JP2009014405A - 車載用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットの状態が短時間で大きく変化した場合でも、時間応答性を改善し、測定誤差の少ない車載用レーダ装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の車載用レーダ装置は、２つの１ＦＦＴ処理部を有する。第１ＦＦＴ処理部は、Ｍ個のビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。第２ＦＦＴ処理部は、Ｌ＜ＭなるＬ個のビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。ピーク信号の時間的変化量が小さい場合には、Ｓ／Ｎ特性に優れた第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を演算する。ピーク信号の時間的変化量が大きい場合には、応答性に優れた第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を演算する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載して好適な車載用レーダ装置に関し、特に、車載用レーダ装置における信号処理方法に関する。

自動車には、自車の周囲に存在するターゲットを検知するセンサとして車載用レーダが搭載される。車載用レーダには、レーザレーダとミリ波レーダが知られている。ミリ波レーダは、雨や霧の状態でも安定してターゲットを検知することができる全天候型のセンサである。ミリ波レーダは、送信アンテナからミリ波周波数帯域の電波を送出し、自車周辺の車両や歩行者などのターゲットからの反射波を受信する。送信波に対する受信波のビート信号を取り出して解析することにより、自車とターゲットの間の距離、ターゲットの相対速度等を検出する。

電波を送出する際の変調方式として、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式、ＦＭＩＣＷ（Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave）方式、２周波ＣＷ（Continuous Wave）方式等、いくつかの方式が提案されている。

２周波ＣＷ方式では、比較的近接する２個の周波数を周期的に切り替えて送信し、これらの受信波の変調度合いを利用してターゲットに対する距離、相対速度等を検出する。２周波ＣＷ方式は、必要な周波数帯域が狭く、発信周波数が２個で済むことから発振器などの回路構成が簡単で済むなどの利点がある。

従来のレーダ装置では、ビート信号からターゲットの距離や相対速度などを計算するために、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）などの周波数解析が行われている。例えば、特開２００２−３４１０１９号公報に開示されている例では、ビート信号にターゲットの反射波が含まれる場合は高い周波数計測精度を持ったＦＦＴ処理を行い、ビート信号にターゲットの反射波が含まれない場合は処理負荷低減のために低い周波数計測精度を持ったＦＦＴ処理を実行する。

特開２００２−３４１０１９号公報

ターゲットは、加減速し、又は、右左折することもある。また、マルチパス干渉や電波干渉が発生することもある。即ち、短時間のうちにターゲットの状態、例えば、距離、相対速度、方位角度または受信信号強度が大きく変化することもある。

従来のレーダ装置では、高い周波数計測精度を持ったＦＦＴ処理を使用すると、長い観測時間を必要とする。そのため、計測値は長い観測時間の平均値となる。従って、時間応答性が良好でない。

本発明の目的は、ターゲットの状態が短時間で大きく変化した場合でも、時間応答性を改善し、測定誤差の少ない車載用レーダ装置を提供することにある。

本発明の車載用レーダ装置は、送信波と受信波から生成したビート信号をサンプリングして所定時間毎にＭ個のサンプリング信号を生成するＡ／Ｄコンバータと、２つのＦＦＴ処理部を有する。

第１ＦＦＴ処理部は、Ｓ／Ｎ特性に優れた周波数解析を行い、第２ＦＦＴ処理部は、応答性に優れた周波数解析を行う。

第１ＦＦＴ処理部は、Ｍ個のビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。第２ＦＦＴ処理部は、Ｍ個のビート信号の中から連続したＬ個（Ｌ＜Ｍ）のビート信号を１組以上抽出し、抽出した1組以上のＬ個のビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。

ピーク信号の時間的変化量が小さい場合には、Ｓ／Ｎ特性に優れた第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を演算する。ピーク信号の時間的変化量が大きい場合には、応答性に優れた第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を演算する。

更に本発明によると、自車速値、ヨーレート値、及び、操舵角値の時間的変化量が小さい場合には、Ｓ／Ｎ特性に優れた第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を演算する。自車速値、ヨーレート値、及び、操舵角値の時間的変化量が大きい場合には、応答性に優れた第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を演算する。

本発明によると、車載用レーダ装置において、ターゲットの状態が短時間で大きく変化した場合でも、時間応答性を改善し、測定誤差の少なくすることができる。

図１を参照して、本発明の車載用レーダ装置の構造の例を説明する。本例の車載用レーダ装置では、変調方式として、２周波ＣＷ方式、角度検出方式としてモノパルス方式を用いる。２周波ＣＷ方式とは、比較的近接する２個の周波数を周期的に切り替えて送信し、これらの受信波の変調度合いを利用してターゲットに対する距離、相対速度等を検出する方式である。モノパルス方式とは、受信アンテナを左／右２つに分割して、左右アンテナの受信信号の和及び差、電力比、位相差からターゲットの方位角度を検出する方式である。

本例のレーダ装置は、レーダアンテナ部１１と信号処理１２を有する。先ず、レーダアンテナ部１１の構成と動作を説明する。レーダアンテナ部１１は、発振器１３、送信アンテナ１４、受信用左アンテナ１５、受信用右アンテナ１６、ミキサ１７及び１８を有する。発振器１３は送信波を生成し、それを、送信アンテナ１４を介して、レーダの前方（例えば車両前方）のターゲットに向けて送信する。受信用左アンテナ１５と受信用右アンテナ１６は、ターゲットからの反射波を受信する。反射波の周波数は、送信波にドップラー周波数ΔＦが加算された値となる。ドップラー周波数ΔＦは、自車に対するターゲットの相対速度によって決まる。

受信用左アンテナ１５及び受信用右アンテナ１６は、受信波を、それぞれミキサ部１７及び１８に供給する。ミキサ部１７及び１８は、送信波と受信波をミキシングし、ドップラー周波数の信号をビート信号として出力する。このビート信号は、信号処理部１２に供給される。

次に、信号処理部１２の構成と動作を説明する。信号理部１２は、Ａ／Ｄコンバータ１９及び２０、及び、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１を有する。マイコン２１は、自車が備える車速センサ２２、ヨーレートセンサ２３及び操舵角センサ２４に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ１９及び２０は、それぞれ、レーダアンテナ部１１から供給されるビート信号をサンプリングし、サンプリング信号をマイコン２１に供給する。

図２を参照して、本発明による車載用レーダ装置の信号処理部１２の構成及び処理を詳細に説明する。信号処理部１２は、サンプリングデータ取得部１、高Ｓ／Ｎ用の第１ＦＦＴ処理部２、高応答性用の第２ＦＦＴ処理部３、ピーク検出部４、ピーク信号履歴部５、有効ピーク選択部６、距離及び角度及び相対速度計算部７、車両情報取得部８、車両情報履歴部９、及び、ターゲットトラッキング部１０を有する。これらの要素は、ハードウェアとして実現してもよいが、マイコン２１によって実行されるプログラムによって実現してもよい。

図３を参照して、第１ＦＦＴ処理部２と第２ＦＦＴ処理部３の処理を説明する。図３は、Ａ／Ｄコンバータ１９及び２０によって得られるサンプリングデータ、即ち、ビート信号を示す。レーダアンテナ部１１は、所定の時間、例えば、４４ｍｓ毎に、２０４８点のサンプリングデータ（ビート信号）を生成する。第１ＦＦＴ処理部２は、２０４８点のサンプリングデータ（ビート信号）に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を１回実行する。それによって、１個の受信信号強度のスペクトルが得られる。第２ＦＦＴ処理部３は、２０４８点のサンプリングデータを、４つの時間帯に分割し、４組の５１２点のサンプリングデータを得る。５１２点のサンプリングデータに対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を１回実行する。従って、４つの時間帯に対して、合計４回の受信信号強度のスペクトルが得られる。

次に、サンプリングとＦＦＴ処理のタイミングについて説明する。第１ＦＦＴ処理部２は、２０４８点のビート信号に対するＦＦＴ処理を、少なくとも、２０４８点のビート信号のサンプリング時間より短い時間で完了し、出力する。本例では、４４ｍｓ毎に、２０４８点のビート信号を生成する。従って、第１ＦＦＴ処理部２は、２０４８点のビート信号に対するＦＦＴ処理とその結果の出力を、４４ｍｓ以内に実行する。ＦＦＴ処理の実行を開始するのは、２０４８点のビート信号を入力した時点である。従って、ＦＦＴ処理とその結果を出力している間に、次の２０４８点のビート信号を入力する。こうして、ＦＦＴ処理とその結果の出力を、２０４８点のビート信号のサンプリング時間より短い時間以内に実行することにより、リアルタイム処理が可能となる。

同様に、第２ＦＦＴ処理部３は、５１２点のビート信号に対するＦＦＴ処理とその結果の出力を、１１ｍｓ以内に実行する。それによって、リアルタイム処置が可能となる。

以下に、２０４８点のビート信号について、２０４８点ＦＦＴ処理を１回実行することを、単に、２０４８点ＦＦＴ処理を実行すると称し、５１２点のビート信号について、５１２点ＦＦＴ処理を４回実行することを、単に、５１２点ＦＦＴ処理を実行すると称する。２０４８点ＦＦＴ処理は、Ｓ／Ｎ特性に優れた周波数解析を行い、５１２点ＦＦＴ処理は、応答性に優れた周波数解析を行うが、これについては、以下に説明する。

ここでは、Ａ／Ｄコンバータ１９及び２０は、４４ｍｓ毎に、２０４８点のサンプリングデータを送出する場合を説明した。しかしながら、これは単なる１例であり、サンプリングデータ数は２０４８点に限定されるものではない。そこで、サンプリングデータ数をＭとし、それをＮ個の時間帯に分割するものとする。この場合、第１ＦＦＴ処理部２はＭ点ＦＦＴ処理を１回実行し、第２ＦＦＴ処理部３はＭ／Ｎ（＝Ｌ）点ＦＦＴ処理をＮ回実行することになる。

図４及び図５を参照して、ピーク検出部４によるピーク検出処理を説明する。図５に示すように、ピーク検出処理は、ステップＳ４０１のノイズ推定処理と、ステップＳ４０２のピーク検出処理を含む。

図４は、２０４８点ＦＦＴ処理及び５１２点ＦＦＴ処理により得られた受信信号のスペクトルを示す。図４の横軸は周波数、縦軸は受信信号強度である。ステップＳ４０１のノイズ推定処理では、この受信信号強度信号よりノイズを推定する。図４に示すように、ＦＦＴ処理の結果を複数の周波数領域に分割し、それぞれの周波数領域における信号強度の平均値を求める。この平均値を、それぞれの周波数領域のノイズレベルとする。ステップＳ４０２のピーク検出処理では、このノイズレベルを用いて、ターゲットに対応するピーク信号を取り出す。図４に示すように、ノイズレベルを基準として、ピーク信号の各々について、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を計算する。次に、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が所定値（例えば１３ｄＢ）より大きいピーク信号を取り出す。

１つのピーク信号は１つのターゲットを表す。例えば、ターゲットとして２台の車両を検出する場合には、２つのピーク信号が得られる。以下の議論では、ＦＦＴ処理の結果から、２つのピーク信号、即ち、２つのターゲットを検出するものとして、説明する。

こうしてピーク信号の周波数が得られる。ピーク信号の周波数が得られれば、ピーク信号の振幅及び位相が求められる。ピーク信号の周波数は、自車に対するターゲットの相対速度を表し、ピーク信号の位相は、自車からターゲットまでの距離と自車に対するターゲットの角度を表し、ピーク信号の振幅又は強度は、ターゲットからの反射信号の強度を表す。

図６及び図７を参照して、有効ピーク選択部６による有効ピーク選択処理を説明する。先ず、この有効ピーク選択処理の目的について説明する。図６は、ピーク信号の周波数が時間的に変化していない例である。これは、自車に対するターゲットの相対速度が変化していない場合である。本例では、図３で示したように、２０４８点のサンプリングデータに対して、５１２点ＦＦＴ処理を４回及び２０４８点ＦＦＴ処理を１回実行する。５１２点ＦＦＴ処理の結果は、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示し、２０４８点ＦＦＴ処理の結果は図６（ｅ）に示す。図６（ａ）は、サンプル時間０〜Ｔ１、図６（ｂ）は、サンプル時間Ｔ１〜Ｔ２、図３（ｃ）は、サンプル時間Ｔ２〜Ｔ３、図６（ｄ）は、サンプル時間Ｔ３〜Ｔ４、におけるビート信号に対する、５１２点ＦＦＴ処理の結果を示す。図６（ｅ）は、サンプル時間０〜Ｔ４におけるビート信号に対する、２０４８点ＦＦＴ処理の結果を示す。

図６は、ピーク信号の周波数が時間的に変化していない場合を想定しているので、ピーク信号の周波数は、図６（ａ）〜図６（ｄ）において、変化していない。そのため、サンプル時間０〜Ｔ４におけるビート信号に対して２０４８点ＦＦＴ処理を実行すると、図６（ｅ）に示すように、同一の周波数にピーク幅の細いピーク信号が現れる。

図７は、ピーク信号の周波数が時間的に変化している例である。これは、自車に対するターゲットの相対速度が変化している場合である。ピーク信号の周波数は、図７（ａ）〜図７（ｄ）において、変化している。そのため、サンプル時間０〜Ｔ４におけるビート信号に対して２０４８点ＦＦＴ処理を実行すると、図７（ｅ）に示すように、ピーク幅の細いピーク信号が現れる。

すなわち、５１２点ＦＦＴ処理の結果を使用すると、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、周波数の時間変化を詳細に求めることができるのに対し、２０４８点ＦＦＴ処理の結果を使用すると、図７（ｅ）に示すように、周波数の時間変化を求めることができず、周波数を特定することができない。即ち、５１２点ＦＦＴ処理によると、応答性に優れた周波数解析を行うことができる。一方、２０４８点ＦＦＴ処理によると、応答性に優れた周波数解析を行うことはできないが、Ｓ／Ｎ特性に優れた周波数解析を行うことができる利点がある。

従来の問題点はここにある。本発明によると、ピーク信号の周波数の変化が大きい場合には、２０４８点ＦＦＴ処理の結果でなく、５１２点ＦＦＴ処理の結果を用いて周波数解析を行う。それによって、周波数に対する応答性を高めて、測定精度を改善することができる。ここでは、ピーク信号の周波数が変化する場合について述べたが、ピーク信号の位相が変化する場合、ピーク信号の振幅が変化する場合も、同様である。

図８を参照して、ターゲットトラッキング部１０によるターゲットトラッキング処理を説明する。図８は、距離及び角度及び相対速度計算部７によって計算されたターゲットの距離に基づいて、ターゲットの距離の変遷を描いたものである。縦軸は、距離、横軸は、時間である。曲線８０１は、２０４８点ＦＦＴ処理の結果から得た距離に基づいて求めた、ターゲットの距離の変遷を示す。丸印は、２０４８点ＦＦＴ処理によって計算した距離データを示す。曲線８０２は、５１２点ＦＦＴ処理の結果から得た距離に基づいて求めた、ターゲットの距離の変遷を示す。×印は、５１２点ＦＦＴ処理によって計算した距離データを示す。図示のように、２０４８点ＦＦＴ処理によって得られる曲線８０１は、ノイズの影響が少ない、即ち、Ｓ／Ｎ特性に優れた周波数解析を行うことが判る。一方、５１２点ＦＦＴ処理によって得られる曲線８０２は、応答性に優れた周波数解析を行うが、ノイズの影響を受け易いことが判る。

図９を参照して、本発明による本発明の車載用レーダ装置によってターゲットを検出する処理の第１の例を説明する。

ステップＳ１０１にて、ターゲットのビート信号をサンプリングし、サンプリング信号を取得する。この処理は、図２のサンプリングデータ取得部１が実行する。ここでは、図３に示したように、２０４８点のサンプリングデータ、即ち、ビート信号を取得する。ステップＳ１０２にて、２０４８点ＦＦＴ処理を実行する。この処理は、図２の第１ＦＦＴ処理部２を実行する。ステップＳ１０３にて、５１２点ＦＦＴ処理を実行する。この処理は、図２の第２ＦＦＴ処理部３が実行する。ここで、サンプリングデータは２０４８点あるので、図３に示すように、２０４８点ＦＦＴ処理を１回実行し、５１２点ＦＦＴ処理を４回実行する。

ステップＳ１０４にて、２０４８点ＦＦＴ処理と５１２点ＦＦＴ処理のそれぞれの結果に対して、ピーク信号の検出処理を実行する。この処理は、図２のピーク検出部４が実行する。ピーク信号の検出処理では、ピーク信号の周波数、振幅及び位相を検出する。ピーク信号の周波数は、自車に対するターゲットの相対速度を表し、ピーク信号の位相は、自車からターゲットまでの距離と自車に対するターゲットの角度を表し、ピーク信号の振幅又は強度は、ターゲットからの反射信号の強度を表す。

ステップＳ１０５では、ピーク信号の検出処理の結果を格納する。この処理は、図２のピーク信号履歴部５が実行する。即ち、ステップＳ１０４で取り出したピーク信号の周波数、振幅及び位相をメモリに記憶する。上述のように、２０４８点１ＦＦＴ処理を１回実行し、５１２点ＦＦＴ処理を４回実行しているので、ここでは、合計５回分のＦＦＴ処理の結果から得たピーク信号が記録される。

ステップＳ１０６〜Ｓ１０８にて、本発明による有効ピーク選択処理の第１の例を実行する。この処理は、図２の有効ピーク選択部６が実行する。

ステップＳ１０６では、５１２点ＦＦＴ処理の結果よりピーク信号の周波数の変化量をチェックする。もし、周波数の変化量が所定の閾値α１を超えていれば、ステップＳ１１０に進み、そうでなければステップＳ１０７に進む。ピーク信号の周波数の変化量は、自車に対するターゲットの相対速度の変化量を表す。ターゲットの相対速度の変化量が大きい場合には、ステップＳ１１０に進み、そうでなければステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、５１２点ＦＦＴ処理の結果よりピーク信号の位相の変化量をチェックする。もし、位相の変化量が所定の閾値α２を超えていれば、ステップＳ１１０に進み、そうでなければステップＳ１０８に進む。ピーク信号の位相の変化量は、自車からターゲットまでの距離及び角度の変化量を表す。ターゲットまでの距離及び角度の変化量が大きい場合には、ステップＳ１１０に進み、そうでなければステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、５１２点ＦＦＴ処理の結果よりピーク信号の信号強度の変化量をチェックする。もし、信号強度の変化量が所定の閾値α３を超えていれば、ステップＳ１１０に進み、そうでなければステップＳ１０９に進む。ピーク信号の信号強度の変化量は、ターゲットからの信号の反射強度の変化量を表す。ターゲットからの信号の反射強度の変化量が大きい場合には、ステップＳ１１０に進み、そうでなければステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、距離、角度、及び、相対速度計算処理を実行する。この処理は、図２の距離、角度、及び、相対速度計算部７が実行する。ここでは、ターゲットの相対速度の変化量、位相の変化量、及び、ターゲットからの信号の反射強度の変化量は、いずれも、所定の閾値未満である。従って、２０４８点ＦＦＴ処理の結果より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、相対速度を算出する。１回の２０４８点ＦＦＴ処理の結果より２個のターゲットを検出したと仮定する。ターゲット毎に、ターゲットの距離、角度、相対速度を算出すると、ターゲットの距離、角度、相対速度が、それぞれ２個得られる。ここでは、距離及び相対速度は２周波ＣＷ方式、角度についてはモノパルス方式によって算出する。これらの方法は当該技術分野において広く知られているものであるため、さらに詳細は説明しない。

一方、ステップＳ１１０でも、距離、角度、及び、相対速度計算処理を実行する。この処理は、図２の距離、角度、及び、相対速度計算部７が実行する。ここでは、ターゲットの相対速度の変化量、位相の変化量、及び、ターゲットからの信号の反射強度の変化量の少なくとも１つは、所定の閾値を超えている。従って、５１２点ＦＦＴ処理の結果より得たピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、相対速度を算出する。４回の５１２点ＦＦＴ処理の結果の各々にて、２個のターゲットを検出したと仮定する。ターゲット毎に、ターゲットの距離、角度、相対速度を算出すると、ターゲットの距離、角度、相対速度が、それぞれ８個得られる。

ステップＳ１１１では、ターゲットトラッキング処理を実行する。この処理は、図２のターゲットトラッキング部１０が実行する。ステップＳ１０９及びステップＳ１１０にて求めた距離、角度、相対速度に対してＬＰＦ（ローパスフィルタ）などのフィルタリング処理を実行する。フィルタリング処理は、検出したターゲットの数だけ実行する。ステップＳ１０９では、２個のターゲットについて１個の距離、角度、相対速度が得られている。この場合にはフィルタリング処理を２回だけ実行する。ステップＳ１１０では、２個のターゲットについて４個の距離、角度、相対速度が求められている。この場合には、フィルタリング処理を８回実行する。そして、このフィルタリング処理の計算結果を、ターゲットに対する計測値とする。計測値を用いて、ターゲットの相対速度、距離、角度の変遷を表す経路を作成する。
以上の実施例では、ピーク信号の周波数、位相又は信号強度の時間変化量を有効ピーク選択処理の判定指標に用いた。しかしながら、有効ピーク選択処理の判定指標に、ＲＣＳ（Radar Cross Section：レーダ反射断面積）を用いてもよい。ＲＣＳは、距離と信号強度から算出することができるが、計算式については当該技術分野において広く知られているものであるため、ここでは詳細には説明しない。

図１０を参照して、本発明による本発明の車載用レーダ装置によってターゲットを検出する処理の第２の例を説明する。本例では、有効ピーク選択処理の判定指標に、ピーク幅を用いる。まず、ステップＳ２０１にて、２０４８点のサンプリングデータを取得し、ステップＳ２０２にて、２０４８点ＦＦＴ処理を実行する。ステップＳ２０３にて、ピーク信号の検出を行う。

ステップＳ２０４及びＳ２０５にて、本発明による有効ピーク選択処理の第２の例を実行する。この処理は、図２の有効ピーク選択部６が実行する。ステップＳ２０４にて、ピーク幅算出を実行する。

図１１を参照して、ピーク幅算出を説明する。図１１は、ステップＳ２０２のＦＦＴ処理の結果より得られた受信信号のスペクトルを示す。このスペクトル図を用いて、ピーク幅算出を説明する。ステップＳ２０３にて検出したピーク信号の信号強度を基準として、ピーク幅判定閾値を設定する。ピーク幅判定閾値は、ピーク信号の信号強度より所定値（例えば６ｄＢ）だけ小さい。次に、ピーク信号の左右に存在する裾部が、このピーク幅判定閾値を下回る周波数をそれぞれ求め、この２つの周波数の差をピーク幅とする。

ステップＳ２０５では、このピーク幅が所定値βを超えているかどうかを判断する。ピーク幅が所定値βを超えていれば、図７（ｅ）のような状況が発生していると判断してステップＳ２０７に進む。ピーク幅が所定値βを超えていなければ、図６（ｅ）の状況であると判断してステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、２０４８点ＦＦＴ処理で検出したピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、相対速度を１つ算出し、ステップＳ２０９に進む。一方、ステップＳ２０７では、５１２点ＦＦＴ処理を実施し、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、５１２点ＦＦＴ処理で検出したピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、相対速度を最大４つ算出し、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、距離、角度、相対速度に対してＬＰＦなどのフィルタリングを行い、ターゲットに対する計測値を求める。

図１２を参照して、本発明による本発明の車載用レーダ装置によってターゲットを検出する処理の第３の例を説明する。本例では、有効ピーク選択処理の代わりにＦＦＴ選択処理を行う。ＦＦＴ選択処理の判定指標に、自車情報を用いる。まず、ステップＳ３０１にて、２０４８点のサンプリングデータを取得し、ステップＳ３０２にて、自車速及びヨーレート及び操舵角の情報を取得する。この処理は、図２の車両情報取得部８が実行する。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２にて取得した自車速及びヨーレート及び操舵角の情報をメモリに記録する。この処理は、図２の車両情報履歴部９が実行する。

ステップＳ３０４〜Ｓ３０６にて、本発明によるＦＦＴ選択処理の例を実行する。この処理は、図２の有効ピーク選択部６が実行する。

ステップＳ３０４では、前回取得した自車速値と、今回取得した自車速値の差を求め、これを自車速の時間変化量とする。そして、この時間変化量が所定値γ１を超えているかを判断する。自車速の時間変化量が所定値γ１を超えていれば、図７（ｅ）のような状況が発生していると判断してステップＳ３０８に進む。自車速の時間変化量が所定値γ１を超えていなければ、図６（ｅ）の状況であると判断してステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、同様にヨーレートの時間変化量を算出し、この時間変化量が所定値γ２を超えているかを判断する。ヨーレートの時間変化量が所定値γ２を超えていれば図７（ｅ）のような状況が発生していると判断してステップＳ３０８に進む。ヨーレートの時間変化量が所定値γ２を超えていなければ、図６（ｅ）の状況であると判断してステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、同様に操舵角の時間変化量を算出し、この時間変化量が所定値γ３を超えているかを判断する。操舵角の時間変化量が所定値γ３を超えていれば図７（ｅ）のような状況が発生していると判断してステップＳ３０８に進む。操舵角の時間変化量が所定値γ３を超えていなければ、図６（ｅ）の状況であると判断してステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７では、２０４８点ＦＦＴ処理を行い、ステップＳ３０８では、５１２点ＦＦＴ処理を行い、ステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０９では、２０４８点ＦＦＴ処理または５１２点ＦＦＴ処理からピーク信号を検出し、ステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、検出したピーク信号を用いて、ターゲットの距離、角度、相対速度を算出し、ステップＳ３１１に進む。ステップＳ３１１では、距離、角度、相対速度に対してＬＰＦなどのフィルタリングを行い、ターゲットに対する計測値を求める。

以上のような処理を実行することにより、ターゲットに対する受信信号状態が短時間で大きく変化した場合でも、時間応答性を改善することができ、測定誤差の少ないレーダ装置が実現する。

以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々は変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。

本発明は、車載用レーダ装置に利用可能である。

本発明の車載用レーダ装置の構造の例を説明する図である。 本発明による車載用レーダ装置の信号処理部の構成及び処理を説明する図である。 本発明による車載用レーダ装置のレーダアンテナ部から信号処理部に送られるサンプリングデータ、即ち、ビート信号の例を示す図である。 図４及び図５を参照して、ピーク検出部４によるピーク検出処理を説明する。図５に示すように、ピーク検出処理は、ステップＳ４０１のノイズ推定処理と、ステップＳ４０２のピーク検出処理を含む。ピーク検出処理を説明するスペクトル図である。 本発明による車載用レーダ装置におけるピーク検出処理を説明する処理のフローを示す図である。 ピーク信号の周波数が時間的に変化していない場合のＦＦＴ処理により得られた受信信号のスペクトルを示す図である。 ピーク信号の周波数が時間的に変化している場合のＦＦＴ処理により得られた受信信号のスペクトルを示す図である。 ターゲットトラッキング処理を説明する図である。 本発明の車載用レーダ装置によってターゲットを検出する処理の第１の例を説明する図である。 本発明の車載用レーダ装置によってターゲットを検出する処理の第２の例を説明する図である。 本発明の車載用レーダ装置におけるピーク幅算出処理を説明する図である。 本発明本発明のレーダ装置によってターゲットを検出する処理の第３の例を説明する図である。

符号の説明

１…サンプリングデータ取得部、２…ＦＦＴ処理部（高Ｓ／Ｎ用）、３…ＦＦＴ処理部（高応答性用）、４…ピーク検出部、５…ピーク信号履歴部、６…有効ピーク選択部、７…距離及び角度及び相対速度計算部、８…車両情報取得部、９…車両情報履歴部、１０…ターゲットトラッキング部、１１…レーダアンテナ部、１２…信号処理部、１３…発振器、１４…送信アンテナ、１５…受信用左アンテナ、１６…受信用右アンテナ、１７、１８…ミキサ、１９、２０…Ａ／Ｄコンバータ、２１…マイコン、２２…車速センサ、２３…ヨーレートセンサ、２４…操舵角センサ

Claims (11)

1. 電波を送信する送信アンテナと、ターゲットからの反射波を受信する受信アンテナと、前記送信波と受信波からビート信号を生成するビート生成部と、該ビート信号をサンプリングして所定時間毎にＭ個のサンプリング信号を生成するＡ／Ｄコンバータと、前記Ｍ個のビート信号を周波数解析する第１ＦＦＴ処理部と、前記Ｍ個のビート信号の中から連続したＬ個（Ｌ＜Ｍ）のビート信号を1組以上抽出し、抽出した1組以上のＬ個のビート信号に対して周波数解析する第２ＦＦＴ処理部と、前記第１ＦＦＴ処理部と前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析の結果からピーク信号を検出するピーク検出部と、前記ピーク信号からターゲットの距離、角度、及び、相対速度を算出する距離、角度及び相対速度算出部を備えた車載用レーダ装置において、
   ピーク信号の時間的変化量が所定の閾値未満である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、ピーク信号の時間的変化量が所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置。
2. 請求項１記載の車載用レーダ装置において、ピーク信号の周波数、位相、又は、信号強度の時間的変化量を、所定の閾値と比較し、前記周波数、位相、又は、信号強度の時間的変化量が閾値未満である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、前記周波数、位相、又は、信号強度の時間的変化量が所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置。
3. 請求項１記載の車載用レーダ装置において、ピーク信号のＲＣＳ（Radar Cross Section：レーダ反射断面積）の時間的変化量を、所定の閾値と比較し、前記ＲＣＳが前記所定の閾値未満である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、前記ＲＣＳが前記所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置。
4. 請求項１記載の車載用レーダ装置において、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析の結果から得たピーク信号のピーク幅が所定の閾値以下である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析の結果から得たピーク信号のピーク幅が所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置。
5. 請求項１記載の車載用レーダ装置において、前記ピーク検出部は、前記第１ＦＦＴ処理部及び前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析により得た受信信号の周波数スペクトルからノイズレベルを推定し、該ノイズレベルを用いて、ターゲットに対応するピーク信号を取り出すことを特徴とする車載用レーダ装置。
6. 請求項５記載の車載用レーダ装置において、前記ピーク検出部は、前記受信信号の周波数スペクトル複数の周波数領域に分割し、それぞれの周波数領域における信号強度の平均値を、それぞれの周波数領域のノイズレベルとすることを特徴とする車載用レーダ装置。
7. 請求項５記載の車載用レーダ装置において、前記ピーク検出部は、前記ノイズレベルを基準として、ピーク信号の各々について、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を計算し、該信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が所定値より大きいピーク信号を取り出すことを特徴とする車載用レーダ装置。
8. 請求項１記載の車載用レーダ装置において、前記第１ＦＦＴ処理部は、前記Ｍ個のビート信号をサンプリングする時間より短い時間内に、Ｍ個のビート信号に対する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し、且つ、周波数解析の結果を出力し、前記第２ＦＦＴ処理部は、前記Ｌ個のビート信号をサンプリングする時間より短い時間内に、Ｌ個のビート信号に対する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し、且つ、周波数解析の結果を出力することを特徴とする車載用レーダ装置。
9. 電波を送信する送信アンテナと、ターゲットからの反射波を受信する受信アンテナと、前記送信波と受信波からビート波形を生成するビート生成部と、該ビート信号をサンプリングして所定時間毎にＭ個のサンプリング信号を生成するＡ／Ｄコンバータと、前記Ｍ個のビート信号を周波数解析する第１ＦＦＴ処理部と、前記Ｍ個のビート信号の中から連続したＬ個（Ｌ＜Ｍ）のビート信号を1組以上抽出し、抽出した1組以上のＬ個のビート信号に対して周波数解析する第２ＦＦＴ処理部と、前記第１ＦＦＴ処理部と前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析の結果からピーク信号を検出するピーク検出部と、前記ピーク信号からターゲットの距離、角度、及び、相対速度を算出する距離、角度及び相対速度算出部を備えた車載用レーダ装置において、
   自車の自車速値、ヨーレート値及び操舵角値を取得する車両情報取得部を備え、
   前記自車速値、ヨーレート値又は操舵角値の時間的変化量を、所定の閾値と比較し、前記自車速値、ヨーレート値又は操舵角値の時間的変化量が閾値未満である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、前記自車速値、ヨーレート値又は操舵角値の時間的変化量が所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置。
10. ターゲットに電波を送信する送信工程と、
    ターゲットからの反射波を受信する受信工程と、
    前記送信波と受信波からビート信号を生成するビート生成工程と、
    該ビート信号をサンプリングして所定時間毎にＭ個のサンプリング信号を生成するＡ／Ｄコンバータ工程と、
    前記Ｍ個のビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析する第１ＦＦＴ処理工程と、
    前記Ｍ個のビート信号の中から連続したＬ個（Ｌ＜Ｍ）のビート信号を1組以上抽出し、抽出した1組以上のＬ個のビート信号に対して周波数解析する第２ＦＦＴ処理工程と、
    前記第１ＦＦＴ処理部と前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析の結果からピーク信号を検出するピーク検出工程と、
    前記ピーク信号からターゲットの距離、角度、及び、相対速度を算出する算出工程と、を有するターゲットの検出方法において、
    ピーク信号の時間的変化量が所定の閾値未満である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、ピーク信号の時間的変化量が所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置によるターゲットの検出方法。
11. ターゲットに電波を送信する送信工程と、
    ターゲットからの反射波を受信する受信工程と、
    前記送信波と受信波からビート信号を生成するビート生成工程と、
    該ビート信号をサンプリングして所定時間毎にＭ個のサンプリング信号を生成するＡ／Ｄコンバータ工程と、
    前記Ｍ個のビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数解析する第１ＦＦＴ処理工程と、
    前記Ｍ個のビート信号の中から連続したＬ個（Ｌ＜Ｍ）のビート信号を1組以上抽出し、抽出した1組以上のＬ個のビート信号に対して周波数解析する第２ＦＦＴ処理工程と、
    前記第１ＦＦＴ処理部と前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析の結果からピーク信号を検出するピーク検出工程と、
    前記ピーク信号からターゲットの距離、角度、及び、相対速度を算出する算出工程と、を有するターゲットの検出方法において、
    自車の自車速値、ヨーレート値又は操舵角値を取得する車両情報取得工程とを有し、
    前記自車速値、ヨーレート値又は操舵角値の時間的変化量を、所定の閾値と比較し、前記自車速値、ヨーレート値又は操舵角値の時間的変化量が閾値未満である場合には、前記第１ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力し、前記自車速値、ヨーレート値又は操舵角値の時間的変化量が所定の閾値より大きい場合には、前記第２ＦＦＴ処理部による周波数解析より得たピーク信号より演算した、ターゲットの距離、角度、及び、相対速度を出力することを特徴とする車載用レーダ装置によるターゲットの検出方法。

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