レーダ装置及び物標検出方法
【課題】静止物のピーク信号の裾野に埋もれてしまう物標に対応するピーク信号を検出することを可能とするレーダ装置及び物標検出方法を提供することを目的とする。
【解決手段】送信波と受信波を利用して第１のビートにおける複数の第１ピーク信号及び第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出するピーク検出手段（３２）と、複数の第２ピーク信号のグループ化を行って第２のビートにおけるグループ信号を得るグループ化手段（３３）と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から検索する検索手段（３４）と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から分離する分離手段(３５）を有することを特徴とするレーダ装置(１０)。
【解決手段】送信波と受信波を利用して第１のビートにおける複数の第１ピーク信号及び第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出するピーク検出手段（３２）と、複数の第２ピーク信号のグループ化を行って第２のビートにおけるグループ信号を得るグループ化手段（３３）と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から検索する検索手段（３４）と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から分離する分離手段(３５）を有することを特徴とするレーダ装置(１０)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置及び物標検出方法に関し、特に、車両や静止物等の物標からの反射波を利用して物標を検出するレーダ装置及び物標検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性の向上や、快適な運転の実現のために、自動車の高機能化が求められている。特に、走行中に前方に存在する車両や歩行者等との接触を回避すること、あるいは、前方を走行する車両に追随して自動運転を行うこと等を目的として、これらの物標を検出する車載用レーダ装置が重要となっている。
【０００３】
このような車載用レーダ装置の内、ＦＭ−ＣＷ（周波数変調−連続波）レーダ方式を用いた装置では、送信用電圧制御発振器（ＶＣＯ）に三角波のベースバンド信号を加え、周波数変調を行って、アンテナから自動車の前方に送信する。この場合、レーダ装置は、送信信号を自車両の前方の所定の角度範囲でアンテナをスキャンさせ、複数本のビームが所定の角度間隔で送信されるようにしている。また、レーダ装置では、物標にあたって反射した信号をアンテナで受信し、送信信号と受信信号とを混合してアップビート及びダウンビートの各ピーク信号を抽出し、各ピーク信号のグルーピングを行い、グルーピングから得られた物標のペアリングを行って物標との距離や相対速度を算出している。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献１に記載のレーザ装置では、これまでの物標の推移から今回の物標の位置を予測し、予測位置に基づいてグルーピングを行う過去対応グルーピングによって、埋もれてしまうピーク信号を検出するようにしている。
【０００５】
また、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダの信号処理装置において、アップビートとダウンビートにおいて、ピーク周波数の数が異なる場合には、欠落したピーク周波数のピーク幅内でパワーがピークとなる周波数をピーク周波数として、アップビートとダウンビートにおいてピーク周波数が同じになるようにして、ピーク周波数同士のペアリングを行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４９３２５号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、簡易的且つ正確な方法で、静止物の近傍に他の物標が存在する場合に、静止物に対応するピーク信号の裾野に埋もれてしまう物標に対応するピーク信号を検出することを可能とする方法は知られていなかった。
【０００８】
以下、静止物の近傍に物標が存在する場合の具体的な例について説明する。
【０００９】
図１（ａ）は静止物の近傍に対向車が存在する実際の場面の一例を示し、図１（ｂ）はその場合の認識結果の一例を示す図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのアップビートにおけるピーク信号のマップを示す図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのダウンビートにおけるピーク信号のマップを示す図である。
【００１０】
図１（ａ）に示す状況においては、図２（ａ）に示すように、アップビートにおけるピーク信号のマップでは、５つのビーム信号１１１〜１１５によるグループ１１０と、３つのビーム信号１２１〜１２３によるグループ１２０が形成されるが、図２（ｂ）に示すように、ダウンビートにおけるピーク信号のマップでは、静止物３に対応したピーク信号の裾野に、対向車２に対応するピーク信号が埋もれてしまい、１つのグループ１３０を形成してしまう。このような事象は、静止物３の反射率が高く、静止物３に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号１１３参照）が大きく、前面が流線型をしている等の理由によって対向車２の反射率が低く、対向車２に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号１２２参照）が小さい場合に顕著に現れる。
【００１１】
通常、静止物判定において、アップビートのグループ１１０の最大ピークに対応するダウンビートのグループのピーク信号が存在する場合、グループ１１０及びグループ１３０は、静止物に対応するピーク信号であると認識され、他の識別処理から除かれてしまう。したがって、対向車２が認識されず、図１（ｂ）に示しように、対向車が検知されないという不都合があった。
【００１２】
図１及び図２では、対向車が静止物の付近に存在する状況について説明した。しかしながら、図３（ａ）に示す様に、先行車２´が静止物３の付近の存在する場合についても、静止物に対応するピーク信号の裾野に、先行車に対応するピーク信号が埋もれてしまう場合がある。
【００１３】
図４（ａ）は図３（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのアップビートにおけるピーク信号のマップを示す図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのダウンビートにおけるピーク信号のマップを示す図である。
【００１４】
図３（ａ）に示す状況においては、図４（ｂ）に示すように、ダウンビートにおけるピーク信号のマップでは、５つのビーム信号２１１〜２１５によるグループ２１０と、３つのビーム信号２２１〜２２３によるグループ２２０が形成されるが、図４（ａ）に示すように、アップビートにおけるピーク信号のマップでは、静止物３に対応したピーク信号の裾野に、先行車２´に対応するピーク信号が埋もれてしまい、１つのグループ２３０を形成してしまう。このような事象は、静止物３の反射率が高く、静止物３に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号２１３参照）が大きく、後部が流線型をしている等の理由によって先行車２´の反射率が低く、先行車２´に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号２２２参照）が小さい場合に顕著に現れる。
【００１５】
通常、静止物判定において、ダウンビートのグループ２１０の最大ピークに対応するアップビートのグループのピーク信号が存在する場合、グループ２１０及びグループ２３０は、静止物に対応するピーク信号であると認識され、他の識別処理から除かれてしまう。したがって、先行車２´が認識されず、図３（ｂ）に示しように、対向車が検知されないという不都合があった。
【００１６】
そこで、本発明は、静止物の近傍に他の物標が存在する場合においても、静止物に対応するピーク信号の裾野に埋もれてしまう物標に対応するピーク信号を検出することを可能とするレーダ装置及び物標検出方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、アップビートのピーク信号又はダウンビートのピーク信号が他の物標のピーク信号に埋もれてしまうような場合であっても、埋もれてしまったピーク信号を正確に検出することができるレーダ装置及び物標検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るレーダ装置は、周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信するアンテナと、送信波と受信波を利用して第１のビートにおける複数の第１ピーク信号及び第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出するピーク検出手段と、複数の第２ピーク信号のグループ化を行って第２のビートにおけるグループ信号を得るグループ化手段と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から検索する検索手段と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から分離する分離手段を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る物標検出方法は、周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信して、第１のビートにおける複数の第１ピーク信号と、第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出し、複数の第２ピーク信号のグループ化を行って第２のビートにおけるグループ信号を取得し、グループ信号に対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から検索し、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から分離するステップを有することを特徴とする。
【００２０】
対向車に対する場合は、第１のビートはダウンビートに、第２のビートはアップビートに対応し、先行車に対する場合は、第１のビートはアップビートに、第２のビートはダウンビートに対応する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るレーダ装置及び物標検出方法によれば、アップビートのピーク信号に対応しないダウンビートのピーク信号又はダウンビートのピーク信号に対応しないアップビートのピーク信号を分離することができるので、他の物標に対応したピーク信号に埋もれてしまったピーク信号を分離して検出することにより、物標の不検知を防止することが可能となった。
【００２２】
また、本発明に係るレーダ装置及び物標検出方法によれば、特に、反射率の高い静止物の近傍にある他の物標が、静止物に対応したピーク信号に埋もれて検知できなくなるのを防止することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面を参照して、本発明に係るレーダ装置及びレーダ装置における物標検出方法について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２４】
図５は、本発明に係るレーダ装置１０の概略構成を示す図である。
【００２５】
図５を用いて、メカスキャン方式のＦＭ−ＣＷレーダ装置を車両１の前方に搭載した場合について説明する。三角波発生回路１１から電圧制御発信器（ＶＣＯ）１２に三角波からなる周期性のあるＦＭ信号を供給して、搬送波に周波数変調を行なった後、送信アンテナ１４から、車両前方へ送信波としての電波（ミリ波）を送信する。車両前方の物標に当たって反射した反射波を受信アンテナ１５で受信し、これと、方向性結合器１３を介して入力された送信波の一部とをミキサ１７で混合することによりビート信号を得る。
【００２６】
ビート信号はＡ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換され、マイコン３０に入力される。マイコン３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、入力されたビート信号に基づいて、物標の検出、検出された物標との距離及び相対速度を算出を行う物標検出部３１を含んでいる。
【００２７】
また、物標検出部３１は、少なくとも、アップビート及びダウンビートにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出部３２、ピーク信号検出部３２によって検出されたピーク信号の内、周波数のほぼ同じピーク信号をグループ化するグループ化部３３、所定の条件に合致するピーク信号を検索するピーク信号検索部３４、他の物標に対応するピーク信号の裾野に埋もれてしまっているピーク信号を分離する分離部３５を有している。物標検出部３１、ピーク信号検出部３２、グループ化部３３、ピーク信号検索部３４及び分離部３５は、ハードウエア及び／又はソフトウエアとしてマイコン３０に実装されている。
【００２８】
さらに、ステアリングホイールの操舵角を検出するステアリングセンサ２７、車両が回転する速度を検出するヨーレートセンサ２８、車速センサ２９からの情報が車両制御用ＥＣＵ（電子制御装置）２３に送られる。車両制御用ＥＣＵ２３は、これらの情報と、マイコン３０から送られる物標との距離や相対速度等に基づいて車両のブレーキ２４、スロットル２５、警報器２６を制御する。例えば、物標との距離が一定距離以下にまで短縮された場合には、ブレーキ２４をかけるとともに警報器２６を鳴らし、その後、物標との距離が一定距離以上に広がった場合には、再びスロットル２５を開放する。
【００２９】
送信アンテナ１４及び受信アンテナ１５は、平面レンズや反射鏡からなるアンテナ構成部材１６と一体化して形成されている。また、車両正面の所定の角度範囲で検出を行なうためには、メカスキャン方式ではアンテナを左右方向に振る必要がある。そのため、マイコン３０からの信号に基づいてモータ駆動回路２０によりモータ２１を駆動して、送信アンテナ１４及び受信アンテナ１５を左右方向に振っている。具体的には例えば左右８°ずつ、合計１６°の範囲をカバーできるように、これらのアンテナを同時に駆動する。さらに、モータ２１からの信号がエンコーダ２２を介してマイコン３０に送られて、モータの動作状態がフィードバックされる。
【００３０】
次に、ＦＭ−ＣＷモードでの物標の検出原理について説明する。
【００３１】
図６は、車両の送信波及び受信波の周波数ｆと時間との関係を示す図である。
【００３２】
図６（ａ）において、実線の三角波は送信波の周波数を表す。送信波の中心周波数はｆ0、ＦＭ変調幅はΔｆ、繰り返し周期はＴｍである。この送信波は物標で反射されて図５の受信アンテナ１５で受信され、破線の三角波が受信波の周波数を表す。同図から、送信波と受信波は飛行時間分だけずれていることが分かる。また、この受信波は物標との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。なお、物標が移動している場合は、ドップラ効果により受信信号の周波数がシフトする。
【００３３】
図６（ｂ）に、送信波と受信波のビート信号を三角波が上昇するアップビート区間、及び三角波が下降するダウンビート区間のそれぞれについて示す。ビート信号周波数は、物標が静止している場合のビート信号周波数ｆｒに、ドップラ周波数ｆｄが重畳したものである。
【００３４】
アップビート区間でのビート信号周波数ｆｂup及びダウンビート区間でのビート信号周波数ｆｂdownは、それぞれ、次式（１）及び（２）で表される。
【００３５】
ｆｂup＝ｆｒ−ｆｄ （１）
ｆｂdown＝ｆｒ＋ｆｄ （２）
また、ドップラ周波数ｆｄと速度Ｖとの関係は次式（３）で表される。
【００３６】
ｆｄ＝２・Ｖ・ｆ0／ｃ （３）
このｆｂup、ｆｂdownを減算処理などで飛行時間により生じる周波数差ｆｒを算出し、ｆｂup、ｆｂdownを加算処理などでドップラシフト分のずれｆｄを算出し、それらに定数を乗算することにより距離、及び相対速度に変換することができる。即ち、ｆｒ及びｆｂは、それぞれ次式（４）及び（５）で表される。
【００３７】
ｆｒ＝（ｆｂup−ｆｂdown）／２ （４）
ｆｄ＝（ｆｂup＋ｆｂdown）／２ （５）
したがって、同一の物標に関して、ｆｂup、ｆｂdownの両者が求められれば、ｆｒ、ｆｄが算出でき、物標の距離及び相対速度を検出することができる。なお、物標との相対速度が０の場合には、アップビート区間でのビート信号周波数ｆｂup及びダウンビート区間でのビート信号周波数ｆｂdownは等しくなる。
【００３８】
また、各区間のビート信号をサンプリングし、それぞれをフーリエ変換すると電力（パワー)が得られる。
【００３９】
車両の前方に物標が複数存在する場合には、それぞれの物標がビームを反射するので、１つの物標に対して、アップビートとダウンビートによるピーク周波数が複数存在する。マイコン３０は、アップビートとダウンビートのそれぞれにおいて、複数のピーク周波数の中から、同じ周波数を持ったピークのうち、最も高いピーク（最もパワーの大きいピーク信号）を中心にグループ化（グルーピング）を行う。次に、マイコン３０は、アップビートにおけるグループとダウンビートにおけるグループとのペアリングを行い、ペアリング処理された２つのグループのビート信号周波数の和から物標との距離が算出され、ビート信号周波数の差から物標との相対速度を算出する。
【００４０】
図７は、図１（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの一例を示す図である。
【００４１】
図７に記載される処理フローは、予めマイコン３０のＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、マイコン３０のＣＰＵが、図５に示すレーダ装置１０の各要素及び車両制御ＥＣＵ２３等と協働して実行するものとする。また、以下の説明において、レーダ装置１０を搭載した車両１は、図１（ａ）と同様の状況にあるものとする。
【００４２】
最初に、送信アンテナ１４からは、車両１の正面を０°として、左右に８°ずつ、合計１６°の範囲でビームを均一の角度毎に計１６本放射して、この範囲で、マイコン３０（ピーク信号検出部３２）は、アップビート及びダウンビートのピーク信号を検出する(Ｓ１０）。
【００４３】
図８は、前述した、マイコン３０（ピーク信号検出部３２）によって検出されたピーク信号のマップの一例を示す図である。図８（ａ）はアップビートにおけるピーク信号のマップを示し、図８（ｂ）はダウンビートにおけるピーク信号のマップを示している。図８において、アンテナから離れる方向が周波数を示しており、角度はアンテナから放射されるビームの角度を示している。
【００４４】
次に、マイコン３０（グループ化部３３）は、アップビートのピーク信号のグループ化（グルーピング）を行う（Ｓ１１）。
【００４５】
マイコン３０（グループ化部３３）は、ほぼ同じ周波数にあるピーク信号に対してグルーピングを行い、図８（ａ）の場合には、ピーク信号１１１〜１１５をグループ１１０、ピーク信号１２１〜１２３をグループ１２０とする。ここで、グループ１１０のうち最もパワーの大きいピーク信号１１３をグループ１１０の頂点ピークといい、同様に、ピーク信号１２２をグループ１２０の頂点ピークと言う。
【００４６】
次に、マイコン３０（ピーク信号検索部３４）は、ダウンビートにおけるピーク信号中に、各グループの頂点ピークの±１ビーム以内で、車両１の車速のドップラ周波数分ずれた箇所に、ピーク信号が存在するか否かの判断を行う（Ｓ１２）。
【００４７】
Ｓ１２において、ピーク信号が存在すれば、静止物判定を行い（Ｓ１３）、ピーク信号が存在しなければ静止物が存在しないものとして、Ｓ３０へ進む。Ｓ１１〜Ｓ１３は、静止物優先処理に対応するステップである。
【００４８】
例えば、図８（ａ）のグループ１１０に関して言えば、図８（ｂ）において、頂点ピーク１１３が検出されたビームの±１本以内１４０、且つグループ１１０に含まれるピーク信号１１１〜１１５と同じ周波数から、車速１のドップラ周波数分ずれた周波数帯域１４１において、ピーク信号が存在するか否かの判断を行い、ピーク信号１３３を検出する。したがって、マイコン３０は、グループ１１０が静止物に対応したピーク信号であると、優先して判定することができる。
【００４９】
Ｓ１３において静止物判定がなされた場合には、マイコン３０（分離部３５）は、アップビートのグループと、Ｓ１２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内（例えば、誤差範囲内、以下同じ。）の周波数を有するピーク信号の本数が同数か否かの判断を行う（Ｓ２０）。Ｓ２０では、両者のピーク信号の本数が同数であれば、埋もれているピーク信号は無いと判断し、両者のピーク信号の本数が異なっていれば、埋もれているピーク信号が存在すると判断する。
【００５０】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ１２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号の内（ピーク信号１３１〜１３７）、Ｓ１２で検出されたピーク信号１３３の左右のピーク信号の数を検出し、本数の多い方にピーク信号が埋もれていると判断する（Ｓ２１）。
【００５１】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ２１で左と判断された場合には、左側から埋もれているピーク信号を分離し（Ｓ２２）、Ｓ２２で右と判断された場合には、右側から埋もれているピーク信号を分離する（Ｓ２３）。なお、埋もれているピーク信号の分離については後述する。Ｓ２０〜Ｓ２３は、ダウンビートにおけるピーク信号の分離処理に対応するステップである。
【００５２】
例えば、図８の場合、図８（ａ）におけるグループ１１０には５本のピーク信号が含まれるのに対して、Ｓ１２で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号は、合計７本（ピーク信号１３１〜１３７）あり、両者は同数ではない。そこで、次にＳ２１へ進み、ピーク信号１３３の右に２本（ピーク信号１３１及び１３２）、ピーク信号１３３の左に３本（ピーク信号１３５〜１３７）であるので、Ｓ２２へ進んで、左側からピーク信号を分離する。
【００５３】
図９は、ピーク信号を分離する一つの方法を説明するための図である。
【００５４】
図９（ａ）は、図７のＳ１１で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有する７本のピーク信号１３１〜１３７を示し、図９（ｂ）は、図８（ａ）に示すグループ１１０に含まれるピーク信号１１１〜１１５を示し、図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す７本のピーク信号から分離されたピーク信号を示している。
【００５５】
図９に示す分離方法では、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ１２で検出されたピーク信号１３３とグループ１１０の頂点ピーク１１３とのビーム位置を合わせて、図９（ａ）に示す７本のピーク信号から図９（ｂ）に示す５本のピーク信号の差分を取るようにして、図９（ｃ）のピーク信号を分離している。これによって、図９（ａ）に示す７本のピーク信号の内、静止物に係る図９（ｂ）の５本のピークに対応したピーク信号が除かれ、図９（ａ）に示す７本のピーク信号の裾野に埋もれていたピーク信号１３５´、１３６´及び１３７´を分離することが可能となった。
【００５６】
次に、マイコン３０（物標検出部３１）は、アップビート及びダウンビートにおいて、通常のグループ化（グルーピング）処理を行う（Ｓ３０）。ここで、マイコン３０は、静止物に係るピーク信号と判定されたアップビートのグループ１１０（図８（ａ）参照）と、図７のＳ１１で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有する７本のピーク信号１３１〜１３７を、グルーピングにおいては考慮せず、その代わりに、Ｓ２２又はＳ２３で分離されたピーク信号１３５´、１３６´及び１３７´を考慮するように処理を行う。
【００５７】
図１０は、ピーク信号の分離後にグループ化を行った例を示す図である。図１０（ａ）はアップビートにおけるピーク信号のマップを示し、図１０（ｂ）はダウンビートにおけるピーク信号のマップを示している。図１０において、アンテナから離れる方向が周波数を示しており、角度はアンテナから放射されるビームの角度を示している。
【００５８】
図１０（ａ）に示されるように、図９（ｃ）で分離された、ピーク信号１３５´〜１３７´がグループ１５０とされ、図１０（ｂ）に示されるように、ピーク信号１２１〜１２３が図８（ａ）と同様にグループ１２０とされている。
【００５９】
次に、マイコン３０（物標検出部３１）は、ペアリング処理を行い（Ｓ４０）、ペアリングされた２つのグループのビート信号周波数の和から物標との距離が算出され、ビート信号周波数の差から物標との相対速度を算出する物標認識処理を行って（Ｓ５０）、一連の処理を終了する。図１０の例では、グループ１２０とグループ１５０がペアリングされ、グループ１２０とグループ１５０のビート信号周波数の和から物標との距離が算出され、ビート信号周波数の差から物標との相対速度を算出される。
【００６０】
本発明に係るレーダ装置１０では、物標認識処理(Ｓ５０)によって、グループ１２０及び１５０が、対向車に係るピーク信号であることが認識されるので、図１（ｂ）に示すように対向車が不検知となることはなく、反射率の高い静止物の近傍にある物標でも正確に物標を認識することが可能となった。
【００６１】
図１１は、ピーク信号を分離する他の方法を説明するための図である。
【００６２】
図１１（ａ）は、図７のＳ１１で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有する７本のピーク信号１３１〜１３７を示し、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す７本のピーク信号が分離されたピーク信号を示している。
【００６３】
図１１に示す分離方法では、７本のピーク信号１３１〜１３７の内の最もパワーが大きいピーク信号１３３と、その両側のピーク信号１３２及び１３４の３つの頂点を通る、２次近似曲線１６０を演算により求め、２次近似曲線１６０を超えた部分のピーク信号を分離するものである。
【００６４】
図１１（ａ）に示す例では、ピーク信号１３５の一部と、ピーク信号１３６及び１３７が２次近似曲線１６０を超えているので、ピーク信号１３５のうち２次近似曲線１６０を超えている部分１３８、ピーク信号１３６及び１３７を分離している（図１１（ｂ）参照）。
【００６５】
図１１に示す他の分離方法は、図７に示したダウンビートにおけるピーク分離処理（Ｓ２０〜Ｓ２３）の代わりに用いることができる。
【００６６】
図１２は、図３（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの一例を示す図である。
【００６７】
図１２に記載される処理フローは、予めマイコン３０のＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、マイコン３０のＣＰＵが、図５に示すレーダ装置１０の各要素及び車両制御ＥＣＵ２３等と協働して実行するものとする。また、以下の説明において、レーダ装置１０を搭載した車両１は、図３（ａ）と同様の状況にあるものとする。
【００６８】
最初に、送信アンテナ１４からは、車両１の正面を０°として、左右に８°ずつ、合計１６°の範囲でビームを均一の角度毎に計１６本放射して、この範囲で、マイコン３０（ピーク信号検出部３２）は、アップビート及びダウンビートのピーク信号を検出する(Ｓ６０）。
【００６９】
次に、マイコン３０（グループ化部３３）は、ダウンビートのピーク信号のグループ化（グルーピング）を行う（Ｓ６１）。
【００７０】
マイコン３０（グループ化部３３）は、同じ周波数にあるピーク信号に対してグルーピングを行い、例えば、図４（ｂ）を参照すると、ピーク信号２１１〜２１５をグループ２１０、ピーク信号２２１〜２２３をグループ２２０とする。ここで、グループ２１０のうち最もパワーの大きいピーク信号２１３をグループ２１０の頂点ピークといい、同様に、ピーク信号２２２をグループ２２０の頂点ピークと言う。
【００７１】
次に、マイコン３０（ピーク信号検索部３４）は、アップビートにおけるピーク信号中に、各グループの頂点ピークの±１ビーム以内で、車両１の車速のドップラ周波数分ずれた箇所に、ピーク信号が存在するか否かの判断を行う（Ｓ６２）。
【００７２】
Ｓ６２において、ピーク信号が存在すれば、静止物判定を行い（Ｓ６３）、ピーク信号が存在しなければ静止物が存在しないものとして、Ｓ７０へ進む。Ｓ６１〜Ｓ６３は、静止物優先処理に対応するステップである。例えば、図４（ａ）を例にすれば、アップビートのピーク信号２３３を検出する。
【００７３】
Ｓ６３において静止物判定がなされた場合には、マイコン３０（分離部３５）は、ダウンビートのグループと、Ｓ６２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号の本数が同数か否かの判断を行う（Ｓ７０）。Ｓ７０では、両者のピーク信号の本数が同数であれば、埋もれているピーク信号は無いと判断し、両者のピーク信号の本数が異なっていれば、埋もれているピーク信号が存在すると判断する。
【００７４】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ６２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号の内（ピーク信号２３１〜２３７）、Ｓ６２で検出されたピーク信号２３３の左右のピーク信号の数を検出し、本数の多い方にピーク信号が埋もれていると判断する（Ｓ７１）。
【００７５】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ７１で左と判断された場合には、左側から埋もれているピーク信号を分離し（Ｓ７２）、Ｓ７２で右と判断された場合には、右側から埋もれているピーク信号を分離する（Ｓ７３）。なお、埋もれているピーク信号の分離については後述する。Ｓ７０〜Ｓ７３は、アップビートにおけるピーク信号の分離処理に対応するステップである。
【００７６】
例えば、グループ２１０には５本のピーク信号が含まれるのに対して、Ｓ６２で検出されたピーク信号２３３とほぼ同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号は、合計７本（ピーク信号２３１〜２３７）あり、両者は同数ではない。そこで、次にＳ７１へ進み、ピーク信号２３３の右に２本（ピーク信号２３１及び２３２）、ピーク信号２３３の左に３本（ピーク信号２３５〜２３７）であるので、Ｓ７２へ進んで、左側からピーク信号を分離する。
【００７７】
以下の通常のグループ化（グルーピング）処理（Ｓ３０）、ペアリング処理（Ｓ４０）及び物標認識処理（Ｓ５０）については、図７と同様であるので、説明を省略する。このように、図１２に示した処理フローによって、先行車に係るピーク信号で良好に認識されるので、図３（ｂ）に示すように先行車が不検知となることはなく、反射率の高い静止物の近傍にある物標でも正確に物標を認識することが可能となった。なお、図１２に示す処理フローにおいても、ピーク信号の分離に関しては、図１１の示す別の方式を採用することが可能である。
【００７８】
また、上記の例では、車両の前方にレーダを設置する場合について説明したが、レーダの設置位置を後方や側方など、設置位置がどこであって本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は静止物の近傍に対向車が存在する実際の場面の一例を示し、（ｂ）はその場合の認識結果の一例を示す図である。
【図２】図１の場合におけるピーク信号のマップ例を示す図である。
【図３】（ａ）は静止物の近傍に先行車が存在する実際の場面の一例を示し、（ｂ）はその場合の認識結果の一例を示す図である。
【図４】図３の場合におけるピーク信号のマップ例を示す図である。
【図５】本発明に係るレーダ装置１０の概略構成を示す図である。
【図６】車両の送信波及び受信波の周波数ｆと時間との関係を示す図である。
【図７】図１（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの一例を示す図である。
【図８】レーザ装置１０によって検出されたピーク信号のマップの一例を示す図である。
【図９】ピーク信号を分離する一つの方法を説明するための図である。
【図１０】ピーク信号の分離後にグループ化を行った例を示す図である。
【図１１】ピーク信号を分離する他の方法を説明するための図である。
【図１２】図３（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ ＦＭ−ＣＷレーダ装置
１１ 三角波生成回路
１２ 電圧制御発信器
１３ 方向性結合器
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ アンテナ構成部材
１７ ミキサ
１８ Ａ／Ｄ変換器
２０ モータ駆動回路
２１ モータ
２２ エンコーダ
２３ 車両制御用ＥＣＵ
２４ ブレーキ
２５ スロットル
２６ 警報機
２７ ステアリングセンサ
２８ ヨーレートセンサ
２９ 車速センサ
３０ マイコン
３１ 物標検出部
３２ ピーク信号検出部
３３ グループ化部
３４ ピーク信号検索部
３５ 分離部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置及び物標検出方法に関し、特に、車両や静止物等の物標からの反射波を利用して物標を検出するレーダ装置及び物標検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性の向上や、快適な運転の実現のために、自動車の高機能化が求められている。特に、走行中に前方に存在する車両や歩行者等との接触を回避すること、あるいは、前方を走行する車両に追随して自動運転を行うこと等を目的として、これらの物標を検出する車載用レーダ装置が重要となっている。
【０００３】
このような車載用レーダ装置の内、ＦＭ−ＣＷ（周波数変調−連続波）レーダ方式を用いた装置では、送信用電圧制御発振器（ＶＣＯ）に三角波のベースバンド信号を加え、周波数変調を行って、アンテナから自動車の前方に送信する。この場合、レーダ装置は、送信信号を自車両の前方の所定の角度範囲でアンテナをスキャンさせ、複数本のビームが所定の角度間隔で送信されるようにしている。また、レーダ装置では、物標にあたって反射した信号をアンテナで受信し、送信信号と受信信号とを混合してアップビート及びダウンビートの各ピーク信号を抽出し、各ピーク信号のグルーピングを行い、グルーピングから得られた物標のペアリングを行って物標との距離や相対速度を算出している。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献１に記載のレーザ装置では、これまでの物標の推移から今回の物標の位置を予測し、予測位置に基づいてグルーピングを行う過去対応グルーピングによって、埋もれてしまうピーク信号を検出するようにしている。
【０００５】
また、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダの信号処理装置において、アップビートとダウンビートにおいて、ピーク周波数の数が異なる場合には、欠落したピーク周波数のピーク幅内でパワーがピークとなる周波数をピーク周波数として、アップビートとダウンビートにおいてピーク周波数が同じになるようにして、ピーク周波数同士のペアリングを行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４９３２５号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、簡易的且つ正確な方法で、静止物の近傍に他の物標が存在する場合に、静止物に対応するピーク信号の裾野に埋もれてしまう物標に対応するピーク信号を検出することを可能とする方法は知られていなかった。
【０００８】
以下、静止物の近傍に物標が存在する場合の具体的な例について説明する。
【０００９】
図１（ａ）は静止物の近傍に対向車が存在する実際の場面の一例を示し、図１（ｂ）はその場合の認識結果の一例を示す図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのアップビートにおけるピーク信号のマップを示す図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのダウンビートにおけるピーク信号のマップを示す図である。
【００１０】
図１（ａ）に示す状況においては、図２（ａ）に示すように、アップビートにおけるピーク信号のマップでは、５つのビーム信号１１１〜１１５によるグループ１１０と、３つのビーム信号１２１〜１２３によるグループ１２０が形成されるが、図２（ｂ）に示すように、ダウンビートにおけるピーク信号のマップでは、静止物３に対応したピーク信号の裾野に、対向車２に対応するピーク信号が埋もれてしまい、１つのグループ１３０を形成してしまう。このような事象は、静止物３の反射率が高く、静止物３に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号１１３参照）が大きく、前面が流線型をしている等の理由によって対向車２の反射率が低く、対向車２に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号１２２参照）が小さい場合に顕著に現れる。
【００１１】
通常、静止物判定において、アップビートのグループ１１０の最大ピークに対応するダウンビートのグループのピーク信号が存在する場合、グループ１１０及びグループ１３０は、静止物に対応するピーク信号であると認識され、他の識別処理から除かれてしまう。したがって、対向車２が認識されず、図１（ｂ）に示しように、対向車が検知されないという不都合があった。
【００１２】
図１及び図２では、対向車が静止物の付近に存在する状況について説明した。しかしながら、図３（ａ）に示す様に、先行車２´が静止物３の付近の存在する場合についても、静止物に対応するピーク信号の裾野に、先行車に対応するピーク信号が埋もれてしまう場合がある。
【００１３】
図４（ａ）は図３（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのアップビートにおけるピーク信号のマップを示す図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）に対応したＦＭ−ＣＷモードのダウンビートにおけるピーク信号のマップを示す図である。
【００１４】
図３（ａ）に示す状況においては、図４（ｂ）に示すように、ダウンビートにおけるピーク信号のマップでは、５つのビーム信号２１１〜２１５によるグループ２１０と、３つのビーム信号２２１〜２２３によるグループ２２０が形成されるが、図４（ａ）に示すように、アップビートにおけるピーク信号のマップでは、静止物３に対応したピーク信号の裾野に、先行車２´に対応するピーク信号が埋もれてしまい、１つのグループ２３０を形成してしまう。このような事象は、静止物３の反射率が高く、静止物３に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号２１３参照）が大きく、後部が流線型をしている等の理由によって先行車２´の反射率が低く、先行車２´に対応したピーク信号の最大ピーク（ピーク信号２２２参照）が小さい場合に顕著に現れる。
【００１５】
通常、静止物判定において、ダウンビートのグループ２１０の最大ピークに対応するアップビートのグループのピーク信号が存在する場合、グループ２１０及びグループ２３０は、静止物に対応するピーク信号であると認識され、他の識別処理から除かれてしまう。したがって、先行車２´が認識されず、図３（ｂ）に示しように、対向車が検知されないという不都合があった。
【００１６】
そこで、本発明は、静止物の近傍に他の物標が存在する場合においても、静止物に対応するピーク信号の裾野に埋もれてしまう物標に対応するピーク信号を検出することを可能とするレーダ装置及び物標検出方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、アップビートのピーク信号又はダウンビートのピーク信号が他の物標のピーク信号に埋もれてしまうような場合であっても、埋もれてしまったピーク信号を正確に検出することができるレーダ装置及び物標検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るレーダ装置は、周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信するアンテナと、送信波と受信波を利用して第１のビートにおける複数の第１ピーク信号及び第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出するピーク検出手段と、複数の第２ピーク信号のグループ化を行って第２のビートにおけるグループ信号を得るグループ化手段と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から検索する検索手段と、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から分離する分離手段を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る物標検出方法は、周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信して、第１のビートにおける複数の第１ピーク信号と、第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出し、複数の第２ピーク信号のグループ化を行って第２のビートにおけるグループ信号を取得し、グループ信号に対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から検索し、グループ信号に対応するピーク信号を複数の第１ピーク信号の中から分離するステップを有することを特徴とする。
【００２０】
対向車に対する場合は、第１のビートはダウンビートに、第２のビートはアップビートに対応し、先行車に対する場合は、第１のビートはアップビートに、第２のビートはダウンビートに対応する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るレーダ装置及び物標検出方法によれば、アップビートのピーク信号に対応しないダウンビートのピーク信号又はダウンビートのピーク信号に対応しないアップビートのピーク信号を分離することができるので、他の物標に対応したピーク信号に埋もれてしまったピーク信号を分離して検出することにより、物標の不検知を防止することが可能となった。
【００２２】
また、本発明に係るレーダ装置及び物標検出方法によれば、特に、反射率の高い静止物の近傍にある他の物標が、静止物に対応したピーク信号に埋もれて検知できなくなるのを防止することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面を参照して、本発明に係るレーダ装置及びレーダ装置における物標検出方法について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２４】
図５は、本発明に係るレーダ装置１０の概略構成を示す図である。
【００２５】
図５を用いて、メカスキャン方式のＦＭ−ＣＷレーダ装置を車両１の前方に搭載した場合について説明する。三角波発生回路１１から電圧制御発信器（ＶＣＯ）１２に三角波からなる周期性のあるＦＭ信号を供給して、搬送波に周波数変調を行なった後、送信アンテナ１４から、車両前方へ送信波としての電波（ミリ波）を送信する。車両前方の物標に当たって反射した反射波を受信アンテナ１５で受信し、これと、方向性結合器１３を介して入力された送信波の一部とをミキサ１７で混合することによりビート信号を得る。
【００２６】
ビート信号はＡ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換され、マイコン３０に入力される。マイコン３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、入力されたビート信号に基づいて、物標の検出、検出された物標との距離及び相対速度を算出を行う物標検出部３１を含んでいる。
【００２７】
また、物標検出部３１は、少なくとも、アップビート及びダウンビートにおけるピーク信号を検出するピーク信号検出部３２、ピーク信号検出部３２によって検出されたピーク信号の内、周波数のほぼ同じピーク信号をグループ化するグループ化部３３、所定の条件に合致するピーク信号を検索するピーク信号検索部３４、他の物標に対応するピーク信号の裾野に埋もれてしまっているピーク信号を分離する分離部３５を有している。物標検出部３１、ピーク信号検出部３２、グループ化部３３、ピーク信号検索部３４及び分離部３５は、ハードウエア及び／又はソフトウエアとしてマイコン３０に実装されている。
【００２８】
さらに、ステアリングホイールの操舵角を検出するステアリングセンサ２７、車両が回転する速度を検出するヨーレートセンサ２８、車速センサ２９からの情報が車両制御用ＥＣＵ（電子制御装置）２３に送られる。車両制御用ＥＣＵ２３は、これらの情報と、マイコン３０から送られる物標との距離や相対速度等に基づいて車両のブレーキ２４、スロットル２５、警報器２６を制御する。例えば、物標との距離が一定距離以下にまで短縮された場合には、ブレーキ２４をかけるとともに警報器２６を鳴らし、その後、物標との距離が一定距離以上に広がった場合には、再びスロットル２５を開放する。
【００２９】
送信アンテナ１４及び受信アンテナ１５は、平面レンズや反射鏡からなるアンテナ構成部材１６と一体化して形成されている。また、車両正面の所定の角度範囲で検出を行なうためには、メカスキャン方式ではアンテナを左右方向に振る必要がある。そのため、マイコン３０からの信号に基づいてモータ駆動回路２０によりモータ２１を駆動して、送信アンテナ１４及び受信アンテナ１５を左右方向に振っている。具体的には例えば左右８°ずつ、合計１６°の範囲をカバーできるように、これらのアンテナを同時に駆動する。さらに、モータ２１からの信号がエンコーダ２２を介してマイコン３０に送られて、モータの動作状態がフィードバックされる。
【００３０】
次に、ＦＭ−ＣＷモードでの物標の検出原理について説明する。
【００３１】
図６は、車両の送信波及び受信波の周波数ｆと時間との関係を示す図である。
【００３２】
図６（ａ）において、実線の三角波は送信波の周波数を表す。送信波の中心周波数はｆ0、ＦＭ変調幅はΔｆ、繰り返し周期はＴｍである。この送信波は物標で反射されて図５の受信アンテナ１５で受信され、破線の三角波が受信波の周波数を表す。同図から、送信波と受信波は飛行時間分だけずれていることが分かる。また、この受信波は物標との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。なお、物標が移動している場合は、ドップラ効果により受信信号の周波数がシフトする。
【００３３】
図６（ｂ）に、送信波と受信波のビート信号を三角波が上昇するアップビート区間、及び三角波が下降するダウンビート区間のそれぞれについて示す。ビート信号周波数は、物標が静止している場合のビート信号周波数ｆｒに、ドップラ周波数ｆｄが重畳したものである。
【００３４】
アップビート区間でのビート信号周波数ｆｂup及びダウンビート区間でのビート信号周波数ｆｂdownは、それぞれ、次式（１）及び（２）で表される。
【００３５】
ｆｂup＝ｆｒ−ｆｄ （１）
ｆｂdown＝ｆｒ＋ｆｄ （２）
また、ドップラ周波数ｆｄと速度Ｖとの関係は次式（３）で表される。
【００３６】
ｆｄ＝２・Ｖ・ｆ0／ｃ （３）
このｆｂup、ｆｂdownを減算処理などで飛行時間により生じる周波数差ｆｒを算出し、ｆｂup、ｆｂdownを加算処理などでドップラシフト分のずれｆｄを算出し、それらに定数を乗算することにより距離、及び相対速度に変換することができる。即ち、ｆｒ及びｆｂは、それぞれ次式（４）及び（５）で表される。
【００３７】
ｆｒ＝（ｆｂup−ｆｂdown）／２ （４）
ｆｄ＝（ｆｂup＋ｆｂdown）／２ （５）
したがって、同一の物標に関して、ｆｂup、ｆｂdownの両者が求められれば、ｆｒ、ｆｄが算出でき、物標の距離及び相対速度を検出することができる。なお、物標との相対速度が０の場合には、アップビート区間でのビート信号周波数ｆｂup及びダウンビート区間でのビート信号周波数ｆｂdownは等しくなる。
【００３８】
また、各区間のビート信号をサンプリングし、それぞれをフーリエ変換すると電力（パワー)が得られる。
【００３９】
車両の前方に物標が複数存在する場合には、それぞれの物標がビームを反射するので、１つの物標に対して、アップビートとダウンビートによるピーク周波数が複数存在する。マイコン３０は、アップビートとダウンビートのそれぞれにおいて、複数のピーク周波数の中から、同じ周波数を持ったピークのうち、最も高いピーク（最もパワーの大きいピーク信号）を中心にグループ化（グルーピング）を行う。次に、マイコン３０は、アップビートにおけるグループとダウンビートにおけるグループとのペアリングを行い、ペアリング処理された２つのグループのビート信号周波数の和から物標との距離が算出され、ビート信号周波数の差から物標との相対速度を算出する。
【００４０】
図７は、図１（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの一例を示す図である。
【００４１】
図７に記載される処理フローは、予めマイコン３０のＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、マイコン３０のＣＰＵが、図５に示すレーダ装置１０の各要素及び車両制御ＥＣＵ２３等と協働して実行するものとする。また、以下の説明において、レーダ装置１０を搭載した車両１は、図１（ａ）と同様の状況にあるものとする。
【００４２】
最初に、送信アンテナ１４からは、車両１の正面を０°として、左右に８°ずつ、合計１６°の範囲でビームを均一の角度毎に計１６本放射して、この範囲で、マイコン３０（ピーク信号検出部３２）は、アップビート及びダウンビートのピーク信号を検出する(Ｓ１０）。
【００４３】
図８は、前述した、マイコン３０（ピーク信号検出部３２）によって検出されたピーク信号のマップの一例を示す図である。図８（ａ）はアップビートにおけるピーク信号のマップを示し、図８（ｂ）はダウンビートにおけるピーク信号のマップを示している。図８において、アンテナから離れる方向が周波数を示しており、角度はアンテナから放射されるビームの角度を示している。
【００４４】
次に、マイコン３０（グループ化部３３）は、アップビートのピーク信号のグループ化（グルーピング）を行う（Ｓ１１）。
【００４５】
マイコン３０（グループ化部３３）は、ほぼ同じ周波数にあるピーク信号に対してグルーピングを行い、図８（ａ）の場合には、ピーク信号１１１〜１１５をグループ１１０、ピーク信号１２１〜１２３をグループ１２０とする。ここで、グループ１１０のうち最もパワーの大きいピーク信号１１３をグループ１１０の頂点ピークといい、同様に、ピーク信号１２２をグループ１２０の頂点ピークと言う。
【００４６】
次に、マイコン３０（ピーク信号検索部３４）は、ダウンビートにおけるピーク信号中に、各グループの頂点ピークの±１ビーム以内で、車両１の車速のドップラ周波数分ずれた箇所に、ピーク信号が存在するか否かの判断を行う（Ｓ１２）。
【００４７】
Ｓ１２において、ピーク信号が存在すれば、静止物判定を行い（Ｓ１３）、ピーク信号が存在しなければ静止物が存在しないものとして、Ｓ３０へ進む。Ｓ１１〜Ｓ１３は、静止物優先処理に対応するステップである。
【００４８】
例えば、図８（ａ）のグループ１１０に関して言えば、図８（ｂ）において、頂点ピーク１１３が検出されたビームの±１本以内１４０、且つグループ１１０に含まれるピーク信号１１１〜１１５と同じ周波数から、車速１のドップラ周波数分ずれた周波数帯域１４１において、ピーク信号が存在するか否かの判断を行い、ピーク信号１３３を検出する。したがって、マイコン３０は、グループ１１０が静止物に対応したピーク信号であると、優先して判定することができる。
【００４９】
Ｓ１３において静止物判定がなされた場合には、マイコン３０（分離部３５）は、アップビートのグループと、Ｓ１２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内（例えば、誤差範囲内、以下同じ。）の周波数を有するピーク信号の本数が同数か否かの判断を行う（Ｓ２０）。Ｓ２０では、両者のピーク信号の本数が同数であれば、埋もれているピーク信号は無いと判断し、両者のピーク信号の本数が異なっていれば、埋もれているピーク信号が存在すると判断する。
【００５０】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ１２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号の内（ピーク信号１３１〜１３７）、Ｓ１２で検出されたピーク信号１３３の左右のピーク信号の数を検出し、本数の多い方にピーク信号が埋もれていると判断する（Ｓ２１）。
【００５１】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ２１で左と判断された場合には、左側から埋もれているピーク信号を分離し（Ｓ２２）、Ｓ２２で右と判断された場合には、右側から埋もれているピーク信号を分離する（Ｓ２３）。なお、埋もれているピーク信号の分離については後述する。Ｓ２０〜Ｓ２３は、ダウンビートにおけるピーク信号の分離処理に対応するステップである。
【００５２】
例えば、図８の場合、図８（ａ）におけるグループ１１０には５本のピーク信号が含まれるのに対して、Ｓ１２で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号は、合計７本（ピーク信号１３１〜１３７）あり、両者は同数ではない。そこで、次にＳ２１へ進み、ピーク信号１３３の右に２本（ピーク信号１３１及び１３２）、ピーク信号１３３の左に３本（ピーク信号１３５〜１３７）であるので、Ｓ２２へ進んで、左側からピーク信号を分離する。
【００５３】
図９は、ピーク信号を分離する一つの方法を説明するための図である。
【００５４】
図９（ａ）は、図７のＳ１１で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有する７本のピーク信号１３１〜１３７を示し、図９（ｂ）は、図８（ａ）に示すグループ１１０に含まれるピーク信号１１１〜１１５を示し、図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す７本のピーク信号から分離されたピーク信号を示している。
【００５５】
図９に示す分離方法では、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ１２で検出されたピーク信号１３３とグループ１１０の頂点ピーク１１３とのビーム位置を合わせて、図９（ａ）に示す７本のピーク信号から図９（ｂ）に示す５本のピーク信号の差分を取るようにして、図９（ｃ）のピーク信号を分離している。これによって、図９（ａ）に示す７本のピーク信号の内、静止物に係る図９（ｂ）の５本のピークに対応したピーク信号が除かれ、図９（ａ）に示す７本のピーク信号の裾野に埋もれていたピーク信号１３５´、１３６´及び１３７´を分離することが可能となった。
【００５６】
次に、マイコン３０（物標検出部３１）は、アップビート及びダウンビートにおいて、通常のグループ化（グルーピング）処理を行う（Ｓ３０）。ここで、マイコン３０は、静止物に係るピーク信号と判定されたアップビートのグループ１１０（図８（ａ）参照）と、図７のＳ１１で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有する７本のピーク信号１３１〜１３７を、グルーピングにおいては考慮せず、その代わりに、Ｓ２２又はＳ２３で分離されたピーク信号１３５´、１３６´及び１３７´を考慮するように処理を行う。
【００５７】
図１０は、ピーク信号の分離後にグループ化を行った例を示す図である。図１０（ａ）はアップビートにおけるピーク信号のマップを示し、図１０（ｂ）はダウンビートにおけるピーク信号のマップを示している。図１０において、アンテナから離れる方向が周波数を示しており、角度はアンテナから放射されるビームの角度を示している。
【００５８】
図１０（ａ）に示されるように、図９（ｃ）で分離された、ピーク信号１３５´〜１３７´がグループ１５０とされ、図１０（ｂ）に示されるように、ピーク信号１２１〜１２３が図８（ａ）と同様にグループ１２０とされている。
【００５９】
次に、マイコン３０（物標検出部３１）は、ペアリング処理を行い（Ｓ４０）、ペアリングされた２つのグループのビート信号周波数の和から物標との距離が算出され、ビート信号周波数の差から物標との相対速度を算出する物標認識処理を行って（Ｓ５０）、一連の処理を終了する。図１０の例では、グループ１２０とグループ１５０がペアリングされ、グループ１２０とグループ１５０のビート信号周波数の和から物標との距離が算出され、ビート信号周波数の差から物標との相対速度を算出される。
【００６０】
本発明に係るレーダ装置１０では、物標認識処理(Ｓ５０)によって、グループ１２０及び１５０が、対向車に係るピーク信号であることが認識されるので、図１（ｂ）に示すように対向車が不検知となることはなく、反射率の高い静止物の近傍にある物標でも正確に物標を認識することが可能となった。
【００６１】
図１１は、ピーク信号を分離する他の方法を説明するための図である。
【００６２】
図１１（ａ）は、図７のＳ１１で検出された図８（ｂ）に示すピーク信号１３３と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有する７本のピーク信号１３１〜１３７を示し、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す７本のピーク信号が分離されたピーク信号を示している。
【００６３】
図１１に示す分離方法では、７本のピーク信号１３１〜１３７の内の最もパワーが大きいピーク信号１３３と、その両側のピーク信号１３２及び１３４の３つの頂点を通る、２次近似曲線１６０を演算により求め、２次近似曲線１６０を超えた部分のピーク信号を分離するものである。
【００６４】
図１１（ａ）に示す例では、ピーク信号１３５の一部と、ピーク信号１３６及び１３７が２次近似曲線１６０を超えているので、ピーク信号１３５のうち２次近似曲線１６０を超えている部分１３８、ピーク信号１３６及び１３７を分離している（図１１（ｂ）参照）。
【００６５】
図１１に示す他の分離方法は、図７に示したダウンビートにおけるピーク分離処理（Ｓ２０〜Ｓ２３）の代わりに用いることができる。
【００６６】
図１２は、図３（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの一例を示す図である。
【００６７】
図１２に記載される処理フローは、予めマイコン３０のＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、マイコン３０のＣＰＵが、図５に示すレーダ装置１０の各要素及び車両制御ＥＣＵ２３等と協働して実行するものとする。また、以下の説明において、レーダ装置１０を搭載した車両１は、図３（ａ）と同様の状況にあるものとする。
【００６８】
最初に、送信アンテナ１４からは、車両１の正面を０°として、左右に８°ずつ、合計１６°の範囲でビームを均一の角度毎に計１６本放射して、この範囲で、マイコン３０（ピーク信号検出部３２）は、アップビート及びダウンビートのピーク信号を検出する(Ｓ６０）。
【００６９】
次に、マイコン３０（グループ化部３３）は、ダウンビートのピーク信号のグループ化（グルーピング）を行う（Ｓ６１）。
【００７０】
マイコン３０（グループ化部３３）は、同じ周波数にあるピーク信号に対してグルーピングを行い、例えば、図４（ｂ）を参照すると、ピーク信号２１１〜２１５をグループ２１０、ピーク信号２２１〜２２３をグループ２２０とする。ここで、グループ２１０のうち最もパワーの大きいピーク信号２１３をグループ２１０の頂点ピークといい、同様に、ピーク信号２２２をグループ２２０の頂点ピークと言う。
【００７１】
次に、マイコン３０（ピーク信号検索部３４）は、アップビートにおけるピーク信号中に、各グループの頂点ピークの±１ビーム以内で、車両１の車速のドップラ周波数分ずれた箇所に、ピーク信号が存在するか否かの判断を行う（Ｓ６２）。
【００７２】
Ｓ６２において、ピーク信号が存在すれば、静止物判定を行い（Ｓ６３）、ピーク信号が存在しなければ静止物が存在しないものとして、Ｓ７０へ進む。Ｓ６１〜Ｓ６３は、静止物優先処理に対応するステップである。例えば、図４（ａ）を例にすれば、アップビートのピーク信号２３３を検出する。
【００７３】
Ｓ６３において静止物判定がなされた場合には、マイコン３０（分離部３５）は、ダウンビートのグループと、Ｓ６２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号の本数が同数か否かの判断を行う（Ｓ７０）。Ｓ７０では、両者のピーク信号の本数が同数であれば、埋もれているピーク信号は無いと判断し、両者のピーク信号の本数が異なっていれば、埋もれているピーク信号が存在すると判断する。
【００７４】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ６２で検出されたピーク信号と同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号の内（ピーク信号２３１〜２３７）、Ｓ６２で検出されたピーク信号２３３の左右のピーク信号の数を検出し、本数の多い方にピーク信号が埋もれていると判断する（Ｓ７１）。
【００７５】
次に、マイコン３０（分離部３５）は、Ｓ７１で左と判断された場合には、左側から埋もれているピーク信号を分離し（Ｓ７２）、Ｓ７２で右と判断された場合には、右側から埋もれているピーク信号を分離する（Ｓ７３）。なお、埋もれているピーク信号の分離については後述する。Ｓ７０〜Ｓ７３は、アップビートにおけるピーク信号の分離処理に対応するステップである。
【００７６】
例えば、グループ２１０には５本のピーク信号が含まれるのに対して、Ｓ６２で検出されたピーク信号２３３とほぼ同じ周波数又は同じ周波数から所定の範囲内の周波数を有するピーク信号は、合計７本（ピーク信号２３１〜２３７）あり、両者は同数ではない。そこで、次にＳ７１へ進み、ピーク信号２３３の右に２本（ピーク信号２３１及び２３２）、ピーク信号２３３の左に３本（ピーク信号２３５〜２３７）であるので、Ｓ７２へ進んで、左側からピーク信号を分離する。
【００７７】
以下の通常のグループ化（グルーピング）処理（Ｓ３０）、ペアリング処理（Ｓ４０）及び物標認識処理（Ｓ５０）については、図７と同様であるので、説明を省略する。このように、図１２に示した処理フローによって、先行車に係るピーク信号で良好に認識されるので、図３（ｂ）に示すように先行車が不検知となることはなく、反射率の高い静止物の近傍にある物標でも正確に物標を認識することが可能となった。なお、図１２に示す処理フローにおいても、ピーク信号の分離に関しては、図１１の示す別の方式を採用することが可能である。
【００７８】
また、上記の例では、車両の前方にレーダを設置する場合について説明したが、レーダの設置位置を後方や側方など、設置位置がどこであって本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は静止物の近傍に対向車が存在する実際の場面の一例を示し、（ｂ）はその場合の認識結果の一例を示す図である。
【図２】図１の場合におけるピーク信号のマップ例を示す図である。
【図３】（ａ）は静止物の近傍に先行車が存在する実際の場面の一例を示し、（ｂ）はその場合の認識結果の一例を示す図である。
【図４】図３の場合におけるピーク信号のマップ例を示す図である。
【図５】本発明に係るレーダ装置１０の概略構成を示す図である。
【図６】車両の送信波及び受信波の周波数ｆと時間との関係を示す図である。
【図７】図１（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの一例を示す図である。
【図８】レーザ装置１０によって検出されたピーク信号のマップの一例を示す図である。
【図９】ピーク信号を分離する一つの方法を説明するための図である。
【図１０】ピーク信号の分離後にグループ化を行った例を示す図である。
【図１１】ピーク信号を分離する他の方法を説明するための図である。
【図１２】図３（ａ）の状況における物標検出のための処理フローの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０ ＦＭ−ＣＷレーダ装置
１１ 三角波生成回路
１２ 電圧制御発信器
１３ 方向性結合器
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ アンテナ構成部材
１７ ミキサ
１８ Ａ／Ｄ変換器
２０ モータ駆動回路
２１ モータ
２２ エンコーダ
２３ 車両制御用ＥＣＵ
２４ ブレーキ
２５ スロットル
２６ 警報機
２７ ステアリングセンサ
２８ ヨーレートセンサ
２９ 車速センサ
３０ マイコン
３１ 物標検出部
３２ ピーク信号検出部
３３ グループ化部
３４ ピーク信号検索部
３５ 分離部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信するアンテナと、
前記送信波と前記受信波を利用して、第１のビートにおける複数の第１ピーク信号と、第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出するピーク検出手段と、
前記複数の第２ピーク信号のグループ化を行って前記第２のビートにおけるグループ信号を得るグループ化手段と、
前記グループ信号に対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から検索する検索手段と、
前記対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から分離する分離手段と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記分離手段は、前記グループ信号に含まれるピーク信号の本数に基づいて、前記グループ信号に対応するピーク信号を分離する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記分離手段は、前記検索手段によって検索されたピーク信号と同じ周波数を有する前記複数の第１ピーク信号において、前記検索手段によって検索されたピーク信号の左右のピーク信号の本数の違いに基づいて、前記グループ信号に対応するビート信号の分離を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記分離手段は、前記検索手段によって検索されたピーク信号と同じ周波数を有する前記複数の第１ピーク信号の頂点を結ぶ２次近似曲線を利用して、前記グループ信号に対応するビート信号の分離を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信して、第１のビートにおける複数の第１ピーク信号と、第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出し、
前記複数の第２ピーク信号のグループ化を行って前記第２のビートにおけるグループ信号を取得し、
前記グループ信号に対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から検索し、
前記対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から分離する、
ステップを有することを特徴とする物標分離方法。
【請求項１】
周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信するアンテナと、
前記送信波と前記受信波を利用して、第１のビートにおける複数の第１ピーク信号と、第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出するピーク検出手段と、
前記複数の第２ピーク信号のグループ化を行って前記第２のビートにおけるグループ信号を得るグループ化手段と、
前記グループ信号に対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から検索する検索手段と、
前記対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から分離する分離手段と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記分離手段は、前記グループ信号に含まれるピーク信号の本数に基づいて、前記グループ信号に対応するピーク信号を分離する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記分離手段は、前記検索手段によって検索されたピーク信号と同じ周波数を有する前記複数の第１ピーク信号において、前記検索手段によって検索されたピーク信号の左右のピーク信号の本数の違いに基づいて、前記グループ信号に対応するビート信号の分離を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記分離手段は、前記検索手段によって検索されたピーク信号と同じ周波数を有する前記複数の第１ピーク信号の頂点を結ぶ２次近似曲線を利用して、前記グループ信号に対応するビート信号の分離を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
周波数変調をかけた送信波を物標に送信するとともに、物標で反射された受信波を受信して、第１のビートにおける複数の第１ピーク信号と、第２のビートにおける複数の第２ピーク信号を検出し、
前記複数の第２ピーク信号のグループ化を行って前記第２のビートにおけるグループ信号を取得し、
前記グループ信号に対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から検索し、
前記対応するピーク信号を前記複数の第１ピーク信号の中から分離する、
ステップを有することを特徴とする物標分離方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−３８８４１（Ｐ２０１０−３８８４１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４６８３（Ｐ２００８−２０４６８３）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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