(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナを水平方向に複数配列しその一部が上下方向にずれて配列され、物標の水平方向の方位及び上下方向の方位を検出する受信アンテナの組み合わせを複数有する受信アンテナ部と、
前記受信アンテナの組み合わせを変えて物標を複数回検出する検出手段と、
を備え、
前記受信アンテナの組み合わせに、配列される方向は斜め方向で且つ配列間隔が異なる組み合わせが複数含まれ、
前記検出手段は、検出される物標の距離に応じて、配列される方向は斜め方向で且つ配列間隔が異なる複数の受信アンテナの組み合わせの中で、受信アンテナの組み合わせを変更することを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
前記検出手段は、距離が近いほど、配置間隔が広い受信アンテナの組み合わせを用いて物標を検出することを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項３】
前記受信アンテナは水平方向に３つ以上配列され、前記検出手段は水平方向に配列される３つ以上の受信アンテナを用いて水平方向の方位を検出し、その後、上下方向にずれて配列される受信アンテナを用いて上下方向の方位を検出することを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、物標の相対速度及び距離に基づいて得られる物標が衝突するまでの時間に応じて前記組み合わせを変更することを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
８つの受信アンテナを水平方向に配列し、１番目及び８番目の受信アンテナを他の受信アンテナよりも上方にずらし、１番目の受信アンテナと２番目の受信アンテナとによる第１の斜め方向と、７番目の受信アンテナと８番目の受信アンテナとによる第２の斜め方向と、から物標の上下方向の方位を求める技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
この技術では、１番目から８番目の受信アンテナで得られる信号にＤＢＦ（ディジタル・ビーム・フォーミング）処理を行い、距離、相対速度、及び水平方向の角度を検出している。その後に、第１の斜め方向に対する物標の方位、および第２の斜め方向に対する物標の方位を夫々位相モノパルス方式で検出し、２つの検出結果から物標の上下方向の方位を求めている。【０００４】
ところで、受信アンテナが配列されている間隔や角度に応じて、物標の検出精度や検出可能な方位が変わる。ここで、例えば遠距離と近距離とでは、要求される精度や検出範囲が異なる。また、走行状況や周辺環境によっても要求される性能が異なる。従来技術のように、受信アンテナの組み合わせが予め設定されている場合には、状況によっては要求される性能を発揮することができなくなる。【０００５】
例えば、上下方向の方位の検出精度が低いと、道路上に敷かれた鉄板を障害物として検知してしまい、車両が鉄板の上を通り過ぎることができるのにもかかわらず、不要な警告やブレーキ操作がなされる虞がある。しかし、この鉄板を検出する性能だけに特化したレーダでは、広い範囲を検出することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８７８５７号公報
【特許文献２】特開２００８−１５１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、様々な物標をより正確に検出することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による障害物検出装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による障害物検出装置は、
受信アンテナを水平方向に複数配列しその一部が上下方向にずれて配列され、物標の水平方向の方位及び上下方向の方位を検出する受信アンテナの組み合わせを複数有する受信アンテナ部と、
前記受信アンテナの組み合わせを変えて物標を複数回検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。【０００９】
ここで、水平方向に配列されている受信アンテナの１つと、上下方向にずれて配列されている受信アンテナの１つと、の２つの受信アンテナを用いることにより、斜め方向に対する物標の方位を検出することができる。すなわち、この２つの受信アンテナが配列されている方向に対する物標の方位を検出することができる。そして、配列されている角度が異なる受信アンテナの組み合わせが少なくとも２つあれば、物標の水平方向の方位及び上下方向の方位を検出することができる。【００１０】
そして、配列されている角度が異なる受信アンテナの組み合わせが複数あれば、物標の水平方向の方位及び上下方向の方位を検出する受信アンテナの組み合わせを複数有することになる。そして、検出手段は、受信アンテナの組み合わせを変えて物標を複数回検出することができる。【００１１】
ここで、モノパルス方式では、例えば２つの受信アンテナから物標の方位を求める場合に、受信アンテナ間の距離（間隔）によって、物標を検出可能な範囲と、物標の検出精度と、が変わる。例えば、受信アンテナの間隔が狭いほど、より広い角度で物標を検出可能であるが、物標の検出精度は低下する。逆に、受信アンテナの間隔が広いほど、位相の折り返しにより物標を検出可能な角度が狭くなるが、検出精度は高くなる。また、斜め方向に配列された受信アンテナの組み合わせでは、その配列方向が上下方向に近づくほど、該上下方向の方位を精度良く求めることができる。【００１２】
このように、受信アンテナの配列方向や配列間隔によって物標を検出可能な範囲や物標の検出精度が変わるため、受信アンテナの組み合わせを変えて物標を複数回検出すれば、様々な状況に応じて物標を検出することができる。【００１３】
例えば、高速道路を走行している場合に、比較的遠い距離に存在し該高速道路の上を通る橋が存在する場合には、この橋が検出される。すなわち、橋などは比較的広い面を持っているため、受信レベルが高くなり検出し易い。しかし、遠距離のためにすぐに対応しなくても良い。また、このような遠距離の範囲を精査しても処理が煩雑になるだけである。すなわち、遠距離の場合には精度が低くても広い範囲を検出できたほうが良い。【００１４】
一方、路上に敷かれている鉄板などでは、自車両がその上を通過できるくらい薄いものについては、受信レベルが小さいために比較的近い距離にならないと検出されない。ここで、比較的近い距離に存在する物標については、すぐに対応しなくては衝突する虞がある。しかし、鉄板などは衝突する虞がないため、自車両が通過できる厚さであるのか精度良く検出したい。このようなことから、近距離の場合には狭い範囲しか検出できなくても精度が高いほうが良い。このように、距離によって要求される性能が異なる場合であっても、受信アンテナの組み合わせを変えて物標を複数回検出することにより対応することができる。【００１５】
また、例えば、検出手段による少なくとも２回の検出結果を比較して物標の検出精度を高めることができる。例えば、２つの受信アンテナを用いて物標を検出する場合に、同じ距離に同じ相対速度の物標が複数存在していると、これらからの受信波が合成されてしまい、物標を正確に検出することができなくなることがある。また、位相の折り返しにより物標を正確に検出することができなくなることがある。このような場合であっても、検出手段による少なくとも２回の検出結果を比較することで物標の検出精度を高めることができる。【００１６】
そして、本発明においては、前記検出手段は、距離が近いほど、配置間隔が広い受信アンテナの組み合わせを用いて物標を検出することができる。【００１７】
ここで、広い間隔で配列されている受信アンテナは、物標の方位を高精度に検出することができる。例えば、配列方向が斜め方向であって間隔が広い受信アンテナの組み合わせを用いると、物標の上下方向の方位を高精度に検出することができる。【００１８】
例えば、路面に敷かれている鉄板などであって、自車両がその上を通り抜けることができる物標は、レーダ波が反射する面が鉄板の厚さ方向の面であることにより、遠距離にある場合にはレーダ波の受信レベルが小さくなる。このため、遠距離では検出精度が低下する。一方、遠距離では、たとえ大きな物標であっても、近づくまでに時間がかかるため、検出精度が低くても構わない場合が多い。そして、遠距離に存在する物標に対しては、衝突回避のためにブレーキをかける必要はなく、運転者に警告する程度で良い。すなわち、遠距離では、狭い間隔で配列されている受信アンテナで広い範囲を検出すれば良い。【００１９】
これに対し近距離では、鉄板などの薄い物標であっても受信レベルが大きくなる。ここで、物標が近距離に存在する場合には、その物標に対して高い検出精度が要求される。例えば、近距離に物標が存在する場合に、それが衝突する虞のある物であるならば、すぐに衝突を回避する制御を行わなくてはならない。反対に、鉄板などの物標に対し衝突を回避する制御を行ってしまうと、不必要な制御がなされることになる。このように、近距離では、より精度の高い検出が要求される。この場合、より間隔の広い受信アンテナを選択すれば良い。【００２０】
また、例えば、自車両が直進している場合には、近距離においては、自車両の進行方向の狭い範囲に障害物がなければ問題も無い。たとえば、遠距離に存在する橋が検出されたとしても、自車両のすぐ近くまで接近した場合には、橋は自車両の上方に存在するためレーダでは検出されないが、自車両が衝突する虞は無いため検出されなくても構わない。【００２１】
このように、距離が近いほど、配置間隔が広い受信アンテナの組み合わせを用いて物標を検出することにより、最適な組み合わせを用いて物標を検出することができる。【００２２】
また、本発明においては、前記検出手段は、検出される物標の距離に応じて、受信アンテナの組み合わせを変更することができる。【００２３】
すなわち、物標の距離が検出されたときに、その距離に応じて受信アンテナの組み合わせを変えて、もう一度物標を検出する。上述のように、距離によっては物標を精査したい場合もあれば、そうでない場合もある。例えば受信アンテナの間隔が狭い組み合わせを用いて物標が検出されたときに、その距離が近い場合には、受信アンテナが広い組み合わせを用いて物標を再度検出する。これにより、物標の距離に応じて最適な組み合わせを選択することができる。【００２４】
また、受信アンテナの間隔が中心周波数の波長の１／２以上である場合には、位相の折り返しにより物標の位置がずれて検出されることがある。この場合、検出された位置が正しいのか否かを、その受信アンテナの組み合わせだけで判断することは困難である。これに対し、より間隔の広い受信アンテナの組み合わせを用いて物標を検出し、このときに物標が同じ位置に検出されれば、その位置が正しい位置であると判断することができるし、異なる位置に検出されれば、その位置は誤った位置であると判断することができる。また、位置がずれて検出されていたと判断された場合には、正しい位置を演算することができるので、間隔が広い受信アンテナの組み合わせを用いて物標の位置を特定することができる。【００２５】
なお、まず間隔の狭い受信アンテナの組み合わせを用いて物標の大まかな方位を検出した後に、間隔の広い受信アンテナの組み合わせを用いて物標を精密に検出しても良く、この順番を逆にしても良い。【００２６】
また、本発明においては、前記変更手段は、自車両の速度に応じて、受信アンテナの組み合わせを変更することができる。ここで、自車両の速度が速いほど、物標に早く衝突することになるため、より高精度のアンテナの組み合わせが要求される。【００２７】
また、本発明においては、前記受信アンテナは水平方向に３つ以上配列され、前記検出手段は水平方向に配列される３つ以上の受信アンテナを用いて水平方向の方位を検出し、その後、上下方向にずれて配列される受信アンテナを用いて上下方向の方位を検出することができる。【００２８】
水平方向に配列される３つ以上の受信アンテナにより、物標の水平方向に対する方位を検出できる。このときには、モノパルス方式以外の高分解能処理を用いることができる。物標の水平方向に対する方位を３つ以上の受信アンテナを用いて検出することにより、水平方向の方位をより正確に検出することが可能である。そして、斜め方向に配列される受信アンテナを用いることにより、物標の上下方向の方位を検出することができる。この物標の上下方向の方位及び物標までの距離等から物標の三次元座標を特定することができる。すなわち、水平方向に３つ以上配列された受信アンテナを用いれば、水平方向に２つ配列された受信アンテナを用いる場合よりも、物標の水平方向の方位をより高精度に検出することができる。そして、まず水平方向の方位を高精度に検出した上で、上下方向にずれて配列されている受信アンテナを用いて上下方向の方位を求めることができる。そして、受信アンテナの組み合わせを変更して水平方向及び上下方向の方位を複数回検出し、これらを比較することで、物標の検出精度をより高めることができる。【００２９】
また、本発明においては、前記検出手段は、物標の相対速度及び距離に基づいて得られる物標が衝突するまでの時間に応じて前記組み合わせを変更することができる。【００３０】
物標の距離を相対速度で除することにより、物標が衝突するまでの時間（ＴＴＣ）を推定することができる。この時間が短いほど、より高精度に物標を検出することが要求される。すなわち、物標が衝突するまでの時間が短い場合には、間隔がより広い受信アンテナの組み合わせを用いて高精度に物標を検出すれば良い。一方、物標が衝突するまでの時間が長い場合には、間隔がより狭い受信アンテナの組み合わせを用いることで、物標の大体の位置を把握しておき、且つ広い範囲で物標が存在するか否か検出しておけば、他の物標を新たに検出し易くなる。例えば、受信アンテナのいずれかの組み合わせで検出されるＴＴＣに基づいて、受信アンテナの組み合わせを変更した後、再度物標を検出しても良い。【００３１】
なお、自車両の前を走行する他車両と所定の距離を保ちつつ追従するシステムを備えている場合には、該他車両が所定の距離に近づくまでの時間に応じて前記組み合わせを変更しても良い。【００３２】
また、本発明においては、運転者を支援するための運転支援システムの種類に応じて前記組み合わせを変更することができる。【００３３】
運転支援システムとは、例えば、運転者に代わって車両を制御したり、または衝突に備えて運転者を保護したりするシステムである。これらのシステムでは、物標を検出する必要のある距離や方位が夫々異なるため、受信アンテナの最適な組み合わせが夫々異なる。これらのシステムに応じて受信アンテナの組み合わせを変更すれば、システムに応じた最適な組み合わせを選択することができる。【００３４】
なお、前記運転支援システムは、衝突を回避するか又は衝突の被害を軽減するプリクラッシュセーフティシステム、自車両の前を走行する他車両と所定の距離を保ちつつ追従する先行車追従制御システム、又は自車両が走行している車線からの逸脱を防止するレーンキープアシストシステムの少なくとも１つであっても良い。【００３５】
これらのシステムを複数備えて、夫々のシステムに応じて受信アンテナの組み合わせを変更しても良い。また、これらの中のシステムを１つ備えて、該システムに応じた受信アンテナの組み合わせを用いても良い。いずれの場合であっても、夫々のシステムの中で受信アンテナの組み合わせを変更し、精度を高めることができる。【００３６】
また、本発明においては、前記検出手段は、周辺環境に応じて前記組み合わせを変更することができる。【００３７】
周辺環境とは、例えば、道路の形状や、自車両が走行している道路と他の道路との関係などを挙げることができる。例えば、交差点では、左右から他車両や人が飛び出してくる虞があるため、より広角な範囲を検出可能な受信アンテナの組み合わせを用いれば、これらを検出することができる。周辺環境は、例えば、レーダにより得ることもできるし、ナビゲーションシステムにより得ることもできる。【００３８】
また、例えば、自車両が右折又は左折をしようとしているときには、進行方向が大きく変わるため、物標の検出が要求される範囲も大きく変わる。このときに、進行方向に合わせて検出範囲を変更すれば良い。カーブを走行する場合も同様である。例えば、自車両の方向指示器を操作した場合に、その方向を含む広角の範囲を検出可能な受信アンテナの組み合わせを選択しても良い。【００３９】
また、例えば、自車両が走行しているのが一般道であるのか、高速道路であるのかによって、受信アンテナの組み合わせを変更しても良い。例えば、高速道路では、その上を横切る橋や、看板が多く存在するため、より遠くの物標を検出する機会が多い。このため、間隔の狭い受信アンテナの組み合わせをより多く用いて物標を検出すれば良い。このような場合であっても、間隔の広い受信アンテナの組み合わせを併用することで精度をより高めることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、様々な物標をより正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例に係る障害物検出装置の概略構成図である。
【図２】実施例１に係る受信アンテナの配列を示した図である。
【図３】自車両の後方から見た受信アンテナの配列方向と物標の位置との関係の一例を示した図である。
【図４】実施例１に係る物標の検出フローを示したフローチャートである。
【図５】実施例３に係る受信アンテナの配列を示した図である。
【図６】実施例３に係る物標の検出フローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明に係る障害物検出装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４３】
図１は本実施例に係る障害物検出装置１の概略構成図である。この障害物検出装置１は、車両の前部に搭載され、自車両の前方に物標が存在することを検出し、さらには該物標までの距離や相対速度、方位等を検出するものである。送信電波にはミリ波が用いられている。障害物検出装置１は、発振器２、送信アンテナ３、受信アンテナ部４、ミキサ５、フィルタ６、Ａ／Ｄ変換器７、及びＥＣＵ１０を備えて構成されている。【００４４】
発振器２は、中心周波数がＦ０（たとえば７６．５ＧＨｚ）のミリ波帯の周波数で発振し、周波数が三角波状に変化するように周波数変調された信号を出力する。送信アンテナ３は、発振器２からの送信信号に従ってレーダ波を送信する。【００４５】
受信アンテナ部４は、送信アンテナ３から送信されたレーダ波が物体で反射した反射波を受信する。受信アンテナ部４は、アレイアンテナであり、第１受信アンテナ４ａ，第２受信アンテナ４ｂ，第３受信アンテナ４ｃ，及び第４受信アンテナ４ｄからなる。そして、夫々の受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、夫々上下方向に配列される複数のパッチアンテナにより構成されている。受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの配列については後述する。なお、本実施例では、第１受信アンテナ４ａ，第２受信アンテナ４ｂ，第３受信アンテナ４ｃ，及び第４受信アンテナ４ｄが、本発明における受信アンテナに相当する。なお、受信アンテナは３つ以上あれば良い。【００４６】
ミキサ５は、夫々の受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ毎に設けられ、発振器２からのローカル信号が入力されている。夫々の受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからの受信信号は、このローカル信号と混合され中間周波数にダウンコンバートされる。このダウンコンバートにより、ビート信号（送信信号と受信信号との差信号）が得られる。【００４７】
フィルタ６は、夫々の受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ毎に設けられ、ミキサ５の出力から不要な信号成分を除去する。Ａ／Ｄ変換器７も、夫々の受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ毎に設けられ、フィルタ６の出力をサンプリングすることで受信データを生成する。【００４８】
ＥＣＵ１０は、プログラムを実行するＣＰＵ、該ＣＰＵで実行されるプログラムやデータテーブルが格納されるＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、入出力インタフェース等を備えて構成されている。例えば、ＥＣＵ１０は、発振器２を起動し、発振器２の動作中に得られる各受信データに基づき、物標の位置や相対速度を求める処理を実行する。さらに、ＥＣＵ１０は、検出される物標の方位、距離、相対速度の各情報に基づいて、警報装置１１を制御する。警報装置１１は、車両の運転者に対して例えば音または光などを用いて障害物の存在を警告する装置である。なお、物標の方位、距離、相対速度に応じて、シートベルトプリテンショナやエアバッグ、ブレーキ、スロットル等を駆動しても良い。【００４９】
ここで、三角波変調ＦＭ−ＣＷ方式について説明する。相対速度が零のときのビート周波数をＦＲ、相対速度に基づくドップラー周波数をＦＤ、周波数が増加する区間（アップ区間）のビート周波数をＦＢ１、周波数が減少する区間（ダウン区間）のビート周波数をＦＢ２とすると、以下の関係が成り立つ。
ＦＢ１＝ＦＲ−ＦＤ
ＦＢ２＝ＦＲ＋ＦＤ【００５０】
したがって、変調サイクルのアップ区間とダウン区間のビート周波数ＦＢ１およびＦＢ２を別々に測定すれば、次式からＦＲおよびＦＤを求めることができる。
ＦＲ＝（ＦＢ１＋ＦＢ２）／２
ＦＤ＝（ＦＢ２−ＦＢ１）／２【００５１】
そして、ＦＲおよびＦＤが求まれば、目標物の距離Ｒと速度Ｖを次式により求めることができる。
Ｒ＝（Ｃ／（４・ΔＦ・ＦＭ））・ＦＲ
Ｖ＝（Ｃ／（２・Ｆ０））・ＦＤ
ただし、Ｃは光の速度、ＦＭはＦＭ変調周波数、ΔＦは変調幅、Ｆ０は中心周波数である。【００５２】
そして、物標の方位は、位相モノパルス方式で算出することができる。ここで、２つの受信アンテナに正面から角度θで入射する反射波が検出される場合を例に説明すると、両受信アンテナで受信された反射波の位相差φから、物標の方位角θは下式に基づいて算出される。
θ＝ｓｉｎ−１（λφ／２πＤ）
ただし、Ｄは両受信アンテナの間隔であり、λは送信波の波長である。【００５３】
しかし、両受信アンテナの間隔Ｄがλ／２より長い値に設定されていると、位相の折り返しが発生し、物標の方位角θは次式で表される複数の候補の何れかとなり、一意に定まらなくなる。
θ＝ｓｉｎ−１｛λ（φ＋２πＫ）／２πＤ｝、（Ｋ＝０，１，２，・・・）【００５４】
そこで本実施例では、受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの中で斜め方向となる組み合わせを複数用いて、物標の方位を特定している。【００５５】
図２は、本実施例に係る受信アンテナの配列を示した図である。第１受信アンテナ４ａ、第２受信アンテナ４ｂ、第３受信アンテナ４ｃ、及び第４受信アンテナ４ｄは、同一平面上に設けられている。なお、図２は、夫々の受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの中心点を示している。【００５６】
図２において、第１受信アンテナ４ａの水平方向に第４受信アンテナ４ｄが配置されている。また、第２受信アンテナ４ｂの水平方向に第３受信アンテナ４ｃが配置されている。そして、第１受信アンテナ４ａ及び第４受信アンテナ４ｄの間に、第２受信アンテナ４ｂ及び第３受信アンテナ４ｃが、該第１受信アンテナ４ａ及び第４受信アンテナ４ｄよりも上方にずれて配置されている。そうすると、第１受信アンテナ４ａ及び第４受信アンテナ４ｄに対して、第２受信アンテナ４ｂ及び第３受信アンテナ４ｃは、夫々斜め上方に配置されていることになる。【００５７】
受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのなかの２つを選択して組み合わせたときに、配列方向が斜め方向となる組み合わせを、図２において実線で示している。すなわち、斜め方向となる組み合わせとしては、第１受信アンテナ４ａと第２受信アンテナ４ｂとによるもの（ＣＨ１２とする）、第１受信アンテナ４ａと第３受信アンテナ４ｃとによるもの（ＣＨ１３とする）、第２受信アンテナ４ｂと第４受信アンテナ４ｄとによるもの（ＣＨ２４とする）、第３受信アンテナ４ｃと第４受信アンテナ４ｄとによるの（ＣＨ３４とする）、の４通りが考えられる。【００５８】
そして、図２において、ＣＨ１２，ＣＨ１３，ＣＨ２４，ＣＨ３４の配列方向の水平方向に対する角度を夫々Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２４，Ｒ３４で示している。ここで、ＣＨ１２とＣＨ１３とを比較すると、間隔はＣＨ１２のほうが狭く、ＣＨ１３のほうが広い。同様に、ＣＨ２４とＣＨ３４とを比較すると、間隔はＣＨ３４のほうが狭く、ＣＨ２４のほうが広い。すなわち、ＣＨ１３やＣＨ２４に対して、ＣＨ１２やＣＨ３４は、広角の範囲で物標の検出が可能となる。逆に、ＣＨ１２やＣＨ３４に対して、ＣＨ１３やＣＨ２４は、狭角の範囲でより精度の高い物標の検出が可能である。【００５９】
そこで本実施例では、ＣＨ１２及びＣＨ３４を用いて物標の大まかな位置を求めた後に、ＣＨ１３及びＣＨ２４を用いて物標の位置を精査する。【００６０】
ここで、図３は、自車両の後方から見た受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの配列方向と物標の位置との関係の一例を示した図である。横軸は物標の横位置を示しており、これは自車両の真横方向の距離に相当する。また、縦軸は上下方向の高さを示している。そして、ＣＨ１２の配列方向及びＣＨ３４の配列方向に対して夫々座標軸を設定している。【００６１】
まず、ＣＨ１２の配列方向における物標の横位置Ｘ１２を、モノパルス方式により算出する。同様に、ＣＨ３４の配列方向における物標の横位置Ｘ３４を、モノパルス方式により算出する。そして、物標の高さＺと横位置Ｘとは次式により算出することができる。
Ｘ＝Ｘ１２・ｃｏｓＲ１２＋Ｘ３４・ｃｏｓＲ３４
Ｚ＝Ｘ１２・（−ｓｉｎＲ１２）＋Ｘ３４・ｓｉｎＲ３４【００６２】
次に、ＣＨ１３の配列方向における物標の横位置Ｘ１３を、モノパルス方式により算出する。同様に、ＣＨ２４の配列方向における物標の横位置Ｘ２４を、モノパルス方式により算出する。そして、物標の高さＺと横位置Ｘとを次式により算出する。
Ｘ＝Ｘ１３・ｃｏｓＲ１３＋Ｘ２４・ｃｏｓＲ２４
Ｚ＝Ｘ１３・（−ｓｉｎＲ１３）＋Ｘ２４・ｓｉｎＲ２４【００６３】
そして、ＣＨ１２及びＣＨ３４と、ＣＨ１３及びＣＨ２４と、から夫々得られる物標の横位置Ｘと高さＺを比較する。すなわち、ＣＨ１３及びＣＨ２４では物標の検出精度は高いものの、位相の折り返しが生じる場合がある。これに対し、ＣＨ１２及びＣＨ３４では、位相の折り返しが生じないように受信アンテナを配置しておけば、検出精度は低いものの、広角の範囲で物標の位置を検出することができる。そして、例えば広角の範囲で物標の大体の位置を求めておき、この位置に対してＣＨ１３やＣＨ２４で得られる物標の位置が近ければ、該ＣＨ１３やＣＨ２４で得られる物標の位置が実際の物標の位置であると特定できる。また、ＣＨ１２やＣＨ３４により得られる物標の位置に対して、ＣＨ１３やＣＨ２４がずれている場合には、位相の折り返しが生じていると判断することができ、この場合には、そのずれ量を演算することができるため、ＣＨ１３やＣＨ２４で得られる物標の位置に対して該ずれ量を加えた位置を、実際の物標の位置として特定できる。【００６４】
このように、受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを変えて物標を検出することにより、物標の検出精度を向上することができる。これにより、高さが殆どない鉄板等が道路上に敷かれていても、障害物とは認識されないため、必要のない警報等が行なわれることを抑制できる。【００６５】
次に、図４は、本実施例に係る物標の検出フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により繰り返し実行される。【００６６】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０は、第１受信アンテナ４ａ及び第２受信アンテナ４ｂからモノパルス方式により、ＣＨ１２の配列方向における物標の横位置Ｘ１２を算出する。【００６７】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、第３受信アンテナ４ｃ及び第４受信アンテナ４ｄからモノパルス方式により、ＣＨ３４の配列方向における物標の横位置Ｘ３４を算出する。【００６８】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、ＣＨ１２の配列方向における物標の横位置Ｘ１２と、ＣＨ３４の配列方向における物標の横位置Ｘ３４と、から、物標の高さＺと横位置Ｘとを算出する。【００６９】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、第１受信アンテナ４ａ及び第３受信アンテナ４ｃからモノパルス方式により、ＣＨ１３の配列方向における物標の横位置Ｘ１３を算出する。【００７０】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、第２受信アンテナ４ｂ及び第４受信アンテナ４ｄからモノパルス方式により、ＣＨ２４の配列方向における物標の横位置Ｘ２４を算出する。【００７１】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、ＣＨ１３の配列方向における物標の横位置Ｘ１３と、ＣＨ２４の配列方向における物標の横位置Ｘ２４と、から、物標の高さＺと横位置Ｘとを算出する。【００７２】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０６で算出される物標の高さＺを比較して物標の高さＺを特定する。なお、本実施例ではステップＳ１０１からステップＳ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における検出手段に相当する。【００７３】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１０は、物標が警報対象であるか否か判定する。すなわち、物標の高さＺが閾値以上であるか否か判定される。そして、ステップＳ１０８で肯定判定がなされる場合、すなわち、物標が警報対象であると判定される場合には、ステップＳ１０９へ進み、警報装置１１を作動させる。一方、ステップＳ１０８で否定判定がなされる場合、すなわち、物標が警報対象でないと判定される場合には、本ルーチンを終了させる。【００７４】
以上説明したように本実施例によれば、受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを変えて物標を複数回検出した結果を比較することで、物標の高さＺを精度良く求めることができる。これにより、車両が通り過ぎることのできる鉄板などが道路上に敷かれていたとしても、障害物とは識別されないため、必要のない警報等が行なわれることを抑制できる。また、斜め方向の受信アンテナを複数組み合わせることで、上下方向に受信アンテナを配置した場合と比較して、装置を小型化することができる。【００７５】
なお、受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの中の水平方向の組み合わせと、斜め方向の組み合わせと、に基づいて高さＺ及び横位置Ｘを算出しても良い。例えば、第１受信アンテナ４ａと第４受信アンテナ４ｄとの組み合わせ（ＣＨ１４とする）、または第２受信アンテナ４ｂと第３受信アンテナ４ｃとの組み合わせ（ＣＨ２３とする）、のいずれか一方と、ＣＨ１２，ＣＨ１３，ＣＨ２４，ＣＨ３４のいずれか１つと、により高さＺ及び横位置Ｘを算出しても良い。
【実施例２】
【００７６】
本実施例においては、物標までの距離、又は自車両が物標に衝突するまでの時間に応じて、受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを変更する。その他の装置については実施例１と同じため説明を省略する。なお、自車両が物標に衝突するまでの時間（以下、ＴＴＣとする。）は、（距離／相対速度）により算出する。【００７７】
具体的には、物標までの距離が近い範囲ほど、又はＴＴＣが短い範囲ほど、間隔の広い受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを用いて物標を検出する。図２に示した例では、ＣＨ１３及びＣＨ２４により近距離の範囲又はＴＴＣが短い範囲の物標を検出し、ＣＨ１２及びＣＨ３４により遠距離の範囲又はＴＴＣが長い範囲の物標を検出する。これは、距離が近い範囲は距離が遠い範囲よりも、上下方向及び水平方向における間隔が広い受信アンテナを組み合わせているといえる。なお、所定の時間毎に、受信アンテナの組み合わせを変更しても良い。【００７８】
このようにすることで、物標が衝突する虞が高い範囲で、物標の検出を高精度で行うことができるため、物標が衝突することを抑制できる。また、鉄板などの物標の場合であっても、高精度に検出することができるため、不必要な警報などが行なわれることを抑制できる。
【実施例３】
【００７９】
図５は、本実施例に係る受信アンテナの配列を示した図である。本実施例では、実施例１と比較して、受信アンテナの配列が異なる。また、物標の三次元座標を特定するときのＥＣＵ１０における処理が異なる。その他の装置については実施例１と同じため説明を省略する。なお、本実施例では、第１受信アンテナ４ａ，第２受信アンテナ４ｂ，第３受信アンテナ４ｃ，及び第４受信アンテナ４ｄが、本発明における受信アンテナに相当する。【００８０】
ここで、第２受信アンテナ４ｂと水平に第３受信アンテナ４ｃ及び第４受信アンテナ４ｄが配置されている。そして、第１受信アンテナ４ａに対して、第２受信アンテナ４ｂ，第３受信アンテナ４ｃ，第４受信アンテナ４ｄは斜め上方に配置されている。【００８１】
受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの中の２つを選択して組み合わせたときに、配列方向が斜め方向となる組み合わせを、図５において実線で示している。すなわち、斜め方向となる組み合わせとしては、第１受信アンテナ４ａと第２受信アンテナ４ｂとによるもの（ＣＨ１２とする）、第１受信アンテナ４ａと第３受信アンテナ４ｃとによるもの（ＣＨ１３とする）、第１受信アンテナ４ａと第４受信アンテナ４ｄとによるもの（ＣＨ１４とする）、の３通りが考えられる。【００８２】
また、受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの水平方向の組み合わせとしては、第２受信アンテナ４ｂと第３受信アンテナ４ｃとによるもの（ＣＨ２３とする）、第３受信アンテナ４ｃと第４受信アンテナ４ｄとによるもの（ＣＨ３４とする）、第２受信アンテナ４ｂと第４受信アンテナ４ｄとによるもの（ＣＨ２４とする）、の３通りが考えられる。さらに、水平方向では、第２受信アンテナ４ｂと第３受信アンテナ４ｃと第４受信アンテナ４ｄとの３つを組み合わせたもの（ＣＨ２３４とする）も考えられる。【００８３】
まず、第２受信アンテナ４ｂ，第３受信アンテナ４ｃ，及び第４受信アンテナ４ｄから水平方向に対する物標の方位βを算出する。すなわち、ＣＨ２３，ＣＨ３４，ＣＨ２４，又はＣＨ２３４を用いて、位相モノパルス方式に基づいて求めた方位を組み合わせることにより、物標の有無の判定と併せて水平方向に対する物標の方位βを算出する。このときには、振幅モノパルス方式を採用しても良い。さらに、ＤＢＦまたはＭＵＳＩＣといった高分解能処理を採用しても良い。このように、３つの受信アンテナ４ｂ，４ｃ，４ｄを用いて水平方向に対する物標の方位βを検出することで、検出精度を高めることができる。【００８４】
次に、水平方向に対するＣＨ１２の配列方向の角度をＲ１２として、ＣＨ１２の配列方向に対する物標の方位β’をモノパルス方式により算出する。そして、次式により物標の上下方向の方位に相当する垂直角θを算出する。
θ＝ｔａｎ−１｛（ｔａｎβｃｏｓＲ１２−ｔａｎβ’）／ｓｉｎＲ１２｝【００８５】
そして、垂直角θと、物標までの距離と、水平方向に対する物標の方位βと、から物標の三次元座標を得ることができる。そして、物標の高さが閾値よりも低い場合には障害物として識別しないようにする。これにより、高さが殆どない鉄板などが道路上に敷かれていても、障害物とは識別されないため、必要のない警報等が行なわれることを抑制できる。【００８６】
図６は、本実施例に係る物標の検出フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により繰り返し実行される。なお、図４に示したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。【００８７】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１０は、第２受信アンテナ４ｂ，第３受信アンテナ４ｃ，及び第４受信アンテナ４ｄから、例えば位相モノパルス方式により、物標の水平方向の方位βを算出する。【００８８】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１０は、第１受信アンテナ４ａ及び第２受信アンテナ４ｂからモノパルス方式により、ＣＨ１２における配列方向に対する物標の方位β’を算出する。その後ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１０は、物標の垂直角θを算出し、その後、ステップＳ２０４へ進む。【００８９】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１０は、物標の三次元座標を特定する。本ステップでは、垂直角θ、方位β及び距離から物標の三次元座標を算出する。その後、ステップＳ１０８へ進む。【００９０】
同様にして、ＣＨ１２に代えてＣＨ１３またはＣＨ１４の配列方向に対する物標の方位を用いて物標の垂直角θを算出する。そして、ＣＨ１２と、ＣＨ１３またはＣＨ１４と、により得られた垂直角θを比較することにより、物標の垂直角θの検出精度を向上させることができる。なお、本実施例ではステップＳ２０１からステップＳ２０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における検出手段に相当する。【００９１】
以上説明したように本実施例によれば、水平方向に配列された複数の受信アンテナの組み合わせにより、物標の水平方向の位置を精度良く検出できる。このため、自車両の前方に複数の物標が存在していても、それらを正確に検出することができる。また、斜め方向に配列された受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより物標の高さを精度良く求めることができる。これにより、高さが殆どなく自車両が通り過ぎることのできる鉄板などが道路上に敷かれていても、障害物とは識別されないため、必要のない警報等が行なわれることを抑制できる。また、装置を小型化することができる。
【実施例４】
【００９２】
本実施例では、運転支援システムを複数備えており、運転支援システム毎に受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを変更する。その他の装置は実施例１と同じため説明を省略する。【００９３】
運転支援システムとは、例えば、物標が衝突する虞のあるときにブレーキをかけたり警報を発したりする更には衝突に備えるシステム（プリクラッシュセーフティシステム。以下、ＰＣＳという。）、自車両の前を走行する他車両と所定の距離を保ちつつ追従するシステム（先行車追従制御システム。以下、ＡＣＣという。）、車線からの逸脱を防止するシステム（レーンキープアシストシステム。以下、ＬＫＡという。）を挙げることができる。これらのシステムは全て備えている必要はない。また、他の運転支援システムを備えていても良い。【００９４】
たとえばＰＣＳでは、鉄板など自車両が通過することが可能な物標では、衝突回避などの処理を行なわないようにしたい。そのため、近距離における物標の精度を高めるように、実施例１または実施例２で説明した処理を行う。【００９５】
また、ＡＣＣでは、自車両と他車両との間に設けられる所定の距離を精度良く検出することが可能な組み合わせを選択する。さらに、ＬＫＡでは、例えば道路に描かれている線を検出して、自車両が車線内に位置するように操舵制御が行われるため、該車線上を精度良く検出すれば良い。すなわち、間隔の広い組み合わせを用いて狭角の範囲で物標を検出する機会を多くする。【００９６】
このように、運転支援システムの種類によって、物標を検出する必要のある距離や方位が異なるため、受信アンテナの最適な組み合わせが夫々異なる。これらのシステムに応じて受信アンテナの組み合わせを変更すれば、システムに応じた最適な組み合わせを選択することができる。これにより、運転支援システムの精度を向上させることができる。【００９７】
なお、それぞれのシステムが実行されている場合に、そのシステムに最適な受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせにより物標を検出する機会を多くするのであって、他の組み合わせも補助的に用いて物標を検出する。これにより、物標の検出精度をより高めることができる。受信アンテナの組み合わせの切替頻度や、どの組み合わせを用いるのかは、実験等により求めても良い。【００９８】
また、本実施例では、複数の運転支援システムを備えているが、この中の１つだけを備えており、該システムに最適な受信アンテナの組み合わせを予め設定しておいても良い。
【実施例５】
【００９９】
本実施例では、自車両の周辺環境又は走行状況に応じて受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを変更する。その他の装置は実施例１と同じため説明を省略する。【０１００】
例えば、交差点を右折又は左折するときには、進行方向が大きく変化する。このときの進行方向には、他の車両や人が存在する可能性があるため、より広角な範囲で物標を検出する機会を多くする。この場合、より間隔の狭い受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを用いる。例えば、自車両が交差点を通過するときに、より間隔の狭い受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを用いても良い。【０１０１】
自車両の周辺環境は、例えば、ナビゲーションシステムを用いて検出することができる。このナビゲーションシステムには、ＧＰＳ装置が備えられ、該ＧＰＳ装置により自車両の現在位置を測位することができる。そして、ナビゲーションシステムに地図情報を記憶させておき、自車両の現在位置を地図情報に照らし合わせることで、自車両の周辺環境を得ることができる。【０１０２】
また、例えば、自車両が右折や左折をするとき、進路変更をするとき、カーブを走行するときに、より広角な範囲を検出可能な組み合わせを選択しても良い。ここで、右左折をすることは、例えば運転者が方向指示器を操作することにより検出することができる。また、操舵角により進行方向を検出することもできる。【０１０３】
このように自車両の周辺環境又は走行状況に応じて受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを変更することで、そのときの状況に応じた受信アンテナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの組み合わせを選択することができる。このような場合であっても、他の組み合わせを補助的に用いて物標を検出することにより、物標の検出精度をより高めることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１     障害物検出装置
２     発振器
３     送信アンテナ
４     受信アンテナ部
４ａ   第１受信アンテナ
４ｂ   第２受信アンテナ
４ｃ   第３受信アンテナ
４ｄ   第４受信アンテナ
５     ミキサ
６     フィルタ
７     Ａ／Ｄ変換器
１０   ＥＣＵ
１１   警報装置
【図１】
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【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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