专利名称：雷达装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达装置，其利用激光或毫米波等电磁波进行扫描，从而根据来自存在于前方的物体的反射波，测定与该物体之间的距离。
背景技术：
以往，已有如下的雷达装置，其利用激光等对车辆前方进行扫描，测定是否存在物体以及距物体的距离、方向。这种雷达装置因相对于车身的安装误差和车辆的承载状态等引起的探测区域的倾斜而有可能误探测物体。
若雷达装置误探测到物体，则有可能在与后级连接的车辆控制装置中引起误动作。车辆控制装置根据雷达装置测定到的物体信息(位置)，进行恒定车间距离跟随行驶(ACCAdaptive Cruise Control，自适应巡航控制)等，恒定车间距离跟随行驶是指使本车跟随前车并保持恒定的车间距离。如上所述，若误探测到物体，则当与该误探测到的物体之间的距离为预定距离(安全距离)以下时，车辆控制装置进行减速、停止等。
于是，提出了如下的装置根据反射波的电平达到预定强度以上的区域位置和扫描范围的基准方向，校正光轴的偏移量(例如，参照专利文献1)。并且，提出了如下的装置根据反射波的电平为最大的区域运算偏移量(例如，参照专利文献2)。
但是，这些装置是在停车中进行校正，而不是在行驶中进行校正的装置。作为在行驶中进行光轴校正的装置，已知有例如专利文献3这样的装置。根据专利文献3的装置，在前车正在直线行进的状态下，取得多个前车的信息(位置)，对该取得的多个信息进行统计处理，判断前车的平均中心位置(适当位置)，进行校正，使得该适当位置与光轴中心位置一致。
但是，在行驶中，本车与前车的位置关系根据行驶状态始终改变。例如，可以考虑到加速、减速引起的本车的姿势变化、路面变化(坡道等)引起的本车与前车在铅直方向的位置关系的变化等。
在行驶中，为了应对铅直方向的位置关系的变化，使用动态地沿铅直方向控制激光的光轴的技术(例如，参照专利文献4)。根据专利文献4的装置，沿铅直方向进行多级水平扫描的情况下，根据反射波电平最大的铅直方向与可扫描范围中的中心方向之间的关系，计算出偏移校正量，校正铅直方向的偏移。此外，专利文献4中公开了如下的装置在因路面不平而引起本车发生瞬间的上下摇晃时，为了缓和瞬间的光轴偏移，对计算出的偏移校正量进行移动平均而进行滤波。
专利文献1日本特开2000-329853号公报专利文献2日本特开平11-64489号公报专利文献3日本特开平11-142520号公报专利文献4日本特开2004-125739号公报根据专利文献3，能够在行驶中校正光轴的偏移。此外，根据专利文献4的装置，即使本车与前车之间的位置关系变化，也可以进行与该变化对应的光轴偏移校正。但是，在专利文献3和专利文献4的装置中，会发生如下问题。即，当前车与本车的距离急剧变化的情况下，来不及校正光轴，而丢失前车。
例如，当本车接近前车时，前车的反射板的存在位置变化到相对于本车的雷达装置较高的仰角，因此处于向铅直的上方向校正光轴的状态，此时，若前车急加速，则光轴朝向上方，因此激光照射不到前车。在专利文献4的装置中，只要激光照射到前车，就进行向下方向校正光轴的处理，但为了缓和瞬间的干扰引起的光轴变动，而对计算出的偏移校正量进行滤波，所以光轴校正延迟。虽然也可以考虑缩短滤波器的时间常数，但在该情况下，存在对本车的瞬间上下摇晃的反应过度敏感的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种雷达装置，其在前车与本车的距离急剧变化的情况下，也能够进行光轴校正，而不会丢失前车。
本发明的雷达装置的特征在于，所述雷达装置具有电磁波照射部，其以预定时间间隔对于对象物以预定角度照射电磁波脉冲；电磁波接收部，其接收被所述电磁波脉冲照射方向的对象物所反射的反射波；反射强度测定部，其测定所述电磁波接收部接收到的所述反射波的强度；距离测定部，其根据从照射所述电磁波脉冲到接收到所述反射波为止的时间来运算与所述对象物之间的距离；相对速度运算部，其根据与所述对象物之间的距离和经过时间来运算相对速度；扫描部，其沿水平方向和铅直方向分别以预定角度的扫描范围对所述电磁波照射部的电磁波照射方向和所述电磁波接收部的接收方向进行扫描；运算部，其运算所述反射波的强度最大的铅直方向的扫描方向与所述扫描范围的铅直方向的基准方向之间的偏移量；以及校正部，其根据所述运算部运算出的偏移量，使所述扫描范围沿铅直方向移动，其特征在于，该雷达装置还具有时间常数运算部，该时间常数运算部根据距本次扫描中测定的所述反射波的强度最大的反射点、即最大反射点之间的距离、以及相对速度，确定滤波运算的时间常数，对于运算出的偏移量，按照以所述确定的时间常数进行了滤波运算后的值来保持。
在本发明中，运算受光量最大的铅直方向的扫描方向与扫描范围的铅直方向的基准方向之间的偏移量。利用基于本次扫描中测定出的距前车的距离以及相对速度的时间常数(滤波系数)，对本次扫描中运算出的偏移量和上次扫描时运算出的偏移量进行平均。若距前车的距离小、相对速度大，则增大滤波系数。当较大地设定滤波系数时，在本次扫描中运算出的偏移量的影响增大，响应性提高。因此，在与前车之间的车间距离减小的情况、相对速度增大的情况(急速接近、急速远离时)下，能够迅速校正光轴，而不易丢失前车。
并且，本发明的雷达装置的特征在于，当距所述最大反射点的距离小于第一预定值、且所述相对速度在第二预定值以上时，所述运算部根据距该最大反射点的距离的减少以及相对速度的增加，按照预定级别逐级地增大设定所述时间常数。
本发明中，根据距前车的距离的减少、以及相对速度的增加，按照预定级别逐级地增大设定所述时间常数。例如，预先设定记载了与距离、相对速度对应的滤波系数的表，根据该表，阶段性地改变系数。
而且，本发明的雷达装置的特征在于，所述扫描部按照每个预定角度刻度的铅直方向，沿水平方向扫描所述电磁波照射部的电磁波照射方向和所述电磁波接收部的接收方向。
本发明中，按照每个预定角度刻度的铅直方向，进行水平方向的扫描。校正部使扫描范围的铅直方向的基准方向移动。
根据本发明，根据与前车之间的距离和相对速度，确定滤波系数，从而能够改变本次扫描中运算出的偏移量的影响，能够根据状况迅速地进行光轴校正，所以即使在前车与本车之间的距离急剧变化的情况下，也不易丢失前车。
图1是本发明的实施方式的激光雷达装置的框图。
图2是示出扫描器的支承投光镜头和受光镜头的部分的结构图。
图3是示出通过扫描器驱动的投光镜头和受光镜头的光路的图。
图4是示出本车1的激光雷达装置100向车辆2射出激光时的水平方向扫描范围的例子的图。
图5是示出本车1的激光雷达装置100向车辆2射出激光时的铅直方向扫描范围的例子的图。
图6是示出使激光对图4、图5所示的扫描范围进行扫描时的扫描器13的扫描方向的图。
图7是示出对扫描范围的整体进行扫描时的、主扫描1和副扫描1～4的执行顺序的例子的图。
图8是示出铅直光轴校正处理流程的流程图。
图9是示出铅直光轴校正处理流程的流程图。
图10是示出存储器18中存储的分布图的例子的图。
图11是示出光轴校正量为0度(未校正光轴)的情况下，扫描器13所设定的扫描范围的铅直方向位置的例子的图。
图12是示出光轴校正量为1度(向上方向校正了1度)的情况下，扫描器13所设定的扫描范围的铅直方向位置的例子的图。
图13是示出光轴校正量为-2度(向下方向校正了2度)的情况下，扫描器13所设定的扫描范围的铅直方向位置的例子的图。
图14是示出从受光电路17取得的受光量的例子的图。
图15是说明编组的图。
图16是确定短期光轴偏移校正量的处理的流程图。
图17是滤波处理的流程图。
图18是说明规定滤波系数的表的图。
图19是剪取处理的流程图。
图20是示出对分布图追加的条件的例子的图。
图21是说明长期光轴偏移校正量确定处理的流程图。
具体实施例方式
图1是本发明的实施方式的激光雷达装置(车用测距装置)的框图。
LD(Laser Diode，激光二极管)驱动电路10根据由控制电路11生成的驱动信号，控制LD 12的发光。扫描器13根据控制电路11的控制，使由LD 12产生的激光在预定的扫描范围内扫描。从扫描器13射出的激光通过投光镜头向本车1的行驶方向(前方)射出。铅直扫描位置检测装置14和水平扫描位置检测装置15分别检测扫描器13的激光在水平方向和铅直方向上的扫描位置，并输出给控制电路11。
LD 12射出的激光被作为检测对象的前方物体(例如车辆)反射而返回，返回的反射光被受光镜头会聚，被PD(Photo Diode，光电二极管)16接收，向受光电路17输出与其受光电平对应的信号。受光电路17将所输入的反射光的信号电平数值化，输出给控制电路11。控制电路11与从铅直扫描位置检测装置14和水平扫描位置检测装置15输入的扫描位置对应地将所输入的数值(受光量)存储在存储器18中。在存储器18中，除此之外还存储着光轴(激光出射角度，在初始状态下，设定为本车正面中心方向的轴)的偏移校正量、分布图(后述)等。在控制电路11上连接有车速传感器19、横摆速度传感器20以及GPS 21。车速传感器19检测本车的车速，横摆速度传感器20检测本车在水平方向上的横摆速度(yaw rate)。GPS 21检测本车的位置。
控制电路11根据存储器18中存储的受光量，并且根据从射出激光起到接收到其反射光为止的时间，运算物体(前车等)与本车之间的距离。而且，控制电路11以时间连续的方式测定与物体之间的距离，从而计算出与该物体之间的相对速度。把这些值存储到存储器18中。此外，控制电路11根据与物体之间的距离、相对速度，判断检测到的物体是否为前车。另外，前车是指在本车正在行驶的车道前方行驶的前一辆车(1辆)。
图2示出扫描器13的支承投光镜头和受光镜头的部分的结构。
来自控制电路11的控制信号被输入到驱动电路30。驱动电路30根据所输入的控制信号，向水平方向驱动用线圈31和铅直方向驱动用线圈32提供驱动电流。水平方向驱动用线圈31和铅直方向驱动用线圈32分别使一体地支承投光镜头35和受光镜头36的支承部件(未图示)在水平方向或铅直方向上移动。支承部件被水平方向板簧33和铅直方向板簧34分别支承成可在水平方向上或铅直方向上自由移动。因此，支承部件(投光镜头35和受光镜头36)移动到通过驱动电流而在水平方向驱动用线圈31中产生的磁场和未图示的永久磁铁之间的吸引力或排斥力与水平方向板簧33中产生的反作用力平衡的水平方向位置，处于静止，同时移动到铅直方向驱动用线圈32中产生的磁场和未图示的永久磁铁之间的吸引力或排斥力与铅直方向板簧34中产生的反作用力以及重力平衡的位置，处于静止。另外，各个镜头的位置由未图示的传感器来检测，把该传感器的输出输入给驱动电路30，由此构成伺服机构。
这样，投光镜头35和受光镜头36能够移动到水平方向和铅直方向的两个方向上的预定位置。
图3示出利用扫描器13驱动的、投光镜头35和受光镜头36的光路。投光镜头35设置于LD 12的前面，受光镜头36设置于PD 16的前面。
从LD 12射出的激光会聚到投光镜头35上。在投光镜头35的位置位于扫描的中立位置的情况下，激光沿着图3的实线所示的光路向正面射出。所出射的激光被前方物体(例如车辆)反射，沿着图3的实线所示的光路入射到受光镜头36上，并被PD 16接收。
并且，当通过扫描器13投光镜头35向图中的上方向移动时，激光沿着图3的虚线所示的光路向图中的上方向射出。并且，所射出的激光被图中上方向的物体反射，并沿着图3中的虚线所示的光路入射到受光镜头36上，被PD 16接收。
这样，扫描器13使投光镜头35和受光镜头36一体地移动到水平方向的预定位置，从而在水平方向上进行激光扫描。同样，扫描器13使投光镜头35和受光镜头36一体地在铅直方向上移动，从而在铅直方向上进行激光扫描。
图4和图5是示出本车1的激光雷达装置100向车辆2射出激光时的、水平方向和铅直方向的扫描范围的例子的图。如图4所示，水平方向的扫描范围被划分为水平区域61～67的7个区域。并且，如图5所示，铅直方向的扫描范围被划分为铅直区域81～85的5个区域。另外，实际安装到车辆上时，划分为多个区域，但在本实施方式中，为了便于说明，在水平方向上划分为7个区域，在铅直方向上划分为5个区域。
图6示出是激光对图4、图5所示的扫描范围进行扫描时的扫描器13的扫描方向。铅直区域83是铅直方向的5个区域中的中心区域，在该区域中，从水平区域61向水平区域67进行扫描(主扫描1)。相对于此，位于铅直区域83之上的铅直区域81和铅直区域82从水平区域67向水平区域61进行扫描(副扫描1和副扫描2)。同样，在位于铅直区域83之下的铅直区域84和铅直区域85中，从水平区域67向水平区域61进行扫描(副扫描3和副扫描4)。
图7是示出对扫描范围的整体进行扫描时的、主扫描1和副扫描1～4的执行顺序的例子的图。在步骤S1中，扫描器13进行主扫描1(在铅直区域83中从水平区域61向水平区域67进行的扫描)。在步骤S2中，扫描器13进行副扫描1(在铅直区域81中从水平区域67向水平区域61进行的扫描)。在步骤S3中，扫描器13进行主扫描1，在步骤S4中，进行副扫描2(在铅直区域82中从水平区域67向水平区域61进行的扫描)。
在步骤S5中，扫描器13进行主扫描1，在步骤S6中，进行副扫描3(在铅直区域84中从水平区域67向水平区域61进行的扫描)。在步骤S7中，扫描器13进行主扫描1，在步骤S8中，进行副扫描4(在铅直区域85中从水平区域67向水平区域61进行的扫描)。各扫描时间均设为50ms。而且，以上的步骤S1～S8的8次扫描为扫描范围的1组扫描。
本实施方式中，对激光雷达的光轴偏移进行短期校正，同时还进行长期校正。短期光轴偏移是指在加速减速时本车在上下方向的摇晃或、坡道上的前车在上下方向的移动等几秒钟的光轴偏移。另外，长期光轴偏移是指本车的承载重量的变化引起的上下方向的倾斜或轻微碰撞等引起的光轴偏移。另外，还存在路面缺口等引起的瞬间的本车在上下方向的摇晃等产生的瞬间光轴偏移，但在本发明中，为了防止误检测，不对该瞬间的光轴偏移进行校正。
下面，参照图8～图23，说明激光雷达装置的具体动作。
图8和图9是示出铅直光轴校正处理流程的流程图。首先，控制电路11将存储器18中存储的分布图初始化(s21)。图10是示出存储器18中存储的分布图的例子的图。在该图中，表示出对于光轴偏移校正量(横轴)的校正次数(纵轴)。在图10的例子中，进行了-2度的光轴偏移校正的次数为8次，进行了-1度的光轴偏移校正的次数为40次。未进行光轴偏移校正的次数、即光轴偏移校正量为0的情况最多，为100次，进行了1度的光轴偏移校正的次数为70次。进行了2度的光轴偏移校正的次数最少，为2次。在s21的处理中，将这些校正次数均设为0次。
在s22中，控制电路11将工厂出厂时预先设定的预定值设定为光轴偏移校正量。该预定值也存储于存储器18中。在s23中，控制电路11控制扫描器13，根据所设定的光轴校正量来校正光轴。即，如图2所示，控制电路11将控制信号提供给扫描器13的驱动电路30，对铅直方向驱动用线圈32提供与控制信号对应大小的电流。与支承投光镜头35和受光镜头36的支承部件连结的铅直方向板簧34移动到由电流而在线圈中产生的力和板簧中产生的反作用力、重力平衡的位置。由此，把扫描范围的铅直方向的位置设定为工厂出厂时的位置。
参照图11～图13，说明扫描范围的工厂出厂时的位置设定例。另外，在该例子的情况下，扫描器13在铅直方向上的可动范围为20度，20度之中4度的范围为扫描范围。
图11示出光轴校正量为0度(未校正光轴)的情况下，扫描器13所设定的扫描范围的铅直方向位置的例子。在该例子的情况下，主扫描1被设定为比铅直可动范围内的下限高4度(大致水平角度)的位置。副扫描2被设定为从主扫描1向上方向提高1度，副扫描1被设定为进一步向上方向提高1度(共计2度)。并且，副扫描3设定为从主扫描1向下方向降低1度，副扫描4被设定为进一步向下方向降低1度(共计2度)。因此，该情况下，作为光轴校正的余量，上侧留有14度、下侧留有2度的范围。
图12是示出相对于图11的状态的光轴校正量为1度(向上方向校正了1度)的情况下，扫描器13所设定的扫描范围的铅直方向位置的例子的图。该情况下，主扫描1被设定为从铅直可动范围内的下限向上方向提高5度。副扫描与图11的例子的情况相同，副扫描2被设定为从主扫描1向上方向提高1度，副扫描1被设定为从副扫描2向上方向提高1度(从主扫描1向上方向提高2度)。并且，副扫描3被设定为从主扫描1向下方向降低1度，副扫描4被设定为从副扫描3向下方向降低1度(从主扫描1向下方向降低2度)。因此，该情况下，作为光轴校正的余量留下的范围为上侧13度、下侧3度。
图13是示出相对于图11的状态的光轴校正量为-2度(向下方向校正了2度)的情况下，扫描器13所设定的扫描范围的铅直方向位置的例子的图。该情况下，主扫描1被设定为从铅直可动范围内的下限向上方向提高2度。副扫描2被设定为从主扫描1向上方向提高1度，副扫描1被设定为从副扫描2向上方向提高1度(从主扫描1向上方向提高2度)。并且，副扫描3被设定为从主扫描1向下方向降低1度，副扫描4设定为从副扫描3向下方向降低1度(从主扫描1向下方向降低2度)。因此，该情况下，作为光轴校正的余量留下的范围为上侧16度、下侧0度。
在s24中，控制电路11控制扫描器13，按照图6和图7所示的方向和顺序，对所设定的扫描范围进行1组扫描。进行扫描的激光被物体反射，由PD 16接收。被PD 16接收的激光被转换成电信号，通过受光电路17进行数值化。在s25中，控制电路11从受光电路17取得数值化后的受光量。
图14是示出s25的处理结果、从受光电路17取得的受光量的例子的图。另外，表中未记载数值的栏均表示受光量为0。
图14的例子的情况下，铅直区域81的来自水平区域64的受光量为“10”。在铅直区域82中，来自水平区域63的受光量为“20”，来自水平区域64的受光量为“100”，来自水平区域65的受光量“25”。铅直区域83的来自水平区域63的受光量为“90”，来自水平区域64的受光量为“150”，来自水平区域65的受光量为“100”。铅直区域84的来自水平区域63的受光量为“150”，来自水平区域64的受光量为“200”，来自水平区域65的受光量为“160”。在铅直区域85中，来自水平区域63的受光量为“80”，来自水平区域64的受光量为“180”，来自水平区域65的受光量为“75”。
在s26中，控制电路11判断是否能够识别出前车。前车的识别按照如下方式进行。
当受光量达到预先设定的预定的基准值以上的情况下，控制电路11判断存在对象物。然后，通过在时间上连续地多次重复检测各对象物，从而能够求出该对象物的移动速度和移动方向(移动向量)，将具有相同移动向量的接近对象物编组为同一物体。
参照图15，对于编组进行详细说明。图15所示图的横轴表示各对象物在水平方向上的检测位置，纵轴表示与各对象物之间的距离。另外，虽未图示铅直方向，但对于铅直方向，也设为比较检测位置和与各对象物之间的距离。该图中的圆圈标记表示检测到的各对象物，箭头表示移动向量。移动向量表示1次扫描时间中的各对象物的移动距离和方向，由上次扫描中的检测位置和本次扫描中的检测位置之差计算出。1次扫描设为例如100msec。
控制电路11计算出各对象物的移动向量，进行比较。其结果，将判断为移动向量以及距离相同(类似)的对象物编组为同一物体。在该图中，检测到对象物101A～101H，对象物101A～101E具有大致相同的距离、移动向量。因此，控制电路11将对象物101A～101E编组为同一物体。此处，对象物101F具有与对象物101A～101E大致相同的距离，但移动向量不同(为相反方向)，因此判断为不是同一物体。而且，对象物101G具有与对象物101A～101E大致相同的移动向量，但距离差异很大，因此判断为不是同一物体。对象物101H与对象物101A～101E的距离、移动向量均不同，因此判断为不是同一物体。
采用这种方式，能够根据编组的对象物集合计算出物体的大小(水平方向的宽度)。控制电路11根据这些信息，判断检测到的对象物集合是人、是车辆、还是道路结构物等，进行识别物体种类的处理。
而且，控制电路11推测本车前方的道路形状，从识别为车辆的物体之中，识别前车。控制电路11根据车速传感器19、横摆速度传感器20、以及GPS 21所检测到的信息，推测本车前方的道路形状。推测方法可以使用公知的方法。在使用GPS 21检测到的本车位置信息的情况下，只要与导航(未图示)的地图信息连动即可。另外，也可以利用照相机拍摄前方图像，根据该图像来推测道路形状。控制电路11将识别为车辆的物体之中、在与本车的行驶车道相同的车道行驶、且前一辆的车辆(距离最近的车辆)识别为前车。
在通过这样的处理识别出前车的情况下，控制电路11使处理进入s27，执行确定短期光轴偏移校正量的处理。
参照图16的流程图，详细说明s27的确定短期光轴偏移校正量的处理。
在s51中，控制电路11检测受光量最大的铅直区域。即，在图14的例子的情况下，检测出受光量的值为最大“200”的铅直区域84。在s52中，控制电路11计算从扫描器13的激光水平照射角度(从铅直可动范围内的下限向上提高4度)到该铅直区域(受光量的值为最大的铅直区域)的角度偏移量作为光轴偏移量。即，在图14的例子的情况下，主扫描1被设定为铅直区域83，所以激光的水平照射角度为铅直区域83，与受光量最大的铅直区域84(从铅直可动范围内的下限向上提高3度)之间的角度(图5的角度a)为1度。
在s53中，控制电路11进行滤波处理。参照图17的流程图，对于控制电路11的滤波处理进行详细说明。
首先，在s71中，控制电路11从存储器18中读出距前车的距离(车间距离)、相对速度。接着，在s72中，根据所读出的车间距离、相对速度，确定滤波系数。滤波系数根据表确定。图18是说明规定滤波系数的表的图。
控制电路11根据从存储器18中读出的相对速度、车间距离，按照如下方式，设定滤波系数。
(1)若相对速度为-1km/h～1km/h，则将滤波系数F设定为0.2。
(2)若相对速度为-3km/h～-1km/h、或1km/h～3km/h，车间距离为0～3m、3～5m、5～10m，则将滤波系数设定为0.3。
若车间距离为10～20m、20m以上，则将滤波系数设定为0.2。
(3)若相对速度为-5km/h～-3km/h、或3km/h～5km/h，车间距离为0～3m、3～5m，则将滤波系数设定为0.4。
若车间距离为5～10m、10～20m，则将滤波系数设定为0.3。
若车间距离为20m以上，则将滤波系数设定为0.2。
(4)若相对速度为-10km/h～-5km/h、或5km/h～10km/h，车间距离为0～3m、3～5m，则将滤波系数设定为0.5。
若车间距离为5～10m，则将滤波系数设定为0.4。
若车间距离为10～20m、20m以上，则将滤波系数设定为0.3。
(5)若相对速度为-20km/h～-10km/h、或10km/h～20km/h，车间距离为0～3m、3～5m、5～10m，则将滤波系数设定为0.5。
若车间距离为10～20m、20m以上，则将滤波系数设定为0.3。
(6)若相对速度为-20km/h以下、或20km/h以上，车间距离为0～3m、3～5m、5～10m，则将滤波系数设定为0.5。
若车间距离为10～20m，则将滤波系数设定为0.4。
若车间距离为20m以上，则将滤波系数设定为0.3。
按照上述方式，控制电路11确定滤波系数F。另外，在本实施方式中，根据图18所示的表，确定滤波系数，但不限于该例，也可以预先规定将车间距离、相对速度作为变量的函数，根据该函数确定滤波系数。
接着，在s73中，控制电路11从存储器18中读出上次的短期光轴偏移校正量。在s74中，控制电路11运算上次的短期光轴偏移校正量×(1-F)的值与本次的光轴偏移量×F的值之和，将其设定为短期光轴偏移校正量。例如，在上次的短期光轴偏移校正量为1度，本次的光轴偏移量为4度的情况下，若滤波系数F＝0.2，则短期光轴偏移校正量设定为1.6度。另一方面，在上次的短期光轴偏移校正量为1度，本次的光轴偏移量为4度的情况下，若滤波系数F＝0.5，则短期光轴偏移校正量设定为2.5度。当这样较大地设定滤波系数F时，本次的光轴偏移量对短期光轴偏移校正量的影响增大，响应性提高。因此，在车间距离减小的情况、相对速度增大的情况(快速接近、快速远离时)下，能够迅速地进行光轴校正，不易丢失前车。
在s74的处理之后，控制电路11使处理进入图16的s54，进行剪取处理。参照图19的流程图，对于该剪取处理详细地进行说明。
首先，在s91中，控制电路11从存储器18中读出上次的短期光轴偏移校正量(通过后述的s55的处理存储的校正量)。在s92中，控制电路11判断本次的短期光轴偏移校正量(图17的s74中设定的短期光轴偏移校正量)与上次的短期光轴偏移校正量之差的绝对值是否为1度以上。判断出本次和上次的短期光轴偏移校正量之差的绝对值为1度以上的情况下，控制电路11进入s93，将本次的短期光轴偏移校正量变更为上次的光轴偏移校正量加上本次与上次的校正量之差而得的值。另外，对于小数点以下的校正量，可以在s93中进行四舍五入，也可以将末尾数进位。而且，在更新后的校正量超过可动范围的情况下，优选将修正值设定为可动范围内的值。此外，优选将光轴的移动速度设定在驱动电路30、铅直方向驱动用线圈32等机构系统的最高移动速度以内。
在s92中，判断出本次与上次的短期光轴偏移校正量之差的绝对值不为1度以上(小于1度)的情况下，控制电路11不变更短期光轴偏移校正量，而保持该值。
在s93的处理、或在s92中判断出本次与上次的短期光轴偏移校正量之差的绝对值不为1度以上之后，控制电路11在s55中，将短期光轴偏移校正量存储到存储器18中。
在s55的处理之后，控制电路11使处理进入图9的s31，读出存储器18中存储的短期光轴偏移校正量，设定为光轴偏移校正量。通过设定光轴偏移校正量，从而当处理从s40返回到s23时，根据该设定的光轴偏移校正量，校正扫描范围的铅直方向的位置。在s32中，控制电路11判断光轴偏移校正量是否满足统计对象的条件。
图20示出统计对象的条件的例子。第一个条件是“距前车的距离小于100m”。若距离满足该条件，则车辆处于恒定车间距离跟随行驶。第二个条件是“光轴偏移校正量的绝对值在2度以内”的值。这是用于排除瞬间光轴偏移引起的影响的条件。第三个条件是“本车速度为60km/h以上”。这是因为在停止时、低速时，坡道等引起的光轴偏移的时间与高速时相比更长，从而主要将坡道倾斜少的汽车道路或高速公路设定为对象的条件(减轻短期光轴偏移引起的影响)。
在s32中，在判断为光轴偏移校正量满足图20所示的统计对象的全部条件的情况下，控制电路11使处理进入s33，将所设定的光轴偏移校正量追加到分布图中。即，把图10所示的分布图存储于存储器18中，在光轴偏移校正量为-1度的情况下，分布图的光轴偏移校正量为-1度的校正次数从40次更新为41次。
在s32中，在统计对象的3个条件之中即使存在一个不满足的条件的情况下，也跳过s33的处理。即，不把该光轴偏移校正量追加到分布图中。由此，能够抑制如下情况基于瞬间光轴偏移而使后述的长期光轴偏移量的值受到不利影响。
在s26中，在判断为不能识别出前车的情况下，使处理进入s34，判断分布图的统计数是否少于1000个。在判断为分布图的统计数小于1000个的情况下，控制电路11使处理进入s35，判断存储器18中是否存储有长期光轴偏移校正量(通过后述的图21的步骤s113存储)。在判断为在存储器18中未存储长期光轴偏移校正量的情况下，控制电路11使处理进入步骤s36，将预先设定的预定值(存储于存储器18中)设定为光轴偏移校正量。
在s34中，在判断为分布图的统计数不少于1000个(1000个以上)的情况下，控制电路11使处理进入步骤s37，运算长期光轴偏移校正量。参照图21的流程图，说明控制电路11运算长期光轴偏移校正量的处理。
在s111中，控制电路11根据分布图检测校正次数最多的光轴偏移校正量。例如，在分布图为图10所示的例子的情况下，作为校正次数最多的光轴偏移校正量，检测到校正次数为100次的0度的光轴偏移校正量。在s112中，控制电路11将该光轴偏移校正量(当前的情况下为0度)设定为长期光轴偏移校正量。在s113中，控制电路11将长期光轴偏移校正量存储到存储器18中。
在图21的s113的处理之后，控制电路11使处理进入图9的s38，将分布图的统计数缩小一半。例如，把每个光轴偏移校正量的校正次数全部设定为一半的值。在s38的处理之后，或者，在s35的处理中判断为存储器18中存储有长期光轴偏移校正量的情况下，控制电路11使处理进入s39，将长期光轴偏移校正量设定为光轴偏移校正量。即，把本次在图21的s112的处理中设定的新的长期光轴偏移校正量、或者上次在图21的s113的处理中存储于存储器18中的长期光轴偏移校正量设定为光轴偏移校正量。
这样，通过s33的处理光轴偏移校正量被追加到分布图中，在无法识别前车的状况下，如果校正量在1000个以上，则控制电路11通过s37计算长期光轴偏移校正量之后，执行s38～s39的处理，确定新的长期光轴偏移校正量，将其设定为光轴偏移校正量。
在s32中判断为不满足统计对象的条件的情况下，在s33的处理之后、s36的处理之后、或s39的处理之后，控制电路11使处理进入s40，根据用户的指令，判断是否结束激光雷达的处理。在判断为还未结束激光雷达的处理的情况下，控制电路11将处理返回到s23，根据所设定的光轴偏移校正量来校正光轴。即，在检测到前车的情况下，根据短期光轴偏移校正量校正光轴，在未检测到前车且分布图的统计数为1000个以上的情况下，根据长期光轴偏移校正量校正光轴。并且，在未检测到前车且分布图的统计数小于1000个的情况下，且存储器18中没有存储上次的长期光轴偏移校正量时，根据预定值校正光轴。在存储有上次的长期光轴偏移校正量的情况下，根据上次的长期光轴偏移校正量校正光轴。重复上述处理直到接收到结束激光雷达处理的指令为止。
在s40中，在判断为结束激光雷达的处理的情况下，控制电路11结束处理。
这样，在本发明中，校正光轴偏移，以使受光量最大的铅直区域处于扫描范围的铅直方向的中心。因此，即使由于本车在上下方向的摇晃或、前车在坡道上的上下方向的移动等，产生了几秒钟的光轴偏移的情况下，也能够将光轴设定到最佳位置，能够可靠地测定检测对象的距离。并且，对短期光轴偏移校正量进行滤波处理或剪取处理，所以能够减少瞬间的光轴偏移引起的对受光量的影响，并且，在前车急速接近等的情况下，通过增大滤波系数(减小滤波时间常数)，从而不易发生来不及进行光轴校正而丢失前车的情况。
此外，在没有检测对象的情况下，根据至今为止所校正的光轴偏移校正量和校正次数的分布图，确定光轴偏移校正量，所以能够校正轻微碰撞等引起的长期光轴偏移。
权利要求
1.一种雷达装置，所述雷达装置具有电磁波照射部，其以预定时间间隔对于对象物以预定角度照射电磁波脉冲；电磁波接收部，其接收被所述电磁波脉冲照射方向的对象物所反射的反射波；反射强度测定部，其测定所述电磁波接收部接收到的所述反射波的强度；距离测定部，其根据从照射所述电磁波脉冲到接收到所述反射波为止的时间来运算与所述对象物之间的距离；相对速度运算部，其根据与所述对象物之间的距离和经过时间来运算相对速度；扫描部，其沿水平方向和铅直方向分别以预定角度的扫描范围对所述电磁波照射部的电磁波照射方向和所述电磁波接收部的接收方向进行扫描；运算部，其运算所述反射波的强度最大的铅直方向的扫描方向与所述扫描范围的铅直方向的基准方向之间的偏移量；以及校正部，其根据所述运算部运算出的偏移量，使所述扫描范围沿铅直方向移动，其特征在于，该雷达装置还具有时间常数运算部，该时间常数运算部根据距本次扫描中测定的所述反射波的强度最大的反射点、即最大反射点之间的距离、以及相对速度，确定滤波运算的时间常数，对于运算出的偏移量，按照以所述确定的时间常数进行了滤波运算后的值来保持。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，当距所述最大反射点的距离小于第一预定值、且所述相对速度在第二预定值以上时，所述运算部根据距该最大反射点的距离的减少以及相对速度的增加，按照预定级别逐级地增大设定所述时间常数。
3.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，所述扫描部按照每个预定角度刻度的铅直方向，沿水平方向扫描所述电磁波照射部的电磁波照射方向和所述电磁波接收部的接收方向。
全文摘要
本发明提供一种雷达装置。其课题在于，提供一种在前车与本车的距离发生了急剧变化的情况下，也能够校正光轴，而不会丢失前车。作为解决手段，本发明的雷达装置运算受光量最大的铅直方向的扫描方向与扫描范围的铅直方向的中心位置之间的偏移量。利用基于本次的扫描中测定的距前车的距离以及相对速度的滤波系数，将本次扫描中运算出的偏移量与上次扫描时运算出的偏移量进行平均。若与前车的距离小而相对速度大，则增大滤波系数。若较大地设定滤波系数，则本次扫描中运算出的偏移量的影响增大，响应性提高。因此，车间距离减小的情况、接近速度增大的情况下，能够迅速地校正光轴，而不会丢失前车。
文档编号G01S17/00GK101063628SQ20071010479
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者白井孝史 申请人:欧姆龙株式会社