車載用レーダ装置

トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験

【発明の名称】	車載用レーダ装置
【発明者】	【氏名】石坂宏幸【氏名】橋本修
【要約】	【課題】車載用レーダ装置の受信電波から先行車両の車種を自動的に検出し出力画像に表示する。【解決手段】放射および受信する電波ビームの角度を走査し、その走査角度に対する反射電波の強度分布をメモリ上に蓄積し、この蓄積した強度分布と車種ごとに電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布を記録したモデルパターンとを比較して先行車両の車種を特定する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】車両の前方に電波を放射しその反射波を受信するまでの時間により先行車両までの距離を観測する手段を備えた車載用レーダ装置において、受信する電波ビームの角度を走査する手段と、電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布をメモリ上に蓄積する手段と、車種ごとに電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布をあらかじめ記録したモデルパターンと、前記メモリ上に蓄積した強度分布をこのモデルパターンと比較して先行車両の車種を特定する手段とを備えたことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項２】前記モデルパターンは、先行車両までの距離に応じて複数用意された請求項１記載の車載用レーダ装置。
【請求項３】運転席に設けた表示装置と、この表示装置の画面上に先行車両の車種に応じたアイコンを表示する手段とを備えた請求項１または２記載の車載用レーダ装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車に搭載し、路上を走行する先行車両までの車間距離を観測するレーダ装置の改良に関する。本発明は、レーダ装置により先行車両の車種を識別する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車に搭載するためのレーダ装置が普及しつつある。自動車に搭載するレーダ装置は、走行方向前方に向けて電波ビームを放射し、その電波ビームによる先行車両からの反射波を受信し、電波の放射から反射波の受信までの時間を計測することにより、先行車両までの車間距離を観測するものである。このための電波割当ては、各国により相違するが総じて５０～１００ＧＨｚの間に設定されている。現在普及している装置は、放射電波に周波数変調を施し、受信電波を周波数検波して、その検波出力と放射電波の変調入力とのビート周波数を作り、そのビート周波数により距離を識別するようになっている。
【０００３】本願出願人は、特願平８－２３３４１６号（本願出願時において未公開）において、自動車にレーダ装置を実装するための構造や、その保護部材についての発明を開示した。また、特願平９－３４９２９９号（本願出願時において未公開）において、運転席の表示装置の形態や、天候変化に対応する発明を開示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５は車両用レーダ装置の出力情報を運転席に表示するための形態であり、この基本的な構造は上記の先願（特願平９－３４９２９９号）において開示したものである。すなわち、運転席に設ける画像表示装置に路面を表示し、この路面の中に先行車両の画像をアイコンとして表示する形態は運転者にとってわかりやすい表示である。従来技術では、これがトラックであるのか、乗用車であるのか、二輪車であるのか、あるいはバスであるのか、については、運転者が操作により入力するなどが必要であった。
【０００５】本発明はこのような背景に行われたものであって、車載用レーダ装置の受信電波から、先行車両の車種を自動的に検出することができる装置を提供することを目的とする。本発明は、先行車両の車種を自動的に検出し、これをそれぞれ異なるアイコンとして、レーダ装置の出力画面に自動的に表示する装置を提供することを目的とする。本発明は、操作がわずらわしくないレーダ装置を提供することを目的とする。本発明は、濃霧や夜間の走行で、運転者が先行車両を適正に認識することができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、先行車両までの車間距離を観測するレーダ装置の送受信電波を利用して観測した先行車両の車種を識別することを特徴とする。
【０００７】すなわち、本発明は、車両の前方に電波を放射しその反射波を受信するまでの時間により先行車両までの距離を観測する手段を備えた車載用レーダ装置において、放射およびまたは受信する電波ビームの角度を走査する手段と、電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布をメモリ上に蓄積する手段と、車種ごとに電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布をあらかじめ記録したモデルパターンと、前記メモリ上に蓄積した強度分布をこのモデルパターンと比較して先行車両の車種を特定する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】前記モデルパターンは、先行車両までの距離に応じて複数用意され、運転席に設けた表示装置と、この表示装置の画面上に先行車両の車種に応じたアイコンを表示する手段とを備えることが望ましい。
【０００９】レーダ装置は、走行方向前方に向けて電波ビームを放射し、先行車両からの電波ビームの反射波を受信し、電波ビームの放射から反射波の受信までの時間を計測して先行車両までの車間距離を観測する。
【００１０】この車間距離の観測を行うときに、放射および受信する電波ビームの角度を走査し、この電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布をメモリ上に蓄積する。
【００１１】このメモリ上に蓄積した強度分布と、あらかじめ複数の車種についてモデルパターンとして記録した電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布とを比較する。
【００１２】この電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布は、乗用車の場合には走査角度に関係なく一定レベルで低い値を示す。トラックの場合は真うしろを示す走査角度が０度近傍で最大の強度を示し両側に裾を引くようにその強度は低下する。また、バスの場合は走査角度が０度近傍の真うしろでは乗用車と同程度の低いレベルを示しその両側で高いレベルを示す。
【００１３】このように車種によって反射電波の強度分布が異なるので、これをモデルパターンとして記録しておき、電波ビームの角度を走査することにより測定された強度分布をこのモデルパターンと照合することによって先行車両の車種を特定することができる。
【００１４】先行車両との距離は常に変動する。同一車種であっても距離が変われば電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布も変化する。したがって記録するモデルパターンは先行車両までの距離を複数設定し、車種それぞれについて設定した距離に対応するパターンを複数記録しておき、その距離におけるモデルパターンと比較することによりさらに正確に車種を特定することができる。
【００１５】運転席に路面を表示する表示装置が備えられた車両の場合には、モデルパターンとの比較により特定された車種をアイコンにより表示することができるので、運転席から実際に見える先行車両と、表示装置の画面上に表れる先行車両との対応を正しく認識することができる。また、濃霧や夜間の走行時に前方が見えないときには、先行している車両がトラックであるのか、乗用車であるのか、二輪車であるのか、あるいはバスであるのかを適正に認識することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
【００１７】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明実施例車載用レーダ装置の要部の構成を示すブロック図である。
【００１８】本発明実施例は、車両の前方に電波を放射しその反射波を受信するまでの時間により先行車両までの距離を観測する車載用レーダ装置１が備えられ、運転席に、車間距離表示装置２と、画像表示装置３とが配置される。
【００１９】車載用レーダ装置１には、電波の送信から反射波の受信までの時間から車両の前方にある物体までの距離を演算する演算手段１１を含む制御回路１０と、発振周波数が６０または７６ＧＨｚ帯の高周波を発振する高周波発振器２０と、この高周波発振器２０の出力を電波ビームとして車両の走行方向空間に向けて送信しその反射波を受信するアンテナ２３と、高周波発振器２０が発生した電波の減衰率を調整する第一のアッテネータ２１および第二のアッテネータ２２と、第一のアッテネータ２１からの出力を分岐する方向性結合器２４と、この方向性結合器２４からの出力をアンテナ２３に出力するとともにアンテナ２３からの反射波を受信するサーキュレータ２５と、第二のアッテネータ２２の出力とサーキュレータ２５の出力とを混合するミキサ２６と、このミキサ２６の出力をアナログ・ディジタル変換するＡＤ変換器２７と、このＡＤ変換器２７の出力の周波数分析を行い制御回路１０に出力する周波数分析器２８と、ミキサ２６から出力された低周波電流値を測定する低周波電流測定器２９とが備えられる。
【００２０】さらに、本発明の特徴として、アンテナ２３が放射および受信する電波ビーム、またはそのいずれかの電波ビームの角度を走査する電波ビーム角度操作手段４が備えられ、制御回路１０に、電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布を蓄積するメモリ１２と、車種ごとに電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布をあらかじめ記録するモデルパターン１３と、メモリ１２上に蓄積された電波ビームの強度分布をこのモデルパターン１３と比較して先行車両の車種を特定する車種特定手段１４と、この車種特定手段１４により特定された車種に応じたアイコンおよび走行路の画像処理を行い画像表示装置３に出力する画像処理手段１５と、電波ビーム角度操作手段４を制御する角度操作制御手段１６とが含まれる。
【００２１】また、電波ビーム角度操作手段４には、放射および受信される電波ビームを反射するミラー５と、角度操作制御手段１６からの制御信号にしたがってミラー５の角度を（－θ～＋θ：例えばθ＝１０°）の範囲で走査する電動機６とが備えられる。
【００２２】このように構成された本発明実施例車載用レーダ装置１は、その一例として図２に示すように、誘電材料により形成され電波ビームを放射または受信するドーム３１と、筐体３２とにより形成されたレーダ装置本体内に収容される。ドーム３１と筐体３２とはパッキン３３を介して固定ねじ３４により機械的に結合され、筐体３２の後端開口部にはパッキン３５を介して取付けねじ３６により裏蓋３７が固定される。ドーム３１には車体に取付けるための取付け穴３８が形成された取付具３９が設けられる。
【００２３】車載用レーダ装置１は、図３に示すように取付具３９によりバンパ４０に固定される。図４は車載用レーダ装置１、車間距離表示装置２および画像表示装置３の車体内の実装位置を示したものである。車間距離表示装置２および画像表示装置３は図５に示すように運転者が操作しやすくかつ見やすい位置に配置される。
【００２４】ここで、電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度について説明する。反射電波の強度は、レーダ反射断面積（ＲＣＳ：Rader Cross Section)または受信電力（Ｐｒ）によって表される。
【００２５】レーダ反射断面積（ＲＣＳ）は、（ＲＣＳ）＝（４πＡ²ｃｏｓ²θ）／λ²Ａ：反射物の面積θ ：電波ビームの入射角度λ ：電波ビームの波長により求められる。
【００２６】また、受信電力（Ｐｒ）は、（Ｐｒ）＝Ｐｔｇ²λ²Ｓ／（４π）³ｄ⁴Ｐｔ：送信電力ｇ：アンテナ利得λ ：電波ビームの波長Ｓ：レーダ反射断面積（ＲＣＳ）
ｄ：測定対象物までの距離により求められる。
【００２７】図６に示すように、実際の路上での先行車両を想定して、車両後部からの反射電力を求めるために、車両の走行方向を０度として車載用レーダ装置１から±θ（例えば±１０度）の走査角度範囲で、車間距離ｄ₁（３０ｍ）、ｄ₂（５０ｍ）およびｄ₃（１００ｍ）について反射電波の強度を測定すると、図７（ａ）に示すようにいずれの車間距離においても放射角度が０度のときに最大値ｄ₁ｍａｘ、ｄ₂ｍａｘおよびｄ₃ｍａｘを示し、放射角度が大きくなるにしたがって反射電波の強度はどの分布曲線も同じ傾向で低下する。図７（ｂ）はそれぞれの車間距離に対する反射電波の強度を示したものである。
【００２８】このような測定を乗用車、バス、トラック、二輪車などの車種の異なる車両について行うと、車種によって反射電波の強度分布がそれぞれ異なるパターンであらわれる。車種によって異なるこのような強度分布特性をあらかじめメモリ１２にモデルパターンとして記録する。
【００２９】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は車種ごとの走査角度に対する反射電波の強度分布を示したものである。これは特定の車間距離ｄ（例えば５０ｍ）における強度分布を示したものである。同図（ａ）は乗用車の強度分布である。乗用車の場合は走査角度（θ）に関係なくほぼ一定の低い電波強度が示される。同図（ｂ）はバスの強度分布である。バスの場合は走査角度が０度、すなわち真うしろに電波ビームを放射したときの反射強度は乗用車と同程度の低い値を示し、左右に走査角度（θ）が大きくなるにしたがって反射強度が大きくなり、さらに走査角度（θ）を大きくすると反射強度が低下する凹形の傾向を示す。同図（ｃ）はトラックの反射強度を示したもので、トラックの場合は走査角度（θ）が０度のときに反射強度が最大値を示し、走査角度（θ）が大きくなるにしたがってその強度が低下する山形の傾向を示す。また、同図（ｄ）は二輪車の反射強度を示したもので、走査角度が０度の真うしろで反射強度は最大値を示し、走査角度（θ）がわずかに大きくなると反射強度は急速に低下する小山形の傾向を示す。
【００３０】図９は本発明実施例車載用レーダ装置により測定した車間距離の変化に対する車種ごとの反射電波の強度を示したものである。これによると車間距離が大きくなるにしたがって反射電波の強度は低下し、同一車間距離における反射電波の強度はバスが最も大きな値を示し、次いでトラック、乗用車、二輪車の順に反射電波の強度は小さくなる。
【００３１】このように、電波ビームの走査角度に対する反射電波の強度分布の傾向およびその強度は車種によってそれぞれ異なるので、この強度分布の傾向を車種毎のモデルパターンとして記録し、電波ビームの角度を走査して得られた走行時の強度分布の傾向をこのモデルパターンと比較することにより先行車両の車種を特定することができる。
【００３２】図７および図９に示すように、反射電波の強度分布は同一車種では同じような傾向を示すものの、車間距離によってその強度レベルが異なるので、モデルパターンには図１０に示すように同一車種について複数のパターンを記録し、車間距離が変わっても識別できるようにする。
【００３３】この図１０に示す例はバスのモデルパターンを示したもので、車間距離が３０ｍ、５０ｍおよび１００ｍのときのそれぞれの反射電波の強度分布が記録されている。乗用車、トラックおよび二輪車についても同様に複数のモデルパターンが記録される。
【００３４】運転席に設けられた画像表示装置３には、先行車両がある場合にその車種に応じたアイコンを表示するが、このアイコンは図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すトラック、乗用車、バスおよび二輪車の後部形状を図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すような車種をあらわす象形として、図１３に示すように画像表示装置３に表示する。
【００３５】次に、本発明実施例車載用レーダ装置の動作について説明する。図１４は本発明実施例車載用レーダ装置による車間距離計測動作の流れを示すフローチャートである。
【００３６】車載用レーダ装置１が起動されると、制御回路１０は高周波発振器２０から７０ＧＨｚ帯の電波を連続的に出力する。この電波は第一のアッテネータ２１で減衰率が調整され、方向性結合器２４およびサーキュレータ２５を経由してアンテナ２３から放射される。
【００３７】制御回路１０はこの電波の放射と同時に角度操作制御手段１６からアクチュエータ７に制御信号を送出し、電動機６を所定の回転速度で駆動する。この電動機６の回転駆動にともなってミラー５があらかじめ定められた角度範囲（±θ：例えば±１０度）で走査する。アンテナ２３から放射された電波はミラー５で反射し車両の前方に放射される。
【００３８】放射された電波は先行車両に反射し、さらにミラー５で反射してアンテナ２３に受信され、サーキュレータ２５からミキサ２６に出力される。ミキサ２６からは、方向性結合器２４および第二のアッテネータ２２を経由して入力された電波とサーキュレータ２５からの反射波との位相差からビート信号が生成され出力される。
【００３９】このビート信号はＡＤ変換器２７によりアナログ信号からディジタル信号に変換され、利得が調整されて周波数分析器２８で周波数が分析される。この周波数分析器２８からの出力およびミキサ２６から分岐して低周波電流測定器２９で測定された低周波数電流値の測定出力は演算手段１１に入力し、周波数分布とその受信電力が測定される。この測定された周波数分布により先行車両との距離および相対速度が演算される。次いで、演算された先行車両との車間距離が設定された車間距離の警報限界値より小さいか否かが判定され、小さければ接近しすぎているとして図外の警報装置から警報が発生するとともに、アイコンが赤く点灯する。
【００４０】一方、演算手段１１は、受信した反射電波の走査角度に対する強度分布をメモリ１２に蓄積し、車種特定手段１４がこの蓄積された反射電波の強度分布が示す曲線の形状と図１０を用いて説明した車種毎のモデルパターン１３とを比較して先行車両の車種が乗用車、バス、トラックあるいは二輪車のいずれであるかを判定する。
【００４１】この反射電波の強度分布が示す曲線形状がモデルパターン１３のいずれかに一致したときは、さらに、モデルパターンの受信電力特性と反射電波の受信電力特性とを比較し一致しているか否かを判定する。この受信電力特性が一致していれば車種を特定し、画像処理手段１５がこの特定された車種を図１２に示すアイコンとして図１３に示すように画像表示装置３に表示する。
【００４２】反射電波の強度分布が示す曲線形状とモデルパターン１３との比較でいずれの車種にも該当しない場合は黒丸マークを表示する。また、受信電力特性の比較においても該当する車種がない場合には黒丸マークを表示する。この場合、黒丸の大きさは反射電波の強度により変化し、電波強度が小さい場合は小さく、大きい場合は大きく表示する。
【００４３】運転者が先行する車種を目視しその黒丸マークの位置にアイコンを表示したい場合には、操作によって該当するアイコンを選択し表示することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車載用レーダ装置の受信電波から先行車両の車種を自動的に検出し、これをそれぞれ異なるアイコンとしてレーダ装置の出力画面に自動的に表示することができる。これにより、運転者は、実際に運転席から見える先行車両と、表示画面の表示車両との対応が認識できるとともに、濃霧状態の路上や夜間の走行であって前が見えないときにも、運転者が先行車両の車種を適正に認識することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５４６３【氏名又は名称】日野自動車工業株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）３月２３日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】井出直孝（外１名）
【公開番号】	特開平１１－２７１４４１
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】	特願平１０－７４３１４