JP2017215241A

JP2017215241A - 物標検出方法、及び、レーダ装置

Info

Publication number: JP2017215241A
Application number: JP2016110235A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　淳; Atsushi Ito; 淳伊藤; 昭太森; Shota Mori; 大介西尾; Daisuke Nishio
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-12-07

Abstract

【課題】ミスペアリングを抑制する。【解決手段】アップチャープ期間の周波数スペクトルのピークとダウンチャープ期間の周波数スペクトルのピークとのペアから物標を検出するレーダ装置の物標検出方法であって、前記レーダ装置が、前記ピークの前記ペアに基づいて、前記物標までの距離、及び、前記物標との相対速度を算出し、前記距離の時間微分値と前記相対速度との差の絶対値が第１閾値以上である場合、前記物標が不要物標であると判定する、物標検出方法である。【選択図】図５

Description

本発明は、物標検出方法、及び、レーダ装置に関する。

近年、交通事故の防止等のために、周囲の車両までの距離や当該車両との相対速度を計測するレーダ装置が車両に搭載されている。レーダ装置の１つの方式として、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式がある。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は
、三角波で周波数変調した送信波を送信し、車両等の物標で反射された反射波を受信し、送信信号と受信信号とをミキシングして得られるビート信号に基づいて、物標までの距離や物標との相対速度を求めることができる。

特開２００３−１４９３２５号公報特開２０１０−１７５２５６号公報

ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置において、三角波で周波数変調された送信信号は、周波数の上昇下降を繰り返す。送信信号のうち、送信信号の周波数が時間とともに上昇する期間をアップチャープ期間、送信信号の周波数が時間とともに下降する期間をダウンチャープ期間という。レーダ装置は、アップチャープ期間のビート信号とダウンチャープ期間のビート信号とに対して、それぞれ、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transfer）
を行い、周波数スペクトルを得る。各期間の周波数スペクトルにおいて、１つの物標に対して１つの周波数ピークが現れる。レーダ装置は、アップチャープ期間の周波数スペクトルのピークの周波数と、ダウンチャープ期間の周波数スペクトルのピークの周波数とのペアに基づいて、物標までの距離や物標との相対速度を求めることができる。

複数の物標が存在すると、各期間の周波数スペクトルには、複数のピークが現れる。ピークのペアの作成は、角度差、パワー差、周波数差等に基づくペアリング条件に従って行われる。また、過去に検出された物標との距離差、相対速度差、横位置差等に基づく連続条件に従って、作成されたペアが同一物標からのものであるかが判断されている。このとき、異なる物標からの反射波に基づくピークの組み合わせによるペアであっても、ペアリング条件、連続条件を満たした場合、実際には存在しないにもかかわらず、同一物標からのピークに基づくペアとして認識される。ピークの誤った組み合わせでペアを作る（ミスペアリングする）と、レーダ装置は、実際には存在しない物標を認識し、実際に存在する物標を認識しないことがあるため、物標の誤認識の原因であるミスペアリングを避けることが求められる。

本発明は、ミスペアリングを抑制する物標検出方法、レーダ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
アップチャープ期間の周波数スペクトルのピークとダウンチャープ期間の周波数スペクトルのピークとのペアから物標を検出するレーダ装置の物標検出方法であって、
前記レーダ装置が、
前記ピークの前記ペアに基づいて、前記物標までの距離、及び、前記物標との相対速度を算出し、
前記距離の時間微分値と前記相対速度との差の絶対値が第１閾値以上である場合、前記物標が不要物標であると判定する、
物標検出方法とする。

開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を行う情報処理装置を含むシステムとして特定されてもよい。

本発明によれば、ミスペアリングを抑制する物標検出方法、レーダ装置を提供することができる。

図１は、実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。図２は、送信信号、受信信号、ミキシング後の信号の時間変化の例を示す図である。図３は、距離の時間微分値と、対象物標の相対速度の例を示す図である。図４は、レーダ装置１による物標検出処理の全体の動作フローの例を示す図である。図５は、不要物標検出処理１の動作フローの例を示す図である。図６は、不要物標検出処理２の動作フローの例を示す図である。図７は、不要物標検出処理３の動作フローの例を示す図である。

〔実施形態〕
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。ここで示される具体的な数値は、一例であり、ここに記載される数値に限定されるものではない。

（構成例）
図１は、本実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。本実施形態に係るレーダ装置１は、車両に搭載され、他の車両、標識、ガードレール等、車両の周囲に存在する物標を検知することに用いることができる。物標の検知結果は、車両の記憶装置やＥＣＵ（Electrical Control Unit）２等に対して出力され、例えばＰＣＳ（Pre-crash Safety System）などの車両制御に用いることができる。但し、本実施形態に係るレーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種用途（例えば、飛行中の航空機や航行中の船舶の監視等）に用いられてもよい。

レーダ装置１は、送信アンテナ７、発振器８、信号生成部９を備える。また、レーダ装置１は、等間隔に配置された受信アンテナ３（ｃｈ１−４）、各受信アンテナ３に各々繋がるミキサ４（ｃｈ１−４）、各ミキサ４に各々繋がるＡＤ（Analog to Digital）変換
器５（ｃｈ１−４）、各ＡＤ変換器５のデータを処理する信号処理装置１５を備える。こ
こでは、受信アンテナ３、ミキサ４、ＡＤ変換器５の個数を４個ずつとしているが、これらの個数は、４個ずつに限定されるものではない。

なお、レーダ装置１は、受信アンテナ毎に専用の受信回路を設けてもよいが、全受信アンテナによる受信信号をまとめて受信する受信回路を設けてもよい。この場合、時分割で受信回路が対応する受信アンテナを順次切り替える制御が必要となるが、レーダ装置１の回路構成をコンパクトにできる。

レーダ装置１は、信号生成部９で送信波ＳＴを生成して、発振器８で変調し、送信アンテナ７を介して送信する。レーダ装置１は、受信アンテナ３を介して、車両等の物標からの反射波を受信波ＳＲとして受信する。ミキサ４（ｃｈ１−４）は、受信波ＳＲと送信波ＳＴとをミキシングし、ビート信号ＳＢを得る。ＦＭ−ＣＷの場合、送信波ＳＴと受信波ＳＲとの周波数差が物標とレーダ装置との距離に対して線形に増減するため、この周波数差が距離の変動成分となる。また、送信波ＳＴが物標で反射した際に受信波ＳＲが物標の速度による影響を受け、物標とレーダ装置１との相対速度に対して線形にパルス間の周波数の差が増減するため、このパルス間の周波数差によるビート信号ＳＢの変動成分が速度の変動成分となる。なお、相対速度や距離の異なる物標が複数存在する場合、各受信アンテナ３にはフェーズシフト量やドップラシフト量の異なる反射波が複数受信され、各ミキサ４（ｃｈ１−４）から得られるビート信号ＳＢには各物標に対応した様々な成分が含まれることになる。

ＡＤ変換器５（ｃｈ１−４）は、各ミキサ４（ｃｈ１−４）からビート信号ＳＢを得て、アナログ信号であるビート信号ＳＢを所定の周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する。

信号処理装置１５は、コンピュータプログラムに従って信号の演算処理を行うプロセッサ６や、演算処理に係る情報を記憶するメモリ１６を備えたコンピュータである。メモリ１６は、コンピュータプログラムや設定値を記憶する補助記憶部や、演算処理に用いる情報を一時的に記憶する主記憶部など、複数のメモリから構成されてもよい。信号処理装置１５は、車両から電力が供給されるとプロセッサ６がコンピュータプログラムを実行し、送信制御部１０やフーリエ変換部１１、ピーク抽出部１２、演算部１３といった機能部を実現する。例えば、送信制御部１０は、予め設定されたパラメータに基づいて送信信号を生成して出力させるように信号生成部９を制御する。フーリエ変換部１１は、複数の物標からの反射波が重なり合った状態で受信信号ＳＲとして受信されるため、この受信信号ＳＲに基づいて生成されたビート信号ＳＢから、各物標の反射波に基づく周波数成分を分離する処理（例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transfer）処理）を行う。ＦＦＴ処理では、
所定の周波数間隔（ステップ）で設定された周波数ポイント（周波数ＢＩＮという場合がある）ごとに受信レベルや位相情報が算出される。例えば、周波数ＢＩＮの数は、１０２４である。ピーク抽出部１２は、フーリエ変換部１１によるＦＦＴ処理等の結果からピークを検出する。また、ピーク抽出部１２は、各物標との距離に応じたピークが生じた周波数ビンを検出する。受信信号ＳＲから生成されたビート信号ＳＢを取得しピークを検出する処理は、受信アンテナ３で受信された受信信号ＳＲから生成されたビート信号のそれぞれについて実行される。演算部１３は、ピークの履歴の抽出、静止物のピークの抽出、方位演算処理、ピークのペアリング処理、ピークの連続性判定処理、移動物判定処理、フィルタ処理、上下方物処理、次回予測処理、不要物除去処理などの物標検出処理を行い、物標までの距離、物標の方向、物標の相対速度等を求める。

信号処理装置１５は、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）として構成されるが、
これに限定されるものではなく、送信制御部１０やフーリエ変換部１１、ピーク抽出部１２、演算部１３の機能を実現できるものであれば、どのような構成を採用してもよい。ま
た、送信制御部１０やフーリエ変換部１１、ピーク抽出部１２、演算部１３は、プロセッサ６がメモリ１６と協働してコンピュータプログラムを実行することによって実現される機能部であるが、説明の便宜上、図１ではプロセッサ６内に各機能部を図示している。なお、これらの機能部は、汎用のプロセッサ６がコンピュータプログラム（ソフトウェア）に基づいて実現する構成に限定されず、例えば、プロセッサ６の内部あるいは外部に配置された専用の演算回路（ハードウェア）によってその全部または一部が実現される構成であってもよい。メモリ１６には、計算で使用される計算式や値、計算結果、各種フラグ、カウンタ、過去に検出された物標の情報等が格納される。信号処理装置１５は、レーダ装置１から独立したコンピュータであってもよい。このとき、信号処理装置１５は、受信信号等のデータをレーダ装置１から受信する。

〈ミスペアリング〉
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置１は、三角波で周波数変調した送信波を送信する。送信波は、車両等の物標に到達し、反射される。レーダ装置１は、物標で反射された反射波を受信する。レーダ装置１は、送信波（送信信号）と受信した受信波（受信信号）とをミキサ４でミキシングして、ビート信号を得る。レーダ装置は、得られたビート信号に基づいて、物標までの距離や物標との相対速度を求めることができる。

図２は、送信信号、受信信号、ミキシング後の信号の時間変化の例を示す図である。レーダ装置は、周波数ｆ_０に対して周波数変調幅Δｆ、周期Ｔの三角波の周波数変調をかけて送信信号として、送信する。送信信号の周波数が時間とともに上昇する期間をアップチャープ期間、送信信号の周波数が時間とともに下降する期間をダウンチャープ期間という。レーダ装置から距離Ｌの位置にあり、レーダ装置との相対速度Ｖで移動する物標に送達した送信信号は、物標で反射される。受信信号は、物標までの距離がＬであることから、送信信号の送信時刻から時間２Ｌ／Ｃだけ遅れて受信される。また、受信信号の周波数は、ドップラー効果により、送信信号の周波数に対して、２ｆ_０Ｖ／Ｃだけシフトする。ドップラシフト量は、相対速度に依存する。ここで、Ｃは光速である。送信信号と受信信号とをミキシングすると、次のように、２つのビート信号（周波数ｆ_Ｈ、ｆ_Ｌ）が得られる。

この２つのビート信号から、次のように、距離Ｌと相対速度Ｖを求めることができる。

距離や相対速度は、周波数ＢＩＮを単位として表わされることがある。周波数ＢＩＮは、ＦＦＴの際の周波数の１つのステップである。１周波数ＢＩＮ当たりの周波数ステップ幅をＸ［Ｈｚ／周波数ＢＩＮ］とすると、距離Ｌや相対速度は、周波数ＢＩＮを単位とし
て、次のように表される。

ここで、１周波数ＢＩＮあたりの距離は（ＣＴ）／（８ΔｆＬ）であり、１周波数ＢＩＮあたりの相対速度はＣ／（４ｆ_０）である。

ビート信号の周波数（ｆ_Ｌ、ｆ_Ｈ）は、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間において、それぞれ、ＦＦＴを行った結果の周波数スペクトルのピークとして求められる。物標が１つである場合、アップチャープ期間（または、ダウンチャープ期間）の周波数スペクトルのピークは、原則として、１つである。一方、物標が複数存在する場合、アップチャープ期間（または、ダウンチャープ期間）の周波数スペクトルのピークは、原則として、物標毎に現れることになる。物標までの距離や物標との相対速度を求めるには、アップチャープ期間のピークと、ダウンチャープ期間のピークとが必要となる。アップチャープ期間におけるピークとダウンチャープ期間におけるピークの組み合わせ（ペアリング）は、ピークの大きさや方向等から判定されるが、想定外の反射等が発生し、異なる物標からの反射に基づくピーク同士をペアリングすることがある。間違えてピークのペアリングをする（ミスペアリングする）と、実際には存在しない物標を認識し、実際に存在する物標を認識しないことがある。ミスペアリングによる物標は、早めに除去されることが望ましい。

〈距離の時間微分値と相対速度〉
図３は、距離の時間微分値と、対象物標の相対速度の例を示す図である。図３では、レーダ装置が搭載された車両と、物標である先行車とが示されている。図３の左側では、アップチャープ期間とダウンチャープ期間のピークから求めた、レーダ装置搭載車両と先行車との距離は１０ｍであり、レーダ装置搭載車両との先行車の相対速度は−２．７ｍ／ｓである。また、図３の右側は、図３の右側の０．０５秒後の例を示している。０．０５秒は、周波数変調の三角波の周期である。図３の右側では、アップチャープ期間とダウンチャープ期間のピークから求めた、レーダ装置搭載車両と先行車との距離は９．８４１ｍであり、先行車の相対速度は−８．３ｍ／ｓである。先行車は、０．０５秒の間に、レーダ装置搭載車両に、０．１５９ｍ（＝１０ｍ−９．８４１ｍ）近づいている。一方、前の先行車の位置と、後の先行車の位置と、前と後との時間差から求めた距離の時間微分値は、−３．１８ｍ／ｓであり、相対速度−８．３ｍ／ｓと大きくずれている。これは、ミスペアリングが発生している可能性があると考えられる。

（動作例）
〈全体〉
図４は、レーダ装置１による物標検出処理の全体の動作フローの例を示す図である。図４の動作フローは、レーダ装置１を搭載する車両からレーダ装置１に電力が供給された場合にプロセッサ６が実行する動作フローである。プロセッサ６は、車両の駆動源が作動状態、例えば、駆動源が内燃機関であればイグニッションスイッチがオンになった場合、ハイブリッドシステムやＥＶ（Electric Vehicle）システムであればシステム電源がオンになった場合、図３の動作フローが開始される。当該動作フローは、送信信号のアップチャープとダウンチャープとによる１周期毎に実行される。

Ｓ００１では、レーダ装置１のプロセッサ６は、レーダ装置１の要求仕様に目的の検知速度範囲や速度分解能、検知距離範囲等に応じて予め定めたパラメータに従って送信信号ＳＴを出力させるように、送信制御部１０に、信号生成部９へ送信信号ＳＴの生成及び出力を指示させる。送信制御部１０は、信号生成部９へ送信信号ＳＴの生成及び出力を指示する。信号生成部９は、指示に基づいて送信信号ＳＴを生成する。

当該指示に基づいて生成された送信信号ＳＴが発振器８を介して送信アンテナ７から送信され、物標で反射された反射波が受信信号ＳＲとして受信アンテナ３で受信されると、ミキサ４で送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとからビート信号ＳＢが生成され、ＡＤ変換器５（ｃｈ１−４）がビート信号ＳＢをＡ／Ｄ変換する。

Ｓ００２では、プロセッサ６のフーリエ変換部１１は、ＡＤ変換器５（ｃｈ１−４）で、Ａ／Ｄ変換された信号を取得し、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間のそれぞれに対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理する。

Ｓ００３では、プロセッサ６のピーク抽出部１２は、Ｓ００２の処理結果から、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間のそれぞれで、ピーク（の周波数ビン）を検出する。

Ｓ００４では、プロセッサ６の演算部１３は、物標で反射された反射波を受信アンテナ３で受信した受信信号ＳＲまたは受信信号ＳＲに基づく信号に基づいて、周波数スペクトルのピークのペアリングをし、物標までの距離、物標の方向、物標との相対速度の推定を含む物標検出処理演算をする。演算部１３は、物標の検出結果を、記憶装置（メモリ１６等）やＥＣＵ２等に対して出力する。物標の検知結果には、物標までの距離や物標の方向物標との相対速度等が含まれる。

〈不要物標検出処理１〉
ここでは、図４の動作フローのＳ００４の物標検出処理における不要物標検出処理１について説明する。ここでは、周波数のピークのペアリングされた各ペアに対して、不要物標（ミスペアリングによる物標）であるか否かの判定を行うことで、不要物標の検出を行う。

図５は、不要物標検出処理１の動作フローの例を示す図である。前提として、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間のピークのペアリングがされているとする。ペアリングによる各ペアは、それぞれ物標に対応する。ペアリングによって、各ピークの位置（周波数）から物標までの距離、物標との相対速度が演算部１３によって算出され得る。各ペアは、連続条件等により、過去に検出された物標に対応するか否かを判定されている。過去に検出された物標には、識別子が割り当てられている。各種識別子、各種フラグ、各種カウンタ、各種テーブル等は、メモリ１６に格納される。

Ｓ１０１では、演算部１３は、不要物標検出対象のペアによる物標（対象物標ともいう）の相対速度（今回のペアから求められる相対速度）と、今回の対象物標の距離と前回の対象物標の距離とから求める距離の時間微分値との差を算出する処理を行う。前回の対象物標は、今回のペアによる対象物標に、連続条件などから対応付けられている物標である。前回の対象物標は、前の周期で計測された物標である。当該距離の時間微分値は、相対速度に相当する。当該距離の時間微分値は、次のように求められる。

ペアから求められる相対速度と、今回の距離と前回の距離との差に基づいて求められる距離の時間微分値とが異なるとき、ミスペアリングによる不要物標が発生している可能性がある。

Ｓ１０２では、演算部１３は、Ｓ１０１で求めた差の絶対値が、第１閾値以上であるか否かを判定する。第１閾値は、差が不要物標を示すか否かを判定するための閾値である。第１閾値は、例えば、今回の物標までの距離に依存した値（距離の関数）である。第１閾値を距離に依存した値とする場合、距離が短いほど第１閾値は小さくなる（距離に対して単調減少する）。距離が長いほど距離の精度が低くなるため、閾値を小さくするとミスペアリングが発生していないペアを検出するおそれがあるからである。第１閾値は、あらかじめ設定された距離の値と第１閾値とを対応付けたテーブルによって選択されてもよい。第１閾値は、固定値であってもよい。差の絶対値が第１閾値以上である場合（Ｓ１０２；ＹＥＳ）、処理がＳ１０３に進む。差の絶対値が第１閾値未満である場合（Ｓ１０２；ＮＯ）、処理がＳ１０４に進む。

Ｓ１０３では、演算部１３は、不要物標状態カウンタをインクリメントする（カウンタ値に＋１を加算する）。不要物標状態カウンタは、不要物標と疑われる状態の連続回数を計数するカウンタである。不要物標カウンタの初期値は０である。

Ｓ１０４では、演算部１３は、不要物標状態カウンタをリセットする（カウンタ値を０にする）。このとき、対象物標は、ミスペアリングによる物標ではないと考えられる。

Ｓ１０５では、演算部１３は、不要物標状態カウンタの値が、第２閾値以上であるか否かを判定する。第２閾値は、不要物標であると判定する、不要物標と疑われる状態の連続回数を示す値である。第２閾値は、例えば、距離に依存した値（距離の関数）である。距離に依存した値とする場合、距離が短いほど、第２閾値は小さくなる（距離に対して単調減少する）。距離が短い場合、レーダ装置１が搭載される車両に物標が自車両の走行の障害になる可能性が高くなるので、早く判断するために、第２閾値を小さくする。第２閾値は、あらかじめ設定された距離の値と第２閾値とを対応付けたテーブルによって選択されてもよい。例えば、テーブルでは、距離と第２閾値（回数）とが、１０ｍ未満、２回、１５ｍ未満、３回、２０ｍ未満、４回、２５ｍ未満、５回、２５ｍ以上、６回などと設定される。第２閾値は、固定値であってもよい。不要物標状態カウンタの値が第２閾値以上である場合（Ｓ１０５；ＹＥＳ）、処理がＳ１０６に進む。不要物標状態カウンタの値が第２閾値未満である場合（Ｓ１０５；ＮＯ）、処理がＳ１０７に進む。

Ｓ１０６では、演算部１３は、対象物標を不要物標であると判定し、以後、物標として出力しない。即ち、対象物標は、消失することになる。

Ｓ１０７では、演算部１３は、対象物標を物標として出力する。

これにより、所定の回数、連続して、不要物標と疑われる状態と判定されたペアによる対象物標は、不要物標であると判定されて、物標として出力されなくなる。レーダ装置１は、物標との距離によって、距離の時間微分値と相対速度との差の閾値、回数の閾値を変更することで、より正確に、不要物標を検出することができる。

〈不要物標検出処理２〉
ここでは、図４の動作フローのＳ００４の物標検出処理における不要物標検出処理２について説明する。ここでは、上記と同様に、周波数のピークのペアリングされた各ペアに対して、不要物標（ミスペアリングによる物標）であるか否かの判定を行うことで、不要物標の検出を行う。

図６は、不要物標検出処理２の動作フローの例を示す図である。前提として、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間のピークのペアリングがされているとする。ペアリングによる各ペアは、それぞれ物標に対応する。ペアリングによって、各ピークの位置（周波数）から物標までの距離、物標との相対速度が演算部１３によって算出され得る。各ペアは、連続条件等により、過去に検出された物標に対応するか否かを判定されている。過去に検出された物標には、識別子が割り当てられている。過去に検出された物標は、移動物であるか否かを判定されている。移動物であると判定された物標に対しては、移動物フラグがＯＮにされている。移動物でない物標は、静止物である。静止物の物標に対しては、移動物フラグがＯＦＦにされている。過去に移動物であると判定された物標に対しては、過去移動物フラグがＯＮにされている。過去移動物フラグは、自車速（レーダ装置１が搭載される車両の速度）が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ〜２０ｋｍ／ｈの間で適宜選択される値）以上であるときに移動物フラグがＯＮである場合にＯＮにされ、対応する物標が消失するまで、ＯＮ状態が継続される。各種識別子、各種フラグ、各種カウンタ、各種テーブル等は、メモリ１６に格納される。

Ｓ２０１では、演算部１３は、ミスペアリング発生の検出の前提条件を満たしているか否かを判定する。前提条件は、対象物標の過去移動物フラグがＯＮであること、対象物標までの距離が８０ｍ以下かつ１０ｍ以上であること、及び、相対横位置が５．４ｍ以下であることである。相対横位置は、レーダ装置１が搭載される車両の進行方向との距離である。相対横位置が５．４ｍ以下であることは、対象物標（先行車）が、レーダ装置１が搭載される車両と同一の走行車線か、隣接する走行車線を走行していることを示す。同一の走行車線にも隣接する走行車線にも存在しない物標には、自車両の走行の障害になる可能性が低いので、検出の対象から除外する。対象物標までの距離が８０ｍ超の物標は、遠方であるため、不要物標であっても、レーダ装置１が搭載される車両の制動に影響を与える可能性が低いので、検出の対象から除外する。対象物標までの距離が１０ｍ未満の物標を、間違えて不要物標としてしまうと、レーダ装置１が搭載される車両（自車両）の走行の障害になる可能性があるので、ここでの検出対象からは除外する。前提条件を満たす場合（Ｓ２０１；ＹＥＳ）、処理がＳ２０２に進む。前提条件を満たさない場合（Ｓ２０１；ＮＯ）、不要物標検出処理２の動作フローが終了する。

Ｓ２０２では、演算部１３は、対象物標の相対速度（今回のペアから求められる相対速度）と、今回の対象物標の距離と前回の対象物標の距離とから求める距離の時間微分値とを算出する処理を行う。前回の対象物標は、今回のペアによる対象物標に、連続条件などから対応付けられている物標である。前回の対象物標は、前の周期で計測された物標である。当該距離の時間微分値は、上記と同様に求められる。

Ｓ２０３では、演算部１３は、ミスペアリング発生フラグがＯＮであるか否かを判定する。ミスペアリング発生フラグがＯＮである場合（Ｓ２０３；ＹＥＳ）、処理がＳ２０６に進む。ミスペアリング発生フラグがＯＮでない場合（Ｓ２０３；ＮＯ）、処理がＳ２０４に進む。なお、ミスペアリング発生フラグの初期値は、ＯＦＦである。

Ｓ２０４では、演算部１３は、ミスペアリングの発生を検出する第１条件を満たしている否かを判定する。第１条件は、対象物標のペアのペア信頼性判定値が１８０超であること、Ｓ２０２で求めた距離の時間微分値と対象物標の今回のペアから求められる相対速度
との差の絶対値が第３閾値以上であること、及び、対象物標の今回のペアから求められる相対速度と対象物標の前回のペアから求められる相対速度との差（相対速度差、相対速度の変化量）の絶対値が第４閾値以上であることである。相対速度差の条件は、距離飛びを誤検知しないための条件である。距離飛びは、ペアリングは正しいが、前回の対象物標と今回の対象物標との連続性（対応付け）の判断を誤った際に起こる現象である。ペア信頼性判定値は、ペアリングのペアの信頼性を示す指標であり、値が小さいほど、ペアの信頼性が高いと考えられる。ペア信頼性判定値は、例えば、ペアを構成するピーク同士のマハラノビス距離（それぞれのピークが持つパラメータ（強度、周波数、等）間の相関を表す統計量として演算される値）である。マハラノビス距離が例えば３０以下であれば、ペアの信頼度が高いとみなされる。第３閾値は、対象物標までの距離に依存した値（距離の関数）である。距離が短いほど、第３閾値は小さくなる（距離に対して単調減少する）。第３閾値は、例えば、距離５０ｍ以上で１９．２ｍ／ｓ、３０ｍ以上５０ｍ未満で１２．８ｍ／ｓ、３０ｍ未満で６．４ｍ／ｓとする。また、第４閾値は、対象物標までの距離に依存した値（距離の関数）である。距離が短いほど、第４閾値は小さくなる（距離に対して単調減少する）。第４閾値は、例えば、距離５０ｍ以上で２．７ｍ／ｓ、３０ｍ以上５０ｍ未満で１．８ｍ／ｓ、３０ｍ未満で０．９ｍ／ｓとする。第３閾値、第４閾値は、固定値であってもよい。第１条件を満たす場合（Ｓ２０４；ＹＥＳ）、処理がＳ２０５に進む。第１条件を満たさない場合（Ｓ２０４；ＮＯ）、不要物標検出処理２の動作フローが終了する。

Ｓ２０５では、演算部１３は、ミスペアリング発生フラグをＯＮにし、ミスペアリング判定カウンタの値を３にする。

一方、Ｓ２０６では、演算部１３は、ミスペアリング判定カウンタを条件に従って、操作する。演算部１３は、対象物標のペアのペア信頼性判定値が１２０超であるとき、ミスペアリング判定カウンタの値に＋２を加算する。演算部１３は、Ｓ２０２で求めた距離の時間微分値と対象物標の今回のペアから求められる相対速度との差の絶対値が第３閾値以上であること、及び、対象物標の今回のペアから求められる相対速度と対象物標の前回のペアから求められる相対速度との差の絶対値が第４閾値以上であることを満たすとき、ミスペアリング判定カウンタの値に＋２を加算する。また、演算部１３は、対象物標のペアのペア信頼性判定値が３０以下であるとき、ミスペアリング判定カウンタの値に−１を加算する。演算部１３は、今回の対象物標の距離と前回の対象物標の距離とから求める距離の時間微分値が第５閾値未満であるとき、ミスペアリング判定カウンタの値に−１を加算する。第５閾値は、対象物標までの距離に依存した値（距離の関数）である。距離が短いほど、第５閾値は小さくなる（距離に対して単調減少する）。第５閾値は、例えば、距離５０ｍ以上で２．７ｍ／ｓ、３０ｍ以上５０ｍ未満で１．８ｍ／ｓ、３０ｍ未満で０．９ｍ／ｓとする。第５閾値は、固定値であってもよい。

Ｓ２０７では、演算部１３は、ミスペアリング判定カウンタの値が所定値（例えば、１０〜３０の間で適宜選択される値）以上であるか否かを判定する。ミスペアリング判定カウンタの値が２３未満である場合（Ｓ２０７；ＮＯ）、不要物標検出処理２の動作フローが終了する。さらに、ミスペアリング判定カウンタの値が０以下である場合、演算部１３は、ミスペアリング発生フラグをＯＦＦにする。また、ミスペアリング判定カウンタの値が２３以上である場合（Ｓ２０７；ＹＥＳ）、処理がＳ２０８に進む。

Ｓ２０８では、演算部１３は、対象物標を不要物標であると判定し、以後、物標として出力しない。即ち、対象物標は、消失することになる。

これにより、ミスペアリング判定カウンタが所定値以上であるペアによる対象物標は、不要物標であると判定されて、物標として出力されなくなる。レーダ装置１は、ミスペア
リング判定カウンタを操作して、ミスペアリングが発生しているか否かを時間をかけて判定する。ミスペアリングが発生していてもシステムに大きな影響を及ぼさない（車両の制動に影響を与えない）場合には、時間をかけて判定する。レーダ装置１は、ペア信頼性判定値や距離の時間微分値等に基づいて、ミスペアリングの発生を判定することができる。レーダ装置１は、距離の時間微分値と相対速度との差、相対速度の変化量を用いることで、距離とびをミスペアリングとして検知しないようにすることができ、ミスペアリング検出の精度を向上させることができる。

レーダ装置１は、物標との距離によって、距離の時間微分値と相対速度との差の閾値、相対速度差の閾値、回数の閾値を変更することで、より正確に、不要物標を検出することができる。

《外挿について》
演算部１３は、前回の対象物標のペアが、今回の測定の周波数スペクトルから消失した場合（ピークが消えた場合）、前回の対象物標の距離及び相対速度を利用して、今回予想される対象物標の距離及び相対速度を求めることができる。前回の対象物標の距離及び相対速度を利用して今回の対象物標の距離及び相対速度を求めることを、外挿という。また、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間の両方の周波数スペクトルからピークが消えて外挿した場合を完全外挿、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間のうちどちらか一方の周波数スペクトルからピークが消えて外挿した場合を片側外挿という。演算部１３は、完全外挿した場合には、完全外挿フラグをＯＮにし、片側外挿した場合には、片側外挿フラグをＯＮにする。Ｓ２０６において、演算部１３は、完全外挿フラグまたは片側外挿フラグがＯＮであるときに、ミスペアリング判定カウンタに＋１を加算する。ミスペアリングにより認識される物標は、もともと存在しない物標であるため、対応するピークが消える（見つけられなくなる）ことが起こりやすくなると考えられる。そこで、外挿が発生している場合に、ミスペアリング判定カウンタに値を加算することで、ミスペアリングの判定を早く行うことができる。

〈不要物標検出処理３〉
ここでは、図４の動作フローのＳ００４の物標検出処理における不要物標検出処理３について説明する。

トラックなどの大型の車両では、車体に複数の反射点が存在する。そして同じ車両の異なる反射点からのアップチャープ期間のピークの１つとダウンチャープ期間のピークの１つとが偶然に静止物相当の関係になっている場合、誤って静止物として、ミスペアリングすることがある。そのため、静止物による物標と判断された物標に対し、不要物標の判定を行う。

図７は、不要物標検出処理３の動作フローの例を示す図である。前提として、アップチャープ期間及びダウンチャープ期間のピークのペアリングがされているとする。ペアリングによる各ペアは、それぞれ物標に対応する。ペアリングによって、各ピークの位置（周波数）から物標までの距離、物標との相対速度が演算部１３によって算出され得る。各ペアは、連続条件等により、過去に検出された物標に対応するか否かを判定されている。過去に検出された物標には、識別子が割り当てられている。過去に検出された物標は、移動物であるか否かを判定されている。移動物であると判定された物標に対しては、移動物フラグがＯＮにされている。移動物でない物標は、静止物である。静止物の物標に対しては、移動物フラグがＯＦＦにされている。過去に移動物であると判定された物標に対しては、過去移動物フラグがＯＮにされている。過去移動物フラグは、自車速が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ〜２０ｋｍ／ｈの間で適宜選択される値）以上であるときに移動物フラグがＯＮである場合にＯＮにされ、対応する物標が消失するまで、ＯＮ状態が継続される。各
種識別子、各種フラグ、各種カウンタ、各種テーブル等は、メモリ１６に格納される。

Ｓ３０１では、演算部１３は、ミスペアリング発生の検出の前提条件を満たしているか否かを判定する。前提条件は、レーダ装置１が搭載される車両の速度（自車速）が３５ｋｍ／ｈであること、対象物標までの距離が２５ｍ以下であること、相対横位置が１．８ｍ以下であること、及び、対象物標のペアが静止物のピークとしてペアリングされていることである。相対横位置が１．８ｍ以下であることは、対象物標（先行車）が、レーダ装置１が搭載される車両と同一の走行車線を走行していることを示す。前提条件を満たさない場合（Ｓ３０１；ＮＯ）、不要物標検出処理３の動作フローが終了する。このとき、演算部１３は、静止物ミスペアリング判定カウンタの値を０にし、ペア信頼性判定値平均値を初期化する。前提条件を満たす場合（Ｓ３０１；ＹＥＳ）、処理がＳ３０２に進む。

Ｓ３０２では、演算部１３は、ペア信頼性判定値ミスペアリング判定を行う。演算部１３は、対象物標のペアの今回と前回と前々回との過去３回のペア信頼性判定値の平均値（ペア信頼性判定値平均値）を算出する。対象物標のペアが３回分ない場合には、ここでの処理は行わない。演算部１３は、ペア信頼性判定値平均値が９０超であり、過去３回のペアのペア信頼性判定値の最大値が６０超である場合、ペア信頼性判定値ミスペアリング判定フラグをＯＮにする。

Ｓ３０３では、演算部１３は、今回の対象物標の距離と前回の対象物標の距離とから求める距離の時間微分値を算出する処理を行う。前回の対象物標は、今回のペアによる対象物標に、連続条件などから対応付けられている物標である。前回の対象物標は、前の周期で計測された物標である。当該距離の時間微分値は、上記と同様に求められる。

Ｓ３０４では、演算部１３は、静止物ミスペアリング判定を行う。演算部１３は、（Ｓ３０３で求めた距離の時間微分値）−（対象物標の今回のペアから求められる相対速度）が第６閾値以上であるとき、静止物ミスペアリング判定カウンタに＋１を加算する。

Ｓ３０５では、演算部１３は、対象物標が物標確定条件を満たすか否かを判定する。物標確定条件は、対象物標が過去３周期において、連続する物標として存在していることである。連続する物標として存在している場合（Ｓ３０５；ＹＥＳ）、演算部１３は、連続ペア確定フラグをＯＮにし、処理がＳ３０６に進む。過去３周期において、連続する物標として存在していない場合（Ｓ３０５；ＹＥＳ）、不要物標検出処理３の動作フローが終了する。

Ｓ３０６では、演算部１３は、静止物ミスペアリング条件を否かを判定する。静止物ミスペアリング条件は、ペア信頼性判定値ミスペアリング判定フラグがＯＮであること、静止物ミスペアリング判定カウンタが２以上であること、及び、連続ペア確定フラグがＯＮであること（即ち、連続ペアデータが存在すること）である。静止物ミスペアリング条件を満たさない場合（Ｓ３０６；ＮＯ）、処理がＳ３０７に進む。このとき、演算部１３は、対象物標の連続ペアデータ、ペアデータ、静止物ミスペアリング判定カウンタ、ペア信頼性判定値平均値、ペア信頼性判定値ミスペアリング判定フラグを初期化する。また、静止物ミスペアリング条件を満たす場合（Ｓ３０６；ＹＥＳ）、演算部１３は、静止物ミスペアリング判定フラグをＯＮにし、処理がＳ３０８に進む。

Ｓ３０７では、演算部１３は、対象物標を物標として、確定させる。ここでは、演算部１３は、対象物標が静止物であると判定している。

Ｓ３０８では、演算部１３は、対象物標を不要物標であると対象物標を判定し、物標として出力しない。ここでは、演算部１３は、ミスペアリングが発生したと判定している。

これにより、レーダ装置１は、ミスペアリングで静止物による物標と判定された物標に対し、不要物標と判定させることができる。ここでは、演算部１３は、ペアの信頼性（ペア信頼性判定値）と距離の時間微分値とを見ることで、静止物と誤認識された不要物標を精度よく判定できる。例えば、演算部１３は、相対速度がレーダ装置１に近づく方向であるのに距離が変化しない対象物標を不要物標として検出することができる。レーダ装置１は、３周期で、静止物と誤認識された不要物標を判定することができる。不要物標検出処理３は、例えば、トラックなどの車長が長い車両（送信波の反射点が複数存在する車両）が先行車（物標）として走行している場合に、特に、有効である。

（実施形態の作用、効果）
ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置１は、アップチャープ期間の周波数ピークとダウンチャープ期間の周波数ピークのペアリングにおいて、ミスペアリングを検出する。レーダ装置１は、対象物標の相対速度、ペアの信頼度、相対速度と距離の時間微分値との差分等に基づいて、ミスペアリングを検出する。レーダ装置１は、周波数ピークのペアのミスペアリングが発生したことを検出することで、物標検出の精度を向上させることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において変更したり組み合わせたりすることができる。

〈コンピュータ読み取り可能な記録媒体〉
コンピュータその他の機械、装置（以下、コンピュータ等）に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体内には、ＣＰＵ、メモリ等のコンピュータを構成する要素を設け、そのＣＰＵにプログラムを実行させてもよい。

また、このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ＤＡＴ、８mmテープ、メモリカード等がある。

また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ等がある。

１レーダ装置
２ＥＣＵ
３受信アンテナ
４ミキサ
５Ａ／Ｄ変換器
６プロセッサ
７送信アンテナ
８発信器
９信号生成部
１０送信制御部
１１フーリエ変換部
１２ピーク抽出部
１３演算部
１５信号処理装置
１６メモリ

Claims

アップチャープ期間の周波数スペクトルのピークとダウンチャープ期間の周波数スペクトルのピークとのペアから物標を検出するレーダ装置の物標検出方法であって、
前記レーダ装置が、
前記ピークの前記ペアに基づいて、前記物標までの距離、及び、前記物標との相対速度を算出し、
前記距離の時間微分値と前記相対速度との差の絶対値が第１閾値以上である場合、前記物標が不要物標であると判定する、
物標検出方法。
前記第１閾値は、前記距離に依存する値である、
請求項１に記載の物標検出方法。
前記レーダ装置が、
前記距離の時間微分値と前記相対速度との差の絶対値が前記第１閾値以上であり、かつ、前記相対速度の変化量の絶対値が第２閾値以上である場合、前記物標が不要物標であると判定する、
請求項１または２に記載の物標検出方法。
前記第２閾値は、前記距離に依存する値である、
請求項３に記載の物標検出方法。
アップチャープ期間の周波数スペクトルのピークとダウンチャープ期間の周波数スペクトルのピークとのペアから物標を検出するレーダ装置であって、
前記ピークの前記ペアに基づいて、前記物標までの距離、及び、前記物標との相対速度を算出し、前記距離の時間微分値と前記相対速度との差の絶対値が第１閾値以上である場合、前記物標が不要物標であると判定する演算部、
を備えるレーダ装置。