(57)【要約】【課題】レーダ装置を用いて移動体の相対速度ベクトルを精度良く算出する「レーダ計測システム」を提供する。【解決手段】左レーダ装置１が計測した相対位置ＰＬと、右レーダ装置２が計測した相対位置ＰＲが所定レベル以上近接する場合、両相対位置を同じ点に対して計測された相対位置とみなす。そして、ＰＬの遠近方向相対ベクトルをｕＬ、ＰＲの遠近方向相対ベクトルをｕＲとして（ａ）、ＰＬからｕＬ進んだ位置を通る、ｕＬと垂直な直線ＬＢＬと、ＰＲからｕＲ進んだ位置を通る、ｕＲと垂直な直線ＬＢＲとを求め、点ＱＬから見た点ＱＲの位置ベクトルが、ＰＬから見たＰＲの位置ベクトルΔＰと等しくなるように、直線ＬＢＬ上の点ＱＬと直線ＬＢＲ上の点ＱＲとを求め、単位時間にＰＬからＱＬまで進む速度ベクトルｕを、ＰＬ及びＰＲが計測された点の相対速度ベクトルとする。【選択図】図３
2007333616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダを用いて物体の相対速度ベクトルを計測するレーダ計測システムであって、
設定された走査範囲内に存在する物体上の点を検出点として検出し、検出した検出点の位置ベクトルと自身に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルとを計測する第１のレーダ装置と、
前記第１のレーダ装置と離間して配置された、前記第１のレーダ装置の走査範囲と重複する走査範囲が設定された、設定された走査範囲内に存在する物体上の点を検出点として検出し、検出した検出点の位置ベクトルと自身に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルとを計測する第２のレーダ装置と、
計測された位置ベクトルが示す位置が相互に所定のレベル以上近接する、前記第１のレーダ装置が検出した第１の検出点と前記第２のレーダ装置が検出した第２の検出点とを、物体上の単一の点に対応する二つの検出点として抽出し、前記第１の検出点について第１のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの大きさと等しい大きさの、当該１のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの方向と等しい方向の成分と、前記第２の検出点について第２のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの大きさと等しい大きさの、当該第２のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの方向と等しい方向の成分とを有する相対速度ベクトルを、前記１の検出点と第２の検出点とが対応する物体上の単一の点の相対速度ベクトルとして算出する相対速度ベクトル算出手段とを有することを特徴とするレーダ計測システム。
【請求項２】
請求項１記載のレーダ計測システムであって、
当該レーダ計測システムは自動車に搭載され、
前記第１のレーダ装置と第２のレーダ装置は、少なくとも水平方向に離間して前記自動車上に配置されていることを特徴とするレーダ計測システム。
【請求項３】
レーダを用いて物体の相対速度ベクトルを計測する相対速度ベクトル計測方法であって、
第１のレーダ装置によって、当該第１のレーダ装置に設定された走査範囲内に存在する物体上の点を検出点として検出し、検出した検出点の位置ベクトルと自身に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルとを計測するステップと、
前記第１のレーダ装置と離間して配置された、前記第１のレーダ装置の走査範囲と重複する走査範囲が設定された第２のレーダ装置によって、設定された走査範囲内に存在する物体上の点を検出点として検出し、検出した検出点の位置ベクトルと自身に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルとを計測するステップと、
計測された位置ベクトルが示す位置が相互に所定のレベル以上近接する、前記第１のレーダ装置が検出した第１の検出点と前記第２のレーダ装置が検出した第２の検出点とを、物体上の単一の点に対応する二つの検出点として抽出するステップと、
前記第１の検出点について第１のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの大きさと等しい大きさの、当該１のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの方向と等しい方向の成分と、前記第２の検出点について第２のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの大きさと等しい大きさの、当該第２のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの方向と等しい方向の成分とを有する相対速度ベクトルを、前記１の検出点と第２の検出点とが対応する物体上の単一の点の相対速度ベクトルとして算出するステップとを有することを特徴とする相対速度ベクトル計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置を用いて移動体を計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置を用いた計測によれば、物体の反射波に生じたドップラシフト量を測定することにより、物体の、レーダ装置に対して遠近する方向の速度成分を求めることができる。しかしながら、レーダ装置を用いた計測では、物体とレーダ装置とを結ぶ直線と垂直な方向の物体の速度成分を計測することができないため、物体のレーダ装置に対する相対速度ベクトルを求めることができない。
【０００３】
そこで、従来は、レーダ装置を用いて異なる時点において計測した、同一の移動体について計測したと推定される複数の位置ベクトルの変化より、当該移動体の相対速度ベクトルを算出するようにしていた（たとえば、特許文献１）。
【特許文献１】特開2000-147107号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の技術によれば、ある時点においてレーダ装置が計測したどの位置ベクトルと、過去においてレーダ装置が計測した位置ベクトルがのうちのどの位置ベクトルとが、同じ移動体の異なる時点の位置を表すものであるかを推定する必要があるが、少なくともレーダ装置の１走査周期以上大きく離れた時点において計測された位置ベクトル間で、このような推定を誤り少なく行うことは比較的困難である。
【０００５】
また、この特許文献１の技術によれば、算出される相対速度ベクトルは、相対速度ベクトルの算出に用いた複数の位置ベクトルが計測された期間中における相対速度ベクトルの平均を表すものとなり、現在時点における相対速度ベクトルを直接表すものとはならない。
【０００６】
よって、この特許文献１の技術によれば、相対速度ベクトルを、充分に精度良く算出することはできない。
そこで、本発明は、レーダ装置を用いて移動体の相対速度ベクトルを精度良く算出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題達成のために、本発明は、レーダを用いて物体の相対速度ベクトルを計測するレーダ計測システムを、設定された走査範囲内に存在する物体上の点を検出点として検出し、検出した検出点の位置ベクトルと自身に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルとを計測する第１のレーダ装置と、前記第１のレーダ装置と離間して配置された、前記第１のレーダ装置の走査範囲と重複する走査範囲が設定された、設定された走査範囲内に存在する物体上の点を検出点として検出し、検出した検出点の位置ベクトルと自身に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルとを計測する第２のレーダ装置と、計測された位置ベクトルが示す位置が相互に所定のレベル以上近接する、前記第１のレーダ装置が検出した第１の検出点と前記第２のレーダ装置が検出した第２の検出点とを、物体上の単一の点に対応する二つの検出点として抽出し、前記第１の検出点について第１のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの大きさと等しい大きさの、当該１のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの方向と等しい方向の成分と、前記第２の検出点について第２のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの大きさと等しい大きさの、当該第２のレーダ装置によって計測された遠近方向相対速度ベクトルの方向と等しい方向の成分とを有する相対速度ベクトルを、前記１の検出点と第２の検出点とが対応する物体上の単一の点の相対速度ベクトルとして算出する相対速度ベクトル算出手段と相対速度ベクトル算出手段とを含めて構成したものである。
【０００８】
このように、本発明に係るレーダ計測システムでは、２台のレーダ装置を用いて相互に重複する走査範囲の計測を行うと共に、２台のレーダ装置で計測された検出点のうち、位置ベクトルが示す位置が所定のレベル以上近接する場合は、これらの検出点は同じ物体上の同じ単一の点に対応するものであるとみなす。そして、これら検出点について、各レーダ装置で計測された、各遠距離方向相対速度ベクトルは、当該点の相対速度ベクトルの、当該遠距離方向相対速度ベクトルと同じ方向の成分を表しているものとして、これら検出点に対応する物体上の単一の相対速度ベクトルを求める。
【０００９】
すなわち、本発明に係るレーダ計測システムによれば、ある点の相対速度ベクトルの算出に必要となる計測は、２台のレーダ装置の当該点の各々１度ずつの計測となる。そして、このような計測は、単一のレーダ装置によって当該点の複数回計測するよりも短時間に完了させることができる。したがって、２台のレーダ装置でそれぞれ同じ点に対して検出した検出点を誤り少なく抽出することができ、また、より瞬間的な相対速度ベクトルを計測することができるようになる。よって、本レーダ計測システムによれば、レーダ装置を用いて移動体の相対速度ベクトルを、より精度良く算出することができる。
【００１０】
ここで、このようなレーダ計測システムは、自動車に搭載されるものであってよく、この場合、前記第１のレーダ装置と第２のレーダ装置は、自車に対する水平方向の相対速度ベクトルを算出できるように、少なくとも水平方向に離間して前記自動車上に配置するようにする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、レーダ装置を用いて移動体の相対速度ベクトルを精度良く算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、自動車に搭載される車載周辺監視システムへの適用を例にとり説明する。
図１ａに、本実施形態に係る車載周辺監視システムの構成を示す。
図示するように、車載周辺監視システムは、左レーダ装置１、右レーダ装置２、物標計測部３、物標追尾部４、周辺物体特性検出部５、周辺状況提示部６、表示装置７、警告出力装置８を含んで構成される。
また、左レーダ装置１、右レーダ装置２は、同じ構成を有しており、それぞれ、アンテナ１１と、送受信機１２と、レーダ計測信号処理部１３とより構成されている。そして、レーダ計測信号処理部１３は、送受信機１２を介してアンテナ１１を駆動し、所定のスキャン範囲内に存在する物体を検出し、検出された各物体のアンテナ１１に対する相対位置を示す相対位置ベクトル、検出された各物体のアンテナ１１に対する遠近方向の相対速度の大きさと向きを表す遠近方向相対速度ベクトルを計測し、計測データとして物標計測部３に出力するスキャンを繰り返し行う。
【００１３】
ここで、図１ｂに示すように、左レーダ装置１と右レーダ装置２は、車両後部に左右方向に離間して配置されている。すなわち、左レーダ装置１は車両の後部左側部に配置されており、車両の後方をスキャン範囲として、スキャン範囲内の物体を検出する。また、右レーダ装置２は車両の後部右側部に配置されており、車両の後方をスキャン範囲として、スキャン範囲内の物体を検出する。なお、左レーダ装置１と右レーダ装置２のスキャンの周期は同一である。
【００１４】
次に、物標計測部３は、右レーダ装置２の１回のスキャンの終了の度に後述する物標計測処理を行って、左レーダ装置１と右レーダ装置２から出力される計測データに基づいて、自車後方に存在する物体の位置ベクトルと遠近方向相対速度ベクトルと相対速度ベクトルを算定する。そして、自車後方に存在する各物体毎に、当該物体について算定した位置ベクトルと遠近方向相対速度ベクトルと相対速度ベクトルとを含めた物標測定データを生成し、物標追尾部４に出力する。
【００１５】
そして、物標追尾部４は、物標計測部３から出力された各物標測定データに基づいて、自車後方に存在する各物体の追尾を行い、追尾中の物体である追尾中物体毎に、追尾情報を生成管理する物標追尾処理を繰り返し行う。ここで、物体の追尾とは、各時点で算定された物標測定データを、当該物標測定データが算定された物体毎に、当該物体の時系列の計測データとして系列化する処理である。また、ある追尾中物体の追尾情報とは、このように系列化された当該追尾中物体の時系列の物標測定データを指す。
【００１６】
なお、物標追尾処理では、たとえば、次のようにして物体の追尾を行う。
すなわち、物標測定データのうちに、ある追尾中物体の過去の物標測定データから推定される当該追尾中物体の現在の位置ベクトルや遠近方向相対速度ベクトルや相対速度ベクトルと近似する位置ベクトルや遠近方向相対速度ベクトルや相対速度ベクトルを示す物標測定データが存在する場合に、当該物標測定データを、当該追尾中物体の物標測定データであるとして、当該追尾中物体の追尾情報に加える。なお、ある物体の過去の物標測定データからの現在の位置ベクトルの推定は、過去最近の物標測定データが相対速度ベクトルを含んでいる場合には、たとえば、過去最近の物標測定データの位置ベクトルが示す相対位置から、過去最近の物標測定データの相対速度ベクトルが示す相対速度で相対速度ベクトルが示す移動方向に、過去最近に当該物体の計測データが計測されてから現在までの経過時間分移動した位置を示す位置ベクトルを、当該物体の現在の位置ベクトルとして推定することにより行う。
【００１７】
また、物標測定データのうちに、追尾中物体の物標測定データとすることのできなかった物標測定データが存在する場合には、その物標測定データが計測された物体を、新たな追尾中物体として、その追尾情報を生成し、当該存在した物標測定データを、当該新たな追尾中物体の追尾情報に加える。また、当該物標追尾処理では、所定期間以上対応する物標測定データが計測されなかった追尾中物体については、その追尾を終了し、当該追尾中物体についての追尾情報を消去する。
【００１８】
次に、周辺物体特性検出部５は、物標追尾部が追尾中の各物体について、その特性を推定する処理を行う。すなわち、周辺物体特性検出部５は、追尾情報の相対速度ベクトルが示す自車の進行方向と垂直方向の運動の特徴から自動車/自動二輪車/人間/固定物などを推定することにより、当該物体の種別上の特性を推定したり、追尾情報の相対速度ベクトルから、当該物体が追い越し/追い抜き動作中の他車であるであるかを推定することにより、当該物体の挙動上の特性を推定する処理などを行う。
【００１９】
そして、周辺状況提示部６は、各追尾中物体の追尾情報と、周辺物体特性検出部５が推定した各追尾中物体の特性に基づいて、自車後方の物体の自車に対する相対位置や相対移動方向や種別を表示装置７に表示する処理などを行う。また、各追尾中物体の追尾情報と、周辺周辺物体特性検出部５が推定した各追尾中物体の特性に基づいて、自車後方の他車が追い越し/追い抜き動作である場合に路線変更を行わないよう警告する警告や、追尾中物体との衝突の可能性が生じている場合にその旨を警告する警告を、警告出力装置８から、音声などによって出力する処理なども行う。
【００２０】
以下、前述のように物標計測部３が行う物標計測処理について説明する。
ここで、前述したように、この物標計測処理は右レーダ装置２の１回のスキャンの終了の度に行う。
図２に、この物標計測処理の手順を示す。
図示するように、この物標計測処理では、まず、最近の左レーダ装置１のスキャンにおいて出力された計測データの各々を順次処理対象の計測データ（i番目の計測データ）として、各計測データについて（ステップ２０２、２１０、２１６）、ステップ２０４、２０６、２０８、２１４の処理を行う。
【００２１】
すなわち、このステップ２０４、２０６、２０８、２１４の処理では、最近の右レーダ装置２のスキャンにおいて出力された計測データのうちから、左レーダ装置１から出力された処理対象の計測データと同じ点を計測したと推定される計測データを探索する（ステップ２０４）。ここで、この探索では、たとえば、左レーダ装置１から出力された処理対象の計測データの位置ベクトルが示す自車上の所定の基準点に対する相対位置に所定レベル以上近接する、前記基準点に対する相対位置を示す位置ベクトルを含む右レータ装置が出力した計測データのうちの、最も近接の度合いが強い計測データを、左レーダ装置１から出力された処理対象の計測データと同じ点を計測したと推定される計測データとして探索する。
【００２２】
そして、ステップ２０４の探索が失敗した場合には（ステップ２０６）、左レーダ装置１から出力された処理対象の計測データを、そのまま物標測定データとして出力し（ステップ２１４）、この処理対象の計測データについての処理を終える。
一方、ステップ２０４の探索が成功した場合には（ステップ２０６）、左レーダ装置１から出力された処理対象の計測データと探索した右レーダ装置２から出力された計測データをグループ化し、このグループに対して、一つの位置ベクトルと一つの遠近方向相対ベクトルと一つの相対速度ベクトルを算定し、算定した位置ベクトルと遠近方向相対速度ベクトルと相対速度ベクトルを含めた物標測定データを出力する（ステップ２０８）、そして、この処理対象の計測データについての処理を終える。ここで、このステップ２０８で行う、グループに対する、一つの位置ベクトルと一つの遠近方向相対ベクトルと一つの相対速度ベクトルの算定法については後に詳述する。
【００２３】
さて、このようにして、最近の左レーダ装置１のスキャンにおいて出力された計測データの各々について、ステップ２０４、２０６、２０８、２１４の処理を行ったならば、最近の右レーダ装置２のスキャンにおいて出力された計測データのうちの、最近の左レーダ装置１のスキャンにおいて出力された計測データのいずれともステップ２０８でグループ化されなかった計測データを、そのまま物標測定データとして出力し（ステップ２１２）、今回の物標計測処理を終了する。
【００２４】
なお、以上の物標計測処理におけるステップ２１２、２１４で出力される物標測定データには、位置ベクトルと遠近方向相対速度ベクトルのみが含まれ、相対速度ベクトルは含まれないことになる。
以下、このような物標計測処理のステップ２０８で行う、左レーダ装置１が出力した一つの計測データと右レーダ装置２が出力した一つの計測データとのグループに対する、一つの位置ベクトルと一つの遠近方向相対ベクトルと一つの相対速度ベクトルの算定法の詳細について説明する。
【００２５】
いま、図３ａに示すようにグループ内の左レーダ装置１が出力した計測データの位置ベクトルが示す相対位置がＰＬ、遠近方向相対ベクトルがｕＬであり、グループ内の右レーダ装置２が出力した計測データの位置ベクトルが示す相対位置がＰＲ、遠近方向相対ベクトルがｕＲであるものとして、遠近方向相対ベクトルがｕＬが求める相対速度ベクトルのｕＬ方向の成分、遠近方向相対ベクトルｕＲが求める相対速度ベクトルのｕＲ方向の成分であるものとして、相対速度ベクトルを算出する
【００２６】
より具体的には、この場合、まず、ＰＬから単位時間ｕＬで進んだ位置を通る、ＰＬと左レーダ装置１のアンテナ１１を結ぶ直線ＬＡＬに垂直な直線ＬＢＬと、ＰＲから単位時間ｕＲで進んだ位置を通る、ＰＲと右レーダ装置２のアンテナ１１を結ぶ直線ＬＡＲに垂直な直線ＬＢＲとを求める。そして、点ＱＬから見た点ＱＲの位置ベクトルが、ＰＬから見たＰＲの位置ベクトルΔＰと等しくなるように、直線ＬＢＬ上の点ＱＬと直線ＬＢＲ上の点ＱＲとを求める。そして、単位時間にＰＬからＱＬまで（ＰＲからＱＲとしても同じ）進む速度ベクトルｕを、このグループ対して算定する相対速度ベクトルとする。また、このグループ対して算定する位置ベクトルは、グループ内の二つの計測データのうち、より最近の計測結果を表す計測データが示す位置ベクトルとし、このグループ対して算定する遠近方向相対速度ベクトルは、グループ内の二つの計測データのうち、より最近の計測結果を表す計測データが示す遠近方向相対速度ベクトルとする。または、このグループ対して算定する位置ベクトルは、グループ内の二つの計測データが示す位置ベクトルの平均とし、このグループに対して算定する遠近方向相対速度ベクトルはグループ内の二つの計測データが示す近方向相対速度ベクトルの平均などとしてもよい。
【００２７】
なお、相対速度ベクトルｕは、図３ｂに示すように、右レーダ装置２のアンテナ１１の位置を、点ＰＲから見た点ＰＬの位置ベクトルΔＤ分移動した位置をＲＤとして、ＰＬから単位時間ｕＬで進んだ位置を通る、ＰＬと左レーダ装置１のアンテナ１１を結ぶ直線ＬＡＬに垂直な直線ＬＢＬと、ＰＬから単位時間ｕＲで進んだ位置を通る、ＰＬとＲＤを結ぶ直線ＬＡＲＤに垂直な直線ＬＢＲＤとの交点Ｑを求め、単位時間にＰＬからＱまで進む速度ベクトルｕを、このグループ対して算定する相対速度ベクトルとすることによっても同様に求めることができる。
【００２８】
また、もしグループ内の左レーダ装置１が出力した計測データの位置ベクトルが示す相対位置と右レーダ装置２が出力した計測データの位置ベクトルが示す相対位置が等しくＰであった場合には、図３ｃに示すように、Ｐから単位時間ｕＬで進んだ位置を通る、Ｐと左レーダ装置１のアンテナ１１を結ぶ直線ＬＡＬに垂直な直線ＬＢＬと、Ｐから単位時間ｕＲで進んだ位置を通る、Ｐと右レーダ装置２のアンテナ１１を結ぶ直線ＬＡＲに垂直な直線ＬＢＲとの交点Ｑを求め、単位時間にＰからＱまで進む速度ベクトルｕを、このグループ対して算定する相対速度ベクトルとすることによって求めることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、自車周辺の物体の相対速度ベクトルを、２台のレーダ装置が計測した遠近方向相対速度ベクトルより直接求めるので、精度良く速やかに、自車周辺の物体の相対速度ベクトルを計測することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る車載周辺監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る物体計測処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る物体計測処理の処理例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…左レーダ装置、２…右レーダ装置、３…物標計測部、４…物標追尾部、５…周辺物体特性検出部、６…周辺状況提示部、７…表示装置、８…警告出力装置、１１…アンテナ、１２…送受信機、１３…レーダ計測信号処理部。
【図１】
2007333616.tif 000003
【図２】
2007333616.tif 000004
【図３】
2007333616.tif 000005