JP7127969B2 - レーダ装置及び信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置によって導出される静止物標の種別を判別する技術に関する。

車両に搭載されているレーダ装置は、「人」、「停止車両」、「路面」、「下方物」などを静止物標として導出する。「下方物」としては、例えば、道路に埋め込まれたマンホール、グレーチング、橋の継ぎ目などがある。

「人」や「停止車両」は、レーダ装置を搭載している車両にとっての障害物である。このため、レーダ装置を搭載している車両が「人」や「停止車両」に接近する場合、衝突を回避するためのブレーキ制御や警告が要求される。

一方、「路面」や「下方物」は、レーダ装置を搭載している車両にとっての障害物ではない。このため、レーダ装置を搭載している車両が「路面」や「下方物」に接近する場合、衝突を回避するためのブレーキ制御や警告は不要である。

上記のように同じ静止物標であっても障害物であるか否かで衝突回避処理が実行されるか否かが異なってくるため、車両に搭載されているレーダ装置は、静止物標が障害物であるか否かを判別し、その判別結果を、ブレーキ制御を行う車両制御ＥＣＵ（Electric Control Unit）や警告を行う警告ＥＣＵに送っている。

特開２０１３－１７０８９８号公報

例えば特許文献１では、レーダ装置と静止物標との距離に対するレーダ装置の受信強度特性に複数の凸点及びヌル点が存在するか否かによって、静止物標が障害物であるか否かを判別している。

静止物標が障害物である場合、静止物標の反射点が複数存在することからレーダ装置の受信強度はマルチパスの影響を受ける。マルチパスの影響はレーダ装置と静止物標との距離に応じて変化するため、静止物標が障害物であれば、レーダ装置と静止物標との距離に対するレーダ装置の受信強度特性に複数の凸点及びヌル点が現れる。凸点とは受信強度が高くなる頂点であり、ヌル点とは受信強度が低くなる頂点である。

特許文献１で提案されている判別手法では、レーダ装置と静止物標との距離が変化する必要がある。このため、レーダ装置を搭載した車両が停止状態である場合には判別を行えないという課題があった。また、静止物標が障害物である場合に複数の凸点及びヌル点が現れる程度の距離変化が必要であるため、判別に時間がかかるという課題もあった。

本発明は、上記課題に鑑みて、レーダ装置を搭載した車両が停止状態であっても当該レーダ装置によって導出される静止物標が当該車両にとっての障害物であるか否かを判別することができる信号処理技術を提供することを目的とする。

本発明に係るレーダ装置は、物体からの反射波を受信して静止物標を導出するレーダ装置であって、前記静止物標の高さを検出する高さ検出部と、前記静止物標の高さの分散度合いに基づいて、前記静止物標が前記レーダ装置を搭載した車両にとっての障害物であるか否かを判別する判別部と、を備える構成（第１の構成）である。

上記第１の構成のレーダ装置において、前記反射波に基づいて、前記静止物標の垂直方位を示すピーク垂直角度を導出する導出部を備え、前記判別部は、前記ピーク垂直角度を示す信号のパワーを加味して前記静止物標の高さの分散度合いを評価し、その評価結果に基づいて、前記静止物標が前記障害物であるか否かを判別する構成（第２の構成）であってもよい。

上記第１又は第２の構成のレーダ装置において、前記静止物標までの距離を検出する距離検出部を備え、前記判別部は、前記静止物標までの距離を加味して前記静止物標の高さの分散度合いを評価し、その評価結果に基づいて、前記静止物標が前記障害物であるか否かを判別する構成（第３の構成）であってもよい。

上記第１～第３いずれかの構成のレーダ装置において、前記反射波の受信強度を検出する受信強度検出部を備え、前記判別部は、前記受信強度に基づいて、前記静止物標が前記障害物であるか否かを判別する構成（第４の構成）であってもよい。

上記第１～第４いずれかの構成のレーダ装置において、固定基準点に対する前記静止物標の横位置を検出する横位置検出部を備え、前記判別部は、前記固定基準点に対する前記静止物標の横位置の分散度合いに基づいて、前記静止物標が前記障害物であるか否かを判別する構成（第５の構成）であってもよい。

上記第５の構成のレーダ装置において、 前記静止物標までの縦距離を検出する縦距離検出部を備え、前記判別部は、前記静止物標までの縦距離が所定の範囲であり、前記固定基準点に対する前記静止物標の横位置の分散度合が所定値よりも大きく、前記反射波の受信強度が検出閾値より大きいときは、前記静止物標が前記障害物であると判別する構成（第６の構成）であってもよい。

上記第６の構成のレーダ装置において、前記判別部は、判別結果を学習し、その学習結果に応じて前記所定の範囲を可変する構成（第７の構成）であってもよい。

本発明に係るレーダ装置の信号処理方法は、物体からの反射波を受信して静止物標を導出するレーダ装置の信号処理方法であって、前記静止物標の高さを検出する高さ検出工程と、前記静止物標の高さの分散度合いに基づいて、前記静止物標が前記レーダ装置を搭載した車両にとっての障害物であるか否かを判別する判別工程と、を備える構成（第８の構成）であってもよい。

本発明によると、レーダ装置を搭載した車両が停止状態であっても検出可能な静止物標の高さが検出され、その検出された静止物標の高さの分散度合いに基づいて静止物標が当該車両にとっての障害物であるか否かが判別される。したがって、本発明によると、レーダ装置を搭載した車両が停止状態であっても当該レーダ装置によって導出される静止物標が当該車両にとっての障害物であるか否かを判別することができる。

レーダ装置の構成例を示す図 信号処理装置の動作を示すフローチャート ピーク角度の例を示す図 静止物標が障害物でない場合の静止物標の高さ検出例を示す図 静止物標が障害物である場合の静止物標の高さ検出例を示す図 静止物標の高さバラつきの傾向を示す図 静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値の可変例を示す図 障害物でない静止物標の高さの誤差を示す図 静止物標の高さバラつきの傾向を示す図 静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値の可変例を示す図 反射パワー、静止物標の高さバラつき、及び静止物標の横位置バラつきの傾向を示す図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜１．レーダ装置の構成＞
図１は本実施形態に係るレーダ装置１の構成を示す図である。レーダ装置１は、例えば自動車などの車両に搭載されている。以下、レーダ装置１が搭載される車両を「自車両」という。また、自車両の直進進行方向であって、運転席からステアリングに向かう方向を「前方」という。また、自車両の直進進行方向であって、ステアリングから運転席に向かう方向を「後方」という。また、自車両の直進進行方向及び鉛直線に垂直な方向であって、前方向を向いている運転手の右側から左側に向かう方向を「左方向」という。また、自車両の直進進行方向及び鉛直線に垂直な方向であって、前方向を向いている運転手の左側から右側に向かう方向を「右方向」という。

レーダ装置１は自車両の前端に搭載されている。レーダ装置１は、周波数変調した連続波であるＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いて、自車両の前方に存在する物標に係る物標データを取得する。物標は静止物標と移動物標に分類される。

レーダ装置１は、自車両の直進進行方向における物標の距離（以下、「縦距離」という。）[ｍ]、自車両に対する物標の相対速度[ｋｍ／ｈ]、自車両の左右方向における物標の距離（以下、「横位置」という。）[ｍ]などのパラメータを有する物標データを導出する。縦位置は、例えば、自車両のレーダ装置１を搭載している位置を原点Ｏとし、自車両の前方では正の値、自車両の後方では負の値で表現される。横位置は、例えば、自車両のレーダ装置１を搭載している位置を原点Ｏとし、自車両の右側では正の値、自車両の左側では負の値で表現される。

図１に示すように、レーダ装置１は、送信部２ｈ及び２ｖと、受信部３ｈ及び３ｖと、信号処理装置４と、を主に備えている。送信部２ｈ及び受信部３ｈは物標の水平方位を検出するための送受信部であり、送信部２ｖ及び受信部３ｈｖは物標の垂直方位を検出するための送受信部であり、両者はアンテナの配置などが異なるが基本的な構成は同一である。ここで、水平方位とはレーダ装置１を備えた自車両の走行する路面に対して略水平な方位をいい、自車両の幅方向に相当する方位である。また垂直方位とはレーダ装置１を備えた車両の走行する路面に対して略垂直な方位をいい、自車両の高さ方向に相当する方位である。このため、以下の説明では、送信部２ｈと送信部２ｖとを区別せずに送信部２として説明し、受信部３ｈと受信部３ｖとを区別せずに受信部３として説明する。また、送信波及び受信波についても、送信波ＴＷｈと送信波ＴＷｖと区別せずに送信波ＴＷとして説明し、受信波ＲＷｈと受信波ＲＷｖと区別せずに受信波ＲＷとして説明する。

送信部２は、信号生成部２１と発信器２２とを備えている。信号生成部２１は、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発信器２２に供給する。発信器２２は、信号生成部２１で生成された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調し、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ２３に出力する。

送信アンテナ２３は、発信器２２からの送信信号に基づいて、送信波ＴＷを自車両の前方に出力する。送信アンテナ２３が出力する送信波ＴＷは、所定の周期で周波数が上下するＦＭＣＷとなる。送信アンテナ２３から自車両の前方に送信された送信波ＴＷは、人、他車両、路面、下方物などの物体で反射されて反射波ＲＷとなる。

受信部３は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ３１と、その複数の受信アンテナ３１に接続された複数の個別受信部３２とを備えている。本実施形態では、受信部３は、例えば、４つの受信アンテナ３１と４つの個別受信部３２とを備えている。４つの個別受信部３２は、４つの受信アンテナ３１にそれぞれ対応している。各受信アンテナ３１は物体からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、各個別受信部３２は対応する受信アンテナ３１で得られた受信信号を処理する。

各個別受信部３２は、ミキサ３３とＡ／Ｄ変換器３４とを備えている。受信アンテナ３１で得られた受信信号は、ローノイズアンプ（図示省略）で増幅された後にミキサ３３に送られる。ミキサ３３には送信部２の発信器２２からの送信信号が入力され、ミキサ３３において送信信号と受信信号とがミキシングされる。これにより、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差となるビート周波数を有するビート信号が生成される。ミキサ３３で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタルの信号に変換された後に、信号処理装置４に出力される。

信号処理装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ４１などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置４は、演算の対象とする各種のデータを、記憶装置であるメモリ４１に記憶する。メモリ４１は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などである。信号処理装置４は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部４２、フーリエ変換部４３、及び、データ処理部４４を備えている。送信制御部４２は、送信部２の信号生成部２１を制御する。

フーリエ変換部４３は、複数の個別受信部３２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。これにより、フーリエ変換部４３は、複数の受信アンテナ３１それぞれの受信信号に係るビート信号を、周波数領域のデータである周波数スペクトラムに変換する。フーリエ変換部４３で得られた周波数スペクトラムは、データ処理部４４に入力される。

データ処理部４４は、物標データ取得処理を実行し、複数の受信アンテナ３１それぞれの周波数スペクトラムに基づいて、自車両の前方の物標に係る物標データを取得する。データ処理部４４には、車速センサ５１、操舵角センサ５２などの自車両に設けられるセンサからの情報が入力される。これにより、データ処理部４４は、車速センサ５１から入力される自車両の速度、操舵角センサ５２から入力される自車両の旋回半径など、センサからの情報を処理に用いることができる。また、データ処理部４４は、処理結果に応じた制御信号を車両制御ＥＣＵ６１などに出力する。

図１に示すように、データ処理部４４は、主な機能として、物標データ導出部４５、物標データ処理部４６、演算部４７、判別部４８、及び送信部４９を備えている。

物標データ導出部４５は、フーリエ変換部４３で得られた周波数スペクトラムに基づいて物標に係る物標データを導出する。物標データ処理部４６は、導出された物標データを対象にしてフィルタリングなどの各種の処理を行う。演算部４７は、車速センサ５１から入力される自車両の速度及び操舵角センサ５２から入力される自車両の旋回半径に基づいて、固定基準点に対する自車両の位置を演算する。判別部４８は、静止物標が自車両にとっての障害物であるか否かを判別する。送信部４９は、判別部４８の判定結果に応じた送信信号を車両制御ＥＣＵ６１などに送る。これにより、車両制御ＥＣＵ６１などは、自車両が障害物に衝突することを回避するために必要な処理を適切に実行することができる。

＜２．信号処理装置の動作＞
次に、信号処理装置４の動作について説明する。図２は、信号処理装置４の動作を示すフローチャートである。信号処理装置４は、図２に示す処理を一定時間（例えば、１／２０秒）ごとに周期的に繰り返す。

図２に示す処理の開始前に、送信制御部４２による信号生成部２１の制御が完了している。まず、フーリエ変換部４３が、複数の個別受信部３２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換を実行する（ステップＳ１）。そして、４つの受信アンテナ３１の全てに関してアップ区間（送信波ＴＷの周波数が上昇する区間）及びダウン区間（送信波ＴＷの周波数が下降する区間）の双方の周波数スペクトラムが、フーリエ変換部４３からデータ処理部４４に入力される。

次に、物標データ導出部４５が、周波数スペクトラムを対象にピーク周波数を抽出する（ステップＳ２）。物標データ導出部４５は、周波数スペクトラムのうち、所定の閾値を超えるパワーを有するピークが表れる周波数を、ピーク周波数として抽出する。

次に、物標データ導出部４５は、方位演算処理により、抽出したピーク周波数の信号に係る物標の角度を推定する。方位演算処理では、一つのピーク周波数の信号から、複数の角度、及びそれら複数の角度それぞれの信号のパワーが導出される。

図３は、方位演算処理により推定された角度を、角度スペクトラムとして概念的に示す図である。図中において、横軸は角度（ｄｅｇ）、縦軸は信号のパワーを示している。角度スペクトラムにおいて、方位演算処理により推定された角度はピークＰａとして表れる。以下、方位演算処理により推定された角度を「ピーク角度」といい、ピーク角度の信号のパワーを「角度パワー」という。方位演算処理により推定された角度が水平方位の角度である場合は、「ピーク角度」及び「角度パワー」を「ピーク水平角度」及び「水平角度パワー」ともいい、方位演算処理により推定された角度が垂直方位の角度である場合は、「ピーク角度」及び「角度パワー」を「ピーク垂直角度」及び「垂直角度パワー」ともいう。このように一つのピーク周波数の信号から同時に導出された複数のピーク角度は、同一の縦距離（当該ピーク周波数に対応する縦距離）に存在する複数の物標の角度を示す。

物標データ導出部４５は、同一の縦距離に存在する複数の物標それぞれのピーク角度と、角度パワーとを導出する（ステップＳ３）。

これにより、物標データ導出部４５は、自車両の前方に存在する複数の物標それぞれに対応する区間データを導出する。物標データ導出部４５は、アップ区間及びダウン区間の双方で、ピーク周波数、ピーク角度、及び、角度パワーのパラメータを有する区間データを導出する。

次に、物標データ導出部４５は、ペアリング処理により、アップ区間の区間データとダウン区間の区間データとを対応付ける（ステップＳ４）。物標データ導出部４５は、例えば、マハラノビス距離を用いた演算を用いて、類似のパラメータ（ピーク周波数、ピーク角度、及び、信号のパワー）を有する２つの区間データを対応付ける。

物標データ導出部４５は、さらに、アップ区間及びダウン区間の２つの区間データの対応付けができた場合は、それら２つの区間データに基づくペアデータを導出する。物標データ導出部４５は、導出したペアデータのそれぞれに関して、ペアデータの元となったアップ区間及びダウン区間の２つの区間データのパラメータを用いることで、ペアデータのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を導出する（ステップＳ５）。

次に、物標データ導出部４５は、導出したペアデータのうちから物標に係る物標データを確定する。物標データ導出部４５が導出したペアデータには、ノイズなどの不要なデータが含まれる。このため、物標データ導出部４５は、導出したペアデータのうち物標に係るペアデータのみを物標データとして確定する。

物標データ導出部４５は、パラメータに基づいて、導出したペアデータのそれぞれを過去に確定した物標データと対応付ける。物標データ導出部４５は、類似のパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を有するペアデータと過去の物標データとを対応付ける。そして、物標データ導出部４５は、過去の物標データと対応付けができたペアデータを、物標に係る物標データとして確定する。

また、過去の物標データとの対応付けができなかったペアデータには、新規に表れた物標に係る物標データも含まれている。このため、物標データ導出部４５は、過去の物標データとの対応付けができなかったペアデータについては、次回以降の物標データ取得処理において所定回数（例えば、３回）以上連続して過去のペアデータと対応付けができた場合に、新規に表れた物標に係る物標データとして確定する。

このような処理により、物標データ導出部４５は、自車両の周辺の物標に係る物標データを導出する。物標データ取得処理は一定時間（例えば、１／２０秒）ごとに周期的に繰り返されることから、物標データ導出部４５は、物標に係る物標データを一定時間ごとに導出することになる。

各物標データは、縦距離、相対速度及び横位置などのパラメータを有している。これとともに、各物標データには、処理に用いる各種の処理変数が設定される。この処理変数には、「静止物標フラグ」などがある。物標データ処理部４６は、物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）を時間軸方向に平滑化するフィルタリングを行う（ステップＳ６）。このようなフィルタリングの後の物標データは、瞬時値を表すペアデータに対して「フィルタデータ」とも呼ばれる。

物標データ処理部４６は、物標データの相対速度と、車速センサ５１から得られる自車両の速度とに基づいて、物標データに係る物標の対地速度（絶対速度）と走行方向とを導出する。そして、物標データ処理部４６は、導出した対地速度と走行方向とに基づいて物標の分類を行い、静止物標に分類した物標の静止物標フラグをオンにする。

上述したステップＳ１～Ｓ６の処理は、受信部３ｈから送られてくる信号の処理と、受信部３ｖから送られてくる信号の処理と、を含む。

次に、判別部４８は、静止物標が自車両にとっての障害物であるか否かを判別する（ステップＳ７）。判別手法については後述する。判別結果は物標データに含まれる。

ステップＳ７の処理は、基本的に受信部３ｖから送られてくる信号の処理のみを含む。ただし、ステップＳ７の処理が受信部３ｈから送られてくる信号の処理を含んでもよい。

次に、物標データ処理部４６が、物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横位置）に基づいて、同一の物体に関する物標データであると推測できる複数の物標データを１つのグループに纏める（ステップＳ８）。

最後に送信部４９が、このように処理された物標データに含まれる判別結果に応じた送信信号を生成し、その送信信号を車両制御ＥＣＵ６１などに送る。送信部４９は、グループ化された物標データから所定数（例えば、１０個）の物標データを出力対象として選択し（ステップＳ９）、選択した物標データのみを用いて送信信号を生成する。送信部４９は、物標データの縦距離と横位置とを考慮して、自車両に近い物標に係る物標データを優先的に選択する。

以上のような処理で出力対象として選択された物標データはメモリ４１に記憶され、次回以降の物標データ取得処理において過去の物標データとして用いられることになる。

＜３．静止物標の種別判別処理＞
次に、判別部４８が行う静止物標の種別判別処理について説明する。本実施形態では、判別部４８は、静止物標の高さを検出する高さ検出部（不図示）を含んでいる。当該高さ検出部は、静止物標の垂直方位と静止物標までの距離とに基づいて静止物標の高さを検出する。本実施形態では、静止物標の高さは、自車両の接地点の位置を０［ｍ］とした場合の垂直方位（自車両の高さ方向）の大きさを示す値である。なお、本実施形態とは異なり、例えば、自車両に備えられたレーダ装置１の位置を０［ｍ］とした場合の垂直方位（自車両の高さ方向）の大きさを示す値を静止物標の高さとしてもよい。

判別部４８は、静止物標の高さの分散度合いに基づいて、静止物標が障害物であるか否かを判別する。本実施形態においてこのような判別手法を採用した理由は次の通りである。

障害物でない「路面」や「下方物」では、反射波ＲＷｖとして、送信波ＴＷｖの伝搬経路を逆向きに伝搬する直接波のみが基本的にレーダ装置１に返ってくる。また、障害物ではない「路面」や「下方物」では反射点が基本的に単一である。

一方、障害物である「人」や「停止車両」では、反射波ＲＷｖとして、送信波ＴＷｖの伝搬経路を逆向きに伝搬する直接波以外に、送信波ＴＷｖの伝搬経路と異なる経路を伝搬し一度地面で反射する間接波も基本的にレーダ装置１に返ってくる。また、障害物である「人」や「停止車両」では反射点が基本的に複数である。例えば「人」であれば、頭、腰、足などの複数の部位が反射点となる。

したがって、レーダ装置１は、静止物標が障害物でない場合は、図４に示す検出例のように静止物標の高さの分散度合（高さバラつき）が小さくなり、静止物標が障害物である場合は、図５に示す検出例のように静止物標の高さバラつきが大きくなるという特徴を有している。この特徴を判別部４８が利用することで、静止物標が障害物で有るか否かの判別が可能となる。

図４及び図５において、上述のように自車両の接地点の位置（高さ）を垂直方位０［ｍ］として、鉛直方向の値を負の値とし鉛直逆向きの方向の値を正の値とすると、静止物標の高さが負の値になる場合があるのは間接波による影響である。また、レーダ装置１は一つの静止物標に対して垂直角度の瞬時値を最大２個取得できる構成になっているため、図４及び図５においては、一つの静止物標に対して垂直角度の瞬時値が２個ある場合に２個目の値を白丸で示している。

以下、判別部４８が行う静止物標の種別判別処理の具体例について説明する。判別部４８は、静止物標の高さのデータ数が規定値（例えば１０）以上であって且つ静止物標の高さの母標準偏差が閾値（例えば０．１５）より大きい場合に、静止物標が障害物（例えば、停止車両や歩行者）であると判定する。逆に、静止物標の高さのデータ数が規定値未満であるという条件と静止物標の高さの母標準偏差が閾値以下であるという条件の少なくとも一方が成立する場合には、判別部４８は、静止物標が障害物でない（例えば、下方物や路面）と判定する。

例えばレーダ装置１の物標データ取得処理周期を５０［ｍｓ］とする。この場合、レーダ装置１の電源がＯＦＦからＯＮに切り替わった時点が１カウント目となり、それ以降５０［ｍｓ］が経過する度に２カウント目、３カウント目、・・・となる。

例えば、１カウント目で検出した静止物標の高さが０．６５［ｍ］と－０．５９［ｍ］である場合、１カウント目での静止物標の高さの母標準偏差は０．６２となる。その後２カウント目で検出した静止物標の高さが－０．１９［ｍ］と－０．６９［ｍ］である場合、２カウント目での静止物標の高さの母標準偏差は０．５２７９となる。その後３カウント目で検出した静止物標の高さが０．６７［ｍ］である場合、３カウント目での静止物標の高さの母標準偏差は０．５８７７４となる。

本実施形態では、レーダ装置１の電源がＯＦＦからＯＮに切り替わった時点から（上記規定値－１）×レーダ装置１の物標データ取得処理周期に相当する時間が経過することで、静止物標が障害物であるか否かの実質的な判別が可能となる。

したがって、判別部４８が行う静止物標の種別判別処理は自車両が停止状態であっても可能である。これにより、特許文献１で提案されている判別手法よりも判別に要する時間を短くすることができる。

また、判別部４８は、静止物標の高さの分散度合いに基づいて、静止物標が障害物であるか否かを判別するので、静止物標の高さ自体の検出精度が悪くても静止物標が障害物であるか否かを正確に判別することができる。

＜４．静止物標の種別判別処理の第１変形例＞
上述した通り、物標データ導出部４５は垂直角度パワーを導出している。一般的に、垂直角度パワーが大きいほど、ピーク垂直角度の信頼性が高くなる。垂直角度パワーが大きいほど、物標の垂直方位を演算する方位演算処理における演算誤差が小さくなるからである。

したがって、レーダ装置１は、静止物標が障害物である場合には静止物標の高さバラつきが大きくなり静止物標が障害物でない場合には静止物標の高さバラつきが小さくなるという特徴に加えて、垂直角度パワーが大きければ静止物標の高さバラつきが小さくなり垂直角度パワーが小さければ静止物標の高さバラつきが大きくなるという特徴も有している。これら２つの特徴を纏めると図６に示すようになる。

そこで、本変形例では、判別部４８は、垂直角度パワーを加味して静止物標の高さバラつきを評価し、その評価結果に基づいて、静止物標が障害物であるか否かを判別する。これにより、静止物標が障害物であるか否かをより正確に判別することができる。

例えば、判別部４８は、垂直角度パワーが閾値（例えば－１０［ｄＢｓｍ］）以下であれば、対応する静止物標の高さデータを静止物標の高さバラつきを算出するためのデータ集団から除外する。垂直角度パワーが小さい場合にはデータとしての信頼性が低いからである。

また例えば、判別部４８は、静止物標の高さバラつきを算出するためのデータ集団における垂直角度パワーの平均値を算出し、垂直角度パワーの平均値に応じて静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を可変する。例えば、静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を図７に示すように可変すればよい。

垂直角度パワーの平均値が小さければ、静止物標が障害物でなくても静止物標の高さバラつきが大きくなり易い傾向にあるため、図７に示す可変例では、静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を大きくして、静止物標が障害物でない場合に確実に障害物でないと判別できるようにしている。逆に、垂直角度パワーの平均値が大きければ、静止物標が障害物でない場合は高さバラつきが比較的小さくなるので、図７に示す可変例では、静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を小さくする。静止物標が障害物でない場合は、上述のように高さバラつきが小さくなる（バラつかない）ので、高さバラつきが閾値よりも小さくなり、静止物標が障害物である場合は高さバラつきが大きくなり（バラつく）、高さバラつきが閾値を超えるため確実に障害物であると判別できる。

なお、上述した２つの例を組み合わせて実施してもよい。

＜５．静止物標の種別判別処理の第２変形例＞
レーダ装置１と静止物標との距離が長いほど、ピーク垂直角度の誤差によって静止物標の高さバラつきが大きくなる。例えば、ピーク垂直角度に０．５［ｄｅｇ］の誤差がある場合、レーダ装置１と静止物標との距離が１０［ｍ］であれば静止物標の高さには０．０５［ｍ］の誤差が生じるだけであるが、レーダ装置１と静止物標との距離が５０［ｍ］であれば静止物標の高さには０．２６［ｍ］もの誤差が生じてしまう。また、ピーク垂直角度の誤差を０．３［ｄｅｇ］とすると、障害物でない静止物標の高さには図８中の斜線に示すような誤差領域が存在する。

したがって、レーダ装置１は、静止物標が障害物である場合には静止物標の高さバラつきが大きくなり静止物標が障害物でない場合には静止物標の高さバラつきが小さくなるという特徴に加えて、静止物標までの距離が長ければ静止物標の高さバラつきが大きくなり静止物標までの距離が短ければ静止物標の高さバラつきが小さくなるという特徴も有している。これら２つの特徴を纏めると図９に示すようになる。

そこで、本変形例では、判別部４８は、静止物標までの距離を加味して静止物標の高さバラつきを評価し、その評価結果に基づいて、静止物標が障害物であるか否かを判別する。これにより、静止物標が障害物であるか否かをより正確に判別することができる。

例えば、判別部４８は、静止物標までの距離に応じて静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を可変する。例えば、静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を図１０に示すように可変すればよい。

静止物標までの距離が長ければ、静止物標が障害物でなくても静止物標の高さバラつきがすこしバラつく傾向にあるため、図１０に示す可変例では、静止物標の高さの母標準偏差に関する閾値を大きくすることで、静止物標が障害物でないときは高さバラつきは閾値を超えない。そのため、静止物標が障害物でない場合に確実に障害物でないと判別できる。

＜６．静止物標の種別判別処理の第３変形例＞
静止物標が障害物であるか否かによって、静止物標の高さバラつきが異なるだけでなく、反射パワー（反射波ＲＷｖの受信強度）や静止物標の横位置バラつきも異なってくる。これら特徴を纏めると図１１に示すようになる。

なお、本変形例における静止物標の横位置は、自車両のレーダ装置１を搭載している位置（移動基準点）に対する位置ではなく、固定基準点に対する位置である。固定基準点としては、例えばレーダ装置１の電源がＯＦＦからＯＮに切り替わった時点での自車両のレーダ装置１を搭載している位置を用いることができる。判別部４８は、自車両のレーダ装置１を搭載している位置に対する静止物標の横位置と、演算部４７によって演算された固定基準点に対する自車両の位置とに基づいて、固定基準位置に対する静止物標の横位置を算出する。

本変形例では、判別部４８は、反射パワーを用いてポイントを算出し、静止物標の横位置バラつきを用いてポイントを算出し、静止物標の高さバラつきを用いてポイントを算出し、各ポイントの合計値によって静止物標が障害物であるか否かを判別する。

判別部４８が静止物標の高さバラつきに加えて反射パワーにも基づいて静止物標が障害物であるか否かを判別するので、静止物標が障害物であるか否かをより正確に判別することができる。

同様に、判別部４８が静止物標の高さバラつきに加えて静止物標の横位置バラつきにも基づいて静止物標が障害物であるか否かを判別するので、静止物標が障害物であるか否かをより正確に判別することができる。

以下の説明では、各ポイントを静止物標が障害物である可能性が高いほど大きい値にし、各ポイントの合計値が１０以上であれば、判別部４８によって静止物標が障害物であると結論付けられるものとする。

判別部４８は、反射パワーが閾値＋２０［ｄＢ］以上であれば、反射パワーに基づいて算出されるポイントを１０とする。判別部４８は、反射パワーが閾値＋１０［ｄＢ］以上閾値＋２０［ｄＢ］未満であれば、反射パワーに基づいて算出されるポイントを５とする。判別部４８は、反射パワーが閾値＋１０［ｄＢ］以上閾値＋２０［ｄＢ］未満であれば、反射パワーに基づいて算出されるポイントを５とする。判別部４８は、反射パワーが閾値以上閾値＋１０［ｄＢ］未満であれば、反射パワーに基づいて算出されるポイントを１とする。判別部４８は、反射パワーが閾値－１０［ｄＢ］以上閾値未満であれば、反射パワーに基づいて算出されるポイントを－５とする。判別部４８は、反射パワーが閾値－１０［ｄＢ］未満であれば、反射パワーに基づいて算出されるポイントを－１０とする。

なお、判別部４８は、反射パワーに関する閾値を、静止物標までの距離及びピーク垂直角度に応じて可変する。具体的には、静止物標までの距離が長いほど反射パワーに関する閾値を小さくし、ピーク垂直角度の絶対値が大きいほど反射パワーに関する閾値を小さくする。

判別部４８は、静止物標の横位置バラつきが＋５［ｍ］以上であれば、静止物標の横位置バラつきに基づいて算出されるポイントを－３とする。判別部４８は、静止物標の横位置バラつきが＋５［ｍ］未満であれば、静止物標の横位置バラつきに基づいて算出されるポイントを０とする。「人」の横幅（横位置バラつき）は０．３～０．４［ｍ］程度であり、「停止車両」の横幅（横位置バラつき）は２［ｍ］程度であることから、静止物標の横位置バラつきが＋５［ｍ］以上であれば、静止物標が障害物である可能性が低いとしている。

判別部４８は、静止物標の高さバラつきが閾値＋０．３以上であれば、静止物標の高さバラつきに基づいて算出されるポイントを１０とする。判別部４８は、静止物標の高さバラつきが閾値＋０．１以上閾値＋０．３未満であれば、静止物標の高さバラつきに基づいて算出されるポイントを５とする。判別部４８は、静止物標の高さバラつきが閾値以上閾値＋０．１未満であれば、静止物標の高さバラつきに基づいて算出されるポイントを１とする。判別部４８は、静止物標の高さバラつきが閾値未満であれば、静止物標の高さバラつきに基づいて算出されるポイントを－１０とする。

なお、上記においては説明していないが、壁や自車両に対して進行方向が９０度回転して停止しているバス、トラックなども、障害物である静止物標となる。これらの障害物では、横位置バラつきが大きくなる。言い換えると路面の横位置バラつきと同じようなばらつきの傾向を示す。そのため、レーダ装置１は横位置バラつきの情報のみでは、障害物と路面との判別を正確に行えないことがある。特に所定距離（例えば、レーダ装置１の位置から縦距離＋５～＋１５ｍの距離）の場合、路面からの反射が安定して取得されることから、この距離範囲（所定領域内）においては、障害物と路面との正確な判別が行いにくくなる。そのため、所定領域内では、横位置バラつきの情報に加えて物標の反射パワーを用いて、障害物と路面とを判別することが望ましい。具体的には、レーダ装置１は、所定領域内に障害物が存在しない場合、路面の反射パワーを物標検出処理ごとに取得する。そして、所定領域内に障害物が存在するか否かの判定は物標の反射パワーを用いて次のように行う。路面の反射パワーは、自車両の車種やレーダ装置１の搭載位置等により異なる場合がある。そのため、レーダ装置１は、予め路面に関するパワーの基準値をメモリ４１に記憶し、複数回の物標検出処理においてその基準値の大きさに近い反射パワーが所定回数以上の処理で取得されたときに当該近いパワーの値を第１反射パワーとしてメモリ４１に記憶する。そして、レーダ装置１は、所定領域内において、静止物標の横位置バラつきが所定値よりも大きく、第１反射パワーよりも大きい（第１反射パワーよりも所定値以上の）反射パワー（第２反射パワー）を検出した場合、所定領域内に障害物が存在すると判定する。言い換えると、レーダ装置１は、所定領域内において、静止物標の横位置バラつきが所定値よりも大きく、物標の反射パワーが検出閾値よりも大きければ、所定領域内に障害物が存在すると判定する。「人」の横幅（横位置バラつき）は０．３～０．４［ｍ］程度であり、「停止車両」の横幅（横位置バラつき）は２［ｍ］程度であることから、上述した通り判別部４８は、静止物標の横位置バラつきが＋５［ｍ］以上であれば、静止物標が障害物である可能性が低いとしている。したがって、例えば上記の所定値も＋５［ｍ］とすればよい。なお、自車両に対して進行方向が９０度回転して停止している軽自動車などの全長（横位置バラつき）は＋４［ｍ］程度であることから、自車両に対して進行方向が９０度回転して停止している軽自動車なども考慮にいれて、例えば上記の所定値を＋４［ｍ］にしてもよい。

これにより、レーダ装置１は、所定領域内において、障害物と路面との判別を確実に行える。すなわち、判別部４８が、壁や自車両に対して進行方向が９０度回転して停止しているバス、トラックなどを、障害物でない静止物標であると誤判定することを抑制することができる。

上述した所定領域は例えば実験やシミュレーション等によって適切な範囲を予め求めてメモリ４１に記憶しておくとよい。なお、レーダ装置１の自車両への取り付け角度やレーダ装置１の特性には個々のバラつきが生じるので、判別部４８は、判別結果を学習し、その学習結果に応じて所定領域を可変し、可変後の所定領域をメモリ４１に記憶しておくことがより望ましい。これにより、判別部４８が、壁や自車両に対して進行方向が９０度回転して停止しているバス、トラックなどを、障害物でない静止物標であると誤判定することをより適切に抑制することができる。

＜７．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

例えば、上述した実施形態ではレーダ装置１はＦＭＣＷ方式のレーダ装置であったが、他の方式のレーダ装置を用いてもよい。例えば、例えばＦＣＭ（Fast-Chirp Modulation）方式のレーダ装置を用いてもよい。

また例えば、上述した実施形態ではレーダ装置１は受信アンテナ３１ｈと受信アンテナ３１ｖとを別個に備える構成であったが、受信アンテナを水平方位検出用と垂直方位検出用とで共用化してもよい。

１ レーダ装置
２ｈ、２ｖ 送信部
３ｈ、３ｖ 受信部
４ 信号処理装置
４４ データ処理部
４５ 物標データ導出部
４６ 物標データ処理部
４７ 演算部
４８ 判別部
４９ 送信部

Claims (7)

1. 物体からの反射波を受信して静止物標を導出するレーダ装置であって、
   前記反射波の受信強度を検出する受信強度検出部と、
   前記静止物標の高さを検出する高さ検出部と、
   固定基準点に対する前記静止物標の横位置を検出する横位置検出部と、
   前記受信強度、前記静止物標の高さの分散度合い、及び前記静止物標の横位置の分散度合いに基づいて、前記静止物標が前記レーダ装置を搭載した車両にとっての障害物であるか否かを判別する判別部と、
   を備え、
   前記判別部は、前記受信強度が大きいほど大きな値となる第１のポイントと、前記静止物標の高さの分散度合いが大きいほど大きな値となる第２のポイントと、前記静止物標の横位置の分散度合いが大きいほど小さな値となる第３のポイントとを算出し、前記第１～第３のポイントの合計値が閾値以上であれば、前記静止物標が前記障害物であると判別する、レーダ装置。
2. 物体からの反射波を受信して静止物標を導出するレーダ装置であって、
   前記静止物標の高さを検出する高さ検出部と、
   前記反射波に基づいて、前記静止物標の垂直方位を示すピーク垂直角度を導出する導出部と、
   前記静止物標の高さの分散度合い、及び前記ピーク垂直角度を示す信号のパワーである垂直角度パワーに基づいて、前記静止物標が前記レーダ装置を搭載した車両にとっての障害物であるか否かを判別する判別部と、
   を備え、
   前記判別部は、前記静止物標の高さの分散度合いを算出するためのデータ集団における前記垂直角度パワーの平均値を算出し、前記静止物標の高さの分散度合いが、前記垂直角度パワーの平均値が小さいほど大きな値となる閾値を超えれば、前記静止物標が前記障害物であると判別する、レーダ装置。
3. 請求項１に記載のレーダ装置であって、
   前記静止物標までの縦距離を検出する距離検出部を更に備え、
   前記判別部は、前記静止物標までの縦距離が所定の範囲であり、前記固定基準点に対す
   る前記静止物標の横位置の分散度合が所定値よりも大きく、前記反射波の受信強度が検出
   閾値より大きいときは、前記静止物標が前記障害物であると判別する、レーダ装置
4. 請求項２に記載のレーダ装置であって、
   前記反射波の受信強度を検出する受信強度検出部と、
   固定基準点に対する前記静止物標の横位置を検出する横位置検出部と、
   前記静止物標までの縦距離を検出する距離検出部と、
   を更に備え、
   前記判別部は、前記静止物標までの縦距離が所定の範囲であり、前記固定基準点に対す
   る前記静止物標の横位置の分散度合が所定値よりも大きく、前記反射波の受信強度が検出
   閾値より大きいときは、前記静止物標が前記障害物であると判別する、レーダ装置
5. 請求項３又は請求項４に記載のレーダ装置であって、
   前記判別部は、判別結果を学習し、その学習結果に応じて前記所定の範囲を可変する、 レーダ装置。
6. 物体からの反射波を受信して静止物標を導出するレーダ装置の信号処理方法であって、
   前記反射波の受信強度を検出する強度検出工程と、
   前記静止物標の高さを検出する高さ検出工程と、
   固定基準点に対する前記静止物標の横位置を検出する横位置検出工程と、
   前記受信強度、前記静止物標の高さの分散度合い、及び前記静止物標の横位置の分散度合いに基づいて、前記静止物標が前記レーダ装置を搭載した車両にとっての障害物であるか否かを判別する判別工程と、
   を備え、
   前記判別工程において、前記受信強度が大きいほど大きな値となる第１のポイントと、前記静止物標の高さの分散度合いが大きいほど大きな値となる第２のポイントと、前記静止物標の横位置の分散度合いが大きいほど小さな値となる第３のポイントとが算出され、前記第１～第３のポイントの合計値が閾値以上であれば、前記静止物標が前記障害物であるかと判別される、レーダ装置の信号処理方法。
7. 物体からの反射波を受信して静止物標を導出するレーダ装置の信号処理方法であって、
   前記静止物標の高さを検出する高さ検出工程と、
   前記反射波に基づいて、前記静止物標の垂直方位を示すピーク垂直角度を導出する導出工程と、
   前記静止物標の高さの分散度合い、及び前記ピーク垂直角度を示す信号のパワーである垂直角度パワーに基づいて、前記静止物標が前記レーダ装置を搭載した車両にとっての障害物であるか否かを判別する判別工程と、
   を備え、
   前記判別において、前記静止物標の高さの分散度合いを算出するためのデータ集団における前記垂直角度パワーの平均値が算出され、前記静止物標の高さの分散度合いが、前記垂直角度パワーの平均値が小さいほど大きな値となる閾値を超えれば、前記静止物標が前記障害物であると判別される、レーダ装置の信号処理方法。

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