JP5098675B2

JP5098675B2 - 車両用物体認識装置

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Publication number: JP5098675B2
Application number: JP2008021706A
Authority: JP
Inventors: 浩二鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009180678A

Description

本発明は、車間距離制御や衝突安全制御に好適に用いられる装置であって、ＦＭ−ＣＷレーダーの出力に基づいて障害物を認識する車両用物体認識装置に関する。

従来、レーダー装置やカメラ等により車両前方の障害物を認識し、車間距離制御や衝突安全制御を行なう制御システムが実用化されている。車間距離制御とは、先行車両との車間距離が一定となるようにエンジンの出力を増減させるものであり、衝突安全制御とは、車両前方の障害物との衝突可能性を予測して、衝突を回避したり衝突の衝撃を軽減したりために、運転者への警告やブレーキ制御、シートベルト自動巻き取り制御等を行なうものである。

このような制御システムにおいて用いられるレーダー装置として、ＦＭ−ＣＷ方式により物体の位置等を算出するレーダー装置（以下、単にＦＭ−ＣＷレーダーと称する）が広く用いられている。ＦＭ−ＣＷ方式とは、三角波で周波数変調（ＦＭ；Frequency-Modulated）された連続波（ＣＷ；Continuous Wave）を放射し、受信波の周波数変位や位相変位により反射物体までの距離及び相対速度を求める方式である。

ＦＭ−ＣＷレーダーについての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、検出した過去の物標データと今回の物標データとの連続性の判定を、物標との距離差、相対速度差、及び横位置差の条件で行う連続性判定手段を有し、この連続性判定手段は、車両と物標との距離が所定以上である場合は、横位置差に替えて角度差を判定条件とするものとしている。
特開２００７−２３２７４７号公報

ところで、ＦＭ−ＣＷレーダーにおいては、受信信号に対して送信信号の一部をミキシングしたビート信号の周波数であるビート周波数を特定することにより、受信波の周波数変位や位相変位を算出する。ビート周波数を特定する際には、ビート信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier transform）処理等を施して周波数スペクトラムデータを生成し、周波数スペクトラムデータ上でピーク周波数を探索する処理が行なわれる。また、ピーク周波数は、周波数が増加する区間（アップ区間）と減少する区間（ダウン区間）との双方について算出される。

車両に搭載されたＦＭ−ＣＷレーダーにおいて、ピーク周波数を探索する際に、全周波数を探索するのは現実的ではない。なぜなら、車両周辺に電磁波を放射した場合、ピーク周波数を形成する反射波を発生させる物標の数は多数に上り、これらの中から同一物体を認識するのが困難となるからである（上記特許文献１に記載の「物標データの連続性」を判定するという概念は、同一物体であるか否かを判定するものである）。また、処理負荷が増大するという不都合も生じる。

従って、ある程度のピーク周波数探索範囲を設定し、その中でピーク周波数を探索する必要がある。ピーク周波数探索範囲は、過去に認識された物体との距離や相対速度等に基づいて設定されるのが通常である。

しかしながら、過去に認識された物体との距離や相対速度等は、レーダー装置の出力をそのまま用いるのではなく（この場合、物体の同一性が担保できない）、レーダー装置の出力に基づく物体認識の際に算出された値を用いるため、物体が移動するのに応じてピーク周波数探索範囲が不適切な範囲となる場合がある。上記特許文献１に記載の装置では、こうした問題についての配慮はなされていない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、横方向に移動する物体に関してピーク周波数探索範囲を適切に設定することが可能な車両用物体認識装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
電磁波を放射すると共に該放射した電磁波の反射波を受信する電磁波放射受信手段と、
該電磁波放射受信手段が受信した反射波のデータについてピーク周波数探索範囲を設定し、該ピーク周波数探索範囲においてＦＭ−ＣＷ方式におけるビート周波数を特定することにより、物標との距離及び横位置を含む物標位置データを算出する物標位置データ算出手段と、
該物標位置データ算出手段が算出した物標位置データに基づいて、車両周辺の物体を認識する物体認識手段と、を備える車両用物体認識装置であって、
前記物体認識手段の物体認識は、物体の横位置を予測する処理を含み、
前記物標位置データ算出手段は、
前記物体認識手段が予測した物体の横位置に基づき、前記ピーク周波数探索範囲を当初設定し、
前記物体認識手段が予測した物体の横位置と自己が算出した物標の横位置との比較に基づき、前記ピーク周波数探索範囲を補正する、
ことを特徴とする、車両用物体認識装置である。

この本発明の一態様によれば、物体認識手段が予測した物体の横位置と自己が算出した物標の横位置との比較に基づきピーク周波数探索範囲を補正するため、横方向に移動する物体に関してピーク周波数探索範囲を適切に設定することができる。

本発明の一態様において、
前記物標位置データ算出手段は、
前記物体認識手段が予測した物体の横位置が、自己が算出した物標の横位置に比して車両中心軸の延長線側である場合には、前記ピーク周波数探索範囲のうちアップ区間についてのピーク周波数探索範囲を低周波数側に補正すると共に前記ピーク周波数探索範囲のうちダウン区間についてのピーク周波数探索範囲を高周波数側に補正し、
自己が算出した物標の横位置が、前記物体認識手段が予測した物体の横位置に比して車両中心軸の延長線側である場合には、前記ピーク周波数探索範囲のうちアップ区間についてのピーク周波数探索範囲を高周波数側に補正すると共に前記ピーク周波数探索範囲のうちダウン区間についてのピーク周波数探索範囲を低周波数側に補正する手段であるものとしてもよい。

また、本発明の一態様において、
前記物標位置データ算出手段は、前記電磁波放射受信手段における受信波強度及び絶対速度に関する所定条件を満たす所定物体について、前記ピーク周波数探索範囲の補正を行なう手段であるものとしてもよい。

本発明によれば、横方向に移動する物体に関してピーク周波数探索範囲を適切に設定することが可能な車両用物体認識装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用物体認識装置１について説明する。

［構成］
図１は、車両用物体認識装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用物体認識装置１は、主要な構成として、レーダー装置１０と、情報処理装置３０と、を備える。また、車両用物体認識装置１の出力を利用して制御を行なうものとして、車間距離制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、衝突安全制御用ＥＣＵ５０と、を図示した。なお、車両用物体認識装置１は、レーダー装置１０に情報処理装置３０を加えたものとして表現したが、「情報処理装置３０の機能を組み込んだレーダー装置」として構成されてもよい。また、情報処理装置３０が車間距離制御用ＥＣＵ４０や衝突安全制御用ＥＣＵ５０に統合されてもよい。

レーダー装置１０は、例えば車両のフロントグリル部に配設されたミリ波レーダーである。レーダー装置１０は、変調信号発生装置１１と、ＶＣＯ（Voltage-Controlled Oscillator）１２と、第１アンプ１３と、送信用アンテナ１４と、第２アンプ１５と、アレイアンテナ２０と、スイッチ部２１と、第３アンプ２２と、ミキサー２３と、第４アンプ２４と、ローパスフィルター２５と、Ａ／Ｄ変換器２６と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２７と、を備える。

変調信号発生装置１１が三角波を変調した変調信号を出力すると、ＶＣＯ１２は、三角波の勾配に応じて周波数が増減するように変調された送信用信号を出力する。この送信用信号は第１アンプ１３で増幅され、送信用アンテナ１４により車両前方に放射される。送信用信号の一部は電力分配器により第２アンプ１５で増幅されてミキサー２３に出力される。

アレイアンテナ２０は、複数のアンテナ素子を有する。各アンテナ素子は、スイッチ部２１により周期的に第３アンプ２２以降の機器に接続される。従って、各アンテナ素子が受信した受信波信号は、順次選択されて第３アンプ２２に出力される。第３アンプ２２に出力された受信波信号は、第３アンプ２２で増幅されてミキサー２３に出力される。これにより、受信波信号がダウンコンバートされて、ビート信号が生成される。なお、スイッチ部２１を有さず、全てのアンテナ素子の受信波信号に対してミキシング処理を行なってもよい。ビート信号は、第４アンプ２４で増幅され、ローパスフィルター２５を介してＡ／Ｄ変換機２６に入力され、変調信号発生装置１１の変調信号（又はＶＣＯ１２の送信用信号）と同期したタイミングでデジタル信号に変換され、ＤＳＰ２７に出力される。

ＤＳＰ２７は、入力されたデジタル信号に対してＦＭ−ＣＷレーダーの原理を適用して情報処理装置３０が物体と認識する候補となる物標との距離及び相対速度を算出し、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）によって物標の方位角を算出する。そして、距離及び方位角から物標の横位置を算出し、距離、相対速度、及び横位置を情報処理装置３０に出力する。横位置とは、車両中心軸の延長線からの乖離をいう（図２参照）。

以下、ＦＭ−ＣＷレーダーの原理について簡単に説明する。図３（Ａ）は、送信波の周波数の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度が値ゼロの物体において反射された受信波の周波数の変化とを示したグラフであり、縦軸に周波数、横軸に時間をとっている。実線は送信信号周波数を示し、破線は受信信号周波数を示している。変調波の中心周波数はｆ_０、周波数偏移幅はΔＦ、三角波の繰り返し周波数はｆｍとする。図４（Ａ）は、目標物の相対速度が値ゼロでなく速度Ｖのときの受信波の周波数変化を示したグラフであり、実線は送信波の周波数を示し、破線は受信波の周波数を示している。なお、送信信号および座標軸の意義は図３（Ａ）と同じである。

図３（Ａ）、図４（Ａ）から、このような送信信号を放射しているときの受信信号は、目標物の相対速度が零のときには距離に応じた時間遅れＴ（Ｔ＝２Ｒ／Ｃ：Ｃは光の速度）を受け、目標物の相対速度がＶのときには距離に応じた時間遅れＴと、相対速度に相当する周波数偏移Ｄを受けることが判る。なお、図４（Ａ）に示す例は、受信信号周波数が同グラフにおいて上方に偏移しており、目標物が接近する場合を示している。

この受信信号に対して送信信号の一部をミキシングすれば、ビート信号が得られる。図３（Ｂ）、図４（Ｂ）は、それぞれ目標物の相対速度が零のときとＶのときのビート周波数を示すグラフであり、時間軸（横軸）はそれぞれ図３（Ａ）、図４（Ａ）とタイミングを一致させてある。

相対速度が零のときのビート周波数をｆｒ、相対速度に基づくドップラ周波数をｆｄ、周波数が増加する区間（アップ区間）のビート周波数をｆｂ１、周波数が減少する区間（ダウン区間）のビート周波数をｆｂ２とすると、次式（１）、（２）が成立する。従って、変調サイクルのアップ区間とダウン区間のビート周波数ｆｂ１およびｆｂ２を別々に測定すれば、次式（３）（４）からｆｒおよびｆｄを求めることができる。そして、ｆｒおよびｆｄが求まれば、目標物の距離Ｒと速度Ｖを次の（５）（６）式により求めることができる。なお、Ｃは光の速度である。

ｆｂ１＝ｆｒ−ｆｄ …（１）
ｆｂ２＝ｆｒ＋ｆｄ …（２）
ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２ …（３）
ｆｄ＝（ｆｂ１−ｆｂ２）／２ …（４）
Ｒ＝（Ｃ／（４・ΔＦ・ｆｍ））・ｆｒ
…（５）
Ｖ＝（Ｃ／（２・ｆ_０））・ｆｄ
…（６）

以上の原理に基づき物標との距離及び相対速度を算出するために、ＤＳＰ２７は、アップ区間とダウン区間のそれぞれのビート信号にＦＦＴ（Fast Fourier transform）処理等を施して、周波数スペクトラムデータを生成する。周波数スペクトラムデータとは、周波数と受信波強度との対応関係を示すデータである。なお、自車両の車速を考慮した周波数オフセット処理を行なってもよい。

そして、周波数スペクトラムデータから受信波強度がピークを形成するピーク周波数を探索し、発見されたピーク周波数に対して上記の原理を適用して物標との距離及び相対速度を算出する。

ピーク周波数を探索する際に、全周波数を探索するのは現実的ではない。なぜなら、車両周辺に電磁波を放射した場合、ピーク周波数を形成する反射波を発生させる物標の数は多数に上り、これらの中から同一物体を認識するのが困難となるからである。また、処理負荷が増大するという不都合も生じる。従って、ある程度のピーク周波数探索範囲を設定し、その中でピーク周波数を探索する必要がある。ピーク周波数探索範囲は、まず情報処理装置３０が出力した予測横位置（後述する）に基づいて当初の範囲が設定され、その後、必要に応じて補正がなされる。このピーク周波数探索範囲の設定及び補正については後述する。

次に、ＤＢＦについて概説する。図５に示す如く、レーダー装置１０の中心方向Ｘに対して、角度θの方向から到来する電波を間隔ｄで配列されたアンテナ素子からなるアレーアンテナで受信する場合、素子アンテナ＃１に対する電波の伝搬経路長に比して、素子アンテナ＃２、＃３…に対する伝搬経路長は、ｄsinθずつ長くなる。したがって、各素子アンテナが受信する電波の位相が、素子アンテナ＃１が受信する電波の位相よりも（２πｄsinθ）／λずつ遅れることとなる。λは電波の波長である。仮にこの遅れ分を移相器で修正すると、θ方向からの電波が全素子アンテナにおいて同位相で受信されることになり、指向性がθ方向に向けられたことになる。ＤＢＦは、こうした原理に基づいて位相、振幅変換を行なって各アンテナ素子の受信波を合成することにより、アンテナの指向性を形成する技術である。これにより、物標の方位角を求めることができる。

なお、レーダー装置１０は、上記説明した如きＦＭ―ＣＷ方式及びＤＢＦ以外の方式を採用するミリ波レーダーであってもよいし、ミリ波レーダーに限らず、レーザーレーダーやソナー等を用いても構わない。

情報処理装置３０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。情報処理装置３０には、車速信号等の車両状態信号が入力される。

情報処理装置３０は、レーダー装置１０の一連の出力から同一物体と推定される物体を認識し、当該物体との距離、相対速度、横位置を特定して車間距離制御用ＥＣＵ４０や衝突安全制御用ＥＣＵ５０に出力する。

［情報処理装置の機能について］
車間距離制御の対象となる先行車両は、車幅分の横位置の幅を有する。これに対してレーダー装置１０が電磁波を放射すると、レーダー装置１０の出力における横位置が最大で先行車両の車幅分だけ変動する可能性がある（図６参照）。

従って、情報処理装置３０は、主に先行車両を認識するための第１の認識モードとして、物標の横位置に対して次式（７）〜（１０）により表現される時系列フィルター処理を行なって、物体の横位置及び横方向速度を認識する（これらと距離及び相対速度を合わせて外部に出力する処理が、「物体を認識する」処理に相当する）。なお、これらの計算は、所定周期（例えばレーダー装置１０の出力周期、又はレーダー装置１０の電磁波放射周期に同期させる）をもって繰り返し演算される。従って、式中「前回」とは、繰り返し計算される過程における前回の演算結果を意味する。「横方向」とは、横位置の変動する方向をいう。なお、α_fix、β_fix、γ_fixは固定値である。

（フィルター処理後の横位置）＝（１−α_fix・γ_fix）・（前回計算した予測横位置）＋α_fix・γ_fix・（レーダー装置１０が出力した横位置） …（７）
（予測横方向速度）＝（前回計算した予測横方向速度）＋β_fix・γ_fix・｛（レーダー装置１０が出力した横位置）−（前回計算した予測横位置）｝／演算周期 …（８）
（予測横位置）＝（フィルター処理後の横位置）＋（予測横方向速度）・演算周期
…（９）
（フィルター処理後の横方向速度）＝γ_fix・｛（フィルター処理後の横位置）−（前回のフィルター処理後の横位置）｝＋（１−γ_fix）・（前回のフィルター処理後の横方向速度）
…（１０）

式（７）は、レーダー装置１０が出力した横位置と、式（８）・（９）により横方向の予測速度を加味して予測される横位置（＝前回計算した予測横位置）と、の加重平均をフィルター処理後の横位置とすることを意味する。式（８）は、レーダー装置１０が出力した横位置と予測横位置との差分を所定の反映程度（β_fix・γ_fix）で反映させて物体の横方向の速度を予測することを意味する。式（９）は、フィルター処理後の横位置に予測横方向速度を加味して次回の予測横位置とすることを意味する。

このような処理を行なって、フィルター処理後の横位置を物体の横位置として出力すると、レーダー装置１０が出力した横位置の変動に対して情報処理装置３０が出力する横位置の応答性が低くなる。これにより、レーダー装置１０の出力における横位置が大きく変動することにより同一物体でないと認識する（ロストする）という事態を抑制することができる。従って、レーダー装置１０の出力における横位置が最大で先行車両の車幅分だけ変動しても、先行車両を同一の物体であると認識することとなり、出力の安定性を維持することができる。

また、情報処理装置３０では、所定条件を満たす所定物体については、上記第１の認識モードに比して物体接近時の横位置応答性が高い第２の認識モードで障害物認識を行なう。所定条件とは、道路を横断する歩行者や自転車を判別するためのものであり、例えば、（Ａ）物体の絶対速度が所定速度未満であり、且つ（Ｂ）連続して基準回数以上、レーダー装置１０の当該物体に関する受信波強度が第１の閾値から第２の閾値の間となったこと（第１の閾値＜第２の閾値）、と定義する。物体の絶対速度は、相対速度と自車両の車速の差分から概算値を求めればよい。歩行者と自車両の間に生じる相対速度は、大部分が自車両の車速に起因するものだからである。なお、より厳密に、相対位置の微分により得られる相対速度ベクトルから自車両の速度ベクトルを差し引く等してもよい。第２の閾値は、先行車両を認識する際に用いられる閾値である。なお、条件（Ｂ）については、単に「レーダー装置１０の当該物体に関する受信波強度が第１の閾値から第２の閾値の間となったこと」と置換してもよい。

また、上記基準回数は、例えば、物体との距離に応じて変化する数である。図７は、物体との距離に応じて基準回数を変更するためのマップの一例である。当該マップは、情報処理装置３０のＲＯＭ等に予め格納されている。

そして、第２の認識モードは、第１の認識モードにおける固定フィルターパラメータα_fix、β_fix、γ_fixを、障害物の接近に応じて変化する変動係数α、β、γに置換することにより、第１の認識モードに比して横位置応答性を高めた認識モードである。すなわち、次式（１１）〜（１４）に従ってフィルター処理後の横位置を決定する。

（フィルター処理後の横位置）＝（１−α・γ）・（前回計算した予測横位置）＋α・γ・（レーダー装置１０が出力した横位置） …（１１）
（予測横方向速度）＝（前回計算した予測横方向速度）＋β・γ・｛（レーダー装置１０が出力した横位置）−（前回計算した予測横位置）｝／演算周期 …（１２）
（予測横位置）＝（フィルター処理後の横位置）＋（予測横方向速度）・演算周期
…（１３）
（フィルター処理後の横方向速度）＝γ・｛（フィルター処理後の横位置）−（前回のフィルター処理後の横位置）｝＋（１−γ）・（前回のフィルター処理後の横方向速度）
…（１４）

変動係数α、βは、例えば図８に例示するマップに基づいて決定する。横軸のＴＴＣ（Time To Collision）は、距離を相対速度で除した衝突時間である。このように変動係数α、βを設定することにより、物体接近時において式（１１）の右項の比重が高まり、従って、フィルター処理後の横位置が、レーダー装置１０の出力した横位置をより大きく反映させることとなる。また、式（１２）において、レーダー装置１０が出力した横位置と前回計算した予測横位置との差分をより大きく反映させて予測横方向速度を求めるため、フィードバック制御におけるフィードバックゲインを大きくするような効果が得られ、予測横方向速度が実際の横方向速度により早く収束することとなる。これにより、式（１３）で求める予測横位置とレーダー装置１０の出力した横位置との乖離が小さくなる。これらにより、物体接近時の横位置応答性を高めることができる。なお、図８の如き数値マップを用いる場合、前述したα_fixやβ_fixは、０コンマ２〜０コンマ５程度の値に設定しておくと、好適である。

変動係数γは、例えば図９に例示するマップに基づいて決定する。これにより、予測横位置とレーダー装置１０が出力した横位置が乖離するのに応じてレーダー装置１０が出力した横位置の反映程度や予測横方向速度を求める際のフィードバックゲインを更に大きくすることになり、物体接近時の横位置応答性を更に高めることができる。

実際の処理としては、例えば、変動係数α、β、γをマップを用いて導出する処理と、これらを式（１１）〜（１４）に適用して演算を行なう処理と、を交互に行なう。

［ピーク周波数探索範囲の設定について］
以下、本発明の特徴部分であるピーク周波数探索範囲の設定について説明する。ピーク周波数探索範囲の設定及び探索処理は、所定周期をもって繰り返し実行される。ＤＳＰ２７は、情報処理装置３０が前回の処理において算出した物体との距離、相対速度、フィルター処理後の横位置（上式（１１）参照）、及び予測横方向速度を反映させた予測横位置（上式（１３）参照）に基づき、次式（１５）、（１６）に従って予測位置を算出し、予測位置と自車両との距離、及び相対速度に応じてピーク周波数探索範囲を当初設定する。式中、Ｎは、固定値であり、例えば４〜５［Ｈｚ］程度の値である。図１０は、ピーク周波数探索範囲を当初設定する様子を示す図である。このように、適切に予測された物体の位置を基準にピーク周波数探索範囲を設定するため、全周波数を探索する場合に比して、同一物体をより正確に認識することが可能となり、また、処理負荷を軽減することができる。

アップ区間のピーク周波数探索範囲（当初）＝（予測位置、及び相対速度から逆算されるアップ区間のビート周波数）±Ｎ …（１５）
ダウン区間のピーク周波数探索範囲（当初）＝（予測位置、及び相対速度から逆算されるダウン区間のビート周波数）±Ｎ …（１６）

ところが、前述した横断歩行者等については、横方向の速度が大きく、また不規則である可能性があるため、上記の如く予測した物体の位置を基準としたピーク周波数探索範囲が、物体が移動するのに応じてズレを生じる場合がある。図１１は、係るズレを生じる様子を示す図である。図示する如く、物体の現実の横位置が予測した物体の位置に比して車両中心軸の延長線に近い場合は、物体の現実の位置は予測位置よりも近くなり、物体の現実の横位置が予測した物体の位置に比して車両中心軸の延長線から遠い場合は、物体の現実の位置は予測位置よりも遠くなる。そして、そのズレの大きさは、物体の横位置の絶対値（例えば、車両中心軸の延長線上を値ゼロとし、右側を正、左側を負と定義する）が大きくなる程、大きいものとなる。すなわち、車両の正面に物体が存在する場合は、横位置のズレは、物体との距離、ひいてはビート周波数に余り影響を及ぼさない。

本実施例のＤＰＳ２７では、情報処理装置３０において前述した第２の認識モードで物体認識が行なわれている場合には、予測横位置と自己が算出した物標の横位置との比較に基づき、ピーク周波数探索範囲を補正することとした。「自己が算出した物標の横位置」とは、具体的には、前回までに把握されていたビート周波数傾向（距離及び相対速度）に最も近いビート周波数傾向を有し、且つ受信波強度が所定幅以内の物標について、前述したＤＢＦにより求められる方位角を加味して導出される横位置である。なお、ＤＳＰ２７が情報処理装置３０における認識モードを把握するため、情報処理装置３０から認識モード判別用信号がＤＳＰ２７に出力されているものとする。

補正に際しては、少なくとも予測横位置と自己が算出した物標の横位置との乖離に基づき変動する変動係数εを用いる。変動係数εは、自己が算出した物標の横位置から予測横位置を差し引いた値に予測横位置の符号を乗じた指標値Ｋ（上記の如く、車両中心軸の延長線上を値ゼロとし、右側を正、左側を負と定義する）の関数として設定される。図１２は、変動係数εと、指標値Ｋとの関係を規定するマップの一例を示す図である。なお、図１２に示す如きマップが単独で用いられても構わないが、方位角θの絶対値が大きくなる程変動係数εが大きくなるように修正を加えると、更に正確な補正を行なうことができる。

そして、次式（１７）、（１８）に示すように、ピーク周波数探索範囲を補正する。

アップ区間のピーク周波数探索範囲（補正後）＝（予測位置、及び相対速度から逆算されるアップ区間のビート周波数）−ε±Ｎ …（１７）
ダウン区間のピーク周波数探索範囲（補正後）＝（予測位置、及び相対速度から逆算されるダウン区間のビート周波数）＋ε±Ｎ …（１８）

このようにピーク周波数探索範囲を補正すると、情報処理装置３０が予測した予測横位置が、ＤＳＰ２７が算出した物標の横位置に比して車両中心軸の延長線側である場合には、ピーク周波数探索範囲のうちアップ区間についてのピーク周波数探索範囲を低周波数側に補正すると共にピーク周波数探索範囲のうちダウン区間についてのピーク周波数探索範囲を高周波数側に補正することとなる。従って、予測位置を自車両から遠く決定することになり、横位置の予測値と実測値とのズレに起因するピーク周波数探索範囲のズレを修正することができる。

また、ＤＳＰ２７が算出した物標の横位置が、情報処理装置３０が予測した予測横位置に比して車両中心軸の延長線側である場合には、ピーク周波数探索範囲のうちアップ区間についてのピーク周波数探索範囲を低周波数側に補正すると共にピーク周波数探索範囲のうちダウン区間についてのピーク周波数探索範囲を高周波数側に補正することとなる。従って、予測位置を自車両から遠く決定することになり、横位置の予測値と実測値とのズレに起因するピーク周波数探索範囲のズレを修正することができる。

図１３は、ＤＳＰ２７がピーク周波数探索範囲を当初設定及び補正する様子を模式的に示す図である。前述の如く、ＤＳＰ２７において、ＤＳＰ２７が算出した物標の横位置と情報処理装置３０が予測した予測横位置との乖離に基づいてＤＳＰ２７がピーク周波数探索範囲を補正するため、実際にビート周波数がピークを形成する周波数の前後にピーク周波数探索範囲を修正することができる。従って、横方向に移動する物体に関してピーク周波数探索範囲を適切に設定することができる。

［本装置の出力の利用例］
車間距離制御用ＥＣＵ４０は、車両用物体認識装置１が認識した物体（先行車両）との車間距離が一定となるように、スロットル開度調節等によってエンジンの出力を増減させるようにエンジン制御コンピューターに指示する。また、必要に応じて所望の制動力を出力するように、電子制御式ブレーキ装置に指示する。

衝突安全制御用ＥＣＵ５０は、車両前方の物体との衝突可能性を前述したＴＴＣや相対速度、横位置、その他の判断基準によって判断し、衝突を回避したり衝突の衝撃を軽減したりするために、運転者への警告を行なうようにスピーカーを制御したり、所望の制動力を出力するように電子制御式ブレーキ装置に指示したり、シートベルト自動巻き取り機構を制御して乗員をシートに拘束する等の制御を行なう。

本実施例の車両用物体認識装置１は、単独のレーダー装置の出力を用いて物体認識を行ない、上記車間距離制御と衝突安全制御の双方に利用可能な結果を出力することができる。従って、これを搭載する車両では、複数のレーダー装置やカメラを搭載することによるコストや重量の増大を回避することができる。

本実施例の車両用物体認識装置１によれば、横方向に移動する物体に関してピーク周波数探索範囲を適切に設定することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用物体認識装置１の全体構成の一例を示す図である。横位置について説明するための説明図である。ＦＭ−ＣＷレーダーの原理について説明するための説明図である。ＦＭ−ＣＷレーダーの原理について説明するための説明図である。ＤＢＦについて説明するための説明図である。先行車両に対して電磁波を放射すると、レーダー装置１０の出力における横位置が最大で先行車両の車幅分だけ変動する様子を示す図である。物体との距離に応じて基準回数を変更するためのマップの一例である。変動係数α、βを決定するためのマップの一例である。変動係数γを決定するためのマップの一例である。ピーク周波数探索範囲を当初設定する様子を示す図である。物体が移動するのに応じて予測位置がズレを生じる様子を示す図である。変動係数εと、指標値Ｋとの関係を規定するマップの一例を示す図である。ＤＳＰ２７がピーク周波数探索範囲を当初設定及び補正する様子を示す図である。

符号の説明

１車両用物体認識装置
１０レーダー装置
１１変調信号発生装置
１２ＶＣＯ
１３第１アンプ
１４送信用アンテナ
１５第２アンプ
２０アレイアンテナ
２１スイッチ部
２２第３アンプ
２３ミキサー
２４第４アンプ
２５ローパスフィルター
２６Ａ／Ｄ変換器
２７ＤＳＰ
３０情報処理装置
４０車間距離制御用ＥＣＵ
５０衝突安全制御用ＥＣＵ

Claims

電磁波を放射すると共に該放射した電磁波の反射波を受信する電磁波放射受信手段と、
該電磁波放射受信手段が受信した反射波のデータについてピーク周波数探索範囲を設定し、該ピーク周波数探索範囲においてＦＭ−ＣＷ方式におけるビート周波数を特定することにより物標との距離及び相対速度を算出し、更に前記反射波の位相に基づき前記物標の方位角を算出し、該方位角と前記物標との距離から前記物標の横位置を算出する物標位置データ算出手段と、
該物標位置データ算出手段が算出した物標位置データに基づいて、車両周辺の物体を認識する物体認識手段と、
を備える車両用物体認識装置であって、
前記物体認識手段の物体認識は、過去に計算した物体の横位置の予測値と前記物標位置データ算出手段が算出した物標の横位置との比較により物体の横位置を予測する処理を含み、
前記物標位置データ算出手段は、
前記物体認識手段が予測した物体の横位置から算出される物標の予測位置、及び相対速度から逆算されるビート周波数を中心として前記ピーク周波数探索範囲を当初設定し、
前記物体認識手段が予測した物体の横位置が、自己が算出した物標の横位置に比して車両中心軸の延長線側である場合には、前記ピーク周波数探索範囲のうちアップ区間についてのピーク周波数探索範囲を低周波数側に補正すると共に前記ピーク周波数探索範囲のうちダウン区間についてのピーク周波数探索範囲を高周波数側に補正し、
自己が算出した物標の横位置が、前記物体認識手段が予測した物体の横位置に比して車両中心軸の延長線側である場合には、前記ピーク周波数探索範囲のうちアップ区間についてのピーク周波数探索範囲を高周波数側に補正すると共に前記ピーク周波数探索範囲のうちダウン区間についてのピーク周波数探索範囲を低周波数側に補正する手段である、
車両用物体認識装置。
前記物標位置データ算出手段は、前記電磁波放射受信手段における受信波強度及び絶対速度に関する所定条件を満たす所定物体について、前記ピーク周波数探索範囲の補正を行なう手段である、
請求項１に記載の車両用物体認識装置。