JP5122536B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置を搭載した自動車を示すものである。図において、自動車1の前方にはこの発明の実施の形態1によるレーダ装置2が搭載されている。レーダ装置2は、自動車1の前方にビームを照射する。照射されたビームの一部は、自動車1の前方に存在する物体3に反射され再びレーダ装置2に到来する。レーダ装置2はこれを受信して信号処理を施して、物体3までの距離・速度・方向を検出する。ここから得られた物体3に関する情報により、自動車1は、例えば衝突回避のために自動的にブレーキを作動させたり、衝突に備えてシートベルトの調整を行うなどの制御を行う。この結果、自動車1の安全性を飛躍的に高める上で大きく寄与する。
方位演算器25は、ビート信号の周波数とそのビート信号が得られたビームに隣接するビームのビート信号の周波数から△/Σ値を算出して、目標が存在する方位を算出する部位である。
tanθ≦4.5/100=0.045 (3)
を満たす必要がある。θが十分小さい場合はθ≒tanθと近似でき、θはせいぜい0.045となる。単位をradianからdegに変換すると、θ[deg]=0.045×180/π≒2.58°となる。このような極めて狭いビーム幅を車載レーダが実現することは一般に困難である。
θ0=θa+ε (4)
で与えられる。方位演算器25は式(4)によって、△/Σ値からθ0を求める。
次にステップS106において、目標追尾フィルタ27が実行する追尾フィルタに観測値を供給する。目標追尾フィルタ27は、一定期間毎に観測値から平滑値を算出するループ演算を行っている。そこで、以下に目標追尾フィルタ27が実行する追尾フィルタについて説明する。
まずステップS201において、追尾処理の初期処理としてS108で供給された観測値を平滑値とする。そして、定常処理のステップS206に進む。続いてステップS207に進み、次回サンプル時の到来を待機し、到来とともにステップS202に進む。ステップS202、S206、S207の処理については後述する。
ステップS202において、前回サンプル値の平滑値に基づいて今回サンプル値の予測値を算出する。k回目のサンプルを今回サンプルとして、x成分平滑値をxs(k)、y成分平滑値をyp(k)、速度成分平滑値をvs(k)、前回サンプル時(k−1回目のサンプル)からの経過時間をTとし、x成分にαフィルタ、y成分にα−βフィルタを適用するものとすると、x成分予測値xp(k)、y成分予測値yp(k)、速度成分予測値vp(k)は、例えば次式によって与えられる。
xp(k)=xs(k−1) (5)
yp(k)=ys(k−1)+vs(k−1)・T (6)
vp(k)=vs(k−1) (7)
|xs(k−1)−xo(k)|<dx (8)
|yp(k)−y0(k)|<dy (9)
|vs(k−1)−vo(k)|<dv (10)
を満たす場合に、観測値を採用し、さらに第1段階で相関が取れなかった車両について、さらにゲートを広げ、
|xs(k−1)−xo(k)|<dx’ (11)
|yp(k)−yo(k)|<dy’ (12)
|vs(k−1)−vo(k)|<dv’ (13)
を満たす場合に、観測値を採用することとする。なお、式(8)から式(13)までにおいて、dx、dy、dv、dx’,dy’、dv’は定数であり、dx’=dx+△dx、dy’=dy+△dy、dv’=dv+△dv(△dx、△dy、△dvはそれぞれ正の値をとる定数)の関係にある。
xs=xp(k)+αx[xo(k)−xp(k)] (14)
ys=yp(k)+αy[yo(k)−yp(k)] (15)
vs(k)=vo(k) (16)
|xs,107(k−1)−xo,107(k)|<dx (18)
よって
xs,107(k−1)−dx<xo,107(k)<xs,107(k−1)+dx (19)
がゲート110であった。
xs,108(k−1)−dx<xo,108(k)<xs,108(k−1)+dx (20)
ここでxo,107(k)<xo,108(k)とした場合、ゲート114は、
xs,107(k−1)−dx<xo,107(k)<(xs,107(k−1)+xs,108(k−1))/2 (21)
また、ゲート115は、
(xs,107(k−1)+xs,108(k−1))/2<x0,108(k)<xs,108(k−1)+dx (22)
となる。
実施の形態1では、互いに近接する目標同士からクラスタを形成し、クラスタに所属する目標と所属しない目標とでは、異なるフィルタを設定することとした。さらに観測対象となる目標が互いに近接していて、さらに等速並行運動をする場合には、クラスタを一つの目標に見立てて追尾処理を行うようにしてもよい。この発明の実施の形態2によるレーダ装置は、このような特徴を有するものである。
ここで、例としてN個の目標を含むクラスタを想定する。第q番目(q=1,2,・・・,N)の目標(TGTqと呼ぶ)の座標は(xq,yq)、速度はvqであるものとする。この場合、クラスタの重心座標(gx,gy)と重心速度gvは、式(23)と式(24)で与えられる。
Wxij=xi−xj (25)
Wyij=yi−yj (26)
上記のような距離の定義方法の他に、重心gからのスカラー距離を距離値としてもよい。
ステップS502において、クラスタ内目標追尾フィルタ30は、クラスタパラメータの予測値を算出する。重心のx成分座標の予測値gxp(k)、y成分座標の予測値gyp(k)、速度の予測値gvp(k)(kはkサンプル目の処理であることを示す)は、前回サンプルからの経過時間をT、重心のx成分座標の平滑値をgxs(k)、y成分座標の平滑値gys(k)、速度の平滑値をgvs(k)として、
gxp(k)=gxs(k−1) (27)
gyp(k)=gys(k−1)十gvs(k−1)・T (28)
gvp(k)=gVs(k−1) (29)
として与えられる。また、目標TGTiと目標TGTjとのx座標成分距離予測値をWpxij(k)、y座標成分距離予測値をWpyij(k)は、x座標成分距離平滑値をWsxij(k)、y座標成分距離平滑値をWsyij(k)、距離の時間変化率平滑値をrvs(k)とすれば、
Wpxij(k)=Wsxij(k−1) (30)
Wpyij(k)=Wsyij(k−1)+rvs(k−1)・T (31)
また、距離の時間変化率予測値rvp(k)は、
rvp(k)=gVs(k−1) (32)
与えられる。
目標TGTiと目標TGTjとのx座標成分距離平滑値をWsxij(k)、y座標成分距離予測値をWpyij(k)は、x座標成分距離平滑値をWpxij(k)、y座標成分距離平滑値をWpyij(k)、距離の時間変化率平滑値をrvs(k)、x成分のゲインをAx、y成分のゲインをAyとすれば、
rvp(k)=voi(k)−voj(k) (39)
で与えられる。
Claims (7)
- 複数の外部目標から到来する電波を受信波として受信するアンテナと、
前記アンテナが受信した受信波を受信信号に変換し、その受信信号の特徴量を抽出する信号検出器と、
前記信号検出器が抽出した受信信号の特徴量から、前記各外部目標の位置観測値と速度観測値とを算出する位置・速度演算器と、
を備えたレーダ装置において、
前記位置・速度演算器が算出した位置観測値と速度観測値に対して、第1のゲートによる相関処理を施し、前記第1のゲートを満たす位置観測値と速度観測値から前記各外部目標の位置と速度との平滑値を算出する目標追尾フィルタと、
前記各外部目標の位置の平滑値に基づいて、前記外部目標同士が接近している場合に、前記外部目標が所属するクラスタを形成するクラスタ形成器と、
前記クラスタ形成器が形成したクラスタを一つの外部目標に見立てて、前記位置・速度演算器が算出した位置観測値と速度観測値とから、そのクラスタの特性を表すクラスタパラメータの平滑値を算出するクラスタ内目標追尾フィルタと、を備え、
前記クラスタ内目標追尾フィルタは、同一のクラスタ内に存在する前記各外部目標の位置の平滑値の重心を算出し、前記重心で複数の目標間の重なり合うゲートを分割することを特徴とするレーダ装置。 - 前記クラスタ内目標追尾フィルタは、前記外部目標が2個ある場合に、前記クラスタパラメータの平滑値として、前記外部目標の位置の中点とその中点の速度と前記外部目標間の距離及び前記距離の時間変化率との平滑値を算出することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記クラスタ内目標追尾フィルタは、前記外部目標が3個以上ある場合に、前記クラスタパラメータの平滑値として、前記外部目標の位置を頂点とする多角形の重心とその重心の速度と前記外部目標間の距離及び前記距離の時間変化率との平滑値を算出することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記目標追尾フィルタは、前記外部目標間の距離の予測値をさらに算出し、
前記クラスタ形成器は、前記距離の予測値の分散を算出し、その分散に基づいて所定の閾値を決定して、前記外部目標間の距離がこの閾値以下となる場合に、前記クラスタを形成することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記クラスタ内目標追尾フィルタは、前記平滑値の算出における観測値の寄与度を定めるゲインを、前記外部目標の位置を頂点とする多角形の重心からの距離に基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記アンテナは、連続的に周波数が上昇するアップフェーズと連続的に周波数が下降するダウンフェーズからなる基準信号を、複数の方向からなるビームパターンを有する送信波として前記外部目標に照射し、
前記信号検出器は、前記アップフェーズと前記ダウンフェーズとにおける受信信号と前記基準信号とのビート信号を生成し、
前記位置・速度演算器は、前記アップフェーズのビート信号と前記ダウンフェーズのビート信号から前記外部目標の相対速度と相対距離とを算出するとともに、隣接する前記ビームパターンにおける前記ビート信号の特徴量の差異から前記外部目標の方向を算出し、前記相対速度と相対距離及び方向から前記外部目標の位置観測値と速度観測値とを算出することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記レーダ装置は、自動車に搭載されることを特徴とする請求項6に記載のレーダ装置。
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