CN104364672B - 雷达装置 - Google Patents

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Abstract

在双频CW方式雷达装置中，按照每个天线元件生成包含伴随第一/第二频率的发送信号的雷达波的反射波成分的第一/第二差拍信号，并对其进行傅立叶转换。而且，根据差拍信号的功率谱平均来检测反射波成分的频率亦即峰值频率(fp)，计算基于以与天线元件的每一个对应的第一/第二差拍信号的傅立叶转换值且峰值频率(fp)中的傅立叶转换值为要素的第一接收向量(y1)/第二接收向量(y2)的相关矩阵Ry＝(1/2)·[y1，y2][y1，y2]H的第二固有值(λ2)。然后，基于第二固有值(λ2)的大小，判定与峰值频率(fp)对应的反射波成分是否为来自多个目标物的反射波的合成波成分。

Description

雷达装置
技术领域
本公开内容涉及雷达装置。
背景技术
以往，作为雷达装置公知有发射频率不同的两个雷达波，根据其反射波的接收信号，来检测至反射雷达波的目标物为止的距离以及目标物的速度及方位的双频CW(Continuous Wave：连续波)方式的雷达装置。
专利文献1：日本特开2010－60459号公报
根据该雷达装置，在前方存在速度相等的多个目标物的情况下，有时由这些目标物生成的反射波的多普勒频率一致。因此，在接收信号中出现来自多个目标物的反射波的合成波成分(多径干扰状态)。而且，在该状态下进行错误的距离、方位的检测。
鉴于这样的问题，在日本特开2010－60459号公报中，进行以下处理，即，多次进行接收天线间的信号强度是否不同的判定，在一次也没有判定为信号强度不同时，判定为非多径干扰状态，在除此之外的情况下，判定为多径干扰状态。
即使是合成波成分，在接收天线间偶然也会存在信号强度相同的可能性。根据上述专利文献，相隔时间进行多次信号强度是否不同的判定，由此提高多径干扰状态的判定精度。
然而，合成波成分在接收信号中产生极短的时间。因此，根据上述专利文献，即使进行多次上述判定，提高多径干扰状态的判定精度也存在限度。另外，由于需要进行多次判定，所以在确定为多径干扰状态之前需要时间。
发明内容
本公开内容是鉴于上述问题而完成的，提供一种能够快速且高精度判定接收信号所包含的反射波成分是否为合成波成分的技术。
本公开内容的雷达装置是双频CW方式的雷达装置，具备发射模块、接收输出模块、转换模块、峰值检测模块、观测模块、固有值计算模块、判定模块以及禁止模块。
发射模块按照第一以及第二发送信号，发射频率不同的雷达波。接收输出模块具备能够接收雷达波的反射波的多个天线元件，针对多个天线元件的每一个，将包含伴随第一发送信号的雷达波的反射波成分的第一接收信号、和包含伴随第二发送信号的雷达波的反射波成分的第二接收信号作为该天线元件的接收信号而输出。
转换模块针对上述多个天线元件的每一个，将从接收输出模块输出的第一接收信号从时间空间的信号转换为频率空间的数据由此生成第一频率数据，并将从接收输出模块输出的第二接收信号从时间空间的信号转换为频率空间的数据由此生成第二频率数据。
峰值检测模块基于由转换模块生成的第一和第二频率数据，来检测第一和第二接收信号所包含的反射波成分的频率亦即峰值频率。观测模块基于与由峰值检测模块检测出的峰值频率对应的第一和第二接收信号的相位信息，至少检测至生成了与峰值频率对应的反射波的目标物为止的距离。
另一方面，固有值计算模块计算基于第一接收向量y1和第二接收向量y2的相关矩阵Ry＝[y1，y2][y1，y2]H的第二固有值，上述第一接收向量y1以与多个天线元件的每一个对应的第一频率数据表示的上述峰值频率中的频率空间值为要素，上述第二接收向量y2以与多个天线元件的每一个对应的第二频率数据表示的上述峰值频率中的频率空间值为要素。
判定模块基于由该固有值计算模块计算出的第二固有值的大小，判定与上述峰值频率对应的反射波成分是否为来自多个目标物的反射波的合成波成分。而且，禁止模块禁止观测模块基于与被判定模块判定为反射波成分是合成波成分的峰值频率对应的第一和第二接收信号的相位信息而进行的距离的检测。
相关矩阵Ry是由两个接收向量y1、y2构成的矩阵，所以是次序为2的矩阵，可以获得最大的第一固有值和第二大的第二固有值来作为相关矩阵Ry的固有值。而且，根据相关矩阵的固有值用于成分分析这一情况也能够理解，对于在本公开中使用的相关矩阵Ry的固有值，若与峰值频率对应的信号成分是通过单一的反射波的接收而生成的信号成分，则第二固有值变小。另一方面，若与峰值频率对应的信号成分是通过独立的多个反射波的接收而生成的合成波成分，则结果是在接收向量y1、y2中包含多个成分，第二固有值的值变大。
根据本公开内容，利用这样的相关矩阵Ry的固有值的性质，不像以往那样进行多次判定，通过一次判定，就能够高精度地判定与峰值频率对应的反射波成分是否是来自多个目标物的反射波的合成波成分。
因此，根据本公开内容，能够快速且高精度地判定接收信号所包含的反射波成分是否为合成波成分，能够提供高性能的雷达装置。然而，判定模块能够构成为在第二固有值超过预先决定的阈值的情况下，判定为对应的反射波成分是合成波成分。另外，接收输出模块能够构成为将包含伴随第一发送信号的雷达波的反射波成分的、通过在来自天线元件的输入信号中混合第一发送信号而形成的第一差拍信号作为上述第一接收信号而输出，将包含伴随第二发送信号的雷达波的反射波成分的、通过在来自天线元件的输入信号中混合第二发送信号而形成的第二差拍信号作为第二接收信号而输出。
附图说明
图1是表示雷达装置1的结构的框图。
图2是表示发送频率f1、f2的切换状态的图。
图3是处理单元50的功能框图。
图4是表示处理单元50执行的信号解析处理的流程图。
图5是表示处理单元50执行的信号解析处理的流程图。
图6是关于至目标物为止的距离R的计算方法的说明图。
图7是对在具有以同一速度行驶的两辆前方车辆的环境下的距离R的计算结果进行绘制而得到的图。
图8是表示前方车辆的距离R1、R2以及方位θ1、θ2的图。
图9是表示第二实施例的信号解析处理的流程图。
图10是表示在第二实施例中处理单元50执行的跟踪处理的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，说明本公开内容的实施例。
[第一实施例]
本实施例的雷达装置1是搭载于车辆的双频CW方式雷达装置1，如图1所示，具备发送电路10、发送天线20、接收天线30、接收电路40以及处理单元50。
发送电路10向发送天线20供给发送信号Ss，并具备振荡器11、放大器13以及分配器15。振荡器11生成毫米波段的高频信号，在较短的时间间隔内交替生成并输出第一频率(f1)的高频信号、和频率与第一频率(f1)稍有不同的第二频率(f2)的高频信号。放大器13将从振荡器11输出的上述高频信号放大，分配器15将放大器13的输出信号电力分配为发送信号Ss与本地信号L。
发送天线20基于从该发送电路10供给的发送信号Ss，将与发送信号Ss对应的频率的雷达波向本车辆前方发射。由此，如图2所示，交替输出第一频率(f1)的雷达波与第二频率(f2)的雷达波。
另一方面，接收天线30构成为能够接收被目标物(前方物体)反射的雷达波(反射波)，构成为由K个天线元件AN_1～AN_K配置为一列而成的线阵天线。接收电路40对来自构成该接收天线30的各天线元件AN_1～AN_K的输入信号Sr进行处理，并具备接收开关41、放大器43、混频器45、滤波器47以及A/D转换器49。以下，对K个天线元件AN_1～AN_K分别标注编号，表现为第k天线元件AN_k(k＝1，2，…，K)。
接收开关41按顺序逐一选择构成接收天线30的天线元件AN_1～AN_K，将来自所选择的第k天线元件AN_k的输入信号Sr选择性地向放大器43传送。详细地说，接收开关41每次切换从发送电路10输出的发送信号Ss的频率f1、f2时，按照规定次数选择全部的天线元件AN_1～AN_K。另外，放大器43将通过接收开关41传送来的来自第k天线元件AN_k的输入信号Sr放大并向后段供给。
混频器45将来自放大器43的输入信号Sr与本地信号L混合，生成差拍信号BT。滤波器47从由混频器45输出的差拍信号BT中除去不需要的信号成分。来自滤波器47的输出信号被A/D转换器49取样而转换为数字数据，并向处理单元50输入。另外，在该A/D转换器49中，与在接收开关41的切换时机同步地进行数据取样。
另外，处理单元50具备CPU50A、ROM50B以及RAM50C等，通过CPU50A执行基于储存于ROM50B的程序的处理，由此实现信号解析、装置内各部的控制等。
具体地说，处理单元50控制发送电路10以及接收电路40，由此从发送天线20交替发射第一频率(f1)以及第二频率(f2)的雷达波。包含该反射波成分的天线元件AN_1～AN_K各自的差拍信号BT在接收电路40中被取样。而且，对每个这些天线元件的差拍信号BT的取样数据进行解析，将通过解析得到的至反射雷达波的目标物为止的距离R、目标物相对于本车辆的相对速度V、以及以本车辆的行进方向为基准的目标物的方位θ等目标物信息，经由通信接口55(通信模块)向车内的电子控制装置(ECU)发送。例如，雷达装置1向进行车间控制的ECU70(控制模块)提供上述目标物信息。
这里，基于图3，说明由处理单元50实现的功能。处理单元50通过由CPU50A执行程序，而作为数据管理部61、信号解析部63以及跟踪处理部65发挥作用。
数据管理部61进行以下处理，即，将从A/D转换器49输入的被取样的差拍信号BT的数字数据，分为每个第一以及第二差拍信号以及每个天线元件的取样数据并储存于RAM50C。
这里所说的第一差拍信号是在利用混频器45将输入信号Sr与第一频率(f1)的本地信号L混合时生成的差拍信号BT。第二差拍信号是在利用混频器45将输入信号Sr与第二频率(f2)的本地信号L混合时生成的差拍信号BT。雷达波的收发所需要的时间很少，所以第一差拍信号含有第一频率(f1)的雷达波的反射波成分，第二差拍信号含有第二频率(f2)的雷达波的反射波成分。
另外，信号解析部63基于从数据管理部61得到的每个第一以及第二差拍信号以及每个天线元件的取样数据进行信号解析，检测至目标物为止的距离R、目标物相对于本车辆的相对速度V以及以本车辆的行进方向为基准的目标物的方位θ作为观测值Z。
跟踪处理部65基于从信号解析部63得到的观测值Z，推断(预测)目标物的运动状态。具体地说，跟踪处理部65按照每个追尾对象的目标物，利用公知的跟踪系统来推断(预测)该目标物的运动状态。使用卡尔曼滤波器的系统、使用α－β跟踪系统的系统能够被用作跟踪系统。
根据跟踪处理部65，从信号解析部63得到的针对一个目标物的观测值Z被分配至一个跟踪系统。而且，在跟踪系统中，基于该观测值Z，推断当前以及未来的至目标物为止的距离R、目标物相对于本车辆的相对速度V以及以本车辆的行进方向为基准的目标物的方位θ来作为目标物的运动状态。
接着，使用图4以及图5说明处理单元50执行的信号解析处理。处理单元50周期性地重复执行该信号解析处理。通过执行该信号解析处理，处理单元50作为上述信号解析部63发挥作用。
若开始信号解析处理，则处理单元50首先按照每个天线元件，从RAM60C读出并取得针对基于从该天线元件AN_k得到的输入信号Sr的第一/第二差拍信号的固定期间量的取样数据来作为时间序列观测数据(S110)。即，处理单元50分别针对天线元件AN_1～AN_K，取得每个第一以及第二差拍信号的上述时间序列观测数据。
接下来，处理单元50对每个天线元件以及每个第一以及第二差拍信号的上述时间序列观测数据分别进行傅立叶转换，从而将上述数据从时间空间的数据转换为频率空间的数据(S120)。以下，将针对第一差拍信号的上述时间序列观测数据进行傅立叶转换得到的数据表现为第一频率数据，将针对第二差拍信号的上述时间序列观测数据进行傅立叶转换得到的数据的表现为第二频率数据。在第一频率数据以及第二频率数据中包含将对应的时间序列观测数据进行傅立叶转换得到的傅立叶转换值。以下，将对针对第k天线元件的第m差拍信号(m＝1，2)的时间序列观测数据进行傅立叶转换得到的以各频率f的傅立叶转换值表现为Xkm[j2πf]。符号j为虚数符号。
若结束S120的处理，则接下来，处理单元50计算根据每个天线元件的第一频率数据以及第二频率数据确定的、针对每个天线元件的第一差拍信号的功率谱、与针对每个天线元件的第二差拍信号的功率谱的平均值P[j2πf]，
[数1]
并根据该功率谱的平均值P[j2πf]，检测峰值频率fp(S130)。峰值频率fp能够作为在上述平均化的功率谱中表示预先决定了功率P[j2πf]的阈值Th1以上的值的峰值(极大点)的频率fp来检测。在存在多个满足上述条件的频率的情况下，将它们分别作为峰值频率fp来检测。
在设计阶段决定用于峰值频率fp的检测的上述阈值Th1，使根据功率谱检测的峰值频率fp为雷达波的反射波的频率亦即多普勒频率的概率足够高。另外，根据第一以及第二差拍信号，各自对应的雷达波的发送频率不同，所以严格来说第一差拍信号中的多普勒频率与第二差拍信号中的多普勒频率之间存在微差。然而，众所周知在双频CW方式中，第一频率f1与第二频率f2之间仅存在很小的频率差。因此，在S130中，认为多普勒频率相同，根据平均化的功率谱来检测峰值频率fp。
若结束S130的处理，则处理单元50针对全部被检测到的峰值频率fp，判断是否将其选择为处理对象频率fv而执行了S150以后的处理，若判断为未执行(S140为否)，则移至S150，将在S130检测到的峰值频率fp中尚未被选择的频率之一选择为处理对象频率fv(S150)。
然后，处理单元50基于以下的数2，生成将每个天线元件的第一频率数据表示的处理对象频率fv中的傅立叶转换值Xk1[j2πfv]排列而成的接收向量y1(S160)。
[数2]
y1＝[X11[j2πfv]，X21[j2πfv]，…，XK1[j2πfv]]T
这里，T为转置符号。同样，处理单元50基于以下的数3生成将每个天线元件的第二频率数据表示的处理对象频率fv中的傅立叶转换值Xk2[j2πfv]排列而成的接收向量y2(S170)。
[数3]
y2＝[X12[j2πfv]，X22[j2πfv]，…，XK2[j2πfv]]T
然后，处理单元50基于以下的数4来计算针对相关矩阵Ry的第二固有值λ2(S180)。
[数4]
这里，符号H为复共轭转置符号。相关矩阵Ry是将两个接收向量y1，y2作为构成要素的矩阵，是次序为2的矩阵。因此，相关矩阵Ry如上式右边所示，能够由第一固有值λ1和第二固有值λ2以及它们的固有向量u1、u2表示。众所周知，这里所说的第一固有值λ1是在相关矩阵Ry的固有值λ1、λ2中的值最大的固有值，第二固有值λ2是值第二大的固有值。在S180中，计算针对该相关矩阵Ry的第二固有值λ2。
在与处理对象频率(峰值频率)fv对应的信号成分为来自单一的目标物的反射波成分的情况下，第二固有值λ2取较小的值，在与峰值频率fv对应的信号成分为包含来自独立的多个目标物的反射波成分的合成波成分且接收向量y1，y2包含该合成波成分(多个成分)的情况下，第二固有值λ2取较大的值。
因此，在接下来的S190中，判断在S180中计算出的第二固有值λ2是否比在设计阶段预先决定的阈值Th2大，在判断为第二固有值λ2比阈值Th2大的情况下(S190为是)，判定为与处理对象频率fv对应的信号成分是合成波成分(S200)，在判断为第二固有值λ2在阈值Th2以下的情况下(S190为否)，判定为与处理对象频率fv对应的信号成分不是合成波成分(S220)。
另外，在判定为与处理对象频率fv对应的信号成分不是合成波成分的情况下，在接下来的S230中，计算至目标物为止的距离R、目标物相对于本车辆的相对速度V以及目标物相对于本车辆的方位θ作为针对生成了与处理对象频率fv对应的反射波的目标物的观测值Z。
这些观测值Z的计算方法是公知的，所以简单地说明，但能够根据作为多普勒频率的处理对象频率fv的信息来计算目标物相对于本车辆的相对速度V。例如，能够按照式V＝(fv/2)·(C/f1)≒(fv/2)·(C/f2)计算。C为雷达波的传播速度。值(C/f1)与值(C/f2)大致相等，所以也可以使用发送频率f1、f2的任一个计算相对速度V。其中，也能够将分别使用发送频率f1、f2计算出的相对速度V的平均作为目标物的相对速度V来计算。
另外，至目标物为止的距离R能够根据处理对象频率fv的反射波成分的相位信息来确定。例如，如图6所示，能够使用第一差拍信号中的处理对象频率fv的反射波成分的相位φ1、与第二差拍信号中的处理对象频率fv的反射波成分的相位φ2的相位差Δφ＝φ2－φ1，按照式R＝C·Δφ/4π·(f2－f1)来计算。能够基于一个天线元件AN_k的差拍信号来计算相位差Δφ，但也可以作为K个天线元件AN_1～AN_K的平均值来计算。另外，能够基于第一以及第二差拍信号示出的天线元件间的相位差来计算目标物的方位θ。
在判定为与处理对象频率fv对应的信号成分不是合成波成分的情况下(S220)，在这样计算出生成了与处理对象频率fv对应的反射波的目标物的观测值Z之后(S230)，移至S140，在判定为与处理对象频率fv对应的信号成分是合成波成分的情况下(S200)，不进行观测值Z的计算，处理为没有针对该处理对象频率fv的反射波成分进行观测，移至S140。
这里，在判定为与处理对象频率fv对应的信号成分是合成波成分的情况下，不进行观测值Z的计算是由于若基于该信号成分计算至目标物为止的距离R，则距离R可能产生较大误差。
图7表示在具有从本车辆观察的不同方位以同一速度行驶的两辆前方车辆的环境下的至该前方车辆为止的距离R的计算结果。在图7中，横轴为时间，纵轴为至前方车辆为止的距离，标绘点是前方车辆沿实线所示的轨迹以固定速度行驶的情况下的基于双频CW方式雷达装置的距离R的计算结果。另外，如图7的标绘点不取决于是否为合成波的判定结果，是计算出距离R的情况下的标绘点。
根据图7所示的例子，可理解在前方车辆与本车辆分开的环境下，难以产生合成波成分，大体能够将距离R作为接近真值(实线)的值来计算，随着前方车辆与本车辆接近而出现合成波成分，距离R的计算值成为两辆前方车辆的中间值。
这样，若基于合成波成分进行距离R的计算，则计算相对于形成合成波成分的多个反射波的反射源地点的中间地点的距离R。因此，根据本实施例，在判定为与处理对象频率fv对应的信号成分是合成波成分的情况下，不进行观测值Z的计算。但是，即使反射波成分是合成波成分也能够高精度地计算相对速度V，所以也可以计算相对速度V。之后在第二实施例中对此进行描述。
在本实施例的信号解析处理中，这样按照在S130中检测出的每个峰值频率fp，判定与该频率对应的反射波成分是否为合成波成分，在反射波成分不是合成波成分情况下计算观测值Z(S140～S230)。
而且，针对在S130中检测出的全部峰值频率fp，若判断为将其选择为处理对象频率fv而执行了S150以后的处理(S140为是)，则将每个峰值频率fp(换言之每个观测点)的观测值Z向实现作为跟踪处理部65的功能的处理单元50的任务提供(S145)，并结束该信号解析处理。通过跟踪处理部65，将这样的观测值Z利用规定的算法分配至对应的目标物的跟踪系统，推断目标物的运动状态。
以上，说明了本实施例的雷达装置1，但根据该雷达装置1，按照从发送电路10交替输出的第一频率(f1)的发送信号Ss以及第二频率(f2)的发送信号Ss，从发送天线20发射频率不同的雷达波，并由具备天线元件AN_1～AN_K的接收天线30接收该雷达波的反射波。而且，在接收电路40中，生成包含伴随第一/第二频率的发送信号Ss的雷达波的反射波成分的、通过在天线元件的输入信号中混合第一/第二频率的本地信号L而形成的第一/第二差拍信号。
另外，根据处理单元50，对于天线元件的每一个，对针对从接收电路40输出的第一/第二差拍信号的固定期间量的取样数据进行傅立叶转换，由此，将固定期间量的取样数据从时间空间转换为频率空间的数据，生成上述第一/第二频率数据。
而且，在处理单元50中，根据由这些每个天线元件的第一以及第二频率数据确定的功率谱的平均，来检测第一以及第二差拍信号所包含的反射波成分的频率亦即峰值频率fp。然后，基于与峰值频率fp对应的第一以及第二差拍信号的相位信息，计算至目标物为止的距离R以及目标物的方位θ来作为生成了与峰值频率fp对应的反射波的目标物的观测值Z。另外，基于峰值频率fp，计算目标物相对于本车辆的相对速度V。
另一方面，在计算观测值Z之前，计算基于上述接收向量y1，y2的相关矩阵Ry＝(1/2)·[y1，y2][y1，y2]H的第二固有值λ2，基于以阈值Th2为指标的第二固有值λ2的大小，判定与峰值频率fp对应的反射波成分是否是来自多个目标物的反射波的合成波成分。然后，禁止计算基于与判定为合成波成分的峰值频率fp对应的第一以及第二差拍信号的相位信息的距离R。
根据本实施例，这样利用相关矩阵Ry的第二固有值λ2，不像以往那样进行相隔时间的多次判定，通过一次判定，就能够高精度判定与峰值频率fp对应的反射波成分是否是来自多个目标物的反射波的合成波成分。因此，根据本实施例，能够快速且高精度判定与峰值频率fp对应的反射波成分是否为合成波成分，能够提供高性能的双频CW方式雷达装置1。
另外，在合成波成分是来自位于不同的距离R以及方位θ的多个目标物的反射波成分的情况下能够高精度地进行基于上述相关矩阵Ry＝(1/2)·[y1，y2][y1，y2]H的第二固有值λ2的与峰值频率fp对应的反射波成分是否为合成波成分的判定。
如图8所示，考虑在距离本车辆前方的距离为R1、方位为θ1的位置存在第一目标物(前方车辆)，在距离本车辆前方的距离为R2、方位为θ2的位置存在第二目标物(前方车辆)的情形。在该情况下，包含第m频率(m＝1，2)的雷达波的反射波成分的第k天线元件的接收信号xkm(t)及在该多普勒频率fd的傅立叶转换值Xkm(j2πfd)可以通过下式近似求出。
[数5]
这里，变量φim是第m频率的雷达波的反射波成分中的第i目标物(i＝1，2)的相位信息，φim＝4πRi·fm/C+φ0。另外，φ0是初始相位，Ai是第i目标物反射波成分的振幅。另外，fm是第m频率，C是雷达波的传播速度，aki是第k天线元件中的方位θi的阵列响应。
因此，接收向量y1，y2能够由下式表示。
[数6]
ai＝[a1i，a2i，…，aKi]
粗体ai是方位θi(i＝1，2)的阵列响应向量。
而且，为了利用相关矩阵Ry的第二固有值λ2判断是否为合成波成分，接收向量y1，y2需要是独立的，但在两个目标物的方位θ1、θ2一致的情况下，阵列响应向量a1，a2一致，所以明显接收向量y1，y2不为独立的关系。
另一方面，即使在方位不同的情况下，在(φ21－φ11)－(φ22ーφ12)＝4π(R2－R1)·(f1－f2)/C为2π的整数倍的情况下，接收向量y1，y2也不为独立的关系。在雷达装置1的设计上，上式的值不会在2π以上，所以在R2－R1＝0，即在两个目标物的距离R1、R2相同的情况下，接收向量y1，y2不为独立的关系。
因此，结论是基于上述相关矩阵Ry＝(1/2)·[y1，y2][y1，y2]H的第二固有值λ2的反射波成分是否为合成波成分的判定能够在合成波成分是来自不同距离以及方位的反射波的合成波成分的情况下高精度地进行。
[第二实施例]
已经说明了即使反射波成分是合成波成分也能够高精度计算目标物的相对速度V。这里，作为第二实施例，说明即使反射波成分是合成波成分也计算相对速度V并将其活用的例子。但是，在第二实施例的雷达装置1中，处理单元50执行的处理的一部分与之前的实施例不同。因此，以下，作为第二实施例的雷达装置1的结构，选择性地说明与之前的实施例不同的部分。另外，在第二实施例中，为了简单起见，对在一次坐标系描绘至目标物为止的距离R、目标物相对于本车辆的相对速度V的例子进行说明。
根据第二实施例，处理单元50执行图4以及图9所示的信号解析处理。而且，若判定为与处理对象频率fv对应的信号成分不是合成波成分(S220)，则在接下来的S230中，计算至目标物为止的距离R以及目标物相对于本车辆的相对速度V作为生成了与处理对象频率fv对应的反射波的目标物的观测值Z。
另一方面，处理单元50若判定为与处理对象频率fv对应的信号成分是合成波成分(S200)，则在接下来的S210中，计算目标物相对于本车辆的相对速度V作为生成了与处理对象频率fv对应的反射波的目标物的观测值Z。
而且，在S145中，将每个观测点的观测值Z与是否为合成波成分的判定结果一起向实现作为跟踪处理部65的功能的处理单元50的任务提供。
另一方面，处理单元50对通过信号解析处理提供的每个观测点的观测值Z分别执行图10所示的跟踪处理，由此实现本实施例中的作为跟踪处理部65的功能。
若开始跟踪处理，则处理单元50判断所提供的观测值Z是否基于合成波成分(S310)。即，基于与观测值Z一起被提供的判定结果的信息来判断是否判定为观测值Z的被计算出的信号成分是合成波成分。
而且，若判断为观测值Z不是基于合成波成分(S310为否)，则在通常的处理方式下，通过规定的算法，将该观测值Z分配于对应的目标物的跟踪系统，与第一实施例相同地，推断目标物的运动状态。这里，基于观测值Z，在以本车辆为基准的一次坐标系中推断当前以及未来的至目标物为止的距离R以及目标物相对于本车辆的相对速度V作为目标物的运动状态(S320)。
另一方面，若判断为观测值Z基于合成波成分(S310为是)，则处理单元50通过参照各跟踪系统预测的当前时刻的目标物的相对速度V，从跟踪系统的一组当中，提取预测与作为这次观测值Z而得到的目标物的相对速度V相同的速度的一个或者多个跟踪系统(S330)。其中，这里所说的相同的速度是指以作为观测值Z而得到的目标物的相对速度V为中心的预先决定的误差范围内的速度。
然后，处理单元50基于作为这次观测值Z而得到的目标物的相对速度V＝Vobs并通过以下方法进行提取的各跟踪系统中的目标物的运动状态的推断值(至目标物为止的距离R以及目标物的相对速度V)的更新。
具体而言，作为在当前时刻n的目标物的运动状态的推断值，基于在前次时刻(n－1)的距离R[n－1]、作为这次观测值Z而得到的目标物的相对速度V＝Vobs、跟踪系统中的推断值的更新周期T，将目标物的距离R[n]推断为依据下式R[n]＝R[n－1]+Vobs·T的距离。作为距离R[n－1]，可以使用在前次时刻的距离R的推断值，也可以使用在前次时刻的距离R的观测值。能够推断在当前时刻n的目标物的相对速度V[n]为观测到的目标物的相对速度V＝Vobs。处理单元50在这样进行了状态更新后，结束该跟踪处理。
根据第二实施例的雷达装置1，作为基于被判定为是合成波成分的反射波成分的观测值Z，禁止距离R的计算，但计算相对速度V，并将其用于目标物的状态推断。因此，能够提供高性能的雷达装置1。
[最后]
以上说明了本公开的实施例，但本公开的雷达装置不限定于上述实施例，能够采用各种方式。例如，本公开也能够应用于除了车载用以外的用途的雷达装置。
另外，用语间的对应关系如下所述。即，发送电路10以及发送天线20与发射模块的一个例子对应，接收天线30以及接收电路40与接收输出电路的一个例子对应，处理单元50执行的通过S120实现的功能与通过转换模块实现的功能的一个例子对应。
另外，通过S130实现的功能与通过峰值检测模块实现的功能的一个例子对应，通过S210、230实现的功能与通过观测模块实现的功能的一个例子对应，通过S160～S180实现的功能与通过固有值计算模块实现的功能的一个例子对应，通过S190实现的功能与通过判定模块实现的功能的一个例子对应。
另外，在S190中判断为肯定的情况下通过选择向S200、S210的分支的动作实现的功能与通过禁止模块实现的功能的一个例子对应。另外，处理单元50执行的通过S330、S340实现的功能与通过距离推断模块实现的功能的一个例子对应。
附图标记的说明
1…雷达装置；10…发送电路；11…振荡器；13…放大器；15…分配器；20…发送天线；30…接收天线；40…接收电路；41…接收开关；43…放大器；45…混频器；47…滤波器；49…A/D转换器；50…处理单元；50A…CPU；50B…ROM；50C…RAM；55…通信接口；61…数据管理部；63…信号解析部；65…跟踪处理部；AN_1～AN_K…天线元件；70…车间控制ECU。

Claims (7)

1.一种双频CW方式的雷达装置，其特征在于，具备：
发射模块，该发射模块按照频率不同的第一发送信号和第二发送信号，发射所述频率不同的雷达波；
接收输出模块，该接收输出模块具备能够接收所述雷达波的反射波的多个天线元件，并针对所述多个天线元件的每一个，将包含伴随所述第一发送信号的雷达波的反射波成分的第一接收信号、以及包含伴随所述第二发送信号的所述雷达波的反射波成分的第二接收信号作为该天线元件的接收信号而输出；
转换模块，该转换模块针对所述多个天线元件的每一个，将从所述接收输出模块输出的所述第一接收信号从时间空间的信号转换为频率空间的数据由此生成第一频率数据，并且将从所述接收输出模块输出的所述第二接收信号从时间空间的信号转换为频率空间的数据由此生成第二频率数据；
峰值检测模块，该峰值检测模块基于由所述转换模块生成的所述第一频率数据和第二频率数据，来检测所述第一接收信号和第二接收信号所包含的所述反射波成分的频率亦即峰值频率；
观测模块，该观测模块基于与由所述峰值检测模块检测出的所述峰值频率对应的所述第一接收信号和第二接收信号的相位信息，至少检测至生成了与所述峰值频率对应的所述反射波的目标物为止的距离；
固有值计算模块，该固有值计算模块计算基于第一接收向量y1和第二接收向量y2的相关矩阵Ry＝[y1，y2][y1，y2]H的值第二大的固有值亦即第二固有值，所述第一接收向量y1以与所述多个天线元件的每一个对应的所述第一频率数据表示的所述峰值频率中的频率空间值为要素，所述第二接收向量y2以与所述多个天线元件的每一个对应的所述第二频率数据表示的所述峰值频率中的频率空间值为要素；
判定模块，该判定模块基于由所述固有值计算模块计算出的所述第二固有值的大小，来判定与所述峰值频率对应的所述反射波成分是否为来自多个目标物的所述反射波的合成波成分；以及
禁止模块，该禁止模块禁止所述观测模块基于与被所述判定模块判定为所述反射波成分是所述合成波成分的所述峰值频率对应的所述第一接收信号和第二接收信号的相位信息而进行的所述距离的检测。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
所述判定模块在所述第二固有值超过预先决定的阈值的情况下，判定为与所述峰值频率对应的所述反射波成分是所述合成波成分。
3.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，
所述接收输出模块输出第一差拍信号来作为所述第一接收信号，输出第二差拍信号来作为所述第二接收信号，所述第一差拍信号包含伴随所述第一发送信号的雷达波的反射波成分，并通过在来自所述天线元件的输入信号中混合所述第一发送信号而形成，所述第二差拍信号包含伴随所述第二发送信号的雷达波的反射波成分，并通过在来自所述天线元件的输入信号中混合所述第二发送信号而形成。
4.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，
所述观测模块检测至所述目标物为止的距离的同时，基于所述峰值频率检测所述目标物的速度，来作为生成了与所述峰值频率对应的所述反射波的所述目标物的观测值，
所述禁止模块选择性地禁止至与被所述判定模块判定为所述反射波成分是所述合成波成分的所述峰值频率对应的所述目标物为止的距离的检测。
5.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，
具备距离推断模块，该距离推断模块根据所述观测模块基于所述峰值频率而检测出的所述目标物的速度、以及针对被推断为与该目标物相同的目标物而过去确定的至被推断为与该目标物相同的目标物为止的所述距离，来推断至与被所述禁止模块禁止了所述距离的检测的所述峰值频率对应的所述目标物为止的距离。
6.权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，
所述观测模块构成为检测至所述目标物为止的距离的同时，检测所述目标物的速度和方位，来作为生成了与所述峰值频率对应的所述反射波的所述目标物的观测值，
所述禁止模块禁止全部针对至与被所述判定模块判定为所述反射波成分是所述合成波成分的所述峰值频率对应的所述目标物为止的距离以及所述目标物的速度和方位的检测。
7.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
具备通信模块，并将所述观测模块检测出的所述目标物的速度、以及针对被推断为与该目标物相同的目标物的信息经由通信模块发送至控制装置。
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