(57)【要約】【課題】小規模ハードウェアで車両前方監視装置を実現することを目的としている。【解決手段】本発明の車両前方監視装置１は、自車両１０の前方に送信波５３を送信する送信部１０３と、先行車２で反射された反射波（受信波５４）を単一チャネルで受信する受信部１０４と、自車両１０に対する先行車２の方向Ｄｉを検出する統合部１０１とを備え、統合部１０１が、反射波（受信波５４）における、送信波５３からの遅延時間Ｔｄに基づいて、自車両１０から先行車２まで距離Ｒである算出距離を算出する車間距離検出部１４と、自車両１０から先行車２の距離範囲と先行車２の方向Ｄｉとを対応付けした距離対方向テーブル１２を記憶した記憶部１９と、算出距離（距離Ｒ）と距離対方向テーブル１２に基づいて、先行車２の方向Ｄｉを決定する方向決定部１８と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2015090333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の前方に存在する先行車の方向を検出する車両前方監視装置であって、
前記自車両の前方に送信波を送信する送信部と、前記先行車で反射された反射波を単一チャネルで受信する受信部と、前記自車両に対する前記先行車の方向を検出する統合部と、を備え、
前記統合部は、
前記反射波における、前記送信波からの遅延時間に基づいて、前記自車両から前記先行車まで距離である算出距離を算出する車間距離検出部と、
前記自車両から前記先行車の距離範囲と前記先行車の方向とを対応付けした距離対方向テーブルを記憶した記憶部と、
前記算出距離と前記距離対方向テーブルに基づいて、前記先行車の方向を決定する方向決定部と、を有する車両前方監視装置。
【請求項２】
前記距離対方向テーブルは、
前記送信部から送信された送信波の基礎となる送信信号と、前記受信部にて受信した前記反射波から生成した受信信号とを合成した合成パターンにおける複数のローブ毎に検出可能な前記自車両から前記先行車までの距離の範囲と、前記複数のローブのそれぞれで検出可能な前記先行車の方向を対応付けたことを特徴とする請求項１記載の車両前方監視装置。
【請求項３】
前記統合部は、
前記車間距離検出部にて算出された前記算出距離に基づいて、前記自車両に対する前記先行車の相対速度を算出する相対速度検出部と、
前記車間距離検出部にて算出された前記算出距離と、前記相対速度検出部にて算出された前記相対速度と、前記自車両の速度とに基づいて、前記先行車を追尾する追尾処理部を有し、
前記方向決定部は、周期的に前記先行車の方向を決定する際に、
前記追尾処理部にて算出された追尾結果から、今回の方向決定の対象が直前回に方向決定した先行車と同じと判定した場合に、直前回に決定した方向を前記先行車の方向に決定し、
前記追尾結果から、今回の方向決定の対象が直前回に方向決定した先行車と異なると判定した場合に、前記算出距離と前記距離対方向テーブルに基づいて、前記先行車の方向を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両前方監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前方に存在する車両を検出する車両前方監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されたレーダ装置などによって測定される自車両と前方車両との距離、相対速度、方向などの測定結果は、自車両と自車線上の前方車両に追突する可能性がある場合、自動的に制動を行い、追突被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステムなどの走行支援システムに活用されている。このレーダ装置の１つとして、送信波を先行車に対して送信し、先行車からの反射波を受信して先行車との距離や相対速度を算出するレーダ装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、レーダ装置を搭載し、レーダ装置の出力に基づいて車間距離制御と衝突安全制御を行う車両用物体認識装置が記載されている。特許文献１における先行車の方向を算出する方法は、送信波を出力し、複数のチャネルを有するアレイ状のアンテナにより受信した受信信号をデジタル信号処理することによってターゲットの方向を算出するディタルビームフォーミーング合成（ＤＢＦ（Digital Beam Forming）合成処理）により、物標の方位角を算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５２１７４７１号公報（００１８段〜００２３段、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の車両用物体認識装置の構成では、方向を測定するために複数チャンネルを配列し、複数チャンネルで受信した信号を信号処理するために処理負荷が大きくなる。そのため規模の大きなハードウェアが必要となり、このために高価となるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小規模ハードウェアで車両前方監視装置を実現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】
本発明の車両前方監視装置は、自車両の前方に送信波を送信する送信部と、先行車で反射された反射波を単一チャネルで受信する受信部と、自車両に対する先行車の方向を検出する統合部と、を備える。本発明の統合部は、反射波における、送信波からの遅延時間に基づいて、自車両から先行車まで距離である算出距離を算出する車間距離検出部と、自車両から先行車の距離範囲と先行車の方向とを対応付けした距離対方向テーブルを記憶した記憶部と、算出距離と距離対方向テーブルに基づいて、先行車の方向を決定する方向決定部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両前方監視装置によれば、先行車で反射された反射波を単一チャネルで受信し、車間距離検出部算出した算出距離と距離対方向テーブルに基づいて、先行車の方向を決定するので、小規模ハードウェアで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による車両前方監視装置を示すブロック図である。
【図２】図１の車両前方監視装置の送信信号と受信信号を示す図である。
【図３】自車両中心軸を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１による先行車の方向を決定する動作のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１による距離対方向テーブルを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による合成波ビームおよび検出イメージを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１による合成波ビームおよび検出イメージを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１による合成波ビームおよび検出イメージを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１による合成波ビームおよび検出イメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について図１〜図９を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１による車両前方監視装置を示すブロック図であり、図２は図１の車両前方監視装置の送信信号と受信信号を示す図である。図３は自車両中心軸を説明する図であり、図４は本発明の実施の形態１による先行車の方向を決定する動作のフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態１による距離対方向テーブルを示す図である。本実施の形態１における車両前方監視装置１はパルス方式に準ずる電波レーダの場合を例として示す。
【００１１】
本発明が適用される自動車等の車両１０は、車両前方監視装置１と、車両制御部３と、車速センサ部４とを備えている。車両前方監視装置１は、統合部１０１、信号発生部１０２、送信部１０３、受信部１０４、信号増幅部１０５、フィルタ部１０６、Ａ／Ｄ変換部１０７を備えている。統合部１０１は、解析部１３、車間距離検出部１４、相対速度検出部１５、自車速検出部１６、追尾処理部１７、方向決定部１８、記憶部１９を備えている。車両前方監視装置１は、統合部１０１からトリガ信号を信号発生部１０２に送信し、信号発生部１０２がトリガ信号を基づいて図２に示すようなパルス状の送信信号５１を発生させ、送信部１０３を介して電波（送信波５３）として放射する。車両１０の前方にある先行車２で反射した反射波（受信波５４）を受信部１０４により受信して受信信号５２を生成し、信号増幅部１０５により受信した受信信号５２を増幅し、フィルタ部１０６により増幅した信号から希望する信号を取り出し、Ａ／Ｄ変換部１０７によってアナログ信号をデジタル信号に変換した後、統合部１０１に入力される。なお、先行車２と区別するために、車両を適宜自車両とも呼ぶことにする。
【００１２】
統合部１０１の解析部１３は、周期的に受信信号５２を解析する。解析結果は、車間距離検出部１４、相対速度検出部１５、追尾処理部１７、方向決定部１８にて利用される。
【００１３】
統合部１０１の車間距離検出部１４は、パルス状の送信波５３を送信してから先行車２により反射した受信波５４を受信するまでの遅延時間、すなわち図２に示すように、パルス状の送信信号５１を送信してからパルス状の受信信号５２を受信するまでの遅延時間Ｔｄに基づいて、式（１）により先行車２までの車間距離である距離Ｒを算出する。
Ｒ＝ｃ・Ｔｄ／２      ・・・（１）
ここで、ｃは光速である。
【００１４】
次に、統合部１０１の相対速度検出部１５は、算出した距離Ｒを時間で微分することにより、先行車２と自車両１０との相対速度ｖ１を算出する。統合部１０１の自車速検出部１６は、車速センサ部４から自車両１０の車速ｖ２を算出する。次に、統合部１０１の追尾処理部１７は、算出された先行車２までの距離Ｒ、相対速度ｖ１および自車両１０の車速ｖ２などの情報から、カルマンフィルタなどを用いて所定時間毎に先行車２と自車両１０との位置関係を解析し、先行車２を追尾する。統合部１０１が算出した追尾結果には、検出された対象が直前に検出した対象と同じであるか否かの情報（対象の同一性情報）が含まれる。
【００１５】
次に、統合部１０１の方向決定部１８は、自車両１０に対する先行車２の方向Ｄｉを周期的に決定する。先行車２の方向Ｄｉを決定手順については図４〜図９を用いて説明する。図４のフローチャートのステップＳ１０１において、統合部１０１は、算出した追尾結果から、今回検出した先行車２が前回検出していたものと同じ先行車２か否かを判定する。
【００１６】
ステップＳ１０１において、追尾結果の対象の同一性情報に基づいて、直前の前回（直前回）と同じ先行車２ではないと判定された場合は、ステップＳ１０２に進み、直前の前回と同じ先行車２であると判定された場合はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０２において、統合部１０１の方向決定部１８は、算出した先行車２までの距離Ｒを先行車２の最大検出距離と見なし、統合部１０１の記憶部１９に記憶している距離対方向テーブル１２により先行車２の方向Ｄｉを決定する。その際決定した方向を統合部１０１の記憶部１９において記憶する。ここで、最大検出距離は、後述する送信波の１チャンネルと受信波の１チャンネルの合成パターンにおける複数のローブ（lobe）毎に検出できる最大の検出距離である。
【００１７】
ステップＳ１０３において、直前回に決定した方向を今回の方向とする。以上のように統合部１０１は、自車両１０に対する先行車２の方向Ｄｉを決定する。統合部１０１で算出された先行車２までの距離Ｒ、先行車２との相対速度ｖ１、先行車２の方向Ｄｉの情報を車両制御部３に送る。車両制御部３は、これらの情報に基づいて、自動的に自車両１０の制動を行い、追突被害を軽減するように自車両１０を制御する。すなわち、車両制御部３は、衝突被害軽減制御を行う。
【００１８】
送信波の１チャンネルと受信波の１チャンネルの合成パターンについて説明する。図６〜図９は、本発明の実施の形態１による合成波ビームおよび検出イメージを示す図である。１チャンネルの送信波５３を送信し、１チャンネルの受信波５４を受信し、送信波５３と受信波５４を合成すると、図６のような信号強度が短い距離範囲でピークを有する細長いローブ（lobe）が複数出現する。図６には、自車両１０の上方から見た５つのローブを示した。縦軸は信号の強度であり、横軸は自車両中心軸１１からの角度である。自車両中心軸１１は、図３に示すように、自車両先端中心Ｐｃを通り、かつ自車両１０を縦方向（進行方向）に貫く中心軸である。図６の５つのローブは、紙面左側から、サイドローブ２４、第２ローブ２２、第１ローブ２１、第３ローブ２３、サイドローブ２４である。便宜的に、信号強度が大きいものから第１ローブ、第２ローブ、第３ローブとした。送信部１０３が有するアンテナ及び受信部１０４が有するアンテナの指向性は、複数のローブが生成できるように選択する。なお、自車両１０と先行車２との位置関係により、合成パターンのローブの数や、発生位置（角度）は異なる。
【００１９】
自車両１０に対する先行車２の最大検出距離は、送信波の１チャンネルと受信波の１チャンネルの合成パターンにおけるローブ毎に決まる。信号強度が強い第１ローブ２１は、長い距離を伝送できるので、検出可能な距離は長くなり、その最大の距離が最大検出距離である。最大検出距離は、上記合成パターンにおけるローブの最大信号強度によって決まる。したがって、式（２）のような関係が成り立つ。第１ローブ２１を用いる場合の最大検出距離をＲｍ１とし、第２ローブ２２を用いる場合の最大検出距離をＲｍ２とする。同様に、第３ローブ２３を用いる場合の最大検出距離をＲｍ３とし、サイドローブ２４を用いる場合の最大検出距離をＲｍ４とする。
Ｒｍ１＞Ｒｍ２＞Ｒｍ３＞Ｒｍ４      ・・・（２）
【００２０】
統合部１０１が実行する方向決定方法を、具体的に説明する。図５に示した距離対方向テーブル１２は、送信部１０３から送信された送信波５３の基礎となる送信信号５１と、受信部１０４にて受信した反射波（受信波５４）から生成した受信信号５２とを合成した合成パターンにおける複数のローブ（第１ローブ２１、第２ローブ２２、第３ローブ２３、サイドローブ２４）毎に検出可能な自車両１０から先行車２までの距離の範囲と、複数のローブ（第１ローブ２１、第２ローブ２２、第３ローブ２３、サイドローブ２４）のそれぞれで検出可能な先行車２の方向Ｄｉを対応付けたものである。図５に示した距離対方向テーブル１２は、最大検出距離の区分が４つある例である。最大検出距離と見なされた統合部１０１で算出した距離Ｒが２０ｍ以上の場合、第１ローブ２１以外に先行車２を検出できないので、図６のように先行車２は第１ローブ２１で検出する。このため、距離Ｒが２０ｍ以上の場合に、先行車２が自車両１０の正面方向に存在すると決定する。
【００２１】
同様に、最大検出距離と見なされた統合部１０１で算出した距離Ｒが１５ｍ以上２０ｍ未満である場合、第２ローブ２２以外に先行車２を検出できないので、図７のように先行車２は第２ローブ２２で検出する。このため、距離Ｒが１５ｍ以上２０ｍ未満である場合に、自車両１０の左方向に存在すると決定する。また、最大検出距離と見なされた統合部１０１で算出した距離Ｒが１０ｍ以上１５ｍ未満である場合、第３ローブ２３以外に先行車２を検出できないので、図８のように先行車２は第３ローブ２３で検出する。このため、距離Ｒが１０ｍ以上１５ｍ未満である場合に、自車両１０の右方向に存在すると決定する。更に、最大検出距離と見なされた統合部１０１で算出した距離Ｒが１０ｍ未満である場合、サイドローブ２４以外に先行車２を検出できないので、図９のように先行車２はサイドローブ２４で検出する。このため、距離Ｒが１０ｍ未満である場合に、先行車２は自車両１０の左右いずれかの方向に存在すると決定する。
【００２２】
なお、各方向で最大検出距離に幅を設けているのは、先行車２の形状や大きさによって先行車２が反射する信号強度が異なるからである。各ローブの強度差は先行車２と自車両１０の車間距離が同一距離において、想定しうる先行車２の最大の反射強度から最小の反射強度の差分以上とする必要がある。これまでに説明した距離対方向テーブル１２では３方向を例としているが、２方向または更に多くの方向（５方向以上）で距離対方向テーブルを設けてもよい。
【００２３】
本発明の実施の形態１における車両前方監視装置１は、先行車２から反射した受信波５４の受信を単一チャネルとし、統合部１０１で算出した自車両１０と先行車２との距離Ｒを、先行車２までの最大検出距離と見なし、この最大検出距離により先行車２の方向Ｄｉを決定するように構成した。これにより、実施の形態１の車両前方監視装置１は、特許文献１の車両用物体認識装置が複数チャンネルで受信した信号を信号処理するのとは異なり、必要最小限の信号処理負荷とする事が可能となり、小規模ハードウェアで安価に実現できる。
【００２４】
以上のように、本発明の実施の形態１における車両前方監視装置１は、自車両１０の前方に送信波５３を送信する送信部１０３と、先行車２で反射された反射波（受信波５４）を単一チャネルで受信する受信部１０４と、自車両１０に対する先行車２の方向Ｄｉを検出する統合部１０１とを備え、統合部１０１が、反射波（受信波５４）における、送信波５３からの遅延時間Ｔｄに基づいて、自車両１０から先行車２まで距離Ｒである算出距離を算出する車間距離検出部１４と、自車両１０から先行車２の距離範囲と先行車２の方向Ｄｉとを対応付けした距離対方向テーブル１２を記憶した記憶部１９と、算出距離（距離Ｒ）と距離対方向テーブル１２に基づいて、先行車２の方向Ｄｉを決定する方向決定部１８と、を有することを特徴とするので、すなわち、先行車２から反射した単一チャネルの反射波（受信波５４）を受信し、先行車２の距離Ｒと距離対方向テーブル１２とに基づいて先行車２の方向Ｄｉを決定するので、小規模ハードウェアで実現できる。
【００２５】
なお、実施の形態１では車両前方監視装置１として、電波レーダの場合を例示したが、その他のレーザレーダ、超音波センサなどでもこの発明を適用することができる。また、実施の形態１ではパルスに準じた方式について例示したが、別の方式でもこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…車両前方監視装置、２…先行車、１０…車両（自車両）、１２…距離対方向テーブル、１４…車間距離検出部、１５…相対速度検出部、１７…追尾処理部、１８…方向決定部、１９…記憶部、２１…第１ローブ、２２…第２ローブ、２３…第３ローブ、２４…サイドローブ、５１…送信信号、５２…受信信号、５３…送信波、５４…受信波、１０１…統合部、１０３…送信部、１０４…受信部、Ｔｄ…遅延時間、ｖ１…相対速度、ｖ２…車速、Ｄｉ…方向、Ｒ…距離。
【図１】
2015090333.tif 000003
【図２】
2015090333.tif 000004
【図３】
2015090333.tif 000005
【図４】
2015090333.tif 000006
【図５】
2015090333.tif 000007
【図６】
2015090333.tif 000008
【図７】
2015090333.tif 000009
【図８】
2015090333.tif 000010
【図９】
2015090333.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月21日(2014.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の前方に存在する先行車の方向を検出する車両前方監視装置であって、
前記自車両の前方に送信波を送信する送信部と、前記先行車で反射された反射波を単一チャネルで受信する受信部と、前記自車両に対する前記先行車の方向を検出する統合部と、を備え、
前記統合部は、
前記反射波における、前記送信波からの遅延時間に基づいて、前記自車両から前記先行車まで距離である算出距離を算出する車間距離検出部と、
前記算出距離と、前記算出距離に基づいて算出した、前記自車両に対する前記先行車との相対速度と、前記自車両の速度と、に基づいて、前記先行車を追尾して追尾結果を算出する追尾処理部と、
前記自車両から前記先行車の距離範囲と前記先行車の方向とを対応付けした距離対方向テーブルを記憶した記憶部と、
前記追尾結果から、今回の方向決定の対象となる先行車が直前回に方向決定した先行車と異なると判定した場合に、前記算出距離と前記距離対方向テーブルに基づいて、前記先行車の方向を決定し、前記追尾結果から、今回の方向決定の対象となる先行車が直前回に方向決定した先行車と同じと判定した場合に、前回決定した方向を前記先行車の方向に決定する方向決定部と、を有する車両前方監視装置。
【請求項２】
前記距離対方向テーブルは、
前記送信部から送信された送信波の基礎となる送信信号と、前記受信部にて受信した前記反射波から生成した受信信号とを積算により合成した合成パターンにおける複数のローブ毎に検出可能な前記自車両から前記先行車までの距離の範囲と、前記複数のローブのそれぞれで検出可能な前記先行車の方向を対応付けたことを特徴とする請求項１記載の車両前方監視装置。
【請求項３】
前記統合部は、
前記車間距離検出部にて算出された前記算出距離に基づいて、前記相対速度を算出する相対速度検出部を備え、
前記追尾結果は、今回の方向決定の対象となる先行車が直前回に方向決定した先行車との
同一性を判定した情報である同一性情報を含んでおり、
前記方向決定部は、周期的に前記先行車の方向を決定する際に、
前記同一性情報から、今回の方向決定の対象が直前回に方向決定した先行車と同じと判定した場合に、直前回に決定した方向を前記先行車の方向に決定し、
前記同一性情報から、今回の方向決定の対象が直前回に方向決定した先行車と異なると判定した場合に、前記算出距離と前記距離対方向テーブルに基づいて、前記先行車の方向を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両前方監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の車両前方監視装置は、自車両の前方に送信波を送信する送信部と、先行車で反射された反射波を単一チャネルで受信する受信部と、自車両に対する先行車の方向を検出する統合部と、を備える。本発明の統合部は、反射波における、送信波からの遅延時間に基づいて、自車両から先行車まで距離である算出距離を算出する車間距離検出部と、算出距離と、算出距離に基づいて算出した、自車両に対する先行車との相対速度と、自車両の速度と、に基づいて、先行車を追尾して追尾結果を算出する追尾処理部と、自車両から先行車の距離範囲と先行車の方向とを対応付けした距離対方向テーブルを記憶した記憶部と、追尾結果から、今回の方向決定の対象となる先行車が直前回に方向決定した先行車と異なると判定した場合に、算出距離と距離対方向テーブルに基づいて、先行車の方向を決定し、追尾結果から、今回の方向決定の対象となる先行車が直前回に方向決定した先行車と同じと判定した場合に、前回決定した方向を先行車の方向に決定する方向決定部と、を有することを特徴とする。