(57)【要約】【課題】ターゲットの有無によらず距離計測誤差を検出し、補正を行うことができる信頼性の高い車載用レーダ装置を提供することにある。【解決手段】信号処理部１１に、距離算出部２１と、反射地面距離算出部２２と、幾何学的距離算出部２３と、距離誤差算出部２４と、距離補正および報知部２５とを備える。反射地面距離算出部２２において、受信電波のうち地面から反射した成分のみを抽出し、処理することで、車載用レーダ装置１から地面までの距離を算出する。幾何学的地面距離算出部２３において、送信電波が地面に接するまでの最短距離を算出する。距離誤差算出部２４において、車載用レーダ装置１から地面までの距離と、送信電波が地面に接するまでの最短距離とを比較することで距離誤差を算出する。距離補正および報知部２５において、距離誤差に応じて、距離算出部２１が算出した距離を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダから地面までの距離を計測する複数の距離計測手段と、
前記複数の距離計測手段で計測した距離計測値を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果を入力し、当該比較結果に基づいて前記複数の距離計測手段のうち少なくとも一つの距離計測値の誤差の有無を判断する距離誤差検出部と、
を有する車載用レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用レーダ装置であって、
前記複数の距離計測手段のうち少なくとも一つは、レーダの送信信号と地面からの反射信号との時間の差異または周波数の差異に基づいて距離計測値を決定し、
他の距離計測手段のうち少なくとも一つは、放射ビームの形状とレーダの車両取付け位置との幾何学的位置関係から距離計測値を求める車載用レーダ装置。
【請求項３】
レーダが送信し地面から反射される信号に基づいてレーダから地面までの距離を計測する第一の距離計測手段と、
レーダが放射するビームの形状とレーダの車両取付け位置との関係に基づいてレーダから地面までの距離を計測する第二の距離計測手段と、
前記第一の距離計測手段と前記第二の距離計測手段のそれぞれによって計測された距離計測値を比較し、当該比較結果に基づいて距離誤差を算出する距離誤差検出手段と、
算出された前記距離誤差に基づいて、計測された距離計測値を補正する距離補正手段と、
を有する車載用レーダ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車載用レーダ装置であって、
前記距離補正手段は、前記距離誤差に応じて送信波の周波数または変調信号を変更する車載用レーダ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車載用レーダ装置であって、
前記距離補正手段は、前記距離誤差に応じて計測した距離計測値に係数を乗じる車載用レーダ装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれかに記載の車載用レーダ装置であって、
算出された前記距離誤差に応じて、運転者にレーダ装置の状態を報知する報知手段を有する車載用レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を放射して対象物からの反射波を受信し、対象物までの距離や相対速度を計測する車載用レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用レーダ装置としては、電波を放射して車や障害物等のターゲットからの反射波を受信し、電波の伝播時間や反射波の信号強度、周波数のドップラシフト、等を検出し、これらの情報に基づいてターゲットまでの距離や相対速度を計測する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、これらのレーダ装置では、信号発生装置の固体差、雰囲気温度による特性の変化、または経年変化、等に起因してターゲットまでの距離計測値に誤差が生じる場合がある。
【０００４】
この問題の解決方法として、レーダが計測した先行車の距離情報と相対速度情報とを比較することで距離計測値の誤差を求め、これに基づいて距離計測値を補正する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１によれば、自車速度を測定する自車速度測定手段と、検知したレンジゲートに相当する距離と、送信波の周波数と受信波の周波数差から求めた距離とを比較し、自車速度と相対速度に基づいて、送信周波数の帯域幅の誤差による距離誤差を検出する比較検出手段とを備えてなる構成が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６４４２６号公報
【非特許文献１】「自動車用ミリ波レーダの開発動向」電子情報通信学会誌、１９９６年１０月号、ｐ．９７７−９８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のレーダ装置では、計測した先行車等のターゲットの情報を用いているため、ターゲットが検知されている場合にしか距離計測誤差の検出、補正を行うことができず、この点に関して距離計測性能の信頼性が充分に確保されているとは言い難い。
【０００８】
本発明の目的は、信号発生装置の固体差、雰囲気温度による特性の変化、または経年変化、等に起因してターゲットまでの距離計測値に誤差が生じた場合であっても、ターゲットの有無にかかわらず距離計測誤差を検出し、補正を行うことができる信頼性の高い車載用レーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
レーダから地面までの距離を計測する複数の距離計測手段を有し、複数の距離計測手段で計測した距離計測値を比較した比較結果に基づいて少なくとも一つの距離計測値の誤差の有無を判断する車載用レーダ装置である。
【００１０】
また、レーダが送信し地面から反射される信号に基づいてレーダから地面までの距離を計測する第一の距離計測手段と、レーダが放射するビームの形状とレーダの車両取付け位置との関係に基づいてレーダから地面までの距離を計測する第二の距離計測手段とを有し、第一の距離計測手段と第二の距離計測手段のそれぞれによって計測された距離計測値の比較結果に基づいて距離誤差を算出し、算出された距離誤差に基づいて距離計測値を補正する車載用レーダ装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、信号発生装置の固体差、雰囲気温度による特性の変化、または経年変化等に起因してターゲットまでの距離計測値に誤差が生じた場合であっても、ターゲットの有無によらず距離計測誤差を検出し、補正を行うことができる信頼性の高い車載用レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置について、図面を参照しながら以下説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１のブロック構成を示す図である。
【００１４】
図１において、車載用レーダ装置１は、信号処理部１１と、変調装置１２と、信号発生装置１３と、送信アンテナ１４と、受信アンテナ１５と、ミキサ１６と、復調装置１７と、Ａ／Ｄコンバータ１８と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部１９と、報知装置２０と、を備えてなる。
【００１５】
以下、レーダ方式が２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式である場合を例に各ブロック等の役割について説明する。
【００１６】
変調装置１２は、信号発生装置１３に異なる二つの電圧ｖ１、ｖ２を印加する。信号発生装置１３は、電圧ｖ１、ｖ２に対応した異なる二つの周波数ｆ１、ｆ２の高周波信号を生成する。この高周波信号が送信アンテナ１４に入力され、周波数ｆ１、ｆ２の送信電波が放射される。送信電波は、図示しない車や障害物等のターゲットに反射して受信電波として受信アンテナ１５に入力される。
【００１７】
この時、受信の高周波信号（以下、受信信号と称す）は、送信の高周波信号（以下、送信信号と称す）に対して、ターゲットとの相対速度に比例したドップラ周波数（ｆｄ）が付加されるため、受信信号の周波数はそれぞれｆ１±ｆｄ、ｆ２±ｆｄとなる。
【００１８】
ミキサ１６は、送信信号と受信信号を混合し、中間周波数信号を生成し、これを復調装置１７に入力する。復調装置１７で復調された信号は、Ａ／Ｄコンバータ１８に入力され、ＦＦＴ処理部１９で周波数スペクトラム情報を含んだＦＦＴ信号に変換され、これが信号処理部１１へ引渡される。信号処理部１１は、入力されたＦＦＴ信号に基づいて、ターゲットの距離や相対速度、等を算出する。なお、信号処理部１１は、例えばＤＳＰ等のＩＣである。
【００１９】
信号処理部１１は、距離算出部２１と、反射地面距離算出部２２と、幾何学的地面距離算出部２３と、距離誤差算出部２４と、距離補正および報知部２５と、を備えてなる。
【００２０】
次に、本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１に備わる信号処理部１１の具体的な処理について、図２を参照して説明する。図２は、信号処理部１１が実行するルーチン（以下、距離補正ルーチンと称す）のフローチャートである。距離補正ルーチンは、所定の時間間隔で繰り返し起動される。
【００２１】
距離補正ルーチンが起動すると、まず、ステップ１００の処理が実行される。
【００２２】
ステップ１００では、距離算出部２１によってターゲットまでの距離が算出される。ここで、距離は式（１）で算出される。
【００２３】
Ｒａｎｇｅ＝Ｃ・φ／４π・Δｆ                                    …式（１）
ここで、Ｒａｎｇｅは距離、Ｃは光速度、φは受信電波におけるｆ１とｆ２の位相差、Δｆはｆ１とｆ２の周波数差である。
【００２４】
ステップ１０１では、反射地面距離算出部２２において、受信電波のうち地面から反射した成分（以下、地面反射成分と称す）のみを抽出し、処理することで、車載用レーダ１から地面までの距離が算出される。
【００２５】
ステップ１０２では、幾何学的地面距離算出部２３において、送信電波が地面に接するまでの最短距離（以下、幾何学的距離と称す）が算出される。
【００２６】
ステップ１０３では、距離誤差算出部２４において、反射地面距離と幾何学的距離に基づいて、距離誤差が算出される。具体的には、幾何学的距離に対する反射地面距離の比率（以下、距離誤差比率）を算出することになる。この場合、距離誤差が無い場合は距離誤差比率は１となり、距離誤差が有る場合は距離誤差比率は１以外の値となる。
【００２７】
ステップ１０４では、距離補正および報知部２５において、ステップ１００で算出された距離に対して、ステップ１０３で算出された距離誤差に応じて距離の補正が行われる。具体的には、ステップ１００で算出された誤差を含む可能性がある距離を、距離誤差比率で乗算あるいは除算することになる。
【００２８】
なお、距離補正の方法としては、距離誤差比率に応じて変調装置１２への入力を調整し、送信電波の周波数ｆ１、ｆ２を調整する方法をとることができる。
【００２９】
また、距離誤差の割合がある範囲を超えて異常と判断した場合には、表示器やスピーカなどの報知装置２０へ信号を送ることにより、運転車へ異常を報知する。この表示器には、ＬＥＤなどが適当である。
【００３０】
なお、信号発生装置１３の雰囲気温度に変化が無いにもかかわらず距離誤差比率が変化する場合には、距離補正および報知部２５は、距離誤差算出が適切に行われていないと判断して、一時的に補正を中断することができる。これにより、不適切な距離補正が回避され、車載用レーダ装置１の信頼性が確保される。
【００３１】
また、信号発生装置１３の雰囲気温度に変化が無いにもかかわらず距離誤差比率が変化する場合には、θの変化、すなわち車載用レーダ装置１の自車３１への取り付け角度がずれたと判断して、一時的に補正を中断すると共に、運転車に取り付け角度のずれを報知することができる。これにより、不適切な距離補正が回避され、車載用レーダ装置１の信頼性が確保される。
【００３２】
また、距離補正および報知部２５は、信号発生装置１３の雰囲気温度に対する距離誤差比率の関係を走行中に自動生成し、これに基づいて、走行開始と同時に距離補正が行われるため、車載用レーダ装置１の信頼性をさらに向上させることができる。
【００３３】
また、距離補正および報知部２５は、自動車に取り付けられた傾斜センサ、ナビゲーションシステムの位置情報、等から自車３１の地面３３に対する傾きを算出し、この情報を加味して距離補正を行うことができる。これにより、坂道走行や、人および貨物積載に起因して自車３１が地面に対して傾斜した場合であっても、幾何学的距離が適宜修正され、常に正しい距離補正が行われるため、車載用レーダ装置１の信頼性が確保される。
【００３４】
次に、本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１に備わる信号処理部１１の処理の内、ステップ１０１とステップ１０２について詳細に説明する。
【００３５】
ステップ１０１内の処理である、地面反射成分の抽出方法の一例を、図３を参照して説明する。図３は、ＦＦＴ処理部１９で生成された周波数スペクトラムの一例を示す図である。横軸がドップラ周波数、縦軸が受信電波の信号強度であり、信号強度が大きいピークがターゲット等からの反射成分である。横軸のドップラ周波数は相対速度に比例しており、自車の対地車速に相当する速度領域に静止物体からの反射に対応するピーク（以下、静止物体ピークと称す）が存在している。また、静止物体ピークの近傍には地面からの反射に対応するピーク（以下、地面ピークと称す）が存在している。このようにピークが複数存在する場合であっても、この中からまず自車の対地速度情報から静止物体ピークを抽出することができ、これに対する相対速度の僅かな差から地面ピークを抽出することができる。そして、この地面ピークに含まれる振幅や位相の情報を抽出することで、式（１）により車載用レーダ装置１から地面までの距離（以下、反射地面距離と称す）を算出することができる。
【００３６】
なお、地面ピークの信号強度は静止物体ピーク等に比べて小さいため、場合によってはその検出が難しいことがあるが、ピークを判定するＳＮレベルを他のピークに比べて低く設定することで、容易に検出することができる。
【００３７】
ステップ１０２内の処理である、幾何学的距離の算出方法の一例を、図４を参照して説明する。図４は、車載用レーダ装置１から放射される送信電波３２の形状の一例を示す図である。この場合の幾何学的距離は、式（２）で算出される。
【００３８】
Ｘ＝ｈ／sinθ                                                     …式（２）
ここで、Ｘは幾何学的距離、ｈは車載用レーダ装置１の地面３３からの取付け高さ、θは送信電波の下側の放射角である。
【００３９】
なお、レーダの放射する電波の周波数を時間的に三角形に変調するＦＭＣＷ方式でも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１に備わる信号処理部が実行するルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１に備わるＦＦＴ処理部で生成された周波数スペクトラムの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る車載用レーダ装置１から放射される送信電波の形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…車載用レーダ装置、１１…信号処理部、１２…変調装置、１３…信号発生装置、１４…送信アンテナ、１５…受信アンテナ、１６…ミキサ、１７…復調装置、１８…Ａ／Ｄコンバータ、１９…ＦＦＴ処理部、２０…報知装置、２１…距離算出部、２２…反射地面距離算出部、２３…幾何学的地面距離算出部、２４…距離誤差算出部、２５…距離補正および報知部、２６…報知部、３１…自車、３２…送信電波、３３…地面。
【図１】
2007232499.tif 000003
【図２】
2007232499.tif 000004
【図３】
2007232499.tif 000005
【図４】
2007232499.tif 000006