(57)【要約】【課題】  従来技術によれば、リアルタイムでターゲット検知情報の信頼性判断をすることができない、という課題がある。【解決手段】  当該車載用レーダシステムは、第１の電波を送信する送信手段と、第１の電波がターゲットから反射される第２の電波を受信し受信信号を得る受信手段と、受信信号に基づいて、前記ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する算出手段と、ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を検出できる第一の領域と、ターゲットまでの距離、及び相対速度のみを検出できる第二の領域とを有する第一及び第二のレーダを備え、算出手段は、第一のレーダの有する第二の領域及び第二のレーダの有する第二の領域が重畳する第三の領域において、ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する。【選択図】図６
2010091490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電波を送信する送信手段と、
前記第１の電波がターゲットから反射される第２の電波を受信し受信信号を得る受信手段と、
前記受信信号に基づいて、前記ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する算出手段と、
前記ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を検出できる第一の領域と、前記ターゲットまでの距離、及び相対速度のみを検出できる第二の領域とを有する第一及び第二のレーダを備え、
前記算出手段は、前記第一のレーダの有する第二の領域及び前記第二のレーダの有する第二の領域が重畳する第三の領域において、前記ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する、車載用レーダシステム。
【請求項２】
前記受信手段はアレーアンテナを示し、
前記第一の領域は前記アレーアンテナにおけるメインローブを示し、
前記第二の領域は前記アレーアンテナにおけるグレーティングローブ又はサイドローブを示す、請求項１記載の車載用レーダシステム。
【請求項３】
前記算出手段は、三角測量に基づいて、前記ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する、請求項１又は２記載の車載用レーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予防安全システムに用いられる車載用レーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年自動車の安全技術への関心が高まり、車間距離警報システムやアダプティブクルーズコントロールシステム，プリクラッシュシステム等の衝突を回避するシステムや衝突時の衝撃を軽減するシステムなどの研究開発が積極的に進められている。
【０００３】
これらのシステムを構築する際に、ターゲットとの距離や相対速度，角度を計測するセンサの一つに車載用レーダがある。この車載用レーダとしては、電波を放射して車両や障害物等のターゲットからの反射波を受信し、電波の伝播時間や反射波の信号強度，周波数のドップラシフト等を検出し、これらの情報に基づいてターゲットまでの距離や相対速度を計測する変調方式が知られており、特に２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式やＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式が有名である。
【０００４】
ここで、アレーアンテナを用いて高精度に物体を検出できる領域が拡張された車両用物体検出装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、不確定領域内（サイドローブやグレーティングローブ）で検知された物体相対位置が信頼できるものであるか否かを事前に推定された相対移動軌跡に基づいて判断するため、予め自レーダの確定領域、又は他レーダの確定領域によってターゲットが検知された上で相対移動軌跡が推定されていなくては、不確定領域におけるターゲット検知情報の信頼性を判断することができない。即ち、リアルタイムでターゲット検知情報の信頼性判断をすることができない、という課題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ターゲットの誤検知に結びつくサイドローブやグレーティングローブを利用して、リアルタイムでターゲットの距離，相対速度，角度を検出する領域を拡大することができる車載用レーダシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。
【０００９】
当該車載用レーダシステムは、第１の電波を送信する送信手段と、第１の電波がターゲットから反射される第２の電波を受信し受信信号を得る受信手段と、受信信号に基づいて、前記ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する算出手段と、ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を検出できる第一の領域と、ターゲットまでの距離、及び相対速度のみを検出できる第二の領域とを有する第一及び第二のレーダを備え、算出手段は、第一のレーダの有する第二の領域及び第二のレーダの有する第二の領域が重畳する第三の領域において、ターゲットまでの距離，相対速度、及び角度を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターゲットの誤検知に結びつくサイドローブやグレーティングローブを利用して、リアルタイムでターゲットの距離，相対速度，角度を検出する領域を拡大することができる車載用レーダ装置システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本実施形態に係る車載用レーダシステムについて、図１から図７を参照しながら以下説明する。尚、図面及び以下の説明文において、同一のものについては同一の参照番号、又は同一の参照記号を用いている。
【００１２】
以下で説明する車載用レーダは、変調方式として２周波ＣＷ方式，角度検知方式としてアレーアンテナを用いた位相比較モノパルス方式を採用した場合について述べる。
【００１３】
図１は、車載用レーダシステムのシステム構成を示す図である。車両１００の前方には車載用レーダ（１）１０１、及び車載用レーダ（２）１０２が搭載されている。又、車載用レーダ（１）１０１と車載用レーダ（２）１０２は通信ネットワーク１０３で統合コントローラ１０４と接続されており、それぞれの車載用レーダで検知したターゲット情報は通信ネットワーク１０３を介して統合コントローラ１０４へ送信される。尚、以下では最初に車載用レーダ（１）１０１の構成について説明を進めるが、車載用レーダ（２）１０２についても同様である。
【００１４】
図２は、車載用レーダ（１）１０１におけるターゲットとの距離，相対速度，角度を検出可能な領域（以下、ターゲット情報確定領域）とターゲットとの距離，相対速度のみ検出可能な領域（以下、ターゲット情報不確定領域）を模式的に示す図である。この二つの領域における主な相違点は、ターゲットとの角度を算出できるかどうかにある。以下では、この理由について説明する。
【００１５】
図３は、前述のターゲット情報確定領域とターゲット情報不確定領域における受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係を示す図である。縦軸は受信信号の位相差、横軸はターゲットとの角度を表している。尚、本実施例では、ターゲットとの角度は、正面方向を０度として、右方向がプラス、左方向がマイナスとする。同図から明らかなように、受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係が一対一となる領域と、一対一にはならずに不確定性を持つ領域とが存在することが分かる。アレーアンテナを用いた位相比較モノパルス方式は、この受信信号の位相差を検出することでターゲットとの角度を算出するため、受信信号の位相差とターゲットとの角度が一対一とならない領域は、ターゲットとの角度を確定することができない領域となる。本実施例では、この領域をターゲット情報不確定領域と呼ぶ。又、受信信号の位相差とターゲットとの角度が一対一となる領域は、ターゲット情報確定領域と呼ぶ。
【００１６】
更に、同図からは、ターゲット情報不確定領域においても、ターゲットとの角度を一意に算出することはできないものの、受信信号の位相差からターゲットが右方向領域に存在するか、左方向領域に存在するかを判断することは可能なことが分かる。本実施例では、それぞれ右方向ターゲット不確定領域，左方向ターゲット不確定領域と呼ぶ。
【００１７】
尚、従来の車載用レーダでは、一般的にターゲット情報確定領域のみを使用し、ターゲット情報不確定領域で算出されるターゲット情報は排除している。一方、本実施例では、このターゲット情報不確定領域で算出されるターゲット情報も使用する。
【００１８】
図４は、車載用レーダ（１）１０１のブロック構成を示す図である。
【００１９】
車載用レーダ（１）１０１は、変調処理部４０１，信号発生装置４０２，送信アンテナ４０３，受信アンテナ（１）４０４，受信アンテナ（２）４０５，ミキサ（１）４０６，ミキサ（２）４０７，Ａ／Ｄコンバータ（１）４０８，Ａ／Ｄコンバータ（２）４０９、及び、信号処理部４１０を備える。
【００２０】
以下、各ブロック等の役割について説明する。
【００２１】
変調処理部４０１は、信号発生装置４０２に異なる二つの電圧ｖ１，ｖ２を印加する。信号発生装置４０２は、電圧ｖ１，ｖ２に対応して異なる二つの周波数ｆ１，ｆ２の高周波信号を生成する。この高周波信号が送信アンテナ４０３に入力され、周波数ｆ１，ｆ２の送信電波が空間中に放射される。送信電波は、図示しない車両や障害物等のターゲットに反射して受信電波として受信アンテナ（１）４０４に入力される。
【００２２】
この時、受信の高周波信号（以下、受信信号と称す）は、送信の高周波信号（以下、送信信号と称す）に対して、ターゲットとの相対速度によって生じるドップラ周波数（ｆｄ）が付加されるため、受信信号の周波数はそれぞれｆ１＋ｆｄ，ｆ２＋ｆｄとなる。
【００２３】
受信アンテナ（１）４０４に入力された受信信号は、ミキサ（１）４０６に入力され、送信信号と受信信号を混合し、中間周波数信号を生成した後、Ａ／Ｄコンバータ（１）４０８に入力され、信号処理部４１０に入力される。受信アンテナ（２）４０５からも同様の受信信号が生成され、信号処理部４１０へ入力される。
【００２４】
尚、信号処理部４１０は、例えばＤＳＰ等のプロセッサである。
【００２５】
次に、車載用レーダ（１）１０１に備わる信号処理部４１０の具体的な処理について、図５を用いて説明する。同図は、信号処理部４１０が実行するルーチンのフローチャートであり、所定時間間隔で繰り返される。
【００２６】
ルーチンが起動されると、まず、ステップ５００のＦＦＴ処理が実行され、周波数スペクトラム情報を含んだＦＦＴ信号が生成される。
【００２７】
尚、ＦＦＴ処理は、ソフトウェアにより処理するか、ＡＳＩＣ等の専用回路によって処理するか、選択可能である。
【００２８】
次に、ステップ５０１の距離算出処理が実行され、ＦＦＴ信号に基づいて、ターゲットとの距離が式（１）で算出される。
【００２９】
【数１】
2010091490.tif 000003
【００３０】
ここで、Ｒangeは距離、Ｃは光速度、φは受信アンテナ（１）における受信信号ｆ１とｆ２の位相差、Δｆはｆ１とｆ２の周波数差である。
【００３１】
次に、ステップ５０２の相対速度算出処理が実行され、ターゲットとの相対速度が式（２）で算出される。
【００３２】
【数２】
2010091490.tif 000004
【００３３】
ここで、Ｒateは相対速度、Ｃは光速度、ｆｄはドップラ周波数、ｆは送信周波数である。
【００３４】
続いて、ステップ５０３の受信信号位相差算出処理が実行され、受信アンテナ（１）４０４で受信された受信信号と受信アンテナ（２）４０５で受信された受信信号から受信信号の位相差を算出する。
【００３５】
【数３】
2010091490.tif 000005
【００３６】
ここで、Δφは受信信号の位相差、
2010091490.tif 000006
は受信アンテナ（１）４０４の受信信号、
2010091490.tif 000007
は受信アンテナ（２）４０５の受信信号である。
【００３７】
続いて、ステップ５０４のターゲット検知領域判断が実行される。前述の通り、受信信号の位相差からターゲット情報確定領域か、ターゲット情報不確定領域かを判断することが可能であり、ターゲット情報確定領域に存在すると判断された場合には、ステップ５０５の角度算出処理が実行され、ターゲット情報不確定領域に存在すると判断された場合には、ステップ５０６の左右判断処理が実行される。
【００３８】
ステップ５０５の角度算出処理が実行された場合には、図２のような受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係を使用し、ステップ５０３で算出した受信信号の位相差からターゲットとの角度を算出する。この時、本ターゲット情報がターゲット検知情報確定領域で算出された情報であることもターゲット検知エリア情報として記録する。
【００３９】
ステップ５０６の左右領域判断処理が実行された場合には、図２のような受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係を使用し、ステップ５０３で算出した受信信号の位相差からターゲットが右方向ターゲット情報不確定領域に存在するのか、左方向ターゲット情報不確定領域に存在するのかを判断する。この時、この判断結果もターゲット検知エリア情報として記録する。
【００４０】
尚、ステップ５０４からステップ５０６で使用する受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係は、式（４）に従うため、計算処理により算出することが可能である。
【００４１】
【数４】
2010091490.tif 000008
【００４２】
ここで、θはターゲットとの角度、Δφは受信信号の位相差、λは受信波の波長、ｄはアンテナ間距離である。
【００４３】
又、別の方法として、ステップ５０４からステップ５０６で使用する受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係は、事前にデータを収集しメモリ等に保存されたものを用いることが可能である。
【００４４】
次に、ステップ５０７のターゲット情報送信処理が実行され、ステップ５００からステップ５０６で算出されたターゲットとの距離，相対速度，角度、及びターゲット検知エリア情報，車載用レーダ識別情報などを統合コントローラ１０４へ送信する。ここで、レーダ識別情報とは、どの位置に配置されたレーダによるターゲット情報かを統合コントローラ１０４で識別するための情報である。
【００４５】
次に、車載用レーダシステム全体に関する説明を行う。
【００４６】
図６は、車載用レーダシステムにおける車載用レーダ（１）１０１、及び車載用レーダ（２）１０２の配置方法の一例を示す図である。同図のように、車載用レーダ（１）１０１のターゲット情報不確定領域と車載用レーダ（２）１０２のターゲット情報不確定領域が重畳するように配置することで、新しくターゲットとの距離，相対速度、及び角度を算出できる領域（以下、ターゲット情報確定化領域）を形成することが可能となる。具体的には、この重畳された領域において、それぞれの車載用レーダで検出されたターゲットとの距離を用いて、三角測量法によりターゲットの角度を確定させることが可能となる。この処理は、同図中の統合コントローラ１０４により実行される。
【００４７】
次に、車載用レーダシステムにおける統合コントローラ１０４に備わる信号処理について、図７を用いて説明する。同図のフローチャートは、所定時間間隔で繰り返される。
【００４８】
ルーチンが起動されると、はじめにステップ７０１の検知エリア判断において、現在処理しようとしているターゲット情報が、どのレーダによって検知されたものであるか、どの検知エリアで検出されたものかを判断し、次の処理を決定する。ここで、検知エリアとは、ターゲット情報確定領域、又は右方向ターゲット情報不確定領域、又は左方向ターゲット情報不確定領域のいずれかを指す。具体的な判断方法としては、まず、どの場所に配置されたレーダによる場合でも、ターゲット検知情報確定領域で検知された情報である場合には、ステップ７０４へ進む。それ以外のターゲット検知情報不確定領域で検出されたターゲット情報である場合、前述の通り、ターゲット情報不確定領域を重畳させている方向のターゲット情報不確定領域の場合にはステップ７０３を実行し、それ以外の場合にはステップ７０２が実行される。
【００４９】
例えば、現在処理しようとしているターゲット情報が、車載用レーダ（１）１０１の右方向ターゲット情報不確定領域で検出された情報である場合には、ステップ７０２が実行される。又、現在処理しようとしているターゲット情報が、車載用レーダ（１）１０１の左方向ターゲット情報不確定領域で検出された情報である場合には、ステップ７０３が実行される。
【００５０】
次に、ステップ７０２のターゲット情報破棄処理が実行された場合には、ターゲットとの角度を確定することが不可能と判断し、ターゲット検知情報を破棄する。
【００５１】
次に、ステップ７０３の角度再計算処理が実行された場合には、それぞれのターゲット不確定領域で算出されたターゲットとの距離に基づいて三角測量法を実行することでターゲットとの角度を確定し、ステップ７０４へ進む。
【００５２】
以下、三角測量法について図８を用いて具体的に説明する。同図のように、検知ターゲット８００が前述のターゲット情報確定化領域に存在する場合、車載用レーダ（１）では右方向ターゲット不確定領域にターゲットとの距離Ｒ１，相対速度Ｖ１が検出される。又、車載用レーダ（２）では、ターゲットとの距離Ｒ２，相対速度Ｖ２が検出される。それぞれの車載用レーダによって検出されているターゲットとの距離Ｒ１、及びＲ２は同一のターゲットに対する検知結果であるため、車載用レーダ（１）と車載用レーダ（２）の搭載間隔ｄｒを考慮すると、車載用レーダ（１）によって検出されるターゲットとの角度θ１は、式（５）により算出することができる。
【００５３】
【数５】
2010091490.tif 000009
【００５４】
この時、それぞれの領域で検出されるターゲットの相対速度は、同一物体を検出しているため、当然ながらほぼ等しい値が検出されるべきということを加味した処理を付け加えることで、更にターゲットとの角度を確定する際に精度が向上する。
【００５５】
ステップ７０４のターゲット情報送信処理では、ターゲット情報確定領域、及びターゲット情報確定化領域で算出された、ターゲットとの距離，相対速度，角度を上位のコントローラに送信する。尚、上位のコントローラとしては、車間距離警報システムやアダプティブクルーズコントロールシステム，プリクラッシュシステムなどのコントローラがある。
【００５６】
本実施例では、車載用レーダを２つ搭載した例について述べるが、３つ以上搭載した場合でも同様であることは言うまでも無い。又、本実施例ではシステムを統括するコントローラを持つ場合のシステムについて説明したが、統括コントローラを用いないで、各車載用レーダ間で直接的に通信ネットワークを介してターゲット情報をやり取りすることで、システムを成立させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】車載用レーダシステムのシステム構成を示す図。
【図２】車載用レーダ（１）におけるターゲット情報確定領域とターゲット情報不確定領域を模式的に示す図。
【図３】ターゲット情報確定領域とターゲット情報不確定領域における受信信号の位相差とターゲットとの角度の関係を示す図。
【図４】車載用レーダ（１）のブロック構成を示す図。
【図５】車載用レーダ（１）の信号処理部が実行するルーチンのフローチャート。
【図６】車載用レーダシステムにおける車載用レーダ（１）、及び車載用レーダ（２）の配置方法の一例を示す図。
【図７】車載用レーダシステムにおける統合コントローラに備わる信号処理のフローチャート。
【図８】ターゲット情報確定化領域に検知ターゲットが存在する場合の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１００  車両
１０１  車載用レーダ（１）
１０２  車載用レーダ（２）
１０３  通信ネットワーク
１０４  統合コントローラ
４０１  変調処理部
４０２  信号発生装置
４０３  送信アンテナ
４０４  受信アンテナ（１）
４０５  受信アンテナ（２）
４０６  ミキサ（１）
４０７  ミキサ（２）
４０８  Ａ／Ｄコンバータ（１）
４０９  Ａ／Ｄコンバータ（２）
４１０  信号処理部
８００  検知ターゲット
【図１】
2010091490.tif 000010
【図２】
2010091490.tif 000011
【図３】
2010091490.tif 000012
【図４】
2010091490.tif 000013
【図５】
2010091490.tif 000014
【図６】
2010091490.tif 000015
【図７】
2010091490.tif 000016
【図８】
2010091490.tif 000017