JP2018115930A - レーダ装置および物標検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物標の検出精度を向上させること。【解決手段】実施形態に係るレーダ装置は、送信部と、生成部と、変換部と、連結部と、距離算出部とを備える。送信部は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する。生成部は、物標によるチャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および送信信号からビート信号を生成する。変換部は、生成部によって生成されたビート信号に対して２次元フーリエ変換を行うことで、ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する。連結部は、変換部によって変換された周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する。距離算出部は、連結部によって生成された連結ビート信号に対してフーリエ変換を行うことで物標との距離を算出する。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、レーダ装置および物標検出方法に関する。

近年、物標を検出するレーダ装置として、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して物標との距離および相対速度を検出するＦＣＭ(Fast Chirp Modulation)方式のレーダ装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

ＦＣＭ方式は、チャープ波を生成する送信信号と物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたビート信号の周波数および位相変化から物標との距離および相対速度を検出する方式である。

特開２０１６−００３８７３号公報

かかるレーダ装置では、複数の物標との距離および相対速度が近い場合に、複数の物標のそれぞれを分離して検出することが困難な場合がある。このため、レーダ装置においては、物標の検出精度を向上させることが望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、物標の検出精度を向上させることができるレーダ装置および物標検出方法を提供することを目的とする。

実施形態に係るレーダ装置は、送信部と、生成部と、変換部と、連結部と、距離算出部とを備える。送信部は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する。生成部は、物標による前記チャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および前記送信信号からビート信号を生成する。変換部は、前記生成部によって生成された前記ビート信号に対して２次元フーリエ変換を行うことで、前記ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する。連結部は、前記変換部によって変換された前記周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、前記ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する。距離算出部は、前記連結部によって生成された連結ビート信号に対してフーリエ変換を行うことで前記物標との距離を算出する。

実施形態の一態様に係るレーダ装置および物標検出方法によれば、物標の検出精度を向上させることができる。

図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。 図１Ｂは、物標検出方法の概要を示す図である。 図２は、レーダ装置のブロック図である。 図３は、送信周波数と受信周波数とビート周波数との関係の一例を示す図である。 図４は、一つのビート信号に対してＦＦＴ処理を行った結果を示す図である。 図５は、時間的に連続するビート信号のＦＦＴ処理結果とビート信号間のピークの位相変化の一例を示す図である。 図６Ａは、連結部による連結ビート信号の生成条件の一例を示す図（その１）である。 図６Ｂは、連結部による連結ビート信号の生成条件の一例を示す図（その２）である。 図７は、連結させるビート信号の数と、距離の関係の一例を示す図である。 図８は、レーダ装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および物標検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により、この発明が限定されるものではない。

まず、図１Ａおよび図１Ｂを用いて実施形態に係るレーダ装置による物標検出方法の概要について説明する。図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図１Ｂは、物標検出方法の概要を示す図である。図１Ａに示すように、実施形態に係るレーダ装置１は、自動車などの自車両Ａに搭載されており、前方の物標（例えば、他車両、歩行者、ガードレールなどの静止物など）を検出する。

レーダ装置１は、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して検出範囲Ｌ内に存在する各物標との距離および相対速度を検出するＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置である。

レーダ装置１は、チャープ波を生成する送信信号と物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたチャープ波毎のビート信号に対して２次元高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）処理（以下、２次元ＦＦＴ処理と記載する）を行って物標との距離および相対速度を導出する。

具体的には、２次元ＦＦＴ処理において、１回目の高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ処理と記載する）によって物標との距離を導出し、２回目のＦＦＴ処理によって物標との相対速度を導出する。

ここで、１回目のＦＦＴ処理において導出される物標との距離の検出精度である距離分解能は、ビート信号に対するＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換のサンプリング数を増やすことで向上させることができる。

しかし、サンプリング数を多くして距離分解能を向上させると、単位時間当たりに得られる１回目のＦＦＴ処理の結果は少なくなる。このため、２回目のＦＦＴ処理に用いるデータ量が少なくなり、物標との相対速度の検出精度である速度分解能が低下する。

そこで、実施形態に係るレーダ装置１では、速度分解能を低下させることなく、距離分解能を向上させることで物標の検出精度を向上させることとした。レーダ装置１は、２次元ＦＦＴ処理により物標との距離および相対速度を導出したのちに、所定条件を満たす物標について距離分解能をあげて再度ＦＦＴ処理を行う。

具体的には、図１Ｂに示すように、まず、レーダ装置１は、ビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行うことで、ビート信号ＳＢを物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する（ステップＳ１）。

図１Ｂでは、ビート信号ＳＢを周波数スペクトルへ変換し、かかる周波数スペクトルに５つのピークＰ１〜Ｐ５が導出されていることを示す。続いて、レーダ装置１は、同一の距離に１つのピークのみが存在する場合に、ビート信号ＳＢを疑似的に連結させて連結ビート信号ＳＬを生成する（ステップＳ２）。

ここで、ビート信号ＳＢを連結させると、連結させたビート信号ＳＢの数に応じてＡ／Ｄ変換のサンプリング数が増えるため、距離分解能を向上させることができる。

また、「同一の距離に一つのピークのみ」としたのは、仮に、同一距離に複数のピークが存在する場合、かかる複数のピークのうち１つのピークを２つのピークへ分離できたとしても、かかる２つのピークを元のピークへ帰属することが困難となるためである。

すなわち、「同一距離ビンに一つのピークのみ」としたのは、以下の理由による。例えば、１０ＢＩＮの距離ビンにおいて、１２ＢＩＮと１５ＢＩＮの速度ビンにピークが存在する場合を想定する。

かかる場合に、１０ＢＩＮである距離ビンのピークを９．５ＢＩＮのピーク（ピークＰａ）と１０．５ＢＩＮのピーク（ピークＰｂ）に分離したとき、ピークＰａとピークＰｂとの速度ビンが１２ＢＩＮおよび１５ＢＩＮのいずれに対応するのかが不明となるためである。

そのため、レーダ装置１は、ある距離ビンのピークについて、速度ビンには１つのピークのみ検出される場合にこの処理を実施する。言い換えると、レーダ装置１は、距離が異なり相対速度が略同じ物標のピークの距離分解能を向上させる。

これにより、レーダ装置１は、例えば自車両Ａの前方を歩行する歩行者に属するピークの距離ビンの値と、歩行者の近傍の位置で歩行者と略同じ速度（比較的低速）で走行する車両に属するピークの距離ビンの値とを精度良く検出することができる。

続いて、レーダ装置１は、連結ビート信号ＳＬに対してＦＦＴ処理を行う（ステップＳ３）。これにより、周波数スペクトルを距離成分についてより細かく解析することができる。

その結果、例えば、図１Ｂに示すように、ピークＰ１に複数のピークが重なっていた場合、ピークＰ１を２つのピークＰ１ａ、Ｐ１ｂに分離することができる。

また、ピークＰ１ａ、Ｐ１ｂの相対速度は、ピークＰ１の相対速度を用いることができる。このため、レーダ装置１は、速度分解能を低下させることなく、距離分解能を向上させることができる。

したがって、実施形態に係るレーダ装置１によれば、物標の検出精度を向上させることができる。

次に、図２を用いて実施形態に係るレーダ装置１の構成について説明する。図２は、レーダ装置１のブロック図である。なお、図２には、レーダ装置１に加え、車両制御装置２を併せて示す。

車両制御装置２は、レーダ装置１による物標の検出結果に基づいてＰＣＳ（Pre-crash Safety System）やＡＥＢ(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種用途（例えば、飛行機や船舶の監視等）に用いられてもよい。

レーダ装置１は、送信部１０と、受信部２０と、生成部３０と、処理部４０とを備える。送信部１０は、信号生成部１１と、発振器１２と、送信アンテナ１３とを備える。信号生成部１１はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器１２に供給する。発振器１２は、信号生成部１１で生成された変調信号に基づいて、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ信号である送信信号ＳＴを所定期間Ｔｃ（以下、チャープ期間Ｔｃと記載する）毎に生成して、送信アンテナ１３へ出力する。

送信アンテナ１３は、発振器１２からの送信信号ＳＴを送信波ＳＷへ変換し、かかる送信波ＳＷを自車両Ａの外部へ出力する。送信アンテナ１３が出力する送信波ＳＷは、チャープ期間Ｔｃ毎に、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ波である。送信アンテナ１３から自車両Ａの前方に送信された送信波ＳＷは、他の車両などの物標で反射されて反射波となる。

受信部２０は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ２１を備える。各受信アンテナ２１は物標からの反射波を受信波ＲＷとして受信し、かかる受信波ＲＷを受信信号ＳＲへ変換して生成部３０へ出力する。なお、図２に示す受信アンテナ２１の数は、４つであるが、３つ以下または５つ以上であってもよい。

生成部３０は、送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとからビート信号ＳＢを生成する。生成部３０は、複数のミキサ３１と、複数のＡ／Ｄ変換器３２とを備える。ミキサ３１およびＡ／Ｄ変換器３２は、受信アンテナ２１毎に設けられる。

受信アンテナ２１から出力された受信信号ＳＲは、不図示の増幅器（例えば、ローノイズアンプ）で増幅された後にミキサ３１へ入力される。ミキサ３１は、送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号ＳＢを生成し、Ａ／Ｄ変換器３２へ出力する。

これにより、送信信号ＳＴの周波数ｆ_ＳＴ（以下、送信周波数ｆ_ＳＴと記載する）と受信信号ＳＲの周波数ｆ_ＳＲ（以下、受信周波数ｆ_ＳＲと記載する）との差となるビート周波数ｆ_ＳＢ（＝ｆ_ＳＴ−ｆ_ＳＲ）を有するビート信号ＳＢが生成される。ミキサ３１で生成されたビート信号ＳＢは、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタルの信号へ変換された後に処理部４０に出力される。

図３は、送信周波数ｆ_ＳＴと、受信周波数ｆ_ＳＲと、ビート周波数ｆ_ＳＢとの関係の一例を示す図である。図３に示すように、ビート信号ＳＢは、チャープ波毎に生成される。

また、図３に示す例では、送信周波数ｆ_ＳＴは、チャープ波毎に、基準周波数ｆ０から時間に伴って傾きθ（＝（ｆ１−ｆ０）／Ｔｍ）で増加し、最大周波数ｆ１に達すると基準周波数ｆ０に短時間で戻るノコギリ波状である。なお、送信周波数ｆ_ＳＴは、チャープ波毎に基準周波数ｆ０から最大周波数ｆ１へ短時間で到達し、かかる最大周波数ｆ１から時間に伴って傾きθ（＝（ｆ０−ｆ１）／Ｔｍ）で減少するノコギリ波状であってもよい。

図２の説明に戻り、処理部４０について説明する。処理部４０は、送信制御部４１および信号処理部４２を備える。信号処理部４２は、変換部４３、ピーク抽出部４４、方位演算部４５、距離・相対速度決定部４６、連結部４７および距離算出部４８を備える。かかる処理部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置１全体を制御する。

かかるマイクロコンピュータのＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部４１および信号処理部４２として機能する。なお、送信制御部４１および信号処理部４２は全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

送信制御部４１は、送信部１０の信号生成部１１を制御し、信号生成部１１からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器１２へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号ＳＴが発振器１２から送信アンテナ１３へ出力される。

変換部４３は、各Ａ／Ｄ変換器３２から出力されるビート信号ＳＢに対してそれぞれ２次元高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理（以下、ＦＦＴ処理と記載する）を行う。

変換部４３は、所定期間において生成部３０によって受信アンテナ２１毎に生成されるビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行うことで、ビート信号ＳＢを距離および相対速度を示す周波数スペクトル（図１Ｂ参照）へ変換する。

そして、変換部４３は、周波数スペクトルをピーク抽出部４４へ出力し、かかる周波数スペクトルの導出に用いたビート信号ＳＢを連結部４７へ出力する。

ここで、周知技術ではあるが、ＦＣＭ方式のレーダ装置における物標との距離および相対速度の検出原理について簡単に説明しておく。上述したように、送信信号ＳＴに基づく送信波ＳＷは、送信アンテナ１３から送信され、かかる送信波ＳＷが物標で反射して反射波となり、かかる反射波が受信波ＲＷとして受信アンテナ２１で受信されて受信信号ＳＲとして出力される。

送信波ＳＷが送信アンテナ１３から送信されてから受信信号ＳＲが出力されるまでの期間は、物標とレーダ装置１との間の距離に比例して増減し、ビート信号ＳＢの周波数は、物標とレーダ装置１との間の距離（以下、物標との距離と記載する）に比例する。

このため、ビート信号ＳＢに対してＦＦＴ処理を行うことで物標との距離に対応する周波数ビン（以下、距離ビンと記載する場合がある）にピークが出現する。かかるピークが存在する距離ビンを特定することで、物標との距離を検出することができる。

図４は、一つのビート信号ＳＢに対してＦＦＴ処理を行った結果を示す図であり、横軸を周波数として、縦軸をパワーの大きさとしている。図４に示す例では、距離ビンｆｒ１０にピークが出現しており、距離ビンｆｒ１０に対応する距離に物標が存在することを示す。

ところで、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロである場合、受信信号ＳＲにドップラ成分は生じず、各チャープ波に対応する受信信号ＳＲ間で位相は同じであるため、各ビート信号ＳＢの位相も同じである。

一方、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、受信信号ＳＲにドップラ成分が生じ、各チャープ波に対応する受信信号ＳＲ間で位相が異なるため、時間的に連続するビート信号ＳＢ間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。

このように、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号ＳＢ間において同一物標のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。そこで、各ビート信号ＳＢをＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトルを時系列に並べて２回目のＦＦＴ処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビンにピークが出現する周波数スペクトルを得ることができる。かかるピークが出現した周波数ビン（以下、速度ビンと記載する場合がある）を検出することで、物標との相対速度を検出することができる。

図５は、時間的に連続するビート信号ＳＢのＦＦＴ処理結果とビート信号ＳＢ間のピークの位相変化の一例を示す図である。図５に示す例では、距離ビンｆｒ１０にピークがあり、かかるピークの位相が変化していることを示している。

このように、ビート信号ＳＢに対して２回のＦＦＴ処理を行い、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンを検出することで、物標との距離および相対速度を検出することができる。

図２の説明に戻り、処理部４０の説明をつづける。ピーク抽出部４４は、変換部４３から入力される周波数スペクトルからパワーが所定値以上となるピークを抽出し、かかるピークに関する情報を方位演算部４５へ出力する。

ここで、ピーク抽出部４４は、同一距離ビンに１つのピークのみが存在した場合、すなわち、同一距離ビンに異なる速度ビンを示すピークが存在しない場合、連結部４７に連結ビート信号ＳＬの生成を指示する。以下、同一距離ビンに１つのみとなるピークを単独ピークと記載する。

ところで、連結部４７が連結ビート信号ＳＬを生成し、距離分解能を上げたとしても、分離して検出しようとしているピークがそもそも１つのピークである可能性がある。

このため、ピーク抽出部４４は、条件を絞って単独ピークを抽出することで、連結部４７による処理を軽減することもできる。この点の詳細については、図６Ａおよび図６Ｂを用いて後述する。

方位演算部４５は、所定の角度演算処理により、ピーク抽出部４４において抽出されたピークの各距離ビンの信号から、同一距離ビンに存在する複数の物標についての情報を分離し、それら複数の物標それぞれの角度を推定する。

方位演算部４５は、４つの受信アンテナ２１の受信信号ＳＲに基づく４つのビート信号ＳＢの全ての周波数スペクトルにおいて同一ピーク周波数ビンの信号（以下、ピーク信号と記載する）に注目し、それらピーク信号の位相情報に基づいて物標の角度を推定する。方位演算部４５における方位の推定は、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）、または、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）などの所定の方位推定方式を用いて行われる。

距離・相対速度決定部４６は、ピーク抽出部４４によって抽出されたピークの距離ビンおよび速度ビンの組み合わせに基づいて物標との距離および相対速度を算出する。

そして、距離・相対速度決定部４６は、物標の距離、相対速度、方位などを含む物標情報を生成し、車両制御装置２へ出力する。ここで、距離・相対速度決定部４６は、距離算出部４８から距離情報が入力された場合に、物標情報の当該距離情報に対応する箇所を差し替えて、車両制御装置２へ出力する。

次に、連結部４７について説明する。連結部４７は、ピーク抽出部４４から連結ビート信号ＳＬの生成指示が入力された場合に、疑似的に連結させた連結ビート信号ＳＬを生成する。

連結部４７は、変換部４３から入力されたビート信号ＳＢに対して窓関数を掛けた後に、各ビート信号ＳＢを連結させる。これにより、各ビート信号ＳＢの不連続性を低減させた連結ビート信号ＳＬを生成することができる。また、連結部４７は、生成した連結ビート信号ＳＬを距離算出部４８へ出力する。なお、連結部４７は、窓関数として、たとえば方形窓関数、ハニング窓関数、ガウス窓関数などの所定の窓関数を用いることができる。

ところで、連結部４７は、単独ピークの距離ビンに応じて連結させる個数を調整することで、処理負荷の増加を抑えることもできる。この点の詳細については、図７を用いて説明する。

距離算出部４８は、連結部４７から入力される連結ビート信号ＳＬに対してＦＦＴ処理することで連結ビート信号ＳＬを物標との距離を示す周波数スペクトルへ変換し、かかる周波数スペクトルに基づいて物標との距離を算出する。また、距離算出部４８は、算出結果である距離情報を距離・相対速度決定部４６へ出力する。

次に、図６Ａを用いてピーク抽出部４４が連結部４７へ連結ビート信号ＳＬを指示する条件について説明する。図６Ａは、連結部４７による連結ビート信号ＳＬの生成条件の一例を示す図である。

図６Ａでは、前回の周波数スペクトルと今回の周波数スペクトルとを重畳して示す。また、同図では、前回の周波数スペクトルのピークＰ６、Ｐ７を白丸で示し、今回の周波数スペクトルのピークＰ８を黒丸で示す。

同図に示すように、前回の周波数スペクトルにおいて抽出されていた２つのピークＰ６、Ｐ７が、同図に示す破線矢印の向きに移動した場合、今回の周波数スペクトルにおいて１つのピークＰ８として抽出される場合がある。

ピークＰ８には、ピークＰ６、Ｐ７に由来する２つのピークが１つのピークとして抽出されている可能性が高い。このため、かかる場合に限って、ピーク抽出部４４は、連結部４７へ連結ビート信号ＳＬの生成指示を行うこともできる。

例えば、ピーク抽出部４４は、周波数スペクトルの履歴に基づき、今回の周波数スペクトルにおけるピークの位置（距離ビン、速度ビン）を予測し、今回の周波数スペクトルにおいて１つのピークに複数のピークが重なっている可能性が高いと判定した場合に、連結ビート信号ＳＬの生成指示を行う。

これにより、ピーク抽出部４４は、連結部４７や距離算出部４８を効率的に動作させることができる。したがって、処理負荷の増加を抑えつつ、物標の距離分解を向上させることができる。

次に、図６Ｂを用いて単独ピークの対象範囲について説明する。図６Ｂは、連結部４７による連結ビート信号ＳＬの生成条件の一例を示す図であり、縦軸を速度ビンとし、横軸を距離ビンとした周波数スペクトルを示す。

ピーク抽出部４４は、対象領域内に単独ピークを抽出した場合にのみ、連結部４７へ連結ビート信号ＳＬの生成を指示することができる。また、ピーク抽出部４４は、かかる対象領域を動的に設定することができる。

例えば、ピーク抽出部４４は、速度センサ（不図示）から入力される走行速度の情報に基づいて対象領域を設定する。ピーク抽出部４４は、自車両Ａの走行速度（以下、自車速と記載する）に対応する速度ビンがｙ［Ｈｚ］とした場合、ｙ＋ａ〜ｙ−ｂ［Ｈｚ］の間の速度ビンの周波数領域を対象領域に設定する。

ｙ＋ａ〜ｙ−ｂ［Ｈｚ］は、例えば、自車速から±１０［ｋｍ／ｈ］に相当する速度ビンに対応する。これは、歩行者と静止物（例えば、静止している車両）とにターゲットを絞って距離分解能を向上させて検出するためである。

静止している車両の相対速度は、自車速と等しくｙ［Ｈｚ］となる。また、歩行者の移動速度は、おおむね１０［ｋｍ／ｈ］以内と見做すことができる。

歩行者が自車両Ａに近づく場合の相対速度は、１０［ｋｍ／ｈ］以内の範囲で大きくなり、歩行者が自車両Ａに近づく場合の相対速度は、１０［ｋｍ／ｈ］以内の範囲で小さくなることが想定される。

このため、対象範囲を自車両Ａの速度から±１０［ｋｍ／ｈ］の速度範囲に限定することで、歩行者と静止物との分離を効率よく行うことができる。なお、上記した対象領域は一例であって、これに限定されるものではなく、任意に変更することができる。

また、図６Ｂに示すように、ピーク抽出部４４は、対象領域を距離ビンに基づいて限定することもできる。例えば、距離ビンがｘ［Ｈｚ］に自車両Ａに近い側の区間（距離ビンが小さい側）を対象領域とし、自車両Ａから遠い側（距離ビンが大きい側）を対象領域外に設定することもできる。

これは、自車両Ａから距離が近い物標は、距離が遠い物標に比べて精度よく検出しておく必要があるためである。換言すると、自車両Ａから遠い物標については、距離が近くなってから精度よく検出すれば足りるためである。

このため、距離ビンについて対象領域を限定することで、処理負荷を抑えつつ、検出すべき優先度が高い物標を精度よく検出することができる。

なお、ｘ［Ｈｚ］は、例えば、自車両Ａからの距離が２０［ｍ］に相当するが、自車両Ａの走行速度が速い場合は、遅い場合に比べて長い距離に設定するなど、自車両Ａの走行状態に応じて変更することもできる。

次に、図７を用いて連結させるビート信号ＳＢの数と、距離との関係について説明する。図７は、連結させるビート信号ＳＢの数と、距離との関係の一例を示す図である。図７は、縦軸を連結部４７が連結させる個数とし、横軸を単独ピークの距離ビンとする。

上記したように、連結ビート信号ＳＬに連結させるビート信号ＳＢの数を増やすと、ビート信号ＳＢに対するＡ／Ｄ変換のサンプリング数が多くなり、距離分解能が向上する。

このため、図７に示すように、連結部４７は、単独ピークの距離ビンが小さい値であるほど、多い数のビート信号ＳＢを連結させる。一方、連結部４７は、距離ビンが大きい値になるにつれて徐々に少ない数のビート信号ＳＢを連結させて連結ビート信号ＳＬを生成する。

つまり、連結部４７は、物標との距離が近いほど、物標の検出精度を上げて検出し、物標との距離が遠くなるにつれて処理負荷の増加を抑えるようにしている。

これにより、処理負荷の増加を抑えつつ、検出する優先度の高い物標について検出精度を向上させて検出することができる。なお、図７では、ビート信号ＳＢの個数と、距離ビンとが比例関係にある場合について示したが、これに限定されるものではない。距離ビンが増加するにつれてビート信号ＳＢの個数を段階的に減少させたり、距離ビンが所定値以下である場合ビート信号ＳＢを一定個数とし、かかる所定値を超えた後に徐々に減少させるようにするなど、任意に変更することができる。

次に、図８を用いて実施形態に係るレーダ装置１が実行する処理手順について説明する。図８は、レーダ装置１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、変換部４３は、２次元ＦＦＴ処理によりビート信号ＳＢを周波数スペクトルへ変換する（ステップＳ１０１）。続いて、ピーク抽出部４４は、周波数スペクトルからピーク抽出処理を行う（ステップＳ１０２）。

次に、ピーク抽出部４４は、ピーク抽出処理において単独ピークが有るか否かを判定する（ステップＳ１０３）。この判定において、単独ピークがあった場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、連結部４７は、連結ビート信号ＳＬを生成する（ステップＳ１０４）。

続いて、距離算出部４８は、連結ビート信号ＳＬに対するＦＦＴ処理により距離を算出する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０３の判定において単独ピークがなかった場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、処理部４０は、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５の処理を省略する。

次に、方位演算部４５は、ピーク抽出処理の処理結果に基づいて方位演算処理を行い（ステップＳ１０６）、距離・相対速度決定部４６は、距離・相対速度決定処理を実行し（ステップＳ１０７）、処理を終了する。

上述したように、実施形態に係るレーダ装置１は、送信部１０と、生成部３０と、変換部４３と、連結部４７と、距離算出部４８とを備える。送信部１０は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号ＳＴによってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する。生成部３０は、物標によるチャープ波の反射波を受信アンテナ２１で受信した受信信号ＳＲおよび送信信号ＳＴからビート信号ＳＢを生成する。

変換部４３は、生成部３０によって生成されたビート信号ＳＢに対して２次元フーリエ変換を行うことで、ビート信号ＳＢを物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する。連結部４７は、変換部４３によって変換された周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、ビート信号ＳＢを疑似的に連結して連結ビート信号ＳＬを生成する。距離算出部４８は、連結部４７によって生成された連結ビート信号ＳＬに対してフーリエ変換を行うことで物標との距離を算出する。したがって、実施形態に係るレーダ装置１によれば、物標の検出精度を向上させることができる。

ところで、レーダ装置１は、連結ビート信号ＳＬに対して全ての範囲でＦＦＴ処理を行う必要はない。例えば、レーダ装置１は、連結ビート信号ＳＬに対して単独ピークの距離ビンに基づき、限定した範囲でＦＦＴ処理を行うこともできる。かかる場合に、連結ビート信号ＳＬに対するＦＦＴ処理の処理負荷を軽減することができる。

また、本実施形態では、ピーク抽出部４４が、各ピークの位置の履歴に基づいて連結部４７へ連結ビート信号ＬＳの生成指示を行う場合（図６Ａ参照）について説明したが、これに限定されるものではない。

ピーク抽出部４４は、各ピークのパワーの履歴に基づいて連結部４７へ連結ビート信号ＬＳの生成指示を行うこともできる。例えば、前回の周波数スペクトルにおけるピークのパワーが、今回の周波数スペクトルにおいて所定値を超えて上昇した場合、かかるピークには、複数のピークが重なった可能性が高い。

このため、ピーク抽出部４４は、前回からパワーが所定値を超えて上昇するピークが存在した場合に、連結部４７へ連結ビート信号ＬＳの生成指示を行うこともできる。これにより、処理負荷の増加を抑えつつ、物標の検出精度を向上させることができる。

また、ピーク抽出部４４は、ブロードしたピークを抽出した場合に、連結部４７へ連結ビート信号ＬＳの生成指示を行うことにしてもよい。これは、ブロードしたピークには、複数のピークが重なっている可能性が高いためである。

したがって、ピーク抽出部４４は、周波数スペクトルにおいて距離ビンおよび速度ビンのうち少なくとも一方に、例えば、３ＢＩＮ以上の広がりを持つピークを抽出した場合に、連結部４７へ連結ビート信号ＬＳの生成指示を行う。これにより、処理負荷の増加を抑えつつ、物標の検出精度を向上させることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な様態は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲および、その均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変化が可能である。

１ レーダ装置
１０ 送信部
２１ 受信アンテナ
３０ 生成部
４３ 変換部
４４ ピーク抽出部
４５ 方位演算部
４６ 距離・相対速度決定部
４７ 連結部
４８ 距離算出部
ＳＢ ビート信号
ＳＬ 連結ビート信号

Claims (6)

1. 周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する送信部と、
   物標による前記チャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および前記送信信号からビート信号を生成する生成部と、
   前記生成部によって生成された前記ビート信号に対して２次元フーリエ変換を行うことで、前記ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する変換部と、
   前記変換部によって変換された前記周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、前記ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する連結部と、
   前記連結部によって生成された連結ビート信号に対してフーリエ変換を行うことで前記物標との距離を算出する距離算出部と
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記連結部は、
   前記周波数スペクトルにおいて前記一つのピークのみが存在する距離が近い程、連結する前記ビート信号の数を増やすこと
   を特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記連結部は、
   前記ピークに対応する相対速度が歩行者の移動速度に相当する速度範囲以外であった場合に、前記連結ビート信号の生成を行わないこと
   を特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 前記連結部は、
   前記変換部によって前回変換された周波数スペクトルにおける複数の前記ピークが、今回変換された周波数スペクトルにおいて重なって一つの前記ピークとなった場合にのみ、前記ビート信号を連結すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のレーダ装置。
5. 前記連結部は、
   前記周波数スペクトルにおいて前記一つのピークのみが存在する距離が所定値以上である場合に、前記連結ビート信号の生成を行わないこと
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーダ装置。
6. 周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する送信工程と、
   物標による前記チャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および前記送信信号からビート信号を生成する生成工程と、
   前記生成工程によって生成された前記ビート信号に対して２次元フーリエ変換を行うことで、前記ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する変換工程と、
   前記変換工程によって変換された前記周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、前記ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する連結工程と、
   を含むことを特徴とする物標検出方法。

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