(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の周辺に存在する物体との相対速度および方位角度を検知する手段と、
自車の車速を検知する手段と、
前記車速に基づき前記物体が静止物であることを判断する手段と、
前記静止物に対する相対速度の方位角度依存性を利用して車速誤差を算出する手段と、
を有するレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーダ装置であって、
前記静止物に対する相対速度の方位角度依存性を利用して光軸ずれ量を算出する手段を有するレーダ装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーダ装置であって、
求めた光軸ずれ量に応じ、検知した物体の方位角度を補正する手段を有するレーダ装置。
【請求項４】
請求項２記載のレーダ装置であって、
求めた光軸ずれ量が所定値以上かどうか判断する手段と、
所定値を超えた場合、運転者に報知する手段と、
を有するレーダ装置。
【請求項５】
請求項２記載のレーダ装置であって、
求めた光軸ずれ量の算出精度を判定する手段と、
求めた光軸ずれ量を記憶する手段と、
を有するレーダ装置。
【請求項６】
請求項２記載のレーダ装置であって、
レーダ装置取付時に算出した光軸ずれ量およびその算出精度を取得する手段と、
前記算出精度が高い光軸ずれ量が存在しない時、その旨を運転者に報知する手段と、
を有するレーダ装置。
【請求項７】
請求項２記載のレーダ装置であって、
自車の周辺に存在する物体までの距離を検知する手段と、
自車の進行方向をｙ軸、ならびにｙ軸に直行する水平方向をｘ軸とした時、前記検知物体の距離および方位角度をｘｙ座標に変換する手段と、
自車の前端中央を車両基準点とした時、レーダ装置と車両基準点間のオフセット位置関係を記憶する手段と、
前記オフセット位置関係に応じて前記物体のｘｙ座標を補正する手段と、
を有するレーダ装置。
【請求項８】
請求項１記載のレーダ装置であって、
求めた車速誤差を用いて、車速の測定値を補正する手段を有するレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自車周辺に存在する物体を検知するレーダ装置に関し、レーダ光軸のずれ量を検知して補正することにより検知物体の正確な位置を得ることが可能なレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自車の自動運転や衝突防止を実現するための前方監視手段として、通常、レーダ装置が用いられている。そして、物体の正確な位置を検出するためには、レーダ装置の光軸と自車の前後軸を一致させる必要がある。しかし、レーダ装置の取付精度や取付後の経年変化が原因でレーダの光軸がずれると、先行車の位置を誤認識し、場合によっては前方に先行車が存在するにもかかわらず存在しないと判断し、その結果衝突を引き起こしてしまう恐れがある。
【０００３】
その対策として特開平９−２８１２３９号公報および特開平１０−１３２９３９号公報，特開平１１−１４７４８号公報などがあるが、例えば特開平９−２８１１２９号公報では、車両走行中において、車両進行方向に直交する方向に対する停止物の位置変化量からレーダ装置の光軸ずれ量を求め、検知物体の位置を補正するといった方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの光軸ずれ算出方法では、自車と静止物間の距離や車速の測定値に誤差がある場合、光軸ずれ量の算出精度に影響を与え、その結果検知物体の位置補正に誤差が生じるといった問題がある。本発明は、これら誤差の影響を最小限に抑えて光軸ずれ量を算出し、より正確な検知物体の位置情報を得ることができるレーダ装置を提供することにある。
【０００５】
さらに、本発明は、求めた光軸ずれ量が所定値以上の時にその旨を運転者に報告することにより、レーダ装置を用いたシステムの信頼性を高めることを目的としている。
【０００６】
さらに、本発明は、光軸ずれ量の算出結果を保存することにより、レーダ装置の起動直後から光軸ずれ補正を行うことを目的としている。
【０００７】
さらに、本発明は、レーダ装置取付時に得られる算出精度の高い光軸ずれ量の算出値が存在しない場合、光軸がずれている可能性を運転者に示唆することにより、レーダ装置を用いたシステムの信頼性を高めることを目的としている。
【０００８】
さらに、本発明は、車両基準点の位置に応じて検知物体の位置を補正することにより、車両基準点と検知物体の正確な位置関係を得ることを目的としている。
【０００９】
さらに、本発明は、車速の測定誤差を算出することにより、正確な車速値を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
自車の周辺に存在する物体との相対速度および方位角度を検知する手段と、自車の車速を検知する手段と、前記車速に基づき前記物体が静止物であることを判断する手段と、前記静止物に対する相対速度の方位角度依存性を利用して光軸ずれ量を算出する手段と、前記光軸ずれ量に応じて検知した物体の方位角度を補正する手段を備えたことにより課題を解決する。
【００１１】
さらに、本発明は、求めた光軸ずれ量が所定値以上かどうか判断する手段と、所定値を超えた場合、運転者に報知する手段を備えたものである。
【００１２】
さらに、本発明は、求めた光軸ずれ量の算出精度を判定する手段と求めた光軸ずれ量を記憶する手段を備えたものである。
【００１３】
さらに、本発明は、レーダ装置取付時に算出した光軸ずれ量およびその算出精度を取得する手段と、前記算出精度が高い光軸ずれ量が存在しない時、その旨を運転者に報知する手段を備えたものである。
【００１４】
さらに、本発明は、自車の周辺に存在する物体までの距離および方位角度を検知する手段と、自車の進行方向をｙ軸、ならびにｙ軸に直行する水平方向をｘ軸とした時、前記検知物体の距離および方位角度をｘｙ座標に変換する手段と、自車の前端中央を車両基準点とした時、レーダ装置と車両基準点間のオフセット位置関係を記憶する手段と、前記オフセット位置関係に応じて前記物体のｘｙ座標を補正する手段を備えたものである。
【００１５】
自車の周辺に存在する物体との相対速度および方位角度を検知する手段と、自車の車速を検知する手段と、前記車速に基づき前記物体が静止物であることを判断する手段と、前記静止物に対する相対速度の方位角度依存性を利用して車速誤差を算出する手段を備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本出願の実施例を図面を用いて説明する。まず、本発明が適用される車間距離制御（ＡＣＣ）システムについて説明する。図１１および図１２は、それぞれＡＣＣシステムの概略図およびレーダ装置４２の機能ブロック図を示している。ＡＣＣシステムは、先行車４１との車間距離を適切に保つよう自車２１のブレーキやスロットルなどを制御するものである。そのため、レーダ装置４２は先行車情報１９（先行車に対する車間距離，相対速度，方位角度）を検出し、その先行車情報１９をＡＣＣユニット１０に出力する機能を有しており、この先行車情報１９を検出するため、レーダ装置４２では図１２で示した処理を行っている。まず、ミリ波レーダヘッド１で先行車を含む周辺物情報１１（周辺物に対する車間距離，相対速度，方位角度）を検出する。この周辺物情報１１の中から先行車情報１９を取り出すため、車速センサ２および角速度センサ３で測定した車速１２と角速度１３を用いる。自車線内で最も距離が近い周辺物を先行車１９として判定し、その先行車情報１９をＡＣＣユニット１０に出力することにより、車間距離制御を行うのがＡＣＣシステムである。
【００１７】
次に本出願の実施例を、図１に示したブロック図を用いて説明する。周辺物情報１１を取得する手段にミリ波レーダヘッド１を用い、車速１２および角速度
１３の検出手段として、それぞれ車速センサ２および角速度センサ３を用いる。直線判定手段４では自車が直線走行しているかを判定しており、もし、角速度
１３が一定期間、所定値以下であれば直進走行していると判断し、次に静止物判定手段５を行う。静止物判定手段５では、車速１２を用いて周辺物情報１１から静止物情報１５を検出し、相対速分布データ収集手段６では、その静止物の相対速を車速１２で割ることにより、各方位角度に対する相対速分布データ１６を求める。そして光軸ずれ量計算手段７では、この相対速分布データ１６から光軸ずれ量１７の算出を行う。ただし、ここでいう光軸ずれ量１７は、車両進行方向とレーダ光軸方向のずれ角度を意味している。また、方位角度補正手段８では、この光軸ずれ量１７を用いて周辺物情報１１の方位角度を補正し、周辺物補正情報１８として出力する。そして先行車検出手段９により、周辺物補正情報１８から先行車情報１９を検出し、ＡＣＣユニット１０に出力する。
【００１８】
まず光軸ずれ量の算出原理について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、光軸がずれていない時の自車２１と静止物２２の速度関係を表したものであり、方位角度θの方向に静止物２２が存在しているとする。ここで、Ｖｈは自車２１の車速１２、Ｖｓは自車２１と静止物２２の相対速２３とすると、車速Ｖｈと相対速Ｖｓの間には（１）式の関係が成立つ。
0003733863.tif 000002
【００１９】
ただし、Ａは車速Ｖｈと相対速Ｖｓに含まれる速度誤差の比を表わしており、誤差が存在しない時はＡ＝１となる。
【００２０】
よって（１）式より、Ｖｓ／Ｖｈは図４で示したような方位角度θのcos 関数となることがわかる。
【００２１】
これに対し、図５のように光軸がαだけずれた場合を考える。この時、静止物２２に対する方位角度２６を測定すると、見かけ上はθ′＝θ−αとなるが、相対速Ｖｓは変わらない。この方位角度測定値θ′と相対速Ｖｓを式（１）に代入すると（２）式に書き直せる。
0003733863.tif 000003
【００２２】
ここで図６は（２）式を図に表わしたものであるが、これはＡcos(θ′）の関数が光軸ずれ量αだけ横に平行移動したものとなる。以上から、静止物２２に対する方位角度測定値θ′と相対速Ｖｓ／車速Ｖｈの関係を図６のグラフにプロットし、Ａcos(θ′＋α）の関係を求めることにより、速度誤差比Ａおよび光軸ずれ量αをそれぞれ求めることができる。すなわち、車速Ｖｈや相対速Ｖｓの誤差を速度誤差比Ａとして吸収できるので、光軸ずれ量αの算出精度を向上させることができる。更に、相対速Ｖｓの測定誤差がなければ、速度誤差比Ａは車速の測定誤差を表わしたものとなり、これを用いることにより、車速の測定値を正しく補正することができる。
【００２３】
次に本発明の実現方法について、図２および図１を用いて説明する。まずステップ２０１では、ミリ波レーダヘッド１および車速センサ２，角速度センサ３を用いて、周辺物情報１１および車速１２，角速度１３を検出する。そして次のステップ２０２では、検出した車速１２および角速度１３を用いて直進走行判定
（直線判定手段４）を行い、直進走行状態であればステップ２０３に進み、そうでなければステップ２０６に進む。この直線判定条件として、車速１２が所定値以上かつ角速度が所定値以下の状態が一定期間以上続けば直線走行していると判断する。また、ステップ２０３では周辺物情報１１から静止物情報１５を検出
（静止物判定手段５）し、ステップ２０４により相対速分布データ１６に変換
（相対速分布データ収集手段６）する。ここで相対速分布データ１６は、静止物情報１５の方位角度測定値２６を横軸、相対速２３を車速１２で割ったものを縦軸とした座標系に静止物情報１５をプロットしたもの（図６に相当）である。そしてステップ２０５では、最小二乗法を用いて相対速分布データ１６を（２）式の右辺に近似し、光軸ずれ量１７および速度誤差比２５を算出（光軸ずれ量算出手段７）する。また、ステップ２０６では、周辺物情報１１の方位角度測定値
２６に光軸ずれ量１７を足し込むことにより正確な位置を算出（方位角度補正手段８）し、周辺物補正情報１１を求める。最後にステップ２０７では、この周辺物補正情報１１を用いて先行車の情報１９の検出を行う。ここでは、自車線内で最も車間距離が近い周辺物を先行車４１とみなす。
【００２４】
また、相対速２３の代わりに、一定期間内における車間距離の変化量を用いても良い。
【００２５】
図７は次の実施の形態を示したものである。光軸ずれ判定手段２７を備えることにより、算出した光軸ずれ量１７が所定値を超えた場合、それを知らせる光軸ずれ検出信号２８をＡＣＣユニット１０に出力しても良い。
【００２６】
図８は他の実施の形態を示したものである。算出した光軸ずれ量１７の算出精度を判定する手段３０および光軸ずれ量を保存する手段３１を備えることにより、光軸ずれ量１７の算出精度が低い時、光軸ずれ量保存手段３１に保存された光軸ずれ量の保存値２９を光軸ずれ量１７として採用しても良い。ただし、この算出精度として光軸ずれ量１７算出に伴う分散値を用い、分散値が所定値以上の時、算出精度が低いと判断する。ここでは分散値の計算式として（３）式を用い、Ｎ個の光軸ずれ量測定値および光軸ずれ量１７算出値から計算する。
0003733863.tif 000004
【００２７】
図９は他の実施の形態を示したものである。レーダ装置取付時に得られる光軸ずれ量および算出精度の情報を有する光軸ずれ情報３３を光軸ずれ情報取得手段３２で取得し、更に光軸ずれ量有効判定手段３４を備えることにより、所定値以上の算出精度を有する光軸ずれ情報３３が１つ以上存在しない時、光軸ずれの可能性を知らせる信号３５を発生して、その旨を運転者に報知しても良い。
【００２８】
図１０は次の実施の形態を示したものである。まず、ミリ波レーダヘッド１を用いて周辺物情報１１を検出する。ここでいう周辺物情報１１とは、図１３に示したように周辺物４４に対する車間距離Ｄおよび方位角θであり、ｘｙ座標変換手段３６は、この周辺物情報１１を自車２１の進行方向をｙ軸，ｙ軸に垂直な水平方向をｘ軸としたｘｙ座標系に換算するものである。換算は（４）式によって行われ、求めた（ｘ，ｙ）を周辺物ｘｙ情報３７とする。ただし、このｘｙ座標系はレーダ装置４２を原点としたものである。
【００２９】
（ｘ，ｙ）＝（Ｄsinθ，Ｄcosθ）                              （４）
また、自車２１の前端中央を車両基準点（ｘ０，ｙ０）にとり、車両基準位置３９として車両基準位置保存手段３８にあらかじめ保存しておく。オフセット位置補正手段４０では、この車両基準位置３９を用いて周辺物ｘｙ情報３７を補正することにより、車両２１と周辺物４４の位置関係を（ｘ−ｘ０，ｙ−ｙ０）と求め、周辺物補正情報１８とする。この周辺物補正情報１８を用いて先行車検出手段９で先行車情報１９を検出し、ＡＣＣユニット１０に出力しても良い。
【００３０】
また、前記ステップ２０５で算出した速度誤差比Ａを用いて、（５）式のように車速値Ｖｈを補正しても良い。
【００３１】
車速補正値＝Ａ×Ｖｈ                                          （５）
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、車速と相対速度比の方位角度依存性を用いて光軸ずれ量を算出しているので、車速や相対速の測定誤差の影響を最小限に抑えてより正確な検知物体の位置情報を得ることができる。
【００３３】
また、求めた光軸ずれ量が所定値以上の時にその旨を運転者に報告することにより、レーダ装置を用いたシステムの信頼性を高めることができる。
【００３４】
また、光軸ずれ量の算出結果を保存することにより、レーダ装置の起動直後から光軸ずれ補正を行うことができる。
【００３５】
また、レーダ装置取付時に得られる算出精度の高い光軸ずれ量の算出値が存在しない場合、レーダ装置の車体取付時に行う光軸調整が実施されていないと判断し、光軸がずれている可能性を運転者に示唆することにより、レーダ装置を用いたシステムの信頼性を高めることができる。
【００３６】
また、車両基準点の位置に応じて検知物体の位置をオフセット補正することにより、車両基準点と検知物体の正確な位置関係を得ることができる。
【００３７】
また、車速と相対速度比の方位角度依存性を用いて、車速誤差を算出し補正することにより、車速の正確な値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光軸ずれ量補正を説明するブロック図。
【図２】本発明の光軸ずれ量補正を行う手順。
【図３】本発明の光軸ずれ量算出原理の説明図（光軸ずれなしの時）。
【図４】本発明の光軸ずれ量算出原理の説明グラフ（光軸ずれなしの時）。
【図５】本発明の光軸ずれ量算出原理の説明図（光軸ずれありの時）。
【図６】本発明の光軸ずれ量算出原理の説明グラフ（光軸ずれありの時）。
【図７】光軸ずれの発生報知を説明するブロック図。
【図８】光軸ずれ量を保存することを説明するブロック図。
【図９】光軸ずれの可能性の報知を説明するブロック図。
【図１０】レーダ装置のオフセット位置補正を説明するブロック図。
【図１１】ＡＣＣシステムの概略図。
【図１２】レーダ装置の機能ブロック図。
【図１３】ｘｙ座標説明図。
【符号の説明】
１…ミリ波レーダヘッド、２…車速センサ、３…角速度センサ、４…直進判定手段、５…静止物判定手段、６…相対速分布データ手段、７…光軸ずれ量算出手段、８…方位角度補正手段、９…先行車検出手段、１０…ＡＣＣユニット、１１…周辺物情報、１２…車速、１３…角速度、１４…直進判定結果、１５…静止物情報、１６…相対速分布データ、１７…光軸ずれ量、１８…周辺物補正情報、１９…先行車情報、２０…レーダ光軸、２１…自車、２２…静止物、２３…相対速、２４…真の方位角度、２５…速度誤差比、２６…方位角度測定値、２７…光軸ずれ判定手段、２８…光軸ずれ検出信号、２９…光軸ずれ量保存値、３０…算出精度判定手段、３１…光軸ずれ量保存手段、３２…光軸ずれ情報取得手段、３３…光軸ずれ情報、３４…光軸ずれ量有効判定手段、３５…光軸ずれ注意信号、３６…ｘｙ座標変換手段、３７…周辺物ｘｙ情報、３８…車両基準位置保存手段、３９…車両基準位置、４０…オフセット位置補正手段、４１…先行車、４２…レーダ装置、４３…車間距離、４４…周辺物、４５…車両基準点。
【図１】
0003733863.tif 000005
【図２】
0003733863.tif 000006
【図３】
0003733863.tif 000007
【図４】
0003733863.tif 000008
【図５】
0003733863.tif 000009
【図６】
0003733863.tif 000010
【図７】
0003733863.tif 000011
【図８】
0003733863.tif 000012
【図９】
0003733863.tif 000013
【図１０】
0003733863.tif 000014
【図１１】
0003733863.tif 000015
【図１２】
0003733863.tif 000016
【図１３】
0003733863.tif 000017