(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の前方に且つ前方車両のスキャン中心方向と自車の車軸方向とが一致するように固定されるレーダセンサにおいて、
前記自車の前方に且つ前記車軸と撮像される画像の中心とが一致するように固定されるカメラと、
少なくとも前記スキャン中心方向を含む所定のスキャン角の範囲で、レーダ信号を走査するレーダ信号走査部と、
前記カメラにより撮像された前記前方車両の画像より得た前記前方車両の中心位置と画像中心との差から前記自車の車軸を基に前記前方車両へのずれ角を算出する画像処理部と、
前記前方車両に反射され一定の広がりを持つ受信信号について、前記スキャン中心方向と受信信号の中心方向とが成す受信位置中心角を算出するレーダ受信信号処理部と、
前記画像処理部により算出されたずれ角と前記レーダ受信信号処理部により算出された受信位置中心角とに基づいて新たなスキャン中心を形成し、固定された前記レーダセンサがずれた場合に、前記スキャン中心を前記新たなスキャン中心に置換するレーダ中心位置補正部とを備えることを特徴とするレーダセンサの軸合わせ装置。
【請求項２】
自車の前方に且つ前方車両のスキャン中心と自車の車軸と一致するように固定されるレーダセンサにおいて、
前記自車の前方に且つ前記車軸と撮像される画像の中心とが一致するように固定されるカメラと、
前記スキャン中心に対してスキャン角の範囲で前記レーダセンサを駆動するレーダ駆動制御部と、
前記カメラにより撮像された前記前方車両の線画の輝度分布により得た前記前方車両の中心位置と画像中心との差から前記自車の車軸を基に前記前方車両へのずれ角を算出する画像処理部と、
前記前方車両に反射され一定の広がりを持つ受信信号について前記レーダセンサが前記前方車両の中心に向く、スキャン中心からの受信信号中心角を算出するレーダ受信信号処理部と、
前記画像処理部により算出されたずれ角と前記レーダ受信信号処理部により算出された受信位置中心角とに基づいて新たなスキャン中心を形成し、固定された前記レーダセンサがずれた場合に、前記スキャン中心を前記新たなスキャン中心に置換するレーダ中心位置補正部とを備えることを特徴とするレーダセンサの軸合わせ装置。
【請求項３】
前記レーダ受信信号処理部によりスキャン角内で受信信号が検出されない場合には、前記レーダ駆動制御部によりスキャン角が広げられることを特徴とする、請求項２に記載のレーダセンサの軸合わせ装置。
【請求項４】
車速センサから車速信号を入力し自車が停止している時に、新たなスキャン中心を形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダセンサの軸合わせ装置。
【請求項５】
前記画像処理部はテストパターンを用いて自車の車軸と撮像される画像の中心とを一致するように前記カメラを固定することを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダセンサの軸合わせ装置。
【請求項６】
前記スキャン中心と前記新たなスキャン中心とが一致しなければ、ランプを点灯することを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダセンサの軸合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載されるレーダセンサに関し、特にレーダセンサのスキャン中心と車両の車軸とを合わせる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の車両に搭載されるレーダセンサを説明する図である。本図（ａ）に示す如く、車両に搭載される可動型又はスキャン型のレーダセンサ１は車両の前方に固定されて、車両の車軸上にスキャン中心Ｃが一致するようにしてある。レーダセンサ１は、本図（ｂ）のスキャン中心Ｃに対して、本図（ｃ）、（ｄ）に示す如く、スキャン中心Ｃに対して点１Ａで一定の範囲±θ（スキャン角）だけ回転しながら、前方の車両をスキャンする。レーダセンサ１により前方車両と自車と間の距離が測定され、測定された車間距離は車間距離を一定に保つオートクルーズ制御等に使用される。
【０００３】
図１２はレーダセンサ１により受信したレベルを説明する図である。本図（ａ）に示す如く、前方車両が正面にある場合にレーダセンサ１からの送信波が前方の車両により反射されてレーダセンサ１により受信される。本図（ａ）に示す如く、レーダセンサ１の受信レベルはスキャン中心Ｃに対して、通常は、対称な形となる。
【０００４】
本図（ｂ）に示す如く、前方車両の位置が左側にずれると、これに伴ってレーダセンサ１の受信レベルの形もスキャン中心Ｃに対して左側にずれる。
本図（ｃ）に示す如く、レーダセンサ１が何らかの衝撃を受け、又は振動を受け、スキャン中心Ｃがある角度だけずれると、前方車両が自車の正面にあっても、レーダセンサ１の受信レベルの形もスキャン中心Ｃに対してずれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１３は、図１２（ｃ）において、前方車両と自車との間の距離が大きい場合のレーダセンサ１による受信レベルを示す図である。例えば、レーダセンサ１のスキャン中心が１°ずれると、１００ｍ先では約１．７ｍずれ、これは道路幅の半分だけ違った方向を向くことになるので、本図に示す如く、前方車両と自車との間の距離が大きい場合には、レーダセンサ１からの受信信号が得られないという問題がある。車間距離を一定にするオートクルーズ制御等にレーダセンサ１を使用する場合、このような問題が生じたときには、オートクルーズ制御を解除すればよいが、これでは制御が煩雑になる。レーダセンサ１の固定を破壊して再固定を行うことも煩雑である。
【０００６】
このためレーダセンサ１の受信信号を基にスキャン中心Ｃを補正することが考えられる。
一般的にはレーダセンサ１の駆動部にポテンショメータが取付けられ、スキャン角に対して受信レベルを検出しているが、常に、図１２（ａ）の如く、受信レベルの形が対称にならず、図１２（ｂ）、（ｃ）の如く、非対称になり、この原因が前方車両の位置が正面に無いためか、固定されたレーダセンサ１への衝撃でスキャン中心Ｃがずれたためか判別できない。このため、前方車両の位置を考慮してスキャン中心Ｃを車両の車軸に合わせるようにスキャン中心Ｃのずれを補正することは困難である。
【０００７】
したがって、本発明は、上記問題点に鑑み、一旦ずれたレーダセンサのスキャン中心Ｃを車両の車軸に容易に合わせることができるレーダセンサの軸合わせ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、自車の前方に且つ前方車両のスキャン中心と自車の車軸と一致するように固定されるレーダセンサにおいて、前記自車の前方に且つ前記車軸と撮像される画像の中心とが一致するように固定されるカメラと、前記スキャン中心に対してスキャン角の範囲で前記レーダセンサを駆動するレーダ駆動制御部と、前記カメラにより撮像された前記前方車両の線画の輝度分布により得た前記前方車両の中心位置と画像中心との差を基に前記自車の車軸から前記前方車両へのずれ角を算出する画像処理部と、前記前方車両に反射され一定の広がりを持つ受信信号について前記レーダセンサが前記前方車両の中心に向く、スキャン中心からの受信信号中心角を算出するレーダ受信信号処理部と、前記画像処理部により算出されたずれ角と前記レーダ受信信号処理部により算出された受信位置中心角とに基づいて新たなスキャン中心を形成し、固定された前記レーダセンサがずれた場合に、前記スキャン中心を前記新たなスキャン中心に置換するレーダ中心位置補正部とを備えることを特徴とする。この手段により、一旦ずれたレーダセンサのスキャン中心を車両の車軸に容易に合わせることができるようになった。
【０００９】
前記レーダ受信信号処理部でスキャン角内で受信信号が検出されない場合には、レーダ駆動制御部によりスキャン角が広げられる。この手段により、大きなレーダセンサのずれにも対処可能になる。
車速センサから車速信号を入力し自車が停止している時に、新たなスキャン中心を形成する。画像の振れを回避でき、軸合わせの精度が向上できる。
【００１０】
前記画像処理部はテストパターンを用いて自車の車軸と撮像される画像の中心とを一致するように前記カメラを固定する。この手段により、カメラの軸の車軸への固定が容易になる。
前記スキャン中心と前記新たなスキャン中心とが一致しなければ、ランプを点灯する。この手段により、レーダセンサ、カメラの調整を行うタイミングが容易に得られるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るレーダセンサの軸合わせ装置を説明する図である。本図に示す如く、車両に搭載される可動型又はスキャン型のレーダセンサ１は車両の前方にそのスキャン中心Ｃが車両の車軸と一致するように固定されている。さらにレーダセンサ１には、後述する如く、レーダの駆動部、ポテンショメータが取り付けられている。さらに、レーダセンサ１には送信機２と受信機３が設けられる。
【００１２】
さらに、車両の前方に、前方の車両を捕捉するカメラ４が撮像される画像の中心と車両の車軸と一致するように固定される。また、カメラ４の分解能は、例えば、カメラ４の横方向（水平方向）の画角γを５０°、ドット数２Ｄ０を６４０とすると、１ドットの分解能はγ／２Ｄ０＝５０／６４０＝０．０７８°となる。
【００１３】
受信機３の受信信号、ポテンショメータの電位信号、カメラ４の画像信号、車両の車速センサ５からの車速信号は、入力インタフェース６を経由してマイクロコンピュータ７で処理される。マイクロコンピュータ７は、処理された結果として、レーダセンサ１に駆動信号、送信機２に送信制御信号、クルーズ制御部、表示部に車間距離データを出力し、ランプ１０に車両の車軸に対するレーダセンサ１のスキャン中心のずれ、カメラ４の画像中心のずれ発生情報を、出力処理回路８を経由して、出力する。
【００１４】
図２は図１のレーダセンサ１のポテンショメータ、駆動部を説明する図である。本図（ａ）に示す如く、レーダセンサ１にポテンショメータ１Ｂと、駆動部１Ｃとが設けられる。駆動部１Ｃはポテンショメータ１Ｂを経由してレーダセンサ１を駆動する直流のモータ２１と、モータ２１を駆動するバッテリ２２と、出力処理回路８からの駆動信号によりモータ２１の正逆回転を行うためのスイッチ２３、２４と、モータ２１の駆動、停止を行うスイッチ２５とを具備する。
【００１５】
図２（ｂ）に示す如く、ポテンショメータ１Ｂは、レーダセンサ１のスキャン角を電圧に変換するものであり、レーダセンサ１のスキャン中心Ｃに対してポテンショメータ電位信号ＶＸ、スキャン中心Ｃに対するスキャン角±θに対してポテンショメータ電位信号ＶＸ±ΔＶを出力するように調整されている。
図３は図１のマイクロコンピュータ７の処理内容を説明する図である。本図に示す如く、マイクロコンピュータ７は、送信信号と受信信号と間の関係から前方車両との距離を算出する距離算出部７１と、ポテンショメータ１Ｂの電位信号ＶＸ−ΔＶからＶＸ＋ΔＶになるように駆動部１Ｃにレーダ駆動制御信号を出力しながら送信機２に送信を行わせる送信制御信号を出力してレーダセンサ１をスキャンさせるレーダ駆動制御部７２と、カメラ４で撮像された画像信号を線画信号に変換し、時系列平滑化処理により動きの大きな画像部分をぼかす前処理を行い、前方車両、白線だけを認識し、前方車両の中心位置を求め、カメラ４により撮像される画像の中心と前方車両の中心との角度γＤＸを算出する画像処理部７３と、ポテンショメータの電位信号に対して一定レベルを継続する受信信号の中心の電位信号を求めこれをスキャンの角度に変換し受信信号中心角Ｃαとするレーダ受信信号処理部７４と、画像処理部７３で算出した角度γＤＸとレーダ受信信号処理部７４で算出した受信信号中心角Ｃαとにより新たなスキャン中心Ｃ（＝Ｃα−γＤＸ）を形成するレーダ中心位置補正部７５とを具備する。レーダ中心位置補正部７５は新たなスキャン中心Ｃとレーダ駆動制御部７２で使用している元のスキャン中心Ｃとを比較し異なっている場合にはレーダ駆動制御部７で使用している元のスキャン中心Ｃを新たなスキャン中心Ｃに置換する。
【００１６】
図４は図３の画像処理部７３を説明する図である。本図に示す如く、画像処理部７３は、白線内の線画の輝度を縦方向に積算し、輝度分布により前方車両の幅をＷを求め、車両の中心位置（Ｗ／２）のドット数ＤＸを求める。カメラ４で撮像された画像の中心の位置のドットＤ０とドット数ＤＸとの差ΔＤＸ（＝Ｄ０−ＤＸ）が求められ、これを用いて、カメラ４の画像中心と前方車両の中心位置と差ΔＤＸに対する角度γＤＸが、
γＤＸ＝（γ／２Ｄ０）×ΔＤＸ
として算出される。この角度γＤＸは自車の車軸から前方車両までのずれ角を表し、カメラ４の分解能を考慮すると、精度良く得られる。画像の中心に前方車両の中心があれば、この角度γＤＸはゼロである。
【００１７】
図５は図３のレーダ受信信号処理部７４を説明する図である。本図（ａ）、（ｂ）に示す如く、レーダ受信信号処理部７４は受信信号、ポテンショメータ１Ｂの電位信号を入力し、ポテンショメータ１Ｂの電位信号をレーダセンサ１のスキャン中心Ｃに対するスキャン角に変換する。さらに、レーダ受信信号処理部７４は、スキャン角で受信信号を積分して左右の面積Ｓ−、Ｓ＋が等しくなる（Ｓ−＝Ｓ＋）ような受信信号の中心角Ｃαを求める。本図（ｃ）に示す如く、車両の受信信号の中心角Ｃαをスキャン中心Ｃとすると、レーダセンサ１が前方車両に向くようにずれを補正する。簡単な例として、車両が正面が自車の正面にある場合には、γＤＸ＝０であるので、レーダセンサ１のスキャン中心Ｃが自車の車軸と一致するので、レーダセンサ１の衝撃によるずれの補正は完了する。
【００１８】
図６は図３のレーダ中心位置補正部７５を説明する図である。車両が正面に無い場合について、γＤＸ≠０であるので、本図に示す如く、レーダ中心位置補正部７５はＣα、γＤＸを用いて新たなスキャン中心Ｃを、
Ｃ＝Ｃα−γＤＸ
として算出する。この新たなスキャン中心Ｃを用いることにより、車両が正面に無い場合にも、レーダセンサ１の軸が自車の車軸と一致するようになる。
【００１９】
これに伴って、レーダ駆動制御部７２はレーダ中心位置補正部７５から得た新たなスキャン中心Ｃに対する新たなポテンショメータ１Ｂの電位信号ＶＸを用いてスキャンを行う。
図７はレーダセンサのずれが大きい場合について説明する図である。レーダセンサの衝撃等によるずれが大きい場合には、スキャン中心Ｃに対するスキャン角±θの範囲では受信信号が得られないので、この場合には、本図に示す如く、スキャン角の範囲をひろげて、受信信号中心角Ｃαを求める。大きな衝撃に対処するためである。
【００２０】
図８は本発明に係るレーダセンサの軸合わせ装置の一連の動作を説明するフローチャートであり、図９はカメラ４用のテストパターンを示す図である。
ステップＳ１において、レーダセンサ１のずれ補正の要求が無い場合には、ステップＳ２において前方車両のスキャンを行い、ステップＳ３において前方車両との車間距離を算出して処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ４において、補正要求がある場合には、車速センサ５の信号を基に車両が停止しているかを判断し、停止していない場合にはステップＳ２に戻るのが好ましい。走行中のカメラ４の振れを回避して、画像の中心と前方車両の中心とのずれを精度良く算出するためである。
ステップＳ５において、初期は、図８に示すテストパターンによりカメラ４の位置合わせを行う。すなわち、図８の各ラインの横方向の位置をドット数から読取り、車両の車軸と画像中心とを合わせてカメラ４を固定する。必要に応じてこの位置合せを行い、車両の車軸と画像中心にずれがある場合にはそのずれで画像中心を補正する。カメラ４の固定を破壊せずに位置合せを可能にするためである。
【００２２】
ステップＳ６において画像中心から前方車両までのずれ角γＤＸを算出する。
ステップＳ７においてレーダセンサ１の受信信号の中心角Ｃαを算出する。
ステップＳ８において新スキャン中心Ｃを算出し、元のスキャン中心と比較し、異なっている場合には、ステップＳ２に戻り、新スキャン中心Ｃを基にスキャンを行う。
【００２３】
このようにして、レーダセンサ１は衝撃等に起因するずれを容易に補正することが可能になった。
図１０は図８の動作の追加例を説明するフローチャートである。本図に示す如く、ステップＳ１１において、元のスキャン中心と新たなスキャン中心とが一致するかを判断し、一致すれば処理を終了する。ステップＳ１２において、ステップＳ１１で一致がなければ、ランプ１１を点灯して処理を終了する。この場合、固定されているレーダセンサ１にずれが発生し、又は固定されているカメラ４にずれが発生している可能性があるので、ランプ１１を点灯して注意を行うためである。このランプ点灯により、レーダセンサ１の軸合わせ、カメラ４の軸合わせの調整するタイミングとすることが可能になる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明により、本発明によれば、一旦ずれたレーダセンサのスキャン中心を車両の車軸に容易に合わせることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーダセンサの軸合わせ装置を説明する図である。
【図２】図１のレーダセンサ１のポテンショメータ、駆動部を説明す図である。
【図３】図１のマイクロコンピュータ７の処理内容を説明する図である。
【図４】図３の画像処理部７３を説明する図である。
【図５】図３のレーダ受信信号処理部７４を説明する図である。
【図６】図３のレーダ中心位置補正部７５を説明する図である。
【図７】レーダセンサのずれが大きい場合について説明する図である。
【図８】本発明に係るレーダセンサの軸合わせ装置の一連の動作を説明するフローチャートである。
【図９】カメラ４用のテストパターンを示す図である。
【図１０】図８の動作の追加例を説明するフローチャートである。
【図１１】従来の車両に搭載されるレーダセンサを説明する図である。
【図１２】レーダセンサ１により受信したレベルを説明する図である。
【図１３】図１２（ｃ）において、前方車両と自車との間の距離が大きい場合のレーダセンサ１による受信レベルを示す図である。
【符号の説明】
１…レーダセンサ
２…送信機
３…受信機
４…カメラ
５…車速センサ
７…マイクロコンピュータ
７２…レーダ駆動制御部
７３…画像処理部
７４…レーダ受信信号処理部
７５…レーダ中心位置補正部
【図１】
0003734342.tif 000002
【図２】
0003734342.tif 000003
【図３】
0003734342.tif 000004
【図４】
0003734342.tif 000005
【図５】
0003734342.tif 000006
【図６】
0003734342.tif 000007
【図７】
0003734342.tif 000008
【図８】
0003734342.tif 000009
【図９】
0003734342.tif 000010
【図１０】
0003734342.tif 000011
【図１１】
0003734342.tif 000012
【図１２】
0003734342.tif 000013
【図１３】
0003734342.tif 000014