JP7053982B2

JP7053982B2 - ゴースト除去方法及びレーダ装置

Info

Publication number: JP7053982B2
Application number: JP2017103503A
Authority: JP
Inventors: 雄二高田
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2022-04-13
Anticipated expiration: 2037-05-25
Also published as: US20180341012A1; JP2018200173A; US11262442B2

Description

本発明は、ゴースト除去方法及びレーダ装置に関し、例えば車載レーダ装置におけるゴースト除去技術に関する。

従来より、先行車両などのターゲットを検知するためのレーダ装置を備えた車間距離センサが自動走行制御システム（ＡＣＣ）などに利用されていた。この車間距離センサが備えるレーダ装置は、ミリ波の電波を車両の前方に向けて照射し、ターゲットからの反射電波を受信し、受信電波より生成した受信信号を送信信号と混合することにより、ターゲットとの相対距離、相対速度などを検出していた。しかしながら、レーダ装置は、電波の反射により発生するゴーストを実際のターゲットと誤認識してしまうと、ターゲットを正しく認識できない可能性があった。

このゴーストについて、図１を用いて説明する。ミリ波レーダによる車間距離センサにおいては、先行車１１で反射した電波１２が、トンネル壁、防音壁、ガードレールなどの壁１３などで反射すると、壁の中をゴースト１４が走行しているように誤認識することがある。この誤認識を防止するために、従来の車間距離センサにおいては、自車１５の前方を走行する車両だけを認識するようにすることで対応している。しかし、そのような対策をとった場合でも、カーブ路などでは、ゴーストを自車の前方を走行する車両として誤認識することがある。

ゴーストを実際のターゲットと誤認識することを防止するレーダ装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されているものがあった。

特許文献１に開示されたレーダ装置は、連続して検出される静止物などから、壁１３に相当するラインを求め、このラインより外側にあるターゲットを全てゴーストと見なし消去する。特許文献２に開示されたレーダ装置は、仮想壁を設定し、仮想壁と対称な位置にある他のターゲットをゴーストと判定する。

特開２００１－１１６８３９号公報特開２００９－１３３７６１号公報特開２００８－８２９７４号公報

ところで、特許文献１の方法を用いた場合には、壁に相当するラインより外側にあるターゲットを全てゴーストと見なし消去してしまうので、そのラインの外側に歩行者などの消去すべきでない物体が存在する場合には不都合が生じる。

また、特許文献２の方法では、壁に対して対称な位置にある他のターゲットをゴーストと判定しているが、状況によっては、壁に対して対称でない位置にゴーストが発生することもあり、ゴーストの除去が不十分になるおそれがある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、ゴーストの発生をより適切に推定でき、ゴーストをより適切に除去することができるゴースト除去方法及びレーダ装置を提供する。

本発明のゴースト除去方法の一つの態様は、
電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出するステップと、
検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するステップと、
電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するステップと、
を含む。

本発明のレーダ装置の一つの態様は、
電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出する検出部と、
検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するゴースト推定部と、
電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するゴースト除去部と、
を具備する。

本発明によれば、従来に比してゴーストの発生をより適切に推定でき、ゴーストをより適切に除去することができるようになる。例えば、壁の向こうの歩行者などは、車両の速度と一致しないのでゴーストとは推定されずに除去せずに済むようになる。

ゴーストの説明に供する図実施の形態で用いるパラメータの説明に供する図前方車両による反射点１点がどのように広がって見えるかを示した図実施の形態で用いる、レーダ（自車両）、移動体（前方車両）、静止物(壁・ガードレール)のパラメータの定義の説明に供する図Ｒ_ｔ、Ｒ_ｓ、θ_ｔ、θ_ｓの関係を示す図前方車両、ガードレール、ゴーストが発生する状況でのレーダの検出結果を示した図であり、Ｘ－Ｙ座標における反射点の位置を示した図前方車両、ガードレール、ゴーストが発生する状況でのレーダの検出結果を示した図であり、角度と相対速度の関係を示した図実施の形態によるレーダ装置の全体構成を示す概略図実施の形態のレーダ装置によるゴースト除去動作の説明に供するフローチャート

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜実施の形態の原理＞
先ず、実施の形態の具体的な構成を説明する前に、実施の形態の原理について説明する。

図２は、左側の壁からｈ_ｒメートルの位置にレーダがあり、前方の物体に反射、左側の壁の反射を経由してレーダに戻る経路を考えたもので、このとき測定される距離Ｒは次式で表される。

また、図２中のａ、ｃ、ｂ、ｄは次式で表すことができる。

図３は、前方車両による反射点１点がどのように広がって見えるか（つまりゴーストの見え方）を示した図である。ゴーストターゲットの距離は前方車両の距離が支配的で、厳密には等距離ではないがほぼ円弧のようになる。このように壁との距離が近く、前方車両との距離が遠く、伝搬経路長が前方車両の距離が支配的となる場合、反射物体が前方１点であっても壁の反射によってゴーストターゲットは大きく見えることになる。

移動体と静止物体を含むマルチパス環境下の場合に、レーダで測定される相対速度を考える。ここで、図４に示したように、レーダ（自車両）、移動体（前方車両）、静止物(壁・ガードレール)のパラメータを定義する。そして、レーダ→移動体→静止物体→レーダという電波伝搬経路を考える。

レーダと移動体との間の距離（つまり自車（ego-vehicle）とターゲットと間の距離は、次式で表すことができる。

ここで、自車両の位置を原点、つまりｘ_ｅ＝０、ｙ_ｅ＝０とし、ｘ_ｅｔ、ｙ_ｅｔ、Ｒ_ｅｔを次式のように定義する。

すると、（３）式で表したレーダと移動体との間の距離は、次式のように表すことができる。

静止物と自車との間の距離は、次式で表すことができる。

ここで、ｘ_ｓｅ、ｙ_ｓｅ、Ｒ_ｓｅを次式のように定義する。

すると、（６）式で表した静止物と自車との間の距離は、次式のように表すことができる。

移動体（ターゲット）と静止物との間の距離は、次式で表すことができる。

ここで、ｘ_ｔｓ、ｙ_ｔｓ、Ｒ_ｔｓを次式のように定義する。

すると、（９）式で表した移動体（ターゲット）と静止物との間の距離は、次式のように表すことができる。

以上の３経路の合計から、レーダから見える相対速度の成分は、次式で表すことができる。

実際にレーダ信号処理で計算される相対速度は、（１２）式に係数１／２が乗算された相対速度である。

ゴーストの距離は、レーダと前方車両との間の距離、前方車両と静止物との間の距離、静止物とレーダとの間の距離の３つの合計の半分となる。レーダで測定される前方車両の距離及び相対速度と、静止物の距離及び相対速度とから、ゴーストの発生する距離は、次式により計算できる。

このように、本実施の形態では、レーダからの前方車両までの距離、角度、相対速度と、レーダからの静止物までの距離、角度とを用いて、レーダからの距離が所定値を満たし（具体的には（１３）式を満たし）かつレーダから相対距離が所定値を満たす（具体的には（１２）式に１／２を乗じた値を満たす）測定ポイントをゴーストであると推定し、電波を用いて検出したターゲットである移動体の検出候補点から、推定したゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外する。

このようにすることで、従来の方法と比較してゴーストの発生をより適切に推定でき、ゴーストをより適切に除去することができるようになる。

因みに、（１３）式におけるＲ_ｔ、Ｒ_ｓ、θ_ｔ、θ_ｓの関係は、図５の通りである。

図６及び図７は、前方車両、ガードレール、ゴーストが発生する状況でのレーダの検出結果を示した図である。図６は、はＸ－Ｙ座標における反射点の位置を示している。図７は、角度と相対速度の関係を示している。

レーダは図６における（０，０）の位置にある。図６及び図７において、□印はガードレールからの反射点を示し、○印は前方車両（すなわちターゲット）からの反射点を示し、小さい○印は測定されるゴースト（すなわち実際のゴースト）を示し、＋印は上述したような方法で推定したゴーストを示す。ここで、＋印で示したゴーストの推定点は、○印で示す前方車両（すなわちターゲット）からの反射点ｎの中でもっとも電力が強かった点と、ガードレール(ここでは距離１０ｍ以下の点を使用している)とを用いて、上記の計算式により求めた点である。

図６及び図７から、本実施の形態の方法により推定されるゴーストは、測定されるゴースト（つまり実際のゴースト）に合っていることが分かる。

＜実施の形態＞
図８は、実施の形態によるレーダ装置の全体構成を示す概略図である。レーダ装置１００は、送信機１０１、送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、混合器１０４、フィルタ１０５、増幅器１０６、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８、及び信号処理部１０９を有する。

送信機１０１は、ランプ波形に変調したミリ波信号を、送信アンテナ１０２から照射する。送信アンテナ１０２から所定のビーム角度で照射された電波は、先行車などのターゲットが存在する場合、ターゲットにより反射される。受信アンテナ１０３は、ターゲットにより反射された電波を受信する。受信された信号は、混合器１０４によって送信機１０１からの局部発振信号と混合され、フィルタ１０５、増幅器１０６、ＡＧＣ１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８を経由して、信号処理部１０９へ入力される。

信号処理部１０９では、各ターゲットについての相対距離、相対速度、及び位置等を計算する。なお、これらの構成及び作用は、従来のレーダ装置と変わるところはないので、詳細な説明は省略する。信号処理部１０９は、例えば、ＡＣＣ（自動走行制御装置）１１０と接続され、信号処理部１０９の計算結果は、ＡＣＣ装置１１０へ出力される。ＡＣＣ装置１１０は、レーダ装置１００から取得した各ターゲット情報に基づいて、自動走行制御を行う。

ここで、本実施の形態の信号処理部１０９は、上述したような方法を用いて、電波を用いて検出したターゲットである移動体の候補検出点から、推定したゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外する処理を行う。

図９は、本実施の形態のレーダ装置１００によるゴースト除去動作の説明に供するフローチャートである。

レーダ装置１００は、先ず、ステップＳ１においてレーダ測定、つまり送信アンテナ１０２から電波を照射し、反射された電波を受信アンテナ１０３で受信し、信号処理部１０９によって測定ポイントについての相対距離、相対速度、及び位置等を計算する。

次に、レーダ装置１００は、ステップＳ２において測定ポイントのうちターゲットである前方車両がどれかを特定し、ステップＳ３において壁、ガードレール等の周辺静止物がどれかを特定する。ここで、周辺静止物とは、移動体からの反射波を再度反射させるおそれのある例えばガイドレール等の静止物である。実際にこのような周辺静止物が多数存在するような環境下では、ガイドレール等の特定の物体のみを周辺静止物として検出するとよい。この処理は、信号処理部１０９によって行われる。前方車両の特定は、例えば測定ポイントの中で強度の最も高い測定ポイントを検出することで行うことができる。周辺静止物の特定は、例えば、レーダ装置が搭載された自車の速度ｖと、物体の角度θ（つまり電波が到来する方向）とから、相対速度がｖ×ｃｏｓθに近い測定ポイントを検出することで行うことができる。なお、静止物の特定については、例えば特許文献３等に記載されている。

次に、レーダ装置１００の信号処理部１０９は、ステップＳ４において、ゴーストの発生する距離、角度及び速度を、前方車両と周辺静止物とから推定する。つまり、検出した移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、に基づいて、上述の計算式を用いて、ゴーストの発生する距離、角度及び速度を推定する。

次に、レーダ装置１００の信号処理部１０９は、ステップＳ５において、検出物体（すなわち電波を用いて検出したターゲットである移動体の候補検出点）から、推定したゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外する。

なお、上述の実施の形態において、送信機１０１、送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、混合器１０４、フィルタ１０５、増幅器１０６、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８、及び信号処理部１０９は、電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出する検出部として機能する。信号処理部１０９は、検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するゴースト推定部として機能する。また、信号処理部１０９は、電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するゴースト除去部として機能する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、（ｉ）電波を用いてターゲットである移動体の位置及び相対速度と周辺静止物の位置とを検出し、（ｉｉ）検出した移動体の位置及び相対速度と周辺静止物の位置とを用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定し、（ｉｉｉ）電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外したことにより、ゴーストの発生を従来に比してより適切に推定でき、ゴーストをより適切に除去することができるようになる。例えば、壁の向こうの歩行者などは、車両の速度と一致しないので除去せずに済むようになる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、本発明によるゴースト除去方法及びレーダ装置を車載のレーダ装置に適用して、自車両の前方車両を検出する際に発生するゴーストを除去する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レーダ装置を用いた際に生じるゴーストを除去する方法及びその方法を用いたレーダ装置として広く適用可能である。特に、ターゲットが移動体であり、移動体から反射した電波を再反射する周辺静止物が存在するような電波伝搬環境下でのゴーストを除去する場合に有効である。

本発明は、例えば車載のレーダ装置に適用し得る。

１００レーダ装置
１０１送信機
１０２送信アンテナ
１０３受信アンテナ
１０４混合器
１０５フィルタ
１０６増幅器
１０７ＡＧＣ
１０８Ａ／Ｄ変換器
１０９信号処理部
１１０ＡＣＣ装置（自動走行制御装置）

Claims

電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出するステップと、
検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するステップと、
電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するステップと、
を含み、
前記ゴーストの位置及び相対速度を推定するステップでは、
次式を用いてゴーストまでの距離を算出する、

ここで、Ｒ _ｔは前記電波を出射するレーダ装置から移動体までの距離であり、Ｒ _ｓは移動体からの反射波が再反射する周辺静止物上の所定の反射点までのレーダ装置からの距離であり、θ _ｔ－θ _ｓはレーダ装置から見た移動体と前記反射点との間の角度である、
ゴースト除去方法。
電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出するステップと、
検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するステップと、
電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するステップと、
を含み、
前記ゴーストの位置及び相対速度を推定するステップでは、
次式を用いてゴーストの相対速度を算出する、

ここで、ｖ _ｅは前記電波を出射するレーダ装置の速度であり、φ _ｅはレーダ装置の向きであり、ｖ _ｔは移動体の速度であり、θ _ｔは移動体の方位角であり、φ _ｔは移動体の向きであり、Ｒ _ｔはレーダ装置から移動体までの距離であり、θ _ｓは移動体からの反射波が再反射する周辺静止物上の所定の反射点の方位角であり、Ｒ _ｓは移動体からの反射波が再反射する周辺静止物上の所定の反射点までのレーダ装置からの距離である、
ゴースト除去方法。
前記ターゲットである移動体は前方車両であり、前記周辺静止物は壁又はガイドレールである、
請求項１又は２に記載のゴースト除去方法。
電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出する検出部と、
検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するゴースト推定部と、
電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するゴースト除去部と、
を具備し、
前記ゴースト推定部は、
次式を用いてゴーストまでの距離を算出する、

ここで、Ｒ _ｔは前記電波を出射するレーダ装置から移動体までの距離であり、Ｒ _ｓは移動体からの反射波が再反射する周辺静止物上の所定の反射点までのレーダ装置からの距離であり、θ _ｔ－θ _ｓはレーダ装置から見た移動体と前記反射点との間の角度である、
レーダ装置。
電波を用いて、ターゲットである移動体の位置及び相対速度と、周辺静止物の位置と、を検出する検出部と、
検出した前記移動体の位置及び相対速度と、前記周辺静止物の位置と、を用いて、ゴーストの位置及び相対速度を推定するゴースト推定部と、
電波を用いて検出した前記ターゲットである移動体の候補検出点から、前記推定した前記ゴーストの位置及び相対速度の検出点をゴーストとして除外するゴースト除去部と、
を具備し、
前記ゴースト推定部は、
次式を用いてゴーストの相対速度を算出する、

ここで、ｖ _ｅは前記電波を出射するレーダ装置の速度であり、φ _ｅはレーダ装置の向きであり、ｖ _ｔは移動体の速度であり、θ _ｔは移動体の方位角であり、φ _ｔは移動体の向きであり、Ｒ _ｔはレーダ装置から移動体までの距離であり、θ _ｓは移動体からの反射波が再反射する周辺静止物上の所定の反射点の方位角であり、Ｒ _ｓは移動体からの反射波が再反射する周辺静止物上の所定の反射点までのレーダ装置からの距離である、
レーダ装置。