ＦＭＣＷレーダ装置
【課題】レーダの送信信号に三角波状の周波数変調を行い、送受信信号から抽出されたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング処理を行うことにより、目標ターゲットの距離、速度等を計算するための技術に関し、複数の移動対象物体が存在した場合における、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことにある。
【解決手段】速度全組合せ算出部１１１は、検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の全組合せに対応する速度値を算出する。速度出現頻度算出部１１２は、上記全組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する。ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、上記出現頻度に基づいて、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の適切なペアを決定する。この場合、各組合せに対応する速度値又は距離値が所定の閾値を超えるものについては、ペアから除外される。
【解決手段】速度全組合せ算出部１１１は、検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の全組合せに対応する速度値を算出する。速度出現頻度算出部１１２は、上記全組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する。ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、上記出現頻度に基づいて、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の適切なペアを決定する。この場合、各組合せに対応する速度値又は距離値が所定の閾値を超えるものについては、ペアから除外される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダの送信信号に三角波状の周波数変調を行い、送受信信号から抽出されたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング処理を行うことにより、ターゲットの距離、速度等を計算するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭＣＷレーダは、周波数変調（ＦＭ）された連続波（ＣＷ）信号を送受信することにより、移動物体の距離と速度を同時に測定することができる装置である。
この原理を、図１３に示す。
【０００３】
図１３（ａ）で、ｆs (t) は、送信アンテナより送信される送信信号の周波数、ｆr (t) は、移動対象物体にて反射された後、受信アンテナにて受信される受信信号の周波数である。送信アンテナに送信信号を供給する発振器の出力信号はＦＭ変調器によって、三角波で周波数変調されている。図１３（ａ）に示されるように、送信信号の中心周波数をｆ0 、変調繰返し周期をＴ、周波数変調幅をβとする。
【０００４】
受信信号は、レーダと移動物体との距離に応じて、送信信号に対して時間τだけ遅延している。この時間遅延τと、レーダ及び移動物体間の（近づく又は遠ざかる）相対速度によるドップラー効果により、受信信号が送信信号と混合されて得られる出力信号においては、図１３（ｂ）に示されるように、時間ｔの経過に応じて周波数ｆupとｆdownのビートが繰り返されるビート信号が得られる。
【０００５】
いま、目標までの距離をｒ、目標との相対速度をν、光速をｃとすると、送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間（以下、「ＵＰ区間」と呼ぶ）でのビート周波数ｆup（以下、「ＵＰ周波数」と呼ぶ）と、送信信号及び受信信号の周波数が減少する区間（以下、「ＤＯＷＮ区間」と呼ぶ）でのビート周波数ｆdown（以下、「ＤＯＷＮ周波数」と呼ぶ）は、下記数１式にて示される。
［数式１］
ｆup＝（４β／Ｔ）×ｒ＋（２ｆ0 ／ｃ）×ν
ｆdown＝（４β／Ｔ）×ｒ−（２ｆ0 ／ｃ）×ν
【０００６】
この関係より、受信信号が送信信号と混合されて得られる出力信号に対して、高速フーリエ変換等によって周波数解析を行い、その解析結果から上記ＵＰ周波数ｆupとＤＯＷＮ周波数ｆdownのペアを検出することができれば、数１式の２次元１次連列方程式を解いて得られる下記数２式によって、レーダから移動物体までの距離ｒとレーダに対する移動物体の相対速度νを検出することができる。
［数式２］
ｒ＝（ｆup＋ｆdown）×Ｔ／（８β）
ν＝（ｆup−ｆdown）×ｃ／（４ｆ0 ）
【０００７】
この原理に基づいて、道路の上部から道路にむけてＦＭＣＷレーダを送信すると、路上を通行している車の台数や速度(車流)を計測することができる。
【０００８】
このような周波数情報から移動物体に関する情報を検出する従来技術として、例えば特許文献１に開示されている技術がある。この従来技術では、耐ノイズ性の高い距離速度計測装置の実現を目的として、観測区間を複数に連続的に分割して捉え、各ブロックで得られた上昇側及び下降側のピーク周波数をブロックにまたがり記憶してグルーピングし、グ
ルーピング後に平均化して距離、速度を算出することにより、ノイズの影響を除去するものである。
【特許文献１】特開平６−８２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで一般に、ＦＭＣＷレーダで同時に観測される移動物体は複数あり得るため、前述のＵＰ周波数ｆupとＤＯＷＮ周波数ｆdownもそれぞれ、複数の周波数ピークが検出される。更に、周波数解析の結果信号中には、ノイズによるピークも出現する。
【００１０】
このため、上記ＵＰ周波数ｆupとＤＯＷＮ周波数ｆdownのペアを決定する処理（以下、「ペアリング」と呼ぶ）が困難になる場合がある。誤った組み合わせでペアリングが行われると、算出結果として得られる移動物体までの距離や移動速度も誤ったものになってしまうという問題点を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題は、複数の移動対象物体が存在した場合における、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことにある。
本発明は、送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置による受信波を処理とする装置又はプログラムを前提とする。
【００１２】
速度組合せ算出部（図１の１１１）は、検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する。
速度出現頻度算出部（図１の１１２）は、速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する。
【００１３】
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部（図１の１１３）は、速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度に基づいて、速度組合せ算出手段が速度値を算出する際に組み合わせたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定する。このＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は例えば、速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度が一定の閾値以上であるＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアを決定するように構成することができる。また、このＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は更に、速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せに対応する速度値のうち、所定の速度閾値以上のものについては、その速度値に対応するＵＰ周波数及びＤＯＷＮ周波数の組合せはペアとして決定しないように構成することができる。また、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は更に、速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せのうち、各組合せに基づいて算出できる距離値が所定の距離閾値以上のものについては、それに対応するＵＰ周波数及びＤＯＷＮ周波数の組合せはペアとして決定しないように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の移動対象物体が存在した場合においても、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことが可能となる。
本発明では、道路を走行する車群は類似した速度で走行することに着目し、速度の出現頻度を算出し最も出現頻度が高い速度が検出されている車群の速度と判定し、その速度に近いものから優先しＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング対象とすることで、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せの優先が明確になるため、ミスペアを削減することが可能
となる。
【００１５】
特に、本発明の実施形態では、前回の測定データ（隣のビームで測定したときのデータ）を蓄積、比較することなどを必要とせず、単独方位データのみを用いた測定が可能となる。
【００１６】
更に、本発明では、あり得ない速度又は距離を除外することにより、より正確なペアリングが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の構成図である。
発振器１０２の出力信号はＦＭ変調器１０１によって、三角波で周波数変調されている。この三角波は前述した図１３（ａ）と同様のものである。このようにしてＦＭ変調された三角波の送信信号は、送信アンテナ１０３から送信される。
【００１８】
送信アンテナ１０３から送信された送信信号は、移動対象物体にて反射された後、受信アンテナ１０４にて受信される。この受信信号も、前述した図１３（ａ）に示される三角波である。
【００１９】
受信信号は、ミキサ部１０５にて送信信号と混合され、フィルタ部１０６で雑音成分等が除去された後、Ａ／Ｄ変換器１０７にてデジタル信号に変換される。
このようにして得られた混合デジタル信号は、ＦＦＴ演算部１０８にて、高速フーリエ変換によって周波数成分信号が検出される。
【００２０】
ＵＰ周波数抽出部１０９は、ＦＦＴ演算部１０８に対して、混合デジタル信号のＵＰ区間（図１３参照）における周波数解析を指示し、その結果得られる周波数成分信号から、ＵＰ周波数の複数のピーク値を検出する。同様に、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０は、ＦＦＴ演算部１０８に対して、混合デジタル信号のＤＯＷＮ区間（図１３参照）における周波数解析を指示し、その結果得られる周波数成分信号から、ＤＯＷＮ周波数の複数のピーク値を検出する。
【００２１】
速度全組合せ算出部１１１は、上述の検出された複数のＵＰ周波数ピーク値と複数のＤＯＷＮ周波数ピーク値の全ての組合せに対応する速度値を算出し、特には図示しないメモリ上のテーブルに記憶する。
【００２２】
速度出現頻度算出部１１２は、速度全組合せ算出部１１１にて算出された複数のＵＰ周波数ピーク値と複数のＤＯＷＮ周波数ピーク値の全ての組合せに対応する速度値について、その出現頻度を特には図示しないメモリ上のテーブルに集計記憶する。
【００２３】
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、上記速度値の出現頻度に基づいて、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の適切なペアを決定する。
距離・速度・受信電力算出部１１４は、上記決定されたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアごとに、そのペアに対応する移動物体の距離、速度、及び上記ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアの受信電力を算出する。
【００２４】
上記本発明の実施形態の構成において、１０１〜１１０、及び１１４の各機能ブロックが実現する機能は、従来のＦＭＣＷレーダ装置において一般的に実現されている機能である。１１１〜１１３の機能ブロックが実現する機能は、本発明の実施形態として特有の機能であり、それらの動作は、図２の動作フローチャートで示される。
【００２５】
なお、本実施例では、ＦＭＣＷレーダ装置の中に１０１〜１１４の全ての構成が含まれる例で説明を行うが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、１０１〜１０７をレーダ装置に、１０８〜１１４を他のコンピュータに搭載するなど、これらの機能をＦＭＣＷレーダ装置と該ＦＭＣＷレーダ装置に接続している制御ＰＣ（コンピュータ）とに分けて実装しても構わない。
【００２６】
以下、これらの機能の詳細について、図２の動作フローチャートに沿って、図３〜図１１の動作説明図を用いながら説明する。
図１に示される構成を有するＦＭＣＷレーダ装置は、例えば道路の上部に設置されて道路にむけてレーダを照射する場合、図３に示されるように、＃１〜＃Ｎの各測定方位に順次例えば１０ミリ秒ずつ照射してゆき、各測定方位ごとに移動対象物体の検出を行う。
【００２７】
この場合、１つの測定方位上には、複数の移動対象物体が存在し得る。
この結果、図４（ａ）に示されるようなＡ／Ｄ変換器１０７（図１）の出力に対して、ＦＦＴ演算部１０８（図１）が、図４（ｂ）に示されるように、ＵＰ区間での周波数解析を行った得られるＵＰ周波数成分４０２と、ＤＯＷＮ区間での周波数解析を行って得られるＤＯＷＮ周波数成分４０３には、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のピークがそれぞれ現れる。
【００２８】
そして、ＵＰ周波数抽出部１０９（図１）は、ＵＰ周波数成分４０２から、図４（ｂ）の(1)、(4)、及び(5)の各ピークをＵＰ周波数として抽出し、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０（図１）は、ＤＯＷＮ周波数成分４０３から、図４（ｂ）の(2)、(3)、及び(6)の各ピークをＤＯＷＮ周波数として抽出する。
【００２９】
ここで、ＵＰ周波数抽出部１０９が抽出したＵＰ周波数のピークと、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０が抽出したＤＯＷＮ周波数のピークとに対して、ペアリングを行う必要がある。図４（ｂ）の例は、ＵＰ周波数(1)とＤＯＷＮ周波数(2)、ＵＰ周波数(3)とＤＯＷＮ周波数(4)、及びＵＰ周波数(5)とＤＯＷＮ周波数(6)がペアであると、比較的簡単に判別できる。各ペアは、移動対象物体の相対速度に対応した距離を保って近接するが、道路上では複数の移動対象物体はほぼ同じ速度で移動するため、(1)と(2)、及び(3)と(4)のペアはほぼ同じ傾向を示していることがわかる。一方、(5)と(6)のペアは、ほとんど重なっているが、これは対象物体が静止物であることを示している。
【００３０】
しかし実際の観測波形においては、ＵＰ周波数成分４０２及びＤＯＷＮ周波数成分４０３共に、複数のピークが複雑に現れる。そこで、本発明の実施形態では、図５及び図６に示されるように、速度全組合せ算出部１１１（図１）が、ＵＰ周波数抽出部１０９が抽出したＵＰ周波数のピークと、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０が抽出したＤＯＷＮ周波数のピークの全ての組合せについて、前述した数２式に基づいて各移動対象物体の相対速度νを算出し、特には図示しないメモリ内に、速度テーブルを作成する（図２のステップＳ２０１）。この速度テーブルは、例えば配列データとして実現することができる。
【００３１】
具体例として、例えば本発明の実施形態によるＦＭＣＷレーダが、一回のレーダ照射において、図７に示されるように、進行方向Ａ（レーダに近づく方向）に移動する＃１〜＃３の３つの移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ（レーダに対する相対速度νはそれぞれ４５ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、及び４３ｋｍ／ｈ）と、進行方向Ｂ（レーダから遠ざかる方向）に移動する＃４の移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ（レーダに対する相対速度νはそれぞれ−２０ｋｍ／ｈ）を検出しようとしているとする。
【００３２】
この例の場合、速度全組合せ算出部１１１（図１）は、ＵＰ周波数抽出部１０９が抽出
したＵＰ周波数のピークと、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０が抽出したＤＯＷＮ周波数のピークの全ての組合せについて、前述した数２式に基づいて各移動対象物体の相対速度νを算出し、図８に示されるようなテーブルを作成する。なお、ＵＰ周波数抽出部１０９及びＤＯＷＮ周波数抽出部１１０は、それぞれ例えば１２個までのＵＰ周波数のピークとＤＯＷＮ周波数のピークを抽出するように動作する。
【００３３】
次に、速度出現頻度算出部１１２（図１）は、速度全組合せ算出部１１１にて算出された複数のＵＰ周波数ピーク値と複数のＤＯＷＮ周波数ピーク値の全ての組合せに対応する速度値について、その出現頻度を特には図示しないメモリ上のテーブルに集計記憶する（図２のステップＳ２０２）。この速度出現頻度テーブルは、例えば配列データとして実現することができる。例えば、図８に示されるように作成された速度全組合せテーブルに対しては、図９に示されるような速度出現頻度テーブルが作成される。
【００３４】
続いて、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３（図１）は、図１０に示されるように、速度の出現頻度が所定の閾値以上のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアを検出し、それらを優先的に再ペアリングする（図２のステップＳ２０３）。ここでは、出現頻度が高い速度帯のペアから順に再ペアリングしても構わない。
【００３５】
例えば、図９に示されるように作成された速度出現頻度テーブルに対しては、速度帯４０ｋｍ／ｈ〜５０ｋｍ／ｈの出現頻度が高いため、図８に示される速度全組合せテーブル上で、ＵＰ周波数＃１とＤＯＷＮ周波数＃２のペア（相対速度＝４５ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃１（図７参照）として抽出され、ＵＰ周波数＃２とＤＯＷＮ周波数＃３のペア（相対速度＝４０ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃２として抽出され、ＵＰ周波数＃４とＤＯＷＮ周波数＃１のペア（相対速度＝４３ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃３として抽出される。
【００３６】
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３（図１）は、上述のようにして速度出現頻度テーブルの集計値に基づいて優先的なペアリングを行った後、残ったペアに対して以下の判定処理を行う。
【００３７】
まず、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、上述のようにして優先して組合せをしたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペア以外の組み合わせが残っているか否かを判定する（図２のステップＳ２０４）。残っていなければ、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、再ペアリングの処理を完了する。
【００３８】
残っている場合には、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、任意の速度閾値を越えたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアがあるか否かを判定する（図２のステップＳ２０５）。そのようなペアがある場合には、そのペアが示す相対速度は非現実的であるとして、速度全組合せテーブルからそのデータを削除し（図２のステップＳ２０５−＞Ｓ２０７）、ステップＳ２０５の判定に戻る。
【００３９】
任意の速度閾値は本発明を適用するレーダ装置の使用者が適宜設定して構わない。また、例えば、レーダ装置設置時に、検出対象とするターゲット（移動物）が取りえる移動速度を考慮して設定しても構わない。例えば、本発明を適用したレーダ装置を、一般道路上を通行する車両の検出に利用する場合には、一般道路の通行速度として超過することが考えにくい速度として、例えば時速１５０Ｋｍを閾値として設定してもよい。
【００４０】
ステップＳ２０５の判定で任意の速度閾値を越えるペアがなくなったら、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は更に、任意の距離閾値を越えたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアがあるか否かを判定する（図２のステップＳ２０５−＞Ｓ２０６）。そのような
ペアがある場合には、そのペアが示す移動対象物体の距離は非現実的であるとして、速度全組合せテーブルからそのデータを削除し（図２のステップＳ２０６−＞Ｓ２０７）、ステップＳ２０５−＞Ｓ２０６の判定に戻る。
【００４１】
任意の距離閾値は、本発明を適用するレーダ装置の使用者が適宜設定して構わない。また、例えば、レーダ装置設置時に、レーダ装置からレーダの設置角度に応じて決定される検出可能範囲の遠端までの距離を、閾値として設定しても構わない。例えば、本発明を適用したレーダ装置がレーダ装置から１００メートル先までを検出できるように設置されたのであれば、距離閾値として１００メートルを設定してもよい。
【００４２】
ステップＳ２０６の判定で任意の距離閾値を超えるペアがなくなったら、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、最後に残ったＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアをペアリングして処理を完了する（図２のステップＳ２０６−＞Ｓ２０８）。図１１の例では、ＵＰ周波数＃３とＤＯＷＮ周波数＃３のペア（相対速度＝−２０ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃４として抽出される。
【００４３】
なお、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数がほぼ一致するペアについては、静止対象物体であるとして、まずそのペアを除外するように動作してもよい。
【００４４】
以上のようにして、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３がＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアを決定した後、距離・速度・受信電力算出部１１４（図１）が、各ペアについて、既に算出されている相対速度νに加えて、前述の数２式に基づいてレーダから移動物体までの距離ｒと、ＵＰ周波数のピークとＤＯＷＮ周波数のピークとから受信電力を、それぞれ算出し、ＦＭＣＷレーダ装置の外部に接続される特には図示しない制御ＰＣ等に通知する。
【００４５】
以上説明したようにして、本発明の実施形態では、複数の移動対象物体が存在した場合においても、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことが可能となる。本発明の実施形態では、道路を走行する車群は類似した速度で走行することに着目し、速度の出現頻度を算出し最も出現頻度が高い速度が検出されている車群の速度と判定し、その速度に近いものから優先しＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング対象とすることで、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せの優先が明確になるため、ミスペアを削減することが可能となる。特に、本発明の実施形態では、前回の測定データ（隣のビームで測定したときのデータ）を蓄積、比較することなどを必要とせず、単独方位データのみを用いた測定が可能となる。
【００４６】
図１２は、図１の１０８〜１１４の機能をプログラムとして実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
図１２に示されるコンピュータは、ＣＰＵ１２０１、メモリ１２０２、入力装置１２０３、出力装置１２０４、外部記憶装置１２０５、可搬記録媒体１２０９が挿入される可搬記録媒体駆動装置１２０６、及びネットワーク接続装置１２０７を有し、これらがバス１２０８によって相互に接続された構成を有する。同図に示される構成は上記システムを実現できるコンピュータの一例であり、そのようなコンピュータはこの構成に限定されるものではない。
【００４７】
ＣＰＵ１２０１は、当該コンピュータ全体の制御を行う。メモリ１２０２は、プログラムの実行、データ更新等の際に、外部記憶装置１２０５（或いは可搬記録媒体１２０９）に記憶されているプログラム又はデータを一時的に格納するＲＡＭ等のメモリである。ＣＵＰ１２０１は、プログラムをメモリ１２０２に読み出して実行することにより、全体の
制御を行う。
【００４８】
入力装置１２０３は、例えば、キーボード、マウス等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。入力装置１２０３は、ユーザによるキーボードやマウス等による入力操作を検出し、その検出結果をＣＰＵ１２０１に通知する。
【００４９】
出力装置１２０４は、表示装置、印刷装置等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。出力装置１２０４は、ＣＰＵ１２０１の制御によって送られてくるデータを表示装置や印刷装置に出力する。
【００５０】
外部記憶装置１２０５は、例えばハードディスク記憶装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。
可搬記録媒体駆動装置１２０６は、光ディスクやＳＤＲＡＭ、コンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体１２０９を収容するもので、外部記憶装置１２０５の補助の役割を有する。
【００５１】
ネットワーク接続装置１２０７は、例えばＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）又はＷＡＮ（ワイドエリアネットサーク）の通信回線を接続するための装置である。
本実施形態によるシステムは、図１の１０８〜１１４の機能を搭載したプログラムをＣＰＵ１２０１が実行することで実現される。そのプログラムは、例えば外部記憶装置１２０５や可搬記録媒体１２０９に記録して配布してもよく、或いはネットワーク接続装置１２０７によりネットワークから取得できるようにしてもよい。
【００５２】
以上の本発明の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置において、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出手段と、
該速度組合せ算出手段にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出手段と、
該速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段と、
を含むことを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
（付記２）
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度が一定の閾値以上である前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数のペアを決定することを特徴とする付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
（付記３）
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せに対応する速度値のうち、所定の速度閾値以上のものについては、該速度値に対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする付記２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
（付記４）
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を
算出する際に組み合わせた複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せのうち、各組合せに基づいて算出できる距離値が所定の距離閾値以上のものについては、それに対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする付記２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
（付記５）
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置による受信波を処理するコンピュータに、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出機能と、
該速度組合せ算出機能にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出機能と、
該速度出現頻度算出機能が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出機能が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング機能と、
を実行させるためのプログラム。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の動作フローチャートである。
【図３】ＦＭＣＷレーダの測定状況を上空からみたイメージ図である。
【図４】ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の波形図である。
【図５】本発明の実施形態におけるＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せ動作の説明図（その１）である。
【図６】本発明の実施形態におけるＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せ動作の説明図（その２）である。
【図７】速度分布の説明図である。
【図８】ＦＭＣＷレーダの具体的使用場面を示す図である。
【図９】UP/DOWN周波数の全組合せテーブルの具体例を示す図である。
【図１０】速度分布テーブルの具体例を示す図である。
【図１１】ペアリングの具体例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態をプログラムとして実現する場合のハードウェア構成図である。
【図１３】ＦＭＣＷレーダの動作原理図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１ ＦＭ変調器
１０２ 発振器
１０３ 送信アンテナ
１０４ 受信アンテナ
１０５ ミキサ部
１０６ フィルタ部
１０７ Ａ／Ｄ変換器
１０８ ＦＦＴ演算部
１０９ ＵＰ周波数抽出部
１１０ ＤＯＷＮ周波数抽出部
１１１ 速度全組合せ算出部
１１２ 速度出現頻度算出部
１１３ ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部
１１４ 距離・速度・受信電力算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダの送信信号に三角波状の周波数変調を行い、送受信信号から抽出されたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング処理を行うことにより、ターゲットの距離、速度等を計算するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭＣＷレーダは、周波数変調（ＦＭ）された連続波（ＣＷ）信号を送受信することにより、移動物体の距離と速度を同時に測定することができる装置である。
この原理を、図１３に示す。
【０００３】
図１３（ａ）で、ｆs (t) は、送信アンテナより送信される送信信号の周波数、ｆr (t) は、移動対象物体にて反射された後、受信アンテナにて受信される受信信号の周波数である。送信アンテナに送信信号を供給する発振器の出力信号はＦＭ変調器によって、三角波で周波数変調されている。図１３（ａ）に示されるように、送信信号の中心周波数をｆ0 、変調繰返し周期をＴ、周波数変調幅をβとする。
【０００４】
受信信号は、レーダと移動物体との距離に応じて、送信信号に対して時間τだけ遅延している。この時間遅延τと、レーダ及び移動物体間の（近づく又は遠ざかる）相対速度によるドップラー効果により、受信信号が送信信号と混合されて得られる出力信号においては、図１３（ｂ）に示されるように、時間ｔの経過に応じて周波数ｆupとｆdownのビートが繰り返されるビート信号が得られる。
【０００５】
いま、目標までの距離をｒ、目標との相対速度をν、光速をｃとすると、送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間（以下、「ＵＰ区間」と呼ぶ）でのビート周波数ｆup（以下、「ＵＰ周波数」と呼ぶ）と、送信信号及び受信信号の周波数が減少する区間（以下、「ＤＯＷＮ区間」と呼ぶ）でのビート周波数ｆdown（以下、「ＤＯＷＮ周波数」と呼ぶ）は、下記数１式にて示される。
［数式１］
ｆup＝（４β／Ｔ）×ｒ＋（２ｆ0 ／ｃ）×ν
ｆdown＝（４β／Ｔ）×ｒ−（２ｆ0 ／ｃ）×ν
【０００６】
この関係より、受信信号が送信信号と混合されて得られる出力信号に対して、高速フーリエ変換等によって周波数解析を行い、その解析結果から上記ＵＰ周波数ｆupとＤＯＷＮ周波数ｆdownのペアを検出することができれば、数１式の２次元１次連列方程式を解いて得られる下記数２式によって、レーダから移動物体までの距離ｒとレーダに対する移動物体の相対速度νを検出することができる。
［数式２］
ｒ＝（ｆup＋ｆdown）×Ｔ／（８β）
ν＝（ｆup−ｆdown）×ｃ／（４ｆ0 ）
【０００７】
この原理に基づいて、道路の上部から道路にむけてＦＭＣＷレーダを送信すると、路上を通行している車の台数や速度(車流)を計測することができる。
【０００８】
このような周波数情報から移動物体に関する情報を検出する従来技術として、例えば特許文献１に開示されている技術がある。この従来技術では、耐ノイズ性の高い距離速度計測装置の実現を目的として、観測区間を複数に連続的に分割して捉え、各ブロックで得られた上昇側及び下降側のピーク周波数をブロックにまたがり記憶してグルーピングし、グ
ルーピング後に平均化して距離、速度を算出することにより、ノイズの影響を除去するものである。
【特許文献１】特開平６−８２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで一般に、ＦＭＣＷレーダで同時に観測される移動物体は複数あり得るため、前述のＵＰ周波数ｆupとＤＯＷＮ周波数ｆdownもそれぞれ、複数の周波数ピークが検出される。更に、周波数解析の結果信号中には、ノイズによるピークも出現する。
【００１０】
このため、上記ＵＰ周波数ｆupとＤＯＷＮ周波数ｆdownのペアを決定する処理（以下、「ペアリング」と呼ぶ）が困難になる場合がある。誤った組み合わせでペアリングが行われると、算出結果として得られる移動物体までの距離や移動速度も誤ったものになってしまうという問題点を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題は、複数の移動対象物体が存在した場合における、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことにある。
本発明は、送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置による受信波を処理とする装置又はプログラムを前提とする。
【００１２】
速度組合せ算出部（図１の１１１）は、検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する。
速度出現頻度算出部（図１の１１２）は、速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する。
【００１３】
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部（図１の１１３）は、速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度に基づいて、速度組合せ算出手段が速度値を算出する際に組み合わせたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定する。このＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は例えば、速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度が一定の閾値以上であるＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアを決定するように構成することができる。また、このＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は更に、速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せに対応する速度値のうち、所定の速度閾値以上のものについては、その速度値に対応するＵＰ周波数及びＤＯＷＮ周波数の組合せはペアとして決定しないように構成することができる。また、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は更に、速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せのうち、各組合せに基づいて算出できる距離値が所定の距離閾値以上のものについては、それに対応するＵＰ周波数及びＤＯＷＮ周波数の組合せはペアとして決定しないように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の移動対象物体が存在した場合においても、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことが可能となる。
本発明では、道路を走行する車群は類似した速度で走行することに着目し、速度の出現頻度を算出し最も出現頻度が高い速度が検出されている車群の速度と判定し、その速度に近いものから優先しＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング対象とすることで、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せの優先が明確になるため、ミスペアを削減することが可能
となる。
【００１５】
特に、本発明の実施形態では、前回の測定データ（隣のビームで測定したときのデータ）を蓄積、比較することなどを必要とせず、単独方位データのみを用いた測定が可能となる。
【００１６】
更に、本発明では、あり得ない速度又は距離を除外することにより、より正確なペアリングが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の構成図である。
発振器１０２の出力信号はＦＭ変調器１０１によって、三角波で周波数変調されている。この三角波は前述した図１３（ａ）と同様のものである。このようにしてＦＭ変調された三角波の送信信号は、送信アンテナ１０３から送信される。
【００１８】
送信アンテナ１０３から送信された送信信号は、移動対象物体にて反射された後、受信アンテナ１０４にて受信される。この受信信号も、前述した図１３（ａ）に示される三角波である。
【００１９】
受信信号は、ミキサ部１０５にて送信信号と混合され、フィルタ部１０６で雑音成分等が除去された後、Ａ／Ｄ変換器１０７にてデジタル信号に変換される。
このようにして得られた混合デジタル信号は、ＦＦＴ演算部１０８にて、高速フーリエ変換によって周波数成分信号が検出される。
【００２０】
ＵＰ周波数抽出部１０９は、ＦＦＴ演算部１０８に対して、混合デジタル信号のＵＰ区間（図１３参照）における周波数解析を指示し、その結果得られる周波数成分信号から、ＵＰ周波数の複数のピーク値を検出する。同様に、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０は、ＦＦＴ演算部１０８に対して、混合デジタル信号のＤＯＷＮ区間（図１３参照）における周波数解析を指示し、その結果得られる周波数成分信号から、ＤＯＷＮ周波数の複数のピーク値を検出する。
【００２１】
速度全組合せ算出部１１１は、上述の検出された複数のＵＰ周波数ピーク値と複数のＤＯＷＮ周波数ピーク値の全ての組合せに対応する速度値を算出し、特には図示しないメモリ上のテーブルに記憶する。
【００２２】
速度出現頻度算出部１１２は、速度全組合せ算出部１１１にて算出された複数のＵＰ周波数ピーク値と複数のＤＯＷＮ周波数ピーク値の全ての組合せに対応する速度値について、その出現頻度を特には図示しないメモリ上のテーブルに集計記憶する。
【００２３】
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、上記速度値の出現頻度に基づいて、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の適切なペアを決定する。
距離・速度・受信電力算出部１１４は、上記決定されたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアごとに、そのペアに対応する移動物体の距離、速度、及び上記ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアの受信電力を算出する。
【００２４】
上記本発明の実施形態の構成において、１０１〜１１０、及び１１４の各機能ブロックが実現する機能は、従来のＦＭＣＷレーダ装置において一般的に実現されている機能である。１１１〜１１３の機能ブロックが実現する機能は、本発明の実施形態として特有の機能であり、それらの動作は、図２の動作フローチャートで示される。
【００２５】
なお、本実施例では、ＦＭＣＷレーダ装置の中に１０１〜１１４の全ての構成が含まれる例で説明を行うが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、１０１〜１０７をレーダ装置に、１０８〜１１４を他のコンピュータに搭載するなど、これらの機能をＦＭＣＷレーダ装置と該ＦＭＣＷレーダ装置に接続している制御ＰＣ（コンピュータ）とに分けて実装しても構わない。
【００２６】
以下、これらの機能の詳細について、図２の動作フローチャートに沿って、図３〜図１１の動作説明図を用いながら説明する。
図１に示される構成を有するＦＭＣＷレーダ装置は、例えば道路の上部に設置されて道路にむけてレーダを照射する場合、図３に示されるように、＃１〜＃Ｎの各測定方位に順次例えば１０ミリ秒ずつ照射してゆき、各測定方位ごとに移動対象物体の検出を行う。
【００２７】
この場合、１つの測定方位上には、複数の移動対象物体が存在し得る。
この結果、図４（ａ）に示されるようなＡ／Ｄ変換器１０７（図１）の出力に対して、ＦＦＴ演算部１０８（図１）が、図４（ｂ）に示されるように、ＵＰ区間での周波数解析を行った得られるＵＰ周波数成分４０２と、ＤＯＷＮ区間での周波数解析を行って得られるＤＯＷＮ周波数成分４０３には、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のピークがそれぞれ現れる。
【００２８】
そして、ＵＰ周波数抽出部１０９（図１）は、ＵＰ周波数成分４０２から、図４（ｂ）の(1)、(4)、及び(5)の各ピークをＵＰ周波数として抽出し、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０（図１）は、ＤＯＷＮ周波数成分４０３から、図４（ｂ）の(2)、(3)、及び(6)の各ピークをＤＯＷＮ周波数として抽出する。
【００２９】
ここで、ＵＰ周波数抽出部１０９が抽出したＵＰ周波数のピークと、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０が抽出したＤＯＷＮ周波数のピークとに対して、ペアリングを行う必要がある。図４（ｂ）の例は、ＵＰ周波数(1)とＤＯＷＮ周波数(2)、ＵＰ周波数(3)とＤＯＷＮ周波数(4)、及びＵＰ周波数(5)とＤＯＷＮ周波数(6)がペアであると、比較的簡単に判別できる。各ペアは、移動対象物体の相対速度に対応した距離を保って近接するが、道路上では複数の移動対象物体はほぼ同じ速度で移動するため、(1)と(2)、及び(3)と(4)のペアはほぼ同じ傾向を示していることがわかる。一方、(5)と(6)のペアは、ほとんど重なっているが、これは対象物体が静止物であることを示している。
【００３０】
しかし実際の観測波形においては、ＵＰ周波数成分４０２及びＤＯＷＮ周波数成分４０３共に、複数のピークが複雑に現れる。そこで、本発明の実施形態では、図５及び図６に示されるように、速度全組合せ算出部１１１（図１）が、ＵＰ周波数抽出部１０９が抽出したＵＰ周波数のピークと、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０が抽出したＤＯＷＮ周波数のピークの全ての組合せについて、前述した数２式に基づいて各移動対象物体の相対速度νを算出し、特には図示しないメモリ内に、速度テーブルを作成する（図２のステップＳ２０１）。この速度テーブルは、例えば配列データとして実現することができる。
【００３１】
具体例として、例えば本発明の実施形態によるＦＭＣＷレーダが、一回のレーダ照射において、図７に示されるように、進行方向Ａ（レーダに近づく方向）に移動する＃１〜＃３の３つの移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ（レーダに対する相対速度νはそれぞれ４５ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、及び４３ｋｍ／ｈ）と、進行方向Ｂ（レーダから遠ざかる方向）に移動する＃４の移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ（レーダに対する相対速度νはそれぞれ−２０ｋｍ／ｈ）を検出しようとしているとする。
【００３２】
この例の場合、速度全組合せ算出部１１１（図１）は、ＵＰ周波数抽出部１０９が抽出
したＵＰ周波数のピークと、ＤＯＷＮ周波数抽出部１１０が抽出したＤＯＷＮ周波数のピークの全ての組合せについて、前述した数２式に基づいて各移動対象物体の相対速度νを算出し、図８に示されるようなテーブルを作成する。なお、ＵＰ周波数抽出部１０９及びＤＯＷＮ周波数抽出部１１０は、それぞれ例えば１２個までのＵＰ周波数のピークとＤＯＷＮ周波数のピークを抽出するように動作する。
【００３３】
次に、速度出現頻度算出部１１２（図１）は、速度全組合せ算出部１１１にて算出された複数のＵＰ周波数ピーク値と複数のＤＯＷＮ周波数ピーク値の全ての組合せに対応する速度値について、その出現頻度を特には図示しないメモリ上のテーブルに集計記憶する（図２のステップＳ２０２）。この速度出現頻度テーブルは、例えば配列データとして実現することができる。例えば、図８に示されるように作成された速度全組合せテーブルに対しては、図９に示されるような速度出現頻度テーブルが作成される。
【００３４】
続いて、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３（図１）は、図１０に示されるように、速度の出現頻度が所定の閾値以上のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアを検出し、それらを優先的に再ペアリングする（図２のステップＳ２０３）。ここでは、出現頻度が高い速度帯のペアから順に再ペアリングしても構わない。
【００３５】
例えば、図９に示されるように作成された速度出現頻度テーブルに対しては、速度帯４０ｋｍ／ｈ〜５０ｋｍ／ｈの出現頻度が高いため、図８に示される速度全組合せテーブル上で、ＵＰ周波数＃１とＤＯＷＮ周波数＃２のペア（相対速度＝４５ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃１（図７参照）として抽出され、ＵＰ周波数＃２とＤＯＷＮ周波数＃３のペア（相対速度＝４０ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃２として抽出され、ＵＰ周波数＃４とＤＯＷＮ周波数＃１のペア（相対速度＝４３ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃３として抽出される。
【００３６】
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３（図１）は、上述のようにして速度出現頻度テーブルの集計値に基づいて優先的なペアリングを行った後、残ったペアに対して以下の判定処理を行う。
【００３７】
まず、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、上述のようにして優先して組合せをしたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペア以外の組み合わせが残っているか否かを判定する（図２のステップＳ２０４）。残っていなければ、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、再ペアリングの処理を完了する。
【００３８】
残っている場合には、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、任意の速度閾値を越えたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアがあるか否かを判定する（図２のステップＳ２０５）。そのようなペアがある場合には、そのペアが示す相対速度は非現実的であるとして、速度全組合せテーブルからそのデータを削除し（図２のステップＳ２０５−＞Ｓ２０７）、ステップＳ２０５の判定に戻る。
【００３９】
任意の速度閾値は本発明を適用するレーダ装置の使用者が適宜設定して構わない。また、例えば、レーダ装置設置時に、検出対象とするターゲット（移動物）が取りえる移動速度を考慮して設定しても構わない。例えば、本発明を適用したレーダ装置を、一般道路上を通行する車両の検出に利用する場合には、一般道路の通行速度として超過することが考えにくい速度として、例えば時速１５０Ｋｍを閾値として設定してもよい。
【００４０】
ステップＳ２０５の判定で任意の速度閾値を越えるペアがなくなったら、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は更に、任意の距離閾値を越えたＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアがあるか否かを判定する（図２のステップＳ２０５−＞Ｓ２０６）。そのような
ペアがある場合には、そのペアが示す移動対象物体の距離は非現実的であるとして、速度全組合せテーブルからそのデータを削除し（図２のステップＳ２０６−＞Ｓ２０７）、ステップＳ２０５−＞Ｓ２０６の判定に戻る。
【００４１】
任意の距離閾値は、本発明を適用するレーダ装置の使用者が適宜設定して構わない。また、例えば、レーダ装置設置時に、レーダ装置からレーダの設置角度に応じて決定される検出可能範囲の遠端までの距離を、閾値として設定しても構わない。例えば、本発明を適用したレーダ装置がレーダ装置から１００メートル先までを検出できるように設置されたのであれば、距離閾値として１００メートルを設定してもよい。
【００４２】
ステップＳ２０６の判定で任意の距離閾値を超えるペアがなくなったら、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、最後に残ったＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアをペアリングして処理を完了する（図２のステップＳ２０６−＞Ｓ２０８）。図１１の例では、ＵＰ周波数＃３とＤＯＷＮ周波数＃３のペア（相対速度＝−２０ｋｍ／ｈ）が移動対象物体ＴＡＲＧＥＴ＃４として抽出される。
【００４３】
なお、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３は、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数がほぼ一致するペアについては、静止対象物体であるとして、まずそのペアを除外するように動作してもよい。
【００４４】
以上のようにして、ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部１１３がＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアを決定した後、距離・速度・受信電力算出部１１４（図１）が、各ペアについて、既に算出されている相対速度νに加えて、前述の数２式に基づいてレーダから移動物体までの距離ｒと、ＵＰ周波数のピークとＤＯＷＮ周波数のピークとから受信電力を、それぞれ算出し、ＦＭＣＷレーダ装置の外部に接続される特には図示しない制御ＰＣ等に通知する。
【００４５】
以上説明したようにして、本発明の実施形態では、複数の移動対象物体が存在した場合においても、複数のＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のミスペアリングをなくすことが可能となる。本発明の実施形態では、道路を走行する車群は類似した速度で走行することに着目し、速度の出現頻度を算出し最も出現頻度が高い速度が検出されている車群の速度と判定し、その速度に近いものから優先しＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数のペアリング対象とすることで、ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せの優先が明確になるため、ミスペアを削減することが可能となる。特に、本発明の実施形態では、前回の測定データ（隣のビームで測定したときのデータ）を蓄積、比較することなどを必要とせず、単独方位データのみを用いた測定が可能となる。
【００４６】
図１２は、図１の１０８〜１１４の機能をプログラムとして実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
図１２に示されるコンピュータは、ＣＰＵ１２０１、メモリ１２０２、入力装置１２０３、出力装置１２０４、外部記憶装置１２０５、可搬記録媒体１２０９が挿入される可搬記録媒体駆動装置１２０６、及びネットワーク接続装置１２０７を有し、これらがバス１２０８によって相互に接続された構成を有する。同図に示される構成は上記システムを実現できるコンピュータの一例であり、そのようなコンピュータはこの構成に限定されるものではない。
【００４７】
ＣＰＵ１２０１は、当該コンピュータ全体の制御を行う。メモリ１２０２は、プログラムの実行、データ更新等の際に、外部記憶装置１２０５（或いは可搬記録媒体１２０９）に記憶されているプログラム又はデータを一時的に格納するＲＡＭ等のメモリである。ＣＵＰ１２０１は、プログラムをメモリ１２０２に読み出して実行することにより、全体の
制御を行う。
【００４８】
入力装置１２０３は、例えば、キーボード、マウス等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。入力装置１２０３は、ユーザによるキーボードやマウス等による入力操作を検出し、その検出結果をＣＰＵ１２０１に通知する。
【００４９】
出力装置１２０４は、表示装置、印刷装置等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。出力装置１２０４は、ＣＰＵ１２０１の制御によって送られてくるデータを表示装置や印刷装置に出力する。
【００５０】
外部記憶装置１２０５は、例えばハードディスク記憶装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。
可搬記録媒体駆動装置１２０６は、光ディスクやＳＤＲＡＭ、コンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体１２０９を収容するもので、外部記憶装置１２０５の補助の役割を有する。
【００５１】
ネットワーク接続装置１２０７は、例えばＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）又はＷＡＮ（ワイドエリアネットサーク）の通信回線を接続するための装置である。
本実施形態によるシステムは、図１の１０８〜１１４の機能を搭載したプログラムをＣＰＵ１２０１が実行することで実現される。そのプログラムは、例えば外部記憶装置１２０５や可搬記録媒体１２０９に記録して配布してもよく、或いはネットワーク接続装置１２０７によりネットワークから取得できるようにしてもよい。
【００５２】
以上の本発明の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置において、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出手段と、
該速度組合せ算出手段にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出手段と、
該速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段と、
を含むことを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
（付記２）
ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度が一定の閾値以上である前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数のペアを決定することを特徴とする付記１に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
（付記３）
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せに対応する速度値のうち、所定の速度閾値以上のものについては、該速度値に対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする付記２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
（付記４）
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を
算出する際に組み合わせた複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せのうち、各組合せに基づいて算出できる距離値が所定の距離閾値以上のものについては、それに対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする付記２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
（付記５）
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置による受信波を処理するコンピュータに、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出機能と、
該速度組合せ算出機能にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出機能と、
該速度出現頻度算出機能が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出機能が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング機能と、
を実行させるためのプログラム。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の動作フローチャートである。
【図３】ＦＭＣＷレーダの測定状況を上空からみたイメージ図である。
【図４】ＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の波形図である。
【図５】本発明の実施形態におけるＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せ動作の説明図（その１）である。
【図６】本発明の実施形態におけるＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数の組合せ動作の説明図（その２）である。
【図７】速度分布の説明図である。
【図８】ＦＭＣＷレーダの具体的使用場面を示す図である。
【図９】UP/DOWN周波数の全組合せテーブルの具体例を示す図である。
【図１０】速度分布テーブルの具体例を示す図である。
【図１１】ペアリングの具体例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態をプログラムとして実現する場合のハードウェア構成図である。
【図１３】ＦＭＣＷレーダの動作原理図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１ ＦＭ変調器
１０２ 発振器
１０３ 送信アンテナ
１０４ 受信アンテナ
１０５ ミキサ部
１０６ フィルタ部
１０７ Ａ／Ｄ変換器
１０８ ＦＦＴ演算部
１０９ ＵＰ周波数抽出部
１１０ ＤＯＷＮ周波数抽出部
１１１ 速度全組合せ算出部
１１２ 速度出現頻度算出部
１１３ ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング部
１１４ 距離・速度・受信電力算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置において、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出手段と、
該速度組合せ算出手段にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出手段と、
該速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段と、
を含むことを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度が一定の閾値以上である前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数のペアを決定することを特徴とする請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項３】
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せに対応する速度値のうち、所定の速度閾値以上のものについては、該速度値に対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする請求項２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項４】
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せのうち、各組合せに基づいて算出できる距離値が所定の距離閾値以上のものについては、それに対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする請求項２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項５】
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置による受信波を処理するコンピュータに、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出機能と、
該速度組合せ算出機能にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出機能と、
該速度出現頻度算出機能が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出機能が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング機能と、
を実行させるためのプログラム。
【請求項１】
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置において、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出手段と、
該速度組合せ算出手段にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出手段と、
該速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段と、
を含むことを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度出現頻度算出手段が算出した出現頻度が一定の閾値以上である前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数のペアを決定することを特徴とする請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項３】
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段にて算出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せに対応する速度値のうち、所定の速度閾値以上のものについては、該速度値に対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする請求項２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項４】
前記ＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング手段は、前記速度組合せ算出手段が前記速度値を算出する際に組み合わせた複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数の組合せのうち、各組合せに基づいて算出できる距離値が所定の距離閾値以上のものについては、それに対応する前記ＵＰ周波数及び前記ＤＯＷＮ周波数の組合せをペアとして決定しない、
ことを特徴とする請求項２に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項５】
送信信号に対して三角波状の周波数変調を行い、該送信信号及び受信信号の周波数が増加する区間でのビート周波数であるＵＰ周波数と、減少する区間でのビート周波数であるＤＯＷＮ周波数のペアを検出することにより、目標対象物体との距離及び速度を測定するレーダ装置による受信波を処理するコンピュータに、
検出された複数のＵＰ周波数と複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値を算出する速度組合せ算出機能と、
該速度組合せ算出機能にて算出された前記複数のＵＰ周波数と前記複数のＤＯＷＮ周波数との組合せに対応する速度値について、その出現頻度を集計算出する速度出現頻度算出機能と、
該速度出現頻度算出機能が算出した出現頻度に基づいて、前記速度組合せ算出機能が前記速度値を算出する際に組み合わせた前記ＵＰ周波数と前記ＤＯＷＮ周波数との組合せの中からペアを決定するＵＰ／ＤＯＷＮ周波数ペアリング機能と、
を実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図７】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１４５２８２（Ｐ２００９−１４５２８２Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２５３２１（Ｐ２００７−３２５３２１）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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