レーダ装置、レーダ装置の信号処理方法及び、車両制御システム
【課題】方位ばらつきが大きい場合であっても、物標のトラッキングを精度良く行なうことができるレーダ装置を提供する。
【解決手段】互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナ１５のうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補を二つ算出する方位算出部と、方位算出部で算出された二つの方位候補の夫々についてトラキング処理を行なうトラッキング処理部と、誤差が小さい方の方位候補によるトラッキング処理の結果に基づいて物標情報を出力する物標情報出力部として機能するＣＰＵ１１を備えているレーダ装置１０。
【解決手段】互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナ１５のうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補を二つ算出する方位算出部と、方位算出部で算出された二つの方位候補の夫々についてトラキング処理を行なうトラッキング処理部と、誤差が小さい方の方位候補によるトラッキング処理の結果に基づいて物標情報を出力する物標情報出力部として機能するＣＰＵ１１を備えているレーダ装置１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三本以上の素子アンテナのうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位を検出する位相モノパルス方式のレーダ装置、レーダ装置の信号処理方法、及び、当該レーダ装置を用いた車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相モノパルス方式のレーダ装置では、素子アンテナの間隔が受信信号の半波長よりも大きくなると、受信信号の位相差φが±πを超えて、２πで折り返された位相差が観測される位相折り返し（アンビギュイティ）現象が発生する場合がある。
【０００３】
位相折り返しが生じるような方位に存在する物標からの反射波を受信すると、物標の方位が一意に決定することができないため、通常は、レーダ装置の検知範囲で位相折り返しが発生しないように、素子アンテナの間隔や電波の波長が選択される。
【０００４】
しかし、これでは設計の自由度が大きく制限されてしまうという問題がある。そこで、特許文献１には、位相折り返しに起因する誤検知を防止するために、素子アンテナ間での受信信号の位相差から目標物の方位を検出する信号処理部に、複数の素子アンテナのうち間隔ｄ１で配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差から目標物の方位を算出して第１予測方位とし、複数の素子アンテナのうち間隔ｄ１と異なる間隔ｄ２で配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差から目標物の方位を算出して第２予測方位とする算出手段と、第１予測方位と第２予測方位とを比較し、両者が一致したときの方位を検出方位として採用する判定手段とを備えた位相モノパルス方式のレーダ装置が提案されている。
【０００５】
このようなレーダ装置では、第１予測方位と第２予測方位が厳密に一致する場合は稀であるため、通常、夫々間隔が異なる三本の素子アンテナのうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補を位相折り返しによる方位を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せの中から、方位ばらつきが最小となる組合せの方位候補を抽出し、その平均値を物標の方位として算出するように構成されていた。
【特許文献１】特開２０００−２３０９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたような従来技術では、方位ばらつきが最小となる組合せの方位候補を平均処理することにより物標の方位を得ていたため、ノイズの影響や反射波の強度低下、さらには物標の反射点が位相差を検出する素子アンテナ対毎に異なる等の原因により、方位ばらつきが大きくなると、真の物標の方位に対応した方位ばらつきよりも真の物標の方位とは異なる方位の方位ばらつきの方が小さくなり、誤った方位が算出される可能性があった。
【０００７】
そのような誤った方位に基づいて物標のトラッキング処理が行なわれると、物標の情報が誤って出力される虞があるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、方位ばらつきが大きい場合であっても、物標のトラッキングを精度良く行なうことができるレーダ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明によるレーダ装置の特徴構成は、互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナから選択される素子アンテナ対毎に、受信した反射波の位相差に対応する物標の方位候補を位相のずれが±πまでの領域を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補を算出する方位算出部と、当該反射波に基づいて当該物標の相対速度及び相対距離を算出する速度距離情報算出部と、前記方位算出部及び速度距離情報算出部により所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉される場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理部と、所定条件を満たすときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力部と、を備え、前記トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返す点にある。
【００１０】
方位算出部では、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補が位相折り返しを含めて複数求められ、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、例えば、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値が第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値が第二方位として夫々算出される。従って、第一方位と第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれる確率が高くなる。
【００１１】
速度距離情報算出部では、当該物標の相対速度及び相対距離が算出され、トラッキング処理部では、所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉されているか否かが判断され、連続して捕捉されている場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報が生成される。
【００１２】
このとき、トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、何れが真の軌跡情報であるかを推定して、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する。例えば、第一及び第二の軌跡情報のうち、第一方位との差が小さい軌跡情報が物標の真の軌跡情報であると推定して、当該軌跡情報を第一軌跡情報として更新し、第二方位に基づいて他方の軌跡情報を第二軌跡情報として更新する。
【００１３】
つまり、上述の例では、第一方位が物標の真の方位であると推定して第一軌跡情報を更新しながらも、第二方位が物標の真の方位である場合を想定して第二軌跡情報をも更新するように構成されているため、方位算出部で算出された第一方位が物標の偽の方位であっても、そのときに真の方位である可能性が高い第二の方位に対しても同時にトラッキング処理が実行されるようになり、第一方位及び第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれている限り、物標を正確にトラッキングできるようになるのである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明した通り、本発明によれば、方位ばらつきが大きい場合であっても、物標のトラッキングを精度良く行なうことができるレーダ装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明によるレーダ装置、及び、当該レーダ装置を用いた車両制御システムを説明する。
【００１６】
図１に示すように、レーダ装置１０と、レーダ装置１０による物標の検出結果に基づいて車両を制御する制御部であるオートクルーズコントロール（ＡＣＣ）機能を備えた電子制御装置（以下、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と記す。）２０が接続されて、車両制御システムが構築されている。
【００１７】
図３に示すように、車両１の前部バンパーには三基のレーダ装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）が取り付けられ、センターのレーダ装置１０ａで正面方向の物標が検知され、左右一対のレーダ装置１０ｃ、１０ｂで斜め前方から接近する物標が検出されるように構成されている。
【００１８】
図１に戻り、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＣＰＵで実行されるプログラムやデータテーブルが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、入出力インタフェース等を備えて構成され、入出力インタフェースを介してレーダ装置１０、ステアリングセンサ２１、ヨーレートセンサ２２、車速センサ２３等による検出情報が入力可能に接続されるとともに、ブレーキ２４、スロットル２５、警報器２６等に対して制御信号が出力可能に接続されている。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、ステアリングセンサ２１、ヨーレートセンサ２２、車速センサ２３等の各センサにより検出された情報に基づいて、所定の走行速度で安定して走行するための各種の演算処理を実行し、その結果に基づいてブレーキ２４やスロットル２５を制御する。
【００２０】
さらに、ＥＣＵ２０は、レーダ装置１０により検出された車両前方の障害物である物標の方位、相対距離、相対速度の各情報に基づいて、所定の車間距離を維持するように、或は、追突の危険性を認識すると危険回避のためにブレーキ２４やスロットル２５を制御する。
【００２１】
尚、本構成は車両制御システムの一例であり、レーダ装置１０が追突被害軽減機能(Pre-Crash Safety Function)を備えたＰＣＳ−ＥＣＵに接続される場合には、レーダ装置１０により検出された前方車両等の物標の方位、相対距離、相対速度の各情報の何れかまたは組合せが所定の閾値を超えるときに、ＰＣＳ−ＥＣＵが追突の危険性を認識してシートベルトプリテンショナやエアバッグ等を駆動する乗員保護のための車両制御システムが構築される。
【００２２】
尚、レーダ装置１０がＣＡＮ（Controller Area Network）バス等のネットワークを介して複数のＥＣＵと接続可能に構成されている場合には、上述のＡＣＣ−ＥＣＵやＰＣＳ−ＥＣＵ等の複数のＥＣＵと接続した車両制御システムが構築される。
【００２３】
各レーダ装置１０は、変調器１２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３と、一本の送信用のアンテナ１４で構成される送信部と、アンテナ１４から放射された送信波のうち、物標からの反射波を受信する三本の受信用の素子アンテナ１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）と、スイッチ回路１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）と、ミキサ１７と、フィルタ１８と、Ａ／Ｄ変換器１９とで構成される受信部と、送信部及び受信部を制御するＣＰＵ１１等を備えて構成されている。
【００２４】
ＣＰＵ１１には、ＣＰＵ１１で実行されるプログラムやデータテーブルが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、入出力インタフェース等が接続され、ＲＯＭには位相差マップＭが格納されている。
【００２５】
ＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ１１により、レーダ装置１０の演算処理部が構成され、当該演算処理部には、後述するように、位相モノパルス処理部として機能する方位算出部と、反射波をＦＦＴ変換して物標の相対速度及び相対距離を演算する速度距離情報算出部と、トラッキング処理部と、物標情報出力部を備えている。
【００２６】
送信部では、ＣＰＵ１１により制御される変調器１２から出力される所定周期の三角波に基づいて電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３が駆動され、当該三角波で周波数変調された送信波（ＦＭ−ＣＷ波）がアンテナ１４から放射される。
【００２７】
受信部では、三本の素子アンテナ１５で受信された反射波が、スイッチ回路１６で選択的に切り替えられてミキサ１７に入力され、送信信号と受信信号がミキシングされて、送信信号と受信信号の周波数の差信号であるビート信号が得られる。
【００２８】
図６（ａ）に示すように、送信信号（図中、実線で示す）は、周波数が直線的に上昇するｕｐチャープ期間と、下降するｄｏｗｎチャープ期間が繰り返される。反射信号（図中、破線で示す）は、車両と物標の相対速度によって、その周波数が送信波の周波数よりドップラー周波数だけシフトするとともに、車両と物標の相対距離Ｒに応じて送信波より時間Ｔ＝２Ｒ／ｃ（ｃは光速）だけ遅延して検出される。
【００２９】
ビート信号の周波数は、ｕｐチャープ期間にｆｂ１、ｄｏｗｎチャープ期間にｆｂ２となる。すなわち、遅延時間に基づく周波数差にドップラー周波数が重畳された信号が得られる。なお、ｆ０は中心周波数、ｆｍは周波数変調の繰り返し周波数、Δｆは周波数変調の周波数遷移幅であり、図６では、受信信号の周波数が送信信号より高く、相対距離が小さくなる方向、つまり物標の接近時の状態を示している。
【００３０】
図１に戻り、ミキサ１７で得られたアナログビート信号は、ローパスフィルタ１８を経て、Ａ／Ｄ変換器１９でデジタル信号に変換された後にＣＰＵ１１に入力される。
【００３１】
ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵ１１により具現化される速度距離情報算出部により、デジタルビート信号がＦＦＴ演算され、図６（ｂ）に示すようなビート信号が得られ、物標の相対速度及び相対距離が算出される。
【００３２】
即ち、先ずｕｐチャープ期間のビート周波数ｆｂ１及びｄｏｗｎチャープ期間のビート周波数ｆｂ２が〔数１〕と〔数２〕に夫々代入され、物標の相対速度が零のときの物標ビート周波数ｆｒ及び物標の相対速度に基づくドップラー周波数ｆｄが算出される。
【００３３】
次に、物標ビート周波数ｆｒ及び物標ドップラー周波数ｆｄが〔数３〕と〔数４〕に夫々代入されて物標までの相対距離Ｒと物標の相対速度ｖが算出される。
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】
【数３】
【００３６】
【数４】
【００３７】
一方、物標の方位は、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵにより具現化される位相モノパルス処理部としての方位算出部で算出される。
【００３８】
図２に示すように、素子アンテナ１５は互いのアンテナ間隔が異なるように配置され、例えば、送信波の波長をλとするとき素子アンテナ１５ａと１５ｂの間隔ｄ１が５λ／４に、素子アンテナ１５ｂと１５ｃの間隔ｄ３が６λ／４に設定されている。
【００３９】
図２では、二系統のミキサ１７ａ，１７ｂ、フィルタ１８ａ，１８ｂ、Ａ／Ｄ変換器１９ａ，１９ｂを備え、スイッチ回路１６により、一対の素子アンテナ１５の出力が各系統に供給され、同時にＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１１に出力される構成を示しているが、図１に示すように、スイッチ回路１６により時分割で各アンテナ対の受信信号がＡ／Ｄ変換されるものであってもよい。何れの場合でも、サンプリング定理に基づいて受信信号がサンプリングされる限り、正確な原信号が再生される。
【００４０】
素子アンテナ１５ａと１５ｂに正面から角度θで入射する反射波が検出される場合を例に説明すると、両素子アンテナ１５ａ、１５ｂで受信された反射波の位相差φから、物標の方位角θは下式に基づいて算出される。
【００４１】
θ＝ｓｉｎ−１（λφ／２πｄ１）
【００４２】
しかし、素子アンテナ１５ａと１５ｂの間隔ｄ１が送信波の波長より長い値に設定されているため、位相折り返しが発生し、物標の方位角θは次式で表される複数の候補の何れかとなり、一意に定まらなくなる。
【００４３】
θ＝ｓｉｎ−１｛λ（φ＋２πｋ）／２πｄ１｝、（ｋ＝０，１，２，・・・）
【００４４】
そこで、レーダ装置１０には、検出可能な視野角に応じて設定され、位相差φに対応して複数の方位角が予め算出された位相差マップＭが設けられている。本実施形態では、位相のずれが±πまでの領域を含めて、上述したようにＲＯＭに位相差マップＭが格納されている。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、位相差マップＭは、横軸を方位角θとし、縦軸を位相差φとする二次元マップであり、素子アンテナ１５ａ，１５ｂで検出される位相差ＦＭ１に対応するテーブルデータ、素子アンテナ１５ａ，１５ｃで検出される位相差ＦＭ２に対応するテーブルデータ、素子アンテナ１５ｂ，１５ｃで検出される位相差ＦＭ３に対応するテーブルデータが夫々格納されている。
【００４６】
図４（ｂ）に示すように、例えば、位相差ＦＭ１が−１５５度であれば、図中に丸印で示す三点の方位候補が得られ、位相差ＦＭ２が５５度であれば、図中に三角印で示す三点の方位候補が得られ、位相差ＦＭ３が１１０度であれば、図中に四角印で示す三点の方位候補が得られる。尚、図４に示す位相差マップは、検出可能な視野角が±２０度に設定されたレーダ装置１０に対応する位相差マップであり、レーダ装置１０の正面方向を中心に±９０度の範囲で方位が求まるように設定されている。
【００４７】
このように、位相差マップＭによって、三組の素子アンテナ対に対して夫々三組の方位候補が求められ、合計で２７（＝３３）通りの組合せが得られるが、真の物標に対する方位は一組に限られる。
【００４８】
そこで、位相差ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３に対応する方位の組合せの中で角度のばらつきが最も小さい組合せを、物標の方位として算出する必要がある。図４（ｂ）の例では、黒丸印、黒三角印、黒四角印で表した方位が最もばらつきが小さいため、例えば、この三点の方位の平均値を物標の方位角θとして求めることができる。
【００４９】
しかし、現実にはノイズの影響や反射波の強度低下、さらには物標の反射点が位相差を検出する素子アンテナ対毎に異なる等の原因により、必ずしもばらつきが最小の組合せが物標の真の方位であると保証することができない場合もある。
【００５０】
例えば、図５に示すように、黒丸印、黒三角印、黒四角印で表した方位の組合せよりも○印、△印、□印で表した方位の組合せの方が方位ばらつきが小さくなるような場合には、黒丸印、黒三角印、黒四角印で表した方位の組合せが物標の真の方位に対応する組合せであっても、誤って○印、△印、□印で表した方位の組合せが物標の方位であると認識される。
【００５１】
このように、物標の方位が誤って認識され、そのような方位に基づいて物標に対するトラッキング処理、つまり、物標の同一性の認識処理が行なわれると、物標の情報が誤って出力される虞がある。
【００５２】
本発明はそのような場合に適切に対処できるようになされたものであり、以下に詳述する。
【００５３】
方位算出部では、三本の素子アンテナのうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補を、位相差マップＭに基づいて複数求める処理が各素子アンテナ対に対して行なわれる。
【００５４】
そして、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値を第二方位として算出される。
【００５５】
第一方位及び第二方位は必ずしも平均値を採用するものに限られず、中央値であってもよいし、何れかを代表値として採用するものであってもよい。つまり、方位算出部では、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補が算出される。
【００５６】
レーダ装置１０には、所定インタバルで、速度距離情報算出部により算出される相対速度、相対距離、及び、方位算出部により算出される一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉されているか否かを判断し、連続して捕捉されている場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理部と、所定条件を満たすときに、第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力部を備えている。
【００５７】
トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された第一方位との差を比較し、方位差が小さい方の軌跡情報を当該第一方位を反映した第一軌跡情報として更新し、他方の軌跡情報を今回算出された第二方位を反映した第二軌跡情報として更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返す。
【００５８】
尚、トラッキング処理部及び物標情報出力部も、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵ１１により具現化されるものである。
【００５９】
つまり、第一方位が物標の真の方位であると推定して第一軌跡情報を更新しながらも、第二方位が物標の真の方位である場合を想定して第二軌跡情報をも更新するように構成されているため、方位算出部で算出された第一方位が物標の偽の方位であっても、そのときに真の方位である可能性が高い第二の方位に対しても同時にトラッキング処理が実行されるようになり、第一方位及び第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれている限り、物標を正確にトラッキングできるようになる。
【００６０】
以下、図１１に示すフローチャートに基づいて、レーダ装置１０の信号処理手順を概説する。
【００６１】
先ず、速度距離情報算出部は、素子アンテナ毎に受信信号をＦＦＴ演算して、反射波の周波数スペクトラムから複数の物標に対応してピークを示す周波数を複数抽出する（ＳＡ１）。
【００６２】
方位算出部は、各ピークを示す周波数の位相から素子アンテナ対毎の位相差を求め、当該位相差に対応する三つの方位候補を位相差マップＭから求め、次に、２７通りの各方位候補の組み合わせの中で、ばらつきが最小となる方位候補の組合せ、及び、その次にばらつきが最小となる第二番目の方位候補の組合せを算出し、各平均値を方位候補として算出する方位演算処理を行なう（ＳＡ２）。
【００６３】
さらに、方位算出部は、ＦＦＴ演算された各素子アンテナ対の受信信号のｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々のピークうち、対応するピークをペアリングして、各ペアに対応してばらつきが最小となる方位候補の組合せの平均値同士と、その次にばらつきが最小となる第二番目の方位候補の組合せの平均値同士で夫々平均値を求め、第一方位及び第二方位として算出するペアリング処理を行なう（ＳＡ３）。
【００６４】
速度距離情報算出部は、上述した、〔数１〕から〔数４〕に基づいて、ペアリングされたピーク周波数に対応する各物標の相対速度及び相対距離を算出する（ＳＡ４）。
【００６５】
トラッキング処理部は、前回検出された物標と今回検出された物標の同一性を判定し、同一であると判定した物標の第一軌跡情報及び第二軌跡情報を算出する（ＳＡ５）。
【００６６】
物標情報出力部は、第一軌跡情報が所定条件を満たすときに、第一軌跡情報を当該物標の情報として、例えばＣＡＮを介してＥＣＵ２０に出力する（ＳＡ６，ＳＡ７）。レーダ装置１０は、このような信号処理を所定時間間隔で繰り返し、前方の障害物を検知してＥＣＵ２０に出力するのである。
【００６７】
上述したステップＳＡ１のピーク抽出処理を、図７及び図１２に基づいて詳述する。
【００６８】
各素子アンテナ対に対応する受信信号をＦＦＴ変換すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で、振幅がピークをとる複数の周波数（ｆｂ１１，ｆｂ１２，・・・，ｆｂ１ｎ；ｆｂ２１，ｆｂ２２，・・・，ｆｂ２ｎ）が求まる。夫々のピークは検出された物標からの反射波に対応する。
【００６９】
速度距離情報算出部は、変調器１２からのタイミング信号に基づいてｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間を認識して、素子アンテナ対毎に受信信号をｕｐチャープ期間でＦＦＴ変換して（ＳＢ１）、ピークが最大値となる周波数から順にピークがＭ番目の大きさとなる周波数までを抽出する（ＳＢ２）。同様に、ｄｏｗｎチャープ期間でＦＦＴ変換して（ＳＢ３）、ピークが最大値となる周波数から順にピークがＭ番目の大きさとなる周波数までを抽出する（ＳＢ４）。ここで、Ｍは予め設定された正整数である。
【００７０】
上述したステップＳＡ２，ＳＡ３の方位演算処理及びペアリング処理を、図８、図１３及び図１４に基づいて詳述する。
【００７１】
図１３に示すように、方位演算部は、ｕｐチャープ期間で、素子アンテナ１５ａ，１５ｂで受信された反射波のＦＦＴ演算結果から、各ピークに対応する位相差ＦＭ１（ＦＭ１１，ＦＭ１２，・・・，ＦＭ１Ｍ）を算出して、図４（ａ）に示す位相差マップＭに基づいて三つの方位候補を算出する（ＳＣ１）。その結果、最大ピークに対応する三つの方位候補からＭ番目のピークに対応する三つの方位候補まで夫々の方位候補が求められる。
【００７２】
同様の処理が、素子アンテナ１５ａ，１５ｃで受信された反射波、及び、素子アンテナ１５ｂ，１５ｃで受信された反射波に対して夫々実行され（ＳＣ２，ＳＣ３）、各位相差ＦＭ２（ＦＭ２１，ＦＭ２２，・・・，ＦＭ２Ｍ），ＦＭ３（ＦＭ３１，ＦＭ３２，・・・，ＦＭ３Ｍ）に対して最大ピークに対応する三つの方位候補からＭ番目のピークに対応する三つの方位候補まで夫々の方位候補が求められる。
【００７３】
同一の物標に対して各素子アンテナで検出されるピーク値に対応する周波数は夫々略等しくなるため、周波数が所定の誤差範囲内に納まるピーク値が各物標に対して一つ特定される。物標毎に特定されたピーク値に対応した素子アンテナ対毎の位相差から、夫々三つの方位候補が得られ、合計で２７通りの方位候補の組合せが得られる。その中で、ばらつきが最小となる組合せの方位候補の平均値、及び、ばらつきがその次に最小となる組合せの方位候補の平均値を算出する（ＳＣ４，ＳＣ５）。このようにして算出された方位候補が、図８のｕｐチャープ期間に対応するピークデータ（図中、左上方）として示されている。
【００７４】
ｄｏｗｎチャープ期間に対しても、ステップＳＣ１からＳＣ５と同様の処理が行なわれ、物標毎に特定された三つのピーク値に対応する三つの方位候補の組合せから、ばらつきが最小となる組合せの方位候補の平均値、及び、ばらつきがその次に最小となる組合せの方位候補の平均値を算出する（ＳＣ６〜ＳＣ１０）。このようにして算出された方位候補が、図８のｄｏｗｎチャープ期間に対応するピークデータ（図中、左下方）として示されている。
【００７５】
図１４に示すように、方位演算部は、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で、振幅がピークとなる複数の周波数（ｆｂ１１，ｆｂ１２，・・・，ｆｂ１Ｍ；ｆｂ２１，ｆｂ２２，・・・，ｆｂ２Ｍ）の中で、振幅差が所定強度範囲に納まるピーク同士を、最大ピークからＮ番目のピーク迄のＮ組ペアリングする（ＳＤ１）。ここで、Ｎは予め設定された正整数であり、ペアリングの判断が素子アンテナ対の組合せ毎に実行され、何れも上述の条件を満足したＮ組が求められる。所定強度範囲は特に制限されるものではなく、具体的なシステムに応じて適宜設定される値である。
【００７６】
ステップＳＤ１でペアリングされたピーク毎に、ステップＳＣ４，ＳＣ９で算出されたｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まるときに（ＳＤ２）、双方の平均値を第一方位として算出する（ＳＤ３）。所定角度範囲も特に制限されるものではなく、具体的なシステムに応じて適宜設定される値である。
【００７７】
図８では、ｕｐチャープ期間で検出されたピーク１とｄｏｗｎチャープ期間出検出されたピーク２がペアリングされ、夫々の最小ばらつき方位候補同士の平均値が第一方位として、夫々の二番目の最小ばらつき方位候補同士の平均値が第二方位として算出される様子が例示されている。
【００７８】
次に、ステップＳＣ５，ＳＣ１０で算出されたｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々の二番目の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まるときに（ＳＤ４）、双方の平均値を第二方位として算出する（ＳＤ５）。
【００７９】
尚、ステップＳＤ２で夫々の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まらなかったときには、第一方位及び第二方位が検出されず、検出エラーとなり（ＳＤ７）、ステップＳＤ４で夫々の二番目の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まらなかったときには、第二方位が検出されず、検出エラーとなる（ＳＤ６）。
【００８０】
このようにして、ペアリングされたピーク毎に、何れかが物標の真の方位となる可能性が高い第一方位と第二方位が算出され、これらの値が算出の基礎となった複数の方位候補とともにＲＡＭに記憶される。
【００８１】
続いて、上述したステップＳＡ５のトラッキング処理を、図９、１０及び図１５に基づいて詳述する。
【００８２】
図９（ａ）に示すように、ペアリング処理で算出されたＮ組のペアリングデータ（ペア１，ペア２，・・・，ペアＮ）の夫々は、第一方位、第二方位、相対速度及び相対距離の各情報で構成されている。尚、一つの物標の相対速度及び相対距離情報に対して第一方位及び第二方位が求められているのであり、第一方位及び第二方位夫々に対して異なる値の相対速度及び相対距離情報が求められるものではない。
【００８３】
図９に示すように、トラッキング処理部では、各ペアリングデータに基づいてフィルタデータが順次生成されてＲＡＭに格納される。初回に得られたペアリングデータが「今回フィルタ」に対応する領域に格納され、次回にペアリングデータが得られると、「今回フィルタ」の値が「前回フィルタ」の領域に移され、当該ペアリングデータと「前回フィルタ」のデータとの間で連続性の判定が行なわれ、連続性が認識されると、所定の重み演算が実行されて「今回フィルタ」の値が更新される。連続性が無いと認識されると、今回得られたペアリングデータが「今回フィルタ」に対応する領域に格納され、次回から連続性の判定が再開される。
【００８４】
重み演算とは、今回のペアリングデータである方位、相対距離、相対速度の夫々に対して与えられる重み係数Ｗｐと、前回フィルタに格納された方位、相対距離、相対速度の夫々に対して与えられる重み係数Ｗｑによる重み平均演算をいう。
【００８５】
例えば、今回の相対距離をＬｐ、前回フィルタに格納された相対距離をＬｑとすると、新たな相対距離Ｌが次式に従って算出されて今回フィルタのフィルタデータとして格納される。
【００８６】
このような重み演算は、物標の軌跡をスムージングするための演算であり、本実施形態では、重み係数Ｗｐを８に、重み係数Ｗｑを２に設定している。尚、重み係数はこの値に限定されるものではなく、物標の検出精度等、システムの特性により適宜設定される値である。
Ｌ＝（Ｗｐ×Ｌｐ＋Ｗｑ×Ｌｑ）／（Ｗｐ＋Ｗｑ）
【００８７】
物標に対する連続性の判定は、今回のペアリングデータと「前回フィルタ」のデータの夫々に対して、相対速度及び相対距離の差が所定の範囲に納まっているか否かに基づいて行なわれる。当該所定の範囲とは、同一の物標であると認識可能な最大の速度差及び距離差であり、ペアリングデータが算出される時間間隔に基づいて決定される値である。尚、連続性の判定は、相対速度または相対距離の何れかに基づいて行なわれるものであってもよい。
【００８８】
第一方位及び第二方位の二方位に対応して、「今回フィルタ」及び「前回フィルタ」の領域が夫々一対設けられ、各「フィルタ」領域はＮ組のペアリングデータに対応してＤａｔａ１からＤａｔａＫのＫ領域に区画され、ペアｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のデータに対してＤａｔａｎの領域が使用され、ペアｎ＋１のデータに対してＤａｔａｎ＋１の領域が使用される。尚、Ｄａｔａ（Ｎ＋１）からＤａｔａＫは予備の領域である。尚、ＫはＮより大なる任意の正整数である。
【００８９】
図１５に示すように、トラッキング処理部は、今回のペア１のペアリングデータに含まれる第一方位と、「前回フィルタ１」または「前回フィルタ２」のＤａｔａ１に含まれる方位の偏差を算出する（ＳＥ１）。
【００９０】
「前回フィルタ１」との方位偏差の方が小さい場合は（ＳＥ２）、当該ペアリングデータと「前回フィルタ１」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、図９（ａ）に示すように、当該ペアリングデータと「前回フィルタ１」のＤａｔａ１の方位、相対速度及び相対距離との間で夫々上述の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ１」のＤａｔａ１に格納する。さらに、第一方位の算出基礎となった複数の方位候補から第一方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ３）。
【００９１】
次に、今回のペア１のペアリングデータに含まれる第二方位と「前回フィルタ２」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、方位、相対速度及び相対距離の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ２」のＤａｔａ１に格納するとともに、第二方位の算出基礎となった複数の方位候補から第二方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ４）。
【００９２】
ステップＳＥ２で、「前回フィルタ２」との方位偏差の方が小さい場合は、当該ペアリングデータと「前回フィルタ２」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、図９（ｂ）に示すように、当該ペアリングデータと「前回フィルタ２」のＤａｔａ１の方位、相対速度及び相対距離との間で夫々上述の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ１」のＤａｔａ１に格納する。さらに、第一方位の算出基礎となった複数の方位候補から第一方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ５）。
【００９３】
次に、今回のペア１のペアリングデータに含まれる第二方位と「前回フィルタ１」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、方位、相対速度及び相対距離の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ２」のＤａｔａ１に格納するとともに、第二方位の算出基礎となった複数の方位候補から第二方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ６）。
【００９４】
つまり、第一方位が物標の真の方位であると推定して第一軌跡情報である「今回フィルタ１」を更新しながらも、第二方位が物標の真の方位である場合を想定して第二軌跡情報である「今回フィルタ２」をもバックグラウンドで更新するように構成されている。
【００９５】
従って、方位算出部で算出された第一方位が物標の偽の方位であっても、そのときに真の方位である可能性が高い第二の方位に対しても同時にトラッキング処理が実行されるようになり、第一方位及び第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれている限り、物標を正確にトラッキングできるようになるのである。
【００９６】
フィルタデータの更新処理について詳述する。「今回フィルタ１」及び「今回フィルタ２」の更新処理は、上述した連続性の判定処理に加えて、図１０（ａ）に示す判定条件に基づいて、今回検出された第一方位及び第二方位に基づいても行なわれる。
【００９７】
今回のペアリング処理で第一方位が検出され、「前回フィルタ１」または「前回フィルタ２」のデータが存在する場合であって、当該第一方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲内に納まり、横位置ばらつきが所定範囲に納まっているときに（図中、条件の欄が「ＯＦＦ」に対応する）「今回フィルタ１」が更新される。
【００９８】
当該第一方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲から外れ、或は横位置ばらつきが所定範囲から外れているときには（図中、条件の欄が「ＯＮ」に対応する）、「今回フィルタ１」の値として、今回のペアリング処理で得られた方位、相対距離及び相対速度が格納される。さらに、今回のペアリング処理で第一方位が検出されなかったときには、「今回フィルタ１」の値が初期化される。
【００９９】
さらに、今回のペアリング処理で第二方位が検出され、「前回フィルタ１」または「前回フィルタ２」のデータが存在する場合であって、当該第二方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲内に納まり、横位置ばらつきが所定範囲に納まっているときに（図中、条件の欄が「ＯＦＦ」に対応する）「今回フィルタ２」が更新される。
【０１００】
当該第二方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲から外れ、或は横位置ばらつきが所定範囲から外れているときには（図中、条件の欄が「ＯＮ」に対応する）、「今回フィルタ２」の値として、今回のペアリング処理で得られた方位、相対距離及び相対速度が格納される。さらに、今回のペアリング処理で第一方位が検出され、且つ、第二方位が検出されなかったときには、「今回フィルタ２」の値が「前回フィルタ２」の値に維持される。
【０１０１】
トラッキング処理部では、このような処理がＮ組のペアリングデータの夫々に対して実行される。
【０１０２】
横位置ばらつきについて説明する。図１７に示すように、レーダ装置１０から出力された送信波に対する物標Ｏの反射点が異なると、同一物標であっても各素子アンテナ対で検出される位相差が異なる。上述した横位置ばらつき（ｏｄ）とは、このような物標Ｏの反射点のばらつきがどの程度であるかを評価する指標であり、次の近似式で求められる。
横位置ばらつき（ｏｄ）＝相対距離Ｌ×｜ｓｉｎθ１−ｓｉｎθ２｜
【０１０３】
ここで、θ１及びθ２は、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で算出された最小方位バラつきまたは二番目に小さい方位ばらつきのうち、平均値に対する両方向のばらつきが最大となる方位候補の値である。従って、ステップＳＥ３〜ＳＥ６では、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々に対応した横位置ばらつきが算出される。
【０１０４】
トラッキング処理部で第一方位及び第二方位に対応してｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で算出された各横位置ばらつきは、過去の所定回分がＲＡＭにバッファリングされ、図１０（ｂ）に示す更新条件に基づいて順次更新される。
【０１０５】
図１０（ｂ）に示す条件「ＯＦＦ」「ＯＮ」は、図１０（ａ）の説明と同じである。また、未検出完全外挿とは、上述の条件が「ＯＮ」となり、前回と今回の距離差が予め設定された値以上となり、従って連続性の判定ができない場合の処理をいい、このときには、前回算出された横位置ばらつきが保持される。
【０１０６】
上述したステップＳＡ６及びＳＡ７のフィルタ処理及び物標選択処理を、図１６に基づいて詳述する。
【０１０７】
図１６に示すように、物標情報出力部は、第一軌跡情報である「今回フィルタ１」の値に基づいて、トラッキング処理部で物標の連続性がありと過去三回連続して判定されているときに（ＳＦ１）、過去の所定回分の横位置ばらつきに基づいて、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で所定の判定基準を満たすか否かを判定し（ＳＦ２，ＳＦ３）、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の何れかで横位置ばらつきが判定基準を満たしている判断すると（ＳＦ４）、方位、相対速度及び相対距離を出力可能な物標であると確定判断する（ＳＦ５）。
【０１０８】
ステップＳＦ１で物標の連続性がありと過去三回連続して判定されていない物標、及び、ステップＳＦ４でｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の双方で横位置ばらつきが所定の判定基準を満たさない物標は、対応する物標を出力対象から除外される（ＳＦ８）。
【０１０９】
全ての物標について判断が終了すると（ＳＦ６）、確定判断した複数の物標に対して、当該レーダ装置１０に接近していると判断した物標の中から「今回フィルタ１」の相対速度及び相対距離に基づいて算出される衝突予測時間の最短物標から順次四つの物標を抽出してＥＣＵ２０に出力する（ＳＦ７）。
【０１１０】
ステップＳＦ２，ＳＦ３の横位置ばらつきに基づく判定基準は、以下の通りである。先ず、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で算出された各横位置ばらつきのうち、小さい方が所定回数（例えば三回）連続して第一の閾値ｏｄ（ｔｈ１）未満であれば、ステップＳＦ５に移行する。
【０１１１】
当該条件を満たさない場合は、小さい方の横位置ばらつきが過去に設定比率以上の回数で第二の閾値ｏｄ（ｔｈ２）以下であり、且つ、以下の三条件の全てを満たす場合にステップＳＦ５に移行し、その他の場合にはステップＳＦ８に移行する。
【０１１２】
三条件とは、二番目に小さい横位置ばらつきがそのうち所定回数で第三の閾値ｏｄ（ｔｈ３）以上であること、最小の横位置ばらつきの前回値と今回値の差が第四の閾値ｏｄ（ｔｈ４）以上となることが過去に設定比率未満の回数であること、過去の所定回数の中で未検出完全外挿が設定回数未満であることを指す。
【０１１３】
尚、ステップＳＦ２，３で説明した設定比率や所定回数、さらにはこれらの閾値は、レーダ装置の回路構成、信号処理部の演算精度等に基づいて適宜設定される値である。
【０１１４】
即ち、物標情報出力部は、横位置ばらつき情報が所定範囲に収束しているときに、第一軌跡情報を当該物標の情報として出力するように構成されている。
【０１１５】
以上説明した一連の信号処理が各レーダ装置１０（１０ａ．１０ｂ，１０ｃ）で実行され、ＥＣＵ２０に出力される。
【０１１６】
その結果、例えば、図３に示す右端のレーダ装置１０ｂでは、物標の軌跡が図１８（ａ）のように正確に捕捉されるようになる。これに対して、本発明とは異なり、同じ物標に対するペアリングデータを、従来の第一方位のみに基づいてトラッキングする場合には、図１８（ｂ）に示すように、本来の物標の位置とは全く異なる軌跡となる。これは、例えば、初期に誤った方位に基づいて重み演算によりトレースされる結果、その誤りが累積的に影響を与えるためである。
【０１１７】
レーダ装置１０の適正検出角度範囲はレーダ装置により夫々設定される値である。従って、図１０に示した「ＯＦＦ」「ＯＮ」の条件等、適正検出角度範囲に依存する各種の条件は、夫々の適正検出角度範囲に基づいて設定されるものである。
【０１１８】
上述した実施形態では、図３に示すように、車両の前方の障害物を検知するためにレーダ装置２０を前部バンパーの三箇所に設置した場合を説明したが、一箇所に設置するものであってもよいし、車両の後方の障害物を検知するためにレーダ装置２０を後部バンパーに設置するものであってもよい。
【０１１９】
以上、三本の受信用の素子アンテナ１５を備えたレーダ装置について説明したが、受信用の素子アンテナの数は三本に限るものではなく、三本以上の複数本の素子アンテナを備えるものであってもよい。また、各素子アンテナの間隔は、上述した値に限定されるものではない。
【０１２０】
尚、上述の実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等は適宜変更設計できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明による車両制御システム及びレーダ装置のブロック構成図
【図２】レーダ装置の要部のブロック構成図
【図３】レーダ装置の車両への取り付け位置を示す説明図
【図４】（ａ）は位相差マップの説明図、（ｂ）は位相差マップを活用する場合の説明図
【図５】位相差マップから算出される方位ばらつきの説明図
【図６】（ａ）は送信波と反射波の説明図、（ｂ）はビート信号の説明図
【図７】反射波のビート信号を示し、（ａ）はｕｐチャープ期間のビート信号の説明図、（ｂ）はｄｏｗｎチャープ期間のビート信号の説明図
【図８】方位算出部で実行されるペアリング処理の説明図
【図９】トラッキング処理部で実行されるフィルタデータの更新手順の説明図
【図１０】トラッキング処理部で実行される連続性判定処理の条件説明図
【図１１】レーダ装置の動作を説明するフローチャート
【図１２】ピーク抽出処理を説明するフローチャート
【図１３】方位演算処理を説明するフローチャート
【図１４】ペアリング処理を説明するフローチャート
【図１５】トラッキング処理を説明するフローチャート
【図１６】フィルタ処理及び物標選択処理を説明するフローチャート
【図１７】横位置ばらつきの説明図
【図１８】トラッキング処理の結果を示す説明図であり、（ａ）は本発明に対応する説明図、（ｂ）は従来技術に対応する説明図
【符号の説明】
【０１２２】
１０：レーダ装置
１１：ＣＰＵ（方位算出部、速度距離情報算出部、トラッキング処理部、物標情報出力部）
１２：変調器
１３：ＶＣＯ
１４：送信用アンテナ
１５：受信用素子アンテナ
１６：スイッチ回路
１７：ミキサ
１８：フィルタ
１９：Ａ／Ｄ変換器
２０：ＥＣＵ
Ｍ：位相差マップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三本以上の素子アンテナのうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位を検出する位相モノパルス方式のレーダ装置、レーダ装置の信号処理方法、及び、当該レーダ装置を用いた車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相モノパルス方式のレーダ装置では、素子アンテナの間隔が受信信号の半波長よりも大きくなると、受信信号の位相差φが±πを超えて、２πで折り返された位相差が観測される位相折り返し（アンビギュイティ）現象が発生する場合がある。
【０００３】
位相折り返しが生じるような方位に存在する物標からの反射波を受信すると、物標の方位が一意に決定することができないため、通常は、レーダ装置の検知範囲で位相折り返しが発生しないように、素子アンテナの間隔や電波の波長が選択される。
【０００４】
しかし、これでは設計の自由度が大きく制限されてしまうという問題がある。そこで、特許文献１には、位相折り返しに起因する誤検知を防止するために、素子アンテナ間での受信信号の位相差から目標物の方位を検出する信号処理部に、複数の素子アンテナのうち間隔ｄ１で配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差から目標物の方位を算出して第１予測方位とし、複数の素子アンテナのうち間隔ｄ１と異なる間隔ｄ２で配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差から目標物の方位を算出して第２予測方位とする算出手段と、第１予測方位と第２予測方位とを比較し、両者が一致したときの方位を検出方位として採用する判定手段とを備えた位相モノパルス方式のレーダ装置が提案されている。
【０００５】
このようなレーダ装置では、第１予測方位と第２予測方位が厳密に一致する場合は稀であるため、通常、夫々間隔が異なる三本の素子アンテナのうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補を位相折り返しによる方位を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せの中から、方位ばらつきが最小となる組合せの方位候補を抽出し、その平均値を物標の方位として算出するように構成されていた。
【特許文献１】特開２０００−２３０９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたような従来技術では、方位ばらつきが最小となる組合せの方位候補を平均処理することにより物標の方位を得ていたため、ノイズの影響や反射波の強度低下、さらには物標の反射点が位相差を検出する素子アンテナ対毎に異なる等の原因により、方位ばらつきが大きくなると、真の物標の方位に対応した方位ばらつきよりも真の物標の方位とは異なる方位の方位ばらつきの方が小さくなり、誤った方位が算出される可能性があった。
【０００７】
そのような誤った方位に基づいて物標のトラッキング処理が行なわれると、物標の情報が誤って出力される虞があるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、方位ばらつきが大きい場合であっても、物標のトラッキングを精度良く行なうことができるレーダ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明によるレーダ装置の特徴構成は、互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナから選択される素子アンテナ対毎に、受信した反射波の位相差に対応する物標の方位候補を位相のずれが±πまでの領域を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補を算出する方位算出部と、当該反射波に基づいて当該物標の相対速度及び相対距離を算出する速度距離情報算出部と、前記方位算出部及び速度距離情報算出部により所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉される場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理部と、所定条件を満たすときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力部と、を備え、前記トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返す点にある。
【００１０】
方位算出部では、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補が位相折り返しを含めて複数求められ、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、例えば、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値が第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値が第二方位として夫々算出される。従って、第一方位と第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれる確率が高くなる。
【００１１】
速度距離情報算出部では、当該物標の相対速度及び相対距離が算出され、トラッキング処理部では、所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉されているか否かが判断され、連続して捕捉されている場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報が生成される。
【００１２】
このとき、トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、何れが真の軌跡情報であるかを推定して、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する。例えば、第一及び第二の軌跡情報のうち、第一方位との差が小さい軌跡情報が物標の真の軌跡情報であると推定して、当該軌跡情報を第一軌跡情報として更新し、第二方位に基づいて他方の軌跡情報を第二軌跡情報として更新する。
【００１３】
つまり、上述の例では、第一方位が物標の真の方位であると推定して第一軌跡情報を更新しながらも、第二方位が物標の真の方位である場合を想定して第二軌跡情報をも更新するように構成されているため、方位算出部で算出された第一方位が物標の偽の方位であっても、そのときに真の方位である可能性が高い第二の方位に対しても同時にトラッキング処理が実行されるようになり、第一方位及び第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれている限り、物標を正確にトラッキングできるようになるのである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明した通り、本発明によれば、方位ばらつきが大きい場合であっても、物標のトラッキングを精度良く行なうことができるレーダ装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明によるレーダ装置、及び、当該レーダ装置を用いた車両制御システムを説明する。
【００１６】
図１に示すように、レーダ装置１０と、レーダ装置１０による物標の検出結果に基づいて車両を制御する制御部であるオートクルーズコントロール（ＡＣＣ）機能を備えた電子制御装置（以下、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と記す。）２０が接続されて、車両制御システムが構築されている。
【００１７】
図３に示すように、車両１の前部バンパーには三基のレーダ装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）が取り付けられ、センターのレーダ装置１０ａで正面方向の物標が検知され、左右一対のレーダ装置１０ｃ、１０ｂで斜め前方から接近する物標が検出されるように構成されている。
【００１８】
図１に戻り、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＣＰＵで実行されるプログラムやデータテーブルが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、入出力インタフェース等を備えて構成され、入出力インタフェースを介してレーダ装置１０、ステアリングセンサ２１、ヨーレートセンサ２２、車速センサ２３等による検出情報が入力可能に接続されるとともに、ブレーキ２４、スロットル２５、警報器２６等に対して制御信号が出力可能に接続されている。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、ステアリングセンサ２１、ヨーレートセンサ２２、車速センサ２３等の各センサにより検出された情報に基づいて、所定の走行速度で安定して走行するための各種の演算処理を実行し、その結果に基づいてブレーキ２４やスロットル２５を制御する。
【００２０】
さらに、ＥＣＵ２０は、レーダ装置１０により検出された車両前方の障害物である物標の方位、相対距離、相対速度の各情報に基づいて、所定の車間距離を維持するように、或は、追突の危険性を認識すると危険回避のためにブレーキ２４やスロットル２５を制御する。
【００２１】
尚、本構成は車両制御システムの一例であり、レーダ装置１０が追突被害軽減機能(Pre-Crash Safety Function)を備えたＰＣＳ−ＥＣＵに接続される場合には、レーダ装置１０により検出された前方車両等の物標の方位、相対距離、相対速度の各情報の何れかまたは組合せが所定の閾値を超えるときに、ＰＣＳ−ＥＣＵが追突の危険性を認識してシートベルトプリテンショナやエアバッグ等を駆動する乗員保護のための車両制御システムが構築される。
【００２２】
尚、レーダ装置１０がＣＡＮ（Controller Area Network）バス等のネットワークを介して複数のＥＣＵと接続可能に構成されている場合には、上述のＡＣＣ−ＥＣＵやＰＣＳ−ＥＣＵ等の複数のＥＣＵと接続した車両制御システムが構築される。
【００２３】
各レーダ装置１０は、変調器１２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３と、一本の送信用のアンテナ１４で構成される送信部と、アンテナ１４から放射された送信波のうち、物標からの反射波を受信する三本の受信用の素子アンテナ１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）と、スイッチ回路１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）と、ミキサ１７と、フィルタ１８と、Ａ／Ｄ変換器１９とで構成される受信部と、送信部及び受信部を制御するＣＰＵ１１等を備えて構成されている。
【００２４】
ＣＰＵ１１には、ＣＰＵ１１で実行されるプログラムやデータテーブルが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、入出力インタフェース等が接続され、ＲＯＭには位相差マップＭが格納されている。
【００２５】
ＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ１１により、レーダ装置１０の演算処理部が構成され、当該演算処理部には、後述するように、位相モノパルス処理部として機能する方位算出部と、反射波をＦＦＴ変換して物標の相対速度及び相対距離を演算する速度距離情報算出部と、トラッキング処理部と、物標情報出力部を備えている。
【００２６】
送信部では、ＣＰＵ１１により制御される変調器１２から出力される所定周期の三角波に基づいて電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３が駆動され、当該三角波で周波数変調された送信波（ＦＭ−ＣＷ波）がアンテナ１４から放射される。
【００２７】
受信部では、三本の素子アンテナ１５で受信された反射波が、スイッチ回路１６で選択的に切り替えられてミキサ１７に入力され、送信信号と受信信号がミキシングされて、送信信号と受信信号の周波数の差信号であるビート信号が得られる。
【００２８】
図６（ａ）に示すように、送信信号（図中、実線で示す）は、周波数が直線的に上昇するｕｐチャープ期間と、下降するｄｏｗｎチャープ期間が繰り返される。反射信号（図中、破線で示す）は、車両と物標の相対速度によって、その周波数が送信波の周波数よりドップラー周波数だけシフトするとともに、車両と物標の相対距離Ｒに応じて送信波より時間Ｔ＝２Ｒ／ｃ（ｃは光速）だけ遅延して検出される。
【００２９】
ビート信号の周波数は、ｕｐチャープ期間にｆｂ１、ｄｏｗｎチャープ期間にｆｂ２となる。すなわち、遅延時間に基づく周波数差にドップラー周波数が重畳された信号が得られる。なお、ｆ０は中心周波数、ｆｍは周波数変調の繰り返し周波数、Δｆは周波数変調の周波数遷移幅であり、図６では、受信信号の周波数が送信信号より高く、相対距離が小さくなる方向、つまり物標の接近時の状態を示している。
【００３０】
図１に戻り、ミキサ１７で得られたアナログビート信号は、ローパスフィルタ１８を経て、Ａ／Ｄ変換器１９でデジタル信号に変換された後にＣＰＵ１１に入力される。
【００３１】
ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵ１１により具現化される速度距離情報算出部により、デジタルビート信号がＦＦＴ演算され、図６（ｂ）に示すようなビート信号が得られ、物標の相対速度及び相対距離が算出される。
【００３２】
即ち、先ずｕｐチャープ期間のビート周波数ｆｂ１及びｄｏｗｎチャープ期間のビート周波数ｆｂ２が〔数１〕と〔数２〕に夫々代入され、物標の相対速度が零のときの物標ビート周波数ｆｒ及び物標の相対速度に基づくドップラー周波数ｆｄが算出される。
【００３３】
次に、物標ビート周波数ｆｒ及び物標ドップラー周波数ｆｄが〔数３〕と〔数４〕に夫々代入されて物標までの相対距離Ｒと物標の相対速度ｖが算出される。
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】
【数３】
【００３６】
【数４】
【００３７】
一方、物標の方位は、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵにより具現化される位相モノパルス処理部としての方位算出部で算出される。
【００３８】
図２に示すように、素子アンテナ１５は互いのアンテナ間隔が異なるように配置され、例えば、送信波の波長をλとするとき素子アンテナ１５ａと１５ｂの間隔ｄ１が５λ／４に、素子アンテナ１５ｂと１５ｃの間隔ｄ３が６λ／４に設定されている。
【００３９】
図２では、二系統のミキサ１７ａ，１７ｂ、フィルタ１８ａ，１８ｂ、Ａ／Ｄ変換器１９ａ，１９ｂを備え、スイッチ回路１６により、一対の素子アンテナ１５の出力が各系統に供給され、同時にＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１１に出力される構成を示しているが、図１に示すように、スイッチ回路１６により時分割で各アンテナ対の受信信号がＡ／Ｄ変換されるものであってもよい。何れの場合でも、サンプリング定理に基づいて受信信号がサンプリングされる限り、正確な原信号が再生される。
【００４０】
素子アンテナ１５ａと１５ｂに正面から角度θで入射する反射波が検出される場合を例に説明すると、両素子アンテナ１５ａ、１５ｂで受信された反射波の位相差φから、物標の方位角θは下式に基づいて算出される。
【００４１】
θ＝ｓｉｎ−１（λφ／２πｄ１）
【００４２】
しかし、素子アンテナ１５ａと１５ｂの間隔ｄ１が送信波の波長より長い値に設定されているため、位相折り返しが発生し、物標の方位角θは次式で表される複数の候補の何れかとなり、一意に定まらなくなる。
【００４３】
θ＝ｓｉｎ−１｛λ（φ＋２πｋ）／２πｄ１｝、（ｋ＝０，１，２，・・・）
【００４４】
そこで、レーダ装置１０には、検出可能な視野角に応じて設定され、位相差φに対応して複数の方位角が予め算出された位相差マップＭが設けられている。本実施形態では、位相のずれが±πまでの領域を含めて、上述したようにＲＯＭに位相差マップＭが格納されている。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、位相差マップＭは、横軸を方位角θとし、縦軸を位相差φとする二次元マップであり、素子アンテナ１５ａ，１５ｂで検出される位相差ＦＭ１に対応するテーブルデータ、素子アンテナ１５ａ，１５ｃで検出される位相差ＦＭ２に対応するテーブルデータ、素子アンテナ１５ｂ，１５ｃで検出される位相差ＦＭ３に対応するテーブルデータが夫々格納されている。
【００４６】
図４（ｂ）に示すように、例えば、位相差ＦＭ１が−１５５度であれば、図中に丸印で示す三点の方位候補が得られ、位相差ＦＭ２が５５度であれば、図中に三角印で示す三点の方位候補が得られ、位相差ＦＭ３が１１０度であれば、図中に四角印で示す三点の方位候補が得られる。尚、図４に示す位相差マップは、検出可能な視野角が±２０度に設定されたレーダ装置１０に対応する位相差マップであり、レーダ装置１０の正面方向を中心に±９０度の範囲で方位が求まるように設定されている。
【００４７】
このように、位相差マップＭによって、三組の素子アンテナ対に対して夫々三組の方位候補が求められ、合計で２７（＝３３）通りの組合せが得られるが、真の物標に対する方位は一組に限られる。
【００４８】
そこで、位相差ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３に対応する方位の組合せの中で角度のばらつきが最も小さい組合せを、物標の方位として算出する必要がある。図４（ｂ）の例では、黒丸印、黒三角印、黒四角印で表した方位が最もばらつきが小さいため、例えば、この三点の方位の平均値を物標の方位角θとして求めることができる。
【００４９】
しかし、現実にはノイズの影響や反射波の強度低下、さらには物標の反射点が位相差を検出する素子アンテナ対毎に異なる等の原因により、必ずしもばらつきが最小の組合せが物標の真の方位であると保証することができない場合もある。
【００５０】
例えば、図５に示すように、黒丸印、黒三角印、黒四角印で表した方位の組合せよりも○印、△印、□印で表した方位の組合せの方が方位ばらつきが小さくなるような場合には、黒丸印、黒三角印、黒四角印で表した方位の組合せが物標の真の方位に対応する組合せであっても、誤って○印、△印、□印で表した方位の組合せが物標の方位であると認識される。
【００５１】
このように、物標の方位が誤って認識され、そのような方位に基づいて物標に対するトラッキング処理、つまり、物標の同一性の認識処理が行なわれると、物標の情報が誤って出力される虞がある。
【００５２】
本発明はそのような場合に適切に対処できるようになされたものであり、以下に詳述する。
【００５３】
方位算出部では、三本の素子アンテナのうち、任意の二本の素子アンテナ対で受信された反射波の位相差から物標の方位候補を、位相差マップＭに基づいて複数求める処理が各素子アンテナ対に対して行なわれる。
【００５４】
そして、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値を第二方位として算出される。
【００５５】
第一方位及び第二方位は必ずしも平均値を採用するものに限られず、中央値であってもよいし、何れかを代表値として採用するものであってもよい。つまり、方位算出部では、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補が算出される。
【００５６】
レーダ装置１０には、所定インタバルで、速度距離情報算出部により算出される相対速度、相対距離、及び、方位算出部により算出される一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉されているか否かを判断し、連続して捕捉されている場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理部と、所定条件を満たすときに、第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力部を備えている。
【００５７】
トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された第一方位との差を比較し、方位差が小さい方の軌跡情報を当該第一方位を反映した第一軌跡情報として更新し、他方の軌跡情報を今回算出された第二方位を反映した第二軌跡情報として更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返す。
【００５８】
尚、トラッキング処理部及び物標情報出力部も、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行するＣＰＵ１１により具現化されるものである。
【００５９】
つまり、第一方位が物標の真の方位であると推定して第一軌跡情報を更新しながらも、第二方位が物標の真の方位である場合を想定して第二軌跡情報をも更新するように構成されているため、方位算出部で算出された第一方位が物標の偽の方位であっても、そのときに真の方位である可能性が高い第二の方位に対しても同時にトラッキング処理が実行されるようになり、第一方位及び第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれている限り、物標を正確にトラッキングできるようになる。
【００６０】
以下、図１１に示すフローチャートに基づいて、レーダ装置１０の信号処理手順を概説する。
【００６１】
先ず、速度距離情報算出部は、素子アンテナ毎に受信信号をＦＦＴ演算して、反射波の周波数スペクトラムから複数の物標に対応してピークを示す周波数を複数抽出する（ＳＡ１）。
【００６２】
方位算出部は、各ピークを示す周波数の位相から素子アンテナ対毎の位相差を求め、当該位相差に対応する三つの方位候補を位相差マップＭから求め、次に、２７通りの各方位候補の組み合わせの中で、ばらつきが最小となる方位候補の組合せ、及び、その次にばらつきが最小となる第二番目の方位候補の組合せを算出し、各平均値を方位候補として算出する方位演算処理を行なう（ＳＡ２）。
【００６３】
さらに、方位算出部は、ＦＦＴ演算された各素子アンテナ対の受信信号のｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々のピークうち、対応するピークをペアリングして、各ペアに対応してばらつきが最小となる方位候補の組合せの平均値同士と、その次にばらつきが最小となる第二番目の方位候補の組合せの平均値同士で夫々平均値を求め、第一方位及び第二方位として算出するペアリング処理を行なう（ＳＡ３）。
【００６４】
速度距離情報算出部は、上述した、〔数１〕から〔数４〕に基づいて、ペアリングされたピーク周波数に対応する各物標の相対速度及び相対距離を算出する（ＳＡ４）。
【００６５】
トラッキング処理部は、前回検出された物標と今回検出された物標の同一性を判定し、同一であると判定した物標の第一軌跡情報及び第二軌跡情報を算出する（ＳＡ５）。
【００６６】
物標情報出力部は、第一軌跡情報が所定条件を満たすときに、第一軌跡情報を当該物標の情報として、例えばＣＡＮを介してＥＣＵ２０に出力する（ＳＡ６，ＳＡ７）。レーダ装置１０は、このような信号処理を所定時間間隔で繰り返し、前方の障害物を検知してＥＣＵ２０に出力するのである。
【００６７】
上述したステップＳＡ１のピーク抽出処理を、図７及び図１２に基づいて詳述する。
【００６８】
各素子アンテナ対に対応する受信信号をＦＦＴ変換すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で、振幅がピークをとる複数の周波数（ｆｂ１１，ｆｂ１２，・・・，ｆｂ１ｎ；ｆｂ２１，ｆｂ２２，・・・，ｆｂ２ｎ）が求まる。夫々のピークは検出された物標からの反射波に対応する。
【００６９】
速度距離情報算出部は、変調器１２からのタイミング信号に基づいてｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間を認識して、素子アンテナ対毎に受信信号をｕｐチャープ期間でＦＦＴ変換して（ＳＢ１）、ピークが最大値となる周波数から順にピークがＭ番目の大きさとなる周波数までを抽出する（ＳＢ２）。同様に、ｄｏｗｎチャープ期間でＦＦＴ変換して（ＳＢ３）、ピークが最大値となる周波数から順にピークがＭ番目の大きさとなる周波数までを抽出する（ＳＢ４）。ここで、Ｍは予め設定された正整数である。
【００７０】
上述したステップＳＡ２，ＳＡ３の方位演算処理及びペアリング処理を、図８、図１３及び図１４に基づいて詳述する。
【００７１】
図１３に示すように、方位演算部は、ｕｐチャープ期間で、素子アンテナ１５ａ，１５ｂで受信された反射波のＦＦＴ演算結果から、各ピークに対応する位相差ＦＭ１（ＦＭ１１，ＦＭ１２，・・・，ＦＭ１Ｍ）を算出して、図４（ａ）に示す位相差マップＭに基づいて三つの方位候補を算出する（ＳＣ１）。その結果、最大ピークに対応する三つの方位候補からＭ番目のピークに対応する三つの方位候補まで夫々の方位候補が求められる。
【００７２】
同様の処理が、素子アンテナ１５ａ，１５ｃで受信された反射波、及び、素子アンテナ１５ｂ，１５ｃで受信された反射波に対して夫々実行され（ＳＣ２，ＳＣ３）、各位相差ＦＭ２（ＦＭ２１，ＦＭ２２，・・・，ＦＭ２Ｍ），ＦＭ３（ＦＭ３１，ＦＭ３２，・・・，ＦＭ３Ｍ）に対して最大ピークに対応する三つの方位候補からＭ番目のピークに対応する三つの方位候補まで夫々の方位候補が求められる。
【００７３】
同一の物標に対して各素子アンテナで検出されるピーク値に対応する周波数は夫々略等しくなるため、周波数が所定の誤差範囲内に納まるピーク値が各物標に対して一つ特定される。物標毎に特定されたピーク値に対応した素子アンテナ対毎の位相差から、夫々三つの方位候補が得られ、合計で２７通りの方位候補の組合せが得られる。その中で、ばらつきが最小となる組合せの方位候補の平均値、及び、ばらつきがその次に最小となる組合せの方位候補の平均値を算出する（ＳＣ４，ＳＣ５）。このようにして算出された方位候補が、図８のｕｐチャープ期間に対応するピークデータ（図中、左上方）として示されている。
【００７４】
ｄｏｗｎチャープ期間に対しても、ステップＳＣ１からＳＣ５と同様の処理が行なわれ、物標毎に特定された三つのピーク値に対応する三つの方位候補の組合せから、ばらつきが最小となる組合せの方位候補の平均値、及び、ばらつきがその次に最小となる組合せの方位候補の平均値を算出する（ＳＣ６〜ＳＣ１０）。このようにして算出された方位候補が、図８のｄｏｗｎチャープ期間に対応するピークデータ（図中、左下方）として示されている。
【００７５】
図１４に示すように、方位演算部は、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で、振幅がピークとなる複数の周波数（ｆｂ１１，ｆｂ１２，・・・，ｆｂ１Ｍ；ｆｂ２１，ｆｂ２２，・・・，ｆｂ２Ｍ）の中で、振幅差が所定強度範囲に納まるピーク同士を、最大ピークからＮ番目のピーク迄のＮ組ペアリングする（ＳＤ１）。ここで、Ｎは予め設定された正整数であり、ペアリングの判断が素子アンテナ対の組合せ毎に実行され、何れも上述の条件を満足したＮ組が求められる。所定強度範囲は特に制限されるものではなく、具体的なシステムに応じて適宜設定される値である。
【００７６】
ステップＳＤ１でペアリングされたピーク毎に、ステップＳＣ４，ＳＣ９で算出されたｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まるときに（ＳＤ２）、双方の平均値を第一方位として算出する（ＳＤ３）。所定角度範囲も特に制限されるものではなく、具体的なシステムに応じて適宜設定される値である。
【００７７】
図８では、ｕｐチャープ期間で検出されたピーク１とｄｏｗｎチャープ期間出検出されたピーク２がペアリングされ、夫々の最小ばらつき方位候補同士の平均値が第一方位として、夫々の二番目の最小ばらつき方位候補同士の平均値が第二方位として算出される様子が例示されている。
【００７８】
次に、ステップＳＣ５，ＳＣ１０で算出されたｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々の二番目の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まるときに（ＳＤ４）、双方の平均値を第二方位として算出する（ＳＤ５）。
【００７９】
尚、ステップＳＤ２で夫々の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まらなかったときには、第一方位及び第二方位が検出されず、検出エラーとなり（ＳＤ７）、ステップＳＤ４で夫々の二番目の最小ばらつきに対応する方位平均値が所定角度範囲に納まらなかったときには、第二方位が検出されず、検出エラーとなる（ＳＤ６）。
【００８０】
このようにして、ペアリングされたピーク毎に、何れかが物標の真の方位となる可能性が高い第一方位と第二方位が算出され、これらの値が算出の基礎となった複数の方位候補とともにＲＡＭに記憶される。
【００８１】
続いて、上述したステップＳＡ５のトラッキング処理を、図９、１０及び図１５に基づいて詳述する。
【００８２】
図９（ａ）に示すように、ペアリング処理で算出されたＮ組のペアリングデータ（ペア１，ペア２，・・・，ペアＮ）の夫々は、第一方位、第二方位、相対速度及び相対距離の各情報で構成されている。尚、一つの物標の相対速度及び相対距離情報に対して第一方位及び第二方位が求められているのであり、第一方位及び第二方位夫々に対して異なる値の相対速度及び相対距離情報が求められるものではない。
【００８３】
図９に示すように、トラッキング処理部では、各ペアリングデータに基づいてフィルタデータが順次生成されてＲＡＭに格納される。初回に得られたペアリングデータが「今回フィルタ」に対応する領域に格納され、次回にペアリングデータが得られると、「今回フィルタ」の値が「前回フィルタ」の領域に移され、当該ペアリングデータと「前回フィルタ」のデータとの間で連続性の判定が行なわれ、連続性が認識されると、所定の重み演算が実行されて「今回フィルタ」の値が更新される。連続性が無いと認識されると、今回得られたペアリングデータが「今回フィルタ」に対応する領域に格納され、次回から連続性の判定が再開される。
【００８４】
重み演算とは、今回のペアリングデータである方位、相対距離、相対速度の夫々に対して与えられる重み係数Ｗｐと、前回フィルタに格納された方位、相対距離、相対速度の夫々に対して与えられる重み係数Ｗｑによる重み平均演算をいう。
【００８５】
例えば、今回の相対距離をＬｐ、前回フィルタに格納された相対距離をＬｑとすると、新たな相対距離Ｌが次式に従って算出されて今回フィルタのフィルタデータとして格納される。
【００８６】
このような重み演算は、物標の軌跡をスムージングするための演算であり、本実施形態では、重み係数Ｗｐを８に、重み係数Ｗｑを２に設定している。尚、重み係数はこの値に限定されるものではなく、物標の検出精度等、システムの特性により適宜設定される値である。
Ｌ＝（Ｗｐ×Ｌｐ＋Ｗｑ×Ｌｑ）／（Ｗｐ＋Ｗｑ）
【００８７】
物標に対する連続性の判定は、今回のペアリングデータと「前回フィルタ」のデータの夫々に対して、相対速度及び相対距離の差が所定の範囲に納まっているか否かに基づいて行なわれる。当該所定の範囲とは、同一の物標であると認識可能な最大の速度差及び距離差であり、ペアリングデータが算出される時間間隔に基づいて決定される値である。尚、連続性の判定は、相対速度または相対距離の何れかに基づいて行なわれるものであってもよい。
【００８８】
第一方位及び第二方位の二方位に対応して、「今回フィルタ」及び「前回フィルタ」の領域が夫々一対設けられ、各「フィルタ」領域はＮ組のペアリングデータに対応してＤａｔａ１からＤａｔａＫのＫ領域に区画され、ペアｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）のデータに対してＤａｔａｎの領域が使用され、ペアｎ＋１のデータに対してＤａｔａｎ＋１の領域が使用される。尚、Ｄａｔａ（Ｎ＋１）からＤａｔａＫは予備の領域である。尚、ＫはＮより大なる任意の正整数である。
【００８９】
図１５に示すように、トラッキング処理部は、今回のペア１のペアリングデータに含まれる第一方位と、「前回フィルタ１」または「前回フィルタ２」のＤａｔａ１に含まれる方位の偏差を算出する（ＳＥ１）。
【００９０】
「前回フィルタ１」との方位偏差の方が小さい場合は（ＳＥ２）、当該ペアリングデータと「前回フィルタ１」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、図９（ａ）に示すように、当該ペアリングデータと「前回フィルタ１」のＤａｔａ１の方位、相対速度及び相対距離との間で夫々上述の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ１」のＤａｔａ１に格納する。さらに、第一方位の算出基礎となった複数の方位候補から第一方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ３）。
【００９１】
次に、今回のペア１のペアリングデータに含まれる第二方位と「前回フィルタ２」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、方位、相対速度及び相対距離の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ２」のＤａｔａ１に格納するとともに、第二方位の算出基礎となった複数の方位候補から第二方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ４）。
【００９２】
ステップＳＥ２で、「前回フィルタ２」との方位偏差の方が小さい場合は、当該ペアリングデータと「前回フィルタ２」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、図９（ｂ）に示すように、当該ペアリングデータと「前回フィルタ２」のＤａｔａ１の方位、相対速度及び相対距離との間で夫々上述の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ１」のＤａｔａ１に格納する。さらに、第一方位の算出基礎となった複数の方位候補から第一方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ５）。
【００９３】
次に、今回のペア１のペアリングデータに含まれる第二方位と「前回フィルタ１」のＤａｔａ１との間で連続性を判定して、連続性があると認識すると、方位、相対速度及び相対距離の重み演算を行なって、その結果を更新回数とともに「今回フィルタ２」のＤａｔａ１に格納するとともに、第二方位の算出基礎となった複数の方位候補から第二方位に対して夫々最もばらつきのある方位候補を求め、物標の横位置ばらつきを算出してＲＡＭに区画された横位置ばらつき格納領域に格納する（ＳＥ６）。
【００９４】
つまり、第一方位が物標の真の方位であると推定して第一軌跡情報である「今回フィルタ１」を更新しながらも、第二方位が物標の真の方位である場合を想定して第二軌跡情報である「今回フィルタ２」をもバックグラウンドで更新するように構成されている。
【００９５】
従って、方位算出部で算出された第一方位が物標の偽の方位であっても、そのときに真の方位である可能性が高い第二の方位に対しても同時にトラッキング処理が実行されるようになり、第一方位及び第二方位の何れかに物標の真の方位が含まれている限り、物標を正確にトラッキングできるようになるのである。
【００９６】
フィルタデータの更新処理について詳述する。「今回フィルタ１」及び「今回フィルタ２」の更新処理は、上述した連続性の判定処理に加えて、図１０（ａ）に示す判定条件に基づいて、今回検出された第一方位及び第二方位に基づいても行なわれる。
【００９７】
今回のペアリング処理で第一方位が検出され、「前回フィルタ１」または「前回フィルタ２」のデータが存在する場合であって、当該第一方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲内に納まり、横位置ばらつきが所定範囲に納まっているときに（図中、条件の欄が「ＯＦＦ」に対応する）「今回フィルタ１」が更新される。
【００９８】
当該第一方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲から外れ、或は横位置ばらつきが所定範囲から外れているときには（図中、条件の欄が「ＯＮ」に対応する）、「今回フィルタ１」の値として、今回のペアリング処理で得られた方位、相対距離及び相対速度が格納される。さらに、今回のペアリング処理で第一方位が検出されなかったときには、「今回フィルタ１」の値が初期化される。
【００９９】
さらに、今回のペアリング処理で第二方位が検出され、「前回フィルタ１」または「前回フィルタ２」のデータが存在する場合であって、当該第二方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲内に納まり、横位置ばらつきが所定範囲に納まっているときに（図中、条件の欄が「ＯＦＦ」に対応する）「今回フィルタ２」が更新される。
【０１００】
当該第二方位または「前回フィルタ」の方位の何れかが、レーダ装置１０の正面方向に対する適正検出角度範囲から外れ、或は横位置ばらつきが所定範囲から外れているときには（図中、条件の欄が「ＯＮ」に対応する）、「今回フィルタ２」の値として、今回のペアリング処理で得られた方位、相対距離及び相対速度が格納される。さらに、今回のペアリング処理で第一方位が検出され、且つ、第二方位が検出されなかったときには、「今回フィルタ２」の値が「前回フィルタ２」の値に維持される。
【０１０１】
トラッキング処理部では、このような処理がＮ組のペアリングデータの夫々に対して実行される。
【０１０２】
横位置ばらつきについて説明する。図１７に示すように、レーダ装置１０から出力された送信波に対する物標Ｏの反射点が異なると、同一物標であっても各素子アンテナ対で検出される位相差が異なる。上述した横位置ばらつき（ｏｄ）とは、このような物標Ｏの反射点のばらつきがどの程度であるかを評価する指標であり、次の近似式で求められる。
横位置ばらつき（ｏｄ）＝相対距離Ｌ×｜ｓｉｎθ１−ｓｉｎθ２｜
【０１０３】
ここで、θ１及びθ２は、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で算出された最小方位バラつきまたは二番目に小さい方位ばらつきのうち、平均値に対する両方向のばらつきが最大となる方位候補の値である。従って、ステップＳＥ３〜ＳＥ６では、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々に対応した横位置ばらつきが算出される。
【０１０４】
トラッキング処理部で第一方位及び第二方位に対応してｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で算出された各横位置ばらつきは、過去の所定回分がＲＡＭにバッファリングされ、図１０（ｂ）に示す更新条件に基づいて順次更新される。
【０１０５】
図１０（ｂ）に示す条件「ＯＦＦ」「ＯＮ」は、図１０（ａ）の説明と同じである。また、未検出完全外挿とは、上述の条件が「ＯＮ」となり、前回と今回の距離差が予め設定された値以上となり、従って連続性の判定ができない場合の処理をいい、このときには、前回算出された横位置ばらつきが保持される。
【０１０６】
上述したステップＳＡ６及びＳＡ７のフィルタ処理及び物標選択処理を、図１６に基づいて詳述する。
【０１０７】
図１６に示すように、物標情報出力部は、第一軌跡情報である「今回フィルタ１」の値に基づいて、トラッキング処理部で物標の連続性がありと過去三回連続して判定されているときに（ＳＦ１）、過去の所定回分の横位置ばらつきに基づいて、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で所定の判定基準を満たすか否かを判定し（ＳＦ２，ＳＦ３）、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の何れかで横位置ばらつきが判定基準を満たしている判断すると（ＳＦ４）、方位、相対速度及び相対距離を出力可能な物標であると確定判断する（ＳＦ５）。
【０１０８】
ステップＳＦ１で物標の連続性がありと過去三回連続して判定されていない物標、及び、ステップＳＦ４でｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の双方で横位置ばらつきが所定の判定基準を満たさない物標は、対応する物標を出力対象から除外される（ＳＦ８）。
【０１０９】
全ての物標について判断が終了すると（ＳＦ６）、確定判断した複数の物標に対して、当該レーダ装置１０に接近していると判断した物標の中から「今回フィルタ１」の相対速度及び相対距離に基づいて算出される衝突予測時間の最短物標から順次四つの物標を抽出してＥＣＵ２０に出力する（ＳＦ７）。
【０１１０】
ステップＳＦ２，ＳＦ３の横位置ばらつきに基づく判定基準は、以下の通りである。先ず、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で算出された各横位置ばらつきのうち、小さい方が所定回数（例えば三回）連続して第一の閾値ｏｄ（ｔｈ１）未満であれば、ステップＳＦ５に移行する。
【０１１１】
当該条件を満たさない場合は、小さい方の横位置ばらつきが過去に設定比率以上の回数で第二の閾値ｏｄ（ｔｈ２）以下であり、且つ、以下の三条件の全てを満たす場合にステップＳＦ５に移行し、その他の場合にはステップＳＦ８に移行する。
【０１１２】
三条件とは、二番目に小さい横位置ばらつきがそのうち所定回数で第三の閾値ｏｄ（ｔｈ３）以上であること、最小の横位置ばらつきの前回値と今回値の差が第四の閾値ｏｄ（ｔｈ４）以上となることが過去に設定比率未満の回数であること、過去の所定回数の中で未検出完全外挿が設定回数未満であることを指す。
【０１１３】
尚、ステップＳＦ２，３で説明した設定比率や所定回数、さらにはこれらの閾値は、レーダ装置の回路構成、信号処理部の演算精度等に基づいて適宜設定される値である。
【０１１４】
即ち、物標情報出力部は、横位置ばらつき情報が所定範囲に収束しているときに、第一軌跡情報を当該物標の情報として出力するように構成されている。
【０１１５】
以上説明した一連の信号処理が各レーダ装置１０（１０ａ．１０ｂ，１０ｃ）で実行され、ＥＣＵ２０に出力される。
【０１１６】
その結果、例えば、図３に示す右端のレーダ装置１０ｂでは、物標の軌跡が図１８（ａ）のように正確に捕捉されるようになる。これに対して、本発明とは異なり、同じ物標に対するペアリングデータを、従来の第一方位のみに基づいてトラッキングする場合には、図１８（ｂ）に示すように、本来の物標の位置とは全く異なる軌跡となる。これは、例えば、初期に誤った方位に基づいて重み演算によりトレースされる結果、その誤りが累積的に影響を与えるためである。
【０１１７】
レーダ装置１０の適正検出角度範囲はレーダ装置により夫々設定される値である。従って、図１０に示した「ＯＦＦ」「ＯＮ」の条件等、適正検出角度範囲に依存する各種の条件は、夫々の適正検出角度範囲に基づいて設定されるものである。
【０１１８】
上述した実施形態では、図３に示すように、車両の前方の障害物を検知するためにレーダ装置２０を前部バンパーの三箇所に設置した場合を説明したが、一箇所に設置するものであってもよいし、車両の後方の障害物を検知するためにレーダ装置２０を後部バンパーに設置するものであってもよい。
【０１１９】
以上、三本の受信用の素子アンテナ１５を備えたレーダ装置について説明したが、受信用の素子アンテナの数は三本に限るものではなく、三本以上の複数本の素子アンテナを備えるものであってもよい。また、各素子アンテナの間隔は、上述した値に限定されるものではない。
【０１２０】
尚、上述の実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等は適宜変更設計できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明による車両制御システム及びレーダ装置のブロック構成図
【図２】レーダ装置の要部のブロック構成図
【図３】レーダ装置の車両への取り付け位置を示す説明図
【図４】（ａ）は位相差マップの説明図、（ｂ）は位相差マップを活用する場合の説明図
【図５】位相差マップから算出される方位ばらつきの説明図
【図６】（ａ）は送信波と反射波の説明図、（ｂ）はビート信号の説明図
【図７】反射波のビート信号を示し、（ａ）はｕｐチャープ期間のビート信号の説明図、（ｂ）はｄｏｗｎチャープ期間のビート信号の説明図
【図８】方位算出部で実行されるペアリング処理の説明図
【図９】トラッキング処理部で実行されるフィルタデータの更新手順の説明図
【図１０】トラッキング処理部で実行される連続性判定処理の条件説明図
【図１１】レーダ装置の動作を説明するフローチャート
【図１２】ピーク抽出処理を説明するフローチャート
【図１３】方位演算処理を説明するフローチャート
【図１４】ペアリング処理を説明するフローチャート
【図１５】トラッキング処理を説明するフローチャート
【図１６】フィルタ処理及び物標選択処理を説明するフローチャート
【図１７】横位置ばらつきの説明図
【図１８】トラッキング処理の結果を示す説明図であり、（ａ）は本発明に対応する説明図、（ｂ）は従来技術に対応する説明図
【符号の説明】
【０１２２】
１０：レーダ装置
１１：ＣＰＵ（方位算出部、速度距離情報算出部、トラッキング処理部、物標情報出力部）
１２：変調器
１３：ＶＣＯ
１４：送信用アンテナ
１５：受信用素子アンテナ
１６：スイッチ回路
１７：ミキサ
１８：フィルタ
１９：Ａ／Ｄ変換器
２０：ＥＣＵ
Ｍ：位相差マップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナから選択される素子アンテナ対毎に、受信した反射波の位相差に対応する物標の方位候補を位相のずれが±πまでの領域を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補を算出する方位算出部と、
当該反射波に基づいて当該物標の相対速度及び相対距離を算出する速度距離情報算出部と、
前記方位算出部及び速度距離情報算出部により所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉される場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理部と、
所定条件を満たすときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力部と、
を備え、
前記トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記方位算出部は、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値を第二方位として算出し、
前記トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された第一方位との差を比較し、方位差が小さい方の軌跡情報を当該第一方位を反映した第一軌跡情報として更新し、他方の軌跡情報を今回算出された第二方位を反映した第二軌跡情報として更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記方位算出部は、周波数変調された送信波のｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で求めた各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補同士の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補同士の平均値を第二方位として算出するように構成され、
前記トラッキング処理部は、前記第一及び第二軌跡情報として、前記第一方位及び第二方位に対応して、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々の方位候補から当該物標の横位置ばらつき情報を算出することを特徴とする請求項１または２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記物標情報出力部は、前記横位置ばらつき情報が所定範囲に収束しているときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナから選択される素子アンテナ対毎に、受信した反射波の位相差に対応する物標の方位候補を位相のずれが±πまでの領域を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補を算出する方位算出ステップと、
当該反射波に基づいて当該物標の相対速度及び相対距離を算出する速度距離情報算出ステップと、
前記方位算出ステップ及び速度距離情報算出ステップにより所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉される場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理ステップと、
所定条件を満たすときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力ステップと、
を備え、
前記トラッキング処理ステップは、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とするレーダ装置の信号処理方法。
【請求項６】
前記方位算出ステップは、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値を第二方位として算出し、
前記トラッキング処理ステップは、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された第一方位との差を比較し、方位差が小さい方の軌跡情報を当該第一方位を反映した第一軌跡情報として更新し、他方の軌跡情報を今回算出された第二方位を反映した第二軌跡情報として更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置の信号処理方法。
【請求項７】
請求項１から４の何れかに記載のレーダ装置による物標の検出結果に基づいて車両を制御する制御部を備えている車両制御システム。
【請求項１】
互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナから選択される素子アンテナ対毎に、受信した反射波の位相差に対応する物標の方位候補を位相のずれが±πまでの領域を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補を算出する方位算出部と、
当該反射波に基づいて当該物標の相対速度及び相対距離を算出する速度距離情報算出部と、
前記方位算出部及び速度距離情報算出部により所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉される場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理部と、
所定条件を満たすときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力部と、
を備え、
前記トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記方位算出部は、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値を第二方位として算出し、
前記トラッキング処理部は、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された第一方位との差を比較し、方位差が小さい方の軌跡情報を当該第一方位を反映した第一軌跡情報として更新し、他方の軌跡情報を今回算出された第二方位を反映した第二軌跡情報として更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記方位算出部は、周波数変調された送信波のｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々で求めた各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補同士の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補同士の平均値を第二方位として算出するように構成され、
前記トラッキング処理部は、前記第一及び第二軌跡情報として、前記第一方位及び第二方位に対応して、ｕｐチャープ期間とｄｏｗｎチャープ期間の夫々の方位候補から当該物標の横位置ばらつき情報を算出することを特徴とする請求項１または２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記物標情報出力部は、前記横位置ばらつき情報が所定範囲に収束しているときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
互いに間隔が異なる三本以上の素子アンテナから選択される素子アンテナ対毎に、受信した反射波の位相差に対応する物標の方位候補を位相のずれが±πまでの領域を含めて複数求め、各素子アンテナ対に対応する方位候補から、方位ばらつきが小さい順に第一方位及び第二方位の一対の方位候補を算出する方位算出ステップと、
当該反射波に基づいて当該物標の相対速度及び相対距離を算出する速度距離情報算出ステップと、
前記方位算出ステップ及び速度距離情報算出ステップにより所定インタバルで算出される相対速度、相対距離及び一対の方位の何れかに基づいて、当該物標が連続して捕捉される場合に一対の方位に対応した第一及び第二の軌跡情報を生成するトラッキング処理ステップと、
所定条件を満たすときに、前記第一軌跡情報を当該物標の情報として出力する物標情報出力ステップと、
を備え、
前記トラッキング処理ステップは、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された方位との差に基づいて、今回算出された第一方位または第二方位の何れかを反映した第一及び第二の軌跡情報に更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とするレーダ装置の信号処理方法。
【請求項６】
前記方位算出ステップは、各素子アンテナ対に対応する方位候補の組合せのうち、方位ばらつきが最も小さい方位候補の平均値を第一方位、方位ばらつきが次に小さい方位候補の平均値を第二方位として算出し、
前記トラッキング処理ステップは、前回生成した一対の軌跡情報に含まれる各方位と今回算出された第一方位との差を比較し、方位差が小さい方の軌跡情報を当該第一方位を反映した第一軌跡情報として更新し、他方の軌跡情報を今回算出された第二方位を反映した第二軌跡情報として更新する処理を、前記所定インタバルで繰り返すことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置の信号処理方法。
【請求項７】
請求項１から４の何れかに記載のレーダ装置による物標の検出結果に基づいて車両を制御する制御部を備えている車両制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２６４９６８（Ｐ２００９−２６４９６８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１５８３８（Ｐ２００８−１１５８３８）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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