JP2002303668A - 車両の物体検知装置および車両の追従走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＦＭ−ＣＷ波を用いた車両の物体検知装置に
おいて、物体の種別（形状）を判定できるようにする。 【解決手段】 ＦＭ−ＣＷ波を用いた車両の物体検知装
置において、ミキサ７で送信波および受信波を混合して
得られたビート信号に基づいて周波数分析手段１３が検
知スペクトラムを生成し、この検知スペクトラムに基づ
いて検知ピーク判定手段１４で得られたピーク信号か
ら、物体検知手段１５が物体の相対距離および相対速度
を算出する。前記検知スペクトラム形状に基づいて種別
判定手段１６が物体の種別（乗用車か大型車か）を判定
し、その判定状態が所定時間継続したことを測定手段１
７が確認すると、種別確定手段１８が物体の種別を確定
するので、テレビカメラのような撮像手段を用いること
なく物体の種別（形状）を判定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＭ−ＣＷ波（周
波数変調連続波）を用いたレーダー装置で先行車等の物
体を検知するための車両の物体検知装置と、その車両の
物体検知装置を用いた車両の追従走行制御装置とに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＦＭ−ＣＷ波を用いた車両の物体検知装
置は、例えば特開平１１−３８１２９号公報により公知
である。また撮像装置およびレーダー装置を用いて先行
車の車種（大型車、中型車、小型車）を判定可能にした
走行環境認識装置が、特開平１０−１８７９３０号公報
により公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザービ
ームを用いた物体検知装置は先行車の車体後部のリフレ
クタだけを検知することが可能であるが、前記ＦＭ−Ｃ
Ｗ波を用いた物体検知装置は先行車のボディ全体を検知
するため、先行車が大型車である場合にはピーク信号が
分散してしまい、ピーク信号を処理して得られる先行車
の相対速度や相対距離の精度が不安定になる可能性があ
る。このような問題を解決するために、ピーク信号をフ
ィルタリングすることで検知精度を安定させることも可
能であるが、対象となる先行車が乗用車である場合には
不要なフィルタリングを行うことになり、その結果とし
て制御性を悪化させるという問題が発生する。

【０００４】また特開平１０−１８７９３０号公報に記
載された走行環境認識装置によれば先行車の車種を判定
することが可能であれるが、撮像装置およびレーダー装
置を必要とするために構造が複雑でコストが嵩む問題が
ある。

【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、ＦＭ−ＣＷ波を用いた車両の物体検知装置におい
て、物体の種別（形状）を判定できるようにすることを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、ＦＭ−ＣＷ波
を送信して該ＦＭ−ＣＷ波の物体からの反射波を受信す
る送受信手段と、送信波および受信波を混合してビート
信号を生成するミキサと、ミキサで得られたビート信号
を周波数分析する周波数分析手段と、周波数分析手段に
よる上昇側および下降側の周波数分析結果に基づき得ら
れたピーク信号のうち、閾値以上のピーク信号を検知ピ
ークとして判定する検知ピーク判定手段と、検知ピーク
判定手段で得られた上昇側および下降側の検知ピークに
基づいて物体との相対距離および物体との相対速度の少
なくとも一方を算出する物体検知手段とを備えた車両の
物体検知装置において、周波数分析手段による周波数分
析で得られた検知スペクトラム形状に基づいて物体の種
別を判定する種別判定手段を備えたことを特徴とする車
両の物体検知装置が提案される。

【０００７】上記構成によれば、ＦＭ−ＣＷ波を用いた
車両の物体検知装置において、ミキサで送信波および受
信波を混合して得られたビート信号を周波数分析し、そ
の結果得られた検知スペクトラム形状に基づいて物体の
種別を判定するので、テレビカメラのような撮像装置を
用いることなく物体の種別（形状）を判定することがで
きる。

【０００８】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、種別判定手段により物体の種
別が同一であると判定された時間を計測する計測手段
と、計測手段により計測された時間が所定値以上のとき
に物体の種別を確定する種別確定手段とを備えたことを
特徴とする車両の物体検知装置が提案される。

【０００９】上記構成によれば、物体の種別が同一であ
ると判定された時間を計測し、その時間が所定値以上の
ときに物体の種別を確定するので、散発的なノイズ等の
影響を排除して物体の種別を正確に確定することができ
る。

【００１０】また請求項３に記載された発明によれば、
請求項１または請求項２の構成に加えて、種別判定手段
は、周波数分析手段により得られた検知スペクトラム形
状が所定範囲内に複数のピークを持つ場合に、物体が大
型車であると判定することを特徴とする車両の物体検知
装置が提案される。

【００１１】上記構成によれば、周波数分析で得られた
検知スペクトラム形状が所定範囲内に複数のピークを持
つ場合に物体が大型車であると判定するので、複数の反
射面を有する大型車を正確に判定することができる。

【００１２】また請求項４に記載された発明によれば、
請求項１または請求項２の構成に加えて、種別判定手段
は、周波数分析手段により得られた検知スペクトラム形
状が所定範囲内に幅広く分布している場合に、物体が大
型車であると判定することを特徴とする車両の物体検知
装置が提案される。

【００１３】上記構成によれば、周波数分析で得られた
検知スペクトラム形状が所定範囲内に幅広く分布してい
る場合に物体が大型車であると判定するので、広い反射
面を有する大型車を正確に判定することができる。

【００１４】また請求項５に記載された発明によれば、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両の物体検
知装置を用いた車両の追従走行制御装置であって、物体
検知手段が出力する先行車との相対距離および先行車と
の相対速度をフィルタリング処理する可変カットオフ周
波数フィルタ手段と、可変カットオフ周波数フィルタ手
段の出力に基づいて自車を先行車に追従走行させる追従
走行制御手段とを備え、可変カットオフ周波数フィルタ
手段は、種別判定手段あるいは種別確定手段が先行車が
大型車であると判定あるいは確定したときに、カットオ
フ周波数を低下させることを特徴とする車両の追従走行
制御装置が提案される。

【００１５】上記構成によれば、先行車との相対距離お
よび先行車との相対速度をフィルタリング処理する可変
カットオフ周波数フィルタ手段のカットオフ周波数を、
先行車が大型車であると判定あるいは確定したときに低
下させるので、大型車に特有の相対距離および相対速度
のデータの変動の影響を補償して先行車に対する追従走
行を的確に行うことができる。

【００１６】尚、送受信アンテナ６は本発明の送受信手
段に対応する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１８】図１〜図１３は本発明の実施例を示すもの
で、図１は物体検知装置の全体構成図、図２は送受信ア
ンテナに対して物体が接近移動しているときの送受信波
の波形およびピーク周波数を示すグラフ、図３は検知ピ
ーク判定手段で検知されたピーク信号を示すグラフ、図
４は先行車が乗用車である場合の送信波の反射ポイント
を示す図、図５は先行車が乗用車である場合の送信波の
ピーク信号の変化を示すタイムチャート、図６は先行車
が乗用車である場合の距離データの変化を示すタイムチ
ャート、図７は先行車が大型車である場合に送信波の反
射ポイントを示す図、図８は先行車が大型車である場合
の送信波のピーク信号の変化を示すタイムチャート、図
９は先行車が大型車である場合の距離データの変化を示
すタイムチャート、図１０は大型車に特有のスペクトル
分布を示す図、図１１は乗用車用および大型車用のフィ
ルタ手段の特性を示す図、図１２は作用を説明するフロ
ーチャートの第１分図、図１３は作用を説明するフロー
チャートの第２分図である。

【００１９】図１に示すように、ＦＭ−ＣＷ波を用いた
物体検知装置は、タイミング信号生成回路１から入力さ
れるタイミング信号に基づいて発振器３の発信作動がＦ
Ｍ変調制御回路２により変調制御され、図２（ａ）に実
線で示すように、周波数が三角波状に変調された送信波
がアンプ４およびサーキュレータ５を介して送受信アン
テンナ６から例えば７チャンネルに別れて送信される。
このＦＭ−ＣＷ波が先行車等の物体に反射された反射波
が送受信アンテンナ６に受信されると、この受信波は、
例えば物体が自車に接近してくる場合には、図２（ａ）
に破線で示すように、送信波の周波数が直線的に増加す
る上昇側では送信波よりも低い周波数で送信波から遅れ
て出現し、また送信波の周波数が直線的に減少する下降
側では送信波よりも高い周波数で送信波から遅れて出現
する。

【００２０】送受信アンテンナ６で受信した受信波はサ
ーキュレータ５を介してミキサ７に入力される。ミキサ
７には、サーキュレータ５からの受信波の他に発振器３
から出力される送信波から分配された走信波がアンプ８
を介して入力されており、ミキサ７で送信波および受信
波が混合されることにより、図２（ｂ）に示すように、
送信波の周波数が直線的に増加する上昇側でピーク周波
数Ｆｕｐを有し、送信波の周波数が直線的に減少する下
降側でピーク周波数Ｆｄｎを有するビート信号が生成さ
れる。

【００２１】ミキサ７で得られたビート信号はアンプ９
で必要なレベルの振幅に増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１
０によりサンプリングタイム毎にＡ／Ｄ変換され、デジ
タル化された増幅データがメモリ１１に時系列的に記憶
保持される。このメモリ１１には、タイミング信号生成
回路１からタイミング信号が入力されており、そのタイ
ミング信号に応じてメモリ１１は、送受信波の周波数が
増加する上昇側および前記周波数が減少する下降側毎に
データを記憶保持することになる。

【００２２】メモリ１１に記憶保持されたデータは周波
数分析手段１３、検知ピーク判定手段１４および物体検
知手段１５を備えたＣＰＵ１２に入力され、そのＣＰＵ
１２で前記入力データに基づく演算処理が実行される。

【００２３】周波数分析手段１３は、メモリ１１に記憶
されたビート信号のデータを周波数分析してスペクトル
分布を求めるものであり、周波数分析の手法としては、
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられる。

【００２４】検知ピーク判定手段１４は、周波数分析手
段１３での周波数分析により得られたスペクトルデータ
を基に、検知レベルが所定の閾値以上で極大値となるス
ペクトル（ピーク信号）を検出する。図３（ａ）に示す
上昇側のピーク信号と図３（ｂ）に示す下降側のピーク
信号とは、物体との相対速度が「０」であるときのピー
ク位置を挟んで対称的に検知される。

【００２５】物体検知手段１５は、検知ピーク判定手段
１４で得られた上昇側のピーク周波数Ｆｕｐおよび下降
側のピーク周波数Ｆｄｎに基づいて、物体の相対距離お
よび相対速度を算出する。具体的には、両ピーク周波数
Ｆｕｐ，Ｆｄｎの和に基づいて物体までの距離が算出さ
れ、両ピーク周波数Ｆｕｐ，Ｆｄｎの差に基づいて物体
との相対速度が算出される。

【００２６】ＣＰＵ１２には、前記周波数分析手段１
３、検知ピーク判定手段１４および物体検知手段１５に
加えて、種別判定手段１６、計測手段１７、種別確定手
段１８、可変カットオフ周波数フィルタ手段１９および
追従走行制御手段２０が設けられる。

【００２７】種別判定手段１６は、周波数分析手段１３
で求めたスペクトル分布に基づいて先行車の車種が乗用
車であるか大型車であるかを判定する。

【００２８】図４には先行車が乗用車である場合が示さ
れており、この場合、レーダー装置からの送信波は主と
して先行車の車体後面に反射されるため、図５に示すよ
うに、その反射波のピーク信号は時間の経過（ｔ→ｔ＋
１→ｔ＋２→ｔ＋３…）に伴って安定している。従っ
て、図６に示すように前記ピーク信号から算出した先行
車の相対距離（および相対速度）のデータも比較的に安
定している。

【００２９】図７には先行車が大型車である場合が示さ
れており、この場合、レーダー装置からの送信波は先行
車の車体後部（荷台の後面）および車体前部（キャビン
の後面）の２個所に反射されるため、図８に示すよう
に、その反射波のピーク信号は時間の経過（ｔ→ｔ＋１
→ｔ＋２→ｔ＋３…）に伴って大きく変動している。従
って、図９に示すように前記ピーク信号から算出した先
行車の相対距離（および相対速度）のデータも不安定に
なる。

【００３０】図１０には周波数分析手段１３で求めた大
型車に特有のスペクトル分布が示されている。図１０
（ａ）の例は所定の周波数領域において複数の検知ピー
クが存在する場合であり、図１０（ｂ）の例は所定の周
波数領域の全体に亘ってなだらかな検知ピークが存在す
る場合であり、このような場合には種別判定手段１６に
より先行車が大型車であると判定される。

【００３１】種別判定手段１６により先行車が大型車で
あると判定されると、計測手段１７が種別判定手段１６
により大型車が判定されている時間を計測し、その計測
時間が所定時間を越えると種別確定手段１８により先行
車が大型車であると確定される。このように大型車が判
定されている時間が所定時間を越えると大型車を確定す
るので、ノイズ等の影響による誤検知を排除することが
できる。

【００３２】上述のようにして先行車が大型車であるこ
とが確定すると、物体検知手段１５が出力する先行車の
相対距離および相対速度のデータをフィルタリングする
可変カットオフ周波数フィルタ手段１９の特性を変更す
る。図１１に示すように、可変カットオフ周波数フィル
タ手段１９のゲインは周波数が小さい領域で一定値であ
り、周波数が閾値を越えるとリニアに減少する特性を有
する。そして先行車が乗用車である場合にはゲインが低
下し始める閾値Ｆｃが高い周波数に設定されているのに
対し（実線参照）、先行車が大型車である場合にはゲイ
ンが低下し始める閾値Ｆｔが低い周波数に設定されてい
る（破線参照）。

【００３３】しかして、可変カットオフ周波数フィルタ
手段１９が出力する先行車の相対距離および相対速度の
データに基づいて、追従走行制御手段２０がスロットル
やブレーキのアクチュエータＡを制御して先行車に対す
る追従走行制御を行う際に、相対距離および相対速度の
データの変動が大きい大型車の場合にカットオフ周波数
を低い側にシフトさせることで、最適な相対距離および
相対速度のデータを追従走行制御手段２０に出力して安
定した追従走行制御を行うことができる。このように、
撮像装置のような特別の手段を用いることなく乗用車お
よび大型車を判定できるので、大型車の場合に可変カッ
トオフ周波数フィルタ手段１９のカットオフ周波数を低
い側に変更するだけで、乗用車および大型車の何れに対
しても安定した追従走行制御を行うことができる。

【００３４】次に、上記作用を図１２および図１３のフ
ローチャートに基づいて更に説明する。

【００３５】先ずステップＳ１で各チャンネル毎の検知
物体の検知スペクトラムに着目し、ステップＳ２でカウ
ンタを「０」にセットした後に、ステップＳ３で検知ス
ペクトラムが大型車特有の傾向にある場合（図１０参
照）、ステップＳ４で前記カウンタをインクリメントす
る。そしてステップＳ５で全７チャンネルの検索を終了
した後、ステップＳ６でカウンタ値が所定回数Ａ以上
（例えば、７チャンネル中の３チャンネル以上）であれ
ば、ステップＳ７で検知物体が大型車であると仮判断す
る。そしてステップＳ８で大型車の仮判断が所定時間Ｂ
以上継続していれば、ステップＳ９で最終的に検知物体
が大型車であると判断する。

【００３６】前記ステップＳ６でカウンタ値が所定回数
Ａ未満であり、ステップＳ１０でカウンタ値＝０が所定
時間Ｃ以上継続しており、かつステップＳ１１で検知物
体が前回大型車と判断されている場合には、ステップＳ
１２で検知物体は乗用車であると判断する。また前記ス
テップＳ８で大型車の仮判断が所定時間Ｂ以上継続して
いない場合、前記ステップＳ１０でカウンタ値＝０が所
定時間Ｃ以上継続していない場合、あるいは前記ステッ
プＳ１１で検知物体が前回大型車と判断されていない場
合には、ステップＳ１３で前回の判断（乗用車または大
型車）をそのまま継続する。

【００３７】そしてステップＳ１４で大型車と判断され
ていれば、ステップＳ１５で相対距離および相対速度の
フィルタ定数をＦｔに設定し、ステップＳ１４で乗用車
と判断されれば、ステップＳ１６で相対距離および相対
速度のフィルタ定数をＦｃに設定する（図１１参照）。

【００３８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００３９】例えば、実施例における計測手段１７およ
び種別確定手段１８は必ずしも必要ではなく、種別判定
手段１６が先行車を大型車と判定したときに、可変カッ
トオフ周波数フィルタ手段１９のカットオフ周波数を変
更しても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、ＦＭ−ＣＷ波を用いた車両の物体検知装置に
おいて、ミキサで送信波および受信波を混合して得られ
たビート信号を周波数分析し、その結果得られた検知ス
ペクトラム形状に基づいて物体の種別を判定するので、
テレビカメラのような撮像装置を用いることなく物体の
種別（形状）を判定することができる。

【００４１】また請求項２に記載された発明によれば、
物体の種別が同一であると判定された時間を計測し、そ
の時間が所定値以上のときに物体の種別を確定するの
で、散発的なノイズ等の影響を排除して物体の種別を正
確に確定することができる。

【００４２】また請求項３に記載された発明によれば、
周波数分析で得られた検知スペクトラム形状が所定範囲
内に複数のピークを持つ場合に物体が大型車であると判
定するので、複数の反射面を有する大型車を正確に判定
することができる。

【００４３】また請求項４に記載された発明によれば、
周波数分析で得られた検知スペクトラム形状が所定範囲
内に幅広く分布している場合に物体が大型車であると判
定するので、広い反射面を有する大型車を正確に判定す
ることができる。

【００４４】また請求項５に記載された発明によれば、
先行車との相対距離および先行車との相対速度をフィル
タリング処理する可変カットオフ周波数フィルタ手段の
カットオフ周波数を、先行車が大型車であると判定ある
いは確定したときに低下させるので、大型車に特有の相
対距離および相対速度のデータの変動の影響を補償して
先行車に対する追従走行を的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】物体検知装置の全体構成図

【図２】送受信アンテナに対して物体が接近移動してい
るときの送受信波の波形およびピーク周波数を示すグラ
フ

【図３】検知ピーク判定手段で検知されたピーク信号を
示すグラフ

【図４】先行車が乗用車である場合の送信波の反射ポイ
ントを示す図

【図５】先行車が乗用車である場合の送信波のピーク信
号の変化を示すタイムチャート

【図６】先行車が乗用車である場合の距離データの変化
を示すタイムチャート

【図７】先行車が大型車である場合に送信波の反射ポイ
ントを示す図

【図８】先行車が大型車である場合の送信波のピーク信
号の変化を示すタイムチャート

【図９】先行車が大型車である場合の距離データの変化
を示すタイムチャート

【図１０】大型車に特有のスペクトル分布を示す図

【図１１】乗用車用および大型車用のフィルタ手段の特
性を示す図

【図１２】作用を説明するフローチャートの第１分図

【図１３】作用を説明するフローチャートの第２分図

【符号の説明】

６ 送受信アンテナ（送受信手段） ７ ミキサ １３ 周波数分析手段 １４ 検知ピーク判定手段 １５ 物体検知手段 １６ 種別判定手段 １７ 計測手段 １８ 種別確定手段 １９ 可変カットオフ周波数フィルタ手段 ２０ 追従走行制御手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC12 CC14 LL01 LL04 LL09 5J070 AD01 AE01 AF03 AH25 AH40 AK22 BA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＭ−ＣＷ波を送信して該ＦＭ−ＣＷ波
   の物体からの反射波を受信する送受信手段（６）と、 送信波および受信波を混合してビート信号を生成するミ
   キサ（７）と、 ミキサ（７）で得られたビート信号を周波数分析する周
   波数分析手段（１３）と、 周波数分析手段（１３）による上昇側および下降側の周
   波数分析結果に基づき得られたピーク信号のうち、閾値
   以上のピーク信号を検知ピークとして判定する検知ピー
   ク判定手段（１４）と、 検知ピーク判定手段（１４）で得られた上昇側および下
   降側の検知ピークに基づいて物体との相対距離および物
   体との相対速度の少なくとも一方を算出する物体検知手
   段（１５）と、を備えた車両の物体検知装置において、 周波数分析手段（１３）による周波数分析で得られた検
   知スペクトラム形状に基づいて物体の種別を判定する種
   別判定手段（１６）を備えたことを特徴とする車両の物
   体検知装置。
2. 【請求項２】 種別判定手段（１６）により物体の種別
   が同一であると判定された時間を計測する計測手段（１
   ７）と、 計測手段（１７）により計測された時間が所定値以上の
   ときに物体の種別を確定する種別確定手段（１８）と、
   を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の車両の物
   体検知装置。
3. 【請求項３】 種別判定手段（１６）は、周波数分析手
   段（１３）により得られた検知スペクトラム形状が所定
   範囲内に複数のピークを持つ場合に、物体が大型車であ
   ると判定することを特徴とする、請求項１または請求項
   ２に記載の車両の物体検知装置。
4. 【請求項４】 種別判定手段（１６）は、周波数分析手
   段（１３）により得られた検知スペクトラム形状が所定
   範囲内に幅広く分布している場合に、物体が大型車であ
   ると判定することを特徴とする、請求項１または請求項
   ２に記載の車両の物体検知装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載
   の車両の物体検知装置を用いた車両の追従走行制御装置
   であって、 物体検知手段（１５）が出力する先行車との相対距離お
   よび先行車との相対速度をフィルタリング処理する可変
   カットオフ周波数フィルタ手段（１９）と、 可変カットオフ周波数フィルタ手段（１９）の出力に基
   づいて自車を先行車に追従走行させる追従走行制御手段
   （２０）と、を備え、 可変カットオフ周波数フィルタ手段（１９）は、種別判
   定手段（１６）あるいは種別確定手段（１８）が先行車
   が大型車であると判定あるいは確定したときに、カット
   オフ周波数を低下させることを特徴とする車両の追従走
   行制御装置。