ＦＭＣＷレーダ装置
【課題】 検出すべき物標が複数存在しても、全ての物標との距離及び相対速度を正しく検出できるＦＭＣＷレーダ装置を提供する。
【解決手段】 ２つの受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２を備えたＦＭＣＷレーダ装置において、送信信号と受信信号とを混合してなるビート信号を、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎、及び送信信号の周波数が増大する上昇部、周波数が減少する下降部毎にフーリエ変換し、夫々についてパワーのスペクトルがピークとなる全てのピーク周波数成分を検出する。そして、上昇部及び下降部毎に、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で同じ周波数となるピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)を算出(310,320) する。上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、その位相差の差の絶対値｜△φu(i)−△φd(j)｜が所定値εより小さければ、これらピーク周波数成分をペアとして特定(330,340) する。
【解決手段】 ２つの受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２を備えたＦＭＣＷレーダ装置において、送信信号と受信信号とを混合してなるビート信号を、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎、及び送信信号の周波数が増大する上昇部、周波数が減少する下降部毎にフーリエ変換し、夫々についてパワーのスペクトルがピークとなる全てのピーク周波数成分を検出する。そして、上昇部及び下降部毎に、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で同じ周波数となるピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)を算出(310,320) する。上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、その位相差の差の絶対値｜△φu(i)−△φd(j)｜が所定値εより小さければ、これらピーク周波数成分をペアとして特定(330,340) する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の衝突防止や一定距離追従走行等に使用され、レーダ波の送受信により移動体の外部に存在する物標との相対速度や距離を検出するＦＭＣＷレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波状の変調信号により周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号をレーダ波として送信し、物標により反射されたレーダ波を受信すると共に、受信信号を送信信号とミキシングすることによりビート信号を発生させ、このビート信号の周波数（ビート周波数）を、信号処理器等を用いて送信信号の周波数が増加する上昇部及び周波数が減少する下降部の各区間毎に特定し、この特定された上昇部のビート周波数ｆb1及び下降部のビート周波数ｆb2に基づいて物標との距離Ｄや相対速度Ｖを次の（１）（２）式に基づいて算出するように構成されている。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【数２】
【０００５】なお、△Ｆは送信信号の周波数変位幅、ｆ０は送信信号の中心周波数、１／ｆｍは１周期の変調に要する時間、Ｃは光速を表す。ここで、図１３は、送信信号Ｔ及び受信信号Ｒの周波数の変化を表すグラフである。
【０００６】図１３（ａ）に示すように、レーダ装置を取り付けた移動体と、レーダ波を反射する物標との移動速度が等しい（相対速度Ｖ＝０）場合、物標に反射したレーダ波は、物標との間の往復に要する時間だけ遅延するため、受信信号Ｒのグラフは、送信信号Ｔのグラフを時間軸に沿ってシフトしたものとなり、上昇部のビート周波数ｆb1と下降部のビート周波数ｆb2とは等しく（ｆb1＝ｆb2）なる。
【０００７】一方、図１３（ｂ）に示すように、物標との移動速度が異なる（相対速度Ｖ≠０）場合、物標に反射したレーダ波は、更に物標との相対速度Ｖに応じたドップラシフトを受けるため、受信信号Ｒのグラフは、送信信号Ｔのグラフを相対速度Ｖによるドップラシフトの分だけ、周波数軸に沿ってシフトしたものとなり、上昇部のビート周波数ｆb1と下降部のビート周波数ｆb2とは異なったもの（ｆb1≠ｆb2）となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、検出すべき物標が一つの場合は、ビート信号から検出される周波数成分は、上昇部及び下降部共に一つずつであるため、これを単純に上記（１）（２）式に当てはめればよいのであるが、検出すべき物標が複数存在する場合、上昇部及び下降部の各ビート信号に、夫々物標の数だけ周波数成分が含まれるため、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分を上昇部と下降部とで正しく組み合せなければならない。
【０００９】しかし、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分が、上昇部と下降部とで必ずしも同じ順序で並ぶとは限らず、例えば、上昇部と下降部とで、単純に周波数の大きい順にビート周波数成分を組み合わせた場合、必ずしも正しい組み合わせとはならないため、各物標との距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できないという問題があった。
【００１０】即ち図１４に示すように、検出すべき物標が二つ存在し、これら物標とレーダ装置を搭載した移動体との相対速度Ｖがいずれも略ゼロである場合、距離の近い物標からの反射波に基づく受信信号はＲ１，距離の遠い物標からの反射波に基づく受信信号はＲ２のように表され、同一の物標からの反射波に基づくビート周波数成分は、上昇部と下降部とで同じ順序（ｆb1(R1)＜ｆb1(R2)，ｆb2(R1)＜ｆb2(R2)）に並ぶ。
【００１１】ところが、例えば、距離の遠い側の物標が相対速度Ｖを有している場合、ドップラシフトの影響を受けた受信信号Ｒ２′は、受信信号Ｒ２を周波数軸に沿ってシフトさせたものとなり、その結果、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分の順序は、上昇部と下降部とでは、異なったもの（ｆb1(R1)＞ｆb1(R2')，ｆb2(R1)＜ｆb2(R2')）となる。このように、各物標の状態により、ビート周波数成分の大きさは様々に変化するため、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分の並ぶ順序が、上昇部と下降部とで一致するとは限らず、単純にはこれらを組み合わせることができないのである。
【００１２】本発明は、上記問題点を解決するために、検出すべき物標が複数存在しても、全ての物標との距離及び相対速度を正しく検出できるＦＭＣＷレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するためになされた請求項１に記載の発明においては、送信手段が、三角波変調信号によって周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号を発生してレーダ波として送信し、受信手段が、物標により反射されたレーダ波を受信して受信信号を発生すると共に、この受信信号を送信信号と混合してビート信号を発生する。そして、信号処理手段が、受信手段からのビート信号に基づき、物標との距離及び相対速度を求める。
【００１４】ところで、信号処理手段では、解析手段が、送信信号の周波数が上昇する上り変調時及び周波数が下降する下り変調時毎にビート信号をフーリエ変換し、夫々の区間内における周波数成分毎の複素ベクトルを算出する。なお、所定の信号Ｒ（ｔ）をフーリエ変換した結果は、次の（３）式にて表され、これを複素表示した場合、（４）式にて表される。
【００１５】
【数３】
【００１６】つまり、基本周波数ｆ（＝ω／２π）のｎ倍の周波数を有する周波数成分毎に、実数成分ｂn ，虚数成分ａn の複素ベクトルが算出される。なお、（５）式にて算出される複素ベクトルの絶対値Ｐn は、その周波数成分の振幅、即ちパワーを表しており、また、（６）式にて算出される複素ベクトルの実数軸に対する角度は、その周波数成分の位相φn を表している。
【００１７】
【数４】
【００１８】
【数５】
【００１９】このように、複素ベクトルは、周波数成分の振幅及び位相に関する情報を含んでいる。そして、ピーク検出手段が、複素ベクトルから、（５）式を用いてその振幅を算出することにより、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分を検出し、ピークペア特定手段が、複素ベクトルから得られる情報、即ちピーク周波数成分の振幅及び位相に基づき、上り変調時の各ピーク周波数成分と下り変調時の各周波数成分とを夫々比較することにより、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを特定する。
【００２０】即ち、物標からの反射波、延いては反射波に基づき生成されるピーク周波数成分の振幅や位相は、物標との距離や物標が存在する方向の影響を受けて変化するため、この振幅や位相を検出し比較することにより、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを特定できるのである。
【００２１】そして、このようにして特定されたピーク周波数成分のペア毎に、その周波数から（１）（２）式に基づいて各物標との距離及び相対速度が求められる。従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき物標が複数存在する場合であっても、上り変調時と下り変調時とで、ピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００２２】次に、請求項２に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、振幅算出手段が、解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出し、比較手段が、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と下り変調時の各ピーク周波数成分と振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する。
【００２３】即ち、ピーク周波数成分の振幅は、物標との距離や物標の材質等によってきまり、一方、物標との間に相対速度があったとしても、物標の位置は、上り変調時と下り変調時とでは殆ど変化しないため、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分の振幅は、上り変調時と下り変調時とで略等しいものとなる。このため、ピーク周波数成分の振幅を比較することでペアを特定できるのである。
【００２４】従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき複数の物標が夫々異なる距離に位置している場合、上り変調時と下り変調時とで同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００２５】なお、ピーク周波数成分の振幅は、ピーク検出の際に算出されるため、特別に振幅算出手段を設けることなく、ピーク検出手段の算出結果を利用するようにしてもよい。次に、請求項３に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、受信手段を少なくとも２つ設けると共に、信号処理手段に、解析手段及びピーク検出手段を各受信手段毎に対応させて設けている。
【００２６】そして、比較値算出手段が、各解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、各ピーク検出手段にて各ビート信号毎に検出される同一周波数のピーク周波数成分毎に、該ピーク周波数成分の複素ベクトル間の相関を比較値として算出し、第１の比較手段が、上り変調時の各ピーク周波数成分の比較値と下り変調時の各ピーク周波数成分の比較値とを夫々比較し、該比較値が同一値となるピーク周波数成分をペアとして特定する。
【００２７】即ち、複素ベクトルは、先の（３）（４）式で示したように、絶対値が振幅に対応し、実数軸に対する角度が位相情報に対応するため、複素ベクトルの相関は、二つの受信手段にて同時に受信される同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分の振幅差及び位相差に対応して変化する。
【００２８】ところで、二つの受信手段は、夫々異なった位置に配置されるため、各受信手段からの受信信号は、同一物標からの反射波に基づくものであっても、反射波の到来方向に応じて、振幅や位相が異なったものとなり、各受信手段間で振幅差及び位相差を生じる。
【００２９】一方、物標との間に相対速度があったとしても、物標の位置は上り変調時と下り変調時とでは殆ど変化せず、即ち、信号が到来する方向が大きく変化することがないので、二つの受信手段からの受信信号の振幅差及び位相差は、上昇部と下降部とで略等しいものとなる。このため、ピーク周波数成分の複素ベクトル間の相関を比較することでペアを特定できるのである。
【００３０】従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき複数の物標が夫々異なる方向に位置している場合、上り変調時と下り変調時とで、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００３１】次に、請求項４に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、振幅算出手段が、解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出し、第２の比較手段が、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と、下り変調時の各ピーク周波数成分の振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する。なお、第２の比較手段は、請求項２にて説明した比較手段と全く同様のものである。
【００３２】従って、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき複数の物標が夫々異なる距離に位置している複数の物標や、夫々異なる方向に位置している複数の物標を同時に検出することができ、即ち、例え略同じ方向や、略同じ距離に複数の検出すべき物標があったとしても、上り変調時と下り変調時とで、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアをより正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００３３】次に、請求項５に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、比較値算出手段が比較値として算出する複素ベクトルの相関は、複素ベクトル間の絶対値の差，即ち振幅あるいは位相差のうち少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【００３４】このように、ピーク周波数成分のペアを特定する際に、ピーク周波数成分の振幅や位相差を使用すれば、ピーク検出の際に算出される振幅を利用したり、位相差を求めて方位を算出するような場合は、この処理と算出する位相差を共用することができる。
【００３５】従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、ピーク周波数のペアを特定する処理を行うことによる処理量の増加を最小限に抑えることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【００３７】図１に示すように、本実施例のレーダ装置２は、変調信号Ｓｍに応じて所定の周波数に変調されたレーダ波を送信する送信器１２、送信器１２から放射され、障害物に反射されたレーダ波を受信する一対の受信器１４，１６からなる送受信部１０と、送信器１２に変調信号Ｓｍを供給すると共に、受信器１４，１６から出力される中間周波のビート信号Ｂ１，Ｂ２に基づき、障害物を検出するための処理を実行する信号処理部２０とにより構成されている。
【００３８】ここで、送信器１２が本発明の送信手段、受信器１４，１６が受信手段、信号処理部２０が信号処理手段に相当する。そして、本実施例では、当該レーダ装置２により自動車前方の障害物を検出するために、送受信部１０が自動車の前面に取り付けられ、信号処理部２０が、車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられている。
【００３９】ここで、まず送信器１２は、送信信号として、ミリ波帯の高周波信号を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２ｂと、変調信号Ｓｍを電圧制御発振器１２ｂの調整レベルに変換して電圧制御発振器１２ｂに供給する変調器（ＭＯＤ）１２ａと、電圧制御発振器１２ｂからの送信信号を電力分配して各受信器１４，１６に供給されるローカル信号を生成する電力分配器（ＣＯＵＰ）１２ｃ，１２ｄと、送信信号に応じてレーダ波を放射する送信アンテナ１２ｅとにより構成されている。
【００４０】また、受信器１４は、レーダ波を受信する受信アンテナ１４ａと、受信アンテナ１４ａからの受信信号に電力分配器１２ｄからのローカル信号を混合するミキサ１４ｂと、ミキサ１４ｂの出力を増幅する前置増幅器１４ｃと、前置増幅器１４ｃの出力から不要な高周波成分を除去し、送信信号及び受信信号の周波数の差成分であるビート信号Ｂ１を抽出するローパスフィルタ１４ｄと、ビート信号Ｂ１を必要な信号レベルに増幅する後置増幅器１４ｅと、により構成されている。なお、受信器１６は、受信器１４と全く同様の構成（１４ａ〜１４ｅが１６ａ〜１６ｅに対応）をしており、電力分配器１２ｃからローカル信号の供給を受け、ビート信号Ｂ２を出力する。そして、受信器１４を受信チャネルＣＨ１、受信器１６を受信チャネルＣＨ２と呼ぶ。
【００４１】一方、信号処理部２０は、起動信号Ｃ１により起動され、三角波状の変調信号Ｓｍを発生する三角波発生器２２と、起動信号Ｃ２により起動され、受信器１４，１６からのビート信号Ｂ１，Ｂ２をデジタルデータＤ１，Ｄ２に変換するＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂと、ＣＰＵ２６ａ，ＲＯＭ２６ｂ，ＲＡＭ２６ｃを中心に構成され、起動信号Ｃ１，Ｃ２を送出して三角波発生器２２及びＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを介して得られるデジタルデータＤ１，Ｄ２に基づき障害物との距離、相対速度、及び障害物の方位の検出を行う障害物検出処理（後述する）を実行する周知のマイクロコンピュータ２６と、マイクロコンピュータ２６の指令に基づき高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の演算を実行する演算処理装置２８と、により構成されている。ここで、演算処理装置２８が本発明の解析手段に相当する。
【００４２】なお、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂは、起動信号Ｃ２により動作を開始すると、所定時間間隔毎にビート信号Ｂ１，Ｂ２をＡ／Ｄ変換して、ＲＡＭ２６ｃの所定領域に書き込むと共に、所定回数のＡ／Ｄ変換を終了すると、ＲＡＭ２６ｃ上に設定された終了フラグ（図示せず）をセットして、動作を停止するように構成されている。
【００４３】そして、起動信号Ｃ１により、三角波発生器２２が起動され、変調器１２ａを介して電圧制御発振器１２ｂに変調信号Ｓｍが入力されると、電圧制御発振器１２ｂは、変調信号Ｓｍの三角波状の波形の上り勾配に応じて所定の割合で周波数が増大（以後、この区間を上昇部と呼ぶ）し、それに引き続く下り勾配に応じて周波数が減少（以後、この区間を下降部と呼ぶ）するように変調された送信信号を出力する。
【００４４】図２は、送信信号の変調状態を表す説明図である。図２に示すように、変調信号Ｓｍにより、送信信号の周波数は、１／ｆｍの期間に△Ｆだけ増減するように変調され、その変化の中心周波数はｆ０である。なお、１００ｍｓ間隔で周波数が変調されているのは、後述する障害物検出処理が１００ｍｓ周期で実行され、その処理の中で起動信号Ｃ１が生成されるからである。
【００４５】この送信信号に応じたレーダ波が送信器１２から送出され、障害物に反射したレーダ波が、受信器１４，１６にて受信される。そして、受信器１４，１６では、受信アンテナ１４ａ，１６ａから出力される受信信号と、送信器１２からの送信信号とが混合されることにより、ビート信号Ｂ１，Ｂ２が生成される。なお、受信信号は、レーダ波が障害物まで間を往復する時間だけ送信信号に対して遅延し、且つ、障害物との間に相対速度がある場合には、これに応じてドップラシフトを受ける。このため、ビート信号Ｂ１，Ｂ２は、この遅延成分ｆｒとドップラ成分ｆｄとを含んだもの（図１３参照）となる。
【００４６】そして、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器２４ａによりビート信号Ｂ１をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤ１は、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１，ＤＢ２に順次格納され、一方、Ａ／Ｄ変換器２４ｂによりビート信号Ｂ２をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤ２は、同様に、データブロックＤＢ３，ＤＢ４に格納される。ところで、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂは、三角波発生器２２の起動と共に起動され、変調信号Ｓｍが出力されている間に、所定回数のＡ／Ｄ変換を行うようにされているため、前半数のデータが格納されるデータブロックＤＢ１，ＤＢ３には、送信信号の上昇部に対応した上昇部データが格納され、後半数のデータが格納されるデータブロックＤＢ２，ＤＢ４には、送信信号の下降部に対応した下降部データが格納されることになる。
【００４７】このようにして各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４に格納されたデータは、マイクロコンピュータ２６及び演算処理装置２８にて処理され、障害物の検出のために使用される。次に、マイクロコンピュータ２６のＣＰＵ２６ａにて実行される障害物検出処理を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この障害物検出処理は、前述したように１００ｍｓ周期で起動される。
【００４８】図４に示すように、本処理が起動されると、まず、ステップ１１０にて、起動信号Ｃ１を出力して三角波発生器２２を起動し、続くステップ１２０にて、ＲＡＭ２６ｃ上の終了フラグをクリアすると共に、起動信号Ｃ２を出力してＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを起動する。
【００４９】これにより、三角波発生器２２からの変調信号Ｓｍを受けた送信器１２により、周波数変調されたレーダ波が送信されると共に、障害物により反射したレーダ波を受信することにより受信器１４，１６から出力されるビート信号Ｂ１，Ｂ２が、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを介してデジタルデータＤ１，Ｄ２に変換されＲＡＭ２６ｃに書き込まれる。
【００５０】続くステップ１３０では、ＲＡＭ２６ｃ上の終了フラグを調べることにより、Ａ／Ｄ変換が終了したか否かを判断する。そして、終了フラグがセットされていなければ、Ａ／Ｄ変換は終了していないものとして、同ステップ１３０を繰り返し実行することで待機し、一方、終了フラグがセットされていれば、Ａ／Ｄ変換は終了したものとしてステップ１４０に移行する。
【００５１】ステップ１４０では、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１〜ＤＢ４のいずれか一つを順次選択し、そのデータブロックＤＢｉ（ｉ＝１〜４）のデータを演算処理装置２８に入力してＦＦＴの演算を実行させる。なお、演算処理装置２８に入力されるデータは、ＦＦＴの演算により表れるサイドローブを抑制するために、ハニング窓や三角窓等を用いた周知のウィンドウ処理が施される。そして、この演算結果として、各周波数毎の複素ベクトルが得られる。
【００５２】ステップ１５０では、複素ベクトルの絶対値、即ちその複素ベクトルが示す周波数成分の振幅に基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分（以下ピーク周波数成分と呼ぶ）を検出して、その周波数をピーク周波数として特定し、ステップ１６０に進む。なお、ピークの検出方法としては、例えば、周波数に対する振幅の変化量を順次求め、その前後にて変化量の符号が反転する周波数にピークがあるものとして、その周波数を特定すればよい。
【００５３】ステップ１６０では、ステップ１５０にて特定されたピーク周波数成分の位相を算出する。この位相は、複素ベクトルが実数軸となす角度に等しく、（４）式を用いて複素ベクトルから求められる。続くステップ１７０では、未処理のデータブロックＤＢｉがあるか否かを判断し、未処理のものがあれば、ステップ１４０に戻って、その未処理のデータブロックＤＢｉについて、ステップ１４０〜１６０の処理を実行し、一方、未処理のものがなければ、ステップ１８０に移行する。
【００５４】ここで、図６に、ステップ１４０での演算結果として得られる複素ベクトルに基づき、各周波数成分に対する振幅（即ちパワー）及び位相のスペクトルを、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４毎、即ち、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の上昇部データ及び下降部データ毎に算出してグラフ化したものを示す。この図では障害物が二つ存在する場合を表しており、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４にて、ピーク周波数成分は二つずつ検出される。
【００５５】そして、ステップ１５０及び１６０の処理の結果、受信チャネルＣＨ１の上昇部におけるピーク周波数ｆ1u(1)，ｆ1u(2)、同じく下降部におけるピーク周波数ｆ1d(1)，ｆ1d(2)、受信チャネルＣＨ２の上昇部におけるピーク周波数ｆ2u(1)，ｆ2u(2)、同じく下降部におけるピーク周波数ｆ2d(1)，ｆ2d(2)が求められると共に、これらピーク周波数成分の位相φ1u(1)，φ1u(2)，φ1d(1)，φ1d(2)，φ2u(1)，φ2u(2)，φ2d(1)，φ2d(2)が求められることになる。
【００５６】なお、上昇部及び下降部毎に各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で同じ周波数を有するピーク周波数成分（ｆ1u(1)＝ｆ2u(1)，ｆ1u(2)＝ｆ2u(2)，ｆ1d(1)＝ｆ2d(1)，ｆ1d(2)＝ｆ2d(2)）が検出されるが、これらは、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分である。
【００５７】次にステップ１８０では、上昇部と下降部とで、ピーク周波数成分のペアを特定するペアリング処理を実行する。このペアリング処理は、図５に示すように、まずステップ３１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分、即ち同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分間の位相差△φu(i)を（７）式を用いて夫々算出し、続くステップ３２０では、下降部において、同様に受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各周波数成分間の位相差△φd(j)を（８）式を用いて夫々算出する。
【００５８】
△φu(i)＝｜φ1u(i)−φ2u(i)｜ ・・・（７）
△φd(j)＝｜φ1d(j)−φ2d(j)｜ ・・・（８）
但し、ｉ，ｊ＝１〜Ｎｐ、Ｎｐはステップ１５０にて検出されるピーク周波数成分の数である。
【００５９】続くステップ３３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ３１０及び３２０にて算出された位相差△φu(i)，△φd(j)の差の絶対値｜△φu(i)−△φd(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければ位相差△φu(i)，△φd(j)は等しいとしてステップ３４０に移行し、所定値εより大きければ位相差△φu(i)，△φd(j)は等しくないとしてステップ３５０に移行する。
【００６０】ステップ３４０では、位相差△φu(i)，△φd(j)が等しいとされたピーク周波数成分をペアとして決定し、ＲＡＭ２６ｃの所定エリアに格納し、ステップ３５０に進む。ステップ３５０では、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、ペアが未決定のピーク周波数成分があれば、ステップ３３０に戻って、ペアが未決定の周波数成分のみを対象として、ステップ３３０〜３５０の処理を繰り返し実行し、一方、ステップ３５０にて全てのペアが決定していると判断されれば本処理を終了する。
【００６１】このペアリング処理の結果、図７（ａ）に示すように、上昇部及び下降部事に、各ピーク周波数成分に対応した位相差△φu(1)，△φu(2)，△φd(1)，△φd(2)が算出される。そして、ここでは、△φu(1)≒△φd(2)，△φu(2)≒△φd(1)となっているので、ピーク周波数ｆu(1)，ｆd(2)の周波数成分が一方のペアとして特定され、ピーク周波数ｆu(2)，ｆd(1)の周波数成分が他方のペアとして特定される。
【００６２】このようにしてペアリング処理が終了すると、図４に戻り、続くステップ１９０では、先のステップ３１０にて算出される位相差φ1u(i)−φ2u(i)から、次の（９）に示す関係式に基づいて、各ピーク周波数成分に対応する障害物が位置する方位θを夫々算出する。
【００６３】
θ＝（φ1u(i)−φ2u(i)）・λ／（２π・Ｗ） ・・・（９）
なお、Ｗは受信器１４，１６間の距離、ｄは各受信器１４，１６にて受信される同一障害物からの反射波の経路差、λはレーダ波の波長である。また、位相差φ1u(i)−φ2u(i)の代わりに位相差φ1d(i)−φ2d(i)を用いてもよい。
【００６４】続くステップ２００では、先のステップ１８０にてペアとして特定された上昇部及び下降部のビート周波数ｆu(i)，ｆd(j)から、（１）式を用いて各障害物との距離Ｄを夫々算出し、また、続くステップ２１０では、同様に（２）式を用いて障害物との相対速度Ｖを算出し、本処理を終了する。なお、ビート周波数ｆu(i)は（１）式のｆb1に相当し、ビート周波数ｆd(j)は同様にｆb2に相当する。
【００６５】このようにして算出された障害物との距離Ｄ、相対速度Ｖ、及び障害物の方位θは、別途実行される判断処理において、危険の有無を判断するため等に使用され、危険ありと判断された場合には、例えば、図示しない警報機を鳴動させて運転者に危険を知らせるといった処理が行われる。
【００６６】本実施例では、ステップ１５０が本発明（特に請求項３を参照）のピーク検出手段、ステップ１６０，３１０，３２０がピークペア特定手段の比較値算出手段、ステップ３３０〜３５０がピークペア特定手段の第１の比較手段に相当し、位相差△φu(i)，△φd(j)が比較値に相当する。
【００６７】以上説明したように、本実施例のレーダ装置２においては、ビート信号に含まれる複数のピーク周波数成分を、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎、及び上昇部，下降部毎に検出し、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)を求め、更にこれを上昇部と下降部とで比較し、位相差△φu(i)，△φd(j)の等しいものを同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアであると特定するようにされている。
【００６８】ところで、上昇部及び下降部毎に各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で算出される、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)は、障害物の方位に対応して変化する。従って、本実施例のレーダ装置２によれば、異なる方向に複数の障害物が存在する場合、上昇部と下降部とで同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各障害物との距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できる。
【００６９】次に、第２実施例について説明する。本実施例は、第１実施例とは、障害物検出処理のペアリング処理と方位算出処理が異なる。なお、第１実施例では、ピーク周波数成分の位相差を用いてペアリング処理を行っているが、本実施例では、位相差の代わりに振幅から得られるパワー差を用いて同様のペアリング処理を実行するものである。
【００７０】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図８に示すように、まずステップ４１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)を（１０）式を用いて夫々算出し、続くステップ４２０では、下降部において、同様に受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐd(j)を（１１）式を用いて夫々算出する。
【００７１】
△Ｐu(i)＝Ｐ1u(i)−Ｐ2u(i) ・・・（１０）
△Ｐd(j)＝Ｐ1d(j)−Ｐ2d(j) ・・・（１１）
但し、ｉ，ｊ＝１〜Ｎｐ、Ｎｐはステップ１５０にて検出されるピーク周波数成分の数である。
【００７２】なお、各ピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ2u(i)，Ｐ1d(j)，Ｐ2d(j)は、ステップ１５０にてピーク検出を行う際に算出される値を使用する。続くステップ４３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ４１０及び４２０にて算出されたパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の差の絶対値｜△Ｐu(i)−△Ｐd(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は等しいとしてステップ４４０に移行し、所定値εより大きければパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は等しくないとしてステップ４５０に移行する。
【００７３】以下ステップ４４０，４５０の処理は、第１実施例にて説明したステップ３４０，３５０の処理と同様であるため説明を省略する。本実施例では、ステップ１５０，４１０，４２０が本発明（特に請求項３を参照）のピークペア特定手段の比較値算出手段、ステップ４３０〜４５０がピークペア特定手段の第１の比較手段に相当し、パワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)が比較値に相当する。
【００７４】このペアリング処理により、図７（ｂ）に示すように、各ピーク周波数成分に対応してパワー差△Ｐu(1)，△Ｐu(2)，△Ｐd(1)，△Ｐd(2)が算出され、ここでは、△Ｐu(1)≒△Ｐd(2)，△Ｐu(2)≒△Ｐd(1)となる。従って、第１実施例の場合と全く同様に、ピーク周波数ｆu(1)，ｆd(2)の周波数成分が一方のペアとして特定され、ピーク周波数ｆu(2)，ｆd(1)の周波数成分が他方のペアとして特定される。
【００７５】ところで、上昇部及び下降部毎に各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で算出される、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は、第１実施例にて説明した位相差△φu(i)，△φd(j)と同様に障害物の方位に対応して変化する。
【００７６】従って、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置２においても、第１実施例と全く同様の効果を得ることができる。本実施例においてステップ１９０の方位算出処理は、ステップ１６０で求めた位相φ1u(i)，φ2u(j)からその位相差φ1u(i)−φ2u(j)を算出する処理を追加したものとする。また、位相差から方位を求める代わりに、ステップ４１０または４２０にて得られるパワー差Ｐ1u(i)−Ｐ1d(i)を用いて求めたり、また、位相差とパワー差の両者から求めるように構成してもよい。
【００７７】また、本実施例によれば、ペアリング処理において、ピーク検出の際に算出される値を使用しているので、方位算出を行う必要のないレーダ装置、またはパワー差から方位を算出するように構成されたレーダ装置等に適用した場合には、位相を求める必要が全くないので、装置全体としての処理量を大幅に削減できる。
【００７８】次に第３実施例について説明する。本実施例は、第１実施例とは、障害物検出処理のペアリング処理と、方位算出処理が異なる。なお、本実施例では、位相差，パワー差の代わりに、複素ベクトル差の絶対値を用いて上記実施例と同様のペアリング処理を実行するものである。
【００７９】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図９に示すように、まずステップ５１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分の複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)を（１２）式を用いて夫々算出し、続くステップ５２０では、下降部において、同様に受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分間の複素ベクトル差の絶対値△Ｘd(j)を（１３）式を用いて夫々算出する。
【００８０】
△Ｘu(i)＝｜Ｘ1u(i)−Ｘ2U(i)｜ ・・・（１２）
△Ｘd(j)＝｜Ｘ1d(j)−Ｘ2d(j)｜ ・・・（１３）
但し、ｉ，ｊ＝１〜Ｎｐ、Ｎｐはステップ１５０にて検出されるピーク周波数成分の数である。
【００８１】続くステップ５３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ５１０及び５２０にて算出された複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)の差の絶対値｜△Ｘu(i)−△Ｘd(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければ複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)は等しいとしてステップ５４０に移行し、所定値εより大きければ複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)は等しくないとしてステップ５５０に移行する。
【００８２】以下ステップ５４０，５５０の処理は、第１実施例にて説明したステップ３４０，３５０の処理と同様であるため説明を省略する。本実施例では、ステップ５１０，５２０が本発明（特に請求項３を参照）のピークペア特定手段の比較値算出手段、ステップ５３０〜５５０がピークペア特定手段の第１の比較手段に相当し、複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)が比較値に相当する。
【００８３】なお、図１０に示すように、複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)は、位相差△φu(i)及びパワー差△Ｐu(j)の両方の影響を受けて変化する。そして、上昇部と下降部とでは、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は、等しいため、当然、複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)も、上昇部と下降部とで等しくなるのである。以上説明したように、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置２によれば、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の情報をいずれも含んだ複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)を用いてペアリング処理を行っているので、第１実施例と全く同様の効果を得ることができ、しかも、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の２種類の情報に基づいて、ピーク周波数成分のペアを特定していることになるため、ペアリング処理の信頼性を向上させることができる。
【００８４】本実施例においてステップ１９０の方位算出処理は、ステップ１６０で求めた位相φ1u(i)，φ2u(j)からその位相差φ1u(i)−φ2u(j)を算出する処理を追加したものとする。また、位相差から方位を求める代わりに、ステップ１５０にて求められる振幅に基づいてパワーＰ1u(i)，Ｐ2u(j)を求め、そのパワー差Ｐ1u(i)−Ｐ1d(i)を用いて方位を求めたり、また、位相差とパワー差の両者から方位を求めるように構成してもよい。
【００８５】次に、第４実施例について説明する。本実施例は、第１実施例とは、障害物検出処理のペアリング処理と、方位算出処理が異なる。なお、本実施例では、位相差，パワー差，複素ベクトル差の絶対値の代わりに、ピーク周波数成分の振幅から求められるパワーを用いてペアリング処理を実行するものである。
【００８６】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図１１に示すように、まず、ステップ６１０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ１５０にてピーク検出を行う際に算出される各ピーク周波数成分の振幅に基づいて、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)の差の絶対値｜Ｐ1u(i)−Ｐ1d(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)は等しいとしてステップ６２０に移行し、所定値εより大きければパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)は等しくないとしてステップ６３０に移行する。
【００８７】以下ステップ６２０，６３０の処理は、第１実施例にて説明したステップ３４０，３５０の処理と同様であるため説明を省略する。本実施例では、ステップ１５０が本発明（特に請求項２を参照）のピークぺア特定手段の振幅算出手段、ステップ６１０〜６３０がピークペア特定手段の比較手段に相当する。
【００８８】なお、各ピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)は、障害物までの距離に応じて変化するため、同一障害物からの反射波に基づくものであれば、上昇部と下降部とで略等しくなる。従って、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置２によれば、異なる距離に複数の障害物が存在する場合、上昇部と下降部とで同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各障害物との距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できる。
【００８９】また、本実施例のペアリング処理は、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で演算を行わないため、受信器が一つだけのＦＭＣＷレーダ装置にも適用することができる。なお、本実施例では、受信チャネルＣＨ１に基づくピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)を用いているが、受信チャネルＣＨ２に基づくピーク周波数成分のパワーＰ2u(i)，Ｐ2d(j)を用いてもよい。
【００９０】本実施例においてステップ１９０の方位算出処理は、ステップ１６０で求めた位相φ1u(i)，φ2u(j)からその位相差φ1u(i)−φ2u(j)を算出する処理を追加したものとする。また、位相差から方位を求める代わりに、ステップ１５０にて求められる振幅に基づいてパワーＰ1u(i)，Ｐ2u(j)を求め、そのパワー差Ｐ1u(i)−Ｐ1d(i)を用いて方位を求めたり、また、位相差とパワー差の両者から方位を求めるように構成してもよい。
【００９１】次に、第５実施例について説明する。上記実施例では、位相差，パワー差，複素ベクトル差の絶対値，パワーのいずれかを単独で使用しているが、本実施例では、これらを組み合わせてペアリング処理を実行するものである。
【００９２】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図１２に示すように、まず、ステップ７１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分の位相差△φu(i)を（８）式を用いて夫々算出し、続くステップ７２０では、下降部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分の位相差△φd(j)を（９）式を用いて夫々算出する。
【００９３】続くステップ７３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、先のステップ７１０及び７２０にて算出された位相差△φu(i)，△φd(j)の差の絶対値｜△φu(i)−△φd(j)｜を、全ての組み合せについて求める。
【００９４】続くステップ７４０では、ステップ７３０での算出値が予め設定された所定値より小さい場合に、組み合わされたピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)は等しいものとし、しかも位相差が等しくなるピーク周波数成分の相手が互いにただ一つである場合に、これらピーク周波数成分をペアとして決定する。そして、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、全てのペアが決定しているのであれば、そのペアをＲＡＭ２６ｃの所定エリアに記憶して本処理を終了し、一方、ペアが未決定のピーク周波数成分があればステップ７５０に移行する。
【００９５】ステップ７５０では、ペアが未決定のピーク周波数成分を、ＲＡＭ２６ｃの所定の作業エリアに記憶する。そして、ステップ７６０では、先のステップ７５０にて記憶されたピーク周波数成分について、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)を（１０）式を用いて夫々算出し、続くステップ７７０では、同様に、下降部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐd(j)を（１１）式を用いて夫々算出する。
【００９６】続くステップ７８０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、先のステップ７６０及び７７０にて算出されたパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の差の絶対値｜△Ｐu(i)−△Ｐd(j)｜を、全ての組み合せについて求める。
【００９７】続くステップ７９０では、ステップ７８０での算出値が予め設定された所定値より小さい場合に、組み合わされたピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)が等しいものとし、しかもパワー差が等しくなるピーク周波数成分の相手が互いにただ一つである場合に、これらピーク周波数成分をペアとして決定する。そして、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、全てのペアが決定しているのであれば、そのペアをＲＡＭ２６ｃの所定エリアに記憶して本処理を終了し、一方、ペアが未決定のピーク周波数成分があればステップ８００に移行する。
【００９８】ステップ８００では、ペアが未決定のピーク周波数成分を、再度ＲＡＭ２６ｃの所定の作業エリアに記憶する。そして、ステップ８１０では、先のステップ８００にて記憶されたピーク周波数成分について、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)の差の絶対値｜Ｐ1u(i)−Ｐ1d(j)｜を、全ての組み合せについて求める。
【００９９】続くステップ８２０では、ステップ８１０での算出値が予め設定された所定値より小さい場合に、組み合わされたピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)が等しいものとし、しかもパワーが等しくなるピーク周波数成分の相手が互いにただ一つである場合に、これらピーク周波数成分をペアとして決定する。そして、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、全てのペアが決定しているのであれば、そのペアをＲＡＭ２６ｃ上の所定エリアに記憶して本処理を終了し、一方、ペアが未決定のピーク周波数成分があればステップ８３０に移行してエラー処理を実行後、本処理を終了する。
【０１００】なお、エラー処理としては、例えば、ペアが未決定のピーク周波数成分を単に無視してもよいし、エラーが発生した旨をフロントパネルに表示する等して、運転者に通知するようにしてもよい。本実施例では、ステップ１５０が本発明（特に請求項３，４を参照）の振幅算出手段、ステップ８１０，８２０が第２の比較手段、ステップ１６０，７１０，７２０、及びステップ１５０，７６０，７７０が比較値算出手段、ステップ７２０〜７４０，及びステップ７７０〜７９０が第１の比較手段に相当する。
【０１０１】このように、ステップ７１０〜７４０では、位相差△φu(i)，△φd(j)を用いて用いてペアリングを行い、ペアを決定することのできないピーク周波数成分については、引続きステップ７５０〜７９０にて、パワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)を用いてペアリングを行い、それでもペアを決定できないピーク周波数成分については、更にステップ８００〜８２０にて、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)を用いてペアリングを行うという３段階の処理を行っている。
【０１０２】つまり、位相差及びパワー差を用いたペアリングにより、異なる方向に位置する複数の障害物を確実に識別でき、また略同一方向に位置する障害物があったとしても、パワーを用いたペアリングにより、これを確実に識別できる。従って、本実施例のレーダ装置２によれば、例え略同一方向或は略同一距離に複数の障害物が存在していても、上昇部と下降部とで同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各障害物のの距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できる。
【０１０３】なお、本実施例では、位相差△φu(i)，△φd(j)を用いたペアリング、パワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)を用いたペアリング、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)によるペアリングの順に行っているが、最初にパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)によるペアリングを行う等、その順番は任意に設定してよい。
【０１０４】また、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)を用いたペアリングはいずれか一方のみを実行するようにしてもよく、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の代わりに複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)を用いたペアリングを行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２】 送信信号の周波数の変化を表すグラフである。
【図３】 ＲＡＭに格納されるデータを表す説明図である。
【図４】 障害物検出処理を表すフローチャートである。
【図５】 ペアリング処理を表すフローチャートである。
【図６】 ＦＦＴの結果から算出されるビート信号のスペクトルを表すグラフである。
【図７】 図６に表されたスペクトルに基づき算出される位相差、パワー差を表すグラフである。
【図８】 第２実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図９】 第３実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図１０】 複素ベクトル差の絶対値を表す説明図である。
【図１１】 第４実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図１２】 第５実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図１３】 ＦＭＣＷレーダの原理を表す説明図である。
【図１４】 ＦＭＣＷレーダによる物標検出の問題点を表す説明図である。
【符号の説明】
２…レーダ装置 １０…送受信部 １２…送信器 １２ａ…変調器
１２ｂ…電圧制御発振器 １２ｃ，１２ｄ…電力分配器
１２ｅ…送信アンテナ １４，１６…受信器
１４ａ，１６ａ…受信アンテナ １４ｂ，１６ｂ…ミキサ
１４ｃ，１６ｃ…前置増幅器 １４ｄ，１６ｄ…ローパスフィルタ
１４ｅ，１６ｅ…後置増幅器 ２０…信号処理部 ２２…三角波発生器
２４ａ，２４ｂ…Ａ／Ｄ変換器 ２６…マイクロコンピュータ
２６ａ…ＣＰＵ ２６ｂ…ＲＯＭ ２６ｃ…ＲＡＭ ２８…演算処理装置
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の衝突防止や一定距離追従走行等に使用され、レーダ波の送受信により移動体の外部に存在する物標との相対速度や距離を検出するＦＭＣＷレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波状の変調信号により周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号をレーダ波として送信し、物標により反射されたレーダ波を受信すると共に、受信信号を送信信号とミキシングすることによりビート信号を発生させ、このビート信号の周波数（ビート周波数）を、信号処理器等を用いて送信信号の周波数が増加する上昇部及び周波数が減少する下降部の各区間毎に特定し、この特定された上昇部のビート周波数ｆb1及び下降部のビート周波数ｆb2に基づいて物標との距離Ｄや相対速度Ｖを次の（１）（２）式に基づいて算出するように構成されている。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【数２】
【０００５】なお、△Ｆは送信信号の周波数変位幅、ｆ０は送信信号の中心周波数、１／ｆｍは１周期の変調に要する時間、Ｃは光速を表す。ここで、図１３は、送信信号Ｔ及び受信信号Ｒの周波数の変化を表すグラフである。
【０００６】図１３（ａ）に示すように、レーダ装置を取り付けた移動体と、レーダ波を反射する物標との移動速度が等しい（相対速度Ｖ＝０）場合、物標に反射したレーダ波は、物標との間の往復に要する時間だけ遅延するため、受信信号Ｒのグラフは、送信信号Ｔのグラフを時間軸に沿ってシフトしたものとなり、上昇部のビート周波数ｆb1と下降部のビート周波数ｆb2とは等しく（ｆb1＝ｆb2）なる。
【０００７】一方、図１３（ｂ）に示すように、物標との移動速度が異なる（相対速度Ｖ≠０）場合、物標に反射したレーダ波は、更に物標との相対速度Ｖに応じたドップラシフトを受けるため、受信信号Ｒのグラフは、送信信号Ｔのグラフを相対速度Ｖによるドップラシフトの分だけ、周波数軸に沿ってシフトしたものとなり、上昇部のビート周波数ｆb1と下降部のビート周波数ｆb2とは異なったもの（ｆb1≠ｆb2）となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、検出すべき物標が一つの場合は、ビート信号から検出される周波数成分は、上昇部及び下降部共に一つずつであるため、これを単純に上記（１）（２）式に当てはめればよいのであるが、検出すべき物標が複数存在する場合、上昇部及び下降部の各ビート信号に、夫々物標の数だけ周波数成分が含まれるため、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分を上昇部と下降部とで正しく組み合せなければならない。
【０００９】しかし、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分が、上昇部と下降部とで必ずしも同じ順序で並ぶとは限らず、例えば、上昇部と下降部とで、単純に周波数の大きい順にビート周波数成分を組み合わせた場合、必ずしも正しい組み合わせとはならないため、各物標との距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できないという問題があった。
【００１０】即ち図１４に示すように、検出すべき物標が二つ存在し、これら物標とレーダ装置を搭載した移動体との相対速度Ｖがいずれも略ゼロである場合、距離の近い物標からの反射波に基づく受信信号はＲ１，距離の遠い物標からの反射波に基づく受信信号はＲ２のように表され、同一の物標からの反射波に基づくビート周波数成分は、上昇部と下降部とで同じ順序（ｆb1(R1)＜ｆb1(R2)，ｆb2(R1)＜ｆb2(R2)）に並ぶ。
【００１１】ところが、例えば、距離の遠い側の物標が相対速度Ｖを有している場合、ドップラシフトの影響を受けた受信信号Ｒ２′は、受信信号Ｒ２を周波数軸に沿ってシフトさせたものとなり、その結果、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分の順序は、上昇部と下降部とでは、異なったもの（ｆb1(R1)＞ｆb1(R2')，ｆb2(R1)＜ｆb2(R2')）となる。このように、各物標の状態により、ビート周波数成分の大きさは様々に変化するため、同一物標からの反射波に基づくビート周波数成分の並ぶ順序が、上昇部と下降部とで一致するとは限らず、単純にはこれらを組み合わせることができないのである。
【００１２】本発明は、上記問題点を解決するために、検出すべき物標が複数存在しても、全ての物標との距離及び相対速度を正しく検出できるＦＭＣＷレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するためになされた請求項１に記載の発明においては、送信手段が、三角波変調信号によって周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号を発生してレーダ波として送信し、受信手段が、物標により反射されたレーダ波を受信して受信信号を発生すると共に、この受信信号を送信信号と混合してビート信号を発生する。そして、信号処理手段が、受信手段からのビート信号に基づき、物標との距離及び相対速度を求める。
【００１４】ところで、信号処理手段では、解析手段が、送信信号の周波数が上昇する上り変調時及び周波数が下降する下り変調時毎にビート信号をフーリエ変換し、夫々の区間内における周波数成分毎の複素ベクトルを算出する。なお、所定の信号Ｒ（ｔ）をフーリエ変換した結果は、次の（３）式にて表され、これを複素表示した場合、（４）式にて表される。
【００１５】
【数３】
【００１６】つまり、基本周波数ｆ（＝ω／２π）のｎ倍の周波数を有する周波数成分毎に、実数成分ｂn ，虚数成分ａn の複素ベクトルが算出される。なお、（５）式にて算出される複素ベクトルの絶対値Ｐn は、その周波数成分の振幅、即ちパワーを表しており、また、（６）式にて算出される複素ベクトルの実数軸に対する角度は、その周波数成分の位相φn を表している。
【００１７】
【数４】
【００１８】
【数５】
【００１９】このように、複素ベクトルは、周波数成分の振幅及び位相に関する情報を含んでいる。そして、ピーク検出手段が、複素ベクトルから、（５）式を用いてその振幅を算出することにより、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分を検出し、ピークペア特定手段が、複素ベクトルから得られる情報、即ちピーク周波数成分の振幅及び位相に基づき、上り変調時の各ピーク周波数成分と下り変調時の各周波数成分とを夫々比較することにより、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを特定する。
【００２０】即ち、物標からの反射波、延いては反射波に基づき生成されるピーク周波数成分の振幅や位相は、物標との距離や物標が存在する方向の影響を受けて変化するため、この振幅や位相を検出し比較することにより、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを特定できるのである。
【００２１】そして、このようにして特定されたピーク周波数成分のペア毎に、その周波数から（１）（２）式に基づいて各物標との距離及び相対速度が求められる。従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき物標が複数存在する場合であっても、上り変調時と下り変調時とで、ピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００２２】次に、請求項２に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、振幅算出手段が、解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出し、比較手段が、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と下り変調時の各ピーク周波数成分と振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する。
【００２３】即ち、ピーク周波数成分の振幅は、物標との距離や物標の材質等によってきまり、一方、物標との間に相対速度があったとしても、物標の位置は、上り変調時と下り変調時とでは殆ど変化しないため、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分の振幅は、上り変調時と下り変調時とで略等しいものとなる。このため、ピーク周波数成分の振幅を比較することでペアを特定できるのである。
【００２４】従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき複数の物標が夫々異なる距離に位置している場合、上り変調時と下り変調時とで同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００２５】なお、ピーク周波数成分の振幅は、ピーク検出の際に算出されるため、特別に振幅算出手段を設けることなく、ピーク検出手段の算出結果を利用するようにしてもよい。次に、請求項３に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、受信手段を少なくとも２つ設けると共に、信号処理手段に、解析手段及びピーク検出手段を各受信手段毎に対応させて設けている。
【００２６】そして、比較値算出手段が、各解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、各ピーク検出手段にて各ビート信号毎に検出される同一周波数のピーク周波数成分毎に、該ピーク周波数成分の複素ベクトル間の相関を比較値として算出し、第１の比較手段が、上り変調時の各ピーク周波数成分の比較値と下り変調時の各ピーク周波数成分の比較値とを夫々比較し、該比較値が同一値となるピーク周波数成分をペアとして特定する。
【００２７】即ち、複素ベクトルは、先の（３）（４）式で示したように、絶対値が振幅に対応し、実数軸に対する角度が位相情報に対応するため、複素ベクトルの相関は、二つの受信手段にて同時に受信される同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分の振幅差及び位相差に対応して変化する。
【００２８】ところで、二つの受信手段は、夫々異なった位置に配置されるため、各受信手段からの受信信号は、同一物標からの反射波に基づくものであっても、反射波の到来方向に応じて、振幅や位相が異なったものとなり、各受信手段間で振幅差及び位相差を生じる。
【００２９】一方、物標との間に相対速度があったとしても、物標の位置は上り変調時と下り変調時とでは殆ど変化せず、即ち、信号が到来する方向が大きく変化することがないので、二つの受信手段からの受信信号の振幅差及び位相差は、上昇部と下降部とで略等しいものとなる。このため、ピーク周波数成分の複素ベクトル間の相関を比較することでペアを特定できるのである。
【００３０】従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき複数の物標が夫々異なる方向に位置している場合、上り変調時と下り変調時とで、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００３１】次に、請求項４に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、振幅算出手段が、解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出し、第２の比較手段が、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と、下り変調時の各ピーク周波数成分の振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する。なお、第２の比較手段は、請求項２にて説明した比較手段と全く同様のものである。
【００３２】従って、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置によれば、検出すべき複数の物標が夫々異なる距離に位置している複数の物標や、夫々異なる方向に位置している複数の物標を同時に検出することができ、即ち、例え略同じ方向や、略同じ距離に複数の検出すべき物標があったとしても、上り変調時と下り変調時とで、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアをより正しく特定でき、延いては、各物標との距離及び相対速度を正しく検出できる。
【００３３】次に、請求項５に記載された発明のＦＭＣＷレーダ装置においては、比較値算出手段が比較値として算出する複素ベクトルの相関は、複素ベクトル間の絶対値の差，即ち振幅あるいは位相差のうち少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【００３４】このように、ピーク周波数成分のペアを特定する際に、ピーク周波数成分の振幅や位相差を使用すれば、ピーク検出の際に算出される振幅を利用したり、位相差を求めて方位を算出するような場合は、この処理と算出する位相差を共用することができる。
【００３５】従って、本発明のＦＭＣＷレーダ装置によれば、ピーク周波数のペアを特定する処理を行うことによる処理量の増加を最小限に抑えることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【００３７】図１に示すように、本実施例のレーダ装置２は、変調信号Ｓｍに応じて所定の周波数に変調されたレーダ波を送信する送信器１２、送信器１２から放射され、障害物に反射されたレーダ波を受信する一対の受信器１４，１６からなる送受信部１０と、送信器１２に変調信号Ｓｍを供給すると共に、受信器１４，１６から出力される中間周波のビート信号Ｂ１，Ｂ２に基づき、障害物を検出するための処理を実行する信号処理部２０とにより構成されている。
【００３８】ここで、送信器１２が本発明の送信手段、受信器１４，１６が受信手段、信号処理部２０が信号処理手段に相当する。そして、本実施例では、当該レーダ装置２により自動車前方の障害物を検出するために、送受信部１０が自動車の前面に取り付けられ、信号処理部２０が、車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられている。
【００３９】ここで、まず送信器１２は、送信信号として、ミリ波帯の高周波信号を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２ｂと、変調信号Ｓｍを電圧制御発振器１２ｂの調整レベルに変換して電圧制御発振器１２ｂに供給する変調器（ＭＯＤ）１２ａと、電圧制御発振器１２ｂからの送信信号を電力分配して各受信器１４，１６に供給されるローカル信号を生成する電力分配器（ＣＯＵＰ）１２ｃ，１２ｄと、送信信号に応じてレーダ波を放射する送信アンテナ１２ｅとにより構成されている。
【００４０】また、受信器１４は、レーダ波を受信する受信アンテナ１４ａと、受信アンテナ１４ａからの受信信号に電力分配器１２ｄからのローカル信号を混合するミキサ１４ｂと、ミキサ１４ｂの出力を増幅する前置増幅器１４ｃと、前置増幅器１４ｃの出力から不要な高周波成分を除去し、送信信号及び受信信号の周波数の差成分であるビート信号Ｂ１を抽出するローパスフィルタ１４ｄと、ビート信号Ｂ１を必要な信号レベルに増幅する後置増幅器１４ｅと、により構成されている。なお、受信器１６は、受信器１４と全く同様の構成（１４ａ〜１４ｅが１６ａ〜１６ｅに対応）をしており、電力分配器１２ｃからローカル信号の供給を受け、ビート信号Ｂ２を出力する。そして、受信器１４を受信チャネルＣＨ１、受信器１６を受信チャネルＣＨ２と呼ぶ。
【００４１】一方、信号処理部２０は、起動信号Ｃ１により起動され、三角波状の変調信号Ｓｍを発生する三角波発生器２２と、起動信号Ｃ２により起動され、受信器１４，１６からのビート信号Ｂ１，Ｂ２をデジタルデータＤ１，Ｄ２に変換するＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂと、ＣＰＵ２６ａ，ＲＯＭ２６ｂ，ＲＡＭ２６ｃを中心に構成され、起動信号Ｃ１，Ｃ２を送出して三角波発生器２２及びＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを介して得られるデジタルデータＤ１，Ｄ２に基づき障害物との距離、相対速度、及び障害物の方位の検出を行う障害物検出処理（後述する）を実行する周知のマイクロコンピュータ２６と、マイクロコンピュータ２６の指令に基づき高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の演算を実行する演算処理装置２８と、により構成されている。ここで、演算処理装置２８が本発明の解析手段に相当する。
【００４２】なお、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂは、起動信号Ｃ２により動作を開始すると、所定時間間隔毎にビート信号Ｂ１，Ｂ２をＡ／Ｄ変換して、ＲＡＭ２６ｃの所定領域に書き込むと共に、所定回数のＡ／Ｄ変換を終了すると、ＲＡＭ２６ｃ上に設定された終了フラグ（図示せず）をセットして、動作を停止するように構成されている。
【００４３】そして、起動信号Ｃ１により、三角波発生器２２が起動され、変調器１２ａを介して電圧制御発振器１２ｂに変調信号Ｓｍが入力されると、電圧制御発振器１２ｂは、変調信号Ｓｍの三角波状の波形の上り勾配に応じて所定の割合で周波数が増大（以後、この区間を上昇部と呼ぶ）し、それに引き続く下り勾配に応じて周波数が減少（以後、この区間を下降部と呼ぶ）するように変調された送信信号を出力する。
【００４４】図２は、送信信号の変調状態を表す説明図である。図２に示すように、変調信号Ｓｍにより、送信信号の周波数は、１／ｆｍの期間に△Ｆだけ増減するように変調され、その変化の中心周波数はｆ０である。なお、１００ｍｓ間隔で周波数が変調されているのは、後述する障害物検出処理が１００ｍｓ周期で実行され、その処理の中で起動信号Ｃ１が生成されるからである。
【００４５】この送信信号に応じたレーダ波が送信器１２から送出され、障害物に反射したレーダ波が、受信器１４，１６にて受信される。そして、受信器１４，１６では、受信アンテナ１４ａ，１６ａから出力される受信信号と、送信器１２からの送信信号とが混合されることにより、ビート信号Ｂ１，Ｂ２が生成される。なお、受信信号は、レーダ波が障害物まで間を往復する時間だけ送信信号に対して遅延し、且つ、障害物との間に相対速度がある場合には、これに応じてドップラシフトを受ける。このため、ビート信号Ｂ１，Ｂ２は、この遅延成分ｆｒとドップラ成分ｆｄとを含んだもの（図１３参照）となる。
【００４６】そして、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器２４ａによりビート信号Ｂ１をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤ１は、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１，ＤＢ２に順次格納され、一方、Ａ／Ｄ変換器２４ｂによりビート信号Ｂ２をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤ２は、同様に、データブロックＤＢ３，ＤＢ４に格納される。ところで、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂは、三角波発生器２２の起動と共に起動され、変調信号Ｓｍが出力されている間に、所定回数のＡ／Ｄ変換を行うようにされているため、前半数のデータが格納されるデータブロックＤＢ１，ＤＢ３には、送信信号の上昇部に対応した上昇部データが格納され、後半数のデータが格納されるデータブロックＤＢ２，ＤＢ４には、送信信号の下降部に対応した下降部データが格納されることになる。
【００４７】このようにして各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４に格納されたデータは、マイクロコンピュータ２６及び演算処理装置２８にて処理され、障害物の検出のために使用される。次に、マイクロコンピュータ２６のＣＰＵ２６ａにて実行される障害物検出処理を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この障害物検出処理は、前述したように１００ｍｓ周期で起動される。
【００４８】図４に示すように、本処理が起動されると、まず、ステップ１１０にて、起動信号Ｃ１を出力して三角波発生器２２を起動し、続くステップ１２０にて、ＲＡＭ２６ｃ上の終了フラグをクリアすると共に、起動信号Ｃ２を出力してＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを起動する。
【００４９】これにより、三角波発生器２２からの変調信号Ｓｍを受けた送信器１２により、周波数変調されたレーダ波が送信されると共に、障害物により反射したレーダ波を受信することにより受信器１４，１６から出力されるビート信号Ｂ１，Ｂ２が、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを介してデジタルデータＤ１，Ｄ２に変換されＲＡＭ２６ｃに書き込まれる。
【００５０】続くステップ１３０では、ＲＡＭ２６ｃ上の終了フラグを調べることにより、Ａ／Ｄ変換が終了したか否かを判断する。そして、終了フラグがセットされていなければ、Ａ／Ｄ変換は終了していないものとして、同ステップ１３０を繰り返し実行することで待機し、一方、終了フラグがセットされていれば、Ａ／Ｄ変換は終了したものとしてステップ１４０に移行する。
【００５１】ステップ１４０では、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１〜ＤＢ４のいずれか一つを順次選択し、そのデータブロックＤＢｉ（ｉ＝１〜４）のデータを演算処理装置２８に入力してＦＦＴの演算を実行させる。なお、演算処理装置２８に入力されるデータは、ＦＦＴの演算により表れるサイドローブを抑制するために、ハニング窓や三角窓等を用いた周知のウィンドウ処理が施される。そして、この演算結果として、各周波数毎の複素ベクトルが得られる。
【００５２】ステップ１５０では、複素ベクトルの絶対値、即ちその複素ベクトルが示す周波数成分の振幅に基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分（以下ピーク周波数成分と呼ぶ）を検出して、その周波数をピーク周波数として特定し、ステップ１６０に進む。なお、ピークの検出方法としては、例えば、周波数に対する振幅の変化量を順次求め、その前後にて変化量の符号が反転する周波数にピークがあるものとして、その周波数を特定すればよい。
【００５３】ステップ１６０では、ステップ１５０にて特定されたピーク周波数成分の位相を算出する。この位相は、複素ベクトルが実数軸となす角度に等しく、（４）式を用いて複素ベクトルから求められる。続くステップ１７０では、未処理のデータブロックＤＢｉがあるか否かを判断し、未処理のものがあれば、ステップ１４０に戻って、その未処理のデータブロックＤＢｉについて、ステップ１４０〜１６０の処理を実行し、一方、未処理のものがなければ、ステップ１８０に移行する。
【００５４】ここで、図６に、ステップ１４０での演算結果として得られる複素ベクトルに基づき、各周波数成分に対する振幅（即ちパワー）及び位相のスペクトルを、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４毎、即ち、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の上昇部データ及び下降部データ毎に算出してグラフ化したものを示す。この図では障害物が二つ存在する場合を表しており、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４にて、ピーク周波数成分は二つずつ検出される。
【００５５】そして、ステップ１５０及び１６０の処理の結果、受信チャネルＣＨ１の上昇部におけるピーク周波数ｆ1u(1)，ｆ1u(2)、同じく下降部におけるピーク周波数ｆ1d(1)，ｆ1d(2)、受信チャネルＣＨ２の上昇部におけるピーク周波数ｆ2u(1)，ｆ2u(2)、同じく下降部におけるピーク周波数ｆ2d(1)，ｆ2d(2)が求められると共に、これらピーク周波数成分の位相φ1u(1)，φ1u(2)，φ1d(1)，φ1d(2)，φ2u(1)，φ2u(2)，φ2d(1)，φ2d(2)が求められることになる。
【００５６】なお、上昇部及び下降部毎に各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で同じ周波数を有するピーク周波数成分（ｆ1u(1)＝ｆ2u(1)，ｆ1u(2)＝ｆ2u(2)，ｆ1d(1)＝ｆ2d(1)，ｆ1d(2)＝ｆ2d(2)）が検出されるが、これらは、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分である。
【００５７】次にステップ１８０では、上昇部と下降部とで、ピーク周波数成分のペアを特定するペアリング処理を実行する。このペアリング処理は、図５に示すように、まずステップ３１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分、即ち同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分間の位相差△φu(i)を（７）式を用いて夫々算出し、続くステップ３２０では、下降部において、同様に受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各周波数成分間の位相差△φd(j)を（８）式を用いて夫々算出する。
【００５８】
△φu(i)＝｜φ1u(i)−φ2u(i)｜ ・・・（７）
△φd(j)＝｜φ1d(j)−φ2d(j)｜ ・・・（８）
但し、ｉ，ｊ＝１〜Ｎｐ、Ｎｐはステップ１５０にて検出されるピーク周波数成分の数である。
【００５９】続くステップ３３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ３１０及び３２０にて算出された位相差△φu(i)，△φd(j)の差の絶対値｜△φu(i)−△φd(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければ位相差△φu(i)，△φd(j)は等しいとしてステップ３４０に移行し、所定値εより大きければ位相差△φu(i)，△φd(j)は等しくないとしてステップ３５０に移行する。
【００６０】ステップ３４０では、位相差△φu(i)，△φd(j)が等しいとされたピーク周波数成分をペアとして決定し、ＲＡＭ２６ｃの所定エリアに格納し、ステップ３５０に進む。ステップ３５０では、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、ペアが未決定のピーク周波数成分があれば、ステップ３３０に戻って、ペアが未決定の周波数成分のみを対象として、ステップ３３０〜３５０の処理を繰り返し実行し、一方、ステップ３５０にて全てのペアが決定していると判断されれば本処理を終了する。
【００６１】このペアリング処理の結果、図７（ａ）に示すように、上昇部及び下降部事に、各ピーク周波数成分に対応した位相差△φu(1)，△φu(2)，△φd(1)，△φd(2)が算出される。そして、ここでは、△φu(1)≒△φd(2)，△φu(2)≒△φd(1)となっているので、ピーク周波数ｆu(1)，ｆd(2)の周波数成分が一方のペアとして特定され、ピーク周波数ｆu(2)，ｆd(1)の周波数成分が他方のペアとして特定される。
【００６２】このようにしてペアリング処理が終了すると、図４に戻り、続くステップ１９０では、先のステップ３１０にて算出される位相差φ1u(i)−φ2u(i)から、次の（９）に示す関係式に基づいて、各ピーク周波数成分に対応する障害物が位置する方位θを夫々算出する。
【００６３】
θ＝（φ1u(i)−φ2u(i)）・λ／（２π・Ｗ） ・・・（９）
なお、Ｗは受信器１４，１６間の距離、ｄは各受信器１４，１６にて受信される同一障害物からの反射波の経路差、λはレーダ波の波長である。また、位相差φ1u(i)−φ2u(i)の代わりに位相差φ1d(i)−φ2d(i)を用いてもよい。
【００６４】続くステップ２００では、先のステップ１８０にてペアとして特定された上昇部及び下降部のビート周波数ｆu(i)，ｆd(j)から、（１）式を用いて各障害物との距離Ｄを夫々算出し、また、続くステップ２１０では、同様に（２）式を用いて障害物との相対速度Ｖを算出し、本処理を終了する。なお、ビート周波数ｆu(i)は（１）式のｆb1に相当し、ビート周波数ｆd(j)は同様にｆb2に相当する。
【００６５】このようにして算出された障害物との距離Ｄ、相対速度Ｖ、及び障害物の方位θは、別途実行される判断処理において、危険の有無を判断するため等に使用され、危険ありと判断された場合には、例えば、図示しない警報機を鳴動させて運転者に危険を知らせるといった処理が行われる。
【００６６】本実施例では、ステップ１５０が本発明（特に請求項３を参照）のピーク検出手段、ステップ１６０，３１０，３２０がピークペア特定手段の比較値算出手段、ステップ３３０〜３５０がピークペア特定手段の第１の比較手段に相当し、位相差△φu(i)，△φd(j)が比較値に相当する。
【００６７】以上説明したように、本実施例のレーダ装置２においては、ビート信号に含まれる複数のピーク周波数成分を、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎、及び上昇部，下降部毎に検出し、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)を求め、更にこれを上昇部と下降部とで比較し、位相差△φu(i)，△φd(j)の等しいものを同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアであると特定するようにされている。
【００６８】ところで、上昇部及び下降部毎に各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で算出される、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)は、障害物の方位に対応して変化する。従って、本実施例のレーダ装置２によれば、異なる方向に複数の障害物が存在する場合、上昇部と下降部とで同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各障害物との距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できる。
【００６９】次に、第２実施例について説明する。本実施例は、第１実施例とは、障害物検出処理のペアリング処理と方位算出処理が異なる。なお、第１実施例では、ピーク周波数成分の位相差を用いてペアリング処理を行っているが、本実施例では、位相差の代わりに振幅から得られるパワー差を用いて同様のペアリング処理を実行するものである。
【００７０】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図８に示すように、まずステップ４１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)を（１０）式を用いて夫々算出し、続くステップ４２０では、下降部において、同様に受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐd(j)を（１１）式を用いて夫々算出する。
【００７１】
△Ｐu(i)＝Ｐ1u(i)−Ｐ2u(i) ・・・（１０）
△Ｐd(j)＝Ｐ1d(j)−Ｐ2d(j) ・・・（１１）
但し、ｉ，ｊ＝１〜Ｎｐ、Ｎｐはステップ１５０にて検出されるピーク周波数成分の数である。
【００７２】なお、各ピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ2u(i)，Ｐ1d(j)，Ｐ2d(j)は、ステップ１５０にてピーク検出を行う際に算出される値を使用する。続くステップ４３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ４１０及び４２０にて算出されたパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の差の絶対値｜△Ｐu(i)−△Ｐd(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は等しいとしてステップ４４０に移行し、所定値εより大きければパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は等しくないとしてステップ４５０に移行する。
【００７３】以下ステップ４４０，４５０の処理は、第１実施例にて説明したステップ３４０，３５０の処理と同様であるため説明を省略する。本実施例では、ステップ１５０，４１０，４２０が本発明（特に請求項３を参照）のピークペア特定手段の比較値算出手段、ステップ４３０〜４５０がピークペア特定手段の第１の比較手段に相当し、パワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)が比較値に相当する。
【００７４】このペアリング処理により、図７（ｂ）に示すように、各ピーク周波数成分に対応してパワー差△Ｐu(1)，△Ｐu(2)，△Ｐd(1)，△Ｐd(2)が算出され、ここでは、△Ｐu(1)≒△Ｐd(2)，△Ｐu(2)≒△Ｐd(1)となる。従って、第１実施例の場合と全く同様に、ピーク周波数ｆu(1)，ｆd(2)の周波数成分が一方のペアとして特定され、ピーク周波数ｆu(2)，ｆd(1)の周波数成分が他方のペアとして特定される。
【００７５】ところで、上昇部及び下降部毎に各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で算出される、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は、第１実施例にて説明した位相差△φu(i)，△φd(j)と同様に障害物の方位に対応して変化する。
【００７６】従って、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置２においても、第１実施例と全く同様の効果を得ることができる。本実施例においてステップ１９０の方位算出処理は、ステップ１６０で求めた位相φ1u(i)，φ2u(j)からその位相差φ1u(i)−φ2u(j)を算出する処理を追加したものとする。また、位相差から方位を求める代わりに、ステップ４１０または４２０にて得られるパワー差Ｐ1u(i)−Ｐ1d(i)を用いて求めたり、また、位相差とパワー差の両者から求めるように構成してもよい。
【００７７】また、本実施例によれば、ペアリング処理において、ピーク検出の際に算出される値を使用しているので、方位算出を行う必要のないレーダ装置、またはパワー差から方位を算出するように構成されたレーダ装置等に適用した場合には、位相を求める必要が全くないので、装置全体としての処理量を大幅に削減できる。
【００７８】次に第３実施例について説明する。本実施例は、第１実施例とは、障害物検出処理のペアリング処理と、方位算出処理が異なる。なお、本実施例では、位相差，パワー差の代わりに、複素ベクトル差の絶対値を用いて上記実施例と同様のペアリング処理を実行するものである。
【００７９】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図９に示すように、まずステップ５１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分の複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)を（１２）式を用いて夫々算出し、続くステップ５２０では、下降部において、同様に受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分間の複素ベクトル差の絶対値△Ｘd(j)を（１３）式を用いて夫々算出する。
【００８０】
△Ｘu(i)＝｜Ｘ1u(i)−Ｘ2U(i)｜ ・・・（１２）
△Ｘd(j)＝｜Ｘ1d(j)−Ｘ2d(j)｜ ・・・（１３）
但し、ｉ，ｊ＝１〜Ｎｐ、Ｎｐはステップ１５０にて検出されるピーク周波数成分の数である。
【００８１】続くステップ５３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ５１０及び５２０にて算出された複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)の差の絶対値｜△Ｘu(i)−△Ｘd(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければ複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)は等しいとしてステップ５４０に移行し、所定値εより大きければ複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)は等しくないとしてステップ５５０に移行する。
【００８２】以下ステップ５４０，５５０の処理は、第１実施例にて説明したステップ３４０，３５０の処理と同様であるため説明を省略する。本実施例では、ステップ５１０，５２０が本発明（特に請求項３を参照）のピークペア特定手段の比較値算出手段、ステップ５３０〜５５０がピークペア特定手段の第１の比較手段に相当し、複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)が比較値に相当する。
【００８３】なお、図１０に示すように、複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)は、位相差△φu(i)及びパワー差△Ｐu(j)の両方の影響を受けて変化する。そして、上昇部と下降部とでは、同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)は、等しいため、当然、複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)も、上昇部と下降部とで等しくなるのである。以上説明したように、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置２によれば、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の情報をいずれも含んだ複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)を用いてペアリング処理を行っているので、第１実施例と全く同様の効果を得ることができ、しかも、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の２種類の情報に基づいて、ピーク周波数成分のペアを特定していることになるため、ペアリング処理の信頼性を向上させることができる。
【００８４】本実施例においてステップ１９０の方位算出処理は、ステップ１６０で求めた位相φ1u(i)，φ2u(j)からその位相差φ1u(i)−φ2u(j)を算出する処理を追加したものとする。また、位相差から方位を求める代わりに、ステップ１５０にて求められる振幅に基づいてパワーＰ1u(i)，Ｐ2u(j)を求め、そのパワー差Ｐ1u(i)−Ｐ1d(i)を用いて方位を求めたり、また、位相差とパワー差の両者から方位を求めるように構成してもよい。
【００８５】次に、第４実施例について説明する。本実施例は、第１実施例とは、障害物検出処理のペアリング処理と、方位算出処理が異なる。なお、本実施例では、位相差，パワー差，複素ベクトル差の絶対値の代わりに、ピーク周波数成分の振幅から求められるパワーを用いてペアリング処理を実行するものである。
【００８６】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図１１に示すように、まず、ステップ６１０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を選択し、先のステップ１５０にてピーク検出を行う際に算出される各ピーク周波数成分の振幅に基づいて、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)の差の絶対値｜Ｐ1u(i)−Ｐ1d(j)｜を求め、これが所定値εより小さいか否かを判断し、所定値εより小さければパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)は等しいとしてステップ６２０に移行し、所定値εより大きければパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)は等しくないとしてステップ６３０に移行する。
【００８７】以下ステップ６２０，６３０の処理は、第１実施例にて説明したステップ３４０，３５０の処理と同様であるため説明を省略する。本実施例では、ステップ１５０が本発明（特に請求項２を参照）のピークぺア特定手段の振幅算出手段、ステップ６１０〜６３０がピークペア特定手段の比較手段に相当する。
【００８８】なお、各ピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)は、障害物までの距離に応じて変化するため、同一障害物からの反射波に基づくものであれば、上昇部と下降部とで略等しくなる。従って、本実施例のＦＭＣＷレーダ装置２によれば、異なる距離に複数の障害物が存在する場合、上昇部と下降部とで同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各障害物との距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できる。
【００８９】また、本実施例のペアリング処理は、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間で演算を行わないため、受信器が一つだけのＦＭＣＷレーダ装置にも適用することができる。なお、本実施例では、受信チャネルＣＨ１に基づくピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)を用いているが、受信チャネルＣＨ２に基づくピーク周波数成分のパワーＰ2u(i)，Ｐ2d(j)を用いてもよい。
【００９０】本実施例においてステップ１９０の方位算出処理は、ステップ１６０で求めた位相φ1u(i)，φ2u(j)からその位相差φ1u(i)−φ2u(j)を算出する処理を追加したものとする。また、位相差から方位を求める代わりに、ステップ１５０にて求められる振幅に基づいてパワーＰ1u(i)，Ｐ2u(j)を求め、そのパワー差Ｐ1u(i)−Ｐ1d(i)を用いて方位を求めたり、また、位相差とパワー差の両者から方位を求めるように構成してもよい。
【００９１】次に、第５実施例について説明する。上記実施例では、位相差，パワー差，複素ベクトル差の絶対値，パワーのいずれかを単独で使用しているが、本実施例では、これらを組み合わせてペアリング処理を実行するものである。
【００９２】即ち、本実施例のペアリング処理においては、図１２に示すように、まず、ステップ７１０では、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分の位相差△φu(i)を（８）式を用いて夫々算出し、続くステップ７２０では、下降部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分の位相差△φd(j)を（９）式を用いて夫々算出する。
【００９３】続くステップ７３０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、先のステップ７１０及び７２０にて算出された位相差△φu(i)，△φd(j)の差の絶対値｜△φu(i)−△φd(j)｜を、全ての組み合せについて求める。
【００９４】続くステップ７４０では、ステップ７３０での算出値が予め設定された所定値より小さい場合に、組み合わされたピーク周波数成分の位相差△φu(i)，△φd(j)は等しいものとし、しかも位相差が等しくなるピーク周波数成分の相手が互いにただ一つである場合に、これらピーク周波数成分をペアとして決定する。そして、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、全てのペアが決定しているのであれば、そのペアをＲＡＭ２６ｃの所定エリアに記憶して本処理を終了し、一方、ペアが未決定のピーク周波数成分があればステップ７５０に移行する。
【００９５】ステップ７５０では、ペアが未決定のピーク周波数成分を、ＲＡＭ２６ｃの所定の作業エリアに記憶する。そして、ステップ７６０では、先のステップ７５０にて記憶されたピーク周波数成分について、上昇部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)を（１０）式を用いて夫々算出し、続くステップ７７０では、同様に、下降部において、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間でピーク周波数が等しい各ピーク周波数成分のパワー差△Ｐd(j)を（１１）式を用いて夫々算出する。
【００９６】続くステップ７８０では、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、先のステップ７６０及び７７０にて算出されたパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の差の絶対値｜△Ｐu(i)−△Ｐd(j)｜を、全ての組み合せについて求める。
【００９７】続くステップ７９０では、ステップ７８０での算出値が予め設定された所定値より小さい場合に、組み合わされたピーク周波数成分のパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)が等しいものとし、しかもパワー差が等しくなるピーク周波数成分の相手が互いにただ一つである場合に、これらピーク周波数成分をペアとして決定する。そして、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、全てのペアが決定しているのであれば、そのペアをＲＡＭ２６ｃの所定エリアに記憶して本処理を終了し、一方、ペアが未決定のピーク周波数成分があればステップ８００に移行する。
【００９８】ステップ８００では、ペアが未決定のピーク周波数成分を、再度ＲＡＭ２６ｃの所定の作業エリアに記憶する。そして、ステップ８１０では、先のステップ８００にて記憶されたピーク周波数成分について、上昇部及び下降部から夫々一つずつピーク周波数成分を適宜選択し、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)の差の絶対値｜Ｐ1u(i)−Ｐ1d(j)｜を、全ての組み合せについて求める。
【００９９】続くステップ８２０では、ステップ８１０での算出値が予め設定された所定値より小さい場合に、組み合わされたピーク周波数成分のパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)が等しいものとし、しかもパワーが等しくなるピーク周波数成分の相手が互いにただ一つである場合に、これらピーク周波数成分をペアとして決定する。そして、全てのピーク周波数成分のペアが決定したか否かを判断し、全てのペアが決定しているのであれば、そのペアをＲＡＭ２６ｃ上の所定エリアに記憶して本処理を終了し、一方、ペアが未決定のピーク周波数成分があればステップ８３０に移行してエラー処理を実行後、本処理を終了する。
【０１００】なお、エラー処理としては、例えば、ペアが未決定のピーク周波数成分を単に無視してもよいし、エラーが発生した旨をフロントパネルに表示する等して、運転者に通知するようにしてもよい。本実施例では、ステップ１５０が本発明（特に請求項３，４を参照）の振幅算出手段、ステップ８１０，８２０が第２の比較手段、ステップ１６０，７１０，７２０、及びステップ１５０，７６０，７７０が比較値算出手段、ステップ７２０〜７４０，及びステップ７７０〜７９０が第１の比較手段に相当する。
【０１０１】このように、ステップ７１０〜７４０では、位相差△φu(i)，△φd(j)を用いて用いてペアリングを行い、ペアを決定することのできないピーク周波数成分については、引続きステップ７５０〜７９０にて、パワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)を用いてペアリングを行い、それでもペアを決定できないピーク周波数成分については、更にステップ８００〜８２０にて、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)を用いてペアリングを行うという３段階の処理を行っている。
【０１０２】つまり、位相差及びパワー差を用いたペアリングにより、異なる方向に位置する複数の障害物を確実に識別でき、また略同一方向に位置する障害物があったとしても、パワーを用いたペアリングにより、これを確実に識別できる。従って、本実施例のレーダ装置２によれば、例え略同一方向或は略同一距離に複数の障害物が存在していても、上昇部と下降部とで同一障害物からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを正しく特定でき、延いては、各障害物のの距離Ｄや相対速度Ｖを正しく検出できる。
【０１０３】なお、本実施例では、位相差△φu(i)，△φd(j)を用いたペアリング、パワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)を用いたペアリング、パワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)によるペアリングの順に行っているが、最初にパワーＰ1u(i)，Ｐ1d(j)によるペアリングを行う等、その順番は任意に設定してよい。
【０１０４】また、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)を用いたペアリングはいずれか一方のみを実行するようにしてもよく、位相差△φu(i)，△φd(j)及びパワー差△Ｐu(i)，△Ｐd(j)の代わりに複素ベクトル差の絶対値△Ｘu(i)，△Ｘd(j)を用いたペアリングを行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２】 送信信号の周波数の変化を表すグラフである。
【図３】 ＲＡＭに格納されるデータを表す説明図である。
【図４】 障害物検出処理を表すフローチャートである。
【図５】 ペアリング処理を表すフローチャートである。
【図６】 ＦＦＴの結果から算出されるビート信号のスペクトルを表すグラフである。
【図７】 図６に表されたスペクトルに基づき算出される位相差、パワー差を表すグラフである。
【図８】 第２実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図９】 第３実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図１０】 複素ベクトル差の絶対値を表す説明図である。
【図１１】 第４実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図１２】 第５実施例でのペアリング処理を表すフローチャートである。
【図１３】 ＦＭＣＷレーダの原理を表す説明図である。
【図１４】 ＦＭＣＷレーダによる物標検出の問題点を表す説明図である。
【符号の説明】
２…レーダ装置 １０…送受信部 １２…送信器 １２ａ…変調器
１２ｂ…電圧制御発振器 １２ｃ，１２ｄ…電力分配器
１２ｅ…送信アンテナ １４，１６…受信器
１４ａ，１６ａ…受信アンテナ １４ｂ，１６ｂ…ミキサ
１４ｃ，１６ｃ…前置増幅器 １４ｄ，１６ｄ…ローパスフィルタ
１４ｅ，１６ｅ…後置増幅器 ２０…信号処理部 ２２…三角波発生器
２４ａ，２４ｂ…Ａ／Ｄ変換器 ２６…マイクロコンピュータ
２６ａ…ＣＰＵ ２６ｂ…ＲＯＭ ２６ｃ…ＲＡＭ ２８…演算処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 三角波変調信号によって周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号を発生し、レーダ波として送信する送信手段と、物標により反射された上記レーダ波を受信して受信信号を発生すると共に、該受信信号を、上記送信信号と混合してビート信号を発生する受信手段と、該受信手段からのビート信号に基づき、上記物標との距離および相対速度を求める信号処理手段と、を備えたＦＭＣＷレーダ装置において、上記信号処理手段は、上記送信信号の周波数が上昇する上り変調時および周波数が下降する下り変調時毎に上記ビート信号をフーリエ変換し、夫々、周波数成分毎の複素ベクトルを算出する解析手段と、該解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分を検出するピーク検出手段と、上記複素ベクトルから得られる情報に基づき、上記ピーク検出手段にて検出される上り変調時の各ピーク周波数成分と下り変調時の各ピーク周波数成分とを夫々比較することにより、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを特定するピークペア特定手段と、を備え、上記ピークペア特定手段により特定されたピーク周波数成分のペア毎に、該ピーク周波数成分の周波数から物標との距離および相対速度を求めることにより、複数物標を同時に検出することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】 上記ピークペア特定手段は、上記解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、上記ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出する振幅算出手段と、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と下り変調時の各ピーク周波数成分の振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する比較手段と、を備え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】 請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、上記受信手段を少なくとも２つ設けると共に、上記信号処理手段に、上記解析手段および上記ピーク検出手段を上記各受信手段毎に対応させて設け、更に、上記ピークペア特定手段は、上記各解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、上記各ピーク検出手段にて各ビート信号毎に検出される同一周波数のピーク周波数成分毎に、該ピーク周波数成分の複素ベクトル間の相関を比較値として算出する比較値算出手段と、上り変調時の各ピーク周波数成分の比較値と下り変調時の各ピーク周波数成分の比較値とを夫々比較し、該比較値が同一値となるピーク周波数成分をペアとして特定する第１の比較手段と、を備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項４】 請求項３に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、上記ピークペア特定手段は、更に、上記解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、上記ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出する振幅算出手段と、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と下り変調時の各ピーク周波数成分の振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する第２の比較手段と、を備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項５】 請求項３または請求項４に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、上記比較値算出手段が比較値として算出する複素ベクトルの相関は、該複素ベクトル間の絶対値の差あるいは方位差のうち少なくともいずれか一方であることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１】 三角波変調信号によって周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号を発生し、レーダ波として送信する送信手段と、物標により反射された上記レーダ波を受信して受信信号を発生すると共に、該受信信号を、上記送信信号と混合してビート信号を発生する受信手段と、該受信手段からのビート信号に基づき、上記物標との距離および相対速度を求める信号処理手段と、を備えたＦＭＣＷレーダ装置において、上記信号処理手段は、上記送信信号の周波数が上昇する上り変調時および周波数が下降する下り変調時毎に上記ビート信号をフーリエ変換し、夫々、周波数成分毎の複素ベクトルを算出する解析手段と、該解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての周波数成分を検出するピーク検出手段と、上記複素ベクトルから得られる情報に基づき、上記ピーク検出手段にて検出される上り変調時の各ピーク周波数成分と下り変調時の各ピーク周波数成分とを夫々比較することにより、同一物標からの反射波に基づくピーク周波数成分のペアを特定するピークペア特定手段と、を備え、上記ピークペア特定手段により特定されたピーク周波数成分のペア毎に、該ピーク周波数成分の周波数から物標との距離および相対速度を求めることにより、複数物標を同時に検出することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】 上記ピークペア特定手段は、上記解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、上記ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出する振幅算出手段と、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と下り変調時の各ピーク周波数成分の振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する比較手段と、を備え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】 請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、上記受信手段を少なくとも２つ設けると共に、上記信号処理手段に、上記解析手段および上記ピーク検出手段を上記各受信手段毎に対応させて設け、更に、上記ピークペア特定手段は、上記各解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、上記各ピーク検出手段にて各ビート信号毎に検出される同一周波数のピーク周波数成分毎に、該ピーク周波数成分の複素ベクトル間の相関を比較値として算出する比較値算出手段と、上り変調時の各ピーク周波数成分の比較値と下り変調時の各ピーク周波数成分の比較値とを夫々比較し、該比較値が同一値となるピーク周波数成分をペアとして特定する第１の比較手段と、を備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項４】 請求項３に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、上記ピークペア特定手段は、更に、上記解析手段により算出される複素ベクトルに基づき、上記ピーク検出手段にて検出される各ピーク周波数成分の振幅を算出する振幅算出手段と、上り変調時の各ピーク周波数成分の振幅と下り変調時の各ピーク周波数成分の振幅とを夫々比較し、同一振幅を有するピーク周波数成分をペアとして特定する第２の比較手段と、を備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項５】 請求項３または請求項４に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、上記比較値算出手段が比較値として算出する複素ベクトルの相関は、該複素ベクトル間の絶対値の差あるいは方位差のうち少なくともいずれか一方であることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【図２】
【図３】
【図１０】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図３】
【図１０】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開平９−１５２４７７
【公開日】平成９年（１９９７）６月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−３１４３０５
【出願日】平成７年（１９９５）１２月１日
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成９年（１９９７）６月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）１２月１日
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
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