CN104919331A - 雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不扩展发送信号的带宽而能够以比较少的计算量，高分辨率地进行目标检测的雷达装置,具备:FFT变换单元，将由接收单元接收到的接收信号傅立叶变换为频谱数据；峰值频率检测单元，对通过该傅立叶变换所得到的频谱数据的峰值频率进行检测；数据提取单元，从通过上述的傅立叶变换所得到的频谱数据提取上述峰值频率附近的数据；FFT逆变换单元，将该提取出的峰值频率附近的数据傅里叶逆变换为时间轴数据；以及目标检测单元，通过对通过该傅里叶逆变换所得到的时间轴数据进行高分辨率处理来检测目标。

Description

雷达装置
技术领域
本发明涉及雷达装置，尤其涉及在具备发送发送信号的发送单元和将发送信号的反射波接收为接收信号的接收单元，并对被接收单元接收到的接收信号进行处理来检测目标方面适合的雷达装置。
背景技术
以往已知一种对接收来自目标的反射波而得到的接收信号进行处理来检测目标的雷达装置(例如，参照专利文献1)。该雷达装置一边通过反复使增加发送信号的频率的区间和减少的区间连续地变化，一边将由目标反射的反射波接收为接收信号，并对该接收信号进行处理来检测距离目标的距离。
在FM－CW雷达装置中，进行检测目标，之后使用一般的傅立叶变换来进行频率分析，该情况下，由于分辨率较低，所以有可能无法区分检测相互接近的目标。雷达装置的距离分辨率一般取决于发送信号的带宽，所以为了高分辨率地检测距离目标的距离，扩展雷达装置的发送信号的带宽是有效的。然而，在雷达装置的宽带化中，需要价格高昂的元件或电路、天线，所以制造成本增大，并且特别是在带宽为500MHz以上的超广带宽(UWB)雷达中，发送电力会因电波法而被大幅度地限制，所以能够探知目标的距离变短。
因此，作为不扩展雷达装置的带宽而提高距离分辨率的手法，有发送频率稍微不同的多个发送信号，并基于多个接收信号间的相位差来检测目标，由此与基于雷达装置的带宽的相比获得较高分辨率的FDI(Frequency Domain Interferometry：频率干扰仪)法。
专利文献1:日本特开2001－91639号公报
然而，作为如上述那样合成多个接收信号间的相位差的手法，已知作为方位高分辨率处理所代表的CAPON法、MUSIC法、ESPRIT法等。可是，将使用了所述的CAPON法等运算手法的FDI法应用于FM－CW雷达来提高分辨率的技术在专利文献1等中已知，在该方法中，其计算量与傅立叶变换中的计算量相比变得非常大，实时处理变得困难，作为其结果，无法将该运算手法应用于处理时间、运算速度受到限制的例如车载雷达装置等。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于提供一种不扩展发送信号的带宽而能够以比较少的计算量、高分辨率地进行目标检测的雷达装置。
上述的目的通过雷达装置来实现，该雷达装置具备：发送发送信号的发送单元；和将上述发送信号的反射波作为接收信号来进行接收的接收单元，上述雷达装置对由上述接收单元接收到的上述接收信号进行处理来检测目标，具备：FFT变换单元，其将由上述接收单元接收到的上述接收信号傅立叶变换为频谱数据；峰值频率检测单元，其对作为上述FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据的峰值频率进行检测；数据提取单元，其从作为上述FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据提取由上述峰值频率检测单元检测出的上述峰值频率附近的数据；FFT逆变换单元，其将由上述数据提取单元提取出的上述峰值频率附近的数据傅里叶逆变换为时间轴数据；以及目标检测单元，其通过对作为上述FFT逆变换单元的运算结果所得到的上述时间轴数据进行高分辨率处理来检测目标。
另外，上述的目的通过雷达装置来实现，该雷达装置具备：发送发送信号的发送单元、和将上述发送信号的反射波作为接收信号来进行接收的接收单元，上述雷达装置对由上述接收单元接收到的上述接收信号进行处理来检测目标，具备：预处理单元，其对由上述接收单元接收到的上述接收信号进行窗口函数运算；第一FFT变换单元，其将作为上述预处理单元的运算结果所得到的数据傅立叶变换为频谱数据；峰值频率检测单元，其对作为上述第一FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据的峰值频率进行检测；第二FFT变换单元，其将由上述接收单元接收到的上述接收信号傅立叶变换为频谱数据；数据提取单元，其从作为上述第二FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据提取由上述峰值频率检测单元检测出的上述峰值频率附近的数据；FFT逆变换单元，其将由上述数据提取单元提取出的上述峰值频率附近的数据傅里叶逆变换为时间轴数据；以及目标检测单元，其通过对作为上述FFT逆变换单元的运算结果所得到的上述时间轴数据进行高分辨率处理来检测目标。
根据本发明，能够不扩展发送信号的带宽而以比较少的计算量、高分辨率地进行目标检测。
附图说明
图1是作为本发明的第1实施例的雷达装置的构成图。
图2是本实施例的雷达装置中控制电路所执行的控制程序的一个例子的流程图。
图3是表示本实施例的雷达装置中控制电路检测目标的过程中所生成的波形的一个例子的图。
图4是示意性地表示本实施例的雷达装置中控制电路检测目标的手法的图。
图5是表示本实施例的雷达装置中控制电路对接收信号进行的取样和阵列输出的关系的图。
图6是用于说明一般在FFT处理的前后进行的处理的流程图。
图7是表示2个目标相互接近存在的情况下的、仅FFT处理的距离检测结果、本发明的第1实施例的处理的距离检测结果、和本发明的第2实施例的处理的距离检测结果的模拟结果的图。
图8是本实施例的雷达装置中控制电路所执行的控制程序的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的雷达装置的具体实施方式进行说明。
实施例1
图1表示本发明的第1实施例的雷达装置10的构成图。雷达装置10被搭载在例如车辆、飞行体等移动体上，是对存在于本移动体周围的目标(物标)进行检测的外围监视装置。雷达装置10例如应用于发送经过频率调制后的发送波，并接收被目标反射的反射波，从而检测规定范围内的目标的FM－CW方式的雷达装置即可。
如图1所示，雷达装置10具备天线12、高频电路14和控制电路16。另外，本实施例的雷达装置10被搭载于车辆，以FM－CW方式检测本车辆周围的目标，雷达装置10中检测出的目标的数据例如被提供、输出给搭载于车辆的车间控制装置、速度控制装置、制动装置等应用装置，并被使用。
天线12被配设在车体前部、车体后部的保险杠等处。天线12由向外部空间照射要发送的发送信号的发送天线12a、和接收从发送天线12a发送的发送信号被目标反射而生成的反射波的接收天线12b构成。发送天线12a在车辆周围(例如，车辆行进方向)的规定范围内发送发送信号。另外，接收天线12b能够将从规定范围内反射的反射波作为接收信号来进行接收。
高频电路14具有振荡器以及混合器。该振荡器输出频率随时间变化的振荡信号。上述的天线12的发送天线12a与高频电路14的振荡器连接。发送天线12a响应从振荡器供给的振荡信号，而发送频率随时间变化的电磁波即发送信号(例如毫米波)。
在高频电路14中，在上述的混合器连接着上述的振荡器以及接收天线12b。由接收天线12b接收的反射波作为接收信号被供给给混合器。混合器使从振荡器输出的振荡信号和从接收天线12b供给的接收信号混合，并生成具有两个信号的频率差即差频的差频信号。
控制电路16具有与高频电路14的混合器连接的A/D变换器。由混合器生成的差频信号被输入至控制电路16的A/D变换器。该A/D变换器将从高频电路14的混合器供给的模拟信号即差频信号变换为数字信号。该A/D变换器的A/D变换按照预先决定的规定取样周期进行。
控制电路16如后述，进行信号处理，检测存在于距离本车辆规定范围内的目标。具体而言，通过对通过A/D变换所得到的数字信号进行傅立叶变换(FFT)处理等来生成频谱数据，并从该频谱数据提取与目标的位置对应的频率分量(振幅以及相位)，基于该提取出的频率分量来检测从本车辆到目标的距离、本车辆与目标的相对速度、以及目标相对于本车辆的方位(角度)。而且，将该检测出的目标识别为控制对象，并向应用装置输出与该识别结果对应的控制信号。
接下来，参照图2～图5，对本实施例的雷达装置10中的检测目标的手法进行说明。
图2表示在本实施例的雷达装置10中控制电路16所执行的控制程序的一个例子的流程图。图3表示在本实施例的雷达装置10中控制电路16检测目标的过程所生成的波形的一个例子的图。图4表示示意性地表现在本实施例的雷达装置10中控制电路16检测目标的手法。另外，图5表示在本实施例的雷达装置10中控制电路16对接收信号进行的取样和阵列输出的关系的图。
在本实施例中，若通过起动应用装置等来起动雷达装置10，则该起动中，则从高频电路14的振荡器输出振荡信号，从而从车辆的天线12的发送天线12a向外部空间照射发送信号，并且进行接收天线12b中的接收处理。从发送天线12a发送的发送信号是发送频率随时间变化的信号。
在发送信号的照射范围内不存在目标时，从发送天线12a发送的发送信号被目标反射，所以不存在被目标反射的发送信号的反射波本身，该情况下，由接收天线12b接收的接收波的强度比较小。另一方面，在发送信号的照射范围内存在目标时，从发送天线12a发送的发送信号被该目标反射，被该目标反射的发送信号的反射波由接收天线12b接收。该情况下，被接收天线12b接收的接收波的强度比较大。
若接收天线12b接收发送信号的反射波，则该接收信号被供给高频电路14的混合器，从而与来自振荡器的频率随时间变化的振荡信号混合。混合器使来自接收天线12b的接收信号和来自振荡器的振荡信号混合来生成差频信号。差频信号的频率表示从本车辆到对象物的距离，另外，差频信号的等级(level)表示接收反射波的强度。将由混合器生成的差频信号向控制电路16输出。
控制电路16将来自高频电路14的模拟信号即上述的差频信号导入到A/D变换器，并按照规定的取样周期进行数据的取样来进行数字变换(步骤100)。控制电路16通过对按照规定的取样周期取样所得到的数字数据实施傅立叶变换(FFT)处理，来将时间轴数据变换为频谱数据(步骤110)。在FFT处理中，从N点(例如，1024点)的取样数据获得频谱数据的计算量为O(N·log10N)。
接下来，控制电路16对如上述那样通过FFT处理所求出的频谱数据执行使频率变化的探索，在该频谱数据中检测信号强度为峰值的频率(峰值频率)(步骤120)。通过该FFT处理所求出的频谱数据的峰值频率与后述的使用了CAPON法的FDI法的相比，频率峰值宽度变宽、精度较低。
另外，上述步骤120中的峰值频率的检测只要提取信号强度的峰值为阈值以上的频率即可，该情况下，阈值为检测本车辆中应检测的目标所需的最小的信号强度即可。另外，在发送信号的照射范围内存在多个目标的情况下，获得多个峰值频率。而且，在通过FFT处理所得的频谱数据中出现根据尼奎斯特定理以取样频率的1/2为中心左右线对称的相同波形，所以针对一目标的峰值频率如图3的(A)所示，以取样频率的1/2为中心左右出现两处。
控制电路16若如上述检测出FFT处理所得的频谱数据的峰值频率，则接下来，在该频谱数据上截取该峰值频率(以取样频率的1/2为中心的左右两处的峰值频率)附近的数据，创建仅该峰值频率附近的频谱数据(步骤130)。
另外，来自该频谱数据的峰值频率附近的截取在以峰值频率为中心而预先决定的频率范围(图3的(A)中虚线围起的区域)进行即可。另外，该截取后的局部的频谱数据如图3的(B)所示，与原始的频谱数据(图3的(A)所示)同样地，是以取样频率的1/2为中心左右线对称的波形。但是，在利用混合器进行正交检波的情况下，峰值频率仅仅在单侧，所以该情况下仅截取一处。
控制电路16如上述那样对仅峰值频率附近的频谱数据实施傅里叶逆变换(IFFT)处理，使该频谱数据返回到时间轴数据(步骤140)。该时间轴数据为数据量相对于最初按照取样周期进行取样所得到的取样数据的时间轴数据被削减了的时间取样数据。另外，在该IFFT处理中，从频谱数据上的N点(例如，以取样频率的1/2为中心的左右合计32点或16点)的数据获得时间轴数据的计算量为O(N·log10N)。
接下来，控制电路16通过如上述那样对通过IFFT处理所求出的时间轴数据实施高分辨率处理，来将时间轴数据变换为频谱数据(步骤150)。该高分辨率处理如图4所示，使用作为FDI(Frequency DomainInterferometry：频率干扰仪)法之一的CAPON法，其中，从发送天线12a发送频率稍微不同的多个发送信号，由接收天线12b接收频率稍微不同的多个反射波，并基于这些多个接收信号间的相位差来检测目标。
具体而言，在控制电路16中，作为不扩展发送信号的带宽而提高检测从本车辆到目标的距离时的距离分辨率的高分辨率处理，如图5所示，将在时间不同的K处分别进行取样时的阵列状的数据设为X(t)、且将其权重设为W(t)、将取样周期设为T、利用下式(1)表示阵列输出y(t)、将相关矩阵Rxx设为下式(2)、将模式矢量a(f)设为下式(3)，则利用下式(4)表示频谱数据。在该高分辨率处理(利用了CAPON法的FDI法)中，从N点的取样数据获得频谱数据的计算量为O(N3)。
[数1]
y(t)＝WHX(t)     …(1)
X(t)＝[x1(t)，x2(t)…，xK(t)]T
W(t)＝[ω1(t)，ω2(t)…，ωK(t)]T
[数2]
RXX＝E[X(t)XH(t)]T    …(2)
[数3]
a(f)＝[exp(-j2πft1)，…，exp(-j2πftK)]T     …(3)
tn＝(n-1)T
[数4]
P C P ( f ) = 1 a H ( f ) R X X - 1 a ( f ) ... ( 4 )
控制电路16若如上述那样通过高分辨率处理来求出频谱数据，则接下来，对该频谱数据执行使频率变化的探索，在该频谱数据中检测信号强度为峰值的峰值频率(步骤160)。通过该高分辨率处理所求出的频谱数据的峰值频率与上述的FFT处理相比，频率峰值宽度较窄、精度较高。
另外，上述步骤160中的峰值频率的检测提取信号强度的峰值为阈值以上的频率即可，该情况下，阈值为检测本车辆中应检测的目标所需的最小的信号强度即可。另外，在发送信号的照射范围内存在多个目标的情况下，获得多个峰值频率。而且，在通过高分辨率处理所得的频谱数据中出现根据尼奎斯特定理以取样频率的1/2为中心左右线对称的相同的波形，所以针对一个目标的峰值频率以取样频率的1/2为中心左右出现两处。
控制电路16若如上述那样检测出高分辨率处理的频谱数据的峰值频率，则推断为在与该峰值频率相当的距离本车辆的距离处存在目标，检测从本车辆到目标的距离。另外，此时，峰值频率以存在多个目标的方式有多个时，对每个目标进行距离检测。而且，生成与该检测距离对应的控制信号，并进行向应用装置的控制输出。
这样，在本实施例的雷达装置10中，能够基于被目标反射的发送信号的反射波的接收结果，组合FFT处理和利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理来混合进行检测从本车辆到目标的距离的信号处理。
具体而言，暂时探索通过对差频信号的取样数据(全部数据；例如1024点)进行FFT处理所求出的频谱数据的整个频率范围，来检测比较粗略的峰值频率，之后，对该峰值频率附近的频谱数据(例如，以取样频率的1/2为中心的左右合计32点或16点)进行IFFT处理而返回到时间轴数据后，探索对该时间轴数据进行高分辨率处理所求出的频谱数据来检测比较精细的峰值频率。
根据所述的构成，由于对通过利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理所求出的频谱数据的峰值频率进行检测，所以与对仅通过FFT处理所求出的频谱数据的峰值频率进行检测的构成相比，能够利用高的分辨率检测峰值频率，并能够提高峰值频率的检测精度。因此，根据本实施例，不扩展发送信号的带宽而能够高分辨率地进行到目标的距离检测。
另外，根据上述的构成，并不是仅通过利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理进行峰值频率的检测，而使用该高分解处理和FFT处理这双方来进行。具体而言，探索FFT处理的频谱数据的整个频率范围来检测峰值频率，使该峰值频率附近的频谱数据返回到时间轴数据，利用高分辨率处理将该时间轴数据变换为频谱数据后，再探索该频谱数据来检测峰值频率。因此，根据本实施例，与仅通过利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理检测峰值频率的构成相比，能够大幅度减少计算量，并能够以比较少的计算量进行距离目标的距离检测。
例如在FM－CW方式的雷达装置中，从1024点的取样数据利用FFT处理获得频谱数据的计算量O(N·log10N)为“3082”。另一方面，从1024点的取样数据通过利用了CAPON法的FDI法获得频谱数据的计算量O(N3)为“1.07×109”，与上述的FFT处理相比变得非常大，为34万倍以上。
与此相对地，如本实施例的雷达装置10，经过1024点的取样数据的FFT处理，进行以取样频率的1/2为中心的左右合计32点的数据的IFFT处理以及高分辨率处理(利用了CAPON法的FDI法)，来生成频谱数据的情况下，该合计的计算量O((1024·log101024)+(32·log1032)+(323))为“35893”，抑制为仅上述的FFT处理的12倍左右，并且与仅上述的高分辨率处理相比大幅度地减少。
因此，根据本实施例的雷达装置10，能够不扩展发送信号的带宽而以比较少的计算量，高分辨率地进行从本车辆到目标的距离检测。因此，根据本实施例的雷达装置10，能够实时处理、高精度地进行从本车辆到目标的距离检测，并能够使使用了目标检测结果的应用装置的控制变得响应性良好、高精度的控制。
另外，在上述的第1实施例中，天线12的发送天线12a相当于权利要求书中所记载的“发送单元”，天线12的接收天线12b相当于权利要求书所记载的“接收单元”。另外，控制电路16通过执行如图2所示的程序中步骤110的处理来实现权利要求书所记载的“FFT变换单元”，通过执行步骤120的处理来实现权利要求书所记载的“峰值频率检测单元”，通过执行步骤130的处理来实现权利要求书所记载的“数据提取单元”，通过执行步骤140的处理来实现权利要求书所记载的“FFT逆变换单元”，通过执行步骤150、160的处理来实现权利要求书所记载的“目标检测单元”。
另外，在上述的第1实施例中，控制电路16通过执行步骤150的处理来实现权利要求书中所记载的“高分辨率数据变换单元”，通过执行步骤160的处理来实现权利要求书中所记载的“高分辨率峰值频率检测单元”，通过执行上述步骤160的处理所得到的峰值频率来检测到目标的距离来实现权利要求书中所记载的“距离检测单元”。
实施例2
图6表示用于说明一般FFT处理的前后进行的处理的流程图。另外，图6中，对于执行与上述图2所示的步骤相同的处理的步骤，附加同一附图标记来省略其说明。另外，图7表示表现2个目标相互接近存在的情况下的、仅FFT处理的距离检测结果、第1实施例的处理的距离检测结果、和第2实施例的处理的距离检测结果的模拟结果的图。另外，图7的(A)表示雷达装置和2个目标的具体位置关系，图7的(B)表示图7的(A)所示的位置关系下的仅FFT处理的距离检测结果，图7的(C)表示图7的(A)所示的位置关系下的第1实施例的处理的距离检测结果，另外，图7的(D)表示图7的(A)所示的位置关系下的第2实施例的处理的距离检测结果。
然而，为了灵敏度良好地检测FFT处理的频谱数据的峰值频率，一般如图6所示，数据取样后，作为FFT处理的预处理，进行窗口函数运算，并且作为FFT处理的后处理，进行空白减去处理以及积分处理。另外，窗口函数是以规定有限区间外的数据为零的加权函数，例如，汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等。另外，积分处理是通过在频率轴上对瞬间连续多次取样的数据进行积分来实现S/N比的提高的处理。而且，空白减去处理是通过从接收信号减去预先在无反射波的环境下取样的数据(空白数据)来抑制耦合噪声等电路固有的噪声的处理。
另一方面，若进行上述的预处理以及后处理，则FFT处理的前后对数据进行加工，所以若将该被加工的数据利用傅里叶逆变换(IFFT)处理变换为时间轴数据，则该时间轴数据不会返回到所希望的波形的可能性较高。在所述的状况下，即使在该IFFT处理后利用高分辨率处理变换为频谱数据，也无法精度良好地检测该高分辨率处理的频谱数据的峰值频率，其结果有可能无法精度良好地检测到目标的距离。
例如图7的(A)所示，2个目标(圆柱状)T1、T2前后分离30cm位于从雷达装置的天线12开始2米左右的位置上的情况下，仅在FFT处理中，无法区分2Ge目标T1、T2来进行检测(参照图7的(B))。另外，在上述的第1实施例中，在FFT处理的前后追加上述的预处理以及后处理，表示2个目标T1、T2的峰值彼此的大小差比较小(1db左右)，峰值的分离困难，并且这些峰值彼此的频率间隔(距离间隔)并不与实际的间隔(30cm)一致(50cm左右；参照图7的(C))。
因此，本发明的第2实施例通过控制电路16中的信号处理解决了上述的不相宜，实现目标检测的精度进一步提高。以下，参照图8，对本实施例的雷达装置10中的检测目标的手法进行说明。
即，本实施例的雷达装置10通过使控制电路16代替图2而执行图8所示的控制程序来实现。图8表示在本实施例的雷达装置10中控制电路16执行的控制程序的一个例子的流程图。另外，图8中，对于执行与上述图2所示的步骤相同的处理的步骤，附加相同附符号来省略其说明。
在本实施例中，若控制电路16将来自高频电路14的发送信号和接收信号的差频信号导入到A/D变换器，按照规定的取样周期进行数据的取样(步骤100)，则首先对该取样数据进行预处理(步骤200)。该预处理是窗口函数运算。而且，之后，通过对该窗口函数运算后的数字数据实施傅立叶变换(FFT)处理来将时间轴数据变换为频谱数据(步骤210)。
接下来，控制电路16对通过上述步骤210中的FFT处理所求出的频谱数据进行后处理(步骤220以及步骤230)。该后处理是为了针对通过FFT处理所求出的频谱数据，使峰值变得尖锐而进行的加工处理，具体而言，是上述的积分处理以及上述的空白减去处理。
而且，控制电路16与上述步骤120同样地，对上述的后处理后的频谱数据执行使频率变化的探索，在该频谱数据中检测信号强度为峰值的峰值频率(步骤240)。该后处理后的频谱数据的峰值频率与后述的使用了CAPON法的FDI法相比，频率峰值宽度宽、精度低。
控制电路16如上述那样将来自高频电路14的发送信号和接收信号的差频信号导入到A/D变换器，按照规定的取样周期进行数据的取样后(步骤100)，进而与上述步骤200～240的处理不同，不对取样后的数字数据进行上述的预处理以及后处理，而对该取样后的数字数据实施傅立叶变换(FFT)处理，将时间轴数据变换为频谱数据(步骤260)。
若控制电路16在上述步骤240中检测峰值频率、且在上述步骤260中利用FFT处理求出频谱数据，则接下来，在利用该步骤260中的FFT处理所求出的频谱数据上截取在该步骤240中所检测出的峰值频率(以取样频率的1/2为中心的左右两处的峰值频率)附近的数据，并创建仅该峰值频率附近的频谱数据(步骤270)。
另外，来自该频谱数据的峰值频率附近的截取在以峰值频率为中心而预先决定的频率范围进行即可。另外，该截取后的局部的频谱数据与原始的频谱数据同样地是以取样频率的1/2为中心左右线对称的波形。但是，在利用混合器进行正交检波的情况下，峰值频率仅为单侧，该情况下仅截取一处。
接下来，控制电路16对上述步骤270中所生成的仅峰值频率附近的频谱数据实施傅里叶逆变换(IFFT)处理，使该频谱数据返回到时间轴数据(步骤280)。该时间轴数据为数据量相对于按照最初取样周期取样所得到的取样数据的时间轴数据被削减后的时间取样数据。
而且，控制电路16通过如上述那样对利用IFFT处理所求出的时间轴数据实施高分辨率处理，来将时间轴数据变换为频谱数据(步骤290)，并对该频谱数据执行使频率变化的探索，在该频谱数据中检测信号强度为峰值的峰值频率(步骤300)。另外，上述的高分辨率处理使用作为上述的FDI法之一的CAPON法。另外，利用上述的高分辨率处理所求出的频谱数据的峰值频率与上述的FFT处理相比，频率峰值宽度窄、精度高。
控制电路16若如上述那样检测高分辨率处理的频谱数据的峰值频率，则推断为在与该峰值频率相当的距离本车辆的距离存在目标，检测从本车辆到目标的距离。另外，此时，峰值频率以存在多个目标的方式有多个时，对每个目标进行距离检测。而且，生成与该检测距离对应的控制信号，并进行向应用装置的控制输出。
这样，在本实施例的雷达装置10中，也能够基于被目标反射的发送信号的反射波的接收结果，组合FFT处理和利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理来混合进行检测从本车辆到目标的距离的信号处理。
具体而言，探索利用伴随着针对差频信号的取样数据(全部数据；例如1024点)的上述预处理以及后处理的FFT处理所求出的频谱数据的整个频率范围来检测比较粗略的峰值频率，并且与该峰值频率检测并行地，探索利用不伴随针对差频信号的取样数据(全部数据；例如1024点)的上述的预处理以及后处理的FFT处理求出频谱数据，从该求出的频谱数据截取上述的检测出的峰值频率附近的数据(例如，以取样频率的1/2为中心的左右合计32点或16点)，并对该截取的数据进行IFFT处理，返回到时间轴数据后再对该时间轴数据进行高分辨率处理所求出的频谱数据来检测比较精细的峰值频率。
根据所述的构成，由于对通过利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理所求出的频谱数据的峰值频率进行检测，所以与对仅利用FFT处理所求出的频谱数据的峰值频率进行检测的构成相比，能够以高的分辨率检测峰值频率，并能够提高峰值频率的检测精度。另外，并不是仅通过利用了CAPON法的FDI法的高分辨率处理进行峰值频率的检测，而使用该高分解处理和FFT处理这双方来进行峰值频率的检测。
因此，在本实施例的雷达装置10中，也能够不扩展发送信号的带宽而以比较少的计算量，高分辨率地进行从本车辆到目标的距离检测。因此，根据本实施例的雷达装置10，能够实时处理、高精度地进行从本车辆到目标的距离检测，所以能够使使用了目标检测结果的应用装置的控制变得响应性良好、高精度。
另外，在本实施例的构成中，成为检测峰值频率的对象的频谱数据是FFT处理的前后伴随着预处理以及后处理的数据。因此，对目标检测带来较大的影响的峰值频率的灵敏度降低被抑制。另一方面，截取峰值频率附近的数据、并且之后利用IFFT处理被变换为时间轴数据的频谱数据是在FFT处理的前后不伴随预处理以及后处理的数据。因此，在FFT处理的前后利用预处理以及后处理被加工的数据不会作为利用IFFT处理变换为时间轴数据的频谱数据被截取，另外，由于不会利用IFFT处理变换为时间轴数据，所以能够使IFFT处理后的时间轴数据返回到所希望的波形。
例如图7的(A)所示，2个目标(圆柱状)T1、T2前后分离30cm位于从天线12开始2米左右的位置的情况下，在本实施例的雷达装置10中，表示2个目标T1、T2的峰值彼此的等级差比较大，峰值的分离容易，并且这些峰值彼此的频率间隔(距离间隔)与实际的间隔(30cm)大致相同(参照图7的(D))。
因此，根据本实施例的雷达装置10，能够一边灵敏度良好地检测(粗峰值检测)FFT处理的频谱数据的峰值频率，一边精度良好地检测(精峰值检测)IFFT处理后的高分辨率处理的频谱数据的峰值频率。因此，根据本实施例，能够实现从本车辆到目标的距离检测的精度进一步提高。
另外，在上述的第2实施例中，控制电路16通过执行图8所示的程序中步骤200的处理来实现权利要求书中所记载的“预处理单元”，通过执行步骤210的处理来实现权利要求书中所记载的“第一FFT变换单元”，通过执行步骤220、230的处理来实现权利要求书中所记载的“后处理单元”，通过执行步骤240的处理来实现权利要求书中所记载的“峰值频率检测单元”，通过执行步骤260的处理来实现权利要求书中所记载的“第二FFT变换单元”，通过执行步骤270的处理来实现权利要求书中所记载的“数据提取单元”，通过执行步骤280的处理来实现权利要求书中所记载的“FFT逆变换单元”，通过执行步骤290、300的处理来实现权利要求书中所记载的“目标检测单元”。
另外，在上述的第2实施例中，控制电路16通过执行步骤290的处理来实现权利要求书中所记载的“高分辨率数据变换单元”，通过执行步骤300的处理来实现权利要求书中所记载的“分辨率峰值频率检测单元”，通过执行上述步骤300的处理所得到的峰值频率来检测到目标的距离来实现权利要求书中所记载的“距离检测单元”。
而且，在上述的第2实施例中，对取样数据实施基于窗口函数运算的预处理后再实施FFT处理，对通过该FFT处理所求出的频谱数据实施后处理，但S/N比比较高的情况下，可以不实施所述的后处理。即，上述的后处理在S/N比比较低的情况下实施即可，在S/N比比较高的情况下也可以不实施。
然而，在上述的第1以及第2实施例中，作为高分辨率处理，使用利用了CAPON法的FDI法，但本发明并不限于此，CAPON法以外，也可以使用利用了MUSIC法、ESPRIT法等的FDI法。
另外，在上述的第1实施例以及第2实施例中，利用高分辨率处理将时间轴数据变换为频谱数据，基于该频谱数据的峰值频率来检测到目标的距离，但本发明并不限于此，根据高分辨率处理的不同，也可以不将时间轴数据变换为频谱数据，而直接检测到目标的距离。该高分解处理例如是ESPRIT法等。
另外，本国际申请主张基于2013年(平成25年)1月7日申请的日本国专利申请2013－000694号的优先权，本国际申请引用日本国专利申请2013－000694号的全部内容。
附图标记说明
10…雷达装置；12…天线；12a…发送天线；12b…接收天线；14…高频电路；16…控制电路。

Claims (7)

1.一种雷达装置，具备：发送发送信号的发送单元；和将所述发送信号的反射波作为接收信号来进行接收的接收单元，所述雷达装置对由所述接收单元接收到的所述接收信号进行处理来检测目标，
所述雷达装置的特征在于，具备：
FFT变换单元，其将由所述接收单元接收到的所述接收信号傅立叶变换为频谱数据；
峰值频率检测单元，其对作为所述FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据的峰值频率进行检测；
数据提取单元，其从作为所述FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据提取由所述峰值频率检测单元检测出的所述峰值频率附近的数据；
FFT逆变换单元，其将由所述数据提取单元提取出的所述峰值频率附近的数据傅里叶逆变换为时间轴数据；以及
目标检测单元，其通过对作为所述FFT逆变换单元的运算结果所得到的所述时间轴数据进行高分辨率处理来检测目标。
2.一种雷达装置，具备：发送发送信号的发送单元；和将所述发送信号的反射波作为接收信号来进行接收的接收单元，所述雷达装置对由所述接收单元接收的所述接收信号进行处理来检测目标，
所述雷达装置的特征在于，具备：
预处理单元，其对由所述接收单元接收到的所述接收信号进行窗口函数运算；
第一FFT变换单元，其将作为所述预处理单元的运算结果所得到的数据傅立叶变换为频谱数据；
峰值频率检测单元，其对作为所述第一FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据的峰值频率进行检测；
第二FFT变换单元，其将由所述接收单元接收到的所述接收信号傅立叶变换为频谱数据；
数据提取单元，其从作为所述第二FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据提取由所述峰值频率检测单元检测出的所述峰值频率附近的数据；
FFT逆变换单元，其将由所述数据提取单元提取出的所述峰值频率附近的数据傅里叶逆变换为时间轴数据；以及
目标检测单元，其通过对作为所述FFT逆变换单元的运算结果所得到的所述时间轴数据进行高分辨率处理来检测目标。
3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，
具备后处理单元，所述后处理单元对作为所述第一FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据进行后处理，
所述峰值频率检测单元将作为所述后处理单元的运算结果所得到的频谱数据的峰值频率检测为所述峰值频率。
4.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，
所述后处理是针对作为所述第一FFT变换单元的运算结果所得到的频谱数据，为了使峰值变得尖锐而进行的加工处理。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的雷达装置，其特征在于，
所述高分辨率处理是针对作为所述FFT逆变换单元的运算结果所得到的所述时间轴数据使用了频率干扰法的处理。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的雷达装置，其特征在于，
所述目标检测单元具有：
高分辨率数据变换单元，其利用所述高分辨率处理将所述时间轴数据变换为频谱数据；
高分辨率峰值频率检测单元，其对作为所述高分辨率数据变换单元的运算结果所得到的频谱数据的峰值频率进行检测；以及
距离检测单元，其基于所述高分辨率峰值频率检测单元的检测结果来检测距目标的距离。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的雷达装置，其特征在于，
所述高分辨率处理是针对作为所述FFT逆变换单元的运算结果所得到的所述时间轴数据使用了CAPON法、MUSIC法或ESPRIT法的处理。
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