車両用レーダ装置
【課題】受信波形と基準波形との差分に基づいて測距を行う際に、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持可能とする。
【解決手段】ある時点で基準波形Ｗａを取得した後、サンプリング周期Ｔｓ毎に受信波形をサンプリングし、受信波形と基準波形Ｗａとの差分波形を用いて測距を行う。そして、サンプリング回数ｎが所定回数に達したとき、受信波形と基準波形Ｗａとの差分値の位相成分が閾値を超えているか否かを調べる。その結果、差分波形の位相成分が閾値を超えていないときには、ｎ回目の受信波形を基準波形Ｗｂとして取得し、この新たな基準波形Ｗｂを用いて測距を行う。一方、差分波形の位相成分が閾値を超えているときには、現在の基準波形Ｗａを更新せずに維持し、現在の基準波形Ｗａによる測距を継続する。これにより、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持することができる。
【解決手段】ある時点で基準波形Ｗａを取得した後、サンプリング周期Ｔｓ毎に受信波形をサンプリングし、受信波形と基準波形Ｗａとの差分波形を用いて測距を行う。そして、サンプリング回数ｎが所定回数に達したとき、受信波形と基準波形Ｗａとの差分値の位相成分が閾値を超えているか否かを調べる。その結果、差分波形の位相成分が閾値を超えていないときには、ｎ回目の受信波形を基準波形Ｗｂとして取得し、この新たな基準波形Ｗｂを用いて測距を行う。一方、差分波形の位相成分が閾値を超えているときには、現在の基準波形Ｗａを更新せずに維持し、現在の基準波形Ｗａによる測距を継続する。これにより、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両外部へレーダ波を送信し、車両周囲に存在する物体で反射された反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なパルスレーダ装置は、送信したパルス信号が測距対象となるターゲットで反射されて受信されるまでの往復伝播時間に基づいて距離を算出している。例えば、特許文献１には、パルスを広帯域で外部へ送信し、広帯域で受信した受信波形を広帯域のサンプリングパルスでサンプリングするパルスレーダ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーダ装置で測距に必要な受信波形は、測距対象となるターゲットで反射された波形のみであるが、実際には、送信アンテナから直接受信アンテナに飛び込んでくるパルス波形等を含めた測距対象のターゲット以外の反射波が重畳された波形が受信される。
【０００５】
従って、これらのターゲット以外の影響による波形を予め基準波形として保有しておき、受信波形（入力波形）と基準波形との差分を取ることで、正確な測距を行う方式が知られている。
【０００６】
しかしながら、車両に搭載されるレーダ装置では、走行中に車両周囲の環境が大きく変化する。このため、事前に想定した基準波形を予め保有するのみでは、正確な測距を維持することは困難である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、受信波形と基準波形との差分に基づいて測距を行う際に、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持可能とする車両用レーダ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による車両用レーダ装置は、車両外部に送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置であって、車両走行中に所定間隔で上記反射波の受信波形をサンプリングする受信波形サンプル部と、上記基準波形を、上記サンプリング間隔よりも長い間隔で上記受信波形に基づいて更新する基準波形更新部と、上記受信波形と上記基準波形との差分波形に基づいて、測距対象に対する測距を行う測距部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受信波形と基準波形との差分に基づいて測距を行う際に、走行中に所定間隔でサンプリングした受信波形に基づいて現在保持している基準波形を更新するため、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の第１形態に係り、車両用レーダ装置の構成図
【図２】同上、自動車へのレーダユニットの配置を示す説明図
【図３】同上、差分波形の説明図
【図４】同上、基準波形取得機能のブロック図
【図５】同上、受信波形のサンプリングタイミング及び基準波形の更新タイミングを示す説明図
【図６】同上、基準波形の区間毎の積分値を示す説明図
【図７】同上、波形パターンの推移を示す説明図
【図８】同上、距離算出の説明図
【図９】本発明の実施の第２形態に係り、基準波形の区間毎の積分値を示す説明図
【図１０】本発明の実施の第３形態に係り、車速とサンプリング間隔との関係を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は、自動車等の車両に搭載されて車両周囲に存在する物体２００までの距離を測定する車両用レーダ装置（以下、単に「レーダ装置」と記載）である。このレーダ装置１は、送信アンテナ２ａ，受信アンテナ２ｂ，及び信号処理回路ユニット５を備えた複数のレーダユニット２０，…と、各レーダユニット２０を制御して測距処理等を行うコントロールユニット５０とを基本として構成されている。
【００１２】
尚、図１においては、送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂとが分離している送信・受信アンテナ分離型の装置を示しているが、送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂとが一体であっても良い。
【００１３】
図２は、自動車１００に搭載したレーダ装置１の複数のレーダユニット２０，…の配置例を示している。各レーダユニット２０は、フロントバンパ１０１内部の左右コーナ部とリヤバンパ１０２内部の左右コーナ部とにそれぞれ２箇所、フロントドア１０３の下部（サイドシルスポイラ内）に左右２個所、リヤドア１０４の下部（サイドシルスポイラ内）に左右２箇所、計８箇所に配設されている。コントロールユニット５０は、これらのレーダユニット２０，…を切換えながら測距処理を行う。
【００１４】
各レーダユニット２０内の信号処理回路ユニット５は、図１においては周知の等価時間サンプリング方式を採用した例を示している。すなわち、信号処理回路ユニット５は、パルス生成部６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７、掃引波形生成部８、時間掃引パルス生成部９、バンドパスフィルタ１０、サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２、アンプ１３を備えて構成されている。
【００１５】
パルス生成部６は、コントロールユニット５０から供給されるクロック信号ＣＬＫ１に同期して、所定周波数の送信パルスを生成する。この送信パルスは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７で所定の周波数帯域に制限され、送信アンテナ２ａから車両外部にレーダ波として送信される。
【００１６】
掃引波形生成部８は、コントロールユニット５０から供給されるフレーム毎のタイミング信号ＣＬＫ２をトリガとして、送信パルスを周波数掃引するための波形（例えばランプ波等）を有する掃引信号を生成する。この掃引信号は、時間掃引パルス生成部９に入力される。
【００１７】
時間掃引パルス生成部９は、コントロールユニット５０からのクロック信号に同期して、掃引波形生成部８から出力される掃引信号に基づいて、送信パルスに対して所定量ずつ遅延させた時間掃引パルスを生成する。この時間掃引パルスは、サンプル／ホールド回路１１に入力される。
【００１８】
サンプル／ホールド回路１１は、時間掃引パルスをトリガとして、受信アンテナ２ｂで受信されてバンドパスフィルタ１０によりノイズを除去された受信信号を一時的にホールドし、サンプリングする。このときのサンプリング波形は、受信アンテナ２ｂで受信した波形を時間軸上で伸張した波形となる（等価時間サンプリング）。
【００１９】
この等価時間サンプリングされた受信波形は、ローパスフィルタ１２へ通され、高周波ノイズがカットされる。更に、ローパスフィルタ１２を通過した信号がアンプ１３で所定の出力レベルに増幅され、コントロールユニット５０に入力される。
【００２０】
コントロールユニット５０は、レーダユニット２０を用いた測距システムの中心構成をなすものである。コントロールユニット５０には、マイクロプロセッサを中心として、クロック信号やタイミング信号を信号処理回路ユニット５へ出力する周辺回路、信号処理回路ユニット５から入力されるアナログ信号（アンプ１３からの信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等が備えられている。
【００２１】
コントロールユニット５０は、クロック信号やタイミング信号を各信号処理回路ユニット５へ供給すると共に、各信号処理回路ユニット５で処理した受信信号に基づいて車両外部に存在する物体までの距離を算出する測距処理を主として行う。この測距処理は、本実施の形態においては、図３に実線で示すような差分波形に基づいて行われる。
【００２２】
すなわち、コントロールユニット５０は、図３に一点鎖線で示すベースバンド波形を基準波形として保持している。そして、この基準波形と、受信アンテナ２ｂ及び信号処理回路ユニット５を介して取得した受信波形（図３中に破線で示す波形）との差分波形を算出し、この差分波形に基づいて測距を行う。
【００２３】
尚、図３における受信波形は、１フレーム分（１周期分）の波形を、サンプル数２００、８ビットの分解能でＡ／Ｄ変換したデータを示している。１フレームの周期は、例えば２０ｍｓｅｃ程度である。
【００２４】
差分波形に基づく測距を行う場合、コントロールユニット５０が保持する基準波形として、車両外部環境に測定対象となる物体が存在しない状況での反射波形を取得することで、測距が可能となる。例えば、測定対象となる物体が存在しない標準的な路面状況での反射波形等を、オフラインの実験或いはシミュレーションによって取得し、予めメモリに書き込んでおく、若しくは出荷時検査時に１台毎に適した値を書き込むことで、測距が可能となる。
【００２５】
しかしながら、標準的な路面状況での反射波形等を予め基準波形として保持するのみでは、走行時の車両周囲の環境条件と一致しない場合があり、正確な測距が行われない虞がある。このため、コントロールユニット５０は、車両走行中に基準波形を更新しながら測距を行うようにしている。この基準波形更新及び測距に係る機能として、コントロールユニット５０には、図４に示すように、レーダユニット切換部５１、受信波形サンプル部５２、基準波形更新部５３、測距部５４が備えられている。
【００２６】
レーダユニット切換部５１は、複数のレーダユニット２０での測距を可能とするため、各レーダユニット２０を個別に或いは所定のグループ毎に所定間隔で切換え、受信波形サンプル部５２に受信波形信号を入力する。この切換えは、具体的は、信号処理回路ユニット５のアンプ１３からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器の入力チャンネルを、一定時間毎、或いは周囲の物体の存在状況等に応じて切換えることで実施される。
【００２７】
受信波形サンプル部５２は、信号処理回路ユニット５のアンプ１３から出力される受信波形を、図５に示すように、所定の一定時間間隔でサンプリングする。例えば、サンプリング間隔Ｔｓとして２０ｍｓｅｃに設定し、２０ｍｓｅｃ毎に受信波形をサンプリングする。尚、サンプリング間隔Ｔｓ毎にサンプリングされた信号は、Ａ／Ｄ変換されて基準波形更新部５３及び測距部５４に出力される。
【００２８】
この場合、各サンプリング周期Ｔｓ毎にサンプリングした生の受信波形（信号処理回路ユニット５のアンプ１３から出力される波形）には、環境条件によって、同一周波数帯の外来ノイズが混入する可能性がある。従って、各サンプリング周期Ｔｓ毎にサンプリングした生の受信波形を用いても良いが、サンプリングした生の受信波形をフィルタ処理し、ノイズを除去した波形とすることが好ましい。
【００２９】
例えば、メディアンフィルタ(median filter)を用いて、波形取得タイミングＮ，Ｎ＋１，Ｎ＋２，…，Ｎ＋Ｋ（但し、Ｋ≧２）毎の合計Ｋ＋１個のサンプリングデータから最大値と最小値を除くことにより、外来ノイズを除去する。更に、残りのＫ−１個のデータに対して、平均値抽出、中央値抽出、最頻値抽出等の統計処理を行い、内部ノイズを除去する。
【００３０】
そして、このようなメディアンフィルタや統計処理等によるソフトウエアフィルタによりノイズを除去した波形を用いて測距や基準波形の更新を行うことにより、耐環境性を向上することができる。以下では、受信波形とは、信号処理回路ユニット５のアンプ１３から出力される生の受信波形に限定されることなく、生の受信波形をフィルタ処理した波形を含むものとする。
【００３１】
基準波形更新部５３は、個々のレーダユニット２０毎或いは複数のレーダユニット２０の所定のグループ毎に基準波形を保持しており、この基準波形を所定間隔で更新する。具体的には、前回の基準波形更新のタイミングからのサンプリング回数がｎ回に達したとき、受信波形と現在の基準波形との差分値が所定の閾値Ｈに達したか否かを調べ、該当する基準波形を更新するか否かを判断する。
【００３２】
本実施の形態においては、測距部５４は、サンプリング間隔Ｔｓ毎に、受信波形と基準波形との差分の位相成分に基づいて測距を行っている。このため、基準波形を更新するための閾値Ｈは、差分波形の位相成分が確認可能な値として設定されている。そして、今回（ｎ回目）のタイミングでの受信波形と現在の基準波形との差分値が閾値Ｈに達しなかった場合、そのときの受信波形を新たな基準波形として現在の基準波形を更新する。一方、差分値が閾値Ｈを超えている場合には、位相成分による測距に支障がないため、現在の基準波形を維持し、更新は行わない。
【００３３】
例えば、サンプリング間隔Ｔｓ＝２０ｍｓｅｃとして、図５に示すように、ある時点で基準波形Ｗａを取得した後、２０ｍｓｅｃ毎に受信波形をサンプリングし、受信波形と基準波形Ｗａとの差分波形を用いて測距を行う。そして、サンプリング回数ｎがｎ＝１００回目に達したとき、受信波形と基準波形Ｗａとの差分値の位相成分が閾値Ｈを超えているか否かを調べる。
【００３４】
その結果、差分波形の位相成分が閾値Ｈを超えていないときには、ｎ回目の受信波形を基準波形Ｗｂとして取得し、この新たな基準波形Ｗｂを用いて測距を行う。このとき、基準波形は、２ｓｅｃ間隔で更新されることになる。一方、差分波形の位相成分が閾値Ｈを超えているときには、現在の基準波形Ｗａを更新せずに維持し、現在の基準波形Ｗａによる測距を継続する。
【００３５】
尚、システム起動時には基準波形は未取得であるため、例えば、前回のシステム停止時に基準波形をフラッシュメモリ等の不揮発性メモリに記憶しておき、この記憶した基準波形を読み出すことで、システム起動時からの正確な物体検出が可能となる。
【００３６】
ここで、システム停止時とは、レーダユニット２０及びコントロールユニット５０への電源がオフされて測距動作が停止したとき、或いは電源は供給されていてもコントロールユニット５０がスタンバイ状態で測距動作を停止しているときである。このシステム停止時には、各種データの退避処理等が実行された後に動作停止となる。一方、システム起動時とは、レーダユニット２０及びコントロールユニット５０へ電源が供給されて測距動作を開始したとき、或いはコントロールユニット５０がスタンバイ状態から復帰して測距動作を開始したときである。
【００３７】
測距部５４は、サンプリング周期Ｔｓ毎に、受信波形と基準波形との差分波形を用いて測距を行う。本実施の形態においては、測距部５４は、極至近距離以外では、差分波形の全体的な大きさによる絶対平均値ベースによる測距手法といったような通常の測距を行い、ターゲットが極至近距離に到達した場合、差分波形の位相パターンの繰り返しに基づいてターゲットの距離を算出する。
【００３８】
位相パターンベースでの測距は、ターゲットの既知の距離において出現した受信波形の位相パターンを基準位相パターンとして特定し、この基準位相パターンに基づいて測距を行うものである。ターゲットの距離の変化に応じた基準位相パターンの繰り返しに着目すると、基準位相パターンは、波長が既知であることを条件として、波形が１周期進む毎に出現する。従って、この繰り返しをモニタリングすることで、既知の距離からの変化量も一義的に特定され、ターゲットの現在の距離を算出することができる。
【００３９】
このため、測距部５４は、先ず、差分波形の積分値に基づいて、差分波形の位相パターンを判定するため、次のような処理を行う。
すなわち、差分波形が時間軸上で複数の区間に分割される。例えば、図６（ａ）に示すように、所定期間の後半部分に、同一の区間幅を有する３つの区間Ａ〜Ｃが設定される。区間Ａ〜Ｃを後半部分に設定する理由は、ターゲットが測距システムから離れるほど受信タイミングが遅れる点を考慮したものであり、１フレーム期間の後半部分は、ターゲットによって反射されたパルスが顕著に表れやすい領域だからである。
【００４０】
次に、各区間Ａ〜Ｃにおいて、差分波形が積分・平均され、積分値Ｖ（Ａ），Ｖ（Ｂ），Ｖ（Ｃ）が算出される。図６（ｂ）に示すように、ある区間における差分波形の振幅が大きい程、その区間における積分値Ｖも大きくなる。すなわち、これらの積分値Ｖの具体的な値は、差分波形の位相の変化に追従して随時変化する。そして、区間Ａ〜Ｃ毎に算出された３つの積分値Ｖの大小関係が判定され、この大小関係に基づいて、区間Ａ〜Ｃの全体における差分波形の位相パターン（Ｖ（Ａ）＜Ｖ（Ｃ）＜Ｖ（Ｂ））が特定される。
【００４１】
図７は、位相パターンの推移を示す図であり、同図に示す”□”は、３つの積分値Ｖの大小関係をシンボル的に示したものである。前述したように、測距部５４は、位相パターンベースでの測距が開始される極至近距離に至るまでは、差分波形の全体的な大きさによる絶対平均値ベースの通常の測距を行う。この絶対平均値ベースによる測距は、差分波形の位相が確認できるまで継続される。そして、差分波形の位相パターンが特定可能な状態になった時点で、３つの積分値Ｖによる位相パターンによる測距に移行する。
【００４２】
位相パターンによる測距では、車両がターゲット（障害物）に近づくにつれて、例えば、図６（ａ）から図６（ｆ）に示すように位相パターンが経時的に推移する。そして、ちょうど波形１周期分近づいた時点で、図６（ｆ）から図６（ａ）に戻り、更に近づくにつれて図６（ａ）から図６（ｆ）のように位相パターンが再び推移する。
【００４３】
ここで、図７に示すように、送受信アンテナ２ａ，２ｂの間隔を、例えば１．６ｍとする。波長λが例えば１ｍの場合、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が１ｍ短くなると位相が１周期分だけ進む。位相パターンによる測距の開始時、他の測距手法によって距離Ｌが既知である場合（例えばＬ＝１．５ｍ）、以下の（１）式により、Ｌ１，Ｌ２が共に１．７ｍとなり、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が３．４ｍとなる。
Ｌ１＝Ｌ２＝(Ｌ2＋(１．６／２)2)1/2 …（１）
【００４４】
この時点における位相パターン（以下、「基準位相パターン」という）が例えば図６（ａ）の場合、ターゲットに近づくにつれて図６（ａ）から図６（ｆ）に次第に変化していく。そして、再び図６（ａ）の基準位相パターンに戻るのは、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が３．４ｍから波長λ（＝１ｍ）分だけ小さくなった２．４ｍになるときである。ここで、Ｌ１＝Ｌ２＝１．２ｍなので、以下の（２）式２からＬ≒０．８９ｍとなる。
Ｌ＝(Ｌ１2−(１．６／２)2)1/2 …（２）
すなわち、基準位相パターンが１周期分ずれるのは、この段階では距離Ｌの変化量が０．６１（＝１．５−０．８９）の場合である。そして、その後は、再び図６（ｆ）の状態に向かって経時的に推移していく。
【００４５】
ターゲットが極至近距離に存在する場合、車両はゆっくり移動するはずである。従って、上述したような基準位相パターンの繰り返し回数（出現回数）をモニタリングすることで、現時点での距離Ｌを算出することができる。そして、車両がターゲットに更に近づいた場合、図６（ａ）の基準位相パターンに戻るのは、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が１．４ｍになった時点であるが、アンテナ間距離が１．６ｍなので、実際に経路長が１．４ｍになることはない。経路長が１．６ｍになった時点で距離Ｌは０ｍである。また、その際には、経路長１．６ｍに対応した位相パターンが観測される。
【００４６】
尚、以上の説明は、送受信アンテナ２ａ，２ｂが別体化されているケースに関する。送受信アンテナ２ａ，２ｂが一体化されている場合には、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌなので、経路長が１ｍ変化すると、すなわちターゲットまでの距離Ｌが０．５ｍ変化すると、位相が１周期進むことになる。
【００４７】
以上の測距部５４による測距結果は、図示しない車両制御装置に出力され、測距結果に従った警報処理や衝突回避処理、走行制御等が実施される。例えば、測距結果により自車両と外部の物体との接触の可能性がある場合、ディスプレイやスピーカ等に運転者に対する回避操作の指示や警告を出力し、また、必要に応じて強制的なブレーキ制御や操舵制御を実行し、外部の物体との接触を回避する。
【００４８】
ここで、以上の測距処理は、車両が走行中であることを想定している。車両停止から走行開始時に測距処理を実行すると、誤判定を起こす虞がある。これは、車両停止時は、車両周辺に他の車両や物体が存在する確率が高いためである。従って、車両停止時から走行を開始する場合には、車両の速度が一定の速度に達するまでは、測距を行わないことが好ましい。これにより、誤判定を防止することができる。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、受信波形と基準波形との差分により周囲の物体を検出する際、車両走行に伴う車両周囲の環境変化に対応して基準波形を更新してゆくため、物体の検出ミスや誤判定を防止し、測距性能の向上を図ることができる。
【００５０】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。
第２形態は、前述の第１形態に対して、測距方式を変更するものである。前述したように、第１形態では、時間軸上の複数の区間における差分波形の積分値の大小関係から差分波形の位相パターンを特定し、この位相パターンの繰り返しに基づいて測距を行っている。これに対して、第２形態では、各区間の積分値が所定の閾値を越えるか否かを判定し、その判定結果に応じて測距を行う。
【００５１】
このため、第２形態における測距部５４は、先ず、第１形態と同様、１フレーム期間の後半部分に位置する３つの区間（区間Ａ〜Ｃ）を設定し、各区間において差分波形の積分を行う。そして、図９に示すように、算出された積分値を区間で設定された時間単位で除算して積分平均値を算出する。本実施の形態では、各区間において、中心軸（値１２８）を基準とした差分波形の積分を行い、算出された積分値を区間で設定された時間単位で除算して、積分平均値を算出する。積分平均値は、言い換えれば、中心軸と差分波形とで形成された領域の面積を区間で規定された単位時間でならし、再形成された矩形状の領域の高さ（電圧）である。
【００５２】
尚、区間に設定されない時間領域に関しては、ノイズ判定領域として、差分波形が許容ができる程度のノイズであるか否かの判定に用いられる。
【００５３】
次に、測距部５４は、各区間のそれぞれにおける差分波形の積分平均値が所定の閾値を越えるか否かを判定し、その判定結果に応じて、ターゲットまでの距離を測距する。測距部５４は、各種結果に対応する距離を予め記憶しており、判定した比較結果と予め記憶された結果群を参照してターゲットまでの距離を算出する。
【００５４】
具体的には、各区間Ａ，Ｂ，Ｃには、それぞれ閾値Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃが設定されている。区間Ａ，Ｂ，Ｃは、ターゲットの存在する位置が順に遠くなるときに積分平均値が大きくなることから、各閾値は、Ｈａ＜Ｈｂ＜Ｈｃの関係に設定されている。従って、各区間における積分平均値が閾値Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃを超えた時点に対応する距離を予め設定しておくことで、閾値を超えた区間の数や順番に基づいて測距を行うことができる。
【００５５】
例えば、区間Ｃにおける積分平均値が閾値Ｈｃを超えた時点で、車両とターゲットとの距離が１ｍとなるように設定されている。また、区間Ｂ，Ａに関しても、それぞれ積分平均値が閾値Ｈｂ，Ｈｃを超えた時点で、車両とターゲットとの距離が０．５ｍ，０．２５ｍとなるように設定されている。
【００５６】
このような測距方式を採用する第２形態では、第１形態と同様、サンプリング周期Ｔｓ毎に受信波形をサンプリングして測距を行う。また、ｎ回目のサンプリングタイミングに達したときには、そのときの受信波形で基準波形を更新する、或いは、差分波形の各区間の積分値と閾値との関係に基づいて基準波形を更新するか否かを判断する。
【００５７】
第２形態においても、第１形態と同様、車両走行に伴う車両周囲の環境変化に対応して基準波形を更新することで、物体の検出ミスや誤判定を防止し、測距性能の向上を図ることができる。更に、第２形態では、差分波形の積分値（具体的には、積分平均値）のみで測距するため、複雑な演算処理を必要とせず、近距離の測距を容易に行うことができるという利点を有している。
【００５８】
尚、第２形態においても、耐環境性を向上するため、受信波形をフィルタ処理して差分波形を取得することが好ましい。また、車両停止時から走行を開始する場合には、誤判定防止のため、車両の速度が一定の速度に達するまでは測距を行わないことが好ましい。
【００５９】
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。
上述の第１，第２形態は、車両が一定速度で走行する場合を想定し、一定の時間間隔で受信波形のサンプリング及び基準波形の更新を行っている。このため、車両の速度（車速）が変化すると、一定の距離で得られるサンプル数が増減してしまい、測距精度がばらつく虞がある。
【００６０】
そこで、第３形態では、受信波形のサンプリング間隔を車速に応じて可変する。具体的には、車速Ｖとサンプル間隔（サンプリング周期）Ｔｓとを軸とするマップをコントロールユニット５０内に用意しておく。例えば、走行距離１００ｍの間に、サンプル数８０個（基準波形Ｗａと基準波形Ｗｂの間の受信波形のサンプリング数）を確保するため、図１０に示すような特性のマップを用意しておく。そして、車速Ｖに基づいてマップ参照により求めたサンプリング間隔で受信波形の入力サンプリング処理を行うことにより、常に一定の距離において一定のサンプル数での基準波形の更新が可能となる。
【００６１】
第３形態では、第１，第２形態に対して、車両走行に伴う車両周囲の環境変化に対応して基準波形を更新する際、車両の速度に拘わらず、一定の距離における受信波形のサンプル数を一定数とすることができ、より安定した測距を行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ レーダ装置
２０ レーダユニット
５０ コントロールユニット
５１ レーダユニット切換部
５２ 受信波形サンプル部
５３ 基準波形更新部
５４ 測距部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両外部へレーダ波を送信し、車両周囲に存在する物体で反射された反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なパルスレーダ装置は、送信したパルス信号が測距対象となるターゲットで反射されて受信されるまでの往復伝播時間に基づいて距離を算出している。例えば、特許文献１には、パルスを広帯域で外部へ送信し、広帯域で受信した受信波形を広帯域のサンプリングパルスでサンプリングするパルスレーダ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーダ装置で測距に必要な受信波形は、測距対象となるターゲットで反射された波形のみであるが、実際には、送信アンテナから直接受信アンテナに飛び込んでくるパルス波形等を含めた測距対象のターゲット以外の反射波が重畳された波形が受信される。
【０００５】
従って、これらのターゲット以外の影響による波形を予め基準波形として保有しておき、受信波形（入力波形）と基準波形との差分を取ることで、正確な測距を行う方式が知られている。
【０００６】
しかしながら、車両に搭載されるレーダ装置では、走行中に車両周囲の環境が大きく変化する。このため、事前に想定した基準波形を予め保有するのみでは、正確な測距を維持することは困難である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、受信波形と基準波形との差分に基づいて測距を行う際に、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持可能とする車両用レーダ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による車両用レーダ装置は、車両外部に送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置であって、車両走行中に所定間隔で上記反射波の受信波形をサンプリングする受信波形サンプル部と、上記基準波形を、上記サンプリング間隔よりも長い間隔で上記受信波形に基づいて更新する基準波形更新部と、上記受信波形と上記基準波形との差分波形に基づいて、測距対象に対する測距を行う測距部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受信波形と基準波形との差分に基づいて測距を行う際に、走行中に所定間隔でサンプリングした受信波形に基づいて現在保持している基準波形を更新するため、車両周囲の環境が変化しても正確な測距を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の第１形態に係り、車両用レーダ装置の構成図
【図２】同上、自動車へのレーダユニットの配置を示す説明図
【図３】同上、差分波形の説明図
【図４】同上、基準波形取得機能のブロック図
【図５】同上、受信波形のサンプリングタイミング及び基準波形の更新タイミングを示す説明図
【図６】同上、基準波形の区間毎の積分値を示す説明図
【図７】同上、波形パターンの推移を示す説明図
【図８】同上、距離算出の説明図
【図９】本発明の実施の第２形態に係り、基準波形の区間毎の積分値を示す説明図
【図１０】本発明の実施の第３形態に係り、車速とサンプリング間隔との関係を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は、自動車等の車両に搭載されて車両周囲に存在する物体２００までの距離を測定する車両用レーダ装置（以下、単に「レーダ装置」と記載）である。このレーダ装置１は、送信アンテナ２ａ，受信アンテナ２ｂ，及び信号処理回路ユニット５を備えた複数のレーダユニット２０，…と、各レーダユニット２０を制御して測距処理等を行うコントロールユニット５０とを基本として構成されている。
【００１２】
尚、図１においては、送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂとが分離している送信・受信アンテナ分離型の装置を示しているが、送信アンテナ２ａと受信アンテナ２ｂとが一体であっても良い。
【００１３】
図２は、自動車１００に搭載したレーダ装置１の複数のレーダユニット２０，…の配置例を示している。各レーダユニット２０は、フロントバンパ１０１内部の左右コーナ部とリヤバンパ１０２内部の左右コーナ部とにそれぞれ２箇所、フロントドア１０３の下部（サイドシルスポイラ内）に左右２個所、リヤドア１０４の下部（サイドシルスポイラ内）に左右２箇所、計８箇所に配設されている。コントロールユニット５０は、これらのレーダユニット２０，…を切換えながら測距処理を行う。
【００１４】
各レーダユニット２０内の信号処理回路ユニット５は、図１においては周知の等価時間サンプリング方式を採用した例を示している。すなわち、信号処理回路ユニット５は、パルス生成部６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７、掃引波形生成部８、時間掃引パルス生成部９、バンドパスフィルタ１０、サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２、アンプ１３を備えて構成されている。
【００１５】
パルス生成部６は、コントロールユニット５０から供給されるクロック信号ＣＬＫ１に同期して、所定周波数の送信パルスを生成する。この送信パルスは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７で所定の周波数帯域に制限され、送信アンテナ２ａから車両外部にレーダ波として送信される。
【００１６】
掃引波形生成部８は、コントロールユニット５０から供給されるフレーム毎のタイミング信号ＣＬＫ２をトリガとして、送信パルスを周波数掃引するための波形（例えばランプ波等）を有する掃引信号を生成する。この掃引信号は、時間掃引パルス生成部９に入力される。
【００１７】
時間掃引パルス生成部９は、コントロールユニット５０からのクロック信号に同期して、掃引波形生成部８から出力される掃引信号に基づいて、送信パルスに対して所定量ずつ遅延させた時間掃引パルスを生成する。この時間掃引パルスは、サンプル／ホールド回路１１に入力される。
【００１８】
サンプル／ホールド回路１１は、時間掃引パルスをトリガとして、受信アンテナ２ｂで受信されてバンドパスフィルタ１０によりノイズを除去された受信信号を一時的にホールドし、サンプリングする。このときのサンプリング波形は、受信アンテナ２ｂで受信した波形を時間軸上で伸張した波形となる（等価時間サンプリング）。
【００１９】
この等価時間サンプリングされた受信波形は、ローパスフィルタ１２へ通され、高周波ノイズがカットされる。更に、ローパスフィルタ１２を通過した信号がアンプ１３で所定の出力レベルに増幅され、コントロールユニット５０に入力される。
【００２０】
コントロールユニット５０は、レーダユニット２０を用いた測距システムの中心構成をなすものである。コントロールユニット５０には、マイクロプロセッサを中心として、クロック信号やタイミング信号を信号処理回路ユニット５へ出力する周辺回路、信号処理回路ユニット５から入力されるアナログ信号（アンプ１３からの信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等が備えられている。
【００２１】
コントロールユニット５０は、クロック信号やタイミング信号を各信号処理回路ユニット５へ供給すると共に、各信号処理回路ユニット５で処理した受信信号に基づいて車両外部に存在する物体までの距離を算出する測距処理を主として行う。この測距処理は、本実施の形態においては、図３に実線で示すような差分波形に基づいて行われる。
【００２２】
すなわち、コントロールユニット５０は、図３に一点鎖線で示すベースバンド波形を基準波形として保持している。そして、この基準波形と、受信アンテナ２ｂ及び信号処理回路ユニット５を介して取得した受信波形（図３中に破線で示す波形）との差分波形を算出し、この差分波形に基づいて測距を行う。
【００２３】
尚、図３における受信波形は、１フレーム分（１周期分）の波形を、サンプル数２００、８ビットの分解能でＡ／Ｄ変換したデータを示している。１フレームの周期は、例えば２０ｍｓｅｃ程度である。
【００２４】
差分波形に基づく測距を行う場合、コントロールユニット５０が保持する基準波形として、車両外部環境に測定対象となる物体が存在しない状況での反射波形を取得することで、測距が可能となる。例えば、測定対象となる物体が存在しない標準的な路面状況での反射波形等を、オフラインの実験或いはシミュレーションによって取得し、予めメモリに書き込んでおく、若しくは出荷時検査時に１台毎に適した値を書き込むことで、測距が可能となる。
【００２５】
しかしながら、標準的な路面状況での反射波形等を予め基準波形として保持するのみでは、走行時の車両周囲の環境条件と一致しない場合があり、正確な測距が行われない虞がある。このため、コントロールユニット５０は、車両走行中に基準波形を更新しながら測距を行うようにしている。この基準波形更新及び測距に係る機能として、コントロールユニット５０には、図４に示すように、レーダユニット切換部５１、受信波形サンプル部５２、基準波形更新部５３、測距部５４が備えられている。
【００２６】
レーダユニット切換部５１は、複数のレーダユニット２０での測距を可能とするため、各レーダユニット２０を個別に或いは所定のグループ毎に所定間隔で切換え、受信波形サンプル部５２に受信波形信号を入力する。この切換えは、具体的は、信号処理回路ユニット５のアンプ１３からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器の入力チャンネルを、一定時間毎、或いは周囲の物体の存在状況等に応じて切換えることで実施される。
【００２７】
受信波形サンプル部５２は、信号処理回路ユニット５のアンプ１３から出力される受信波形を、図５に示すように、所定の一定時間間隔でサンプリングする。例えば、サンプリング間隔Ｔｓとして２０ｍｓｅｃに設定し、２０ｍｓｅｃ毎に受信波形をサンプリングする。尚、サンプリング間隔Ｔｓ毎にサンプリングされた信号は、Ａ／Ｄ変換されて基準波形更新部５３及び測距部５４に出力される。
【００２８】
この場合、各サンプリング周期Ｔｓ毎にサンプリングした生の受信波形（信号処理回路ユニット５のアンプ１３から出力される波形）には、環境条件によって、同一周波数帯の外来ノイズが混入する可能性がある。従って、各サンプリング周期Ｔｓ毎にサンプリングした生の受信波形を用いても良いが、サンプリングした生の受信波形をフィルタ処理し、ノイズを除去した波形とすることが好ましい。
【００２９】
例えば、メディアンフィルタ(median filter)を用いて、波形取得タイミングＮ，Ｎ＋１，Ｎ＋２，…，Ｎ＋Ｋ（但し、Ｋ≧２）毎の合計Ｋ＋１個のサンプリングデータから最大値と最小値を除くことにより、外来ノイズを除去する。更に、残りのＫ−１個のデータに対して、平均値抽出、中央値抽出、最頻値抽出等の統計処理を行い、内部ノイズを除去する。
【００３０】
そして、このようなメディアンフィルタや統計処理等によるソフトウエアフィルタによりノイズを除去した波形を用いて測距や基準波形の更新を行うことにより、耐環境性を向上することができる。以下では、受信波形とは、信号処理回路ユニット５のアンプ１３から出力される生の受信波形に限定されることなく、生の受信波形をフィルタ処理した波形を含むものとする。
【００３１】
基準波形更新部５３は、個々のレーダユニット２０毎或いは複数のレーダユニット２０の所定のグループ毎に基準波形を保持しており、この基準波形を所定間隔で更新する。具体的には、前回の基準波形更新のタイミングからのサンプリング回数がｎ回に達したとき、受信波形と現在の基準波形との差分値が所定の閾値Ｈに達したか否かを調べ、該当する基準波形を更新するか否かを判断する。
【００３２】
本実施の形態においては、測距部５４は、サンプリング間隔Ｔｓ毎に、受信波形と基準波形との差分の位相成分に基づいて測距を行っている。このため、基準波形を更新するための閾値Ｈは、差分波形の位相成分が確認可能な値として設定されている。そして、今回（ｎ回目）のタイミングでの受信波形と現在の基準波形との差分値が閾値Ｈに達しなかった場合、そのときの受信波形を新たな基準波形として現在の基準波形を更新する。一方、差分値が閾値Ｈを超えている場合には、位相成分による測距に支障がないため、現在の基準波形を維持し、更新は行わない。
【００３３】
例えば、サンプリング間隔Ｔｓ＝２０ｍｓｅｃとして、図５に示すように、ある時点で基準波形Ｗａを取得した後、２０ｍｓｅｃ毎に受信波形をサンプリングし、受信波形と基準波形Ｗａとの差分波形を用いて測距を行う。そして、サンプリング回数ｎがｎ＝１００回目に達したとき、受信波形と基準波形Ｗａとの差分値の位相成分が閾値Ｈを超えているか否かを調べる。
【００３４】
その結果、差分波形の位相成分が閾値Ｈを超えていないときには、ｎ回目の受信波形を基準波形Ｗｂとして取得し、この新たな基準波形Ｗｂを用いて測距を行う。このとき、基準波形は、２ｓｅｃ間隔で更新されることになる。一方、差分波形の位相成分が閾値Ｈを超えているときには、現在の基準波形Ｗａを更新せずに維持し、現在の基準波形Ｗａによる測距を継続する。
【００３５】
尚、システム起動時には基準波形は未取得であるため、例えば、前回のシステム停止時に基準波形をフラッシュメモリ等の不揮発性メモリに記憶しておき、この記憶した基準波形を読み出すことで、システム起動時からの正確な物体検出が可能となる。
【００３６】
ここで、システム停止時とは、レーダユニット２０及びコントロールユニット５０への電源がオフされて測距動作が停止したとき、或いは電源は供給されていてもコントロールユニット５０がスタンバイ状態で測距動作を停止しているときである。このシステム停止時には、各種データの退避処理等が実行された後に動作停止となる。一方、システム起動時とは、レーダユニット２０及びコントロールユニット５０へ電源が供給されて測距動作を開始したとき、或いはコントロールユニット５０がスタンバイ状態から復帰して測距動作を開始したときである。
【００３７】
測距部５４は、サンプリング周期Ｔｓ毎に、受信波形と基準波形との差分波形を用いて測距を行う。本実施の形態においては、測距部５４は、極至近距離以外では、差分波形の全体的な大きさによる絶対平均値ベースによる測距手法といったような通常の測距を行い、ターゲットが極至近距離に到達した場合、差分波形の位相パターンの繰り返しに基づいてターゲットの距離を算出する。
【００３８】
位相パターンベースでの測距は、ターゲットの既知の距離において出現した受信波形の位相パターンを基準位相パターンとして特定し、この基準位相パターンに基づいて測距を行うものである。ターゲットの距離の変化に応じた基準位相パターンの繰り返しに着目すると、基準位相パターンは、波長が既知であることを条件として、波形が１周期進む毎に出現する。従って、この繰り返しをモニタリングすることで、既知の距離からの変化量も一義的に特定され、ターゲットの現在の距離を算出することができる。
【００３９】
このため、測距部５４は、先ず、差分波形の積分値に基づいて、差分波形の位相パターンを判定するため、次のような処理を行う。
すなわち、差分波形が時間軸上で複数の区間に分割される。例えば、図６（ａ）に示すように、所定期間の後半部分に、同一の区間幅を有する３つの区間Ａ〜Ｃが設定される。区間Ａ〜Ｃを後半部分に設定する理由は、ターゲットが測距システムから離れるほど受信タイミングが遅れる点を考慮したものであり、１フレーム期間の後半部分は、ターゲットによって反射されたパルスが顕著に表れやすい領域だからである。
【００４０】
次に、各区間Ａ〜Ｃにおいて、差分波形が積分・平均され、積分値Ｖ（Ａ），Ｖ（Ｂ），Ｖ（Ｃ）が算出される。図６（ｂ）に示すように、ある区間における差分波形の振幅が大きい程、その区間における積分値Ｖも大きくなる。すなわち、これらの積分値Ｖの具体的な値は、差分波形の位相の変化に追従して随時変化する。そして、区間Ａ〜Ｃ毎に算出された３つの積分値Ｖの大小関係が判定され、この大小関係に基づいて、区間Ａ〜Ｃの全体における差分波形の位相パターン（Ｖ（Ａ）＜Ｖ（Ｃ）＜Ｖ（Ｂ））が特定される。
【００４１】
図７は、位相パターンの推移を示す図であり、同図に示す”□”は、３つの積分値Ｖの大小関係をシンボル的に示したものである。前述したように、測距部５４は、位相パターンベースでの測距が開始される極至近距離に至るまでは、差分波形の全体的な大きさによる絶対平均値ベースの通常の測距を行う。この絶対平均値ベースによる測距は、差分波形の位相が確認できるまで継続される。そして、差分波形の位相パターンが特定可能な状態になった時点で、３つの積分値Ｖによる位相パターンによる測距に移行する。
【００４２】
位相パターンによる測距では、車両がターゲット（障害物）に近づくにつれて、例えば、図６（ａ）から図６（ｆ）に示すように位相パターンが経時的に推移する。そして、ちょうど波形１周期分近づいた時点で、図６（ｆ）から図６（ａ）に戻り、更に近づくにつれて図６（ａ）から図６（ｆ）のように位相パターンが再び推移する。
【００４３】
ここで、図７に示すように、送受信アンテナ２ａ，２ｂの間隔を、例えば１．６ｍとする。波長λが例えば１ｍの場合、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が１ｍ短くなると位相が１周期分だけ進む。位相パターンによる測距の開始時、他の測距手法によって距離Ｌが既知である場合（例えばＬ＝１．５ｍ）、以下の（１）式により、Ｌ１，Ｌ２が共に１．７ｍとなり、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が３．４ｍとなる。
Ｌ１＝Ｌ２＝(Ｌ2＋(１．６／２)2)1/2 …（１）
【００４４】
この時点における位相パターン（以下、「基準位相パターン」という）が例えば図６（ａ）の場合、ターゲットに近づくにつれて図６（ａ）から図６（ｆ）に次第に変化していく。そして、再び図６（ａ）の基準位相パターンに戻るのは、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が３．４ｍから波長λ（＝１ｍ）分だけ小さくなった２．４ｍになるときである。ここで、Ｌ１＝Ｌ２＝１．２ｍなので、以下の（２）式２からＬ≒０．８９ｍとなる。
Ｌ＝(Ｌ１2−(１．６／２)2)1/2 …（２）
すなわち、基準位相パターンが１周期分ずれるのは、この段階では距離Ｌの変化量が０．６１（＝１．５−０．８９）の場合である。そして、その後は、再び図６（ｆ）の状態に向かって経時的に推移していく。
【００４５】
ターゲットが極至近距離に存在する場合、車両はゆっくり移動するはずである。従って、上述したような基準位相パターンの繰り返し回数（出現回数）をモニタリングすることで、現時点での距離Ｌを算出することができる。そして、車両がターゲットに更に近づいた場合、図６（ａ）の基準位相パターンに戻るのは、経路長（Ｌ１＋Ｌ２）が１．４ｍになった時点であるが、アンテナ間距離が１．６ｍなので、実際に経路長が１．４ｍになることはない。経路長が１．６ｍになった時点で距離Ｌは０ｍである。また、その際には、経路長１．６ｍに対応した位相パターンが観測される。
【００４６】
尚、以上の説明は、送受信アンテナ２ａ，２ｂが別体化されているケースに関する。送受信アンテナ２ａ，２ｂが一体化されている場合には、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌなので、経路長が１ｍ変化すると、すなわちターゲットまでの距離Ｌが０．５ｍ変化すると、位相が１周期進むことになる。
【００４７】
以上の測距部５４による測距結果は、図示しない車両制御装置に出力され、測距結果に従った警報処理や衝突回避処理、走行制御等が実施される。例えば、測距結果により自車両と外部の物体との接触の可能性がある場合、ディスプレイやスピーカ等に運転者に対する回避操作の指示や警告を出力し、また、必要に応じて強制的なブレーキ制御や操舵制御を実行し、外部の物体との接触を回避する。
【００４８】
ここで、以上の測距処理は、車両が走行中であることを想定している。車両停止から走行開始時に測距処理を実行すると、誤判定を起こす虞がある。これは、車両停止時は、車両周辺に他の車両や物体が存在する確率が高いためである。従って、車両停止時から走行を開始する場合には、車両の速度が一定の速度に達するまでは、測距を行わないことが好ましい。これにより、誤判定を防止することができる。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、受信波形と基準波形との差分により周囲の物体を検出する際、車両走行に伴う車両周囲の環境変化に対応して基準波形を更新してゆくため、物体の検出ミスや誤判定を防止し、測距性能の向上を図ることができる。
【００５０】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。
第２形態は、前述の第１形態に対して、測距方式を変更するものである。前述したように、第１形態では、時間軸上の複数の区間における差分波形の積分値の大小関係から差分波形の位相パターンを特定し、この位相パターンの繰り返しに基づいて測距を行っている。これに対して、第２形態では、各区間の積分値が所定の閾値を越えるか否かを判定し、その判定結果に応じて測距を行う。
【００５１】
このため、第２形態における測距部５４は、先ず、第１形態と同様、１フレーム期間の後半部分に位置する３つの区間（区間Ａ〜Ｃ）を設定し、各区間において差分波形の積分を行う。そして、図９に示すように、算出された積分値を区間で設定された時間単位で除算して積分平均値を算出する。本実施の形態では、各区間において、中心軸（値１２８）を基準とした差分波形の積分を行い、算出された積分値を区間で設定された時間単位で除算して、積分平均値を算出する。積分平均値は、言い換えれば、中心軸と差分波形とで形成された領域の面積を区間で規定された単位時間でならし、再形成された矩形状の領域の高さ（電圧）である。
【００５２】
尚、区間に設定されない時間領域に関しては、ノイズ判定領域として、差分波形が許容ができる程度のノイズであるか否かの判定に用いられる。
【００５３】
次に、測距部５４は、各区間のそれぞれにおける差分波形の積分平均値が所定の閾値を越えるか否かを判定し、その判定結果に応じて、ターゲットまでの距離を測距する。測距部５４は、各種結果に対応する距離を予め記憶しており、判定した比較結果と予め記憶された結果群を参照してターゲットまでの距離を算出する。
【００５４】
具体的には、各区間Ａ，Ｂ，Ｃには、それぞれ閾値Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃが設定されている。区間Ａ，Ｂ，Ｃは、ターゲットの存在する位置が順に遠くなるときに積分平均値が大きくなることから、各閾値は、Ｈａ＜Ｈｂ＜Ｈｃの関係に設定されている。従って、各区間における積分平均値が閾値Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃを超えた時点に対応する距離を予め設定しておくことで、閾値を超えた区間の数や順番に基づいて測距を行うことができる。
【００５５】
例えば、区間Ｃにおける積分平均値が閾値Ｈｃを超えた時点で、車両とターゲットとの距離が１ｍとなるように設定されている。また、区間Ｂ，Ａに関しても、それぞれ積分平均値が閾値Ｈｂ，Ｈｃを超えた時点で、車両とターゲットとの距離が０．５ｍ，０．２５ｍとなるように設定されている。
【００５６】
このような測距方式を採用する第２形態では、第１形態と同様、サンプリング周期Ｔｓ毎に受信波形をサンプリングして測距を行う。また、ｎ回目のサンプリングタイミングに達したときには、そのときの受信波形で基準波形を更新する、或いは、差分波形の各区間の積分値と閾値との関係に基づいて基準波形を更新するか否かを判断する。
【００５７】
第２形態においても、第１形態と同様、車両走行に伴う車両周囲の環境変化に対応して基準波形を更新することで、物体の検出ミスや誤判定を防止し、測距性能の向上を図ることができる。更に、第２形態では、差分波形の積分値（具体的には、積分平均値）のみで測距するため、複雑な演算処理を必要とせず、近距離の測距を容易に行うことができるという利点を有している。
【００５８】
尚、第２形態においても、耐環境性を向上するため、受信波形をフィルタ処理して差分波形を取得することが好ましい。また、車両停止時から走行を開始する場合には、誤判定防止のため、車両の速度が一定の速度に達するまでは測距を行わないことが好ましい。
【００５９】
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。
上述の第１，第２形態は、車両が一定速度で走行する場合を想定し、一定の時間間隔で受信波形のサンプリング及び基準波形の更新を行っている。このため、車両の速度（車速）が変化すると、一定の距離で得られるサンプル数が増減してしまい、測距精度がばらつく虞がある。
【００６０】
そこで、第３形態では、受信波形のサンプリング間隔を車速に応じて可変する。具体的には、車速Ｖとサンプル間隔（サンプリング周期）Ｔｓとを軸とするマップをコントロールユニット５０内に用意しておく。例えば、走行距離１００ｍの間に、サンプル数８０個（基準波形Ｗａと基準波形Ｗｂの間の受信波形のサンプリング数）を確保するため、図１０に示すような特性のマップを用意しておく。そして、車速Ｖに基づいてマップ参照により求めたサンプリング間隔で受信波形の入力サンプリング処理を行うことにより、常に一定の距離において一定のサンプル数での基準波形の更新が可能となる。
【００６１】
第３形態では、第１，第２形態に対して、車両走行に伴う車両周囲の環境変化に対応して基準波形を更新する際、車両の速度に拘わらず、一定の距離における受信波形のサンプル数を一定数とすることができ、より安定した測距を行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ レーダ装置
２０ レーダユニット
５０ コントロールユニット
５１ レーダユニット切換部
５２ 受信波形サンプル部
５３ 基準波形更新部
５４ 測距部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部に送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置であって、
車両走行中に所定間隔で上記反射波の受信波形をサンプリングする受信波形サンプル部と、
上記基準波形を、上記サンプリング間隔よりも長い間隔で上記受信波形に基づいて更新する基準波形更新部と、
上記受信波形と上記基準波形との差分波形に基づいて、測距対象に対する測距を行う測距部と
を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
上記測距部は、上記差分波形を時間軸上で複数の区間に分割し、当該区間のそれぞれにおける上記差分波形の積分値に基づいて、上記測距対象までの距離を算出することを特徴とする請求項１記載の車両用レーダ装置。
【請求項３】
上記測距部は、上記区間のそれぞれにおける上記差分波形の積分値の大小関係に基づいて、既知の距離において出現する位相パターンを特定し、当該特定された位相パターンの繰り返しに基づいて既知の距離からの変化量を算出することにより、上記測距対象までの距離を算出することを特徴とする請求項２記載の車両用レーダ装置。
【請求項４】
上記測距部は、上記区間のそれぞれにおける上記差分波形の積分値が所定の閾位置を越えるか否かにより、上記測距対象までの距離を算出することを特徴とする請求項２記載の車両用レーダ装置。
【請求項５】
上記受信波形サンプル部でサンプリングした受信波形をフィルタ処理し、ノイズを除去することを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【請求項６】
上記受信波形のサンプリング間隔を、車両の速度に基づいて可変することを特徴とする請求項１〜５の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【請求項７】
上記測距部は、車両停止時から走行を開始する場合、車両の速度が一定の速度に達するまでは測距を行わないことを特徴とする請求項１〜６の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【請求項１】
車両外部に送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信して測距を行う車両用レーダ装置であって、
車両走行中に所定間隔で上記反射波の受信波形をサンプリングする受信波形サンプル部と、
上記基準波形を、上記サンプリング間隔よりも長い間隔で上記受信波形に基づいて更新する基準波形更新部と、
上記受信波形と上記基準波形との差分波形に基づいて、測距対象に対する測距を行う測距部と
を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
上記測距部は、上記差分波形を時間軸上で複数の区間に分割し、当該区間のそれぞれにおける上記差分波形の積分値に基づいて、上記測距対象までの距離を算出することを特徴とする請求項１記載の車両用レーダ装置。
【請求項３】
上記測距部は、上記区間のそれぞれにおける上記差分波形の積分値の大小関係に基づいて、既知の距離において出現する位相パターンを特定し、当該特定された位相パターンの繰り返しに基づいて既知の距離からの変化量を算出することにより、上記測距対象までの距離を算出することを特徴とする請求項２記載の車両用レーダ装置。
【請求項４】
上記測距部は、上記区間のそれぞれにおける上記差分波形の積分値が所定の閾位置を越えるか否かにより、上記測距対象までの距離を算出することを特徴とする請求項２記載の車両用レーダ装置。
【請求項５】
上記受信波形サンプル部でサンプリングした受信波形をフィルタ処理し、ノイズを除去することを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【請求項６】
上記受信波形のサンプリング間隔を、車両の速度に基づいて可変することを特徴とする請求項１〜５の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【請求項７】
上記測距部は、車両停止時から走行を開始する場合、車両の速度が一定の速度に達するまでは測距を行わないことを特徴とする請求項１〜６の何れか一に記載の車両用レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２２３９１６（Ｐ２０１０−２２３９１６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４５０７（Ｐ２００９−７４５０７）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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