JP7298538B2 - 軸ずれ推定装置 - Google Patents

Description

本開示は、レーダ装置の軸ずれ角度を推定する軸ずれ推定装置に関する。

特許文献１には、撮像装置およびレーダ装置の物体検出結果に基づいて、レーダ装置の軸ずれを判断する物体認識装置が記載されている。

特開２０１６－４２２８８号公報

特許文献１に記載の物体認識装置では、レーダ装置の軸ずれを判断するために撮像装置を別途設置する必要がある。
本開示は、軸ずれ推定のための装置構成を簡略化することを目的とする。

本開示の一態様は、移動体に搭載されたレーダ装置（１）の軸ずれ角度を推定する軸ずれ推定装置（６０）であって、推定部（Ｓ２２０，Ｓ２３０）と、採用判断部（Ｓ２９０，Ｓ３００）と、採用部（Ｓ３１０）とを備える。

推定部は、レーダ装置による検出結果に基づき、互いに異なる複数の軸ずれ角度推定方法を用いて、軸ずれ角度を推定するように構成される。
採用判断部は、推定部によって複数の軸ずれ角度推定方法のそれぞれを用いて推定された複数の軸ずれ角度推定結果に基づいて、予め設定された採用条件が成立したか否かを判断するように構成される。

採用部は、採用条件が成立したと採用判断部が判断した場合に、複数の軸ずれ角度推定結果の少なくとも一つを採用するように構成される。
このように構成された本開示の軸ずれ推定装置は、１つのレーダ装置による検出結果に基づき、互いに異なる複数の軸ずれ角度推定方法を用いて、軸ずれ角度を推定することができる。このため、本開示の軸ずれ推定装置は、複数の軸ずれ角度推定方法を用いて軸ずれ角度を推定する場合において、レーダ装置以外の装置の検出結果を用いる必要がなくなり、軸ずれ推定のための装置構成を簡略化することができる。

レーダ装置の構成を示すブロック図である。 レーダ波の変調方式を示す図である。 第１変調データの物標検出処理を示すフローチャートである。 第２変調データの物標検出処理を示すフローチャートである。 軸ずれ補正処理を示すフローチャートである。 第１軸ずれ推定処理を示すフローチャートである。 自車および静止物標の速度ベクトルを示す図である。 第１ベクトル角を示す図である。 第２ベクトル角を示す図である。 第２軸ずれ推定処理を示すフローチャートである。 レーダ装置の中心軸方向と、車両の進行方向と、観測点が存在する方向との関係を示す図である。 観測点ベクトルが存在する範囲を示すグラフである。 平均値と真値とがほぼ等しい場合における軸ずれ角度の頻度分布を示す図である。 平均値と真値との差が大きい場合における軸ずれ角度の頻度分布を示す図である。 平均値から中央値を減算した減算値と、平均値から真値を減算した減算値との関係を示すグラフである。 軸ずれ量が大きい場合における軸ずれ角度の頻度分布を示す図である。 平均値と、平均値から真値を減算した減算値との関係を示すグラフである。

以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のレーダ装置１は、四輪自動車等の車両に搭載され、車両の周囲に存在する様々な物体を検出する。以下、レーダ装置１を搭載する車両を自車両という。

レーダ装置１は、レーダ波を自車両の前方へ送信し、反射したレーダ波を受信することにより、レーダ波を反射した物体（以下、物標）までの距離Ｒと、物標との相対速度Ｖと、物標が存在する方位θとを観測し、図１に示すように、観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を運転支援ＥＣＵ３へ出力する。

運転支援ＥＣＵ３は、レーダ装置１から入力される各物標の観測値（Ｒ，Ｖ，θ）に基づいて、運転者による車両の運転を支援するための各種処理を実行する。
レーダ装置１は、送信回路１０と、分配器２０と、送信アンテナ３０と、受信アンテナ４０と、受信回路５０と、処理ユニット６０と、出力ユニット７０とを備える。

送信回路１０は、送信アンテナ３０に送信信号Ｓｓを供給するための回路である。送信回路１０は、ミリ波帯の高周波信号を、送信アンテナ３０の上流に位置する分配器２０へ出力する。具体的には、送信回路１０は、図２に示すように、周波数が増加（上りチャープ）および減少（下りチャープ）するように周波数変調された高周波信号（以下、上下チャープ）を生成する第１変調期間と、複数のチャープ信号で構成された高周波信号（以下、チャープ波群）を生成する第２変調期間とを交互に繰り返し、生成された高周波信号を分配器２０へ出力する。

つまり、レーダ装置１は、第１変調期間では上下チャープ信号を送受信する上下チャープレーダとして動作し、第２変調期間ではチャープ波群信号を送受信するチャープ波群レーダとして動作する。

上下チャープレーダとしての測定と、チャープ波群レーダとしての測定は、測定周期Ｔｍが経過する度に実行される。
なお、第２変調期間では、所定距離以上離れた物標からの反射波に基づいて生成されるビート信号の周波数が、相対速度の検出上限値に対応するドップラ周波数を無視できる程度に十分大きな値となるように、周波数の時間変化率が設定されている。また、第２変調期間では、相対速度の検出範囲の全体に渡って一意に速度を特定できるように、周波数の時間変化率が設定されている。

図１に示すように、分配器２０は、送信回路１０から入力される高周波信号を、送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する。
送信アンテナ３０は、分配器２０から供給される送信信号Ｓｓに基づいて、送信信号Ｓｓに対応する周波数のレーダ波を自車両前方に照射する。送信アンテナ３０は複数のアンテナで構成しても良い。

受信アンテナ４０は、物標から反射されたレーダ波（以下、反射波）を受信するためのアンテナである。受信アンテナ４０は、複数のアンテナ素子４１を備えている。受信アンテナ４０は、受信アンテナ４０の検知範囲の中心軸が、自車両の進行方向と一致するように取り付けられている。各アンテナ素子４１による反射波の受信信号Ｓｒは、受信回路５０に入力される。

受信回路５０は、受信アンテナ４０を構成する各アンテナ素子４１から入力される受信信号Ｓｒを処理して、アンテナ素子４１毎のビート信号ＢＴを生成して出力する。具体的には、受信回路５０は、アンテナ素子４１毎に、アンテナ素子４１から入力される受信信号Ｓｒと分配器２０から入力されるローカル信号Ｌとをミキサ５１を用いて混合することにより、アンテナ素子４１毎のビート信号ＢＴを生成して出力する。

但し、ビート信号ＢＴを出力するまでの過程には、受信信号Ｓｒを増幅する過程、ビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去する過程、および、ビート信号ＢＴをデジタルデータに変換する過程が含まれる。このように受信回路５０は、生成したアンテナ素子４１毎のビート信号ＢＴをデジタルデータに変換して出力する。出力されたアンテナ素子４１毎のビート信号ＢＴは、処理ユニット６０に入力される。以下では、第１変調期間に取得されるビート信号ＢＴのＡ／Ｄ変換データを第１変調データ、第２変調期間に取得されるビート信号ＢＴのＡ／Ｄ変換データを第２変調データという。

処理ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭの他に、高速フーリエ変換処理等を実行するコプロセッサを備えたマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、処理ユニット６０を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

処理ユニット６０は、アンテナ素子４１毎のビート信号ＢＴを解析することにより、レーダ波を反射した物標毎の観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を算出する物標検出処理を実行する。
処理ユニット６０には、車載センサ群２から各種の検出信号が入力される。車載センサ群２は、車両の状態等を検出するために車両に搭載された各種センサである。車載センサ群２は、車速を検出する車速センサと、ヨーレートを検出するヨーレートセンサとを含んでいる。車速センサは、検出した車速Ｃｍを示す車速情報を出力する。ヨーレートセンサは、検出したヨーレートωを示すヨーレート情報を出力する。以下、車速情報およびヨーレート情報をオドメトリ情報ともいう。

出力ユニット７０は、処理ユニット６０で算出された観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を運転支援ＥＣＵ３へ出力する。
本実施形態における上下チャープレーダは、自車両から遠距離に存在する物標を測定することができる遠距離測定用に設定されている。本実施形態におけるチャープ波群レーダは、自車両から短距離に存在する物標を測定することができる短距離測定用に設定されている。

本実施形態では、具体的には、チャープ波群レーダの変調帯域幅が、上下チャープレーダの変調帯域幅と同じ、もしくは広くなるように設定されている。変調周期が同じ場合、変調帯域幅が広いほど、ビート信号の周波数の単位時間あたりの変化が大きくなり単位周波数に対応する距離変化が短くなるため、距離の分解能が向上するためである。

また、ビート信号ＢＴをデジタルデータに変換するＡＤ変換器のサンプリングレートを用いて、上下チャープレーダを遠距離測定用に、チャープ波群レーダを短距離測定用に設定するようにしてもよい。ＡＤ変換器のサンプリングレートが早いほど、ビート信号の高い周波数を検出できるようになり、長い距離を検出することが可能となる。すなわち、上下チャープレーダにおけるＡＤ変換器のサンプリングレートを、チャープ波群レーダにおけるＡＤ変換器のサンプリングレートよりも速くするようにしてもよい。

また、変調周期を、上下チャープレーダを遠距離測定用に、チャープ波群レーダを短距離測定用に設定するようにしてもよい。変調周期が長いほど、ビート信号の低い周波数を検出できるようになり、短い距離を検出することが可能となる。すなわち、チャープ波群レーダにおける変調周期を、上下チャープレーダにおける変調周期よりも長くするようにしてもよい。

次に、処理ユニット６０が実行する物標検出処理の手順を説明する。物標検出処理は、処理ユニット６０の動作中において繰り返し実行される処理である。
物標検出処理が実行されると、処理ユニット６０は、図３に示すように、まずＳ１０にて、第１変調データ（すなわち、上下チャープのビート信号）の取得を終了したか否かを判断する。ここで、第１変調データの取得が終了していない場合には、処理ユニット６０は、Ｓ１０の処理を繰り返すことにより、第１変調データの取得が終了するまで待機する。なお、図２では、三角形状で示される上下チャープは１組しか生成されていないが、２組以上の複数の上下チャープ信号を生成しても良い。

そして、第１変調データの取得が終了すると、処理ユニット６０は、Ｓ２０にて、第１変調データに対してアンテナ素子４１毎かつ上りチャープおよび下りチャープ毎にＦＦＴ処理（すなわち、周波数解析処理）を実行して、パワースペクトルを生成する。パワースペクトルは、反射波のパワーを周波数毎に表す。

さらに処理ユニット６０は、Ｓ３０にて、上りチャープおよび下りチャープ毎にパワースペクトルを平均した平均パワースペクトルを算出し、この平均パワースペクトルから、パワーが予め設定されたピーク検出閾値以上となるピークを抽出する。

そして処理ユニット６０は、Ｓ４０にて、上りチャープでのピークと、下りチャープでのピークとで、同じ物標からの反射波に基づくピーク同士を組み合わせるペアマッチ処理を実行する。ペアマッチ処理の具体的な手法は様々あり、周知の技術であるため、ここでは説明を省略する。

さらに処理ユニット６０は、Ｓ５０にて、物標毎に距離、相対速度および方位を算出することによって物標毎に観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を生成する。以下、Ｓ５０で生成された観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を第１観測値（Ｒ，Ｖ，θ）という。

具体的には、処理ユニット６０は、まず、物標毎に、ペアマッチ処理によって組み合わされた二つのピークの周波数に基づき、上下チャープレーダにおける周知の手法を用いて、距離および相対速度を算出する。また処理ユニット６０は、物標毎に、ペアマッチ処理によって組み合わされた二つのピークについて、受信アンテナ４０を構成する複数のアンテナ素子４１から取得した同一ピーク周波数の信号成分間の位相差情報などに基づいて、ピーク周波数で特定される方位を算出する。

処理ユニット６０は、図３の第１変調データの物標検出処理と並行して、図４に示す第２変調データの物標検出処理を実施する。処理ユニット６０は、Ｓ６０にて、第２変調データの取得を終了したか否かを判断する。ここで、第２変調データの取得が終了していない場合には、処理ユニット６０は、Ｓ６０の処理を繰り返すことにより、第２変調データの取得が終了するまで待機する。

そして、第２変調データの取得が終了すると、処理ユニット６０は、Ｓ７０にて、第２変調データに対して２次元ＦＦＴを実行する。具体的には、処理ユニット６０は、図４に示すように、まず、受信した複数のチャープ信号毎に１回目のＦＦＴ処理を実行してパワースペクトルを生成する。次に処理ユニット６０は、その処理結果に対して、複数あるＦＦＴパワースペクトルの同じ周波数データに対して２回目のＦＦＴ処理を実行する。同一物標からの反射波により各チャープで検出されるビート信号の周波数はいずれも同じである。しかし、物標と自車両とが相対速度を持つ場合におけるビート信号の位相は、受信したチャープ信号毎に少しずつ変化する。つまり、２回目のＦＦＴ処理の結果では、上述した位相の回転速度に応じた周波数成分を周波数（すなわち、相対速度）とするパワースペクトルが、一度目のＦＦＴ処理の結果として得られた周波数（すなわち、距離）毎に求められることになる。以下、このパワースペクトルを２次元パワースペクトルという。

そして処理ユニット６０は、図４に示すように、Ｓ８０にて、２次元パワースペクトルからピークを抽出する。さらに処理ユニット６０は、Ｓ９０にて、物標毎に距離、相対速度および方位を算出することによって物標毎に観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を生成して、物標検出処理を終了する。以下、Ｓ９０で生成された観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を第２観測値（Ｒ，Ｖ，θ）という。

具体的には、処理ユニット６０は、まず、複数の受信アンテナで受信した各信号について、２次元パワースペクトルがピークをとる周波数から、距離および速度を算出する。また処理ユニット６０は、複数の受信アンテナで受信した信号のそれぞれから抽出したピークの振幅と位相の情報を用いて、ビームフォーミング等の方位検出処理を実行することで、方位を算出する。ここで算出される方位には、受信アンテナ４０の中心軸を基準とした水平方向の角度および垂直方向の角度が含まれている。

次に、処理ユニット６０が実行する軸ずれ補正処理の手順を説明する。軸ずれ補正処理は、処理ユニット６０の動作中において測定周期Ｔｍ毎に繰り返し実行される処理である。

軸ずれ補正処理が実行されると、処理ユニット６０は、図５に示すように、まずＳ２１０にて、予め設定された軸ずれ補正開始条件が成立したか否かを判断する。軸ずれ補正開始条件は、本実施形態では、例えば、車載センサ群２が検出する車速やヨーレートの情報が予め設定した条件を満たすことである。ここで、軸ずれ補正開始条件が成立していない場合には、処理ユニット６０は、今周期の軸ずれ補正処理を実行しない。

一方、軸ずれ補正開始条件が成立した場合には、処理ユニット６０は、Ｓ２２０にて、第１軸ずれ推定処理を第２軸ずれ推定処理と並行して実行する。
ここで、第１軸ずれ推定処理の手順を説明する。

第１軸ずれ推定処理が実行されると、処理ユニット６０は、図６に示すように、まずＳ４１０にて、Ｓ５０で生成した第１観測値に基づき物体追尾を行う。これにより、自車両の前方の少なくとも１つの静止物のそれぞれについて、自車両の前方のｘｙ座標平面における位置（ｓ_ｘ，ｓ_ｙ）と、自車両に対する相対速度ベクトルｖ_ｚとを示す第１測定データが生成される（図７を参照）。なお、上記のｘｙ座標平面におけるｙ軸は受信アンテナ４０の中心軸である。上記のｘｙ座標平面におけるｘ軸は受信アンテナ４０の中心軸に直交する軸である。

次に処理ユニット６０は、Ｓ４２０にて、まず、車載センサ群２から取得したオドメトリ情報に基づいて、自車両の速度ベクトル（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ）と変位角度θ_ｙを算出する（図７を参照）。

そして処理ユニット６０は、Ｓ４３０にて、Ｓ４１０で物体追尾が行われた物標の中に、静止物が含まれているか否かを判断する。具体的には、処理ユニット６０は、例えば、Ｓ４１０にて測定された各物標の自車両に対する相対速度ベクトルｖ_ｚと、オドメトリ情報から算出される自車両の速度ベクトル（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ）とを比較することで、各物標が静止物であるか否かを判断する。

ここで、静止物が含まれていない場合には、処理ユニット６０は、第１軸ずれ推定処理を終了する。一方、静止物が含まれている場合には、処理ユニット６０は、Ｓ４４０にて、第１ベクトル角θｂを算出する。

図８に示すように、第１ベクトル角θｂは、自車両の前方のｘｙ座標平面における静止物の位置（ｓ_ｘ，ｓ_ｙ）と測定周期Ｔｍ前に検出した位置（ｓ_ｘ－１，ｓ_ｙ－１）、相対速度ベクトルｖ_ｚから算出されるベクトルの角度である。処理ユニット６０は、式（１）により、第１ベクトル角θｂを算出する。

さらに処理ユニット６０は、図６に示すように、Ｓ４５０にて、オドメトリ情報に基づき自車両の挙動を予測するエゴモーションを行うことで、第２ベクトル角θｅを算出する。具体的には、処理ユニット６０は、まず、変位角度θ_ｙと、自車の速度ベクトル（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ）と、測定周期Ｔｍ前に検出した静止物の位置（ｓ_ｘ－１，ｓ_ｙ－１）とを用いて、式（２）により、静止物の予測位置（ｓ´_ｘ，ｓ´_ｙ）を算出する。そして処理ユニット６０は、（ｓ_ｘ－１，ｓ_ｙ－１）と、（ｓ´_ｘ、ｓ´_ｙ）とを用いて、第２ベクトル角θｅを算出する。

図９に示すように、第２ベクトル角θｅは、測定周期Ｔｍ前に検出した静止物の位置（ｓ_ｘ－１，ｓ_ｙ－１）を始点として車両の予測位置（ｓ´_ｘ、ｓ´_ｙ）を終点とするベクトルの角度である。このため、処理ユニット６０は、式（３）により、第２ベクトル角θｅを算出する。

そして処理ユニット６０は、図６に示すように、Ｓ４６０にて、式（４）により、軸ずれ角度θ_ｇａｐを算出し、Ｓ４７０に移行する。なお、軸ずれ角度θ_ｇａｐは、Ｓ４１０にて得られた全静止物の測定結果に基づき算出される。つまり、Ｓ４１０にてｍ個の静止物の測定結果が得られた場合には、Ｓ４４０～４６０の処理により、ｍ個の軸ずれ角度θ_ｇａｐが算出される。

Ｓ４７０に移行すると、処理ユニット６０は、軸ずれ角度の抽出処理を実行する。具体的には、処理ユニット６０は、算出されたｍ個の軸ずれ角度θ_ｇａｐのうち、予め設定された角度範囲内のθ_ｇａｐのみを抽出する。このように抽出されたＭ個の角度θ１_ｇａｐを処理ユニット６０のＲＡＭに保持する。

さらに処理ユニット６０は、式（５）に示すように、抽出された軸ずれ角度の数Ｍと、処理ユニット６０のＲＡＭに設けられた軸ずれ角度検出回数Ｃ１に格納されている値とを加算した加算値を、軸ずれ角度検出回数Ｃ１に格納する。

処理ユニット６０は、図５に示すように、第１軸ずれ推定処理と並行して、Ｓ２３０にて、第２軸ずれ推定処理を実行する。
ここで、第２軸ずれ推定処理の手順を説明する。

第２軸ずれ推定処理が実行されると、処理ユニット６０は、図１０に示すように、まずＳ６１０にて、チャープ波群方式により検出された最新の第２観測値（Ｒ，Ｖ，θ）を取得し、車載センサ群２から車速情報を取得する。以下、観測値から特定される点を観測点という。

そして処理ユニット６０は、Ｓ６２０にて、Ｓ６１０で取得した第２観測値に基づき、観測点のそれぞれについて座標変換を実行する。具体的には、処理ユニット６０は、図１１に示すように、式（６）、式（７）および式（８）により、三次元座標（ｕ，ｖ，ｗ）を求める。式（６）におけるＨｏｒは、第２観測値に含まれる水平角度である。式（７）におけるＶｅｒは、第２観測値に含まれる垂直角度である。

三次元座標（ｕ，ｖ，ｗ）は、観測点までの距離を１として、中心軸に直交する平面上での水平距離ｕと、中心軸に直交する平面上での垂直距離ｖと、中心軸方向の距離ｗとを表している。三次元座標（ｕ，ｖ，ｗ）は、レーダ装置１からみて観測点が存在する方向を表す単位ベクトル（以下、観測点ベクトル）である。特に距離ｗは、自車両と観測点とが同じ方向に移動している場合における中心軸方向の相対速度を１として、レーダ装置１にて実際に検出される、観測点ベクトルが示す方向の相対速度の大きさを表している。以下、距離ｗをドップラ減衰率ともいう。

さらに処理ユニット６０は、Ｓ６３０にて、Ｓ６１０で取得した第２観測値により特定される観測点のうち、静止物に由来する観測点（以下、静止観測点）を抽出する。具体的には、処理ユニット６０は、Ｓ６１０で取得した車速情報が示す車速Ｃｍを用い、第２観測値に含まれる相対速度をｑ、予め設定された閾値をεとして、式（９）を満たす観測点を静止観測点として抽出する。すなわち、相対速度ｑに対する車速Ｃｍの比とドップラ減衰率ｗとの加算値の絶対値が閾値εより小さくなる観測点が静止観測点となる。このとき抽出された静止観測点の個数をＫとする。

つまり、静止観測点の観測点ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）が示す方向と中心軸方向（０，０，１）とが一致している場合（すなわち、ｗ＝１である場合）は、車速Ｃｍと観測点の相対速度ｑとは同じ大きさになり、且つ、相対速度ｑの向きは自車速Ｃｍとは反対になる。このため、ｑ／Ｃｍ＝－１となる。また、静止観測点の観測点ベクトルが示す方向と中心軸方向とが不一致である場合（すなわち、ｗ≠１である場合）は、相対速度ｑがドップラ減衰率ｗに応じた割合で減少する。このため、ｑ／Ｃｍ＝－ｗとなる。

つまり、いずれの場合も、式（９）の左辺が０となる観測点は静止観測点であると考えられる。但し、車載センサ群２から取得される車速Ｃｍは、車輪のスリップ等によって、実際の車速とは必ずしも一致しない。また、中心軸方向と自車両の進行方向とがずれているときには、そのずれに応じてレーダ装置１にて検出される相対速度ｑも変化する。このため、静止観測点であったとしても、式（９）の左辺は必ずしも０になるとは限らない。このため、閾値εは、これらの影響を考慮して適宜設定されたものが用いられる。

そして処理ユニット６０は、Ｓ６４０にて、静止観測点の抽出個数Ｋが３以上であるか否かを判断する。ここで、抽出個数Ｋが３未満である場合には、処理ユニット６０は、第２軸ずれ推定処理を終了する。

一方、抽出個数Ｋが３以上である場合には、処理ユニット６０は、Ｓ６５０にて、自車両の実際の進行方向を表す単位ベクトル（以下、進行方向ベクトル）ｅｐと、実際の自車速Ｃｐとを、式（１０）を用いて推定する。なお、自車速Ｃｐはスカラーである。式（１０）におけるＱは、Ｋ個の静止観測点の相対速度ｑを順番に並べた列ベクトルであり、式（１１）で表される。式（１０）におけるＥは、行ベクトルで表されたＫ個の静止観測点の観測点ベクトルを列方向に順番に並べた行列であり、式（１２）で表される。進行方向ベクトルｅｐは、水平方向成分ｕｐ、垂直方向成分ｖｐ、ビーム方向成分ｗｐを並べた列ベクトルであり、式（１３）で表される。但し、｜ｅｐ｜＝１である。

つまり、式（１０）は、自車速Ｃｐの成分と進行方向ベクトルｅｐの成分とを未知パラメータとしたＫ個の連立方程式を表す。この連立方程式を解くことで自車速Ｃｐおよび進行方向ベクトルｅｐが求められる。なお、進行方向ベクトルｅｐは３つの成分で構成されるが、いずれか二つの成分から他の一つの成分を導出することができる。このため、実際に求めるべき未知パラメータの数は、自車速Ｃｐを含めて合計３個である。従って、式（１０）を解くためには、３個以上の静止観測点が必要となる。また、連立方程式の具体的な解法は周知であるため、ここでは説明を省略する。一例として、最小２乗法等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

図１２は、観測点ベクトル（ｕ，ｖ，ｗ）が存在する範囲（すなわち、図中の半球面上）を示すグラフである。但し、ｗ軸については、相対速度ｑを表すようにスケールが変換されている。具体的には、車速Ｃｍがｗ＝１となるように変換されている。そして、図１２が示す座標系に静止観測点のｕ，ｖ，ｑをプロットした場合に、レーダ装置１に軸ずれがなく、中心軸方向と進行方向とが一致していれば、静止観測点は、半球上にプロットされる。上記連立方程式を解くことは、全ての静止観測点が半球上にプロットされるような、進行方向ベクトルおよび自車速を求めることに相当する。

次に処理ユニット６０は、Ｓ６６０にて、まず、Ｓ６５０にて推定された進行方向ベクトルｅｐの水平方向成分ｕｐおよび垂直方向成分ｖｐに基づき、式（１４）および式（１５）を用いて、自車両の進行方向に対するレーダ装置１の中心軸方向における水平方向の第２軸ずれ角度θ２ｈ_ｇａｐ（以下、第２水平軸ずれ角度θ２ｈ_ｇａｐ）および垂直方向の第２軸ずれ角度θ２ｖ_ｇａｐ（以下、第２垂直軸ずれ角度θ２ｖ_ｇａｐ）を算出する。 さらに処理ユニット６０は、Ｓ６７０にて、例えば、θ２ｈ_ｇａｐが予め設定された第２水平抽出角度範囲内にあるなど、第２軸ズレ角度θ２ｈ_ｇａｐとθ２ｖ_ｇａｐの値もしくは第２軸ズレ角度を算出する過程で計算した各種情報が所定の条件を満たしているかを判断する。

そして、Ｓ６７０にて所定の条件を満たしていると判断した場合には、Ｓ６８０にて、処理ユニット６０のＲＡＭに第２水平軸ずれ角度θ２ｈ_ｇａｐの値を保持し、第２算出回数Ｃ２に格納されている値に１を加算した加算値を、第２算出回数Ｃ２に格納し、第２軸ずれ推定処理を終了する。

Ｓ２２０の第１軸ずれ推定処理およびＳ２３０の第２軸ずれ推定処理が終了すると、処理ユニット６０は、図５に示すように、Ｓ２４０にて、第１算出回数Ｃ１に格納されている値が予め設定された第１補正判断回数Ｊ１以上であるか否かを判断する。ここで、第１算出回数Ｃ１に格納されている値が第１補正判断回数Ｊ１未満である場合には、処理ユニット６０は、今周期の軸ずれ補正処理を終了する。

一方、第１算出回数Ｃ１に格納されている値が第１補正判断回数Ｊ１以上である場合には、処理ユニット６０は、Ｓ２５０にて、第２算出回数Ｃ２に格納されている値が予め設定された第２補正判断回数Ｊ２以上であるか否かを判断する。ここで、第２算出回数Ｃ２に格納されている値が第２補正判断回数Ｊ２未満である場合には、処理ユニット６０は、今周期の軸ずれ補正処理を終了する。一方、第２算出回数Ｃ２に格納されている値が第２補正判断回数Ｊ２以上である場合には、処理ユニット６０は、Ｓ２６０にて、第１軸ずれ角度θ１_ｇａｐの平均値と、第２水平軸ずれ角度θ２ｈ_ｇａｐの平均値とを算出する。

第１算出回数Ｃ１個の第１軸ずれ角度θ１_ｇａｐの平均値を、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅとする。

また処理ユニット６０は、直近に算出された第２算出回数Ｃ２個の第２水平軸ずれ角度θ２ｈ_ｇａｐの平均値を、第２水平軸ずれ角度平均値θ２ｈ＿ａｖｅとする。
次に処理ユニット６０は、Ｓ２７０にて、第１軸ずれ角度θ１_ｇａｐの中央値を算出する。中央値とは、複数のデータを小さい順に並べたときに中央に位置する値である。第１軸ずれ角度θ１_ｇａｐの中央値を、第１軸ずれ角度中央値θ１＿ｍｅｄとする。

さらに処理ユニット６０は、Ｓ２８０にて、処理ユニット６０の、第１算出回数Ｃ１個の第１軸ずれ角度θ１_ｇａｐと、第２算出回数Ｃ２個の第２水平軸ずれ角度θ２ｈ_ｇａｐを保持しているＲＡＭ領域を初期化し、第１算出回数Ｃ１および第２算出回数Ｃ２に格納されている値を０に初期化する。

そして処理ユニット６０は、Ｓ２９０にて、予め設定されているエラー条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態のエラー条件とは、軸ずれが極端に大きくないか、もしくは軸ずれ推定の結果が明らかにおかしくないかを判断するための条件であり、以下に示す第１エラー判断条件および第２エラー判断条件の少なくとも一方が成立することである。

第１エラー判断条件は、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅの絶対値が、予め設定された第１エラー判断角度以上であることである。
第２エラー判断条件は、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅと第２水平軸ずれ角度平均値θ２ｈ＿ａｖｅとの差分の絶対値が、予め設定された第２エラー判断角度以上であることである。

ここで、エラー条件が成立している場合には、処理ユニット６０は、Ｓ３２０に移行し、Ｓ２６０で算出した平均値とＳ２７０で算出した中央値と後述する暫定軸ずれ推定角度θ´＿ｅｓｔを初期化して今周期の軸ずれ補正処理を終了する。一方、エラー条件が成立していない場合には、処理ユニット６０は、Ｓ３００にて、予め設定されているリトライ条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態のリトライ条件とは、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅおよび第２水平軸ずれ角度平均値θ２ｈ＿ａｖｅの軸ずれ真値に対する誤差が、許容内に収まっているか否かを判断するための条件であり、以下に示す第１リトライ判断条件、第２リトライ判断条件および第３リトライ判断条件の少なくとも一方が成立することである。

第１リトライ判断条件は、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅの絶対値が、予め設定された第１リトライ判断角度以上であることである。本実施形態では、第１リトライ判断角度は第１エラー判断角度よりも小さい値を設定する。

第２リトライ判断条件は、第２水平軸ずれ角度平均値θ２ｈ＿ａｖｅの絶対値が、予め設定された第２リトライ判断角度以上であることである。
第３リトライ判断条件は、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅと第１軸ずれ角度中央値θ１＿ｍｅｄとの差分の絶対値が、予め設定された第３リトライ判断角度以上であることである。

図１３に示すように、軸ずれ角度の真値ＴＶ１が小さい場合（すなわち、軸ずれ量が小さい場合）には、－φ［°］～＋φ［°］で設定された抽出角度範囲内で抽出された軸ずれ角度の頻度分布ＦＤ１が左右対称となり、軸ずれ角度の平均値ＡＶ１が、軸ずれ角度の真値ＴＶ１にほぼ等しくなる。

図１４に示すように、軸ずれ角度の真値ＴＶ２が大きい場合（すなわち、軸ずれ量が大きい場合）には、－φ［°］～＋φ［°］で設定された抽出角度範囲内で抽出された軸ずれ角度の頻度分布ＦＤ２が左右非対称となり、軸ずれ角度の平均値ＡＶ２と複数の軸ずれ角度の中央値ＭＤ２との差が大きくなる。

図１５に示すように、軸ずれ角度の平均値から軸ずれ角度の中央値を減算した減算値は、軸ずれ角度の平均値から軸ずれ角度の真値を減算した減算値との間で正の相関を有する。

第３リトライ判断条件は、図１５に示すように、軸ずれ角度の平均値と軸ずれ角度の中央値との差が大きいと、軸ずれ角度の平均値から軸ずれ角度の真値との差が大きくなることに基づいて設定されている。

図１６に示すように、軸ずれ角度の真値ＴＶ３がδである場合（すなわち、軸ずれ量が大きい場合）には、－φ［°］～＋φ［°］で設定された抽出角度範囲内で抽出された軸ずれ角度の頻度分布ＦＤ３が左右非対称となり、複数の軸ずれ角度の平均値ＡＶ３と軸ずれ角度の真値ＴＶ３との差が大きくなる。

図１７に示すように、軸ずれ角度の平均値は、軸ずれ角度の平均値から軸ずれ角度の真値を減算した減算値との間で負の相関を有する。
第１リトライ判断条件および第２リトライ判断条件は、図１７に示すように、軸ずれ角度の平均値が大きくなると、軸ずれ角度の平均値と軸ずれ角度の真値との差が大きくなることに基づいて設定されている。

ここで、リトライ条件が成立している場合には、処理ユニット６０は、図５に示すように、Ｓ３３０に移行し、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅを暫定軸ずれ推定角度θ´＿ｅｓｔとしてＲＡＭに保持し、Ｓ５０における第１観測値の生成と、Ｓ９０における第２観測値の生成とにおいて、受信アンテナ４０の中心軸が軸ずれ推定角度θ´＿ｅｓｔだけずれていると仮定して演算を行うように、Ｓ５０およびＳ９０の処理を設定する。以後、再度リトライ条件が成立する場合は、暫定軸ずれ推定角度θ´＿ｅｓｔに第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅを加算して暫定軸ずれ推定角度θ´＿ｅｓｔを算出する。

一方、リトライ条件が成立していない場合には、処理ユニット６０は、Ｓ３１０にて、軸補正を行う。具体的には、処理ユニット６０は、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅを軸ずれ推定角度θ＿ｅｓｔとしてＲＡＭに保持し、Ｓ５０における第１観測値の生成と、Ｓ９０における第２観測値の生成とにおいて、受信アンテナ４０の中心軸が軸ずれ推定角度θ＿ｅｓｔだけずれていると仮定して演算を行うように、Ｓ５０およびＳ９０の処理を設定する。ここでＳ３３０にて暫定軸ずれ推定角度θ´＿ｅｓｔが設定されている場合は、第１軸ずれ角度平均値θ１＿ａｖｅに暫定軸ズレ推定角度θ´＿ｅｓｔを加算した値を軸ずれ推定角度θ＿ｅｓｔとしてＲＡＭに保持する。

そして、Ｓ３１０の軸補正の処理が終了すると、処理ユニット６０は、Ｓ３２０にて、Ｓ２６０で算出した平均値とＳ２７０で算出した中央値とＳ３３０で算出したθ´＿ｅｓｔを初期化して軸ずれ補正処理を終了する。

このように構成された処理ユニット６０は、レーダ装置１による検出結果に基づき、互いに異なる２つの軸ずれ角度推定方法を用いて、軸ずれ角度を推定する。
２つの軸ずれ角度推定方法のうち、一つの軸ずれ角度推定方法を第１推定方法、第１推定方法とは異なる一つの軸ずれ角度推定方法を第２推定方法という。

第１推定方法は、第１軸ずれ推定処理による方法であり、レーダ装置１により検出された静止物の位置の時間変化および相対速度と、自車両のエゴモーションにより算出された静止物の予測位置とを用いて、軸ずれ角度を推定する方法である。

第２推定方法は、第２軸ずれ推定処理による方法であり、レーダ装置１により検出された静止物における位置と相対速度とを用いて、軸ずれ角度を推定する方法である。
また処理ユニット６０は、２つの軸ずれ角度推定方法のそれぞれを用いて推定された２つの軸ずれ角度推定結果に基づいて、予め設定された採用条件が成立したか否かを判断する。採用条件は、上記のエラー条件およびリトライ条件が不成立であることである。

そして処理ユニット６０は、採用条件が成立したと判断した場合に、第１推定方法を用いて推定された軸ずれ角度推定結果を採用する。
このように処理ユニット６０は、１つのレーダ装置１による検出結果に基づき、互いに異なる２つの軸ずれ角度推定方法を用いて、軸ずれ角度を推定することができる。このため、処理ユニット６０は、２つの軸ずれ角度推定方法を用いて軸ずれ角度を推定する場合において、レーダ装置１以外の装置の検出結果を用いる必要がなくなり、軸ずれ推定のための装置構成を簡略化することができる。

また処理ユニット６０は、エラー条件が成立することにより採用条件が成立しなかったと判断した場合に、軸ずれ角度推定結果を採用せず、軸ずれ角度の推定を終了する。さらに処理ユニット６０は、リトライ条件が成立することにより採用条件が成立しなかったと判断した場合に、軸ずれ角度推定結果を暫定軸ずれ推定角度としてＲＡＭに保持し、算出した軸ズレ推定角度だけ軸がずれていると仮定して、軸ずれ角度の推定を再度実行する。

これにより、処理ユニット６０は、推定精度が低い軸ずれ角度推定結果を採用してしまう事態の発生を抑制し、推定精度を向上させることができる。
第２軸ずれ推定処理による軸ずれ推定方法は、第１軸ずれ推定処理による軸ずれ推定方法において軸ずれ角度の推定精度が悪化する要因に対して推定精度が悪化しない方法である。具体的には、第１軸ずれ推定処理による軸ずれ推定方法では、自車両のエゴモーションにより検出された静止物における位置および相対速度の検出精度が悪化すると、軸ずれ角度の推定精度が悪化する。これに対して、第２軸ずれ推定処理による軸ずれ推定方法は、自車両のエゴモーションを用いない。このため、第２軸ずれ推定処理による軸ずれ推定方法では、自車両のエゴモーションに起因して軸ずれ推定精度が悪化しない。

これにより、処理ユニット６０は、第１軸ずれ推定処理による軸ずれ推定方法において推定精度が悪化した場合に、第１軸ずれ推定処理による軸ずれ角度推定結果と第２軸ずれ推定処理による軸ずれ角度推定結果とを比較することで、推定精度が悪化したことを判定することを採用することが可能となり、推定精度が低い軸ずれ角度推定結果を採用してしまう事態の発生を抑制することができる。

以上説明した実施形態において、処理ユニット６０は軸ずれ推定装置に相当し、Ｓ２２０，Ｓ２３０は推定部としての処理に相当し、Ｓ２９０，Ｓ３００は採用判断部および不採用部としての処理に相当し、Ｓ３１０は採用部としての処理に相当する。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
［変形例１］
例えば上記実施形態では、２つの軸ずれ角度推定方法を用いる形態を示したが、３つ以上の軸ずれ角度推定方法を用いるようにしてもよい。

［変形例２］
上記実施形態では、２つの軸ずれ角度推定結果のうち一つの軸ずれ角度推定結果を採用する形態を示したが、２つの軸ずれ角度推定結果を採用するようにしてもよい。例えば、２つの軸ずれ角度推定結果の平均を採用するようにしてもよい。

本開示に記載の処理ユニット６０およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の処理ユニット６０およびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の処理ユニット６０およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。処理ユニット６０に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。

上述したレーダ装置１の他、当該レーダ装置１を構成要素とするシステム、当該レーダ装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体、軸ずれ推定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…レーダ装置、６０…処理ユニット

Claims (4)

1. 移動体に搭載されたレーダ装置（１）の軸ずれ角度を推定する軸ずれ推定装置（６０）であって、
   前記レーダ装置による検出結果に基づき、互いに異なる複数の軸ずれ角度推定方法を用いて、前記軸ずれ角度を推定するように構成された推定部（Ｓ２２０，Ｓ２３０）と、
   前記推定部によって複数の前記軸ずれ角度推定方法のそれぞれを用いて推定された複数の軸ずれ角度推定結果に基づいて、予め設定された採用条件が成立したか否かを判断するように構成された採用判断部（Ｓ２９０，Ｓ３００）と、
   前記採用条件が成立したと前記採用判断部が判断した場合に、複数の前記軸ずれ角度推定結果の少なくとも一つを採用するように構成された採用部（Ｓ３１０）と
   を備える軸ずれ推定装置。
2. 請求項１に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記採用条件が成立しなかったと前記採用判断部が判断した場合に、前記推定部による複数の前記軸ずれ角度推定結果を採用せず、前記推定部による前記軸ずれ角度の推定を再度実行するか終了するように構成された不採用部（Ｓ２９０，Ｓ３００）を備える軸ずれ推定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の軸ずれ推定装置であって、
   複数の前記軸ずれ角度推定方法のうち、一つの前記軸ずれ角度推定方法を第１推定方法とし、前記第１推定方法とは異なる一つの前記軸ずれ角度推定方法を第２推定方法として、
   前記第２推定方法は、前記第１推定方法において前記軸ずれ角度の推定精度が悪化する要因に対して前記推定精度が悪化しない方法である軸ずれ推定装置。
4. 請求項３に記載の軸ずれ推定装置であって、
   前記第１推定方法は、前記レーダ装置により検出された静止物における位置および相対速度の少なくとも一方と、前記移動体のエゴモーションにより検出された前記静止物における位置および相対速度の少なくとも一方とを用いて、前記軸ずれ角度を推定する方法であり、
   前記第２推定方法は、前記レーダ装置により検出された前記静止物における位置と相対速度とを用いて、前記軸ずれ角度を推定する方法である軸ずれ推定装置。

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