JP2023146948A - 物標検出装置、物標検出システム、物標検出方法、物標検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化を抑制可能な物標検知装置等を提供する。【解決手段】物標検出装置１００のプロセッサは、周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む電磁波信号である基本信号の実際の送受信結果に応じた物標の観測データである基本観測データを取得することを実行するように構成される。プロセッサは、基本信号を分割することで生成可能な、１つのチャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が基本信号よりも小さい分割信号について想定される送受信結果に応じた物標の観測データである分割観測データを取得することを実行するように構成される。プロセッサは、基本観測データ及び分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果を確定することを実行するように構成される。【選択図】図３

Description

本開示は、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、物標を検出する物標検出技術に、関する。

特許文献１には、比較的最大検知速度が高く距離分解能が低い第一の送信信号と、比較的最大検知速度が低く距離分解能が高い第二の送信信号とを送信するレーダ装置が開示されている。このレーダ装置は、第一の送信信号が物標で反射された反射波である第一の受信信号に基づく物標までの第一の距離を算出する。さらに、レーダ装置は、第二の送信信号が物標で反射された反射波である第二の受信信号に基づく物標までの第二の距離を算出する。レーダ装置は、第一の距離と第二の距離とを比較し、第一の距離と第二の距離とが対応していれば第二の距離を選択して測定結果とし、第一の距離と第二の距離とが対応していなければ第一の距離を選択して測定結果とする。

特許第６７２９８６４号

特許文献１のレーダ装置は、最大検知速度と距離分解能を両立するために異なる２種類の送信信号を送信するため、合計の変調時間が長くなる。これにより、物標検出の更新周期が長くなってしまう虞がある。

本開示の課題は、最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化を抑制可能な物標検知装置を、提供することにある。本開示の別の課題は、最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化を抑制可能な物標検知システムを、提供することにある。本開示の別の課題は、最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化を抑制可能な物標検知方法を、提供することにある。本開示のさらに別の課題は、最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化を抑制可能な物標検知プログラムを、提供することにある。

以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

本開示の第一態様は、プロセッサ（１０２）を有し、ホスト移動体（Ａ）に搭載されて、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、物標を検出する物標検出装置であって、
プロセッサは、
周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む電磁波信号である基本信号の実際の送受信結果に応じた物標の観測データである基本観測データを取得することと、
基本信号を分割することで生成可能な、１つのチャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が基本信号よりも小さい分割信号について想定される送受信結果に応じた物標の観測データである分割観測データを取得することと、
基本観測データ及び分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果を確定することと、
を実行するように構成される。

本開示の第二態様は、プロセッサ（１０２）を有し、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、物標を検出する物標検出システムであって、
プロセッサは、
周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む電磁波信号である基本信号の実際の送受信結果に応じた物標の観測データである基本観測データを取得することと、
基本信号を分割することで生成可能な、１つのチャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が基本信号よりも小さい分割信号について想定される送受信結果に応じた物標の観測データである分割観測データを取得することと、
基本観測データ及び分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果を確定することと、
を実行するように構成される。

本開示の第三態様は、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、物標を検出するために、プロセッサ（１０２）により実行される物標検出方法であって、
周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む電磁波信号である基本信号の実際の送受信結果に応じた物標の観測データである基本観測データを取得することと、
基本信号を分割することで生成可能な、１つのチャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が基本信号よりも小さい分割信号について想定される送受信結果に応じた物標の観測データである分割観測データを取得することと、
基本観測データ及び分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果を確定することと、
を含む。

本開示の第四態様は、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、物標を検出するために記憶媒体（１０１）に記憶され、プロセッサ（１０２）に実行させる命令を含む物標検出プログラムであって、
命令は、
周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む電磁波信号である基本信号の実際の送受信結果に応じた物標の観測データである基本観測データを取得させることと、
基本信号を分割することで生成可能な、１つのチャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が基本信号よりも小さい分割信号について想定される送受信結果に応じた物標の観測データである分割観測データを取得させることと、
基本観測データ及び分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果を確定させることと、
を含む。

これら第一～第四態様によると、基本信号の実際の送受信結果に応じた基本観測データに加えて、基本信号を分割することで生成可能な分割信号について想定される送受信結果に基づく分割観測データが取得される。基本信号は距離分解能が分割信号よりも高く、分割信号は、最大検知速度が基本信号よりも高いため、基本観測データと分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果が確定されることで、最大検知速度と距離分解能とが両立され得る。さらに、実際に送信される信号は基本信号のみであるため、物標検出の更新周期の長大化も抑制可能となり得る。以上により、最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化が抑制可能となり得る。

第一実施形態の全体構成を示すブロック図である。 第一実施形態の適用されるホスト車両を示す模式図である。 第一実施形態による物標装置の機能構成を示すブロック図である。 第一実施形態による物標検出方法を示すフローチャートである。 図４の続きを示すフローチャートである。 基本信号及び分割信号を模式的に示す図である。 基本ビート信号及び分割ビート信号を模式的に示す図である。 基本観測データと分割観測データの利用例を示す図である。 第一実施形態による物標検出方法のうち補正処理を示すフローチャートである。 補正処理を概念的に示す図である。 第二実施形態による物標検出方法を示すフローチャートである。 第二実施形態における基本観測データと分割観測データの利用例を示す図である。 第三実施形態による物標検出方法を示すフローチャートである。 第三実施形態による基本信号及び分割信号を模式的に示す図である。 第三実施形態による基本信号及び分割信号の別例を模式的に示す図である。 第四実施形態による物標検出方法を示すフローチャートである。 第四実施形態における基本観測データと分割観測データの利用例を示す図である 他の実施形態による基本信号及び分割信号を模式的に示す図である。 他の実施形態による基本信号及び分割信号を模式的に示す図である。 他の実施形態による基本信号及び分割信号を模式的に示す図である。 他の実施形態による基本信号及び分割信号を模式的に示す図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づき複数説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する場合がある。又、各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。さらに、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づき説明する。

（第一実施形態）
図１に示す第一実施形態の物標検出装置１００は、ホスト移動体として図２に示すホスト車両Ａの周辺の物標を検出する。ホスト車両Ａを中心とする視点において、ホスト車両Ａは自車両（ego-vehicle）であるともいえる。

ホスト車両Ａにおいては、運転タスクにおける乗員の手動介入度に応じてレベル分けされる、自動運転モードが与えられる。自動運転モードは、条件付運転自動化、高度運転自動化、又は完全運転自動化といった、作動時のシステムが全ての運転タスクを実行する自律走行制御により、実現されてもよい。自動運転モードは、運転支援、又は部分運転自動化といった、乗員が一部若しくは全ての運転タスクを実行する高度運転支援制御により、実現されてもよい。自動運転モードは、それら自律走行制御と高度運転支援制御とのいずれか一方、組み合わせ、又は切り替えにより実現されてもよい。

ホスト車両Ａには、レーダ装置１が搭載される。図２に示す例では、レーダ装置１は、ホスト車両Ａの前部に取り付けられている。又、レーダ装置１は、複数搭載されていてもよい。又、レーダ装置１は、ホスト車両Ａの側面、ルーフ等に取り付けられていてもよい。尚、ホスト車両Ａには、レーダ装置１以外の外界センサが搭載されていてもよい。外界センサは、例えばカメラ、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging）、及びソナー等のうち、少なくとも一種類である。

レーダ装置１は、送信データである送信信号を送信して、物体で反射された送信信号を受信データである受信信号として受信し、送信信号を反射した物体である検出対象までの距離、検出対象との相対速度、検出対象の方位を、検出情報として検出する。レーダ装置１は、送信部１１と、受信部１２と、物標検出装置１００と、を備える。送信部１１は、送信制御部及び送信アンテナを含んで構成されている。送信制御部は、送信アンテナから送信するレーダ波であるミリ波帯の電磁波信号を生成する。送信制御部は、規定の送信時間帯、周波数チャネル（周波数帯域）、チャープ周期、及びＣＤＭ符号にて送信される電磁波信号を生成する。送信制御部は、電磁波信号を、送信アンテナに供給される送信信号と、後述する信号混合部へ供給されるローカル信号とに所定の比率で分配する。

受信部１２は、受信アンテナを含んで構成される。受信アンテナは、対象物によって反射された電磁波信号を受信する。受信アンテナは、受信した電磁波信号に応じた受信信号を発生する。受信信号は、物標検出装置１００に入力される。

物標検出装置１００は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）回線、ワイヤハーネス、内部バス、及び無線通信回線等のうち、少なくとも一種類を介して送信部１１及び受信部１２に接続されている。物標検出装置１００は、少なくとも一つの専用コンピュータを含んで構成されている。尚、物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、送信部１１及び受信部１２と同一基板上に実装されるマイコンであってもよい。

物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、レーダ装置１の作動を制御する制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの運転制御を統合する、統合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの運転制御における運転タスクを判断する、判断ＥＣＵであってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの運転制御を監視する、監視ＥＣＵであってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの運転制御を評価する、評価ＥＣＵであってもよい。

物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの走行経路をナビゲートする、ナビゲーションＥＣＵであってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの自己状態量を推定する、ロケータＥＣＵであってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａの走行アクチュエータを制御する、アクチュエータＥＣＵであってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、ホスト車両Ａにおいて情報提示を制御する、ＨＣＵ（HMI(Human Machine Interface) Control Unit）であってもよい。物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、例えばホスト車両Ａとの間で通信可能な外部センタ又はモバイル端末等を構成する、ホスト車両Ａ以外のコンピュータであってもよい。

物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、メモリ１０１及びプロセッサ１０２を、少なくとも一つずつ有している。メモリ１０１は、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータ等を非一時的に記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体、及び光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。プロセッサ１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）－ＣＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）、及びＧＳＰ（Graph Streaming Processor）等のうち、少なくとも一種類をコアとして含んでいる。

物標検出装置１００においてプロセッサ１０２は、物標を検出するためにメモリ１０１に記憶された、物標検出プログラムに含まれる複数の命令を実行する。これにより物標検出装置１００は、物標を検出するための機能ブロックを、複数構築する。物標検出装置１００において構築される複数の機能ブロックには、図３に示すように基本信号処理ブロック１１０、分割信号処理ブロック１２０、確定ブロック１３０、追跡ブロック１４０、及び補正ブロック１５０が含まれている。

これらのブロック１１０の共同により、物標検出装置１００が物標を検出する物標検出方法のフロー（以下、物標検出フローという）を、図４，５に従って以下に説明する。本処理フローは、ホスト車両Ａの起動中に繰り返し実行される。尚、本処理フローにおける各「Ｓ」は、レーダプログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。

まず図４のＳ１０では、基本信号処理ブロック１１０が、基本信号を生成、送信する。基本送信信号は、ミリ波帯又は準ミリ波帯等のレーダ波である。基本信号処理ブロック１１０は、周波数を時間的に変調したチャープ波を、基本信号として生成する。具体的には、基本信号処理ブロック１１０は、図６に示すように、所定の初期周波数から最終周波数まで変化（例えば漸減）する波形を１チャープとし、複数チャープを所定の周期で繰り返す信号を、生成する。基本信号処理ブロック１１０は、こうして生成した基本信号を、送信信号として送信する。以下において、送信された基本信号を、基本送信信号と表記する場合がある。

次に、Ｓ２０では、基本信号処理ブロック１１０が、基本送信信号が物標にて反射されて返ってきた信号を、基本受信信号として受信する。

続くＳ３０では、基本信号処理ブロック１１０が、基本送受信信号に基づいて、基本ビート信号を生成する。基本信号処理ブロック１１０は、送信信号と同等の周波数変調を有するローカル信号と、受信信号との周波数混合処理により、基本ビート信号を生成する。すなわち、基本ビート信号は、送信信号と受信信号との周波数差を示す干渉信号となる。尚、基本信号処理ブロック１１０は、ローパスフィルタによって当該周波数差を示す部分のみを取り出すように基本ビート信号をフィルタ処理してもよい。

続くＳ４０では、基本信号処理ブロック１１０が、基本ビート信号を周波数解析することにより、距離及び相対速度に関する二次元スペクトラムを算出する。例えば、基本信号処理ブロック１１０は、基本ビート信号に対して２回のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を実行することで、二次元スペクトラムを算出する。

詳記すると、基本信号処理ブロック１１０は、まず基本ビート信号をチャープ毎にＦＦＴ処理する。この１回目のＦＦＴ処理により、物標までの距離に対応する周波数の位置にピークを示す周波数スペクトル（距離スペクトル）がチャープ毎に得られる。距離スペクトルは、距離分解能に応じた距離ビンごとの信号強度を示すデータとされる。

物標との相対速度がゼロでない場合、各チャープに対応する距離スペクトルは、同じ距離ビンにピークを示すが、位相は、チャープ間で互いに異なる。このチャープ間の位相差は、レーダ装置１と物標との間の距離の変化に起因する。これを利用してＦＣＭ(Fast Chirp Modulation)方式では、物標との相対速度が検出される。この２回のＦＦＴ処理により、基本信号処理ブロック１１０は、距離及び相対速度についての二次元スペクトルを取得する。

具体的には２回目のＦＦＴ処理として、基本信号処理ブロック１１０は、複数のチャープに対する１回目のＦＦＴ処理で得られた距離ビンでの位相を時系列で並べた波形に対して、ＦＦＴ処理を行う。これにより、物標との相対速度に対応する位置にピークを示す周波数スペクトル（速度スペクトル）が、速度ビン毎に得られる。尚、最大検知速度によっては、速度の折り返しが生じ、二次元スペクトルにおいて複数のピークが示される場合がある。

この基本スペクトラムにおけるピーク位置が、基本信号の送受信結果に基づく物標との相対速度及び物標までの距離となる。以下において、基本信号の送受信結果に基づく物標の観測データを、基本観測データと表記する。基本観測データは、基本信号の送受信結果に基づく物標との相対速度及び距離の情報を含むデータであり、例えば、基本スペクトラムを含む。

尚、検出対象の方位は、ビームの照射方向に基づいて検出することができる。又、受信部１２が複数の受信アンテナを備える場合、受信アンテナ間の受信信号の位相差に基づいて方位が検出されてもよい。レーダ装置１は、検出した検出対象情報を、ホスト車両Ａの運転を制御する運転制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等に出力する。

次に、Ｓ５０では、分割信号処理ブロック１２０が、基本ビート信号を仮想的に分割した分割ビート信号を生成する。分割周期は、送信信号のチャープ周期よりも短い周期とされる。

この分割ビート信号は、１チャープの送信時間及び周波数帯域幅の大きさが基本信号よりも小さい分割信号を、基本信号に基づいて仮想した場合に、当該分割信号を送信して受信した送受信結果から生成されると想定できるビート信号である。尚、以下の説明において単に送信時間と表記する場合、特に断りのない限り１チャープの送信時間を意味するものとする。

分割信号の送信結果である分割送信信号及び分割送信信号の受信結果である分割受信信号は、図６，７に示すように、基本送信信号及び基本受信信号をチャープ毎に時間分割することで想定可能である。図６，７に示す例では、分割送信信号の１チャープは、基本送信信号の１チャープを時間方向において３等分に分割したもののそれぞれとなる。すなわち、基本送受信信号における１組のチャープからは、分割数分の組のチャープが、想定できることになる。分割送信信号における１チャープの送信時間（分割送信時間）は、基本送信信号における１チャープの送信時間（基本送信時間）よりも短くなる。尚、分割送信信号及び分割受信信号は、基本送信信号及び基本受信信号をチャープ毎に周波数分割したもの、ということもできる。

こうした分割送受信信号からは、図７のようなビート信号（分割ビート信号）が生成できる。すなわち、基本送受信信号の１組のチャープに対応する基本ビート信号から、上述の分割数の組（図６，７では３組）のチャープに対応する分割ビート信号が生成できることになる。

分割信号処理ブロック１２０は、基本送受信信号から分割送受信信号を生成し、分割送受信信号に基づいて分割ビート信号を生成してもよい。又は、分割信号処理ブロック１２０は、基本ビート信号から直接分割ビート信号を生成してもよい。

そして、Ｓ６０では、分割信号処理ブロック１２０が、分割ビート信号を周波数解析することにより、距離及び相対速度に関する二次元スペクトラム（分割スペクトラム）を算出する。このとき、分割信号処理ブロック１２０は、基本ビート信号と同様に、分割ビート信号に対して２回のＦＦＴ処理を実行する。すなわち、分割信号処理ブロック１２０は、分割ビート信号を分割周期ごとに１回目のＦＦＴ処理を実行し、１回目のＦＦＴ処理で得られた距離ビンでの位相を時系列で並べた波形に対して２回目のＦＦＴ処理を行う。

分割ビート信号は、上述したように基本送信信号よりも送信時間の短い分割送信信号及びその反射波である分割受信信号から生成されるビート信号である。したがって、分割ビート信号に基づき相対速度を算出する場合の最大検知速度は、基本ビート信号に基づき相対速度を算出する場合の最大検知速度よりも大きくなる。

一方で、分割ビート信号は、基本信号における１チャープの周波数帯域幅（基本帯域幅）よりも１チャープの周波数帯域幅（分割帯域幅）が小さい分割受信信号及びその反射波から生成されるビート信号である。したがって、分割ビート信号に基づき距離を算出する場合の距離分解能は、基本ビート信号に基づき距離を算出する場合の距離分解能よりも小さくなる。

尚、以下において、分割ビート信号に基づく物標の観測データを、分割観測データと表記する。分割観測データは、分割送受信信号に基づく物標との相対速度及び距離の情報を含むデータであり、例えば、分割スペクトラムを含む。

続くＳ７０では、分割信号処理ブロック１２０が、後述の位相補正値に基づき、分割スペクトラムの位相を補正する。

続く図５のＳ８０以降では、検出された物標に関する状態量の時間変化を、基本ビート信号及び分割ビート信号に基づいて追跡する追跡処理が、レーダ制御処理のサブ処理として実行される。まずＳ８０では、追跡ブロック１４０が、前回サイクルにて追跡処理を行った追跡中の物標（追跡物標）の中で、今回サイクルの追跡処理が完了していない追跡物標が存在するか否かを判定する。追跡処理が未完了の追跡物標が存在しない、すなわち全追跡物標について追跡処理が完了したと判定した場合には、本フローが終了する。

追跡処理が未完了の追跡物標が存在すると判定した場合には、本フローがＳ９０へと移行する。Ｓ９０では、追跡ブロック１４０が、前回の処理サイクル以前の追跡物標の状態量に基づいて、今回の追跡物標の状態量（予測量）を予測する。予測量は、例えば、相対速度、距離、及び方位を含んでいる。追跡ブロック１４０は、例えば、カルマンフィルタの予測ステップを実行することで、予測量を算出すればよい。追跡ブロック１４０は、算出した予測量を確定ブロック１３０に逐次提供する。

続くＳ１００では、確定ブロック１３０が、Ｓ９０での予測量と、基本スペクトラムに含まれる基本観測データとの関連付けを実行する。この関連付け処理において、確定ブロック１３０は、予測量に関連付けられる基本観測データが存在する場合には、これら２パラメータの関連付けを行う。例えば、確定ブロック１３０は、予測量を含む所定範囲内に基本観測データが含まれている場合、予測量と当該基本観測データとが関連付けられる。又、確定ブロック１３０は、予測量に関連付けられるピークが存在しない場合には、関連付け失敗の結果を出力する。

そしてＳ１１０では、追跡ブロック１４０が、追跡物標に関する物標確定条件が成立したか否かを判定する。物標確定条件は、追跡物標を確定できる場合に成立する条件である。例えば、物標確定条件は、Ｓ１００における追跡物標の予測量と基本観測データとの関連付けが規定のサイクル数成功していた場合に、成立するものとされる。換言すれば、物標確定条件は、規定のサイクル数追跡物標の追跡継続に成功した場合に、成立する。

Ｓ１１０にて、物標確定条件が不成立である、すなわち、関連付けの成功数が規定のサイクル数未満である又は関連付け失敗である場合には、本フローがＳ１２０へと移行する。Ｓ１２０では、確定ブロック１３０が、基本観測データと分割観測データとの関連付けを実行する。例えば、確定ブロック１３０は、相対速度及び距離の範囲が、それぞれ所定範囲内である観測データのピーク同士を、ペアリングする（図８参照）。

続くＳ１３０では、確定ブロック１３０は、関連付けの結果に基づいて、検出物標の観測データ（確定観測データ）を確定する。例えば、確定ブロック１３０は、ペアリングに成功した基本観測データ及び分割観測データのうち、基本観測データの方を、確定観測データとして採用する。

こうした処理により、最大検知速度が小さいことにより基本スペクトラムにて複数のピークが検出されている場合でも、最大検知速度が大きい分割スペクトラムのピークに基づいて、検出物標の観測データが確定され得る。図８に示す例では、確定ブロック１３０は、基本スペクトラムにて検出される２つのピークのうち、分割スペクトラムにて検出されるピークに近いピークの相対速度及び距離を、検出結果として確定とする。

続くＳ１４０では、追跡ブロック１４０が、今回サイクルにおける検出物標の状態量を、予測量及び確定観測データに基づいて推定する推定処理を実行する。尚、本ステップにて算出される状態量を、以下において推定量と表記する。

追跡ブロック１４０は、例えば、カルマンフィルタの推定ステップを実行することにより、推定量を算出すればよい。尚、Ｓ１００にて予測量と基本観測データとの関連付けに失敗していた場合、すなわち検出物標が追跡物標ではない新規の物標であると判断される場合には、追跡ブロック１４０は、確定観測データをそのまま推定量として確定すればよい。算出された推定量は、次回サイクル以降における予測量の算出にて利用される。

次に、検出処理のうち補正値算出処理について、図９を参照して説明する。

まず、Ｓ２１０では、基本信号処理ブロック１１０が、所定の周波数変調波であるチャープ信号を、送信信号として送信する。

次に、Ｓ２２０では、基本信号処理ブロック１１０が、送信信号が物標にて反射されて返ってきた信号を、受信信号として受信する。

次に、Ｓ２３０では、分割信号処理ブロック１２０が、分割ビート信号を生成する。

そして、Ｓ２４０では、分割信号処理ブロック１２０が、分割ビート信号を距離ＦＦＴ処理することにより、距離スペクトラムを算出する。

続くＳ２５０では、補正ブロック１５０が、分割ビート信号におけるチャープごとの位相角を補正するための補正値を算出する。補正ブロック１５０は、複数のチャープ信号の初期位相に基づいて、各チャープ信号における位相の補正値を算出する。詳記すると、補正ブロック１５０は、まず分割ビート信号の各チャープに対してＦＦＴ処理を実行し、距離スペクトルを算出する。補正ブロック１５０は、距離スペクトルから静止物標からの受信信号（静止信号）に基づいて、補正値を算出する。

具体的には、補正ブロック１５０は、各チャープにおける静止信号のピークの位相角を揃えるような補正値を算出する。例えば、図１０に示すように、送信信号の１つのチャープを３分割した場合の分割ビート信号が生成された場合、各チャープにおける静止信号のピークＡ１，Ａ２，Ａ３は、位相角θ１，θ２，θ３を用いて以下の数式（１），（２），（３）にて表される。

（数１）
Ａ１＝ｃｏｓθ１＋ｉｓｉｎθ１ ・・・（１）

（数２）
Ａ２＝ｃｏｓθ２＋ｉｓｉｎθ２ ・・・（２）

（数３）
Ａ３＝ｃｏｓθ３＋ｉｓｉｎθ３ ・・・（３）
補正ブロック１５０は、位相角θ２，θ３が、位相角θ１に等しくなるように、位相角の補正値を算出する。補正ブロックは、算出した補正値をメモリ１０１等の記憶媒体に格納する。格納された補正値は、上述のＳ７０の処理にて逐次利用される。

尚、補正ブロック１５０は、異なる距離に位置する複数の静止物標からの反射信号を含む受信信号に基づいて、補正値を算出してもよい。この場合、補正ブロック１５０は、各静止物標に対応する各静止信号に基づき、距離毎に異なる補正値をそれぞれ算出する。そして、Ｓ７０の処理にて分割スペクトラムの各距離ビンに応じた補正値を適用する。

以上の第一実施形態によれば、基本信号の実際の送受信結果に応じた基本観測データに加えて、基本信号を分割することで生成可能な分割信号について想定される送受信結果に基づく分割観測データが取得される。基本信号は距離分解能が分割信号よりも高く、分割信号は、最大検知速度が基本信号よりも高いため、基本観測データと分割観測データの少なくとも一方に基づいて、物標の検出結果が確定されることで、最大検知速度と距離分解能とが両立され得る。さらに、実際に送信される信号は基本信号のみであるため、物標検出の更新周期の長大化も抑制可能となり得る。以上により、最大検知速度と距離分解能を両立しつつ、物標検出の更新周期の長大化が抑制可能となり得る。

（第二実施形態）
図１１に示すように第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。

第二実施形態においてＳ９０にて予測量が算出されると、本フローがＳ１１０へと移行する。Ｓ１１０では、物標確定条件が成立しているか否かが判定される。第二実施形態において、追跡ブロック１４０は、前回までで予測量と確定観測データとに基づく追跡物標の追跡に規定のサイクル数成功していた場合に、物標確定条件が成立していると判定する。

物標確定条件が成立していると判定されると、本フローがＳ１１１へと移行する。Ｓ１１１では、確定ブロック１３０が、Ｓ９０での予測量と、基本スペクトラムに含まれる基本観測データとの関連付けを実行する。この処理は、第一実施形態におけるＳ１００の処理と同様である。すなわち、物標確定条件が成立している場合には、基本観測データが、物標追跡に用いられる確定観測データとされる（図１２参照）。

一方で、Ｓ１１０にて物標確定条件が不成立である場合には、本フローがＳ１１５へと移行する。Ｓ１１５では、確定ブロック１３０が、予測量と分割観測データとの関連付けを実行する。すなわち、物標確定条件が不成立である場合には、分割観測データが、物標追跡に用いられる確定観測データとされる（図１２参照）。

続くＳ１３０では、確定ブロック１３０は、関連付けの結果に基づいて、追跡物標の検出結果を確定する。すなわち、確定ブロック１３０は、物標確定条件が成立している場合には、基本観測データを、相対速度及び距離を確定する確定観測データとして採用する。一方で、確定ブロック１３０は、物標確定条件が不成立である場合には、分割観測データを相対速度及び距離を確定する確定観測データとして採用する。Ｓ１３０の処理の後、本フローがＳ１４０へ移行し、今回サイクルにおける追跡物標の推定量を算出する。推定量の算出手法は、第一実施と同様である。

（第三実施形態）
図１３に示すように第三実施形態は、第一実施形態の変形例である。

第三実施形態において、Ｓ４０の処理の後に、図１３のフローがＳ５１へと移行する。Ｓ５１では、分割信号処理ブロック１２０が、車速に応じて分割ビート信号を生成する。例えば、分割信号処理ブロック１２０は、車速が低速領域内である場合と、低速領域よりも高速である高速領域内である場合とで、分割送信信号の帯域幅及びチャープ数を変更する。

詳記すると、分割信号処理ブロック１２０は、車速が低速領域内である場合には、高速領域内である場合よりも、１チャープの帯域幅が大きくなるように、分割送信信号を生成する。例えば、図１４に示すように、低速領域では、分割信号処理ブロック１２０は、帯域幅が基本送信信号の３分の１となるように、分割送信信号を生成する。一方で、高速領域では、帯域幅が基本送信信号の６分の１となるように、分割送信信号を生成する。

これにより、低速領域では、高精度に認識するために距離分解能が優先され、高速領域では、静止物標や低速物標との相対速度が高くなりやすいために最大検知速度優先が優先され得る。

尚、分割信号処理ブロック１２０は、高速領域において、低速領域よりも１つの送信サイクルにおけるチャープ信号の送信時間である総変調時間が小さくなるように、分割送信信号を生成してもよい。例えば、図１５に示すように、高速領域では、総変調時間が低速領域での３分の２となるように、分割送信信号を生成する。これにより、チャープ数が削減されるため、チャープ数が多くなりやすい高速領域において、処理負荷が抑制され得る。

（第四実施形態）
図１６、１７に示すように第四実施形態は、第一実施形態の変形例である。

第四実施形態において、確定ブロック１３０は、基本スペクトラム及び分割スペクトラムを合成した合成スペクトラムを生成する。確定ブロック１３０は、この合成スペクトラムのピークに基づいて、距離及び相対速度を確定する。

詳記すると、図１６において、Ｓ１１０にて物標確定条件が不成立であると判定されると、本フローはＳ１２５へと移行する。Ｓ１２５では、確定ブロック１３０は、図１７に示すように、基本スペクトラムと分割スペクトラムを合成した合成スペクトラムを生成する。

Ｓ１２５に続くＳ１３０では、確定ブロック１３０が、この合成スペクトラムに基づいて距離及び相対速度を確定する。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

変形例において、分割信号処理ブロック１２０は、基本送受信信号の１チャープに対応する分割送受信信号のチャープ数が、分割数よりも小さくなるように、分割送受信信号のチャープを間引いてもよい。例えば、図１８に示す例では、基本送受信信号の１チャープに対応する分割送受信信号のチャープ数が、基本送受信信号の１チャープの分割数３よりも小さい２つとなるように、分割送受信信号のチャープが間引かれている。

変形例において、分割信号処理ブロック１２０は、分割送信信号の総変調時間が、基本送信信号の総変調時間よりも短くなるように、分割送信信号を生成してもよい（例えば図１９参照）。

変形例において、分割信号処理ブロック１２０は、分割送信信号の周波数帯域が、基本送信信号の周波数帯域の中からランダムで間引かれたものとなるように、分割送信信号を生成してもよい（例えば図２０参照）。尚、基本信号における特定のチャープ信号に対応する分割信号と、基本信号における他の少なくとも１つのチャープ信号に対応する分割信号と、で間引きされる箇所が異なるようにチャープ信号を間引きすることが、ランダムに間引きすることに相当する。

変形例において、分割信号処理ブロック１２０は、送信時間及び周波数帯域幅の異なる分割信号を、複数を生成してもよい（例えば図２１参照）。この場合、確定ブロック１３０は、基本スペクトラムと関連付ける分割スペクトラムを、速度折り返しの有無等に基づいて適宜選択すればよい。

変形例において物標検出装置１００を構成する専用コンピュータは、デジタル回路及びアナログ回路のうち、少なくとも一方をプロセッサとして有していてもよい。ここでデジタル回路とは、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、及びＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを記憶したメモリを、有していてもよい。

変形例において物標検出装置１００の適用されるホスト移動体は、例えば自律走行又はリモート走行により荷物搬送若しくは情報収集等の可能な自律走行ロボットであってもよい。

ここまでの説明形態の他、上述の実施形態及び変化例による物標検出装置１００は、ホスト車両Ａに搭載の処理装置（例えば処理ＥＣＵ等）として、実施されてもよい。又、上述の実施形態及び変化例は、物標検出装置１００のプロセッサ１０２及びメモリ１０１を少なくとも一つずつ有した半導体装置（例えば半導体チップ等）として、実施されてもよい。又、物標検出装置１００は、互いに通信可能な複数の処理装置を含む物標検出システムとして、実施されてもよい。

１００：物標検出装置、１０１：メモリ（記憶媒体）、１０２：プロセッサ、Ａ：ホスト車両（ホスト移動体）

Claims (19)

1. プロセッサ（１０２）を有し、ホスト移動体（Ａ）に搭載されて、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、前記物標を検出する物標検出装置であって、
   前記プロセッサは、
   周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む前記電磁波信号である基本信号の実際の前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである基本観測データを取得することと、
   前記基本信号を分割することで生成可能な、１つの前記チャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が前記基本信号よりも小さい分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである分割観測データを取得することと、
   前記基本観測データ及び前記分割観測データの少なくとも一方に基づいて、前記物標の検出結果を確定することと、
   を実行するように構成される物標検出装置。
2. 前記基本観測データを取得することは、前記基本信号の送信データ及び受信データを混合することで取得される基本ビート信号を二次元高速フーリエ変換することで得られる前記物標の距離及び相対速度についての二次元スペクトラムである基本スペクトラムを算出することを含み、
   前記分割観測データを取得することは、前記分割信号の前記送信データ及び前記受信データの混合により取得されると想定される分割ビート信号を二次元高速フーリエ変換することで得られる前記物標の前記距離及び前記相対速度についての前記二次元スペクトラムである分割スペクトラムを算出することを含み、
   前記検出結果を確定することは、前記基本スペクトラム及び前記分割スペクトラムに基づいて前記距離及び前記相対速度を確定することを含むように構成される請求項１に記載の物標検出装置。
3. 前記検出結果を確定することは、前記基本スペクトラム及び前記分割スペクトラムを合成した合成スペクトラムのピークに基づいて前記距離及び前記相対速度を確定することを含むように構成される請求項２に記載の物標検出装置。
4. 前記検出結果を確定することは、前記基本スペクトラムのピーク及び前記分割スペクトラムのピークのペアリングを実施することにより前記距離及び前記相対速度を確定することを含むように構成される請求項２に記載の物標検出装置。
5. 前記基本観測データ及び前記分割観測データに基づいて、前記物標を時系列に追跡することをさらに実行するように構成され、
   前記物標を時系列に追跡することは、現在の検出物標が追跡中の前記物標である物標確定条件が成立するか否かを判定することを含み、
   前記検出結果を確定することは、前記物標確定条件が不成立である前記検出物標について、前記基本観測データ及び前記分割観測データの両方に基づいて前記検出結果を確定し、前記物標確定条件が成立する前記検出物標について、前記基本観測データ及び前記分割観測データのうち前記基本観測データに基づいて前記検出結果を確定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物標検出装置。
6. 前記検出結果を確定することは、前記基本観測データ及び前記分割観測データから前記検出結果として確定するものを選択することを含むように構成される請求項１又は請求項２に記載の物標検出装置。
7. 前記基本観測データ及び前記分割観測データに基づいて、前記物標を時系列に追跡することをさらに実行するように構成され、
   前記物標を時系列に追跡することは、現在の検出物標が追跡中の前記物標である物標確定条件が成立するか否かを判定することを含み、
   前記検出結果を確定することは、前記物標確定条件が不成立である前記検出物標について、前記基本観測データ及び前記分割観測データのうち前記分割観測データに基づいて前記検出結果を確定し、前記物標確定条件が成立する前記検出物標について、前記基本観測データ及び前記分割観測データのうち前記基本観測データに基づいて前記検出結果を確定する請求項６に記載の物標検出装置。
8. 前記分割信号における各前記チャープ信号の位相を補正することをさらに実行するように構成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の物標検出装置。
9. 前記位相を補正することは、前記分割信号における複数の前記チャープ信号の初期位相に基づいて、各前記チャープ信号における前記位相の補正値を算出することを含む請求項８に記載の物標検出装置。
10. 前記位相を補正することは、前記基本信号における１つの前記チャープ信号に対応する前記分割信号の複数の前記チャープ信号について、静止物標を検出した場合の前記初期位相に基づいて、前記位相の補正値を算出することを含む請求項９に記載の物標検出装置。
11. 前記位相を補正することは、異なる距離に位置する複数の前記静止物標を検出した前記基本信号における１つの前記チャープ信号に対応する前記分割信号の複数の前記チャープ信号の初期位相に基づいて、前記位相の補正値を算出することを含む請求項１０に記載の物標検出装置。
12. 前記分割観測データを取得することは、
    前記基本信号における１つの前記チャープ信号に対応する前記分割信号の前記チャープ信号の数が、前記基本信号の分割数よりも小さくなるように、前記分割信号における前記チャープ信号を間引きし、間引きされた前記分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記分割観測データを取得することを含む請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の物標検出装置。
13. 前記分割観測データを取得することは、
    前記基本信号における特定の前記チャープ信号に対応する前記分割信号と、前記基本信号における他の少なくとも１つの前記チャープ信号に対応する前記分割信号と、で間引きされる箇所が異なるように前記チャープ信号を間引きされた各前記分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記分割観測データを取得することを含む請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の物標検出装置。
14. 前記分割観測データを取得することは、
    前記基本信号の総変調時間よりも前記分割信号の前記総変調時間が短くなるように前記分割信号における前記チャープ信号を間引きし、間引きされた前記分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記分割観測データを取得することを含む請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の物標検出装置。
15. 前記分割観測データを取得することは、
    前記分割信号における、前記周波数帯域幅、前記チャープ信号の数、及び総変調時間の少なくとも１つを、前記ホスト移動体の速度に応じて変更することを含む請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の物標検出装置。
16. 前記分割観測データを取得することは、１つの前記チャープ信号あたりの前記送信時間及び前記周波数帯域幅が互いに異なる複数の前記分割信号について想定される前記送受信結果に応じた複数の前記分割観測データを取得することを含む請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の物標検出装置。
17. プロセッサ（１０２）を有し、電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、前記物標を検出する物標検出システムであって、
    前記プロセッサは、
    周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む前記電磁波信号である基本信号の実際の前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである基本観測データを取得することと、
    前記基本信号を分割することで生成可能な、１つの前記チャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が前記基本信号よりも小さい分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである分割観測データを取得することと、
    前記基本観測データ及び前記分割観測データの少なくとも一方に基づいて、前記物標の検出結果を確定することと、
    を実行するように構成される物標検出システム。
18. 電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、前記物標を検出するために、プロセッサ（１０２）により実行される物標検出方法であって、
    周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む前記電磁波信号である基本信号の実際の前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである基本観測データを取得することと、
    前記基本信号を分割することで生成可能な、１つの前記チャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が前記基本信号よりも小さい分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである分割観測データを取得することと、
    前記基本観測データ及び前記分割観測データの少なくとも一方に基づいて、前記物標の検出結果を確定することと、
    を含む物標検出方法。
19. 電磁波信号が送信されて物標からの反射により受信される送受信結果に基づいて、前記物標を検出するために記憶媒体（１０１）に記憶され、プロセッサ（１０２）に実行させる命令を含む物標検出プログラムであって、
    前記命令は、
    周波数が時間的に変化する複数のチャープ信号を含む前記電磁波信号である基本信号の実際の前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである基本観測データを取得させることと、
    前記基本信号を分割することで生成可能な、１つの前記チャープ信号あたりの送信時間及び周波数帯域幅が前記基本信号よりも小さい分割信号について想定される前記送受信結果に応じた前記物標の観測データである分割観測データを取得させることと、
    前記基本観測データ及び前記分割観測データの少なくとも一方に基づいて、前記物標の検出結果を確定させることと、
    を含む物標検出プログラム。

Images