JP4278507B2 - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置に関し、特に上昇時又は下降時のピーク周波数が検出帯域を超え、折り返しピーク周波数が発生した場合でも、正確にペアリングすることができるＦＭ−ＣＷレーダ装置に関する。

ＦＭ−ＣＷレーダは、例えば三角波形状の周波数変調された連続の送信波を出力してターゲットである前方の車両との距離を求めている。即ち、レーダからの送信波が前方の車両で反射され、反射波の受信信号と送信信号をミキシングして得られるビート信号（レーダ信号）を得る。このビート信号を高速フーリエ変換して周波数分析を行う。周波数分析されたビート信号はターゲットに対してパワーが大きくなるピークが生じるが、このピークに対する周波数をピーク周波数と呼ぶ。ピーク周波数は距離に関する情報を有し、前方車両との相対速度によるドップラ効果のために、前記三角波形状のＦＭ−ＣＷ波の上昇時と下降時とではこのピーク周波数は異なる。そして、この上昇時と下降時のピーク周波数から前方の車両との距離及び相対速度が得られる。また、前方の車両が複数存在する場合は各車両に対して一対の上昇時と下降時のピーク周波数が生じる。この上昇時と下降時の一対のピーク周波数を形成することをペアリングという。

図１は、ターゲットとの相対速度が０である場合のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。送信波は三角波で図１の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。送信波の送信中心周波数ｆo 、ＦＭ変調幅はΔｆ、繰り返し周期はＴm である。この送信波はターゲットで反射されてアンテナで受信され、図１の（ａ）の破線で示す受信波となる。ターゲットとの間の往復時間Ｔは、ターゲットとの間の距離をｒとし、電波の伝播速度をＣとすると、Ｔ＝２ｒ／Ｃとなる。
この受信波はレーダとターゲット間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。
ビート信号の周波数成分ｆb は次の式で表すことができる。なお、ｆr は距離周波数である。
ｆb＝ｆr＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ ------------ （１）

一方、図２はターゲットとの相対速度がｖである場合のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。送信波は図２の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波はターゲットで反射されてアンテナで受信され、図２の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダとターゲット間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。この場合、ターゲットとの間に相対速度ｖを有するのでドップラーシフトとなり、ビート周波数成分ｆbは次の式で表すことができる。なお、ｆr は距離周波数、ｆd は速度周波数である。
ｆb＝ｆr±ｆd＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ±（２・ｆo／Ｃ）ｖ ---- （２）
上記式で、上昇時のピーク周波数ｆbupと下降時のピーク周波数ｆbdnは以下のようになる。
ｆbup＝ｆr-ｆd＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ-（２・ｆo／Ｃ）ｖ ---- （３）
ｆbdn＝ｆr+ｆd＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ+（２・ｆo／Ｃ）ｖ ---- （４）
上記式において、各記号は以下を意味する。
ｆb : 送受信ビート周波数
ｆr ：距離周波数
ｆd ：速度周波数
ｆ₀ ：送信波の中心周波数
Δｆ : ＦＭ変調幅
Ｔm ：変調波の周期
Ｃ ：光速
Ｔ ：目標物体までの電波の往復時間
ｒ ：目標物体までの距離
ｖ ：目標物体との相対速度

図３は、ＦＭ−ＣＷレーダの構成の例を示したものである。図に示す様に、電圧制御発振器２に変調信号発生器１から変調信号を加えてＦＭ変調し、ＦＭ変調波を送信アンテナＡＴを介して外部に送信すると共に、送信信号の一部を分岐してミキサのような周波数変換器３に加える。一方、先行車両等のターゲットで反射された反射信号を受信アンテナＡＲを介して受信し、周波数変換器３で電圧制御発振器２の出力信号とミキシングしてビート信号を生成する。このビート信号はベースバンドフィルタ４を介してＡ／Ｄ変換器５でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ６で高速フーリエ変換等により信号処理がされて距離および相対速度が求められる。

上記式（３）、及び式（４）から、
ｆr＝（ｆbdn＋ｆbup)／２
となり、
ｆr＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ
であるから、相対距離ｒは、
ｒ＝（Ｃ・Ｔｍ／８・Δｆ）（ｆbdn＋ｆbup) ----- （５）
となる。
また、上記式（３）、及び式（４）から、
ｆd＝（ｆbdn−ｆbup)／２
となり、
ｆd＝（２・ｆo／Ｃ）ｖ
であるから、相対速度ｖは、
ｖ＝（Ｃ／４ｆo）（ｆbdn−ｆbup) ----- （６）
となる。
上記式（５）、（６）からわかるように、相対速度ｖはｆbdnとｆbupの差に比例し、相対距離ｒはｆbdnとｆbupの和に比例する。従って、相対距離ｒが小さくなれば、ｆbdnとｆbupの値は小さくなる。

図４は、高相対速度で接近しつつあるターゲットがあり、相対距離が急速に小さくなって接近しつつあるときの上昇時と下降時のピーク周波数の位置関係を示したものである。図４において、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）となるにつれ相対距離が急速に小さくなっている。高相対速度でターゲットが近づくと、上昇時と下降時のピーク周波数であるｆbdnとｆbupの差は大きくなる。一方、相対距離が小さくなれば、ｆbupとｆbdnはの値は小さくなるので、図４において（ａ）→（ｂ）→（ｃ）となるにつれ、ｆbdnとｆbupの値は０に近づき、（ｃ）に示すように上昇時のピーク周波数であるｆbupはマイナスの周波数帯に入ってゆく。そのため、上昇時のピーク周波数ｆbupの検出ができなくなり、ターゲットを検出できなくなる。また、上昇時のピーク周波数ｆbupがマイナスの周波数帯に入った場合、点線で示す折り返し周波数ｆ´bupのピークが発生し、その結果誤ったペアリングが行われ、相対距離及び相対速度を誤って検出してしまうことになる。

図５は、高相対速度で離れつつあるターゲットがあり、相対距離が急速に大きくなって遠ざかりつつあるときの上昇時と下降時のピーク周波数の位置関係を示したものである。図５において、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）となるにつれ相対距離が急速に大きくなっている。高相対速度でターゲットが離れると、上昇時と下降時のピーク周波数であるｆbdnとｆbupの差は大きくなる。一方、相対距離が大きくなれば、ｆbupとｆbdnはの値は大きくなるので、図５において（ａ）→（ｂ）→（ｃ）となるにつれ、ｆbdnとｆbupの値は大きくなり、（ｃ）に示すように上昇時のピーク周波数であるｆbupは検出帯域ｆxを超えてしまう。そのため、上昇時のピーク周波数ｆbupの検出ができなくなり、ターゲットが検出できなくなる。また、上昇時のピーク周波数ｆbupが検出帯域を越えた場合、点線で示す折り返し周波数ｆ´bupのピークが発生し、その結果誤ったペアリングが行われ、相対距離及び相対速度を誤って検出してしまうことになる。

従来のＦＭ−ＣＷレーダの信号処理装置は、サンプリング周波数を半分に設定した方の周波数分析から折り返しピーク周波数を検知し、この折り返しピーク周波数を折り返しのない場合のピーク周波数に変換して上昇時、下降時のピーク周波数のペアリングを行っている（例えば、特許文献１参照）。
また、パルス繰り返し周波数パルスドップラ方式レーダにおいて、折り返しによる影響を避けて正しい距離を求めることが記載されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２７１４２６号公報 特公平６−７０６７３号公報

本発明は、高相対速度で接近、又は離れつつあるターゲットとの相対距離、相対速度等を正確に検出できるＦＭ−ＣＷレーダの信号処理方法を提供することを目的とするものである。

本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置によれば、 物体の第１の相対距離と第１の相対速度を算出する第１の算出手段と、前記第１の相対距離に応じて、ピーク周波数を折り返して物体の第２の相対距離と第２の相対速度を算出する第２の算出手段と、前記第２の相対速度が物体の検出を必要とする相対速度の領域内であるか否かを判断する第１の判断手段と、前記第２の相対距離がピーク周波数の折り返しの発生する領域内であるか否かを判断する第２の判断手段と、前記第２の相対速度が物体の検出を必要とする相対速度の領域内であり、かつ前記第２の相対距離がピーク周波数の折り返しの発生する領域内である場合に、前記第１および第２の相対距離の瞬間誤差と前記第１及び第２の相対距離の瞬間誤差の積算値に基づいて、前記第１の相対距離または前記第２の相対距離のどちらか一方を物体の相対距離とし、前記第１の相対速度または前記第２の相対速度のどちらか一方を物体の相対速度として採用する採用手段と、を有している。

また、本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置によれば、前記採用手段は、前記第１の相対距離の瞬間誤差が前記第２の相対距離の瞬間誤差よりも大きい場合で、かつ前記第１の相対距離の瞬間誤差の積算値が前記第２の相対距離の瞬間誤差の積算値よりも大きい場合に、物体の相対距離を前記第２の相対距離とし、物体の相対速度を前記第２の相対速度とする。

また、本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置によれば、前記採用手段は、前記第１の相対距離の瞬間誤差が前記第２の相対距離の瞬間誤差よりも小さい場合で、かつ前記第１の相対距離の瞬間誤差の積算値が前記第２の相対距離の瞬間誤差の積算値よりも小さいまたは等しい場合に、物体の相対距離を前記第１の相対距離とし、物体の相対速度を前記第１の相対速度とする。

本発明によれば、上昇時又は下降時のピーク周波数が検出帯域を超え、折り返しピーク周波数が発生した場合でも、正確にペアリングすることができ、従って、正確にターゲットとの相対距離及び相対速度を得ることができる。

（１）既存ターゲットの場合、以下のようにして相対速度ｖと相対距離ｒを予測する。相対速度ｖの今回の検出値ｖ_iは前回の検出値ｖ_i-1とほぼ同じ、
ｖ_i ≒ｖ_i-1 （７）
であると予測する。
一方、相対距離ｒの今回の検出値ｒ_iは前回の検出値をｒ_i-1とすると、
ｒ_i ≒ｒ_i-1 ＋ｖ_i-1・ｔ （８）
と予測する。なお、ｔは前回の検出時点と今回の検出時点との経過時間である。

（２）次に、式（５）及び（６）を用いて、上昇時のピーク周波数の予測値ｆbup_iと下降時のピーク周波数の予測値ｆbdn_iを求める。
ｒ_i＝（Ｃ・Ｔｍ／８・Δｆ）（ｆbdn_i＋ｆbup_i) ----- （９）
であり、
ｖ_i＝（Ｃ／４ｆo）（ｆbdn_i−ｆbup_i) -------------- （１０）
であるから、
ｆbup_i＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔm）ｒ_i−（２ｆo／Ｃ）ｖ_i ----（１１）
ｆbdn_i＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔm）ｒ_i＋（２ｆo／Ｃ）ｖ_i ----（１２）
となり、今回検出時の上昇時のピーク周波数と下降時のピーク周波数の予測値、ｆbup_iとｆbdn_iを算出することができる。

（３）図４に示すように、高相対速度で接近しつつあるターゲットがあり、相対距離が急速に小さくなって接近しつつあるとき、ｆbdnとｆbupの値は０に近づき、（ｃ）に示すように上昇時のピーク周波数であるｆbupは負の周波数帯に入ってゆく。このような場合、折り返し周波数ｆ´bupのピークが発生し、この周波数が検出され、この周波数に基づく誤ったペアリングが行われてしまう。

本発明ではこのような場合、上記式（１１）でｆbup_iを求め、この値が負となったときは、検出されたｆ´bupが折り返し周波数であると判断する。そして、実際の上昇時のピーク周波数ｆbupは、符号を反転させた−ｆ´bupであるとし、式（５）と（６）のｆbupの値として−ｆ´bupを用い、またｆbdnとして、検出された値を用いて相対距離ｒと相対速度ｖを求める。
なお、図４では上昇時のピーク周波数であるｆbupが負の周波数帯に入った場合を例に説明したが、高相対速度で離反するターゲットの場合には下降時のピーク周波数であるｆbdnが負の周波数帯に入ることもある。ただし、負の周波数帯に入るのはいずれか一方の周波数である。

（４）図５に示すように、高相対速度で離れつつあるターゲットがあり、相対距離が急速に大きくなって遠ざかりつつあるとき、（ｃ）に示すように上昇時のピーク周波数であるｆbupは検出帯域ｆxを超えてしまう。その場合、点線で示す折り返し周波数ｆ´bupのピークが発生し、この周波数が検出され、この周波数に基づく誤ったペアリングが行われてしまう。
本発明ではこのような場合、上記式（１１）でｆbup_iを求め、この値が検出帯域ｆxを超えているときは、検出されたｆ´bupが折り返し周波数であると判断する。そして、実際の上昇時のピーク周波数ｆbupを求め、検出された下降時のピーク周波数ｆbdnの値と上記実際の上昇時のピーク周波数ｆbupの値を用いて相対距離ｒと相対速度ｖを求める。
上記実際の上昇時のピーク周波数ｆbupは、以下のようにして求める。図Ｅ（ｃ）において、検出帯域の上限周波数をｆxとすると、実際の上昇時のピーク周波数ｆbupは、
ｆbup＝ｆx＋（ｆx−ｆ´bup）
となる。従って、式（５）と（６）のｆbupの値として、ｆx＋（ｆx−ｆ´bup）を用い、ｆbdnとして検出された値を用いて相対距離ｒと相対速度ｖを求める。

〔実施例１−既存ターゲットの場合〕
図６は、既存ターゲットの場合における本発明による実施例を示すフローチャートである。なお、フローチャートに示された動作はレーダ装置に含まれるＣＰＵ、例えば図３のＣＰＵ５により制御される。
図６において、ターゲットの処理が開始されると（Ｓ１）、既存ターゲットが存在するかどうか判断する（Ｓ２）。存在した場合（Ｙｅｓ）、今回のルーチンにおける相対速度ｖ_i、及び相対距離ｒ_iを予測する（Ｓ３）。この予測は式（７）及び（８）により行う。

次に、式（１１）と（１２）から今回のルーチンで検出される上昇時のピーク周波と下降時のピーク周波数の予測値ｆbup_iとｆbdn_iを算出する（Ｓ４）。そして、算出された予測値ｆbup_i又はｆbdn_iが負であるかどうか判断する（Ｓ５）。例えば、予測値ｆbup_iが負であれば（Ｙｅｓ）、上昇時のピーク周波数ｆbupが、図４（ｃ）に示されているように負の領域にあるると予測され、予測値として算出された負の周波数データｆbup_iを符号反転する（Ｓ６）。

次に、今回検出したピーク周波数の中から上記予測値として算出されたピーク周波数とほぼ同じピーク周波数が存在するかどうか検索する（Ｓ７）。なお、予測値としては上記符号反転した周波数データ（−ｆbup_i）を用いる。そして、予測値−ｆbup_iとほぼ同じ上昇時のピーク周波数と予測値ｆbdn_iとぼぼ同じ下降時のピーク周波数が存在するかどうか判断する（Ｓ８）。存在する場合（Ｙｅｓ）、今回検出したピーク周波数の中で予測値−ｆbup_iとほぼ同じ上昇時のピーク周波ｆ′bupと予測値ｆbdn_iとほぼ同じ下降時のピーク周波数ｆbdnを用いてターゲットとの相対距離及び相対速度を算出する（Ｓ９）。その場合、予測値が負であると判断されたピーク周波数ｆ′bupについては、検出されたピーク周波数の周波数データを符号反転して用いる。
なお、Ｓ２とＳ８でＮｏの場合にはそのまま終了する。

図６のＳ５でＮｏの場合、即ち、算出された予測値ｆbup_i及びｆbdn_iがいずれも負でない場合、今回検出したピーク周波数の中から上記予測値として算出されたピーク周波数と同じピーク周波数が存在するかどうか検索する（Ｓ１１）。そして、予測値とほぼ同じ上昇時のピーク周波数ｆbupと下降時のピーク周波数ｆbdnが存在するかどうか判断する（Ｓ１１）。存在する場合（Ｙｅｓ）、今回検出したピーク周波数の中で予測値とほぼ同じ上昇時のピーク周波ｆbupと下降時のピーク周波数ｆbdnを用いてターゲットとの相対距離及び相対速度を算出する（Ｓ１２）。なお、Ｓ１１でＮｏの場合には相対距離及び相対速度を算出せずに終了する。

〔実施例２−既存ターゲットの場合〕
図７は、既存ターゲットの場合における本発明による別の実施例を示すフローチャートである。なお、フローチャートに示された動作はレーダ装置に含まれるＣＰＵ、例えば図３のＣＰＵ５により制御される。
図７において、Ｓ１−Ｓ４までの動作は図６に示されたものと同じである。このフローチャートでは、算出された予測値ｆbup_i又はｆbdn_iが検出帯域ｆxを超えたかどうか判断する（Ｓ５）。超えていれば（Ｙｅｓ）、例えば、図５（ｃ）に示されているような状態となっていると予測された場合、予測値として算出された周波数ｆbup_iを周波数ｆxで折り返した周波数ｆ′bup_iを、以下の式で求める（Ｓ６）。
ｆbup_i＝ｆx＋（ｆx−ｆ′bup_i）
ｆ′bup_i ＝２ｆx−ｆbup_i

次に、今回検出したピーク周波数の中から上記予測値として算出されたピーク周波数とほぼ同じピーク周波数が存在するかどうか検索する（Ｓ７）。なお、予測値としては上記折り返した周波数データ（ｆ′bup_i）を用いる。そして、予測値ｆ′bup_iとほぼ同じ上昇時のピーク周波数と予測値ｆbdn_iとほぼ同じ下降時のピーク周波数が存在するかどうか判断する（Ｓ８）。存在する場合（Ｙｅｓ）、今回検出したピーク周波数の中で予測値とほぼ同じ上昇時のピーク周波ｆ′bupと下降時のピーク周波数ｆbdnを用いてターゲットとの相対距離及び相対速度を算出する（Ｓ９）。その場合、予測値が検出帯域ｆxを超えていると判断された上昇時のピーク周波数については、検出されたピーク周波数ｆ′bupを周波数ｆxで折り返した周波数ｆbupを下記の式より求めて用いる。
ｆbup＝ｆx＋（ｆx−ｆ′bup）
なお、Ｓ２とＳ８でＮｏの場合にはそのまま終了する。

図６のＳ５でＮｏの場合、即ち、算出された予測値ｆbup_i及びｆbdn_iがいずれも帯域周波数ｆxを超えていない場合、今回検出したピーク周波数の中から上記予測値として算出されたピーク周波数とほぼ同じピーク周波数が存在するかどうか検索する（Ｓ１０）。そして、予測値ｆbup_iとほぼ同じ上昇時のピーク周波数と予測値ｆbdn_iとほぼ同じ下降時のピーク周波数が存在するかどうか判断する（Ｓ１１）。存在する場合（Ｙｅｓ）、今回検出したピーク周波数の中で予測値とほぼ同じ上昇時のピーク周波ｆbupと下降時のピーク周波数ｆbdnを用いてターゲットとの相対距離及び相対速度を算出する（Ｓ１２）。なお、Ｓ１１でＮｏの場合には相対距離及び相対速度を算出せずに終了する。
〔実施例３−新規ターゲットの場合〕

新規ターゲットの場合における本発明の実施例を説明する前に、レーダで正確に距離及び相対速度を検出できる範囲について図８のグラフを参照して以下に記載する。図８において、横軸は相対速度（ｖ）であり、縦軸はターゲットとの相対距離（ｒ）を表している。横軸の右側はプラスの相対速度（＋ｖ）を表しており、ターゲットが離れて行く場合を示している。横軸の左側はマイナスの相対速度（−ｖ）を表しており、ターゲットが近づいて来る場合を示している。

図８のグラフにおいて、＋ｖ₀₁はターゲットが離れる場合の相対速度であって、この相対速度を超える相対速度はレーダで検出する必要がない領域（Ｃ１）であり、例えば、１５０ｋｍ／ｈとすることができる。この相対速度は自車が停止しているときにターゲットが時速１５０ｋｍ／ｈで前方を走行しているような場合であり、これを超える相対速度を有するターゲットを通常はレーダで検出する必要はない。また、この領域でターゲットを検出しても得られたデータは誤ったものとなる可能性が高い。

また、−ｖ₀₂はターゲットが近づく場合の相対速度であって、この相対速度を超える相対速度はレーダで検出する必要がない領域（Ｃ２）であり、例えば、３００ｋｍ／ｈとすることができる。この相対速度は自車が時速１５０ｋｍ／ｈで走行しているとき、時速１５０ｋｍ／ｈで走行している対向車を検出したような場合であり、これを超える相対速度を有するターゲットを通常はレーダで検出する必要はない。また、この領域でターゲットを検出しても得られたデータは誤ったものとなる可能性が高い。

図８のグラフにおいて菱形の領域は、折り返しが発生しない領域であり、図に示すように以下の直線に囲まれた領域である。ただし、この菱形の領域には折り返されたデータが入ってくる可能性がある領域でもある。
（１）ｒ＝ａｖ
（２）ｒ＝−ａｖ＋ｒ_ｘ
（３）ｒ＝−ａｖ
（４）ｒ＝ａｖ＋ｒ_ｘ
なお、上記菱形を構成する直線は、上昇時又は下降時の周波数を０とおいて、その逆側の周波数を変化させたときに求められる相対距離（ｒ）と相対速度（ｖ）の関係を示しており、個々のレーダーによって異なる。

図８において、菱形の上方の頂点の縦軸の値ｒ_ｘは、相対速度が０の場合で折り返しが発生しない距離限界を表している。従って、実施例３では相対距離が距離限界ｒ_ｘ以下の場合を対象とする。
菱形の横方向の対角線を結んだ線が縦軸と交叉する点をｒ_０とする。また、直線ｖ＝ｖ_０１と直線ｒ＝ａｖが交叉する点、及び直線ｖ＝−ｖ_０２と直線ｒ＝−ａｖが交叉する点のうち相対距離ｒが大きい値を有する点を求め、この点における相対距離の値をｒ＝ｒ_０１とする。一方、直線ｖ＝ｖ_０１と直線ｒ＝−ａｖ＋ｒ_ｘが交叉する点、及び直線ｖ＝−ｖ_０２と直線ｒ＝ａｖ＋ｒ_ｘが交叉する点のうち相対距離ｒが小さい値を有する点を求め、この点における相対距離の値をｒ＝ｒ_０２とする。
そして、−ｖ_０２≦ｖｒ≦ｖ_０１であって、ｒ_０２＞ｒ＞ｒ_０１の領域をＡ（Ａ１、Ａ２）とする。領域Ａは折り返しが発生しない領域であり、かつ折り返されたデータが入ってくる可能性がない領域である。
一方、−ｖ_０２≦ｖｒ≦ｖ_０１であって、ｒ_０１≧ｒ≧０の領域Ｂのうち、菱形の外側の部分Ｂ２は低い方の周波数が折り返される領域であり、菱形の内側の部分Ｂ１は折り返されたデータが存在する可能性のある領域である。
また、−ｖ_０２≦ｖｒ≦ｖ_０１であって、ｒ_ｘ≧ｒ≧ｒ_０２の領域のうち、菱形の外側の部分Ｂ４は高い方の周波数が折り返される領域であり、菱形の内側の部分Ｂ３は折り返されたデータが存在する可能性のある領域である。

図９、図１０は、新規ターゲットの場合における本発明による実施例を示すフローチャートである。なお、フローチャートに示された動作はレーダ装置に含まれるＣＰＵ、例えば図３のＣＰＵ３により制御される。

図９のフローチャートにおいてにおいて、ターゲット処理が開始されると（Ｓ１）、既存ターゲットが存在するかどうか判断する（Ｓ２）。存在した場合には（Ｙｅｓ）図６及び図７に示す動作が行われる。

既存ターゲットが存在しないと判断された場合（Ｓ２でＮｏ）、検出された上昇時と下降時のピーク周波数のペアリングを行う（Ｓ３）。そして、ペアリングに基きターゲットとの距離（ｒ_a）及び相対速度（ｖ_a）を求める（Ｓ４）。
次に、求めた距離ｒ_aが所定の値ｒ_０（図８参照）以下かどうかを判断する（Ｓ５）。ｒ_a≦ｒ_０であれば（Ｙｅｓ）、ピーク周波数のうち低い方のピーク周波数を折り返す（Ｓ６）。一方、ｒ_a≦ｒ_０でなければ（Ｎｏ）、ピーク周波数のうち高い方のピーク周波数を折り返す（Ｓ７）。そして、折り返したピーク周波数に基いて距離（ｒ_ｂ）及び相対速度（ｖ_ｂ）を求める（Ｓ８）。

次に、求めた相対速度（ｖ_ｂ）が所定の範囲であるかどうか判断する（Ｓ９）。この場合の所定の範囲は、相対速度（ｖ_ｂ）が図８の領域Ｃ１及びＣ２でない範囲、−ｖ_０２≦ｖ_ｂ≦ｖ_０１である。
求めた相対速度（ｖ_ｂ）が所定の範囲にない場合には（Ｎｏ）、折り返さないで求めた距離（ｒ_a）及び相対速度（ｖ_a）を採用する（図１０のＳ２２）。一方、相対速度（ｖ_ｂ）が所定の範囲にある場合には（Ｙｅｓ）、求めた距離（ｒ_ｂ）が所定の値ｒ_０以下かどうかを判断する（Ｓ１０）。

求めた距離（ｒ_ｂ）が所定の値ｒ_０以下の場合、即ちｒ_ｂ≦ｒ_０の場合（Ｙｅｓ）、求めた距離が所定の値ｒ_０１より大きいかどうか、即ちｒ_ｂ＞ｒ_０１かどうか判断する（Ｓ１１）。ｒ_ｂ＞ｒ_０１の場合（Ｙｅｓ）、図８の斜線で示した領域Ａ１であるので、折り返さないで求めた距離（ｒ_a）及び相対速度（ｖ_a）を採用する（図１０のＳ２２）。
一方、Ｓ１１でＮｏの場合、図８で示した領域Ｂ１及びＢ２であるので、図１０のフローチャートのＳ１３に進む。

Ｓ１０で、求めた距離（ｒ_ｂ）が所定の値ｒ_０以下でない場合、即ちｒ_ｂ≦ｒ_０でない場合（Ｎｏ）、求めた距離が所定の値ｒ_０２より小さいかどうか、即ちｒ_ｂ＜ｒ_０２かどうか判断する（Ｓ１２）。ｒ_ｂ＜ｒ_０２の場合（Ｙｅｓ）、図８の斜線で示した領域Ａ２であるので、折り返さないで求めた相対距離（ｒ_a）及び相対速度（ｖ_a）を採用する（図１０のＳ２２）。
一方、Ｓ１２でＮｏの場合、図８で示した領域Ｂ３及びＢ４であるので、図１０のフローチャートのＳ１３に進む。

Ｓ１１及びＳ１２でＮｏの場合、相対距離ｒ_ｂは図８の領域Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）に含まれる。この場合、距離（ｒ_a、ｒ_b）及び相対速度（ｖ_a、ｖ_b）の算出が１回目であるかどうか判断される（Ｓ１３）。

上記距離及び相対速度の算出が１回目である場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、ペアリングにより求めた距離（ｒ_a）及び相対速度（ｖ_a）と折り返して求めた距離（ｒ_b）及び相対速度（ｖ_b）を保存する（Ｓ１４）。
上記距離及び相対速度の算出が１回目でない場合（Ｓ１３でＮｏ）、前回求めた距離（ｒ_ai-1）と今回求めた距離（ｒ_ai）との瞬間誤差Δｒ_aを以下の式により求める（Ｓ１５）。
Δｒ_a＝｛（ｖ_ai＋ｖ_ai-1）／２｝ｔ−（ｒ_ai−ｒ_ai-1）
上記式において、ｖ_aiは今回求めた相対速度であり、ｖ_ai-1は前回求めた相対速度である。

同様に、前回折り返して算出した距離（ｒ_bi-1）と今回折り返して算出した距離（ｒ_bi）との瞬間誤差Δｒ_bを以下の式により求める（Ｓ１０）。
Δｒ_b＝｛（ｖ_bi＋ｖ_bi-1）／２｝ｔ−（ｒ_bi−ｒ_bi-1）
上記式において、ｖ_biは今回折り返して算出した相対速度であり、ｖ_bi-1は前回折り返して算出した相対速度である。
次に、上記距離の瞬間誤差（Δｒ_a）と（Δｒ_b）の積算値ΣΔｒ_aとΣΔｒ_bを算出する（Ｓ１６）。

そして、Δｒ_b≧Δｒ_aであるかどうか判断し（Ｓ１７）、Δｒ_b≧Δｒ_aでなければ（Ｎｏ）、ΣΔｒ_b≧ΣΔｒ_aであるかどうか判断する（Ｓ１８）。そして、ΣΔｒ_b≧ΣΔｒ_aでなければ（Ｎｏ）、折り返して求めた瞬間誤差（Δｒ_b）及びその積算値（ΣΔｒ_b）が共に、折り返さないで求めた瞬間誤差（Δｒ_a）及びその積算値（ΣΔｒ_a）より小さいので、折り返して求めた距離（ｒ_b）及び相対速度（ｖ_b）を採用する（Ｓ１９）。
一方、Ｓ１７でＹｅｓの場合、即ち、Δｒ_b≧Δｒ_aである場合にはΣΔｒ_b≧ΣΔｒ_aであるかどうか判断し（Ｓ２０）、Ｎｏであればどのデータを採用するかは次回のサイクルで判断する（Ｓ２１）。また、Ｓ１８でΣΔｒ_b≧ΣΔｒ_aである場合（Ｙｅｓ）にも、どのデータを採用するかは次回のサイクルで判断する（Ｓ２１）。

Ｓ２０でΣΔｒ_b≧ΣΔｒ_aである場合には（Ｙｅｓ）、折り返さないで求めた瞬間誤差（Δｒ_a）及びその積算値（ΣΔｒ_a）が共に、折り返して求めた瞬間誤差（Δｒ_b）及びその積算値（ΣΔｒ_b）より小さいので、折り返さないで求めた距離（ｒ_a）及び相対速度（ｖ_a）をデータとして採用する（Ｓ２２）。

なお、Ｓ２１のようにΔｒ_b≧Δｒ_a、及びΣΔｒ_b≧ΣΔｒ_aのいずれか一方が成り立たなければ、どのデータを採用するかについての判断は行わず、次回のサイクルで判断する。

実施例３では、Ｃ１、Ｃ２の領域を相対距離に関わらず一律＋１５０ｋｍ／ｈ以上、−３００ｋｍ／ｈ以下と規定したが、相対距離に応じて異なる閾値を設定するようにしてもよい。例えば、Ｃ１の領域を、相対距離０では＋１５０ｋｍ／ｈ以上、相対距離ｒ_x では＋１００ｋｍ／ｈ以上としてもよい。この場合、遠距離で高速で離れてゆく物体を処理しないことにより、処理量を軽減することができる。また、Ｃ１、Ｃ２を相対距離に対して段階的に変化する値を有する境界線や曲線等で規定してもよい。

また、実施例３では、折り返し判定処理があまり複雑にならないように相対距離が図８のｒ_ｘ以下を対象としたが、図１１に示すようにｒ_ｘより大きい距離を対象とすることができる。その場合、図８で示した菱形の領域の上にさらに同じ菱形の領域を形成し、図８と同様に領域Ａ、Ｂ、Ｃを形成することができる。
図１１において、Ａ３、Ａ４はそれぞれＡ１、Ａ２に対応し、Ｂ５、Ｂ６はそれぞれＢ１、Ｂ２に対応し、Ｂ７、Ｂ８はそれぞれＢ３、Ｂ４に対応する。

ここで、領域Ｂ６は低い方の周波数、又は高い方の周波数が折り返す領域であり、領域Ｂ５は低い方の周波数、高い方の周波数、又は両方の周波数が折り返す領域である。
領域Ｂ６では折り返さないデータ、低い方の周波数を折り返したデータ、高い方の周波数を折り返したデータの３つのデータのうち、一番誤差が小さいものを採用し、領域Ｂ５では更に両方の周波数を折り返したデータを加えた４つのデータのうち、一番誤差が小さいものを採用するようにすればよい。
なお、相対距離をｒ_x 以下に限定した場合は、領域Ａ１、Ａ２は折り返しを考えなくてもよかったが、上限を２ｒ_x とするとｒ_x 以上の領域からの折り返しがｒ_x 以下の領域に入ってくるので、領域Ａ１、Ａ２及びＢ１〜Ｂ４の領域においてｒ_x 以上の領域からの折り返しの可能性を判定する必要性がでてくる。

ターゲットとの相対速度が０である場合のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。 ターゲットとの相対速度がｖである場合のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。 ＦＭ−ＣＷレーダの構成例を示した図である。 高相対速度で接近しつつあるターゲットがあり、相対距離が急速に小さくなって接近しつつあるときの上昇時と下降時のピーク周波数の位置関係を示したものである。 高相対速度で離れつつあるターゲットがあり、相対距離が急速に大きくなって遠ざかりつつあるときの上昇時と下降時のピーク周波数の位置関係を示したものである。 本発明による実施例を示すフローチャートである。 本発明による実施例を示すフローチャートである。 本発明による実施例を説明するための図である。 本発明による実施例を示すフローチャートである。 本発明による実施例を示すフローチャートである。 本発明による実施例を説明するための図である。

符号の説明

１…変調信号発生器
２…電圧制御信号発生器
３…周波数変換器
４…ベースバンドフィルタ
５…Ａ／Ｄ変換器
６…ＣＰＵ
ＡＴ…送信アンテナ
ＡＲ…受信アンテナ

Claims (2)

1. 物体との第１の相対距離（ｒ_ａ）と第１の相対速度（ｖ_ａ）を算出する第１の算出手段と、
   前記物体との第１の相対距離（ｒ_ａ）が、直線（１）ｒ＝ａｖ、（２）ｒ＝−ａｖ＋ｒ _ｘ 、（３）ｒ＝−ａｖ、（４）ｒ＝ａｖ＋ｒ _ｘ により形成された菱形の直線（１）と（２）の交点と、直線（３）と（４）の交点を結んだ線がｒ軸と交わる位置の値（ｒ _０ ）以下である場合（ｒ _ｘ は相対速度が０の場合で折り返しが発生しない距離限界）は、前記物体のペアリングの対象となる上昇時または下降時のピーク周波数のうち低い方のピーク周波数を、第１の所定の値（周波数０）を基準として検出帯域内から検出帯域外に折り返し、また前記物体との第１の相対距離（ｒ _ａ ）が前記所定の値（ｒ_０）を上回った場合は、上昇時または下降時のピーク周波数のうち高い方のピーク周波数を第２の所定の値（検出帯域の上限周波数ｆ_ｘ）を基準として検出帯域内から検出帯域外に折り返して物体との第２の相対距離（ｒ_ｂ）と第２の相対速度（ｖ_ｂ）を算出する第２の算出手段と、
   前記第２の相対速度（ｖ_ｂ）が物体の検出を必要とする相対速度の領域内であるか否か（−ｖ_０２≦ｖ_ｂ≦ｖ_０１）を判断する第１の判断手段と、
   前記第２の相対距離（ｒ_ｂ）がピーク周波数の折り返しの発生する領域内（Ｂ２、Ｂ４）、または折り返されたピーク周波数が発生する可能性のある領域内（Ｂ１、Ｂ３）であるか否かを判断する第２の判断手段と、
   前記第２の相対速度（ｖ_ｂ）が物体の検出を必要とする相対速度の領域内（−ｖ_０２≦ｖ_ｂ≦ｖ_０１）であり、かつ前記第２の相対距離（ｒ_ｂ）がピーク周波数の折り返しの発生する領域内（Ｂ２、Ｂ４）、または折り返されたピーク周波数が発生する可能性のある領域内（Ｂ１、Ｂ３）である場合に、前記第１及び第２の相対距離（ｒ _ａ 、ｒ _ｂ ）について前回求めた距離と今回求めた距離との瞬間誤差（Δｒ _ａ 、Δｒ _ｂ ）を以下の式により求め、
   Δｒ _a ＝｛（ｖ _ai ＋ｖ _ai-1 ）／２｝ｔ−（ｒ _ai −ｒ _ai-1 ）
   Δｒ _b ＝｛（ｖ _bi ＋ｖ _bi-1 ）／２｝ｔ−（ｒ _bi −ｒ _bi-1 ）
   前記第１の相対距離の瞬間誤差（Δｒ_ａ）が前記第２の相対距離の瞬間誤差（Δｒ_ｂ）よりも大きい場合で、かつ前記第１の相対距離の瞬間誤差の積算値（ΣΔｒ_ａ）が前記第２の相対距離の瞬間誤差の積算値（ΣΔｒ_ｂ）よりも大きい場合に、前記第２の相対距離（ｒ_ｂ）及び前記第２の相対速度（ｖ_ｂ）の組み合わせを物体の相対距離及び相対速度の組み合わせとして採用する採用手段と、
   を有することを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。
2. 物体との第１の相対距離（ｒ_ａ）と第１の相対速度（ｖ_ａ）を算出する第１の算出手段と、
   前記物体との第１の相対距離（ｒ_ａ）が、直線（１）ｒ＝ａｖ、（２）ｒ＝−ａｖ＋ｒ _ｘ 、（３）ｒ＝−ａｖ、（４）ｒ＝ａｖ＋ｒ _ｘ により形成された菱形の直線（１）と（２）の交点と、直線（３）と（４）の交点を結んだ線がｒ軸と交わる位置の値（ｒ _０ ）以下である場合（ｒ _ｘ は相対速度が０の場合で折り返しが発生しない距離限界）は、前記物体のペアリングの対象となる上昇時または下降時のピーク周波数のうち低い方のピーク周波数を、第１の所定の値（周波数０）を基準として検出帯域内から検出帯域外に折り返し、また前記物体との第１の相対距離（ｒ _ａ ）が前記所定の値（ｒ_０）を上回った場合は、上昇時または下降時のピーク周波数のうち高い方のピーク周波数を第２の所定の値（検出帯域の上限周波数ｆ_ｘ）を基準として検出帯域内から検出帯域外に折り返して物体との第２の相対距離（ｒ_ｂ）と第２の相対速度（ｖ_ｂ）を算出する第２の算出手段と、
   前記第２の相対速度（ｖ_ｂ）が物体の検出を必要とする相対速度の領域内であるか否か（−ｖ_０２≦ｖ_ｂ≦ｖ_０１）を判断する第１の判断手段と、
   前記第２の相対距離（ｒ_ｂ）がピーク周波数の折り返しの発生する領域内（Ｂ２、Ｂ４）、または折り返されたピーク周波数が発生する可能性のある領域内（Ｂ１、Ｂ３）であるか否かを判断する第２の判断手段と、
   前記第２の相対速度（ｖ_ｂ）が物体の検出を必要とする相対速度の領域内（−ｖ_０２≦ｖ_ｂ≦ｖ_０１）であり、かつ前記第２の相対距離（ｒ_ｂ）がピーク周波数の折り返しの発生する領域内（Ｂ２、Ｂ４）、または折り返されたピーク周波数が発生する可能性のある領域内（Ｂ１、Ｂ３）である場合に、前記第１及び第２の相対距離（ｒ _ａ 、ｒ _ｂ ）について前回求めた距離と今回求めた距離との瞬間誤差（Δｒ _ａ 、Δｒ _ｂ ）を以下の式により求め、
   Δｒ _a ＝｛（ｖ _ai ＋ｖ _ai-1 ）／２｝ｔ−（ｒ _ai −ｒ _ai-1 ）
   Δｒ _b ＝｛（ｖ _bi ＋ｖ _bi-1 ）／２｝ｔ−（ｒ _bi −ｒ _bi-1 ）
   前記第１の相対距離の瞬間誤差（Δｒ_ａ）が前記第２の相対距離の瞬間誤差（Δｒ_ｂ）以下の場合で、かつ前記第１の相対距離の瞬間誤差の積算値（ΣΔｒ_ａ）が前記第２の相対距離の瞬間誤差の積算値（ΣΔｒ_ｂ）以下の場合に、前記第１の相対距離（ｒ_ａ）及び前記第１の相対速度（ｖ_ａ）の組み合わせを物体の相対距離及び相対速度の組み合わせとして採用する採用手段と、
   を有することを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。

Images