(57)【要約】【課題】物体によって異なる電波の反射の強さに影響されることなく、不要な物体に対する誤検出を防止する。【解決手段】検出波形と基準波形との差分を算出し（Ｓ５）、距離ｈで閾値Ｓ以上の強度の差分信号が得られたか否かを判断する。その結果、距離ｈにおける差分信号の強度が閾値Ｓ以上である場合には、路上のマンホールや金属ジョイント等の不要物体からの反射であるとし、距離ｈにおける差分信号の強度が閾値Ｓ未満である場合には、更に、物体検出に要した時間ｔ、または物体を継続的に検出し続けている時間ｔが車速Ｖに応じた閾値（Ｌ＋Ｂ）／Ｖ以上か否かを判断する。その結果、ｔ≧（Ｌ＋Ｂ）／Ｖの場合には、通常の警報処理を行い、ｔ＜（Ｌ＋Ｂ）／Ｖの場合、一瞬の検出による不要物体の誤検出であると判断する。【選択図】図７
2010204033.tif 000002
【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処理を行う車両用レーダ装置であって、
上記反射波を車両の速度に応じた時間の閾値でフィルタリングし、不要物体からの反射波に対する処理を除外する第１のフィルタと、
上記反射波を所定距離における反射強度の閾値でフィルタリングし、不要物体からの反射波に対する処理を除外する第２のフィルタと
を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
上記第１のフィルタにおける上記時間の閾値は、上記車両の速度が上がるにつれて短くなるものであり、物体の検出時間が上記時間の閾値以下の場合には上記不要物体と判断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】
上記第２のフィルタは、上記所定距離における上記反射強度が閾値以上の場合に、上記不要物体と判断することを特徴とする請求項１または２記載の車両用レーダ装置。
【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処理を行う車両用レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーダは電磁波を使用しており、送信した電波の反射波を捉えることで物体の有無や位置の検出が可能になる。このレーダ装置を車両に搭載する場合、路面からのクラッターの影響により、本来障害物として認識すべきでないものを障害物として誤検出する虞がある。
【０００３】
これに対処するに、例えば、特許文献１には、ナビゲーション装置によって自車の走行している道路を認識し、一般道路であるときには、レーダが測定した物体の反射波の反射率が第１閾値以上のとき物体を障害物として抽出し、自動車専用道路であるときには、レーダが測定した反射波の反射率が第１閾値より高い第２閾値以上のとき物体を障害物として抽出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３７３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の技術は、歩行者等の電波の反射率が低い物体が存在する可能性の低い自動車専用道路でのマンホール等の誤検出防止を主眼としている。電波の反射の強さは物体に依存するため、一般道路で歩行者を検出するために閾値を下げると、マンホールやジョイント等の特に反応度が高い金属物も検出してしまう。
【０００６】
特に、車両周囲をレーダで広範囲に検出しようとする場合には、比較的低い周波数の電波を用いざるを得ず、指向性をコントロールすることが困難であることから、不要な物体を検出する可能性がより高くなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、物体によって異なる電波の反射の強さに影響されることなく、不要な物体に対する誤検出を防止することのでき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処理を行う車両用レーダ装置であって、上記反射波を車両の速度に応じた時間の閾値でフィルタリングし、不要物体からの反射波に対する処理を除外する第１のフィルタと、上記反射波を所定距離における反射強度の閾値でフィルタリングし、不要物体からの反射波に対する処理を除外する第２のフィルタ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、車両の速度に応じた時間の閾値による第１のフィルタと、所定距離における反射強度の閾値による第２のフィルタとを用いることにより、物体によって異なる電波の反射の強さに影響されることなく、不要な物体に対する誤検出を防止することができる。
【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、自動車へのアンテナ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、路面上に敷設された金属物の検出過程を示す説明図
【図５】同上、第１のフィルタの特性を示す説明図
【図６】同上、差分波形に対する第２のフィルタの説明図
【図７】同上、物体接近警報処理のフローチャート
【図８】本発明の実施の第２形態に係り、サンプリング波形に対する第２のフィルタの説明図
【図９】同上、物体接近警報処理のフローチャート
【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を検出して測距を行う車両用レーダ装置（以下、単に「レーダ装置」と記載）であり、本実施の形態においては、パルスレーダ装置である。このレーダ装置１は、送信アンテナ２ａ，受信アンテナ２ｂ，及び送受信の信号処理を行う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とを主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、送信回路、受信回路、サンプリング制御回路等を備えて構成されている。この回路構成では、コントロールユニット５０からのクロック信号に基づいて、送信回路で所定周波数の送信パルスが生成され、送信アンテナ２ａから車両外部にレーダ波が送信される。そして、物体に当たって反射された反射波が受信アンテナ２ｂで受信されると、受信回路で受信波がサンプリングされる。
【００１５】
受信波のサンプリングは、周知の等価時間サンプリング方式を利用している。すなわち、サンプリング制御回路で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が生成され、受信回路に出力される。受信回路では、この時間掃引パルスに基づくサンプル／ホールドにより、受信波をサンプリングする。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）。この等価時間サンプリングされた受信波形は、フィルタ等を通して高周波ノイズをカットした後、所定の出力レベルに増幅されてコントロールユニット５０に入力される。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。この基準波形は、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取得した反射波形である。
【００１９】
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を、オフラインの実験やシミュレーションで予め取得しておく、或いは走行中にサンプリングした反射波形を統計処理して取得し、コントロールユニット５０内のメモリに記憶・保持しておく。そして、メモリから読み出した基準波形と、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）との差分を取り、差分波形に基づいて測距を行う。
【００２０】
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２０〜４０ｍｓｅｃ程度である。
【００２１】
また、受信波形としては、受信アンテナ２ｂ及び信号処理回路ユニット５を介して取得した生の波形を用いても良いが、ノイズ等の影響を低減させるため、複数の生波形を統計処理した波形を受信波形として扱うようにしても良い。
【００２２】
この場合、本実施の形態におけるレーダ装置１は、車両周囲の物体を検出する場合の測距レンジが数ｍ程度であり、比較的低い周波数（例えば、３ＭＨｚ程度）の電波を用いている。このため、電波ビームの広がりが大きく、走行中に、路面のマンホールやジョイント等の反応度が高い金属物を検出する可能性がある。
【００２３】
例えば、図４に示すように、車両後部のリヤバンバ内に設置されたレーダユニット２０が路面上のマンホール２０１を検出する場合について考える。このとき、受信アンテナ２ｂのビーム有効検出幅をＢ、車両の進行方向に対するマンホール２０１の検出長さ（直径）をＬとする。先ず、図４（ａ）に示すように、車体がマンホール２０１を通過してビーム有効検出幅Ｂ内に入ると、マンホール２０１が検出され始める。そして、図４（ｂ）に示す検出途中の段階から車両が更に進行して距離（Ｌ＋Ｂ）を超えたとき、マンホール２０１の検出が終了する。
【００２４】
このとき、車両の速度をＶとすると、受信アンテナ２ｂで有効な信号を取得可能な距離（Ｌ＋Ｂ）を通過するに必要な時間ｔ0は、以下の（１）式で示される。  
ｔ0＝（Ｌ＋Ｂ）／Ｖ  …（１）
【００２５】
マンホールや高速道路の継ぎ目などで使用される金属ジョイント等は、大きさ(面積)が或る一定値内にあり、本来検出すべき対象物である車両、自転車や歩行者等と比較して、走行中の検出時間は極めて短いと考えられる。従って、コントロールユニット５０は、車両の速度に応じて時間ｔ0を予め設定し、この時間ｔ0を閾値として受信波をフィルタリングすることで、不要物体からの反射波に対する処理を除外する第１のフィルタ５０ａを備えている。
【００２６】
この第１のフィルタ５０ａは、図５に示すように、車速Ｖと時間ｔ0とを軸として（１）式の関係を表したソフトウエア上の時間フィルタであり、コントロールユニット５０内のメモリ上に記憶・保持されている。そして、コントロールユニット５０での入力サンプリング処理を、図５中の斜線の領域内に制限することにより、不要な物体の検出を防止し、一瞬の検出による誤警報等を排除する。
【００２７】
尚、（１）式におけるビーム有効検出幅Ｂは、アンテナ特性やレーダ波の周波数を考慮して予め決定しておく。また、検出長さＬは、道路のマンホールや金属ジョイントの場合、概ね０．５〜１ｍ程度である。
【００２８】
例えば、Ｌ＝０．６ｍ、Ｂ＝０．８ｍとすると、車速Ｖ＝１００ｋｍ／ｈでは、ｔ0＝５０．４ｍｓｅｃ、車速１５ｋｍ／ｈでは、ｔ0＝３３６ｍｓｅｃとなる。そこで、物体の検出に要した時間がｔ0以下では、本来検出すべき対象物ではないとして物体の検出処理を行わない。逆に、物体の検出に要した時間がｔ0以上の場合、あるいは物体を継続的に検出し続けている時間がｔ0以上の場合は、検出すべき対象物であるとして物体の検出処理、例えば警報処理を行う。また、上記ｔ0は、人や物が車両に接近する場合、時間フィルタによる検出遅れが、必要な警報タイミングに対して実用上問題ない距離を確保できることを示している。
【００２９】
更に、コントロールユニット５０は、検出時間の要素による第１のフィルタ５０ａに加えて、物体の反射強度の要素による第２のフィルタ５０ｂを備え、不要物体の検出を確実に回避するようにしている。すなわち、一般に、金属物は、他の物体に比較して反応レベルが高いことから、路面上の金属物であるマンホールやジョイント等の不要物体も反応レベルが高い。
【００３０】
従って、路面の金属物と車載の受信アンテナ２ｂとの位置関係から、反射波を最も大きく拾う距離ｈを、実験或いはシミュレーションによって事前に設定しておく。そして、この距離ｈに対応する時間における物体からの反射波の強度が予め設定した閾値以上か否かにより受信波をフィルタリングし、不要物体からの反射波に対する処理を除外する第２のフィルタ５０ｂを、反射強度フィルタとしてコントロールユニット５０ｂ内のメモリ上に記憶・保持する。
【００３１】
本実施の形態においては、物体の有無を判断するための波形処理を差分波形に基づいて行っている。この差分波形は、図６に示すように、反射対象物から離れる程、同図中の実線の波形→破線の波形→一点鎖線の波形のように遷移し、波形の山も全体に小さくなる。従って、不要物体か否かを判断するための閾値Ｓを、図６の差分波形に対する基準値として設ける。そして、図６中に○印で示すように、距離ｈに相当する時間での差分波形の反応の強さ（振幅）が閾値Ｓ以上の場合、マンホール等の不要金属物体からの反射と判断して該当する波形に対する処理を除外する。
【００３２】
このように、車両の速度に応じた不要物体を検出するのに要する時間ｔ0と所定距離ｈにおける物体の反応の大きさとによる等価的な遅延処理を行うことで、本来障害物として認識すべきものでない対象物を誤検出することを防止することができる。
【００３３】
尚、第１のフィルタ５０ａと第２のフィルタ５０ｂとによる反射波のフィルタリングの順序に特に制限はなく、どちらを先に行っても良い。また、これらの第１，第２のフィルタ５０ａ，５０ｂは、車両の周囲に配置された各レーダユニット２０の受信アンテナ２ｂに適用される。
【００３４】
次に、以上の時間フィルタ及び反射強度フィルタを用いた物体の接近警報のプログラム処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
先ず、最初のステップＳ１において、標準的な路面状況でのレーダ受信波形を処理する等して基準信号を取得し、記憶する（予め記憶してある基準波形をメモリから読み出しても良い）。そして、ステップＳ２で所定のインターバルを取った後、ステップＳ３でレーダ信号を検出し、記憶する。
【００３６】
続くステップＳ４では、現在の車速Ｖが予め設定された設定車速ＶLを超えているか否かを判断する。設定車速ＶLは、走行時の物体接近による警報処理を実施する車速である。ステップＳ４において、Ｖ≦ＶLの場合には、ステップＳ２へ戻る。一方、Ｖ＞ＶLの場合、ステップＳ４からステップＳ５へ進み、検出波形と基準波形との差分を算出する。
【００３７】
そして、ステップＳ６において、距離ｈで閾値Ｓ以上の強度の差分信号が得られたか否かを判断する。その結果、距離ｈにおける差分信号の強度が閾値Ｓ以上である場合には、路上のマンホールや金属ジョイント等の不要物体からの反射であるとして、ステップＳ２へ戻る。
【００３８】
一方、距離ｈにおける差分信号の強度が閾値Ｓ未満である場合には、ステップＳ６からステップＳ７へ進み、物体の検出に要した時間ｔ、あるいは物体を検出し続けている時間ｔが車速Ｖに応じた閾値ｔ0（＝（Ｌ＋Ｂ）／Ｖ）以上か否かを判断する。その結果、ｔ≧ｔ0の場合には、ステップＳ８へ進んで通常の警報処理を行い、物体が接近している場合、警報をＯＮして運転者に警告する。ｔ＜ｔ0の場合、ステップＳ９で一瞬の検出による不要物体の誤検出であると判断し、警報をＯＦＦに維持したまま出力せずにステップＳ２へ戻り、レーダによる監視を継続する。
【００３９】
このように本実施の形態におけるレーダ装置１は、車両の速度に応じた不要物体を検出するのに要する時間を閾値として物体からの反射波をフィルタリングする第１のフィルタと、所定距離における反射強度を閾値として反射波をフィルタリングする第２のフィルタとを備えるため、歩行者等の電波の反射率の低い物体に対する検出性能を犠牲にすることなく、道路上のマンホールやジョイント等の金属物に対する誤検出を確実に防止することができる。
【００４０】
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、第１形態よりも周波数の高いレーダ波を用いる例である。第２形態では、第１形態の信号処理回路ユニット５の構成を変更し、例えば、周波数変調した連続波を送受信することにより物体を検出する、いわゆるＦＭＣＷ(Frequency Modulated Continuous Wave）方式の回路構成（三角波に比例したＦＭ変調波の発生器、反射物からの受信波と送信波の一部を合成するミキサ等）とする。また、これに伴い、コントロールユニット５０における測距処理を変更する。
【００４１】
例えば、レーダの周波数を３ＧＨｚ程度とするとき、反射対象物からの受信波には、距離を特定可能な波形ピークの顕著な動きを得ることができる。従って、第２形態では、波形の大きさに依存せず、波形の時間軸方向の移動量で距離計測が可能となり、必ずしも差分波形を用いる必要がなくなる。
【００４２】
この測距方式の変更に対して、不要物体の誤検出防止のための第１のフィルタ（時間フィルタ）５０ａは、第１形態と同様のフィルタを用いることができる。一方、第１形態で用いた第２のフィルタ５０ｂは、図８に示すように、反射強度フィルタから受信波形そのものに対するフィルタに変更し、このフィルタを用いて不要物体の誤検出を防止する。
【００４３】
すなわち、図８に示すように、反射対象物からの受信波形は、反射対象物から離れる程、同図中の実線の波形→破線の波形→一点鎖線の波形のようにピークの位置θが変化し、この変化に基づいて距離を測定することができる。従って、不要物体か否かを判断するための閾値Ｓ’を設け、図８中に○印で示すように、距離ｈの時点での波形振幅が閾値Ｓ’よりも小さい場合には、マンホール等の不要金属物体は検出されていないと判断する。逆に、距離ｈの時点での波形振幅が閾値Ｓ’以上の場合には、マンホール等の不要金属物体であるとして検出処理を行わない。
【００４４】
第２形態における接近警報のプログラム処理は、図９のフローチャートに示すように、第１形態のプログラム処理（図７参照）を若干変更する。
【００４５】
このプログラム処理では、第１形態におけるステップＳ１の基準信号の取得処理、及びステップＳ５の差分算出処理が不要であり、最初にステップＳ２のインターバル処理を行い、次に、ステップＳ３のレーダ信号検出、ステップＳ４の車速判定を経て、ステップＳ６−２へ進み、距離ｈで閾値Ｓ’以上の強度の信号が検出されたか否かを判断する。
【００４６】
その結果、距離ｈで閾値Ｓ’以上の信号が検出されている場合には、路上のマンホールや金属ジョイント等の不要物体からの反射であるとして、ステップＳ２へ戻る。一方、距離ｈでの信号が閾値Ｓ’未満である場合には、ステップＳ６−２からステップＳ７へ進み、第１形態と同様の時間フィルタによる時間ｔを車速Ｖに応じて判断する。そして、その判断結果に応じて、ステップＳ８の通常警報処理、或いはステップＳ９の誤検出判断による警報ＯＦＦの処理を行う。
【００４７】
第２形態においても、第１形態と同様、歩行者等の電波の反射率の低い物体に対する検出性能を犠牲にすることなく、道路上のマンホールやジョイント等の金属物に対する誤検出を確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００４８】
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
５０ａ  第１のフィルタ
５０ｂ  第２のフィルタ
１００  自動車
２０１  マンホール
【図１】
2010204033.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010204033.tif 000009
【図８】
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【図９】
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