JP2019074527A - 干渉抑制を用いるレーダー検出 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダーデータを処理するための方法が、本願明細書に記載されている。【解決手段】一実施形態に従って、方法は、レーダー受信機から受信されるデジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するステップを含む。レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表される。さらに、方法は、少なくとも１つの離散周波数値のために、レンジマップ内の少なくとも第１のパラメータに動作を適用するステップであって、レンジマップの少なくとも部分を平滑化または解析するステップを含む。【選択図】図１０

Description

本発明は、レーダーセンサの分野に関するものであり、特には、干渉抑制を用いるレーダーセンシング技術に関するものである。

レーダーセンサは、物体の距離および速度が測定される多数の検出アプリケーションにおいて見られる。自動車部門では、いわゆる先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）において用いられうるレーダーセンサのための要求が増加している。先進運転支援システムの例は、「適応走行制御」（ＡＣＣ）および「レーダー走行制御」システムである。この種のシステムを用いて、自動車の速度を自動的に調整し、前方を走行する他の自動車から安全な距離を維持することができる。先進運転支援システムの他の例は、ブラインドスポットモニタであり、ブラインドスポットモニタは、レーダーセンサを使用し、車両のブラインドスポット（死角）内の他の車両を検出することができる。特に、自動走行車は、多数のセンサ、例えばレーダーセンサを用いて、車の周囲のさまざまな物体を検出し、位置を確認することができる。自動走行車の領域内の物体の位置および速度に関する情報は、安全運転を助けるために用いられる。

現代のレーダーシステムは、高集積ＲＦ回路を利用し、高集積ＲＦ回路は、レーダートランシーバのＲＦフロントエンドのすべての中心的機能を１つの単一のパッケージ（単一のチップトランシーバ）内に組み入れてもよい。この種のＲＦフロントエンドは、通常、とりわけ、局部ＲＦ発振器（ＬＯ）、電力増幅器（ＰＡ）、低雑音増幅器（ＬＮＡ）およびミキサーを含む。周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダーシステムは、その周波数が信号周波数を上下にランプすることによって変調されるレーダー信号を用いる。この種のレーダー信号は、しばしば、「チャープ信号」または単にチャープと呼ばれる。レーダーセンサは、通常、チャープのシーケンスを、１つまたは複数のアンテナを用いて放射し、放射信号は、レーダーセンサの「視野」内に位置する１つまたは複数の物体（レーダーターゲットと呼ばれる）により後方散乱される。後方散乱信号（レーダーエコー）は、レーダーセンサによって受信および処理される。レーダーターゲットの検出は、通常、デジタル信号処理を用いて達成される。

ますます多くの自動車がレーダーセンサを備えるので、干渉は問題になっている。すなわち、（１つの自動車内に設置される）第１のレーダーセンサによって放射されるレーダー信号は、（他の自動車内に設置される）第２のレーダーセンサの受信アンテナに散在し（時々組み入れられ）、第２のレーダーセンサの動作を損ないうる。

レーダーデータを処理するための方法が、本願明細書に記載されている。一実施形態に従って、方法は、レーダー受信機から受信されるデジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するステップを含む。レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表される。さらに、方法は、少なくとも１つの離散周波数値のために、レンジマップ内の少なくとも第１のパラメータを平滑化するステップを含む。

他の実施形態に従って、方法は、レーダー受信機から受信されるデジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するステップを含む。レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表される。さらに、方法は、少なくとも１つの離散周波数値のために、レンジマップ内の少なくとも第１のパラメータに動作を適用するステップを含む。さらに、レンジ／ドップラーマップは、レンジマップに基づいて計算され、レーダーターゲット検出は、レンジ／ドップラーマップに基づいて、かつ、動作の結果を用いて、行われる。

さらに、レーダー装置が、本願明細書に記載されている。一実施形態に従って、レーダー装置は、デジタルレーダー信号を提供するように構成されるレーダー受信機と、プロセッサと、を含む。本実施形態では、プロセッサは、デジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するように構成され、レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表される。さらに、プロセッサは、少なくとも１つの離散周波数値のために、レンジマップ内の少なくとも第１のパラメータを平滑化するように構成される。

他の実施形態に従って、レーダー装置は、デジタルレーダー信号を提供するように構成されるレーダー受信機と、プロセッサと、を含む。本実施形態では、プロセッサは、デジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するように構成され、レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表される。さらに、プロセッサは、少なくとも１つの離散周波数値に対応するレンジマップ値のために、レンジマップ内の少なくとも第１のパラメータに動作を適用し、レンジマップに基づいて、レンジ／ドップラーマップを計算し、レンジ／ドップラーマップに基づいて、かつ、動作の結果を用いて、レーダーターゲット検出を実行する、ように構成される。

本発明は、以下の図面および説明を参照し、より良く理解可能である。図面における構成要素は、必ずしも一定の比率ではなく、代わりに、本発明の原理を示すために強調される。図面では、同様の参照符号は、対応する部分を示す。

距離および／または速度測定のためのＦＭＣＷレーダーシステムの動作原理を示す図である。 ＦＭＣＷレーダーシステム内で用いられるＲＦ信号の周波数変調を示す２つのタイミング図を含む。 ＦＭＣＷレーダー装置の基本構造を示すブロック図である。 アナログＲＦフロントエンドの一例を示す回路図であり、アナログＲＦフロントエンドは、図３のＦＭＣＷレーダー装置内に含まれてもよい。 レーダーセンサにおいてデータ収集のために用いられるチャープのシーケンスを示すタイミング図である。 レーダーセンサにおいて一般的に用いられるレンジドップラーの概念を示す。 どのように干渉がレーダーセンサの受信機に対して散在する（時々組み入れられる）かの一例を示す。 タイミング図において、レーダーセンサの送信信号および干渉物からの干渉信号を示し、これらの信号の時間上の周波数波形は、少なくとも部分的に重なる。 レーダー信号（ベースバンドに対するダウンコンバートの後）を含む１つの例示的な波形を示し、図８に示されるターゲットからのレーダーエコーおよび干渉を含む。 レーダーセンサのアナログＲＦフロントエンドおよび干渉物のアナログＲＦフロントエンドの一例を示す回路図である。 デジタルレーダー信号内の干渉を抑制／減少するための方法の１つの例示的実施態様を示すフローチャートである。 レンジマップの構造を示す。 周波数ビンのための時間上の信号電力を示す１つの例示的な波形を示し、ノイズのみの波形と、ノイズおよびレーダーエコーの波形と、ノイズおよび干渉の波形と、を含む。 図１２のレンジマップ内に含まれる振幅の平滑化を示す。 図１２のレンジマップ内に含まれるスペクトル値の位相が干渉によりどのように歪められうるかの例を示す。 スライディング・ウィンドウ動作が低速時間軸に沿ってレンジマップにどのように適用され、干渉の存在を検出しうるかを説明する。 スライディング・ウィンドウ統計を用いた干渉検出の１つの例示的実施態様を示すフローチャートである。

[0027]図１は、従来の周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダーセンサ１を示す。この例では、別々の送信（ＴＸ）アンテナ５および受信（ＲＸ）アンテナ６がそれぞれ用いられる（バイスタティックまたは擬似モノスタティックレーダー構成）。しかしながら、単一のアンテナを用いることができ、その結果、受信アンテナおよび送信アンテナが物理的に同一であることに留意されたい（モノスタティックレーダー構成）。送信アンテナ５は、ＲＦ信号ｓ_ＲＦ（ｔ）を連続的に放射し、ＲＦ信号ｓ_ＲＦ（ｔ）は、例えば、鋸歯信号（周期的線形ランプ信号）によって周波数変調される。放射信号ｓ_ＲＦ（ｔ）は、物体Ｔで後方散乱され、物体Ｔは、レーダー装置の測定範囲内のレーダーチャネル内に位置し、後方散乱信号ｙ_ＲＦ（ｔ）は、受信アンテナ６によって受信される。物体Ｔは、通常、レーダーターゲットと呼ばれる。より一般的な例では、複数のターゲットがレーダーセンサの視野内に存在してもよく、アンテナアレイが単一のＲＸアンテナの代わりに用いられてもよい。同様に、アンテナアレイが、単一のＴＸアンテナの代わりに用いられてもよい。アンテナアレイを用いることによって、通常到来方向（ＤｏＡ）と呼ばれるレーダーエコーの入射角を測定することができる。到来方向の測定は、多くのアプリケーションにとって重要であり、それゆえ、大部分のレーダーセンサは、アンテナアレイを利用する。図面を単純に保つために、１つのＴＸアンテナおよび１つのＲＸアンテナのみが図面に示される。本願明細書に記載されている概念がアンテナアレイを有するレーダーセンサに容易に適用できることを理解されたい。

[0028]図２は、信号ｓ_ＲＦ（ｔ）の上述した周波数変調を示す。図２の第１の図に示すように信号ｓ_ＲＦ（ｔ）は、一連の「チャープ」から構成される、すなわち、増加する（アップチャープ）周波数を有する正弦波形または減少する（ダウンチャープ）周波数を有する正弦波形から構成される。この例では、チャープの瞬時周波数ｆ_ＬＯ（ｔ）は、所定の期間Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}内で、スタート周波数ｆ_{ＳＴＡＲＴ}からストップ周波数ｆ_ＳＴＯＰに線形に増加する（図２の第２の図参照）。この種のチャープは、線形周波数ランプとも呼ばれる。図２には、３つの同一の線形周波数ランプが示される。しかしながら、パラメータｆ_{ＳＴＡＲＴ}、ｆ_ＳＴＯＰ、Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}および個々の周波数ランプ間の休止がレーダー装置１の実際の実施態様に依存して変化してもよいことに留意されたい。実際には、周波数変化は、例えば、線形（線形チャープ、周波数ランプ）でもよいし、指数（指数チャープ）でもよいし、双曲線（双曲線チャープ）でもよい。

[0029]図３は、レーダーセンサ１の例示的な構造を示すブロック図である。したがって、少なくとも１つの送信アンテナ５（ＴＸアンテナ）および少なくとも１つの受信アンテナ６（ＲＸアンテナ）は、ＲＦフロントエンド１０に接続され、ＲＦフロントエンド１０は、半導体チップ（通常モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）と呼ばれる）内に集積されてもよい。ＲＦフロントエンド１０は、ＲＦ信号処理のために必要なすべての回路部品を含んでもよい。この種の回路部品は、例えば、局部発振器（ＬＯ）、ＲＦ電力増幅器、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、方向性結合器（例えば、ラットレース結合器および循環器）およびＲＦ信号（例えば、受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）、図１参照）をベースバンドまたはＩＦバンドにダウンコンバートするためのミキサーを含んでもよい。上述したように、アンテナアレイが単一のアンテナの代わりに用いられてもよい。図示例は、バイスタティック（または擬似モノスタティック）レーダーシステムを示し、このシステムは、別々のＲＸアンテナおよびＴＸアンテナを有する。モノスタティックレーダーシステムの場合、単一のアンテナまたは単一のアンテナアレイが両方のために用いられ、電磁（レーダー）信号を送受信してもよい。この場合、方向性結合器（例えば循環器）を用いて、レーダーチャネルに送信されるＲＦ信号を、レーダーチャネルから受信されるＲＦ信号から分離してもよい。

[0030]周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダーセンサの場合、ＴＸアンテナ５によって放射されるＲＦ信号は、ほぼ２０ＧＨｚ（例えば２４ＧＨｚ）と８１ＧＨｚ（例えば自動車アプリケーションの約７７ＧＨｚ）との間の範囲内でもよい。上述したように、ＲＸアンテナ６によって受信されるＲＦ信号は、レーダーエコーを含む、すなわち、レーダーターゲットで後方散乱された信号を含む。受信されたＲＦ信号ｙ_ＲＦ（ｔ）は、ベースバンドにダウンコンバートされ、ベースバンド内でアナログ信号処理を用いてさらに処理され（図３のベースバンド信号処理チェーン２０参照）、アナログ信号処理は、基本的に、ベースバンド信号のフィルタリングおよび増幅を含む。ベースバンド信号は、最後に、１つまたは複数のアナログデジタル変換器３０を用いてデジタル化され、デジタル領域内でさらに処理される（図３の、例えば、デジタル信号プロセッサ４０内で実施されるデジタル信号処理チェーン参照）。システム全体は、システムコントローラ５０によって制御され、システムコントローラ５０は、適切なファームウェアを実行するプロセッサを用いて、少なくとも部分的に実施されてもよい。プロセッサは、例えば、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等内に含まれてもよい。デジタル信号プロセッサ４０（ＤＳＰ）は、システムコントローラ５０の一部でもよいし、それから分離してもよい。ＲＦフロントエンド１０およびアナログベースバンド信号処理チェーン２０（およびオプションでＡＤＣ３０）は、単一のＭＭＩＣ内に集積されてもよい。しかしながら、構成要素は、２つ以上の集積回路間で分散されてもよい。

[0031]図４は、ＲＦフロントエンド１０の１つの例示的実施態様を示し、ＲＦフロントエンド１０は、図３に示されるレーダーセンサ内に含まれてもよい。図４がＲＦフロントエンドの基本構造を示す簡略回路図であることに留意されたい。アプリケーションにかなり依存しうる実際の実施態様は、もちろんより複雑である。ＲＦフロントエンド１０は、ＲＦ信号ｓ_ＬＯ（ｔ）を生成する局部発振器（ＬＯ）１０１を含み、ＲＦ信号ｓ_ＬＯ（ｔ）は、図２に関して上述したように周波数変調されてもよい。信号ｓ_ＬＯ（ｔ）は、ＬＯ信号とも呼ばれる。レーダーアプリケーションでは、ＬＯ信号は、通常、ＳＨＦ（マイクロ波）またはＥＨＦ（ミリ波）バンド内にあり、例えば、自動車アプリケーションでは、７６ＧＨｚと８１ＧＨｚとの間にある。

[0032]ＬＯ信号ｓ_ＬＯ（ｔ）は、送信信号経路において受信信号経路においてと同様に処理される。ＴＸアンテナ５によって放射される送信信号ｓ_ＲＦ（ｔ）は、ＬＯ信号ｓ_ＬＯ（ｔ）を、例えばＲＦ電力増幅器１０２を用いて増幅することによって生成される。増幅器１０２の出力は、ＴＸアンテナ５に、例えば、ストリップライン、結合器、整合回路等を介して結合される。ＲＸアンテナ６によって提供される受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）は、ミキサー１０４に提供される。この例では、受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）（すなわちアンテナ信号）は、ＲＦ増幅器１０３（例えば、ゲインｇを有する低雑音増幅器）によって予め増幅され、その結果、ミキサー１０４は、そのＲＦ入力で増幅信号ｇ・ｙ_ＲＦ（ｔ）を受信する。ミキサー１０４は、その参照入力でＬＯ信号ｓ_ＬＯ（ｔ）をさらに受信し、増幅信号ｇ・ｙ_ＲＦ（ｔ）をベースバンドにダウンコンバートするように構成される。ミキサー出力で結果として生じるベースバンド信号は、ｙ_ＢＢ（ｔ）と示される。ベースバンド信号ｙ_ＢＢ（ｔ）は、アナログベースバンド信号処理チェーン２０（図３参照）によってさらに処理され、アナログベースバンド信号処理チェーン２０は、基本的に、１つまたは複数のフィルタ（例えばバンドパスフィルタ２１）を含み、不所望のサイドバンドおよびイメージ周波数を除去し、かつ、１つまたは複数の増幅器、例えば増幅器２２を含む。アナログデジタル変換器３０（図３参照）に供給されてもよいアナログ出力信号は、ｙ（ｔ）と示される。

[0033]この例では、ミキサー１０４は、ＲＦ信号ｇ・ｙ_ＲＦ（ｔ）（増幅したアンテナ信号）をベースバンドにダウンコンバートする。それぞれのベースバンド信号（ミキサー出力信号）は、ｙ_ＢＢ（ｔ）と示される。ダウンコンバートは、単一の段階で（すなわちＲＦバンドからベースバンドに）、または、１つまたは複数の中間の段階を介して（ＲＦバンドからＩＦバンドに、その後ベースバンドに）達成されてもよい。アナログ出力信号ｙ（ｔ）は、アナログデジタル変換器３０（図３および図４参照）を用いてデジタル化されてもよく、それぞれのデジタル出力信号は、ｙ［ｎ］と示される。この信号は、デジタルレーダー信号とも呼ばれる。

[0034]図５は、ＦＭＣＷレーダーセンサにおいて一般的に実施されるような例示的なＦＭ方式を概略的に示す。図示例では、１６個のアップチャープのシーケンスが、１つのデータ収集のために送信される。実際には、チャープシーケンスは、通常、より多くのチャープ（例えば２５６個のチャープ）を含み、この例は、説明目的のためだけに単純化されていることに留意されたい。本願明細書に記載されている実施形態では、チャープシーケンスの個々のチャープを特徴付けるランプパラメータ（スタートおよびストップ周波数、周波数変化の傾き、チャープ前の変調休止等）は、シーケンスの間一定である。しかしながら、いくつかの実施形態では、ランプパラメータの１つまたは複数は、チャープシーケンスのチャープ間で変化してもよい。図６に、レーダーエコーを評価するための１つの例示的な信号処理方法が示される。図示の信号処理方式は、通常、レンジ／ドップラー処理と呼ばれ、レーダーセンサにおいて一般的に用いられ、いわゆるレンジ／ドップラーマップ（図６参照）によって表されるレンジ／速度領域内のレーダーターゲットを検出する。

[0035]図６は、周波数変調レーダー信号を放射するＦＭＣＷレーダーセンサにより用いられる測定原則を示し、周波数変調レーダー信号は、鋸歯形状の変調信号を用いて変調される。図６（ａ）は、送信するレーダー信号（実線、図４の信号ｓ_ＲＦ（ｔ）参照）およびそれぞれの受信するレーダー信号（破線、図４の信号ｙ_ＲＦ（ｔ）参照）の時間上の周波数を示す。したがって、送信するレーダー信号の周波数は、スタート周波数ｆ_{ＳＴＡＲＴ}からストップ周波数ｆ_ＳＴＯＰに線形に増加し（チャープ番号０）、次にｆ_{ＳＴＡＲＴ}に戻り、ストップ周波数ｆ_ＳＴＯＰに達するまで再び増加し（チャープ番号１）等である。図５に関して上述したように、送信するレーダー信号は、「チャープパルス」または「チャープ」とも呼ばれる「周波数ランプ」のシーケンスから構成される。アプリケーションに依存して、所定の変調休止は、２つの隣接するチャープ間に挿入されてもよく、レーダー信号は、休止の間、ストップ周波数またはスタート周波数に留まってもよい（または、ストップ周波数とスタート周波数との間の任意の周波数に留まってもよい）。１つのチャープの期間Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}は、数μｓから数ｍｓ、例えば２０μｓから２０００μｓまでの範囲内でもよい。しかしながら、実際の値は、アプリケーションに依存して、より大きくても、より小さくてもよい。

[0036]（ＲＸアンテナによって受信される）受信するレーダー信号は、（アンテナによって放射される）送信するレーダー信号に対して、タイムラグΔｔだけ遅延し、この遅延は、レーダー信号が、ＴＸアンテナからレーダーターゲットまで移動し（レーダーターゲットでレーダー信号が後方散乱され）、ＲＸアンテナまで戻る移動時間によるものである。タイムラグΔｔは、しばしば、往復遅延ＲＴＤと呼ばれる。レーダーセンサからレーダーターゲットまでの距離ｄ_Ｔは、ｄ_Ｔ＝ｃ・Δｔ／２であり、すなわち、光速ｃ×タイムラグΔｔの半分である。図６（ａ）から分かるように、タイムラグΔｔは、結果として、周波数偏移Δｆを生じ、周波数偏移Δｆは、受信する信号をダウンミキシングし（図４のミキサー１０４、図６（ｂ）参照）、ベースバンド信号をデジタル化し、次のデジタルスペクトル解析を実行することによって決定可能であり、周波数偏移は、ベースバンド信号のビート周波数として現れる。線形チャープ（すなわち鋸歯形状の変調信号）を用いるとき、タイムラグΔｔは、Δｔ＝Δｆ／ｋとして計算可能であり、係数ｋは、周波数ランプの傾きであり、ｋ＝（ｆ_ＳＴＯＰ−ｆ_{ＳＴＡＲＴ}）／Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}として計算可能である。

[0037]ＦＭＣＷレーダーセンサの基本的な動作原則が概略的に上述されてきたが、実際には、より高度な信号処理が適用されてもよいことに留意されたい。特に、ドップラー効果により受信する信号の追加の周波数偏移ｆ_Ｄによって、距離測定におけるエラーが生じうる。なぜなら、ドップラー偏移ｆ_Ｄが周波数偏移Δｆに追加されるからであり、周波数偏移Δｆは、上述したように、レーダー信号の移動時間Δｔ（往復遅延ＲＴＤ）によるものである。アプリケーションに依存して、ドップラー偏移は、送受信するレーダー信号から推定されてもよく、一方、いくつかのアプリケーションでは、ドップラー偏移は、距離測定にとって無視できるほどでもよい。これは、特に、チャープ期間Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}が短く、その結果、周波数偏移Δｆが、レーダーセンサの測定範囲内の任意の距離のためのドップラー偏移ｆ_Ｄと比較して高いとき、当てはまりうる。この例では、レーダー信号の周波数は、ｆ_{ＳＴＡＲＴ}からｆ_ＳＴＯＰに増加し、結果として、いわゆる「アップチャープ」を生ずる。しかしながら、同一の測定技術は、「ダウンチャープ」に適用されてもよく、「ダウンチャープ」は、ストップ周波数ｆ_ＳＴＯＰがスタート周波数ｆ_{ＳＴＡＲＴ}より低く、周波数がチャープの間、ｆ_{ＳＴＡＲＴ}からｆ_ＳＴＯＰに減少するときである。いくつかのレーダーシステムでは、距離が「アップチャープ」および「ダウンチャープ」に基づいて計算されるとき、ドップラー偏移が除去されてもよい。理論的には、レーダーターゲットの実際の測定した距離ｄ_Ｔは、アップチャープのエコーから取得される距離値およびダウンチャープのエコーから取得される距離値の平均として計算可能であり、平均することによって、ドップラー偏移は相殺される。

[0038]デジタルＦＭＣＷレーダー信号の１つの例示的な標準信号処理技術（図３のＤＳＰ４０参照）は、レンジドップラーマップ（レンジドップラーイメージとも呼ばれる）の計算を含む。図６（ｂ）に示したように、一般的に、線形ＦＭＣＷレーダーは、ターゲット情報（すなわちレーダーターゲットの距離、角度および速度）を、線形チャープのシーケンスを送信し、ターゲットからの遅延エコー（図４の信号ｙ_ＲＦ（ｔ）参照）を送信信号のコピーとミックス（ダウンコンバート）する（図４のミキサー１０４参照）ことによって取得する。ターゲットのレンジ情報（すなわち、センサとレーダーターゲットとの間の距離）は、このダウンコンバート信号のスペクトルから抽出可能である。レンジドップラーマップは、例えば、以下で詳述するように、２段階のフーリエ変換によって取得可能である。レンジドップラーマップは、さまざまなターゲットの検出、識別および分類アルゴリズムの基礎として用いることができる。

[0039]上述したように、レーダーセンサからレーダーターゲットまでの距離ｄ_Ｔは、式（１）として計算されてもよい。

Δｆは、ビート周波数を意味し、Ｂは、チャープのバンド幅を意味する（Ｂ＝｜ｆ_ＳＴＯＰ−ｆ_{ＳＴＡＲＴ}｜）。したがって、線形ＦＭＣＷレーダーの基本的な信号処理は、ビート周波数をスペクトル解析により決定することを含む。レーダーターゲットが移動するとき、ドップラー効果を考慮し、（レーダーセンサに対する）レーダーターゲットの速度を決定しなければならない。これは、上述したレンジドップラーマップに基づいて行うことができ、レンジドップラーマップは、いわゆるレンジドップラー処理を用いて計算可能である。

[0040]レンジドップラーマップを計算するための一般的な方法は、２つのステップを含み、各ステップは、いくつかのフーリエ変換の計算を含み、通常、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて実施される。以下の例のために、ＡＤＣ３０（図４参照）により提供されるデジタルレーダー信号ｙ［ｎ］が、Ｍ個のチャープを表すＮ×Ｍサンプルを含み、各チャープが、Ｎ個のサンプル（サンプリング時間間隔Ｔ_{ＳＡＭＰＬＥ}）から構成されると仮定する。これらのＮ×Ｍサンプルは、Ｎ行Ｍ列の２次元アレイＹ［ｎ，ｍ］（図６（ｃ）参照）に配置されてもよい。アレイＹ［ｎ，ｍ］の各列は、１つのチャープを表す。アレイＹ［ｎ，ｍ］のｎ行目は、各チャープのｎ番目のサンプルを含む。行指数ｎは、「高速」時間軸上の離散時間値ｎ・Ｔ_{ＳＡＭＰＬＥ}とみなされてもよい。同様に、列指数ｍ（チャープ番号）は、「低速」時間軸上の離散時間値ｍ・Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}とみなされてもよい。

[0041]第１の段階では、第１のＦＦＴ（通常レンジＦＦＴと呼ばれる）は、各チャープに適用される。すなわち、ＦＦＴは、アレイＹ［ｎ，ｍ］のＭ列の各々のために計算される。換言すれば、ＦＦＴは、「高速」時間軸に沿ってマトリクスＹ［ｎ，ｍ］に適用される。結果として生じるフーリエ変換は、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］と呼ばれる２次元アレイに配置可能であり、Ｍ列は、Ｍ個のチャープのフーリエ変換を含む。Ｎ行の各々は、特定の離散周波数値（しばしば周波数ビンと呼ばれる）のための（複素数値の）スペクトル値を含む。レンジマップＲ［ｎ，ｍ］は、図６（ｃ）に示される。ターゲットからのレーダーエコーは、結果として、特定の周波数ビンに（または、特定の周波数ビンの近くに）現れるピークを生ずる。通常、ピークは、すべての列に現れる、すなわち、すべての（フーリエ変換された）チャープに現れる。周波数ビンの周波数値は、例えば式（１）に従ってレンジ情報に変換可能である。

[0042]第２の段階では、第２のＦＦＴ（通常ドップラーＦＦＴと呼ばれる）は、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］のＮ行の各々に適用される。各行は、特定の周波数ビンのためのＭ個のチャープのＭ個のスペクトル値を含み、各周波数ビンは、レーダーターゲットの特定レンジ／距離に対応する。換言すれば、ＦＦＴは、「低速」時間軸に沿ってレンジマップＲ［ｎ，ｍ］に適用される。結果として生じるフーリエ変換は、レンジ／ドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］と呼ばれる２次元アレイに配置可能である。ターゲットからのレーダーエコーは、結果として、レンジ／ドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］の特定の位置に現れるピークを生ずる。ピークが現れる行番号ｎ∈［０，…，Ｎ−１］は、周波数ビンを表し、それぞれの周波数値は、例えば式（１）に従ってレンジ情報に変換可能である。ピークが現れる列番号ｍ∈［０，…，Ｍ−１］は、速度情報に変換可能なドップラー周波数（ドップラー効果による周波数偏移）を表す。複数のＲＸアンテナの場合、レンジ／ドップラーマップＸ_ａ［ｎ，ｍ］は、各アンテナのために計算されてもよく、ａは、それぞれのＲＸアンテナの指数を意味する（ａ＝０，１，…Ａ−１，Ａは、ＲＸアンテナの数を意味する）。Ａ個のレンジ／ドップラーマップＸ_ａ［ｎ，ｍ］は、３次元アレイ（時々「レーダーデータキューブ」と呼ばれる）にスタックされてもよい。パラメータＮおよびＭが等しくてもよいが、一般的に異なると理解されたい。

[0043]上述したように、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］、レンジドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］またはレーダーデータキューブは、さまざまな信号処理技術のための入力データとして用いられ、レーダーセンサの周囲（視野）内のレーダーターゲットを検出してもよい。例えば、レーダーチャネル内の物体（レーダーターゲット）によって生じる、レンジマップ内またはレンジ／ドップラーマップ内のピーク（すなわち局所最大値、ＦＦＴピーク）を検出するさまざまなピーク検出アルゴリズムは公知である。すなわち、レンジマップまたはレンジドップラーマップ内の値が特定の閾値を超える場合、ターゲットが検出されてもよい。しかしながら、より複雑な検出アルゴリズムもまた用いられてもよい。追加の信号処理ステップが実行され、検出ＦＦＴピークからレーダーターゲットのリストを取得する。

[0044]任意の測定データのように、レンジ／ドップラーマップ内のスペクトル値は、ノイズを含む。それゆえ、ＦＦＴピークの検出性および検出ピークの信頼性は、ノイズフロアに依存する。さまざまなノイズ源は、ノイズフロア、特に局部発振器（図４の発振器１０１参照）の位相ノイズに寄与しうる。同一または類似のタイプのより多くのレーダーセンサが同一環境（例えば道路の同一部分）において動作されるときに発生する他の現象は、干渉である。この場合、レーダーセンサのＲＸアンテナによって受信される信号は、レーダーエコーおよびノイズを含むだけではなく、同一周波数範囲内で動作する１つまたは複数の他のレーダーセンサによって放射され、ＲＸアンテナに対して散在する（時々組み入れられる）信号もまた含む。特定のレーダーセンサを考慮するとき、同一環境内で動作する任意の他のレーダーセンサは、潜在的な干渉物であり、１つまたは複数の干渉物によって放射されるレーダー信号は、干渉信号と呼ばれる。レーダーセンサのＲＦフロントエンドによって受信される干渉信号は、本当のターゲットによって生じるレーダーエコー上に重畳し、ノイズフロア全体を非常に高い値に少なくとも一時的に増加させうるので、レーダーターゲットの検出は、不可能になる、または、少なくともエラーの傾向が生ずる。

[0045]図７は、干渉物が受信レーダーエコーをどのように妨害しうるかを示す単純な一例を示す。したがって、図７は、３車線の道路および４つの車両Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４を示す。少なくとも車両Ｖ１およびＶ４は、レーダーセンサを備えている。車両Ｖ１のレーダーセンサは、ＲＦレーダー信号ｓ_ＲＦ（ｔ）を放射し、受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）は、前方を走行する車両Ｖ２およびＶ３から後方散乱されるレーダーエコーと、接近する交通の車両Ｖ４から後方散乱されるレーダーエコーと、を含む。さらに、車両Ｖ１のレーダーセンサによって受信される信号ｙ_ＲＦ（ｔ）は、接近する車両Ｖ４（車両Ｖ１のレーダーセンサにとって干渉物である）のレーダーセンサによって放射されるレーダー信号（干渉信号）を含む。

[0046]車両Ｖ１のレーダーセンサによって受信される信号ｙ_ＲＦ（ｔ）は、式（２）として記載されてもよい。

上述した式（２）から（４）において、信号ｙ_ＲＦ，Ｔ（ｔ）およびｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）は、それぞれ、本当のレーダーターゲットおよび干渉による受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）の信号成分である。実際には、複数のレーダーエコーおよび複数の干渉物が存在しうる。式（３）は、Ｕ個の異なるレーダーターゲットによって生じるレーダーエコーの合計を表し、Ａ_Ｔ，ｉは、レーダー信号の減衰であり、Δｔ_Ｔ，ｉは、ｉ番目のレーダーターゲットによって生じる往復遅延である。同様に、式（４）は、Ｖ個の干渉物によって生じる干渉信号の合計を表し、Ａ_Ｉ，ｉは、放射された干渉信号ｓ_ＲＦ，ｉ’（ｔ）の減衰を意味し、Δｔ_Ｉ，ｉは、（各干渉物ｉ＝０，１，…Ｖ−１のための）関連付けられた遅延を意味する。車両Ｖ１のレーダーセンサによって放射されたレーダー信号ｓ_ＲＦ（ｔ）と、例えば車両Ｖ４のレーダーセンサによって放射された干渉するレーダー信号ｓ_ＲＦ，０’（ｔ）（干渉信号、指数ｉ＝０）と、は、一般的に、異なるチャープパラメータ（スタート／ストップ周波数、チャープ期間、繰り返し率等）を有する異なるチャープシーケンスを含むことに留意されたい。干渉による信号成分ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）の振幅は、通常、レーダーエコーによる信号成分ｙ_ＲＦ，Ｔ（ｔ）の振幅より著しく高いことに留意されたい。

[0047]図８および図９は、例えば、干渉物がレーダーセンサによって受信される信号ｙ_ＲＦ（ｔ）内に含まれるレーダーエコーをどのように妨害しうるかを示す。図８は、レーダーセンサによって放射される１つのチャープ（チャープ期間６０μｓ）の時間上の周波数を示す。放射信号ｓ_ＲＦ（ｔ）のスタート周波数は、ほぼ７６２５０ＭＨｚであり、ストップ周波数は、ほぼ７６６００ＭＨｚである。他のレーダーセンサから生成される干渉信号ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）は、ほぼ７６１００ＭＨｚで開始し、７６５８０ＭＨｚで停止するアップチャープ（チャープ期間３０μｓ）と、前のアップチャープのストップ周波数（７６５８０ＭＨｚ）から開始し、次のアップチャープのスタート周波数（７６１００ＭＨｚ）で停止する次のダウンチャープ（１０μｓのチャープ期間を有する）と、を含む。レーダーセンサのベースバンド信号のバンド幅Ｂは、ベースバンド信号処理チェーン２０によって（特に図４に示されるフィルタ２１によって）実質的に決定され、図８では、破線によって示される。図９は、レーダーセンサ内でベースバンドにダウンコンバートされる干渉信号ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）から結果として生じた（予め処理された）ベースバンド信号ｙ（ｔ）の例示的な波形を示す。干渉による信号成分が、ある時間間隔において、有意な振幅を有することが分かり、ある時間間隔では、干渉信号の周波数は、レーダーセンサのバンド幅Ｂ内に存在する（図８参照）。この例では、干渉は、６０μｓのチャープ期間の間、３回発生する、すなわち、ほぼ７μｓ、２８μｓおよび４２μｓで発生する。上述したように、干渉信号の電力は、通常、本当のターゲットからのレーダーエコーの電力より高い。さらに、干渉信号と特定のレーダーセンサの送信信号とは、通常、相関がなく、それゆえ、干渉は、ノイズとみなすことができ、ノイズフロア全体を増加させる。

[0048]図１０は、ブロック図によって、どのように干渉信号ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）がベースバンドにダウンコンバートされ、本当のレーダーターゲットからのレーダーエコーｙ_ＲＦ，Ｔ（ｔ）上に重畳するかを説明する（式（２）から（４）参照）。図１０は、図４に関して上述したようにレーダーセンサのＲＦフロントエンド１０を示す。局部発振器１０１は、チャープのシーケンスを含む発振器信号ｓ_ＬＯ（ｔ）を生成するように構成され、チャープのシーケンスは、増幅され（増幅器１０２）、送信信号ｓ_ＲＦ（ｔ）としてＴＸアンテナ５を介して放射される。ターゲットＴで後方散乱され、ＲＸアンテナ６によって受信される信号は、ｙ_ＲＦ，Ｔ（ｔ）と示される（式（３）参照、ターゲットＵの数は１である）。さらに、図１０は、さらなるレーダーセンサのＲＦフロントエンド１０’を示し、ＲＦフロントエンド１０’は、発振器信号ｓ_ＬＯ’（ｔ）を生成するためのＬＯ発振器１０１’を含む。（信号ｓ_ＬＯ（ｔ）と異なる）発振器信号ｓ_ＬＯ’（ｔ）もまた、チャープのシーケンスを含み、チャープのシーケンスは、増幅され（増幅器１０２’）、ＴＸアンテナ５’によって干渉信号ｓ_ＲＦ’（ｔ）として放射される。第１のレーダーセンサのアンテナ６に到来する干渉信号はｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）と示される（式（４）参照、干渉物Ｖの数は１である）。

[0049]レーダーエコーｙ_ＲＦ，Ｔ（ｔ）および干渉信号ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）の両方は、アンテナ６によって受信され、ミキサー１０４のＲＦ入力で重畳する。図１０から、受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）の干渉信号成分ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）が、受信信号ｙ_ＲＦ（ｔ）内に含まれるレーダーエコーｙ_ＲＦ，Ｔ（ｔ）と同一方法でベースバンドにダウンコンバートされるのが分かる。したがって、送信信号の瞬時周波数ｆ_ＬＯと受信干渉信号ｙ_ＲＦ，Ｉ（ｔ）の瞬時周波数との間の周波数の差がベースバンド信号処理チェーン２０のバンド幅Ｂ内にあるとき、干渉は、デジタル信号ｙ［ｎ］内にも存在する。残りのオプションは、影響を受けたチャープのサンプルを放棄すること、または、デジタル信号処理技術を使用することによって残りの干渉を（少なくとも部分的に）抑制することである。

[0050]デジタル領域内の干渉を削除することを意図する２つの方法は、時間領域の閾値化（ＴＤＴ）および周波数領域の閾値化（ＦＤＴ）である。両方法は、本当のターゲットからのレーダーエコーと干渉とを区別するために用いられる閾値を最適に計算する。しかしながら、レーダーエコーと干渉との間の信頼性が高い区別を可能にする閾値を見つけることは、現実のシナリオにおいて困難でありうる。さらに、ＦＤＴを用いるとき、閾値を超える場合、影響を受けたチャープ（または影響を受けたサンプル）は、さらなる処理の間、放棄され、無視される。ＴＤＴを用いる方法は、チャープの影響を受けた部分を放棄するだけである。後述する信号処理方法の例によって、閾値を必要とせず（少なくとも部分的な）干渉抑制が可能になり、レーダーエコーと干渉とを区別することができる。

[0051]図１１は、デジタル領域内の干渉を抑制または減少するための１つの例示的な方法を示すフローチャートであり、特に、デジタル（ベースバンド）レーダー信号ｙ［ｎ］（図４および図１０参照）のサンプリングによって取得されたレンジマップＲ［ｎ，ｍ］に基づく。第１のステップＳ１において、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］は、デジタルレーダー信号ｙ［ｎ］から計算され、デジタルレーダー信号ｙ［ｎ］は、特定の数のチャープのシーケンスを表す。一般性を失うことなく、チャープの数は、Ｍと示され、サンプリングレートは、各チャープがＮ個のサンプルによって表されるように選択される。したがって、デジタルレーダー信号ｙ［ｎ］のＮ×Ｍサンプルが処理される。図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、これらのサンプルは、Ｎ×Ｍマトリクスで配置可能であり、本願明細書では、Ｙ［ｎ，ｍ］と示される。レンジマップＲ［ｎ，ｍ］は、ＦＦＴをＭ列の各々に適用することによって取得されてもよい。レンジマップＲ［ｎ，ｍ］の行指数ｎは、離散周波数値（周波数ビン）を表し、列指数ｍは、チャープ番号（または低速時間軸上の時間値）を表す。

[0051]図６に関して上述したように、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］のＭ列は、送信されたＲＦ信号ｓ_ＲＦ（ｔ）内に含まれるチャープによって生じるレーダーエコーを表すデジタルレーダー信号ｙ［ｎ］のＭセグメントのスペクトルを含む。すなわち、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］のマトリクス要素は、複素数値のスペクトル値Ａ~_ｎ，ｍであり、各スペクトル値Ａ~_ｎ，ｍは、特定の周波数ビンおよび特定のチャープ番号（または低速時間軸上の時間値）に関連付けられる。複素数値Ａ~_ｎ，ｍは、式（５）として表現可能である。

Ａ_ｎ，ｍは、振幅を表し、φ_ｎ，ｍは、スペクトル値Ａ~_ｎ，ｍのそれぞれの位相を表し、ｊは、虚数単位を意味する。上述したように、ｎは、周波数ビンを意味し、ｍは、チャープ数を意味する（低速時間軸上の時間値ｍ・Ｔ_{ＣＨＩＲＰ}に同等）。より一般的な方法によれば、各複素数値のスペクトル値Ａ~_ｎ，ｍは、少なくとも第１のパラメータによって表され、第１のパラメータは、振幅、位相、実数部もしくは虚数部、または、複素数値を表すのに適切な任意の他のパラメータ（例えば指数関数ｅ＾（ｊ・φ_ｎ，ｍ））でもよい。

[0053]図１１のフローチャートを再度参照すると、平滑化動作は、第１のパラメータのシーケンスに（例えば、振幅（Ａ_ｎ，０，Ａ_ｎ，１，…，Ａ_ｎ，ｍ，…，Ａ_{ｎ，Ｍ−１}））、レンジマップの周波数ビンｎの少なくとも１つのために、いくつかのために、または、すべてのために適用される（図１１、ステップＳ２、ｎ＝０，…，Ｎ−１）。換言すれば、平滑化動作は、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］の少なくとも１行に（または、行ごとに、各行に）適用され、平滑化動作は、非線形動作でもよく、振幅値Ａ_ｎ，ｍにのみ影響を及ぼすが、位相値φ_ｎ，ｍを不変のままにする（第１のパラメータが振幅であり、第２のパラメータが位相である場合）。特に、非線形平滑化動作は、閾値のない（閾値フリー）動作でもよく、すなわち、滑らかにされる値を入力データとしてのみ用いて、平滑化のための閾値を用いない動作でもよい。この方法は、本願明細書に記載されている例を一般的な閾値化技術と区別する。従来の閾値化技術の代わりに平滑化動作を用いることは、結果として、ノイズの減少にもつながりうる。さらに、（閾値フリー）平滑化動作を用いることは、基本的に、適切な閾値を設定する方法の課題を解消する。

[0054]ステップＳ３において、レンジ／ドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］は、平滑化されたレンジマップから従来の方法で計算されてもよく（図６参照）、ターゲット検出（距離、速度）は、レンジ／ドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］に基づいて、任意の周知のアルゴリズムを用いて行われてもよい（ステップＳ４）。上述したように、各周波数ビンｎは、特定レンジ／距離値に対応する。以下の例では、第１のパラメータは、レンジマップ内のスペクトル値の振幅であり、位相は、第２のパラメータとみなされてもよい。しかしながら、本発明が振幅の平滑化に限定されるわけではないことに留意されたい。

[0055]以下、平滑化動作がさらに詳細に述べられる。図１２は、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］を示し、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］の行は、平滑化動作のための入力データを含む。図１２では、図面を単純に保つために、振幅Ａ_ｎ，ｍのみが示されることに留意されたい。平滑化動作についてさらに詳細に述べる前に、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］内の振幅値Ａ_ｎ，ｍは、シミュレーションによって取得された特定の例のために解析される。図１３に示される波形は、それぞれ３つの異なる周波数ビンｎ_１、ｎ_２およびｎ_３（すなわちＲ［ｎ，ｍ］の３つの異なる行）のための振幅値Ａ_ｎ１，ｍ、Ａ_ｎ２，ｍおよびＡ_ｎ２，ｍを表す。この例では、チャープの数Ｍは２５６である（ｍ＝０，…，２５５）。

[0056]図１３において、破線は、周波数ビンｎ_３に関連付けられたシーケンスＲ［ｎ_３、ｍ］＝（Ａ_ｎ３，０，Ａ_ｎ３，１，…，Ａ_{ｎ３，２５５}）を表す。この周波数ビンｎ_３内の振幅（信号電力に対応する）は、基本的に、ノイズのみを含み、レーダーエコーおよび干渉を含まない。それゆえ、シーケンスＲ［ｎ_３、ｍ］は、基本的に、ノイズフロアを表す（すなわち、ノイズのみの信号の１つの実現である）。実線は、周波数ビンｎ_１に関連付けられたシーケンスＲ［ｎ_１、ｍ］＝（Ａ_ｎ１，０，Ａ_ｎ１，１，…，Ａ_{ｎ１，２５５}）を表し、この周波数ビンｎ_１内の振幅は、基本的に、ノイズおよび本当のレーダーターゲットからのレーダーエコーを含む。ターゲットの距離ｄ_Ｔは、式（１）に従って決定可能であり、ビート周波数Δｆは、周波数ビンｎ_１によって与えられる。図１３において分かるように、レーダーターゲットによって生じる信号振幅（電力）は、ノイズフロアより著しく上にあり、すべての２５５のチャープのためにほぼ同一である。すなわち、シーケンスＲ［ｎ_１、ｍ］は、基本的に、ノイズおよび干渉による小さい変動のみを有する平坦な横線である。破線（点線）は、周波数ビンｎ_２に関連付けられたシーケンスＲ［ｎ_２、ｍ］＝（Ａ_ｎ２，０，Ａ_ｎ２，１，…，Ａ_{ｎ２，２５５}）を表し、この周波数ビンｎ_２内の振幅は、基本的に、ノイズおよび干渉を含むが、レーダーエコーを含まない。図１３において分かるように、干渉によって生じる信号振幅（電力）は、ノイズフロアより著しく上にある場合もあるが、通常、２５５のチャープにわたり大きく変化する。いくつかのチャープ（例えばｍ≒０〜９またはｍ≒１２０、ｍ≒１５０〜１６０等）のために、信号電力は、ノイズフロアに近くてもよく、一方、他のチャープのために、信号電力は、レーダーエコーの信号電力に類似してもよいし、さらに高くてもよい。

[0057]上記をまとめると、図１３の３つの曲線は、特定の離散周波数値（周波数ビン）で、レンジマップの列にわたる「セクション」を視覚化し、これらのセクションは、低速時間軸（チャープ番号）上のそれぞれの周波数ビンの信号振幅／電力を示す。レーダーエコーは、低速時間軸に沿って著しくは変化しない（局所的な）ピークとして現れる。すなわち、実質的に、同一のピーク電力は、関連した周波数ビンですべてのチャープに現れる。これとは異なり、干渉信号は、ピークとしても現れるが、このピークは、低速時間軸に沿って大きく変化する。すなわち、干渉による信号電力は、通常、関連した周波数ビンですべてのチャープに均一に現れるというわけではない。

[0058]図１４は、上述した平滑化動作をレンジマップＲ［ｎ，ｍ］の行に適用することによって、どのように干渉が抑制可能か、または、少なくとも減少可能かについての２つの例を示す。図１４（ａ）によれば、平滑化動作は、各周波数ビンのために、低速時間軸に沿って、スペクトル値の振幅に適用される。換言すれば、各周波数ビンのために、Ｍ個の連続チャープに関連付けられたスペクトル値の振幅は平滑化され、干渉による強い変動を減少する（図１３の破線の曲線参照）。平滑化動作は、非線形動作でもよく、（干渉による）低速時間軸に沿った強い変動を減少するように構成されるが、本当のターゲットからのレーダーエコーに著しくは影響を及ぼさない。なぜなら、本当のターゲットからのレーダーエコーによって、通常、低速時間軸に沿って実質的に一定の局所的信号最大が生じるからである（図１３の実線の曲線参照）。

[0059]したがって、平滑化動作は、関数（６）として記載可能である。

この関数は、振幅値（Ａ_ｎ，０，Ａ_ｎ，１，…，Ａ_{ｎ，Ｍ−１}）を特定の周波数ビンｎで平滑化された振幅値（Ａ’_ｎ，０，Ａ’_ｎ，１，…，Ａ’_{ｎ，Ｍ−１}）にマップする。単純な一例では、平滑化動作は、最小化動作ｍｉｎ（・）でもよい。この場合、平滑化動作は、関数（７）として記載可能である。

換言すれば、各周波数ビンｎ＝０，１，…Ｎ−１で、振幅Ａ_ｎ，ｍは、最小値Ａ_{ｎ，ｍｉｎ}により置換される。この例は、図１４（ｂ）に示される。

[0060]上述したように、本願明細書に記載されている実施形態に関連して用いられる平滑化動作は、閾値（この閾値と振幅値とが比較可能である）を用いず、それゆえ、閾値を適切に設定する方法の課題を回避する。特定の振幅値Ａ_ｎ，ｍが平滑化動作によって修正される場合、対応する修正された（すなわち滑らかにされた）振幅値Ａ’_ｎ，ｍは、同じ周波数ビンｎにおける振幅値の１つまたは複数に依存し、固定値または既定値に修正されない（例えば、閾値条件が満たされる場合、値をゼロに設定する）。式（７）の例では、現在の周波数ビンの最小値が用いられる。さらに、同じ周波数ビンｎにおける振幅値の１つまたは複数に基づいて、特定の振幅値Ａ_ｎ，ｍを修正することによって、特定の振幅値Ａ_ｎ，ｍが可変的であり、ゼロのような所定の一定値に設定されないことを達成できる。それゆえ、上述した平滑化動作は、結果としてノイズの減少およびより良好な干渉軽減につながりうる。

[0061]シミュレーションデータ（シミュレーションレーダーエコーおよび干渉を含むシミュレーションレンジマップ）に適用されるとき、最小化動作が良好な結果を生ずるが、本当のレーダーターゲットおよび干渉物からの測定データに適用されるとき、他の平滑化動作がより良好な結果を生ずる場合があることを理解されたい。他の適切な平滑化動作は、とりわけ、平均、移動平均フィルタ、メジアンフィルタ、スライディング・ウィンドウ内の最小化動作（移動最小）等でもよい。２つ以上の平滑化動作が組み合わされ、さらに適切な平滑化動作を取得してもよい。メジアンフィルタの場合、式（６）内の値Ａ’_ｎ，ｍは、式（８）として計算可能である。

２ｗ＋１は、メジアンフィルタのウィンドウサイズであり、０未満の指数は、０により置換され、Ｍ−１より大きい指数は、Ｍ−１により置換される。例示的なウィンドウサイズ７の場合（ｗ＝３）、式（８）は、式（９）になる。

式（８）および（９）から分かるように、非線形平滑化フィルタは、一般的に、関連する周波数ビンにおけるすべての振幅値を修正する。最小フィルタの場合でさえ、実際には、すべての振幅値が修正される（ただし、周波数ビンにおける単一値が最小である場合を除く）。

[0062]上述したように、平滑化動作は、位相値φ_ｎ，ｍに影響を及ぼさない。したがって、平滑化されたレンジマップＲ’［ｎ，ｍ］は、平滑化された振幅値Ａ’_ｎ，ｍおよび元の位相値φ_ｎ，ｍから構成される。すなわち、式（１０）のとおりである。

平滑化されたレンジマップＲ’［ｎ，ｍ］は、任意の従来の方法でさらに処理可能であり、例えば、ＦＦＴの第２の段階をレンジマップＲ’［ｎ，ｍ］の行に適用することによってレンジドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］を取得し、これにより、とりわけ、ターゲット速度を検出することができる。ターゲットの検出および分類は、従来のアルゴリズムを用いたレンジドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］に基づいて行われてもよい。各ＦＦＴ段の前に、ウィンドウイング動作が適用されてもよい。この種のウィンドウイングは、当業者に周知であるので、この点に関する詳細は述べられない。

[0063]本願明細書に記載されている例によれば、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］内の振幅Ａ_ｎ，ｍのみが平滑化され、一方、位相項ｅ＾（ｊ・φ_ｎ，ｍ）は不変のままである。これにより、レンジ／ドップラー処理を続行し、検出ターゲットの速度を決定することができる。レンジマップＲ［ｎ，ｍ］内の振幅Ａ_ｎ，ｍを平滑化する概念が位相項ｅ＾（ｊ・φ_ｎ，ｍ）の追加の操作／修正を除外しないことに留意されたい。

[0064]しかしながら、干渉は、振幅Ａ_ｎ，ｍに影響を及ぼすだけではなく、位相値にもまた影響を及ぼす。比較的低い干渉信号電力のために（例えば、干渉電力がレーダーエコーの電力を著しく超えないとき）、干渉による位相項ｅ＾（ｊ・φ_ｎ，ｍ）が悪化（変化）すると、ターゲット速度における測定エラーは、無視できるほどの場合がある。しかしながら、より高い干渉信号電力のために（例えば、干渉電力がレーダーエコーの電力を著しく超えるとき）、干渉による位相項ｅ＾（ｊ・φ_ｎ，ｍ）が悪化（変化）すると、速度測定は、著しい間違いを含む場合がある。この状況は、図１５に示される。図１５（ａ）（ｂ）は、複素数値のレーダーエコーおよび干渉信号の重畳と、本願明細書に記載されている例に従う干渉抑制の効果と、を示す。図１５（ａ）に示される場合、干渉は、ターゲットからのレーダーエコー信号の位相をわずかにだけ悪化（変化）させ、歪められていない（元の）レーダーエコー信号と干渉抑制後のレーダーエコー信号との間の位相エラーは小さい。図１５（ｂ）に示される場合、干渉は、ターゲットからのレーダーエコー信号の位相を著しく悪化（変化）させ、それゆえ、位相エラーは大きい。上記からみて、本願明細書に記載されている干渉抑制方法は、特に、短距離のレーダーアプリケーション（比較的短い測定距離、例えば最高１０ｍを有するレーダーセンサ）に適しており、短距離のレーダーアプリケーションでは、レーダーエコーの信号電力は、比較的高い。代替的または追加的に、従来の閾値化方法が、長距離のレーダーアプリケーション（比較的長い測定距離、例えば１０ｍ〜２００ｍを有するレーダーセンサ）に用いられてもよい。特に、本願明細書に記載されている干渉抑制方法とＴＤＴまたはＦＤＴのような周知の閾値化技術との組み合わせは、短距離および長距離のレーダーアプリケーションに役立つであろう。

[0065]上述したように、平滑化動作は、低速時間軸に沿って、行ごとにレンジマップに適用される（または、転置表現が用いられる場合は列ごとに）、すなわち、平滑化動作は、各チャープのために、特定の周波数ビン内のスペクトル値の振幅に適用される。したがって、特定の周波数ビン内のスペクトル値の振幅は、時間離散信号とみなすことができ、上述した平滑化動作の少なくともいくつかは、時間離散フィルタ（例えばメジアンフィルタ）のような数学演算とみなすことができる。低速時間軸に沿った時間離散フィルタリングの概念は、一般化されてもよく、したがって、フィルタリングのような数学演算は、信号の平滑化のため（のみ）に用いられるわけではなく、レンジマップ（または少なくともその部分）を解析するためにもまた、例えば、干渉の存在を検出するためにもまた用いられる。特に、スライディング・ウィンドウを用いるフィルタ、例えば、（１次元の）分散フィルタが用いられてもよい。式（６）と同様に、この種のスライディング・ウィンドウ動作ＳＷＯは、式（１１）として記載されてもよい。

分散フィルタの場合、フィルタ処理値Ａ’_ｎ，ｍは、式（１２）として計算されてもよい。

式（１２）では、スライディング・ウィンドウの長さは、再び、２ｗ＋１であり、Ａ^- _ｎ，ｍは、現在のウィンドウ位置のための（移動）平均である。低速時間軸（チャープ番号）上の離散時間値のために、分散が所定の閾値を超える場合、干渉の存在は、それぞれのチャープにおいて検出される。閾値比較は、スライディング・ウィンドウ動作内に含まれてもよい。この場合、計算された分散が閾値を超えるか否かに依存して、スライディング・ウィンドウ動作は、０または１を出力してもよい。この例では、動作Ｄ［ｎ，ｍ］＝ＳＷＯ（Ｒ［ｎ，ｍ］）は、結果として、ブール値（例えば、０および１）のみを含む検出マトリクスを生じてもよく、ブール値は、干渉が特定の周波数ビン（レンジ）および特定のチャープのために存在するか否かを示す。

[0066]この干渉検出は、平滑化動作の前に行われてもよく、干渉が検出されたチャープは、上位の（より高レベルの）コントローラにデジタル通信され、それらのチャープに基づく測定値が信頼できないおそれがあることを信号送信してもよい。干渉検出が次の平滑化なしで行われてもよいことを理解されたい。式（１１）によるスライディング・ウィンドウ動作ＳＷＯは、実数値の動作であるが、複素数の入力値のために定義される他のスライディング・ウィンドウ動作が適用可能でもよい。その場合、スライディング・ウィンドウ動作は、振幅にだけではなく、むしろレンジマップＲ［ｎ，ｍ］内の複素数値のスペクトル値にも適用されてもよい。

[0067]分散フィルタは、いわゆるスライディング・ウィンドウ統計の単なる一例である。スライディング・ウィンドウ統計の他の例は、上述した移動最小化動作、移動二乗平均平方根動作、標準偏差フィルタ等である。いくつかのスライディング・ウィンドウ動作（例えばメジアンフィルタ、移動最小化動作等）が上述したように平滑化のために用いられてもよく、その他が干渉の存在の検出のために用いられてもよいことを理解されたい。図１６に、スライディング・ウィンドウ動作をレンジマップＲ［ｎ，ｍ］に適用する一般的な例が示され、スライディング・ウィンドウは、破線で示され、スライディング・ウィンドウの移動方向は、矢印で示される。同一のスライディング・ウィンドウ動作が、各周波数ビンのために同一の方法で、例えば、式（１１）および（１２）に従って適用されてもよいことを理解されたい。

[0068]図１７は、上述した干渉検出を示すフローチャートである。図１１の上述した例のように、第１のステップＳ１において、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］は、（例えばＦＦＴアルゴリズムを用いて）デジタルレーダー信号ｙ［ｎ］から計算され、デジタルレーダー信号ｙ［ｎ］は、特定の数のチャープのシーケンスを表す。このステップにおいて、デジタルレーダー信号ｙ［ｎ］のＮ×Ｍサンプルが処理される。図１６の例に示すように、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］の行指数ｎは、レンジ値に対応する離散周波数値（周波数ビン）を表し、列指数ｍは、チャープ番号（すなわち低速時間軸上の離散時間値）を表す。例えば、スライディング・ウィンドウ動作のような動作は、低速時間軸に沿って、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］に各周波数ビンのために適用されてもよい（ステップＳ２’）。スライディング・ウィンドウ動作の出力は、例えば、スライディング・ウィンドウ統計でもよく、スライディング・ウィンドウ統計に基づいて、干渉の存在が検出されてもよい。一例では、スライディング・ウィンドウ動作は、特定のウィンドウ位置のための統計パラメータを計算すること、統計パラメータと閾値とを比較すること、および、統計パラメータが（干渉により）閾値を超えるか否かを示す値を出力することを含んでもよい。この点で、（例えばスライディング・ウィンドウ）動作が上述した平滑化のように閾値フリーであることに留意されたい。動作の結果のみが閾値と比較され、干渉の存在を検出してもよい。したがって、スライディング・ウィンドウ動作の出力は、干渉が特定の周波数ビン（レンジ）および特定のチャープ（またはチャープのグループ）のために検出されたか否かを示すブールの値（例えば０および１）のシーケンスでもよい。オプションで（破線で描かれる）、平滑化動作は、上述したようにレンジマップを平滑化するために適用されてもよく（ステップＳ２）、スライディング・ウィンドウ動作は、平滑化されていないレンジマップに適用される。最後に、レンジ／ドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］は、レンジマップまたは平滑化されたレンジマップから計算されてもよく（ステップＳ３）、ターゲット検出（例えば距離、速度、角度の検出）は、レンジ／ドップラーマップに基づいて実行されてもよい（ステップＳ４）。干渉検出の結果は（ステップＳ２’）、ターゲット検出のために用いられ、例えば、ターゲット検出および関連した位置（距離および角度）の信頼性ならびに速度測定を評価してもよい。

[0069]最後に、本願明細書において用いられるレンジマップＲ［ｎ，ｍ］の数学表現が一例としてみなされなければならず、他の実施態様において異なって選択されてもよいことに留意されたい。例えば、レンジマップＲ［ｎ，ｍ］およびレンジ／ドップラーマップＸ［ｎ，ｍ］のマトリクス表現は、転置されてもよい。さらに、２次元表現は、本願明細書に記載されている例を実施するのに用いられるシステム（プロセッサ、ソフトウェア開発ツール等）に依存して、１次元表現に変換されてもよい。上述したＦＦＴ動作および平滑化動作を実行するプロセッサは、ＭＭＩＣ内に集積されてもよいし、同一回路基板上の別々のチップ内に配置されてもよいし、ＨＦフロントエンドを含むＭＭＩＣと同一のレーダーモジュール内に配置されてもよい。

[0070]本発明は、１つまたは複数の実施態様に関して図示および記載されてきたが、代替および／または修正が、添付の請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく図示例に対して行われてもよい。特に、上述した構成要素または構造（ユニット、アセンブリ、デバイス、回路、システム等）によって実行されるさまざまな機能に関して、この種の構成要素を記載するのに用いられる用語（「手段」の参照を含む）は、特に明記しない限り、記載されている構成要素の特定の機能を実行する（例えば、機能的に等価な）任意の構成要素または構造に対応することを意図し、たとえ、任意の構成要素または構造が、開示された構造に構造的に等価でなくても、本願明細書に図示される本発明の例示的実施態様における機能を実行する場合は上記のとおりである。

Claims (23)

1. レーダー受信機から受信されるデジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するステップであって、前記レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表されるステップと、
   少なくとも１つの離散周波数値のために、前記レンジマップ内の少なくとも前記第１のパラメータを平滑化するステップと、
   を含む方法。
2. 前記第１のパラメータは、それぞれのスペクトル値の振幅であり、
   前記レンジマップ内の前記振幅は、時間離散シーケンスを表し、
   各時間離散シーケンスは、それぞれの離散周波数に関連付けられ、
   前記レンジマップ内の前記振幅を平滑化するステップは、少なくとも１つの離散周波数のために、平滑化動作をそれぞれの時間離散シーケンスに適用するステップを含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記レンジマップ内の前記第１のパラメータを平滑化するステップは、前記レンジマップ内の振幅を平滑化するステップと、前記スペクトル値の位相を不変のままにするステップと、を含む、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記レンジマップ内の前記第１のパラメータを平滑化するステップは、非線形閾値フリー平滑化動作を適用するステップを含む、
   請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記非線形閾値フリー平滑化動作は、各離散周波数のために、前記レンジマップ内の前記第１のパラメータを非線形にフィルタリングするステップを含む、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記非線形閾値フリー平滑化動作は、最小化動作、平均、スライディング・ウィンドウ動作、移動平均フィルタ、メジアンフィルタ、移動最小化動作のうちの少なくとも１つを備える、
   請求項４に記載の方法。
7. チャープのシーケンスを含むＲＦ発振器信号を生成し、前記ＲＦ発振器信号を、送信アンテナを介して送信するステップと、
   ＲＦレーダー信号を、受信アンテナを介して受信するステップと、
   前記ＲＦレーダー信号に基づいて、前記デジタルレーダー信号を提供するステップと、
   をさらに含む、
   請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記デジタルレーダー信号は、Ｎ個のサンプルの少なくともＭ個の連続セグメントを含み、前記Ｍ個のセグメントの各々は、チャープの前記シーケンス内の対応するチャープを有し、前記Ｍ個のセグメントの各々は、前記複数の離散時間値の１つに関連付けられ、
   前記レンジマップを計算するステップは、離散フーリエ変換を前記Ｍ個の連続セグメントの各セグメントに適用し、結果として、前記Ｍ個のセグメントの各々のためにＮ個のスペクトル値を生ずるステップを含む、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記レンジマップ内の前記第１のパラメータを平滑化するステップの後、前記レンジマップに基づいて、レンジ／ドップラーマップを計算するステップと、
   前記レンジ／ドップラーマップ内に含まれるデータに基づいて、レーダーターゲットを検出するステップと、
   をさらに含む、
   請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 第１のパラメータを平滑化するステップは、前記少なくとも１つの離散周波数値のために、複数の第１のパラメータを修正するステップを含み、
    前記第１のパラメータの特定の１つのパラメータが修正される場合、前記修正されたパラメータは、前記少なくとも１つの離散周波数値に関連付けられた１つまたは複数の第１のパラメータに依存する、
    請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. レーダー受信機から受信されるデジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するステップであって、前記レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表されるステップと、
    少なくとも１つの離散周波数値のために、前記レンジマップ内の少なくとも前記第１のパラメータに動作を適用するステップと、
    前記レンジマップに基づいて、レンジ／ドップラーマップを計算するステップと、
    前記レンジ／ドップラーマップに基づいて、かつ、前記動作の結果を用いて、レーダーターゲット検出を実行するステップと、
    を含む方法。
12. 前記動作は、スライディング・ウィンドウ動作である、および／または、前記動作は、スライディング・ウィンドウ統計を含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記スライディング・ウィンドウ動作は、分散フィルタ、標準偏差フィルタ、移動二乗平均平方根動作のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記スライディング・ウィンドウ動作は、
    特定のウィンドウのための統計パラメータを計算することと、
    前記統計パラメータと閾値とを比較することと、
    前記統計パラメータが前記閾値を超えるか否かを示す値を出力することと、
    を含む、
    請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記レンジ／ドップラーマップを計算する前に、少なくとも１つの離散周波数値のために、閾値フリー平滑化動作を用いて、前記レンジマップ内の前記第１のパラメータを平滑化するステップをさらに含む、
    請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記スライディング・ウィンドウ動作の前記結果は、干渉の存在を示す、
    請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。
17. デジタルレーダー信号を提供するように構成されるレーダー受信機と、
    プロセッサと、
    を備えるレーダー装置であって、
    前記プロセッサは、前記デジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するように構成され、前記レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表され、
    前記プロセッサは、少なくとも１つの離散周波数値のために、前記レンジマップ内の少なくとも前記第１のパラメータを平滑化するように構成される、
    レーダー装置。
18. 前記第１のパラメータは、それぞれのスペクトル値の振幅である、および／または、前記レンジマップ内の前記第１のパラメータは、各離散周波数値のために平滑化される、
    請求項１７に記載のレーダー装置。
19. デジタルレーダー信号を提供するように構成されるレーダー受信機と、
    プロセッサと、
    を備えるレーダー装置であって、
    前記プロセッサは、前記デジタルレーダー信号に基づいて、レンジマップを計算するように構成され、前記レンジマップは、複数の離散周波数値および複数の離散時間値のためのスペクトル値を含み、各スペクトル値は、少なくとも第１のパラメータによって表され、
    前記プロセッサは、
    少なくとも１つの離散周波数値に対応するレンジマップ値のために、前記レンジマップ内の少なくとも前記第１のパラメータに動作を適用し、
    前記レンジマップに基づいて、レンジ／ドップラーマップを計算し、
    前記レンジ／ドップラーマップに基づいて、かつ、前記動作の結果を用いて、レーダーターゲット検出を実行する、
    ように構成される、
    レーダー装置。
20. 前記動作は、スライディング・ウィンドウ動作である、および／または、前記動作は、スライディング・ウィンドウ統計を含む、
    請求項１９に記載のレーダー装置。
21. 前記第１のパラメータは、それぞれのスペクトル値の振幅である、および／または、前記動作は、各離散周波数値のために適用される、
    請求項１９または２０に記載のレーダー装置。
22. 前記動作の前記結果は、干渉の存在を示す、
    請求項１９に記載のレーダー装置。
23. 前記プロセッサは、前記レンジ／ドップラーマップを計算する前に、少なくとも１つの離散周波数値のために、閾値フリー平滑化動作を用いて、前記レンジマップ内の前記第１のパラメータを平滑化するようにさらに構成され、
    前記動作は、前記平滑化されていないレンジマップ内の前記第１のパラメータに適用される、
    請求項１９から２２のいずれかに記載のレーダー装置。

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