レーダ装置
【課題】本発明は、レーダ装置に係り、追尾対象の物標を正確に検出することにある。
【解決手段】電波を送信する送信手段と、送信手段から送信される電波の反射波を受信し得る受信手段と、受信手段に受信される信号のうちから反射波の信号レベルと反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、受信信号レベル判定手段により区別された反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、受信信号レベル判定手段にて用いる閾値を変更する閾値変更手段と、を設ける。
【解決手段】電波を送信する送信手段と、送信手段から送信される電波の反射波を受信し得る受信手段と、受信手段に受信される信号のうちから反射波の信号レベルと反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、受信信号レベル判定手段により区別された反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、受信信号レベル判定手段にて用いる閾値を変更する閾値変更手段と、を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に係り、特に、電波を送信し、その送信した電波が物標に反射して得られる反射波を受信することにより、その物標までの距離又はその物標の方位を検出するうえで好適なレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車両周辺へ電波を送信し、その送信した電波が物標に反射して得られる反射波を受信することにより、物標までの距離や物標の方位を検出するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるレーダ装置においては、複数の送信機から電波が送信された後、反射波が受信されると、その受信信号のレベルが検出され、そのレベルが閾値以上であるときに受信タイミングと送信タイミングとに基づいて物標までの距離が検出されると共に、その物標の方位が検出される。そして、その物標までの距離及びその物標の方位の時間的変化が監視され、その変化率が所定値以下で推移する物標が自車両にとっての追尾対象に設定する。従って、上記のレーダ装置によれば、追尾対象を精度よく追跡することができ、追尾対象の距離や方位を精度よく検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２５９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した受信信号のレベルを比較する閾値が大きすぎると、レーダ装置が受信した反射波のレベルが閾値に到達することができず、その結果として、物標を検出することができず、追尾対象を特定することができなくなる。一方、上記した受信信号のレベルを比較する閾値が小さすぎると、比較的ピークの小さいノイズレベルが閾値を超える機会が多くなり、その結果として、ノイズを物標として検出してしまい、追尾対象を誤認識するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、追尾対象の物標を正確に検出することが可能なレーダ装置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】
【０００６】
上記の目的は、電波を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、前記物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えるレーダ装置により達成される。
【０００７】
また、上記の目的は、電波を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、サンプリングごとに前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が最も小さい物標同士をペアとするペア判定手段と、前記ペア判定手段によりペアとされた物標同士の距離が所定距離以下である近接ペア及び該距離が該所定距離を超える離間ペアに基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えるレーダ装置により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、追尾対象の物標を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例であるレーダ装置の構成図である。
【図２】本実施例のレーダ装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図３】ノイズや反射波，クラッタなどの信号レベルの一例を表した図である。
【図４】本発明の第２実施例であるレーダ装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図５】時刻ｔ−１及び時刻ｔにおける物標Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各位置を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１実施例であるレーダ装置１０の構成図を示す。レーダ装置１０は、例えば車両や飛行体などの移動体に搭載されており、自移動体の周囲に存在する物標（ターゲット）を検出する周辺監視装置である。レーダ装置１０は、例えば、周波数変調した送信波を送信し、物標により反射される反射波を受信することにより、所定角度範囲内の物標を検出するＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置である。
【００１２】
図１に示す如く、レーダ装置１０は、アンテナ１２と、高周波回路１４と、Ａ／Ｄ変換器１６と、制御回路１８と、を備えている。尚、本実施例のレーダ装置１０は、車両に搭載されるものとし、レーダ装置１０において検知された物標のデータは、車両に搭載される車間制御装置や速度制御装置，制動装置などのアプリケーション装置に提供・出力されて使用される。
【００１３】
アンテナ１２は、車体前部のバンパーなどに配設されている。アンテナ１２は、送信波を外部空間へ放射する送信アンテナと、送信波が物標に反射して生成される反射波を受信し得る受信アンテナと、からなる。送信アンテナは、車両前方（例えば、車両進行方向）の所定角度範囲内に送信波を送信する。また、受信アンテナは、複数設けられており、それぞれ所定角度範囲内から反射される反射波を受信することができる。
【００１４】
高周波回路１４は、発振器及び混合器を有している。この発振器は、周波数が経時的に偏移する発振信号を出力する。上記したアンテナ１２の送信アンテナは、高周波回路１４の発振器に接続されている。送信アンテナは、発振器から供給された発振信号に応答して、周波数が経時的に偏移する電磁波である送信波（例えばミリ波）を送信する。
【００１５】
高周波回路１４において、上記の混合器には、上記の発振器及び受信アンテナが接続されている。混合器は、受信アンテナごとに対応して設けられている。受信アンテナに受信された反射波は、受信信号として混合器に供給される。各混合器はそれぞれ、発振器から出力される発振信号と受信アンテナから供給される受信信号とを混合し、両信号のビート周波数を有するビート信号を生成する。
【００１６】
高周波回路１４の各混合器にはそれぞれ、Ａ／Ｄ変換器１６が接続されている。各混合器で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器１６に入力される。各Ａ／Ｄ変換器１６はそれぞれ、高周波回路１４の混合器から供給されたビート信号をデジタル信号に変換して制御回路１８へ供給する。
【００１７】
制御回路１８は、各Ａ／Ｄ変換器１６から供給されたデジタル信号について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理などを行うことで周波数スペクトラムデータを得る。そして、その周波数スペクトラムデータに基づいて物標の位置に応じた周波数成分（振幅及び位相）を抽出し、その抽出した周波数成分に基づいて、自車両から物標までの距離、自車両と物標との相対速度、及び自車両に対する物標の方位（角度）を検出する。そして、その検出した物標を追尾対象として認識して、その認識結果に応じたデータ信号をアプリケーション装置へ向けて出力する。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照して、本実施例のレーダ装置１０において物標を検知する手法について説明する。図２は、本実施例のレーダ装置１０において制御回路１８が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図３は、ノイズや反射波，クラッタなどの信号レベルの一例を表した図を示す。
【００１９】
本実施例において、アプリケーション装置などが起動されて、レーダ装置１０が起動されると、その起動中、高周波回路１４の発振器から発振信号が出力されることで、車体前部のアンテナ１２の送信アンテナから送信波が外部空間へ放射されると共に、受信アンテナでの受信処理が行われる。
【００２０】
送信波の放射範囲内に物標が存在しないときは、アンテナ１２の送信アンテナから放射された送信波が物標に反射しないので、送信波の反射波が受信アンテナに受信されることはない。この場合は、受信アンテナに受信される受信波の強度は比較的小さい。一方、送信波の放射範囲内に物標が存在するときは、送信アンテナから放射された送信波がその物標で反射して、その反射波が受信アンテナに受信される。この場合は、受信アンテナに受信される受信波の強度は比較的大きい。アンテナ１２の受信アンテナに送信波の反射波が受信されると、その受信信号は、高周波回路１４の各混合器に供給されることで、発振器からの周波数が経時的に偏移する発振信号と混合される。
【００２１】
各混合器はそれぞれ、受信アンテナからの受信信号と発振器からの発振信号とを混合してビート信号を生成する。ビート信号の周波数は自車両から対象物までの距離を表し、また、ビート信号のレベルは受信反射波の強度を表す。各混合器で生成されたビート信号はそれぞれ、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタル変換された後、制御回路１８へ供給される。
【００２２】
制御回路１８は、所定時間ごとに、高周波回路１４から出力されるデジタル信号を取り込む（ステップ１００）。制御回路１８は、取り込まれたデジタル信号についてそれぞれＦＦＴ処理を施して、時間波形を周波数スペクトラムデータに変換する（ステップ１０２）。そして、その得られた周波数スペクトラムデータから信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数を抽出する（ステップ１０４）。尚、この閾値ＴＨａは、追尾対象となる物標を検出するのに必要な最小の信号強度であって、後述の如く適宜変更される値である。また、所定角度範囲内に物標が複数存在すれば、抽出される信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数は複数となることがある。
【００２３】
制御回路１８は、上記の如く抽出した信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数ごとに、その周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出する処理（距離検出処理）、及び、自車両から物標への方位を検出する処理（方位検出処理）を実行する（ステップ１０６）。尚、ビート信号の周波数は、送信波と受信波との周波数差に相当する分だけ間を空けて存在するので、検出される物標までの距離はある程度の幅を持つこととなる。
【００２４】
具体的には、制御回路１８は、受信アンテナへの受信波のうちで送信波の反射波の信号レベルとその反射波以外の信号レベルとを閾値ＴＨａにより区別すべく、周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数が現れるか否かすなわち閾値ＴＨａ以上の信号強度のピークが発生するか否かを判別する。その結果、上記のピークが発生しないと判別した場合は、受信波内に送信波の反射波が存在せず、検知範囲内に物標が存在しないと判断する。一方、上記のピークが発生すると判別した場合は、そのピークが送信波の反射波を示すものであるとして、受信波内に送信波の反射波が存在すると判断し、信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に相当する自車両からの距離に物標が存在すると推定する。そして次に、その信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数についてすなわち物標が存在すると推定される距離についてその物標の自車両に対する方位（角度）を検出する方位検出処理を実行する。
【００２５】
制御回路１８は、上記の方位検出処理として、検知範囲内における信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に応じた距離において、複数の受信アンテナによるチャンネルごとの振幅及び位相を取得する。そして、その振幅及び位相が取得されたチャンネル間の位相差に基づいて、例えばデジタルビームフォーミングのような到来方向推定処理によって自車両に対して物標が存在する方位を検出する。
【００２６】
制御回路１８は、所定角度範囲内に存在する物標ごとに、上記の如く物標までの距離及び物標への方位を検出すると、次に、検出したすべての物標のうちから、ノイズや、路面或いは自車両が対象とすべき物標でないものからの反射波に基づくクラッタなどの物標を排除することにより、正確に物標を検出する処理を実行する。
【００２７】
具体的には、制御回路１８は、上記の如くステップ１０６において物標までの距離及び物標への方位を検出すると、まず、その検出した物標ごとに距離及び方位の所定時間中での変化を測定して、その時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下であるか否かを判別する（ステップ１０８）。尚、閾値ＴＨｂは、距離及び方位についてそれぞれ設定されるものであればよく、距離の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下でありかつ方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下である場合に本ステップ１０８において肯定判定がなされることとすればよい。一般に、ノイズやクラッタは、自車両に対して定まった位置に出現し続けることは無いので、ノイズやクラッタに係る物標の距離及び方位の時間的変化量が狭い範囲内に収まることはほとんど無い一方、先行車両などの自車両が制御対象とする物標は、自車両に対してある程度定まった位置に出現し続けるものであるので、かかる物標の距離及び方位の時間的変化量が狭い範囲内に収まる。
【００２８】
制御回路１８は、検出した物標のうち、距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下である物標が存在すると判定した場合は、その物標を自車両が追尾すべき追尾対象に設定して、その追尾対象となる観測数Ｎをインクリメントする（ステップ１１０）。一方、検出した物標のうち、距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂを超える物標が存在すると判定した場合は、その物標をノイズやクラッタなどの自車両が追尾すべきでない追尾対象外に設定して、その追尾対象外となる観測数Ｍをインクリメントする（ステップ１１２）。
【００２９】
制御回路１８は、上記の如く追尾対象の観測数Ｎや追尾対象外の観測数Ｍを計数すると、追尾対象の観測数Ｎと追尾対象外の観測数Ｍとの比（＝Ｎ／Ｍ）を計数し、その比Ｎ／Ｍが閾値ＴＨｃ以上であるか否かを判別する（ステップ１１４）。尚、閾値ＴＨｃは、予め定められた値である。
【００３０】
その結果、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立すると判別した場合は、追尾対象となるべき物標を検出できていない可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを小さくする（ステップ１１６）。尚、この閾値ＴＨａの減算は、一回当たり所定量だけ行われるものすればよく、この場合は、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立するサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの減算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが小さくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。制御回路１８は、上記の如く閾値ＴＨａを小さくした後、追尾対象として検出したＮ個の物標に対する追尾フィルタ処理を行う（ステップ１１８）。この追尾フィルタ処理は、追尾対象として検出した物標ごとの時系列的な位置及び速度を検出する処理である。
【００３１】
一方、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しないと判別した場合は、ノイズやクラックなどの追尾対象外の物標を数多く検出している可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを大きくする（ステップ１２０）。尚、この閾値ＴＨａの加算は、一回当たり所定量だけ行われるものとしてもよく、この場合は、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しないサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの加算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが大きくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。制御回路１８は、上記の如く閾値ＴＨａを大きくした後は、今回の信号処理を終了する。
【００３２】
このように本実施例においては、アンテナ１２の送信アンテナから送信波を送信すると共に、受信アンテナに受信される受信波について制御回路１８で信号処理を行うことにより、周波数スペクトラムデータにおける信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出すると共に、自車両から物標への方位を検出することができる。そして、自車両にとって追尾対象となる物標の時系列的な位置及び速度を検出することができる。
【００３３】
また、本実施例においては、受信処理により得た周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数が現れることで自車両から所定角度範囲内で物標の距離及び方位が検出された場合、その距離及び方位の所定時間中での変化量が閾値ＴＨｂ以下である物標を追尾対象に設定し、かつ、その変化量が閾値ＴＨｂを超える物標を追尾対象外に設定したうえで、その追尾対象の物標の数Ｎと追尾対象外の物標の数Ｍとの関係に基づいて、物標を検出するうえで信号強度のピークが満たすべき閾値ＴＨａを変更することができる。具体的には、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立する場合に閾値ＴＨａを小さくし、一方、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しない場合に閾値ＴＨａを大きくすることができる。
【００３４】
閾値ＴＨａが小さくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し易くなるので、例えば追尾対象となるべき物標で反射した反射波の信号強度がノイズレベルに近い場合にも、その物標を正確に追尾対象として検出することが可能になる。また一方、閾値ＴＨａが大きくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し難くなるので、物標として検出されていたノイズやクラッタなどを、検出される物標から排除することが可能になる。また、上記の如く閾値ＴＨａが適宜変更されれば、反射波の信号レベルやノイズレベルが変化しても、その変化に合わせた適切な値に閾値ＴＨａが設定されるので、追尾対象となる物標を正確に検出することが可能になる。
【００３５】
従って、本実施例のレーダ装置１０によれば、追尾対象となる物標の距離及び方位を正確に検出することができる。この検出された追尾対象となる物標のデータは、アプリケーション装置に提供されて使用される。このため、アプリケーション装置での車間制御や速度制御，制動制御などを、追尾対象となる物標の距離及び方位を基にして適切に実施することが可能になる。
【００３６】
尚、上記の第１実施例においては、アンテナ１２の送信アンテナが特許請求の範囲に記載した「送信手段」に、アンテナ１２の受信アンテナが特許請求の範囲に記載した「受信手段」に、制御回路１８が図２に示すルーチン中ステップ１０４の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「受信信号レベル判定手段」に、制御回路１８がステップ１０６の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「物標検出手段」に、制御回路１８が距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下である物標を追尾対象に、かつ、距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂを超える物標を追尾対象外にそれぞれ設定することが特許請求の範囲に記載した「物標設定手段」に、制御回路１８がステップ１１６，１１８の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「閾値変更手段」に、それぞれ相当している。
【００３７】
ところで、上記の第１実施例においては、閾値ＴＨａの変更を、追尾対象に設定される物標の数Ｎと追尾対象外に設定される物標の数Ｍとの比Ｎ／Ｍに応じて行うこととしているが、少なくとも、追尾対象に設定される物標の数Ｎと追尾対象外に設定される物標の数Ｍとの関係に基づいて行うものとすればよい。例えば、Ｍ／ＮやＮ／（Ｎ＋Ｍ），Ｍ／（Ｎ＋Ｍ）に応じて閾値ＴＨａを変更するものとしてもよい。
【実施例２】
【００３８】
本発明の第２実施例であるレーダ装置１０は、制御回路１８に、図２に代えて図４に示すルーチンを実行させることにより実現される。図４は、本実施例のレーダ装置１０において制御回路１８が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。尚、図４において、上記図２に示す処理と同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。また、図５は、時刻ｔ−１及び時刻ｔにおける物標Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各位置を表した図を示す。
【００３９】
本実施例において、制御回路１８は、ステップ１０６において物標ごとの距離検出処理及び方位検出処理を実行して物標までの距離及び物標への方位を検出すると、その時点で検出したすべての物標ごとの距離及び方位（すなわち位置）と、１サンプリング前に検出していたすべての物標ごとの距離及び方位（すなわち位置）と、を比較して、最も距離的に近い物標同士をペアに設定する。例えば、図５に示す如く、時刻ｔ−１及び時刻ｔにそれぞれ３つの物標が検出された場合には、最も距離的に近い物標同士の組が３つ設定される。
【００４０】
制御回路１８は、上記の如く最も距離的に近い物標同士をペアに設定すると、ペアごとに自車両を基準とした物標同士の距離を算出し、その距離が閾値ＴＨｄ以下となるペア（以下、近接ペアと称す）を抽出する。尚、閾値ＴＨｄは、ペアに設定された物標同士が同一の物標であると判断できる最大の距離のことであり、例えば、レーダ装置１０における物標の検出バラツキに１サンプリング間で自車両又は物標が移動できる最大距離を加えたものである。距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの物標同士は同一の物標である可能性が高く、一方、距離が閾値ＴＨｄを超えるペア（以下、離間ペアと称す）の物標同士は同一の物標である可能性は低い。
【００４１】
制御回路１８は、距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアについては同一の物標として設定して、同一物標を構成する近接ペアの点数を計数し、また、距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアについては非同一の物標として設定して、非同一物標を構成する離間ペアの点数を計数する。そして、ペアの全点数に対する距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合を算出して、その割合が閾値ＴＨｅ以上であるか否かを判別する（ステップ２００）。尚、閾値ＴＨｅは、予め定められた値である。
【００４２】
その結果、時間的に連続する２つのサンプリングでペアとなる全点数に対して距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合が閾値ＴＨｅ以上であると判別した場合は、追尾対象となるべき物標を検出できていない可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを小さくする（ステップ２０２）。尚、この閾値ＴＨａの減算は、一回当たり所定量だけ行われるものすればよく、この場合は、上記の割合が閾値ＴＨｅであるサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの減算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが小さくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。
【００４３】
一方、上記の割合が閾値ＴＨｅ未満であると判別した場合は、ノイズやクラックなどの追尾対象外の物標を数多く検出している可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを大きくする（ステップ２０４）。尚、この閾値ＴＨａの加算は、一回当たり所定量だけ行われるものとしてもよく、この場合は、上記の割合が閾値ＴＨｅであるサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの加算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが大きくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。
【００４４】
制御回路１８は、上記の如く閾値ＴＨａの変更を行うと、次に、上記したステップ１０８〜１１４の処理を実行する。そして、ステップ１１４においてＮ／Ｍ≧ＴＨｃが成立すると判別した場合は、追尾対象として検出したＮ個の物標に対する追尾フィルタ処理を行う（ステップ１１８）。一方、ステップ１１４においてＮ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しないと判別した場合は、ステップ１１８の処理を実行することなく今回の信号処理を終了する。
【００４５】
このように本実施例においては、アンテナ１２の送信アンテナから送信波を送信すると共に、受信アンテナに受信される受信波について制御回路１８で信号処理を行うことにより、周波数スペクトラムデータにおける信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出すると共に、自車両から物標への方位を検出することができる。そして、自車両にとって追尾対象となる物標の時系列的な位置及び速度を検出することができる。
【００４６】
また、本実施例においては、受信処理により得た周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数が現れることで自車両から所定角度範囲内で物標の距離及び方位が検出された場合、前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士（すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士）をペアと設定したうえで、全ペアのうち、物標同士の距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数と、物標同士の距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアの点数と、の関係に基づいて、物標を検出するうえで信号強度のピークが満たすべき閾値ＴＨａを変更することができる。具体的には、ペアの全点数に対する物標同士の距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合が閾値ＴＨｅ以上である場合に閾値ＴＨａを小さくし、一方、ペアの全点数に対する物標同士の距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合が閾値ＴＨｅ未満である場合に閾値ＴＨａを大きくすることができる。
【００４７】
閾値ＴＨａが小さくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し易くなるので、例えば追尾対象となるべき物標で反射した反射波の信号強度がノイズレベルに近い場合にも、その物標を正確に追尾対象として検出することが可能になる。また一方、閾値ＴＨａが大きくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し難くなるので、物標として検出されていたノイズやクラッタなどを、検出される物標から排除することが可能になる。また、上記の如く閾値ＴＨａが適宜変更されれば、反射波の信号レベルやノイズレベルが変化しても、その変化に合わせた適切な値に閾値ＴＨａが設定されるので、追尾対象となる物標を正確に検出することが可能になる。
【００４８】
従って、本実施例のレーダ装置１０においても、追尾対象となる物標の距離及び方位を正確に検出することができる。この検出された追尾対象となる物標のデータは、アプリケーション装置に提供されて使用される。このため、アプリケーション装置での車間制御や速度制御，制動制御などを、追尾対象となる物標の距離及び方位を基にして適切に実施することが可能になる。
【００４９】
尚、上記の第２実施例においては、制御回路１８が前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士（すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士）をペアに設定することが特許請求の範囲に記載した「ペア判定手段」に、制御回路１８がステップ２０２，２０４の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「閾値変更手段」に、それぞれ相当している。
【００５０】
ところで、上記の第２実施例においては、前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士（すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士）をペアに設定したうえで、閾値ＴＨａの変更を、ペアの全点数に対する距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合に応じて行うこととしているが、少なくとも、距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数と距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアの点数との関係に基づいて行うものとすればよい。例えば、近接ペアの点数と離間ペアの点数との比や、ペアの全点数に対する距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアの点数の割合に応じて閾値ＴＨａを変更するものとしてもよい。具体的には、近接ペアの点数と離間ペアの点数との比が所定値以上である場合に閾値ＴＨａを小さくし、その比が所定値未満である場合に閾値ＴＨａを大きくすることとしてもよい。
【００５１】
尚、上記の第１及び第２実施例においては、レーダ装置１０としてＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、パルスレーダ装置やＡＭレーダ装置，レーザレーダ装置などに適用することが可能である。
【００５２】
また、上記の第１及び第２実施例においては、自車両に対する対象物の方位の検出を、デジタルビームフォーミングのような到来方向推定処理方式を利用して行うこととしているが、一の送信波に対して異なる位置に配置された複数の受信アンテナに受信される信号間の位相差を検出する位相比較モノパルス方式を利用して行うこととしてもよい。
【００５３】
また、上記の第１及び第２実施例においては、送信アンテナを一つ設けかつ受信アンテナを複数設けることとしてもよいが、送信アンテナを複数設けることとしてもよい。また、受信アンテナが複数個ある場合は、受信アンテナそれぞれに対応して受信回路を別個独立に設けることとしてもよいが、受信アンテナに共通した一つの受信回路と、その受信回路の有する各部品と接続する受信アンテナを複数の受信アンテナ間で適宜切り替えるスイッチと、を設けることとしてもよい。かかる変形例によれば、複数の受信アンテナで受信回路の共用化を図ることができ、これにより、レーダ装置としての構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００５４】
また、受信アンテナが複数個設けられる場合は、それらの受信アンテナを受信専用のアンテナで構成することとしてもよいが、それらの受信アンテナの少なくとも一つを送信アンテナと兼用することとし、そのアンテナの接続を送信回路側と受信回路側との間で適宜切り替えるスイッチを設けることとしてもよい。かかる変形例によれば、送信アンテナと受信アンテナとの共用化を図ることができ、これにより、更にレーダ装置としての構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００５５】
更に、上記の第１及び第２実施例においては、自車両から検知対象の物標までの検出範囲を一次元とし、物標検出に際し一次元スキャンのみを行うものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、検出範囲を前後左右の二次元とし、物標検出に際し二次元スキャンを行うものとしてもよいし、また、検出範囲を前後左右上下の三次元とし、物標検出に際し三次元スキャンを行うものとしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ レーダ装置
１２ アンテナ
１４ 高周波回路
１６ Ａ／Ｄ変換器
１８ 制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に係り、特に、電波を送信し、その送信した電波が物標に反射して得られる反射波を受信することにより、その物標までの距離又はその物標の方位を検出するうえで好適なレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車両周辺へ電波を送信し、その送信した電波が物標に反射して得られる反射波を受信することにより、物標までの距離や物標の方位を検出するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるレーダ装置においては、複数の送信機から電波が送信された後、反射波が受信されると、その受信信号のレベルが検出され、そのレベルが閾値以上であるときに受信タイミングと送信タイミングとに基づいて物標までの距離が検出されると共に、その物標の方位が検出される。そして、その物標までの距離及びその物標の方位の時間的変化が監視され、その変化率が所定値以下で推移する物標が自車両にとっての追尾対象に設定する。従って、上記のレーダ装置によれば、追尾対象を精度よく追跡することができ、追尾対象の距離や方位を精度よく検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２５９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した受信信号のレベルを比較する閾値が大きすぎると、レーダ装置が受信した反射波のレベルが閾値に到達することができず、その結果として、物標を検出することができず、追尾対象を特定することができなくなる。一方、上記した受信信号のレベルを比較する閾値が小さすぎると、比較的ピークの小さいノイズレベルが閾値を超える機会が多くなり、その結果として、ノイズを物標として検出してしまい、追尾対象を誤認識するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、追尾対象の物標を正確に検出することが可能なレーダ装置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】
【０００６】
上記の目的は、電波を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、前記物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えるレーダ装置により達成される。
【０００７】
また、上記の目的は、電波を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、サンプリングごとに前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が最も小さい物標同士をペアとするペア判定手段と、前記ペア判定手段によりペアとされた物標同士の距離が所定距離以下である近接ペア及び該距離が該所定距離を超える離間ペアに基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えるレーダ装置により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、追尾対象の物標を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例であるレーダ装置の構成図である。
【図２】本実施例のレーダ装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図３】ノイズや反射波，クラッタなどの信号レベルの一例を表した図である。
【図４】本発明の第２実施例であるレーダ装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図５】時刻ｔ−１及び時刻ｔにおける物標Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各位置を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１実施例であるレーダ装置１０の構成図を示す。レーダ装置１０は、例えば車両や飛行体などの移動体に搭載されており、自移動体の周囲に存在する物標（ターゲット）を検出する周辺監視装置である。レーダ装置１０は、例えば、周波数変調した送信波を送信し、物標により反射される反射波を受信することにより、所定角度範囲内の物標を検出するＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置である。
【００１２】
図１に示す如く、レーダ装置１０は、アンテナ１２と、高周波回路１４と、Ａ／Ｄ変換器１６と、制御回路１８と、を備えている。尚、本実施例のレーダ装置１０は、車両に搭載されるものとし、レーダ装置１０において検知された物標のデータは、車両に搭載される車間制御装置や速度制御装置，制動装置などのアプリケーション装置に提供・出力されて使用される。
【００１３】
アンテナ１２は、車体前部のバンパーなどに配設されている。アンテナ１２は、送信波を外部空間へ放射する送信アンテナと、送信波が物標に反射して生成される反射波を受信し得る受信アンテナと、からなる。送信アンテナは、車両前方（例えば、車両進行方向）の所定角度範囲内に送信波を送信する。また、受信アンテナは、複数設けられており、それぞれ所定角度範囲内から反射される反射波を受信することができる。
【００１４】
高周波回路１４は、発振器及び混合器を有している。この発振器は、周波数が経時的に偏移する発振信号を出力する。上記したアンテナ１２の送信アンテナは、高周波回路１４の発振器に接続されている。送信アンテナは、発振器から供給された発振信号に応答して、周波数が経時的に偏移する電磁波である送信波（例えばミリ波）を送信する。
【００１５】
高周波回路１４において、上記の混合器には、上記の発振器及び受信アンテナが接続されている。混合器は、受信アンテナごとに対応して設けられている。受信アンテナに受信された反射波は、受信信号として混合器に供給される。各混合器はそれぞれ、発振器から出力される発振信号と受信アンテナから供給される受信信号とを混合し、両信号のビート周波数を有するビート信号を生成する。
【００１６】
高周波回路１４の各混合器にはそれぞれ、Ａ／Ｄ変換器１６が接続されている。各混合器で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器１６に入力される。各Ａ／Ｄ変換器１６はそれぞれ、高周波回路１４の混合器から供給されたビート信号をデジタル信号に変換して制御回路１８へ供給する。
【００１７】
制御回路１８は、各Ａ／Ｄ変換器１６から供給されたデジタル信号について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理などを行うことで周波数スペクトラムデータを得る。そして、その周波数スペクトラムデータに基づいて物標の位置に応じた周波数成分（振幅及び位相）を抽出し、その抽出した周波数成分に基づいて、自車両から物標までの距離、自車両と物標との相対速度、及び自車両に対する物標の方位（角度）を検出する。そして、その検出した物標を追尾対象として認識して、その認識結果に応じたデータ信号をアプリケーション装置へ向けて出力する。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照して、本実施例のレーダ装置１０において物標を検知する手法について説明する。図２は、本実施例のレーダ装置１０において制御回路１８が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図３は、ノイズや反射波，クラッタなどの信号レベルの一例を表した図を示す。
【００１９】
本実施例において、アプリケーション装置などが起動されて、レーダ装置１０が起動されると、その起動中、高周波回路１４の発振器から発振信号が出力されることで、車体前部のアンテナ１２の送信アンテナから送信波が外部空間へ放射されると共に、受信アンテナでの受信処理が行われる。
【００２０】
送信波の放射範囲内に物標が存在しないときは、アンテナ１２の送信アンテナから放射された送信波が物標に反射しないので、送信波の反射波が受信アンテナに受信されることはない。この場合は、受信アンテナに受信される受信波の強度は比較的小さい。一方、送信波の放射範囲内に物標が存在するときは、送信アンテナから放射された送信波がその物標で反射して、その反射波が受信アンテナに受信される。この場合は、受信アンテナに受信される受信波の強度は比較的大きい。アンテナ１２の受信アンテナに送信波の反射波が受信されると、その受信信号は、高周波回路１４の各混合器に供給されることで、発振器からの周波数が経時的に偏移する発振信号と混合される。
【００２１】
各混合器はそれぞれ、受信アンテナからの受信信号と発振器からの発振信号とを混合してビート信号を生成する。ビート信号の周波数は自車両から対象物までの距離を表し、また、ビート信号のレベルは受信反射波の強度を表す。各混合器で生成されたビート信号はそれぞれ、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタル変換された後、制御回路１８へ供給される。
【００２２】
制御回路１８は、所定時間ごとに、高周波回路１４から出力されるデジタル信号を取り込む（ステップ１００）。制御回路１８は、取り込まれたデジタル信号についてそれぞれＦＦＴ処理を施して、時間波形を周波数スペクトラムデータに変換する（ステップ１０２）。そして、その得られた周波数スペクトラムデータから信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数を抽出する（ステップ１０４）。尚、この閾値ＴＨａは、追尾対象となる物標を検出するのに必要な最小の信号強度であって、後述の如く適宜変更される値である。また、所定角度範囲内に物標が複数存在すれば、抽出される信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数は複数となることがある。
【００２３】
制御回路１８は、上記の如く抽出した信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数ごとに、その周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出する処理（距離検出処理）、及び、自車両から物標への方位を検出する処理（方位検出処理）を実行する（ステップ１０６）。尚、ビート信号の周波数は、送信波と受信波との周波数差に相当する分だけ間を空けて存在するので、検出される物標までの距離はある程度の幅を持つこととなる。
【００２４】
具体的には、制御回路１８は、受信アンテナへの受信波のうちで送信波の反射波の信号レベルとその反射波以外の信号レベルとを閾値ＴＨａにより区別すべく、周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数が現れるか否かすなわち閾値ＴＨａ以上の信号強度のピークが発生するか否かを判別する。その結果、上記のピークが発生しないと判別した場合は、受信波内に送信波の反射波が存在せず、検知範囲内に物標が存在しないと判断する。一方、上記のピークが発生すると判別した場合は、そのピークが送信波の反射波を示すものであるとして、受信波内に送信波の反射波が存在すると判断し、信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に相当する自車両からの距離に物標が存在すると推定する。そして次に、その信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数についてすなわち物標が存在すると推定される距離についてその物標の自車両に対する方位（角度）を検出する方位検出処理を実行する。
【００２５】
制御回路１８は、上記の方位検出処理として、検知範囲内における信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に応じた距離において、複数の受信アンテナによるチャンネルごとの振幅及び位相を取得する。そして、その振幅及び位相が取得されたチャンネル間の位相差に基づいて、例えばデジタルビームフォーミングのような到来方向推定処理によって自車両に対して物標が存在する方位を検出する。
【００２６】
制御回路１８は、所定角度範囲内に存在する物標ごとに、上記の如く物標までの距離及び物標への方位を検出すると、次に、検出したすべての物標のうちから、ノイズや、路面或いは自車両が対象とすべき物標でないものからの反射波に基づくクラッタなどの物標を排除することにより、正確に物標を検出する処理を実行する。
【００２７】
具体的には、制御回路１８は、上記の如くステップ１０６において物標までの距離及び物標への方位を検出すると、まず、その検出した物標ごとに距離及び方位の所定時間中での変化を測定して、その時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下であるか否かを判別する（ステップ１０８）。尚、閾値ＴＨｂは、距離及び方位についてそれぞれ設定されるものであればよく、距離の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下でありかつ方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下である場合に本ステップ１０８において肯定判定がなされることとすればよい。一般に、ノイズやクラッタは、自車両に対して定まった位置に出現し続けることは無いので、ノイズやクラッタに係る物標の距離及び方位の時間的変化量が狭い範囲内に収まることはほとんど無い一方、先行車両などの自車両が制御対象とする物標は、自車両に対してある程度定まった位置に出現し続けるものであるので、かかる物標の距離及び方位の時間的変化量が狭い範囲内に収まる。
【００２８】
制御回路１８は、検出した物標のうち、距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下である物標が存在すると判定した場合は、その物標を自車両が追尾すべき追尾対象に設定して、その追尾対象となる観測数Ｎをインクリメントする（ステップ１１０）。一方、検出した物標のうち、距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂを超える物標が存在すると判定した場合は、その物標をノイズやクラッタなどの自車両が追尾すべきでない追尾対象外に設定して、その追尾対象外となる観測数Ｍをインクリメントする（ステップ１１２）。
【００２９】
制御回路１８は、上記の如く追尾対象の観測数Ｎや追尾対象外の観測数Ｍを計数すると、追尾対象の観測数Ｎと追尾対象外の観測数Ｍとの比（＝Ｎ／Ｍ）を計数し、その比Ｎ／Ｍが閾値ＴＨｃ以上であるか否かを判別する（ステップ１１４）。尚、閾値ＴＨｃは、予め定められた値である。
【００３０】
その結果、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立すると判別した場合は、追尾対象となるべき物標を検出できていない可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを小さくする（ステップ１１６）。尚、この閾値ＴＨａの減算は、一回当たり所定量だけ行われるものすればよく、この場合は、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立するサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの減算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが小さくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。制御回路１８は、上記の如く閾値ＴＨａを小さくした後、追尾対象として検出したＮ個の物標に対する追尾フィルタ処理を行う（ステップ１１８）。この追尾フィルタ処理は、追尾対象として検出した物標ごとの時系列的な位置及び速度を検出する処理である。
【００３１】
一方、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しないと判別した場合は、ノイズやクラックなどの追尾対象外の物標を数多く検出している可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを大きくする（ステップ１２０）。尚、この閾値ＴＨａの加算は、一回当たり所定量だけ行われるものとしてもよく、この場合は、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しないサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの加算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが大きくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。制御回路１８は、上記の如く閾値ＴＨａを大きくした後は、今回の信号処理を終了する。
【００３２】
このように本実施例においては、アンテナ１２の送信アンテナから送信波を送信すると共に、受信アンテナに受信される受信波について制御回路１８で信号処理を行うことにより、周波数スペクトラムデータにおける信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出すると共に、自車両から物標への方位を検出することができる。そして、自車両にとって追尾対象となる物標の時系列的な位置及び速度を検出することができる。
【００３３】
また、本実施例においては、受信処理により得た周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数が現れることで自車両から所定角度範囲内で物標の距離及び方位が検出された場合、その距離及び方位の所定時間中での変化量が閾値ＴＨｂ以下である物標を追尾対象に設定し、かつ、その変化量が閾値ＴＨｂを超える物標を追尾対象外に設定したうえで、その追尾対象の物標の数Ｎと追尾対象外の物標の数Ｍとの関係に基づいて、物標を検出するうえで信号強度のピークが満たすべき閾値ＴＨａを変更することができる。具体的には、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立する場合に閾値ＴＨａを小さくし、一方、Ｎ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しない場合に閾値ＴＨａを大きくすることができる。
【００３４】
閾値ＴＨａが小さくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し易くなるので、例えば追尾対象となるべき物標で反射した反射波の信号強度がノイズレベルに近い場合にも、その物標を正確に追尾対象として検出することが可能になる。また一方、閾値ＴＨａが大きくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し難くなるので、物標として検出されていたノイズやクラッタなどを、検出される物標から排除することが可能になる。また、上記の如く閾値ＴＨａが適宜変更されれば、反射波の信号レベルやノイズレベルが変化しても、その変化に合わせた適切な値に閾値ＴＨａが設定されるので、追尾対象となる物標を正確に検出することが可能になる。
【００３５】
従って、本実施例のレーダ装置１０によれば、追尾対象となる物標の距離及び方位を正確に検出することができる。この検出された追尾対象となる物標のデータは、アプリケーション装置に提供されて使用される。このため、アプリケーション装置での車間制御や速度制御，制動制御などを、追尾対象となる物標の距離及び方位を基にして適切に実施することが可能になる。
【００３６】
尚、上記の第１実施例においては、アンテナ１２の送信アンテナが特許請求の範囲に記載した「送信手段」に、アンテナ１２の受信アンテナが特許請求の範囲に記載した「受信手段」に、制御回路１８が図２に示すルーチン中ステップ１０４の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「受信信号レベル判定手段」に、制御回路１８がステップ１０６の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「物標検出手段」に、制御回路１８が距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂ以下である物標を追尾対象に、かつ、距離及び方位の時間的変化量が閾値ＴＨｂを超える物標を追尾対象外にそれぞれ設定することが特許請求の範囲に記載した「物標設定手段」に、制御回路１８がステップ１１６，１１８の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「閾値変更手段」に、それぞれ相当している。
【００３７】
ところで、上記の第１実施例においては、閾値ＴＨａの変更を、追尾対象に設定される物標の数Ｎと追尾対象外に設定される物標の数Ｍとの比Ｎ／Ｍに応じて行うこととしているが、少なくとも、追尾対象に設定される物標の数Ｎと追尾対象外に設定される物標の数Ｍとの関係に基づいて行うものとすればよい。例えば、Ｍ／ＮやＮ／（Ｎ＋Ｍ），Ｍ／（Ｎ＋Ｍ）に応じて閾値ＴＨａを変更するものとしてもよい。
【実施例２】
【００３８】
本発明の第２実施例であるレーダ装置１０は、制御回路１８に、図２に代えて図４に示すルーチンを実行させることにより実現される。図４は、本実施例のレーダ装置１０において制御回路１８が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。尚、図４において、上記図２に示す処理と同一の処理を実行するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。また、図５は、時刻ｔ−１及び時刻ｔにおける物標Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各位置を表した図を示す。
【００３９】
本実施例において、制御回路１８は、ステップ１０６において物標ごとの距離検出処理及び方位検出処理を実行して物標までの距離及び物標への方位を検出すると、その時点で検出したすべての物標ごとの距離及び方位（すなわち位置）と、１サンプリング前に検出していたすべての物標ごとの距離及び方位（すなわち位置）と、を比較して、最も距離的に近い物標同士をペアに設定する。例えば、図５に示す如く、時刻ｔ−１及び時刻ｔにそれぞれ３つの物標が検出された場合には、最も距離的に近い物標同士の組が３つ設定される。
【００４０】
制御回路１８は、上記の如く最も距離的に近い物標同士をペアに設定すると、ペアごとに自車両を基準とした物標同士の距離を算出し、その距離が閾値ＴＨｄ以下となるペア（以下、近接ペアと称す）を抽出する。尚、閾値ＴＨｄは、ペアに設定された物標同士が同一の物標であると判断できる最大の距離のことであり、例えば、レーダ装置１０における物標の検出バラツキに１サンプリング間で自車両又は物標が移動できる最大距離を加えたものである。距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの物標同士は同一の物標である可能性が高く、一方、距離が閾値ＴＨｄを超えるペア（以下、離間ペアと称す）の物標同士は同一の物標である可能性は低い。
【００４１】
制御回路１８は、距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアについては同一の物標として設定して、同一物標を構成する近接ペアの点数を計数し、また、距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアについては非同一の物標として設定して、非同一物標を構成する離間ペアの点数を計数する。そして、ペアの全点数に対する距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合を算出して、その割合が閾値ＴＨｅ以上であるか否かを判別する（ステップ２００）。尚、閾値ＴＨｅは、予め定められた値である。
【００４２】
その結果、時間的に連続する２つのサンプリングでペアとなる全点数に対して距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合が閾値ＴＨｅ以上であると判別した場合は、追尾対象となるべき物標を検出できていない可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを小さくする（ステップ２０２）。尚、この閾値ＴＨａの減算は、一回当たり所定量だけ行われるものすればよく、この場合は、上記の割合が閾値ＴＨｅであるサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの減算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが小さくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。
【００４３】
一方、上記の割合が閾値ＴＨｅ未満であると判別した場合は、ノイズやクラックなどの追尾対象外の物標を数多く検出している可能性があると判断して、物標として検出するのに必要な信号強度の閾値ＴＨａを大きくする（ステップ２０４）。尚、この閾値ＴＨａの加算は、一回当たり所定量だけ行われるものとしてもよく、この場合は、上記の割合が閾値ＴＨｅであるサンプリングの期間が長いほど、閾値ＴＨａの加算量は全体として大きくなる。閾値ＴＨａが大きくなると、以後、電波の送受から車両前方の物標を検出するのにその変更後の閾値ＴＨａが用いられることとなる。
【００４４】
制御回路１８は、上記の如く閾値ＴＨａの変更を行うと、次に、上記したステップ１０８〜１１４の処理を実行する。そして、ステップ１１４においてＮ／Ｍ≧ＴＨｃが成立すると判別した場合は、追尾対象として検出したＮ個の物標に対する追尾フィルタ処理を行う（ステップ１１８）。一方、ステップ１１４においてＮ／Ｍ≧ＴＨｃが成立しないと判別した場合は、ステップ１１８の処理を実行することなく今回の信号処理を終了する。
【００４５】
このように本実施例においては、アンテナ１２の送信アンテナから送信波を送信すると共に、受信アンテナに受信される受信波について制御回路１８で信号処理を行うことにより、周波数スペクトラムデータにおける信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数に基づいて、自車両から物標までの距離を検出すると共に、自車両から物標への方位を検出することができる。そして、自車両にとって追尾対象となる物標の時系列的な位置及び速度を検出することができる。
【００４６】
また、本実施例においては、受信処理により得た周波数スペクトラムデータに信号強度のピークが閾値ＴＨａ以上となる周波数が現れることで自車両から所定角度範囲内で物標の距離及び方位が検出された場合、前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士（すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士）をペアと設定したうえで、全ペアのうち、物標同士の距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数と、物標同士の距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアの点数と、の関係に基づいて、物標を検出するうえで信号強度のピークが満たすべき閾値ＴＨａを変更することができる。具体的には、ペアの全点数に対する物標同士の距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合が閾値ＴＨｅ以上である場合に閾値ＴＨａを小さくし、一方、ペアの全点数に対する物標同士の距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合が閾値ＴＨｅ未満である場合に閾値ＴＨａを大きくすることができる。
【００４７】
閾値ＴＨａが小さくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し易くなるので、例えば追尾対象となるべき物標で反射した反射波の信号強度がノイズレベルに近い場合にも、その物標を正確に追尾対象として検出することが可能になる。また一方、閾値ＴＨａが大きくされれば、以後、信号強度のピークがその閾値ＴＨａに達し難くなるので、物標として検出されていたノイズやクラッタなどを、検出される物標から排除することが可能になる。また、上記の如く閾値ＴＨａが適宜変更されれば、反射波の信号レベルやノイズレベルが変化しても、その変化に合わせた適切な値に閾値ＴＨａが設定されるので、追尾対象となる物標を正確に検出することが可能になる。
【００４８】
従って、本実施例のレーダ装置１０においても、追尾対象となる物標の距離及び方位を正確に検出することができる。この検出された追尾対象となる物標のデータは、アプリケーション装置に提供されて使用される。このため、アプリケーション装置での車間制御や速度制御，制動制御などを、追尾対象となる物標の距離及び方位を基にして適切に実施することが可能になる。
【００４９】
尚、上記の第２実施例においては、制御回路１８が前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士（すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士）をペアに設定することが特許請求の範囲に記載した「ペア判定手段」に、制御回路１８がステップ２０２，２０４の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「閾値変更手段」に、それぞれ相当している。
【００５０】
ところで、上記の第２実施例においては、前回サンプリングから今回サンプリングにかけて距離的に最も近い物標同士（すなわち、距離及び方位の時間的変化量が最も小さい物標同士）をペアに設定したうえで、閾値ＴＨａの変更を、ペアの全点数に対する距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数の割合に応じて行うこととしているが、少なくとも、距離が閾値ＴＨｄ以下となる近接ペアの点数と距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアの点数との関係に基づいて行うものとすればよい。例えば、近接ペアの点数と離間ペアの点数との比や、ペアの全点数に対する距離が閾値ＴＨｄを超える離間ペアの点数の割合に応じて閾値ＴＨａを変更するものとしてもよい。具体的には、近接ペアの点数と離間ペアの点数との比が所定値以上である場合に閾値ＴＨａを小さくし、その比が所定値未満である場合に閾値ＴＨａを大きくすることとしてもよい。
【００５１】
尚、上記の第１及び第２実施例においては、レーダ装置１０としてＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、パルスレーダ装置やＡＭレーダ装置，レーザレーダ装置などに適用することが可能である。
【００５２】
また、上記の第１及び第２実施例においては、自車両に対する対象物の方位の検出を、デジタルビームフォーミングのような到来方向推定処理方式を利用して行うこととしているが、一の送信波に対して異なる位置に配置された複数の受信アンテナに受信される信号間の位相差を検出する位相比較モノパルス方式を利用して行うこととしてもよい。
【００５３】
また、上記の第１及び第２実施例においては、送信アンテナを一つ設けかつ受信アンテナを複数設けることとしてもよいが、送信アンテナを複数設けることとしてもよい。また、受信アンテナが複数個ある場合は、受信アンテナそれぞれに対応して受信回路を別個独立に設けることとしてもよいが、受信アンテナに共通した一つの受信回路と、その受信回路の有する各部品と接続する受信アンテナを複数の受信アンテナ間で適宜切り替えるスイッチと、を設けることとしてもよい。かかる変形例によれば、複数の受信アンテナで受信回路の共用化を図ることができ、これにより、レーダ装置としての構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００５４】
また、受信アンテナが複数個設けられる場合は、それらの受信アンテナを受信専用のアンテナで構成することとしてもよいが、それらの受信アンテナの少なくとも一つを送信アンテナと兼用することとし、そのアンテナの接続を送信回路側と受信回路側との間で適宜切り替えるスイッチを設けることとしてもよい。かかる変形例によれば、送信アンテナと受信アンテナとの共用化を図ることができ、これにより、更にレーダ装置としての構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００５５】
更に、上記の第１及び第２実施例においては、自車両から検知対象の物標までの検出範囲を一次元とし、物標検出に際し一次元スキャンのみを行うものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、検出範囲を前後左右の二次元とし、物標検出に際し二次元スキャンを行うものとしてもよいし、また、検出範囲を前後左右上下の三次元とし、物標検出に際し三次元スキャンを行うものとしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ レーダ装置
１２ アンテナ
１４ 高周波回路
１６ Ａ／Ｄ変換器
１８ 制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、
前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、
前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、
前記物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記閾値変更手段は、前記物標設定手段により追尾対象に設定される物標の数と、追尾対象外に設定される物標の数と、の関係に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記閾値変更手段は、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を、前記物標設定手段により追尾対象に設定される物標の数Ｎと追尾対象外に設定される物標の数Ｍとの比（Ｎ／Ｍ）が所定値以上である場合に小さくし、一方、該比（Ｎ／Ｍ）が該所定値未満である場合に大きくすることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
電波を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、
前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、
サンプリングごとに前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が最も小さい物標同士をペアとするペア判定手段と、
前記ペア判定手段によりペアとされた物標同士の距離が所定距離以下である近接ペア及び該距離が該所定距離を超える離間ペアに基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
前記閾値変更手段は、前記近接ペアの数と前記離間ペアの数との関係に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更することを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記閾値変更手段は、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を、前記近接ペアの数と前記離間ペアの数との比が所定値以上である場合に小さくし、一方、該比が該所定値未満である場合に大きくすることを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記受信信号レベル判定手段は、前記受信手段に受信される信号のピークレベルが前記閾値以上である周波数を前記反射波を示すものとして検出すると共に、
前記物標検出手段は、前記受信信号レベル判定手段により検出される前記周波数に基づいて、物標の距離又は方位を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載のレーダ装置。
【請求項１】
電波を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、
前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、
前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が所定量以下である物標を追尾対象に、かつ、該時間的変化量が該所定量を超える物標を追尾対象外に、それぞれ設定する物標設定手段と、
前記物標設定手段により設定される追尾対象の物標及び追尾対象外の物標に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記閾値変更手段は、前記物標設定手段により追尾対象に設定される物標の数と、追尾対象外に設定される物標の数と、の関係に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記閾値変更手段は、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を、前記物標設定手段により追尾対象に設定される物標の数Ｎと追尾対象外に設定される物標の数Ｍとの比（Ｎ／Ｍ）が所定値以上である場合に小さくし、一方、該比（Ｎ／Ｍ）が該所定値未満である場合に大きくすることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
電波を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される前記電波の反射波を受信し得る受信手段と、
前記受信手段に受信される信号のうちで前記反射波の信号レベルと前記反射波以外の信号レベルとを閾値により区別する受信信号レベル判定手段と、
前記受信信号レベル判定手段により区別された前記反射波を示す信号に基づいて、物標の距離又は方位を検出する物標検出手段と、
サンプリングごとに前記物標検出手段により検出される距離又は方位の時間的変化量が最も小さい物標同士をペアとするペア判定手段と、
前記ペア判定手段によりペアとされた物標同士の距離が所定距離以下である近接ペア及び該距離が該所定距離を超える離間ペアに基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更する閾値変更手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
前記閾値変更手段は、前記近接ペアの数と前記離間ペアの数との関係に基づいて、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を変更することを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記閾値変更手段は、前記受信信号レベル判定手段にて用いる前記閾値を、前記近接ペアの数と前記離間ペアの数との比が所定値以上である場合に小さくし、一方、該比が該所定値未満である場合に大きくすることを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記受信信号レベル判定手段は、前記受信手段に受信される信号のピークレベルが前記閾値以上である周波数を前記反射波を示すものとして検出すると共に、
前記物標検出手段は、前記受信信号レベル判定手段により検出される前記周波数に基づいて、物標の距離又は方位を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６８１１９（Ｐ２０１２−１６８１１９Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１０９３（Ｐ２０１１−３１０９３）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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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