JP3085987B2 - 自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法及びレーダーシステム - Google Patents

自動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法及びレーダーシステム

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Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は、自動車用レーダーシステムにおける信号処
理のための方法とこの方法のためのレーダーシステムに
関する。
自動車におけるレーダーシステム自体は、既に以前か
ら公知である。この公知のレーダーシステムでは、走行
方向に存在する対象物、例えば先行車両や障害物までの
間隔距離や速度を求めるためにエコー信号が用いられて
いる。その他の自動車レーダーシステムでは走行方向に
対して斜めや横方向に対する監視装置が走行車線縁部の
探索に用いられている。
米国特許US 4 053 026明細書からは、例えば次のよう
な自動車用のレーダーシステムが公知である。すなわち
危険な状況の検出の際に論理回路によって自動的に制動
過程が導入される、レーダーシステムが公知である。
また公知文献“In Spektrum der Wissenschaft,Juni
1990,25−34頁”には自動車におけるレーダーを用いた
車間距離の制御が記載されている。
本発明の課題は、拡張された交通情報を提供できる自
動車用レーダーシステムのための信号処理方法と、それ
に対するレーダーシステムを提供することである。
上記課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明に
よって解決される。本発明の有利な実施例と改善例は従
属請求項に記載されている。
本発明は交通の流れに対する先見的な監視（先行車両
との間隔、制動又は加速による変化、速度）や、先行車
量、道路縁部、障害物などの分類に対して特に有利であ
る。
壁、地面における反射によって方向転換した信号経路
が不都合な混乱を生じさせるものとして冒頭で述べてき
たような従来技術とは異なって、本発明の場合ではその
ような信号の方向転換も所期のように有利に評価され
る。
次に本発明を図面に基づき以下に詳細に説明する。
図１は複数の車両による１つの状況を表した図であ
る。
図２は、本発明を用いて得ることのできる走行状況を
表した図である。
図３は、他の走行状況を示した図である。
実施例 図１に示されている状況のもとでは、自動車K0,K1,K2
が間隔をあけて相前後して走行しているようすが表され
ている。自動車K1は、レーダーシステムＲを用いてサー
チを行っており、その監視範囲は走行方向におかれ、水
平方向で例えば30゜の空間角度WAをカバーしている。こ
の監視範囲の垂直方向の展開に対しては、本発明によれ
ば、道路の方向で送受信方向を十分に示すことも重要で
ある。多数の双方向信号経路は、図中ビームラインA,B,
C,D,Eで示されている。
信号経路Ａは、車間距離警告レーダーにとって重要で
かつ典型的な経路を表している。この信号経路から生じ
るエコー信号は、レーダーシステムＲから車両K1までの
目標距離lAに相応する電波時間を表す。信号経過距離は
2lAである。
レーダーシステムと反射対象物との間では、走行路Ｆ
の方向に配向されたビーム経路B,C,D,Eによる信号経路
毎に一般的な制約なしで平面状の走行路Ｆでの実質的な
反射による方向転換が認められる。
ビームＢは、車両K0の直ぐ前を走る車両K1の後部には
もはや入射せずに走行路の方へ入射し、そこで反射によ
って上方に向けられ車両K1の下を抜けてレーダーシステ
ムから間隔距離lBだけ離れた車両K2の底部へ入射する。
そこで反射されたエコー信号は、同じ経路Ｂ上を逆の方
向でレーダーシステムＲまで戻る。同じように経路Ｃ上
の信号も車両K2の後部まで達してそこから戻ってくる。
経路ＤとＥの信号は既にその一部が車両K1の底部で反
射される。
方向転換する信号経路B,C,D,E上の信号伝播長さは、
その入射角度が浅いため、水平距離に無視できるエラー
が含まれたものとして間隔スケール１に従って同等に置
換処理してもよい。それと共に本発明ではレーダーシス
テムにおいてレーダーの周期内で経路Ａの信号（この信
号は目標間隔lAに相応して最も短い伝播時間を有する）
に遅れて比較的長い伝播時間のエコー信号が受信され、
評価される。その際、車両K1の底部からの反射が生じる
限り、信号経路ＡからＥ及びＤにかけては中間値も含め
て実質的に連続して増加する目標距離が（lA＋D1）まで
現れる。それに対して車両K1の底部すれすれを抜けてゆ
く信号経路Ｃのみがその伝播時間において明らかな跳躍
的傾向を示し、そして再び実質的に連続して増加する目
標距離を伴った区分が車両K2における反射がある限り生
じる。実線で示された信号経路の他にも繰り返し方向転
換する信号経路が重要である。これはレーダーシステム
Ｒから経路Ｄの走行路までの信号経路と車両K1の底部ま
での信号経路で示されている。そこでは出力の一部がレ
ーダーシステムに反射され、残りは再び信号経路Ｄ′上
を走行路Ｆ方向に方向転換され、そこからは車両K2方向
に方向転換される。信号経路Ｄ＋Ｄ′は車両K2のエコー
信号の関与の度合いを提供する。その他の方向転換の繰
り返しも生じ得る。拡張経路と走行路との間の浅い角度
に基づいて個々の信号経路は従属的な意味合いの評価に
代わる。
図２は図１の状況に対する目標捕捉通知の描写を典型
的なレーダーの方位角距離表示で示したものである。こ
の場合例えば各角度セグメントdw毎の方位角分解能は１
゜以下であり、距離分離能dlは1m以下であるものとす
る。射角の分解能は本発明の機能においてはさほど重要
ではないので、場合によっては低下させてもよい（例え
ば３゜）。射角の角度分解能については設定は可能であ
るが、本発明の基本的な機能においては必ずしも必要な
ものではない。
目標捕捉通知は目標面FK1とFK2で形成される。これら
の目標面の輪郭は、実質的に、先行する車両K1とK2の底
部平面に一致し、位置関係においてはレーダーシステム
Ｒからのそれらの間隔と一致している。
それにより本発明によるエコー信号の評価は、これら
の目標面のパラメータの確定を可能にする（例えば順次
連続している目標面のギャップから車両長さ及び／又は
先行車両の相互間隔などの確定）。このことは例えば次
のような識別からも可能である。すなわち１つの車両又
は他の対象物からの比較的長い伝播時間の信号が発生し
ているか否かの識別からも可能である。目標面パラメー
タ（例えば長さ、幅、形態、目標面の相互間隔など）か
らは、車両タイプ別の目標分類を行うことが可能である
（例えば様々な大きさのバイク、自家用車、トラック及
び／又は牽引車付き又は牽引車なしの車両などの識
別）。この評価は、車両の長さのみに絞られてもよい
し、あるいは画像分析方式による浅い評価が含まれてい
てもよい。本発明での適用に適した画像分析と目標（対
象）分類の手法も基本的には公知なものなのでここでの
詳細な説明は省く。先行する車両間の間隔の変化は、制
動状況及び／又は加速状況に関する情報を導出すること
ができる。またエコー信号のドップラー評価を用いれ
ば、付加的に先行車量の速度も検出することができる。
その他にもこのドップラー評価からは対象物からの反射
の関連性に関する情報も導き出せる。
図３には牽引車を伴った先行するトラックを対象とし
た状況に対する目標面FL,FLAを用いた方位角距離表示が
表されている。
本発明は特にいわゆる護送先導運行に対して有利であ
る。特に有利には、先行する車両の相互間隔と場合によ
ってはそれらの時間的な変化から、固有の走行特性に対
する推論が特に保安上の観点で導出することができる。
垂直方向でのレーダシステムの角度分解能も可能であ
るが、前述したような評価に対しては必ずしも必要な
い。垂直角度判別による、走行路での信号方向転換の付
加的識別は、直接監視している目標と走行路反射によっ
て監視される目標との識別を支援する。
本発明のもとでの使用に適したレーダーシステム自体
も公知である。特に変更費用が僅かで済む慣用の車間距
離警報レーダーシステムも使用可能である。このレーダ
ーシステムは有利には特にエコー信号との二重処理能力
を備えたパルスレーダーシステムか又はFMCWレーダーシ
ステムとして実施される。公知のシステムに比べてこの
レーダーシステムの重要な点は、レーダーシステムの受
信装置がレーダー周期内で最少エコー伝播時間のエコー
信号のみではなく、その後で生じたエコー信号もピック
アップし、評価することと、アンテナ装置が走行路へ配
向された信号拡張経路も含むことである。この走行路へ
配向される信号経路は特に水平線から０〜10゜の角度範
囲におかれるべきである。全ての射角監視空間の角度範
囲は、水平線に対して＋10゜から−10゜の範囲で延在す
る。距離分解能は、有利には＜1mである。レーダーシス
テムＲの走行路Ｆ上での組み付け高さも有利には＜1mで
ある。これらの評価は当業者にとって、例えば周辺機器
を備えたプログラミング可能なプロセッサの使用下でデ
ジタル信号処理を用い前述の実施例に基づいて可能であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−56019（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−271441（ＪＰ，Ａ) ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＲＡＤ ＯＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ，ＡＬＥＸ ＡＮＤＩＡ，ＭＡＹ ８−11，1995, ８．Ｍａｉ 1995，ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＥＬＥＥＣＴＯＲＩＣＡＬ Ａ ＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＮＧ ＩＮＥＥＲＳ，Ｐ．380−385，Ｌａｒｓ Ｈ Ｅｒｉｋｓｓｏｎ，”Ａ ＨＩＧ Ｈ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＡＵＴＯ ＭＯＴＩＶＥ ＲＡＤＡＲ ＦＯＲ Ａ ＵＴＯＭＡＴＩＣ ＡＩＣＣ" ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨ Ｅ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＮＡＬ ＣＯＮ ＦＥＲＥＮＣＥ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，ＦＡＩＲＢ ＯＲＮ，ＡＵＧ．１−３，1991，ＩＮＳ ＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＡＬ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＮＧＩＮＥＥＲＳ，Ｐ．６−12，Ｌ ｅｓｌｉｅ Ｍ．Ｎｏｖａｋ，”Ａ Ｃ ＯＭＰＡＲＩＳＯＮ ＯＦ １−Ｄ Ａ ＮＤ ２−Ｄ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭＳ ＦＯＲ ＴＡＲＧＥＴ ＣＬＡＳＳ Ｉ ＦＩＣＡＴＩＯＮ" (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 17/88

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自動車用レーダーシステムにおける信号処
    理のための方法において、 レーダーシステムと反射目標との間で走行路表面におい
    て方向転換する信号経路に相応するエコー信号を評価
    し、 信号照射及び／又は信号受信を走行路への方向ないしは
    走行路からの方向で選択的に行なうことを特徴とする自
    動車用レーダーシステムにおける信号処理のための方
    法。
  2. 【請求項２】走行路への方向を含んだ空間角度範囲内
    で、最少伝播時間のエコー信号よりも長い伝播時間のエ
    コー信号も評価する、請求項１記載の自動車用レーダー
    システムにおける信号処理のための方法。
  3. 【請求項３】前記エコー信号に少なくとも１つの車両ク
    ラスによる分類が施される、請求項１又は２記載の自動
    車用レーダーシステムにおける信号処理のための方法。
  4. 【請求項４】前記エコー信号に、画像分析手法が施され
    る、請求項１〜３いずれか１項記載の自動車用レーダー
    システムにおける信号処理のための方法。
  5. 【請求項５】車両長さ及び／又は車両面積が分類特徴と
    して評価される、請求項３又は４記載の方法。
  6. 【請求項６】走行路上の車両の配向方向が検出される、
    請求項３〜５いずれか１項記載の自動車用レーダーシス
    テムにおける信号処理のための方法。
  7. 【請求項７】監視方向にある複数の車両間の間隔及び／
    又はそれらの速度が求められる、請求項１〜６いずれか
    １項記載の自動車レーダーシステムにおける信号処理の
    ための方法。
  8. 【請求項８】走行路表面での方向転換を伴う信号経路か
    らのエコー信号の評価に対する監視範囲を、走行方向で
    の方位角区分の角度及び／又は射角区分の角度でもって
    低減する、請求項１〜７いずれか１項記載の自動車用レ
    ーダーシステムにおける信号処理のための方法。
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