(57)【要約】【課題】レーダ波を反射した観測点の高低によらず、車両に対する取付角度を安定して求めることが可能な車載レーダ装置を提供する。【解決手段】自車速が下限速度以上であり且つ、自車両が直進している場合、レーダセンサ１０にて検出された観測点のうち、相対速度Ｖｓが０であるものを壁候補として、壁候補の観測点データをメモリに記憶する（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）。壁候補の数が規定値Ｎに達すると、記憶された壁候補観測点データに基づき、ロバスト推定法を用いて、レーダ座標系で観測された壁方位である壁方位推定値φWallを算出する。車両座標系における壁方位をθWall（＝９０°）として、算出した壁方位推定値φWallから取付角度θInst（＝θWall−φWall）を求め、更に、その取付角度θInstと本来あるべき取付角度との差である軸ずれ量ΔθInstを算出する（Ｓ１６０〜Ｓ２００）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前後方向に対して９０°の方向を検知範囲に含むように前記車両に取り付けられ、レーダ波を送受信することにより、前記検知範囲内に存在する前記レーダ波を反射した観測点との相対速度及び該観測点が位置する方位を少なくとも検出するレーダセンサ（１０）と、
前記レーダセンサにて検出された観測点のうち、相対速度がゼロのものを速度零観測点として、該速度零観測点の方位から前記レーダセンサの取付角度を求める取付角度算出部（３０）と、
を備えることを特徴とする車載レーダ装置。
【請求項２】
前記レーダセンサは、前記レーダ波としてＦＭＣＷ波を用いることを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置。
【請求項３】
前記取付角度算出部は、前記速度零観測点の方位の算出（Ｓ１８０）に、ロバスト推定を適用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載レーダ装置。
【請求項４】
前記取付角度算出部は、前記ロバスト推定として刈込平均を用いることを特徴とする請求項３に記載の車載レーダ装置。
【請求項５】
前記取付角度算出部は、予め設定された下限速度以上で走行している時（Ｓ１２０−ＹＥＳ）に検出される前記速度零観測点の方位を、前記取付角度の算出に用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載レーダ装置。
【請求項６】
前記取付角度算出部は、自車両が直進している時（Ｓ１２０−ＹＥＳ）に検出される前記速度零観測点の方位を、前記取付角度の算出に用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車載レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両周辺に存在する各種物標を検出する車載レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載レーダ装置では、何等かの原因（例えば、経年変化等）で予め決められた取付方向（例えば車両の前後方向）からレーダ波（ミリ波，レーザ光，超音波等）の光軸がずれた状態となる光軸ずれが発生すると、物標の位置を誤検出してしまうおそれがある。ここでいう光軸とは、車載レーダ装置の検知範囲の中心を通る軸のことをいう。
【０００３】
このような光軸ずれを検出する手法の一つとして、静止物に対する相対速度の方位依存性を利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、レーダによって観測される静止物の相対速度をＶｓ、自車速をＶｈ、物標が存在する方位をθ（但し、光軸を基準としたレーダ座標系での方位）で表すものとすると、これらは（１）式の関係を有する。但し、Ａは、車速Ｖｈと相対速Ｖｓに含まれる速度誤差の比であり、誤差が存在しない場合にはＡ＝１となる。
【０００４】
【数１】
2014153256.tif 000003
【０００５】
光軸ずれ（取付方向に対する光軸の角度）がαであるとすると、見かけ上の方位（取付方向を基準とした車両座標系での方位）θ’は、θ’＝θ−αとなる。但し、光軸ずれの有無に関わらず、検出される相対速度は同じ大きさとなる。また、光軸ずれを考慮した場合、（１）式は、（２）に書き直すことができる。
【０００６】
【数２】
2014153256.tif 000004
【０００７】
つまり、Ｖｓ／Ｖｈと、方位角度測定値θをプロットしたグラフは、光軸ずれがない（α＝０）場合は、θ＝０の時にピーク値が得られ、光軸ずれがある（α≠０）場合は、θ＝αの時にピーク値が得られる。このことから、光軸ずれ量がαと推定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２５０９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載の方法は、静止物における反射点が、車載レーダの光軸を含む水平面内に位置する場合には成立するものの、実際には、その光軸を含む水平面内に反射点が位置するとは限らないため、この手法を用いて光軸ずれ量を正しく検出することは困難であるという問題があった。
【００１０】
即ち、静止物の反射点が光軸を含む水平面からはずれた場所にある場合、反射点の垂直位置（水平面からの距離）に応じた垂直方向の速度成分を持つことになり、パラメータＡが一定にならないため、Ｖｓ／Ｖｈをプロットしたグラフ上で明瞭なピークが得られないからである。しかもその影響は、車載レーダの垂直視野角が広いほど顕著なものとなる。
【００１１】
なお、光軸ずれは、車載レーダ装置（特にアンテナ部分）の車両に対する取付角度が変化することによって生じるため、この取付角度を何等かの方法で求めることができれば光軸ずれ量も求めることが可能となる。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するために、レーダ波を反射した観測点の高低によらず、車両に対する取付角度を安定して求めることが可能な車載レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の車載レーダ装置は、レーダセンサと取付角度算出部を備える。レーダセンサは、車両の前後方向に対して９０°の方位を検知範囲に含むように車両に取り付けられ、探査波を送受信することにより、検知範囲内に存在する、レーダ波を反射した観測点との相対速度及び該観測点が位置する方位を少なくとも検出する。取付角度算出部は、レーダセンサにて検出された観測点のうち、相対速度がゼロであるものを速度零観測点として、速度零観測点の方位からレーダセンサの取付角度を求める。
【００１４】
つまり、車両の前後方向（進行方向）に対して９０°の方位（以下単に「９０°方位」という）に存在する物体は、車両に接近してこない場合、すなわち、壁などの静止物や併走する車両などは、車両の前後方向の速度成分のみを持つこととなり、レーダ装置の方向（車両の前後方向に対して９０°方向）の速度成分を持たないことより、反射点の高さによらず、速度零観測点として検出される。これにより、レーダセンサによって速度零観測点が検出された方位が、９０°方位であること、ひいては、車両の前後方向を基準とした車両座標系とレーダの光軸を基準としたレーダ座標系との対応関係が特定される。その結果、本発明によれば、車両に対するレーダセンサの実際の取付角度を安定して求めることができ、更には、実際の取付角度と所望の取付角度との差から光軸ずれ量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両制御システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】取付角度推定処理のフローチャートである。
【図３】レーダセンサの取付位置、レーダ座標系、車両座標系を示す説明図である。
【図４】刈込平均に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
図１に示す車両制御システム１は、車両に搭載して使用され、レーダセンサ１０と、車両状態検出センサ群２０と、信号処理部３０と、制御実行部４０とを備える。信号処理部３０は、レーダセンサ１０，車両状態検出センサ群２０，及び制御実行部４０と通信可能に構成されている。なお、車両制御システム１において、構成要素間の通信を実現するための手段は特に限定されるものではない。
【００１７】
レーダセンサ１０は、自車両（車両制御システム１が搭載された車両）の後方の左右端にそれぞれ設けられ、レーダセンサ１０の検知範囲の中心軸（以下「光軸」という）が、車両の前後方向に対して基準取付角度（ここでは４０°）だけ外側に傾いた方向（左端に位置するものは左側方、右端に位置するものは右側方）を向くような取付角度で取り付けられている（図３参照）。また、検知範囲は、車両の前後方向に対して９０°の方向（「９０°方位」という）を含むように設定されている。本実施例では、光軸を中心として±約９０°の範囲をカバーするものを用いている。以下では、車両の前後方向を基準とした座標系を車両座標系（角度をθで表す）、光軸を基準とした座標系をレーダ座標系（角度をφで表す）と呼び、レーダセンサ１０が正しい取付角度で車両に取り付けられている状態では、レーダ座標系は車両座標系を基準取付角度だけ回転させたものとなる。
【００１８】
また、レーダセンサ１０は、ミリ波を使用する周知のＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）レーダからなり、アンテナアレイを使用してレーダ波（ＦＭＣＷ波）を送受信することによって、検知範囲内でレーダ波を反射した地点（以下「観測点」という）までの距離、観測点との相対速度、及び観測点が存在する方位を検出し、これらを観測点データとして、信号処理部３０へ送信する。なお、レーダ波は、相対速度を持たない物体の距離、方位が検出できるものであれば、ＦＭＣＷ波に限らず他の変調方式を用いてもよい。
【００１９】
車両状態検出センサ群２０は、車両の運動状態を検出する各種センサからなり、少なくとも車速センサ、ヨーレートセンサ、ステアリング舵角センサを備えている。但し、これらに限らず、車速の判定に必要な情報を検出するセンサや、車両が直進しているか否かの判定に必要な情報を検出するセンサであれば、どのようなセンサを用いてもよい。車両状態検出センサ群２０を構成する各センサは、検出結果を信号処理部３０へ送信する。
【００２０】
信号処理部３０は、車両制御システム１を統括制御する電子制御装置であって、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており。信号処理部３０は、レーダセンサ１０から受信する観測点データに基づいて、検知範囲内に存在する物標を検出し、その検出した物標に基づいてドライバの運転を支援する運転支援処理、及び観測点データに基づいて、レーダセンサ１０の取付角度を推定する取付角度推定処理を少なくとも実行する。
【００２１】
制御実行部４０は、信号処理部３０からの指示に従って、各種車載機器を使用してドライバに対する聴覚的，視覚的な報知や、運転支援に必要な各種車両制御を実行する。
＜処理＞
次に、信号処理部３０が実行する処理について説明する。信号処理部３０が備える記憶部（例えばＲＯＭ）には、運転支援処理や取付角度推定処理を実現するためのプログラムが記憶されている。
【００２２】
なお、運転支援処理は、周知のものであるため説明を省略し、ここでは取付角度推定処理について詳細に説明する。
取付角度推定処理は、自車両のエンジンが始動すると起動する。
【００２３】
本処理が起動すると、まず、信号処理部３０は、レーダセンサ１０から観測点データ（観測点との距離，相対速度，方位）を取得する（Ｓ１１０）。
続いて、信号処理部３０は、観測点データを壁候補点データとして保存するための保存条件が成立しているか否かを判断する（Ｓ１２０）。具体的には、車両状態検出センサ群２０での検出結果から自車速、操舵角、及びヨーレートを求め、自車速が停止物と移動物とを所定精度にて識別できる下限速度（例えば５０ｋｍ／ｈ）以上であり、且つ、操舵角またはヨーレートが、自車両が直進していると認めることができる上限値以下である場合に、保存条件が成立しているものと判断する。
【００２４】
Ｓ１２０にて保存条件が成立していないと判断した場合は、Ｓ１１０に戻り、次サイクルの観測点データの取得を行う。一方、Ｓ１２０にて保存条件が成立していると判断した場合、信号処理部３０は、Ｓ１１０で取得した観測点データのうち、後述する処理（Ｓ１４０〜Ｓ２２０）を未実施のものから一つを選択する（Ｓ１３０）。以下では、ここで選択された観測点データを対象観測点データ、対象観測点データによって表される観測点を対象観測点という。
【００２５】
続いて、信号処理部３０は、対象観測点が壁候補であるか否かを判断する（Ｓ１４０）。具体的には、対象観測点データに示された相対速度Ｖｓが０（即ち、速度零観測点）のものを壁候補であると判断する。また、この判断では、対象観測点が、車両の近傍（例えば、高速道路の最も左側の車線を走行中の車両から防音壁までの平均的な距離以内）に存在するか否かや、車両座標系で９０°に相当する方位（即ち、ここではレーダ座標系で５０°）を中心とした所定範囲（例えば±２０°）に存在するか否かを条件に加えてもよい。
【００２６】
Ｓ１４０にて、対象観測点が壁候補ではないと判断した場合、後述するＳ１５０〜Ｓ２１０の処理をスキップする。一方、Ｓ１４０にて対象観測点が壁候補であると判断した場合、信号処理部３０は、対象観測点データを壁候補観測点データとしてメモリに記憶する（Ｓ１５０）。
【００２７】
続いて、信号処理部３０は、壁候補観測点数カウンタをカウントアップする（Ｓ１６０）。なお、壁候補観測点数カウンタは、本処理が最初に起動した時にカウント値が初期化（ゼロクリア）されるものとする。
【００２８】
続いて、信号処理部３０は、壁候補観測点数（即ち、壁候補観測点数カウンタのカウント値）が予め設定された規定値Ｎに達しているか否かを判断する（Ｓ１７０）。
Ｓ１７０にて、壁候補点数が規定値Ｎに達していないと判断した場合、後述するＳ１８０〜Ｓ２１０の処理をスキップする。一方、Ｓ１７０にて、壁候補観測点数が規定値Ｎに達していると判断した場合、信号処理部３０は、メモリに保存されている壁候補観測点データに基づき、ロバスト推定法を用いて壁方位推定値φWall、即ち、レーダ座標系で観測された壁方位を算出する（Ｓ１８０）。ここでは、ロバスト推定法の一つである刈込平均を使用する。具体的には、壁候補観測点データの方位に着目し、方位がθｍｉｎ〜θｍａｘの間でばらつくものとして、方位ばらつきの大きいものから順に、θｍａｘ側からＮ×α（０＜α＜１、例えばα＝０．２）個、θｍｉｎ側からＮ×α個をそれぞれ除外し（図４参照）、残った（Ｎ−２α）個の壁候補観測点データの方位の平均値を、壁方位推定値φWallとする。なお、壁方位推定値φWallを算出する方法は、刈り込み平均に限らず他のロバスト推定法を用いてもよい。
【００２９】
続いて、信号処理部３０は、Ｓ１８０で算出した壁方位推定値φWallを用いて取付角度θInstを算出する（Ｓ１９０）。具体的には、車両座標系における壁方位をθWall（＝９０°）として（３）式により求める（図３参照）。
【００３０】
θInst＝θWall−φWall            （３）
続いて信号処理部３０は、（３）式によって求めた取付角度θInstと、本来あるべき取付角度との差を求めることで軸ずれ量ΔθInstを算出する（Ｓ２００）。
【００３１】
続いて、信号処理部３０は、壁候補観測点データの記憶値をクリアすると共に、壁候補観測点数カウンタのカウント値を初期化する（Ｓ２１０）。
続いて、信号処理部３０は、Ｓ１１０で取得した全ての観測点データがＳ１３０にて選択されたか否かを判断する（Ｓ２２０）。Ｓ２２０にて、未選択の観測点データが存在すればＳ１３０に戻って、Ｓ１３０〜Ｓ２１０の処理を繰り返し、全ての観測点データが選択されていれば、Ｓ１１０に戻り、次サイクルの観測点データの取得を行う。
【００３２】
なお、このようにして求められた取付角度θInst及び軸ずれ量ΔθInstは、車両に設けられた表示画面に表示してもよいし、軸ずれ量ΔθInstが予め設定された許容量を超えた場合に、車両の乗員に対して警報を発するようにしてもよい。また、取付角度θInstを、信号処理部３０において検出した観測点の位置情報を車両座標系に変換する際に用いることにより、自動で光軸ずれの補正を行う構成としてもよい。
【００３３】
＜効果＞
本実施形態では、レーダセンサ１０が車両座標系の９０°方位を検知範囲に含むように車両に取り付けられており、信号処理部３０は、レーダセンサにて検出された観測点データのうち、相対速度がゼロである観測点（速度零観測点）を、９０°方位に存在する壁からの反射波に基づく壁候補観測点であるものとして抽出し、その壁候補観測点の方位からレーダセンサの取付角度を求めている。
【００３４】
つまり、レーダセンサ１０によって検出される壁候補観測点の方位は、光軸を基準としたレーダ座標系で表され、９０°方位は、車両の前後方向を基準とした車両座標系で表されることから、レーダ座標系と車両座標系との対応関係（レーダセンサ１０の取付角度）を特定することができる。
【００３５】
しかも、９０°方位に存在する物体に基づく観測点は、レーダ波を反射した地点の高低によらず速度零観測点となるため、安定してレーダセンサ１０の取付角度、ひいては光軸ずれ量を検出することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、自車両が直進且つ下限速度以上で走行中の時に取得され、且つ、自車両との距離が許容距離以内である速度零観測点を壁候補観測点とし、且つ、複数の壁候補観測点の方位の観測結果に基づき、ロバスト推定の一つである刈り込み平均を用いて壁候補観測点の方位を求めている。このため、自車両の９０°方向に位置する物体（防音壁等）以外の物体に基づく速度零観測点を排除することができ、壁候補観測点の方位を精度よく求めることができる。
【００３７】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…車両制御システム  １０…レーダセンサ  ２０…車両状態検出センサ群  ３０…信号処理部  ４０…制御実行部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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