電子走査型ミリ波レーダ装置およびコンピュータプログラム
【課題】 到来波に不要な成分を含む場合においても、この不要成分を効果的に除去する電子走査型ミリ波レーダ装置を提供する。
【解決手段】 デジタル化されたビート信号をフーリエ変換し、これに基づいて所定のピッチ角度でビーム信号を生成する。次に、生成されたビーム信号から対象物の方位、距離を検出する。一方、フーリエ変換された各ビート信号から不要な信号成分を除去し、この信号を逆フーリエ変換する。そして、逆フーリエ変換された各ビート信号から対象物の方位および距離に基づいて、ビート信号に対し分離処理を行う。
【解決手段】 デジタル化されたビート信号をフーリエ変換し、これに基づいて所定のピッチ角度でビーム信号を生成する。次に、生成されたビーム信号から対象物の方位、距離を検出する。一方、フーリエ変換された各ビート信号から不要な信号成分を除去し、この信号を逆フーリエ変換する。そして、逆フーリエ変換された各ビート信号から対象物の方位および距離に基づいて、ビート信号に対し分離処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子走査型ミリ波レーダ装置およびこれに用いるコンピュータプログラムに関し、特に、目標となる対象物以外からの到来波を効果的に除去する電子走査型ミリ波レーダ装置およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、車載用の電子走査型ミリ波レーダ装置には、そのビームの走査方式として、1本のビームを機械的に横方向に走査する機械式と、複数のビームを電子的に横方向に走査する電気式(例えば、特許文献1参照。)とが知られている。しかし、いずれの方式においても、対象物以外の障害物からの到来波成分の影響を除去するためには、送信アンテナから送信するビーム幅を狭くすることが必要であった。
【0003】
例えば、図16は、後方の車両に搭載された電子走査型ミリ波レーダ装置の送信アンテナから送信波を前方の2台の車両に送信し、前方の車両からの到来波を3チャンネルの受信アンテナで受信する場合を示している。このとき、送信波のビーム幅が広い場合に、例えば、前方の車両の側方側に障害物が存在すると、図9(b)のように、右側のビームの一部がこの障害物に到達するために、受信アンテナにより受信する到来波(受信波)に対象物(図9の場合は車両)からの電波以外に不要な成分を含むことになるという問題がある。
【0004】
このため、上記の問題を解決するためには、図9(a)に示すように、送信波のビーム幅を狭くして、側方側の障害物にビームを到達させないようにする必要がある。しかし、これを実現するためには、これに伴って、送信アンテナおよび受信アンテナの面積を大きくする必要があった(例えば、非特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開平6−88869号公報
【非特許文献1】アンテナ工学ハンドブック、社団法人電子通信学会編、平成3年9月30日発行、P188〜P191
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように、到来波(受信波)に不要な成分を含ませないようにするためには、送信アンテナおよび受信アンテナの面積を大きくし、ビーム幅を狭くすることが有効ではあるが、送信アンテナおよび受信アンテナの面積を大きくすると、一方で、装置全体の小型化あるいはコストダウンが困難であるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、到来波に不要な成分を含む場合においても、この不要成分を効果的に除去する電子走査型ミリ波レーダ装置およびコンピュータプログラム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】
【0007】
請求項1に係る発明は、対象物からの到来波を受信する複数の受信アンテナと、送信波を生成する送信波生成手段と、送信波を送信する送信アンテナと、前記各受信アンテナにおいて受信された受信波と該送信波とを混合し、ビート信号を生成するミキサと、該ビート信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、該デジタル化されたビート信号を各受信アンテナに対応づけて格納する記憶手段と、該格納されたビート信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成するデジタルビームフォーミング手段と、該生成されたビーム信号から前記対象物の方位を検出する方位検出手段と、該生成されたビーム信号から前記対象物までの距離を検出する距離検出手段と、前記フーリエ変換手段によりフーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する除去手段と、該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該ビート信号に対し分離処理を行う信号分離処理手段と、を備えたことを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置を提案している。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置について、前記対象物が車両であり、前記除去手段が、該車両の走行状況に対応して、除去する信号の範囲を設定することを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置を提案している。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置について、前記信号分離処理手段が、最大エントロピー法を用いて、信号の分離処理を行うことを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置を提案している。
【0010】
請求項4に係る発明は、電子走査型ミリ波レーダ装置に用いられるコンピュータプログラムであって、各受信アンテナにおいて受信された受信波と送信波とを混合し、ビート信号を生成し、該ビート信号をデジタル信号に変換して、各受信アンテナに対応づけて格納する第1のステップと、該格納されたビート信号をフーリエ変換する第2のステップと、該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成する第3のステップと、該生成されたビーム信号から対象物の方位を検出する第4のステップと、該生成されたビーム信号から対象物までの距離を検出する第5のステップと、前記フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する第6のステップと、該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する第7のステップと、前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号に対し分離処理を行う第8のステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを提案している。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、到来波に不要な成分を含む場合においても、この不要成分を効果的に除去することができるという効果がある。
また、到来波に対する不要成分の混入を防止するために、送信アンテナから送信されるビーム幅を狭くする必要がないため、装置全体を小型化し、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置について図1から図17を参照して詳細に説明する。
【0013】
本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置は、図1に示すように、受信アンテナ1a〜1iと、ミキサ2a〜2iと、送信アンテナ3と、分配器4と、フィルタ5a〜5iと、SW6と、A/Dコンバータ7と、制御部8と、三角波生成部9と、VCO(Voltage Controlled Oscillator)(送信波生成手段)10と、信号処理部20とから構成され、信号処理部20は、メモリ(記憶手段)21と、フーリエ変換処理部(フーリエ変換手段)22と、DBF(Digital Beam Forming)処理部(デジタルビームフォーミング手段)23と、距離検出部(距離検出手段)24と、速度検出部25と、方位検出部(方位検出手段)26と、不要成分除去部(除去手段)27と、逆フーリエ変換処理部(逆フーリエ変換手段)28と、分離処理部(信号分離処理手段)29とから構成されている。
【0014】
受信アンテナ1a〜1iは、対象物から到来する受信波を受信するアンテナであり、本実施形態においては、9個の受信アンテナで構成されている。ミキサ2a〜2iは、送信アンテナ3から送信される送信波と各受信アンテナ1a〜1iにおいて受信され増幅器により増幅された信号とを混合してビート信号を生成する。
【0015】
送信アンテナ3は、三角波生成部9において生成された信号をVCO10において周波数変調した送信信号を対象物に対して送信する。分配器4は、VCO10からの周波数変調信号をミキサ2a〜2iおよび送信アンテナ3に分配する。フィルタ5a〜5iは、ミキサ2a〜2iにおいて生成された各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルのビート信号に対して帯域制限を行う。
【0016】
SW6は、フィルタ5a〜5iを通過した各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルの信号を順次切り替えて、A/Dコンバータ7に供給する。A/Dコンバータ7は、SW6を介して入力される各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとのビート信号をデジタル信号に変換する。制御部8は、図示しないROM等に格納された制御プログラムに基づいて装置全体の制御を行う。
【0017】
次に、信号処理部20内のメモリ21は、A/Dコンバータ7においてデジタル変換されたデジタル信号を各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとに格納する。フーリエ変換処理部22は、メモリ21に格納された各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとの信号に対して、フーリエ変換処理を行う。DBF処理部23は、フーリエ変換処理部22においてフーリエ変換された各信号に対してデジタルビームフォーミング処理(DBF)を施すことにより、予め定められた角度ピッチを有するビームを生成する。
【0018】
距離検出部24は、デジタルビームフォーミング処理(DBF)された信号から対象物までの距離を検出する。速度検出部25は、デジタルビームフォーミング処理(DBF)された信号から対象物の速度を検出する。方位検出部26は、デジタルビームフォーミング処理(DBF)された信号から対象物に対する方位を検出する。
【0019】
不要成分除去部27は、対象物である車両が走行している道路状況を検出して、道路の車線領域以外からの到来波成分を除去する。あるいは、各受信アンテナに対応するチャンネルの受信レベルに対し、所定の閾値を設定し、閾値以下のチャンネルの到来波成分を除去する。
【0020】
逆フーリエ変換処理部28は、不要成分除去部27において不要成分を除去した信号を分離処理部29で処理可能な信号に変換するために、逆フーリエ変換処理を行う。分離処理部29は、逆フーリエ変換処理部28において逆フーリエ変換された各受信アンテナ1a〜1iに対応するビート信号に対し分離処理を行う。本実施形態においては、分離処理に最大エントロピー法が用いられている。
【0021】
次に、図2を用いて、本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置の処理について説明する。
制御部8からの制御信号によって三角波生成部9が三角波を生成し、これをVCO10に出力すると、VCO10が、この三角波信号を周波数変調し、送信信号を発生する。この送信信号は、分配器4を介してミキサ2a〜2iあるいは送信アンテナ3に供給され、送信アンテナ3は、この送信信号を前方に向けて電波として送信する。
【0022】
この送信波が対向車等の対象物により反射されて受信アンテナ1a〜1iにて受信信号として受信されると、ミキサ2a〜2iがこの受信信号とVCO10からの送信信号とを混合してドップラ周波数成分を含むビート信号を発生する。発生したビート信号は、各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとにフィルタ5a〜5iを通過して帯域制限された後、SW6に入力される。SW6は、所定のタイミングでスイッチを順次切り替えてフィルタ5a〜5iを通過した各受信アンテナ1a〜1iに対応する信号をA/Dコンバータ7に入力する。
【0023】
A/Dコンバータ7に入力された信号はデジタル信号に変換され、変換されたデジタル信号は、各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとに並べ替えられ、メモリ21の所定のエリアに格納される(ステップ101)。次に、メモリ21に格納されたデジタル信号は順次読み出され、フーリエ変換処理部22においてフーリエ変換の処理が行われる(ステップ102)。なお、このとき、フーリエ変換処理部22においては、メモリ21に格納されたデータのうち、実数部のみを入力する実フーリエ変換が実行される。
【0024】
続いて、フーリエ変換処理部22において、実フーリエ変換されたデータは、DBF処理部23に出力され、ここでデジタルビームフォーミング処理が実行される(ステップ103)。デジタルビームフォーミング処理は、フーリエ変換された各受信アンテナの受信信号を所定の周波数ポイントごとに空間軸方向において、さらにフーリエ変換することにより、任意のピッチを有するビームを形成するものである。
【0025】
距離検出部24および速度検出部25は、DBF処理部23においてデジタルビームフォーミング処理が実行されたビート信号の上昇部側及び下降部側の各ビート周波数を選択し、これら各ビート周波数を利用して所定の演算式により距離及び相対速度を算出する(ステップ104)。また、方位検出部26は、DBF処理部23においてデジタルビームフォーミング処理が実行されて生成された予め定められた角度ピッチを有するビーム信号に基づいて、対象物に対する方位を検出する(ステップ105)。
【0026】
次に、分離処理部29は、距離検出部24において検出された対象物までの距離、速度検出部25において検出された対象物の速度、方位検出部26において検出された対象物に対する方位に基づいて、受信波の到来方向の角度が所定の角度よりも広いか否かを判別し、分離処理を行うか否かの判断を行う(ステップ106)。分離処理部29が分離処理を行うと判断した場合、不要成分除去部27が制御対象エリア外からの到来波成分を除去する処理を実行する(ステップ107)。
【0027】
そして、不要成分を除去した信号は、逆フーリエ変換処理部28に出力され、分離処理部29で処理可能な信号に変換するために、逆フーリエ変換処理が行なわれる(ステップ108)。逆フーリエ変換処理部28において、逆フーリエ変換処理された信号は、分離処理部29に出力され、最大エントロピー法による分離処理が実行され、複数の対象物の方位が出力される(ステップ109)。
【0028】
なお、本実施形態においては、分離処理部29における分離処理には、最大エントロピー法が用いられている。最大エントロピー法とは、有限な測定波形から、それだけでは測定不可能な大きなラグをもつ自己相関関数を情報エントロピーが最大になるように推定することによって高分解能のスペクトルを推定するものである。
【0029】
この概略について、図3を用いて説明する。例えば、ビート信号を自己回帰モデルで表すことを考える。ここで、ビート信号波形を数1と仮定するとすれば、このcos波は、オイラーの公式により、2つの減衰信号波形の和として表すことができるため、数2のようになる。
【0030】
【数1】
【0031】
【数2】
【0032】
数2は、横軸をtとすると図3に示すように表される。ここで、自己回帰モデルとは、現在の値(図3では、X(n))をそれよりも前の時刻の値(図3では、X(n−1)、X(n−2))で表現するモデルである。したがって、これを、単一cos信号波形の自己回帰モデルに適用すると、数3のようになる。なお、数3において、a1、a2は、自己回帰係数である。
【0033】
【数3】
【0034】
ここで、波源をm個とした場合、単一のcos波は、数3に示すように、2次の自己回帰モデルになることから、m個のcos波成分の和は、2m次の自己回帰モデルで表すことができる。
【0035】
したがって、ビート信号が2個の波源である場合には、各受信アンテナにおける信号ベクトルRxi(i=0〜8)は、数4のように、4×4行列の行列式で表される。そして、この行列式に対して、最小二乗法やBurg法を用いて数5のように、自己回帰係数aiを求めることにより、各受信アンテナにおける信号ベクトルRxi(i=0〜8)の減衰定数および振動周波数を推定することができる。
【0036】
【数4】
【0037】
【数5】
【0038】
すなわち、最大エントロピー法を用いることにより、FFTでは分離できない周波数成分のピークを明瞭に分離することができる。よって、本実施形態において、例えば、図16(b)のように、各チャンネルにレベル差が発生しない場合においても、対象物を明確に分離することができる。
【0039】
また、分離処理部29においては、フーリエ変換処理部22において生成された各受信アンテナ1a〜1iごとの複素数データのうち、実数部あるいは虚数部のみを用いて、最大エントロピー法による処理を行っている。具体的に、複素数データの実数部のみを使用して演算を行う例について図4から図6を用いて説明する。
【0040】
複素数データの実数部のみを使用して演算を行うのは、演算処理を簡素化して処理時間を短縮するためであるが、複素数データの実数部のみを使用して演算を行うと、図4に示すように、各受信アンテナにおける信号ベクトル(図中、CH0からCH4)が実数軸上に集まってしまうために、最大エントロピー法による処理結果を用いた方位判別ができなくなってしまう。
【0041】
そこで、隣接する受信アンテナにおける信号ベクトルに対して、順次、90degずつ位相をずらす処理、すなわち、図5に示すように、CH0に対してCH1の位相を90degずらすことによりCH1*iとし、このCH1*iに対してCH2の位相を90degずらすことによりCH2*i*iとするような処理を順次行うことによって方位判別を可能としている。
【0042】
なお、これにより、図6に示すように、方位の検知範囲が複素数演算を行う場合の−180deg〜180degに比べて、−90deg〜90degと狭くなるが方位の判別については何ら支障はない。また、複素数データの虚数部のみを使用する演算も同様に行うことができる。
【0043】
さらに、上記の方法とは別に、隣接する受信アンテナにおける信号ベクトルごとに、複素数データの実数部、虚数部を交互に使用しても同様の処理を行うことができる。この場合には、位相を90degずらす処理が不要となるため、さらに、演算処理を簡素化して処理時間を短縮することができる。
【0044】
次に、不要成分の除去について、以下、図9から図17を用いた具体例を示して説明する。
<第1の実施例>
第1の実施例について、図9から図12を用いて説明する。
第1の実施例1は、対象物である車両が走行している道路状況を検出し、車両が走行している道路が直線道路であるかカーブであるのかを判断して、対象物である車両以外からの到来波(受信波)成分を除去するものである。
【0045】
なお、図9、図10において、破線で表された部分が車線を示し、ミリ波レーダ装置は車線間の中央部に位置している。また、ミリ波レーダ装置から一方の車線までの距離をW、車線間の間隔を2Wとしており、四角で囲まれた部分以外からの到来波を除去する。また、図10は、道路がカーブである場合を示しており、このときの曲率半径をRとしている。
【0046】
本実施例に係る電子走査型ミリ波レーダ装置は、図示しないヨーレートセンサからの出力であるヨー値と、スピードメータ等から求めた自車速度とから対象物である車両が走行している道路が直線道路であるのか、カーブであるのかを判別する。
【0047】
対象物である車両が走行している道路がカーブである場合の処理方法を図11および図12を用いて説明する。なお、図11において、車線上の任意の2地点をA地点、B地点とし、A地点とB地点とを結ぶ線分とミリ波レーダ装置の正面方向に伸びる直線との交点からA地点、B地点までの距離をそれぞれYA、YBとする。また、ミリ波レーダ装置から該交点までの距離をXとし、車線中央から右側の車線までの距離をWR、車線中央から左側の車線までの距離をWLとする。
【0048】
図11から、道路が右カーブの場合、YA、YBはそれぞれ以下のように表される。
YA=R−SQRT(R−WR)^2−X^2 (1)
YB=R−SQRT(R−WL)^2−X^2 (2)
同様に、道路が左カーブの場合、YA、YBはそれぞれ以下のように表される。
YA=R+SQRT(R−WR)^2−X^2 (3)
YB=R+SQRT(R−WL)^2−X^2 (4)
【0049】
ここで、ミリ波レーダ装置の正面方向に伸びる直線と、ミリ波レーダ装置とA地点あるいはB地点とを結んだ線分とのなす角度をそれぞれθ(A)、θ(B)とすると、これらは、X、YA、YBを用いて、
θ(A)=ATAN(YA/X) (5)
θ(B)=ATAN(YB/X) (6)
と表される。
【0050】
したがって、上記の式(1)から(6)を用いることにより、θ(A)、θ(B)を算出することができる。一方で、ミリ波レーダ装置に用いられる受信アンテナには、予めそれぞれの指向方向が定められている。そのため、θ(A)、θ(B)が求まれば、受信アンテナが持つそれぞれの指向方向から不要成分を除去するために、受信信号を削除すべき受信アンテナが図12に示すように求められる。
【0051】
<第2の実施例>
第2の実施例2について、図13および図14を用いて説明する。
本実施例における方法は、受信アンテナに対応する各チャンネルの受信レベルについて、所定の閾値を設定し、この閾値を超えるチャンネルの到来波(受信波)成分のみを使用し、この閾値を超えないレベルの低い他のチャンネルの到来波(受信波)成分を除去することにより、不要な成分を除去するものである。この方法は、対象物である車両から到来する到来波(受信波)のレベルに比べて、対象物から到来する到来波(受信波)のレベルが低いという性質を利用したものである。
【0052】
図13および図14は、受信アンテナに対応するチャンネル数が15の場合の各チャンネルにおける受信レベルを示している。このうち、図13は直線道路の場合を示している。この場合、閾値を上回る信号は、対象物である車両が存在すると思われる中央部付近に集中しており、これ以外の信号が除去の対象となる。
【0053】
図14は、対象物である車両が走行している道路が右カーブである場合を示している。この場合、走行している道路が右カーブであるであるために、閾値を上回る信号は、対象物である車両が存在すると思われる中央部やや右付近に集中しており、これ以外の信号が除去の対象となる。上記のような方法によれば、受信アンテナに対応する各チャンネルの受信レベルを所定の閾値により判別し、その結果に基づいて、到来波成分の除去を行うため、第1の実施例のように、道路状況を計算により求める必要がないことから、処理時間を短縮することができる。
【0054】
したがって、本実施形態によれば、到来波に不要な成分を含む場合においても、これを的確に除去し、対象物の方位を正確に求めることができる。すなわち、図16(b)に示す場合に、本発明における不要成分の除去を行わないと、図17(b)に示すように、分離処理を実行しても、偽の方位を示す信号が現れてしまう。ところが、図15(a)のように、本発明における不要成分の除去を実行すれば、図15(b)に示すように、不要な成分に基づく、偽の方位情報の発生を防止できる。よって、精度の高い方位検出が可能となる。
【0055】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置の構成図である。
【図2】本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置の処理フローである。
【図3】最大エントロピー法における自己回帰モデルの概念を示す図である。
【図4】各受信アンテナから得られる複素数データのうち、実数部のみを用いて処理を行った場合の各信号ベクトルを示す図である。
【図5】図4に対して、順次位相を90degずつずらす処理を加えた場合の各信号ベクトルを示す図である。
【図6】複素数データを用いて処理を行った場合の検出範囲と、実数部のみを用いて処理を行った場合の検出範囲を示す図である。
【図7】従来の問題点を示す図である。
【図8】最大エントロピー法を用いた信号分離処理を行った場合の受信波スペクトラムを示した図である。
【図9】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図10】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図11】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図12】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図13】不要成分の除去に関する第2の実施例を説明するための図である。
【図14】不要成分の除去に関する第2の実施例を説明するための図である。
【図15】本実施形態の効果を示す図である。
【図16】従来例に関する図である。
【図17】従来例に関する図である。
【符号の説明】
【0057】
1a〜1i・・・受信アンテナ
2a〜2i・・・ミキサ
3・・・送信アンテナ
4・・・分配器
5a〜5i・・・フィルタ
6・・・SW
7・・・A/Dコンバータ
8・・・制御部
9・・・三角波生成部
10・・・VCO(送信波生成手段)
20・・・信号処理部
21・・・メモリ(記憶手段)
22・・・フーリエ変換処理部(フーリエ変換手段)
23・・・DBF処理部(デジタルビームフォーミング手段)
24・・・距離検出部(距離検出手段)
25・・・速度検出部
26・・・方位検出部(方位検出手段)
27・・・不要成分除去部(除去手段)
28・・・逆フーリエ変換処理部(逆フーリエ変換手段)
29・・・分離処理部(信号分離処理手段)
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子走査型ミリ波レーダ装置およびこれに用いるコンピュータプログラムに関し、特に、目標となる対象物以外からの到来波を効果的に除去する電子走査型ミリ波レーダ装置およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、車載用の電子走査型ミリ波レーダ装置には、そのビームの走査方式として、1本のビームを機械的に横方向に走査する機械式と、複数のビームを電子的に横方向に走査する電気式(例えば、特許文献1参照。)とが知られている。しかし、いずれの方式においても、対象物以外の障害物からの到来波成分の影響を除去するためには、送信アンテナから送信するビーム幅を狭くすることが必要であった。
【0003】
例えば、図16は、後方の車両に搭載された電子走査型ミリ波レーダ装置の送信アンテナから送信波を前方の2台の車両に送信し、前方の車両からの到来波を3チャンネルの受信アンテナで受信する場合を示している。このとき、送信波のビーム幅が広い場合に、例えば、前方の車両の側方側に障害物が存在すると、図9(b)のように、右側のビームの一部がこの障害物に到達するために、受信アンテナにより受信する到来波(受信波)に対象物(図9の場合は車両)からの電波以外に不要な成分を含むことになるという問題がある。
【0004】
このため、上記の問題を解決するためには、図9(a)に示すように、送信波のビーム幅を狭くして、側方側の障害物にビームを到達させないようにする必要がある。しかし、これを実現するためには、これに伴って、送信アンテナおよび受信アンテナの面積を大きくする必要があった(例えば、非特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開平6−88869号公報
【非特許文献1】アンテナ工学ハンドブック、社団法人電子通信学会編、平成3年9月30日発行、P188〜P191
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように、到来波(受信波)に不要な成分を含ませないようにするためには、送信アンテナおよび受信アンテナの面積を大きくし、ビーム幅を狭くすることが有効ではあるが、送信アンテナおよび受信アンテナの面積を大きくすると、一方で、装置全体の小型化あるいはコストダウンが困難であるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、到来波に不要な成分を含む場合においても、この不要成分を効果的に除去する電子走査型ミリ波レーダ装置およびコンピュータプログラム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】
【0007】
請求項1に係る発明は、対象物からの到来波を受信する複数の受信アンテナと、送信波を生成する送信波生成手段と、送信波を送信する送信アンテナと、前記各受信アンテナにおいて受信された受信波と該送信波とを混合し、ビート信号を生成するミキサと、該ビート信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、該デジタル化されたビート信号を各受信アンテナに対応づけて格納する記憶手段と、該格納されたビート信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成するデジタルビームフォーミング手段と、該生成されたビーム信号から前記対象物の方位を検出する方位検出手段と、該生成されたビーム信号から前記対象物までの距離を検出する距離検出手段と、前記フーリエ変換手段によりフーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する除去手段と、該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該ビート信号に対し分離処理を行う信号分離処理手段と、を備えたことを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置を提案している。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置について、前記対象物が車両であり、前記除去手段が、該車両の走行状況に対応して、除去する信号の範囲を設定することを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置を提案している。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置について、前記信号分離処理手段が、最大エントロピー法を用いて、信号の分離処理を行うことを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置を提案している。
【0010】
請求項4に係る発明は、電子走査型ミリ波レーダ装置に用いられるコンピュータプログラムであって、各受信アンテナにおいて受信された受信波と送信波とを混合し、ビート信号を生成し、該ビート信号をデジタル信号に変換して、各受信アンテナに対応づけて格納する第1のステップと、該格納されたビート信号をフーリエ変換する第2のステップと、該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成する第3のステップと、該生成されたビーム信号から対象物の方位を検出する第4のステップと、該生成されたビーム信号から対象物までの距離を検出する第5のステップと、前記フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する第6のステップと、該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する第7のステップと、前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号に対し分離処理を行う第8のステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを提案している。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、到来波に不要な成分を含む場合においても、この不要成分を効果的に除去することができるという効果がある。
また、到来波に対する不要成分の混入を防止するために、送信アンテナから送信されるビーム幅を狭くする必要がないため、装置全体を小型化し、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置について図1から図17を参照して詳細に説明する。
【0013】
本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置は、図1に示すように、受信アンテナ1a〜1iと、ミキサ2a〜2iと、送信アンテナ3と、分配器4と、フィルタ5a〜5iと、SW6と、A/Dコンバータ7と、制御部8と、三角波生成部9と、VCO(Voltage Controlled Oscillator)(送信波生成手段)10と、信号処理部20とから構成され、信号処理部20は、メモリ(記憶手段)21と、フーリエ変換処理部(フーリエ変換手段)22と、DBF(Digital Beam Forming)処理部(デジタルビームフォーミング手段)23と、距離検出部(距離検出手段)24と、速度検出部25と、方位検出部(方位検出手段)26と、不要成分除去部(除去手段)27と、逆フーリエ変換処理部(逆フーリエ変換手段)28と、分離処理部(信号分離処理手段)29とから構成されている。
【0014】
受信アンテナ1a〜1iは、対象物から到来する受信波を受信するアンテナであり、本実施形態においては、9個の受信アンテナで構成されている。ミキサ2a〜2iは、送信アンテナ3から送信される送信波と各受信アンテナ1a〜1iにおいて受信され増幅器により増幅された信号とを混合してビート信号を生成する。
【0015】
送信アンテナ3は、三角波生成部9において生成された信号をVCO10において周波数変調した送信信号を対象物に対して送信する。分配器4は、VCO10からの周波数変調信号をミキサ2a〜2iおよび送信アンテナ3に分配する。フィルタ5a〜5iは、ミキサ2a〜2iにおいて生成された各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルのビート信号に対して帯域制限を行う。
【0016】
SW6は、フィルタ5a〜5iを通過した各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルの信号を順次切り替えて、A/Dコンバータ7に供給する。A/Dコンバータ7は、SW6を介して入力される各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとのビート信号をデジタル信号に変換する。制御部8は、図示しないROM等に格納された制御プログラムに基づいて装置全体の制御を行う。
【0017】
次に、信号処理部20内のメモリ21は、A/Dコンバータ7においてデジタル変換されたデジタル信号を各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとに格納する。フーリエ変換処理部22は、メモリ21に格納された各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとの信号に対して、フーリエ変換処理を行う。DBF処理部23は、フーリエ変換処理部22においてフーリエ変換された各信号に対してデジタルビームフォーミング処理(DBF)を施すことにより、予め定められた角度ピッチを有するビームを生成する。
【0018】
距離検出部24は、デジタルビームフォーミング処理(DBF)された信号から対象物までの距離を検出する。速度検出部25は、デジタルビームフォーミング処理(DBF)された信号から対象物の速度を検出する。方位検出部26は、デジタルビームフォーミング処理(DBF)された信号から対象物に対する方位を検出する。
【0019】
不要成分除去部27は、対象物である車両が走行している道路状況を検出して、道路の車線領域以外からの到来波成分を除去する。あるいは、各受信アンテナに対応するチャンネルの受信レベルに対し、所定の閾値を設定し、閾値以下のチャンネルの到来波成分を除去する。
【0020】
逆フーリエ変換処理部28は、不要成分除去部27において不要成分を除去した信号を分離処理部29で処理可能な信号に変換するために、逆フーリエ変換処理を行う。分離処理部29は、逆フーリエ変換処理部28において逆フーリエ変換された各受信アンテナ1a〜1iに対応するビート信号に対し分離処理を行う。本実施形態においては、分離処理に最大エントロピー法が用いられている。
【0021】
次に、図2を用いて、本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置の処理について説明する。
制御部8からの制御信号によって三角波生成部9が三角波を生成し、これをVCO10に出力すると、VCO10が、この三角波信号を周波数変調し、送信信号を発生する。この送信信号は、分配器4を介してミキサ2a〜2iあるいは送信アンテナ3に供給され、送信アンテナ3は、この送信信号を前方に向けて電波として送信する。
【0022】
この送信波が対向車等の対象物により反射されて受信アンテナ1a〜1iにて受信信号として受信されると、ミキサ2a〜2iがこの受信信号とVCO10からの送信信号とを混合してドップラ周波数成分を含むビート信号を発生する。発生したビート信号は、各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとにフィルタ5a〜5iを通過して帯域制限された後、SW6に入力される。SW6は、所定のタイミングでスイッチを順次切り替えてフィルタ5a〜5iを通過した各受信アンテナ1a〜1iに対応する信号をA/Dコンバータ7に入力する。
【0023】
A/Dコンバータ7に入力された信号はデジタル信号に変換され、変換されたデジタル信号は、各受信アンテナ1a〜1iに対応したチャンネルごとに並べ替えられ、メモリ21の所定のエリアに格納される(ステップ101)。次に、メモリ21に格納されたデジタル信号は順次読み出され、フーリエ変換処理部22においてフーリエ変換の処理が行われる(ステップ102)。なお、このとき、フーリエ変換処理部22においては、メモリ21に格納されたデータのうち、実数部のみを入力する実フーリエ変換が実行される。
【0024】
続いて、フーリエ変換処理部22において、実フーリエ変換されたデータは、DBF処理部23に出力され、ここでデジタルビームフォーミング処理が実行される(ステップ103)。デジタルビームフォーミング処理は、フーリエ変換された各受信アンテナの受信信号を所定の周波数ポイントごとに空間軸方向において、さらにフーリエ変換することにより、任意のピッチを有するビームを形成するものである。
【0025】
距離検出部24および速度検出部25は、DBF処理部23においてデジタルビームフォーミング処理が実行されたビート信号の上昇部側及び下降部側の各ビート周波数を選択し、これら各ビート周波数を利用して所定の演算式により距離及び相対速度を算出する(ステップ104)。また、方位検出部26は、DBF処理部23においてデジタルビームフォーミング処理が実行されて生成された予め定められた角度ピッチを有するビーム信号に基づいて、対象物に対する方位を検出する(ステップ105)。
【0026】
次に、分離処理部29は、距離検出部24において検出された対象物までの距離、速度検出部25において検出された対象物の速度、方位検出部26において検出された対象物に対する方位に基づいて、受信波の到来方向の角度が所定の角度よりも広いか否かを判別し、分離処理を行うか否かの判断を行う(ステップ106)。分離処理部29が分離処理を行うと判断した場合、不要成分除去部27が制御対象エリア外からの到来波成分を除去する処理を実行する(ステップ107)。
【0027】
そして、不要成分を除去した信号は、逆フーリエ変換処理部28に出力され、分離処理部29で処理可能な信号に変換するために、逆フーリエ変換処理が行なわれる(ステップ108)。逆フーリエ変換処理部28において、逆フーリエ変換処理された信号は、分離処理部29に出力され、最大エントロピー法による分離処理が実行され、複数の対象物の方位が出力される(ステップ109)。
【0028】
なお、本実施形態においては、分離処理部29における分離処理には、最大エントロピー法が用いられている。最大エントロピー法とは、有限な測定波形から、それだけでは測定不可能な大きなラグをもつ自己相関関数を情報エントロピーが最大になるように推定することによって高分解能のスペクトルを推定するものである。
【0029】
この概略について、図3を用いて説明する。例えば、ビート信号を自己回帰モデルで表すことを考える。ここで、ビート信号波形を数1と仮定するとすれば、このcos波は、オイラーの公式により、2つの減衰信号波形の和として表すことができるため、数2のようになる。
【0030】
【数1】
【0031】
【数2】
【0032】
数2は、横軸をtとすると図3に示すように表される。ここで、自己回帰モデルとは、現在の値(図3では、X(n))をそれよりも前の時刻の値(図3では、X(n−1)、X(n−2))で表現するモデルである。したがって、これを、単一cos信号波形の自己回帰モデルに適用すると、数3のようになる。なお、数3において、a1、a2は、自己回帰係数である。
【0033】
【数3】
【0034】
ここで、波源をm個とした場合、単一のcos波は、数3に示すように、2次の自己回帰モデルになることから、m個のcos波成分の和は、2m次の自己回帰モデルで表すことができる。
【0035】
したがって、ビート信号が2個の波源である場合には、各受信アンテナにおける信号ベクトルRxi(i=0〜8)は、数4のように、4×4行列の行列式で表される。そして、この行列式に対して、最小二乗法やBurg法を用いて数5のように、自己回帰係数aiを求めることにより、各受信アンテナにおける信号ベクトルRxi(i=0〜8)の減衰定数および振動周波数を推定することができる。
【0036】
【数4】
【0037】
【数5】
【0038】
すなわち、最大エントロピー法を用いることにより、FFTでは分離できない周波数成分のピークを明瞭に分離することができる。よって、本実施形態において、例えば、図16(b)のように、各チャンネルにレベル差が発生しない場合においても、対象物を明確に分離することができる。
【0039】
また、分離処理部29においては、フーリエ変換処理部22において生成された各受信アンテナ1a〜1iごとの複素数データのうち、実数部あるいは虚数部のみを用いて、最大エントロピー法による処理を行っている。具体的に、複素数データの実数部のみを使用して演算を行う例について図4から図6を用いて説明する。
【0040】
複素数データの実数部のみを使用して演算を行うのは、演算処理を簡素化して処理時間を短縮するためであるが、複素数データの実数部のみを使用して演算を行うと、図4に示すように、各受信アンテナにおける信号ベクトル(図中、CH0からCH4)が実数軸上に集まってしまうために、最大エントロピー法による処理結果を用いた方位判別ができなくなってしまう。
【0041】
そこで、隣接する受信アンテナにおける信号ベクトルに対して、順次、90degずつ位相をずらす処理、すなわち、図5に示すように、CH0に対してCH1の位相を90degずらすことによりCH1*iとし、このCH1*iに対してCH2の位相を90degずらすことによりCH2*i*iとするような処理を順次行うことによって方位判別を可能としている。
【0042】
なお、これにより、図6に示すように、方位の検知範囲が複素数演算を行う場合の−180deg〜180degに比べて、−90deg〜90degと狭くなるが方位の判別については何ら支障はない。また、複素数データの虚数部のみを使用する演算も同様に行うことができる。
【0043】
さらに、上記の方法とは別に、隣接する受信アンテナにおける信号ベクトルごとに、複素数データの実数部、虚数部を交互に使用しても同様の処理を行うことができる。この場合には、位相を90degずらす処理が不要となるため、さらに、演算処理を簡素化して処理時間を短縮することができる。
【0044】
次に、不要成分の除去について、以下、図9から図17を用いた具体例を示して説明する。
<第1の実施例>
第1の実施例について、図9から図12を用いて説明する。
第1の実施例1は、対象物である車両が走行している道路状況を検出し、車両が走行している道路が直線道路であるかカーブであるのかを判断して、対象物である車両以外からの到来波(受信波)成分を除去するものである。
【0045】
なお、図9、図10において、破線で表された部分が車線を示し、ミリ波レーダ装置は車線間の中央部に位置している。また、ミリ波レーダ装置から一方の車線までの距離をW、車線間の間隔を2Wとしており、四角で囲まれた部分以外からの到来波を除去する。また、図10は、道路がカーブである場合を示しており、このときの曲率半径をRとしている。
【0046】
本実施例に係る電子走査型ミリ波レーダ装置は、図示しないヨーレートセンサからの出力であるヨー値と、スピードメータ等から求めた自車速度とから対象物である車両が走行している道路が直線道路であるのか、カーブであるのかを判別する。
【0047】
対象物である車両が走行している道路がカーブである場合の処理方法を図11および図12を用いて説明する。なお、図11において、車線上の任意の2地点をA地点、B地点とし、A地点とB地点とを結ぶ線分とミリ波レーダ装置の正面方向に伸びる直線との交点からA地点、B地点までの距離をそれぞれYA、YBとする。また、ミリ波レーダ装置から該交点までの距離をXとし、車線中央から右側の車線までの距離をWR、車線中央から左側の車線までの距離をWLとする。
【0048】
図11から、道路が右カーブの場合、YA、YBはそれぞれ以下のように表される。
YA=R−SQRT(R−WR)^2−X^2 (1)
YB=R−SQRT(R−WL)^2−X^2 (2)
同様に、道路が左カーブの場合、YA、YBはそれぞれ以下のように表される。
YA=R+SQRT(R−WR)^2−X^2 (3)
YB=R+SQRT(R−WL)^2−X^2 (4)
【0049】
ここで、ミリ波レーダ装置の正面方向に伸びる直線と、ミリ波レーダ装置とA地点あるいはB地点とを結んだ線分とのなす角度をそれぞれθ(A)、θ(B)とすると、これらは、X、YA、YBを用いて、
θ(A)=ATAN(YA/X) (5)
θ(B)=ATAN(YB/X) (6)
と表される。
【0050】
したがって、上記の式(1)から(6)を用いることにより、θ(A)、θ(B)を算出することができる。一方で、ミリ波レーダ装置に用いられる受信アンテナには、予めそれぞれの指向方向が定められている。そのため、θ(A)、θ(B)が求まれば、受信アンテナが持つそれぞれの指向方向から不要成分を除去するために、受信信号を削除すべき受信アンテナが図12に示すように求められる。
【0051】
<第2の実施例>
第2の実施例2について、図13および図14を用いて説明する。
本実施例における方法は、受信アンテナに対応する各チャンネルの受信レベルについて、所定の閾値を設定し、この閾値を超えるチャンネルの到来波(受信波)成分のみを使用し、この閾値を超えないレベルの低い他のチャンネルの到来波(受信波)成分を除去することにより、不要な成分を除去するものである。この方法は、対象物である車両から到来する到来波(受信波)のレベルに比べて、対象物から到来する到来波(受信波)のレベルが低いという性質を利用したものである。
【0052】
図13および図14は、受信アンテナに対応するチャンネル数が15の場合の各チャンネルにおける受信レベルを示している。このうち、図13は直線道路の場合を示している。この場合、閾値を上回る信号は、対象物である車両が存在すると思われる中央部付近に集中しており、これ以外の信号が除去の対象となる。
【0053】
図14は、対象物である車両が走行している道路が右カーブである場合を示している。この場合、走行している道路が右カーブであるであるために、閾値を上回る信号は、対象物である車両が存在すると思われる中央部やや右付近に集中しており、これ以外の信号が除去の対象となる。上記のような方法によれば、受信アンテナに対応する各チャンネルの受信レベルを所定の閾値により判別し、その結果に基づいて、到来波成分の除去を行うため、第1の実施例のように、道路状況を計算により求める必要がないことから、処理時間を短縮することができる。
【0054】
したがって、本実施形態によれば、到来波に不要な成分を含む場合においても、これを的確に除去し、対象物の方位を正確に求めることができる。すなわち、図16(b)に示す場合に、本発明における不要成分の除去を行わないと、図17(b)に示すように、分離処理を実行しても、偽の方位を示す信号が現れてしまう。ところが、図15(a)のように、本発明における不要成分の除去を実行すれば、図15(b)に示すように、不要な成分に基づく、偽の方位情報の発生を防止できる。よって、精度の高い方位検出が可能となる。
【0055】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置の構成図である。
【図2】本実施形態に係る電子走査型ミリ波レーダ装置の処理フローである。
【図3】最大エントロピー法における自己回帰モデルの概念を示す図である。
【図4】各受信アンテナから得られる複素数データのうち、実数部のみを用いて処理を行った場合の各信号ベクトルを示す図である。
【図5】図4に対して、順次位相を90degずつずらす処理を加えた場合の各信号ベクトルを示す図である。
【図6】複素数データを用いて処理を行った場合の検出範囲と、実数部のみを用いて処理を行った場合の検出範囲を示す図である。
【図7】従来の問題点を示す図である。
【図8】最大エントロピー法を用いた信号分離処理を行った場合の受信波スペクトラムを示した図である。
【図9】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図10】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図11】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図12】不要成分の除去に関する第1の実施例を説明するための図である。
【図13】不要成分の除去に関する第2の実施例を説明するための図である。
【図14】不要成分の除去に関する第2の実施例を説明するための図である。
【図15】本実施形態の効果を示す図である。
【図16】従来例に関する図である。
【図17】従来例に関する図である。
【符号の説明】
【0057】
1a〜1i・・・受信アンテナ
2a〜2i・・・ミキサ
3・・・送信アンテナ
4・・・分配器
5a〜5i・・・フィルタ
6・・・SW
7・・・A/Dコンバータ
8・・・制御部
9・・・三角波生成部
10・・・VCO(送信波生成手段)
20・・・信号処理部
21・・・メモリ(記憶手段)
22・・・フーリエ変換処理部(フーリエ変換手段)
23・・・DBF処理部(デジタルビームフォーミング手段)
24・・・距離検出部(距離検出手段)
25・・・速度検出部
26・・・方位検出部(方位検出手段)
27・・・不要成分除去部(除去手段)
28・・・逆フーリエ変換処理部(逆フーリエ変換手段)
29・・・分離処理部(信号分離処理手段)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物からの到来波を受信する複数の受信アンテナと、
送信波を生成する送信波生成手段と、
送信波を送信する送信アンテナと、
前記各受信アンテナにおいて受信された受信波と該送信波とを混合し、ビート信号を生成するミキサと、
該ビート信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、
該デジタル化されたビート信号を各受信アンテナに対応づけて格納する記憶手段と、
該格納されたビート信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成するデジタルビームフォーミング手段と、
該生成されたビーム信号から前記対象物の方位を検出する方位検出手段と、
該生成されたビーム信号から前記対象物までの距離を検出する距離検出手段と、
前記フーリエ変換手段によりフーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する除去手段と、
該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該ビート信号に対し分離処理を行う信号分離処理手段と、
を備えたことを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置。
【請求項2】
前記対象物が車両であり、
前記除去手段が、該車両の走行状況に対応して、除去する信号の範囲を設定することを特徴とする請求項1に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置。
【請求項3】
前記信号分離処理手段が、最大エントロピー法を用いて、信号の分離処理を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置。
【請求項4】
電子走査型ミリ波レーダ装置に用いられるコンピュータプログラムであって、
各受信アンテナにおいて受信された受信波と送信波とを混合してビート信号を生成し、該ビート信号をデジタル信号に変換して、各受信アンテナに対応づけて格納する第1のステップと、
該格納されたビート信号をフーリエ変換する第2のステップと、
該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成する第3のステップと、
該生成されたビーム信号から対象物の方位を検出する第4のステップと、
該生成されたビーム信号から対象物までの距離を検出する第5のステップと、
前記フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する第6のステップと、
該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する第7のステップと、
前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号に対し分離処理を行う第8のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項1】
対象物からの到来波を受信する複数の受信アンテナと、
送信波を生成する送信波生成手段と、
送信波を送信する送信アンテナと、
前記各受信アンテナにおいて受信された受信波と該送信波とを混合し、ビート信号を生成するミキサと、
該ビート信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、
該デジタル化されたビート信号を各受信アンテナに対応づけて格納する記憶手段と、
該格納されたビート信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成するデジタルビームフォーミング手段と、
該生成されたビーム信号から前記対象物の方位を検出する方位検出手段と、
該生成されたビーム信号から前記対象物までの距離を検出する距離検出手段と、
前記フーリエ変換手段によりフーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する除去手段と、
該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該ビート信号に対し分離処理を行う信号分離処理手段と、
を備えたことを特徴とする電子走査型ミリ波レーダ装置。
【請求項2】
前記対象物が車両であり、
前記除去手段が、該車両の走行状況に対応して、除去する信号の範囲を設定することを特徴とする請求項1に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置。
【請求項3】
前記信号分離処理手段が、最大エントロピー法を用いて、信号の分離処理を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された電子走査型ミリ波レーダ装置。
【請求項4】
電子走査型ミリ波レーダ装置に用いられるコンピュータプログラムであって、
各受信アンテナにおいて受信された受信波と送信波とを混合してビート信号を生成し、該ビート信号をデジタル信号に変換して、各受信アンテナに対応づけて格納する第1のステップと、
該格納されたビート信号をフーリエ変換する第2のステップと、
該フーリエ変換された信号に基づいて、所定のピッチ角度でビーム信号を生成する第3のステップと、
該生成されたビーム信号から対象物の方位を検出する第4のステップと、
該生成されたビーム信号から対象物までの距離を検出する第5のステップと、
前記フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号から不要な信号成分を除去する第6のステップと、
該不要成分が除去された各受信アンテナに対応するビーム信号を逆フーリエ変換する第7のステップと、
前記検出された対象物の方位および距離に基づいて、該逆フーリエ変換された各受信アンテナに対応するビート信号に対し分離処理を行う第8のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【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】
【公開番号】特開2006−275840(P2006−275840A)
【公開日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−96866(P2005−96866)
【出願日】平成17年3月30日(2005.3.30)
【出願人】(300052246)株式会社ホンダエレシス (105)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年3月30日(2005.3.30)
【出願人】(300052246)株式会社ホンダエレシス (105)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
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