(57)【要約】【課題】簡易な構成で上方構造物であることを検知して誤検知を抑制する。【解決手段】ＣＰＵ２２は、距離強度情報生成部２６と周波数解析部２７と判定部２８とを有し、ミリ波レーダ装置１１からのビート信号を利用して高さ判定処理を実行する。距離強度情報生成部２６は、対象物との距離Ｌ及び対象物との相対速度Ｖなどを用いて、信号強度の経時的変化を示す情報であるビート信号から、単位距離ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成する。周波数解析部２７は、距離強度情報生成部２６が生成した距離強度情報のうち車両１から距離範囲Ｍ１、Ｍ２及びＭ３の距離強度情報を対象情報とし、距離方向に周波数解析する。判定部２８は、周波数解析部２７が周波数解析した解析情報に基づいて、対象物が基準高さ位置よりも上方に配置される上方構造物であるか否かを判定する。【選択図】図１
2019109179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調した電磁波を自車両の進行方向の前方に送信波として照射し、照射した送信波が前記自車両の前方の物体に反射した際の反射波を受信波として受信し、前記送信波と前記受信波とを混合して生成したビート信号に基づいて前記自車両から所定の物体までの距離及び相対速度を測定可能な車両の物体検出装置であって、
前記ビート信号から、単位距離ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成する距離強度情報生成手段と、
前記距離強度情報生成手段が生成した前記距離強度情報のうち前記自車両から所定の距離の範囲内の距離強度情報を対象情報とし、前記対象情報を周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段が周波数解析した解析情報に基づいて、前記所定の物体が所定の基準高さ位置よりも上方に配置される上方構造物であるか否かを判定する判定手段と、を備えた
ことを特徴とする車両の物体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体検出装置であって、
前記判定手段は、前記解析情報のうち所定の周波数以上の対象範囲内でのピーク周波数である検出ピーク周波数に基づいて、前記所定の物体が前記上方構造物であるか否かを判定する
ことを特徴とする車両の物体検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物体検出装置であって、
前記基準高さ位置の物体に対して前記送信波を照射した場合の前記所定の距離の範囲内の距離強度情報を周波数解析し、周波数解析した解析情報のうちの前記対象範囲内でのピーク周波数である基準ピーク周波数に基づいて設定された閾値を予め記憶する記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記検出ピーク周波数が前記閾値よりも高い場合に、前記所定の物体を前記上方構造物であると判定する
ことを特徴とする車両の物体検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の物体検出装置であって、
前記記憶手段は、互いに異なる複数の距離の範囲に対応する複数の前記閾値を予め記憶し、
前記判定手段は、前記検出ピーク周波数が、複数の前記閾値のうち前記対象情報の前記所定の距離の範囲に対応する閾値よりも高い場合に、前記所定の物体を前記上方構造物であると判定する
ことを特徴とする車両の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の物体検出装置が記載されている。この車両は、ミリ波レーダセンサとＣＰＵとを備える。ミリ波レーダセンサは、三角波の周波数変調を施したミリ波帯域の連続した電磁波（ＦＭ−ＣＷ）である送信波を、車両の前端部から進行方向の所定角度の範囲内に向けて一定時間ごとに発射し、車両の前方に存在する物体からの反射波である受信波を受信し物体を検知する。続いて、送信波と受信波とをミキシングすることによってビート信号を生成し、生成したビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析する。ＣＰＵの物体情報演算処理部は、ミリ波レーダセンサによって検出された複数の物体についてのアップ側のピーク周波数Ｆｕとダウン側のピーク周波数Ｆｄとを組み合わせることによって、それぞれ物体と車両との距離Ｌ及び相対速度Ｖを演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、車両の前方の物体（対象物）との距離が所定の距離以下になった際に車両を自動的に減速する自動制動システム等を備える車両に対して特許文献１に記載の物体検出装置を適用すると、物体検出装置は対象物の高さを検出しないので、対象物が車両よりも上方に配置されて潜り抜け可能な上方構造物であるにも拘らず、車両と上方構造物との距離が上記所定の距離以下になった際に上方構造物を障害物であると判定（誤検知）してしまい、車両の速度を減速するなどの不要な制御を行ってしまう可能性がある。このような誤検知を防止するために車両の前方を撮像するカメラ等を設けると、その分だけ部品点数が多くなり、処理も複雑になってしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は、簡易な構成で上方構造物であることを検知して誤検知を抑制することが可能な車両の物体検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、周波数変調した電磁波を自車両の進行方向の前方に送信波として照射し、照射した送信波が自車両の前方の物体に反射した際の反射波を受信波として受信し、送信波と受信波とを混合して生成したビート信号に基づいて自車両から所定の物体までの距離及び相対速度を測定可能な車両の物体検出装置であって、距離強度情報生成手段と周波数解析手段と判定手段とを備える。距離強度情報生成手段は、ビート信号から、単位距離ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成する。周波数解析手段は、距離強度情報生成手段が生成した距離強度情報のうち自車両から所定の距離の範囲内の距離強度情報を対象情報とし、対象情報を周波数解析する。判定手段は、周波数解析手段が周波数解析した解析情報に基づいて、上記所定の物体が所定の基準高さ位置よりも上方に配置される上方構造物であるか否かを判定する。
【０００７】
上記構成では、距離強度情報生成手段が、ビート信号から、単位距離ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成し、周波数解析手段が、距離強度情報のうち自車両から所定の距離の範囲内の距離強度情報を対象情報とし、対象情報を周波数解析する。電磁波を送受信するレーダ（例えば、ミリ波レーダ）を車両前面の所定の高さ位置に設置した場合の上記対象情報を周波数解析した解析情報の特徴（例えば、強いスペクトルなど）は、高さ位置が異なる対象物ごとに異なるので、判定手段は、周波数解析手段が周波数解析した解析情報の特徴に基づいて、対象物が基準高さ位置よりも上方に配置される上方構造物であるか否かを判定することができる。このように、電磁波を送受信するレーダによって上方構造物であるか否かを判定することができ、車両の前方を撮像するカメラ等を必要としないので、簡易な構成で上方構造物であることを検知することができ、誤検知を抑制することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様の物体検出装置であって、判定手段は、解析情報のうち所定の対象範囲内でのピーク周波数である検出ピーク周波数に基づいて、上記所定の物体が上方構造物であるか否かを判定する。
【０００９】
ここで、周波数解析手段が解析した解析情報には、低い周波数領域に強いスペクトルが、対象物の高さ位置に拘わらず発生し易い。上記構成では、判定手段は、解析情報のうち所定の対象範囲内での検出ピーク周波数に基づいて、上記所定の物体が上方構造物であるか否かを判定する。このため、対象物の高さ位置に拘わらず発生する強いスペクトルを除く範囲を対象範囲（例えば、所定の周波数以上の範囲、または所定の強度以下の範囲）に設定することによって、対象物の高さ位置による解析情報の特徴が明確になり、判定手段の判定精度を向上させることができる。また、対象物の高さ位置に拘わらず発生する強いスペクトルを除く対象範囲内でのピーク周波数は、対象物の高さ位置が高いほど高くなる傾向があるので、検出ピーク周波数に基づいて対象物が上方構造物であるか否かを判定することができる。
【００１０】
発明の第３の態様は、上記第２の態様の物体検出装置であって、記憶手段を備える。記憶手段は、基準高さ位置の物体に対して上記送信波を照射した場合の上記所定の距離の範囲内の距離強度情報を周波数解析し、周波数解析した解析情報のうちの上記対象範囲内でのピーク周波数である基準ピーク周波数に基づいて設定された閾値を予め記憶する。判定手段は、検出ピーク周波数が閾値よりも高い場合に、上記所定の物体を上方構造物であると判定する。
【００１１】
上記構成では、判定手段は、検出ピーク周波数が、記憶手段に予め記憶される閾値よりも高い場合に、所定の物体を上方構造物であると判定する。閾値は、基準高さ位置の物体に対して上記送信波を照射した場合の上記所定の距離の範囲内の距離強度情報を周波数解析し、周波数解析した解析情報のうちの上記対象範囲内でのピーク周波数である基準ピーク周波数に基づいて設定される。上述したように、解析情報のうち対象物の高さ位置に拘わらず発生する強いスペクトルを除く上記対象範囲内でのピーク周波数は、対象物の高さ位置が高いほど高くなる傾向があるので、基準高さ位置の物体に対応する基準ピーク周波数に基づいて閾値を設定し、判定手段が検出ピーク周波数と閾値とを比較することにより、上方構造物であるか否かを判定することができ、誤検知を抑制することができる。
【００１２】
また、単位距離ごとの信号強度を示す距離強度情報の対象情報を周波数解析したピーク周波数は、高さが同一の対象物同士では、速度以外の条件が同一であれば、速度が異なっても理論的に略同じになるので、基準高さ位置の閾値を容易に設定することができる。
【００１３】
発明の第４の態様は、上記第３の態様の物体検出装置であって、記憶手段が、互いに異なる複数の距離の範囲に対応する複数の閾値を予め記憶する。判定手段は、検出ピーク周波数が、複数の閾値のうち対象情報の上記所定の距離の範囲に対応する閾値よりも高い場合に、上記所定の物体を上方構造物であると判定する。
【００１４】
上記構成では、記憶手段が、基準高さ位置の物体の互いに異なる複数の距離の範囲に対応する複数の閾値を予め記憶し、判定手段が、複数の閾値のうち対象情報の上記所定の距離の範囲に対応する閾値と検出ピーク周波数とを比較して、上方構造物であるか否かを判定する。このため、例えば、第１の距離の範囲（１４０ｍ〜１２０ｍ等）で上方構造物であるか否かを判定した後、第２の距離の範囲（１２０ｍ〜１００ｍ等）で上方構造物であるか否かを再度判定することができるので、車両の前方の検出範囲内に入り込んで来たり、または検出範囲外へ移動したりする対象物に柔軟に対応して、上方構造物であるか否かを判定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、簡易な構成で上方構造物であることを検知して誤検知を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る物体検出装置を含む自動制動システムのブロック図である。
【図２】距離範囲と閾値との対応関係を示す表である。
【図３】ミリ波レーダ装置と対象物とのマルチパスの関係の説明図である。
【図４】距離と信号強度との関係を示す図である。
【図５】距離強度情報を周波数解析した結果の説明図である。
【図６】自動制動処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】高さ判定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る物体検出装置１０を含む自動制動システム４０を搭載した車両（自車両）１のブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、ミリ波レーダ装置１１と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０と、ブレーキ２とを備える。本実施形態の自動制動システム４０は、車両１と車両１の前方の物体との距離Ｌを相対速度Ｖで除することによって求められる衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）が予め設定された第１の所定時間ｔ１以下になったときに、ブレーキ２を制御して車両１を緩やかに減速し、その後、第１の所定時間ｔ１よりも短い第２の所定時間ｔ２以下になったときに、ブレーキ２を制御して車両１を停車させて物体との衝突を回避する。すなわち、第１の所定時間ｔ１には、余裕をもって車両１を停車することができる比較的長い時間が設定され、第２の所定時間ｔ２には、物体との衝突を回避して車両１を停車させるために最低限必要な時間が設定される。なお、本実施形態では、自動制動システム４０は、衝突余裕時間ＴＴＣが第１の所定時間ｔ１以下になったときに、ブレーキ２を制御して車両１を緩やかに減速させたが、このブレーキ２の制御に代えて又はこのブレーキ２の制御に加えて、運転者に対して音等によって警報を発する自動制動システム４０であってもよい。
【００１８】
ミリ波レーダ装置１１は、信号発生部１２と、発振器１３と、送信アンテナ１４と、受信アンテナ１５と、ミキサ１６と、Ａ／Ｄコンバータ１７とを有するＦＳＫ方式のミリ波レーダ装置１１である。送信アンテナ１４及び受信アンテナ１５は、車両１の前端部の所定の設置高さ位置（例えば、路面から０．８ｍの高さ位置）に配置される。信号発生部１２は、ミリ波帯域の連続した電磁波である信号を生成する。発振器１３は、信号発生部１２が生成した信号から２つの周波数の信号を生成する。発振器１３に生成された信号は、送信波として送信アンテナ１４及びミキサ１６に分配される。ミリ波レーダ装置１１は、発振器１３が生成する２つの周波数の信号を交互に切り替えながら、送信アンテナ１４から車両１の進行方向の前方に送信波として照射する。送信波は、中心周波数ｆ０を中心に上下２つの周波数ｆｕ，ｆｄの信号に交互に切り替えられた連続波となる。受信アンテナ１５は、送信アンテナ１４から照射された送信波が車両１の前方の物体に反射した際の反射波を受信波として受信する。受信波は、車両１と対象物との距離に応じて送信波に対して遅れて受信され、ドップラー効果によって送信波に対して上下方向（周波数方向）にシフトする。ミキサ１６は、発振器１３からの送信波と受信アンテナ１５からの受信波とを混合してビート信号を生成する。ミキサ１６によって生成されたビート信号は、スイッチ（図示省略）やフィルタ（図示省略）等を介してＡ／Ｄコンバータ１７に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１７は、ミキサ１６側からのビート信号を、サンプリング信号に同期してＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換し、単位時間ごとの信号強度としてＥＣＵ２０の後述する記憶部２１に順次記憶させる。すなわち、ビート信号は、信号強度の経時的変化を示す情報である。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、記憶部２１とＣＰＵ２２とを有し、衝突余裕時間ＴＴＣ及び後述する物体の高さ判定の結果に応じてブレーキ２を制御する。
【００２０】
記憶部２１は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２３やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２４などの記録媒体によって構成される。
【００２１】
ＲＯＭ２３には、ＣＰＵ２２によって読み出される種々のプログラム（自動制御プログラムや高さ判定プログラムを含む。）や種々のデータ（上記第１の所定時間ｔ１、上記第２の所定時間ｔ２、後述する複数（本実施形態では、３つ）の閾値ｋ１〜ｋ３などを含む。）が予め記憶されている。なお、ＲＯＭ２３に記憶される種々のデータは、実験やシミュレーションや計算などによって得られた測定値や理論値に基づいて設定される。また、これらのデータは、各プログラムに含まれた状態で記憶されてもよい。
【００２２】
ＲＯＭ２３に記憶される閾値ｋ１〜ｋ３は、ミリ波レーダ装置１１の諸元、ミリ波レーダ装置１１を設置する所定の設置高さ位置、及び高さ判定をするための基準となる所定の高さ位置（以下、基準高さ位置という。）を決定して、計算によって算出される理論上の値であって、図２に示すように、車両１から対象物までの複数（本実施形態では、３つ）の距離の範囲Ｍ１〜Ｍ３（以下、単に距離範囲Ｍ１〜Ｍ３という。）にそれぞれ対応させてＲＯＭ２３に記憶される。具体的には、距離範囲Ｍ１（本実施形態では、８０ｍ以上１００ｍ未満の範囲）には閾値ｋ１を対応させ、距離範囲Ｍ２（本実施形態では、１００ｍ以上１２０ｍ未満の範囲）には閾値ｋ２を対応させ、距離範囲Ｍ３（本実施形態では、１２０ｍ以上１４０ｍ未満の範囲）には閾値ｋ３を対応させて、ＲＯＭ２３に記憶する。
【００２３】
次に、閾値ｋ１〜ｋ３を設定する方法について、図３に基づいて説明する。図３は、送信波及び受信波が複数の経路を伝播する場合（マルチパス）の説明図である。図３に示すように、上記所定の設置高さ位置ｈに送信アンテナ１４及び受信アンテナ１５が配置されるミリ波レーダ装置１１から、車両１の正面の距離Ｌ離れた位置且つ所定の高さ位置Ｈに配置された対象物Ｘに対して、送信波を送信して対象物Ｘからの受信波を受信する場合、送信波及び受信波の経路には、直接経路ＲＡＢと路面反射経路ＲＡＣＢとがある。一般に、受信電力Ｐを求めるレーダ方程式は、下記式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
2019109179.tif 000003
ここで、Ｐｔは送信電力、Ｇｔは送信アンテナゲイン、Ｇｒは受信アンテナゲイン、λはミリ波の波長、σは反射断面積をそれぞれ示す。
【００２５】
上述した送信波及び受信波が複数の経路（直接経路ＲＡＢと路面反射経路ＲＡＣＢ）を伝播する場合（マルチパス）のレーダ方程式（２）は、上記レーダ方程式（１）を用いて、下記式（２）で表される。
【００２６】
【数２】
2019109179.tif 000004
ここで、Ｋはクーロン定数、φは経路長差による位相差、ρは路面の反射率、ＲＡＢはＡ−Ｂ間の経路長、ＲＡＣＢはＡ−Ｃ−Ｂ間の経路長（ＲＡＣ＋ＲＣＢ）をそれぞれ示す。ＲＡＢ及びＲＡＣＢは、ミリ波レーダ装置１１の設置高さ位置ｈ、対象物Ｘの高さ位置Ｈ、及びミリ波レーダ装置１１と対象物Ｘとの距離Ｌによって定まる。
【００２７】
距離範囲Ｍ１に対応する閾値ｋ１を設定する場合、先ず、レーダ方程式（２）における各定数をミリ波レーダ装置１１の諸元に基づいて設定する。そして、設置高さ位置ｈをミリ波レーダ装置１１の設置高さ位置（例えば、路面から０．８ｍ）に設定し、対象物Ｘの高さ位置Ｈを基準高さ位置（例えば、路面から５ｍ）に設定した状態で、距離範囲Ｍ１（例えば、８０ｍ以上１００ｍ未満の範囲）内での距離Ｌに対する受信電力Ｐ（信号強度）の変化（以下、距離強度情報という。）をプロットする（図４中の距離範囲Ｍ１の破線参照）。次に、その距離範囲Ｍ１内での距離強度情報を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析し（図５参照）、所定の周波数ｆ１以上の領域ｒ２（以下、対象範囲ｒ２という。）でのピーク周波数（基準ピーク周波数（図５中のｆ３））を閾値ｋ１として設定する。距離範囲Ｍ２，Ｍ３に対応する閾値ｋ２，ｋ３も閾値ｋ１と同様に、距離範囲Ｍ２，Ｍ３内での距離強度情報を周波数解析して、対象範囲ｒ２のピーク周波数（基準ピーク周波数）を閾値ｋ２，ｋ３として設定する。すなわち、閾値ｋ１〜ｋ３は、車両１の正面の基準高さ位置Ｈの物体（対象物Ｘ）に対して上記送信波を照射した場合の上記所定の距離範囲（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）内の距離強度情報を周波数解析し、周波数解析した解析情報のうちの対象範囲ｒ２内でのピーク周波数である基準ピーク周波数に基づいて設定される。なお、本実施形態では、基準高さ位置Ｈは、車両１の高さよりも高く設定され、上方構造物は、車両１が下方を通過可能な対象物となる。また、上記所定の周波数ｆ１は、実験やシミュレーション等によって設定される値であって、対象物の高さ位置に拘わらず強いスペクトルが発生し易い周波数領域の上限値以上の値に設定される。
【００２８】
ＲＡＭ２４には、Ａ／Ｄコンバータ１７においてデジタル変換されたビート信号等の各種データを読み書き自在に記憶するデータ記憶領域が予め設定されている。また、ＲＡＭ２４は、上記各種データの一時記憶領域以外にも、ＲＯＭ２３から読み出されたプログラムの展開領域、ＣＰＵ２２の演算結果の一時記憶領域等として機能する。
【００２９】
図１に示すように、ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２３に記憶された各種プログラム（自動制御プログラムや高さ判定プログラム）を実行することによって、自動制御処理及び高さ判定処理を実行する。ＣＰＵ２２は、距離・速度検出部２５と、距離強度情報生成部（距離強度情報生成手段）２６と、周波数解析部（周波数解析手段）２７と、判定部（判定手段）２８と、ブレーキ制御部２９とを有する。すなわち、ＣＰＵ２２は、高さ判定処理を実行する物体検出装置１０を含む。なお、ＣＰＵ２２から物体検出装置１０の機能を抽出して他の情報処理装置に設けてもよい。
【００３０】
距離・速度検出部２５は、Ａ／Ｄコンバータ１７においてデジタル変換されたビート信号を周波数解析し、送信波の２つの周波数ｆｕ，ｆｄ成分に対するそれぞれの受信波のドップラーシフト周波数ｆｕｓ，ｆｄｓ及びドップラーシフトによる両受信波の位相差φを求め、ドップラーシフト周波数ｆｕｓ，ｆｄｓ及び位相差φを用いて車両１と対象物との距離Ｌを下記式（３）によって、相対速度Ｖを式（４−ａ）または（４−ｂ）によって算出する。車両１の前方に複数の物体がある場合には、物体毎に車両１と対象物との距離Ｌ及び相対速度Ｖを検出する。
【００３１】
【数３】
2019109179.tif 000005
【００３２】
【数４】
2019109179.tif 000006
ここで、Ｃは光速度、φは位相差、Δｆは送信波の周波数変調幅、ｆｕは高い方の送信波の周波数、ｆｄは低い方の送信波の周波数、ｆｕｓはｆｕに対する受信波のドップラーシフト周波数、ｆｄｓはｆｄに対する受信波のドップラーシフト周波数をそれぞれ示す。
【００３３】
距離強度情報生成部２６は、距離・速度検出部２５が検出した対象物（所定の物体）との距離Ｌ及び対象物との相対速度Ｖなどを用いて、信号強度の経時的変化を示す情報であるビート信号から、単位距離（例えば、０．１ｍ）ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成する。車両１の前方に複数の物体がある場合には、距離強度情報生成部２６は、物体毎のビート信号から物体毎の距離強度情報を生成する。距離強度情報は、図４に示すように、理論上、対象物の高さ位置に応じて異なる波形となる。すなわち、距離強度情報の波形は、理論上、対象物の高さ位置が同じ場合には同じ波形になり、対象物の高さ位置が異なる場合には異なる波形になる。なお、図４には、対象物の高さ位置が１．５ｍの場合の距離強度情報を実線で示し、対象物の高さ位置が５ｍの場合の距離強度情報を破線で示している。
【００３４】
周波数解析部２７は、走行中の車両１と前方の物体との距離Ｌが距離範囲Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の下限値の距離（下限値８０ｍ，１００ｍ，１２０ｍ）になった際に、当該下限値の距離になるまでの当該距離範囲（下限値に対応する距離範囲）の距離強度情報を対象情報とし、これらの対象情報を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって距離方向に周波数解析する。すなわち、周波数解析部２７は、距離強度情報生成部２６が生成した距離強度情報のうち車両１から上記距離範囲Ｍ１、Ｍ２及びＭ３の距離強度情報を対象情報とし、距離方向に周波数解析する。車両１の前方に複数の物体がある場合には、周波数解析部２７は、物体毎の距離強度情報の対象情報を周波数解析する。図５に示すように、周波数解析した結果である解析情報のうち上記所定の周波数ｆ１よりも低い低周波数領域ｒ１には、対象物の高さ位置に拘わらず強いスペクトルが発生するとともに、上記所定の周波数ｆ１以上の対象範囲ｒ２には、対象物の高さ位置によって異なるピーク周波数が発生する傾向がある（図５参照）。すなわち、解析情報の上記対象範囲ｒ２のピーク周波数は、高さが同一の対象物同士では、相対速度Ｖ以外の条件が同一であれば、相対速度Ｖが異なっても理論的に略同じになる。なお、図５には、対象物の高さ位置が１．５ｍの場合の解析情報を実線で示し、対象物の高さ位置が５ｍの場合の解析情報を破線で示している。
【００３５】
判定部２８は、走行中の車両１と前方の物体との距離Ｌが距離範囲Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の下限値の距離になった際に、周波数解析部２７が周波数解析した解析情報のうち上記対象範囲ｒ２におけるピーク周波数（以下、検出ピーク周波数という。）と、前記解析情報の距離範囲（Ｍ１〜Ｍ３）に対応する閾値（ｋ１〜ｋ３）とを比較する。そして、判定部２８は、周波数解析部２７が周波数解析した解析情報の対象範囲ｒ２での検出ピーク周波数が閾値よりも高い場合に、対象物を基準高さ位置（本実施形態では、５ｍの高さ位置）よりも上方に位置する上方構造物であると判定する。車両１の前方に複数の物体がある場合には、判定部２８は、物体毎に上方構造物であるか否かを判定する。判定部２８は、判定結果を物体に対応させて記憶部２１のＲＡＭ２４に記憶する。
【００３６】
ブレーキ制御部２９は、距離・速度検出部２５が検出した対象物との距離Ｌ及び相対速度Ｖを用いて下記式（５）によって衝突余裕時間ＴＴＣを算出し、算出した衝突余裕時間ＴＴＣが予め設定された第１の所定時間ｔ１以下になり、且つ判定部２８が当該対象物を上方構造物であると判定していない場合にブレーキ２を制御して減速する。また、ブレーキ制御部２９は、算出した衝突余裕時間ＴＴＣが予め設定された第２の所定時間ｔ２以下になった場合に、ブレーキ２を制御して車両１を停車させて対象物との衝突を回避する。
【００３７】
【数５】
2019109179.tif 000007
ここで、ＴＴＣは衝突余裕時間、Ｌは車両１と対象物との距離、Ｖは車両１と対象物との相対速度を示す。なお、対象物が上方構造物であると判定されていない場合には、対象物が上方構造物ではないと判定されている場合の他に、対象物が上方構造物であるか否か不明である場合も含まれる。第１の所定時間ｔ１及び第２の所定時間ｔ２は、実験やシミュレーション等により求められる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ２２が実行する自動制御処理及び高さ判定処理について、図６及び図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態では、自動制御処理と高さ判定処理とは別々に実行される。
【００３９】
自動制御処理は、車両１の始動時に開始され、所定時間毎に繰り返して実行される。図６に示すように、本処理が開始されると、ブレーキ制御部２９は、距離・速度検出部２５が検出した対象物との距離Ｌ及び相対速度Ｖから衝突余裕時間ＴＴＣを算出し、算出した衝突余裕時間ＴＴＣと第２の所定時間ｔ２とを比較する（ステップＳ１１）。対象物との衝突余裕時間ＴＴＣが第２の所定時間ｔ２よりも長い場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１２へ移行する。一方、対象物との衝突余裕時間ＴＴＣが第２の所定時間ｔ２以下の場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ブレーキ２を制御して車両１を停車させて対象物との衝突を回避する（ステップＳ１４）。
【００４０】
ステップＳ１２では、対象物との衝突余裕時間ＴＴＣと第１の所定時間ｔ１とを比較し、対象物との衝突余裕時間ＴＴＣが第１の所定時間ｔ１以下の場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３へ移行する。一方、対象物との衝突余裕時間ＴＴＣが第１の所定時間ｔ１よりも長い場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、本処理を終了する。
【００４１】
ステップＳ１３では、判定部２８による対象物の判定結果を記憶部２１から読み出し、対象物が上方構造物であると判定されていない場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ブレーキ２を制御して車両１を緩やかに減速する。一方、対象物が上方構造物であると判定されている場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、本処理を終了する。
【００４２】
高さ判定処理は、車両１の始動時に開始され、所定時間毎に繰り返して実行される。図７に示すように、本処理が開始されると、距離強度情報生成部２６は、信号強度の経時的変化を示す情報であるビート信号から、単位距離ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成し（ステップＳ２１）、ステップＳ２２へ移行する。
【００４３】
ステップＳ２２では、周波数解析部２７は、走行中の車両１と前方の物体との距離Ｌが所定の距離範囲Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の下限値の距離（例えば、距離範囲Ｍ３の下限値１２０ｍ）になった際に、それまでの距離強度情報のうち上記所定の距離範囲（例えば、１４０ｍから１２０ｍ（距離範囲Ｍ３））の距離強度情報を対象情報として周波数解析し、ステップＳ２３へ移行する。
【００４４】
ステップＳ２３では、判定部２８は、走行中の車両１と前方の物体との距離Ｌが所定の距離範囲Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の下限値の距離になった際に、周波数解析部２７が周波数解析した解析情報のうち上記所定の周波数ｆ１以上の対象範囲ｒ２での検出ピーク周波数と、前記解析情報の距離範囲（例えば、距離範囲Ｍ３）に対応する閾値（例えば、閾値ｋ３）とを比較する。判定部２８は、検出ピーク周波数が閾値よりも高い場合に、対象物を基準高さ位置よりも上方に位置する上方構造物であると判定し、検出ピーク周波数が閾値以下の場合に、対象物を上方構造物ではないと判定する。そして、判定部２８は、判定結果を記憶部２１のＲＡＭ２４に記憶する。
【００４５】
上記のように構成された物体検出装置１０では、距離強度情報生成部２６が、信号強度の経時的変化を示す情報であるビート信号から、単位距離ごとの信号強度の変化を示す距離強度情報を生成し、周波数解析部２７が、距離強度情報生成部２６が生成した距離強度情報のうち車両１から所定の距離範囲Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の距離強度情報を対象情報とし、これらの対象情報を周波数解析する。ミリ波レーダ装置１１を所定の高さ位置（例えば、路面から０．８ｍの高さ位置）に設置した場合の上記対象情報を周波数解析した解析情報の特徴（例えば、強いスペクトルなど）は、図５に示すように、高さ位置が異なる対象物ごとに異なる傾向があるので、判定部２８は、周波数解析部２７が周波数解析した解析情報の特徴に基づいて、対象物が基準高さ位置よりも上方に配置される上方構造物であるか否かを判定することができる。このように、ミリ波レーダ装置１１によって上方構造物であるか否かを判定することができるので、例えば、車両１の前方を撮像するカメラ等を必要とせず簡易な構成で上方構造物であることを検知することができ、誤検知を抑制することができる。
【００４６】
また、判定部２８は、周波数解析部２７が周波数解析した解析情報のうち所定の周波数ｆ１以上の対象範囲ｒ２内での検出ピーク周波数に基づいて、対象物が上方構造物であるか否かを判定する。上記所定の周波数ｆ１は、対象物の高さ位置に拘わらず強いスペクトルが発生し易い周波数領域の上限値以上に設定される。すなわち、検出ピーク周波数を検出するための対象範囲ｒ２が、対象物の高さ位置に拘わらず強いスペクトルが発生する上記低周波数領域を除く範囲に設定されるので、対象物の高さ位置による解析情報の特徴（ピーク周波数の違い）が明確になり、判定部２８による判定の判定精度を向上させることができる。
【００４７】
また、対象物の高さ位置に拘わらず強いスペクトルが発生する上記低周波数領域を除く対象範囲ｒ２内でのピーク周波数は、対象物の高さ位置が高いほど高くなるので、検出ピーク周波数に基づいて対象物が上方構造物であるか否かを判定することができる。
【００４８】
また、閾値ｋ１〜ｋ３は、基準高さ位置Ｈの物体に対して上記送信波を照射した場合の距離範囲Ｍ１〜Ｍ３内の距離強度情報を周波数解析し、周波数解析した解析情報のうちの上記対象範囲ｒ２内でのピーク周波数である基準ピーク周波数に基づいて設定される。上述したように、距離強度情報を周波数解析した解析情報のうちの上記対象範囲ｒ２内でのピーク周波数は、対象物の高さ位置が高いほど高くなる傾向があるので、判定部２８は、検出ピーク周波数と閾値（ｋ１〜ｋ３）とを比較することにより、対象物が上方構造物であるか否かを判定することができ、誤検知を抑制することができる。
【００４９】
また、所定の距離範囲内の距離強度情報を周波数解析した解析情報のうちの上記対象範囲ｒ２内でのピーク周波数は、高さが同一の対象物同士では、速度Ｖ以外の条件が同一であれば、速度Ｖが異なっても理論的に略同じになるので、基準高さ位置の閾値を容易に設定することができる。
【００５０】
また、記憶部２１には、車両１から対象物までの複数の距離範囲Ｍ１〜Ｍ３にそれぞれ対応させた複数の閾値ｋ１〜ｋ３が予め記憶されている。そして、判定部２８は、走行中の車両１と前方の物体との距離Ｌが距離範囲Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の下限値の距離になった際に、当該下限値に対応する距離範囲での検出ピーク周波数と、前記距離範囲に対応する閾値とを比較して、上方構造物であるか否かを判定する。このため、例えば、所定の対象物に対し、距離範囲Ｍ３（１４０ｍ〜１２０ｍ等）で上方構造物であるか否かを判定した後、距離範囲Ｍ２（１２０ｍ〜１００ｍ等）で上方構造物であるか否かを再度判定することができるので、車両１の前方の検出範囲内に入り込んで来たり、または検出範囲外へ移動したりする対象物に柔軟に対応して、上方構造物であるか否かを判定することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、基準高さ位置Ｈは、車両１の高さよりも高く（例えば、５ｍ）設定されるので、車両１が下方を通過可能な高架橋や交通標識を、基準高さ位置Ｈよりも高い上方構造物であると判定することができる。このように、基準高さ位置Ｈを適切に設定することにより、車両１の前方の対象物が少なくとも下方を通過可能な高架橋等の上方構造物であるか否かを確実に判定することができる。例えば、高さ位置が１．５ｍ程度の先行車両（他の車両）と高さ位置が５ｍ以上の高架橋等の上方構造物とを確実に判別することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、上記高さ判定処理を実行するための距離強度情報生成部２６、周波数解析部２７、及び判定部２８が、車両１と対象物との距離Ｌや相対速度Ｖを検出するためのミリ波レーダ装置１１のＥＣＵ２０に設けられる。このように、既存のミリ波レーダ装置１１のＥＣＵ２０に上記高さ判定処理のアルゴリズムを組み込むことができるので、既存のミリ波レーダ装置１１に対して容易に上記高さ判定機能を持たせることができる。また、既存のミリ波レーダ装置１１のＥＣＵ２０とは別に、上記高さ判定処理を実行可能な物体検出装置を設けた場合であっても、既存のミリ波レーダ装置１１を利用して容易に車両１に物体検出装置を設けることができる。
【００５３】
従って、本実施形態によれば、簡易な構成で上方構造物であることを検知して誤検知を抑制することができる。
【００５４】
また、誤検知を抑制することができるので、車両１の前方の対象物との衝突余裕時間ＴＴＣが第１の所定時間ｔ１以下になったときに、前記対象物が下方を通過可能な上方構造物であるにも拘らず自動制動システム４０が車両１を減速してしまうというような、不要な制御を回避することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、距離範囲Ｍ１を８０ｍ以上１００ｍ未満の範囲とし、距離範囲Ｍ２を１００ｍ以上１２０ｍ未満の範囲とし、距離範囲Ｍ３を１２０ｍ以上１４０ｍ未満の範囲としたが、これに限定されるものではなく、所望の距離範囲を設定することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、複数の距離範囲Ｍ１〜Ｍ３を互いに重ならない範囲としたが、距離範囲Ｍ１〜Ｍ３は、互いに一部重なる範囲であってもよい。例えば、距離範囲Ｍ１を１００ｍ以上１２０ｍ以下、距離範囲Ｍ２を１１０ｍ以上１３０ｍ以下、距離範囲Ｍ３を１２０ｍ以上１４０ｍ以下に設定してもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、複数の距離範囲（Ｍ１〜Ｍ３）に対応させた複数の閾値（ｋ１〜ｋ３）を設定し、複数の距離範囲ごとに対象物が上方構造物であるか否かを判定したが、これに限定されるものではない。例えば、１つの距離範囲に対応させた１つの閾値を設定し、前記距離範囲において対象物が上方構造物であるか否かを判定してもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、上記式（２）を用いて閾値（ｋ１〜ｋ３）を算出したが、上記式（２）は一例であり、他の式を用いて閾値を算出してもよい。また、本実施形態では、計算によって閾値を算出したが、コンピュータ上でシミュレーションによって閾値を導き出してもよいし、或いは実験によって閾値を導き出してもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、基準高さ位置Ｈのピーク周波数を閾値としたが、閾値はこれに限定されるものではなく、基準高さ位置Ｈのピーク周波数に基づいて設定されてもよい。例えば、基準高さ位置Ｈのピーク周波数よりも僅かに高い周波数を閾値に設定してもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、車両１の正面の基準高さ位置Ｈの物体（対象物Ｘ）に対する閾値を設定したが、車両１の前方の横方向の所定の角度（方位角）ごとに基準高さ位置Ｈの物体に対する距離範囲の閾値を設定してもよい。この場合、ミリ波レーダ装置１１で対象物の方位角を検出し、検出した方位角に応じた閾値と検出ピーク周波数とを比較してもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、対象物の高さ位置に拘わらず発生する強いスペクトルをピーク周波数として使用しないために、ピーク周波数を検出するための対象範囲ｒ２を、所定の周波数ｆ１以上の領域としたが、例えば、対象範囲ｒ２を所定のスペクトルの強度以下の領域に設定してもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、基準高さ位置Ｈを車両１の高さよりも高く設定したが、基準高さ位置Ｈはこれに限定されるものではない。すなわち、所望の基準高さ位置Ｈを設定し、この基準高さ位置Ｈを基準として対象物の高さを判定することができる。
【００６３】
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、ＦＳＫ方式のミリ波レーダ装置１１が生成したビート信号に基づいて上方構造物であるか否かを判定する物体検出装置１０について説明したが、ＦＭ−ＣＷ方式のミリ波レーダ装置が生成したビート信号に基づいて上方構造物であるか否かを判定する物体検出装置であってもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、自動制動システム４０を搭載した車両１に物体検出装置１０を適用したが、これに限定されるものではなく、例えば、車間距離が近くなった際に運転者に対して警報を発する車間距離警報装置や、所定の車間距離を確保しつつ定速走行を行うＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｒｕｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）等を搭載した車両１に物体検出装置１０を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１：車両（自車両）
１０：物体検出装置
２０：ＥＣＵ
２１：記憶部（記憶手段）
２２：ＣＰＵ
２６：距離強度情報生成部（距離強度情報生成手段）
２７：周波数解析部（周波数解析手段）
２８：判定部（判定手段）
【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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