WO2006016445A1

WO2006016445A1 - レーダ

Info

Publication number: WO2006016445A1
Application number: PCT/JP2005/010109
Authority: WO
Inventors: Motoi Nakanishi; Toru Ishii
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2006-02-16
Also published as: US7425917B2; JPWO2006016445A1; DE112005001563T5; JP4197033B2; US20070109176A1

Abstract

　各物標について、計測周期での物標の移動距離から微分速度Ｖdiffを求め、この微分速度Ｖdiffと前回出力した統合速度Ｖｂ、およびドップラシフト周波数から求めたドップラ速度Ｖdopに基づいて、それらを加重平均して今回の統合速度Ｖｓを求める。例えば、微分速度Ｖdiffと前回の統合速度Ｖｂとの差ΔＶbdiの絶対値と、ドップラ速度Ｖdopと前回統合速度Ｖｂとの差ΔＶbdoの絶対値とを比較し、ΔＶbdoの絶対値よりΔＶbdiの絶対値が大きければ、前回の統合速度Ｖｂとドップラ速度Ｖdopとの加重平均によって平滑化した統合速度Ｖｓを求め、そうでなければ前回の統合速度Ｖｂと微分速度Ｖdiffとの加重平均により平滑化速度Ｖｓを求める。

Description

明細書

レーダ

技術分野

[0001] この発明は電波の送受信により、物標の速度情報を含む探知情報を取得するレーダに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、車載用レーダは自車前方の探知範囲を探知して、その探知範囲内に存在する他車等の物標の位置と速度を計測する。 FM— CW方式のレーダでは、周波数が次第に上昇する上り変調区間と周波数が次第に下降する下り変調区間とを繰り返す送信信号を送信し、物標からの反射信号を含む受信信号を受信して、送信信号と受信信号との周波数差の信号であるビート信号の周波数スペクトルに基づ!/、て、自車に対する物標の位置と速度を求める。

[0003] このような FM— CW方式のレーダでは、相対速度としてドッブラ効果による、周波数スペクトル上に現れるビート信号の周波数遷移によって求まる速度（以下「ドッブラ速度」という。）と、所定計測周期のタイミング毎に物標の位置を求め、その位置変化によって求められる物標の移動速度（以下「微分速度」 t 、う。）を求めることができる。この 2つの方法により求められるそれぞれの速度情報には、一長一短があり、片方だけを用いて速度情報とすると問題が生じる場合がある。

[0004] 例えば特許文献 1では、ドッブラ速度データの有効性を微分速度データにより判断し、ドッブラ速度データが異常な値と見なしたとき、微分速度データで補正するようにしている。具体的には、ドッブラ速度と微分速度の差が大きいときは微分速度、差が小さいときはドッブラ速度をそれぞれ物標の相対速度として利用する。または、ドッブラ速度と微分速度の差が大きいときは前回の相対速度、差が小さいときはドッブラ速度をそれぞれ物標の相対速度として利用する。

[0005] また、特許文献 2では、ドッブラシフト周波数力得た速度を微分速度で補正することによって相対速度の精度を高めるようにして!/、る。

特許文献 1：特許第 2695086号公報特許文献 2：特開平 07— 146358号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところが、前方を走行する他車等の反射体内での反射点が急激に変化した場合は、微分速度はドッブラ速度より精度が低下する。特許文献 1の方法では、ドッブラ速度と微分速度の差が大きいときに微分速度の方を選択するので、このような場合に大きな誤差が生じることになる。また、ドッブラ速度と微分速度の差が大きいときに、前回に出力した相対速度を選択する場合、物標の加減速が大きいと、微分速度はドッブラ速度より精度が低下するので、このようなときに大きな誤差が生じることになる。

[0007] また、特許文献 2のレーダにぉ、ては、ガードレール等の反射体が連続して存在する領域の近傍を物標が移動するような場合、ドッブラ速度 (場合によっては微分速度にも）に大きな誤差が生じるため、正確な速度情報が得られない。

[0008] そこで、この発明の目的は、前述の問題を解消して、より高精度な物標の相対速度を求められるようにしたレーダを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 上記課題を解決するために、この発明のレーダは次のように構成する。

(1)所定探知範囲に対する電磁波の送受信を所定の計測周期のタイミング毎に繰り返し行って、前記探知範囲内の物標の位置を計測するとともに、前記物標で反射した電磁波のドッブラシフト量力該物標のドッブラ速度を計測する物標計測手段と、前記物標計測手段により求められた前記物標の前記計測周期間での位置の変化量から物標の微分速度を求める微分速度算出手段と、

前記計測周期のタイミングで、前記ドッブラ速度、前記微分速度、および前回の統合速度を加重平均して今回の統合速度を求める統合速度決定手段と、を備えたことを特徴としている。

[0010] (2)前記統合速度決定手段は、前記前回の統合速度に対する前記ドッブラ速度の差と、前記前回の統合速度に対する前記微分速度の差とによって前記ドッブラ速度および前記微分速度に対する重み係数を設定するものとする。

[0011] (3)前記統合速度決定手段は、前記ドッブラ速度と前記微分速度のうち、前回の統合速度との差が小さ、方の速度に対する重み係数を、前記前回の統合速度との差が大きい方の速度に対する重み係数に比べて大きく設定するものとする。

[0012] (4)前記統合速度決定手段は、前記ドッブラ速度、前記微分速度、および前回の統合速度のうち、値が近似する 2つの速度に対する重み係数を、残りの速度に対する重み係数に比べて大きく設定するものとする。

[0013] (5) (1)〜(4)において、前記電磁波の送受信による測距とは別の手段により物標までの距離を測定する測距手段を設け、前記微分速度算出手段を、前記測距手段により求められた前記計測周期間での前記物標の位置の変化量力当該物標の微分速度を求めるものとする。

[0014] (6) (1)〜（5)において、前記統合速度決定手段は、前記計測周期毎の前々回から前回への統合速度の変化から加速度を求め、当該加速度に基づいて今回の計測タイミングでの速度を推測し、当該推測速度を前記前回の統合速度とするものとする

[0015] (7) (1)〜（6)において、前記電磁波の送受信を行う移動体の速度または加速度を計測する手段を設け、前記統合速度決定手段は、前記計測周期毎の前記移動体の加速度に基づ、て、前回の計測タイミング力も今回の計測タイミングまでの前記移動体の速度変化分だけ前回の統合速度を補正するものとする。

[0016] (8) (1)〜（7)において、前記統合速度決定手段は、前記ドッブラ速度、前記微分速度、前記統合速度の各速度間のそれぞれの差分が所定値を超えるとき、前回の統合速度を今回の統合速度として出力するものとする。

発明の効果

[0017] (1)ドッブラ速度、微分速度、および前回の統合速度、というそれぞれ性質の異なつた 3つの速度情報を基に今回の統合速度を決定することによってノイズ等によるランダムに発生する誤差の成分を抑制でき、物標の相対速度の計測精度が高まる。

[0018] (2)前回の統合速度に対するドッブラ速度の差と、前回の統合速度に対する微分速度の差とに応じてドッブラ速度および微分速度に対する重み係数を設定することによって、 3つの速度情報のうち、より信頼のおける速度情報に大きな重み係数をかけることができ、その結果相対速度の計測精度が高まる。 [0019] (3)ドッブラ速度と微分速度のうち、前回の統合速度との差が小さい方の速度に対する重み係数を大きく設定することによって、信頼性の高いものと予想できる速度情報に対する重み係数が大きくなつて、相対速度の計測精度が高まる。

[0020] (4)ドッブラ速度、微分速度、および前回の統合速度のうち、値が近似する 2つの速度に対する重み係数を大きく設定することによって、信頼性の低いものと予想される速度情報によって計測精度が低下することなぐ結果的に相対速度の計測精度が高まる。

[0021] (5)前記電磁波の送受信による測距とは別の手段により求められた計測周期間での物標の位置変化力物標の微分速度を求めることによって、反射体の同一個所（たとえば前方を走行する他車のリフレクタ等）を用いて測距を行うので、微分速度の時間的なばらつきが小さくなり、相対速度の計測精度を高めることができる。

[0022] (6)統合速度の加速度に基づ!/、て今回の計測タイミングでの速度を推測し、その推測速度を「前回の統合速度」とすることにより、すなわち「前回の統合速度」を統合速度の加速度を考慮して補正することにより、物標が加速度をもって移動している場合にも、より高い計測精度で物標の相対速度を求めることができる。

[0023] (7)計測周期毎の移動体（自車)の加速度に基づ!、て、前回の計測タイミングから今回の計測タイミングまでの移動体の速度変化分だけ「前回の統合速度」を補正することによって、移動体（自車)が加速度をもって移動して、る場合でも高、計測精度で物標の相対速度を求めることができる。

[0024] (8)ドッブラ速度、微分速度、統合速度の各速度間のそれぞれの差分が所定値を超えるとき、「前回の統合速度」を「今回の統合速度」として出力することによりドッブラ速度と微分速度が共に比較的大きな誤差をもっている時でも、その影響を受けずに安定した相対速度を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]各実施形態に共通なレーダの構成を示すブロック図である。

[図 2]送信信号と受信信号の周波数変化およびアップビート信号とダウンビート信号の周波数変化の例を示す図である。

[図 3]各実施形態に共通な探知範囲内の各物標について、その位置とドッブラ速度を求める手順を示すフローチャートである。

[図 4]第 1の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

[図 5]第 2の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

[図 6]第 2の実施形態に係る統合速度を求めるための別の手順を示すフローチャートである。

[図 7]第 3の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

[図 8]第 4の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

[図 9]第 5の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

[図 10]第 6の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

[図 11]第 7の実施形態に係る統合速度を求めるための手順を示すフローチャートである。

符号の説明

[0026] 4 アンテナ

20-レーダフロントエンド

発明を実施するための最良の形態

[0027] 第 1〜第 7の実施形態に係るレーダについて図 1〜図 4を基に説明する。

図 1は車載用レーダおよびそれに接続される各種ユニットなどを含むシステム全体の構成を示すブロック図である。図 1において 20で示す部分がレーダフロントエンドであり、制御回路 1、ミリ波回路 2、スキャンユニット 3、アンテナ 4など力構成している。ここでミリ波回路 2は、後述するように制御回路 1から与えられる変調信号で発振周波数を変調し、スキャンユニット 3を経由して送信信号をアンテナ 4へ出力する。また、受信信号を中間周波信号 (IF信号）として制御回路 1へ与える。スキャンユニット 3は例えば機械的往復運動により、アンテナ 4のビームの向きを所定範囲に亘つて走査する。

[0028] 制御回路 1はミリ波回路 2に対して変調信号を与えるとともに、ミリ波回路 2からの IF 信号に基づいて物標の距離と速度を求める。また、制御回路 1はスキャンユニット 3に対して制御信号を出力して、アンテナ 4のビームを所定方位へ向けることによって探知範囲の方位方向の走査を行い、物標の方位を求める。

[0029] 認識処理制御部 30は、車速センサ 10や、その他の各種センサ 11からの信号を入力して、自車の車両状況ゃ自車が走行する道路の環境を検知する。そして、目標物標の情報を ACCコントローラ 15へ与える。

[0030] ACCコントローラ 15は、制御回路 1から与えられた物標の位置および速度の情報と車速センサ 11の求めた自車速に基づ、て自動クルーズ制御を行う。例えば先行車両との車間距離を常に一定に保つようにエンジンコントロールユニット 16およびブレーキコントロールユニット 17に対して制御データを与える。また、先行車両等の前方の物標との衝突回避のための制御データを与える。

[0031] エンジンコントロールユニット 16およびブレーキコントロールユニット 17は、 ACCコントローラ 15から与えられた制御データに基づいてエンジンの制御およびブレーキの制御を行う。

[0032] 図 2は、物標の距離と速度に起因する、送信信号と受信信号の周波数変化のずれの例を示してヽる。送信信号 TXの周波数上昇時における送信信号 TXと受信信号 R Xとの周波数差がアップビートの周波数 f であり、送信信号 TXの周波数下降時にお

BU

ける送信信号 TXと受信信号 RXとの周波数差がダウンビートの周波数 f である。 Δ ί

BD

は周波数偏位幅である。この送信信号 ΤΧと受信信号 RXの三角波の時間軸上のずれ（時間差 DT)力アンテナ力物標までの電波の往復時間に相当する。また、送信信号 ΤΧと受信信号 RXの周波数軸上のずれがドッブラシフト量 DSであり、これはァンテナに対する物標の相対速度に起因して生じる。この時間差 DTとドッブラシフト量 DSとによってアップビートの周波数 f とダウンビートの周波数 f の値が変化する。し

BU BD

たがって、このアップビートとダウンビートの周波数を検出することによって、レーダから物標までの距離およびレーダに対する物標の相対速度を算出する。 [0033] 図 3は、図 1に示したレーダフロントエンド 20の制御回路 1の処理手順を示すフローチャートである。まずスキャンユニット 3の制御によって、ビームを初期方位に向ける（ S1)。その状態でミリ波回路 2により求められたビート信号のディジタルデータを所定のサンプリング数だけ取得し、それについて FFT処理する（S2→S3)。

[0034] 続いて、周波数スペクトルの信号強度が鋭い山形に突出する部分を検出し、そのピーク周波数およびピーク周波数における信号強度を抽出する（S4)。

[0035] その後、前回の隣接するビーム方位において抽出したピーク周波数およびその信号強度を参照して、今回のビーム方位におけるピーク周波数と、その信号強度をどのグループに入れるかを判定する（S5)。すなわち、ピーク周波数の周波数差が一定周波数以内であるものをグノレーピングする。

[0036] その後、ビーム方位をビーム 1本分変位させ、同様の処理を行う (S6→S7→S2→-

•· ) ο

[0037] 以上の処理を最終ビームまで繰り返し行うことによって、方位方向に所定幅広がる探知範囲について、上り変調区間と下り変調区間についてのビーム方位毎の周波数スぺクトノレを求める。

[0038] 続、て、各グループの信号強度と周波数を求める（S8)。例えばビーム方位方向と周波数軸方向に広がるグループの中心方位を代表方位とし、その方位における周波数軸上に広がる周波数範囲の中心を代表ピーク周波数とし、且つその代表ピーク周波数における信号強度をそのグループの信号強度とする。

[0039] その後、アップビート信号とダウンビート信号についてそれぞれ求められた各ダループのピーク周波数と信号強度に基づいて、同一反射体に起因して生じたものとみなされるグループ同士をペアリングする（S9)。

[0040] そして、ペアを成すアップビート信号とダウンビート信号のピーク周波数の和と差によって各物標の距離と速度を求める（S 10)。この速度がドッブラ速度 Vdopである。また、ビーム方位と物標の距離によって表される極座標で物標の位置を求める。または、その極座標を X— _yの直角座標に変換して物標の位置を求める。

[0041] ここで、「ドッブラ速度」、「微分速度」、「統合速度」につ、て説明する。

〈ドッブラ速度〉まず、ドッブラ速度 Vdopは次のようにして求める。

[0042] Vdop = c -fd/2fo …ひ）

但し、

c :光速

fd:ドッブラシフト周波数

fo :送信周波数

である。

[0043] 〈微分速度〉

微分速度 Vdiffは次のようにして求める。

[0044] Vdilf= (dn-db) /T · ,· (2)

但し、

dn：今回計測された物標までの距離

db：前回計測された物標までの距離

T:計測周期であり、図 3に示したステップ S1〜S10の手順の繰り返し周期、すなわちビームを探知範囲の方位方向に 1回分走査する周期

〈統合速度〉

前回の計測タイミングで求めた（出力した)相対速度と上記ドッブラ速度および微分速度を基にして今回求めた相対速度が統合速度である。

[0045] 《第 1の実施形態》

先ず、第 1の実施形態に係るレーダについて、図 4を基に説明する。

この第 1の実施形態ではドッブラ速度、微分速度、前回の統合速度のそれぞれの値に対して所定の比率で重み付けして加重平均する。

[0046] 図 4はその手順を示すフローチャートである。まず、各物標について微分速度 Vdiff を求める（Sl l)。そして、前回の統合速度 Vbに対する重み係数を Wl、ドッブラ速度 Vdopに対する重み係数を W2、微分速度 Vdiff〖こ対する重み係数を W3として加重平均した結果を平滑化速度 Vsとして求める（S 12)。ここで^^丄+^^^+^^ ニ：！でぁる。

[0047] そして、平滑ィ匕された相対速度 Vsを今回の統合速度として出力し、それを次回の計測に備えて「前回の統合速度 Vb」として記憶する（S 13→S 14)。以上の処理を繰り返す。

[0048] このようにして 3つの速度データを併用することによって、特にドッブラ速度と微分速度にノイズ等の影響によってランダムに発生する誤差成分を抑えることができ、相対速度の計測精度が高まる。

[0049] 《第 2の実施形態》

次に、第 2の実施形態に係るレーダについて、図 5 ·図 6を基に説明する。この第 2の実施形態では、「ドッブラ速度」、「微分速度」、「前回の統合速度」のそれぞれの値に応じた比率で加重平均する。まず各物標につ!/、て微分速度 Vdiff^求める（S21)。そしてドッブラ速度 Vdopと前回の統合速度 Vbとの差を AVbdo、微分速度 Vdiffと前回の統合速度 Vbとの差を Δ Vbdiとし、次の関係で表される重み係数 Wdiff を微分速度 Vdiff〖こ対する重み係数として求める。同様に重み係数 Wdopを微分速度 Vdopに対する重み係数として求める（S22→S23)。

[0050] そして、微分速度 Vdiffとドッブラ速度 Vdopとの加重平均値 Vnを今回計測された相対速度の仮データとして求める（S24)。

[0051] 続いてこの Vnと前回の統合速度 Vbとの加重平均により、平滑化した相対速度 Vs を求める（S25)。そしてこの平滑ィ匕した相対速度 Vsを今回の計測結果として出力し、 Vsを Vbとして記憶する（S26→S27)。以上の処理を繰り返す。

[0052] 図 6は別の処理手順を示すフローチャートである。まず、各物標について微分速度 Vdii¾求める（S31)。続いてドッブラ速度 Vdopと前回の統合速度 Vbとの差分 AVbd o、微分速度 Vdiffと前回の統合速度 Vbとの差分 AVbdi、ドッブラ速度 Vdopと微分速度 Vdiffとの差分 AVdodiを用いて、次の関係で表される重み係数 Wb,Wdop,Wdillを求める（S32→S33)。

[0053] そして、前回の統合速度 Vb、ドッブラ速度 Vdop、および微分速度 Vdifflこ対してそれぞれ上記重み係数をかけて加重平均により相対速度 Vsを求める（S34)。この相対速度 Vsを出力し、 Vbとして記憶する（S35→S36)。この処理を繰り返す。

[0054] このようにして 3種類の速度データのうち、より信頼のおけるデータに対してより重い重み係数を付けて加重平均されることになり、相対速度の計測精度を高めることができる。 [0055] 《第 3の実施形態》

第 3の実施形態ではドッブラ速度と微分速度のうち前回の統合速度との差が小さい方の速度データと前回の統合速度とを加重平均することによって今回の統合速度を求める。

[0056] 図 7はそのための処理手順を示すフローチャートである。

まず各物標について、計測周期での移動距離と計測周期とによって微分速度 Vdiff を求める（S41)。

[0057] 続ヽて、微分速度 Vdiffと前回の統合速度 Vbとの差 Δ Vbdiと、ドッブラ速度 Vdopと前回の統合速度 Vbとの差 Δ Vbdoをそれぞれ求める（S42)。そして Δ Vbdiと Δ Vbdo の絶対値の大小比較を行い、 Δ Vbdoの絶対値より Δ Vbdiの絶対値が大きければ、前回の統合速度 Vbとドッブラ速度 Vdopとの加重平均によって平滑化した統合速度 Vsを求める（S43→S44)。また Δ Vbdiの絶対値より Δ Vbdoの絶対値が大きければ、前回の統合速度 Vbと微分速度 Vdiffとの加重平均により平滑ィヒ速度 Vsを求める（S 43→S45)。

[0058] ステップ S44で示した式は、

Vs= (1 - β l)Vb+ β lVdop · '· (3)

として表されるので、結局前回の統合速度 Vbに対して（1 β 1)の重み係数が掛けられ、ドッブラ速度 Vdopに対して |8 1の重み係数が掛けられて加重平均されることになる。

[0059] 同様に、ステップ S45に示した式は、

Vs= (1 - β 2)Vb+ β 2Vdilf · '· (4)

として表されるので、結局前回の統合速度 Vbに対して（1 β 2)の重み係数が掛けられ、微分速度 Vdiffに対して β 2の重み係数が掛けられて加重平均されることになる

[0060] ここで j8 1, β 2はいずれもフィルタ係数であり（0く β 1 < 1, 0< j8 2< 1)である。 β 1が大きいほど、今回の計測によるドッブラ速度が大きく反映され、平滑化速度 Vsの応答性が高まることを意味している。同様に j8 2が大きくなるほど、今回の計測による微分速度が大きく反映され、平滑ィ匕速度 Vsの応答性が高まることを意味して、る。 [0061] なお、この実施形態においては、 A bdoと A bdiの小さい方に関係しない速度についての重み係数を 0として、る。

[0062] この平滑ィ匕速度 Vsを今回の統合速度として出力し (S46)、次回の計測タイミングに備えて Vsの値を Vbとして記憶する（S47)。

以上の処理を計測周期毎に繰り返す。

[0063] ここで、「ドッブラ速度」と「微分速度」のそれぞれについて精度低下要因の例を示す。

[0064] (1)路側物の多、環境下 (前方を走行する他車がガードレールの脇を走行して、るような状況)では、路側物からの反射信号の影響で物標 (他車)から得られるビート信号のスペクトル形状が変形し、そのピーク周波数が変動する。このため正確なドッブラシフト周波数が得られな、場合がある。し力もこのような状況では距離にも誤差が生じるため、ドッブラ速度、微分速度ともに誤差が生じて、速度の計測精度が悪化する

[0065] ここで、変調周波数を高く (変調周期を短く)すれば、また周波数変位幅を大きくすれば、それらに比例してビート周波数の距離に応じた成分が高くなる（距離変化に対するビート周波数変化が大きくなる）が、ドッブラシフト周波数は変化しない。よってドップラ速度への影響が微分速度への影響に比べて大きくなる。そのため、上記変調周波数と周波数変位幅の設定により、ピーク周波数の変動の影響度が、ドッブラ速度 >微分速度の関係であるとき、上記路側物の多い環境下でドッブラ速度の計測誤差が大きくなる。

[0066] (2)自動車などのある程度の大きさを持った反射体の場合、自車に対する他車の相対運動によって反射の中心位置が変動する場合がある。この場合、距離が時間的に不連続となって微分速度では正確な相対速度が得られない。

[0067] そこで、この第 1の実施形態では、図 7に示したように、前回の最終的な計測結果である統合速度に対する変化が大きな速度データは大きな誤差を含んでいるものとみなして、ドッブラ速度と微分速度の 2つのデータのうち、前回の統合速度に近い値を示すデータを採用して今回の統合速度を推測により求める。

[0068] このようにしてドッブラ速度と微分速度の、ずれかが上記 (1)または (2)の例で挙げた原因などによって誤差が生じても、結果的に相対速度の計測精度を高めることができる。

[0069] 《第 4の実施形態》

次に、第 4の実施形態に係るレーダの相対速度を求めるための手順を、図 8を基に説明する。

図 8は図 1に示した制御回路 1の処理内容を示すフローチャートである。この第 2の実施形態では、「ドッブラ速度」、「微分速度」、「前回の統合速度」の 3つの速度データのうち、値が近似する 2つの速度データに対する重み係数を、残りの速度データに対する重み係数に比べて大きく設定して加重平均を行うものである。

[0070] まず各物標について計測周期での移動距離力微分速度 Vdiff^求める（S51)。

続いて図 7のステップ S42の場合と同様にして、 AVbdiと AVbdoを求める。さらに、微分速度 Vdiffとドッブラ速度 Vdopとの差 AVdodiを求める（S52)。そして、 AVbdiの絶対値と AVbdoの絶対値とを比較し、また、 AVdodiの絶対値と AVbdoの絶対値とを比較し、 3つの速度データの 3つの差分のうちドッブラ速度 Vdopと前回の統合速度 Vbとの差 Δ Vbdoが最も小さければ、そのドッブラ速度 Vdopと前回の統合速度 Vbとを用いて加重平均により平滑ィ匕速度 Vsを求める（S53→S54→S55)。同様に、微分速度 Vdiffと前回の統合速度 Vbとの差 Δ Vbdiが最も小さければ、その微分速度 Vd iffと前回の統合速度 Vbとで加重平均する（S56→S57)。さらに同様に、微分速度 V diffとドッブラ速度 Vdopとの差 Δ Vdodiが最も小さければ、その微分速度 Vdiffとドッブラ速度 Vdopとで加重平均する（S58)。

[0071] なお、この実施形態においては、各速度間の差が最も小さいものに関係しない速度につ、ての重み係数を 0として、る。

[0072] このようにして求めた平滑ィ匕速度 Vsを今回の統合速度として出力し、次回の計測タイミングに備えて Vsを「前回の統合速度」 Vbとして記憶する（S59→S60)。

[0073] このようにして、信頼性の高!、速度データとみなせる 2つの速度データを基に加重平均することによって、信頼性の低いデータを利用しないことになるので、大きな誤差の影響を受けることなぐ相対速度の計測精度が高まる。

[0074] 例えば、物標が加速度をもって移動しているときに連続して不検知が起こった場合、「前回の統合速度」の値は実際の速度力徐々に離れていくが、その場合には微分速度とドッブラ速度との加重平均によって今回の統合速度が求められることになる

[0075] 《第 5の実施形態》

次に、第 5の実施形態に係るデータについて図 9を基に説明する。

図 9は図 1に示した制御回路 1の処理内容を示すフローチャートである。

[0076] この第 5の実施形態では、計測周期毎の前々回から前回への統合速度の変化に基づ、てその加速度を求め、その加速度に基づ!/、て今回の計測タイミングでの統合速度を推測し、それを「前回の統合速度」として扱う。そして、この第 5の実施形態では第 3の実施形態の場合と同様に、前回ドッブラ速度と微分速度について、前回の統合速度に近、方の速度データを採用して加重平均する。

[0077] 図 9に示すように、まず各物標について計測周期での移動距離力微分速度 Vdiff を求める（S61)。続いて、今回計測される相対速度の予測値 Vpを、

Vp=Vb+T-Ab - -- (5)

により求める。

[0078] ここで Vbは前回の統合速度、 Tは計測周期、 Abは前回計測時の加速度である。

[0079] そして、微分速度 Vdiffと、加速度を考慮した現在の相対速度の予測値 Vpとの差を

AVpdiとして求め、同様にドッブラ速度 Vdopと Vpとの差を AVpdoとして求める（S6

3)。

[0080] その後、 AVpdiと AVpdoの絶対値の大小比較を行い、 Δ Vpdoの絶対値より Δ V pdiの絶対値が大きければ、今回の相対速度の予測値 Vpとドッブラ速度 Vdopとの加重平均によって平滑ィ匕した統合速度 Vsを求める（S64→S65)。また AVpdiの絶対値より Δ Vpdoの絶対値が大きければ、今回の相対速度の予測値 Vpと微分速度 Vdif fとの加重平均により平滑化速度 Vsを求める（S64→S66)。

このようにして求めた平滑ィ匕速度 Vsを今回の統合速度として出力する（S67)。

[0081] そして、平滑ィ匕後の今回の計測による相対加速度 Asを、

As=Ab+ y (Vs-Vp) /T · '· (6)

で求める（S68)。但し、 yは平滑ィ匕用のフィルタ係数 (0く γく 1)である。 [0082] その後、次回の計測に備えて、 Asを Abとして記憶し、 Vsを Vbとして記憶する（S69 ) o以上の処理を繰り返す。

[0083] このようにして物標の相対運動が加速度をもって、る場合でも相対速度の計測精度を高めることができる。

[0084] 《第 6の実施形態》

次に、第 6の実施形態に係るデータについて図 10を基に説明する。

この第 6の実施形態は、このレーダを搭載した移動体（自車)の加速度を考慮して、その加速度による誤差分の補正を行うものである。

[0085] 図 10は図 1に示した制御回路 1の処理内容を示すフローチャートである。

まず各物標について微分速度 Vdillを求める（S71)。そして車速パルスセンサなどの車速センサによって自車速 Vmobを取りこむ（S72)。さらに、今回の自車速 Vmob ( 0)と前回の自車速 Vmob (— l)との差を AVmopとして求める（S73)。そして、前回の統合速度 Vbから、この自車速の変化分 Δ Vmobを減じることによって、前回の統合速度 Vbに対して自車の加速度分の補正を行い、補正後の前回の統合速度 Vmを求める（S74)。

[0086] その後、微分速度 Vdiffと、補正後の前回の統合速度 Vmとの差を Δ Vmdiとして求め、同様にドッブラ速度 Vdopと Vmとの差を Δ Vmdoとして求める（S75)。

[0087] 続いて、 Δ Vmdiと Δ Vmdoの絶対値の大小比較を行い、 Δ Vmdoの絶対値より Δν mdiの絶対値が大きければ、補正後の前回の統合速度 Vmとドッブラ速度 Vdopとの加重平均によって平滑ィ匕した統合速度 Vsを求める（S76→S77)。また Δ Vmdiの絶対値より Δ Vmdoの絶対値が大きければ、補正後の前回の統合速度 Vmと微分速度 Vdiffとの加重平均により平滑化速度 Vsを求める（S76→S78)。

このようにして求めた平滑ィ匕速度 Vsを今回の統合速度として出力する（S79)。

[0088] そして、次回の計測に備えて今回の自車速 Vmob (0)を前回の自車速 Vmob (— 1) として記憶する（S80)。

[0089] 《第 7の実施形態》

次に、第 7の実施形態に係るレーダついて、図 11を基に説明する。

この第 7の実施形態では、「ドッブラ速度」、「微分速度」、「前回の統合速度」のうちの 2つの値の差がどの組み合わせにおいても所定のしきい値を超える場合に、前回の統合速度をそのまま今回の計測結果として出力する。そして、上記しきい値を超えない場合には、第 1の実施形態の場合と同様にして 2つの速度データを加重平均して相対速度を求める。

[0090] 図 11に示すように、まず各物標につ、て計測周期での移動距離力も微分速度 Vdif 1¾求める（S81)。続いて図 7のステップ S42の場合と同様にして、 AVbdiと AVbdo を求める（S82)。そして、 AVbdiの絶対値および AVbdoの絶対値がいずれもしきい値 TH1を超えるとき、前回の統合速度 Vbを平滑ィ匕速度 Vsすなわち今回の統合速度とする（S83→S84→S88)。また、 Δ Vbdiの絶対値および Δ Vbdoの絶対値のいずれもしきい値 TH2を超えるとき、前回の統合速度 Vbを平滑化速度 Vsとする（S83 →S86→S88)。

[0091] Δ Vbdoの絶対値が Δ Vbdiの絶対値以下で、且つしきい値 TH1以下であれば、ドップラ速度 Vdopと前回の統合速度 Vbとの加重平均によって平滑化速度 Vsを求める (S85)。また、 Δ Vbdiの絶対値が Δ Vbdoの絶対値以下で、且つしきい値 TH2以下であれば、微分速度 Vdiffと前回の統合速度 Vbとの加重平均により平滑ィヒ速度 Vsを求める（S87)。

[0092] このようにして求めた平滑ィ匕速度 Vsを出力し、次回の計測に備えて Vsを「前回の統合速度 Vb」として記憶する（S89→S90)。

[0093] このように「ドッブラ速度」、「微分速度」、「前回の統合速度」の、ずれもが他の 2つと大きく異なる値を示している場合には、今回測定された微分速度およびドッブラ速度は実際の値から大きく離れている可能性が高い。計測周期が充分に短かければ、その計測周期での物標の相対速度の変化量はあまり大きくない。例えば自動車用レーダにおいては、 JISD0802付属書 Aの A.3.2の測定結果によると、緊急ブレーキ時の減速度の最大値は 7. 9m/s²となっており、 0. Is周期で計測した場合に位置計測周期間の相対速度の変化量は最大でも 0. 79m/s ( = 2. 8kmZh)程度である。

[0094] また、路側物等の影響で周波数スペクトル上のピーク周波数が変化した場合に、ドップラ速度と微分速度が共に大きな誤差をもつことになる。このような場合には、前回の統合速度 (または第 5 ·第 6の実施形態で示したように加速度を考慮して推測した今回の相対速度の予測値）が最も真の相対速度に近い値を示しているものと考えられるので、この値を今回の計測結果として出力することによって、今回および次回以降の計測精度を高く維持できることになる。

[0095] 《第 8の実施形態》

以上に示した各実施形態では、レーダの測距機能により求めた計測周期間の物標の位置変化力微分速度を求めるようにした力この第 8の実施形態では、レーダ以外の測距手段で得た測距データを基に微分速度を求める。

[0096] ミリ波等の電波を用いるレーダでは、電波の反射の中心点が反射体 (他車)の姿勢変化により時々刻々と変化する。そのため、その中心位置の変動に伴う速度検知誤差が微分速度に含まれることになる。

[0097] これに対して、例えば車載用レーダと組み合わせて用いる場合には赤外線レーダ、ステレオカメラ、超音波ソナ一等を用いる。特に赤外線レーダを用いれば、前方を走行する他車のリフレクタ等の物標の高反射点を基にして測距するため、測距を行う反射体内の反射点の位置が常に一定となり、安定で精度の高い微分速度が得られる。また、ステレオカメラは、他車等の物標の形状を基にして測距するものであるが、物標の姿勢は急激には変化しないので、やはり安定で精度の高い微分速度が得られる。

[0098] 但し、霧、雨、雪等の天候の影響や、太陽光線等の他の光源の影響、さらには物標の誤認識等の影響によって上記微分速度に誤差が生じたり、その計測が不能になることもある。また、ステレオカメラを用いた方式では、カメラの分解能の関係で、遠距離領域で微分速度を求めるのに充分な計測精度が得られない場合も生じる。このような場合には、上記レーダ以外の測距手段の微分速度より元々の電波式レーダの微分速度を採用する方が高精度な相対速度が得られる。従って、上記レーダ以外の測距手段による微分速度の信頼性低下要因を自動検知して、 V、ずれの微分速度を採用するかを自動的に切り替えるようにしても良い。

Claims

請求の範囲

[1] 所定探知範囲に対する電磁波の送受信を所定の計測周期のタイミング毎に繰り返し行って、前記探知範囲内の物標の位置を計測するとともに、前記物標で反射した電磁波のドッブラシフト量力該物標のドッブラ速度を計測する物標計測手段と、前記物標計測手段により求められた前記物標の前記計測周期間での位置の変化量から物標の微分速度を求める微分速度算出手段と、

前記計測周期のタイミングで、前記ドッブラ速度、前記微分速度、および前回の統合速度を加重平均して今回の統合速度を求める統合速度決定手段と、

を備えたことを特徴とするレーダ。

[2] 前記統合速度決定手段は、前記前回の統合速度に対する前記ドッブラ速度の差と、前記前回の統合速度に対する前記微分速度の差とによって前記ドッブラ速度および前記微分速度に対する重み係数を設定するものである請求項 1に記載のレーダ。

[3] 前記統合速度決定手段は、前記ドッブラ速度と前記微分速度のうち、前回の統合速度との差が小さ、方の速度に対する重み係数を、前記前回の統合速度との差が大き、方の速度に対する重み係数に比べて大きく設定するものである請求項 1に記載のレーダ。

[4] 前記統合速度決定手段は、前記ドッブラ速度、前記微分速度、および前回の統合速度のうち、値が近似する 2つの速度に対する重み係数を、残りの速度に対する重み係数に比べて大きく設定するものである請求項 1に記載のレーダ。

[5] 前記電磁波の送受信による測距とは別の手段により、物標までの距離を測定する測距手段を設け、

前記微分速度算出手段は、前記測距手段により求められた前記計測周期間での前記物標の位置の変化量から当該物標の微分速度を求めるものである、請求項 1〜 4のうちいずれかに記載のレーダ。

[6] 前記統合速度決定手段は、前記計測周期毎の前々回力前回への統合速度の変化から加速度を求め、当該加速度に基づ!、て今回の計測タイミングでの速度を推測し、当該推測速度を前記前回の統合速度とするものである請求項 1〜5のうちいずれかに記載のレーダ。

[7] 前記電磁波の送受信を行う移動体の速度または加速度を計測する手段を設け、前記統合速度決定手段は、前記計測周期毎の前記移動体の加速度に基づいて、前回の計測タイミング力今回の計測タイミングまでの前記移動体の速度変化分だけ前回の統合速度を補正するものである請求項 1〜6のうちいずれかに記載のレーダ。

[8] 前記統合速度決定手段は、前記ドッブラ速度、前記微分速度、前記統合速度の各速度間のそれぞれの差分が所定値を超えるとき、前回の統合速度を今回の統合速度として出力するものである請求項 1〜7のうちいずれかに記載のレーダ。