(57)【要約】【課題】移動体の大きさをより正確に認識可能な移動体認識レーダ装置を提供する。【解決手段】電波を送信して移動体から反射した電波を信号処理して得られた検出点Ｄ１、Ｄ２を、クラスタリングして移動体を認識する移動体認識レーダ装置において、異なる方向から電波を送受信する複数のレーダ送受信機２、３と、それぞれのレーダ送受信機２、３の検出点Ｄ１、Ｄ２ごとにクラスタリングして複数のクラスタＣ１、Ｃ２を生成し、この複数のクラスタＣ１、Ｃ２に基づいて移動体のクラスタＣ３を生成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送信して移動体から反射した電波を信号処理して得られた検出点を、クラスタリングして前記移動体を認識する移動体認識レーダ装置において、
異なる方向から前記電波を送受信する複数のレーダ送受信機と、
前記各レーダ送受信機で受信した電波を信号処理して得られた検出点に基づいて、クラスタリングして前記移動体のクラスタを生成する処理手段と、
を備えることを特徴とする移動体認識レーダ装置。
【請求項２】
前記処理手段は、それぞれの前記レーダ送受信機の検出点ごとにクラスタリングして複数のクラスタを生成し、該複数のクラスタに基づいて前記移動体のクラスタを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体認識レーダ装置。
【請求項３】
前記処理手段は、すべての前記レーダ送受信機の全検出点を対象にクラスタリングして、前記移動体のクラスタを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体認識レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダによって車両などの移動体を認識する移動体認識レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ・電波を物標に照射してその受信信号を信号処理すると、物標は検出点として抽出され、検出点の情報には、レーダ送受信機に対して相対的な距離、速度および方位が含まれる。特に、ミリ波レーダの場合、距離、速度および方位の分解能が高く、１つの物標から複数の検出点が得られる。このため、複数の検出点を１つの物標として認識するクラスタリング（集約処理）を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このクラスタリングは、各検出点の距離、速度および方位に基づいて、同一物標からの検出点と判定される検出点群の領域を１つのクラスタとしてグループ化するものである。例えば、図９に示すような複数の検出点Ｄが得られた場合に、特定の複数の検出点Ｄを同一物標からの検出点ＤであるとしてクラスタＣを生成し、このクラスタＣを物標の大きさ、形状と認識する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トラックのような大型車両を検出する場合、車両側面のような平らな面は、レーダの反射が弱く検出点が得られないことが多く、検出点群が車両の前方や後方に偏る傾向がある。例えば、図１０（ａ）に示すように、車両の前方と後方に検出点Ｄが偏った場合、クラスタリングによって２つの小さいクラスタＣが生成され、２台の小型車として認識してしまうことがある。また、レーダ送受信機との相対的な位置関係によっては、図１０（ｂ）に示すように、車両の後方に検出点Ｄが偏る場合があり、この場合、クラスタリングによって１つの小さいクラスタＣが生成され、１台の小型車として認識してしまうことがある。そして、このような誤認識が生じると、交通量調査などにおいて正しい調査が行われなくなってしまう。ここで、図中二点鎖線は、大型車両の略輪郭を示す。
【０００５】
そこでこの発明は、移動体の大きさをより正確に認識可能な移動体認識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】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、電波を送信して移動体から反射した電波を信号処理して得られた検出点を、クラスタリングして前記移動体を認識する移動体認識レーダ装置において、異なる方向から前記電波を送受信する複数のレーダ送受信機と、前記各レーダ送受信機で受信した電波を信号処理して得られた検出点に基づいて、クラスタリングして前記移動体のクラスタを生成する処理手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の移動体認識レーダ装置において、前記処理手段は、それぞれの前記レーダ送受信機の検出点ごとにクラスタリングして複数のクラスタを生成し、該複数のクラスタに基づいて前記移動体のクラスタを生成する、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の移動体認識レーダ装置において、前記処理手段は、すべての前記レーダ送受信機の全検出点を対象にクラスタリングして、前記移動体のクラスタを生成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、複数のレーダ送受信機で異なる方向から電波を送受信するため、より多くの検出点が得られる。そして、より多くの検出点に基づいてクラスタリングして移動体のクラスタを生成するため、移動体の大きさにより適合したクラスタを生成することが可能となる。つまり、移動体の大きさ、形状をより正確に認識することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、それぞれのレーダ送受信機の検出点ごとにクラスタリングして複数のクラスタを生成する。つまり、同一の移動体に対して、複数のレーダ送受信機ごとのクラスタを生成する。そして、これら複数のクラスタに基づいて移動体のクラスタ（最終クラスタ）を生成するため、レーダ送受信機ごとのクラスタの誤差（不検出）を補間して、移動体の大きさにより適合した最終クラスタを生成することが可能となる。つまり、移動体の大きさ、形状をより正確に認識することが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、すべてのレーダ送受信機の全検出点を対象にクラスタリングする。つまり、複数のレーダ送受信機で得られた多くの検出点をまとめてクラスタリングするため、移動体の大きさにより適合したクラスタを生成することが可能となる。つまり、移動体の大きさ、形状をより正確に認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る移動体認識レーダ装置を示す概略構成ブロック図である。
【図２】図１の移動体認識レーダ装置のレーダ送受信機の配置位置を示す平面図であり、（ａ）は、２つのレーダ送受信機を車両進行方向の後方に設けた状態を示し、（ｂ）は、第１のレーダ送受信機を車両進行方向の後方に設け、第２のレーダ送受信機を車両進行方向の前方に設けた状態を示す。
【図３】図１の移動体認識レーダ装置によるクラスタリング結果の第１の例を示す図であり、（ａ）は、第１のレーダ送受信機の検出点に基づくクラスタを示し、（ｂ）は、第２のレーダ送受信機の検出点に基づくクラスタを示し、（ｃ）は、重畳クラスタリングによるクラスタを示す。
【図４】図１の移動体認識レーダ装置によるクラスタリング結果の第２の例を示す図であり、（ａ）は、第１のレーダ送受信機の検出点に基づくクラスタを示し、（ｂ）は、第２のレーダ送受信機の検出点に基づくクラスタを示す。
【図５】図１の移動体認識レーダ装置によるクラスタリング結果の第３の例を示す図であり、（ａ）は、第１のレーダ送受信機の検出点に基づくクラスタを示し、（ｂ）は、第２のレーダ送受信機の検出点に基づくクラスタを示す。
【図６】図１の移動体認識レーダ装置の処理フローを示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２に係る移動体認識レーダ装置の処理フローを示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る移動体認識レーダ装置によるクラスタリング結果を示す図である。
【図９】従来のクラスタリングによるクラスタを示す図である。
【図１０】大型車両に対する従来のクラスタリング結果を示す図であり、（ａ）は、２つの小さいクラスタが生成された場合を示し、（ｂ）は、１つの小さいクラスタが生成された場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）          
図１〜図６は、この発明の実施の形態を示し、図１は、この実施の形態に係る移動体認識レーダ装置１を示す概略構成ブロック図である。この移動体認識レーダ装置１は、電波を送信・照射し、移動体から反射した電波を信号処理して検出点を取得し、この検出点をクラスタリングして移動体の位置、大きさ、形状などを認識する装置であり、主として、レーダ送受信機２、３と、信号処理装置（処理手段）４と、を備える。
【００１５】
ここで、この実施の形態では、移動体が道路・公道Ｗを走行する車両であり、交通量調査などにおいて車両の大きさ・車種を認識する場合について、主として以下に説明する。また、レーダ送受信機２、３から照射する電波はミリ波であり、距離、速度および方位の分解能が高く、１つの物標から複数の検出点が得られるものとする。
【００１６】
レーダ送受信機２、３は、それぞれ異なる方向から電波を送受信するレーダ機器であり、受信した電波をデジタル変換して受信信号として信号処理装置４に送信する。この実施の形態では、２つのレーダ送受信機２、３を備える。このレーダ送受信機２、３は、道路Ｗの大きさ、軌道などに応じてより多くの検出点が得られる位置に配置される。例えば、図２（ａ）に示すように、第１のレーダ送受信機２を車両進行方向の後方の一方の道路脇に配置し、第２のレーダ送受信機３を車両進行方向の後方の他方の対向する道路脇に配置する。また、図２（ｂ）に示すように、第１のレーダ送受信機２を車両進行方向の後方の道路脇に配置し、第２のレーダ送受信機３を車両進行方向の前方の道路脇に配置してもよい。
【００１７】
信号処理装置４は、レーダ送受信機２、３からの受信信号を信号処理して各車両の検出点を抽出したり、検出点に基づいてクラスタリングしたりして、車両の大きさを判定したり、通過車両をカウントしたりする装置であり、従来と同等の構成、処理については説明を省略する。この信号処理装置４は、各レーダ送受信機２、３で受信した電波を信号処理して得られた検出点に基づいて、クラスタリングして車両のクラスタを生成する、という特徴的な処理を有する。この実施の形態では、それぞれのレーダ送受信機２、３の検出点ごとにクラスタリングして複数のクラスタを生成し、この複数のクラスタに基づいて車両のクラスタ（最終クラスタ）を生成する。
【００１８】
具体的には、図６に示すように、まず、第１のレーダ送受信機２の受信信号を信号処理して第１の検出点Ｄ１を抽出し、同様に、第２のレーダ送受信機３の受信信号を信号処理して第２の検出点Ｄ２を抽出する（ステップＳ２）。ここで、検出点の情報には、レーダ送受信機２、３に対して相対的な距離、速度および方位が含まれる。
【００１９】
次に、第１の検出点Ｄ１群に対してクラスタリングして第１のクラスタＣ１を生成する（ステップＳ３）。すなわち、各検出点Ｄ１の距離、速度および方位に基づいて、同一車両からの検出点Ｄ１と判定される検出点Ｄ１群の領域（検出点Ｄ１がかたまった領域）を第１のクラスタＣ１として抽出、形成する。同様に、第２の検出点Ｄ２群に対してクラスタリングして第２のクラスタＣ２を生成する。そして、物標、車両が複数あれば複数のクラスタＣ１、Ｃ２が生成されるため、位置などに基づいて、生成したクラスタＣ１、Ｃ２のなかから、同一車両のクラスタと判定される第１のクラスタＣ１と第２のクラスタＣ２を抽出する。
【００２０】
これにより、同一車両に対して、例えば、図３（ａ）に示すように、第１の検出点Ｄ１群をクラスタリングして２つの小型車両大の第１のクラスタＣ１が生成、抽出され、図３（ｂ）に示すように、第２の検出点Ｄ２群をクラスタリングして１つの小型車両大の第２のクラスタＣ２が生成、抽出される。ここで、クラスタＣ１、Ｃ２内の検出点Ｄ１、Ｄ２しか図示していないが、実際にはその他に多くの検出点Ｄ１、Ｄ２が得られる場合（複数の物標、車両がある場合）があり、そのなかから複数のクラスタＣ１、Ｃ２を生成し、同一車両の第１のクラスタＣ１と第２のクラスタＣ２を抽出する。
【００２１】
続いて、このような同一車両に対するクラスタＣ１、Ｃ２を重畳クラスタリングして、車両の最終クラスタＣ３を生成する（ステップＳ４）。すなわち、クラスタＣ１、Ｃ２を重ね合わせて（共通座標で重畳して）最終クラスタＣ３を生成する。具体的には、次のようなクラスタＣ１、Ｃ２の組み合わせに従って最終クラスタＣ３を判定、生成する。
【００２２】
第１に、少なくとも一方のクラスタＣ１、Ｃ２が大型車両の大きさである場合、例えば、図４に示すように、第１のクラスタＣ１が大型車両大のクラスタで第２のクラスタＣ２が１つの小型車両大のクラスタである場合、最終クラスタＣ３を大型車両大の第１のクラスタＣ１とする。すなわち、一方のレーダ送受信機２、３のクラスタＣ１、Ｃ２で大型車両が特定された場合には、最終クラスタＣ３も大型車両として特定する。
【００２３】
第２に、一方の検出点Ｄ１、Ｄ２によって２つの小型車両大のクラスタＣ１、Ｃ２が生成され、他方の検出点Ｄ１、Ｄ２によって１つの小型車両大のクラスタＣ１、Ｃ２が生成された場合、最終クラスタＣ３を大型車両大のクラスタとする。例えば、図３（ａ）に示すように、第１の検出点Ｄ１で小型車両大の第１のクラスタＣ１が２つ生成され、図３（ｂ）に示すように、第２の検出点Ｄ２で小型車両大の第２のクラスタＣ２が１つ生成された場合、図３（ｃ）に示すように、最終クラスタＣ３を２つの第１のクラスタＣ１を包括（連結）するような大型車両大のクラスタとする。
【００２４】
すなわち、小型車両大の第１のクラスタＣ１が２つ生成された場合、第１の検出点Ｄ１が２台の小型車両からの反射によるもの、あるいは、第１の検出点Ｄ１が１台の大型車両からの反射によるもの、と推定される。一方、対象車両が２台の小型車両であれば、小型車両大の第２のクラスタＣ２が２つ生成されるはず（１台の車両に対して必ず１つ以上のクラスタが生成されるはず）であるが、小型車両大の第２のクラスタＣ２が１つしか生成されていない。従って、第１のクラスタＣ１が２つ生成されたのは、第１の検出点Ｄ１が１台の大型車両からの反射によるからだと判定される。この結果、最終クラスタＣ３を２つの第１のクラスタＣ１を包括・包囲するような大型車両大のクラスタとする。ここで、図中二点鎖線は、大型車両の略輪郭を示す。
【００２５】
第３に、図５に示すように、双方の検出点Ｄ１、Ｄ２によってそれぞれ２つの小型車両大のクラスタＣ１、Ｃ２が生された場合、２つのクラスタＣ１、Ｃ２の間隔Ｌ１，Ｌ２によって最終クラスタＣ３を判定、生成する。すなわち、それぞれ２つの小型車両大のクラスタＣ１、Ｃ２が生された場合、検出点Ｄ１、Ｄ２が２台の小型車両からの反射によるもの、あるいは、検出点Ｄ１、Ｄ２が１台の大型車両からの反射によるもの、と推定される。そこで、第１のクラスタＣ１、Ｃ１間の間隔Ｌ１および第２のクラスタＣ２、Ｃ２間の間隔Ｌ２によって、２台の小型車両か１台の大型車両かを判定する。
【００２６】
具体的には、少なくとも一方の間隔Ｌ１、Ｌ２が所定の距離未満である場合には、１台の大型車両と判定し、それ以外の場合には、２台の小型車両と判定する。ここで、所定の距離とは、通常の走行における車間距離として想定される最小限の距離であり、走行速度に応じて設定してもよい。つまり、少なくとも一方の間隔Ｌ１、Ｌ２が想定される最小車間距離よりも小さい場合には、そのような車間距離で２台の小型車両が走行しているはずがないとして、１台の大型車両と判定する。
【００２７】
このような構成の移動体認識レーダ装置１によれば、図６に示すように、まず、各レーダ送受信機２、３から電波が照射されて車両から反射した電波が、それぞれ受信信号として信号処理装置４に送信される（ステップＳ１）。次に、信号処理装置４において、上記のように、それぞれ第１の検出点Ｄ１と第２の検出点Ｄ２が抽出され（ステップＳ２）、さらに、第１の検出点Ｄ１群と第２の検出点Ｄ２群とに対して第１のクラスタＣ１と第２のクラスタＣ２が生成される（ステップＳ３）。
【００２８】
続いて、クラスタＣ１、Ｃ２が重畳クラスタリングされて、車両の最終クラスタＣ３が生成される（ステップＳ４）。つまり、車両の位置および大きさ、形状などが認識、特定される。そして、最新の最終クラスタＣ３の情報と過去の最終クラスタＣ３の情報とに基づいて、この最終クラスタＣ３に対する追尾（移動軌跡の特定等）が行われる（ステップＳ５）。続いて、最終クラスタＣ３による車種の判定結果（大型車両か小型車両か）と、車両の検出カウントが出力される（ステップＳ６）ものである。
【００２９】
以上のように、この移動体認識レーダ装置１によれば、複数のレーダ送受信機２、３で異なる方向から電波を送受信するため、より多くの検出点Ｄ１、Ｄ２が得られる。そして、より多くの検出点Ｄ１、Ｄ２に基づいてクラスタリングして車両の最終クラスタＣ３を生成するため、車両の大きさにより適合した最終クラスタＣ３を生成することが可能となる。つまり、車両の大きさ、形状をより正確に認識することが可能となる。
【００３０】
具体的には、それぞれのレーダ送受信機２、３の検出点Ｄ１、Ｄ２ごとにクラスタリングして複数のクラスタＤ１、Ｄ２を生成する。つまり、同一の車両に対して、複数のレーダ送受信機２、３ごとのクラスタＣ１、Ｃ２を生成する。そして、これら複数のクラスタＣ１、Ｃ２に基づいて車両の最終クラスタＣ３を生成するため、レーダ送受信機２、３ごとのクラスタＣ１、Ｃ２の誤差（不検出）を補間して、車両の大きさにより適合した最終クラスタＣ３を生成することが可能となる。このようにして、車両の大きさ、形状をより正確に認識することが可能となる。
【００３１】
（実施の形態２）
図７、図８は、この発明の実施の形態を示し、この実施の形態では、車両のクラスタＣを生成する手法が実施の形態１と異なり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。
【００３２】
この実施の形態における信号処理装置４は、すべてのレーダ送受信機２、３の全検出点Ｄ１、Ｄ２を対象にクラスタリングして、車両のクラスタＣを生成する。すなわち、図８に示すように、第１のレーダ送受信機２による第１の検出点Ｄ１と第２のレーダ送受信機３による第２の検出点Ｄ２のすべてを、共通座標でクラスタリングして、各検出点Ｄ１、Ｄ２の距離、速度および方位に基づいて、同一車両からの検出点Ｄ１、Ｄ２と判定される検出点Ｄ１、Ｄ２群の領域を１つのクラスタＣとして抽出する。
【００３３】
ここで、１つのクラスタＣ内の検出点Ｄ１、Ｄ２しか図示していないが、実際にはその他に多くの検出点Ｄ１、Ｄ２が得られる場合（複数の物標、車両がある場合）があり、そのなかから複数のクラスタＣを生成する。また、図中二点鎖線は、大型車両の略輪郭を示す。
【００３４】
このような構成の移動体認識レーダ装置１によれば、図７に示すように、まず、各レーダ送受信機２、３から電波が照射されて車両から反射した電波が、それぞれ受信信号として信号処理装置４に送信される（ステップＳ１１）。次に、信号処理装置４において、それぞれ第１の検出点Ｄ１と第２の検出点Ｄ２が抽出され（ステップＳ１２）、全検出点Ｄ１、Ｄ２が共通座標でクラスタリングされて、車両のクラスタＣが生成される（ステップＳ１３）。続いて、実施の形態１と同様に、このクラスタＣに対する追尾が行われ（ステップＳ１４）、さらに、クラスタＣによる車種の判定結果（大型車両か小型車両か）と、車両の検出カウントが出力される（ステップＳ１５）ものである。
【００３５】
以上のように、この実施の形態によれば、すべてのレーダ送受信機２、３の全検出点Ｄ１、Ｄ２を対象に共通座標でクラスタリングする。つまり、複数のレーダ送受信機２、３で得られた多くの検出点Ｄ１、Ｄ２をまとめてクラスタリングするため、車両の大きさにより適合したクラスタＣを生成することが可能となる。つまり、車両の大きさ、形状をより正確に認識することが可能となる。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、２つのレーダ送受信機２、３を備えているが、３つ以上のレーダ送受信機を備えてもよい。また、実施の形態１、２を組み合わせて車両のクラスタを生成、判定するようにしてもよい。例えば、実施の形態１による最終クラスタＣ３を生成、判定する際に、実施の形態２における全検出点Ｄ１、Ｄ２やクラスタＣを考慮するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１        移動体認識レーダ装置
２        第１のレーダ送受信機
３        第２のレーダ送受信機
４        信号処理装置（処理手段）
Ｄ１      第１の検出点
Ｄ２      第２の検出点
Ｃ        クラスタ
Ｃ１      第１のクラスタ
Ｃ２      第２のクラスタ
Ｃ３      最終クラスタ
Ｗ        道路
【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】
2019070567.tif 000010
【図９】
2019070567.tif 000011
【図１０】
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