(57)【要約】【課題】受信波形と基準信号との差分に基づいて測距を行う際に、車両走行状態で周囲環境が変化しても安定的に基準信号を取得する。【解決手段】基準信号取得部２４でターゲットが存在しない状態の受信検波波形を「基準信号」として取得し、処理波形算出部２５で受信検波波形から基準信号を差分して実際のターゲットからの受信波形を取り出し、距離測定演算部２６で距離演算を行う。基準信号の取得は、基準信号となる受信波がターゲットの反応を含んだものより信号レベルが低くなることに着目して行い、複数回のフレームデータ（受信検波波形）から、サンプリング時間毎に最低値又は最低値に順ずる値を抽出し、抽出した値をつなげて作成したフレームデータを基準信号として取得することで、閾値を用いることなく走行状態で基準信号を安定的に取得して更新する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部へ送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信し、受信した受信波を処理して上記物体に対する測距を行う車両用レーダ装置であって、
上記受信波を検波処理して振幅情報を取り出す振幅検波部と、
車両走行時に取得した上記受信波の振幅情報からサンプリング時間毎に最低値又は最低値に準ずる値を抽出し、抽出した値をつなげて作成したフレームデータを基準信号として取得する基準信号取得部と、
上記受信波の振幅情報による波形から上記基準信号を差分して測距用の処理波形を算出する処理波形算出部と
を備えることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
上記受信波の振幅情報を、包絡線検波によって取り出すことを特徴とする請求項１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、車両外部へ送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信し、受信した受信波を処理して測距を行う車両用レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両においては、レーダ装置を搭載して自車両の周囲に存在する物体を検出し、走行安全性の向上を図る技術が開発されている。この車両用レーダ装置としては、比較的近距離を測距レンジとする場合、パルスレーダ装置を用いることが多い。パルスレーダは、送信したパルスが測距対象となるターゲットで反射されて受信されるまでの往復伝播時間に基づいて距離を算出するレーダであり、例えば、特許文献１には、パルスを広帯域で外部へ送信し、広帯域で受信した受信波形を広帯域のサンプリングパルスでサンプリングするパルスレーダ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両にレーダ装置を搭載する場合、外観デザインや機器保護の関係上、アンテナを車両のバンパ等の外装内に設置することが多い。このような場合、バンパ等からの弱い反射波がターゲットからの反射波に重なり、測距精度の低下を招く虞がある。
【０００５】
このため、予めターゲットが無い状態での受信波形を基準信号として取得して保有しておき、受信波形と基準信号との差分を取ることで、正確な測距を行う技術が知られている。しかしながら、車両に搭載されるレーダ装置では、走行状態で計測範囲内に物体が頻繁に出現することが予想され、物体があるときの信号波形を基準信号の取得の際に取り込む虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、受信波形と基準信号との差分に基づいて測距を行う際に、車両走行状態で周囲環境が変化しても安定的に基準信号を取得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】
【０００７】
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、車両外部へ送信したレーダ波が物体で反射した反射波を受信し、受信した受信波を処理して上記物体に対する測距を行う車両用レーダ装置であって、上記受信波を検波処理して振幅情報を取り出す振幅検波部と、車両走行時に取得した上記受信波の振幅情報からサンプリング時間毎に最低値又は最低値に準ずる値を抽出し、抽出した値をつなげて作成したフレームデータを基準信号として取得する基準信号取得部と、上記受信波の振幅情報による波形から上記基準信号を差分して測距用の処理波形を算出する処理波形算出部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信波形と基準信号との差分に基づいて測距を行う際に、車両走行状態で周囲環境が変化しても安定的に基準信号を取得することができ、測距精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両用レーダ装置の構成図
【図２】送信パルス波形及びエンベロープ波形を示す説明図
【図３】検波波形を示す説明図
【図４】送信波と受信波との関係を示す説明図
【図５】レーダ装置の車両への搭載例を示す説明図
【図６】ターゲット−アンテナ間に物体が存在する測距モデルを示す説明図
【図７】図６の測距モデルにおける送信波と受信波との関係を示す説明図
【図８】受信検波波形と基準信号と処理波形を示す説明図
【図９】車両走行時の信号取得点を示す説明図
【図１０】波形データの平均化処理後の基準信号を示す説明図
【図１１】波形データの最低値処理後の基準信号を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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検出対象（ターゲット）５０までの距離を測定する車両用レーダ装置（以下、単に「レーダ装置」と記載）である。このレーダ装置１は、本実施の形態においては、外界に放射したパルス状の送信波が測距対象となるターゲットで反射されて受信されるまでの時間差に基づいて距離を算出するパルスレーダ装置であり、図１においては、送信アンテナ２と受信アンテナ３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。
【００１１】
これらの送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、本体ユニット４に接続されている。本体ユニット４は、送信アンテナ２を介してパルス状の送信波（レーダ波）を外界に放射するための送信部１０と、外部のターゲット５０で反射された応答波を受信アンテナ３を介して受信し、測距処理を行う受信部２０とを備えて構成されている。
【００１２】
詳細には、送信部１０は、所定の基準クロックに基づくパルス信号を発生するパルス発生回路１１、パルス発生回路１１で発生したパルス信号を所定の周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２、帯域制限されたパルス信号を増幅して送信アンテナ２を駆動し、送信アンテナ２から所定の電力レベルの送信波を放射させるアンプ１３を備えて構成されている。
【００１３】
一方、受信部２０は、受信アンテナ３で受信した応答波を所定のレベルに増幅するアンプ２１、アンプ２１で増幅した信号から波形データを取得する受信回路２２、受信回路２２からの波形データを検波処理して搬送波を除いた振幅情報を取り出す振幅検波部２３、検波処理したエンベロープ波形から後述する基準信号を取得する基準信号取得部２４、エンベロープ波形から基準信号を差分して測距処理用の処理波形を取得する処理波形算出部２５、送信波と処理波形との時間差情報に基づいてターゲット５０までの距離を演算し、距離データを出力する距離測定演算部２６、距離測定演算部２６で処理した情報を記憶・蓄積する記録部２７を備えて構成されている。
【００１４】
以上の構成を有するレーダ装置１は、パルス発生回路１１で発生したパルス信号を中心周波数ｆのＢＰＦ１２によって帯域制限し、図２（ａ）に示すように、搬送波ｆの送信波を送信アンテナ２から出力する。この送信波は、図２（ｂ）に示すように、エンベロープ（包絡線）を有しており、ターゲット５０に当たって反射波として受信アンテナ３で受信される。
【００１５】
受信アンテナ３で受信された反射波からは、包絡線検波により、図３に示すような搬送波を除いた振幅情報を有する受信検波波形（エンベロープ波形）が取り出され、このエンベロープ波形に基づいて受信波の受信アンテナ３からの受信開始時間Ｔｒが求められる。この受信開始時間Ｔｒに基づいて、図４に示すように、送信アンテナ２からの送信波の出力開始時間Ｔｏとの時間差ΔＴが求められ、以下の（１）式に従って、ターゲット５０までの距離Ｒが演算される。  
Ｒ＝ｃ×ΔＴ／２  …（１）
但し、ｃ：光速（３．０×１０8ｍ／ｓｅｃ）
【００１６】
ここで、本レーダ装置１は車両に搭載され、外観デザインやアンテナ保護の関係上、送信アンテナ２及び受信アンテナ３を車両のバンパ内に設置している。図５は、本レーダ装置１の車両１００への搭載例を示し、車両１００後部のバンパ１０１の側部内に送信アンテナ２及び受信アンテナ３を配置し、後部側方のガードレール１５０との間の自転車や２輪車（或いは歩行者）等を監視し、巻き込み事故等を未然に回避する。
【００１７】
図５の例では、送信アンテナ２から送信された送信波が車両１００後方側部に存在する歩行者、自転車、２輪車等のターゲットで跳ね返り、その反射波が受信アンテナ３に受信波として受信される。本体ユニット４は受信波を信号処理して車両後方側部に存在する障害物の検出及び距離演算を行い、警報装置５を介して運転者に障害物への接近情報等を伝達する。
【００１８】
このとき、送信アンテナ２及び受信アンテナ３がバンパ１０１内に設置されることから、バンパ１０１からの弱い反射波が受信波形に影響を与える。すなわち、車両に搭載したレーダ装置１による測距システムは、図６に示すように、送信アンテナ２及び受信アンテナ３とターゲット５０との間に、バンパ１０１を構成する薄い樹脂板等のような非導電性の、電波を僅かに反射する物体（以下、「弱反射体」と記載する）１０１’が定常的に存在するモデルとして表現される。
【００１９】
図６の測距モデルでは、送信アンテナ２から放射された送信波は、一部が弱反射体１０１’で反射され、その反射時間位置にエコーの山が生じる。その結果、図７に示すように、弱反射体１０１’からの反射波とターゲット５０からの反射波とが合成された合成波が受信アンテナ３で受信される。
【００２０】
本レーダ装置１のように、車両周囲の物体を検出する場合の測距レンジが数ｍ程度のレーダ装置では、弱反射体１０１’と検出すべきターゲット５０とが近い位置となり、ターゲット５０の反射波と弱反射体１０１’の反射波とが重なって受信される。そのため、合成波の受信開始時間Ｔｒ’がターゲットからの反射波の受信開始時間Ｔｒとして誤検出されてしまい、送信波の出力開始時間Ｔｏと合成波の受信開始時間Ｔｒ’との時間差ΔＴ’を用いた距離演算が実行され、測距結果に誤差を生じる。
【００２１】
このため、本レーダ装置１では、図８に示すように、基準信号取得部２４でターゲットが存在しない状態の受信検波波形を「基準信号」として取得し、処理波形算出部２５で受信検波波形から基準信号を差分して実際のターゲットからの受信波形を取り出す。そして、距離測定演算部２６で処理波形を用いて受信開始時間Ｔｒを求めることにより、弱反射体１０１’（バンパ１０１）の影響による誤差を排除した正確な測距が可能となる。
【００２２】
基準信号は、雨天時にバンパに水滴が付着して反射率が変化するといったように、周囲環境の影響を受けて変化するため、適宜、更新する必要がある。基準信号の更新に際しては、本レーダ装置１のように至近距離を計測レンジとする場合、図６に示すように、日常の走行状態で計測範囲内にガードレール１５０等の物体が頻繁に出現することが予想され、物体があるときの信号波形を基準信号の取得の際に取り込む可能性がある。この場合、複数の取得波形を平均化処理する等しても、基準信号にその影響が及ぶことは避けられない。
【００２３】
その対策として、設定した閾値を越えている場合は、物体有りとして基準信号の更新を停止することが考えられる。しかしながら、実際には、レーダ装置を構成する高周波回路の温度や経年変化によるドリフトの影響、雨天でバンパに雨滴が付着していること等の影響により、基準信号のレベルの上下動が常に起こる。従って、一義的に閾値を設定するのみでは、基準信号のレベルが上昇した場合、物体が存在しないにも拘わらず基準信号の更新が滞り、逆に、基準信号のレベルが低下した場合には、物体が存在する状態で基準信号を更新してしまうといった問題が発生する。
【００２４】
このため、基準信号取得部２４では、基準信号となる受信波がターゲットの反応を含んだものより信号レベルが低くなることに着目し、閾値を用いることなく走行状態で基準信号を安定的に取得して更新する。具体的には、複数回のフレームデータ（受信検波波形）から、伝播時間毎に最低値（又は最低値に順ずる値）を抽出し、抽出した値をつなげて作成したフレームデータを基準信号として取得する。
【００２５】
以下、基準信号取得部２４における基準信号の取得・更新処理について、平均化処理で基準信号を取得する例と対比させながら説明する。
【００２６】
尚、ここでは、図９に示すように、車両走行時に外部の物体２００が計測範囲内に存在する状況下で、▽の記号で示す間隔ＴｍのＭ点の信号取得点Ｐi（ｉ＝１，２，３，４，５，６，…，Ｍ）において、それぞれフレームデータ（波形）を取得するものとする。また、図９においては、信号取得点Ｐiと物体２００との間隔は、計測時の相対位置関係を示しており、信号取得点Ｐ2,Ｐ3,Ｐ4で測定レンジ内に物体２００が存在する状態を示している。
【００２７】
例えば、基準信号を平均化処理によって取得する場合、Ｍ点のフレームデータをサンプリング時間毎に平均化処理し、その平均値を再びフレームデータにする。そして、この平均化処理を経て作成したフレームデータを、基準信号として取得する。しかしながら、平均化処理による基準信号の取得では、走行時の周囲の状況で基準信号波形が容易に変化してしまう。
【００２８】
すなわち、図１０に示すように、平均化処理による基準信号の取得処理では、信号取得点Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3,Ｐ4,…のそれぞれで、送信アンテナ２及び受信アンテナ３の前部に配置される弱反射体１０１’（本実施の形態においては、車両のバンパ１０１）による波形（図中に太線で示す波形）、外部の物体２００による波形（図中に細線で示す波形）を取得する。これらを平均化処理した場合、Ｐ2,Ｐ3,Ｐ4で計測された物体２００による波形の凹凸が少なからず残ってしまい、基準信号波形に含まれることになる。このことは、走行時の周囲の状況で基準信号波形が容易に変化することを示している。
【００２９】
一方、本レーダ装置１の基準信号取得部２４による基準信号の取得処理では、弱反射体１０１’（バンパ１０１）のみの影響による波形の信号レベルが外部の物体２００の影響を含んだ波形よりも低くなることに着目し、Ｍ点のフレームデータをサンプリング時間毎に統計処理して最低値又は最低値に準ずる値を抽出する処理（最低値処理）を行い、抽出した値をフレームデータとしてつなげた波形を基準信号波形として取得する。ここで、弱反射体や外部の物体がない場合には取得値はゼロであり、外部の物体がある場合には、その物体までの距離や、物体の大きさ、物体の材質により取得値が変化し、一般に、その物体までの距離が近いほど、取得値は大きくなる。最低値に準ずる値とは、これらの取得値を昇順に並べたとき、最低値に近い順位（例えば１/４以下の順位）から最低値までの値とする。
【００３０】
すなわち、図１１に示すように、信号取得点Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3,Ｐ4,…のそれぞれで、弱反射体１０１’（バンパ１０１）による波形（図中に太線で示す波形）、外部の物体２００による波形（図中に細線で示す波形）を取得し、それらを統計処理して、サンプリング時間毎に最低値又は最低値に準ずる値を抽出する（最低値処理）。このとき、弱反射体１０１’（バンパ１０１）による波形は、信号取得点Ｐiによらず常に観測されることから、サンプリング時間毎に最低値又は最低値に準ずる値を抽出し、抽出したデータをつなげると、元の波形がほぼ復元される。
【００３１】
一方、物体２００による波形は、常に観測されるわけではなく、計測範囲外の信号取得点（例えば、図９のＰ1,Ｐ5,Ｐ6）では観測されないため、最終的に物体２００の波形は消去される。その結果、サンプリング時間毎の最小値又は最小値に準ずる値をつなげて作成したフレームデータから、物体２００の波形による凹凸を除去しつつ、環境の変化や回路部品の経年変化等による信号レベルの変化を反映した基準信号を取得することができ、取得した基準信号で現在の基準信号を安定的に更新することができる。
【００３２】
尚、取得した基準信号は、過去Ｎ回分のデータを保持し、その中の最小値、最小値に準ずる値、平均値、最頻値の何れかを統計処理により算出し、それをフレームデータとしてつなげることで、基準信号として利用することができる。
【００３３】
この場合、車速信号、ワイパー信号、ヒータ信号、外気温検出信号等を用いて、基準信号の取得・更新処理を行なうようにしても良く、車両の走行状況に合わせた基準信号を得ることができる。例えば、車速が設定車速を下回った場合、基準信号の更新を停止するようにしても良く、また、車速信号により、統計処理するフレームデータ数（Ｍ点の数）、過去の基準信号情報を保持する回数（Ｎ回分）の何れか又は両方を変更するようにしても良い。更に、統計処理するデータ数を変えることなく、車速信号によりフレームデータの間隔Ｔｍを変更しても良く、使用メモリ及び信号処理量を低減することができる。
【００３４】
このように本実施の形態においては、車両走行状態で基準信号を取得する際、物体の波形による影響を除去しつつ、環境の変化や回路部品の経年変化等による信号レベルの変化を反映した基準信号を安定的に取得することが可能となり、距離検出精度を向上することができる。しかも、基準信号を取得する際、受信波を検波して搬送波を除いた振幅情報のみを取り出した受信検波波形を用いるため、信号処理負荷を軽減することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  レーダ装置
２３  振幅検波部
２４  基準信号取得部
２５  処理波形算出部
１００  車両
【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】
2011242170.tif 000010
【図９】
2011242170.tif 000011
【図１０】
2011242170.tif 000012
【図１１】
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