JP3383819B2 - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、障害物との距離や
相対速度の検出等に用いられるＦＭ−ＣＷレーダ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等に搭載されるレーダ装置
は、前方や後方を走行する他の自動車などを監視して自
車との距離及び相対速度を同時に測定する装置として知
られている。特に、前方を走行する自動車の監視は自動
車の追突あるいは衝突事故を未然に防ぐものであり、今
後大いに役立つものと期待されている。また、車載レー
ダには、ミリ波帯の電波を応用したミリ波レーダ装置が
あり、ミリ波レーダ装置の方式にも三角波によるＦＭ変
調波の連続波を用いたＦＭ−ＣＷレーダ方式が知られて
いる。

【０００３】このようなＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角
波によってＦＭ変調された連続波を送信波として前方に
位置する自動車等の障害物に向けて送信し、障害物によ
って反射されて戻ってきた反射波を受信波として取り入
れて、その時の送信波と受信波をミキシングして得られ
たビート信号を、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Trans
form）のような周波数解析手法を用いて信号処理するこ
とにより障害物との距離及び相対速度を算出するもので
ある。

【０００４】この距離及び相対速度の算出には、三角波
の上り区間と下り区間に対応するビート信号のスペクト
ラムにおいて、障害物を示すピーク周波数が用いられ
る。単一の障害物の場合、上り区間のピーク周波数ｆａ
と下り区間のピーク周波数ｆｂから距離Ｒと相対速度Ｖ
は、それぞれピーク周波数の和算値と差分値に比例する
形、即ち、 距離Ｒ＝Ａ・（（ｆａ＋ｆｂ）／２） 相対速度Ｖ＝Ａ・（（ｆａ−ｆｂ）／２） （Ａ：定
数） による演算式により求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＦＭ
−ＣＷレーダ装置においては、障害物が複数存在する場
合は、上り区間と下り区間のスペクトラムに障害物の数
だけピークが現われるため、複数の障害物の距離と相対
速度を検出するためにはこれらの上り区間のピークと下
り区間のピークを正確に組み合わせることが必要であ
る。そこで、従来は一つの方法として、上り区間と下り
区間のスペクトラムのピークの全組み合わせによる障害
物の距離と相対速度から一定時間後の障害物の位置を推
測して整合がとれているピーク同士を組み合わせること
で、それぞれ複数の障害物との距離、相対速度を求めて
いる。

【０００６】しかしながら、従来においてはターゲット
の認識にサイクル数の連続性を用いているため、近接す
る複数の障害物の相対速度が緩やかである場合は、障害
物のすれ違う時間が長いため、スペクトラム同士の干渉
が起こり、ターゲットを見失い易い等の問題があった。
また、道路の舗装状態によりマルチパスの影響が大きい
場合は、スペクトラムのレベル変動が大きくなり、ター
ゲットの認識に時間がかかったり、ターゲットを見失う
という問題があった。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、ターゲットを見失うことなく、確実に追従す
ることが可能なＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供することを
目的とする。

【０００８】また、本発明は、新たに現われたターゲッ
トを高速に認識可能なＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置は、上記目的を達成するため、三角波によってＦ
Ｍ変調された連続波をターゲットに送信すると共に、タ
ーゲットから反射された反射波を受信し、送信波と受信
波をミキシングして得られたビート信号の周波数解析を
行うことにより、ターゲットとの距離及び相対速度を検
出するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、前記三角波の上
り区間と下り区間に相当するビート信号の離散的なスぺ
クトラムから上り区間と下り区間のピーク周波数を検出
する手段と、前記上り区間と下り区間におけるスぺクト
ラムのピークの仮の組み合わせの仮ピークペアを算出す
る手段と、得られた仮ピークペアのうち所定の相対速度
及び距離を満足する仮ピークペアを新たな確定ターゲッ
トとして更新する第１更新手段と、前記第１更新手段に
よる更新に失敗した時に更新対象の確定ターゲットの推
定範囲内において上下区間のいずれか一方にビート信号
のスぺクトラムのピークが存在する時にはそのピークと
対をなす仮想ピークが上下区間のいずれかにあるものと
して前記所定の相対速度及び距離を満足するピークが存
在するかを判別し、当該ピークが存在する時にはそのピ
ークを含む仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして
更新する第２更新手段と、前記第２更新手段による更新
に失敗した時に確定ターゲットの推定範囲よりも広い拡
張推定範囲内に仮ピークペアが存在する時にはその仮ピ
ークペアを新たな確定ターゲットとして更新する第３更
新手段と、前記更新された確定ターゲットの距離と相対
速度を算出する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】また、本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、
三角波によってＦＭ変調された連続波をターゲットに送
信すると共に、ターゲットから反射された反射波を受信
し、送信波と受信波をミキシングして得られたビート信
号の周波数解析を行うことにより、ターゲットとの距離
及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置におい
て、前記三角波の上り区間と下り区間に相当するビート
信号の離散的なスぺクトラムから上り区間と下り区間の
ピーク周波数を検出する手段と、前記上り区間と下り区
間におけるスぺクトラムのピークの仮の組み合わせの仮
ピークペアを算出する手段と、得られた仮ピークペアの
うち所定の相対速度及び距離を満足する仮ピークペアを
新たな確定ターゲットとして更新する第１更新手段と、
前記第１更新手段による更新に失敗した時に更新対象の
確定ターゲットの推定範囲内において上下区間のいずれ
か一方にビート信号のスぺクトラムのピークが存在する
時にはそのピークと対をなす仮想ピークが上下区間のい
ずれかにあるものとして前記所定の相対速度及び距離を
満足するピークが存在するかを判別し、当該ピークが存
在する時にはそのピークを含む仮ピークペアを新たな確
定ターゲットとして更新する第２更新手段と、新たに出
現した障害物をターゲットとして確定判別する場合、現
サイクルから所定サイクル前までに三角波の上下区間に
現われるビート信号のスぺクトラムの仮ピークペアを監
視し、仮ピークペアの速度に応じてサイクル数と仮ピー
クペアの出現数による確定判別条件を異ならせて仮ピー
クペアを確定ターゲットとして確定するかを判別する手
段と、前記更新された確定ターゲットの距離と相対速度
を算出する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のＦＭ
−ＣＷレーダ装置の一実施形態の構成を示すブロック図
である。図１において、まず、１は前方に位置する自動
車等の障害物に送信波を送信するレーダヘッドである。
レーダヘッド１は三角波によってＦＭ変調された連続波
を生成する送信部、生成された連続波を送信する送信ア
ンテナ、障害物から反射された反射波を受信する受信ア
ンテナ、受信波と送信波をミキシングするミキシング部
等を備えていて、ミキシングして得られたビート信号を
出力する。レーダヘッド１からのビート信号はローパス
フィルタ（ＬＰＦ）２でノイズ成分が除去された後、増
幅器３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変
換してマイクロプロセッサ５に供給される。

【００１２】マイクロプロセッサ５は、周波数解析処理
器５１、ターゲット認識器５２、危険判別器５３から成
っている。周波数解析処理器５１は、Ａ／Ｄ変換器４に
より一定時間でサンプリングされたビート信号の離散値
データからＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等の周波
数成分解析手法を用いてスペクトラムを抽出する。ター
ゲット認識器５２は周波数解析処理器５１で算出された
スペクトラムに基づいて障害物までの距離と相対速度を
算出し、危険判別器５３はターゲットまでの距離と相対
速度に基づいて障害物に対する危険度を判別する。危険
度合が所定値以上であった時は警報器６に通知し、警報
器６により警報表示、警報音等による警報を発して使用
者に危険であることを報知する。

【００１３】図２はターゲット認識器５２の内部構成を
示すブロック図である。図２において、ピーク周波数検
出器５２１は周波数解析処理器５１で得られたスペクト
ラムから一定以上のしきい値をもつピークを検出する。
ターゲット追従器５２２はすでに確定しているターゲッ
トの次サイクルでの推定位置にピークペアがあるかどう
かを判別してターゲットの追従を行う。仮ピークペア検
出器５２３は確定ターゲット以外の新規ターゲットに対
して最も適合度合いが高いピークペアを仮ピークペアと
して求める。ターゲット確定器５２４は前サイクルで推
定した位置に仮ピークペア検出器５２３で求められた仮
ピークペアがあるかどうかを判別してターゲットの確定
を行う。距離及び相対速度検出器５２５は、確定してい
るターゲットについてそのピークペアから当該レーダ装
置と障害物の距離及び相対距離を算出する。

【００１４】次に、本実施形態の具体的な動作について
説明する。図３は本実施形態の全体的な動作を示すフロ
ーチャートである。なお、図３はマイクロプロセッサ５
によるメインルーチンを示している。マイクロプロセッ
サ５はメインルーチンの他に周波数解析処理等各種のプ
ログラムを実行する。また、本実施形態では、自動車に
図１の装置が搭載され、前方に走行する自動車等を障害
物とする場合を例として説明する。まず、メインルーチ
ンがスタートする前に車両のエンジンを作動させるた
め、イグニッションキーを操作して電源が投入されたも
のとする。また、電源投入から一定時間経過後にマイク
ロプロセッサ５のリセットが解除され、リセットの解除
によりマイクロプロセッサ５が起動され、零番地からプ
ログラムを実行する。

【００１５】図３において、マイクロプロセッサ５は、
まず、イニシャライズ処理を行い（Ｓ３１）、各種変数
を初期化する。次いで、周波数解析処理（Ｓ３２）、タ
ーゲット認識処理（Ｓ３３）、危険判別処理（Ｓ３４）
を行う。この周波数解析処理、ターゲット認識処理、危
険判別処理は、それぞれマイクロプロセッサ５の周波数
解析処理器５１、ターゲット認識器５２、危険判別器５
３の処理である。具体的に説明すると、まず、レーダヘ
ッド１において送信波と障害物から反射された反射波を
受信した受信波とをミキシングしてビート信号が生成さ
れる。ビート信号はＬＰＦ２、増幅器３を通ってＤ／Ａ
変換器４に供給され、Ｄ／Ａ変換器４ではレーダヘッド
１から三角波によって周波数変調された連続波が送信さ
れると同時にＡ／Ｄ変換を開始する。

【００１６】Ａ／Ｄ変換器４によるビート信号の離散値
化されたデータは逐一マイクロプロセッサ５の内部メモ
リに蓄積される。また、このＡ／Ｄ変換は一定のサンプ
リング時間毎に実行され、そのためにサンプリング時間
の監視にはタイマー割り込等が用いられる。Ａ／Ｄ変換
器４によるビート信号の離散値化は三角波の一周期分実
行され、この時点で三角波の上り区間と下り区間に相当
するビート信号の離散値データがマイクロプロセッサ５
に蓄積される。周波数解析処理器５１では三角波の上下
区間に相当するビート信号の離散値データからＦＦＴ
（Fast Fourier Transform）等に代表される周波数解析
手法により各々の区間の離散的なスペクトラムが生成さ
れる（Ｓ３２）。ＦＦＴ等の周波数解析手法については
周知であるので詳しい説明を省略する。

【００１７】ターゲット認識器５２では、詳しく後述す
るように離散的なスペクトラムに基づいて障害物との距
離と相対速度を検出し（Ｓ３３）、危険判別器５３はタ
ーゲット識別器５２で得られた距離と相対速度に基づい
て自車の障害物に対する危険度を判定し（Ｓ３４）、危
険度が高いと判断した時は警報器６で危険であることを
報知する。周波数解析処理器５１、ターゲット認識器５
２、危険判別器５３は三角波の一周期毎（１サイクル
毎）に図３のＳ３２〜Ｓ３４の処理を繰り返し行い、先
行する自動車等の障害物に対する危険度が高くなると警
報器６から警報を発して使用者に報知する。

【００１８】図４はターゲット認識器５２の具体的な処
理を示すフローチャートである。図４において、まず、
ピーク周波数検出器５２１は三角波の上り区間、下り区
間に相当するビート信号の離散的なスペクトラムから上
り区間のピーク周波数、下り区間のピーク周波数をそれ
ぞれ検出する（Ｓ４０）。このピーク周波数は一定以上
のしきい値を持つスペクトラムを抜き出し、その中心周
波数を求めることで検出することができる。このように
して障害物と等しい数のスペクトラムのピークが上下区
間で同一数得られる。

【００１９】次に、仮ピークペア検出器５２３は仮ピー
クペアを算出する（Ｓ４１）。仮ピークペアとは、上り
区間と下り区間におけるスペクトラムのピークの仮の組
み合わせをいう。なお、この場合、図５に示すようにレ
ーダ車の前方に３台の先行者が走っているものとする。
矢印は先行方向を示している。また、図６は三角波、図
７は図６に示す三角波によりＦＭ変調された電波によっ
て得られたビート信号をＦＦＴ等の周波数解析を行うこ
とにより得られたスペクトラムを示している。この時は
先行車が３台であるため、それに対応して上り区間、下
り区間ともに３つのピークが現われる。

【００２０】図８は仮ピークペア算出処理を詳細に示す
フローチャートである。図８において、まず、上り区間
に未検索のピークがあるかどうかを調べる（Ｓ８１）。
これは、図７に示すように順々に上り区間のピークに対
応して下り区間のピークを仮ピークペアとして算出して
いくためである。もし、上り区間に未検索のピークが残
っていれば、Ｓ８２に進み、そうでなければリターンに
進む。この時は、最初の検索であるためＳ８２に進み、
上り区間で最も低周波のピークを選択してＰｋｕｐ
（ｉ）とする。これは、順々に周波数の低いピークから
検索して仮ピークペアを求めるためである。この時は、
図７に示すように最も低周波のｆｕｐａが選ばれる。

【００２１】次いで、Ｐｋｕｐ（ｉ）に対する下り区間
の仮ピークペア検索範囲を設定する（Ｓ８３）。これ
は、Ｐｋｕｐ（ｉ）に対応する下り区間のピークの存在
する範囲を限定するもので、効率的に仮ピークペアを算
出するためのものである。実際には、相対速度が零の場
合は上り区間と下り区間のピーク位置は一致するが、零
でない場合はその位置は異なる。ここで、相対速度の検
出範囲を例えば±２００ｋｍ／ｈとすると、それにより
下り区間の検索範囲が決まる。この時は、図７に示すよ
うに検索範囲ａを設定したものとする。検索範囲を設定
すると、下り区間の検索範囲にあるピークを順々に検索
し、未検索のピークがあるかどうかを調べる（Ｓ８
４）。この時は、図７に示すようにピークｆｕｐａに対
応する下り区間の検索範囲ａにピークｆｄｎａとピーク
ｆｄｎｂが存在する。すべてを検索していなければＳ８
５へ進み、すべてを検索したならばＳ８１に戻る。ここ
では、最初の検索なのでＳ８５へ進む。

【００２２】Ｓ８５では下り区間の検索範囲で最も低周
波数のピークを選択してＰＫｄｎ（ｊ）とする。これ
も、順々に周波数の低いピークから検索して仮ピークペ
アを求めるためである。この時は、ピークｆｄｎａが選
ばれ、上り区間のピークｆｕｐａと下り区間のピークｆ
ｄｎａが仮ピークペアとして得られる。また、仮ピーク
ペアの集合ＰＰｉ｛（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）｝に要素と
して加え（Ｓ８５）、Ｓ８４に戻る。Ｓ８４では同様に
下り区間の検索範囲ａに未検索のピークがあるかどうか
を調べる。この時は、ピークｆｕｐａに対応する下り区
間の検索範囲ａにはピークｆｄｎｂが存在するので、Ｓ
８５で同様に最も低周波のピークｆｄｎｂを選択し、上
り区間のピークｆｕｐａと下り区間のピークｆｄｎｂが
仮ピークペアとして得られる。

【００２３】また、仮ピークペアの集合ＰＰｉ｛（ｆｕ
ｐａ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐａ、ｆｄｎｂ）｝に要素と
して加え（Ｓ８６）、再びＳ８４に戻る。Ｓ８４では同
様に下り区間の検索範囲ａに未検索のピークがあるかど
うかを調べ、この時は上り区間のピークｆｕｐａに対応
する下り区間の検索範囲には未検索のピークは存在しな
いので、Ｓ８１へ進む。Ｓ８１では同様に上り区間に未
検索のピークがあるかどうかを調べ、この時は未検索の
ピークｆｕｐｂ、ｆｕｐｃがあるので、再びＳ８２へ進
む。Ｓ８２ではピークｆｕｐａの場合と同様に最も低周
波のｆｕｐｂを選択し、Ｓ８３で未検索のピークＰｋｕ
ｐ（ｉ）に対して下り区間の仮ピークペア検索範囲を設
定し、その後、検索範囲内に存在するピークＰｋｄｎ
（ｊ）とのペアを仮ピークペアとして求める処理を行
う。検索範囲は図７に示すように検索範囲ｂを設定した
ものとする。

【００２４】この時は、上り区間のピークｆｕｐｂに対
して検索範囲ｂ内にはピークｆｄｎａとピークｆｄｎｂ
が存在しており、Ｓ８５で最も低周波のピークＰｄｎａ
が選ばれ、上り区間のピークｆｕｐｂに対し下り区間の
ｆｄｎａが仮ピークペアとして得られ、仮ピークペアの
集合ＰＰ₂ ｛（ｆｕｐｄ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐｂ、ｆ
ｄｎｂ）｝に加えられる。また、Ｓ８４〜Ｓ８６の処理
を繰り返し行い、上り区間のピークｆｕｐｂに対し下り
区間のｆｄｎｂが仮ピークペアとして得られ、仮ピーク
ペアの集合に要素として加えられる。Ｓ８４で下り区間
の検索範囲ｂ内に未検索のピークがなくなると、Ｓ８１
に戻って上り区間に未検索のピークがあるかどうかを調
べる処理を行う。

【００２５】この時は、上り区間にピークｆｕｐｃが存
在しているので、Ｓ８２でそのピークｆｕｐｃが選ば
れ、Ｓ８３で下り区間の検索範囲が設定される。この時
は図７に示すように検索範囲ｃが設定されたものとす
る。次いで、Ｓ８４で検索範囲ｃ内に未検索のピークが
あるかどうかを調べ、この時は上り区間のピークｆｕｐ
ｃに対し下り区間の検索範囲ｃ内にピークｆｄｎｃが存
在しているので、上り区間のピークｆｕｐｃに対して下
り区間のピークｆｄｎｃが仮ピークペアとして得られ、
仮ピークペアの集合ＰＰ₃ ｛（ｆｕｐｃ、ｆｄｎｃ）｝
に加えられる。次にＳ８１に戻り、上り区間のすべての
ピークについて検索したので仮ピーク算出処理を終了す
る。以上により（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐａ、
ｆｄｎｂ）、（ｆｕｐｂ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐｂ、ｆ
ｄｎｂ）、（ｆｕｐｃ、ｆｄｎｃ）が仮ピークペアとし
て得られる。

【００２６】図４に戻る。仮ピークペア算出処理を終了
すると、Ｓ４２ですでにターゲットとして認識されてい
る確定ターゲットの確定更新を行う。図９は確定ターゲ
ットの確定更新処理を詳細に示すフローチャートであ
る。図９において、まず、Ｓ９０ですでにターゲットと
して認識されている確定ターゲットがあるかどうかを調
べる。確定ターゲットとは後述する仮ピークペアの確定
判別においてターゲットとして認識された障害物を指し
ている。即ち、現在、図４のターゲット認識処理を三角
波の１周期（１サイクル）毎に行っていて、この時図５
に示すように自車の前に３台の自動車が走行している
と、図７の（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐｂ、ｆｄ
ｎｂ）、（ｆｕｐｃ、ｆｄｎｃ）が確定ターゲットとし
て認識されている。確定ターゲットがなければ未確定の
ターゲットのみか、或いはしきい値以上のスペクトラム
のピークが存在しないかのいずれかであり、確定更新は
実行せずにそのままリターン処理する。

【００２７】一方、確定ターゲットがある場合はＳ９１
で確定ターゲットすべてについて確定判別を行ったかど
うかを調べて、すべての確定ターゲットについて確定更
新を行ったならリターン処理する。未だすべての確定タ
ーゲットについて確定更新を行っていないなら、未確認
の確定ターゲットについてＳ９２以降で確定更新を行
う。確定更新は第１〜第３確定更新処理の３段階で行う
ようになっていて、第１確定更新処理で失敗した時は第
２の確定更新処理を行い、第２の確定更新処理で失敗し
た時は更に第３確定更新処理を行う。

【００２８】まず、第１確定更新処理を図１０に基づい
て説明する。図１０において、始めにＳ１００で更新の
対象となる確定ターゲットと、先に得られた複数の仮ピ
ークペアのうち以下の確定判別条件を満たす仮ピークペ
アが存在するかどうかを調べる。これは、以下の
（１）、（２）式により判別を行う。

【００２９】 Ｒ_ns−Ｒ_error ＜Ｒ_n ＜Ｒ_ns＋Ｒ_error …（１） Ｖ_rns −Ｖ_error ＜Ｖ_rn＜Ｖ_rns ＋Ｖ_error …（２） （１）、（２）式のＲ_ns、Ｒ_error 、Ｖ_rns 、Ｖ_error
は、 Ｒ_ns＝Ｒ_n-a ＋ａ×Δｔ×［（Ｖ_rn＋Ｖ_rn-a）／２］ Ｒ_error ＝ΔＲ＋ａ×Δｔ×ΔＶ_r Ｖ_rns ＝Ｖ_rn-a−（Ｖ_mycar −Ｖ_mycar-a ） Ｖ_error ＝ΔＶ_r ＋ａ×Δｔ×Ｇ_max である。但し、 Ｒ_n は仮ピークペアから算出される距離 Ｒ_n-a は前サイクルの確定ターゲットから算出される距
離 Ｖ_rnは仮ピークペアから算出される相対速度 Ｖ_rn-aは前サイクルの確定ターゲットから算出される相
対速度 Ｖ_mycar は現サイクルの自車速度 Ｖ_mycar-1 は前サイクルの自車速度 ΔＲは距離誤差 ΔＶ_r は相対速度誤差 Δｔはサイクル周期 Ｇ_max は加速減速度の最大値 である。

【００３０】ここで、上記判別式を満足しなかった場合
は、Ｓ１０４で第１確定更新処理は未完了としてリター
ンする。上記判別式を満足する場合は、Ｓ１０１でその
仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更新し、Ｓ
１０２でその仮ピークペアを以後行う仮ピークペアの新
規確定判別の対象から除外し、Ｓ１０３で第１確定更新
処理により確定ターゲットの更新処理を完了したとして
リターンする。次に、図９のＳ９３で第１確定更新処理
を完了したかどうかを判定し、完了していればＳ９１か
ら同様の処理を行い、残りの確定ターゲットの更新処理
を行う。一方、第１確定更新処理が未完了である時は、
確定ターゲットの更新に失敗した時であり、Ｓ９４で第
２確定更新処理を行う。第１確定更新処理を失敗する原
因としてはレーダ特性により図７のピークが各サイクル
毎に現われず、確定更新できない等が挙げられる。

【００３１】第２確定更新処理を図１１に基づいて説明
する。図１１において、まず、Ｓ１１０で更新対象とな
る確定ターゲットの推定範囲内において上下区間のいず
れか一方にビート信号のスペクトラムのピークが存在す
るかどうかを調べる。即ち、レーダ特性により上り区間
と下り区間のうち一方のピークが消失することがあるた
め、確定ターゲットの推定範囲内の上下いずれか一方に
ピークが存在すれば、ピークが消失していても確定ター
ゲットの更新を行い、救済しようというものである。Ｓ
１１０で推定範囲内の上下いずれかにピークが存在すれ
ば、Ｓ１１１でそのピークと対をなす仮想ピークが上下
いずれかにあるものとして（１）、（２）式の条件式を
満足するピークが存在するかどうかを判定する。もし、
Ｓ１１０で（１）、（２）式を満足するピークが見つか
らなかった時はＳ１１５で第２確定更新処理は未完了と
してリターンする。

【００３２】一方、Ｓ１１０で（１）、（２）式を満足
するピークが一方に見つかった時はＳ１１１でその確定
ターゲットからそのピークを含む仮ピークペアを推定
し、Ｓ１１２で推定された仮ピークペアを新たな確定タ
ーゲットとして更新する。次いで、Ｓ１１３でその仮ピ
ークペアを以後行う仮ピークペアの新規確定判別の対象
から除外し、Ｓ１１４で第２確定更新処理により確定タ
ーゲットの更新を完了としてリターンする。ここで、第
２確定更新処理においてＳ１１０で更新対象となる確定
ターゲットの推定範囲内に上下いずれか一方にピークが
存在するか否かを判定しているが、これは前述のように
レーダ特性により上下区間の一方のピークが消失する時
に有効である。

【００３３】即ち、マルチパス等の影響があった場合や
受信レベルの低いターゲットを捕捉する場合、つまり、
しきい値ぎりぎりのターゲットは上下区間のレベルの若
干の差により一方のピークが検出できないことがある
が、検出できなかったピークの代わりに仮想ピークを推
定することにより、確定ターゲットの更新を行うことが
できる。また、図１３に示すようにターゲットが近接し
すぎると、ターゲットのスペクトラムが干渉を起こし、
一方のスペクトラムが吸収されたり、あるいはスペクト
ラムの干渉によりピークの検出がばらついたりすること
がある。このような場合、図１１の第２確定更新処理を
行うことにより確定ターゲットの更新が可能である。

【００３４】次に、図９のＳ９５で第２確定更新処理を
完了したかどうかを判定し、完了していればＳ９１から
残りの確定ターゲットに対して同様の処理を行う。ま
た、第２確定更新処理を失敗し、第２確定更新処理が未
完了である時はＳ９６に進んで第３確定更新処理を行
う。図１２は第３確定更新処理を詳細に示すフローチャ
ートである。図１２において、まず、Ｓ１２０で第３確
定更新処理をｋ回連続して実行したかどうかを判定す
る。第３確定更新処理は、後述するように確定ターゲッ
トの更新を推定して行うため、回数制限を設けて推定に
よる誤判定を防いでいる。Ｓ１２０でｋ回連続して実行
していなければ、Ｓ１２１でその確定ターゲットの拡張
推定範囲内に仮ピークペアが存在するかどうかを判定す
る。拡張推定範囲とは第２確定更新処理で用いた標準推
定範囲を更に一定区間拡張したものである。Ｓ１２１で
拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在する時は、Ｓ１２
２に進んで、その確定ターゲットから仮ピークペアを以
下の（３）、（４）式を用いて推定する。

【００３５】 Ｒ_n ＝Ｒ_n-a ＋ａ×Δｔ×［（Ｖ_rn＋Ｖ_rn-a）／２］ …（３） Ｖ_rn＝Ｖ_rn-a−（Ｖ_mycar −Ｖ_mycar-a ） …（４） Ｒ_n は前サイクルの確定ターゲットから推定される距離 Ｒ_n-a は前サイクルの確定ターゲットから算出される距
離 Ｖ_rnは前サイクルの確定ターゲットから推定される相対
速度 Ｖ_rn-1は前サイクルの確定ターゲットから算出される相
対速度 Ｖ_mycar は現サイクルの自車速度 Ｖ_mycar-1 は前サイクルの自車速度 Δｔはサイクル周期 である。

【００３６】次いで、Ｓ１２３で推定された仮ピークペ
アを新たな確定ターゲットとして更新し、Ｓ１２４でそ
の仮ピークペアを以後行う仮ピークペアの新規確定判別
の対象から除外する。また、Ｓ１２５で第３確定更新処
理により確定ターゲットの更新処理を完了としてリター
ンする。一方、Ｓ１２０で第３確定更新処理をｋ回実行
しても確定更新を未完了であった時やＳ１２１で確定タ
ーゲットの拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在しなか
った時は、Ｓ１２６で第３確定更新処理により確定ター
ゲットの更新処理は未完了としてリターンする。本実施
形態では、第３確定更新処理において確定ターゲットの
拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在している時に
（３）、（４）式を用いて仮ピークペアを推定し、その
仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更新してい
るので、図１３に示すようにスペクトラム干渉によりピ
ーク位置が標準推定範囲から大きく逸脱した場合でも確
定ターゲットの更新を行うことができる。

【００３７】次に、図９のＳ９７で第３確定更新処理が
完了したかどうかを判定し、完了していればＳ９１に戻
って残りの確定ターゲットについて同様の処理を行う。
また第３確定更新処理を未完了であれば、Ｓ９８でその
確定ターゲットの確定を解除し、再度Ｓ９１に戻って残
りの確定ターゲットに対して同様の処理を行う。以下Ｓ
９１〜Ｓ９８の処理を繰り返し行い、すべての確定ター
ゲットについて処理を終了したところで確定ターゲット
の更新処理を完了する。

【００３８】確定ターゲットの更新処理を完了すると、
図４のＳ４３で新規ピークペアの確定判別処理を行う。
これは、現在確定している確定ターゲット以外に新たに
出現した障害物をターゲットとして確定するための判別
を行う処理である。例えば、現在図５に示すように３台
の自動車が確定ターゲットとして更新されていて、これ
以外に新たに自動車等の障害物が出現したらＳ４３の処
理を行うことで、その障害物を新たなターゲットとして
確定するものである。なお、Ｓ４３で新たに出現した障
害物をターゲットとして確定すると、次のサイクルでは
確定ターゲットとして認識される。

【００３９】図１４は新規ピークペアの確定判別処理を
詳細に示すフローチャートである。図１４において、ま
ず、Ｓ１４０で定数ａ＝Ｎ１サイクルとし、Ｓ１４１で
現サイクルをＮサイクルとした時にＮ−ａサイクルに仮
ピークペアがあるかどうかを判定する。（Ｎ−ａ）サイ
クルに仮ピークペアがあれば、Ｓ１４２でその仮ピーク
ペアと現サイクルにおいて（１）、（２）式の条件式を
満足する仮ピークペアがあるかどうかを判定する。も
し、（１）、（２）式を満足する仮ピークペアが存在す
れば、Ｓ１４３〜１４５でターゲットの確定判別のため
にターゲットの時間的な連続性を判定する。即ち、Ｎ１
サイクルの間に仮ピークペアを監視し、その間にｎ回条
件式を満たすとターゲットとして確定するものである。
これによりターゲットの連続性を回数から時間に変換
し、ターゲットの確定を高速化することが可能である。

【００４０】図１５は新規ピークペアの初期速度と判定
条件の関係を示している。初期速度をＶ１，Ｖ２，Ｖ３
に分け、速度がＶ１の時は判定条件はｎ／Ｎ１、Ｖ２の
時はｎ／Ｎ２、Ｖ３の時はｎ／Ｎ３としている。但し、
速度はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３である。各速度は一定の範囲を
持っている。具体的には、Ｓ１４３〜Ｓ１４５で仮ピー
クペアの速度に応じて判定条件を異ならせ、仮ピークペ
アの速度がＶ１の時はＳ１４３、速度がＶ２の時はＳ１
４４、速度がＶ３の時はＳ１４５でそれぞれ対応する判
定条件で判定を行う。ここで、仮ピークペアの速度がＶ
１であれば、Ｓ１４３でその仮ピークペアはＮ１回中ｎ
回満たしているかを判定する。例えば、Ｎ１＝５、Ｎ２
＝４、Ｎ３＝３、ｎ＝３とすると、仮ピークペアが５サ
イクル中に３回出現するかを判定する。

【００４１】この時は、Ｓ１４３において５サイクル中
１回であるため、Ｓ１４７，Ｓ１４８へ進み、ａ＝ａ−
１として再度Ｓ１４１からの処理を行い、Ｓ１４３でそ
の仮ピークペアは５サイクル中３回出現するかを判定す
る。以下、同様の処理を繰り返し行い、Ｓ１４３で５サ
イクル３回を満足すればＳ１４６でその仮ピークペアを
確定ターゲットとする。

【００４２】図１６は仮ピークペアの初期速度がＶ１の
場合にＮ１＝５、ｎ＝３とした時にＳ１４３の確定判別
が満たされるパターンの例を示している。図１６（ａ）
のパターン１の場合は仮ピークペアがサイクル毎に交互
に現われ、仮ピークペアは５サイクル中３回現われてい
る。また、図１６（ｂ）のパターン２、図１６（ｃ）の
パターン３の場合は仮ピークペアの現われるサイクルは
異なっているが、いずれの場合も仮ピークペアは５サイ
クル中３回現われている。図１６のいずれの場合もＳ１
４３の条件を満足し、Ｓ１４６でその仮ピークペアを確
定ターゲットとする。

【００４３】本実施形態では、このようにサイクルの連
続性に比べてＮ１という時間で連続性をいくつかのパタ
ーンで判定するため、非常に柔軟性に富んでいる。これ
により、低速度のターゲットに対しては比較的時間をか
けて誤認識のないようにし、高速度のターゲットに対し
ては短時間ですばやく認識することができる。これは特
に複数の低速度ターゲットが近接している場合等では上
下区間のペアリングが短時間では難しく、誤認識を招く
恐れがある場合に効果的である。なお、低速度ターゲッ
トの認識は自車と相対位置関係の変化が遅く若干時間を
要しても悪影響はなく、一方高速度ターゲットは短時間
でもその振る舞いが大きく認識が容易であるため問題は
生じない。また、高速度ターゲットは自車との相対位置
変化が大きいため、すばやく認識する必要がある。

【００４４】一方、仮ピークペアの速度がＶ２である時
はＳ１４４でその仮ピークペアはＮ２回中ｎ回を満たし
ているか、即ち、４サイクル中３回現われているかを判
定する、また、仮ピークペアの速度がＶ３である時はＳ
１４５でその仮ピークペアはＮ３回中ｎ回を満たしてい
るか、即ち、３サイクル中３回現われているかを判定す
る。以下、同様の処理を繰り返し行い、それぞれ条件を
満たしていれば、Ｓ１４６でその仮ピークペアを確定タ
ーゲットとする。次に、Ｓ１４７でＮ−１サイクルまで
調べ終わると、リターンし新規ピークペアの確定判別処
理を完了する。確定されたターゲットについては、以後
レーダ検知範囲から外れて消滅するまで追従する。

【００４５】新規ピークペアの確定判別を完了すると、
図４のＳ４４で確定ターゲットの距離と相対速度を算出
する処理を行う。距離Ｒと相対速度Ｖは以下の式により
得られる。

【００４６】 Ｒ＝ｋｒ×｛（Ｐｋｕｐ１（Ｎ）＋ＰＫｄｎ１（Ｎ））／２｝ …（５） Ｖ＝ｋｖ×｛（Ｐｋｕｐ１（Ｎ）−ＰＫｄｎ１（Ｎ））／２｝ …（６） ｋｒ，ｋｖはＦＭ−ＣＷレーダの各パラメータにより定
まる定数である。以上で図４の１サイクルのターゲット
認識処理を終了する。ターゲット認識処理を完了する
と、図３のＳ３４で危険判別処理を行う。即ち、算出さ
れたターゲットとの距離及び相対速度に基づいてターゲ
ットが自車に対して危険であるかどうかを判定し、危険
である時は警報器６によりドライバーに報知する。以上
で１サイクル（三角波の１周期）の処理を終了し、以下
同様の処理を三角波の１サイクル毎に繰り返し行う。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、確
定ターゲットを更新する場合、マルチパス等の影響があ
っても受信レベルの小さいターゲットであっても、更に
は近接したターゲットのスペクトラムが干渉を起こした
場合であっても確定ターゲットを確実に更新でき、ター
ゲットを見失うことなく追従することができる。また、
新たに出現したターゲットを確定判別する場合、速度に
応じて確定判別条件を異ならせることにより全速度のタ
ーゲットの確定判別を正確に行うことができる。この
際、低速度ターゲットに対しては比較的時間をかけて誤
認識がなく、高速度ターゲットに対しては短時間ですば
やく認識することができる。更に、ターゲットの連続性
を単なるサイクルの連続回数ではなく、一定時間内の連
続性で認識しているので、マルチパス等によりデータが
欠落してもターゲットを見失うことなく認識でき、新た
に現われたターゲットを高速で認識できる。従って、複
数の障害物の正確な距離と相対速度を検出でき、信頼性
の高いＦＭ−ＣＷレーダ装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の一実施形態を
示すブロック図である。

【図２】図１のターゲット認識器を詳細に示すブロック
図である。

【図３】図１の実施形態の全体的な動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】図３のターゲット認識処理を詳細に示すフロー
チャートである。

【図５】レーダ車と先行車の例を示す図である。

【図６】変調用三角波を示す図である。

【図７】仮ピークペア算出を説明するための図である。

【図８】図４の仮ピークペア算出処理を詳細に示すフロ
ーチャートである。

【図９】図４の確定ターゲットの更新処理を詳細に示す
フローチャートである。

【図１０】図９の第一確定更新処理を詳細に示すフロー
チャートである。

【図１１】図９の第二確定更新処理を詳細に示すフロー
チャートである。

【図１２】図９の第三確定更新処理を詳細に示すフロー
チャートである。

【図１３】スペクトラム干渉を説明するための図であ
る。

【図１４】図４の新規ピークペアの確定判別処理を詳細
に示すフローチャートである。

【図１５】新規ピークペアの初期速度による判定条件を
示す図である。

【図１６】ターゲット確定判別のパターンの例を示す図
である。

【符号の説明】

１ レーダヘッド ２ ＬＰＦ ３ 増幅器 ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ マイクロプロセッサ ６ 警報器 ５１ 周波数解析処理器 ５２ ターゲット認識器 ５３ 危険判別器 ５２１ ピーク周波数検出器 ５２２ ターゲット追従器 ５２３ 仮ピークペア検出器 ５２４ ターゲット確定器 ５２５ 距離及び相対速度検出器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−38129（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142338（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142337（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82551（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−256937（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−55926（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−262130（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三角波によってＦＭ変調された連続波を
   ターゲットに送信すると共に、ターゲットから反射され
   た反射波を受信し、送信波と受信波をミキシングして得
   られたビート信号の周波数解析を行うことにより、ター
   ゲットとの距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレー
   ダ装置において、前記三角波の上り区間と下り区間に相当するビート信号
   の離散的なスぺクトラムから上り区間と下り区間のピー
   ク周波数を検出する手段と、 前記上り区間と下り区間におけるスぺクトラムのピーク
   の仮の組み合わせの仮ピークペアを算出する手段と、 得られた仮ピークペアのうち所定の相対速度及び距離を
   満足する仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更
   新する第１更新手段と、 前記第１更新手段による更新に失敗した時に更新対象の
   確定ターゲットの推定範囲内において上下区間のいずれ
   か一方にビート信号のスぺクトラムのピークが存在する
   時にはそのピークと対をなす仮想ピークが上下区間のい
   ずれかにあるものとして前記所定の相対速度及び距離を
   満足するピークが存在するかを判別し、当該ピークが存
   在する時にはそのピークを含む仮ピークペアを新たな確
   定ターゲットとして更新する第２更新手段と、 前記第２更新手段による更新に失敗した時に確定ターゲ
   ットの推定範囲よりも広い拡張推定範囲内に仮ピークペ
   アが存在する時にはその仮ピークペアを新たな確定ター
   ゲットとして更新する第３更新手段と、 前記更新された確定ターゲットの距離と相対速度を算出
   する手段とを備えた ことを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ
   装置。
2. 【請求項２】 三角波によってＦＭ変調された連続波を
   ターゲットに送信すると共に、ターゲットから反射され
   た反射波を受信し、送信波と受信波をミキシングして得
   られたビート信号の周波数解析を行うことにより、ター
   ゲットとの距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレー
   ダ装置において、前記三角波の上り区間と下り区間に相当するビート信号
   の離散的なスぺクトラムから上り区間と下り区間のピー
   ク周波数を検出する手段と、 前記上り区間と下り区間におけるスぺクトラムのピーク
   の仮の組み合わせの仮 ピークペアを算出する手段と、 得られた仮ピークペアのうち所定の相対速度及び距離を
   満足する仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更
   新する第１更新手段と、 前記第１更新手段による更新に失敗した時に更新対象の
   確定ターゲットの推定範囲内において上下区間のいずれ
   か一方にビート信号のスぺクトラムのピークが存在する
   時にはそのピークと対をなす仮想ピークが上下区間のい
   ずれかにあるものとして前記所定の相対速度及び距離を
   満足するピークが存在するかを判別し、当該ピークが存
   在する時にはそのピークを含む仮ピークペアを新たな確
   定ターゲットとして更新する第２更新手段と、 新たに出現した障害物をターゲットとして確定判別する
   場合、現サイクルから所定サイクル前までに三角波の上
   下区間に現われるビート信号のスぺクトラムの仮ピーク
   ペアを監視し、仮ピークペアの速度に応じてサイクル数
   と仮ピークペアの出現数による確定判別条件を異ならせ
   て仮ピークペアを確定ターゲットとして確定するかを判
   別する手段と、 前記更新された確定ターゲットの距離と相対速度を算出
   する手段とを備えた ことを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ
   装置。