JP3237488B2 - 走査型レーダ装置 - Google Patents

走査型レーダ装置

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JP3237488B2 JP29258095A JP29258095A JP3237488B2 JP 3237488 B2 JP3237488 B2 JP 3237488B2 JP 29258095 A JP29258095 A JP 29258095A JP 29258095 A JP29258095 A JP 29258095A JP 3237488 B2 JP3237488 B2 JP 3237488B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は走査型レーダ装置に
関し、車両に搭載されており、走査を行って目標物体を
検出する走査型レーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、運転者の運転操作低域や安全
性向上等を目的とした種々の装置が開発されて車両に搭
載されており、先行車等の周囲物体までの距離や相対速
度を検出するためのレーダ装置の開発も盛んに行なわれ
ている。レーダ装置としては、ミリ波等の電波を用いる
もの、あるいはレーザ光を用いるものが提案されてい
る。
【0003】例えば、特開平4−158293号公報に
は、光を走査して放射し、先行車の車体後部の左右に設
けられたリフレクタによる反射光を受光し、光の放射か
ら受光までの遅延時間からリフレクタまでの距離を算出
し、距離が略同一となる2つのリフレクタの各走査角度
の中間点を先行車両の中心位置として採用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ミリ波等の電波を用い
た走査型レーダ装置では先行車のリフレクタ位置まで特
定することはできず、光ビームレーダ装置のように2つ
のリフレクタ位置から先行車の中心位置を特定できな
い。このため、ミリ波を用いた走査型レーダ装置では、
単に走査角度に応じた反射信号の受信レベルの変化から
先行車の端部位置を推定し、先行車の中心位置を求める
ことも考えられるが、反射信号にはノイズが重畳され、
また、車両における反射が均一でないため先行車の端部
位置を正確に検出することができず、先行車の中心位置
を正確に求めることができないという問題があった。
【0005】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
受信反射信号レベルの分布パターンに対し、レーダ装置
のアンテナ利得パターンを用いて相似形近似を行うこと
により、目標物体の中心方向走査角度を正確に検出でき
る走査型レーダ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、図1(A)に示す如く、自車の前方に電波を発射
し、反射信号を受信して目標物体を検出するレーダ手段
M1と、上記レーダ手段の検出方向を走査させる走査手
段M2と、上記レーダ手段の受信反射信号レベルの走査
角度に対する分布パターン全体に対し相対的に上記レー
ダ手段のアンテナ利得パターンを順に移動して各移動位
置で相関演算を行い、最も相関の高い上記アンテナ利得
パターン上記分布パターン全体に対する相対的な移動
位置から目標物体の中心方向走査角度を検出する中心方
向検出手段M3とを有する。
【0007】このため、目標物体での反射が不均一で、
かつ受信反射信号にノイズが重畳されていても、理想的
な受信反射信号レベルの分布パターンはアンテナ利得パ
ターンと略一致するはずであり、相似形近似で受信反射
信号レベルの分布パターンにおけるピークを検出でき、
目標物体の中心方向走査角度を正確に検出することが可
能となる。
【0008】請求項2に記載の発明は、図1(B)に示
す如く、請求項1記載の走査型レーダ装置において、カ
ーブ内走行時に、前記受信反射信号レベルの分布パター
ンが所定のスレッショルドを越える一対の端点の中央の
走査角度に対してカーブ方向に応じた所定の補正を行っ
て目標物体の中心方向走査角度とする中心方向補正手段
M4を有する。
【0009】このため、カーブ内走行時に目標物体が電
波の発射方向に対して傾斜し、受信反射信号レベルの分
布パターンがアンテナ利得パターンと相似しなくなった
り、走査角度のずれを生じたりしても、その誤差を補正
して目標物体の中心方向走査角度を正確に求めることが
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】図2は本発明装置の一実施例のブ
ロック図を示す。同図中、10はヨーレートセンサであ
り、ピエゾジャイロ等の角速度センサを用いて車両のヨ
ーレートを表わすヨーレート検出信号を発生して電子制
御装置(ECU)11に供給する。
【0011】また、ECU11は車速センサ13から検
出信号を供給されており、ヨーレートのフィルタリング
を行い、この車速及び上記フィルタリングされたヨーレ
ートから現在走行中のカーブの曲率を求め、この曲率か
ら将来のカーブの推定曲率を求め、この将来のカーブの
推定曲率からレーダ装置の偏向角度を算出する。ECU
11は上記偏向角度をステア装置12に供給する。ステ
ア装置12はレーダ装置14のビーム偏向角度が算出さ
れた前記偏向角度となるように偏向させる。レーダ装置
14は例えばミリ波のFMCWレーダ装置であり、ミリ
波ビームを照射し、目標物体で反射された反射信号を受
信して目標物体との相対距離及び相対速度を測定する。
【0012】この目標物体との相対距離及び相対速度は
ECU11に供給され、ECU11は上記目標物体との
相対距離及び相対速度から目標物体が自車にとって危険
か否かを判別し、危険な場合には警報信号を発生して警
報器15を作動させる。図3はECU11が実行する目
標物体の中心方向検出処理のフローチャートを示す。こ
の処理は所定時間毎に繰り返し実行される。同図中、ス
テップS10ではステア装置12によってレーダ手段M
1であるレーダ装置14を例えば左から右にステアして
前方を走査(ビームスキャン)する。上記のステップS
10とステア装置12とが走査手段M2に対応する。そ
してステップS12で相対距離及び相対速度が略同一の
目標物体の受信反射信号レベル(受信レベル)をスキャ
ン角度(走査角度)θに対してプロットする。
【0013】図4に示す如く、目標物体(ターゲット)
20をレーダ装置14で左から右にビームスキャンした
場合、目標物体20でのビーム反射が理想的であれば、
ビームが目標物体20の左端にかかったスキャン角度θ
L から検出が開始され、ビームが目標物体20の右端か
らぬけるスキャン角度θR で検出が終了し、図5に示す
ような受信反射信号レベルの走査角度に対する分布パタ
ーンとしての受信レベル特性が得られる。
【0014】しかし、実際にはビーム幅の境界があいま
いな上に、目標物体20でのビーム反射も均一でなく複
雑であるためにノイズが重畳され図6に示すような受信
レベル特性となる。前記ステップS12の実行後、ステ
ップS14に進み、スキャン角θに対してプロットした
受信レベル特性のスムージング処理を行い、ノイズの影
響を低減する。次にステップS16で図7に示す如きレ
ーダ装置14のアンテナ利得パターンを用いてスムージ
ングを行った受信レベル特性の相似形近似を行う。この
相似形近似は、アンテナ利得パターン(アンテナ指向性
パターン)を受信レベル特性に重ねて左端から右端に順
に移動し、各移動位置における相関演算を行う。
【0015】次にステップS18で相似形近似における
相関誤差値が最小、つまり最も相関の高いアンテナパタ
ーンの移動位置(図8)でのアンテナ利得パターンのピ
ーク位置を目標物体20のスキャン中心角度θC とす
る。上記のステップS12〜S18が中心方向検出手段
M3に対応する。
【0016】このように、目標物体20での反射が不均
一で、かつ受信反射信号にノイズが重畳されていても、
理想的な受信反射信号レベルの分布パターンはアンテナ
利得パターンと略一致するはずであり、相似形近似で受
信反射信号レベルの分布パターンにおけるピークを検出
でき、目標物体の中心方向走査角度を正確に検出するこ
とが可能となる。
【0017】次にステップS20に進み、ヨーレートセ
ンサ10で検出したヨーレートYAWで、車速センサ1
3で検出した車速SPDを割算して、自車が現在走行し
ている道路の曲率RL (RL =SPD/YAW)を求
め、この曲率RL を所定値と比較して自車がカーブ内を
走行しているか否かを判別する。ここで、曲率RL が所
定値以上のときはカーブではないとして処理を終了す
る。
【0018】曲率RL が所定値未満のときはカーブ内で
あるとしてステップS22に進む。ステップS22では
測定された受信レベル特性が所定のスレッショルドレベ
ルを越えるスキャン角度AnLからスレッショルドレベル
を下まわるスキャン角度AnRまでの角度差を目標物体の
検出幅θW として求め、この検出幅θW が規定値2θ VH
以下か否かを判別する。なお、2θVHは、目標物体まで
の相対距離Lと車幅W(Wは例えば2m程度とする)と
により次式で求める。
【0019】θVH=tan-1(W/2・L) ここで、図9に示す如く、自車25が左カーブ内を走行
しており、目標物体30が先行して走行している場合に
ついて考える。この場合、目標物体30は照射ビームに
対して傾斜しているため、ビーム反射は目標物体30の
左後端で最大となり、図10(A)に示す受信レベル特
性が得られる。これに対して目標物体30が照射ビーム
に対して傾斜していない場合は同図(B)に示す受信レ
ベル特性となり、同図(A)の検出幅θW1は同図(B)
の検出幅θW2より小さくなる。規定値2θVHは目標物体
30が照射ビームに対して傾斜してないときの検出幅θ
W2を推定した値である。
【0020】このため、自車がカーブ内を走行し、かつ
検出幅θW が規定値2θVH未満の場合にはステップS2
4に進みスキャン中心角度の補正を行う。ステップS2
4では図10(C)に示す如くスキャン角度AnLとAnR
との中央のスキャン中心角度(AnL+AnR)/2を半車
幅角度θVHだけカーブ外周側にオフセットを付けてスキ
ャン中心角度θC を求め、ステップS18で求めたθC
を補正する。左カーブの場合は次式で表わされる。
【0021】θC =(AnL+AnR)/2+θVH この後、ステップS26に進む。また、ステップS20
でカーブ内走行ではない場合、又はステップS22でθ
W >2θVHの場合はステップS24をバイパスしてステ
ップS26に進む。上記のステップS20〜S24が中
心方向補正手段M4に対応する。
【0022】このように、カーブ内走行時に目標物体3
0が電波の発射方向に対して傾斜し、受信反射信号レベ
ルの分布パターンがアンテナ利得パターンと相似しなく
なったり、走査角度のずれを生じたりしても、その誤差
を補正して目標物体の中心方向走査角度を正確に求める
ことができる。
【0023】ステップS26では目標物体が自車線上に
存在するか否かを次の不等式を満足するか否かによって
判定し、処理を終了する。 θCV−θVH<θC <θCV+θVH θCV=sin-1(L/2・RL ) ここで、θCVは曲率RL と目標物体との相対距離で決ま
る自車線中心角度である。つまり、スキャン中心角度θ
C が自車線中心角度を中心として左右に半車幅角度θVH
までの範囲内にあれば目標物体が自車線上に存在すると
判定する。
【0024】ステップS28では目標物体が自車線上の
目標物体について、相対距離と相対速度から目標物体が
自車にとって危険か否かを判定し、危険な場合には警報
器15を作動させ、処理を終了する。
【0025】
【発明の効果】上述の如く、請求項1の発明は、自車の
前方に電波を発射し、反射信号を受信して目標物体を検
出するレーダ手段と、上記レーダ手段の検出方向を走査
させる走査手段と、上記レーダ手段の受信反射信号レベ
ルの走査角度に対する分布パターン全体に対し相対的に
上記レーダ手段のアンテナ利得パターンを順に移動して
各移動位置で相関演算を行い、最も相関の高い上記アン
テナ利得パターン上記分布パターン全体に対する相対
的な移動位置から目標物体の中心方向走査角度を検出す
る中心方向検出手段とを有する。
【0026】このため、目標物体での反射が不均一で、
かつ受信反射信号にノイズが重畳されていても、理想的
な受信反射信号レベルの分布パターンはアンテナ利得パ
ターンと略一致するはずであり、相似形近似で受信反射
信号レベルの分布パターンにおけるピークを検出でき、
目標物体の中心方向走査角度を正確に検出することが可
能となる。
【0027】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
走査型レーダ装置において、カーブ内走行時に、前記受
信反射信号レベルの分布パターンが所定のスレッショル
ドを越える一対の端点の中央の走査角度に対してカーブ
方向に応じた所定の補正を行って目標物体の中心方向走
査角度とする中心方向補正手段を有する。
【0028】このため、カーブ内走行時に目標物体が電
波の発射方向に対して傾斜し、受信反射信号レベルの分
布パターンがアンテナ利得パターンと相似しなくなった
り、走査角度のずれを生じたりしても、その誤差を補正
して目標物体の中心方向走査角度を正確に求めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明装置のブロック図である。
【図3】目標物体の中心方向検出処理のフローチャート
である。
【図4】本発明を説明するための図である。
【図5】本発明を説明するための図である。
【図6】本発明を説明するための図である。
【図7】本発明を説明するための図である。
【図8】本発明を説明するための図である。
【図9】本発明を説明するための図である。
【図10】本発明を説明するための図である。
【符号の説明】
14 レーダ装置 12 ステア装置 M1 レーダ手段 M2 走査手段 M3 中心方向検出手段 M4 中心方向補正手段 10 ヨーレートセンサ 11 ECU 13 車速センサ 15 警報器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自車の前方に電波を発射し、反射信号を
    受信して目標物体を検出するレーダ手段と、 上記レーダ手段の検出方向を走査させる走査手段と、 上記レーダ手段の受信反射信号レベルの走査角度に対す
    る分布パターン全体に対し相対的に上記レーダ手段のア
    ンテナ利得パターンを順に移動して各移動位置で相関演
    算を行い、最も相関の高い上記アンテナ利得パターン
    上記分布パターン全体に対する相対的な移動位置から目
    標物体の中心方向走査角度を検出する中心方向検出手段
    とを有することを特徴とする走査型レーダ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の走査型レーダ装置におい
    て、 カーブ内走行時に、前記受信反射信号レベルの分布パタ
    ーンが所定のスレッショルドを越える一対の端点の中央
    の走査角度に対してカーブ方向に応じた所定の補正を行
    って目標物体の中心方向走査角度とする中心方向補正手
    段を有することを特徴とする走査型レーダ装置。
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