JP2016006383A - レーダ装置、車両制御システム、および、信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<1.システムブロック図>
図1は、本実施形態に係る車両制御システム10の構成を示す図である。車両制御システム10は、例えば自動車などの車両に設けられている。以下、車両制御システム10が設けられる車両を「自車両」という。また、自車両の進行方向を「前方」、進行方向と逆方向を「後方」という。図に示すように、車両制御システム10は、レーダ装置1と、車両制御装置2とを備えている。
車両制御装置2は自車両のブレーキおよびスロットル等に接続され、レーダ装置1から出力された物標データに基づき自車両の挙動を制御する。例えば車両制御装置2は、渋滞時に先行車との所定距離(例えば、0.5m)以上の車間距離を保持しつつ、自車速が所定速度(例えば、5m/s)以下で先行車を追従する制御を行う。先行車は、自車線内に存在し、縦距離が最も小さい移動物として導出される物標に対応する車両である。これにより本実施の形態の車両制御システム10は、ACC(Adaptive Cruise Control)システムとして機能する。
図2は、レーダ装置1の構成を示す図である。レーダ装置1は、例えば車両のフロントバンパー内に設けられ、車両外部に送信波を出力し物標からの反射波を受信する。またレーダ装置1は、送信部4と、受信部5と、信号処理装置6とを主に備える。
次に、レーダ装置1が物標データのパラメータ(縦距離、横距離、および、相対速度)の一部を導出する手法(原理)を説明する。図3は、送信波TWと反射波RWとの関係を示す図である。説明を簡単にするため、図3に示す反射波RWは理想的な一つの物標のみからの反射波としている。図3においては送信波TWを実線で示し、反射波RWを破線で示す。また図3の上部において、縦軸は周波数(GHz)横軸は時間(msec)を示している。
図4は、このような周波数スペクトラムの例を示す図である。図4の上部はアップ区間における周波数スペクトラムを示し、図4の下部はダウン区間における周波数スペクトラムを示している。図中において、縦軸は信号のパワー(dB)、横軸は周波数(kHz)を示している。
図5は、方位演算処理により推定された角度を、角度スペクトラムとして概念的に示す図である。図中において、縦軸は信号のパワー(dB),横軸は角度(deg)を示している。角度スペクトラムにおいて、方位演算処理により推定された角度は所定の閾値P2を超えるピークPaとして表れる。以下、方位演算処理により推定された角度を「ピーク角度」という。このように一つのピーク周波数の信号から同時に導出された複数のピーク角度は、同一binに存在する複数の物標の角度を示す。
次に、データ処理部7が、物標データを導出して車両制御装置2に出力する物標データの導出処理の全体的な流れについて説明する。図6は、物標データ導出処理の流れを示す図である。データ処理部7は、物標データ導出処理を、一定時間(例えば、1/20秒)ごとに周期的に繰り返す。物標データ導出処理の開始時点では、4つの受信アンテナ51の全てに関してアップ区間、および、ダウン区間の双方の周波数スペクトラムが、フーリエ変換部62からデータ処理部7に入力されている。
<7−1.フィルタデータの導出と関係付与処理>
次に、フィルタの処理(ステップS17)について、図7を用いて説明する。図7は、フィルタの処理の流れを示す図である。最初に物標データ処理部72は、過去処理および直近処理のそれぞれの処理で導出された2つの物標データのパラメータを時間軸方向に平滑化してフィルタデータを導出する(ステップS101)。
(a2)相対速度<1m/s
(a3)外挿フラグ=オフ
(a4)−1.8m≦横距離≦1.8m
(a1)および(a2)の条件により、比較的低速で走行している自車両と、対象フィルタデータが属する先行車とが、接近した状態で略同一の速度で走行していることが判定される。
(b2)|対象フィルタデータの相対速度−後端部データの相対速度|≦1m/s
(b3)外挿フラグ=オフ
(b4)−1.8m≦横距離≦1.8m
(b1)および(b2)の条件により、対象フィルタデータに係る物標が、後端部データよりも自車両から離れた位置に存在し、後端部データが属する物標(先行車)と同じ物標に属するフィルタデータであることが判定される。
なお、上述では(b1)〜(b4)の条件を全て満足するフィルタデータが1つと仮定して説明したが、4つの条件を全て満足するフィルタデータが複数存在する場合、連続性判定において連続性ありとされた回数が多いフィルタデータが底部データと判定される。また(b1)〜(a4)の条件を一つでも満足しない場合(ステップS104でNo)、後端部データに対応する底部データは存在しないと判定し、フィルタ処理は終了する。
次に、これまで説明した物標導出処理を過去処理と仮定し、直近処理のステップS101の処理で、過去処理の底部データTB1と連続性を有する底部データTB2が導出されたとして説明を続ける。なお底部データTB2は、過去処理で導出された底部データTB1から関連フラグONを示す値と距離差の情報とを引き継いでいる。
次に、後端部データTA1と底部データTB1との関連付けに基づく、後端部データTA2の予測データの生成の効果について、図15および図16を用いて説明する。図15は、予測データの生成の処理を導入する前(従来)のフィルタデータの導出状況を示す図である。
以上のように、本実施の形態では、レーダ装置1の物標データ導出部71が、先行車101の後端部データTAと底部データTBとを導出している場合に、物標データ処理部72の関係付与部72aが、後端部データTAと底部データTBとを予め関係付けておき、距離差算出部72bが2つのデータの縦距離差を算出する。そして、自車両CAと先行車101とが近づき先行車101の後端部RAがレーダ装置1の送信範囲外となり、後端部データTAが導出されない場合に、位置予測部72cが、底部データTBの位置と2つのデータの距離差とを用いて、後端部データTAの予測データを生成する。これにより、レーダ装置1は、実際には存在するが導出されていない先行車101の後端部データTAの正確な位置を予測できる。また車両制御装置2は、先行車101の後端部RAに基づく車両制御を行うことができ、自車両CAと先行車101との衝突を防止し、ユーザに対する車両の安全性を向上できる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
2 車両制御装置
10 車両制御システム
40 送信アンテナ
41 信号生成部
42 発振器
51 受信アンテナ
52 個別受信部
53 ミキサ
54 AD変換部
61 送信制御部
62 フーリエ変換部
63 メモリ
Claims (6)
- 送信波の送信範囲内に存在する物標からの反射波を受信し、前記物標に係る物標データを導出するレーダ装置であって、
前記送信範囲内に存在する物標である車両の後端部に係る第1物標データと、前記車両の後端部以外の部分に係る第2物標データとを導出する導出手段と、
前記第1物標データと前記第2物標データとの距離差を算出する算出手段と、
前記第1物標データが導出されない場合に、前記距離差を用いて前記第1物標データの位置を予測する予測手段と、
を備えるレーダ装置。
- 請求項1に記載のレーダ装置において、
自車両の速度が所定速度以下の場合に、前記第1物標データと前記第2物標データとの2つの物標データを関連付ける関係付与手段をさらに備え、
前記予測手段は、前記2つの物標データが関連付けられた後に前記第1物標データの位置を予測すること、
を特徴とするレーダ装置。
- 請求項1または2に記載のレーダ装置において、
前記予測手段は、前記第2物標データの距離が所定距離以上となる場合に、前記第1物標データの位置を予測する処理を停止すること、
を特徴とするレーダ装置。
- 請求項3に記載のレーダ装置において、
前記予測手段は、前記第1物標データの位置を予測した後に、前記第1物標データが導出された場合に、前記第1物標データの位置を予測する処理を停止すること、
を特徴とするレーダ装置。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載のレーダ装置と、
予測された前記第1物標データに基づいて前記自車両を制御する制御装置と、
を備えること、
を特徴とする車両制御システム。
- 送信波の送信範囲内に存在する物標からの反射波を受信し、前記物標に係る物標データを導出する信号処理方法であって、
前記送信範囲内に存在する物標である車両の後端部に係る第1物標データと、前記車両の後端部以外の部分に係る第2物標データとを導出する工程と、
前記第1物標データと前記第2物標データとの距離差を算出する工程と、
前記第1物標データが導出されない場合に、前記距離差を用いて前記第1物標データの位置を予測する工程と、
を備える信号処理方法。
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