WO2022244316A1 - レーダ装置 - Google Patents

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幸徳 赤峰
美裕 中尾
浩司 黒田
信幸 高谷
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日立Astemo株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a radar system, and more particularly, to a technique related to correction of angular deviation in mounting an in-vehicle radar system mounted on a vehicle.
  • the millimeter-wave radar device used in autonomous driving is generally installed inside the bumper in many cases. may deviate from
  • the mounting angle of the millimeter-wave radar deviates, for example, when a vehicle traveling in the own lane is erroneously detected as an adjacent lane when detecting a vehicle ahead, there is a risk that the activation of an alarm or automatic braking will be delayed.
  • the synthesis of the same target may not go well and it may be determined that it is a different target, or the target may be overlooked. occurs.
  • Even if the mounting angle deviation is relatively small, it is necessary to consider the mounting angle deviation and secure a wide gate range for catching the target when tracking the target. Widening the gate range increases the frequency of picking up noise such as clutter, increasing the probability of erroneous tracking and, as a result, the possibility of missing a target.
  • Patent Document 1 is known as a technique for correcting the mounting angle of a millimeter wave radar of a vehicle.
  • an axle is calculated by sensing the entire vehicle using a vehicle surroundings recognition sensor, and from the relationship between a target installed in front of the vehicle, the calculated axle, and the angular orientation of the target detected by the sensor, the sensor is detected. The deviation amount of the mounting angle is calculated. While accurate axles can be calculated, a dedicated system is required, so after shipping the vehicle, it becomes necessary to bring the vehicle to a dedicated facility where the system is installed.
  • Patent Document 2 a target whose relative speed is zero is detected under the condition that the vehicle is traveling straight ahead, and the target whose relative speed is zero is 90 degrees with respect to the traveling direction. The amount of angular deviation is calculated.
  • this method it is not necessary to bring the vehicle into the dedicated facility, but it is necessary to accumulate targets whose relative velocity is zero.
  • a target with an angle azimuth just beside (90 degrees to the running direction) is almost never detected, so even if the mounting angle is deviated, the angle deviation is not detected. It is necessary to run for a long time in a state.
  • An object of the present invention is to realize a radar device that automatically detects and automatically corrects the deviation in a short time when the mounting angle is deviated in the radar device.
  • a side wall parallel to the traveling direction is extracted from the distance and relative velocity, which are the positioning results of the radar device, by function fitting processing by a function fitting processing unit (112).
  • a calculation processing unit (114) calculates the angular orientation ⁇ of each point extracted as the side wall based on the vehicle speed and the distance to the side wall calculated during the function fitting.
  • a comparison processing unit (115) compares the calculated angular orientation ⁇ and the angular orientation ⁇ , which is the result of positioning, to detect mounting angle deviation in the radar device and correct it in a correction processing unit (116).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the block configuration of a radar device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an image diagram showing the relationship between the side wall parallel to the vehicle speed vector and the relative speed.
  • FIG. 3 is an image diagram of a curve showing a side wall parallel to the velocity vector of the vehicle on a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V, and an equation of the curve.
  • FIG. 4 is a diagram showing the result of a point group detected as a target and the result of curve fitting extracted on a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V.
  • FIG. FIG. 5 shows the result of linear approximation of the point group extracted as the side wall, with the horizontal axis representing the angular orientation ⁇ and the vertical axis representing the angular orientation ⁇ .
  • FIG. 6 is an example of the data configuration output to the memory.
  • FIG. 7A is an image diagram of curves in a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V when there is a side wall that curves convexly with respect to the vehicle.
  • FIG. 7B is an image diagram of curves in a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V when there is a side wall that curves concavely with respect to the vehicle.
  • FIG. 8A is an image diagram of curves on a two-dimensional plane of the distance R and the relative velocity V when there is an oblique side wall in the direction approaching the own vehicle velocity Vr vector.
  • FIG. 8B is an image diagram of curves on a two-dimensional plane of the distance R and the relative velocity V when there is an oblique side wall in the direction away from the own vehicle velocity Vr vector.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the block configuration of the radar device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the block configuration of a radar device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an image diagram showing the relationship between the side wall parallel to the vehicle speed vector and the relative speed.
  • FIG. 3 is an image diagram of a curve showing a side wall parallel to the velocity vector of the vehicle on a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V, and an equation of the curve.
  • a radar device (201) is an in-vehicle millimeter-wave radar device attached to the left and right front corners of an automobile. It consists of a positioning processing unit (102) and an angle deviation detection unit (103).
  • the analog processing unit (101) outputs millimeter wave radar as the transmission signal 1 from the transmission antenna (104).
  • the transmission signal 1 the output signal of the synthesizer (105) is used, and a chirp signal obtained by linearly shifting the frequency with time is often used.
  • An output signal output from the synthesizer (105) is amplified by the transmission amplifier 3 and transmitted from the transmission antenna (104).
  • a transmitted transmission signal 1 is reflected by a target, and part of the reflected wave returns to the reception array antenna (106) and is received as a reception signal 2.
  • FIG. A receiving array antenna (106) has a plurality of receiving antennas for receiving reflected waves of millimeter wave radar. Received signals 2 received by a plurality of reception antennas of a reception array antenna (106) are amplified by a plurality of reception amplifiers 4, respectively, and input to a plurality of mixers (107), which are frequency converters. ) to be down-converted. At this time, the output signal of the synthesizer (105) is used as the local signal of the mixer (107).
  • the frequency corresponding to the time difference between the transmission signal and the reception signal is output from the multiple mixers (107) as multiple analog output signals.
  • a plurality of analog output signals from the mixer (107) are filtered by a plurality of filters 5, and then input to a plurality of A/D converters (analog-to-digital conversion circuits) (108) and converted into a plurality of digital signals. and transmitted to the positioning processing unit (102) as a plurality of digital output signals.
  • the target includes moving objects such as automobiles and people, and stationary objects on the ground such as walls and telephone poles.
  • the positioning processing unit (102) receives a plurality of digital output signals from the analog processing unit (101) as reception signals, and performs FFT (FFT: Perform fast Fourier transform processing.
  • FFT processing includes frequency FFT and time FFT.
  • the distance R can be grasped by performing the frequency FFT, and the relative velocity V can be grasped by performing the time FFT. If the target distance R and relative velocity V are determined, the complex signal of each received signal can be extracted from the result of FFT processing.
  • the angular orientation ⁇ (angular orientation 1) of the target is calculated using angular orientation processing such as spatial FFT processing, digital beam forming processing, and MUSIC (Multiple Signal Classification) processing.
  • the output of the positioning processing unit (102) is a point group (111) having information on the distance R, relative velocity V, and angular orientation ⁇ corresponding to the number of targets.
  • the relative velocity V calculated by the time/frequency FFT processing circuit (109) corresponds to the amount of change per unit time of the concentric distance centered on the millimeter wave radar device (201), and as shown in FIG.
  • a vehicle 210 shown in FIG. 2 shows an example in which a millimeter wave radar device (201) is also provided at the left front corner.
  • the side wall (204) which is a feature parallel to the vehicle speed Vr vector (202) shown in FIG. ).
  • This curve (301) passes through the proximity distance X (205) when the relative speed V becomes zero, and asymptotically approaches the own vehicle speed Vr as the distance R increases.
  • This curve is uniquely determined by the own vehicle speed Vr and the proximity distance X as shown by the equation (302).
  • a feature is an object that is stationary on the ground, such as a wall or a telegraph pole.
  • function fitting processing is performed by a function fitting processing unit (112) from the point group information of the distance R and the relative speed V among the distance R, the relative speed V, and the angular orientation ⁇ of the point group (111). to extract a side wall (204) parallel to the vehicle speed Vr vector (202). Specifically, in the function fitting process, the vehicle speed Vr and the close distance X are swept to determine the curve (301) in FIG. 3 that best fits the point group. In fitting, points apart from the curve (301) are not regarded as side walls (204), and if the number of points corresponding to fitting exceeds a predetermined threshold, they are detected as side walls (204).
  • the vehicle speed Vr and the side wall distance X are calculated as information (113). These pieces of information (113) can be used as a corrector (119) for the own vehicle speed Vr0 output from the vehicle speed sensor (118) and automatic driving information.
  • the comparison unit (120) When comparing the vehicle speed Vr by the function fitting processing unit (112) and the vehicle speed Vr0 by the vehicle speed sensor (118) by the comparison unit (120), if the error is larger than a predetermined error, the sensor is detected as a sensor abnormality warning unit ( 121), it is possible to notify the driver of the vehicle 210 of the failure or deterioration of accuracy of the vehicle speed sensor (118) by sound or display.
  • the comparing section (120) and the correcting section (119) can be collectively referred to as a correction function of the own vehicle speed Vr0 by the vehicle speed sensor (118).
  • FIG. 4 shows the detected target point group (111) and the curve (301) extracted by the function fitting processor (112). It can be seen that the function fitting processor (112) has detected the vehicle speed of 93 km/h, the right side wall at a distance of 8.5 m, and the left side wall at a distance of 4.8 m.
  • the angular orientation ⁇ of each point of the point group is calculated by the angle orientation ⁇ calculation unit (114) using the curve equation (302). ).
  • the angular orientation ⁇ calculated by the angular orientation ⁇ calculation processing unit (114) and the angular orientation ⁇ calculated in advance by the angular orientation processing unit (110) are It is possible to have two types of angular orientation information.
  • the angular bearing ⁇ is based on the vehicle speed Vr vector (202), and the angular bearing ⁇ is based on the mounting direction of the millimeter wave radar device (201), that is, the mounting shaft 206. Therefore, these two angles ( ⁇ , ⁇ ) by the angle comparison processor (115), the mounting angle of the millimeter wave radar device (201) can be calculated.
  • the mounting angle of the millimeter wave radar device (201) means the angle between the vehicle speed Vr vector (in the vehicle axle direction or longitudinal direction) and the mounting shaft 206. As shown in FIG. When comparing these two angles ( ⁇ , ⁇ ), for example, it is preferable to form a point group on a two-dimensional plane of the angular orientations ⁇ and ⁇ and perform linear approximation on the point group.
  • FIG. 5 shows the result of linear approximation of the point group extracted as the side wall, with the horizontal axis representing the angular orientation ⁇ and the vertical axis representing the angular orientation ⁇ .
  • FIG. 6 shows an example of the data structure output to the memory, showing an example of the data structure when data are accumulated statistically.
  • the elapsed time (601) represents the elapsed time after the correction of the angle deviation and the issuance of the alarm. Data is accumulated in units of 5 seconds.
  • the number of fitted points (602) indicates the number of points of the point group extracted when the curve (301) is subjected to function fitting by the function fitting processing unit (112). Since the more points are used, the more the angle deviation detection accuracy is improved, so the use of these points (602) as weighting makes it possible to improve the accuracy of data utilization.
  • the mounting angle (603) is a numerical value (mounting angle deviation) corresponding to the y-intercept of the linear approximation formula (502).
  • the side wall distance (604) and the vehicle speed (605) are values calculated by the function fitting processor (112) and correspond to the vehicle speed Vr and the side wall distance X information (113) in FIG.
  • the mounting angle deviation there is a method of calculating weighted averaging with the number of points (602) fitted to the mounting angle (603).
  • the cumulative value of the fitted points (602) exceeds a predetermined threshold, by providing a mechanism for calculating the weighted average value described above, the mounting angle deviation value can be calculated with a desired error accuracy.
  • the correction processing section (116) performs a simple correction process of subtracting the angle deviation (603) from the angular orientation ⁇ calculated by the angle orientation processing section (110). It is possible to calculate the post-correction angular orientation ⁇ ′ without any error and output the positioning result (117) related to the corrected point group.
  • a mechanism (sensor abnormality alarm unit 121 in FIG. 1) is provided to issue an alarm as an abnormality of the sensor. It is also possible to use it to guarantee the viewing angle as a system design.
  • 7A, 7B and 8A, 8B are diagrams showing deviation from the curve (301) extracted by the function fitting processor (112) in these cases.
  • FIG. 7A shows the distance R of the side wall (701) curved convexly with respect to the vehicle and the curve (702) of the relative velocity V in the two-dimensional plane.
  • FIG. 7B shows curves (704) in a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V of side walls (703) curved concavely with respect to the vehicle.
  • These curves (702) and (704) are different from the curve (301) on the two-dimensional plane of the side wall (204) parallel to the vehicle speed Vr vector (202). ) are likely to be omitted during the function fitting process. That is, since it is not detected as the side wall (204), it does not affect the error of the angular orientation ⁇ .
  • FIG. 8A and 8B show the case where a side wall exists diagonally with respect to the vehicle speed Vr vector (202).
  • FIG. 8A is a curve (802) of distance R and relative velocity V on a two-dimensional plane when a side wall (801) is slanted in a direction approaching the host vehicle.
  • FIG. 8B is a curve (804) on a two-dimensional plane of distance R and relative velocity V when a side wall (803) is slanted in the direction of going away.
  • These curves (802) and (804) are characterized by being asymmetrical on the plus side and the minus side of the relative speed V. Since the curve is different from the curve (301) in the two-dimensional plane, it is omitted during the function fitting process by the function fitting processor (112), as in the case of the curved sidewalls (701) and (703). likely to be
  • the relative velocity V is faster than a predetermined velocity
  • the relative velocity V that is slower than the actual value caused by the FFT folding during the calculation of the time/frequency FFT processing circuit (109) may occur. output. Therefore, there is a possibility that the function fitting processing by the function fitting processing unit (112) may fail, which is a factor of deterioration in the detection accuracy of the mounting angle deviation.
  • this folding back of the relative velocity after repeatedly arranging the two-dimensional plane of the distance R and the relative velocity V, the function fitting processing is performed by the function fitting processing unit (112). It is possible.
  • the side wall is extracted only at a predetermined traveling speed using a speed sensor, it is possible to further suppress the deterioration of the detection accuracy of the mounting angle deviation.
  • the return speed of the relative speed is 70 km/h
  • the detected speed by the speed detection output of the speed sensor is limited to a predetermined speed range such as 5 km/h to 70 km/h, and the side wall is extracted.
  • a predetermined speed range such as 5 km/h to 70 km/h
  • side wall extraction is not performed outside the speed range of 5 km/h to 70 km/h. That is, the predetermined steering angle range and the predetermined speed range can be used as conditions for activating the angle deviation detection section (103) or the function fitting processing section (112).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the block configuration of the radar device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 differs from FIG. 1 in that the radar device 201A in FIG. The point is that it is input to the processing unit (112).
  • Other configurations and operations of the radar device 201A are the same as those of the radar device 201 of FIG. 1, and overlapping descriptions are omitted.
  • the function fitting processing unit (112) extracts the side wall in a predetermined steering angle range such that the steering angle detection output of the steering angle sensor 130 is within ⁇ 5 degrees of the steering angle, as described above.
  • the operation is controlled so that the speed detected by the speed detection output of the speed sensor is extracted in a predetermined speed range such as 5 km/h to 70 km/h.
  • the side wall extraction of the function fitting processing unit (112) is performed so that side wall extraction is performed within a steering angle range of +/- 5 degrees and limited to a speed range of 5 km / h to 70 km / h.
  • the predetermined steering angle range and the predetermined speed range can be used as activation conditions for the angle deviation detection section (103) or the function fitting processing section (112).
  • the deviation can be automatically detected and automatically corrected in a short period of time.
  • it is possible to improve the detection accuracy of the mounting angle deviation.
  • it is possible to suppress the deterioration of the detection accuracy of the mounting angle deviation.
  • the positioning processing unit 102, the angular deviation detection unit 103, the angular orientation ⁇ correction processing unit 116, the vehicle speed Vr0 correction unit 119, the vehicle speed comparison unit 120, the sensor abnormality warning unit 121, etc. may be configured by dedicated hardware circuits, or may be configured by software.
  • a system is configured using a microcomputer or microprocessor equipped with a central processing unit CPU, read-only memory ROM, random access memory RAM, etc., and software stored in ROM is executed by the CPU. , and the execution results are stored in the RAM. This makes it possible to automatically detect the mounting angle of the radar on the vehicle in a short period of time and with high accuracy.
  • Curved side wall, 704 Curved side wall distance - curves in the plane of relative velocity, 801 ... oblique sidewalls, 802 ... distances of oblique sidewalls - curves in the plane of relative velocity, 803 ... oblique sidewalls, 804 ... distances of oblique sidewalls - curves in the plane of relative velocity

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Abstract

レーダ装置において取付角度にずれが生じた際に短時間でずれを自動検出し自動補正する。レーダ装置の測位結果である距離と相対速度から関数フィッティング処理部（１１２）による関数フィッティング処理により走行方向と平行な側壁を抽出する。次に関数フィッティングの際に算出される自車速度と側壁までの距離をもとに、側壁として抽出された各点の角度方位βを算出処理部（１１４）で算出する。算出した角度方位βと測位結果である角度方位Θを比較処理部（１１５）で比較することでレーダ装置における取付角度ずれを検出し、補正処理部（１１６）で補正する。

Description

レーダ装置
本発明は、レーダ装置に関し、特に、車両に取付けられた車載レーダ装置の取付における角度ずれの補正に関する技術である。
近年、車両の自動運転向けに物標位置検出の高精度化が重要度を増している。自動運転で用いられるミリ波レーダ装置は一般的にバンパ内部に設置されることが多く、バンパ取付けの際に生じる取付誤差や取付け後の振動や衝撃により本来ねらっているミリ波レーダ装置の取付角度からずれることがある。
ミリ波レーダの取付角度がずれることで例えば前方車両を検知する際に自車線を走行している車両を隣接車線と誤検出した場合には警報や自動ブレーキの発動が遅延する恐れが生じる。また、カメラといった他のセンサと位置情報を合成する際に取付角度ずれがある場合には同一の物標の合成がうまくいかずに別の物標だと判断したり、物標を見落とす可能性が生じる。取付角度ずれが比較的小さい場合でも、物標のトラッキングを行う際に取付角度ずれを考慮して物標をとらえるためのゲート範囲を広くとることが必要となる。ゲート範囲を広げるとクラッタといった雑音を拾う頻度が増えるため、誤ったトラッキングを行う確率が増え、結果として物標を見落とす可能性が増大する。
車両のミリ波レーダの取付角度を補正する技術としては、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、車両周囲認識センサを用いて車両全体をセンシングすることで車軸を算出し、車両の前方に設置したターゲットと算出した車軸とセンサで検出したターゲットの角度方位の関係から、センサの取付け角度のずれ量を算出している。正確な車軸を算出できる一方で、専用のシステムが必要なため、出荷後の車両に対してはシステムが配備されている専用施設へ車両を持ち込む必要が生じる。
特許文献２では、自車両が直進走行している条件で相対速度がゼロとなる物標を検出し相対速度がゼロとなる物標は走行方向に対して９０度であることを利用して取付角度のずれ量を算出している。この方法の場合は、専用施設へ車両を持ち込む必要がない一方で相対速度がゼロとなる物標を蓄積していく必要が生じる。特に車両の正面に設置されるフロントレーダにおいては真横（走行方向に対して９０度）の角度方位の物標はほぼ検出されることがないため、取付角度がずれた場合でも角度ずれが検出されない状態で長時間走行することが必要となる。
特開２０１９－７４３９８号公報 特開２０１４－１５３２５６号公報
本発明の課題は、レーダ装置において取付角度にずれが生じた際に短時間でずれを自動検出し自動補正するレーダ装置の実現である。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。
レーダ装置の測位結果である距離と相対速度から関数フィッティング処理部（１１２）による関数フィッティング処理により走行方向と平行な側壁を抽出する。次に関数フィッティングの際に算出される自車速度と側壁までの距離をもとに、側壁として抽出された各点の角度方位βを算出処理部（１１４）で算出する。算出した角度方位βと測位結果である角度方位Θを比較処理部（１１５）で比較することでレーダ装置における取付角度ずれを検出し、補正処理部（１１６）で補正する。
車両へのレーダ取付角度を短時間で高精度に自動検出することが可能となる。また、取付角度と同時に自車速度を高精度で検出することが可能となる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。
図１は、本発明の実施の形態によるレーダ装置のブロック構成を説明する図である。 図２は、自車速度ベクトルと平行する側壁と相対速度の関係を示すイメージ図である。 図３は、自車速度ベクトルと平行する側壁を距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面で示した曲線のイメージ図および曲線の式である。 図４は、距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面において、ターゲットとして検出した点群の結果と、抽出した曲線フィッティングの結果を示す図である。 図５は、側壁として抽出した点群を、横軸を角度方位Θ、縦軸を角度方位βとして表示した結果および線形近似した結果である。 図６は、メモリに出力されるデータ構成の例である。 図７Ａは、車両に対して凸にカーブしている側壁がある場合の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面における曲線のイメージ図である。 図７Ｂは、車両に対して凹にカーブしている側壁がある場合の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面における曲線のイメージ図である。 図８Ａは、自車速度Ｖｒベクトルに対して近づく方向に斜めの側壁があった場合の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面における曲線のイメージ図である。 図８Ｂは、自車速度Ｖｒベクトルに対して遠ざかる方向に斜めの側壁があった場合の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面における曲線のイメージ図である。 図９は、本発明の実施の形態によるレーダ装置のブロック構成を説明する図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。実施の形態または実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
本願において開示される発明の代表的な実施形態について図を用いて説明する。図1は、実施の形態によるレーダ装置のブロック構成を説明する図である。図２は、自車速度ベクトルと平行する側壁と相対速度の関係を示すイメージ図である。図３は、自車速度ベクトルと平行する側壁を距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面で示した曲線のイメージ図および曲線の式である。
本発明の代表的な実施の形態によるレーダ装置（２０１）は、自動車の左右前方の角部に取り付けられた車載ミリ波レーダ装置であり、図１に示すように、アナログ処理部（１０１）、測位処理部（１０２）、角度ずれ検出部（１０３）で構成される。
アナログ処理部（１０１）では、送信アンテナ（１０４）から送信信号１としてミリ波レーダを出力する。ここで、送信信号１はシンセサイザ（１０５）の出力信号を使い、周波数を時間で線形遷移させたチャープ信号がよく用いられる。シンセサイザ（１０５）から出力された出力信号は送信アンプ３で増幅されて送信アンテナ（１０４）から送信される。
送信された送信信号１は、ターゲットである物標で反射し、その反射波の一部が受信アレーアンテナ（１０６）に戻って受信信号２として受信される。受信アレーアンテナ（１０６）はミリ波レーダの反射波を受信する複数の受信アンテナを有する。受信アレーアンテナ（１０６）の複数の受信アンテナで受信した受信信号２は、複数の受信アンプ４でそれぞれ増幅され、周波数変換器である複数のミキサ（１０７）にそれぞれ入力され、複数のミキサ（１０７）によりダウンコンバートされる。このとき、ミキサ（１０７）のローカル信号として、シンセサイザ（１０５）の出力信号を用いる。このことで、送信信号と受信信号の時間差、すなわちターゲットである物標の距離に応じた周波数が複数のミキサ（１０７）から複数のアナログ出力信号として出力される。ミキサ（１０７）の複数のアナログ出力信号は、複数のフィルタ５によりフィルタ処理がされた後、複数のＡ／Ｄコンバータ（アナログデジタル変換回路）（１０８）にそれぞれ入力されて複数のデジタル信号に変換され、複数のデジタル出力信号として測位処理部（１０２）に伝送される。ここで、物標とは、自動車や人などの動いている物体、壁や電信柱などのように地面上で静止している物体など含む。
測位処理部（１０２）では、アナログ処理部（１０１）からの複数のデジタル出力信号を受信信号として受信し、各受信信号に対して複数の時間／周波数ＦＦＴ処理回路（１０９）でＦＦＴ（ＦＦＴ：高速フーリエ変換、fast Fourier transform）処理を行う。ＦＦＴ処理は、周波数ＦＦＴと、時間ＦＦＴとを含む。周波数ＦＦＴを行うことで距離Ｒ、時間ＦＦＴを行うことで相対速度Ｖを把握することができる。ターゲットとする距離Ｒと相対速度Ｖを決定すれば、ＦＦＴ処理の結果より各受信信号の複素信号を抽出することができ、角度方位処理部（１１０）において各受信信号の複素信号の規則性から空間ＦＦＴ処理やデジタルビームフォーミング処理やＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）処理といった角度方位処理を用いて物標の角度方位Θ（角度方位１）を算出する。測位処理部（１０２）の出力としては、ターゲット数に応じた距離Ｒ、相対速度Ｖ、角度方位Θの情報を持つ点群（１１１）として出力されることとなる。
ここで時間／周波数ＦＦＴ処理回路（１０９）で算出される相対速度Ｖはミリ波レーダ装置（２０１）を中心とする同心円状の距離の単位時間あたりの変化量にあたり、図２に示すように、自車速度Ｖｒベクトル（２０２）の方向に走行する車両２１０の走行方向に対して角度β方向（角度方位２）の静止した物標（２０３）の相対速度Ｖとしては自車速度Ｖｒにコサインβの項を乗算した値になる（Ｖ=Ｖｒ・cosβ）。図２に示す車両２１０では、左前方角部にもミリ波レーダ装置（２０１）が設けられた例を示している。
また、図２に示す自車速度Ｖｒベクトル（２０２）に平行した地物である側壁（２０４）は、距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面で表すと図３のような特定の曲線（３０１）を描く。この曲線（３０１）は、相対速度Ｖがゼロとなる際に近接距離Ｘ（２０５）を通り、距離Ｒが大きくなると自車速度Ｖｒに漸近する曲線で、側壁（２０４）の曲線（３０１）の式（３０２）が示すように自車速度Ｖｒと近接距離Ｘにより一意に決まる曲線である。ここで、地物とは、壁や電信柱などのように地面上で静止している物体である。
角度ずれ検出部（１０３）では、点群（１１１）の距離Ｒ、相対速度Ｖ、角度方位Θのうち、距離Ｒと相対速度Ｖの点群情報から関数フィッティング処理部（１１２）により関数フィッティング処理を行うことで、自車速度Ｖｒベクトル（２０２）に平行な側壁（２０４）を抽出する。関数フィッティング処理では、具体的には、自車速度Ｖｒと近接距離Ｘをスイープさせて点群に最もフィッティングする図３の曲線（３０１）を決定する処理を行う。フィッティングに際しては、曲線（３０１）と離れた点については側壁（２０４）とみなさず、フィッティングに該当する点数が所定の閾値より多い場合には側壁（２０４）として検出を行う。側壁（２０４）が検出された場合には、自車速度Ｖｒと側壁距離Ｘが情報（１１３）として算出される。これらの情報（１１３）は車速センサ（１１８）から出力される自車速度Ｖｒ０の補正部（１１９）や自動運転情報として活用することが可能である。関数フィッティング処理部（１１２）による自車速度Ｖｒと車速センサ（１１８）による自車速度Ｖｒ０を比較部（１２０）により比較した際に所定の誤差より大きい場合にはセンサ異常としてセンサ異常警報部（１２１）から警報を発生することで、車速センサ（１１８）の故障や精度劣化を車両２１０の運転者などに音や表示として通知することも可能である。また、関数フィッティング処理部（１１２）により関数フィッティング処理した点群と関数の誤差を側壁（２０４）の検出精度の確度情報として活用することも可能である。比較部（１２０）と補正部（１１９）とをまとめて、車速センサ（１１８）による自車速度Ｖｒ０の補正機能ということもできる。
図４は、検出されたターゲットの点群（１１１）と関数フィッティング処理部（１１２）で抽出された曲線（３０１）を示している。関数フィッティング処理部（１１２）により自車速度９３ｋｍ／ｈと、距離８．５ｍの右側壁と、距離４．８ｍの左側壁とが検出されていることがわかる。
関数フィッティング処理部（１１２）による算出により自車速度Ｖｒまたは側壁距離Ｘが既知となることで曲線の式（３０２）を用いて点群の各点の角度方位βを角度方位β算出部（１１４）により求めることができる。このことで、側壁（２０４）として抽出された点群の各点では、角度方位β算出処理部（１１４）により算出した角度方位βとあらかじめ角度方位処理部（１１０）で算出した角度方位Θの２種類の角度方位情報を有することが可能となる。角度方位βは自車速度Ｖｒベクトル（２０２）が基準であり、角度方位Θはミリ波レーダ装置（２０１）の取付方向、つまり、取付軸２０６が基準であるため、この２つの角度（β、Θ）を角度比較処理部（１１５）で比較することで、ミリ波レーダ装置（２０１）の取付角度を算出できる。ミリ波レーダ装置（２０１）の取付角度は、自車速度Ｖｒベクトル（車両の車軸方向または前後方向）と取付軸２０６との間の角度を意味している。この２つの角度（β、Θ）の比較に際しては、例として、角度方位Θと角度方位βの２次元平面で点群を形成して点群に対して線形近似を行うとよい。
図５は、側壁として抽出した点群を、横軸を角度方位Θ、縦軸を角度方位βとして表示した結果および線形近似した結果である。図５における点線（５０１）は点群の線形近似を示す直線である。直線の傾きはΘとβが同じ尺度の角度方位であることを考慮すると傾きが１であることが理解できる。傾きが１から大きく外れる場合にはデータとして異常であると判断することができためデータを破棄する等の処置を行うことが可能である。図５における線形近似式（５０２: y=0.9988x+0.4285）は傾き（0.9988）が１に近いためにデータとして正常であると判断できる。線形近似式（５０２）のｙ切片にあたる０．４２８５は角度方位βと角度方位Θの角度ずれを表しており、このｙ切片の値がミリ波レーダ装置（２０１）における取付角度ずれということになる。このｙ切片の値を統計的に積み上げることで正確なミリ波レーダ装置（２０１）の取付角度ずれを算出することが可能である。
図６は、メモリに出力されるデータ構成の例であり、統計的にデータを積み上げる際のデータ構成の例を示している。経過時間（６０１）は、角度ずれの補正や警報の発報を実施してからの経過時間を表しており、０．５秒間隔で線形近似式（５０２）を算出する場合には、０．５秒単位でデータが積み上げられることになる。フィットした点数（６０２）は、関数フィッティング処理部（１１２）で曲線（３０１）を関数フィッティングした際に抽出された点群の点数を示している。多くの点数を用いるほど角度ずれの検出精度は改善するので、この点数（６０２）を重付きとして利用することで、データの利用精度を改善させることが可能である。取付角度（６０３）は、線形近似式（５０２）のｙ切片に相当する数値（取付角度ずれ）である。側壁距離（６０４）と自車速度（６０５）は関数フィッティング処理部（１１２）により算出される値であり、図１における自車速度Ｖｒ、側壁距離Ｘの情報（１１３）に相当する。
取付角度ずれの算出としては、取付角度（６０３）に対してフィットした点数（６０２）で重付平均することで算出する方法が例として挙げられる。ここで、フィットした点数（６０２）の累積値が所定の閾値を超えた場合に、先に記載の重付平均値を算出するというしくみを設けることで、所望の誤差精度で取付角度ずれ値を検出することが可能である。
検出された取付角度ずれについては、角度方位処理部（１１０）で算出された角度方位Θから角度ずれ（６０３）を引くという単純な補正処理を補正処理部（１１６）により行うことで、取付角度の誤差のない補正後の角度方位Θ’を算出して補正された点群に係る測位結果（１１７）を出力することが可能となる。また、検出した取付角度ずれ値（６０３）が所定の閾値を超えた場合にはセンサの異常として警報を発報するしくみ（図１のセンサ異常警報部１２１）を設けることでアンテナ設計におけるビーム幅やシステム設計としての視野角を保証するという利用のしかたも可能である。
ここで懸念として、検出される側壁が大きくカーブしている場合や斜め方向であった場合に算出する角度方位βの誤差が大きくなることが予想される。図７Ａ、図７Ｂと図８Ａ、図８Ｂはこれらの場合について、関数フィッティング処理部（１１２）で抽出された曲線（３０１）から外れることを示す図である。
図７Ａは車両に対して凸にカーブしている側壁（７０１）の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面での曲線（７０２）とを示している。図７Ｂは車両に対して凹にカーブしている側壁（７０３）の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面での曲線（７０４）を示している。これらの曲線（７０２）（７０４）は、自車速度Ｖｒベクトル（２０２）に平行した側壁（２０４）の２次元平面での曲線（３０１）とは異なる曲線となるため、関数フィッティング処理部（１１２）による関数フィッティング処理の際に省かれる可能性が高い。すなわち、側壁（２０４）として検出されないために角度方位βの誤差としては影響しない。
図８Ａ、図８Ｂは自車速度Ｖｒベクトル（２０２）に対して斜めに側壁が存在した場合である。図８Ａは自車に対して近づく方向に斜めの側壁（８０１）が存在した場合の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面での曲線（８０２）である。図８Ｂは遠ざかる方向に斜めの側壁（８０３）が存在した場合の距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面での曲線（８０４）である。これらの曲線（８０２）（８０４）は相対速度Ｖのプラス側とマイナス側で非対称な曲線になることが特徴であり、点線で示す自車速度Ｖｒベクトル（２０２）に平行した側壁（２０４）の２次元平面での曲線（３０１）とは異なる曲線となるために、カーブしている側壁（７０１）（７０３）の場合と同様に、関数フィッティング処理部（１１２）による関数フィッティング処理の際に省かれる可能性が高い。
ただし、緩やかなカーブの側壁や緩やかな斜めの側壁については、関数フィッティング処理部（１１２）で抽出された曲線（３０１）としてある程度合致するために走行方向に平行な側壁として検出される可能性がある。このとき、関数フィッティング処理部（１１２）で関数フィッティングした点群と関数の曲線（３０１）の誤差を、側壁の検出精度の確度情報として重付き累積平均を行うことで、取付角度ずれの検出精度の劣化を抑圧することが可能である。他の手法としては、舵角センサを用いて、所定の舵角範囲を上回る場合には側壁の検出を行わないようにすれば、カーブや斜めの側壁の検出をより完全に省くことができるため、取付角度ずれの検出精度を改善することができる。例えば、舵角＋／－５度以内の舵角範囲に限定して側壁抽出を行うようにすればよい。この場合、舵角＋／－５度以外の舵角範囲では、側壁抽出が行われないことになる。
他の取付角度ずれの精度劣化の懸念として、相対速度Ｖが所定の速度より早い場合には時間／周波数ＦＦＴ処理回路（１０９）の演算の際にＦＦＴの折返しにより生じる実際より遅い相対速度Ｖが出力される。そのため、関数フィッティング処理部（１１２）による関数フィッティング処理の際に失敗する可能性があり、取付角度ずれの検出精度の劣化要因となる。この相対速度の折返しについては、距離Ｒと相対速度Ｖの２次元平面を繰返し配置した後に、関数フィッティング処理部（１１２）により関数フィッティング処理を行うことで、取付角度ずれの検出精度の劣化抑圧が可能である。更には、速度センサを用いて所定の走行速度でのみ側壁抽出を行うようにすれば、更に、取付角度ずれの検出精度の劣化を抑圧することが可能である。例えば、相対速度の折返し速度が７０ｋｍ／ｈであれば、速度センサの速度検出出力による検出速度が時速５ｋｍ／ｈから時速７０ｋｍ／ｈのような所定の速度範囲に限定して側壁抽出を行うようにすればよい。この場合、時速５ｋｍ／ｈから時速７０ｋｍ／ｈの範囲以外では、側壁抽出が行われないことになる。つまり、上記所定の舵角範囲や上記所定の速度範囲を、角度ずれ検出部（１０３）または関数フィッティング処理部（１１２）の起動条件とすることができる。
図９は、本発明の実施の形態によるレーダ装置のブロック構成を説明する図である。図９が、図１と異なる点は、図９のレーダ装置２０１Ａには、舵角センサ１３０の舵角検出出力と速度センサの速度検出出力による速度検出とが角度ずれ検出部１０３内の関数フィッティング処理部（１１２）に入力されている点である。レーダ装置２０１Ａの他の構成および動作は、図１のレーダ装置２０１と同じであり、重複する説明は省略する。
これにより、関数フィッティング処理部（１１２）は、前述のように、舵角センサ１３０の舵角検出出力が舵角＋／－５度以内のような所定の舵角範囲において側壁抽出し、また、速度センサの速度検出出力による検出速度が時速５ｋｍ／ｈから時速７０ｋｍ／ｈのような所定の速度範囲において側壁抽出するように、その動作を制御される。舵角＋／－５度以内の舵角範囲で、かつ、時速５ｋｍ／ｈから時速７０ｋｍ／ｈの速度範囲に限定して側壁抽出を行うように、関数フィッティング処理部（１１２）の側壁抽出の動作を行うように制御しても、もちろん良い。
上記所定の舵角範囲や上記所定の速度範囲を、角度ずれ検出部（１０３）または関数フィッティング処理部（１１２）の起動条件とすることができる。これにより、レーダ装置において取付角度にずれが生じた際に短時間でずれを自動検出し自動補正することができる。また、取付角度ずれの検出精度を改善することが可能である。さらに、取付角度ずれの検出精度の劣化を抑圧することが可能である。
図１、図９において、測位処理部１０２、角度ずれ検出部１０３、角度方位Θの補正処理部１１６、自車速度Ｖｒ０の補正部１１９、自車速度比較部１２０、ンサ異常警報部１２１などは、それぞれ専用のハードウエア回路で構成してもよいし、あるいは、ソフトウエアにより構成してもよい。ソフトウエアにより構成する場合、中央処理装置ＣＰＵ、リードオンリメモリＲＯＭ、ランダムアクセスメモリＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータまたはマイクロプロセッサを用いてシステムを構成し、ＲＯＭに格納したソフトウエアをＣＰＵで実行して、その実行結果などをＲＡＭへ格納する。これにより、車両へのレーダ取付角度を短時間で高精度に自動検出することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
１０１…アナログ処理部、１０２…測位処理部、１０３…角度ずれ検出部、１０４…送信アンテナ、１０５…シンセサイザ、１０６…受信アレーアンテナ、１０７…ミキサ、１０８…Ａ／Ｄコンバータ、１０９…時間／周波数ＦＦＴ処理回路、１１０…角度方位処理部、１１１…検出されたターゲットの点群、１１２…関数フィッティング処理部、１１３…側壁までの距離（Ｘ）、１１４…角度方位（β）算出処理部、１１５…角度方位比較部、１１６…角度方位（Θ）の補正処理部、１１７…取付角度の誤差のない測位結果、１１８…速度センサ、１１９…速度センサ検出速度補正部、１２０…自車速度比較部、１２１…センサ異常警報部、１３０…舵角センサ、２０１…ミリ波レーダ装置、２０２…自車速度ベクトル（Ｖｒ）、２０３…角度β方向の静止した物標、２０４…自車速度ベクトルに平行した側壁、２０５…近接距離（Ｘ）、２０６…取付軸、３０１…自車速度ベクトルに平行した側壁の距離－相対速度の平面における曲線、３０２…自車速度ベクトルに平行した側壁の曲線の式、５０１…線形近似を示す直線、５０２…線形近似式、６０１…経過時間、６０２…フィットした点数（検出結果）、６０３…取付角度（検出結果）、６０４…側壁距離（検出結果）、６０５…自車速度（検出結果）、７０１…カーブしている側壁、７０２…カーブしている側壁の距離－相対速度の平面における曲線、７０３…カーブしている側壁、７０４…カーブしている側壁の距離－相対速度の平面における曲線、８０１…斜めの側壁、８０２…斜めの側壁の距離－相対速度の平面における曲線、８０３…斜めの側壁、８０４…斜めの側壁の距離－相対速度の平面における曲線

Claims (9)

  1. 　複数の受信アンテナにより物標の角度方位１と、前記物標までの距離と相対速度を測位できる車載のレーダ装置において、
    　前記距離と前記相対速度の情報から車両の走行方向に平行な側壁を含む地物を関数フィッティングにより抽出する関数フィッティング処理部と、
    　前記関数フィッティングの結果から前記地物の角度方位２を算出する処理部と、
    　前記角度方位１と前記角度方位２を比較することで前記レーダ装置の取付軸の角度ずれを算出する処理部と、を具備する、ことを特徴とするレーダ装置。
  2. 　請求項1に記載のレーダ装置であって、
    　前記角度ずれの算出結果から取付軸の角度ずれを補正する処理部を具備する、ことを特徴とするレーダ装置。
  3. 　請求項1に記載のレーダ装置であって、
    　前記角度ずれの算出結果から所定の角度ずれを上回る場合に警報を発する機能を具備する、ことを特徴とするレーダ装置。
  4. 　請求項１に記載のレーダ装置であって、
    　前記関数フィッティング処理部は、前記関数フィッティングの際に前記地物までの前記距離と前記相対速度の情報から自車速度を算出するよう構成される、ことを特徴とするレーダ装置。
  5. 　請求項４に記載のレーダ装置であって、
    　前記自車速度の結果から、速度センサの誤差を補正する補正機能を有する、ことを特徴とするレーダ装置。
  6. 　請求項５に記載のレーダ装置であって、
    　前記関数フィッティング処理部は、前記速度センサからの速度検出出力が所定の速度範囲において、前記関数フィッティングを行う、ことを特徴とするレーダ装置。
  7. 　請求項５に記載のレーダ装置であって、
    　前記関数フィッティング処理部は、舵角センサからの舵角検出出力が所定の舵角範囲において、前記関数フィッティングを行う、ことを特徴とするレーダ装置。
  8. 　請求項７に記載のレーダ装置であって、
    　前記関数フィッティング処理部は、前記舵角検出出力が前記所定の舵角範囲であり、かつ、前記速度センサからの速度検出出力が所定の速度範囲のとき、前記関数フィッティングを行う、ことを特徴とするレーダ装置。
  9. 　車両に取付けられたレーダ装置であって、
    　前記レーダ装置の測位結果である距離と前記車両の相対速度から関数フィッティングにより前記車両の走行方向と平行な側壁を抽出し、
    　前記関数フィッティングの際に算出される前記車両の自車速度と前記側壁までの距離をもとに、前記側壁として抽出された各点の角度方位βを算出し、
    　前記算出した角度方位βと前記測位結果である角度方位Θとを比較することで、前記レーダ装置における取付角度ずれを検出して、取付角度ずれを補正する、レーダ装置。
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