JP2017215195A - レーダ装置及びターゲット検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低反射ターゲットの検出率を向上すること。【解決手段】レーダ装置１は、送信アンテナ素子群１５と、受信アンテナ素子群１６と、ビート信号合成部１０１と、ターゲット判定部１０４とを有する。送信アンテナ素子群１５は、周波数変調された送信信号を送信する。受信アンテナ素子群１６は、送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する。ビート信号合成部１０１は、送信信号の複数回の送信及び反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数のビート信号を合成して合成ビート信号を得る。ターゲット判定部１０４は、合成ビート信号に基づいて、ターゲットが存在するか否かを判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、レーダ装置及びターゲット検出方法に関する。

レーダ装置では、レーダ装置から送信された送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信することによって、ターゲットが検知される。

特開２００１−１５３９４６号公報

しかしながら、従来のレーダ装置では、送信信号の反射率が高いターゲット（以下では「高反射ターゲット」と呼ぶことがある）は検知可能である一方で、送信信号の反射率が低いターゲット（以下では「低反射ターゲット」と呼ぶことがある）からの反射信号は利得が低くて雑音に埋もれてしまうことがあるため、低反射ターゲットが検知されないことがある。例えば、高反射ターゲットは、送信信号の反射率が所定の閾値以上のターゲットであり、低反射ターゲットは、送信信号の反射率が所定の閾値未満のターゲットである。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、低反射ターゲットの検出率を向上することを目的とする。

開示の態様では、レーダ装置は、送信アンテナ素子と、受信アンテナ素子と、合成部と、判定部とを有する。前記送信アンテナ素子は、周波数変調された送信信号を送信する。前記受信アンテナ素子は、前記送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する。前記合成部は、前記送信信号の複数回の送信及び前記反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数の探査結果を合成して合成探査結果を得る。前記判定部は、前記合成探査結果に基づいて、前記ターゲットが存在するか否かを判定する。

開示の態様によれば、低反射ターゲットの検出率を向上することができる。

図１は、実施例１のレーダ装置の構成例を示す図である。 図２は、実施例１のプロセッサの機能を示す機能ブロック図である。 図３は、実施例１の送信信号と反射信号とビート信号との間の関係を示す図である。 図４は、実施例１のアップ区間でのピーク抽出の説明に供する図である。 図５は、実施例１のダウン区間でのピーク抽出の説明に供する図である。 図６は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図７は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図８は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図９は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１０は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１１は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１２は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１３は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１４は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１５は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１６は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１７は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図１８は、実施例１のターゲット判定部の動作例の説明に供する図である。 図１９は、実施例１のターゲット判定部の動作例の説明に供する図である。 図２０は、実施例１のターゲット判定部の動作例の説明に供する図である。 図２１は、実施例１のターゲット判定部の動作例の説明に供する図である。 図２２は、実施例１のターゲット判定部の動作例の説明に供する図である。 図２３は、実施例１のレーダ装置の処理の一例の説明に供するフローチャートである。 図２４は、実施例１のマップ更新部の動作例の説明に供する図である。 図２５は、実施例１のビーム方向制御部の動作例の説明に供する図である。 図２６は、実施例１のビーム方向制御部の動作例の説明に供する図である。 図２７は、実施例１のビーム方向制御部の動作例の説明に供する図である。 図２８は、実施例１のビーム方向制御部の動作例の説明に供する図である。 図２９は、実施例１のビーム方向制御部の動作例の説明に供する図である。 図３０は、実施例２のレーダ装置の構成例を示す図である。 図３１は、実施例２の道路構造物パターン情報の一例を示す図である。 図３２は、実施例２の道路構造物パターン情報の一例を示す図である。 図３３は、実施例２の道路構造物パターン情報の一例を示す図である。 図３４は、実施例２の道路構造物パターン情報の一例を示す図である。 図３５は、実施例２の道路構造物パターン情報の一例を示す図である。 図３６は、実施例２のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図３７は、実施例２のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図３８は、実施例３のレーダ装置の構成例を示す図である。 図３９は、実施例３のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図４０は、実施例３のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図４１は、実施例３のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。 図４２は、実施例４のレーダ装置の構成例を示す図である。

以下に、本願の開示するレーダ装置及びターゲット検出方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示するレーダ装置及びターゲット検出方法が限定されるものではない。以下では、各実施例において同一の機能を有する構成及び同一の処理を行うステップには同一の符号を付す。

本願の開示するレーダ装置の一例として、ミリ波レーダが挙げられる。また、本願の開示するレーダ装置は、例えば、車両に搭載され、周波数変調した連続波であるＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いて、車両の周辺に存在するターゲットを検出する。本願の開示するレーダ装置が検出対象とするターゲットには、静止しているターゲット（以下では「静止ターゲット」と呼ぶことがある）と、移動しているターゲット（以下では「移動ターゲット」と呼ぶことがある）との両者が含まれる。静止ターゲットの一例として、路面、路側帯及び歩道等に設置された、信号機、ポール、歩道橋、電柱、交通標識、ガードレール等が挙げられる。また、移動ターゲットの一例として、自車両の前方または側方を走行する他の車両等が挙げられる。

［実施例１］
＜レーダ装置の構成＞
図１は、実施例１のレーダ装置の構成例を示す図である。図１において、レーダ装置１は、プロセッサ１０と、メモリ２０と、変調信号発生器１１と、発振器１２と、分配器１３と、フェーズシフタ１４と、送信アンテナ素子群１５とを有する。また、レーダ装置１は、受信アンテナ素子群１６と、ミキサ１７−１，１７−２，１７−３と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１８−１，１８−２，１８−３とを有する。送信アンテナ素子群１５は、送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３を有し、受信アンテナ素子群１６は、受信アンテナ素子１６−１，１６−２，１６−３を有する。送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３は、直線上に一列に並べて配列され、送信アンテナアレイを形成する。また、受信アンテナ素子１６−１，１６−２，１６−３は、直線上に一列に並べて配列され、受信アンテナアレイを形成する。送信アンテナ素子群１５及び受信アンテナ素子群１６において、各アンテナ素子間の間隔ｄは、例えば、送受信される電波の波長λの２分の１に設定される。送信アンテナ素子群１５が有する送信アンテナ素子の数は３本に限定されず、受信アンテナ素子群１６が有する受信アンテナ素子の数は３本に限定されない。また、レーダ装置１が有する送信アンテナ素子及び受信アンテナ素子の何れか一方が複数であれば、他方は単数（１本）であっても良い。また、プロセッサ１０の一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。また、メモリ２０の一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。

以下では、レーダ装置１によって検出されたターゲットを「検出ターゲット」と呼ぶことがある。プロセッサ１０は、検出ターゲットの情報（以下では「検出ターゲット情報」と呼ぶことがある）を出力する。検出ターゲット情報には、レーダ装置１に対する検出ターゲットの方位、レーダ装置１から検出ターゲットまでの距離、及び、レーダ装置１に対する検出ターゲットの相対速度が含まれる。

変調信号生成器１１は、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、生成した変調信号を発振器１２へ出力する。

発振器１２は、変調信号生成器１１から入力される変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調することによって、時間の経過に伴って周波数が変化する送信信号を生成し、生成した送信信号を分配器１３へ出力する。

分配器１３は、発振器１２から入力される送信信号を、送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３の各々と、ミキサ１７−１，１７−２，１７−３の各々とに分配する。

フェーズシフタ１４は、送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３を重み係数Ｗ_ａ１，Ｗ_ａ２，Ｗ_ａ３によってそれぞれ重み付けしてビームを形成する。このとき、フェーズシフタ１４は、プロセッサ１０から入力される重み係数Ｗ_ａ１，Ｗ_ａ２，Ｗ_ａ３を用いてビームを形成する。重み係数Ｗ_ａｎ（ここでは、ｎ＝１，２，３）は、例えば以下の式（１）によって表される。但し、式（１）において、ｅは自然対数の底、ｊは虚数単位、ｄは送信アンテナ素子間の間隔、λは電波の波長を示す。このような重み係数Ｗ_ａ１，Ｗ_ａ２，Ｗ_ａ３によって送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３が重み付けされることにより、送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３の各々がθの方向へ放射する電波の位相が揃うため、θの方向にビームが形成される。

送信アンテナ素子１５−１，１５−２，１５−３の各々は、発振器１２によって周波数変調され、かつ、フェーズシフタ１４によって重み付けされた送信信号を送信する。

受信アンテナ素子１６−１，１６−２，１６−３の各々は、送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する。

ミキサ１７−１，１７−２，１７−３の各々は、分配器１３から入力される送信信号と、受信アンテナ素子１６−１，１６−２，１６−３から入力される受信信号とをミキシングする。ミキサ１７−１，１７−２，１７−３でのミキシングにより、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差分周波数である「ビート周波数」を示す「ビート信号」が生成される。ミキサ１７−１，１７−２，１７−３は、ミキシングにより生成したビート信号を、ＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３へ出力する。

ＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３は、アナログのビート信号をデジタルのビート信号に変換し、変換後のデジタルのビート信号をプロセッサ１０へ出力する。

＜プロセッサの機能＞
図２は、実施例１のプロセッサの機能を示す機能ブロック図である。プロセッサ１０は、プロセッサ１０の機能として、ビート信号合成部１０１と、フーリエ変換部１０２と、データ処理部１０３と、ターゲット判定部１０４と、マップ更新部１０５と、ビーム方向制御部１０６と、タイマ１０７と、ターゲット情報出力部１０８とを有する。

ビート信号合成部１０１は、ＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３の各々から入力される現在のビート信号に過去のビート信号を合成して「合成ビート信号」を生成し、生成した合成ビート信号をフーリエ変換部１０２へ出力するとともに、メモリ２０に記憶させる。ビート信号合成部１０１は、例えば、ＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３の各々から入力されるビート信号を互いに位相を合わせて時系列的に累積加算することによって合成ビート信号を生成する。つまり、ビート信号合成部１０１は、送信信号の複数回の送信及び反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数のビート信号を互いに位相を合わせて合成して合成ビート信号を得る。互いに位相を合わせて複数のビート信号を合成することで、時系列的に相関のある信号成分は増強され、時系列的に相関のないノイズ成分が相対的に抑制される。よって、互いに位相を合わせて複数のビート信号を合成することで、信号成分に対する利得を実質的に高めることができる。互いに位相を合わせて複数のビート信号を合成する方法としては、例えば、合成対象の２つのビート信号の所定区間に対して、位相差を少しずつずらしながら相関係数を演算し、相関係数が最大になる位相差において２つのビート信号を加算または平均化する方法が挙げられる。３つ以上のビート信号を合成する場合には、まず、２つのビート信号を上記の方法で合成し、次いで、合成後の信号と３つ目のビート信号とを上記の方法で合成し、以降、合成後の信号と４つ目以降の各ビート信号とを対象として、同様の処理を繰り返せば良い。但し、ビート信号の合成方法は、複数のビート信号の位相を合わせて合成する方法であれば、上記の方法に限定されない。そして、実施例１において、時系列な複数の「ビート信号」は、レーダ装置１での時系列な複数の「探査結果」に相当し、「合成ビート信号」は、時系列な複数の探査結果を合成した「合成探査結果」に相当する。

フーリエ変換部１０２は、ＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３の各々から入力されるビート信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を実行することにより、ＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３から入力されるビート信号を周波数領域のデータである周波数スペクトルに変換する。また、フーリエ変換部１０２は、ビート信号合成部１０１から入力される合成ビート信号に対してＦＦＴを実行することにより、合成ビート信号を周波数スペクトルに変換する。以下では、ビート信号合成部１０１を介さずにＡＤＣ１８−１，１８−２，１８−３から直接フーリエ変換部１０２へ入力されるビート信号に対応する周波数スペクトルを「瞬時スペクトル」と呼ぶことがある。また以下では、合成ビート信号に対応する周波数スペクトルを「合成スペクトル」と呼ぶことがある。フーリエ変換部１０２は、瞬時スペクトルをデータ処理部１０３へ出力し、合成スペクトルをターゲット判定部１０４へ出力する。

データ処理部１０３は、まず、瞬時スペクトルにおいて、所定の信号パワーを超える周波数ピークを、送信信号の周波数が上昇する区間である「アップ区間」と、送信信号の周波数が下降する区間である「ダウン区間」とのそれぞれの区間において抽出する。

ここで、周波数ピークの抽出処理について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、実施例１の送信信号と反射信号とビート信号との間の関係を示す図である。また、図４は、実施例１のアップ区間でのピーク抽出の説明に供する図であり、図５は、実施例１のダウン区間でのピーク抽出の説明に供する図である。なお、説明を簡単にするため、図３に示す反射信号ＲＷは１つのターゲットからの理想的な反射信号としている。また図３では、送信信号ＴＷを実線で示し、反射信号ＲＷを破線で示している。

図３の上図に示すように、送信信号ＴＷは、中心周波数ｆ０を中心として一定の周期で周波数が上下する連続波であり、送信信号ＴＷの周波数は、時間に対して線形的に変化する。ここでは、送信信号ＴＷの周波数の変位幅を「ΔＦ」、送信信号ＴＷの周波数が上下する一周期の逆数を「ｆｍ」とする。

反射信号ＲＷは、送信信号ＴＷがターゲットで反射したものであるため、送信信号ＴＷと同様に、所定の周波数を中心として所定の周期で周波数が上下する連続波となる。但し、反射信号ＲＷには、送信信号ＴＷに対して時間遅延が生じる。送信信号ＴＷに対する反射信号ＲＷの遅延時間τは、自車両からターゲットまでの距離に応じたものとなる。また、反射信号ＲＷには、自車両に対するターゲットの相対速度Ｖに応じたドップラー効果により、送信信号ＴＷに対して周波数ｆｄの周波数偏移が生じる。

このように、反射信号ＲＷには、送信信号ＴＷに対して、距離に応じた時間遅延とともに、相対速度に応じた周波数偏移が生じる。このため、図３の下図に示すように、ミキサ１７−１，１７−２，１７−３で生成されるビート信号の周波数（以下では「ビート周波数」と呼ぶことがある）は、送信信号ＴＷの周波数が上昇するアップ区間と、送信信号ＴＷの周波数が下降するダウン区間とで異なる値となる。また、ビート周波数は、送信信号ＴＷの周波数と反射信号ＲＷの周波数との差の周波数となる。図３の下図では、アップ区間のビート周波数を「ｆｕｐ」と表記し、ダウン区間のビート周波数を「ｆｄｎ」と表記する。

そして、図４及び図５に示すように、ビート信号に対するフーリエ変換部１０２でのＦＦＴによって、アップ区間のビート周波数ｆｕｐ及びダウン区間のビート周波数ｆｄｎのそれぞれの周波数領域における周波数スペクトルが得られる。図４には、アップ区間のビート周波数ｆｕｐに対応する瞬時スペクトルを示し、図５には、ダウン区間のビート周波数ｆｄｎに対応する瞬時スペクトルを示す。

データ処理部１０３は、図４に示す瞬時スペクトルにおいて、所定の信号パワーＰrefを超える周波数ピークＰｕを抽出し、図５に示す瞬時スペクトルにおいて、所定の信号パワーＰrefを超える周波数ピークＰｄを抽出する。なお、所定の信号パワーＰrefは、アップ区間とダウン区間とで異なる値に設定されても良い。

次いで、データ処理部１０３は、抽出した周波数ピークＰｕ，Ｐｄに基づいてターゲットの方位を算出する。データ処理部１０３は、例えばＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）等の方位角度推定方式を用いて、ターゲットの方位を算出する。

次いで、データ処理部１０３は、周波数ピークＰｕ，Ｐｄのピーク値、周波数ピークＰｕ，Ｐｄの周波数軸上でのピーク位置、及び、算出した方位の一致度合い等に基づき、周波数ピークＰｕと周波数ピークＰｄとを対応付ける「ペアリング」を行う。

次いで、データ処理部１０３は、ドップラー効果による周波数偏移ｆｄを式（２）に従って算出する。

データ処理部１０３は、式（２）に従って算出される周波数偏移ｆｄが０（ゼロ）である場合、ターゲットの相対速度Ｖを０（ゼロ）とする。

ここで、ビート周波数を「ｆｒ」とすると、ビート周波数ｆｒは式（３）によって表される。また、ビート周波数ｆｒは遅延時間τに応じた値となる。

そこで、データ処理部１０３は、ビート周波数ｆｒを用い、式（４）に従って、レーダ装置１からターゲットまでの距離Ｒを算出する。式（４）において、「ｃ」は光速である。

また、データ処理部１０３は、周波数偏移ｆｄが０（ゼロ）ではない場合、式（５）に従って、ターゲットの相対速度Ｖを算出する。

そして、データ処理部１０３は、算出した方位、算出した距離Ｒ、及び、算出した相対速度Ｖをマップ更新部１０５及びターゲット判定部１０４へ出力する。データ処理部１０３が算出した方位及び距離Ｒによって、レーダ装置１の所定の探索エリアＳＡにおいて、ターゲットの位置が特定される。

一方で、ターゲット判定部１０４は、フーリエ変換部１０２から入力される合成スペクトルと、メモリ２０に記憶されている「検出ターゲット閾値ＴＨ１」及び「非ターゲット閾値ＴＨ２」とを用いて、ターゲットが存在するか否かという判定である「ターゲット判定」を行う。ここで、ターゲット判定部１０４での判定結果は、ターゲットが存在するという判定結果と、ターゲットが存在しないという判定結果と、ターゲットが存在するか否かの判定を保留にするという判定結果の三種に区別される。ターゲット判定部１０４によって存在すると判定されたターゲットは「検出ターゲット」に相当する。

また、ターゲット判定部１０４は、データ処理部１０３から入力される方位及び距離Ｒを用いて、レーダ装置１の探索エリアＳＡにおいて、ターゲットが存在すると判定した位置（以下では「検出ターゲット位置」と呼ぶことがある）と、ターゲットが存在しないと判定した位置（以下では「非ターゲット位置」と呼ぶことがある）と、ターゲットが存在するか否かの判定を保留にした位置（以下では「ターゲット候補位置」と呼ぶことがある）とを特定する。換言すれば、ターゲット候補位置は、ターゲット判定部１０４が、「探索エリアＳＡにおいて、ターゲット存在すると判定できない位置」である。さらに換言すれば、ターゲット候補位置は、「探索エリアＳＡにおいて、ターゲットが存在するかもしれないが、ターゲットが存在することが未だ確定していない位置」であるターゲット判定部１０４は、特定した検出ターゲット位置、非ターゲット位置、及び、ターゲット候補位置をマップ更新部１０５へ出力する。

以上の説明では、探索エリアＳＡを「検出ターゲット位置」、「非ターゲット位置」、「ターゲット候補位置」の３通りに区別したが、必ずしも３通りである必要はなく、例えば、探索エリアＳＡを「検出ターゲット位置」、「ターゲット候補位置」の２通りに区別しても良い。

探索エリアＳＡを「検出ターゲット位置」、「ターゲット候補位置」の２通りに区別する場合は、「検出ターゲット閾値ＴＨ１」だけを用い、「非ターゲット閾値ＴＨ２」を用いない。そして、「検出ターゲット閾値ＴＨ１」を越えた位置（つまり、ターゲットが検出された位置）は「検出ターゲット位置」に区別され、それ以外の位置はすべて「ターゲット候補位置」に区別される。ターゲットが検出されていない位置でも、信号を合成していくことでゲインが上がり、ターゲットが検出される可能性があるからである。なお、この場合は「非ターゲット位置」は存在しないことになるため、以下の説明でも「非ターゲット位置」を特定する必要はない。

なお、合成スペクトルにも、アップ区間のビート周波数ｆｕｐに対応する合成スペクトル（以下では「アップ区間合成スペクトル」と呼ぶことがある）と、ダウン区間のビート周波数ｆｄｎに対応する合成スペクトル（以下では「ダウン区間合成スペクトル」と呼ぶことがある）とがある。ターゲット判定部１０４は、アップ区間合成スペクトルまたはダウン区間合成スペクトルの何れか一方を用いてターゲット判定を行っても良く、また、アップ区間合成スペクトルとダウン区間合成スペクトルとの平均値を用いてターゲット判定を行っても良い。

メモリ２０には、「二次元マップ」が記憶されている。メモリ２０に記憶されている二次元マップは、レーダ装置１の探索エリアＳＡに対応する。また、レーダ装置１の探索エリアＳＡは、複数のブロックから形成される。つまり、メモリ２０に記憶されている二次元マップには、探索エリアＳＡを形成する複数のブロックが含まれる。マップ更新部１０５は、ターゲット判定部１０４でのターゲット判定が行われる度に、二次元マップ内の各ブロックに「ターゲット情報」を対応付けて、二次元マップを更新する。二次元マップ内の各ブロックに対応付けられるターゲット情報には、各ブロックが検出ターゲット位置、非ターゲット位置またはターゲット候補位置の何れに該当するかを示す情報（以下では「位置種別情報」と呼ぶことがある）と、データ処理部１０３によって算出された方位、距離Ｒ及び相対速度Ｖとが含まれている。よって、メモリ２０に記憶されているターゲット情報も、ターゲット判定部１０４でのターゲット判定が行われる度に、二次元マップの更新に同期して、マップ更新部１０５によって更新される。マップ更新部１０５は、二次元マップ及びターゲット情報の更新を行う度に、二次元マップ及びターゲット情報を更新したことを示す「更新通知」をビーム方向制御部１０６へ出力する。

ターゲット情報出力部１０８は、メモリ２０に記憶され、かつ、マップ更新部１０５によって更新されるターゲット情報を、所定のタイミングでレーダ装置１の外部へ出力する。

ビーム方向制御部１０６は、マップ更新部１０５から更新通知が入力される度に、送信アンテナ素子群１５から送信される送信信号のビーム方向をレーダ装置１の探索エリアＳＡにおいて順次変化させて、探索エリアＳＡを走査する。ビーム方向制御部１０６は、重み係数Ｗ_ａ１，Ｗ_ａ２，Ｗ_ａ３を順次変化させながら算出することにより送信信号のビーム方向を順次変化させる。ビーム方向制御部１０６は、算出した重み係数Ｗ_ａ１，Ｗ_ａ２，Ｗ_ａ３をフェーズシフタ１４へ出力する。つまり、レーダ装置１は、ＡＰＡ（Active Phased Array）方式のレーダ装置である。

また、タイマ１０７は、所定の満了時間を有する。ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了した時点でタイマ１０７を起動させ、タイマ１０７が満了した時点で、再び、探索エリアＳＡの全範囲を走査する。換言すれば、ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了してから所定時間が経過した時点で、再び、探索エリアＳＡの全範囲を走査する。つまり、ビーム方向制御部１０６は、一定時間毎に、探索エリアＳＡの全範囲を走査する。

＜レーダ装置の動作＞
図６〜図１７は、実施例１のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。図６〜図１７では、例えば、レーダ装置１は、進行方向をｄ１（図７）とする車両の側面に搭載され、車両の側方へ向かって送信信号を送信する。

図６は、車両の側面から見た図である。図６に示すように、レーダ装置１が側面に搭載された車両の側方には、金属製の道路標識ＲＳと、ゴム製のポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３とが設置されている。道路標識ＲＳは金属製であるため、道路標識ＲＳの反射率は高い一方で、ポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３はゴム製であるため、ポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３の反射率は低い。つまり、道路標識ＲＳは高反射ターゲットであり、ポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３は低反射ターゲットである。そして、レーダ装置１から道路標識ＲＳ及びポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３に対して、ビームＢＭが照射される。

図７は、車両の上方から見た図である。図７に示すように、送信アンテナ素子群１５から送信される送信信号のビームＢＭは所定の照射範囲ＩＲを有する。また、ビーム方向制御部１０６は、ビームＢＭのビーム方向を探索エリアＳＡ内で順次変化させる。探索エリアＳＡは、距離方向（Ｘ方向）における所定の長さＸ１と、方位方向（Ｙ方向）における所定の長さＹ１とによって規定される二次元平面である。

また、図８に示すように、メモリ２０には、探索エリアＳＡに対応する二次元マップＭＰが記憶されている。二次元マップＭＰは、探索エリアＳＡを形成する複数のブロックＢＬに分割されている。

そして、図９に示すように、まず、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップ上において未だビームが照射されていない位置（以下では「未照射位置」と呼ぶことがある）の方向へビームＢＭを照射する。

図９でのビームの照射に対応する反射信号に基づいて、ターゲット判定部１０４は、図１０に示すように、照射範囲ＩＲにおいて、検出ターゲット位置ＴＧと、ターゲット候補位置ＴＣと、非ターゲット位置ＮＴとを特定する。なお、図１０において、未照射位置は「ＵＩ」によって示されている。

例えば、ターゲット判定部１０４は、図１１に示すようにしてターゲット判定を行って、検出ターゲット位置ＴＧと、ターゲット候補位置ＴＣと、非ターゲット位置ＮＴとを特定する。すなわち、図１１における周波数はレーダ装置１からターゲットまでの距離Ｒに対応するため、ターゲット判定部１０４は、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了する前は、瞬時スペクトルにおいて、検出ターゲット閾値ＴＨ１以上の範囲に対応する位置を検出ターゲット位置ＴＧとして特定し、非ターゲット閾値ＴＨ２未満の範囲に対応する位置を非ターゲット位置ＮＴとして特定する。また、ターゲット判定部１０４は、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了する前は、瞬時スペクトルにおいて、非ターゲット閾値ＴＨ２以上かつターゲット閾値ＴＨ１未満の範囲に対応する位置をターゲット候補位置ＴＣとして特定する。

そして、ビーム方向制御部１０６は、図１２に示すように、時間の経過に伴ってビームＢＭのビーム方向を探索エリアＳＡ内（つまり、二次元マップ内）において順次変化させながら、探索エリアＳＡを走査する。よって、ビーム方向制御部１０６による探索エリアＳＡの走査に伴って、ターゲット判定部１０４は、ビームＢＭの照射範囲ＩＲにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、ターゲット候補位置ＴＣ及び非ターゲット位置ＮＴとを順次特定する。また、ビーム方向制御部１０６による探索エリアＳＡの走査に伴って、マップ更新部１０５は、ターゲット判定部１０４での判定結果に従って、二次元マップを順次更新する。

そして図１２では、時刻ｔＮに達した時点で、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了したものとする。つまり、図１２では、時刻ｔＮに達した時点で、未照射位置ＵＩが存在しなくなったものとする。図６に示す道路標識ＲＳは高反射ターゲットであり、図６に示すポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３は低反射ターゲットであるため、時刻ｔＮの時点では、探索エリアＳＡ（つまり、二次元マップ）において、道路標識ＲＳが存在する位置が検出ターゲット位置ＴＧとして特定され、ポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３が存在する位置がターゲット候補位置ＴＣとして特定されている。

ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了して未照射位置ＵＩが存在しなくなった後は、以下のようにして、探索エリアＳＡを繰り返し走査する。また、ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡを繰り返し走査する際に、以下のように、探索エリアＳＡにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定する。

すなわち、ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了して未照射位置ＵＩが存在しなくなった後は、二次元マップを参照し、図１３に示すように、探索エリアＳＡ内（つまり、二次元マップ内）に複数のターゲット候補位置ＴＣがある場合は、それら複数のターゲット候補位置ＴＣのうちの何れかの方向へビーム方向を設定する。これにより、レーダ装置１では、図１３に示すターゲット候補位置ＴＣに存在するポールＰ２（図６，図７）によって反射した反射信号が受信される。

そこで、ビート信号合成部１０１は、図１４に示すように、時刻ｔａで得られた過去のビート信号ＢＴ１と、時刻ｔｂで得られた現在のビート信号ＢＴ２とを合成し、ビート信号ＢＴ１とビート信号ＢＴ２とを合成した合成ビート信号をメモリ２０に記憶させる。ビート信号の合成の際、ビート信号合成部１０１は、二次元マップ上での同一位置のブロックＢＬ毎にビート信号を合成する。このようなビート信号の合成により、二次元マップ上でターゲット候補位置ＴＣに対応するブロックＢＬ毎に合成ビート信号が得られる。つまり、メモリ２０には、二次元マップ上でターゲット候補位置ＴＣに対応するブロックＢＬ毎に、ビート信号が時系列的に累積加算された合成ビート信号が記憶される。また、レーダ装置１が車両に搭載されて時間の経過に伴って移動する場合は、ビート信号合成部１０１は、例えば、ＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar）の手法を用い、レーダ装置１からターゲット候補位置ＴＣまでの距離を補正してビート信号を合成しても良い。ＳＡＲの手法を用いることにより、仮想的にアンテナの開口長が増加するため、合成ビート信号において、利得の向上及び雑音の抑圧を図ることができる。

次いで、ターゲット判定部１０４は、合成ビート信号に基づいてフーリエ変換部１０２によって生成された合成スペクトルを用いて、図１５に示すようにして再びターゲット判定を行って、検出ターゲット位置ＴＧと、ターゲット候補位置ＴＣと、非ターゲット位置ＮＴとを特定する。図１１と図１５とを比較すると、ターゲット候補位置ＴＣでのビート信号の合成により、図１５では、図１１に比べて、ターゲット候補位置ＴＣ（つまり、二次元マップにおけるポールＰ２の存在位置）でのパワーが増加して検出ターゲット閾値ＴＨ１を超えている。よって、ターゲット判定部１０４は、図１１の段階では、ポールＰ２の存在位置をターゲット候補位置ＴＣとして特定していたのに対し、図１５の段階では、ポールＰ２の存在位置を検出ターゲット位置ＴＧとして特定する。

次いで、マップ更新部１０５は、図１６に示すように、図１５に示すターゲット判定の判定結果に従って、二次元マップを更新する。この二次元マップの更新により、図１６に示すように、二次元マップ上で、ポールＰ２（図６，図７）の存在位置に対応する位置の一部が、ターゲット候補位置ＴＣから検出ターゲット位置ＴＧに更新される。

その後、ビーム方向制御部１０６は、図１７に示すように、時間の経過に伴ってビームＢＭのビーム方向を探索エリアＳＡ内（つまり、二次元マップ内）において順次変化させながら、探索エリアＳＡを走査する。この際、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、時刻ｔ１１，ｔ１２に示すように、探索エリアＳＡにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定して走査を行う。また、ビーム方向制御部１０６によるターゲット候補位置ＴＣだけに対する走査に伴って、ターゲット判定部１０４はターゲット判定を繰り返し、マップ更新部１０５は二次元マップを順次更新する。このように、ターゲット候補位置ＴＣだけに対する走査が繰り返し行われる結果、図１７では、時刻ｔＭに達した時点で、二次元マップ上において、高反射ターゲットである道路標識ＲＳの存在位置が検出ターゲット位置ＴＧとして特定されるのに加えて、低反射ターゲットであるポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３の存在位置が検出ターゲット位置ＴＧとして特定される。つまり、道路標識ＲＳに加えて、ポールＰ１，Ｐ２，Ｐ３も、レーダ装置１によって、検出ターゲットとして認識される。

＜ターゲット判定部の動作＞
図１８〜図２２は、実施例１のターゲット判定部の動作例の説明に供する図である。図１８〜図２２は時系列的に並んでおり、図１８〜図２２のうち、図１８が最も早い時刻の合成スペクトルを示し、図２２が最も遅い時刻の合成スペクトルを示す。

二次元マップ上の或る一行のブロックＢＬに着目した場合、図１８では、多数のブロックＢＬがターゲット候補位置ＴＣとして特定されている。これに対し、時間の経過に伴って（つまり、図１８から、図１９、図２０、図２１と進むに伴って）、ビート信号が累積加算されて合成されることにより、低反射ターゲットの存在位置に対応するブロックＢＬでは合成スペクトルのパワーが徐々に増加する一方で、低反射ターゲットが存在しない位置に対応するブロックＢＬでは、雑音成分が抑圧されるため、合成スペクトルのパワーが徐々に減少する。その結果、図２２では、図１８においてターゲット候補位置ＴＣとして特定されていた複数のブロックＢＬのうち、低反射ターゲットの存在位置に対応するブロックＢＬでは、合成スペクトルのパワーが検出ターゲット閾値ＴＨ１を超える一方で、低反射ターゲットが存在しない位置に対応するブロックＢＬでは合成スペクトルのパワーが非ターゲット閾値ＴＨ２未満となる。よって、図２２では、図１８においてターゲット候補位置ＴＣとして特定されていた複数のブロックＢＬのうち、低反射ターゲットの存在位置に対応するブロックＢＬだけが、検出ターゲット位置ＴＧとして特定される。

＜レーダ装置の処理＞
図２３は、実施例１のレーダ装置の処理の一例の説明に供するフローチャートである。図２３に示すフローチャートは、例えば、一定の時間間隔で開始される。

ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、未照射位置の方向へビームを照射する（ステップＳＴ１１）。

次いで、フーリエ変換部１０２は、ビート信号に対してＦＦＴを行って瞬時スペクトルを得る（ステップＳＴ１３）。

次いで、データ処理部１０３は、瞬時スペクトルを用いて、方位、距離Ｒ及び相対速度Ｖを算出する（ステップＳＴ１５）。

次いで、ターゲット判定部１０４は、瞬時スペクトルを用いて、ターゲット判定を行う（ステップＳＴ１７）。

次いで、マップ更新部１０５は、ターゲット判定部１０４での判定結果に従って、二次元マップを更新する（ステップＳＴ１９）。

次いで、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、二次元マップ上に未照射位置が存在するか否かを判断する（ステップＳＴ２１）。二次元マップ上に未照射位置が存在する場合（ステップＳＴ２１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳＴ１１に戻る。一方で、二次元マップ上に未照射位置が存在しない場合（ステップＳＴ２１：Ｎｏ）、つまり、探索範囲ＳＡの全範囲の走査が完了した場合は、処理はステップＳＴ２３へ進む。

ステップＳＴ２３では、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、ターゲット候補位置ＴＣの方向へビームを照射する。

次いで、ビート信号合成部１０１は、ビート信号を合成して合成ビート信号を得る（ステップＳＴ２５）。

次いで、フーリエ変換部１０２は、ビート信号に対してＦＦＴを行って瞬時スペクトルを得るとともに、合成ビート信号に対してＦＦＴを行って合成スペクトルを得る（ステップＳＴ２７）。

次いで、データ処理部１０３は、瞬時スペクトルを用いて、方位、距離Ｒ及び相対速度Ｖを算出する（ステップＳＴ２９）。

次いで、ターゲット判定部１０４は、合成スペクトルを用いて、ターゲット判定を行う（ステップＳＴ３１）。

次いで、マップ更新部１０５は、ターゲット判定部１０４での判定結果に従って、二次元マップを更新する（ステップＳＴ３３）。

次いで、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、二次元マップ上にターゲット候補位置ＴＣが存在するか否かを判断する（ステップＳＴ３５）。二次元マップ上にターゲット候補位置ＴＣが存在する場合（ステップＳＴ３５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳＴ２３に戻る。

一方で、二次元マップ上にターゲット候補位置ＴＣが存在しない場合は（ステップＳＴ３５：Ｎｏ）、ターゲット情報出力部１０８は、ターゲット情報を出力する（ステップＳＴ３７）。

＜マップ更新部の動作＞
図２４は、実施例１のマップ更新部の動作例の説明に供する図である。マップ更新部１０５（図２）には、レーダ装置１を搭載する自車両の車速を示す車速情報が入力される。マップ更新部１０５は、自車両の車速に基づいて、所定時間毎の自車両の移動距離を算出する。そして、マップ更新部１０５は、図２４に示すように、自車両の移動距離（つまり、レーダ装置１の移動距離）に応じて既存の二次元マップを更新する。二次元マップの更新の際、マップ更新部１０５は、二次元マップ上において、車両の移動方向前方に、自車両の移動距離に応じた新領域を作成する。

詳細にはレーダ装置１の移動に伴って、移動方向ｄ１において新たにレーダ装置１の検知範囲に入ってくる領域を新たなマップ領域として作成するとともに、既存の領域の全体を移動方向ｄ１と反対方向にシフトし、シフトの結果マップの端からはみ出る部分（つまり、レーダ装置１の移動に伴ってレーダ装置１の検知範囲から外れる領域）を削除する。

＜ビーム方向制御部の動作＞
図２５〜図２９は、実施例１のビーム方向制御部の動作例の説明に供する図である。以下、ビーム方向制御部１０６の動作例を、動作例１〜５に分けて説明する。

＜動作例１：図２５＞
動作例１は、ビーム方向制御部１０６が、探索エリアＳＡにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定する場合の動作例である。

動作例１では、二次元マップ内の各ブロックＢＬに対応付けられるターゲット情報には、位置種別情報、方位、距離Ｒ及び相対速度Ｖの他に、移動方向及び移動速度が含まれている。移動方向及び移動速度は、データ処理部１０３によって、方位、距離Ｒ及び相対速度Ｖの変化量に基づいて算出される。

ビーム方向制御部１０６は、二次元マップ内の各ブロックＢＬに対応付けられるターゲット情報を参照し、ターゲット情報に含まれる移動方向及び移動速度に基づいて、ターゲット候補位置ＴＣが移動しているか否かを判断する。そして、ビーム方向制御部１０６は、図２５に示すように、ターゲット候補位置ＴＣのうち、移動してないターゲット候補位置ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ４よりも、移動しているターゲット候補位置ＴＣ１に対して優先的にビームＢＭを照射する。また、ビーム方向制御部１０６は、レーダ装置１に対するターゲット候補位置ＴＣ１の相対的な移動に追従させてビーム方向を変化させる。

また、ビーム方向制御部１０６がターゲット候補位置ＴＣ１の移動に追従させてビーム方向を変化させる際には、ビート信号合成部１０１は、レーダ装置１に対するターゲット候補位置ＴＣ１の相対的な移動量を考慮してビート信号を合成するのが好ましい。

＜動作例２：図２６，図２７＞
動作例２は、探索エリアＳＡ内に複数の未照射位置が残っている場合の動作例である。

動作例２では、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、図２６に示すように、未照射位置が存在する方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のそれぞれについて、ビームの照射範囲ＩＲに含まれる複数のブロックＢＬのうちの未照射位置のブロック（以下では「未照射ブロック」と呼ぶことがある）の数を算出する。ここでは、方向Ｄ１における未照射ブロックの数が「Ｎ１」、方向Ｄ２における未照射ブロックの数が「Ｎ２」、方向Ｄ３における未照射ブロックの数が「Ｎ３」と算出され、「Ｎ３＞Ｎ１＞Ｎ２」であったものとする。そこで、ビーム方向制御部１０６は、図２７に示すように、ビーム方向Ｄ３のビームＢＭ１、ビーム方向Ｄ１のビームＢＭ２、ビーム方向Ｄ２のビームＢＭ３の順番でビーム方向を設定する。つまり、ビーム方向制御部１０６は、ビームの照射範囲ＩＲに含まれる複数のブロックＢＬのうち未照射ブロックの数がより多い方向から順にビーム方向を設定する。

＜動作例３＞
動作例２において、複数の方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の間において、ビームの照射範囲ＩＲに含まれる未照射ブロックの数が同一となる場合がある。この場合、ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡにおいて、方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうち、レーダ装置１の進行方向ｄ１（図７）により近い方向から順にビーム方向を設定する。よって、複数の方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の間においてビームの照射範囲ＩＲに含まれる未照射ブロックの数が同一となる場合は、ビーム方向制御部１０６は、方向Ｄ１、方向Ｄ２、方向Ｄ３の順番でビーム方向を設定する。

＜動作例４：図２８，図２９＞
動作例４は、ビーム方向制御部１０６が、探索エリアＳＡにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定する場合の動作例である。

動作例４では、ビーム方向制御部１０６は、二次元マップを参照し、図２８に示すように、ターゲット候補位置ＴＣが存在する方向Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６のそれぞれについて、ビームの照射範囲ＩＲに含まれる複数のブロックＢＬのうちのターゲット候補位置のブロック（以下では「ターゲット候補ブロック」と呼ぶことがある）の数を算出する。ここでは、方向Ｄ４におけるターゲット候補ブロックの数が「Ｍ４」、方向Ｄ５におけるターゲット候補ブロックの数が「Ｍ５」、方向Ｄ６におけるターゲット候補ブロックの数が「Ｍ６」と算出され、「Ｍ５＞Ｍ４＞Ｍ６」であったものとする。そこで、ビーム方向制御部１０６は、図２９に示すように、ビーム方向Ｄ５のビームＢＭ１、ビーム方向Ｄ４のビームＢＭ２、ビーム方向Ｄ６のビームＢＭ３の順番で、ビーム方向を設定する。つまり、ビーム方向制御部１０６は、ビームの照射範囲ＩＲに含まれる複数のブロックＢＬのうちターゲット候補ブロックの数がより多い方向から順にビーム方向を設定する。

＜動作例５＞
動作例４において、複数の方向Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６の間において、ビームの照射範囲ＩＲに含まれるターゲット候補ブロックの数が同一となる場合がある。この場合、ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡにおいて、方向Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６のうち、レーダ装置１の進行方向ｄ１（図７）により近い方向から順にビーム方向を設定する。よって、複数の方向Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６の間においてビームの照射範囲ＩＲに含まれるターゲット候補ブロックの数が同一となる場合は、ビーム方向制御部１０６は、方向Ｄ４、方向Ｄ５、方向Ｄ６の順番でビーム方向を設定する。

以上のように、実施例１では、レーダ装置１は、送信アンテナ素子群１５と、受信アンテナ素子群１６と、ビート信号合成部１０１と、ターゲット判定部１０４とを有する。送信アンテナ素子群１５は、周波数変調された送信信号を送信する。受信アンテナ素子群１６は、送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する。ビート信号合成部１０１は、送信信号の複数回の送信及び反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数のビート信号を合成して合成ビート信号を得る。ターゲット判定部１０４は、合成ビート信号に基づいて、ターゲットが存在するか否かを判定する。

こうすることで、低反射ターゲットに対するビート信号の利得を上げることができるため、低反射ターゲットの検出率を向上することができる。

また、実施例１では、レーダ装置１は、ビーム方向制御部１０６を有する。ビーム方向制御部１０６は、送信アンテナ素子群１５から送信される送信信号のビーム方向を探索エリアＳＡにおいて順次変化させて探索エリアＳＡを繰り返し走査する。ターゲット判定部１０４は、ビーム方向制御部１０６による走査に伴って、ターゲット候補位置ＴＣを特定する。そして、ビーム方向制御部１０６は、ターゲット判定部１０４がターゲット候補位置ＴＣを特定すると、以降の走査において、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定する。

こうすることで、探索エリアＳＡを繰り返し走査する際に、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、検出ターゲット位置ＴＧ及び非ターゲット位置ＮＴをスキップしてターゲット候補位置ＴＣだけを走査できるため、低反射ターゲットの検出率を向上するにあたり、探索エリアＳＡに対する走査の効率を向上させることができる。また、探索エリアＳＡを繰り返し走査する際に、検出ターゲット位置ＴＧ及び非ターゲット位置ＮＴをスキップしてターゲット候補位置ＴＣだけを走査できるため、ターゲット候補位置ＴＣに対するビート信号の利得を相対的に高くすることができ、よって、低反射ターゲットを確実に検出できるようになる。

また、実施例１では、ターゲット判定部１０４は、探索エリアＳＡにおいて、合成ビート信号の周波数スペクトルのパワーが非ターゲット閾値ＴＨ２以上かつ検出ターゲット閾値ＴＨ１未満となる周波数位置に対応する位置をターゲット候補位置ＴＣとして特定する。

こうすることで、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣを、簡易かつ正確に特定することができる。

また、実施例１では、ビーム方向制御部１０６は、一定時間毎に、探索エリアＳＡの全範囲を走査する。

こうすることで、探索エリアＳＡ内のターゲットが移動を開始したことや、探索エリアＳＡ内に新たに進入して来たターゲットを検出することができるため、ターゲットの検出率を向上することができる。

また、実施例１では、ビーム方向制御部１０６は、レーダ装置１に対するターゲット候補位置ＴＣの相対的な移動に追従させてビーム方向を変化させる。

こうすることで、低反射ターゲットが移動ターゲットである場合でも、低反射ターゲットのターゲット候補位置ＴＣを二次元マップに正しくマッピングすることができる。

また、実施例１では、ビート信号合成部１０１は、レーダ装置１に対するターゲット候補位置ＴＣの相対的な移動量を考慮して時系列な複数のビート信号を合成する。

こうすることで、低反射ターゲットが移動ターゲットである場合でも、低反射ターゲットに対する合成ビート信号を正確に得ることができる。

また、実施例１では、探索エリアＳＡは複数のブロックＢＬから形成される。送信信号のビームは照射範囲ＩＲを有する。ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡにおいて、ビームの照射範囲ＩＲに含まれる未照射ブロックの数がより多い方向から順にビーム方向を設定する。

こうすることで、照射範囲ＩＲを有するビームによって探索エリアＳＡの全範囲を走査するにあたり、ビームの最小の照射回数で探索エリアＳＡの全範囲を走査することができる。

また、実施例１では、ビーム方向制御部１０６は、複数の方向においてビームの照射範囲ＩＲに含まれる未照射ブロックの数が同一である場合は、探索エリアＳＡにおいて、複数の方向のうち、レーダ装置１の進行方向により近い方向から順にビーム方向を設定する。

こうすることで、照射範囲ＩＲを有するビームによって探索エリアＳＡの全範囲を走査する際に、新たなターゲットが検出される可能性がより高い方向から順にビーム方向を設定することができる。

また、実施例１では、ビーム方向制御部１０６は、探索エリアＳＡにおいて、ビームの照射範囲ＩＲに含まれるターゲット候補ブロックの数がより多い方向から順にビーム方向を設定する。

こうすることで、照射範囲ＩＲを有するビームによってターゲット候補位置ＴＣを走査するにあたり、ビームの最小の照射回数で探索エリアＳＡ内の全ターゲット候補位置ＴＣを走査することができる。

また、実施例１では、ビーム方向制御部１０６は、複数の方向においてビームの照射範囲ＩＲに含まれるターゲット候補ブロックの数が同一である場合は、探索エリアＳＡにおいて、複数の方向のうち、レーダ装置１の進行方向により近い方向から順にビーム方向を設定する。

こうすることで、照射範囲ＩＲを有するビームによってターゲット候補位置ＴＣを走査する際に、新たなターゲットが検出される可能性がより高い方向から順にビーム方向を設定することができる。

［実施例２］
実施例２は、ビーム方向制御部１０６が、探索エリアＳＡにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定する場合の実施例である。

＜レーダ装置の構成＞
図３０は、実施例２のレーダ装置の構成例を示す図である。図３０において、メモリ２０には道路構造物パターン情報が記憶されている。図３１〜図３５は、実施例２の道路構造物パターン情報の一例を示す図である。図３１〜図３５に示すように、メモリ２０に記憶されている道路構造物パターン情報には、道路構造物の設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５が含まれる。例えば、設置パターンＰＴ１（図３１）はポールの設置パターンであり、設置パターンＰＴ２（図３２）は橋梁の欄干の設置パターンであり、設置パターンＰＴ３（図３３）は道路の白線上のリブの設置パターンであり、設置パターンＰＴ４（図３４）は防護柵の設置パターンであり、設置パターンＰＴ５（図３５）は防護壁の設置パターンである。また、道路構造物パターン情報に含まれる設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５の何れもが、低反射ターゲットの設置パターンである。よって、設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５の何れかを有する道路構造物がレーダ装置１の探索エリアＳＡ内に存在する場合、探索エリアＳＡの全範囲の走査が完了した時点（つまり、探索エリアＳＡ内に未照射位置ＵＩが存在しなくなった時点）で、二次元マップ上において、設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５の何れかを有する道路構造物の存在位置がターゲット候補位置ＴＣとして特定される。

＜レーダ装置の動作＞
図３６及び図３７は、実施例２のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。図３６には、探索エリアＳＡの全範囲の走査の完了時点、または、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向が設定された走査が何回か行われた時点での二次元マップＭＰ１の一例を示す。図３６では、検出ターゲット位置ＴＧが、一定の周期構造をもったパターンＰＴＡ，ＰＴＢとして検出されている。

ターゲット判定部１０４は、二次元マップＭＰ１上でのビーム方向の設定にあたり、メモリ２０を参照し、道路構造物パターン情報に含まれる設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５と、二次元マップＭＰ１（つまり、探索エリアＳＡ）における検出ターゲット位置ＴＧの存在パターンとを比較する。この比較の結果、図３７に示すように、道路構造物パターン情報に含まれる設置パターンＰＴ１が、二次元マップＭＰ１における検出ターゲット位置ＴＧの存在パターンＰＴＡにほぼ一致する。また、この比較の結果、図３７に示すように、道路構造物パターン情報に含まれる設置パターンＰＴ４が、二次元マップＭＰ１における検出ターゲット位置ＴＧの存在パターンＰＴＢにほぼ一致する。

しかしながら、設置パターンＰＴ１と存在パターンＰＴＡ、設置パターンＰＴ４と存在パターンＰＴＢはほぼ一致するものの、一部一致しない部分（つまり、図３６における領域Ａ，Ｂ，Ｃ）もある。これらの領域Ａ，Ｂ，Ｃはターゲットが検出されていないものの、ターゲットが存在する可能性が高い領域と言える。道路構造物は、一般に、一定の周期をもって連続して存在していることが多いため、一部分に連続した構造のターゲットが検出されれば、まだターゲットが検出されていない領域にも同じようにターゲットが連続して存在している可能性が高いからである。

そこで、ターゲット判定部１０４は、設置パターンＰＴ１ではターゲットが存在するはずであるが、存在パターンＰＴＡではターゲットが検出されていない領域や、設置パターンＰＴ４にはターゲットが存在するはずであるが、存在パターンＰＴＢではターゲットが検出されていない領域をターゲット候補位置ＴＣとして特定する。ビーム方向制御部１０６は、ターゲット判定部１０４でのターゲット候補位置ＴＣの特定に従って、図３７に示すように、探索エリアＳＡにおいて、存在パターンＰＴＡまたは存在パターンＰＴＢに含まれるターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビームＢＭのビーム方向を設定する。

以上のように、実施例２では、メモリ２０には、道路構造物の設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５が記憶されている。設置パターンＰＴ１〜ＰＴ５と、探索エリアＳＡにおける検出ターゲット位置ＴＧの存在パターンとの比較結果に基づいて、ターゲット判定部１０４はターゲット候補位置ＴＣを特定し、ビーム方向制御部１０６はビーム方向を設定する。

こうすることで、ターゲット候補位置ＴＣの確度を高めることができ、低反射ターゲットが存在する可能性が高い位置に向けてビームを照射することができるため、低反射ターゲットに対するビームの照射を効率良く行うことができる。

［実施例３］
実施例３は、ビーム方向制御部１０６が、探索エリアＳＡにおいて、検出ターゲット位置ＴＧ、非ターゲット位置ＮＴ及びターゲット候補位置ＴＣのうち、ターゲット候補位置ＴＣの方向だけにビーム方向を設定する場合の実施例である。

＜レーダ装置の構成＞
図３８は、実施例３のレーダ装置の構成例を示す図である。図３８において、プロセッサ１０は、閾値制御部１１１と、更新回数カウンタ１１２とを有する。また、メモリ２０にはデジタル地図が記憶されている。

＜レーダ装置の動作＞
図３９〜図４１は、実施例３のレーダ装置の動作例の説明に供する図である。以下、レーダ装置１の動作例を、動作例Ａと動作例Ｂとに分けて説明する。

＜動作例Ａ：図３９，図４０＞
マップ更新部１０５は、二次元マップを更新する度に、更新回数カウンタ１１２をインクリメントする。二次元マップは、探索エリアＳＡ内の走査が行われる度（つまり、ターゲット判定が行われる度）に更新されるため、更新回数カウンタ１１２のカウント数は、ビーム方向制御部１０６による探索エリアＳＡ内の走査回数に相当する。

閾値制御部１１１は、更新回数カウンタ１１２のカウント数が所定の回数に達した時点で、二次元マップを参照し、二次元マップに検出ターゲット位置ＴＧが所定の個数（例えば１個）以上含まれていない場合には、図３９及び図４０に示すように、検出ターゲット閾値をＴＨ１（図３９）からＴＨ１’（図４０）に減少させる。また、閾値制御部１１１は、検出ターゲット位置ＴＧが所定の個数（例えば１０個）以上含まれている場合には、検出ターゲット閾値をＴＨ１’（図４０）からＴＨ１（図３９）に増加させる。検出ターゲット位置ＴＧの個数が少なすぎる場合は、ターゲットの反射レベルに対して検出ターゲット閾値ＴＨ１が高すぎ、検出ターゲット位置ＴＧの個数が多すぎる場合は、ノイズレベルに対して検出ターゲット閾値ＴＨ１が低すぎる可能性があるためである。

また、閾値制御部１１１は、ターゲット候補位置ＴＣが所定の個数（例えば１０個）以上含まれている場合には、非ターゲット閾値をＴＨ２（図３９）からＴＨ２’（図４０）に増加させ、ターゲット候補位置ＴＣが所定の個数（例えば１個）以上含まれていない場合には非ターゲット閾値をＴＨ２’（図４０）からＴＨ２（図３９）に減少させる。ターゲット候補位置ＴＣの個数が多すぎる場合は、ノイズレベルに対して非ターゲット閾値ＴＨ２が低すぎ、ターゲット候補位置ＴＣの個数が少なすぎる場合は、ターゲットの反射レベルに対して非ターゲット閾値ＴＨ２が高すぎる可能性があるためである。

閾値制御部１１１は、検出ターゲット閾値及び非ターゲット閾値の更新後、更新回数カウンタ１１２を０（ゼロ）にリセットする。

なお、動作例Ａにおいて、閾値制御部１１１は、検出ターゲット閾値または非ターゲット閾値の何れか一方を変化させても良く、また、検出ターゲット閾値及び非ターゲット閾値の双方を同時に変化させても良い。

＜動作例Ｂ：図４１＞
メモリ２０に記憶されているデジタル地図には、例えば、日本全国の地図とともに、地図上に存在する道路構造物が記録されている。また、各道路構造物での反射率が記録されている。

閾値制御部１１１には、レーダ装置１が搭載された自車両の現在位置を示す「現在位置情報」が入力される。現在位置情報は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて取得される。

低反射ターゲットに対するビート信号の利得は低い一方で、高反射ターゲットに対するビート信号の利得は高い。

そこで、閾値制御部１１１は、図４１に示すように、レーダ装置１が搭載された自車両の現在位置の周囲の探索エリアＳＡ内で反射率が閾値未満の道路構造物（つまり、反射率が低い道路構造物）が存在する位置に対応する周波数位置では、検出ターゲット閾値ＴＨ１及び非ターゲット閾値ＴＨ２を減少させる。こうすることで、低反射ターゲットの検出率を上げることができる。

一方で、閾値制御部１１１は、図４１に示すように、レーダ装置１が搭載された自車両の現在位置の周囲の探索エリアＳＡ内で反射率が閾値以上の道路構造物（つまり、反射率が高い道路構造物）が存在する位置に対応する周波数位置では、検出ターゲット閾値ＴＨ１及び非ターゲット閾値ＴＨ２を増加させる。こうすることで、高反射ターゲットが誤って検出される確率（つまり、高反射ターゲットの誤検出率）を減少させることができる。

なお、動作例Ｂにおいて、閾値制御部１１１は、検出ターゲット閾値または非ターゲット閾値の何れか一方を変化させても良い。

以上のように、実施例３では、プロセッサ１０は、閾値制御部１１１を有する。閾値制御部１１１は、ビーム方向制御部１０６が探索エリアＳＡ内を所定の回数だけ走査した時点で、ターゲットの検出個数、または、ターゲット候補位置ＴＣの検出個数に基づいて、検出ターゲット閾値または非ターゲット閾値を変化させる。

こうすることで、ターゲット候補位置ＴＣを繰り返し走査する際に、ターゲット候補位置ＴＣが検出ターゲット位置ＴＧまたは非ターゲット位置ＮＴへ遷移しやすくなるため、ターゲットの検出率を高めることができる。

また、実施例３では、閾値制御部１１１は、探索エリアＳＡに存在する道路構造物での反射率に基づいて、検出ターゲット閾値または非ターゲット閾値を変化させる。

低反射ターゲットに対するビート信号の利得は低い一方で、高反射ターゲットに対するビート信号の利得は高いため、こうすることで、ターゲットの反射率に応じた、適切な検出ターゲット閾値または適切な非ターゲット閾値を設定することができる。

［実施例４］
実施例１では、レーダ装置１での時系列な複数の「探査結果」として、時系列な複数の「ビート信号」を用い、時系列な複数の探査結果を合成した「合成探査結果」として「合成ビート信号」を用いる場合について説明した。

これに対し、実施例４では、レーダ装置１での時系列な複数の「探査結果」として、時系列な複数の「周波数スペクトル」を用い、時系列な複数の探査結果を合成した「合成探査結果」として、周波数スペクトルを合成した「合成スペクトル」を用いる。

＜レーダ装置の構成＞
図４２は、実施例４のレーダ装置の構成例を示す図である。図４２において、プロセッサ１０は、スペクトル合成部１２１を有する。

スペクトル合成部１２１には、フーリエ変換部１０２から瞬時スペクトルが入力される。スペクトル合成部１２１は、フーリエ変換部１０２から入力される瞬時スペクトルに過去の周波数スペクトルを合成して「合成スペクトル」を生成し、生成した合成スペクトルをターゲット判定部１０４へ出力するとともに、メモリ２０に記憶させる。スペクトル合成部１２１は、例えば、フーリエ変換部１０２から入力される瞬時スペクトルの移動平均をとることにより合成スペクトルを生成する。つまり、スペクトル合成部１２１は、送信信号の複数回の送信及び反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な瞬時スペクトルを合成して合成スペクトルを得る。そして、実施例４において、時系列な複数の「瞬時スペクトル」は、レーダ装置１での時系列な複数の「探査結果」に相当し、「合成スペクトル」は、時系列な複数の探査結果を合成した「合成探査結果」に相当する。

ターゲット判定部１０４は、スペクトル合成部１２１から入力される合成スペクトルと、メモリ２０に記憶されている検出ターゲット閾値ＴＨ１及び非ターゲット閾値ＴＨ２とを用いて、実施例１と同様にして、ターゲット判定を行う。

以上のように、実施例４では、レーダ装置１は、送信アンテナ素子群１５と、受信アンテナ素子群１６と、スペクトル合成部１２１と、ターゲット判定部１０４とを有する。送信アンテナ素子群１５は、周波数変調された送信信号を送信する。受信アンテナ素子群１６は、送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する。スペクトル合成部１２１は、送信信号の複数回の送信及び反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数の瞬時スペクトルを合成して合成スペクトルを得る。ターゲット判定部１０４は、合成スペクトルに基づいて、ターゲットが存在するか否かを判定する。

こうすることで、実施例１と同様に、低反射ターゲットに対するビート信号の利得を上げることができるため、低反射ターゲットの検出率を向上することができる。

［他の実施例］
［１］実施例１の動作例４では、ターゲット候補位置ＴＣのうち、移動しているターゲット候補位置ＴＣを実行対象とせず、移動してないターゲット候補位置ＴＣだけを実行対象としても良い。
［２］実施例４と、実施例１の動作例１〜５とを組み合わせて実施することもできる。
［３］実施例４と、実施例２とを組み合わせて実施することもできる。
［４］実施例４と、実施例３の動作例Ａ，Ｂとを組み合わせて実施することもできる。

１ レーダ装置
１１ 変調信号生成器
１２ 発振器
１３ 分配器
１４ フェーズシフタ
１５ 送信アンテナ素子群
１６ 受信アンテナ素子群
１７−１〜１７−３ ミキサ
１８−１〜１８−３ ＡＤＣ
１０ プロセッサ
２０ メモリ
１０１ ビート信号合成部
１０２ フーリエ変換部
１０３ データ処理部
１０４ ターゲット判定部
１０５ マップ更新部
１０６ ビーム方向制御部
１０７ タイマ
１０８ ターゲット情報出力部
１１１ 閾値制御部
１１２ 更新回数カウンタ
１２１ スペクトル合成部

Claims (14)

1. 周波数変調された送信信号を送信する送信アンテナ素子と、
   前記送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する受信アンテナ素子と、
   前記送信信号の複数回の送信及び前記反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数の探査結果を合成して合成探査結果を得る合成部と、
   前記合成探査結果に基づいて、前記ターゲットが存在するか否かを判定する判定部と、
   を具備するレーダ装置。
2. 前記送信アンテナ素子から送信される前記送信信号のビーム方向を所定の探索エリアにおいて順次変化させて前記所定の探索エリアを繰り返し走査するビーム方向制御部、をさらに具備し、
   前記判定部は、前記走査に伴って、前記ターゲットが存在すると判定できない位置をターゲット候補位置として特定し、
   前記ビーム方向制御部は、前記判定部が前記ターゲット候補位置を特定すると、以降の走査において、前記ターゲット候補位置の方向だけに前記ビーム方向を設定する、
   請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記判定部は、前記所定の探索エリアにおいて、前記合成探査結果の周波数スペクトルのパワーが第一閾値未満、かつ、前記第一閾値より小さい第二閾値以上となる周波数位置に対応する位置を前記ターゲット候補位置として特定する、
   請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記ビーム方向制御部は、一定時間毎に、前記所定の探索エリアの全範囲を走査する、
   請求項２に記載のレーダ装置。
5. 前記ビーム方向制御部は、前記レーダ装置に対する前記ターゲット候補位置の相対的な移動に追従させて前記ビーム方向を変化させる、
   請求項２に記載のレーダ装置。
6. 前記合成部は、前記レーダ装置に対する前記ターゲット候補位置の相対的な移動量を考慮して前記複数の探査結果を合成する、
   請求項５に記載のレーダ装置。
7. 前記所定の探索エリアは複数のブロックから形成され、
   前記送信信号のビームは所定の照射範囲を有し、
   前記ビーム方向制御部は、前記所定の探索エリアにおいて、前記所定の照射範囲に含まれる複数のブロックのうち前記ビームが照射されていないブロックである未照射ブロックの数がより多い方向から順に前記ビーム方向を設定する、
   請求項２に記載のレーダ装置。
8. 前記ビーム方向制御部は、複数の方向において前記所定の照射範囲に含まれる前記未照射ブロックの数が同一である場合は、前記所定の探索エリアにおいて、前記複数の方向のうち、前記レーダ装置の進行方向により近い方向から順に前記ビーム方向を設定する、
   請求項７に記載のレーダ装置。
9. 前記所定の探索エリアは複数のブロックから形成され、
   前記送信信号のビームは所定の照射範囲を有し、
   前記ビーム方向制御部は、前記所定の探索エリアにおいて、前記所定の照射範囲に含まれる複数のブロックのうち前記ターゲット候補位置のブロックであるターゲット候補ブロックの数がより多い方向から順に前記ビーム方向を設定する、
   請求項２に記載のレーダ装置。
10. 前記ビーム方向制御部は、複数の方向において前記所定の照射範囲に含まれる前記ターゲット候補ブロックの数が同一である場合は、前記所定の探索エリアにおいて、前記複数の方向のうち、前記レーダ装置の進行方向により近い方向から順に前記ビーム方向を設定する、
    請求項９に記載のレーダ装置。
11. 道路構造物の設置パターンを記憶するメモリ、をさらに具備し、
    前記判定部は、前記設置パターンと、前記所定の探索エリアにおける前記ターゲットの存在パターンとの比較結果に基づいて、前記ターゲット候補位置を特定する、
    請求項２に記載のレーダ装置。
12. 前記ビーム方向制御部が前記所定の探索エリア内を所定の回数だけ走査した時点で、前記ターゲットの検出個数、または、前記ターゲット候補位置の検出個数に基づいて、前記第一閾値または前記第二閾値を変化させる閾値制御部、
    をさらに具備する請求項３に記載のレーダ装置。
13. 前記所定の探索エリアに存在する道路構造物での反射率に基づいて、前記第一閾値または前記第二閾値を変化させる閾値制御部、
    をさらに具備する請求項３に記載のレーダ装置。
14. 周波数変調された送信信号を送信する送信アンテナ素子と、前記送信信号がターゲットにおいて反射することによって到来する反射信号を受信する受信アンテナ素子と、を有するレーダ装置に用いられるターゲット検出方法であって、
    前記送信信号の複数回の送信及び前記反射信号の複数回の受信によって得られる時系列な複数の探査結果を合成して合成探査結果を得て、
    前記合成探査結果に基づいて、前記ターゲットが存在するか否かを判定する、
    ターゲット検出方法。