JP4905512B2 - 物標情報推定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の周囲に存在する物標に関する情報を推定する物標情報推定装置に関する。
従来より、ミリ波帯の高周波信号からなるレーダ波を水平方向（車幅方向）に機械的に又は電子的にスキャンすることによって、レーダ波を反射した物標に関する情報（物標との距離，相対速度，方位等）を検出する車載レーダ装置が知られている。
この種の車載レーダ装置では、高さ方向（車高方向）の情報が得られないため、自車両が乗り越え可能な物体であるマンホールの蓋や、自車両くぐり抜け可能な物体である看板等、自車両が衝突する可能性のない物体（以下、これらを総称して不要反射物という）を、先行車両や路上の落下物等、自車両が衝突する可能性のある（車両制御の対象とすべき）障害物と区別検出することが困難である。
これに対して、レーダ波の高さ方向のビーム幅（検知範囲）を絞ることにより、不要反射物を検知され難くすることが考えられる。しかし、この場合、道路の傾斜が変化するポイント付近での検知距離が低下し、しかも、路面の傾斜が大きい（横断曲線の半径が小さい）ほど、その影響が大きくなるため、無闇にビーム幅を絞ることはできなかった。
ところで、レーダ波を用いてレーダ波の反射地点の高さを求める手法として、反射波の受信電力が、マルチパスの影響により、反射地点との距離に応じて変化することを利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、レーダ波を反射する反射地点の高さ（即ち、物標が存在する位置の高さや物標自体の高さ）が路面よりも高いときには、マルチパス現象が生じ、直接受信される反射波と、路面で１回反射してから受信される反射波とで、行路差に基づく位相差が生じ、互いに打ち消しあう関係にあるときに、受信電力が低下する。
これを概念的に表すと、図８に示すように、マルチパスの影響を受けた反射波の受信電力Ｐは、レーダ装置の取り付け高さｈが固定されているものとして、反射地点の高さＨと、反射地点までの距離Ｒとによって決まるため（１）式で表され、これを反射地点の高さＨについて解いた式は（２）式で表される。なお、ｆ，ｇは関数を表す。
Ｐ＝ｆ（Ｈ，Ｒ） （１）
Ｈ＝ｇ（Ｒ，Ｐ） （２）
つまり、反射波の受信電力が極小となる地点（ヌルポイント）Ｒ＝Ｒnullと、その時の受信電力Ｐ＝Ｐnullとを検出して、（２）式に当てはめることによって、レーダ波の反射地点の高さ、即ち、物標の高さＨを求めることが可能となる。
また、別の手法として、反射波の受信電力が変動していれば、マルチパスを生じさせるような高さのある物標であるから、車両で乗り越えることができる確率は低いと判断し、反射波の受信電力が変動しなければ、マルチパスを生じさせない高さのない物標であるから、車両で乗り越えることができる確率は高いと判断することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−１９６７２５−号公報 特開２００４−１９８４３８号公報
しかし、特許文献２に記載の方法では、乗り越え可能な物標であるか否かを少ない処理負荷で判断することができるものの、車両等の衝突する可能性のある物体と、高い位置にある看板や信号機等のくぐり抜け可能な物体との識別ができないという問題があった。
一方、特許文献１に記載の方法では、全ての物体について高さを求めることが可能であるが、処理負荷が大きいという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するために、レーダ波を用いて検出される物標に関する情報（少なくとも路面からの高さ）を少ない処理負荷で検出できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するためになされた本発明は、車両に搭載され、車両の周囲に存在する物標に関する情報を推定する物標情報推定装置であって、この物標情報推定装置では、物標検出手段が、予め設定された測定サイクル毎に、レーダ波を送受信して該レーダ波を反射した物標との距離を少なくとも検出し、追尾手段が、物標検出手段にて複数の前記測定サイクルに渡って検出される物標である対象物標を追尾する。
すると、ヌル距離抽出手段が、対象物標からの反射波の受信電力がマルチパスによってヌルポイントとなる対象物標との距離をヌル距離として抽出し、高さ推定手段が、レーダ波の反射地点が位置する路面からの高さに対応づけて予め複数用意されたヌルポイントの発生パターンと、ヌル距離抽出手段での抽出結果とを照合して対象物標が位置する路面からの高さを推定する。
ここで、図７は、反射地点（対象物標）からの反射波の受信電力と反射地点までの距離との関係を、マルチパスが発生していない場合と発生した場合とについてシミュレーションによって求めた結果を例示するものであり、（ａ）は反射地点の高さが５ｍの場合、（ｂ）は反射地点の高さが６０ｃｍの場合、（ｃ）は反射地点の高さが１ｃｍの場合である。
なお、受信電力Ｐは、図８のモデルを使用し、レーダ波を送受信する地点をＡ、レーダ波の反射地点をＢ、マルチパス波の路面反射点をＣ、Ａ−Ｂ間の水平距離をＲ、直接波が伝搬する距離（Ａ−Ｂ間の距離）をＲAB、マルチパス波が伝搬する距離（Ａ−Ｃ−Ｂ間の距離）をＲACB 、ＲAB，ＲACB の経路長差によって生じる位相差をφ、路面反射点Ｃでの反射率をρ、送信電力をＰｔ、送信アンテナゲインをＧｔ、受信アンテナゲインをＧｒ、アンテナの反射断面積（ＲＣＳ）をσ、レーダ波の波長をλ、Ｋを定数として（３）式により求めたものである。
Figure 0004905512
 （３）式の詳細は、例えば、「車間距離計測用７６ＧＨｚミリ波レーダの開発」日本機械学会［No.006］Dynamics and Design Conference 2000 CD-ROM 論文集を参照のこと。また、図７は、ノイズ（１／ｆノイズ等）の影響を加えたものを示している。
図７に示すように、ヌルポイント（受信電力の極小点）は、路面からの高さに応じた距離間隔で発生し、その高さが高くなるほどヌルポイントの距離間隔は狭くなる。但し、路面に位置するマンホール等、路面からの高さがほぼゼロ（数ｃｍ程度以下）ではヌルポイントは発生せず、反射地点の高さに応じてヌルポイントの発生パターンが異なることがわかる。
このように、本発明の物標情報推定装置によれば、ヌルポイントの発生パターンと実際のヌル距離の抽出結果とを照合するだけの少ない処理負荷で、対象物標の路面からの高さ（対象物標が位置する高さ或いは対象物標自体の高さ）を検出することができる。
また、本発明の物標情報推定装置では、衝突可能性判定手段が、対象物標との距離が境界距離より大きい場合、該距離に対応する第２判定パターンのマップ値が「０」であり、且つ、対象物標の受信電力がヌルポイントになっていれば、対象物標を高位物標と判定し、対象物標との距離が境界距離以下の場合、対象物標の受信電力がヌルポイントになっていなければ、対象物標を低位物標と判定する。
但し、ヌルポイントの発生パターンは、車両から物標までの距離を複数に分割した領域毎に、該領域内で一つでもヌルポイントが発生していれば「１」、該領域内で一つもヌルポイントが発生していなければ「０」となるマップ値によって表され、ヌルポイントの発生パターンのうち、車両による乗り越えが可能な物標である低位物標の上限高さに対応づけられたものを第１判定パターン、前記車両によるくぐり抜けが可能な物標である高位物標の下限高さに対応づけられたものを第２判定パターン、より遠距離では第１判定パターンのマップ値が全て「０」となり且つより近距離では第２判定パターンのマップ値が全て「１」となる距離を境界距離とする。
従って、本発明の物標情報推定装置によれば、対象物標が乗り越え可能な物標であるか否か、又はくぐり抜け可能な物標であるか否か、即ち、車両が衝突する可能性の高い物標であるか否かを簡易に識別することができる。
また、本発明の物標情報推定装置は、更に、幅推定手段が、高さ推定手段にて推定された高さを車高として、該車高から車幅を推定するように構成されていてもよい。
つまり、多くの車両では、車高と車幅とはほぼ比例した関係（車高が高いほど、車幅が広い）を有していると見なすことができるため、車高から車幅を推定することができるのである。なお、幅推定手段は、高さ推定手段の結果から車である可能性が高いと推定される物標に対してだけ適用することが望ましい。
ところで、対象物標がヌル距離に存在する場合、対象物標からの反射波は打ち消しあうため、物標検出手段にて検出されないか、検出されたとしても信号レベルが非常に小さなものとなる。
そこで、追尾手段は、対象物標を一時的にロストした場合、過去の測定サイクルでの検出結果に基づいて今回の測定サイクルでの対象物標との距離を推定し、その推定距離に対象物標が存在するものとみなす外挿を行い、ヌル距離抽出手段は、追尾手段により外挿が行われた場合に、推定距離をヌル距離として抽出することが望ましい。
また、ヌル距離抽出手段は、前記対象物標からの反射波の受信電力が、前回の測定サイクルでの検出値から予め設定された許容値以上変化した場合にも、その対象物標との距離をヌル距離として抽出することが望ましい。
前者の場合、対象物標が物標検出手段にて検出されなくても、ヌル距離を抽出することができ、後者の場合、対象物標が物標検出手段にて検出され続けている状態であっても、ヌル距離を抽出することができる。
ところで、高さ推定手段は、静止している対象物標についてのみ推定を行ってもよい。
つまり、静止している対象物標については、接近するに従って様々な距離で受信電力を測定することができるため、ヌルポイントの発生パターンとの照合を高い精度で行うことができる。
クルーズ制御システムの概略構成を示したブロック図。 ヌルポイント発生パターンテーブルの内容を示す説明図。 ヌルポイント発生パターンテーブルで、衝突可能性の判定に使用するパターンを抜粋した説明図。 信号処理部が実行するメイン処理の内容を示すフローチャート。 情報推定処理の詳細を示すフローチャート。 衝突可能性判定処理の詳細を示すフローチャート。 反射波の受信電力と反射地点までの距離との関係を反射地点の路面からの高さを変えてシミュレーションによって算出した結果を示すグラフ。 マルチパスが受信電力に与える影響を算出するために使用したモデルを示す説明図。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［全体構成］
図１は、本発明を適用したクルーズ制御システムの概略構成を示したブロック図である。
図１に示すように、クルーズ制御システムは、車間制御電子制御装置（以下「車間制御ＥＣＵ」と称す。）３０、エンジン電子制御装置（以下「エンジンＥＣＵ」と称す。）３２、ブレーキ電子制御装置（以下「ブレーキＥＣＵ」と称す。）３４を備え、これらはＬＡＮ通信バスを介して互いに接続されている。また、各ＥＣＵ３０，３２，３４は、いずれも周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して行うためのバスコントローラを備えている。
尚、本実施形態では、ＬＡＮ通信バスを介して行うＥＣＵ間のデータ通信は、車載ネットワークで一般的に利用されているＣＡＮ（ドイツ、Robert Bosch社が提案した「Controller Area Network 」）プロトコルを用いている。
また、車間制御ＥＣＵ３０には、図示しない警報ブザー、クルーズコントロールスイッチ、目標車間設定スイッチ等が接続されている他、本発明の物標情報推定装置に相当するレーダセンサ１が接続されている。
ここでレーダセンサ１は、ＦＭＣＷ方式のいわゆる「ミリ波レーダ」として構成されたものであり、周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信することにより、先行車両や路側物等の物標を認識し、これらの認識した物標（以下「認識物標」と称す。）に関する情報である物標情報を生成して、車間制御ＥＣＵ３０に送信する。
なお、物標情報には、認識物標との距離，相対速度、認識物標が位置する方位、衝突可能性の高低、衝突可能性が高い認識物標についてはサイズの推定値（高さ，幅）等が含まれている。
［ブレーキＥＣＵの構成］
ブレーキＥＣＵ３４は、図示しないステアリングセンサ、ヨーレートセンサからの検出情報（操舵角、ヨーレート）に加え、図示しないＭ／Ｃ圧センサからの情報に基づいて判断したブレーキペダル状態を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０から目標加速度、ブレーキ要求等を受信し、これら受信した情報や判断したブレーキ状態に従って、ブレーキ油圧回路に備えられた増圧制御弁・減圧制御弁を開閉するブレーキアクチュエータを駆動することでブレーキ力を制御するように構成されている。
［エンジンＥＣＵの構成］
エンジンＥＣＵ３２は、図示しない車速センサ、スロットル開度センサ、アクセルペダル開度センサからの検出情報（車速、エンジン制御状態、アクセル操作状態）を車間制御ＥＣＵ３０に送信すると共に、車間制御ＥＣＵ３０からは目標加速度、フューエルカット要求等を受信し、これら受信した情報から特定される運転状態に応じて、内燃機関のスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ等に対して駆動命令を出力するように構成されている。
［車間制御ＥＣＵの構成］
車間制御ＥＣＵ３０は、エンジンＥＣＵ３２から車速やエンジン制御状態、ブレーキＥＣＵ３４から操舵角、ヨーレート、ブレーキ制御状態等を受信する。また、車間制御ＥＣＵ３０は、クルーズコントロールスイッチ，目標車間設定スイッチなどによる設定値、及びレーダセンサ１から受信した物標情報に基づいて、先行車両との車間距離を適切な距離に調節するための制御指令として、エンジンＥＣＵ３２に対しては、目標加速度、フューエルカット要求等を送信し、ブレーキＥＣＵ３４に対しては、目標加速度、ブレーキ要求等を送信する。また、車間制御ＥＣＵ３０は、警報発生の判定を行い、警報が必要な場合には警報ブザーを鳴動させるように構成されている。
［レーダセンサの構成］
ここで、レーダセンサ１の詳細について説明する。
レーダセンサ１は、時間に対して周波数が直線的に増加する上り区間、及び周波数が直線的に減少する下り区間を有するように変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する発振器１０と、発振器１０が生成する高周波信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する分配器１４と、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する送信アンテナ１６と、レーダ波を受信するｎ個の受信アンテナからなる受信アンテナ部２０とを備えている。
また、レーダセンサ１は、受信アンテナ部２０を構成するアンテナのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナからの受信信号Ｓｒを後段に供給する受信スイッチ２１と、受信スイッチ２１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する増幅器２２と、増幅器２２にて増幅された受信信号Ｓｒおよびローカル信号Ｌを混合してビート信号ＢＴを生成するミキサ２３と、ミキサ２３が生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去するフィルタ２４と、フィルタ２４の出力をサンプリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２５と、発振器１０の起動または停止やＡ／Ｄ変換器２５を介したビート信号ＢＴのサンプリングを制御すると共に、そのサンプリングデータを用いた信号処理や、車間制御ＥＣＵ３０との通信を行い、信号処理に必要な情報（車速情報）、およびその信号処理の結果として得られる情報（ターゲット情報など）を送受信する処理などを行う信号処理部２６とを備えている。
このうち、受信アンテナ部２０を構成する各アンテナは、そのビーム幅がいずれも送信アンテナ１６のビーム幅全体を含むように設定されている。そして、各アンテナがそれぞれＣＨ１〜ＣＨｎに割り当てられている。
また、信号処理部２６は、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、更に、Ａ／Ｄ変換器２５を介して取り込んだデータについて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理などを実行するための演算処理装置（例えばＤＳＰ）を備えている。
［レーダセンサの動作］
このように構成された本実施形態のレーダセンサ１では、信号処理部２６からの指令に従って発振器１０が起動すると、その発振器１０が生成し、増幅器１２が増幅した高周波信号を、分配器１４が電力分配することにより、送信信号Ｓｓおよびローカル信号Ｌを生成し、このうち送信信号Ｓｓは、送信アンテナ１６を介してレーダ波として送出される。
そして、送信アンテナ１６から送出され物体に反射して戻ってきた反射波は、受信アンテナ部２０を構成する全ての受信アンテナにて受信され、受信スイッチ２１によって選択されている受信チャンネルＣＨｉ（ｉ＝１〜ｎ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器２２で増幅されたあとミキサ２３に供給され
る。すると、ミキサ２３では、この受信信号Ｓｒに分配器１４からのローカル信号Ｌを混合することによりビート信号ＢＴを生成する。このビート信号ＢＴは、フィルタ２４にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器２５にてサンプリングされ、信号処理部２６に取り込まれる。
なお、受信スイッチ２１は、レーダ波の一変調周期の間に、すべてのチャンネルＣＨ１〜ＣＨｎが所定の回（例えば５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられ、また、Ａ／Ｄ変換器２５は、この切り替えのタイミングに同期してサンプリングを行う。つまり、レーダ波の一変調周期の間に、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎にサンプリングデータが蓄積されることになる。
［信号処理部］
次に、信号処理部２６での処理について説明する。
なお、信号処理部２６を構成するＲＯＭには、後述する処理のプログラムの他、処理の実行に必要なヌルポイント発生パターンマップが少なくとも記憶されている。
＜ヌルポイント発生パターンマップ＞
図２は、ヌルポイント発生パターンマップの内容の概略を示す説明図である。
図２に示すように、ヌルポイント発生パターンマップは、自車両から物標までの０ｍ〜１００ｍの距離を、０ｍ〜２０ｍ（領域幅２０ｍ）、２０ｍ〜１００ｍ（領域幅８０ｍ）の二つの領域に区分けすると共に、１００ｍ〜２００ｍの距離を、領域幅１０ｍずつの１０個の領域に区分けし、マルチパスの影響を受けた反射波の受信電力が極小となるヌルポイントが、その領域内に一つでも存在すればマップ値Ｍ（Ｒ）として「１」を、一つも存在しなければマップ値Ｍ（Ｒ）として「０」を設定したものである。
ここでは、路面からの高さ０〜３５０ｃｍの範囲を１０ｃｍ単位で区切って３６個のパターンが格納されている。
但し、マルチパスの影響を受けた反射波の受信電力は、図８に示すモデルを使用し、送信波は物標に直接到達し、反射波は直接戻ってくるルートと、道路に一度反射して戻ってくるルートとを考慮した既述の（３）式によって求めている。但し、マップの内容は、ノイズ（１／ｆノイズ等）も考慮したものとなっている。
図３は、ヌルポイント発生パターンマップから、自車との衝突可能性の高低を判定するために使用されるパターンを抽出したものであり、自車両が乗り越えることが可能な物標（以下「低位物標」と称す。）であるか否かを判定するために使用される高さ１０ｃｍの地点を反射地点とする物標のヌルポイント発生パターンと、自車両がくぐり抜けることができない可能性のある物標（以下「中位物標」と称す。）であるか否かを判定するために使用される高さ２００ｃｍの地点を反射地点とする物標のヌルポイント発生パターンと、ヌルポイント発生パターンマップで設定した全ての距離領域でマップ値Ｍ（Ｒ）が「１」となる下限の高さ（３５０ｃｍ）を反射地点とする物標のヌルポイント発生パターンとからなる。
なお、自車両がくぐり抜けることができる可能性の高い物標を以下では「高位物標」と称するものとする。つまり、中位物標が自車と衝突する可能性のある物標であり、低位物標及び高位物標が自車と衝突する可能性が低い物標である。
図示されているように、低位物標の判定パターンは、０〜２０ｍの領域でのみ「１」に設定され、中位物標の判定パターンは、周期的に「１」が設定されているが、遠距離ではその間隔が広く、近距離になるほど間隔が狭くなっている。
＜メイン処理＞
ここで、信号処理部２６が実行するメイン処理を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、本処理は、レーダ波の一変調周期を測定サイクルとして繰り返し起動する。
本処理が起動すると、Ｓ１１０では、前回の測定サイクルの間に蓄積された一変調周期分のサンプリングデータについて周波数解析処理（ここではＦＦＴ処理）を実行し、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎かつレーダ波の上り／下り各区間毎にビート信号ＢＴのパワースペクトルを算出する。
Ｓ１２０では、Ｓ１１０で求めたパワースペクトル上でピークとなる周波数成分（以下「ピーク周波数成分」と称する。）を抽出するピークサーチを行う。なお、このピークサーチにて抽出されるピーク周波数成分には、後述するＳ１８０での予測値に適合するものとそれ以外のものとがあり、更に、予測値に適合するピーク周波数成分が存在しない場合には、ノイズや他のピーク周波数成分に埋もれているものとみなしてピーク周波数成分の外挿を行う。
なお、適合するとは、予め設定された許容範囲内で一致することを意味するものとする。また、外挿したピーク周波数成分の信号レベルは、ゼロ、或いはノイズレベルに設定する。
Ｓ１３０では、Ｓ１２０で抽出されたピーク周波数成分（但し、外挿されたものを除く）毎かつ変調区間毎に、そのピーク周波数を発生させた反射波の到来方向を求める方位演算処理を実行する。具体的には、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎから集めたｎ個の同一周波数のピーク周波数成分について周波数解析処理（ここではＦＦＴ処理、又はＭＵＳＩＣ等のスーパーレゾリューション法）を実施する。
Ｓ１４０では、Ｓ１２０にて抽出された上り変調時のピーク周波数成分と下り変調時のピーク周波数成分との組み合わせを設定するペアマッチ処理を実行する。具体的には、Ｓ１２０で抽出したピーク周波数成分の信号レベルやＳ１３０にて算出した到来方向がほぼ一致するもの（両者の差が予め設定された一致判定閾値以下であるもの）を組み合わせる。更に、設定された各組み合わせについて、ＦＭＣＷレーダにおける周知の手法を用いて距離，相対速度を算出し、その算出距離，算出速度が予め設定された上限距離，上限速度より小さいもののみを、正式なペアとして登録する。
Ｓ１５０では、今回の測定サイクルのＳ１４０で登録されたペア（以下「今サイクルペア」と称する。）毎に、これら今サイクルペアが、前回の測定サイクルのＳ１４０で登録されたペア（以下「前サイクルペア」と称する。）と同一の物標を表すものであるか（履歴接続があるか）を判定する履歴追尾処理を実行する。
具体的には、前サイクルペアの情報に基づいて、前サイクルペアに対応する今サイクルペアの予測位置及び予測速度を算出し、その予測位置，予測速度と、今サイクルペアから求めた検出位置，検出速度との差分が（位置差分，速度差分）が予め設定された上限値（上限位置差，上限速度差）より小さい場合には、履歴接続あるものと判断し、複数の測定サイクル（例えば５サイクル）に渡って履歴接続があると判断されたペアを物標であると認識する。なお、今サイクルペアには履歴接続のある前サイクルペアの情報（例えば、履歴接続の回数や、後述する外挿カウンタ，外挿フラグ等）が順次引き継がれていくようにされている。
Ｓ１６０では、今サイクルのＳ１５０で認識された物標を今サイクル物標、前サイクルのＳ１５０で認識された物標を前サイクル物標として、今サイクル物標と履歴接続のない前サイクル物標があれば、その前サイクル物標についての予測値に基づいて外挿ペアを作成し、その外挿ペアを今サイクル物標に追加する物標外挿処理を実行する。
なお、各今サイクル物標には、外挿の有無を表す外挿フラグ、連続して外挿された回数を表す外挿カウンタが設定され、今サイクル物標が実際に検出された実ペアである場合には外挿フラグＧＦ，外挿カウンタがゼロクリアされ、今サイクル物標が外挿ペアである場合には外挿フラグＧＦが１にセットされると共に、外挿カウンタがインクリメントされる。そして、外挿カウンタのカウント値が予め設定された破棄閾値に達した場合は、その物標をロストしたものとして破棄する。
Ｓ１７０では、Ｓ１５０，Ｓ１６０にて登録された今サイクル物標のそれぞれについて、次サイクルで検出されるべきピーク周波数、検出されるべき方位角度を求める次サイクル物標予測処理を実行する。
Ｓ１８０では、上述のＳ１１０〜Ｓ１７０で得た情報、及び車間制御ＥＣＵ３０から得た車速情報に基づいて、認識物標に関する情報を推定する情報推定処理を実行し、続くＳ１９０では、認識された物標毎に、その物標の速度，位置，方位角度，Ｓ１８０にて推定された情報からなる物標情報を生成して車間制御ＥＣＵ３０に送信して本処理を終了する。
［情報推定処理］
次に、Ｓ１８０にて実行する情報推定処理の詳細を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、本処理に必要なパラメータとして、各今サイクル物標には、その物標に対する何サイクル目の処理かを識別する識別子を生成するためのカウンタＣｎｔ、その物標の衝突可能性の高低を判定済みであるか否かを表す判定済フラグＪＦ、その物標が低位物標であることを表す低位置フラグＬＦ、その物標が高位物標であることを表す高位置フラグＨＦが用意されている。なお、これらのパラメータＣｎｔ，ＪＦ，ＬＦ，ＨＦは、その物標が最初に認識された時に、値がゼロクリアされた状態で生成されるものとする。
本処理では、まずＳ２１０にて、今サイクル物標の中で、Ｓ２２０〜Ｓ２８０に示す処理の対象となっていない未選択の静止物標が存在するか否かを判断する。具体的には、自車両との相対速度が、車間制御ＥＣＵ３０から取得した速度情報（自車速）と一致する物標を静止物標とする。
Ｓ２１０にて肯定判断された場合は、Ｓ２２０に進み、未選択の静止物標の一つを選択する。この選択された静止物標を以下では第１選択物標と称する。
続くＳ２３０では、第１選択物標の衝突可能性について判定済みであるか否かを、判定済フラグＪＦが「１」にセットされているか否で判断し、肯定判断された場合はＳ２１０に戻る。
一方、Ｓ２３０にて否定判断された場合は、Ｓ２４０にて、判定実施条件を満たしているか否かを判断する。なお、本実施形態では、第１選択物標までの距離Ｒが２０ｍより大きく２００ｍ以下であり、且つ、自車速が１０ｋｍ／ｈ以上であることを判定実施条件としている。
判定実施条件が２０ｍである理由は、２０ｍ未満では、アンテナの指向性の影響で全ての物標で１となるためである。
Ｓ２４０にて否定判断された場合、即ち、判定実施条件を満たしていない場合は、Ｓ２５０にて、第１選択物標のパラメータＣｎｔ，ＪＦ，ＬＦ，ＨＦをいずれもゼロクリアしてＳ２１０に戻る。
一方、Ｓ２４０にて肯定判断された場合、即ち、判定実施条件を満たしている場合は、Ｓ２６０にて、カウンタＣｎｔをインクリメント（Ｃｎｔ←Ｃｎｔ＋１）すると共に、第１選択物標の受信電力Ｐ（Ｃｎｔ）を記憶する。
続くＳ２７０では、カウンタＣｎｔが１より大きいか否かを判断し、否定判断された場合、即ち、その第１選択物標に対する１サイクル目の処理であれば、そのままＳ２１０に戻る。
一方、Ｓ２７０にて肯定判断された場合、即ち、その選択物標に対する２サイクル目以降の処理であれば、Ｓ２８０にて、後述する衝突可能性判定処理を実行してＳ２１０に戻る。
先のＳ２１０にて否定判断された場合、即ち、静止物標に対する処理が終了するか、静止物標が存在しない場合には、Ｓ２９０にて、今サイクル物標の中で、Ｓ３００〜Ｓ３２０に示す処理の対象となっていない未選択の高さ判定対象物標が存在するか否かを判断し、否定判断された場合はそのまま本処理を終了する。なお、高さ判定対象物標とは、移動物標、及び衝突可能性判定処理（Ｓ２８０）にて衝突可能性のない高位物標又は低位物標であると判定されたもの以外の静止物標であって、Ｓ３１０の処理による高さの判定が確定していないもののことをいう。
Ｓ２９０にて肯定判断された場合は、Ｓ３００に進み、未選択の高さ判定対象物標の一つを選択する。この選択された高さ判定対象物標を以下では、第２選択物標と称する。
続くＳ３１０では、ヌルポイント発生パターンマップを用いた高さ推定処理（後述する）を実行し、更に、Ｓ３２０では、第２選択物標は車両であり、Ｓ３１０で推定された高さが車高であるとみなして車幅を推定して、Ｓ２９０に戻る。
つまり、本処理では、今サイクル物標のうち、静止物標については、自車と衝突する可能性があるか否かの判定を行い、移動物標及び衝突する可能性があると判定された静止物標（中位物標）については、その高さ（車高）と幅（車幅）を推定するようにされている。
［衝突可能性判定処理］
次に、Ｓ２８０にて実行する衝突可能性判定処理の詳細を、図６に示すフローチャート、及び図３に示すヌルポイント発生パターンマップを用いて説明する。
なお、本処理は静止物標である第１選択物標に対する処理であるため、第１選択物標との距離Ｒは、測定サイクルを経過する毎に小さくなること、高位物標，中位物標，低位物標のいずれかであることが判定され、判定済フラグＪＦが「１」に設定されると、次の測定サイクルでは、本処理の対象から外され、判定が確定していない静止物標に対してのみ本処理が実行される。
本処理では、まず、Ｓ４１０にて、第１選択物標との距離Ｒが、１００ｍ以下であるか否かを判断し、否定判断された場合は、Ｓ４２０にて、その距離Ｒに対応する中位物標（高さ２００ｃｍ）のマップ値Ｍ（Ｒ）がゼロであるか否かを判断し、否定判断された場合は、中位物標か高位物標のいずれかではあるが、いずれであるか判断できないため、そのまま本処理を終了する。
Ｓ４２０にて肯定判断された場合は、Ｓ４３０に進み、第１選択物標は外挿されたものであるか否かを、外挿フラグＧＦが１に設定されているか否かにより判断する。
Ｓ４２０にて、肯定判断された場合、即ち、距離Ｒが第１選択物標のヌルポイントである場合には、第１選択物標は、中位物標より高い位置に存在する高位物標（衝突可能性の低い物標）であるものと判断して、Ｓ４４０にて、判定済フラグＪＦ及び高位置フラグＨＦをいずれも１に設定して、本処理を終了する。
一方、Ｓ４３０にて否定判断された場合は、Ｓ４５０にて、今サイクルで記憶した受信電力Ｐ（Ｃｎｔ）と前サイクルで記憶した受信電力Ｐ（Ｃｎｔ−１）との差の絶対値である電力差ΔＰを算出し、続くＳ４６０では、電力差ΔＰが予め設定されたヌル判定閾値（本実施形態では１０ｄＢ）以上であるか否かを判断する。
そして、Ｓ４６０にて肯定判断された場合は、前サイクルよりも大幅に受信電力が変化しているため、距離Ｒは第１選択物標のヌルポイントであるものと判断して、Ｓ４４０に進む。
一方、Ｓ４６０にて否定判断された場合は、距離Ｒは第１選択物標のヌルポイントではなく、従って、第１選択物標は高位物標ではないが、中位物標か低位物標のいずれかであるが、いずれであるか判断できないため、そのまま本処理を終了する。
先のＳ４１０にて肯定判断された場合は、Ｓ４７０に進み、Ｓ４３０と同様に、第１選択物標は外挿されたものであるか否かを判断する。
Ｓ４７０にて、肯定判断された場合、即ち、距離Ｒが第１選択物標のヌルポイントである場合には、第１選択物標は中位物標（高位物標であれば距離Ｒが１００ｍに到達する以前に判定されているはず）であるものと判断して、Ｓ４８０にて、判定済フラグＪＦを１に設定して、本処理を終了する。
一方、Ｓ４７０にて否定判断された場合は、Ｓ４９０，Ｓ５００にて、Ｓ４５０，Ｓ４６０と同様の処理を行い、Ｓ５００にて肯定判断された場合は、前サイクルよりも大幅に受信電力が変化しているため、距離Ｒは第１選択物標のヌルポイントであるものと判断して、Ｓ４８０に進む。
一方、Ｓ５００にて否定判断された場合、即ち、距離Ｒは第１選択物標のヌルポイントではない場合は、ヌルポイントが生じない低位物標であるものと判断して、Ｓ５１０にて、判定フラグＪＦ及び定位置フラグＬＦをいずれも１に設定して本処理を終了する。
［高さ判定処理］
次に、Ｓ３１０にて実行する高さ判定処理の概略 を、図２に示すヌルポイント発生パターンテーブルを用いて説明する。
この高さ判定処理では、Ｓ４３０，Ｓ４５０，Ｓ４６０と同様の処理によって今サイクルでの距離Ｒが第２選択物標のヌルポイントであるか否かを判断し、その結果を記憶すると共に、記憶されたヌルポイントの履歴とヌルポイント発生パターンマップとを照合し、その履歴が、ヌルポイント発生パターンのいずれか一つのみに該当する場合に、そのヌルポイント発生パターンに対応する高さが、第２選択物標の高さであると判定する。
［効果］
以上説明したように、レーダセンサ１によれば、物標を追尾して受信電力が極小（ヌルポイント）となる距離Ｒ（ヌル距離）を抽出し、予め用意されたヌルポイント発生パターンと実際のヌル距離の抽出結果とを照合することにより、自車両との衝突可能性や高さの判定を行っているため、少ない処理負荷で物標に関する情報を得ることができる。
また、レーダセンサ１では、移動物標や衝突可能性のある静止物標については、その物標を車両であると見なして、上述の照合によって高さを判定し、その高さを車高とみなして車幅を推定するようにされている。この推定した車幅を、割り込みや離脱の判定、衝突する際のラップ率の算出等に用いることにより、各種車両制御の信頼性を向上させることができる。
［発明との対応］
上記実施形態において、Ｓ１５０，Ｓ１６０が物標検出手段及び追尾手段、Ｓ４３０〜Ｓ４６０及びＳ４７０〜Ｓ５００がヌル距離抽出手段、Ｓ４４０，Ｓ４８０，Ｓ５１０Ｓ３１０が高さ推定手段、Ｓ３２０が幅推定手段に相当する。
［他の実施形態］
本実施形態では、送信波が直接（図８におけるＡ−Ｃのルートを通って）反射地点に到達する場合のみを考慮しているが、送信波が道路に１度反射して（図８におけるＡ−Ｃ−Ｂのルートを通って）反射地点に到達する場合を考慮してもよい。
この場合、ヌルポイント発生パターンマップの作成に使用する算出式は、例えば、「ミリ波帯における自動車レーダ受信信号特性の推定」豊田中央研究所Ｒ＆Ｄレビュー Vol.32 No.2(1997.6)に詳述されているものを使用することができる。
１…レーダセンサ １０…発振器 １２…増幅器 １４…分配器 １６…送信アンテナ ２０…受信アンテナ部 ２１…受信スイッチ ２２…増幅器 ２３…ミキサ ２４…フィルタ ２５…Ａ／Ｄ変換器 ２６…信号処理部 ３０…車間制御ＥＣＵ ３２…エンジンＥＣＵ ３４…ブレーキＥＣＵ

Claims (5)

  1. 車両に搭載され、該車両の周囲に存在する物標に関する情報を推定する物標情報推定装置であって、
    予め設定された測定サイクル毎に、レーダ波を送受信して該レーダ波を反射した物標との距離を少なくとも検出する物標検出手段と、
    前記物標検出手段にて複数の前記測定サイクルに渡って検出される物標である対象物標を追尾する追尾手段と、
    前記対象物標からの反射波の受信電力がマルチパスによってヌルポイントとなる該対象物標との距離をヌル距離として抽出するヌル距離抽出手段と、
    前記レーダ波の反射地点が位置する路面からの高さに対応づけて予め複数用意された前記ヌルポイントの発生パターンと、前記ヌル距離抽出手段での抽出結果とを照合して前記対象物標が位置する路面からの高さを推定する高さ推定手段と、
    前記ヌルポイントの発生パターンは、前記車両から物標までの距離を複数に分割した領域毎に、該領域内で一つでもヌルポイントが発生していれば「１」、該領域内で一つもヌルポイントが発生していなければ「０」となるマップ値によって表され、前記ヌルポイントの発生パターンのうち、前記車両による乗り越えが可能な物標である低位物標の上限高さに対応づけられたものを第１判定パターン、前記車両によるくぐり抜けが可能な物標である高位物標の下限高さに対応づけられたものを第２判定パターン、より遠距離では前記第１判定パターンのマップ値が全て「０」となり且つより近距離では前記第２判定パターンのマップ値が全て「１」となる距離を境界距離として、前記対象物標との距離が前記境界距離より大きい場合、該距離に対応する前記第２判定パターンのマップ値が「０」であり、且つ、前記対象物標の受信電力がヌルポイントになっていれば、該対象物標を高位物標と判定し、前記対象物標との距離が前記境界距離以下の場合、前記対象物標の受信電力がヌルポイントになっていなければ、該対象物標を低位物標と判定する衝突可能性判定手段と、
    を備えることを特徴とする物標情報推定装置。
  2. 前記対象物標が移動している場合、前記高さ推定手段にて推定された高さを車高として、該車高から車幅を推定する幅推定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の物標情報推定装置。
  3. 前記追尾手段は、前記対象物標を一時的にロストした場合、過去の測定サイクルでの検出結果に基づいて今回の測定サイクルでの前記対象物標との距離を推定し、その推定距離に前記対象物標が存在するものとする外挿を行い、
    前記ヌル距離抽出手段は、前記追尾手段により前記外挿が行われた場合に、前記推定距離を前記ヌル距離として抽出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物標情報推定装置。
  4. 前記ヌル距離抽出手段は、前記対象物標からの反射波の受信電力が、前回の測定サイクルでの検出値から予め設定された許容値以上変化した場合に、該対象物標との距離を前記ヌル距離として抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の物標情報推定装置。
  5. 前記高さ推定手段は、静止している前記対象物標についてのみ推定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の物標情報推定装置。
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