(57)【要約】【課題】障害物検出装置において、波動を用いる方法のみで障害物を適切に検出できるようにすることである。【解決手段】車両に搭載される障害物検出装置２０は、従来から車両搭載用障害物検知用として用いられているＦＭ−ＣＷレーダを基本構成とし、制御部５０の１次判断モジュール５２において対象物の有無を判断する。対象物が有ると判断されると受信波の受信パワーを予め定めた制御周期で取得して受信パワー時系列データとし、これを対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉に基づいて予め設定された閾値範囲パターンと比較して、対象物が路上障害物が否かの判断を２次判断モジュール５４において行う。【選択図】図２
2011122876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波動を送信し、対象物からの受信波を受信して、送信波と受信波との比較に基づいて対象物の有無を判断する１次判断手段と、
１次判断手段によって対象物が有ると判断されたときに、受信波の受信パワーを予め定めた制御周期で取得し、時系列に沿って受信パワー時系列データとして記憶する記憶手段と、
受信パワー時系列データの時系列変化パターンを、対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉に基づいて予め設定された閾値範囲パターンと比較し、閾値範囲パターン以内か否かを判断する２次判断手段と、
２次判断手段において、時系列変化パターンが閾値範囲内であるときに、対象物が障害物であるとしてその旨を出力する検出出力手段と、
を備えることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の障害物検出装置において、
２次判断手段は、
時系列変化パターンとして、受信パワー時系列データにおいて予め設定された所定判断期間内にある受信パワーの減少側ピーク数を検出ピーク数としてこれを用い、
閾値範囲パターンとして、予め定めた検出ピーク数の閾値範囲を用いて、
検出ピーク数が閾値範囲内か否かを判断することを特徴とする障害物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の障害物検出装置において、
２次判断手段は、
対象物の路上からの高さと検出ピーク数との関係を予め求めておき、予め設定された対象物検出高さ範囲に対応する検出ピーク数の範囲を検出ピーク数の閾値範囲として設定し、この設定に基づいて２次判断を行うことを特徴とする障害物検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の障害物検出装置において、
２次判断手段は、
時系列変化パターンとして、受信パワー時系列データにおいて受信パワーの減少側ピークの最大の減少値を検出ピーク値としてこれを用い、
閾値範囲パターンとして、予め定めた検出ピーク値の閾値範囲を用いて、
検出ピーク値が閾値範囲内か否かを判断することを特徴とする障害物検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１に記載の障害物検出装置において、
１次判断手段は、ＦＭ−ＣＷレーダを用いて対象物の有無を判断することを特徴とする障害物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出装置に係り、特に波動を送信し、対象物からの反射波を受信して障害物を検出する障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が走行するときに、走行経路上に障害物があることを検出するためにＦＭ−ＣＷレーダ等が用いられる。障害物には、他の走行する車両が含まれ、したがって、障害物検出には、車間距離の検出等の機能も含まれる。周波数変調された連続波レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いることで、障害物までの距離と障害物の相対速度を検出することができるが、ＦＭ−ＣＷレーダは波動を用いるために、いくつかの問題がある。１つは、車両の走行範囲よりも上方にある物体も障害物として検出する可能性があることである。もう１つは、路面上の物体で車両の走行には支障のない板や水溜りを障害物として検出する可能性があることである。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、路面反射板や路面上方構造物を障害物として判断しない障害物検出装置である先行車両検出装置において、上方照射波と下方照射波とが一部重なり合うように照射波を照射し、上方照射波と下方照射波のそれぞれの反射波強度から照射波が反射した物体の種類を判定することが述べられている。
【０００４】
また、特許文献２には、路上の水溜りによる虚像と実際の障害物とを識別する車両用障害物検出装置として、画像処理による対象物までの距離とレーダ測距による対象物までの距離に基づき、対象物の単位時間当たりの移動量を画像処理とレーダ測距とにより算出し、算出された２つの移動量が一致しないときに対象物を障害物でないと判断することが述べられている。
【０００５】
また、特許文献３には、路面反射などのゴーストデータを識別できるレーダ装置として、レーダ検知した受信電力強度と距離等の情報から被測定物の大きさを算出し、レーダ検出範囲内において被測定物の方位角度に応じてレーダ検出する被測定物の大きさの閾値としてレーダ反射断面積（ＲＣＳ）について予めＲＣＳ閾値を設定し、このＲＣＳ閾値以下となると検出物を不要物として判断することが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９８２２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２１４７号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来技術において、実際には障害物でないのに障害物として検出する可能性のあるものを排除する工夫がなされている。特許文献１の方法では、路上障害物、空中障害物を判別できるが、そのために何らかの可動式照明と撮像素子を必要とする。特許文献２の方法では水溜り等の虚像と実際の障害物とを識別できるが、路上鉄板などの路上不要物であって虚像でないものは、そのまま障害物とする。また、撮像素子と画像処理が必要となる。特許文献３の方法によればＲＣＳによってゴーストデータと本来の車両ピークとを区別できるが、反射率のよい鉄板等のように車両とＲＣＳが近い障害物を区別できない。
【０００８】
上記のように、従来技術では、障害物を検出するのにレーダ等の波動を用いる方法では障害物でないものも障害物とすることがあり、これを避けるため、特許文献１，２に説明されるように他の検出方法を併用しているのが現状である。
【０００９】
本発明の目的は、波動を用いる方法のみで障害物を適切に検出することができる障害物検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、従来技術で用いられるＦＭ−ＣＷレーダが対象物の位置と速度を求めるものであったが、その受信電力の時系列データを調べてみると、波動の位相干渉によってピークが生じ、そのピークの出方が対象物の路上からの高さに依存することを見出したことに基づくものである。以下の手段は、この知見を具体化するものである。
【００１１】
すなわち、本発明に係る障害物検出装置は、波動を送信し、対象物からの受信波を受信して、送信波と受信波との比較に基づいて対象物の有無を判断する１次判断手段と、１次判断手段によって対象物が有ると判断されたときに、受信波の受信パワーを予め定めた制御周期で取得し、時系列に沿って受信パワー時系列データとして記憶する記憶手段と、受信パワー時系列データの時系列変化パターンを、対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉に基づいて予め設定された閾値範囲パターンと比較し、閾値範囲パターン以内か否かを判断する２次判断手段と、２次判断手段において、時系列変化パターンが閾値範囲内であるときに、対象物が障害物であるとしてその旨を出力する検出出力手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る障害物検出装置において、２次判断手段は、時系列変化パターンとして、受信パワー時系列データにおいて予め設定された所定判断期間内にある受信パワーの減少側ピーク数を検出ピーク数としてこれを用い、閾値範囲パターンとして、予め定めた検出ピーク数の閾値範囲を用いて、検出ピーク数が閾値範囲内か否かを判断することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る障害物検出装置において、２次判断手段は、対象物の路上からの高さと検出ピーク数との関係を予め求めておき、予め設定された対象物検出高さ範囲に対応する検出ピーク数の範囲を検出ピーク数の閾値範囲として設定し、この設定に基づいて２次判断を行うことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る障害物検出装置において、２次判断手段は、時系列変化パターンとして、受信パワー時系列データにおいて受信パワーの減少側ピークの最大の減少値を検出ピーク値としてこれを用い、閾値範囲パターンとして、予め定めた検出ピーク値の閾値範囲を用いて、検出ピーク値が閾値範囲内か否かを判断することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る障害物検出装置において、１次判断手段は、ＦＭ−ＣＷレーダを用いて対象物の有無を判断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成により、障害物検出装置は、従来から知られている波動を送信し対象物からの受信波を受信し送信波と受信波との比較に基づいて対象物の有無を判断する１次判断手段を備える他に、１次判断手段によって対象物が有ると判断されたときに、受信波の受信パワーを予め定めた制御周期で取得し、時系列に沿って受信パワー時系列データとして記憶し、受信パワー時系列データの時系列変化パターンを、対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉に基づいて予め設定された閾値範囲パターンと比較して、閾値範囲パターン以内か否かを判断する２次判断手段を備える。そして、２次判断手段において、時系列変化パターンが閾値範囲内であるときに、対象物が障害物であるとしてその旨を出力する。
【００１７】
したがって、波動を用いる方法のみで、信号処理によって、例えば、対象物の路上からの高さについて障害物か否かの観点から閾値範囲パターンを設定することで、１次判断手段では区別できないような障害物を適切に区別して検出できる。
【００１８】
また、障害物検出装置の２次判断手段は、受信パワー時系列データにおいて予め設定された所定判断期間内にある受信パワーの減少側ピーク数を検出ピーク数とし、検出ピーク数が予め定めた検出ピーク数の閾値範囲内か否かを判断する。対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉は、受信パワーの減少側ピークの間隔の変化に現れるので、これを用いて、障害物を適切に区別して検出できる。
【００１９】
また、障害物検出装置の２次判断手段は、対象物の路上からの高さと検出ピーク数との関係を予め求めておき、これに基づいて２次判断を行うので、路上からの高さによって障害物かそれ以外かの区別を適切に行うことができる。
【００２０】
また、障害物検出装置の２次判断手段は、受信パワー時系列データにおいて受信パワーの減少側ピークの最大の減少値を検出ピーク値とし、検出ピーク値が検出ピーク値の閾値範囲内か否かを判断する。対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉は、受信パワーの減少側ピークの最大値の変化に現れるので、これを用いて、障害物を適切に区別して検出できる。
【００２１】
また、障害物検出装置において、１次判断手段は、ＦＭ−ＣＷレーダを用いるので、従来技術として実績のある手段をそのまま利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施の形態の障害物検出装置が車両に搭載され、障害物を検出する様子を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の障害物検出装置の構成を説明する図である。
【図３】ＦＭ−ＣＷレーダによる対象物までの距離と相対速度の検出原理を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の障害物検出装置における想定環境条件を説明する図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の障害物検出装置において、車両が停止している対象物に向かってゆく状況を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の障害物検出装置において、受信電力の時系列データの例を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、閾値範囲の例を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、障害物検出の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、１次判断手段としてＦＭ−ＣＷレーダを用いるものとして説明するが、これ以外の波動信号の送受信を１次判断手段として用い、その受信パワーの時系列データを処理して２次判断するものとできる。例えば任意に設定された波長を有する連続波レーダを用いることができ、また、パルス信号の連続的な送受信を１次判断手段として用いるものとしてよい。
【００２４】
また、以下では車両に搭載される障害物検出装置を説明するが、車両以外の移動物体に搭載するものとしてもよく、場合によっては固定的に設置された障害物検出装置を用いて移動物体の検出を行うものとしてもよい。なお、以下で述べる数値等は説明のための１例であって、障害物検出装置の仕様等に応じ適宜変更が可能である。
【００２５】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２６】
図１は、車両に搭載される障害物検出装置２０が障害物を検出する様子を説明する図である。障害物検出装置２０は、車両１８の前方側に搭載されるＦＭ−ＣＷレーダ形式の対象物検知装置で、ここでは、車両１８が道路１０を走行する際に走行の障害物となるものがあるときに警報等の適当な出力を行ってユーザに知らせる機能を有する。
【００２７】
図１には、障害物検出装置２０の検出対象物となりそうな３種類の対象物が例示的に示されている。すなわち、１つは、道路１０の上にある路上障害物１２で、車両１８が走行するときに衝突して走行の妨げとなるものである。したがって、路上障害物１２は、車両の走行方向に垂直な断面に少なくとも１部が接触する高さ位置と大きさとを有する物体である。他の２つは車両１８の走行に妨げとならないもので、１つは、その高さ位置が車両の最高高さよりも十分に高い空中対象物１４である。もう１つは路面上の鉄板等の路面上対象物１６である。
【００２８】
障害物検出装置２０は、ＦＭ−ＣＷのミリ波波動を送信し、対象物からの受信波を受信して、送信波３０と受信波３２との比較に基づいて対象物の有無を判断し、さらに、その対象物の中で、路上障害物１２か空中対象物１４か路面上対象物１６かを判断し、路上障害物１２のときに警報等の適当な出力を発行する機能を有する。
【００２９】
図２は、障害物検出装置２０の構成を説明する図である。障害物検出装置２０は、従来から車両搭載用障害物検知用として用いられているＦＭ−ＣＷレーダを基本構成とし、それに適当な信号処理を追加することで、路上障害物１２を適切に検出できるようにしたものである。
【００３０】
図２において、連続波に対し周波数変調を行うための変調器２２、連続波を生成する発振器２４、発振器２４からの出力を２つに分配する電力分配機能を有する方向性結合器２６、送信波を対象物に対し放射送信する送信アンテナ２８、対象物からの反射波を受け止めて受信する受信アンテナ３４、受信信号と方向性結合器２６から分配されてくる送信信号とを混合してビート周波数信号を生成するミキサ３６、高調波ノイズを除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）、信号処理のためにアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４０は、従来から知られているＦＭ−ＣＷレーダと同様の構成である。なお、送信アンテナ２８、受信アンテナ３４は、斜め４５°の直線偏波アンテナである。これらの作用については図３を用いて後述する。
【００３１】
制御部５０は、Ａ／Ｄ変換器４０のディジタル信号を処理し、対象物の有無の判断と、対象物が有るときにその対象物が路上障害物１２であるか否かを判断し、警報等の適当な検出出力を発行する機能を有する。
【００３２】
制御部５０は、従来から知られているＦＭ−ＣＷレーダの機能に基いて対象物の有無を判断する１次判断モジュール５２を備える。さらに、１次判断モジュール５２によって対象物が有ると判断されたときに、受信波の受信パワーを予め定めた制御周期で取得し、時系列に沿って受信パワー時系列データとして並べてその時系列変化パターンを、対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉に基づいて予め設定された閾値範囲パターンと比較し、閾値範囲パターン以内か否かを判断する２次判断モジュール５４を備える。そして、２次判断モジュール５４において、時系列変化パターンが閾値範囲内であるときに、対象物が路上障害物１２であるとしてその旨を出力する検出出力手段を備える。
【００３３】
かかる機能はソフトウェアによって実現され、具体的には、対応する障害物検出プログラムを実行することで実現できる。なお、上記の機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３４】
また、制御部５０に接続される一時記憶メモリ６０は、上記の受信波の受信パワーを予め定めた制御周期で取得し、時系列に沿って並べて受信パワー時系列データ６２として一時記憶する機能を有する。
【００３５】
また、制御部５０に接続される記憶部７０は、制御部５０で実行されるプログラムを格納するほか、ここでは、２次判断モジュール５４で用いられる閾値範囲パターンとして、検出ピーク数閾値範囲データ７２と、検出ピーク値閾値範囲データ７４を記憶する機能を有する。
【００３６】
かかる制御部５０と一時記憶メモリ６０と記憶部７０とは、信号処理に適した制御装置で構成でき、例えば車両搭載に適したコンピュータを用いることができる。なお、１次判断モジュール５２は後述のようにフーリエ周波数解析機能を有するので、場合によっては、信号処理機能を有するコンピュータと別に高速フーリエ変換装置（ＦＦＴ装置）等を設け、これらをあわせて制御部５０を構成することができる。
【００３７】
ここで、１次判断モジュール５２と２次判断モジュール５４の機能を、図３から図６を用いて詳細に説明する。
【００３８】
図３は、１次判断モジュール５２の機能を説明するために、横軸に時間をとり、縦軸に送受信信号とビート周波数信号をとり、これらの信号の時間変化を対応付けた図である。ここで、上段には、送信アンテナ２８から送信される送信波の周波数ｆt（ｔ）と、受信アンテナ３４によって受信される受信波の周波数ｆr（ｔ）が示されている。
【００３９】
図１で説明したように発振器２４は、変調器２２で周波数変調されるが、ここでは、三角波で周波数変調されるものとしているので、送信波の周波数ｆt（ｔ）、受信波の周波数ｆr（ｔ）が発振器２４の発振周波数ｆ0を中心に三角波状に周期的に変化している様子が示される。ここで、ＴはＦＭ変調周期、βはＦＭ変調幅であり、τは送信波と受信波との間の時間遅れである。
【００４０】
図３下段は、ローパスフィルタ３８の出力波形で、ここでは、ミキサ３６によって混合された送信波と受信波とで生成された合成波であるビート周波数信号の様子が示される。このように、ビート周波数信号は、ドップラ効果によって、ＦＭ変調周期であるＴの間に、周波数ｆaと周波数ｆbの２つの周波数が繰り返されるビート波形となる。ここで，障害物検出装置２０から対象物までの距離をＲ、障害物検出装置２０を基準とする対象物の相対速度をＶ、光速をｃとすると、よく知られているように、周波数ｆaとｆbは次の式で表される。
ｆa＝（４β／Ｔｃ）Ｒ＋（２ｆ0／ｃ）Ｖ
ｆb＝（４β／Ｔｃ）Ｒ−（２ｆ0／ｃ）Ｖ
【００４１】
したがって、ｆa，ｆbをＦＦＴ等の適当なフーリエ周波数解析手段で得ることで、ＲとＶを知ることができる。このようにして、ＦＭ−ＣＷレーダを用いて、対象物までの距離と、対象物の相対速度が検出でき、これによって対象物の有無を検出することができる。上記では、単に対象物の有無を判断するだけであるので、このようにして判断された対象物には路上障害物１２のほかに空中対象物１４、路面上対象物１６が含まれている可能性がある。そこで図４から図６を用いて２次判断モジュール５４の機能について説明する。
【００４２】
図４は、障害物検出装置２０における想定環境条件を説明する図である。ここでは、対象物１３があるときに、道路１０に関係なしに、これを直接検出する場合のほかに、道路１０による反射の影響を受けながら対象物１３を検出する場合を考える。ここで対象物１３の高さが車両１８の高さより十分高いときは空中対象物１４に対応し、高さがゼロに近いときは、路面上対象物１６に対応し、高さが障害物検出装置２０の高さ近傍であるときは路上障害物１２に対応することになるが、ここでは高さがどの程度かを考えないで、一般的な対象物１３として考える。
【００４３】
反射は、障害物検出装置２０と対象物１３との中間において生じるので、障害物検出装置２０と対象物１３との間のちょうど中間の位置で反射が起こるときにもっとも対象物１３の検出に対する影響が大きいと考えられる。そこで、図４では、障害物検出装置２０から対象物１３までの距離をＲとして、道路１０のＲ／２の位置１７で反射が生じるものとしてある。このとき、対象物１３の道路１０に対する鏡像１５が、障害物検出装置２０から道路１０のＲ／２の位置１７に向かって直進してさらにＲ／２進んだところに結ばれるので、あたかも、障害物検出装置２０から道路１０のＲ／２の位置１７に向かって直進した波動が仮想的に鏡像１５で反射して戻るような関係となる。
【００４４】
このような場合で、障害物検出装置２０から送信された波動が対象物１３から反射されてくる経路は、次の４つがある。
【００４５】
第１は、障害物検出装置２０から対象物１３に直接当って、再び障害物検出装置２０に直接戻ってくる１回反射の第１経路である。図４で説明すると、障害物検出装置２０−対象物１３−障害物検出装置２０の経路が第１経路である。
【００４６】
第２は、障害物検出装置２０から対象物１３に直接当って反射し、一旦道路１０に当ってから障害物検出装置２０に戻ってくる２回反射の第２経路である。図４で説明すると、障害物検出装置２０−対象物１３−道路１０の反射位置１７−障害物検出装置２０の経路が第２経路である。
【００４７】
第３は、障害物検出装置２０から一旦道路に当ってから対象物１３に当って反射し、ここから障害物検出装置２０に直接戻ってくる２回反射の第３経路である。図４で説明すると、障害物検出装置２０−道路１０の反射位置１７−対象物１３−障害物検出装置２０の経路が第３経路である。
【００４８】
第４は、障害物検出装置２０から一旦道路に当ってから対象物１３に当って反射し、ここから再び道路に当ってから障害物検出装置２０に戻ってくる３回反射の第４経路である。図４で説明すると、障害物検出装置２０−道路１０の反射位置１７−対象物１３−道路１０の反射位置１７−障害物検出装置２０の経路が第４経路である。この経路は、見方によっては、障害物検出装置２０−鏡像１５−障害物検出装置２０と同じと考えることができる。
【００４９】
この４つの経路のうち、第２経路と第３経路とは、受信アンテナ３４の偏波面が受信波の偏波面が直交するため、交差偏波識別によって受信パワーであるカットされるので、受信電力を考えるときは無視できる。したがって、受信電力は第１経路によるものと第４経路によるものを考えればよいことになる。
【００５０】
第１経路における受信パワーである受信電力は式（１），（２）で表すことができる。
【数１】
2011122876.tif 000003
【数２】
2011122876.tif 000004
【００５１】
ここでＰr1は第１経路の受信電力、Ｐtは送信電力、Ｇは送受信利得、λは波長、σはＲＣＳ、Ｒは上記のように対象物までの距離である。Ｓr1は、第１経路の受信電力の時間変化を示す受信電力信号、ｆ1は第１経路のビート周波数である。ビート周波数は上記のように、対象物までの距離Ｒと対象物の相対速度Ｖと時刻ｔで定まる。
【００５２】
また、第４経路における受信パワーである受信電力は式（３），（４），（５）で表すことができる。
【数３】
2011122876.tif 000005
【数４】
2011122876.tif 000006
【数５】
2011122876.tif 000007
【００５３】
ここでＰr2は第４経路の受信電力、Ｐtは送信電力、Ａは路面反射係数、Ｇは送受信利得、λは波長、σはＲＣＳ、Ｒは対象物までの距離、ｈは対象物の道路１０からの高さである。このとき、レーダと対象物の高さが等しい場合を想定したが、高さが異なる場合でも問題はない。Ｓr2は、第４経路の受信電力の時間変化を示す受信電力信号、ｆ2は第４経路のビート周波数、φは直接反射経路である第１経路と路面反射経路である第４経路の間の位相差であり、ｃはミリ波伝播速度である。なお、ビート周波数は上記のように、対象物までの距離と対象物の相対速度と時刻ｔで定まるが、ここでは対象物は、見かけの鏡像１５と考えることになる。
【００５４】
式（２）と式（４）を合成することで、受信電力信号における第１経路と第４経路との間の位相干渉を式（６）で表すことができる。
【数６】
2011122876.tif 000008
【００５５】
この式に基いて計算を行った例を以下に示す。計算のモデルとしては、図５に示す状況を用いた。ここでは、車両１８が停止している対象物１３に向かってゆく状況を説明する図である。車両１８の速度は２０ｋｍ／ｈとし、障害物検出装置２０から対象物１３までの距離Ｒ＝６０ｍとして、対象物１３の道路１０からの高さｈをパラメータとした。上記のように、ｈが車両の高さより十分高いときは空中対象物１４に相当し、ｈがゼロに近いと路面上対象物１６に相当することになる。
【００５６】
図６は、対象物１３の道路１０からの高さｈを変化させたときの受信電力信号の時間変化について、式（６）を用いて計算した結果を示す図である。横軸は時間、縦軸は受信電力の大きさである。横軸、縦軸は適当な規格化を行ってある。なお、横軸の時間は、図５のモデルで車両１８が対象物１３に向かって走行しているので、障害物検出装置２０と対象物１３との間の距離が６０ｍから次第に短くなる距離の変化に対応していることになる。
【００５７】
図６では、対象物１３の道路１０からの高さｈを、０ｍ、０．２ｍ、０．６ｍ、１．０ｍと変化させてある。ｈ＝０ｍは、道路面であり、例えば鉄板が敷設されている道路１０のように、路面上対象物１６が存在する場合に相当する。ｈ＝０．６ｍは、ここでは障害物検出装置が車両に搭載されたときの道路１０からの高さを想定してあり、この高さの対象物１３が、障害物検出装置２０にとって路上障害物１２として検出すべき対象となる。ｈ＝０．２ｍとｈ＝１．０ｍは、このｈ＝０．６ｍからＦＭ−ＣＷレーダの指向性を考えて、路上障害物１２として検出されるべき限界の高さとして想定してある。
【００５８】
図６によれば、受信電力時系列データは、対象物の路上からの高さに依存して、それぞれ互い相違する時系列変化パターンを有する。図６に示されるように、ｈ＝０ｍを除いて、受信電力時系列データの時系列変化パターンは、受信電力が減衰して減少するピークを周期的に有する。この受信電力が減少するピークを受信パワーの減少側ピークと呼ぶことにすれば、受信パワーの減少側ピークとは、受信パワーの時系列変化データにおいて、時間経過とともに受信パワーが減少して極小点を有し、そこから再び時間経過とともに受信パワーが増大する特性の受信パワー減少側に凸の変極点である。
【００５９】
この時系列変化パターンにおいて受信パワーの減少側ピークは、式（６）に示されるように、波動の位相干渉に基づくものであり、特に、第１経路の受信電力信号と第４経路の受信電力信号が互いに逆位相になることで、この電力減衰が生じる。このように、図６の結果からは、波動の位相干渉、特に電力減衰は、対象物１３の道路１０からの高さに依存して変化するものであることがわかる。
【００６０】
例えば、ｈ＝０．２ｍ，０．６ｍ，１．０ｍの時系列変化パターンが、受信電力が低下するピークである受信パワーの減少側ピークが周期的に繰り返すものであるのに対し、ｈ＝０ｍの時系列変化パターンは、受信電力が低下するピークがほとんど見られない。このことから、路面上対象物１６が存在するときは、時系列変化パターンにおいて受信パワーの減少側ピークがなくなることがわかる。換言すれば、路上障害物１２があるときは、受信パワーの減少側ピークが現れることになる。したがって、受信パワーの減少側ピークの有無によって、対象物１３が路上障害物１２か否かが判断できる。
【００６１】
また、図６によれば、電力減衰を示す受信パワーの減少側ピークの大きさＡは、路上障害物となる対象物の高さｈが小さくて低くなるほど絶対値が大きくなることが示される。これは、ｈが小さくなるほど、第１経路におけるビート周波数と、第４経路のビート周波数とが接近するため、電波干渉が大きくなるためと考えることができる。
【００６２】
また、図６によれば、受信パワーの減少側ピークの周期Ｂは、路上障害物となる対象物の高さｈが大きくて高くなるほど、短い周期となることが示される。これは、第１経路における伝播経路長と、第４経路における伝播経路長との差が大きくなり、位相の回転が速くなるためと考えることができる。
【００６３】
図６の結果から、受信パワー時系列データの時系列変化パターンを、対象物の路上からの高さに依存する波動の位相干渉に基づいて予め設定された閾値範囲パターンと比較し、閾値範囲パターン以内か否かを判断することができる。制御部５０の２次判断モジュール５４は、そのような判断を行う機能を有する。
【００６４】
閾値範囲パターンとしては、対象物１３の道路１０からの高さｈが、障害物検出装置２０の高さと同じのときの受信パワー時系列データの時系列変化パターンを用いることができる。この閾値範囲パターンは、車両１８に対する対象物１３の相対速度Ｖ、車両１８と対象物１３との間の距離Ｒで定めることができるが、簡単には、予め相対速度Ｖと距離Ｒ
を予め標準状態として定め、その標準状態における受信パワー時系列データの時系列変化パターンである標準閾値範囲パターンを用いるものとできる。例えば、図５のモデルで示したＶ＝２０ｋｍ／ｈ、Ｒ＝６０ｍを標準状態とできる。その場合には、図６の実線の受信電力時系列データの時系列変化パターンが閾値範囲パターンとなる。
【００６５】
閾値範囲パターンを用いての判断基準は次のものとすることができる。（１）電力減衰である受信パワーの減少側ピークが閾値パターンよりも大きく減衰している場合は、対象物１３の高さは、障害物検出装置の高さよりも低い。（２）電力減衰が閾値パターンよりも小さい減衰量である場合は、対象物１３の高さは、障害物検出装置の高さよりも高い。（３）電力減衰が閾値パターンとほぼ同じである場合は、対象物１３の高さは、障害物検出装置の高さとほぼ同じ。
【００６６】
また、（４）位相干渉周期である受信パワーの減少側ピークの周期が閾値パターンの周期よりも長い場合は、対象物１３の高さは、障害物検出装置の高さよりも低い。（５）位相干渉周期が閾値パターンの周期よりも短い場合は、対象物１３の高さは、障害物検出装置の高さよりも高い。（６）位相干渉周期が閾値パターンの周期とほぼ同じの場合は、対象物１３の高さは、障害物検出装置の高さとほぼ同じ。
【００６７】
なお、これらの判定は、予め判定時間を定め、その判定時間において上記の比較を行うものとすることができる。判定時間は、車両１８が制動または退避を行って路上障害物１２との衝突等を回避するのに十分な余裕を持って終了するように設定される。
【００６８】
上記の位相干渉周期で判断を行う場合には、その判定時間内における受信パワーの減少側ピークの数を検出し、その検出ピーク数を周期に代えて用いることができる。すなわち、位相干渉周期の閾値パターンを、判定時間内における検出ピーク数に換算して、検出ピーク数の閾値パターンとすることができる。
【００６９】
これらの判定において、例えば、（１），（２）において、閾値範囲パターンからの電力減衰の乖離が１５ｄＢ以上あるときに、対象物は路上障害物１２でない、とすることができる。また、例えば、（３），（４）において、閾値パターンからの位相干渉周期または検出ピーク数の乖離が２０％以上あるときに、対象物は路上障害物１２でない、とすることができる。もっとも、これらの判定基準は、車両１８の仕様等によって、適宜変更が可能である。
【００７０】
なお、すでに図６に関連して説明したように、得られた反射波が全く位相干渉を起こさずに、受信パワー時系列データの時系列変化パターンにおいて受信パワーの減少側ピークが全く検出されないときは、対象物１３の高さｈ＝０ｍとできる。すなわち、１次判断モジュール５２において対象物１３が有ると判断されても、その対象物１３は路面上対象物１６であって、路上障害物１２ではない、とすることができる。
【００７１】
そして、これらの判定において、対象物１３が路上障害物１２であるとされる場合には、その旨を警報等の適当な出力が行われる。ユーザはこの警報等を取得して、車両１８を安全に停止させ、あるいは退避させることができる。また、これらの判定において、対象物１３が路上障害物１２でないとされる場合には、１次判断モジュール５２の判断結果に関わらず、警報出力等の予防安全システムの機能をオフするものとできる。このようにすることで、予防安全システムの誤作動や、不要作動を少なくすることができる。
【００７２】
図７は、位相干渉周期によって対象物が路上障害物か否かを判断する場合について、警報を出力するための閾値範囲パターンの設定を説明する例示的な図である。図７では、横軸に対象物の高さｈをとり、縦軸に判定期間内の検出ピーク数ｎをとって、高さｈと検出ピーク数ｎの関係を示す図である。なお、図７は、図６で説明したものとは別の例について具体的に計算した実例を示すものである。
【００７３】
図７の例では、ｈがゼロから１．５ｍの範囲で、ｎがゼロから１３の間でほぼ直線的に増加する傾向が示されている。そこで、障害物検出装置２０の道路１０からの高さを中心として、障害物検出装置２０が路上障害物１２を検出すべき高さｈの範囲を定めると、その範囲に対応する検出ピークの数ｎの範囲を閾値範囲として設定することができる。図７の例では、ｈ＝０．２ｍを路面上対象物１６と区別する下限とし、ｈ＝１．２ｍを空中対象物１４と区別する上限として、検出ピーク数の下限がｎL＝２、上限がｎH＝１１となるので、この２から１１を検出ピーク数ｎの閾値設定範囲として設定することになる。
【００７４】
そして、実際の検出ピーク数がこの閾値範囲の中にあれば、対象物１３は路上障害物１２であるとして、警報を出力することとできる。したがって、図７の例では、ｈが０．２ｍから１．２ｍ、あるいはｎが２から１１の範囲が警報領域となる。
【００７５】
また、ｎ＝０のときは、上記のように、対象物が路上障害物１２でないことが明らかであるので、警報を出す機能そのものをオフとする。これによって、誤って警報を作動させることを抑制できる。
【００７６】
図７に示す閾値範囲パターンは、記憶部７０の検出ピーク数閾値範囲データ７２に記憶される。また、同様に、電力減衰量である減少側ピークの検出ピーク値についての閾値範囲パターンが検出ピーク値閾値範囲データ７４に記憶される。
【００７７】
上記構成の障害物検出装置２０の作用を図８のフローチャートを用いて説明する。図８は、障害物検出の手順を示すフローチャートで、各手順は、障害物検出プログラムの各処理手順に対応する。なお、以下では、２次判断モジュール５４における判断基準として検出ピーク数を用いる場合として説明するが、これを検出ピーク値としても同様な手順で障害物検出を行うことができる。
【００７８】
車両１８が運行状態にあると、障害物検出プログラムが立上り、予め設定されている予防安全システムの機能がオンする。そして、障害物検出装置２０から車両１８の前方に向かってＦＭ−ＣＷレーダが送信され、対象物の有無の検出を行う。そして、対象物有りが検出されたか否かが判断される（Ｓ１０）。この機能は、制御部５０の１次判断モジュール５２の機能によって事項される。具体的には、図３で説明したＦＭ−ＣＷレーダの原理を用いて、車両１８の前方における対象物１３までの距離Ｒとその相対速度Ｖが検出されると、対象物１３が有る、と判断される。
【００７９】
Ｓ１０において判断が肯定されると、受信電力時系列データの取得が行われる（Ｓ１２）。具体的には、１次判断モジュール５２においてビート周波数を求める際の周波数分析のときに用いるパワースペクトラムに基いてその時間における受信パワーである受信電力を求めて取得する。これを１次判断モジュール５２において対象物の有無判断を行う各処理タイミングについて行い、各処理タイミングで取得した受信電力のデータを取得した時間に関連付けて、一時記憶メモリ６０に記憶される。受信電力時系列データの内容は図６で説明した通りのものである。
【００８０】
つぎに、受信電力時系列データに基づいて、予め定めた所定期間である判定期間内における受信電力時系列データの減少側ピークの数ｎを求め、これを取得する（Ｓ１４）。例えば、図６の横軸の全体範囲を判定期間とし、取得された受信電力時系列データを図６において破線で示されるものであったとすると、減少側ピークは３であるので、ｎ＝３と取得される。
【００８１】
そして、取得されたｎが、予め定めた閾値範囲パターン内か否かが判断される（Ｓ１６）。閾値範囲パターンは記憶部７０の検出ピーク数閾値範囲データ７２に格納されているので、これを読み出し、取得されたｎと比較して判断を行うことができる。検出ピーク数閾値範囲データの例は図７で説明したものである。ここで、ｎ＝３が、図７のｎLとｎHの範囲内であると判断されると、Ｓ１８に進み、警報が出力される。警報以外であっても、対象物１３が路上障害物１２である旨をユーザに知らせるのに適当な出力を発行するものとしてもよい。例えば、自動的に制動をかける等の制御信号を出力するものとしてもよい。
【００８２】
Ｓ１８の判断が否定されると、再びＳ１０に戻る。Ｓ１２からＳ１６までの工程は、制御部５０の２次判断モジュール５４の機能によって実行され、Ｓ１８の工程は、検出出力モジュール５６の機能によって実行される。
【００８３】
このように、従来技術で用いられているＦＭ−ＣＷレーダの技術に加えて、位相干渉の程度を判断するための信号処理を実行することで、対象物が路上障害物か否かの適切な判断を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る障害物検出装置は、車両等の移動物体に搭載される障害物検出用装置として利用でき、また、移動物体を検出する固定設置型の障害物検出装置としても利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  道路、１２  路上障害物、１３  対象物、１４  空中対象物、１５  鏡像、１６  路面上対象物、１７  （反射）位置、１８  車両、２０  障害物検出装置、２２  変調器、２４  発振器、２６  方向性結合器、２８  送信アンテナ、３０  送信波、３２  受信波、３４  受信アンテナ、３６  ミキサ、３８  ローパスフィルタ、４０  Ａ／Ｄ変換器、５０  制御部、５２  １次判断モジュール、５４  ２次判断モジュール、５６  検出出力モジュール、６０  一時記憶メモリ、６２  受信パワー時系列データ、７０  記憶部、７２  検出ピーク数閾値範囲データ、７４  検出ピーク値閾値範囲データ。
【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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【図７】
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【図８】
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