化量が生じたとみなしうる任意に設定される値）以上のときには、位置ｆＰ＿４（x4´,y4´）を次のように予測する。
【００４９】
ｘ４´＝ｘ３＋Δｘ２３＋Δｘｄ
ｙ４´＝ｙ３＋Δｙ２３＋Δｙｄ
位置予測手段１４ｄは、上記のような処理を、検出サイクルごとに実行することで、自車速の加減速にともない移動速度が変化する静止物を確実に検出でき、さらに静止物と判定することで、制御対象から除外できる。そうすることで、車両１の車両制御装置１００の処理負荷を軽減できる。
【００５０】
さらに、本実施形態の変形例としては、位置予測手段１４ｄは、自車両が旋回するときに、予測位置を補正する。図８に、車両１が直進するときと左に旋回するときの静止物の位置の軌跡とＸ座標差分値を示すと、自車両１が左旋回するときには、静止物のＸ座標の差分値が大きくなるので、検出位置から予測位置までのＸ座標の差分値を通常より大きくすることで、予測をより正確に行うことができる。
【００５１】
具体的には、位置予測手段１４ｄは、ヨーレートの変化が一定値を超えて自車両１が旋回することを検出すると、次の式によりヨーレートと自車速から旋回半径を算出する。
【００５２】
ω＝Ｖ・Ｔ／Ｃ
なお、ここでは、ヨーレート：ω（ラジアン／秒）、ヨーレート検知周期：Ｔ（秒）、Ｃ：旋回半径（メートル）とする。
【００５３】
そして、旋回半径に応じて、予測位置のＸ、Ｙ座標を補正する。一例として、図９に示すようなマップにより求められる係数を上記のΔｘｄに乗算する補正が可能である。
【００５４】
なお、レーダ装置１０が車両１の左前側方の領域を走査する場合には、左右を逆転した上記手順が適用できる。
【００５５】
図１０は、上述の処理を行う位置予測手段１４ｄの動作手順を説明するフローチャート図である。図６で示した手順Ｓ１８のサブルーチンに対応する。
【００５６】
位置予測手段１４ｄは、前々回、前回の検出位置をＲＡＭから読出し（Ｓ３２）、Ｘ、Ｙ座標差分値を算出する（Ｓ３４）。
【００５７】
そして、車速の変化量が基準値（車速が変化したとみなしうる任意に設定される値）以上のときであって（Ｓ３６のＹＥＳ）、さらに、Ｘ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値以上のとき（Ｓ３８のＹＥＳ）には、Ｘ、Ｙ座標の差分値の変化量に基づき位置を予測し（Ｓ４０）、その予測位置をＲＡＭに格納する（Ｓ４２）。一方、車速の変化量が基準値未満のとき（Ｓ３６のＮＯ）、または、車速の変化量が基準値以上であってもＸ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値未満のとき（Ｓ３８のＮＯ）には、Ｘ、Ｙ座標の差分値に基づき位置を予測し（Ｓ４４）、その予測位置をＲＡＭに格納する（Ｓ４２）。
【００５８】
図１１は、上述の処理を行う位置確定手段１４ｅの動作手順を説明するフローチャート図である。図６で示した手順Ｓ２０のサブルーチンに対応する。
【００５９】
位置確定手段１４ｅは、予測位置をＲＡＭから読出して（Ｓ３２）、所定の許容範囲をもたせた予測領域を算出する（Ｓ５２）。
【００６０】
そして、検出位置が予測領域内のときには（Ｓ５４のＹＥＳ）、検出位置を確定し（Ｓ５６）、その検出位置をＲＡＭに格納する（Ｓ５８）。一方、検出位置が予測領域内でないときには（Ｓ５４のＮＯ）、予測位置を検出位置として推定し（Ｓ５６）、その推定された検出位置をＲＡＭに格納する（Ｓ５８）。
【００６１】
図１２は、上述した処理を行う静止物判定手段１４ｆの動作手順を示すフローチャート図である。図６で示した手順Ｓ２２のサブルーチンの手順に対応する。静止物判定手段１４ｆは、車速の変化量が基準値以上のときであって（Ｓ７０のＹＥＳ）、さらに、Ｘ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値以上のとき（Ｓ７２のＹＥＳ）には、その目標物体を静止物と判定する（Ｓ７４）。一方、車速の変化量が基準値未満のとき（Ｓ７０のＮＯ）、または、車速の変化量が基準値以上であってもＸ、Ｙ座標の差分値の変化量が基準値未満のとき（Ｓ７２のＮＯ）にはその目標物体を移動物と判定する（Ｓ７６）。
【００６２】
上述の説明においては、車両の前側方の走査領域を走査するレーダ装置１０の例を示したが、本実施形態は、車両の後側方（左右いずれも含む）の走査領域を走査するレーダ装置にも適用できる。この場合、移動物には後続車両や歩行者が対応し、静止物には路側設置物や駐車場などで後進するときの後方の設置物が対応する。そして、レーダ装置は、自車両が前進するときにこれに追従する後続車両や隣接車線を走行する車両、あるいは自車両が駐車場などで後進するときに後側方に位置する人物（歩行者）や設置物などを検出して、車両制御装置１００に出力する。そして、車両制御装置１００がこれら目標物体の追突や衝突の蓋然性が大きい場合に衝突対応・回避制御を実行する。
【００６３】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、レーダ装置が車両の側方の領域を含む走査領域を走査するときに、前々回の検出位置と前回の検出位置のＸ座標とＹ座標の差分値に基づき新規の位置のＸ、Ｙ座標を予測するので、Ｘ座標の差分値が大きい目標物体の位置の予測を正確に行うことができる。すなわち、検出サイクルごとに検出位置が予測領域内にある確率が高くなるので、位置検出精度が向上する。
【００６４】
また、自車両が加減速したときには目標物体の予測位置を補正することで、検出位置が予測領域内に収まるようにする。そうすることで、静止物の位置を精度良く検出できる。よって、静止物の判定を行うことができ、静止物を制御対象から除外することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】前方監視用レーダ装置の検出サイクルごとの予測領域と検出される位置との関係を示す図である。
【図２】本発明が適用されるレーダ装置の使用状況を説明する図である。
【図３】レーダ装置１０が検出する目標物体の位置について説明する図である。
【図４】本実施形態におけるレーダ装置の構成を説明する図である。
【図５】レーダ装置１０が適用される車両１の制御システムの構成例を示す図である。
【図６】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】前側方監視用レーダ装置の検出サイクルごとの予測領域と検出される位置との関係を示す図である。
【図８】車両が旋回するときの静止物のＸ座標の差分値を示す図である。
【図９】旋回半径に応じてΔｘｄに乗算する係数の例を示す図である。
【図１０】位置予測手段１４ｄの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１１】位置確定手段１４ｅの動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１２】静止物判定手段１４ｆの動作手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０：レーダ装置、１４：信号処理装置、１４ｃ：位置検出手段、１４ｄ：位置予測手段、１４ｅ：位置確定手段、３０：レーダ送受信機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置であって、
前記車両の前側方をＹ軸、前記Ｙ軸と交差する方向をＸ軸としたときに前記走査領域における目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を検出する位置検出手段と、
過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測する位置予測手段と、
前記検出された位置のＸ、Ｙ座標が前記予測された予測位置のＸ、Ｙ座標それぞれの許容範囲に含まれるときに、当該検出された位置を確定する位置確定手段とを有する信号処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記位置予測手段は、前記車両の速度が変化するときには、前記Ｘ座標差分値とＹ座標差分値の変化量に基づき、当該目標物体の位置を予測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記車両の速度が変化するときに、前記目標物体の前記Ｘ座標差分値とＹ座標差分値のいずれかまたは両方が前記車両の速度の変化量に対応する基準値以上変化するときには当該目標物体を静止物と判定する静止物体判定手段をさらに有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記位置予測手段は、前記車両の旋回半径に基づいて前記予測位置を補正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のいずれかに記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを有するレーダ装置。
【請求項１】
車両に搭載されるとともに前記車両の側方の領域を含む走査領域を走査するレーダ送受信機の信号処理装置であって、
前記車両の前側方をＹ軸、前記Ｙ軸と交差する方向をＸ軸としたときに前記走査領域における目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を検出する位置検出手段と、
過去の検出サイクルで検出された前記目標物体の位置の前記検出サイクルあたりのＸ座標差分値とＹ座標差分値とに基づき、当該目標物体の位置のＸ、Ｙ座標を予測する位置予測手段と、
前記検出された位置のＸ、Ｙ座標が前記予測された予測位置のＸ、Ｙ座標それぞれの許容範囲に含まれるときに、当該検出された位置を確定する位置確定手段とを有する信号処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記位置予測手段は、前記車両の速度が変化するときには、前記Ｘ座標差分値とＹ座標差分値の変化量に基づき、当該目標物体の位置を予測することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記車両の速度が変化するときに、前記目標物体の前記Ｘ座標差分値とＹ座標差分値のいずれかまたは両方が前記車両の速度の変化量に対応する基準値以上変化するときには当該目標物体を静止物と判定する静止物体判定手段をさらに有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記位置予測手段は、前記車両の旋回半径に基づいて前記予測位置を補正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のいずれかに記載のレーダ送受信機と信号処理装置とを有するレーダ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−３８７０６（Ｐ２０１０−３８７０６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０１３８７（Ｐ２００８−２０１３８７）
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]