通信機能を有する車載レーダー装置
【課題】ＵＷＢレーダーを車載に適用した場合、最適な制御方法，実装方法を検討する必要がある。
【解決手段】本発明は、通信機能、及び、レーダー機能を有するＵＷＢを用いる。前方の障害物車両をレーダー機能で車間距離を測定し、その距離に応じてドライバーに危険警告を発する、もしくは、プリクラッシュ動作を行う。また、通信機能を用いて、車両間で互いに自車位置を通知することにより、外乱に依らず自車に近接する車両との距離を測定し、その距離に応じてドライバーに危険警告を発する、もしくは、プリクラッシュ動作を行うことにより達成される。また、自車位置情報によりレーダーの使用周波数、及び送信電力を変化させて、他の無線システムとの影響を低減する。
【解決手段】本発明は、通信機能、及び、レーダー機能を有するＵＷＢを用いる。前方の障害物車両をレーダー機能で車間距離を測定し、その距離に応じてドライバーに危険警告を発する、もしくは、プリクラッシュ動作を行う。また、通信機能を用いて、車両間で互いに自車位置を通知することにより、外乱に依らず自車に近接する車両との距離を測定し、その距離に応じてドライバーに危険警告を発する、もしくは、プリクラッシュ動作を行うことにより達成される。また、自車位置情報によりレーダーの使用周波数、及び送信電力を変化させて、他の無線システムとの影響を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速移動体に搭載されたレーダー機能を有する無線端末装置であり、また、各無線端末装置間での通信機能を有するレーダーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車での走行安全性を高めるため、１９９９年頃よりミリ波レーダーが実用された。このミリ波レーダーによって、それまでの赤外線レーダーに比べ悪天候下でも、正確な車間距離測定が可能となった。ミリ波レーダーは、車両前方に取り付け、レーダーで得た情報から、先行車と自車との車間距離や相対速度を検出する。そして検出した車間距離や相対速度に応じて、車間距離を一定に制御するなどの操作を行う。
【０００３】
しかし、赤外線レーダーに比べその価格が高いことから、一部の高級車への適用に留まっている。また、ミリ波レーダーは車両前方に設置して先行車を検知するが、電波の指向性から車両横方向や後方の車両を把握することは困難であった。
【０００４】
次世代の無線高速通信を目的として開発されているＵＷＢ（Ultra Wide Band）は、
２００２年より規格化が進められている。このＵＷＢの電波波形を発生する送受信機を設計した場合、自ら送信するパルス波が物体に反射しその受信波とのパルスの往復時間を計測することにより、送受信機と物体との距離を計測するレーダー機能を持たせることが可能なことも知られている。そこで、欧州の工業界コンソーシアムＳＡＲＡ（Short-range
Automotive Radar frequency Allocation）では、２４ＧＨｚ帯の周波数を利用したUWBを用いた近距離レーダーが検討されていおり、ＵＷＢレーダーを車載する検討も行われている。また、ＵＷＢレーダーの送受信波にデータを乗せて、車々間通信を行いながら隊列走行を行うことも、前述のＳＡＲＡにより検討されている。
【０００５】
ＵＷＢのように広い周波数帯域を使用する際には、既存の無線システムとの電波干渉による影響を緩和するために、使用環境に応じた周波数の制限を図る必要がある。この為、無線機の種類に応じて、複数の周波数分割（マルチバンド）を行い各周波数帯毎の使用制限を行う動きもある。
【０００６】
【非特許文献１】http://www.kuroda.elec.keio.ac.jp/projects/TeamUWB/chapter1.html 「ＵＷＢ(Ultra Wide Band)とは」、２００５年６月２８日閲覧
【非特許文献２】「海外における車々間通信の開発−その経緯と現状−」、関 馨、自動車研究 第２７巻 第１号（２００５年１月）、ｐ２１−ｐ２６、財団法人 日本自動車研究所
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＵＷＢ通信によるレーダーシステムでは、レーダーシステムとして直接、周囲の対象物との距離計測を行うことや、無線通信を行うことが可能である。しかし、近距離の自車両周囲の他車との距離計測と車々間通信を両立させることについては検討が行われておらず、レーダー機能と車々間通信を両立させ、車両周囲の不要反射など外乱（クラッター）に強い送受信を行う必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、通信機能およびレーダー機能を有するＵＷＢ通信を用い、レーダー機能によって前方の障害物あるいは車両との車間距離を測定する。更に、通信機能を用いて、UWBによる通信機能を備えた車両間で互いに自車両位置を通知することにより、自車に近接する周囲の車両との距離を測定し、その距離に応じてドライバーに危険警告を発する、もしくは、プリクラッシュ動作を行う。
【０００９】
また本発明は、他車からのレーダー波に重畳された位置情報から方向と距離を入手し、自車両が送信したレーダー波の反射波以外のレーダー波からも、外乱に依らず位置の同定を可能とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ＵＷＢ通信を用いたレーダー装置により、周辺に存在する障害物の検知に加えて個々の車両の位置や状態を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、車々間通信機能を備えた車載レーダー装置を例に本発明を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本願発明を用いた車載レーダー装置構成の一例を図１により説明する。自車両１００に、本発明を用いた車載レーダー装置１１０が搭載されている。車載レーダー装置１１０に搭載されている位置情報取得部１２５では、アンテナ１２４を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信し、自車両位置を測定して車間計測部１２６に自車両位置を伝達する。なお、この位置情報取得部はＧＰＳを一例として示しているが、他の位置情報取得方法を用いてもよい。
【００１３】
車載レーダー装置１１０では、制御部１２３が走行速度に応じて決められた周期、もしくは、タイミングでレーダー波の送信指示をレーダー送受信機１２２に送る。この送信指示をしたタイミングを制御部１２３ではタイマー１３５から読み込み、送信タイミングとして記憶する。レーダー送受信機１２２では送信データ生成部１３１により制御部１２３の指示に応じて、レーダー波のパルスを生成すると共に、得られた自車両位置情報と自車両の車両ＩＤを含む送信データを作成し、このレーダー波のパルスに送信データを付加したレーダー波１４０を送信部１３０により、アンテナ１２１Ａを介して送信する。
【００１４】
レーダー波は受信用のアンテナ１２１Ｂを介してレーダー送受信機１２２にて受信される。車載レーダー装置の受信用のアンテナ１２１Ｂの取り付け位置は、この車両のルーフ上部、または、ダッシュボード上など、車両の前後との通信が行い易い位置に設置される。受信されたレーダー波は、受信部１３２にて低い周波数への変換と増幅が行われ、受信信号が生成される。受信信号は復調部１３３にて復調し、ＩＤ識別部で自車両の車両ＩＤと受信信号の車両ＩＤを比較し、自車が発信したレーダー波の反射波であるのか他車が送信したレーダー波なのかを識別する。自車が送出したレーダー波の受信信号の場合は、パターン検出部１３４にて既知の一定長の波形パターンとの相互相関を取り、マルチパスの影響を排除するため、高い相関が得られたタイミングで制御部１２３にトリガをかける。制御部１２３では、トリガのタイミングをタイマー１３５から取得し受信タイミングとして格納する。送信タイミングと受信タイミングは、車間計測部１２６に送られる。車間計測部１２６では、制御部１２３から送られてきたレーダー波の送信タイミングと受信タイミングの時間差から、自車両１００と車両１０１の間の車間距離Ａを算出する。
【００１５】
さらに、他の車両に搭載された車載レーダー装置から送信されたレーダー波の受信信号である場合、復調部１３３で復調した受信信号を受け取り、この受信信号から車両ＩＤと他の車両の位置情報を取り出して車間計測部１２６に伝達する。車間計測部１２６では、伝達された他車両の位置情報と位置情報取得部１２５から得られた自車両位置情報とから車間距離Ｂを算出する。なお、他の車両は自車両周辺に複数存在することが想定され、車間距離Ｂはレーダーの受信部１３２にて複数受信される信号の数だけ取得される。
【００１６】
制御部１２３では、車間計測部１２６で得られた車間距離Ａと複数の車間距離Ｂから最も距離の短い車間距離Ｃを選択する。この車間距離Ｃは、ネットワーク１２７を介して外部機器に伝達される。また、最も車間距離が短い車両の位置が、この車両が送信したレーダー波から得られた車両情報により求められたものである場合には、該当する車両の現在位置を車間距離と共に外部機器に伝達することにより、この外部機器でも車両がどの方向で接近しているのかを知ることが出来る。あるいは、車間距離Ｃが規定値以下の場合、車両接触の危険性があると判断して、危険を表す信号をネットワーク１２７を介して外部機器に伝達する。この外部機器の例としては、警告機能を有する警告装置や、プリクラッシュセーフティー機能を有する安全装置などこの外部機器の例としては、警告機能を有する警告装置や、プリクラッシュセーフティー機能を有する安全装置などがある。
【００１７】
外部機器として警告装置を接続した例では、算出された最も距離の短い車間距離Ｃを、制御部１２３を介して警告機能に伝達する。警告機能では、得られた車間距離Ｃが既定の距離以下になった場合には、音声，音、または、表示などによりドライバーに近接車両が接近しているとして警告を行う。
【００１８】
また、外部機器として安全装置を接続した例では、算出した車間距離Ｃを制御部１２３を介してプリクラッシュセーフティー機能に伝達する。プリクラッシュセーフティー機能では、車間距離Ｃに応じて自車両のドライバー保護機能を作動させる。このドライバー保護機能としては、例えば、衝突前に、シートベルト巻取りによるドライバーの固定，ブレーキ油圧の加圧による急制動の実現、エアバッグの起動などが挙げられる。
【００１９】
次に、車載レーダー装置の他の構成例を図２，図３に示す。図２の車載レーダー装置には、図１と異なり、送信部１３０と受信部１３２で、アンテナ１２１Ｃを共用した例を示している。通常、アンテナ１２１Ｃはセレクタ１３６により受信部１３２に接続されているが、送信部１３０が送信動作を行う時だけ、セレクタ１３６はアンテナ１２１Ｃと送信部１３０を接続する。この場合、セレクタ１３６は送信部１３０の指示にてアンテナ121Cの接続先を切り替える構成となっている。このセレクタ１３６としてサーキュレータを用いる場合、アンテナ１２１Ｃで電波を受信すると、受信した受信波は受信部１３２へ送られ、送信部１３０が送信動作により信号を送出した時には、この信号がアンテナ１２１Ｃへ送られ、送信波と受信波がアンテナ１２１Ｃと受信部１３２へ振り分けられる。
【００２０】
また、図３では、図１と異なり、位置情報取得部１８５が車載レーダー装置１１０の外部にある場合を示している。ここでは、ＧＰＳ衛星からの信号をアンテナ１８６を介して受信し、ナビ装置３１２にある位置情報取得部１８５により自車位置を測位し、得られた位置情報をＣＡＮ等のネットワークを介して制御部１２３へ取り込む構成となっている。
【００２１】
次に、車載レーダー装置１１０から送信されるレーダー波の送信タイミングについて図５を用いて述べる。図５（ａ）に記載のグラフは、横軸が時間、縦軸が走行速度を表している。上から高速走行時，中速走行時，低速走行時の３例を記載している。このグラフには、レーダー波１５１の送信時間が記載されており、高速走行時には車両の移動速度が速いため、短い周期でレーダー波を送信して頻繁に車間距離を測定するため、レーダー波の送信間隔が短く設定される。これに対し、低速走行時には、車両の移動速度が遅いため、長い周期でレーダー波を送信して車間距離測定頻度を下げ、低電力化を図る。なお、車速は制御部１２３で、ネットワーク１２７を介して車速パルスを参照したり、位置情報取得部１２５から周期的に得られる自車位置情報の単位時間あたりの移動距離を参照したりするといった方法で知ることが出来る。また、本実施例では、高速／中速／低速の３モードとしているが、高速／低速の２モードでもよく、また、４モード以上でもよい。更に、停止時に低電力化のため、レーダー波の送信を停止することも本発明の範疇である。
【００２２】
制御部１２３では、ネットワークを介して車両の制御機器から車速情報を受け取り、各車速に応じて図５（ｂ）のグラフに示すような関係に基づいてレーダー波の送信間隔を決定し、送信データ生成部１３１に送信タイミングを指示する。この時指示する送信タイミングは、車両が一定の速度に達するまでは、低速走行時用に設定された所定の間隔でレーダー波を送信し、その後、車速が早くなるにつれて送信間隔を短くする。しかし、車速が所定の値以上になった場合でも、レーダー波１５１の間隔は、反射波を受信した結果得られる車間距離情報を用いて制御に必要な分解能として、例えば１０msec程度の間隔を下限値とする。またこれにより車々間通信のためのネットワーク１２７を介したデータ伝送時間を確保するため、レーダー波の送信タイミングは一定間隔以上短くしないように制御する。
【００２３】
図４は、レーダー波のパルス列１６０の波形例を示したものである。この例では、パルス１６１が一定のパルス時間間隔１６２で送信されることを示している。このパルス列160を送信したタイミングと、パルス列が先行車両に反射して受信された時間差から自車両と先行車両との間の往復距離を算出し、車間距離を得る。
【００２４】
車載レーダー装置１１０に搭載されている位置情報取得部１２５での自車両位置の測位頻度は、レーダー波の送信タイミングと同期しており、高速走行時には車両の移動速度が速いため、短い周期で頻繁に自車両位置を測定する。また、低速走行時には、車両の移動速度が遅いため、自車両位置測定頻度を下げ、低電力化を測る。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、車載レーダー装置１１０から送信されるレーダー波１５１には、レーダー機能のために使われるパルス列１６０部分に、自車両位置などの車両情報
１５３が重畳されていることを示している。この時、レーダー波１５１の送信時間毎に自車両位置情報を付加してもよいし、重畳頻度を下げても良い。この重畳頻度は、車両速度に応じて変更が可能である。
【００２６】
図６では、レーダー波のフォーマット例を示している。始めに既知の波形パターンで構成されたプリアンブル部１７１、次に車両情報データの始まりを示す既定のデータ列で構成されたユニークワード部(ＵＷ)１７２、次に自車両の車両ＩＤや自車両位置情報を含む第１データ部１７３、次に第１データ部の誤り検出用ＣＲＣ (Cyclic Redundancy Check)用冗長データ１７４、次に第２データ部１７５、最後に第２データ部の誤り検出用ＣＲＣ用冗長データ１７６と続く。このフォーマットにおいては、プリアンブル部１７１として図３で示したパルスで構成されるパルス列１６０を使用して前方車両との車間距離を測定し、第１データ部１７３にて自車両の車両ＩＤと位置情報を周辺車両に送信する。また、第２データ部は、送信先となる車両の車両ＩＤを明示するなど、他の情報の送信に使用される。このように車両位置情報部である第１データ部と車々間通信データ部である第２データ部の２つの部分毎に誤り訂正情報を付けるフォーマットを採用することにより、クラッターに強いＵＷＢレーダーを実現することができる。
【００２７】
図１の車載レーダー装置１１０で、車間計測部１２６にて算出した車間距離を、制御部
１２３とネットワーク１２７を介してドライバーへの警告機能に伝達し、警告機能では、得られた車間距離が既定の距離以下になった場合には、音声，音、または、表示などによりドライバーに近接車両が接近しているとして警告を行う。または、警告機能の代わりにプリクラッシュセーフティー機能を追加し、プリクラッシュセーフティー機能では、車間距離に応じて自車両のドライバー保護機能を作動させる。このドライバー保護機能としては、例えば、衝突前に、シートベルト巻取りによるドライバーの固定，ブレーキ油圧の加圧による急制動の実現、エアバッグの起動などが挙げられる。
【００２８】
次に、図１の装置構成を例に前述の制御部１２３の指示により車間距離計測を行う処理フローについて図７により説明する。制御部１２３ではまず、車速によるレーダー送受信機１２２、および、位置情報取得部１２５の動作周期の設定を行う（５０１）。ここで制御部１２３は、外部機器（例えば車速パルス）から得られた速度情報を元に、レーダー送受信機１２２および位置情報取得部１２５に、それぞれレーダー波の送信周期、および、測位結果の取得周期を設定する。レーダー送受信機１２２および位置情報取得部１２５は、それぞれ設定された周期にて動作を行う。なお、図３に示した構成のように、ナビ装置３１２の位置情報取得部１８５で測位された結果を用いる場合には、制御部１２３でネットワーク１２７から測位結果を読み込む周期を設定しておくことになる。
【００２９】
次に制御部１２３では、位置情報取得部１２５より得られた自車位置情報を読み込み
（５０２）、制御部１２３内のメモリに記憶する（５０３）。そして前方車両との車間距離をレーダーにて測定するため、制御部１２３は、自車の車両ＩＤと記憶しておいた自車位置情報を送信データ生成部１３１の車両データ生成部１８２に送り、レーダー波生成部
１８１に対してレーダー波の送信を指示すると共に、タイマー１３５から取得した送信タイミングを車間計測部１２６に伝達する（５０４）。次に、車両データ生成部１８２に送られたデータは、合成部１８３でレーダー波生成部１８１が生成したパルス列と合成され、規定のタイミングにて送信部１３０より送信される。
【００３０】
送信用のアンテナ１２１Ａから送信されたレーダー波は周囲の物体に反射して、受信用のアンテナ１２１Ｂにて受信される（５０５）。受信されたレーダー波は、自車が送信したレーダー波の反射波である場合もあれば、他車両が送信したレーダー波である場合もある。そこで、受信したレーダー波の信号は復調部１３３にて復調され、ＩＤ識別部１８４にて受信された信号に含まれる車両ＩＤと自車の車両ＩＤを比較し（５０６）、受信された信号から自車の車両ＩＤが検出されれば、正当な前方車両との車間距離を測定する信号であることを認識して、パターン検出部１３４と制御部１２３に通知する（５０７）。パターン検出部１３４ではこの通知を受けて、受信波と送信したレーダー波のプリアンブル部１７１との相互相関のピーク値から求めた受信タイミングを制御部１２３に伝達する。なお、受信信号に自車の車両ＩＤが検出されない場合には、レーダー機能による車間距離測定は失敗したと見なす。
【００３１】
制御部１２３では、自車の車両ＩＤが検出されていれば、送信タイミングとパターン検出部１３４から得た受信タイミングを車間計測部１２６に送り、車間計測部１２６では、これらの送信タイミングと受信タイミングの時間差に光速を乗じて得られる距離の値を１／２にすることにより、レーダー波を反射した車両との車間距離を算出し、結果を制御部１２３に伝達する。制御部１２３では、得られた車両との車間距離Ａを内部メモリに記録する（５０８）。
【００３２】
受信信号に自車の車両ＩＤが検出されない場合には、レーダー機能によらない他車との車間距離測定を行う。制御部１２３では復調部１３３で復調された受信信号から、車両
ＩＤと車両位置情報を得る。この車両ＩＤが自車の車両ＩＤでない場合には、受信信号から得られた車両ＩＤと車両位置情報を内部メモリに記録する（５１２）。また、この車両位置情報と自車位置情報を車間計測部１２６に送り、２つ車両の位置情報の差からレーダー波により車両位置を求める。車間計測部１２６が通知してきた車両との車間距離Ｂを内部メモリに記録する（５１３）。この際、車両周辺には複数の他車両が存在することが想定されるため、車両ＩＤと車両位置情報でセットになった情報は複数記録されることもある。
【００３３】
レーダー波の受信により得られた車間距離Ａあるいは車間距離Ｂから、制御部１２３では、最も短い車間距離Ｃを算出する（５０９）。次に、制御部１２３は、車間距離Ｃが規定値以下であるかを判定し（５１０）、規定値以下の場合には、外部機器（例えば警告装置）に警告指示を出す（５１１）。
【００３４】
次に図８により、図３に示した車載レーダー装置を複数個つけた場合の車両走行制御システムの実施例について説明する。レーダーを搭載する車両本体は、通常の進行方向の前方にレーダーＡ３０２、後方にレーダーＤ３０５を搭載しているものとする。レーダーの取り付けは２台以上でもかまわないが、少なくとも前後をカバーする範囲に取り付けることが望ましい。
【００３５】
レーダー及び車両走行制御ユニットであるＡＣＣ装置３１１はネットワークで結線される。車内ネットワークＡ３１３には前述のレーダーＡ３０２、及びレーダーＤ３０５が接続される。また車内ネットワークＢ３１４にはＡＣＣ装置３１１，ナビ装置３１２が接続される。さらに統合ユニット３１０は車内ネットワークＡ，Ｂの両方に接続される。この統合ユニット３１０は、図１に示した車載レーダー装置の制御部１２３，車間計測部126の機能を備えており、各レーダー機能の制御を１つに統合したものである。また、各レーダーＡ，Ｄの情報を集めて処理すると共に車内ネットワークＡ３１３と車内ネットワークＢ３１４の間のゲートウェイ機能も備えている。
【００３６】
例えば、自車と他車の相対速度，距離計測、及び方位の結果から衝突時間を求め、最も衝突時間の短い他車に関する警報、または自車でプリクラッシュ動作を行うかどうかを判断し、必要に応じて、プリクラッシュ用の車両制御情報（ブレーキ指令，ステアリング回避指令）をＡＣＣ装置３１１、及び警報表示あるいは警報音発生指示をナビ装置３１２に伝達する。また統合ユニット３１０はナビ装置３１２から車両の対地位置情報（ＧＰＳ情報）によりレーダーＡ，Ｄに対して送信電波の出力，周波数を変更するように指令を出す。この具体的な変更方法については後述する。
【００３７】
本実施例では、レーダーＡ，Ｄが接続する車内ネットワークＡ３１３と、ＡＣＣ装置
３１１やナビ装置３１２が接続する車内ネットワークＢ３１４の２つのネットワーク系統があるが、これはネットワーク通信の負荷を分散させる目的で設けられており、ネットワーク負荷が低ければ１系統のネットワークに、レーダーＡ，ＤとＡＣＣ装置３１１やナビ装置３１２を全て接続してもよい。また統合ユニット３１０の機能も、レーダーＡ，Ｄに内蔵させて、統合ユニット３１０を省略することも可能である。
【００３８】
ＡＣＣ装置３１１にはステアリング制御装置１８３，アクセル制御装置１８１、及びブレーキ制御装置１８２が接続されており、それぞれに対して制御パラメータ（操舵角度，アクセル開度，ブレーキ推力指令値）を指示する。追従走行，衝突回避、及び衝突前制御（プリクラッシュ）等のそれぞれの車両制御の必要に応じて、各アクチュエータを作動させる。ナビ装置３１２，統合ユニット３１０、及びＡＣＣ装置３１１は車内ネットワークＢ３１４に接続し、情報の交換を行う。統合ユニット３１０はさらに車内ネットワーク
Ａ３１３に接続し、レーダーＡ，Ｄからの情報を入手し、またレーダー送信信号の制御を指示する。
【００３９】
ＵＷＢ通信では広帯域の周波数を用いる為、他の既存の無線システムとの電波干渉を回避することが必要となる。そこでＵＷＢ通信では、広い周波数帯域を使う反面、送信電力を抑制して他の無線システムとの電波干渉の発生を抑えているが、送信電力が小さい場合、通信可能な到達距離も短くなってしまう。電波干渉を回避して周波数資源を有効に利用する技術として、地域毎に未使用の周波数帯を他の無線設備が積極的に利用するコグニティブ無線の考え方が、「コグニティブ無線が始動 便利な放送帯域で通信」、日経エレクトロニクス ２００４年１０月２５日号，ｐ４３にあるように提唱されている。
【００４０】
本発明を用いた車載レーダー装置でも、周辺の無線システムとの電波干渉を回避して他の無線システムに影響を与えないようにして、他の無線システムと共存することが重要である。そこで本発明においては、予め決められた地図上の位置情報に基づき、使用周波数帯域，信号送信電力を変化させることを特徴とした車載の無線装置あるいは障害物検知装置を実現する。そして、マルチバンド化したＵＷＢ通信のレーダー機能、及び車々間通信において、使用する周波数帯域を可変にして地域ごとに使用周波数帯を適宜選択するようにし、また、地域の無線設備に影響のない未使用の周波数を利用すると共に、使用する周波数帯域に応じて送信電力を制御する。このＵＷＢ通信では、車両の移動に伴い、自車両の位置を検知する位置情報取得部により検出した現在位置の情報から、周囲の無線システムが使用する周波数帯を求めることによって、周辺の無線設備の使用環境に応じて各地域毎に空いている使用可能な周波数をＵＷＢ通信で使用する周波数帯域とし、この周波数帯の送信電力を上げて通信可能距離を拡張して、より広範囲な車両と通信可能になるよう到達距離を伸ばすことも可能である。
【００４１】
また、これにより本発明では、車両が移動した場合でも、自車両の位置を検出する位置情報取得部と周囲の無線システムが使用する周波数を検出することにより、他の無線システムに与える影響を抑えるように、レーダー機能及び車々間通信における仕様周波数帯及び送信電力を制御することを可能にする。そして、車両が移動した場合でも、周囲の無線システムとの電波干渉を回避することが出来る。
【００４２】
図９に、車両位置情報とレーダー使用周波数帯域及び送信電力の関係を示す。前述の
ＧＰＳ情報により、車載レーダー装置１１０では周波数帯域、及び送信電力を変化させる制御を行う。ナビ装置３１２は、周波数帯域に制限がある地域情報をデータベースとして予め記録している。このデータベースには、各地域のメッシュ毎に、そこで使用される周波数帯を登録したものである。図９の例では、衛星通信基地局周辺の地図メッシュに対し、その基地局で使用している電波の周波数帯域を制限周波数帯として登録し、一般放送基地局周辺の地図メッシュに対しては、その放送基地局で使用する周波数帯域を制限周波数帯として登録しておく。ナビ装置３１２では、測位した現在位置が含まれるメッシュを参照して、その地区で使用が制限される周波数帯を読み取り、ネットワークを介してレーダー装置１１０に送信する。この情報を受けた制御部１２３では、送信データ生成部１３１に対し、使用可能な周波数帯と、使用可能な周波数帯のパワースペクトルを積分した値が、制限出力を越えないように、出力の値を指示する。
【００４３】
あるいは、図１０に示すように、ナビ装置３１２で、使用可能な周波数帯に制限がある地域情報をデータベースとして予め記録しておく。図１０において周波数制限域の情報は、経度−緯度情報で表現される地点の位置座標によって囲まれる領域を周波数帯が制限される地域として定義する。囲まれた地域毎にＩＤ，位置座標群，周波数制限帯が対応付けされる。ＧＰＳより取得した経度・緯度情報に基づき、エリア内であるか外であるかは、既知の幾何学式（１次直線方程式）から判定することができる。
【００４４】
図９の周波数制限域Ａ，Ｂにおける電波使用状況Ａ，Ｂは、ＵＷＢ通信によるレーダーが使用できる周波数帯が制限されており、使用できる周波数帯域が狭くなるほど、送信電力ピーク値の許容値が大きくなることを示している。現状の特定小電力無線設備では（アンテナからの出力が）１０ｍＷ以下とされており、変調周波数帯域を広げれば、送信電力ピーク値を下げる必要がある。周波数制限域外（電波使用状況Ｃ）においては、送信電力を小さくし周波数帯域を広げて設定を行う。
【００４５】
図１１に周波数制限及び送信電力の設定手順を示す。ＧＰＳなどによる位置情報取得部１２５，１８５で自車両の経度，緯度を取得する（４３０１）。取得した自車両の位置情報に基づき、図１０に示すデータベースより現在位置における周波数制限域を検索する
（４３０２）。この検索結果から周波数制限を受けると判定された場合（４３０３）は、使用可能な発信周波数帯を計算する（４３０４）。求めた使用可能な発信周波数帯域における平均電力が基準の出力上限（例えば１０ｍＷ／１Ｍ）と等価になるようにピーク電力の制限を行う（４３０５）。次に、送信するデータ種類の選択する。この時、周波数帯域の幅によって転送できる情報量も制限されるため、優先度の高いデータ種類から順に選択する（４３０６）。このようにして選択された周波数帯，送信電力でＵＷＢ通信によるレーダー機能及び車々間通信機能を開始する（４３０７）。また現在位置が周波数制限を受けない地域であると判定された場合には、予め決められていた規定の周波数帯と送信電力が選択され、処理４３０６に進む。
【００４６】
図１２には、予め決められていた規定の周波数帯と送信電力が、２４.０〜２８.０GHz帯域を使用周波数として割り当てられ、１０ｍＷ／１Ｍを出力上限としたＵＷＢ通信を例に説明する。この図１２には、周波数制限を受けない周波数制限域外Ｃ(電波使用状況Ｃ)におけるレーダー装置の使用周波数スペクトラムを示す。４.０ＧＨｚ の帯域幅を用いて、８チャンネル・マルチバンド（各チャンネル当たり０.５ＧＨｚ 幅）のＵＷＢ通信を行った場合は、ピーク電力は
１０ｍＷ／（４.０ＧＨｚ／１.０ＭＨｚ）＝２.５μＷ
となる。
【００４７】
図１３は、図１２に示す例と同じ出力上限の下での、周波数制限域Ａにおけるレーダー装置のスペクトラムである。２６.７〜２６.８ＧＨｚ帯が既存の他の無線システムで使用されていることから、６チャンネル目にあたる２６.５〜２７.０ＧＨｚ帯の使用を停止し、残りの７チャンネルを使用する。この場合のピーク電力は、
１０ｍＷ／（３.５ＧＨｚ／１.０ＭＨｚ）＝２.８６μＷ
となる。
【００４８】
図１４は、図１２に示す例と同じ出力上限の下での、周波数制限域Ｂにおけるレーダー装置のスペクトラムである。ここでは２４.６〜２６.３ＧＨｚ帯が既存の他の無線システムで使用されていることから、重複する２４.５〜２６.５ＧＨｚ帯（４チャンネル分）の使用を停止し、残りの４チャンネルを使用してＵＷＢ通信を行う。この場合のピーク電力は、
１０ｍＷ／（２.０ＧＨｚ／１.０ＭＨｚ）＝５μＷ
となる。
【００４９】
ここで、周波数制限域外Ｃのピーク電力２.５μＷ と周波数制限域Ｂにおけるピーク電力５μＷとでは、それぞれ電圧換算で１対√２の関係となる。つまり、前者に比較して後者は約１.４１倍の電波到達距離があると考えられ、つまり車間距離を１.４１倍長くとっても、前方車を同じＳ／Ｎ比でレーダーによる距離計測が可能となる。
【００５０】
図１５に各周波数チャンネルにおけるデータ通信の原理を説明する。この図では１〜４ｃｈの各チャンネルの中心周波数をもつパルス波が時間軸に送信されるイメージを示しており、パルス波の波形は電波電界の振幅のイメージである。パルスが無い時間帯を０、パルスが有る時間帯を１と表現すれば、０／１のデータ通信が可能である。送信側は中心周波数の異なる周波数帯（ｃｈ）を同時に送信し、受信側では周波数帯毎に分離して、データを取り出す。この方法はＯＤＦＭ変調を用いたＵＷＢ通信技術と同様である。
【００５１】
ＵＷＢ通信に使用する周波数帯域を広くとることで、車々間通信におけるデータ転送レートが高くなるが、使用チャンネルが制限された場合は、優先順位の低い通信データを停止し、優先順位の高いデータを割り当てる必要がある。車々間通信に用いる通信内容としては、（１）車両走行制御情報（特に走行安定性，前方車追従性，安全性に関わる情報）、と（２）運転者利便サービスに必要な情報の２通りが考えられる。それぞれの通信内容に関して送られるデータついては、図１６に示す様な優先順位が考えられる。優先順位１（車両走行制御情報）は、車々間通信を用いた走行制御に最低限必要な情報であり、本例では先行車両、もしくは後方車両との送信，受信に各１チャンネル（合計２チャンネル）を割り当てる。周波数制限域に対応した使用可能な周波数帯数（チャンネル数）に応じて、図１６に示すデータ種類の優先順位の高い順に割り当てを行う。本例では、車両走行制御情報，音声通話，車内画像転送（テレビ電話），車々間，路車間を利用したインターネット通信の順に優先順位を決めて順に割り当てを行う。
【００５２】
仮に使用可能な周波数帯として１チャンネル分の帯域しか割り当てられない場合は、車々間通信機能自体を停止して、レーダー機能のみを動作させてもよい。そして１チャンネル分のバンドだけを使用する場合には、前述の様に複数チャンネルを用いる場合より送信電力を増幅することができる。このため、複数チャンネルを使用する場合に比べて車間距離を広く取り、レーダー機能の情報のみを使った追従走行を行うことが可能である。
【００５３】
これに対し、使用可能な周波数帯として２チャンネル以上の割り当てが可能であれば、周囲の車両との間で車両走行制御情報を送受することにより応答性の良い車両制御が可能となるので、レーダー機能のみの追従走行より車間距離を短い追従走行が可能となる。例えば、レーダー機能による車間距離，相対速度の測定遅延が１sec かかるとして、これに対して車々間通信による先行車両の車両速度情報取得を０.０５secとすると、レーダー機能のみの追従走行では車間時間（＝車間距離／相対速度）を１−０.０５＝０.９５sec 分だけ余分に確保する必要があることになる。
【００５４】
上記のように車々間通信による車両走行制御情報を用いて車間距離を短くした場合は、先行車による自車両への空気抵抗軽減の恩恵を受けることができる。つまり走行抵抗を少なくすることで燃費低減、自車の機械的な性能劣化の軽減が期待できる。また車間距離の短縮は路線長単位当たりの車両走行台数を増やすこともできるので渋滞緩和も期待できる。
【００５５】
次に、前述の車載レーダー装置を搭載した複数車両による隊列走行に関して図１７を用いて説明する。図１７では車両３０１〜３０４の４台が記載されているが、車両の台数は２台以上であればよい。また、各車両は同一の機能で構成され、図８に示した車載のレーダー３０２，３０５と、アクセル制御装置１８１，ブレーキ制御装置１８２，ステアリング制御装置１８３、および、図示されていない車群進入・離脱スイッチがネットワーク
１２７にて接続される構成となっている。統合ユニット３１０の指示により、アクセル制御装置１８１にて車両の加速，ブレーキ制御装置１８２にて車両の減速、および、ステアリング制御装置１８３にて進行方向の変更が成される。
【００５６】
まず隊列走行中の車群に新しく車両３０４が進入・合流する状況を説明する。状況201において、車両３０１〜３０３が隊列走行モードで走行中である。この状況では、車両
３０２が車両３０１との車間距離を、車両３０３が車両３０２との車間距離をそれぞれ前述の車載レーダー装置にて前方車両との車間距離を測定し、その車間距離が一定になるように車両制御を行っている。車両３０１は先頭のため、ドライバーによる人的な運転を行っているが、その進行方向は車載レーダー装置の通信機能にて後続の車両３０２，３０３に伝達される。車両３０２，３０３は、得られた進行方向情報に基づき適切なハンドル操作が成される。
【００５７】
また隊列を先導する車両３０１は隊列における後続の車両３０２，３０３に比較して、より遠方の路上障害物を検知するために前方に取り付けられたレーダーの送信電力も最大許容値に設定し、後続の車両３０２，３０３は車々間通信、及び現状の車間距離を確保する最低限の送信出力及び検知範囲に設定する。これにより、車両の位置情報を用いて、レーダー装置の送信電力の制御，発信周波数帯域の制御を行うことにより、クラッター低減，他無線システムに対する干渉低減あるいは、周辺環境の電波障害の可能性を低減することができる。
【００５８】
この状況において、車載レーダー装置を搭載した車両３０４が隊列に加わる際には、車両３０４のドライバーが車群進入・離脱スイッチを入れて、隊列走行する前後の車両301，３０２に対して隊列合流の許可を受ける。このスイッチを入れることにより、車両304の車載レーダー装置から車群を形成している車両３０１〜３０３に対し、車両３０４の車両ＩＤと位置情報および車両走行制御情報が伝達される。隊列車両群の適正車間距離、及び車両速度を、予め決められた時間を維持できるかを送られてきた車両走行制御情報によって確認する。
【００５９】
例えば車両３０４の車両走行性能（加速性能，減速性能）が隊列車両群の標準より著しく外れた場合は、合流の許可を得ることはできない。隊列走行群は個々の挙動の統制がとりやすいように、少なくとも加速，減速性能に関してはばらつきが小さい方が有利である。車両３０４が隊列に合流することを許可する場合は、伝達された位置情報から車両304に最も位置の近い車両である車両３０２は、車両３０４に対し隊列への進入許可信号を送信するとともに、車両３０２は前方車両の車両３０１との車間距離を車両３０４が進入可能な距離になるよう制御する。この段階が状況２０２で示される。
【００６０】
その後、車両３０４のドライバーはハンドルを切り、車両３０１と車両３０２の間に車両３０４を誘導する。その後、車両３０４が隊列に加わった状況を状況２０３に示す。車両３０４が送信する車両位置が車両３０１と車両３０２間の適切な範囲に入ったことを車両３０２が認識すると、車両３０２は車両３０４に対し隊列への合流完了を通知する。車両３０４はこの通知を受けて前方の車両３０１との車間距離を適切な距離に制御を開始する。また、車両３０４の後方に位置する車両３０２は前方車両を車両３０４と認識し、適切な車間距離になるよう制御を行う。これにより、車両３０１〜３０４による隊列走行が実現される。
【００６１】
次に隊列走行中の車群から車両３０４が離脱する状況を説明する。この隊列走行の状況は状況２０３にて示される。これは車両３０４が、予めナビ装置などに設定したルートの目的地周辺に近づいた場合等の理由から隊列を離脱する際の動作であり、予め運転者に隊列走行からの離脱を報知する。ここで車両３０４のドライバーが右側車線を目視確認し、安全を確認した後、ハンドルを右側に切る。この運転者自身の車両操作（ハンドル操作，ブレーキ操作，アクセル操作等のいずれか）が開始されたことを検知して車両３０４に搭載された車載レーダー装置から車両ＩＤを含む離脱信号が送信され、車両３０４の隊列走行制御を解除する。
【００６２】
また車両３０４が隊列から離脱する状態を運転者に予告する数十秒前には、後続の車両にも車両３０４が離脱する情報が予め伝達され、後続の車両が十分安全な車間距離を確保するように予め準備しておく。これにより車両３０４は後続の車両３０２との車間距離が十分確保された後に、運転者に対して隊列走行から離脱することを通知することになる。車両３０２は受信した離脱信号の車両ＩＤから自車両の前方車が離脱動作に入ったことを認識する。この時、車両３０２は前方車両との車間距離制御を停止し、車速を一定に制御する。その後、車両３０２は、車両３０４が送信する車両３０４の位置情報を繰り返し受信し、車両３０４が隊列から一定距離以上離れたことを検知する。この車両３０４が隊列から離脱すると状況２０２のようになる。車両３０２にて、車両３０４の離脱を認識すると、車両３０２に搭載された車載レーダー装置により前方車両との車間距離を所定の距離になるように制御し、車両３０１〜３０３での隊列走行となり、状況２０１に示す状態となる。なお、車両３０４が不具合により、隊列走行で規定された車両速度を保てなくなった場合も同様に、離脱する前に、後続の車両３０２に警告を伝達し、適切な車間距離を確保するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明を用いた車載レーダー装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明を用いた車載レーダー装置の他の構成例を示す図である。
【図３】本発明を用いた車載レーダー装置の他の構成例を示す図である。
【図４】本発明を用いた実施例におけるレーダー波形の一例を示す図である。
【図５】本発明を用いた実施例におけるレーダー波の送信周期例を示す図である。
【図６】本発明を用いた実施例におけるレーダー波のフォーマット例を示す図である。
【図７】本発明を用いた車載レーダー装置における制御部の処理を示す図である。
【図８】車両走行制御システムの構成を示す図である。
【図９】レーダーの使用周波数及び出力の切り換えを示す図である。
【図１０】周波数制限域のデータベースを示す図である。
【図１１】使用周波数帯切り替えの処理フローを示す図である。
【図１２】周波数制限域外Ｃの使用周波数帯を示す図である。
【図１３】周波数制限域Ａの使用周波数帯を示す図である。
【図１４】周波数制限域Ｂの使用周波数帯を示す図である。
【図１５】各周波数チャンネルによるデータ転送を示す図である。
【図１６】車々間通信データの優先順位を示す図である。
【図１７】本発明における隊列走行への車両の進入・離脱を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１０…車載レーダー装置、１２２…レーダー送受信機、１２３…制御部、１２５…位置情報取得部、１２６…車間計測部、１２７…ネットワーク、１３０…送信部、１３１…送信データ生成部、１３２…受信部、１３３…復調部、１３４…パターン検出部、１３５…タイマー、１３６…セレクタ、１５１…レーダー波、３１０…統合ユニット、３１１…ＡＣＣ装置、３１２…ナビ装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速移動体に搭載されたレーダー機能を有する無線端末装置であり、また、各無線端末装置間での通信機能を有するレーダーシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車での走行安全性を高めるため、１９９９年頃よりミリ波レーダーが実用された。このミリ波レーダーによって、それまでの赤外線レーダーに比べ悪天候下でも、正確な車間距離測定が可能となった。ミリ波レーダーは、車両前方に取り付け、レーダーで得た情報から、先行車と自車との車間距離や相対速度を検出する。そして検出した車間距離や相対速度に応じて、車間距離を一定に制御するなどの操作を行う。
【０００３】
しかし、赤外線レーダーに比べその価格が高いことから、一部の高級車への適用に留まっている。また、ミリ波レーダーは車両前方に設置して先行車を検知するが、電波の指向性から車両横方向や後方の車両を把握することは困難であった。
【０００４】
次世代の無線高速通信を目的として開発されているＵＷＢ（Ultra Wide Band）は、
２００２年より規格化が進められている。このＵＷＢの電波波形を発生する送受信機を設計した場合、自ら送信するパルス波が物体に反射しその受信波とのパルスの往復時間を計測することにより、送受信機と物体との距離を計測するレーダー機能を持たせることが可能なことも知られている。そこで、欧州の工業界コンソーシアムＳＡＲＡ（Short-range
Automotive Radar frequency Allocation）では、２４ＧＨｚ帯の周波数を利用したUWBを用いた近距離レーダーが検討されていおり、ＵＷＢレーダーを車載する検討も行われている。また、ＵＷＢレーダーの送受信波にデータを乗せて、車々間通信を行いながら隊列走行を行うことも、前述のＳＡＲＡにより検討されている。
【０００５】
ＵＷＢのように広い周波数帯域を使用する際には、既存の無線システムとの電波干渉による影響を緩和するために、使用環境に応じた周波数の制限を図る必要がある。この為、無線機の種類に応じて、複数の周波数分割（マルチバンド）を行い各周波数帯毎の使用制限を行う動きもある。
【０００６】
【非特許文献１】http://www.kuroda.elec.keio.ac.jp/projects/TeamUWB/chapter1.html 「ＵＷＢ(Ultra Wide Band)とは」、２００５年６月２８日閲覧
【非特許文献２】「海外における車々間通信の開発−その経緯と現状−」、関 馨、自動車研究 第２７巻 第１号（２００５年１月）、ｐ２１−ｐ２６、財団法人 日本自動車研究所
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＵＷＢ通信によるレーダーシステムでは、レーダーシステムとして直接、周囲の対象物との距離計測を行うことや、無線通信を行うことが可能である。しかし、近距離の自車両周囲の他車との距離計測と車々間通信を両立させることについては検討が行われておらず、レーダー機能と車々間通信を両立させ、車両周囲の不要反射など外乱（クラッター）に強い送受信を行う必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、通信機能およびレーダー機能を有するＵＷＢ通信を用い、レーダー機能によって前方の障害物あるいは車両との車間距離を測定する。更に、通信機能を用いて、UWBによる通信機能を備えた車両間で互いに自車両位置を通知することにより、自車に近接する周囲の車両との距離を測定し、その距離に応じてドライバーに危険警告を発する、もしくは、プリクラッシュ動作を行う。
【０００９】
また本発明は、他車からのレーダー波に重畳された位置情報から方向と距離を入手し、自車両が送信したレーダー波の反射波以外のレーダー波からも、外乱に依らず位置の同定を可能とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ＵＷＢ通信を用いたレーダー装置により、周辺に存在する障害物の検知に加えて個々の車両の位置や状態を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、車々間通信機能を備えた車載レーダー装置を例に本発明を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本願発明を用いた車載レーダー装置構成の一例を図１により説明する。自車両１００に、本発明を用いた車載レーダー装置１１０が搭載されている。車載レーダー装置１１０に搭載されている位置情報取得部１２５では、アンテナ１２４を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信し、自車両位置を測定して車間計測部１２６に自車両位置を伝達する。なお、この位置情報取得部はＧＰＳを一例として示しているが、他の位置情報取得方法を用いてもよい。
【００１３】
車載レーダー装置１１０では、制御部１２３が走行速度に応じて決められた周期、もしくは、タイミングでレーダー波の送信指示をレーダー送受信機１２２に送る。この送信指示をしたタイミングを制御部１２３ではタイマー１３５から読み込み、送信タイミングとして記憶する。レーダー送受信機１２２では送信データ生成部１３１により制御部１２３の指示に応じて、レーダー波のパルスを生成すると共に、得られた自車両位置情報と自車両の車両ＩＤを含む送信データを作成し、このレーダー波のパルスに送信データを付加したレーダー波１４０を送信部１３０により、アンテナ１２１Ａを介して送信する。
【００１４】
レーダー波は受信用のアンテナ１２１Ｂを介してレーダー送受信機１２２にて受信される。車載レーダー装置の受信用のアンテナ１２１Ｂの取り付け位置は、この車両のルーフ上部、または、ダッシュボード上など、車両の前後との通信が行い易い位置に設置される。受信されたレーダー波は、受信部１３２にて低い周波数への変換と増幅が行われ、受信信号が生成される。受信信号は復調部１３３にて復調し、ＩＤ識別部で自車両の車両ＩＤと受信信号の車両ＩＤを比較し、自車が発信したレーダー波の反射波であるのか他車が送信したレーダー波なのかを識別する。自車が送出したレーダー波の受信信号の場合は、パターン検出部１３４にて既知の一定長の波形パターンとの相互相関を取り、マルチパスの影響を排除するため、高い相関が得られたタイミングで制御部１２３にトリガをかける。制御部１２３では、トリガのタイミングをタイマー１３５から取得し受信タイミングとして格納する。送信タイミングと受信タイミングは、車間計測部１２６に送られる。車間計測部１２６では、制御部１２３から送られてきたレーダー波の送信タイミングと受信タイミングの時間差から、自車両１００と車両１０１の間の車間距離Ａを算出する。
【００１５】
さらに、他の車両に搭載された車載レーダー装置から送信されたレーダー波の受信信号である場合、復調部１３３で復調した受信信号を受け取り、この受信信号から車両ＩＤと他の車両の位置情報を取り出して車間計測部１２６に伝達する。車間計測部１２６では、伝達された他車両の位置情報と位置情報取得部１２５から得られた自車両位置情報とから車間距離Ｂを算出する。なお、他の車両は自車両周辺に複数存在することが想定され、車間距離Ｂはレーダーの受信部１３２にて複数受信される信号の数だけ取得される。
【００１６】
制御部１２３では、車間計測部１２６で得られた車間距離Ａと複数の車間距離Ｂから最も距離の短い車間距離Ｃを選択する。この車間距離Ｃは、ネットワーク１２７を介して外部機器に伝達される。また、最も車間距離が短い車両の位置が、この車両が送信したレーダー波から得られた車両情報により求められたものである場合には、該当する車両の現在位置を車間距離と共に外部機器に伝達することにより、この外部機器でも車両がどの方向で接近しているのかを知ることが出来る。あるいは、車間距離Ｃが規定値以下の場合、車両接触の危険性があると判断して、危険を表す信号をネットワーク１２７を介して外部機器に伝達する。この外部機器の例としては、警告機能を有する警告装置や、プリクラッシュセーフティー機能を有する安全装置などこの外部機器の例としては、警告機能を有する警告装置や、プリクラッシュセーフティー機能を有する安全装置などがある。
【００１７】
外部機器として警告装置を接続した例では、算出された最も距離の短い車間距離Ｃを、制御部１２３を介して警告機能に伝達する。警告機能では、得られた車間距離Ｃが既定の距離以下になった場合には、音声，音、または、表示などによりドライバーに近接車両が接近しているとして警告を行う。
【００１８】
また、外部機器として安全装置を接続した例では、算出した車間距離Ｃを制御部１２３を介してプリクラッシュセーフティー機能に伝達する。プリクラッシュセーフティー機能では、車間距離Ｃに応じて自車両のドライバー保護機能を作動させる。このドライバー保護機能としては、例えば、衝突前に、シートベルト巻取りによるドライバーの固定，ブレーキ油圧の加圧による急制動の実現、エアバッグの起動などが挙げられる。
【００１９】
次に、車載レーダー装置の他の構成例を図２，図３に示す。図２の車載レーダー装置には、図１と異なり、送信部１３０と受信部１３２で、アンテナ１２１Ｃを共用した例を示している。通常、アンテナ１２１Ｃはセレクタ１３６により受信部１３２に接続されているが、送信部１３０が送信動作を行う時だけ、セレクタ１３６はアンテナ１２１Ｃと送信部１３０を接続する。この場合、セレクタ１３６は送信部１３０の指示にてアンテナ121Cの接続先を切り替える構成となっている。このセレクタ１３６としてサーキュレータを用いる場合、アンテナ１２１Ｃで電波を受信すると、受信した受信波は受信部１３２へ送られ、送信部１３０が送信動作により信号を送出した時には、この信号がアンテナ１２１Ｃへ送られ、送信波と受信波がアンテナ１２１Ｃと受信部１３２へ振り分けられる。
【００２０】
また、図３では、図１と異なり、位置情報取得部１８５が車載レーダー装置１１０の外部にある場合を示している。ここでは、ＧＰＳ衛星からの信号をアンテナ１８６を介して受信し、ナビ装置３１２にある位置情報取得部１８５により自車位置を測位し、得られた位置情報をＣＡＮ等のネットワークを介して制御部１２３へ取り込む構成となっている。
【００２１】
次に、車載レーダー装置１１０から送信されるレーダー波の送信タイミングについて図５を用いて述べる。図５（ａ）に記載のグラフは、横軸が時間、縦軸が走行速度を表している。上から高速走行時，中速走行時，低速走行時の３例を記載している。このグラフには、レーダー波１５１の送信時間が記載されており、高速走行時には車両の移動速度が速いため、短い周期でレーダー波を送信して頻繁に車間距離を測定するため、レーダー波の送信間隔が短く設定される。これに対し、低速走行時には、車両の移動速度が遅いため、長い周期でレーダー波を送信して車間距離測定頻度を下げ、低電力化を図る。なお、車速は制御部１２３で、ネットワーク１２７を介して車速パルスを参照したり、位置情報取得部１２５から周期的に得られる自車位置情報の単位時間あたりの移動距離を参照したりするといった方法で知ることが出来る。また、本実施例では、高速／中速／低速の３モードとしているが、高速／低速の２モードでもよく、また、４モード以上でもよい。更に、停止時に低電力化のため、レーダー波の送信を停止することも本発明の範疇である。
【００２２】
制御部１２３では、ネットワークを介して車両の制御機器から車速情報を受け取り、各車速に応じて図５（ｂ）のグラフに示すような関係に基づいてレーダー波の送信間隔を決定し、送信データ生成部１３１に送信タイミングを指示する。この時指示する送信タイミングは、車両が一定の速度に達するまでは、低速走行時用に設定された所定の間隔でレーダー波を送信し、その後、車速が早くなるにつれて送信間隔を短くする。しかし、車速が所定の値以上になった場合でも、レーダー波１５１の間隔は、反射波を受信した結果得られる車間距離情報を用いて制御に必要な分解能として、例えば１０msec程度の間隔を下限値とする。またこれにより車々間通信のためのネットワーク１２７を介したデータ伝送時間を確保するため、レーダー波の送信タイミングは一定間隔以上短くしないように制御する。
【００２３】
図４は、レーダー波のパルス列１６０の波形例を示したものである。この例では、パルス１６１が一定のパルス時間間隔１６２で送信されることを示している。このパルス列160を送信したタイミングと、パルス列が先行車両に反射して受信された時間差から自車両と先行車両との間の往復距離を算出し、車間距離を得る。
【００２４】
車載レーダー装置１１０に搭載されている位置情報取得部１２５での自車両位置の測位頻度は、レーダー波の送信タイミングと同期しており、高速走行時には車両の移動速度が速いため、短い周期で頻繁に自車両位置を測定する。また、低速走行時には、車両の移動速度が遅いため、自車両位置測定頻度を下げ、低電力化を測る。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、車載レーダー装置１１０から送信されるレーダー波１５１には、レーダー機能のために使われるパルス列１６０部分に、自車両位置などの車両情報
１５３が重畳されていることを示している。この時、レーダー波１５１の送信時間毎に自車両位置情報を付加してもよいし、重畳頻度を下げても良い。この重畳頻度は、車両速度に応じて変更が可能である。
【００２６】
図６では、レーダー波のフォーマット例を示している。始めに既知の波形パターンで構成されたプリアンブル部１７１、次に車両情報データの始まりを示す既定のデータ列で構成されたユニークワード部(ＵＷ)１７２、次に自車両の車両ＩＤや自車両位置情報を含む第１データ部１７３、次に第１データ部の誤り検出用ＣＲＣ (Cyclic Redundancy Check)用冗長データ１７４、次に第２データ部１７５、最後に第２データ部の誤り検出用ＣＲＣ用冗長データ１７６と続く。このフォーマットにおいては、プリアンブル部１７１として図３で示したパルスで構成されるパルス列１６０を使用して前方車両との車間距離を測定し、第１データ部１７３にて自車両の車両ＩＤと位置情報を周辺車両に送信する。また、第２データ部は、送信先となる車両の車両ＩＤを明示するなど、他の情報の送信に使用される。このように車両位置情報部である第１データ部と車々間通信データ部である第２データ部の２つの部分毎に誤り訂正情報を付けるフォーマットを採用することにより、クラッターに強いＵＷＢレーダーを実現することができる。
【００２７】
図１の車載レーダー装置１１０で、車間計測部１２６にて算出した車間距離を、制御部
１２３とネットワーク１２７を介してドライバーへの警告機能に伝達し、警告機能では、得られた車間距離が既定の距離以下になった場合には、音声，音、または、表示などによりドライバーに近接車両が接近しているとして警告を行う。または、警告機能の代わりにプリクラッシュセーフティー機能を追加し、プリクラッシュセーフティー機能では、車間距離に応じて自車両のドライバー保護機能を作動させる。このドライバー保護機能としては、例えば、衝突前に、シートベルト巻取りによるドライバーの固定，ブレーキ油圧の加圧による急制動の実現、エアバッグの起動などが挙げられる。
【００２８】
次に、図１の装置構成を例に前述の制御部１２３の指示により車間距離計測を行う処理フローについて図７により説明する。制御部１２３ではまず、車速によるレーダー送受信機１２２、および、位置情報取得部１２５の動作周期の設定を行う（５０１）。ここで制御部１２３は、外部機器（例えば車速パルス）から得られた速度情報を元に、レーダー送受信機１２２および位置情報取得部１２５に、それぞれレーダー波の送信周期、および、測位結果の取得周期を設定する。レーダー送受信機１２２および位置情報取得部１２５は、それぞれ設定された周期にて動作を行う。なお、図３に示した構成のように、ナビ装置３１２の位置情報取得部１８５で測位された結果を用いる場合には、制御部１２３でネットワーク１２７から測位結果を読み込む周期を設定しておくことになる。
【００２９】
次に制御部１２３では、位置情報取得部１２５より得られた自車位置情報を読み込み
（５０２）、制御部１２３内のメモリに記憶する（５０３）。そして前方車両との車間距離をレーダーにて測定するため、制御部１２３は、自車の車両ＩＤと記憶しておいた自車位置情報を送信データ生成部１３１の車両データ生成部１８２に送り、レーダー波生成部
１８１に対してレーダー波の送信を指示すると共に、タイマー１３５から取得した送信タイミングを車間計測部１２６に伝達する（５０４）。次に、車両データ生成部１８２に送られたデータは、合成部１８３でレーダー波生成部１８１が生成したパルス列と合成され、規定のタイミングにて送信部１３０より送信される。
【００３０】
送信用のアンテナ１２１Ａから送信されたレーダー波は周囲の物体に反射して、受信用のアンテナ１２１Ｂにて受信される（５０５）。受信されたレーダー波は、自車が送信したレーダー波の反射波である場合もあれば、他車両が送信したレーダー波である場合もある。そこで、受信したレーダー波の信号は復調部１３３にて復調され、ＩＤ識別部１８４にて受信された信号に含まれる車両ＩＤと自車の車両ＩＤを比較し（５０６）、受信された信号から自車の車両ＩＤが検出されれば、正当な前方車両との車間距離を測定する信号であることを認識して、パターン検出部１３４と制御部１２３に通知する（５０７）。パターン検出部１３４ではこの通知を受けて、受信波と送信したレーダー波のプリアンブル部１７１との相互相関のピーク値から求めた受信タイミングを制御部１２３に伝達する。なお、受信信号に自車の車両ＩＤが検出されない場合には、レーダー機能による車間距離測定は失敗したと見なす。
【００３１】
制御部１２３では、自車の車両ＩＤが検出されていれば、送信タイミングとパターン検出部１３４から得た受信タイミングを車間計測部１２６に送り、車間計測部１２６では、これらの送信タイミングと受信タイミングの時間差に光速を乗じて得られる距離の値を１／２にすることにより、レーダー波を反射した車両との車間距離を算出し、結果を制御部１２３に伝達する。制御部１２３では、得られた車両との車間距離Ａを内部メモリに記録する（５０８）。
【００３２】
受信信号に自車の車両ＩＤが検出されない場合には、レーダー機能によらない他車との車間距離測定を行う。制御部１２３では復調部１３３で復調された受信信号から、車両
ＩＤと車両位置情報を得る。この車両ＩＤが自車の車両ＩＤでない場合には、受信信号から得られた車両ＩＤと車両位置情報を内部メモリに記録する（５１２）。また、この車両位置情報と自車位置情報を車間計測部１２６に送り、２つ車両の位置情報の差からレーダー波により車両位置を求める。車間計測部１２６が通知してきた車両との車間距離Ｂを内部メモリに記録する（５１３）。この際、車両周辺には複数の他車両が存在することが想定されるため、車両ＩＤと車両位置情報でセットになった情報は複数記録されることもある。
【００３３】
レーダー波の受信により得られた車間距離Ａあるいは車間距離Ｂから、制御部１２３では、最も短い車間距離Ｃを算出する（５０９）。次に、制御部１２３は、車間距離Ｃが規定値以下であるかを判定し（５１０）、規定値以下の場合には、外部機器（例えば警告装置）に警告指示を出す（５１１）。
【００３４】
次に図８により、図３に示した車載レーダー装置を複数個つけた場合の車両走行制御システムの実施例について説明する。レーダーを搭載する車両本体は、通常の進行方向の前方にレーダーＡ３０２、後方にレーダーＤ３０５を搭載しているものとする。レーダーの取り付けは２台以上でもかまわないが、少なくとも前後をカバーする範囲に取り付けることが望ましい。
【００３５】
レーダー及び車両走行制御ユニットであるＡＣＣ装置３１１はネットワークで結線される。車内ネットワークＡ３１３には前述のレーダーＡ３０２、及びレーダーＤ３０５が接続される。また車内ネットワークＢ３１４にはＡＣＣ装置３１１，ナビ装置３１２が接続される。さらに統合ユニット３１０は車内ネットワークＡ，Ｂの両方に接続される。この統合ユニット３１０は、図１に示した車載レーダー装置の制御部１２３，車間計測部126の機能を備えており、各レーダー機能の制御を１つに統合したものである。また、各レーダーＡ，Ｄの情報を集めて処理すると共に車内ネットワークＡ３１３と車内ネットワークＢ３１４の間のゲートウェイ機能も備えている。
【００３６】
例えば、自車と他車の相対速度，距離計測、及び方位の結果から衝突時間を求め、最も衝突時間の短い他車に関する警報、または自車でプリクラッシュ動作を行うかどうかを判断し、必要に応じて、プリクラッシュ用の車両制御情報（ブレーキ指令，ステアリング回避指令）をＡＣＣ装置３１１、及び警報表示あるいは警報音発生指示をナビ装置３１２に伝達する。また統合ユニット３１０はナビ装置３１２から車両の対地位置情報（ＧＰＳ情報）によりレーダーＡ，Ｄに対して送信電波の出力，周波数を変更するように指令を出す。この具体的な変更方法については後述する。
【００３７】
本実施例では、レーダーＡ，Ｄが接続する車内ネットワークＡ３１３と、ＡＣＣ装置
３１１やナビ装置３１２が接続する車内ネットワークＢ３１４の２つのネットワーク系統があるが、これはネットワーク通信の負荷を分散させる目的で設けられており、ネットワーク負荷が低ければ１系統のネットワークに、レーダーＡ，ＤとＡＣＣ装置３１１やナビ装置３１２を全て接続してもよい。また統合ユニット３１０の機能も、レーダーＡ，Ｄに内蔵させて、統合ユニット３１０を省略することも可能である。
【００３８】
ＡＣＣ装置３１１にはステアリング制御装置１８３，アクセル制御装置１８１、及びブレーキ制御装置１８２が接続されており、それぞれに対して制御パラメータ（操舵角度，アクセル開度，ブレーキ推力指令値）を指示する。追従走行，衝突回避、及び衝突前制御（プリクラッシュ）等のそれぞれの車両制御の必要に応じて、各アクチュエータを作動させる。ナビ装置３１２，統合ユニット３１０、及びＡＣＣ装置３１１は車内ネットワークＢ３１４に接続し、情報の交換を行う。統合ユニット３１０はさらに車内ネットワーク
Ａ３１３に接続し、レーダーＡ，Ｄからの情報を入手し、またレーダー送信信号の制御を指示する。
【００３９】
ＵＷＢ通信では広帯域の周波数を用いる為、他の既存の無線システムとの電波干渉を回避することが必要となる。そこでＵＷＢ通信では、広い周波数帯域を使う反面、送信電力を抑制して他の無線システムとの電波干渉の発生を抑えているが、送信電力が小さい場合、通信可能な到達距離も短くなってしまう。電波干渉を回避して周波数資源を有効に利用する技術として、地域毎に未使用の周波数帯を他の無線設備が積極的に利用するコグニティブ無線の考え方が、「コグニティブ無線が始動 便利な放送帯域で通信」、日経エレクトロニクス ２００４年１０月２５日号，ｐ４３にあるように提唱されている。
【００４０】
本発明を用いた車載レーダー装置でも、周辺の無線システムとの電波干渉を回避して他の無線システムに影響を与えないようにして、他の無線システムと共存することが重要である。そこで本発明においては、予め決められた地図上の位置情報に基づき、使用周波数帯域，信号送信電力を変化させることを特徴とした車載の無線装置あるいは障害物検知装置を実現する。そして、マルチバンド化したＵＷＢ通信のレーダー機能、及び車々間通信において、使用する周波数帯域を可変にして地域ごとに使用周波数帯を適宜選択するようにし、また、地域の無線設備に影響のない未使用の周波数を利用すると共に、使用する周波数帯域に応じて送信電力を制御する。このＵＷＢ通信では、車両の移動に伴い、自車両の位置を検知する位置情報取得部により検出した現在位置の情報から、周囲の無線システムが使用する周波数帯を求めることによって、周辺の無線設備の使用環境に応じて各地域毎に空いている使用可能な周波数をＵＷＢ通信で使用する周波数帯域とし、この周波数帯の送信電力を上げて通信可能距離を拡張して、より広範囲な車両と通信可能になるよう到達距離を伸ばすことも可能である。
【００４１】
また、これにより本発明では、車両が移動した場合でも、自車両の位置を検出する位置情報取得部と周囲の無線システムが使用する周波数を検出することにより、他の無線システムに与える影響を抑えるように、レーダー機能及び車々間通信における仕様周波数帯及び送信電力を制御することを可能にする。そして、車両が移動した場合でも、周囲の無線システムとの電波干渉を回避することが出来る。
【００４２】
図９に、車両位置情報とレーダー使用周波数帯域及び送信電力の関係を示す。前述の
ＧＰＳ情報により、車載レーダー装置１１０では周波数帯域、及び送信電力を変化させる制御を行う。ナビ装置３１２は、周波数帯域に制限がある地域情報をデータベースとして予め記録している。このデータベースには、各地域のメッシュ毎に、そこで使用される周波数帯を登録したものである。図９の例では、衛星通信基地局周辺の地図メッシュに対し、その基地局で使用している電波の周波数帯域を制限周波数帯として登録し、一般放送基地局周辺の地図メッシュに対しては、その放送基地局で使用する周波数帯域を制限周波数帯として登録しておく。ナビ装置３１２では、測位した現在位置が含まれるメッシュを参照して、その地区で使用が制限される周波数帯を読み取り、ネットワークを介してレーダー装置１１０に送信する。この情報を受けた制御部１２３では、送信データ生成部１３１に対し、使用可能な周波数帯と、使用可能な周波数帯のパワースペクトルを積分した値が、制限出力を越えないように、出力の値を指示する。
【００４３】
あるいは、図１０に示すように、ナビ装置３１２で、使用可能な周波数帯に制限がある地域情報をデータベースとして予め記録しておく。図１０において周波数制限域の情報は、経度−緯度情報で表現される地点の位置座標によって囲まれる領域を周波数帯が制限される地域として定義する。囲まれた地域毎にＩＤ，位置座標群，周波数制限帯が対応付けされる。ＧＰＳより取得した経度・緯度情報に基づき、エリア内であるか外であるかは、既知の幾何学式（１次直線方程式）から判定することができる。
【００４４】
図９の周波数制限域Ａ，Ｂにおける電波使用状況Ａ，Ｂは、ＵＷＢ通信によるレーダーが使用できる周波数帯が制限されており、使用できる周波数帯域が狭くなるほど、送信電力ピーク値の許容値が大きくなることを示している。現状の特定小電力無線設備では（アンテナからの出力が）１０ｍＷ以下とされており、変調周波数帯域を広げれば、送信電力ピーク値を下げる必要がある。周波数制限域外（電波使用状況Ｃ）においては、送信電力を小さくし周波数帯域を広げて設定を行う。
【００４５】
図１１に周波数制限及び送信電力の設定手順を示す。ＧＰＳなどによる位置情報取得部１２５，１８５で自車両の経度，緯度を取得する（４３０１）。取得した自車両の位置情報に基づき、図１０に示すデータベースより現在位置における周波数制限域を検索する
（４３０２）。この検索結果から周波数制限を受けると判定された場合（４３０３）は、使用可能な発信周波数帯を計算する（４３０４）。求めた使用可能な発信周波数帯域における平均電力が基準の出力上限（例えば１０ｍＷ／１Ｍ）と等価になるようにピーク電力の制限を行う（４３０５）。次に、送信するデータ種類の選択する。この時、周波数帯域の幅によって転送できる情報量も制限されるため、優先度の高いデータ種類から順に選択する（４３０６）。このようにして選択された周波数帯，送信電力でＵＷＢ通信によるレーダー機能及び車々間通信機能を開始する（４３０７）。また現在位置が周波数制限を受けない地域であると判定された場合には、予め決められていた規定の周波数帯と送信電力が選択され、処理４３０６に進む。
【００４６】
図１２には、予め決められていた規定の周波数帯と送信電力が、２４.０〜２８.０GHz帯域を使用周波数として割り当てられ、１０ｍＷ／１Ｍを出力上限としたＵＷＢ通信を例に説明する。この図１２には、周波数制限を受けない周波数制限域外Ｃ(電波使用状況Ｃ)におけるレーダー装置の使用周波数スペクトラムを示す。４.０ＧＨｚ の帯域幅を用いて、８チャンネル・マルチバンド（各チャンネル当たり０.５ＧＨｚ 幅）のＵＷＢ通信を行った場合は、ピーク電力は
１０ｍＷ／（４.０ＧＨｚ／１.０ＭＨｚ）＝２.５μＷ
となる。
【００４７】
図１３は、図１２に示す例と同じ出力上限の下での、周波数制限域Ａにおけるレーダー装置のスペクトラムである。２６.７〜２６.８ＧＨｚ帯が既存の他の無線システムで使用されていることから、６チャンネル目にあたる２６.５〜２７.０ＧＨｚ帯の使用を停止し、残りの７チャンネルを使用する。この場合のピーク電力は、
１０ｍＷ／（３.５ＧＨｚ／１.０ＭＨｚ）＝２.８６μＷ
となる。
【００４８】
図１４は、図１２に示す例と同じ出力上限の下での、周波数制限域Ｂにおけるレーダー装置のスペクトラムである。ここでは２４.６〜２６.３ＧＨｚ帯が既存の他の無線システムで使用されていることから、重複する２４.５〜２６.５ＧＨｚ帯（４チャンネル分）の使用を停止し、残りの４チャンネルを使用してＵＷＢ通信を行う。この場合のピーク電力は、
１０ｍＷ／（２.０ＧＨｚ／１.０ＭＨｚ）＝５μＷ
となる。
【００４９】
ここで、周波数制限域外Ｃのピーク電力２.５μＷ と周波数制限域Ｂにおけるピーク電力５μＷとでは、それぞれ電圧換算で１対√２の関係となる。つまり、前者に比較して後者は約１.４１倍の電波到達距離があると考えられ、つまり車間距離を１.４１倍長くとっても、前方車を同じＳ／Ｎ比でレーダーによる距離計測が可能となる。
【００５０】
図１５に各周波数チャンネルにおけるデータ通信の原理を説明する。この図では１〜４ｃｈの各チャンネルの中心周波数をもつパルス波が時間軸に送信されるイメージを示しており、パルス波の波形は電波電界の振幅のイメージである。パルスが無い時間帯を０、パルスが有る時間帯を１と表現すれば、０／１のデータ通信が可能である。送信側は中心周波数の異なる周波数帯（ｃｈ）を同時に送信し、受信側では周波数帯毎に分離して、データを取り出す。この方法はＯＤＦＭ変調を用いたＵＷＢ通信技術と同様である。
【００５１】
ＵＷＢ通信に使用する周波数帯域を広くとることで、車々間通信におけるデータ転送レートが高くなるが、使用チャンネルが制限された場合は、優先順位の低い通信データを停止し、優先順位の高いデータを割り当てる必要がある。車々間通信に用いる通信内容としては、（１）車両走行制御情報（特に走行安定性，前方車追従性，安全性に関わる情報）、と（２）運転者利便サービスに必要な情報の２通りが考えられる。それぞれの通信内容に関して送られるデータついては、図１６に示す様な優先順位が考えられる。優先順位１（車両走行制御情報）は、車々間通信を用いた走行制御に最低限必要な情報であり、本例では先行車両、もしくは後方車両との送信，受信に各１チャンネル（合計２チャンネル）を割り当てる。周波数制限域に対応した使用可能な周波数帯数（チャンネル数）に応じて、図１６に示すデータ種類の優先順位の高い順に割り当てを行う。本例では、車両走行制御情報，音声通話，車内画像転送（テレビ電話），車々間，路車間を利用したインターネット通信の順に優先順位を決めて順に割り当てを行う。
【００５２】
仮に使用可能な周波数帯として１チャンネル分の帯域しか割り当てられない場合は、車々間通信機能自体を停止して、レーダー機能のみを動作させてもよい。そして１チャンネル分のバンドだけを使用する場合には、前述の様に複数チャンネルを用いる場合より送信電力を増幅することができる。このため、複数チャンネルを使用する場合に比べて車間距離を広く取り、レーダー機能の情報のみを使った追従走行を行うことが可能である。
【００５３】
これに対し、使用可能な周波数帯として２チャンネル以上の割り当てが可能であれば、周囲の車両との間で車両走行制御情報を送受することにより応答性の良い車両制御が可能となるので、レーダー機能のみの追従走行より車間距離を短い追従走行が可能となる。例えば、レーダー機能による車間距離，相対速度の測定遅延が１sec かかるとして、これに対して車々間通信による先行車両の車両速度情報取得を０.０５secとすると、レーダー機能のみの追従走行では車間時間（＝車間距離／相対速度）を１−０.０５＝０.９５sec 分だけ余分に確保する必要があることになる。
【００５４】
上記のように車々間通信による車両走行制御情報を用いて車間距離を短くした場合は、先行車による自車両への空気抵抗軽減の恩恵を受けることができる。つまり走行抵抗を少なくすることで燃費低減、自車の機械的な性能劣化の軽減が期待できる。また車間距離の短縮は路線長単位当たりの車両走行台数を増やすこともできるので渋滞緩和も期待できる。
【００５５】
次に、前述の車載レーダー装置を搭載した複数車両による隊列走行に関して図１７を用いて説明する。図１７では車両３０１〜３０４の４台が記載されているが、車両の台数は２台以上であればよい。また、各車両は同一の機能で構成され、図８に示した車載のレーダー３０２，３０５と、アクセル制御装置１８１，ブレーキ制御装置１８２，ステアリング制御装置１８３、および、図示されていない車群進入・離脱スイッチがネットワーク
１２７にて接続される構成となっている。統合ユニット３１０の指示により、アクセル制御装置１８１にて車両の加速，ブレーキ制御装置１８２にて車両の減速、および、ステアリング制御装置１８３にて進行方向の変更が成される。
【００５６】
まず隊列走行中の車群に新しく車両３０４が進入・合流する状況を説明する。状況201において、車両３０１〜３０３が隊列走行モードで走行中である。この状況では、車両
３０２が車両３０１との車間距離を、車両３０３が車両３０２との車間距離をそれぞれ前述の車載レーダー装置にて前方車両との車間距離を測定し、その車間距離が一定になるように車両制御を行っている。車両３０１は先頭のため、ドライバーによる人的な運転を行っているが、その進行方向は車載レーダー装置の通信機能にて後続の車両３０２，３０３に伝達される。車両３０２，３０３は、得られた進行方向情報に基づき適切なハンドル操作が成される。
【００５７】
また隊列を先導する車両３０１は隊列における後続の車両３０２，３０３に比較して、より遠方の路上障害物を検知するために前方に取り付けられたレーダーの送信電力も最大許容値に設定し、後続の車両３０２，３０３は車々間通信、及び現状の車間距離を確保する最低限の送信出力及び検知範囲に設定する。これにより、車両の位置情報を用いて、レーダー装置の送信電力の制御，発信周波数帯域の制御を行うことにより、クラッター低減，他無線システムに対する干渉低減あるいは、周辺環境の電波障害の可能性を低減することができる。
【００５８】
この状況において、車載レーダー装置を搭載した車両３０４が隊列に加わる際には、車両３０４のドライバーが車群進入・離脱スイッチを入れて、隊列走行する前後の車両301，３０２に対して隊列合流の許可を受ける。このスイッチを入れることにより、車両304の車載レーダー装置から車群を形成している車両３０１〜３０３に対し、車両３０４の車両ＩＤと位置情報および車両走行制御情報が伝達される。隊列車両群の適正車間距離、及び車両速度を、予め決められた時間を維持できるかを送られてきた車両走行制御情報によって確認する。
【００５９】
例えば車両３０４の車両走行性能（加速性能，減速性能）が隊列車両群の標準より著しく外れた場合は、合流の許可を得ることはできない。隊列走行群は個々の挙動の統制がとりやすいように、少なくとも加速，減速性能に関してはばらつきが小さい方が有利である。車両３０４が隊列に合流することを許可する場合は、伝達された位置情報から車両304に最も位置の近い車両である車両３０２は、車両３０４に対し隊列への進入許可信号を送信するとともに、車両３０２は前方車両の車両３０１との車間距離を車両３０４が進入可能な距離になるよう制御する。この段階が状況２０２で示される。
【００６０】
その後、車両３０４のドライバーはハンドルを切り、車両３０１と車両３０２の間に車両３０４を誘導する。その後、車両３０４が隊列に加わった状況を状況２０３に示す。車両３０４が送信する車両位置が車両３０１と車両３０２間の適切な範囲に入ったことを車両３０２が認識すると、車両３０２は車両３０４に対し隊列への合流完了を通知する。車両３０４はこの通知を受けて前方の車両３０１との車間距離を適切な距離に制御を開始する。また、車両３０４の後方に位置する車両３０２は前方車両を車両３０４と認識し、適切な車間距離になるよう制御を行う。これにより、車両３０１〜３０４による隊列走行が実現される。
【００６１】
次に隊列走行中の車群から車両３０４が離脱する状況を説明する。この隊列走行の状況は状況２０３にて示される。これは車両３０４が、予めナビ装置などに設定したルートの目的地周辺に近づいた場合等の理由から隊列を離脱する際の動作であり、予め運転者に隊列走行からの離脱を報知する。ここで車両３０４のドライバーが右側車線を目視確認し、安全を確認した後、ハンドルを右側に切る。この運転者自身の車両操作（ハンドル操作，ブレーキ操作，アクセル操作等のいずれか）が開始されたことを検知して車両３０４に搭載された車載レーダー装置から車両ＩＤを含む離脱信号が送信され、車両３０４の隊列走行制御を解除する。
【００６２】
また車両３０４が隊列から離脱する状態を運転者に予告する数十秒前には、後続の車両にも車両３０４が離脱する情報が予め伝達され、後続の車両が十分安全な車間距離を確保するように予め準備しておく。これにより車両３０４は後続の車両３０２との車間距離が十分確保された後に、運転者に対して隊列走行から離脱することを通知することになる。車両３０２は受信した離脱信号の車両ＩＤから自車両の前方車が離脱動作に入ったことを認識する。この時、車両３０２は前方車両との車間距離制御を停止し、車速を一定に制御する。その後、車両３０２は、車両３０４が送信する車両３０４の位置情報を繰り返し受信し、車両３０４が隊列から一定距離以上離れたことを検知する。この車両３０４が隊列から離脱すると状況２０２のようになる。車両３０２にて、車両３０４の離脱を認識すると、車両３０２に搭載された車載レーダー装置により前方車両との車間距離を所定の距離になるように制御し、車両３０１〜３０３での隊列走行となり、状況２０１に示す状態となる。なお、車両３０４が不具合により、隊列走行で規定された車両速度を保てなくなった場合も同様に、離脱する前に、後続の車両３０２に警告を伝達し、適切な車間距離を確保するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明を用いた車載レーダー装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明を用いた車載レーダー装置の他の構成例を示す図である。
【図３】本発明を用いた車載レーダー装置の他の構成例を示す図である。
【図４】本発明を用いた実施例におけるレーダー波形の一例を示す図である。
【図５】本発明を用いた実施例におけるレーダー波の送信周期例を示す図である。
【図６】本発明を用いた実施例におけるレーダー波のフォーマット例を示す図である。
【図７】本発明を用いた車載レーダー装置における制御部の処理を示す図である。
【図８】車両走行制御システムの構成を示す図である。
【図９】レーダーの使用周波数及び出力の切り換えを示す図である。
【図１０】周波数制限域のデータベースを示す図である。
【図１１】使用周波数帯切り替えの処理フローを示す図である。
【図１２】周波数制限域外Ｃの使用周波数帯を示す図である。
【図１３】周波数制限域Ａの使用周波数帯を示す図である。
【図１４】周波数制限域Ｂの使用周波数帯を示す図である。
【図１５】各周波数チャンネルによるデータ転送を示す図である。
【図１６】車々間通信データの優先順位を示す図である。
【図１７】本発明における隊列走行への車両の進入・離脱を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１０…車載レーダー装置、１２２…レーダー送受信機、１２３…制御部、１２５…位置情報取得部、１２６…車間計測部、１２７…ネットワーク、１３０…送信部、１３１…送信データ生成部、１３２…受信部、１３３…復調部、１３４…パターン検出部、１３５…タイマー、１３６…セレクタ、１５１…レーダー波、３１０…統合ユニット、３１１…ＡＣＣ装置、３１２…ナビ装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダー波を送受信する送受信部を備え、自車と測距対象との距離を測定する車載レーダー装置において、
自車両の位置情報を測位する測位部と、
生成したレーダー波のパルスに、少なくとも自車両ＩＤと自車両の位置情報を含む車両情報を付加したレーダー波を生成する送信データ生成部と、
該受信波が自車載レーダー装置が送信したレーダー波の反射波ではない場合には、受信波の車両情報を取り出す受信波識別部と、
該受信波が自車載レーダー装置が送信したレーダー波の反射波の時は、受信波の遅延時間から測距対象までの距離を求め、該受信波が自車載レーダー装置が送信したレーダー波の反射波ではない場合には、前記取り出した車両情報により当該車両までの距離を求める車間計測部と
を備えたことを特徴とする車載レーダー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記送信データ生成部は、自車の走行速度に応じて該レーダー波の送信周期を変更する
ことを特徴とする車載レーダー装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記送信データ生成部は、同一波形が一定の周期で繰り返される波形の信号に、前記車両情報に対応する信号を付加したレーダー波を生成する
ことを特徴とする車載レーダー装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記車間計測部では、前記受信波識別部で取り出された車両情報に含まれる位置情報と前記測位部による自車両の位置情報から、当該受信波を送信した車両との距離と方向を求めること
を特徴とする車載レーダー装置。
【請求項５】
送信アンテナからレーダー波を送出する送信機と、
受信アンテナを介してレーダー波を受信する受信機とを備えた車両間通信装置において、
自車両の位置情報を測位する測位部と、
生成したレーダー波のパルスに、少なくとも前記測位部による位置情報と自車両ＩＤとを含む車両情報を付加したレーダー波を生成する送信データ生成部と、
該生成されたレーダー波の送信タイミングを指定する制御部と、
前記受信機で受信した受信波の車両ＩＤに基づき、自車両ＩＤと異なる車両ＩＤを持つ受信波の車両情報を取り出す受信波識別部と、
前記取り出された車両情報に含まれる位置情報と、前記測位部による自車両の位置情報から、当該車両情報を送信した車両との距離と方向を求める車間計測部と
を備えたことを特徴とする車両間通信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両間通信装置において、
前記送信データ生成部は、自車の走行速度に応じて前記レーダー波の送信周期を変更する
ことを特徴とする車両間通信装置。
【請求項７】
請求項５に記載の車両間通信装置において、
前記送信データ生成部は、同一波形が一定の周期で繰り返される波形の信号に続き、前記車両情報に対応する信号を含むレーダー波を生成する
ことを特徴とする車両間通信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記レーダー波は複数の周波数帯域を用い、
経度、及び緯度に基づき使用する周波数を定めた地図情報と、
自車位置を計測する自車位置測定手段と、
前記自車位置測定手段による位置情報に応じた、前記地図情報の使用周波数により、使用する前記送受信周波数帯を変更する制御手段を備えたことを特徴とする
車載レーザー装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車載レーダー装置において、前記制御手段は、
使用する前記送受信周波数帯域に応じて送信電波の出力を変更することを特徴とする
車載レーザー装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の車両間通信装置において、
前記レーザー波は複数の周波数帯域を用い、
経度、及び緯度に基づき使用する周波数を定めた地図情報と、
自車位置を計測する自車位置測定手段と、
前記自車位置測定手段による位置情報に応じた、前記地図情報の使用周波数により、使用する前記送受信周波数帯を変更する制御手段を備えたことを特徴とする
車両間通信装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両間通信装置において、前記制御手段は、
使用する前記送受信周波数帯域に応じて送信するデータ種別を変更することを特徴とする
車両間通信装置。
【請求項１】
レーダー波を送受信する送受信部を備え、自車と測距対象との距離を測定する車載レーダー装置において、
自車両の位置情報を測位する測位部と、
生成したレーダー波のパルスに、少なくとも自車両ＩＤと自車両の位置情報を含む車両情報を付加したレーダー波を生成する送信データ生成部と、
該受信波が自車載レーダー装置が送信したレーダー波の反射波ではない場合には、受信波の車両情報を取り出す受信波識別部と、
該受信波が自車載レーダー装置が送信したレーダー波の反射波の時は、受信波の遅延時間から測距対象までの距離を求め、該受信波が自車載レーダー装置が送信したレーダー波の反射波ではない場合には、前記取り出した車両情報により当該車両までの距離を求める車間計測部と
を備えたことを特徴とする車載レーダー装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記送信データ生成部は、自車の走行速度に応じて該レーダー波の送信周期を変更する
ことを特徴とする車載レーダー装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記送信データ生成部は、同一波形が一定の周期で繰り返される波形の信号に、前記車両情報に対応する信号を付加したレーダー波を生成する
ことを特徴とする車載レーダー装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記車間計測部では、前記受信波識別部で取り出された車両情報に含まれる位置情報と前記測位部による自車両の位置情報から、当該受信波を送信した車両との距離と方向を求めること
を特徴とする車載レーダー装置。
【請求項５】
送信アンテナからレーダー波を送出する送信機と、
受信アンテナを介してレーダー波を受信する受信機とを備えた車両間通信装置において、
自車両の位置情報を測位する測位部と、
生成したレーダー波のパルスに、少なくとも前記測位部による位置情報と自車両ＩＤとを含む車両情報を付加したレーダー波を生成する送信データ生成部と、
該生成されたレーダー波の送信タイミングを指定する制御部と、
前記受信機で受信した受信波の車両ＩＤに基づき、自車両ＩＤと異なる車両ＩＤを持つ受信波の車両情報を取り出す受信波識別部と、
前記取り出された車両情報に含まれる位置情報と、前記測位部による自車両の位置情報から、当該車両情報を送信した車両との距離と方向を求める車間計測部と
を備えたことを特徴とする車両間通信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両間通信装置において、
前記送信データ生成部は、自車の走行速度に応じて前記レーダー波の送信周期を変更する
ことを特徴とする車両間通信装置。
【請求項７】
請求項５に記載の車両間通信装置において、
前記送信データ生成部は、同一波形が一定の周期で繰り返される波形の信号に続き、前記車両情報に対応する信号を含むレーダー波を生成する
ことを特徴とする車両間通信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の車載レーダー装置において、
前記レーダー波は複数の周波数帯域を用い、
経度、及び緯度に基づき使用する周波数を定めた地図情報と、
自車位置を計測する自車位置測定手段と、
前記自車位置測定手段による位置情報に応じた、前記地図情報の使用周波数により、使用する前記送受信周波数帯を変更する制御手段を備えたことを特徴とする
車載レーザー装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車載レーダー装置において、前記制御手段は、
使用する前記送受信周波数帯域に応じて送信電波の出力を変更することを特徴とする
車載レーザー装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の車両間通信装置において、
前記レーザー波は複数の周波数帯域を用い、
経度、及び緯度に基づき使用する周波数を定めた地図情報と、
自車位置を計測する自車位置測定手段と、
前記自車位置測定手段による位置情報に応じた、前記地図情報の使用周波数により、使用する前記送受信周波数帯を変更する制御手段を備えたことを特徴とする
車両間通信装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両間通信装置において、前記制御手段は、
使用する前記送受信周波数帯域に応じて送信するデータ種別を変更することを特徴とする
車両間通信装置。
【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１７】
【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１７】
【公開番号】特開２００７−１３２７６８（Ｐ２００７−１３２７６８Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２５５４６（Ｐ２００５−３２５５４６）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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