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JP2016109675A - 物体検出装置、速度検出装置及び車両 - Google Patents

物体検出装置、速度検出装置及び車両 Download PDF

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JP2016109675A JP2015207624A JP2015207624A JP2016109675A JP 2016109675 A JP2016109675 A JP 2016109675A JP 2015207624 A JP2015207624 A JP 2015207624A JP 2015207624 A JP2015207624 A JP 2015207624A JP 2016109675 A JP2016109675 A JP 2016109675A
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広志 田中
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Abstract

【課題】移動体の移動を同一の装置で検出することで移動体の周囲の物体の移動の検出精度を高めることができる物体検出装置を提供する。【解決手段】移動体に搭載される物体検出装置は、送信アンテナ２２と、受信アンテナ２４と、送信アンテナ２２の第１及び第２のビームを交互に切り替えて無線信号を送信し、反射波信号を受信アンテナ２４を用いて受信する無線信号送受信部２と、第１のビームを用いて送信された無線信号及び当該無線信号が路面で反射された反射波信号に基づいて移動体の少なくとも1つの対地速度を検出し、第２のビームを用いて送信された無線信号及び当該無線信号が物体で反射された反射波信号に基づいて移動体に対する物体の相対速度を検出する速度検出部１０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、自動車などの移動体に搭載して移動体の周囲の物体を検出する物体検出装置と、移動体に搭載して移動体の対地速度を検出する速度検出装置と、自動車などの車両に関する。
レーダ装置を自動車などの移動体に搭載して、移動体の周囲の障害物などの物体を検出する物体検出装置がある。特許文献１は、自車両前方の障害物を検知するレーダ装置と、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、自車両の車速を検出する車速センサと、前記ヨーレートセンサの検出値と前記車速センサにより検出された車速とに基づいて、自車両の進行路を推定する進行路推定手段と、前記レーダ装置により検知された障害物が、前記進行路推定手段により推定された進行路上に存在するか否かを判定する判定手段とを備えた車両の障害物認識装置を開示している。
特許文献１の障害物認識装置は、前記車速センサにより検出された車速に応じて、前記ヨーレートセンサの検出値を補正する補正手段を備え、前記進行路推定手段は、前記補正手段による補正後の検出値と前記車速センサにより検出された車速とに基づいて、自車両の進行路を推定する。
特開２００８−１６８７５９号公報 特開２０１４−１６３７５３号公報
本開示の一態様は、移動体の移動を同一の装置で検出することで移動体の周囲の物体の移動の検出精度を高めることができる物体検出装置を提供する。
本開示の一態様に係る物体検出装置は、路面上で移動する移動体に搭載されて前記移動体の周囲の物体を検出する。前記物体検出装置は、前記路面に向かう第１の俯角を有する第１のビームと、前記物体に向かう、前記第１の俯角よりも小さい第２の俯角を有する第２のビームとを選択的に切り替え可能な送信アンテナと、受信アンテナと、を備える。前記物体検出装置は、更に、前記送信アンテナの前記第１及び第２のビームを交互に切り替えて当該第１及び第２のビームを用いて無線信号を送信し、送信された前記無線信号が反射された反射波信号を前記受信アンテナを用いて受信する無線信号送受信部と、前記第１のビームを用いて送信された前記無線信号及び当該無線信号が前記路面で反射された前記反射波信号に基づいて前記移動体の少なくとも1つの対地速度を検出し、前記第２のビームを用いて送信された前記無線信号及び当該無線信号が前記物体で反射された前記反射波信号に基づいて前記移動体に対する前記物体の相対速度を検出する速度検出部と、を備える。
本開示の包括的または具体的な態様は、物体検出装置、速度検出装置、車両、システム、方法、コンピュータプログラム、及びこれらの任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一態様に係る物体検出装置によれば、移動体の移動を同一の装置で検出することで移動体の周囲の物体の移動の検出精度を高めることができる。
本開示の実施形態１に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。 図１の物体検出装置を搭載した自動車４を障害物６とともに示す側面図である。 図２の物体検出装置による自動車４の対地車速の検出動作を示す側面図である。 図１の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。 本開示の実施形態２に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。 図５の物体検出装置を搭載した自動車４Ａを示す平面図である。 図６Ａの自動車４Ａを示す側面図である。 図５の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。 図７の物体検出処理による物体の速度の検出結果を示すグラフである。 本開示の実施形態３に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。 図９の物体検出装置を搭載した自動車４Ｂを示す平面図である。 図１０Ａの自動車４Ｂを示す側面図である。 図９の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。 図１１の物体検出処理による物体の速度の検出結果を示すグラフである。 本開示の実施形態４に係る物体検出装置のレーダ送受信部２Ｃを示す斜視図である。 図１３の物体検出装置による物体検出処理における対地送信及び水平送信のタイミングチャートである。 図１３の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。
（本開示の基礎となった見地）
特許文献１では、自車両に対する障害物の相対速度はレーダ装置によって検知する一方、障害物が進行路上に存在するか否かの判定は、車速センサで検出した自車両の車速に基づいて行っている。そのため、例えば自車両のタイヤがスリップした場合などには自車速を正確に検出できず、レーダ装置によって検知した物体が移動しているか、又は静止しているかを判定する精度が低下するという課題があった。
そこで、本発明者らは、従来技術と比較して、高精度で周囲の物体の移動を検出することができる物体検出装置および車両を提供すべく鋭意研究した。また、本発明者らは、従来技術と比較して、高精度で移動体の複数の方位角に対応する複数の対地速度を検出することができる速度検出装置及び車両を提供すべく鋭意研究した。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
実施形態１．
図１は、本開示の実施形態１に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態に係る物体検出装置は、レーダ送受信部２と、制御部１０と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）１とを備える。レーダ送受信部２はミリ波レーダ装置で構成され、レーダ制御回路２０と、送信回路２１と、送信アンテナ２２と、受信回路２３と、受信アンテナ２４とを備える。制御部１０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えて構成され、ドップラ周波数解析部１１と、対地車速情報記憶部１２と、障害物情報記憶部１３と、情報比較演算部１４と、レーダ送受信制御部１６とを備える。ＥＣＵ１は、例えばＡＤＡＳなどの運転支援システムユニットや前方監視ユニットで構成される。
図１において、制御部１０のレーダ送受信制御部１６は、詳細後述する障害物６（図２参照）を検出するためのレーダ制御信号Ｓｃ１を生成して、レーダ送受信部２のレーダ制御回路２０に出力する。レーダ制御信号Ｓｃ１は、レーダ送受信部２によるレーダ波の送受信動作を制御する制御信号である。レーダ波は、例えば周波数帯７６〜８１ＧＨｚなどのミリ波帯の周波数を有する電磁波であって、例えば無線信号の一例である。レーダ送受信部２は、送信アンテナ２２のビームの向きを切り替えながらレーダ波を放射し、レーダ波の反射波の反射波信号を受信する無線信号送受信部の一例である。
レーダ制御回路２０は、レーダ制御信号Ｓｃ１に基づいて、無線信号の送信動作を制御する送信制御信号Ｓｃ２を生成して送信回路２１に出力するとともに、送信アンテナ２２のビームの向きを切替制御する送信アンテナ制御信号Ｓｃ３を生成して送信アンテナ２２に出力する。送信回路２１は、送信制御信号Ｓｃ２に基づいて、送信制御信号Ｓｃ２に対応した期間で無線送信用の信号を生成して送信アンテナ２２に出力するとともに、生成した無線送信用の信号を分配して送信信号Ｓｒａとして受信回路２３に出力する。送信アンテナ２２は、機械的もしくは電気的にビーム方向が切り替えられるアンテナである。送信アンテナ２２は、例えば機械的に切り替える場合は送信アンテナ制御信号Ｓｃ３に基づきアンテナ面をモータなどで変更できるアンテナである。電気的に切り替える場合は例えばフェーズドアレイアンテナで構成される可変指向性のアンテナを用いる。この場合、送信アンテナ制御信号Ｓｃ３を省略し、送信制御信号Ｓｃ２の制御によってビームの向きを切り替えてレーダ波を放射することもできる。本実施形態では、詳細後述するように、送信アンテナ２２はビームを選択的に水平ビーム３０又は対地ビーム３１に切り替える（図２、３参照）。
受信アンテナ２４は、所定の指向性を有する指向性アンテナで構成され、送信アンテナ２２から送信したレーダ波の反射波信号を受信する。受信回路２３は、受信アンテナ２４で受信した反射波信号に応答して、反射波信号と送信信号Ｓｒａの一部とを乗算して乗算結果の信号Ｓｒ１を生成し、レーダ制御回路２０に出力する。レーダ制御回路２０は、乗算結果の信号Ｓｒ１に対して低域通過フィルタリングなどの所定の信号処理を行ってベースバンド信号Ｓｒ２を生成し、制御部１０のドップラ周波数解析部１１に送信する。なお、レーダの方式はＦＭ変調方式であってもよいし、送信するレーダ波をパルス状にしたデジタル方式を用いてもよい。
制御部１０において、ドップラ周波数解析部１１は、ベースバンド信号Ｓｒ２に基づいて、詳細後述するように、フーリエ変換処理（例えばＦＦＴ）を行ってドップラ周波数を解析する。なお、フーリエ変換処理としてＦＦＴ以外にも、ＤＦＴ又はＡＦＴを用いてもよい。レーダ送受信部２が対地ビーム３１（図３参照）を用いて無線信号を送信した場合、ドップラ周波数解析部１１は、解析したドップラ周波数に基づいて対地車速を検出し、検出した対地車速を示す対地車速情報Ｄ１１を対地車速情報記憶部１２に記憶する。レーダ送受信部２が水平ビーム３０を用いて無線信号を送信した場合、ドップラ周波数解析部１１は、解析したドップラ周波数に基づいて障害物の相対速度を検出し、検出した相対速度を含む障害物情報Ｄ１２を障害物情報記憶部１３に記憶する。ドップラ周波数解析部１１は、ベースバンド信号Ｓｒ２のドップラ周波数に基づいて、自動車４の対地車速及び障害物の相対速度を検出する速度検出部の一例である。
対地車速情報記憶部１２及び障害物情報記憶部１３は、例えばＲＡＭで構成される。情報比較演算部１４は、対地車速情報記憶部１２から対地車速情報Ｄ１１を読み出すとともに障害物情報記憶部１３から障害物情報Ｄ１２を読み出す。情報比較演算部１４は、対地車速情報Ｄ１１の対地車速及び障害物情報Ｄ１２の障害物の相対速度に基づいて、詳細後述するように、障害物が移動しているか静止しているかを判定する。情報比較演算部１４は、判定結果を含む物体検出データＤｄｅｔを生成して、ＥＣＵ１に出力する。ＥＣＵ１は、制御部１０からの物体検出データＤｄｅｔに基づいて、警告報知及び／又はブレーキの制御などを行う。
図２は、図１の物体検出装置を搭載した自動車４を障害物６とともに示す側面図である。図３は、図２の物体検出装置による自動車４の対地車速の検出動作を示す側面図である。図２において、本実施形態に係る物体検出装置は、自動車４に搭載されている。レーダ送受信部２は、本実施形態では自動車４の前方に取り付けられる。制御部１０は、自動車４の内部に備え付けられ、自動車４のＥＣＵ１に接続される。なお、制御部１０は、図２及び図３中には、レーダ送受信部２と異なる場所に図示されているが、１つのモジュールとしてレーダ送受信部２と一体化されたもので、図２及び図３中のレーダ送受信部２の位置に搭載されていてもよい。ＥＣＵ１は、例えば自動車４のエンジンを制御するパワートレイン制御モジュールやブレーキを制御するブレーキ制御モジュールなどで構成されてもよい。また、ＥＣＵ１は、例えば液晶ディスプレイ装置やヘッドアップディスプレイで構成される表示部４０に接続されてもよい。表示部４０は、自動車４の内部の運転席側に取り付けられる。
図２において、自動車４は路面５上を走行しており、自動車４の前方には車両などの障害物６が存在している。本実施形態に係る物体検出装置は、レーダ送受信部２から路面５に対して平行な水平ビーム３０を形成してレーダ波を障害物６に放射し、その反射波信号に基づいて障害物６を検知する。このようにレーダ送受信部２によって検知される物体は、走行中の車両や静止している車両、歩行者などであることもある。物体検出装置は、検知した障害物６の相対速度及び自動車４の自車速を検出して、障害物６が移動している移動物体であるか、又は静止している静止物体であるかを判定する。
図３において、物体検出装置のレーダ送受信部２は、自動車４から路面５に対する俯角θを有する対地ビーム３１を形成してレーダ波を放射している。ビームの俯角は、路面５と平行な水平ビーム３０を基準としてビームの向きを路面５に向けるように傾けたときの路面５に対するビームの傾斜角度である。対地ビーム３１の俯角θは０を超える値である。対地ビーム３１は第１の俯角を有する第１のビームの一例である。水平ビーム３０の俯角θｏは０°である。水平ビーム３０は、第１の俯角よりも小さい第２の俯角を有する第２のビームの一例である。
上述した障害物６の判定において、障害物６の相対速度を検出するタイミング、計測位置、又はモジュールなどの検出環境とは異なる検出環境で自動車４の自車速が検出された場合、障害物６の移動速度の計算にずれが生じ、移動物体と静止物体の判定精度は低下する。即ち、相対速度を検出するためのレーダ送受信部と自車速を検出するためのレーダ送受信部とを別に設ける場合、相対速度の検出環境と自車速の検出環境とが相違し、移動物体と静止物体の判定精度が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、図２及び図３に示すように、一つのレーダ送受信部２において選択的に水平ビーム３０と対地ビーム３１とを交互に切り替える。これにより、水平ビーム３０を用いて障害物６の相対速度を検出するとともに、対地ビーム３１を用いて路面５に対して移動する自動車４の速度、すなわち対地車速を自車速として検出する。これにより、障害物６の相対速度の検出環境に合わせて自動車４の対地車速を検出し、障害物６が移動物体であるか、又は静止物体であるかの判定を精度良く行うことができる。
以上のように構成された物体検出装置において、本実施形態では以下に示すように移動物体及び静止物体を含む物体を検出する。
まず、障害物６の相対速度及び自動車４の対地車速などの物体の速度を検出する動作について、図２及び図３を用いて説明する。制御部１０のドップラ周波数解析部１１は、レーダ制御回路２０からのベースバンド信号Ｓｒ２に基づいて、ＦＦＴ処理を行い、送信した無線信号の周波数ｆｏと反射波信号の周波数ｆｏ＋Δｆの差分であるドップラ周波数Δｆを抽出する。ドップラ周波数解析部１１は、抽出したドップラ周波数Δｆ、レーダ波の周波数ｆｏ及び光速Ｃにより、次式のようにドップラ速度Ｖｄを演算する。
［数１］
Ｖｄ＝Ｃ×Δｆ／（２ｆｏ） （１）
水平ビーム３０を用いて無線信号を送信する水平送信の場合、ドップラ周波数解析部１１は、式（１）によって演算したドップラ速度Ｖｄを障害物６の相対速度として検出する。このように検出された障害物６の相対速度においては、自動車４に近づく方向が正方向であり、自動車４から遠ざかる方向が負方向である。対地ビーム３１を用いて無線信号を送信する対地送信の場合、式（１）で演算されたドップラ速度Ｖｄは、対地ビーム３１の方向における速度であり、水平方向における速度に換算する必要がある。そのため、ドップラ周波数解析部１１は、対地ビーム３１の俯角θに基づいて、次式のようにドップラ速度Ｖｄに換算係数ｃｏｓθを除算して、対地車速Ｖを検出する。
［数２］
Ｖ＝Ｖｄ／ｃｏｓθ （２）
図４は、図１の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。図４を用いて、本実施形態に係る物体検出処理について説明する。図４における物体検出処理は、物体検出装置の制御部１０によって実行される。
図４において、まず、制御部１０はレーダ制御信号Ｓｃ１を生成してレーダ制御回路２０に出力することで、送信アンテナ２２のビームを対地ビーム３１に切り替えて、対地ビーム３１を用いてレーダ送受信部２によるレーダ波の送受信を行う（ステップＳ１）。次いで、制御部１０は、ドップラ周波数解析部１１により、ステップＳ１における送受信結果のベースバンド信号Ｓｒ２に基づいてベースバンド信号Ｓｒ２のドップラ周波数を解析して、自動車４の対地車速を検出する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理において、制御部１０は、ベースバンド信号Ｓｒ２に対してＦＦＴ処理を実行して反射波信号と送信信号Ｓｒａの周波数差をドップラ周波数として抽出し、式（１）及び式（２）の演算を行って、対地車速を検出する。制御部１０は、ステップＳ２において検出した自動車４の対地車速を示す対地車速情報Ｄ１１を、対地車速情報記憶部１２に記憶する（ステップＳ３）。
次いで、制御部１０は、レーダ制御信号Ｓｃ１をレーダ制御回路２０に出力することで、送信アンテナ２２のビームを水平ビーム３０に切り替えて、水平ビーム３０を用いてレーダ送受信部２によるレーダ波の送受信を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の送受信結果のベースバンド信号Ｓｒ２に応じて、制御部１０は、ドップラ周波数解析部１１でベースバンド信号Ｓｒ２のドップラ周波数を解析して、式（１）の演算を行うことにより、障害物６の相対速度を検出する（ステップＳ５）。また、このとき、制御部１０はベースバンド信号Ｓｒ２に基づいて送信信号Ｓｒａに対する反射波信号の遅延期間Δｔを抽出し、遅延期間Δｔに基づいて物体検出装置に対する障害物６の相対距離を検出する。遅延期間Δｔは物体検出装置と障害物６との間を往復する経路長Ｌ＝Ｃ×Δｔに対応しており、制御部１０は経路長Ｌの１／２倍を相対距離として検出する。制御部１０は、ステップＳ５において検出した障害物６の相対速度、相対距離および反射強度などを示す障害物情報Ｄ１２を障害物情報記憶部１３に記憶する（ステップＳ６）。
次いで、制御部１０は、対地車速情報記憶部１２から対地車速情報Ｄ１１を読み出すとともに障害物情報記憶部１３から障害物情報Ｄ１２を読み出して、対地車速情報Ｄ１１及び障害物情報Ｄ１２を比較演算して、障害物６の移動速度を演算する（ステップＳ７）。ステップＳ７において、障害物６の移動速度は、対地車速情報Ｄ１１における対地車速から障害物情報Ｄ１２における障害物６の相対速度を減算することによって演算される。
次いで、制御部１０は、検出した障害物６の移動速度に基づいて、障害物６が移動しているか静止しているかを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８において、制御部１０の情報比較演算部１４は、障害物６の移動速度が、例えば時速１ｋｍなどの所定のしきい値速度以上であるか否かを判断することにより、障害物６が移動しているか静止しているかを判定する。制御部１０は、ステップＳ８の判定結果に基づいて、検出した障害物６の存在、及び障害物６が移動しているか静止しているかを含む物体検出データＤｄｅｔを生成してＥＣＵ１に出力して（ステップＳ９）、本処理を終了する。ＥＣＵ１は、物体検出データＤｄｅｔに基づいて、ブレーキの制御や、表示部４０における警告表示などを行う。以上の物体検出処理は、例えば０．１秒などの所定の周期で繰り返し実行される。なお、このステップは物体検出処理のステップであり、この前後に、温度特性によるレーダの出力変化を調整するキャリブレーションステップなどがあってもよい。
以上の物体検出処理において、ステップＳ１の対地送信を行う期間はステップＳ４の水平送信を行う期間よりも短く設定される。対地送信における路面５からの反射波信号は早くてかつ強い反射強度を有するので、対地送信の期間を障害物検出のための水平送信の期間よりも短く設定することで、効率的に障害物を検出することができる。
以上の物体検出処理により、レーダ送受信部２において選択的に水平ビーム３０と対地ビーム３１を交互に切り替えて、障害物６の相対速度と自動車４の対地車速との双方をレーダ送受信部２で一体的に検出する。これにより、障害物６の移動の判定を高精度で行うことができ、例えば歩行者などを識別することも可能となる。
以上のように構成された物体検出装置は、路面５上で移動する自動車４に搭載されて自動車４の周囲の障害物６を検出する物体検出装置である。物体検出装置は、レーダ送受信部２と、ドップラ周波数解析部１１とを備える。レーダ送受信部２は、路面５に対して送信され、第１の俯角θを有する対地ビーム３１と、障害物６に対して送信され、前記第１の俯角θよりも小さい第２の俯角θｏを有する水平ビーム３０とを選択的に切り替え可能な送信アンテナ２２と、受信アンテナ２４とを備える。レーダ送受信部２は、送信アンテナ２２の対地ビーム３１及び水平ビーム３０を交互に切り替えて無線信号を送信し、送信された無線信号が反射された反射波信号を、受信アンテナ２４を用いて受信する。ドップラ周波数解析部１１は、対地ビーム３１を用いて送信された無線信号及び当該無線信号が路面５で反射された反射波信号に基づいて自動車４の移動速度を検出し、水平ビーム３０を用いて送信された無線信号及び当該無線信号が障害物６で反射された反射波信号に基づいて自動車４に対する障害物６の相対速度を検出する。
本実施形態では、障害物６の相対速度の検出に合わせて自動車４の対地車速を検出するため、外部の車速センサに含まれる誤差成分（例えばタイヤのスリップなど）の問題を解消することができる。また、同じレーダで検出した速度同士の比較を行うために誤差が小さくなり、従来技術と比較して、高精度で物体の移動を検出することができる。
実施形態１に係る物体検出装置では、ステップＳ９の処理において、制御部１０はステップＳ８の判定結果を示す物体検出データＤｄｅｔをＥＣＵ１に出力した。ＥＣＵ１は、例えばステップＳ８の判定結果に基づいて、検出した物体が自動車４に衝突する可能性を有するか否かの判断を行い、検出した物体が自動車４に衝突する可能性を有する場合に警告信号を生成して、警告信号によって障害物の接近を報知してもよい。
また、実施形態１に係る物体検出処理において、レーダ波を反射した物体があるか否かを検出してもよい。例えば、制御部１０は、水平送信におけるベースバンド信号Ｓｒ２に基づいて、受信した反射波の反射強度Ｐｗが所定のしきい値を超えるか否かを判定することにより、レーダ波を反射した物体があるか否かを検出する。
実施形態２．
図５は、本開示の実施形態２に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。実施形態１では、水平ビームと対地ビームを選択的に切り替えて、各ビームにおける反射波信号のドップラ速度を解析した。実施形態２では、さらに反射波信号の到来方向の推定を行って、検出した物体の位置する方向を検出する。本実施形態に係る物体検出装置は、図１に示した実施形態１の物体検出装置に比較して、レーダ送受信部２に代えてレーダ送受信部２Ａを備え、制御部１０に代えて制御部１０Ａを備える。レーダ送受信部２Ａは、レーダ送受信部２に比較して、受信アンテナ２４に代えて受信アンテナ２４Ａを備え、送信アンテナ２２に代えて送信アンテナ２２ａを備える。制御部１０Ａは、制御部１０に比較して、方位推定部１５をさらに備える。本実施形態に係る物体検出装置の他の構成は実施形態１の物体検出装置と同一又は同様である。この相違点について、以下で説明する。
レーダ送受信部２Ａの受信アンテナ２４Ａは、所定間隔で配置された複数の受信アンテナ素子からなるアレイアンテナで構成され、送信アンテナ２２ａから送信したレーダ波の反射波信号を各受信アンテナ素子で受信する。複数の受信アンテナ素子は、例えば、異なる水平位置に配置される。或いは、複数の受信アンテナ素子は、２次元アレイ状に配置されてもよい。送信アンテナ２２ａはビームを選択的に水平ビーム３３又は対地ビーム３２に切り替える。受信回路２３は、受信アンテナ２４Ａの各受信アンテナ素子でそれぞれ受信した複数の反射波信号に応答して受信信号Ｓｒ１を生成して、レーダ制御回路２０に出力する。レーダ制御回路２０は、受信信号Ｓｒ１に対して所定の信号処理を行ってベースバンド信号Ｓｒ２を生成し、制御部１０のドップラ周波数解析部１１に送信する。
ドップラ周波数解析部１１は、ベースバンド信号Ｓｒ２に基づいて、各受信アンテナ素子でそれぞれ受信した各反射波信号によるドップラ周波数を抽出して、ドップラ速度を演算する。ドップラ周波数解析部１１は、演算結果のドップラ速度及びベースバンド信号Ｓｒ２の情報を含むドップラ解析情報Ｄ１を生成して方位推定部１５に出力する。
方位推定部１５はドップラ解析情報Ｄ１に基づいて、例えば受信アンテナ２４Ａの複数の受信アンテナ素子で受信した複数の反射波信号の位相差を表す相関行列や評価関数を演算することにより（例えば特許文献２参照）、路面５や障害物で反射された反射波の到来方向を推定する。方位推定部１５は、ドップラ解析情報Ｄ１に基づいて、複数の反射波信号の中から特定のドップラ周波数を有する反射波成分を分離して、到来方向推定を行う。対地送信の場合、方位推定部１５は、推定した方向に対する検出した対地車速を示す対地車速情報Ｄ２１を対地車速情報記憶部１２に記憶する。水平送信の場合、方位推定部１５は、検出した障害物の相対速度及び推定した障害物の位置する方向を含む障害物情報Ｄ２２を障害物情報記憶部１３に記憶する。
図６Ａは、図５の物体検出装置を搭載した自動車４Ａを示す平面図である。図６Ｂは、図６Ａの自動車４Ａを示す側面図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、物体検出装置のレーダ送受信部２Ａは、自動車４Ａの前方の方位角φ方向における所定の角度範囲−φ０〜φ０において対地ビーム３２及び水平ビーム３３を形成している。水平ビーム３３および対地ビーム３２は、それぞれ実施形態１の水平ビーム３０および対地ビーム３１よりも広角なビームである。なお、対地ビーム３２の角度範囲と水平ビーム３３の角度範囲は異なるものであってもよい。水平ビーム３３および対地ビーム３２は、それぞれ、所定の方位角幅以上の方位角幅を有する。水平ビーム３３の方位角幅および対地ビーム３２の方位角幅は、例えば、それぞれ３０度以上１８０度以下であってもよく、４０度以上９０度以下であってもよく、さらに５０度以上６０度以下であってもよい。方位角φは、路面５と平行である各アンテナの設置平面上において例えば自動車４の前方方向である基準方向から定義される角度である。
図６において、本実施形態ではレーダ送受信部２Ａによって受信した各反射波信号の位相差を解析することにより、角度範囲−φ０〜φ０における反射波信号の到来方向の方位角φを推定する。水平ビーム３３を用いた水平送信では、障害物６などのレーダ波を反射した物体の位置する方位角φを検出する。対地ビーム３２を用いた対地送信では、特定の方位角φに対する自動車４Ａの対地速度が、それぞれ式（２）によって演算され、対地車速として検出される。
なお、制御部１０Ａは、対地ビーム３２の俯角θ及び推定した方位角φに基づいて、対地ビーム３２における反射波信号のドップラ速度Ｖｄに次式のように換算係数ｃｏｓθ×ｃｏｓφを除算して、自動車４の前方方向における移動速度Ｖｍを検出してもよい。
［数３］
Ｖｍ＝Ｖｄ／（ｃｏｓθ×ｃｏｓφ） （３）
図７は、図５の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。図７の物体検出処理において、制御部１０Ａは、図４の物体検出処理と比較して、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理をさらに行う。この相違点について、以下説明する。
図７において、制御部１０Ａは、ステップＳ１の処理において受信アンテナ２４Ａの複数の受信アンテナ素子のそれぞれで反射波信号を受信する。ステップＳ２の処理において、複数の受信アンテナ素子による複数の受信信号に基づいて、異なる方位に対応する複数のドップラ周波数を解析して、式（１）及び式（２）によって異なる方位に対応する複数のドップラ速度及び対地速度を演算する。例えば、複数のアンテナ素子で得られた受信信号それぞれに対してドップラ速度、対地速度を演算する。次いで、制御部１０Ａは、方位推定部１５により、ステップＳ１において複数の受信アンテナ素子で受信した複数の受信信号間の位相差に基づいて、ステップＳ２で解析したドップラ周波数を有する反射波信号の到来方向の推定を行う（ステップＳ１０）。制御部１０Ａは、ステップＳ１０で推定した方位角φに対する対地車速を示す対地車速情報Ｄ２１を、対地車速情報記憶部１２に記憶する（ステップＳ３）。
次いで、制御部１０Ａは、送信アンテナ２２ａのビームを水平ビーム３３に切り替えて、複数の受信アンテナ素子を用いてステップＳ４，Ｓ５の処理を行う。ここで、ステップＳ４でレーダ送受信部２Ａが複数の障害物のそれぞれからの反射波信号を受信した場合、制御部１０Ａは、ステップＳ５において、各反射波信号に基づいて複数の反射波成分のドップラ周波数をそれぞれ抽出し、各ドップラ周波数に対応する相対速度をそれぞれ検出する。次いで、制御部１０Ａは、複数のアンテナ素子のそれぞれに対して検出した相対速度のドップラ周波数を有する反射波信号をそれぞれの位相差に基づいて、方位推定部１５による到来方向推定を行い、検出した相対速度を有する障害物の方位角φを推定する（ステップＳ１１）。
制御部１０Ａは、ステップＳ５において検出した障害物６の相対速度及び相対距離を、ステップＳ１１において推定した方位角φとともに示す障害物情報Ｄ２２を障害物情報記憶部１３に記憶する（ステップＳ６）。以下、制御部１０Ａは、ステップＳ７〜Ｓ９の処理を、図４の物体検出処理と同様に行う。
図８は、図７の物体検出処理による物体の速度の検出結果を示すグラフである。図８において、自動車４Ａの前方における方位角−φ０〜φ０の範囲内で検出した複数の対地車速Ｑ、及び複数の障害物の相対速度Ｐ６０〜Ｐ６３を示す（図６Ａ参照）。複数の対地車速Ｑは、それぞれ、図７のステップＳ１０において推定された方位角φ毎の自動車４Ａの対地車速である。複数の障害物の相対速度Ｐ６０〜Ｐ６３は、図７のステップＳ１１において方位角φを推定された複数の障害物の各相対速度であり、自動車４Ａの前方から近づく方向を正方向とし、自動車４の前方で遠ざかる方向を負方向としている。
図８において、速度ｖ＝０を有する障害物の相対速度Ｐ６２は、自動車４Ａと同じ移動速度を有する移動物体を示し、速度ｖ＜０を有する障害物の相対速度Ｐ６３は、自動車４Ａから離れていく移動物体を示す。速度ｖ＞０を有する障害物の各相対速度Ｐ６０，Ｐ６１は、自動車４Ａの前方から自動車４Ａに相対的に近づく障害物を示す。ここで、自動車４Ａに相対的に近づく障害物には、移動物体と静止物体とが含まれる。制御部１０Ａは、情報比較演算部１４によって各障害物の相対速度Ｐ６０，Ｐ６１を方位角φ毎の対地車速Ｑと比較することにより、移動物体であるか静止物体であるかを判定する。まず、障害物の相対速度Ｐ６１は、相対速度Ｐ６１と同じ方位角φを有する対地車速Ｑと一致していることから、制御部１０は、当該障害物が静止物体であると判定する。一方、障害物の相対速度Ｐ６０は、対地車速Ｑよりも大きい速度であるため、制御部１０は、当該障害物が自動車４Ａに近づいてくる移動物体であると判定する。
以上のように、受信アンテナ２４Ａを用いて到来方向推定を行うことで、図８に示すように広範囲の方位角−φ０〜φ０における障害物を検知することができる。方位角−φ０〜φ０における障害物の相対速度を検出し、方位角φ毎の対地車速と比較することにより、移動物体と静止物体の判定を広範囲に行うことができる。
また、本実施形態では、図７のステップＳ５でドップラ周波数解析部１１によってドップラ周波数を演算することにより、物体検出装置から同一の距離に複数の物体が存在する場合であっても、複数の反射波信号から各物体で反射した反射波成分を分離することができる。つまり、ドップラ周波数解析部１１によるＦＦＴを用いたドップラ周波数の演算は直交変換であるため、互いに異なる演算結果を有する信号成分を、理論上完全に分離することができる。さらに、ステップＳ５に続いてステップＳ１１で、ドップラ解析情報Ｄ１を用いて方位推定部１５による到来方向推定を行うことで、複数の物体の反射波レベルに偏りがあったとしても、各物体の方位角φをそれぞれ推定することができる。
実施形態３．
図９は、本開示の実施形態３に係る物体検出装置の構成を示すブロック図である。実施形態２では、受信アンテナ２４Ａを用いて、障害物及び路面からの反射波信号の到来方向の推定を行った。本実施形態では、さらに、方位角φ方向においてビームを走査しながら無線信号を送信してレーダ波を放射することにより、到来方向推定をより高精度に行う。図９において、本実施形態に係る物体検出装置は、図５に示した実施形態２の物体検出装置に比較して、レーダ送受信部２Ａに代えてレーダ送受信部２Ｂを備える。レーダ送受信部２Ｂは、レーダ送受信部２Ａに比較して、送信アンテナ２２ａに代えて送信アンテナ２２Ａを備える。本実施形態に係る物体検出装置の他の構成は実施形態２の物体検出装置と同一又は同様である。この相違点について、以下で説明する。
図１０Ａは、図９の物体検出装置を搭載した自動車４Ｂを示す平面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの自動車４Ｂを示す側面図である。図９の送信アンテナ２２Ａは、図１０Ａに示すレーダ送受信部２Ｂから、図６Ａの各ビーム３２，３３よりも狭いビーム幅を有する対地ビーム３４−ｎ及び水平ビーム３５−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を形成する。レーダ送受信部２Ｂは、方位角φ１〜φＮにおいて、対地送信では対地ビーム３４−１〜３４−Ｎを走査しながら無線信号を送信してレーダ波を放射し、水平送信では水平ビーム３５−１〜３５−Ｎを走査しながら無線信号を送信してレーダ波を放射する。なお、対地ビームでスキャンを行う方位角の範囲と水平ビームでスキャンを行う方位角の範囲は異なるものであってもよい。
図１１は、図９の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。図１１の物体検出処理において、制御部１０Ａは、図７の物体検出処理と比較して、ステップＳ１，Ｓ４に代えてそれぞれステップＳ１２，Ｓ１３の処理を行う。この相違点について、以下説明する。
図１１において、まず、制御部１０Ａは、対地送信において対地ビーム３４−１〜３４−Ｎを順次、走査して、レーダ送受信部２Ｂによるレーダ波の送受信を行う（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、レーダ送受信部２Ｂは、各対地ビーム３４−ｎを用いて送信した無線信号の反射波信号を受信アンテナ２４Ａの複数の受信アンテナ素子でそれぞれ受信する。また、制御部１０Ａは、ステップＳ１２の対地送信と同様に、水平送信においても水平ビーム３５−１〜３５−Ｎを順次、走査してレーダ送受信部２Ｂによるレーダ波の送受信を行う（ステップＳ１３）。
図１２は、図１１の物体検出処理による物体の速度の検出結果を示すグラフである。図１２において、制御部１０Ａは、図１１のステップＳ１０において方位角φ１〜φＮで走査した各ビーム３４−１〜３４−Ｎによる反射波信号に対してそれぞれ到来方向推定を行うことで、図８の検出結果と同等以上検出精度で、図８よりも多くの方位角φ毎の対地車速を検出している。また、障害物の相対速度に関しても、図１１のステップＳ１３で各ビーム３５−１〜３５−Ｎを用いた各水平送信に対する到来方向推定を行うことで方位角φの推定精度が向上しており、各障害物に対して複数の方位角φにおける相対速度を検出している。このように、本実施形態では、図８の検出結果よりもより詳細に方位角φ毎の物体の速度を検出できる。
通常、物体検出装置からの相対距離及び相対速度が同一の複数の物体が、異なる方位角φ方向に存在する場合、これらの物体を分離して検出することは困難である。これに対して、本実施形態に係る物体検出装置では、送信ビームを各ビーム３５−１〜３５−Ｎに分割することで、少なくとも送信ビーム単位で相対距離及び相対速度が同一の複数の物体を容易に分離して検出することが可能となる。このように、方位角φ方向における物体の速度を高精度に検出することで、障害物が移動しているか静止しているかの判定精度を向上できる。
また、方位角φ方向における物体の検出において、所定の角度範囲−φ０〜φ０に拡がったビームを用いる場合と同じ電力を有するビームで、対地ビーム３４−ｎや水平ビーム３５−ｎのように、ビーム幅を絞って走査することで、より強い反射強度を得られる。そのため、信号対雑音比が向上し、高精度に物体の検出を行うことができる。
また、実施形態３に係るレーダ送受信部２Ｂは、対地送信において対地ビーム３４−１，３４−２，…３４−Ｎの順番で、順次走査したが、この順番に限らず、例えば逆順であってもよい。水平送信についても同様に、順番を変えて水平ビーム３５−ｎを走査してもよい。また、対地送信では、対地ビーム３４−１〜３４−Ｎの全てのビームを走査しなくてもよい。例えば、対地ビーム３４−１，３４−３，３４−５，…，３４−Ｎのように走査して、走査した対地ビーム３４−１，３４−３，３４−５，…，３４−Ｎの間の方位角φにおける対地車速を補間によって算出してもよい。
また、対地ビーム３４−ｎに対する俯角θｎを、アンテナの特性によって変更してもよい。このとき、例えば方位角φ１方向の対地ビーム３４−１に対する俯角θ１と方位角φ２方向の対地ビーム３４−２に対する俯角θ２が異なる場合、各方位角φ１，φ２方向の対地車速Ｖ１，Ｖ２の計算式は、式（２）に代えて、次式のように表される。
［数４］
Ｖ１＝Ｖｄ１／ｃｏｓθ１ （４）
Ｖ２＝Ｖｄ２／ｃｏｓθ２ （５）
ここで、ドップラ速度Ｖｄ１，Ｖｄ２は、各方位角φ１，φ２方向における対地送信において抽出されたドップラ周波数によるドップラ速度である。
実施形態４．
図１３は、本開示の実施形態４に係る物体検出装置のレーダ送受信部２Ｃを示す斜視図である。図１４は、図１３の物体検出装置による物体検出処理における対地送信及び水平送信のタイミングチャートである。実施形態３では、方位角φ１〜φＮにおいて送信ビームを走査した後に、対地ビームと水平ビームを切り替えた。本実施形態では、方位角φ１〜φＮの走査の途中において、交互に対地ビームと水平ビームを切り替えながら無線信号を送信する。これにより、対地車速の検出タイミングを障害物の相対速度の検出タイミングに近づけ、障害物の移動速度をより高精度で検出できる。
図１３において、レーダ送受信部２Ｃは、図１４に示すように、まず方位角φ１において、対地ビーム３４−１を用いて無線信号を対地送信して、その後に水平ビーム３５−１に切り替えて、水平ビーム３５−１を用いて無線信号を水平送信する。次いで、方位角φ２において、レーダ送受信部２Ｃは対地ビーム３４−２によって無線信号を対地送信して、その後に水平ビーム３５−２に切り替えて無線信号を水平送信する。このように、各方位角φｎにおいて、レーダ送受信部２Ｃは対地ビーム３４−ｎによる対地送信と水平ビーム３５−ｎによる水平送信を行って、方位角φ方向において送信ビームを走査する。
図１５は、図１３の物体検出装置による物体検出処理を示すフローチャートである。図１５の物体検出処理において、制御部１０Ａは、図１１の物体検出処理と比較して、ステップＳ１２，Ｓ１３に代えてそれぞれステップＳ１４〜Ｓ１７の処理を行う。この相違点について、以下説明する。
図１５において、制御部１０Ａは、方位角φ１から送信ビームの走査を開始する（ステップＳ１４）。方位角φｎの処理において、制御部１０Ａは、まず、送信ビームを対地ビーム３４−ｎに切り替えて、対地ビーム３４−ｎを用いてレーダ送受信部２によるレーダ波の送受信を行い（ステップＳ１５）、この送受信結果に基づいてステップＳ２〜Ｓ３の処理を図１１の物体検出処理と同様に行う。次いで、制御部１０Ａは、送信ビームを水平ビーム３５−ｎに切り替えて、水平ビーム３５−ｎを用いてレーダ送受信部２によるレーダ波の送受信を行い（ステップＳ１６）、この送受信結果に基づいてステップＳ５〜Ｓ８の処理を図１１の物体検出処理と同様に行う。
次いで、制御部１０Ａは、方位角φｎ＝φＮであるか否かを判断し（ステップＳ１７）、方位角φｎ＝φＮでない場合（ステップＳ１７でＮｏ）、方位角φ（ｎ＋１）において以上の処理を繰り返し実行する（ステップＳ１８）。方位角φｎ＝φＮである場合（ステップＳ１７でＹｅｓ）、制御部１０ＡはステップＳ９の処理を図１１の物体検出処理と同様に行って、本処理を終了する。
以上のように構成された物体検出装置によると、対地車速の検出タイミングを障害物の相対速度の検出タイミングに近づけ、障害物の移動速度をより高精度で検出できる。
変形例．
前記各実施形態に係る物体検出装置は、レーダ送受信部２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃを自動車４，４Ａ，４Ｂの前方に取り付けて構成したが、レーダ送受信部２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃの取り付け位置はこれに限らない。例えばレーダ送受信部２Ａ，２Ｂ，２Ｃを、自動車４Ａ，４Ｂの斜め前方向や後方、斜め後ろ方向に取り付けてもよい（図６Ａ及び図１０Ａ参照）。
前記各実施形態に係る物体検出装置のレーダの方式はＦＭ変調方式であってもよいし、送信するレーダ波をパルス状にしたデジタル方式である符号化パルス方式を用いてもよい。符号化パルス方式を用いる場合、送信回路２１で分配された送信信号Ｓｒａは省略され、これに代えて、レーダ制御回路２０は符号化したレーダ波を生成して、送信回路２１に出力する。さらに、レーダ制御回路２０は、受信回路２３から出力される反射波信号Ｓｒ１と生成したレーダ波の符号の相関処理を行い、相関処理を行った結果である信号Ｓｒ２を生成してドップラ周波数解析部１１に出力する。ドップラ周波数解析部１１は、レーダ制御回路２０からの信号Ｓｒ２を解析することにより、障害物の距離や相対速度を取得する。
前記各実施形態に係る物体検出装置は、ＥＣＵ１を備えて構成されたが、これに限らず、例えばＥＣＵ１を備えなくてもよく、例えば制御部１０が表示部４０に直接に接続され、警告表示を行う機能をもっていてもよく、ブレーキを制御する機能を持っていても良い。また、制御部１０は、物体検出処理の検出結果に基づく情報を、ＥＣＵ１に提供してもよい。例えば、制御部１０は、図１２のように方位角φ毎の対地車速のうちの最も大きい最大対地速度Ｖｍａｘとその方位角φｍａｘを抽出する。制御部１０は、抽出した最大対地速度Ｖｍａｘとその方位角φｍａｘを自動車４の自車速と進行方向として示す対地車速情報Ｄ２１を生成して、ＥＣＵ１に出力してもよい。これにより、ＥＣＵ１は、スリップしたときなどはタイヤの回転数による車速センサではなく、レーダで入手した速度を用いて自動車４の制御が行える。
また、前記各実施形態に係る物体検出装置において、対地ビーム３１，３２，３４−１〜３４−Ｎをペンシルビームのように狭いビーム幅を有するビームにしてもよい。対地送信では、路面からの反射波信号以外に、周囲の物体からの反射波や二次的な反射波などの雑音を生じ得るが、対地ビームのビーム幅を狭めることで、路面からの反射波信号の信号対雑音比を向上できる。また、対地送信において反射波信号を受信するときに、俯角方向において到来方向推定を行ってフィルタ処理を行ってもよいし、時間窓を設定してフィルタ処理を行ってもよい。これにより、対地送信における雑音を低減できる。
前記各実施形態に係る物体検出装置では、物体検出処理において対地ビームから水平ビームの順番でビームを選択的に切り替えたが、これに限らず、水平ビームから対地ビームの順番でビームを選択的に切り替えて物体検出処理を行ってもよい。
前記各実施形態に係る物体検出装置では、俯角θｏ＝０°を有する水平ビームを、対地ビームの俯角θよりも小さい第２の俯角を有する第２のビームとして構成した。しかし、第２のビームはこれに限らず、例えば第２のビームの第２の俯角θｏは、対地ビームの俯角θと比較して角度範囲０°＜θｏ＜θにあってもよいし、負の俯角θｏ＜０°であってもよい。
前記各実施形態に係る物体検出装置では、無線信号送受信部をミリ波レーダ装置で構成した。しかし、これに限らず、例えば、無線信号送受信部をミリ波帯以外の周波数帯の電磁波を有するレーダ波を放射するレーダ装置で構成してもよい。また、無線信号送受信部をレーザレーダ装置で構成してもよいし、超音波レーダ装置で構成してもよい。
前記各実施形態では、物体検出装置を自動車４、４Ａ又は４Ｂに搭載して構成した。しかし、本開示はこれに限らず、車両に前記各実施形態に係る物体検出装置を備えて構成してもよい。物体検出装置を備える車両は、例えば自動車や自転車、原動機付自転車、自動二輪車などであってもよい。
前記実施形態３及び４では、複数の受信アンテナ素子を備えた受信アンテナ２４Ａを用い、複数の受信アンテナ素子の複数の受信信号の間の位相差に基づいて対地車速度および障害物の方位角を推定した。しかし、複数の受信信号の間の位相差ではなく、走査するビームの方位角に基づいて対地車速度および障害物の方位角を推定してもよい。
実施形態のまとめ．
本開示の第１の態様に係る物体検出装置は、
路面上で移動する移動体に搭載されて前記移動体の周囲の物体を検出する物体検出装置であって、
前記路面に対して送信され、第１の俯角を有する第１のビームと、前記物体に対して送信され、前記第１の俯角よりも小さい第２の俯角を有する第２のビームとを選択的に切り替え可能な送信アンテナと、受信アンテナとを備え、前記送信アンテナの第１及び第２のビームを交互に切り替えて無線信号を送信し、送信された無線信号が反射された反射波信号を前記受信アンテナを用いて受信する無線信号送受信部と、
前記第１のビームを用いて送信された無線信号及び当該無線信号が前記路面で反射された反射波信号に基づいて前記移動体の移動速度を検出し、前記第２のビームを用いて送信された無線信号及び当該無線信号が前記物体で反射された反射波信号に基づいて前記移動体に対する前記物体の相対速度を検出する速度検出部とを備える。
これにより、前記第１のビームを用いて移動体の移動速度を検出するとともに前記第２のビームを用いて物体の相対速度を検出するので、従来技術と比較して、高精度で物体の移動を検出することができる。
本開示の第２の態様に係る物体検出装置は、本開示の第１の態様に係る物体検出装置において、
前記物体検出装置は、前記速度検出部によって検出した移動体の移動速度及び物体の相対速度に基づいて、前記物体の移動速度を演算する演算部をさらに備える。
これにより、前記速度検出部によって検出した移動体の移動速度及び物体の相対速度から物体の移動速度が演算されるので、物体の移動速度を高精度で取得できる。
本開示の第３の態様に係る物体検出装置は、本開示の第２の態様に係る物体検出装置において、
前記演算部は、前記演算した物体の移動速度に基づいて、前記物体が移動しているのか静止しているのかを判定する。
これにより、前記速度検出部によって検出した移動体の移動速度及び物体の相対速度から物体の移動速度に基づいて、高精度で物体の移動の判定を行うことができる。
本開示の第４の態様に係る物体検出装置は、本開示の第１〜第３のいずれか１つの態様に係る物体検出装置において、
前記受信アンテナは前記反射波信号をそれぞれ受信する複数の受信アンテナ素子を備えて構成され、
前記物体検出装置は、前記各受信アンテナ素子で受信した各反射波信号の位相差に基づいて、前記移動体に対する前記物体の位置する方向を推定する方位推定部をさらに備える。
これにより、方位推定部によって前記移動体に対する前記物体の位置する方向が推定され、物体の移動をその方向とともに検出することができる。
本開示の第５の態様に係る物体検出装置は、本開示の第４の態様に係る物体検出装置において、
前記無線信号送受信部は、方位角方向において前記第１のビームを走査して無線信号を送信し、
前記方位推定部は、前記第１のビームを用いて送信された無線信号の各反射波信号に基づいて前記移動体に対する前記物体の位置する方向を推定する。
これにより、前記第１のビームを走査して送信された無線信号の各反射波信号に基づいて、前記移動体に対する前記物体の位置する方向をより高精度に推定することができる。
本開示の第６の態様に係る物体検出装置は、本開示の第４又は第５の態様に係る物体検出装置において、
前記無線信号送受信部は、方位角方向において前記第２のビームをそれぞれ走査して無線信号を送信し、
前記速度検出部は、前記第２のビームを用いて送信された無線信号の各反射波信号に基づいて、複数の対地速度を検出し、
前記方位推定部は、前記方位角方向における前記各対地速度の方向を推定する。
これにより、各対地速度の方向を推定して複数の対地速度を検出し、前記移動体の移動における各方位角方向に対する速度を得ることができる。
本開示の第７の態様に係る物体検出装置は、本開示の第６の態様に係る物体検出装置において、
前記無線信号送受信部は、前記方位角方向における走査において、前記第１及び第２のビームを交互に切り替えて、順次、無線信号を送信する。
これにより、対地速度の検出タイミングと障害物の相対速度の検出タイミングとを近づけ、物体の移動をより高精度で検出することができる。
本開示の第８の態様に係る物体検出装置は、本開示の第６又は第７の態様に係る物体検出装置において、
前記複数の対地速度のうちの最も大きい最大対地速度、及び前記方位推定部によって推定された最大対地速度の方向を示す対地車速情報を生成して出力する。
これにより、最大車速及びその方向を示す移動情報が前記物体検出装置から出力され、前記物体検出装置から、前記移動体の移動する速度及びその方向を示す移動情報を取得することができる。
本開示の第９の態様に係る車両置は、本開示の第１〜第８のいずれか１つの態様に記載の物体検出装置を備える。
これにより、車両に対する物体の相対速度と車両の自車速とを検出することができ、車両において、高精度で物体の移動を検出することができる。
１…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、
１０，１０Ａ…制御部、
１１…ドップラ周波数解析部、
１２…対地車速情報記憶部、
１３…障害物情報記憶部、
１４…情報比較演算部、
１５…方位推定部、
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…レーダ送受信部、
２０…レーダ制御回路、
２１…送信回路、
２２，２２Ａ…送信アンテナ、
２３…受信回路、
２４，２４Ａ…受信アンテナ、
３０，３３，３５−１〜３５−Ｎ…水平ビーム、
３１，３２，３４−１〜３４−Ｎ…対地ビーム、
４，４Ａ，４Ｂ…自動車、
４０…表示部、
６…障害物。

Claims (11)

  1. 路面上で移動する移動体に搭載されて前記移動体の周囲の物体を検出する物体検出装置であって、
    前記路面に向かう第１の俯角を有する第１のビームと、前記物体に向かう、前記第１の俯角よりも小さい第２の俯角を有する第２のビームとを選択的に切り替え可能な送信アンテナと、
    受信アンテナと、
    前記送信アンテナの前記第１及び第２のビームを交互に切り替えて当該第１及び第２のビームを用いて無線信号を送信し、送信された前記無線信号が反射された反射波信号を前記受信アンテナを用いて受信する無線信号送受信部と、
    前記第１のビームを用いて送信された前記無線信号及び当該無線信号が前記路面で反射された前記反射波信号に基づいて前記移動体の少なくとも1つの対地速度を検出し、前記第２のビームを用いて送信された前記無線信号及び当該無線信号が前記物体で反射された前記反射波信号に基づいて前記移動体に対する前記物体の相対速度を検出する速度検出部と、
    を備える物体検出装置。
  2. 前記第１及び第２のビームは、それぞれ、所定の方位角幅以上の方位角幅を有し、
    前記少なくとも1つの対地速度は、複数の方位角に対応する複数の対地速度を含み、
    前記受信アンテナは、複数の受信アンテナ素子を備え、
    前記無線信号送受信部は、前記複数の受信アンテナ素子のそれぞれを用いて前記反射波信号を受信し、
    前記速度検出部は、
    前記第１のビームを用いて送信された前記無線信号、当該無線信号が前記路面で反射された前記反射波信号、及び当該反射波信号が前記複数の受信アンテナ素子で受信された複数の受信信号の間の位相差に基づいて、前記移動体の前記複数の対地速度を検出し、
    前記第２のビームを用いて送信された前記無線信号、当該無線信号が前記物体で反射された前記反射波信号、及び当該反射波信号が前記複数の受信アンテナ素子で受信された複数の受信信号の間の位相差に基づいて、前記移動体に対する前記物体の相対速度を検出し且つ前記移動体に対する前記物体の位置する方向を推定する、請求項１に記載の物体検出装置。
  3. 前記少なくとも1つの対地速度は、複数の方位角に対応する複数の対地速度を含み、
    前記送信アンテナは、前記第１のビームの方位角を走査させることが可能であり、
    前記無線信号送受信部は、前記送信アンテナの前記第１のビームの方位角を走査して無線信号を送信し、
    前記速度検出部は、
    前記第１のビームを用いて送信された前記無線信号及び当該無線信号が前記路面で反射された前記反射波信号に基づいて、前記移動体の前記複数の対地速度を検出する、請求項１又は２に記載の物体検出装置。
  4. 前記送信アンテナは、前記第２のビームの方位角を走査させることが可能であり、
    前記無線信号送受信部は、前記送信アンテナの前記第２のビームの方位角を走査して無線信号を送信し、
    前記速度検出部は、
    前記第２のビームを用いて送信された前記無線信号及び当該無線信号が前記物体で反射された前記反射波信号に基づいて、前記移動体に対する前記物体の相対速度を検出し且つ前記移動体に対する前記物体の位置する方向を推定する、請求項３に記載の物体検出装置。
  5. 前記無線信号送受信部は、同じ方位角で前記第１及び第２のビームを切り替えて無線信号を送信した後に、次の方位角に走査する請求項４に記載の物体検出装置。
  6. 前記物体検出装置は、前記速度検出部によって検出した前記移動体の前記複数の対地速度及び前記物体の前記相対速度、及び前記速度検出部によって推定した前記物体の位置する方向に基づいて、前記物体の移動速度を演算する演算部をさらに備える、請求項３〜５の何れかに記載の物体検出装置。
  7. 前記演算部は、前記演算した前記物体の前記移動速度に基づいて、前記物体が移動しているのか静止しているのかを判定する請求項６に記載の物体検出装置。
  8. 前記速度検出部は、前記複数の対地速度のうちの最も大きい対地速度である最大対地速度及び前記最大対地速度の方向を示す対地車速情報を生成して出力する請求項３〜７の何れかに記載の物体検出装置。
  9. 請求項１〜８の何れかに記載の物体検出装置を備える車両。
  10. 路面上で移動する移動体に搭載される速度検出装置であって、
    前記路面に向かう俯角を有するビームの方位角を走査させることが可能な送信アンテナと、
    １つ又は複数の受信アンテナ素子を備えた受信アンテナと、
    前記送信アンテナの前記ビームの前記方位角を走査させて当該ビームによって無線信号を送信し、送信された前記無線信号が前記路面で反射された反射波信号を前記受信アンテナを用いて受信する無線信号送受信部と、
    前記無線信号及び前記反射波信号に基づいて、前記移動体の複数の方位角に対応する複数の対地速度を検出する速度検出部と、
    を備えた速度検出装置。
  11. 路面上で移動する車両であって、
    前記路面に向かう俯角を有するビームの方位角を走査させることが可能な送信アンテナと、
    １つ又は複数の受信アンテナ素子を備えた受信アンテナと、
    前記送信アンテナの前記ビームの前記方位角を走査させて当該ビームによって無線信号を送信し、送信された前記無線信号が前記路面で反射された反射波信号を前記受信アンテナを用いて受信する無線信号送受信部と、
    前記無線信号及び前記反射波信号に基づいて、前記車両の複数の方位角に対応する複数の対地速度を検出する速度検出部と、
    前記車両を減速するブレーキと、
    前記速度検出部の前記検出の結果に基づいて前記ブレーキを用いて当該車両の移動速度を調整するＥＣＵと、
    を備えた車両。
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