(57)【要約】【課題】物体によるピーク信号とノイズによるピーク信号とを的確に識別して物体検知装置による検知精度を高める。【解決手段】ＦＭ−ＣＷ波を用いた車両の物体検知装置であって、ミキサで送信波および受信波を混合してビート信号を生成し、このビート信号を周波数分析して得られたピーク信号のうち、検知閾値Ｔｈ１以上のピーク信号を物体の検知ピークとして判定するものにおいて、ピーク領域Ｆｂ，Ｆｄを除いて得られるノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅを抽出し、そのノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅの検知レベルの平均値ＬａｖｅにマージンＴＨＲＥＳＨ　ＭＡＲＧＩＮを加算して新たな検知閾値Ｔｈ２を設定するので、最新のノイズレベルの状況に応じて検知閾値Ｔｈ１を逐次更新することが可能となり、検知ピークをバックグラウンドノイズから確実に識別して物体検知装置の検知精度を高めることができる。【選択図】　　　図２
2004069467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＭ−ＣＷ波を送信して該ＦＭ−ＣＷ波の物体からの反射波を受信する送受信手段（６）と、
送信波および受信波を混合してビート信号を生成するミキサ（７）と、
ミキサ（７）で得られたビート信号を周波数分析する周波数分析手段（１３）と、
周波数分析手段（１３）による上昇側および下降側の周波数分析結果に基づき得られたピーク信号のうち、検知閾値（Ｔｈ１）以上のピーク信号を検知ピークとして判定する検知ピーク判定手段（１４）と、
検知ピーク判定手段（１４）で得られた上昇側および下降側の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも一方を算出する物体検知手段（１５）と、
を備えた車両の物体検知装置において、
前記検知ピークを除いて得られる周波数領域（Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅ）を抽出する周波数領域抽出手段（１６）と、
周波数領域抽出手段（１６）により得られた周波数領域（Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅ）の信号強度に基づいて前記検知閾値（Ｔｈ１）を変更する検知閾値変更手段（１７）と、
を備えたことを特徴とする車両の物体検知装置。
【請求項２】
前記周波数領域抽出手段（１６）は、検知ピーク位置および予め定められた検知ピーク幅に基づいて前記周波数領域（Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅ）を抽出することを特徴とする、請求項１に記載の車両の物体検知装置。
【請求項３】
前記検知閾値変更手段（１７）は、抽出された周波数領域（Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅ）における周波数スペクトラムの平均値（Ｌｎ）に基づいて前記検知閾値（Ｔｈ１）を変更することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の物体検知装置。
【請求項４】
信号判定用上限値（ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ）および信号判定用下限値（ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ）の少なくとも一方を記憶する異常検知手段（１８）を備え、
この異常検知手段（１８）は前記周波数スペクトラムの平均値（Ｌｎ）が前記信号判定用上限値（ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ）以上または信号判定用下限値（ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ）以下となる場合に異常判定を行うことを特徴とする、請求項３に記載の車両の物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭ−ＣＷ波（周波数変調連続波）を用いたレーダー装置で先行車等の物体を検知するための車両の物体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の物体検知装置は、特開平１１−３８１２９号公報により公知である。
【０００３】
図４に示すように、従来のＦＭ−ＣＷ波を用いた物体検知装置は、タイミング信号生成回路１から入力されるタイミング信号に基づいて発振器３の発信作動がＦＭ変調制御回路２により変調制御され、図５（ａ）に実線で示すように、周波数が三角波状に変調された送信波がアンプ４およびサーキュレータ５を介して送受信アンテナ６から送信される。このＦＭ−ＣＷ波が先行車等の物体に反射された反射波が送受信アンテナ６に受信されると、この受信波は、例えば物体が自車に接近してくる場合には、図５（ａ）に破線で示すように、送信波の周波数が直線的に増加する上昇側では送信波よりも低い周波数で送信波から遅れて出現し、また送信波の周波数が直線的に減少する下降側では送信波よりも高い周波数で送信波から遅れて出現する。
【０００４】
送受信アンテナ６で受信した受信波はサーキュレータ５を介してミキサ７に入力される。ミキサ７には、サーキュレータ５からの受信波の他に発振器３から出力される送信波から分配された走信波がアンプ８を介して入力されており、ミキサ７で送信波および受信波が混合されることにより、図５（ｂ）に示すように、送信波の周波数が直線的に増加する上昇側でピーク周波数Ｆｕｐを有し、送信波の周波数が直線的に減少する下降側でピーク周波数Ｆｄｎを有するビート信号が生成される。
【０００５】
ミキサ７で得られたビート信号はアンプ９で必要なレベルの振幅に増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０によりサンプリングタイム毎にＡ／Ｄ変換され、デジタル化された増幅データがメモリ１１に時系列的に記憶保持される。このメモリ１１には、タイミング信号生成回路１からタイミング信号が入力されており、そのタイミング信号に応じてメモリ１１は、送受信波の周波数が増加する上昇側および前記周波数が減少する下降側毎にデータを記憶保持することになる。
【０００６】
メモリ１１に記憶保持されたデータは周波数分析手段１３、検知ピーク判定手段１４および物体検知手段１５を備えたＣＰＵ１２に入力され、そのＣＰＵ１２で前記入力データに基づく演算処理が実行される。
【０００７】
周波数分析手段１３は、メモリ１１に記憶されたビート信号のデータを周波数分析してスペクトル分布を求めるものであり、周波数分析の手法としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられる。
【０００８】
検知ピーク判定手段１４は、周波数分析手段１３での周波数分析により得られたスペクトルデータを基に、検知レベルが所定の検知閾値以上で極大値となるスペクトル（ピーク信号）を検出する。図６（ａ）に示す上昇側のピーク信号と図６（ｂ）に示す下降側のピーク信号とは、物体との相対速度が「０」であるときのピーク位置を挟んで対称的に検知される。
【０００９】
物体検知手段１５は、検知ピーク判定手段１４で得られた上昇側のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降側のピーク周波数Ｆｄｎに基づいて、物体の相対距離および相対速度を算出する。具体的には、両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの和に基づいて物体までの距離が算出され、両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの差に基づいて物体との相対速度が算出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の物体検知装置により検知される検知レベルは、自車と物体との距離が増加するに伴って低下する（図８参照）。図７（ａ）には、時刻ｔにおけるスペクトルデータが示されており、自車から遠ざかる物体は鎖線で示す検知閾値以上のピーク信号Ｐａ１を有しており、それ以外のノイズに起因する２つのピーク信号Ｐｃ１，Ｐｃ２は検知閾値未満の大きさである。図７（ｂ）には、時刻ｔ＋１におけるスペクトルデータが示されており、物体との距離が増加したことにより物体のピーク信号Ｐａ１が鎖線で示す検知閾値未満に低下するため、その時点で物体を検知できなくなる問題がある。このような不具合を解消するために、物体を検知できるレベルまで検知閾値を低下させると、物体を検知可能にはなるが、ノイズに起因する他の２つのピーク信号Ｐｃ１，Ｐｃ２を物体と誤認する新たな問題が発生してしまう。
【００１１】
上記問題を解決する手法を、本出願人は特願２００１−１０８９２５号により既に提案しているが、本発明は上記問題を上記特願２００１−１０８９２５号とは異なる手法で解決するものである。
【００１２】
即ち、本発明は、物体によるピーク信号とノイズによるピーク信号とを的確に識別して物体検知装置による検知精度を高めることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ＦＭ−ＣＷ波を送信して該ＦＭ−ＣＷ波の物体からの反射波を受信する送受信手段と、送信波および受信波を混合してビート信号を生成するミキサと、ミキサで得られたビート信号を周波数分析する周波数分析手段と、周波数分析手段による上昇側および下降側の周波数分析結果に基づき得られたピーク信号のうち、検知閾値以上のピーク信号を検知ピークとして判定する検知ピーク判定手段と、検知ピーク判定手段で得られた上昇側および下降側の検知ピークに基づいて物体との距離および物体との相対速度の少なくとも一方を算出する物体検知手段とを備えた車両の物体検知装置において、前記検知ピークを除いて得られる周波数領域を抽出する周波数領域抽出手段と、周波数領域抽出手段により得られた周波数領域の信号強度に基づいて前記検知閾値を変更する検知閾値変更手段とを備えたことを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００１４】
上記構成によれば、検知ピークを除いて得られる周波数領域の信号強度に基づいて検知閾値を変更するので、最新のノイズレベルの状況に応じて検知閾値を逐次更新することが可能となり、検知ピークをバックグラウンドノイズから確実に識別して物体検知装置の検知精度を高めることができる。
【００１５】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記周波数領域抽出手段は、検知ピーク位置および予め定められた検知ピーク幅に基づいて前記周波数領域を抽出することを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００１６】
上記構成によれば、検知ピークを除いて得られる周波数領域を、検知ピーク位置および予め定められた検知ピーク幅に基づいて抽出するので、検知ピークを除いたバックグラウンドノイズの周波数領域を的確に抽出することができる。
【００１７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記検知閾値変更手段は、抽出された周波数領域における周波数スペクトラムの平均値に基づいて前記検知閾値を変更することを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００１８】
上記構成によれば、抽出された周波数領域における周波数スペクトラムの平均値に基づいて検知閾値を変更するので、周波数毎に異なるバックグラウンドノイズの変動やピーク状のノイズに影響されずに検知閾値の変更を的確に行うことができる。
【００１９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、信号判定用上限値および信号判定用下限値の少なくとも一方を記憶する異常検知手段を備え、この異常検知手段は前記周波数スペクトラムの平均値が前記信号判定用上限値以上または信号判定用下限値以下となる場合に異常判定を行うことを特徴とする車両の物体検知装置が提案される。
【００２０】
上記構成によれば、抽出された周波数領域における周波数スペクトラムの平均値が信号判定用上限値以上または信号判定用下限値以下となる場合に異常判定を行うので、異常な値を示す周波数スペクトラムの平均値に基づいて検知閾値の不適切な変更が行われるのを防止することができる。
【００２１】
尚、実施例の送受信アンテナ６は本発明の送受信手段に対応し、実施例のノイズ領域Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃは本発明の周波数領域に対応し、実施例の距離平均値Ｌｎは本発明の周波数スペクトラムの平均値に対応する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１は物体検知装置の全体構成図、図２は検知閾値を変更する手法を説明する図、図３は作用を説明するフローチャートである。
【００２４】
図１には本実施例の物体検知装置のＣＰＵ１２の回路構成が示される。ＣＰＵ１２以外の構成および作用は、図４のものと同一である。図４で説明した従来のＣＰＵ１２は、周波数分析手段１３と、検知ピーク判定手段１４と、物体検知手段１５とを備えていたが、本実施例のＣＰＵ１２は更に周波数領域抽出手段１６と、検知閾値変更手段１７と、異常検知手段１８とを備えている。
【００２５】
図３のフローチャートのステップＳ１で、図２（ａ）に示すように、周波数分析手段１３により分析した検知スペクトラムを検知閾値Ｔｈ１と比較し、検知レベルが検知閾値Ｔｈ１以上となる検知ピークのピーク位置を抽出する。続くステップＳ２で、検知ピークのピーク位置の前後に予め設定された検知ピーク幅を加えたものをピーク領域Ｆｂ，Ｆｄとし、このピーク領域Ｆｂ，Ｆｄを除いた周波数領域をノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅとして抽出する。このように、検知ピーク位置および予め定められた検知ピーク幅に基づいてピーク領域Ｆｂ，Ｆｄを設定するので、ピーク領域Ｆｂ，Ｆｄを除いて得られるノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅを的確に抽出することができる。続くステップＳ３で、図２（ｂ）に示すように、抽出されたノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅにおける検知レベル（ノイズレベル）の時刻Ｔにおける距離平均値Ｌｎ（Ｔ）を算出する。このように、抽出されたノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅにおけるノイズレベルの距離平均値Ｌｎ（Ｔ）を使用することで、周波数（距離）毎に異なるバックグラウンドノイズの変動やピーク状のノイズに影響されずに、後述する検知閾値Ｔｈ１の変更を的確に行うことができる。上記ステップＳ１〜Ｓ３の工程は周波数領域抽出手段１６において実行される。
【００２６】
続くステップＳ４で、前記ステップＳ３において算出したノイズレベルの距離平均値Ｌｎ（Ｔ）を信号判定用上限値ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬおよび信号判定用下限値ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬと比較し、ノイズレベルの距離平均値Ｌｎ（Ｔ）が信号判定用上限値ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ以上、あるいは信号判定用下限値ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ以下の場合には、ステップＳ７でノイズレベルが異常であると判断する。このように、ノイズレベルの距離平均値Ｌｎ（Ｔ）が異常な値を示した場合に異常判定を行うので、異常な値を示す距離平均値Ｌｎ（Ｔ）に基づいて検知閾値Ｔｈ１の変更が行われるのを防止することができる。上記ステップＳ４およびＳ７の工程は異常検知手段１８において実行される。
【００２７】
前記ステップＳ４で、ノイズレベルの距離平均値Ｌｎ（Ｔ）が信号判定用上限値ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬおよび信号判定用下限値ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥＬＥＶＥＬの間にあれば、ステップＳ５で、前回のサンプリング時（時刻Ｔ−１）におけるノイズレベルの時間平均値Ｌａｖｅ（Ｔ−１）と、今回のサンプリング時（時刻Ｔ）におけるノイズレベルの距離平均値Ｌｎ（Ｔ）と、重み付け係数Ｋ（０＜Ｋ＜１）とを用いて、今回のサンプリング時におけるノイズレベルの時間平均値Ｌａｖｅ（Ｔ）を、
Ｌａｖｅ（Ｔ）＝Ｋ×Ｌｎ（Ｔ）＋（１−Ｋ）×Ｌａｖｅ（Ｔ−１）
により算出する。このように、ノイズレベルの時間平均値Ｌａｖｅ（Ｔ）を算出することにより、一時的なノイズ等の影響によるノイズレベルの変動を緩和することができる。
【００２８】
そしてステップＳ６で、今回のノイズレベルの時間平均値Ｌａｖｅ（Ｔ）に予め設定したマージンＴＨＲＥＳＨ　ＭＡＲＧＩＮを加算し、新たな検知閾値Ｔｈ２（図２（ｂ）参照）を算出する。このように、ピーク領域Ｆａ，Ｆｃを除いて得られるノイズ領域Ｆａ，Ｆｃ，Ｆｅのノイズレベルに基づいて検知閾値Ｔｈ１を変更するので、最新のノイズレベルの状況に応じて検知閾値Ｔｈ１を逐次更新することが可能となり、検知ピークをバックグラウンドノイズから確実に識別して物体検知装置の検知精度を高めることができる。上記ステップＳ５およびＳ６の工程は検知閾値変更手段１７において実行される。
【００２９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
例えば、実施例では異常検知手段１８が信号判定用上限値ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥＬＥＶＥＬおよび信号判定用下限値ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬの両方を用いて異常判定を行っているが、その何れか一方を用いて異常判定を行っても良い。
【００３１】
また送信用アンテナおよび受信用アンテナをそれぞれ別個に設置することにより、サーキュレータを用いない構成としても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、検知ピークを除いて得られる周波数領域の信号強度に基づいて検知閾値を変更するので、最新のノイズレベルの状況に応じて検知閾値を逐次更新することが可能となり、検知ピークをバックグラウンドノイズから確実に識別して物体検知装置の検知精度を高めることができる。
【００３３】
また請求項２に記載された発明によれば、検知ピークを除いて得られる周波数領域を、検知ピーク位置および予め定められた検知ピーク幅に基づいて抽出するので、検知ピークを除いたバックグラウンドノイズの周波数領域を的確に抽出することができる。
【００３４】
また請求項３に記載された発明によれば、抽出された周波数領域における周波数スペクトラムの平均値に基づいて検知閾値を変更するので、周波数毎に異なるバックグラウンドノイズの変動やピーク状のノイズに影響されずに検知閾値の変更を的確に行うことができる。
【００３５】
また請求項４に記載された発明によれば、抽出された周波数領域における周波数スペクトラムの平均値が信号判定用上限値以上または信号判定用下限値以下となる場合に異常判定を行うので、異常な値を示す周波数スペクトラムの平均値に基づいて検知閾値の不適切な変更が行われるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】物体検知装置の全体構成図
【図２】検知閾値を変更する手法を説明する図
【図３】作用を説明するフローチャート
【図４】従来の物体検知装置の全体構成図
【図５】送受信アンテナに対して物体が接近移動しているときの送受信波の波形およびピーク周波数を示すグラフ
【図６】検知ピーク判定手段で検知されたピーク信号を示すグラフ
【図７】時間の経過に伴う検知レベルの変化を示すタイムチャート
【図８】自車および物体間の距離と検知レベルとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
６　　　　　送受信アンテナ（送受信手段）
７　　　　　ミキサ
１３　　　　周波数分析手段
１４　　　　検知ピーク判定手段
１５　　　　物体検知手段
１６　　　　周波数領域抽出手段
１７　　　　検知閾値変更手段
１８　　　　異常検知手段
Ｆａ　　　　ノイズ領域（周波数領域）
Ｆｃ　　　　ノイズ領域（周波数領域）
Ｆｅ　　　　ノイズ領域（周波数領域）
Ｌｎ　　　　距離平均値（周波数スペクトラムの平均値）
ＭＡＸ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ　　　　信号判定用上限値
ＭＩＮ　ＮＯＩＳＥ　ＬＥＶＥＬ　　　　信号判定用下限値
Ｔｈ１　　　検知閾値
【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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