(57)【要約】【課題】ランダムに検出される検出位置情報に基づいて、正確に物体の進行方向および速度を検出できるようにする。【解決手段】検出位置特定部８１は、検出された物体の検出位置における速度、距離、および角度に基づいて、物体の相対的な検出位置を特定し、含有数カウント部８６は、物体の相対的な検出位置を時刻に対応付けて、水平方向の検出位置を示す軸と進行方向の検出位置までの距離を示す軸とで設定される２次元の平面上にプロットし、物体の進行方向の先頭部分が所定時間内に通過すると予想される平面上の形状からなるフレームを所定の回転角度で回転させながら、回転角度毎にフレーム内に含まれるプロットされた検出位置の数をカウントし、方向決定部８７は、カウントされたプロット数が最大となるフレームの回転角度に基づいて、物体の存在する存在位置、および進行方向を決定する。本発明は、車両安全装置に適用することができる。【選択図】図２
2010112829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を検出する検出装置において、
所定の方向に電波を照射することにより送信信号を送信する送信手段と、
前記送信手段により送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波を受信し、受信した前記電波より受信信号を生成する受信手段と、
前記受信手段により生成された受信信号を、所定時間の間でサンプリングすることにより、物体の速度、距離、および角度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置を特定する位置特定手段と、
前記位置特定手段により特定された検出位置を２次元の平面上にプロットするプロット手段と、
フレームを設定するフレーム設定手段と、
前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかを決定する方向決定手段と
を含む検出装置。
【請求項２】
前記方向決定手段により決定された存在位置、および進行方向に基づいて、前記物体の速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定手段と、
前記速度ベクトル設定手段により設定された速度ベクトルを、設定された時刻に対応付けて記憶する速度ベクトル記憶手段と、
前記速度ベクトル記憶手段により過去の時刻に記憶された速度ベクトルに基づいて、現在時刻において設定された速度ベクトルを補正する補正手段とをさらに含む
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記物体は、車両である
請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記車両の速度が、所定速度より高速で、かつ、前記存在位置が、所定範囲であるとき、または、前記速度ベクトルが所定値より大きく、かつ方向が所定範囲であるとき、衝突予備動作を実行する衝突予備動作実行手段を含む
請求項２および３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記平面上にプロットされた前記検出位置、並びに、前記車両の存在位置、および進行方向に基づいて、前記プロットされた検出位置におけるばらつきと、前記受信手段により受信される電波の強度に対応したノイズにより推定されるばらつきとから、検出される車両の大きさを推定する推定手段をさらに含む
請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記衝突予備動作実行手段は、前記推定手段により推定される車両の大きさが所定の大きさよりも大きい場合、前記所定の速度を小さくし、前記所定の範囲を広く設定し、前記物体の速度が、前記所定速度より高速で、かつ、前記存在位置が、前記所定範囲であるとき、衝突予備動作を実行する
請求項４に記載の検出装置。
【請求項７】
物体を検出する検出装置の検出方法において、
所定の方向に電波を照射することにより送信信号を送信する送信ステップと、
前記送信ステップの処理により送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波を受信し、受信した前記電波より受信信号を生成する受信ステップと、
前記受信手段により生成された受信信号を、所定時間の間でサンプリングすることにより、物体の速度、距離、および角度を検出する検出ステップと、
前記検出手段により検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置を特定する位置特定ステップと、
前記位置特定ステップの処理により特定された検出位置を２次元の平面上にプロットするプロットステップと、
フレームを設定するフレーム設定ステップと、
前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかを決定する方向決定ステップと
を含む検出方法。
【請求項８】
物体を検出する検出装置を制御するコンピュータに、
所定の方向に電波を照射することにより送信信号を送信する送信ステップと、
前記送信ステップの処理により送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波を受信し、受信した前記電波より受信信号を生成する受信ステップと、
前記受信手段により生成された受信信号を、所定時間の間でサンプリングすることにより、物体の速度、距離、および角度を検出する検出ステップと、
前記検出手段により検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置を特定する位置特定ステップと、
前記位置特定ステップの処理により特定された検出位置を２次元の平面上にプロットするプロットステップと、
フレームを設定するフレーム設定ステップと、
前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかを決定する方向決定ステップと
を含む処理を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、接近する物体の進行方向および速度を検出できるようにした検出装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車と他車との間の相対速度や距離を測定するセンサとして、２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式のセンサが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。すなわち、この２周波ＣＷ方式のセンサは、受信された搬送波に対するドップラ信号の周波数（以下、ドップラ周波数と称する）や位相を検出し、それらを利用して、自車と他車との相対速度や距離を測定する。
【０００３】
また、自車と他車との相対的な位置を示す角度を測定するセンサとして、モノパルス方式のセンサが知られている。
【０００４】
このように、２周波ＣＷ方式のセンサを用いて自車と他車との距離を測定し、モノパルス方式のセンサにより自車と他車との角度を測定することで、接近する他車の存在する位置を検出することが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２０３６００号公報
【特許文献２】特開２００４−６９６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した２周波ＣＷ方式で距離を推定し、モノパルス方式で角度を推定する方式のレーダである場合、検出位置は車両の存在範囲内でばらつきが生じることが知られている。
【０００７】
そこで、従来、車載レーダによる電波を出力し、その反射波により接近する車両の速度、距離、および方向を検出して、衝突可能性を予検知する際、速度情報や検出位置情報にフィルタをかけたうえで速度ベクトルを推測し、実際に存在する車両の位置を推測していた。このフィルタでは出力のばらつきが一定の分布を示すことが予見される必要がある。例えば、カルマンフィルタでは、出力のばらつきがガウス性分布を示すことが前提となっている。
【０００８】
しかしながら、車両から反射される電波の場合、必ずしもノイズやS/N比（Signal to Noise Ratio）で分布が決まるわけではない。すなわち、レーダと車両との位置関係と、車両外形によって決定する電波の干渉状態によって、検出される座標(電波の反射中心)は決定するものであるため、このばらつきは、正規分布に従ったばらつきとはならず、ランダムなばらつきとなり、検出される物体の中心の経路を推定するために、得られた検出結果にローパスフィルタを通したり、カルマンフィルタを通したりしても、正確な結果を得ることはできない。
【０００９】
このため、フィルタを用いた方法では、電波による検出位置から、正確な車両位置を特定することができないことがあった。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、接近する物体の位置検出結果に基づいて、接近する物体の進行方向および速度の少なくともいずれかを検出できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面の検出装置は、物体を検出する検出装置であって、所定の方向に電波を照射することにより送信信号を送信する送信手段と、前記送信手段により送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波を受信し、受信した前記電波より受信信号を生成する受信手段と、前記受信手段により生成された受信信号を、所定時間の間でサンプリングすることにより、物体の速度、距離、および角度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された検出位置を２次元の平面上にプロットするプロット手段と、フレームを設定するフレーム設定手段と、前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかを決定する方向決定手段とを含む。
【００１２】
前記物体は、車両とすることができる。
【００１３】
送信手段は、例えば、送信部であり、車両の真後ろに近い所定の方向であって、所定の距離近傍の範囲からなる所定範囲に電波を照射することにより送信信号を送信することができる。
【００１４】
受信手段は、例えば、受信部であり、車両の真後ろに近い所定の方向であって、所定の距離近傍の範囲からなる所定範囲における、送信信号のうち反射されてくる電波を受信し、受信した電波より受信信号を生成することができる。
【００１５】
検出手段は、例えば、ドップラ周波数算出部、距離算出部、および角度算出部であり、受信信号に基づいて、FFTにより受信信号を所定の周期でサンプリングして検出位置における速度、距離、および角度を検出することができる。
【００１６】
位置特定手段は、例えば、検出位置特定部であり、速度、距離、および角度に基づいて、物体、すなわち、車両の検出位置を特定することができる。
【００１７】
プロット手段は、例えば、含有数カウント部であり、検出位置記憶部に記憶されている物体の検出位置２次元の平面上に検出位置をプロットし、車両の進行方向に対して、フレーム設定手段により設定された、所定の速度で掃き出される範囲を示すフレームを所定の回転角度毎に回転させながら、回転角度毎にフレーム内に含まれるプロットされた検出位置の数をカウントする。
【００１８】
方向決定手段は、例えば、方向決定手段であり、プロット手段によりフレームの回転角度毎のカウント値のうち、最大となるフレームの回転角度に基づいて、車両の進行方向を決定する。この際、フレームの中心位置を車両の存在する位置として決定する。この処理により、検出位置は、ランダムにばらつくことが知られているが、検出位置がランダムにばらついても、車両の存在すると考えられる検出位置が最も多い回転角度のフレームの位置を車両の通行経路であるとみなすことができるので、車両の存在位置を適正に求めることが可能となる。結果として、車両の正確な存在位置から、衝突の有無を正確に判定することが可能となり、衝突の発生が予期される状況に際して、的確に衝突予備動作を実施させることができるので、衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【００１９】
前記方向決定手段により決定された存在位置、および進行方向に基づいて、前記物体の速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定手段と、前記速度ベクトル設定手段により設定された速度ベクトルを、設定された時刻に対応付けて記憶する速度ベクトル記憶手段と、前記速度ベクトル記憶手段により過去の時刻に記憶された速度ベクトルに基づいて、現在時刻において設定された速度ベクトルを補正する補正手段をさらに含ませるようにすることができる。
【００２０】
速度ベクトル設定手段とは、例えば、ベクトル設定部であり、速度ベクトル記憶部とは、例えば、ベクトル記憶部であり、補正手段とは、例えば、ベクトル補正部であり、速度ベクトル設定手段により求められ、時刻情報と対応付けられて速度ベクトル記憶部に記憶された過去の速度ベクトル情報から、現在の速度ベクトルが補正される。このため、車両の存在位置と、移動方向とを正確に認識することができるので、衝突の有無を的確に判定することが可能となり、衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【００２１】
前記車両の速度が、所定速度より高速で、かつ、前記存在位置が、所定範囲であるとき、衝突予備動作を実行する衝突予備動作実行手段を含ませるようにすることができる。
【００２２】
衝突予備動作実行手段とは、例えば、衝突予備動作制御部であり、方向決定部により決定された車両の存在位置と、ドップラ周波数算出部により算出された車両の速度との情報から接近する車両との衝突の可能性がある場合、衝突に備えた予備的な動作を実行させるようにすることができ、車両に設けられたとき、衝突時の安全性を向上させることができる。
【００２３】
前記平面上にプロットされた前記検出位置、並びに、前記車両の存在位置、および進行方向に基づいて、前記プロットされた検出位置におけるばらつきと、前記受信手段により受信される電波の強度に対応したノイズにより推定されるばらつきとから、検出される車両の大きさを推定する推定手段をさらに含ませるようにすることができる。
【００２４】
前記衝突予備動作実行手段には、前記推定手段により推定される車両の大きさが所定の大きさよりも大きい場合、前記所定の速度を小さくし、前記所定の範囲を広く設定させるようにすることができ、前記物体の速度が、前記所定速度より高速で、かつ、前記存在位置が、前記所定範囲であるとき、衝突予備動作を実行させるようにすることができる。
【００２５】
推定手段とは、例えば、車格推定部であり、プロットされた検出位置のばらつき、受信信号の強度から推定されるノイズによるばらつき、車両の存在位置、および進行方向から検出された車両の大きさを推定することで、接近する車両の車格を推定し、車格に応じた衝突の有無の判定基準を切り替えると共に、衝突の可能性がある場合の衝突予備動作を車格に応じて切り替えるようにすることができるので、車格に応じた衝突の判断と、車格に応じた衝突予備動作とが可能となり、結果として、衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【００２６】
本発明の一側面の検出方法は、物体を検出する検出装置の検出方法であって、所定の方向に電波を照射することにより送信信号を送信する送信ステップと、前記送信ステップの処理により送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波を受信し、受信した前記電波より受信信号を生成する受信ステップと、前記受信手段により生成された受信信号を、所定時間の間でサンプリングすることにより、物体の速度、距離、および角度を検出する検出ステップと、前記検出手段により検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置を特定する位置特定ステップと、前記位置特定ステップの処理により特定された検出位置を２次元の平面上にプロットするプロットステップと、フレームを設定するフレーム設定ステップと、前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかを決定する方向決定ステップと前記物体の存在する存在位置、および進行方向を決定する方向決定ステップとを含む。
【００２７】
本発明の一側面のプログラムは、物体を検出する検出装置を制御するコンピュータに、所定の方向に電波を照射することにより送信信号を送信する送信ステップと、前記送信ステップの処理により送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波を受信し、受信した前記電波より受信信号を生成する受信ステップと、前記受信手段により生成された受信信号を、所定時間の間でサンプリングすることにより、物体の速度、距離、および角度を検出する検出ステップと、前記検出手段により検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置を特定する位置特定ステップと、前記位置特定ステップの処理により特定された検出位置を２次元の平面上にプロットするプロットステップと、フレームを設定するフレーム設定ステップと、前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかを決定する方向決定ステップとを含む処理を実行させる。
【００２８】
本発明の一側面においては、所定の方向に電波を照射することにより送信信号が送信され、送信された送信信号としての電波のうち、反射されてくる電波が受信され、受信された前記電波より受信信号が生成され、生成された受信信号が、所定時間の間でサンプリングされることにより、物体の速度、距離、および角度が検出され、検出された物体の距離および角度に基づいて、前記物体の相対的な検出位置が特定され、特定された検出位置が２次元の平面上にプロットされ、フレームが設定され、前記フレームを所定の回転角度で回転させながら、前記回転角度毎に前記フレーム内に含まれるプロットされた複数の検出位置を用いて所定の判定手法に基づいて、前記物体の存在する存在位置、および進行方向の少なくとも、そのいずれかが決定される。
【００２９】
以上により、プリクラッシュ安全装置における衝突発生を正確に判定させることが可能になると共に、衝突に対する適切な衝突予備動作を実施することが可能となるので、衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、接近する物体の存在する位置、進行方向および速度を検出することが可能となり、自動車に利用した場合には、物体の衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明に係るレーダ装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００３２】
レーダ装置１は、車両に搭載され、車両の後方範囲（ほぼ真後ろであって、比較的遠い部分を含む範囲）に相対速度が所定の速度以上の高速で接近する車両を検出して、衝突を予期して、衝突に備えた予備的な動作を実行させる、いわゆるプリクラッシュ機能を備えたものである。
【００３３】
レーダ装置１は、送信部１１、受信部１２、衝突予備動作用信号処理部１３、および衝突予備動作制御部１４とから構成されている。
【００３４】
送信部１１は、２周波ＣＷ（Continuous Wave）からなる電波を送信信号として発生し照射する。受信部１２は、送信部１１より送信された送信信号である電波のうち、物体により反射されてくる電波を受信して、受信した電波より受信信号を生成し、衝突予備動作用信号処理部１３に供給する。
【００３５】
衝突予備動作用信号処理部１３は、受信部１２より供給されてくる受信信号を比較的短い周期でサンプリングし、後方からの他車の接近を検出して、衝突の有無を判定し、判定結果に応じて、衝突予備動作制御部１４に対して衝突予備動作を実行させる。衝突予備動作制御部１４は、例えば、音声警告装置、シートベルト、エアバッグ、または可動式ヘッドレストなどのいわゆる衝突時に乗員を保護する衝突保護機器の動作を制御し、衝突予備動作用信号処理部１３より衝突予備動作を実施するように指示が出されると、音声により衝突の発生を事前警告して注意を促し、シートベルトを引き上げて乗員を座席に固定させ、いわゆる鞭打ち症などの発生を抑止したり、衝突前に適切なタイミングでエアバッグを動作させて衝突時の乗員の衝撃を吸収したり、さらには、可動式ヘッドレストを動作させて乗員の頭部に押し当てるなどして、乗員の衝突時の頭部への反動による衝撃を抑制させるといった処理を実行させる。
【００３６】
次に、送信部１１の詳細な構成について説明する。
【００３７】
送信部１１は、発振部３１、周波数切替部３２、増幅部３３、３分岐部３４、増幅部３５、およびアンテナ３６より構成されている。
【００３８】
発振部３１は、周波数切替部３２から所定の間隔で供給されてくる切替信号に基づいて、数10GHz帯の周波数ｆ１のＣＷ信号と、周波数ｆ１と数MHz異なる周波数ｆ２のＣＷ信号とを搬送波として切り替えて発生し、増幅部３３で増幅させて３分岐部３４に供給する。周波数切替部３２は、発振部３１に発振すべき周波数の切替を指示する切替信号を供給すると共に、受信部１２にも切替信号を供給する。
【００３９】
３分岐部３４は、増幅部３３より供給されてくる周波数ｆ１またはｆ２のＣＷ信号を受信部１２、および、増幅部３５のそれぞれに分岐して供給する。増幅部３５は、３分岐部３４より供給されてくる周波数ｆ１またはｆ２のＣＷ信号を送信信号としてアンテナ３６より電波として出力する。
【００４０】
アンテナ３６は、車両本体の後方中央部付近に設けられており、図２で示されるような範囲Ｚ１を検知できるような強度分布特性を有している。図２においては、図中下方向が車両Ｃ１の進行方向であり、車両Ｃ１の後方中央部付近に設けられたアンテナＡ（図１におけるアンテナ３６，５１−１，５１−２が一体となって構成されている）から電波が発せられているときの強度分布特性が示されている。
【００４１】
図２の強度分布特性における範囲Ｚ１は、アンテナＡの存在する位置から後方正面を中央とした、水平方向に角度αで、かつ、所定の距離までを含む図中の斜線部の範囲である。尚、図２においては、車両Ｃ１が、車線Ｌ１乃至Ｌ３のうちの車線Ｌ２を図中の下方向に走行している状態が示されている。
【００４２】
次に、受信部１２の構成について説明する。
【００４３】
受信部１２は、アンテナ５１−１，５１−２、加算部５２、減算部５３、LNA（Low Noise Amplifier）５４−１，５４−２、混合器５５−１，５５−２、振分部５６，５７、LPF（Low Pass Filter）５８−１乃至５８−３、増幅部５９−１乃至５９−３、ADC（Analog Digital Converter）６０−１乃至６０−３、および受信レベル出力部６１から構成されている。
【００４４】
アンテナ５１−１，５１−２は、送信部１１のアンテナ３６より照射された送信信号としての電波のうち、車両、または、人間などの物体に反射してくる電波を順次受信し、受信した電波に対応する信号をそれぞれ加算部５２、および減算部５３に供給する。また、アンテナ５１−２は、受信した電波に対応する信号を受信レベル出力部６１に供給する。尚、受信レベル出力部６１は、受信した電波のレベルを出力するものであるので、供給される受信された電波は、アンテナ５１−２からのものに限らずアンテナ５１−１からのものであってもよい。また、上述したように送信信号は、周波数ｆ１，ｆ２が順次切り替えられて送信されるが、物体が移動している場合、反射によって、周波数ｆ１，ｆ２に対応して、ドップラ周波数ｆｄ１，ｆｄ２が発生することになる。このため、アンテナ５１−１，５１−２により受信される電波は、周波数ｆ１＋ｆｄ１のＣＷ信号に対応するものと、周波数ｆ２＋ｆｄ２のＣＷ信号に対応するものとが、送信信号におけるｆ１，ｆ２周波数の切替タイミングど同期して、順次切り替えられて受信されることになる。また、送信部１１および受信部１２の構成を含むレーダ装置１は、一体のパッケージとして構成され、車両の後部略中央部に搭載されるものであり、車両の大きさからみて、アンテナ５１−１，５１−２と、アンテナ３６とは、実質的に略同位置に配置されるものである。このため、アンテナ５１−１，５１−２は、アンテナ３６で出力された送信信号としての電波のうち、物体により反射され、略同一の位置に反射されて戻ってくる電波を受信する。
【００４５】
加算部５２は、アンテナ５１−１，５１−２より供給されてくる信号を加算して、ｆ１和信号（周波数ｆ１のＣＷ信号が反射することにより受信されたドップラ周波数ｆｄ１を含む周波数（ｆ１＋ｆｄ１）の和信号）、およびｆ２和信号（周波数ｆ２のＣＷ信号が反射することにより受信されたドップラ周波数ｆｄ２を含む周波数（ｆ２＋ｆｄ２）の和信号）としてLNA５４−１に供給する。減算部５３は、アンテナ５１−１，５１−２より供給されてくる信号を減算して、ｆ１差信号（周波数ｆ１のＣＷ信号が反射することにより受信されたドップラ周波数ｆｄ１を含む周波数（ｆ１＋ｆｄ１）の差信号）、およびｆ２差信号（周波数ｆ２のＣＷ信号が反射することにより受信されたドップラ周波数ｆｄ２を含む周波数（ｆ２＋ｆｄ２）の差信号）としてLNA５４−１に供給する。
【００４６】
LNA５４−１，５４−２は、それぞれ加算部５２および減算部５３より供給されてくるｆ１和信号またはｆ２和信号、およびｆ１差信号またはｆ２差信号を、それぞれ後段の混合器５５−１，５５−２に３分岐部３４より供給されてくる周波数ｆ１またはｆ２のＣＷ信号のレベルと同程度にまで増幅し、混合器５５−１，５５−２に供給する。
【００４７】
混合器５５−１，５５−２は、送信部１１の３分岐部３４より供給されてくる周波数ｆ１またはｆ２のＣＷ信号と、LNA５４−１，５４−２のそれぞれから供給されてくるｆ１和信号およびｆ１差信号、または、ｆ２和信号およびｆ２差信号とを混合し、それぞれ振分部５６，５７に供給する。尚、ｆ１和信号およびｆ１差信号が、周波数ｆ１のＣＷ信号と混合された信号については、それぞれｆｄ１和信号およびｆｄ１差信号と称するものとし、ｆ２和信号およびｆ２差信号が、周波数ｆ２のＣＷ信号と混合された信号については、それぞれｆｄ２和信号およびｆｄ２差信号と称するものとする。
【００４８】
振分部５６は、混合器５５−１より供給されてくる信号を、切替信号に対応して、LPF５８−１，５８−２に周波数ごとに、それぞれｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号として振り分けて出力する。振分部５７は、それぞれ混合器５５−２より供給されてくるｆｄ１差信号、およびｆｄ２差信号のうち、切替信号に対応して、ｆｄ１差信号のみをLPF５８−３に振り分けて出力する。
【００４９】
LPF５８−１乃至５８−３は、それぞれ振分部５６，５７より供給されてくるｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、およびｆｄ１差信号を平滑化した後、増幅部５９−１乃至５９−３に供給する。増幅部５９−１乃至５９−３は、それぞれLPF５８−１乃至５８−３より供給されてきたｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、および、ｆｄ１差信号を増幅して、ADC６０−１乃至６０−３に供給する。ADC６０−１乃至６０−３は、平滑化されて、さらに増幅されたｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、およびｆｄ１差信号を、デジタル信号に変換し、受信信号として、衝突予備動作用信号制御部１３に供給する。
【００５０】
受信レベル出力部６１は、アンテナ５１−２により受信された信号の受信レベルを測定し、デジタル化した信号に変換して、衝突予備動作用信号処理部１３に供給する。
【００５１】
次に、衝突予備動作用信号処理部１３の構成について説明する。
【００５２】
衝突予備動作用信号処理部１３は、FFT（Fast Fourier transform：高速フーリエ変換部）７１−１乃至７１−３、衝突判定用FFTタイミング制御部７２、ドップラ周波数算出部７３、距離算出部７４、角度算出部７５、衝突判定部７６より構成されている。
【００５３】
FFT７１−１乃至７１−３は、衝突判定用FFTタイミング制御部７２からの制御信号に基づいて、受信部１２より受信信号としてそれぞれに供給されてくるｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、およびｆｄ１差信号を順次サンプリングして、FFT処理し、FFT７１−１が、ｆｄ１和信号のスペクトル分布から得られる結果を距離算出部７４および角度算出部７５に供給し、FFT７１−２が、ｆｄ２和信号のスペクトル結果から得られる結果をドップラ周波数算出部７３、および距離算出部７４に供給し、FFT７１−３が、ｆｄ１差分信号のスペクトル分布から得られる結果を角度算出部７５に供給する。
【００５４】
衝突判定用FFTタイミング制御部７２は、内蔵するカウンタ７２ａを所定時間ごとに加算し、所定時間Ｔ１が経過したところで、FFT７１−１乃至７１−３に対してFFT処理を実行するように指示する。
【００５５】
ドップラ周波数算出部７３は、FFT７１−２より供給されてくるｆｄ２和信号のスペクトル結果に基づいて、ドップラ周波数ｆｄ２を算出すると共に、求められたドップラ周波数ｆｄ２から検出物体の検出位置における速度ｖ１を算出し、距離算出部７４、角度算出部７５、および衝突判定部７６に供給する。
【００５６】
距離算出部７４は、FFT７１−１，７１−２より供給されてくるｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号、並びにドップラ周波数算出部７３より供給されてくる速度ｖ１に基づいて、ｆｄ１和信号とｆｄ２和信号との位相差の情報から、物体を検出した位置までの距離Ｄ１を算出し、衝突判定部７６に供給する。
【００５７】
角度算出部７５は、FFT７１−１からのｆｄ１和信号とFFT７１−３からのｆｄ１差信号、並びに速度ｖ１に基づいて、ｆｄ１和信号とｆｄ１差信号との強度比から物体を検出した位置の角度θ１を算出し、衝突判定部７６に供給する。
【００５８】
衝突判定部７６は、検出位置特定部８１、検出位置記憶部８２、フレームマッチング判定部８３、フレーム設定部８４、フレーム回転部８５、含有数カウント部８６、方向決定部８７、ベクトル設定部８８、ベクトル記憶部８９、ベクトル補正部９０、車格推定部９１、および速度範囲判定部９２を備えており、ドップラ周波数算出部７３より供給される検出物体の速度ｖ１、距離算出部７４より供給される距離Ｄ１、および角度算出部７５の角度θ１に基づいて、衝突の有無を判定し、衝突の可能性があることを判定する場合、衝突予備動作制御部１４に対して、衝突予備動作を実行させる。
【００５９】
検出位置特定部８１は、検出物体の検出位置における速度ｖ１、距離Ｄ１、および角度θ１に基づいて、検出物体の検出位置を特定し、検出時刻に対応付けて検出位置記憶部８２に記憶させる。尚、ここでいう、検出位置は、検出物体である車両の中心位置とは、必ずしも一致するものではなく、送信部１１により送信された電波が、例えば、車両の先頭部分のどこかで反射された位置である。
【００６０】
フレームマッチング判定部８３は、検出位置記憶部８２に記憶されている、過去の検出位置の情報の数に基づいて、後述するフレームマッチングが可能であるか否かを判定する。すなわち、検出位置が、所定数以上なければ、フレームマッチングは不可能であるため、フレームマッチングが可能な数だけ検出位置の情報が蓄積されているか否かが判定される。
【００６１】
フレーム設定部８４は、速度ｖ１に基づいて、フレームマッチングに必要とされるマッチングフレームの大きさを設定する。すなわち、フレームマッチングにおいて設定されるべきマッチングフレームは、被検物である車両の幅に相当する幅であって、かつ、車両の速度に応じた長さを持つ略方形状である。そこで、フレーム設定部８４は、一般的な普通車の平均的な車幅（例えば、1.7m程度）をマッチングフレームの幅として設定し、さらに、速度ｖ１に所定時間を乗じた距離をマッチングフレームの長さとして設定する。
【００６２】
フレーム回転部８５は、フレーム設定部８４により設定されたマッチングフレームを今現在の検出位置を基準として所定角度毎に回転させる。含有数カウント部８６は、このフレーム回転部８５により所定の回転角度毎に回転されるマッチングフレーム内に含まれる検出位置の個数を含有数としてカウントし、回転角度毎に記憶する。
【００６３】
方向決定部８７は、含有数カウント部８６に記憶されている回転角度毎の含有数のうち、最大値となる回転角度を、車両の進行方向であるものとして方向を決定する。また、方向決定部８７は、含有数が最大となるマッチングフレームの位置の情報に基づいて、車両の存在位置を決定する。
【００６４】
ベクトル決定部８８は、方向決定部８７により決定された車両の存在位置と進行方向の情報に基づいて、検出された車両の速度ベクトルを決定し、検出された時刻に対応付けてベクトル記憶部８９に記憶させる。
【００６５】
ベクトル補正部９０は、ベクトル記憶部８９に記憶されている過去の速度ベクトルを用いて、現在の速度ベクトルを補正する。
【００６６】
車格推定部９１は、検出位置のばらつきと、ノイズによるばらつきとから車両の幅を推定する。検出位置のばらつきは、車両の幅の違いによって生じるばらつき成分とノイズによって生じるばらつき成分を含んでいる。したがって、車格推定部９１は、検出位置のばらつきからノイズによって生じるばらつき成分を除去する事によって、車両の幅を求める。ノイズによるばらつきの大きさは、受信レベルの大きさと相関関係がある。受信レベル出力部６１より供給されてくる受信レベル毎に対応して予め検出性能により規定されるノイズのばらつきを定めておく。車格推定部９１は、検出位置のばらつきから受信レベルに対応したノイズによるばらつきを除くことによって、車両の幅によって生じるばらつきを求め、車両の車格、すなわち、普通車よりも大きな大型車両であるか、または、普通車程度であるか（それより小さい車両を含む）を推定する。
【００６７】
速度範囲判定部９２は、車格判定部９２ａを備えており、車格推定部９１により推定された車格を判定させると共に、判定された車格と、速度とに応じて、衝突を警告する警告範囲を判定する。衝突判定部７６は、この警告範囲内に車両の存在位置が含まれるか否かに応じて、衝突の可能性を判定する。
【００６８】
衝突予備動作指示部９３は、衝突判定部７６が衝突の可能性があると判定したとき、衝突予備動作制御部１４に対して、車格に応じた衝突予備動作を実行させる。
【００６９】
次に、衝突予備動作制御部１４の構成例について説明する。
【００７０】
衝突予備動作制御部１４は、大型車予備動作制御部１４ａおよび普通車予備動作制御部１４ｂを備えており、衝突判定部７６より大型車による衝突予備動作の指示がなされた場合、大型車予備動作制御部１４ａを制御して、大型車の衝突に備えた衝突予備動作を衝突保護機器に実行させるように制御する。また、衝突予備動作制御部１４は、衝突判定部７６より普通車による衝突予備動作の指示がなされた場合、普通車予備動作制御部１４ｂを制御して、普通車の衝突に備えた衝突予備動作を衝突保護機器に実行させるように制御する。
【００７１】
次に、図３のフローチャートを参照して、図１のレーダ装置１による物体の計測処理について説明する。
【００７２】
ステップＳ１において、発振部３１は、周波数切替部３２からの切替信号に基づいて、ｆ１周波数のＣＷ信号、または、ｆ２周波数のＣＷ信号のいずれかを発振し、増幅部３３で増幅させて３分岐部３４に出力させる。このとき、周波数切替部３２は、同一の切替信号を受信部１２にも供給する。
【００７３】
ステップＳ２において、３分岐部３４は、増幅部３３より供給されてきたｆ１周波数のＣＷ信号、または、ｆ２周波数のＣＷ信号のいずれかのＣＷ信号を分岐して、受信部１２および増幅部３５にそれぞれ供給する。そして、増幅部３５は、３分岐部３４より供給されてきたｆ１周波数のＣＷ信号、または、ｆ２周波数のＣＷ信号のいずれかのＣＷ信号をアンテナ３６より電波を出力することにより、送信信号として送信する。このとき、アンテナ３６より送信された送信信号としての電波は、例えば、図２で示されるような強度分布で出力される。尚、図２における範囲Ｚ１からなる形状は、厳密なものである必要はなく、概ね同様の形状となるような強度分布となるように送信されれば良いものである。
【００７４】
ステップＳ２の処理により出力された電波としての送信信号は、図２で示される強度分布により出力されるため、範囲Ｚ１から構成される範囲に物体（車両）が存在する場合、その物体により反射される。すなわち、送信信号は、上述の通り、図４の上部で示されるように、アンテナＡ（図４では、アンテナ３６，５１−１，５１−２を一体化したものとし簡略化して表現している）より順次周波数ｆ１およびｆ２のＣＷ信号が切り替えられて出力される。このため、物体である車両Ｃ１で反射されると、それぞれの周波数のＣＷ信号に対応してドップラ周波数ｆｄ１またはｆｄ２が発生することにより、図４の下部で示されるように、順次周波数ｆ１＋ｆｄ１、または、ｆ２＋ｆｄ２のＣＷ信号として反射され、この反射波となる電波が受信されることになる。
【００７５】
そこで、ステップＳ３において、アンテナ５１−１，５１−２は、反射されてくる電波を受信し、受信した電波に対応する信号を加算部５２、および減算部５３にそれぞれ供給する。このとき、アンテナ５１−２は、受信した電波に対応する信号を受信レベル出力部６１にも供給する。
【００７６】
ステップＳ４において、加算部５２は、アンテナ５１−１，５１−２より供給されてきた受信信号を相互に加算してｆ１和信号またはｆ２和信号を生成し、LNA５４−１に出力し、所定の電圧まで増幅して混合器５５−１に出力させる。
【００７７】
ステップＳ５において、減算部５３は、アンテナ５１−１，５１−２より供給されてきた受信信号を相互に減算してｆ１差信号、またはｆ２差信号を生成し、LNA５４−２に出力し、所定の電圧まで増幅して混合器５５−２に出力させる。
【００７８】
ステップＳ６において、混合器５５−１は、送信部１１の３分岐部３４より供給されてくる送信信号と、和信号とを混合し、和信号の混合信号として振分部５６に出力する。また、混合器５５−２は、送信部１１の３分岐部３４より供給されてくる送信信号と、差信号とを混合し、差信号の混合信号として振分部５７に出力する。
【００７９】
尚、このステップＳ２乃至Ｓ６の処理は、フローチャートの表記として異なるタイミングで処理されるものとされているが、実際の処理は、ほぼ同時に処理されており、実質的に並列処理されているものである。
【００８０】
ステップＳ７において、振分部５６は、送信部１１の周波数切替部３２よりステップＳ１０の処理で供給されてくる切替信号が、周波数ｆ１に対応する切替信号のとき、対応する和信号であるｆｄ１和信号をLPF５８−１に供給し、切替信号が、周波数ｆ２に対応する切替信号のとき、対応する和信号であるｆｄ２和信号をLPF５８−２に供給する。また、振分部５７は、送信部１１の周波数切替部３２よりステップＳ１０の処理で供給されてくる切替信号が、周波数ｆ１に対応する切替信号のときのみ、対応する差信号であるｆｄ１差信号をLPF５８−３に供給する。
【００８１】
すなわち、図５の左上段で示されるように、周波数切替部３２が、切替信号として、周波数ｆ１のときHiを、周波数ｆ２のときLowを出力する場合、図５の左中段で示されるように、振分部５６には、切替信号に対応して、混合器５５−１より周波数ｆ１に対応する和信号であるｆｄ１和信号、および周波数ｆ２に対応する和信号であるｆｄ２和信号が交互に順次供給されてくる。このとき、振分部５６は、切替信号が周波数ｆ１に対応するHiのとき、図５の右上段で示されるように、ｆｄ１和信号をLPF５８−１に供給し、切替信号が周波数ｆ２に対応するLowのとき、図５の右中段で示されるように、ｆｄ２和信号をLPF５８−２に供給する。
【００８２】
また、図５の左上段で示されるように、周波数切替部３２が、切替信号として、周波数ｆ１のときHiを、周波数ｆ２のときLowを出力する場合、図５の左下段で示されるように、振分部５７には、切替信号に対応して、混合器５５−２より周波数ｆ１に対応する差信号であるｆｄ１差信号、および周波数ｆ２に対応する差信号であるｆｄ２差信号が交互に順次供給されてくる。このとき、振分部５７は、切替信号が周波数ｆ１に対応するHiのときのみ、図５の右下段で示されるように、ｆｄ１差信号をLPF５８−３に供給する。
【００８３】
ステップＳ８において、LPF５８−１乃至５８−３は、順次振分部５６，５７より供給されてくるｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、およびｆｄ１差信号を、それぞれ平滑化して増幅部５９−１乃至５９−３に供給する。増幅部５９−１乃至５９−３は、供給されてきたｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、およびｆｄ１差信号を、それぞれ増幅し、ADC６０−１乃至６０−３に供給する。ADC６０−１乃至６０−３は、平滑化され、さらに増幅されたｆｄ１和信号、ｆｄ２和信号、およびｆｄ１差信号をデジタル信号に変換し、衝突予備動作用信号処理部１３に受信信号として供給する。このとき、受信レベル出力部６１は、アンテナ５１−２より供給されてきた受信された電波に対応する信号のレベルを所定のデジタル信号に変換して衝突予備動作用信号処理部１３に出力する。
【００８４】
ステップＳ９において、周波数切替部３２は、今現在出力している周波数ｆ１、またはｆ２のいずれかのＣＷ信号に切り替えてから所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないと判定された場合、処理は、ステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ９において、所定時間が経過していると判定された場合、ステップＳ１０において、周波数切替部３２は、切替信号を切り替えて、すなわち、それまでに出力していた周波数とは別の周波数に切り替えて、発振部３１にＣＷ信号を発振させる。
【００８５】
以上の処理を纏めると以下のようになる。ステップＳ２の処理において、例えば、送信部１１のアンテナ３６より出力される電波が、以下の式（１）で表されるものとすると、アンテナ５１−１，５１−２で受信される電波は、以下の式（２），式（３）として表される。
【００８６】
【数１】
2010112829.tif 000003
【００８７】
【数２】
2010112829.tif 000004
【００８８】
【数３】
2010112829.tif 000005
【００８９】
ここで、Ｔｉは送信電波を、Ｒｘ１Ｒｘ２は、それぞれアンテナ５１−１，５１−２の受信電波を、Ａ，Ｂは、それぞれ送信電波および受信電波の強度を、ｄは物体までの距離を、ｖはレーダ装置１を搭載した車両と送信信号としての電波を反射する物体としての車両Ｃ１との相対速度を、ｆｉは送信された電波の周波数（ｉ＝１のとき周波数ｆ１、ｉ＝２のとき周波数ｆ２）を、ｃは光速を、Ｌは、例えば、図６で示されるアンテナ５１−１，５１−２間の距離を、θは図６で示されるアンテナ５１−１，５１−２間の中心から物体Ｃ１の角度（到来角）を、それぞれ表している。また、式（３）における括弧内の第３項のLsin(θ)は、図６で示されるように、アンテナ５１−１，５１−２の双方に到達する電波の経路差を示すものである。したがって、車両Ｃ１から受信される電波のアンテナ５１−１，５１−２への経路は平行であるものとすれば、アンテナ５１−１，５１−２の双方で受信される受信信号には、経路差Lsin(θ)分に相当する位相差が生じていることになる。
【００９０】
そこで、ステップＳ４の処理においては、加算部５２が、式（２），式（３）で示されるアンテナ５１−１，５１−２で受信される電波の信号を加算することにより、以下の式（４）で示される和信号Raddを生成する。式（４）においては、経路差Lsin(θ)により生じる位相差の情報が、振幅として表されている。すなわち、式（４）においては、2Bcos（π・Lsin(θ)・fi／c）の項により、経路差Lsin(θ)により生じる位相差の情報が振幅として表されている。
【００９１】
【数４】
2010112829.tif 000006
【００９２】
また、ステップＳ５の処理においては、減算部５３が、式（２），式（３）で示されるアンテナ５１−１，５１−２の受信電波に対応する信号を減算することにより、以下の式（５）で示される差信号Rsubを生成する。式（５）においては、経路差Lsin(θ)により生じる位相差の情報が、振幅として表される。すなわち、式（５）においては、2Bsin（π・Lsin(θ)・fi／c）の項により、経路差Lsin(θ)により生じる位相差の情報が振幅として表されている。
【００９３】
【数５】
2010112829.tif 000007
【００９４】
そして、ステップＳ６の処理により、混合器５５−１、５５−２が、式（４），式（５）で表される和信号Raddおよび差信号Rsubを、それぞれ送信信号と混合することにより、以下の式（６），式（７）で示される和信号の混合信号Radd_dおよび差信号の混合信号Rsub_dが求められる。
【００９５】
【数６】
2010112829.tif 000008
【００９６】
【数７】
2010112829.tif 000009
【００９７】
この和信号の混合信号Radd_dが、図５における周波数ｆ１またはｆ２に対応するｆｄ１和信号またはｆｄ２和信号であり、差信号の混合信号Rsub_dが、図５における周波数ｆ１に対応するｆｄ１差信号である。
【００９８】
すなわち、以上の処理により、式（６），式（７）で表されるｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号、並びにｆｄ１差信号が、周波数ｆ１またはｆ２の切替信号に同期して、図５で示されるように、それぞれLPF５８−１乃至５８−３に供給される。そして、ステップＳ９の処理により、LPF５８−１乃至５８−３は、離散的に供給されてくるｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号、並びにｆｄ１差信号を、それぞれに平滑化することにより連続的な値に変換し、増幅部５９−１乃至５９−３に供給する。増幅部５９−１乃至５９−３は、それぞれを増幅して、ADC６０−１乃至６０−３に供給する。さらに、ADC６０−１乃至６０−３がデジタル信号に変換して、衝突予備動作用信号処理部１３に、３種類の受信信号（平滑化された後にデジタル信号にされたｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号、並びにｆｄ１差信号）として供給される。
【００９９】
次に、図７のフローチャートを参照して、衝突予備動作用信号処理について説明する。
【０１００】
ステップＳ２１において、衝突判定用FFTタイミング制御部７２は、衝突判定用FFTタイミング計測用のカウンタ７２ａのカウント値Ｘを初期化してカウントを開始する。
【０１０１】
ステップＳ２２において、FFT７１−１乃至７１−３は、受信部１２より供給されてくるデジタル信号からなるｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号、並びにｆｄ１差信号を取得し、順次記憶し、サンプリングする。
【０１０２】
ステップＳ２３において、衝突判定用FFTタイミング制御部７２は、カウンタ７２ａのカウント値Ｘが所定の時間Ｔ１を超えているか否か、すなわち、所定のサンプリング時間を超えているか否かを判定する。尚、この時間Ｔ１は、衝突を判定し、衝突が判定された場合には、衝突に対応するための予備動作を実行させる必要があるため、比較的短い時間とする必要がある。
【０１０３】
ステップＳ２３において、カウント値Ｘが所定の時間Ｔ１よりも大きくないと判定された場合、処理は、ステップＳ２２に戻る。すなわち、所定の時間Ｔ１が経過するまで、ステップＳ２２，Ｓ２３の処理が繰り返され、サンプリングが継続される。
【０１０４】
ステップＳ２３において、例えば、カウント値Ｘが所定の時間Ｔ１よりも大きいと判定され、サンプリングを終了して処理を開始するタイミングに到達したと判定された場合、ステップＳ２４において、衝突判定用FFTタイミング制御部７２は、FFT７１−１乃至７１−３に対してFFTの処理を実行させる。この指示を受けて、FFT７１−１乃至７１−３は、それぞれサンプリングしたデータに基づいて、FFTの処理を行い、FFT７１−１が、ｆｄ１和信号のスペクトル分布から得られる結果を距離算出部７４に供給する。また、FFT７１−２が、ｆｄ２和信号のスペクトル分布から得られる結果をドップラ周波数算出部７３、および距離算出部７４に供給する。さらに、FFT７１−３が、ｆｄ１差信号のスペクトル分布から得られる結果を角度算出部７５に供給する。
【０１０５】
ステップＳ２５において、ドップラ周波数算出部７３は、ｆｄ２和信号のスペクトルに基づいて、ドップラ周波数ｆｄ２を求め、さらに、ドップラ周波数ｆｄ２より、物体の検出位置における速度ｖ１を算出し、距離算出部７４、角度算出部７５、および衝突判定部７６に出力する。すなわち、ドップラ周波数ｆｄ２と物体の速度ｖとの関係は、以下の式（８）で示される関係となる。ここで、ｖは速度を、ｆｉ（ｉ＝１or２）はＣＷ信号の周波数、ｃは光速である。したがって、ドップラ周波数算出部７３は、ｆｄ２和信号のスペクトル分布から求められたドップラ周波数ｆｄ２に基づいて、式（８）を変形して速度ｖを物体の検出位置における速度ｖ１として算出する。
【０１０６】
【数８】
2010112829.tif 000010
【０１０７】
ステップＳ２６において、距離算出部７４は、FFT７１−１より供給されてくるｆｄ１和信号のスペクトル分布から得られる結果、および、FFT７１−２より供給されてくるｆｄ２和信号のスペクトル分布から得られる結果、並びに、速度ｖ１に基づいて、ｆｄ１和信号とｆｄ２和信号との位相差から物体の検出位置までの距離Ｄ１を算出し、衝突判定部７６に供給する。
【０１０８】
すなわち、周波数ｆ１が数１０ＧＨｚであるのに対して、周波数ｆ２は、周波数ｆ１と数ＭＨｚの周波数差でしかないため、ドップラ周波数ｆｄ１，ｆｄ２は、いずれも２ｖｆ１／ｃ，２ｖｆ２／ｃで表されるが、いずれも同一であるものとして考えることができる。
【０１０９】
また、上述した式（６），式（７）で表される和信号の混合信号Radd_dと、差信号の混合信号Rsub_dとの位相差Δφは、以下の式（９）で表される。ここで、周波数ｆ１，ｆ２の周波数差をΔｆとすれば、物体の検出位置までの距離ｄは、以下の式（１０）で表される。
【０１１０】
【数９】
2010112829.tif 000011
【０１１１】
【数１０】
2010112829.tif 000012
【０１１２】
そこで、ステップＳ２６において、距離算出部７４は、上述した式（１０）を用いて、物体の検出位置までの距離ｄを距離Ｄ１として計算する。
【０１１３】
ステップＳ２７において、角度算出部７５は、FFT７１−１より供給されてくるｆｄ１和信号のスペクトル分布から得られる結果、およびｆｄ１差信号のスペクトル分布から得られる結果、並びに速度ｖ１に基づいて、ｆｄ１和信号のスペクトル分布から得られる結果とｆｄ１差信号のスペクトル分布から得られる結果との比率から物体の検出位置の角度θ１（図６の到来角θに相当する）を算出する。すなわち、上述した式（６），式（７）で表される和信号の混合信号Radd_dと、差信号の混合信号Rsub_dとにおける振幅Aadd，Asubは、それぞれ以下の式（１１），式（１２）で表される。
【０１１４】
【数１１】
2010112829.tif 000013
【０１１５】
【数１２】
2010112829.tif 000014
【０１１６】
ここで、図６における到来角θは、以下の式（１３）で示されるように表される。
【０１１７】
【数１３】
2010112829.tif 000015
【０１１８】
角度算出部７５は、上述した式（１３）を用いて、角度θを角度θ１として算出し、衝突判定部７６に供給する。
【０１１９】
以上の処理により、この時点で衝突判定部７６には、検出位置における検出された物体の速度ｖ１、距離Ｄ１、および角度θ１が供給されていることになる。
【０１２０】
そこで、ステップＳ２８において、衝突判定部７６は、検出位置特定部８１を制御して、速度ｖ１、距離Ｄ１、および角度θ１に基づいて、検出された車両の検出位置Ｐｔを特定させ、ステップＳ２９において、時刻情報ｔと対応付けて検出位置記憶部８２に記憶させる。すなわち、例えば、図８で示されるように、本レーダ装置１を搭載した車両Ｃ１が図中下方向に走行中に、その背後から車両Ｃ２が同一方向に走行しながら、接近しているような場合、検出位置Ｐｔは、例えば、検出位置Ｐｔ１乃至Ｐｔ１１のように順次検出されて、順次検出位置記憶部８２に記憶されていく。尚、図８においては、縦軸が車両Ｃ１から検出位置までの、車両Ｃ１の進行方向の距離を示す軸であり、横軸が水平方向の検出位置を示す軸を表しており、検出位置がそれぞれプロットされた例を示している。すなわち、検出位置Ｐｔ１乃至Ｐｔ１１は、図中の上から時系列に配置されてプロットされており、時刻毎の水平方向の検出位置が示されている。
【０１２１】
また、この検出位置は、レーダ装置と車両との位置関係と、車両外形によって決定する電波の干渉状態によってばらつきが生じる。このため、例えば、図９で示されるように、正規分布に従ったばらつきとはならず、図８で示されるようなランダムなばらつきとなり、例えば、検出される車両の中心の経路を推定するために、得られた検出位置の情報をローパスフィルタや、カルマンフィルタなどにより処理しても、高い精度で推定することはできない。尚、図９においては、図中下方向にレーダ装置１を搭載した車両Ｃ１が下方向に走行中に、その背後から車両Ｃ２が同一方向に走行しながら、接近しているような場合、検出位置が図中下部に示されるような正規分布にしたがって分布したときの例を示したものである。しかしながら、現実には、上述したように、検出位置のプロット結果は、図９で示すような正規分布に従ってばらつきとはならない。
【０１２２】
ステップＳ３０において、衝突判定部７６は、フレームマッチング判定部８３を制御して、検出位置記憶部８２に記憶されている検出位置Ｐｔの個数に応じてフレームマッチングを実行することが可能であるか否かを判定する。すなわち、後述するフレームマッチングにおいては、検出位置Ｐｔの情報が所定数以上なければ正確な判定が困難であるため、具体的には、フレームマッチング判定部８３は、検出位置記憶部８２に記憶されている検出位置Ｐｔの個数が、フレームマッチングが可能な所定数よりも多く、十分にフレームマッチングが可能であるか否かを判定する。
【０１２３】
ステップＳ３０において、検出位置記憶部８２に記憶されている検出位置の情報が所定数よりも多く記憶されており、フレームマッチングが可能であると判定された場合、ステップＳ３１において、衝突判定部７６は、フレーム設定部８４を制御して、速度ｖ１に対応するマッチングフレームを設定させる。
【０１２４】
すなわち、検出位置は、図８で示されるように、水平方向の検出位置を表す軸と、車両Ｃ１から検出位置までの、車両Ｃ１の進行方向の距離を示す軸とからなる２次元の空間上の分布として表現される。以降、この検出位置の分布を示す空間を検出位置分布空間と称するものとする。上述したように、検出位置分布空間における、この検出位置のばらつきは、正規分布に従ったものではないが、少なくとも検出位置は、車両の一部が存在していることを示している。そこで、この検出位置の分布において、車両の先頭部分が所定時間だけ通過する領域をマッチングフレームとして仮定すると、ノイズによるばらつきが無ければ、検出位置の分布は、マッチングフレーム内に全て含まれるはずである。フレームマッチングは、このような仮定に基づいて、車両が先頭部分が、所定時間において通過する領域をマッチングフレームとして設定し、設定したマッチングフレームの方向を変化させ（必要に応じて位置も変化させて）、検出位置の情報を最も多く含む位置と方向とを割り出すことにより、車両の中心位置の進行経路を推定するものである。
【０１２５】
そこで、フレーム設定部８４は、普通車の平均的な車幅をマッチングフレームの幅に設定し、速度ｖ１に応じてマッチングフレームの長さを設定する。すなわち、速度ｖ１が、低速である場合、例えば、検出位置分布空間における検出位置の分布は、図１０の左部で示される検出位置Ｐｔ１乃至Ｐｔ１０となる。一方、速度ｖ１が高速である場合、検出位置分布空間における検出位置の分布は、図１０の右部で示されるように、検出位置の間隔が広がるため、分布自体が希薄なものとなる。そこで、フレーム設定部８４は、速度ｖ１が低速であれば、図１０の左部で示されるように、マッチングフレームＦ１またはＦ２で示されるようなマッチングフレームを設定し、速度ｖ１が高速であれば、長さを大きくして、図１０の右部で示されるようにマッチングフレームＦ１１またはＦ１２のような大きさに設定する。すなわち、フレーム設定部８４は、速度ｖ１の速度に比例して、マッチングフレームの長さを変化させて設定する。
【０１２６】
ステップＳ３２において、衝突判定部７６は、フレーム回転部８５を制御して、フレーム設定部８４により設定されたマッチングフレームの回転角度φｉをカウントするカウンタｉを０に設定し、マッチングフレームの回転角度φｉを初期化する。すなわち、例えば、フレーム回転部８５は、検出位置分布空間において、図１０の左部のマッチングフレームＦ１、または、図１０の右部のマッチングフレームＦ１１で示されるようにマッチングフレームを初期化する（マッチングフレームを回転させる初期の角度に設定する）。
【０１２７】
ステップＳ３３において、衝突判定部７６は、含有数カウント部８６を制御して、検出位置分布空間における、マッチングフレームとして設定されている領域内にプロットされている検出位置の個数を含有数Ｃｉとしてカウントさせ、記憶させる。
【０１２８】
ステップＳ３４において、衝突判定部７６は、フレーム回転部８５を制御して、全ての回転角度φｉについて検出位置の個数がカウントされたか否かを判定する。ステップＳ３４において、全ての回転角度φｉで検出位置の個数がカウントされていないと判定された場合、ステップＳ３５において、衝突判定部７６は、フレーム回転部８５を制御して、カウンタｉを１インクリメントして、対応する回転角度φｉを所定角度だけ回転させて設定し、処理は、ステップＳ３３に戻る。すなわち、衝突判定部７６は、フレーム回転部８５を制御して、例えば、図１０の左部で示されるように、矢印方向に所定角度だけマッチングフレームＦ１を回転させる、または、図１０の右部で示されるように、矢印方向に所定角度だけマッチングフレームＦ１１を回転させる。
【０１２９】
すなわち、所定の回転角度だけ回転させながら、回転角度毎に検出位置分布空間内でマッチングフレーム内にプロットされている検出位置の個数を示す含有数Ｃｉをカウントする処理を繰り返し、全回転角度について、含有数Ｃｉがカウントされるまで、ステップＳ３３乃至Ｓ３５の処理が繰り返される。
【０１３０】
そして、ステップＳ３５において、例えば、図１０の左部で示されるマッチングフレームＦ１が所定の回転角度ずつ回転されて、マッチングフレームＦ２まで回転される、または、図１０の右部で示されるマッチングフレームＦ１１が所定の回転角度ずつ回転されて、マッチングフレームＦ１２まで回転されるなどして、全回転角度について、回転角度毎に検出位置がプロットされた個数を示す含有数Ｃｉがカウントされたと判定された場合、ステップＳ３６において、衝突判定部７６は、方向決定部８７を制御して、含有数Ｃｉが最大となる回転角度φｉを接近する車両の進行方向として決定する。
【０１３１】
ステップＳ３７において、衝突判定部７６は、ベクトル設定部８８を制御して、車両の速度ベクトルを設定し、検出時刻に対応付けてベクトル記憶部８９に記憶させる。すなわち、マッチングフレームの重心位置が車両の重心位置における進行経路と仮定することにより、例えば、ベクトル設定部８８は、含有数Ｃｉが最大となるマッチングフレームの重心位置を始点とし、速度ｖ１に対応する大きさと方向のベクトルを車両の速度ベクトルとして設定し、ベクトル記憶部８９に記憶させる。
【０１３２】
ステップＳ３８において、衝突判定部７６は、ベクトル補正部９０を制御して、ベクトル記憶部８９に記憶されている、過去の時刻における速度ベクトルを利用して、今現在の速度ベクトルを補正させる。すなわち、例えば、図１１で示されるように、速度ベクトルＶｃ１乃至Ｖｃ５がベクトル記憶部８９に記憶されている場合であって、今現在タイミングにおいて、速度ベクトルＶｃ６が検出された場合、ベクトル補正部９０は、始点の位置がずれているので、例えば、始点の位置を直近の速度ベクトルＶｃ５の終点の位置に補正し、速度ベクトルＶｃ６’を補正後の速度ベクトルＶｃ６としてベクトル記憶部８９に記憶させる。
【０１３３】
ステップＳ３９において、衝突判定部７６は、車格推定部９１を制御して、補正された速度ベクトルに対応するマッチングフレーム内に存在する検出位置の情報のばらつきから、受信部１２の受信レベルに応じて予め計測されているノイズのばらつきを考慮して、検出された車両の大きさを推定させ、推定された車両の大きさから車格を推定させる。すなわち、実際に検出される検出位置の情報のばらつきは、反射される電波のばらつきに加えて、受信レベルに応じて予め認識可能なノイズによるばらつきが含まれている。そこで、車格推定部９１は、マッチングフレーム内にプロットされた検出位置により得られる幅に、受信レベルに応じたノイズにより生じるばらつき幅を考慮して検出された車両の車幅を推定し、推定された車幅に応じて車格を推定する。
【０１３４】
より具体的には、車格推定部９１は、例えば、マッチングフレーム内における最も左側、および、右側にプロットされた検出位置間の幅に対して、受信レベル出力部６１より供給されてくる受信レベルに応じて予め発生することが推定されるノイズによるばらつき幅を加算した結果を、検出された車両の車幅であるものと仮定し、その車幅に対応して検出した車両の車格が普通車両であるか、または、普通車両よりも大きな大型車両であるかを推定する。
【０１３５】
ステップＳ４０において、衝突判定部７６は、速度範囲判定部９２を制御して、車格推定部９１により推定された車格が大型車両であったか否かを判定させる。このとき、速度範囲判定部９２は、車格判定部９２ａを制御し、車格推定部９１からの推定結果に基づいて、車格が大型車両であったか否かを判定する。ステップＳ４０において、例えば、推定された車格が大型車両であると判定された場合、処理は、ステップＳ４１に進む。
【０１３６】
ステップＳ４１において、速度範囲判定部９２は、大型車両の衝突の可能性を考慮する範囲として衝突範囲Ａ２（図２）を設定する。そして、衝突判定部７６は、検出された大型車両の速度ｖ１が所定の所定速度Ｖ２（＜Ｖ１）より大きく、かつ、衝突範囲Ａ２内であるか否かを判定する。ステップＳ４１において、検出された大型車両の速度ｖ１が所定の所定速度Ｖ２（＜Ｖ１）より大きく、かつ、衝突範囲Ａ２内である場合、ステップＳ４２において、大型車両による衝突の可能性があるとみなし、衝突判定部７６は、衝突予備動作指示部９３を制御して、衝突予備動作制御部１４に対して大型車両に対応した衝突予備動作を指示する。
【０１３７】
これに応じて、ステップＳ４３において、衝突予備動作制御部１４は、大型車予備動作制御部１４ａを制御して、大型車両の衝突に備えて、例えば、警告音声を発することで衝突の発生を警告すると共に、普通車両の衝突時よりも強い拘束力でシートベルトを引き上げて、乗員を座席に固定させ、いわゆる鞭打ち症などの発生を抑止したり、大型車両用の衝突前の適切なタイミングでエアバッグを動作させて衝突時の衝撃を吸収したり、さらには、可動式ヘッドレストを頭部に普通車両のときよりも強く押し当てるなどして、乗員の衝突時の頭部への反動による衝撃を抑制させるといった大型車両の衝突に対応した衝突予備動作を実施する。
【０１３８】
一方、ステップＳ４０において、例えば、推定された車格が大型車両ではなく、普通車両であると判定された場合、処理は、ステップＳ４４に進む。
【０１３９】
ステップＳ４４において、速度範囲判定部９２は、普通車両の衝突の可能性を考慮する範囲として衝突範囲Ａ１（図２）を設定する。そして、衝突判定部７６は、検出された大型車両の速度ｖ１が所定の所定速度Ｖ１（＞Ｖ２）より大きく、かつ、衝突範囲Ａ１内であるか否かを判定する。ステップＳ４４において、検出された大型車両の速度ｖ１が所定の所定速度Ｖ１より大きく、かつ、衝突範囲Ａ１内である場合、ステップＳ４５において、普通車両による衝突の可能性があるとみなし、衝突判定部７６は、衝突予備動作指示部９３を制御して、衝突予備動作制御部１４に対して普通車両に対応した衝突予備動作を指示する。
【０１４０】
これに応じて、ステップＳ４６において、衝突予備動作制御部１４は、普通車予備動作制御部１４ｂを制御して、普通車両の衝突に備えて、例えば、警告音声を発することで衝突の発生を警告すると共に、普通車両の衝突時の適切な拘束力でシートベルトを引き上げて、乗員を座席に固定させ、いわゆる鞭打ち症などの発生を抑止したり、普通車両用の衝突前の適切なタイミングでエアバッグを動作させて衝突時の衝撃を吸収したり、さらには、可動式ヘッドレストを頭部に普通車両用に適切に押し当てるなどして、乗員の衝突時の頭部への反動による衝撃を抑制させるといった普通車両の衝突に対応した衝突予備動作を実施する。
【０１４１】
すなわち、検出された車両が普通車両の場合、例えば、図２で示されるように、自車である車両Ｃ１からみて比較的近い点線で示される衝突範囲Ａ１を、衝突の可能性を考慮する範囲として設定して、大型車両の衝突が検出された場合、自車である車両Ｃ１からみて遠い範囲までも含む一点鎖線で示される衝突範囲Ａ２を、衝突の可能性を考慮する範囲として設定することにより、衝突時の被害が大きい大型車両に対しては、遠い範囲から衝突の可能性を判定し、より早期のタイミングで衝突に対応した予備動作を実行させることにより、衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【０１４２】
また、速度ｖ１による衝突の可能性を判定するに当たり、大型車両の場合、衝突の可能性を判定する速度ｖ１が、普通車の衝突の可能性を判定する所定速度Ｖ１よりも低速の所定速度Ｖ２に設定することにより、低速でも衝突による被害が大きいことが予想される大型車両の衝突に対する予備動作をより確実に実行させることにより、衝突時の安全性を向上させることが可能となる。
【０１４３】
尚、ステップＳ４４において、検出された大型車両の速度ｖ１が所定の所定速度Ｖ１より大きくないか、若しくは衝突範囲Ａ１内ではない場合、ステップＳ４１において、検出された大型車両の速度ｖ１が所定の所定速度Ｖ２（＜Ｖ１）より大きくないか、若しくは、衝突範囲Ａ２内ではない場合、または、ステップＳ３０において、フレームマッチングが不可能であると判定された場合、処理は、ステップＳ２１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０１４４】
また、以上においては、検出された物体の速度の算出にあたり、ドップラ周波数ｆｄ２を用いる例について説明してきたが、周波数ｆ１，ｆ２との周波数差は数MHzであるため、ドップラ周波数ｆｄ１を用いて求めるようにしても略同一の速度を求めることができる。また、同様に、以上においては、距離の計算に当たり、ｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号の位相差を用いる例について説明してきたが、ｆｄ１差信号およびｆｄ２差信号の位相差を用いるようにしても良く、例えば、いずれも計測できる構成とし、ｆｄ１和信号およびｆｄ２和信号の信号品質と、ｆｄ１差信号およびｆｄ２差信号の信号品質とを比較した上で、信号品質の高いものを用いて距離を計算するようにし、精度を向上させるようにしても良い。さらに、同様に、以上においては、角度の計算に当たり、ｆｄ１和信号とｆｄ１差信号との比率により求める例について説明してきたが、ｆｄ２和信号とｆｄ２差信号との比率により求めるようにしてもよく、さらには、ｆｄ１和信号およびｆｄ１差信号の信号品質と、ｆｄ２和信号およびｆｄ２差信号の信号品質とを比較し、信号品質の高いものを用いて角度を計算するようにし、精度を向上させるようにしても良い。
【０１４５】
以上の如く、本発明によれば、接近する物体の位置を検出するに当たり、正規分布などの処理が不可能な分布となる検出位置の情報を用いても、検出位置のプロット結果を用いたフレームマッチングにより、正確に接近する物体の位置、進行方向、および速度を特定することが可能となるので、正確に物体の存在する存在位置を特定することが可能となる。
【０１４６】
また、接近する物体の存在位置、進行方向、および速度を正確に特定することが可能となるため、例えば、プリクラッシュ安全装置などにおいて、衝突予備動作を的確なタイミングで実施させることが可能となる。
【０１４７】
さらに、検出位置のばらつきに対して、予め認識可能な受信レベルに応じたノイズによるばらつき幅を考慮して、接近する車両（物体）の大きさを推定することができるので、結果として、プリクラッシュ安全装置などにおいて、接近する車両の車格に対応した衝突予備動作を実施することが可能となり、衝突時の安全性をさらに向上させることが可能となる。
【０１４８】
ところで、上述した一連の監視処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
【０１４９】
図１２は、汎用のパーソナルコンピュータの構成例を示している。このパーソナルコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)１００１を内蔵している。CPU１００１にはバス１００４を介して、入出力インタフェース１００５が接続されている。バス１００４には、ROM(Read Only Memory)１００２およびRAM(Random Access Memory)１００３が接続されている。
【０１５０】
入出力インタフェース１００５には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる入力部１００６、処理操作画面や処理結果の画像を表示デバイスに出力する出力部１００７、プログラムや各種データを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部１００８、LAN（Local Area Network）アダプタなどよりなり、インターネットに代表されるネットワークを介した通信処理を実行する通信部１００９が接続されている。また、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ(Mini Disc)を含む）、もしくは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１に対してデータを読み書きするドライブ１０１０が接続されている。
【０１５１】
CPU１００１は、ROM１００２に記憶されているプログラム、または磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等のリムーバブルメディア１０１１から読み出されて記憶部１００８にインストールされ、記憶部１００８からRAM１００３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１００３にはまた、CPU１００１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１５２】
尚、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明を適用したレーダ装置の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】図１の送信部により照射される電波の強度分布である。
【図３】計測処理を説明するフローチャートである。
【図４】計測処理を説明する図である。
【図５】振分部の動作を説明する図である。
【図６】受信部におけるアンテナの経路差を説明する図である。
【図７】衝突予備動作用信号処理を説明するフローチャートである。
【図８】衝突予備動作用信号処理を説明する図である。
【図９】衝突予備動作用信号処理を説明する図である。
【図１０】衝突予備動作用信号処理を説明する図である。
【図１１】衝突予備動作用信号処理を説明する図である。
【図１２】汎用のパーソナルコンピュータの構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１  レーダ装置
１１  送信部
１２  受信部
１３  衝突予備動作用信号処理部
１４  衝突予備動作制御部
３６  アンテナ
５１−１，５１−２  アンテナ
７１−１乃至７１−３  FFT
７２  衝突判定用FFTタイミング制御部
７３  ドップラ周波数算出部
７４  距離算出部
７５  角度算出部
７６  衝突判定部
【図１】
2010112829.tif 000016
【図２】
2010112829.tif 000017
【図３】
2010112829.tif 000018
【図４】
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【図５】
2010112829.tif 000020
【図６】
2010112829.tif 000021
【図７】
2010112829.tif 000022
【図８】
2010112829.tif 000023
【図９】
2010112829.tif 000024
【図１０】
2010112829.tif 000025
【図１１】
2010112829.tif 000026
【図１２】
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