(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定方法において、
上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点の中から、この検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布に基づいて、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択する反射点選択ステップと、
上記反射点選択ステップで選択された複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度と軸ずれ角との関係を示す方程式に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角を算出する軸ずれ角算出ステップと、
を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の軸ずれ角推定方法において、
上記方程式は、各反射点のレーダ視線方向成分の相対速度ｑ１、ｑ２と方位角度θ１、θ２と、軸ずれ角φとを用いて、
ｑ１／ｑ２  ＝  ｃｏｓ（θ１−φ）／ｃｏｓ（θ２−φ）
と表されることを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の軸ずれ角推定方法において、
上記反射点選択ステップは、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布に基づいて基準速度を定め、この定めた基準速度を中心に一定の幅を有する相対速度の値域である速度ゲート内にレーダ視線方向成分の相対速度が含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の軸ずれ角推定方法において、
上記反射点選択ステップは、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の中央値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項５】
請求項３に記載の軸ずれ角推定方法において、
上記反射点選択ステップは、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の最大値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の軸ずれ角推定方法において、
上記反射点選択ステップは、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の度数が所定値以上となる相対速度の値域である速度ゲートを求め、この求めた速度ゲート内にレーダ視線方向成分の相対速度が含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の軸ずれ角推定方法において、
上記反射点選択ステップは、上記レーダ装置によって上記移動体の移動速度がほぼ一定とみなしうる時間内に検出された反射点の中から上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項８】
移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定方法において、
上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度と軸ずれ角との関係を示す方程式に基づいて軸ずれ角を算出する軸ずれ角算出ステップと、
上記軸ずれ角算出ステップにより算出された軸ずれ角の分布に基づいて、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択する反射点選択ステップと、
上記反射点選択ステップで選択された複数個の反射点に対して上記軸ずれ角算出ステップによって算出された軸ずれ角に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定ステップと、
を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定方法。
【請求項９】
移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定装置において、
上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点の中から、この検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布に基づいて、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択する反射点選択手段と、
上記反射点選択手段で選択された複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度と軸ずれ角との関係を示す方程式に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角を算出する軸ずれ角算出手段と、
を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の軸ずれ角推定装置において、
上記方程式は、各反射点のレーダ視線方向成分の相対速度ｑ１、ｑ２と方位角度θ１、θ２と、軸ずれ角φとを用いて、
ｑ１／ｑ２  ＝  ｃｏｓ（θ１−φ）／ｃｏｓ（θ２−φ）
と表されることを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の軸ずれ角推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布に基づいて基準速度を定め、この定めた基準速度を中心に一定の幅を有する相対速度の値域である速度ゲート内にレーダ視線方向成分の相対速度が含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の軸ずれ量推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の中央値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の軸ずれ量推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の最大値を基準速度と定めることを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１４】
請求項９または請求項１０に記載の軸ずれ角推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布の度数が所定値以上となる相対速度の値域である速度ゲートを求め、この求めた速度ゲート内にレーダ視線方向成分の相対速度が含まれる複数の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１５】
請求項９または請求項１０に記載の軸ずれ量推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記複数個の反射点として、第１の反射点、第２の反射点、及び第３の反射点を選択し、
上記軸ずれ角算出手段は、第１及び第２の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいてレーダ装置の第１の軸ずれ角を算出するとともに、第１及び第２の反射点の何れかと第３の反射点とのレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいてレーダ装置の第２の軸ずれ角を算出することに加え、
上記軸ずれ角算出手段によって算出された第１及び第２の軸ずれ角に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の軸ずれ量推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記基準速度として、相異なる第１及び第２の基準速度を定め、この定めた第１及び第２の基準速度を中心に一定の幅を有する相対速度の値域である第１及び第２の速度ゲート内に相対速度が含まれる複数の反射点をそれぞれ選択し、
上記軸ずれ角算出手段は、第１の速度ゲート内から選択された複数の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいて第１の軸ずれ角を算出し、さらに第２の速度ゲート内から選択された複数の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいて第２の軸ずれ角を算出することに加え、
上記軸ずれ角算出手段によって算出された第１及び第２の軸ずれ角に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１７】
請求項９または請求項１０に記載の軸ずれ角推定装置において、
上記反射点選択手段は、上記レーダ装置によって上記移動体の移動速度がほぼ一定とみなしうる時間内に検出された反射点の中から上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択することを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１８】
請求項９または請求項１０に記載の軸ずれ角推定装置において、
上記反射点選択手段は、ともに上記移動体の移動速度がほぼ一定とみなしうる時間幅を有する第１及び第２の時間帯において上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点の中から上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択し、
上記軸ずれ角算出手段は、上記反射点選択手段により選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度に基づいて第１の時間帯の軸ずれ角と第２の時間帯の軸ずれ角とを算出することに加え、
上記軸ずれ角算出手段によって算出された第１の時間帯の軸ずれ角と第２の時間帯の軸ずれ角とに基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【請求項１９】
移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定装置において、
上記レーダ装置により検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度と軸ずれ角との関係を示す方程式に基づいて軸ずれ角を算出する軸ずれ角算出手段と、
上記軸ずれ角算出手段により算出された軸ずれ角の分布に基づいて、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択する反射点選択手段と、
上記反射点選択手段が選択した複数個の反射点に対して上記軸ずれ角算出手段によって算出された軸ずれ角に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する軸ずれ角真値推定手段と、
を備えたことを特徴とする軸ずれ角推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波や音波や光波などの伝搬波の反射を用いたレーダの基準方向のずれ角（軸ずれ角、アライメントオフセット角）の誤差推定技術に係るものであり、特に移動体の正面方向（移動体の進行方向）におけるレーダ反射体の検出を用途とするレーダの基準軸と移動体の正面方向とのずれを推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、自動車などの移動体にレーダ装置を搭載して、進行方向にある障害物などのレーダ反射体を検出し、速度制御や衝突防止のための機能を実現しようとする開発がなされている。このようなレーダ装置では、レーダの基準軸が、本来想定していた方向とずれてしまうために、レーダの信号を処理した結果として得られるレーダ反射体の方位角度が正しいものとならないという問題が生じうる。【０００３】
このような基準軸のずれは、レーダ装置を移動体に据え付ける初期作業の精度が悪いために生じる。また、初期段階においてレーダ装置を移動体に精度よく据え付けた場合でも実使用を通じて基準軸がずれてしまう場合もある。基準軸がずれてしまった状態のレーダ装置では正しい観測値が得られないため、安全性の向上に寄与することとはならない。【０００４】
そこで、移動体に搭載されたレーダ装置の基準軸を移動体の進行方向に調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。これらはレーダを搭載する移動体の速度情報と、主として静止物である反射点の観測値とを用いて基準軸の方向を推定するものである。【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００２−２２８７４９  「車載用ミリ波レーダ装置」  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の軸ずれ角推定技術では、軸ずれ角を推定するためにレーダ装置を搭載する移動体の移動速度を取得する必要がある。そのため、移動体の自速度センサから得られる速度情報を何らかの方法で軸ずれ角推定装置内に取り込まなければならず、速度データを取得するための結線作業をレーダ装置の据え付け時に必要としていた。またレーダ装置用に速度情報を供給するインターフェースを持たない移動体では、かかる軸ずれ角推定技術をそもそも適用することすらできなかった。【０００７】
このような場合に、軸ずれ角推定装置やレーダ装置が何らかの方法で自律的に移動体の速度を求めるようにする構成も考えられる。しかしながら、軸ずれ角は微小であることが多く、このような微小な軸ずれ角の推定にも適用可能な程度に高精度かつ安定性の高い速度センサは高価である。また、かような速度センサは重量もかさみ容積も大きい。そのせいで車載レーダを設置するスペースの確保が困難となる。このことは、自速度センサを内蔵した軸ずれ角推定機能を有するレーダ装置の普及の障害となり、ひいては交通の安全性を阻害する結果を招く。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために、この発明に係る軸ずれ角推定方法では、移動体に搭載されたレーダ装置の軸ずれ角を推定する軸ずれ角推定方法において、
上記レーダ装置によりレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度が検出された反射点の中から、この検出された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度の分布に基づいて、上記移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい複数個の反射点を選択し、この選択した複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度と軸ずれ角との関係を示す方程式に基づいて、上記レーダ装置の軸ずれ角を算出することとした。
【０００９】
なお、上記において、反射点とはレーダ波の反射点を意味する。また、相対速度がほぼ等しい複数の反射点、とは速度差を実質的に無視しうる複数の反射点を意味するものであって、より具体的には、相対速度の速度差が所定値以下となる複数の反射点を意味する。
【発明の効果】
【００１０】
このように、この発明に係る軸ずれ角推定方法では、まずレーダ装置の観測値に基づいて移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を見出す。続いて、このようにして見出された複数個の反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度のみを組み合わせてレーダの軸ずれ角を求めるようにした。この過程においては、レーダ装置を搭載する移動体の移動速度や速度誤差倍率などのデータを使用しない。したがって、レーダ装置を搭載する移動体の移動速度が得られない場合であっても、軸ずれ角の推定を安定して行うことが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１の作用原理を説明するための概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるレーダ反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２における自車両と先行車両、車載レーダの覆域の位置関係の例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるレーダ反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３におけるレーダ反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態５の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態６の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  レーダ装置１、
２  軸ずれ角推定装置、
４、４１、４２、４３、４４  反射点選択部、
５、５１、５２、５３、５４  軸ずれ角算出部、
６、６１  軸ずれ角真値推定部。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
実施の形態１．【００１４】
初めに、この発明の実施の形態１による軸ずれ角推定方法の作用原理について説明する。図１はこの作用原理を説明するための概念図である。図において、レーダ装置１は例えば自動車などの移動体に搭載されたレーダ装置である。また反射点１と反射点２は、レーダ装置１によって検出されたレーダ波の反射点である。【００１５】
レーダ装置１は、移動体の進行方向に存在する他の車両や道路設置物などの障害物を検出するものである。レーダ装置１が障害物や他の車両を検出すると、その検出結果はレーダ装置１の外部にある装置、例えば車間距離維持装置や自動航行装置などに出力されて、速度制御や安全性向上などの用に供される。【００１６】
このような目的を遂げるために、レーダ装置１は反射点１や反射点２の相対速度や方位角度を算出する機能を有している。かかるレーダ装置は、例えばミリ波車載レーダなどとして普及しつつあり、その構成や動作については広く知られているので、ここでは詳述しない。【００１７】
ここで、レーダ装置１を搭載する移動体は未知の速度ｖで進行方向に移動しているものとする。またレーダ装置１は所定のレーダ基準方向を有している。レーダ基準方向とは、反射点を観測して得られる方位角度の基準となる方向である。レーダ基準方向は、移動体の進行方向と一致していることが望ましいが、設置誤差によりずれが生じることが多い。ここでは、レーダ基準方向と移動体の移動方向とのなす角（軸ずれ角）をφとする。【００１８】
なお、この発明による軸ずれ角の推定方法はアジマス方向の軸ずれ角の推定だけでなく、エレべーション方向の軸ずれ角の推定にも用いることができるものであるが、ここでは説明を分かりやすくするために、軸ずれ角φにはアジマス成分だけが含まれるものとする。【００１９】
説明を簡単にするために、反射点１と反射点２はともに静止しているものとする。この場合、移動体を基準に考えれば反射点１と反射点２はともに速度ｖで移動していることと等価となる。レーダ装置１によって検出された反射点１のレーダの視線方向成分の相対速度（レーダ装置１に対する相対速度）をｑ１、反射点２の視線方向成分の相対速度をｑ２とし、さらにレーダ装置１によって検出された反射点１の方位角度をθ１、反射点２の方位角度をθ２とすると、図１から分かるようにｖ、φ、θ１、ｑ１、θ２、ｑ２の間には式（１）、（２）に示す関係が成立する。【００２０】
【数１】
0004665903.tif 000002
なお、以降の説明において、特に断らない限り、単に相対速度といった場合には、レーダの視線方向成分の相対速度を指すものとする。【００２１】
式（１）と式（２）は２個の未知数ｖとφを含む連立方程式であるが、式（１）と式（２）とを、ｖを消去するように式変形することで、式（３）が得られる。【００２２】
【数２】
0004665903.tif 000003
【００２３】
式（３）は１つの未知数φのみに関する方程式なので、この式をφについて解くことで、速度ｖとは独立にφを決定できる。すなわちレーダ装置を搭載する移動体の速度を求めることができない場合であっても、反射点１と反射点２の少なくとも２つの観測値を組み合わせることで、レーダ波に基づく観測値のみから自律的に軸ずれ角が算出できるのである。【００２４】
しかしながら、以上の議論は反射点１と反射点２とが、ともに静止点であるという前提の上に成り立っていることに注意すべきである。その結果として、式（１）と式（２）において速度ｖを消去することが可能となり、式（３）を導出できたのである。ただし、反射点１と反射点２とが静止点でなくても、反射点の移動体の移動方向成分の相対速度が等しければ、同じように式（３）を導出される。この結果、レーダ装置１の軸ずれ角φを算出することが可能となる。【００２５】
さらには、反射点１の移動体移動方向成分の相対速度と反射点２の移動体移動方向成分の相対速度とが完全に等しくなくても、その差が十分に無視できる程度に微小であれば、式（３）に基づいて軸ずれ角を算出することができるのである。【００２６】
ところで、反射点１の移動体の移動方向成分の相対速度をｖ１とし、反射点２の移動体の移動方向成分の相対速度をｖ２とすると、ｖ１とｖ２は式（４）、式（５）で与えられる。【００２７】
【数３】
0004665903.tif 000004
【００２８】
ここで、θ１、ｑ１、θ２、ｑ２はレーダ装置１によって算出されるため、既知の値として扱うことができるが、φは未知のままである。したがって異なる２つの反射点の速度ｖ１とｖ２とがほぼ等しいか否かを直接的に判断することは困難である。【００２９】
このような理由から、従来の方法では式（３）を直接解くことで軸ずれ角を算出することができなかった。その代替手段として、移動体の速度情報を用いて，まずレーダ反射体が静止物かどうかを判断しておき、移動体の速度によらず速度センサの誤差倍率（真値ｖとセンサから得られる推定値Ｖｈの比ｖ／Ｖｈ）がほぼ等しくなることに着目して軸ずれ角φを求める方法を採用していた。すなわち速度センサによる２つの反射点の相対速度の真値をｖ１、ｖ２、これら２つの反射点の推定値をＶｈ１、Ｖｈ２とすれば、ｖ１／Ｖｈ１＝ｖ２／Ｖｈ２となる。そこで、式（４）の両辺をＶｈ１で割って、式（６）を求め、さらに式（５）の両辺をＶｈ２で割って、式（６）を求める。
【数４】
0004665903.tif 000005
【００３０】
ｖ１／Ｖｈ１＝ｖ２／Ｖｈ２により、式（６）の右辺と式（７）の右辺は等しくなる。従来の方法の軸ずれ角算出方法は、このことに基づいてφを算出していた。【００３１】
一方、この発明の実施の形態１による軸ずれ角推定装置では、反射点の分布の性質に着目することでかかる問題を解決した。以下、この発明の実施の形態１による軸ずれ角推定装置の詳細な説明を通じて、この点について明らかにする。【００３２】
図２は、この発明の実施の形態１による軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図においてレーダ装置１は上述の作用原理で説明したものと機能的に同等である。【００３３】
軸ずれ角推定装置２は、レーダ装置１の軸ずれ角を推定する装置であって、記憶部３、反射点選択部４、軸ずれ角算出部５、軸ずれ角真値推定部６とを備えている。記憶手段３はレーダ装置１が算出した反射点の相対速度と方位角度を初めとする観測値を記憶する部位であって、応答性能の速いランダムアクセスメモリなどを好適な例とする記憶素子や回路である。【００３４】
反射点選択部４は、記憶部３に記憶される反射点の観測値の中から、軸ずれ角の算出に用いる観測値を選択する部位である。軸ずれ角算出部５は、反射点選択部４が選択した観測値を用いて軸ずれ角を算出する部位である。軸ずれ角真値推定部６は、軸ずれ角算出部位５により算出された軸ずれ角（軸ずれ角の候補値）が複数ある場合に、複数の軸ずれ角候補値を用いて軸ずれ角の真値を推定する部位である。【００３５】
なおここでいう部位とは、直接的には所定の機能や作用を実現するための専用の回路又は素子を意味している。しかしながら、今日の技術水準をもってすれば、汎用的なＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）とソフトウェアであるコンピュータプログラムとを組み合わせて同等の機能を実現することは容易であることが理解されよう。その場合は、ＣＰＵやＤＳＰなどの制御手段を設けておき、反射点選択部４や軸ずれ角算出部５、軸ずれ角真値推定部６の各部位に相当する処理を制御手段に実行させる命令コードをコンピュータプログラムに設けるように構成すればよい。したがって、必ずしも専用の回路や素子の構成のみに限定解釈すべきではない。【００３６】
また補正装置７は、レーダ装置１が算出する観測値と軸ずれ角推定装置２が算出する軸ずれ角とに基づいて、反射体の方位角度を補正して補正結果を出力する装置である。最終的には、補正装置７の出力結果が速度制御や安全性向上などの用に供されることになる。【００３７】
続いて、軸ずれ角推定装置２の動作について説明する。レーダ装置１によって検出された反射点の観測値は記憶部３に記憶される。反射点選択部４は記憶部３に観測値が記憶されている反射点の中から、反射点の性質上、その移動体移動方向成分の相対速度がほぼ等しいと考えられる反射点を２つ以上選択する。ここでいう反射点の性質とは次の通りである。【００３８】
移動体が自動車のように路面を走行している場合、他の車両や、標識やガードレールなどの道路設置物、路面そのものがレーダ反射体となるものと考えられる。図３はレーダ装置１が、道路を走行レーンに沿って移動する自動車に搭載された場合に検出される反射体の相対速度と方位角度の分布の例を示す図である。【００３９】
路面にしても道路設置物にしても、あるいは他の車両にしても、レーダ反射体としては一定以上の大きさを有しているので、同一のレーダ反射体上に複数の反射点が観測される場合がありうる。同一のレーダ反射体上に存在する複数の反射点は、その移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるはずである。このような反射体として最も顕著なものは路面である。多くの場合において、路面はレーダ反射体として最大のものとなるため、路面上に存在する反射点が全反射点に占める割合は大きいと考えられる。【００４０】
このように、観測された反射点の分布において、標本の大部分を路面上の反射点が占めることになるので、路面上の反射点が相対速度の分布において中央値となる相対速度を有する反射点となる場合が多い。またそれに加えて、この中央値の周囲には、同じく路面上に存在する反射点が分布しているはずである。【００４１】
そこで反射点選択部４は、まず記憶部３に記憶される反射点の相対速度の分布において、中央値となる相対速度を基準速度と定める。続いて、この基準速度を中心に一定の幅を有する値域（速度ゲートという）を設定する。反射点選択部４は、この値域に相対速度が含まれる反射点を、基準とした反射点にほぼ等しい移動体移動方向成分の相対速度を有する反射点であると仮定して選択する。【００４２】
軸ずれ角算出部５は、反射点選択部４により選択された反射点の方位角度に基づいて、レーダ装置１の軸ずれ角を算出する。軸ずれ角を算出するには、式（３）をφについて解けばよい。ただし式（３）は非線形方程式なので、解析的に解くのではなく、近似解を求める方法で解いた方が有利である。このような近似解を算出する方法としては各種の方法が広く知られているので、ここでは詳述しない。【００４３】
このように、軸ずれ角推定装置２では、路面上などに反射点の多くが存在するという移動体搭載レーダの性質に着目して、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい反射点を選択することとした。このように、この発明の実施の形態１による軸ずれ角推定方法では、レーダ装置１の移動体の速度情報を用いずに、軸ずれ角算出に必要な基準となる反射点を選択し、移動体の速度を取得しないでも、軸ずれ角を算出することが可能となったのである。【００４４】
以上がこの発明の実施の形態１による軸ずれ角推定装置２の最も基本となる特徴の説明である。ここまでの構成要素のみによっても、移動体の移動速度を得ることができない場合であっても、軸ずれ角を算出することができることが理解されよう。【００４５】
なお、式（３）によれば、２つの反射点のレーダ視線方向の相対速度と方位角度が得られれば、軸ずれ角の算出が可能であるが、基準速度を中心とする一定の幅を有する値域内に含まれる反射点の個数が２つを超える場合が問題となる。このような場合には、反射点の選択の仕方によって、異なる軸ずれ角φが算出されることになるからである。しかしながら、このような場合であっても軸ずれ角真値推定部６を設けているので、算出結果に矛盾を生じさせることなく、信頼性の高い軸ずれ角の推定を可能としている。以下にこの点について説明する。【００４６】
基準速度を中心とする一定の幅を有する値域内に含まれる反射点の個数が２つを超える場合、反射点選択部４はそのような反射点を、例えば無条件にすべて選択するようにしてもよい。軸ずれ角算出部５は、反射点選択部４が選択した反射点を２個ずつ組み合わせて、組み合わせた反射点から軸ずれ角をそれぞれ算出する。【００４７】
例えば、反射点選択部４が選択した反射点を、例えば第１の反射点、第２の反射点、第３の反射点とする。そして軸ずれ角算出部５は、第１の反射点と第２の反射点から軸ずれ角を求めるだけでなく、第１の反射点と第３の反射点、あるいは第２の反射点と第３の反射点からも軸ずれ角を算出する。第１の反射点と第２の反射点から求めた軸ずれ角を第１の軸ずれ角とし、第１の反射点と第３の反射点、あるいは第２の反射点と第３の反射点のいずれかの組み合わせから求めた軸ずれ角を第２の算出角とする。【００４８】
軸ずれ角真値推定部６は、軸ずれ角算出部５によって算出された第１の軸ずれ角と第２の軸ずれ角から軸ずれ角の真値を推定する。軸ずれ角の真値推定方法としては、例えば第１の軸ずれ角と第２の軸ずれ角の平均値を算出する方法や、第１の軸ずれ角と第２の軸ずれ角との二乗誤差を最小とするような軸ずれ角を算出する方法（最小二乗法としてよく知られている）、ＴＬＳ(Total Least Squares)法を用いるとよい。また、軸ずれ角算出部５が算出する軸ずれ角が３つ以上ある場合であっても同様である。【００４９】
このようにして算出された軸ずれ角の真値は、最終的に軸ずれ角推定装置２の出力値として補正装置７に出力される。補正装置７はレーダ装置１の観測値θから軸ずれ角の真値を加減した値を算出し、外部の速度制御装置等に出力する。【００５０】
このように、軸ずれ角真値推定部６を設けることで、軸ずれ角の算出に用いる反射点の数が増えるにつれて、軸ずれ角の推定の信頼性を向上させることが可能となる。【００５１】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態１による軸ずれ角推定装置によれば、反射点の分布の性質に基づいて、移動体の移動方向成分の相対速度が等しい反射点を選択することとしたので、移動体の速度を別途取得せずにレーダ装置の軸ずれ角を推定することができるのである。【００５２】
なお、レーダ装置１が所定のサンプリング間隔で反射点の観測を行うのであれば、軸ずれ角真値推定部６の出力を軸ずれ角算出部５にフィードバックして、例えばカルマンフィルタのような追尾処理によって選択する反射点を絞りこむようにしてもよい。【００５３】
実施の形態２．
実施の形態１の軸ずれ角推定装置では、相対速度の中央値を基準速度として反射点を選択したが、このような方法に替えて、最も相対速度の大きい反射点を基準速度とするようにしてもよい。すなわち、最も相対速度の大きい反射点を路面上の反射点と仮定し、この反射点の相対速度を基準に速度ゲート（相対速度との差が所定値以内となる値域）を設定する。そして、速度ゲートに含まれる複数の反射点を反射点選択部４に選択させるのである。【００５４】
例えば、高速道路を走行中の自動車など、他の車両との速度差に比べて路面との速度差がはるかに大きい場合が生じる。このような場合は、最も相対速度の大きい反射点は路面上の反射点となるから、このような仮定を採用することが可能となる。【００５５】
例えば、図４に示すように、自車両１００の直前を大型車１０２が走行している場合、レーダ装置１の覆域１０２のうち、路面の占める割合が小さくなる。このような場合、反射点の分布は図５に示すような状態となり、相対速度の中央値となる反射点が路面をレーダ反射体とする反射点ではない可能性が高くなる。その結果、中央値を基準に速度ゲートを設定し、その中から軸ずれ角を算出するのに適切な反射点を選択することができない場合も生ずる。【００５６】
このような場合であっても、相対速度が最大の反射点を基準に設定された速度ゲートに含まれる反射点はともに静止物であると考えられる。したがって、このような反射点を複数選択できれば、この反射点の間には相対速度の差がほとんどない。したがってこれらの反射点の間には式（３）が成立する。このように得られた式（３）を解くことで、軸ずれ角φを算出することが可能となる。したがって相対速度の中央値を用いると同様に、効果的な軸ずれ角推定処理を実現できる。【００５７】
なお、この実施の形態２では、中央値に替えて、最大値を基準速度として定める構成について示したが、その他にも観測値の標本の集団の性質を表現する各種の統計値を使用することも可能である。【００５８】
実際には，異常観測値を排除するために，最大値の代わりに例えば１０番目に大きな速度を基準速度に用いるような構成が，より確実な推定につながる場合がある．【００５９】
実施の形態３．
実施の形態１又は２の軸ずれ角推定方法では、いずれかの反射点の相対速度を基準速度とし、この基準速度を中心に一定の幅を有する値域内に相対速度が含まれる反射点を選択する構成とした。このような方法に替えて、相対速度の分布において度数が所定値以上となる値域を見出して、この値域を速度ゲートとして定め、この値域に属する反射点を反射点選択部４に選択させるようにしてもよい。【００６０】
式（３）は移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい２つの反射点間で成立する。したがって、路面上の反射点に限らず、所定の大きさを超える同一のレーダ反射体上の複数の反射点を選択するようにしてもよい。このようなレーダ反射体に対して、レーダ装置１は複数の反射点を観測することになろう。
したがって、相対速度の分布において度数が所定以上となる値域を検出し、検出した値域に属する反射点を選択することで、同一のレーダ反射体上の反射点を選択することが可能となる。つまり、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい反射点を複数選択することが可能となり、選択した反射点の観測値に基づいて軸ずれ角推定処理を行うことができるのである。【００６１】
さらに、他の車両上の複数の反射点を選択する場合、レーダ反射体の大きさは、路面ほど大きくはならないという性質もある。図６に示した速度ゲートに含まれる反射点はこのような他の車両上の反射点である。したがって、方位角度の分布を合わせて利用するようにしてもよい。すなわち、相対速度とともに方位角度の値が近い複数の反射点を採用すれば、同一のレーダ反射体から反射されたものとなる可能性が高くなり、軸ずれ角推定の精度が向上する。【００６２】
このように、相対速度の度数分布に基づいて軸ずれ角推定に用いる反射体を選択するようにすることで、路面上の反射点がほとんどない特殊な状況であっても軸ずれ角を推定することができるようになる。例えば自車両の前に大きなトラックが走行しており、レーダ観測面の相当の領域を遮られているような場合にも軸ずれ角を推定することができる。【００６３】
実施の形態４．
実施の形態１〜３による軸ずれ角推定方法は、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しいと考えられる複数個の反射点が存在する値域を定め、この値域に相対速度が含まれる反射点を選択し、選択された反射点に基づいて軸ずれ角を推定する構成とした。しかしながら、軸ずれ角推定に用いる反射点を選択する値域の数を１つに限定する必要はない。【００６４】
すなわち、反射点の相対速度の分布において基準速度を複数設けておく。仮にこのような基準速度を第１の基準速度、および第２の基準速度と呼ぶ。そして第１及び第２の基準速度を中心に一定の幅を有する複数の値域を設定し、これらの値域に属する複数の反射点をそれぞれ選択するのである。【００６５】
そして、第１の基準速度を中心とする値域内から選択された反射点の方位角度に基づいて第１の軸ずれ角を算出し、さらに第２の基準速度を中心とする値域内から選択された反射点の方位角度に基づいて第２の軸ずれ角を算出した上で、算出された第１及び第２の軸ずれ角に基づいて、レーダ装置の軸ずれ角の真値を推定する。この発明の実施の形態４による軸ずれ角推定方法はかかる特徴を有するものである。【００６６】
図７は、この発明の実施の形態４による軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図において、反射点選択部４１は所定の相対速度を基準とする速度ゲート内に含まれる反射点を選択する部位であって、選択した複数の反射点を反射点１１として出力し、選択しなかった反射点を反射点１２として出力するようになっている。反射点選択部４２は反射点選択部４１が出力した反射点１２の中から所定の相対速度を基準とする速度ゲート内に含まれる反射点を選択する部位である。【００６７】
軸ずれ角算出部５１は、反射点１１の方位角度に基づいて軸ずれ角φ１を算出する部位である。また軸ずれ角算出部５２は、反射点１３の方位角度に基づいて軸ずれ角φ２を算出する部位である。その他、図２と同一の符号を付した構成要素については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。【００６８】
続いて、この発明の実施の形態４の軸ずれ角推定装置の動作について説明する。反射点選択部４１は実施の形態１と同様に、記憶部３によって記憶される反射点の相対速度のうち、中央値となる相対速度を基準速度（第１の基準速度）として、上下一定の値域幅で速度ゲートを設定する。そしてこの速度ゲートに相対速度が含まれる複数の反射点を選択して、反射点１１として出力する一方で、記憶部３に記憶される反射点のうち、反射点１１として選択されなかった反射点を反射点１２として出力する。多くの場合、反射点１１は路面をレーダ反射体とする反射点となる。しかし、実施の形態２で示したように、レーダ装置１を搭載する移動体の直前に大型車両が先行していて、レーダの覆域の多くをこの大型車両に遮られる場合は、大型車両をレーダ反射体とする反射点を反射点１１として選択することになると考えられる。【００６９】
反射点選択部４２は、反射点１２の相対速度のうち、中央値となる相対速度を基準速度（第２の基準速度）として上下一定の値域幅で再び速度ゲートを設定する。そしてこの速度ゲートに相対速度が含まれる複数の反射点を選択して、反射点１３として出力する。【００７０】
軸ずれ角算出部５１は反射点１１として選択された複数の反射点の方位角度に基づいて実施の形態１と同様にして軸ずれ角φ１（第１の軸ずれ角）を算出する。また同様に、軸ずれ角算出部５２は反射点１３として選択された複数の反射点の方位角度に基づいて軸ずれ角φ２（第２の軸ずれ角）を算出する。【００７１】
続いて軸ずれ角真値推定部６は、軸ずれ角φ１と軸ずれ角φ２との平均を求め、この平均値を軸ずれ角推定装置２の最終的な出力値として補正装置７に出力する。【００７２】
この方法によれば、速度ゲートを複数設定するので、それぞれの速度ゲートの速度差を小さくすることが可能となり、その結果、速度ゲートに含まれる反射点間の速度差が小さくなる。このため、各速度ゲートから算出される軸ずれ角の推定精度が向上する。さらに、そのようにして各速度ゲートから算出された軸ずれ角を用いて、軸ずれ角を推定するので、軸ずれ角の推定精度が高くなる。【００７３】
なお、この実施の形態４では、各速度ゲートに含まれる反射点の中から、中央値となる相対速度を選択して基準速度として採用する構成を示したが、実施の形態２と同じように最大値や各種の統計値を使用してもよいことはいうまでもない。【００７４】
また速度ゲート毎に異なる種類の統計値を用いてもよい。例えば反射点選択部４１は路面をレーダ反射体とする反射点を選択する可能性が高いと想定される場合には、相対速度の最大値を基準とし、また反射点選択部４２は中央値となる相対速度を基準とするのである。あるいはその逆の組み合わせでもよい。【００７５】
さらに速度ゲート毎に異なる値域幅を採用してもよい。また速度ゲートによっては方位角度の分布も合わせて基準として用いてもよい。【００７６】
実施の形態５．
実施の形態１乃至４に示した軸ずれ角推定方法は、軸ずれ角を推定する上で移動体の移動速度を取得する必要がないことを特徴としている。しかしながら、軸ずれ角の算出に使用する複数の反射点間の相対速度はほぼ等しいことを前提としている。したがって、これらの反射点の観測値を収集する間の移動体の移動速度はほぼ一定であることが望ましい。【００７７】
さらには、軸ずれ角の算出に用いる複数の反射点の方位角度が同じ基準の元に取得されたものである必要があるので、これらの観測値を収集する間、直進運動を行うことが望ましい。【００７８】
ところが、レーダ装置１を自動車に搭載する場合、道路事情や交通流の影響により、長時間連続して直進運転を行えない場合も多く、そのために十分な観測値を収集できない場合も想定される。この結果、推定精度が劣化し、安全性に影響を及ぼすことも考えられる。【００７９】
そこで、実施の形態５では、異なる時間帯における反射点を組み合わせることで、観測値の収集の間に速度が変化することを許容し、さらに進行方向が変化することも許容する軸ずれ角推定装置について説明する。【００８０】
図８は、この発明の実施の形態５の軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図において、反射点選択部４３は時間帯１〜時間帯Ｌのそれぞれにおいて、所定の反射点を複数個選択する部位である。また軸ずれ角算出部５３は、時間帯ｎ（ｎは１〜Ｌのいずれかの自然数）において選択された反射点の方位角度を用いて、時間帯ｎにおける軸ずれ角φｎを算出する部位である。時間帯１〜Ｌの各時間帯における軸ずれ角φｎは時間帯別軸ずれ角記憶部５４に記憶されるようになっている。【００８１】
また軸ずれ角真値推定部６１は、算出された時間帯別の軸ずれ角φ１〜φＬから真値φを推定する部位である。その他、図２と同一の符号を付した構成要素については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。【００８２】
続いて、この発明の実施の形態５による軸ずれ角推定装置の動作について説明する。ここで、時間帯１〜時間帯Ｌで、移動体の移動速度ならびに移動体の進行方向角度が変化している状況を考える。ただし、移動体の移動速度の変化率（加速度）並びに移動体の運動の曲率と比較して、時間帯１〜時間帯Ｌの各時間帯内は十分短いものとする。その結果、各時間帯内では移動体の移動速度はほぼ一定とみなしうるものとし、さらに移動体は直進運動を行っているものとみなしうる。【００８３】
記憶部３は、時間帯１〜時間帯Ｌのそれぞれにおいて観測された反射点の相対速度と方位角度とを記憶している。反射点選択部４３は、実施の形態１あるいは実施の形態２と同じように、記憶部３に記憶されている時間帯ｎ（ｎは１〜Ｌのいずれかの自然数）における反射点の相対速度のうち、中央値や最大値となる相対速度を基準速度として、この基準速度を中心として一定の幅を有する値域を速度ゲートとして設定し、この速度ゲートに含まれる反射点を複数個選択して軸ずれ角算出部５３に出力する。【００８４】
いま、このような時間帯として、第１の時間帯ｎ１と第２の時間帯ｎ２とを考える。ただしｎ１とｎ２はともに１〜Ｌのいずれかの自然数である。軸ずれ角算出部５３は、時間帯ｎ１において反射点選択部４３が選択した複数の反射点に基づいて、実施の形態１と同様に第１の軸ずれ角φｎ１を算出し、時間帯別軸ずれ角記憶部５４に記憶させる。また、時間帯の識別子であるｎ１を軸ずれ角真値推定部６１に出力する。【００８５】
また軸ずれ角算出部５３は、時間帯ｎ２において反射点選択部４３が選択した複数の反射点の方位角度に基づいて、第２の軸ずれ角φｎ２を算出し、時間帯別軸ずれ角記憶部５４に記憶させる一方で、時間帯の識別子であるｎ２を軸ずれ角真値推定部６１に出力する。【００８６】
軸ずれ角真値推定部６１は、軸ずれ角算出部５３が出力する時間帯識別子ｎがＬと等しくなった場合に、その時点で時間帯別軸ずれ角記憶部５４に記憶されている軸ずれ角φ１〜φｎの平均値として軸ずれ角φを算出する。すなわち、具体的には
【数５】
0004665903.tif 000006
とする。【００８７】
このように、移動速度が変化している移動体あるいは移動方向が変化している移動体であっても、観測時間を十分短い間隔に区切ることにより、移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように反射点に絞り込むことが可能となる。この結果、絞り込んだ反射点のレーダ視線方向の相対速度と方位角度から軸ずれ角を算出することが可能となる。【００８８】
特に、軸ずれ角算出部５において、３個以上の反射点に関する連立方程式から最小二乗法で未知数ｖとφを推定する場合には、ｖについては時間帯毎に異なる推定値となりえる。しかし、軸ずれ角φは時間帯に依らず一定となる（φｎ１＝φｎ２）ことに本発明は着目したのである．【００８９】
このように、この発明の実施の形態５による軸ずれ角推定方法では、長時間連続して定速運転または直進運転を行えない場合でも、所定の時間幅の時間帯内で観測された反射点に基づいて軸ずれ角を算出することとした。さらに各時間帯から算出された複数の軸ずれ角を平均するので、十分な推定精度を確保できるようになったのである．【００９０】
なお、移動体の移動速度や移動方向の変動はない場合でも、例えば自車両の直前にあって、レーダ覆域の大部分を遮っている大型車両が加減速、あるいは左右に向きを変えるような状況であっても、この構成を適用することが可能となる。【００９１】
実施の形態６．
実施の形態１から５では、前もって移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しくなるように複数個の反射点を選択しておき、選択された反射点のレーダ視線方向成分の相対速度と方位角度とに基づいて上記軸ずれ角を算出する構成としている。しかしながら、このような構成の他、先に反射点を２つ組み合わせて軸ずれ角を算出しておき、算出された軸ずれ角が一定の範囲に収束するような反射点の組を後から選ぶような構成を採用してもよい。実施の形態６による軸ずれ角推定装置はかかる特徴を有するものである。【００９２】
図９は、実施の形態６による軸ずれ角推定装置の構成を示すブロック図である。図において、軸ずれ角算出部５４はレーダ装置１が検出した反射点から２つの反射点を組み合わせて複数の軸ずれ角を算出する部位である。反射点選択部４４は軸ずれ角算出部５４が算出した複数の軸ずれ角の分布に基づいて、軸ずれ角の真値算出に使用可能な反射点を選択する部位である。その他図１と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態１と同様である。【００９３】
続いて動作について説明する。軸ずれ角算出部５４は、記憶部３によって記憶される反射点の中から２つの反射点を選択し、これらの反射点の移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しいと仮定して式（３）の関係から軸ずれ角φを算出する。ここで、２つの反射点の選択方法としては、記憶部３によって記憶されている反射点の中から２つの反射点の組み合わせをすべて選択するようにする。【００９４】
ただし反射点の個数が膨大になる場合もある。このような場合は、何らかの方法で反射点の個数を予め絞ってもよい。例えば、実施の形態５で示したように、所定の時間帯で検出された反射点のみに絞って２つの反射点を組み合わせるようにしてもよい。またいずれかの反射点のレーダ視線方向の相対速度を基準速度として一定の幅を有する値域を設定し、その値域内に入る反射点のみについて２つの反射点を組み合わせるようにしてもよい。【００９５】
続いて反射点選択部４４は、軸ずれ角算出部５４によって算出された軸ずれ角の収束度合いに基づいて反射点を選択する。すなわち、軸ずれ角算出部５４が算出した軸ずれ角が多く分布する角度範囲を軸ずれ角の分布から求め、この角度範囲に属する反射点を選択する。【００９６】
反射点の移動体の移動方向成分の相対速度がほぼ等しい２つ以上の反射点は一定の大きさを有する同一のレーダ反射体上に存在することが多い。異なるレーダ反射体上の反射点であって、移動体の移動方向成分の相対速度も異なる反射点を組み合わせて軸ずれ角を算出すると、真値と異なる結果となるが、このような軸ずれ角が算出される回数は真値の周辺の軸ずれ角が算出される回数に比べて低くなると予想される。【００９７】
したがって実際に軸ずれ角を算出してみて、その収束状況から反射点を選択することで、式（３）を満たさない反射点の組み合わせを選択することを抑制し、より信頼性の高い軸ずれ角を算出することにつながるのである。【００９８】
最後に軸ずれ角真値推定部６は、軸ずれ角算出部５４が算出した軸ずれ角のうち、反射点選択部４４が選択した反射点に対応する軸ずれ角から真値を推定する。真値推定の方法は実施の形態１から５までで述べた方法と同様である。【００９９】
なお、この実施の形態６では、軸ずれ角算出部５４において反射点を２つ組み合わせて軸ずれ角を算出する方法について説明した。しかしこの他にも、実施の形態１〜５と同様に、反射点を３つ以上組み合わせて最小二乗法などの方法を用いて軸ずれ角を算出するようにしてもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
このように、この発明に係る軸ずれ角推定方法は、特に移動体に搭載するレーダ装置に有用である。
【図１】
0004665903.tif 000007
【図２】
0004665903.tif 000008
【図３】
0004665903.tif 000009
【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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【図９】
0004665903.tif 000015