JP4258941B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノパルス方式での方位検出を行うレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、衝突防止や追従走行等の制御に用いるために、車両前方に位置する目標物体（障害物や先行車両）を検出する車載用のレーダ装置が知られている。
このような用途に用いられる車載用のレーダ装置では、目標物体との距離や相対速度に加えて、自車両と目標物体との正確な位置関係を特定するための方位データを獲得できることが重要となる。
【０００３】
そのために、例えば、図１１（ａ）に示すように、指向する方向が互いに異なった複数の受信ビームにて目標物体に反射したレーダ波（反射波）の受信レベルをそれぞれ検出し、その検出結果として得られる図１１（ｂ）に示すような反射波の受信レベル分布から、最も受信レベル高い信号が得られた受信ビームが指向する方向を目標物体の方位であるとして特定するビームスキャニング方式や、図１２（ａ）に示すように、わずかに位置のずれた（図ではＤだけ離れた）一対のアンテナａ，ｂで反射波を同時受信し、反射波の到来方向がアンテナの正面方向に対して角度θだけ傾いている場合、両アンテナａ，ｂでの同一反射波の受信経路がｄ（＝Ｄ・ｓｉｎθ）だけ異なることによって生じる両受信信号間の位相差、又は両アンテナａ，ｂのビーム指向性が異なることによって生じる両受信信号の振幅差（図１３参照）から目標物体の方位を特定するモノパルス方式等が用いられている。
【０００４】
なお、モノパルス方式では、２つのアンテナの受信ビームが重なり合う領域（以下、モノパルス領域という）でしか精度のよい方位検出ができないため、例えば、図１２（ｂ）に示すように、隣接する各一対の受信アンテナによりモノパルス領域が形成されるよう配置された３個以上の受信アンテナを備え、各モノパルス領域のそれぞれにて方位検出を行うことにより、検出領域を拡大することも行われている（特開平９−１５２４７８号公報，特開昭６２−２５９０７７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スキャニング方式では、方位検出精度を向上させるには、走査するビームを細く形成する必要があり、そのためにはアンテナサイズ（開口面）を大きくしなければならないが、車載用のレーダ装置として使用する場合には、搭載可能なアンテナサイズが限られるため、必要な検出精度が得られない場合があるという問題があった。
【０００６】
一方、モノパルス方式では、前方で２台の車両が併走している場合など、同距離に複数の目標車両が存在するマルチターゲット状態において、方位の誤検出が発生するという問題があった。
即ち、２台の車両が同速度で併走している場合、両車両からの反射波はほぼ同一周波数となり、これら両信号の合成波を受信することになる。しかも、車載用レーダ装置では、通常、ミリ波帯のレーダ波が使用されていることから、反射波の波長は数［ｍｍ］程度となるため、各反射波の位相は、自車からの相対距離がミリ単位で変化しただけでも大きく変化してしまう。
【０００７】
そして、２台の目標車両が併走していても、図１４（ａ）に示すように、モノパルス領域に一方の目標車両（グラフ中▲１▼の位置）しか存在しない場合には、領域内の目標車両からの反射波（点線のベクトル▲１▼）と、領域外の目標車両（グラフ中▲２▼の位置）からの反射波（点線のベクトル▲２▼）とでは受信レベルが大きく異なるため、これらの合成波（実線のベクトルに）は、領域内の目標車両からの反射波に近いものとなり、ほぼ正確な方位情報を得ることができる。ところが、図１４（ｂ）に示すように、同一モノパルス領域に目標車両（グラフ中▲１▼▲２▼の位置）が２台とも存在する場合、両車両からの反射波（点線のベクトル▲１▼▲２▼）は、受信レベルがほぼ同程度となるため、これらの合成波（実線のベクトル）により、いずれの目標車両とも全く異なった方向が検出され、しかも１台しか認識されない。
【０００８】
つまり、同一モノパルス領域に存在する一対の目標車両からの反射波は、ベクトル的に合成されることにより、合成波の位相，及び振幅は、いずれの反射波ともかけ離れたものとなってしまう場合があり、その結果、これらの位相，振幅を用いるモノパルス方式の方位検出を実行することができなくなってしまうのである。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために、モノパルス方式により方位検出を行うレーダ装置において、併走車両の方位を誤検出してしまうことを確実に防止することを第１の目的とし、更には、両車両の方位を個別に検出可能とすることを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１記載のレーダ装置では、信号検出手段が、複数の受信ビームを、該受信ビーム同士が互いに重なり合ってなるモノパルス領域が多数形成され、且つ、隣接する前記モノパルス領域が互いに重なり合った重複領域を有するよう生成し、該モノパルス領域毎に、目標物体に反射したレーダ波を受信してなる各一対の受信信号を検出し、方位算出手段が、信号検出手段にてモノパルス領域毎に検出される一対の受信信号の振幅差或いは位相差から、モノパルス領域毎に、そのモノパルス領域内に存在する目標物体の方位を表す方位データを求める。
【００１１】
そして、第１判定手段が、方位算出手段にてモノパルス領域毎に算出される方位データのうち、その時系列的なばらつきが予め決められた許容範囲内となるモノパルス領域についての方位データを有効であると判定する。
つまり、併走する目標車両（以下、併走車両という）からの反射波の合成波を受信しているモノパルス領域では、上述したように、合成波の位相や振幅は、個々の反射波のものとは異なったものとなり、しかも、自車両と併走車両との相対距離のわずかな変化に応じて大きく変化する。このため、この合成波に基づいて繰り返し求められる方位データは毎回大きく変動することになる。
【００１２】
従って、本発明のレーダ装置のように、モノパルス領域毎に方位データを時系列的に監視し、そのばらつきが許容範囲内にないモノパルス領域の方位データについては、これを併走車両からの合成波であると判定して除去すれば、方位の誤検出を確実に防止でき、ひいては、誤った方位データに基づいて各種制御が実行されてしまうことが防止されるため、方位データを用いた各種制御の信頼性や安全性を向上させることができる。
【００１３】
なお、信号検出手段は、請求項２記載のように、モノパルス領域のうち、同一距離にあり且つ予め想定した車両間隔だけ離れて併走する一対の目標物体についての受信レベル差が予め設定されたしきい値レベル以上となる領域を併走識別可能領域とし、この併走識別可能領域が、隙間なく配置されるようにモノパルス領域が重なるのが良い。
【００１４】
この場合、一対の目標物体について、大きい方の受信レベルから見て、小さい方の受信レベルが誤差程度の大きさとなるようなしきい値レベルにより併走識別可能領域を設定すれば、どの目標物体についても、他の目標物体より十分に大きな受信レベルで検出されるモノパルス領域が必ず存在することになるため、全ての目標物体についての方位検出を精度よく行うことができる。
【００１５】
なお、信号検出手段は、例えば、請求項３記載のように、受信ビームが互いに異なる方向を指向し、隣接するもの同士でモノパルス領域を形成するよう配置された３個以上の受信アンテナにより構成することができる。
この場合、受信アンテナがｎ個あれば、（ｎ−１）個のモノパルス領域が形成されることになり、受信アンテナの数を増やすことで、モノパルス方式による高精度な方位検出が可能な領域を、任意に拡大することができる。
【００１６】
また、信号検出手段は、請求項４記載のように、モノパルス領域を形成するよう配置された一対の受信アンテナと、該一対の受信アンテナを回動制御して、モノパルス領域の形成方向を変化させる走査手段とにより構成してもよい。この場合、受信アンテナの数を減らすことができる。
【００１７】
更に、信号検出手段は、請求項５記載のように、一列に配置され同一方向を指向する複数の受信アンテナと、該受信アンテナからの受信信号を重み付け加算することによりビーム形成を行う信号処理手段とにより構成してもよい。
この場合、信号処理手段は、受信信号の位相を変化させることにより受信信号の重み付けを行う移相器と、位相器の出力を加算する信号加算器とにより構成するいわゆるフェーズドアレイ方式のアンテナとして構成してもよいし、請求項６記載のように、受信アンテナからの受信信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するＡＤ変換器と、ＡＤ変換器により同時にサンプリングされたデジタルデータに対して、受信アンテナの配列方向に沿った空間軸方向の複素フーリエ変換を実行する演算手段とにより構成し、デジタル信号処理にてビーム形成を行ういわゆるデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）を行うようにしてもよい。
【００１８】
そして、請求項７記載のレーダ装置では、演算手段は、空間軸方向についての複素フーリエ変換を、同時に処理すべき信号数が受信信号の数より増加するように、値が零に設定された複数のダミー信号を付加して行う。なお、これは、零付加（zero-padding）といわれる周知の手法であり、例えば（「不規則振動とスペクトル解析」オーム社，第１１章）等に記載されている。
【００１９】
即ち、空間軸方向の複素フーリエ変換によりビーム形成を行った場合、アンテナ（受信手段）の数と同数のビームが得られるが、零付加を行うことは、ダミー信号の数だけアンテナを増加させたことに相当するため、受信手段を増加させることなく、ビーム間隔を狭くして、決められた検出範囲内のビーム数を増加させることができ、その結果、方位検出の精度を向上させることができる。換言すれば、必要なビーム数やビームの配置間隔を実現するための受信アンテナの数を、最小限に抑えることができる。
【００２０】
ところで、信号検出手段が、隣接するモノパルス領域が互いに重なり合った重複領域が形成されるように受信ビームを生成する場合、マルチターゲット状態にあっても、同一目標物体についての有効な方位データを、それぞれ複数のモノパルス領域にて検出できるように構成することが可能である。
【００２１】
例えば、図１５（ａ）に示すように、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ９を、隣接するもの同士で、その３／４部分が互いに重なり合うように配置し、二つのターゲットＴ１，Ｔ２を検出する場合を考える。この場合、モノパルス領域Ｍ２〜Ｍ４では、ターゲットＴ１のみが検出され、モノパルス領域Ｍ５，Ｍ６では、両ターゲットＴ１，Ｔ２からの反射波の受信レベルがほぼ同程度で合成されるため不安定な方位検出となり、モノパルス領域Ｍ７，Ｍ８ではターゲットＴ２のみが検出され、モノパルス領域Ｍ１，Ｍ９ではいずれのターゲットＴ１，Ｔ２も検出されない。つまり、いずれのターゲットＴ１，Ｔ２に対しても、２個以上のモノパルス領域にて、安定した方位データが得られることになる。
【００２２】
また、図１５（ｂ）に示すように、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７を、隣接するもの同士で、その１／２部分が互いに重なり合うように配置し、しかも、検出すべきターゲットＴ１，Ｔ２の幅が、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の幅の１／２より大きくなるよう設定した場合を考える。この場合、モノパルス領域Ｍ２，Ｍ３では、ターゲットＴ１のみが検出され、モノパルス領域Ｍ４では両ターゲットＴ１，Ｔ２からの反射波の受信レベルがほぼ同程度で合成されるため不安定な方位検出となり、モノパルス領域Ｍ５，Ｍ６ではターゲットＴ２のみが検出され、モノパルス領域Ｍ１，Ｍ７ではいずれのターゲットＴ１，Ｔ２も検出されない。つまり、いずれのターゲットＴ１，Ｔ２に対しても、２個以上のモノパルス領域にて、安定した方位データが得られることになる。
【００２３】
従って、このように、信号検出手段が構成されている場合には、請求項８記載のように、方位算出手段にてモノパルス領域毎に求められる方位データが予め決められた許容範囲内で近接する場合に、グループ化手段が、この近接した方位データをグループ化し、第２判定手段が、このグループ化手段にてグループ化された方位データ群を有効であると判定するように構成してもよい。
【００２４】
この場合、方位データを時系列的に監視することなく、方位データの有効性を瞬時に判定することができる。
また、請求項９記載のように、第３判定手段が、グループ化手段にてグループ化された方位データ群のうち、時系列的なばらつきが予め決められた許容範囲内となるグループの方位データ群を有効であると判定するように構成してもよい。
【００２５】
この場合、瞬時的にも時系列的にもデータの有効性が判定されることになるため、当該レーダ装置にて検出される方位データの信頼性を、より一層向上させることができる。
なお、グループ化された方位データ群の取り扱いは、方位データ群の平均値を目標物体の方位データとしてもよいし、方位データ群にて示される範囲の大きさの目標物体が存在するものとして、取り扱ってもよい。
【００２６】
また、請求項２ないし請求項７いずれかに記載の事項は、請求項１の場合と同様に、請求項８及び請求項９に対して適用してもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
［第１実施例］
図１は、第１実施例の車載用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施例のレーダ装置２は、送信アンテナＡＳを介してミリ波帯のレーダ波を送信する送信器４と、送信器４から送信され先行車両や路側物等といった目標物体に反射したレーダ波（以下、反射波という）を、一列に配置された８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信し、隣接するいずれか一対の受信アンテナからの受信信号に基づいて一対のビート信号Ｂ１，Ｂ２を生成する受信器６と、受信器６にて生成されたビート信号Ｂ１，Ｂ２をそれぞれサンプリングしてデジタルデータ（サンプリング値）Ｄ１，Ｄ２に変換する一対のＡＤ変換器ＡＤ１，ＡＤ２からなるＡＤ変換部８と、ＡＤ変換部８を介して取り込んだビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づいて各種信号処理を行うマイクロコンピュータ１０とを備えている。
【００２９】
なお、各受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８の受信ビームは、隣接するもの同士ＡＲｉ，ＡＲi+1 （ｉ＝１，２，…，７）で互いに重なり合ってモノパルス領域Ｍｉ（図示せず）を形成している。しかも、図２（ａ）に示すように、モノパルス領域の中で、４［ｄｅｇ］だけ離れた任意の２地点間のレベル差が、必ず１５［ｄＢ］以上となる領域を、特に併走識別可能領域（ここでは、モノパルス領域の中心から左右いずれかの方向に２．５［ｄｅｇ］の範囲）とし、この併走識別可能領域が、隙間なく配置されるよう、即ち各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の形成間隔が２．５［ｄｅｇ］以下となるように、各受信アンテナは配置されている。また、送信アンテナＡＳのビーム幅は、このように設定された全モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７をカバーするように設定されている。
【００３０】
また、各受信ビームは、最大検出距離を５０［ｍ］，車線幅を３．５［ｍ］として、この最大検出距離の位置にて車線幅（角度にして４［ｄｅｇ］に相当）だけ離れて併走する車両を、車両幅のほぼ半分に相当する０．５［ｍ］（角度にして０．５［ｄｅｇ］に相当）の誤差で検出できるように、モノパルス領域に属する任意の地点と、該地点から４［ｄｅｇ］離れたモノパルス領域外の地点とのレベル差が、１５ｄＢ以上となるような特性に設定されている。
【００３１】
即ち、モノパルス領域Ｍｉ内の目標車両（以下、領域内車両１という）からの反射波を、このモノパルス領域を形成する一対の受信アンテナにて受信した受信信号の受信レベルをＶ1a，Ｖ1bとし、モノパルス領域外の目標車両（以下、領域外車両２という）からの反射波を、同じ一対の受信アンテナにて受信した受信信号の受信レベルをＶ2a，Ｖ2bとして、各受信アンテナが出力する合成波の受信レベルＶａ，Ｖｂをベクトルで表すと、図２（ｂ）に示すようなものとなる。
【００３２】
なお、ここでは、領域内車両▲１▼の受信レベルＶ1a，Ｖ1bに対して、合成波の受信レベルＶａ，Ｖｂの誤差が最も大きくなる場合、即ち、合成波を形成する両受信信号の位相が直交している場合を示している。また、以下では、｜Ｖ1a｜＝｜Ｖ1b｜＝｜Ｖ１｜，｜Ｖ2a｜＝｜Ｖ2b｜＝｜Ｖ２｜であるとする。
【００３３】
図２（ｂ）から明らかなように、領域内車両１からの反射波に対して、領域外車両２からの反射波が合成された合成波の位相は、各受信アンテナでそれぞれ最大でｔａｎ-1（｜Ｖ２｜／｜Ｖ１｜）ずつずれるため、両受信信号の位相差のずれΔθｙは（１）式にて表される。
【００３４】
Δθｙ＝２×ｔａｎ-1（｜Ｖ２｜／｜Ｖ１｜） （１）
ところで、例えば位相差モノパルスにて方位検出を行う場合には、位相差θｙに対して方位角度θｘが一意に決まり、かつ、方位算出誤差が小さくなるように、位相差θｙと方位角度θｘとの変換率を決定する。例えば、モノパルス領域が５［ｄｅｇ］程度の場合には、（２）式に示すように、変換率が４０程度となるように、受信アンテナの配置間隔等を設定すればよい。但しθｃは定数である。
【００３５】
θｙ＝４０×θｘ＋θｃ （２）
そして、（２）式に基づいて位相差のずれΔθｙに対する方位誤差Δθｘを求めると（３）式が得られ、この（３）式に（１）式を代入して整理すると（４）式が得られる。
【００３６】
Δθｙ＝４０×Δθｘ （３）
｜Ｖ２｜／｜Ｖ１｜＝ｔａｎ（２０・Δθｘ） （４）
（４）式から明らかなように、方位誤差Δθｘ＝０．５［ｄｅｇ］以下となるようにするには、領域内車両▲１▼からの反射波の受信レベルＶ１に対する領域外車両▲２▼からの反射波の受信レベルＶ２を、１５ｄＢ以上小さくする必要があるのである。
【００３７】
次に、送信器４は、時間に対して周波数が直線的に漸増，漸減を繰り返すよう変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する高周波発振器１２と、高周波発振器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する分配器１４とを備えており、送信信号Ｓｓを送信アンテナＡＳへ供給し、ローカル信号Ｌを受信器６へ供給するように構成されている。
【００３８】
一方、受信器６は、選択信号Ｓ１に従って半数の受信アンテナＡＲ１，３，５，７のいずれかを選択し、該選択された受信アンテナの受信信号Ｓr1を出力するセレクタＳＥＬ１と、選択信号Ｓ２に従って残り半数の受信アンテナＡＲ２，４，６，８のいずれかを選択し、該選択された受信アンテナの受信信号Ｓr2を出力するセレクタＳＥＬ２とを備えている。更に受信器６は、各セレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２毎に、受信信号Ｓrｊ（ｊ＝１，２）にローカル信号Ｌを混合し、これら信号の差の周波数成分であるビート信号Ｂｊを生成する高周波用ミキサＭＸｊと、ビート信号Ｂｊを増幅する増幅器ＡＭＰｊと備えている。
【００３９】
なお、増幅器ＡＭＰｊは、ビート信号Ｂｊから不要な高調波成分を取り除くフィルタ機能も有している。また、以下では、セレクタＳＥＬ１にて選択された受信信号Ｓr1を処理するための構成部分を受信チャネルｃｈ１、セレクタＳＥＬ２にて選択された受信信号Ｓr2を処理するための構成部分を受信チャネルｃｈ２と呼ぶものとする。
【００４０】
次に、マイクロコンピュータ１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成され、ＡＤ変換部８からデータを入力したり、セレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２への選択信号Ｓ１，Ｓ２を出力する入出力ポートや、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行するためのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を備えている。そして、マイクロコンピュータ１０は、隣接するいずれか一対の受信アンテナＡＲｉ，ＡＲi+1 （ｉ＝１〜７）からの受信信号が各受信チャネルｃｈ１，２にて処理され、しかも選択される受信アンテナが送信信号Ｓｓの周波数変調周期毎に順次切り替わるような選択信号Ｓ１，Ｓ２を生成する選択信号生成処理、及び各受信チャネルｃｈ１，２毎に得られるビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づいて目標物体の方位を求める方位検出処理等を実行するように構成されている。
【００４１】
このように構成されたレーダ装置２では、周波数変調された連続波（ＦＭＣＷ）からなるレーダ波が、送信器４によって送信アンテナＡＳを介して送信され、その反射波が各受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信されると、各受信チャネルｃｈｊでは、選択信号Ｓｊによってそれぞれ選択された受信アンテナからの受信信号Ｓrjを、ミキサＭＸｊにて送信器４からのローカル信号Ｌと混合することにより、これら受信信号Ｓrjとローカル信号Ｌとの差の周波数成分であるビート信号Ｂｊを生成し、このビート信号Ｂｊを増幅器ＡＭＰｊにて増幅すると共に不要な高調波成分を除去した後、ＡＤ変換器ＡＤｊにてサンプリングする。なお、各ＡＤ変換器ＡＤｊは、送信信号Ｓｓの周波数変動周期の半周期毎、即ち周波数が漸次増大する上り変調時及び周波数が漸次減少する下り変調時毎に、ビート信号Ｂｊをそれぞれ５１２回ずつサンプリングするようにされている。
【００４２】
ここで、マイクロコンピュータ１０が実行する方位検出処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理は、選択信号生成処理により、隣接する一対の受信アンテナＡＲｉ，ＡＲi+1 が一通り選択される毎、即ち、ＡＤ変換部８により、各一対の受信アンテナが形成する７つのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の全てについて、送信信号Ｓｓの一変動周期分のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２が蓄積される毎に起動される。
【００４３】
図３に示すように、本処理が起動されると、まずＳ１１０では、モノパルス領域Ｍｉを識別するための変数ｉを１に初期化（ｉ←１）し、続くＳ１２０では、モノパルス領域Ｍｉについて両受信チャネルｃｈ１，２にて検出されたビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づき、各受信チャネル毎かつ各変調周期毎にそれぞれ高速フーリエ変換の手順を用いて実フーリエ変換処理（以下、時間軸ＦＦＴ処理という）を実行する。
【００４４】
続くＳ１３０では、Ｓ１２０にて行った時間軸ＦＦＴ処理の結果から、ピーク周波数成分を抽出することにより、各受信チャネル毎かつ各変調周期毎にビート信号の周波数、及びその周波数成分の位相，或いは振幅（信号強度）を特定する。
【００４５】
続くＳ１４０では、両受信チャネルｃｈ１，２間で、同一周波数となる周波数成分毎に、位相差，或いは振幅差を算出し、続くＳ１５０では、この算出された位相差，振幅差に基づいて、周知の位相モノパルス方式或いは振幅モノパルス方式により目標物体の方位を表す方位データを求める。
【００４６】
なお、方位データは、数式を用いてその都度算出してもよいが、予め位相差（振幅差）／方位変換テーブルを用意しておき、この変換テーブルを参照することで求めてもよい。
そして、Ｓ１６０では、同じモノパルス領域Ｍｉについて当該処理が以前に実行された時に検出された目標物体と、今回検出された目標物体とが同一のものであるか否かを判定する同一性判定処理を行う。この、同一性判定処理は、具体的には、目標物体の移動速度が有限であり、自車両と目標物体との相対速度や距離は、同じモノパルス領域Ｍｉについて当該処理が行われる周期に応じて、限られた範囲内で変化することから、検出される周波数の変動幅も許容範囲が決まるため、前回検出されたものと今回検出されたものとで、その周波数を比較することにより、両者が同一の目標物体であるか否かを判定できるのである。
【００４７】
続くＳ１７０では、同一性判定処理の結果、以前に検出された目標物体とは異なる新たな目標物体であると判定された場合には、そのままＳ２１０に移行し、一方、以前に検出された目標物体と同一のものであると判定された場合は、Ｓ１８０に移行して、過去に検出された方位データにより、時系列的なばらつきを判定するためのばらつき判定値ΔＶを算出してＳ１９０に移行して、ばらつき判定値ΔＶが予め設定された判定しきい値ΔＶthより大きいか否かを判断する。なお、ばらつき判定値ΔＶは、今回の算出された方位データを含む過去Ｎ回の方位データの平均値，或いは分散値等を用いることができる。
【００４８】
そして、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶthより大きければ、Ｓ２００に移行して、先のＳ１５０にて算出された方位データを無効であるとしてＳ２１０に進み、一方、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶth以下であれば、Ｓ１５０にて算出された方位データは有効であるものとしてＳ２１０に移行する。
【００４９】
Ｓ２１０では、変数ｉをインクリメント（ｉ←ｉ＋１）し、続くＳ２２０では、変数ｉが、モノパルス領域の全数である７より大きいか否かを判断し、否定判定された場合、即ち変数ｉが７以下であれば、Ｓ１２０に戻って上述のＳ１２０〜Ｓ２１０の処理を繰り返し実行し、一方、肯定判定された場合、即ち変数ｉが７より大きければ、すべてのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７について上述の処理が終了したものとして、Ｓ２３０に移行する。
【００５０】
Ｓ２３０では、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７毎に検出された方位データに基づき、前方に存在する目標物体の数や方位を特定する他、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の手順を用い、上り，下り各変調時のビート周波数から各目標物体との相対速度，距離を求めて本処理を終了する。
【００５１】
以上、説明したように本実施例のレーダ装置２においては、全ての検知方位エリア内が併走識別可能領域にて隙間なく埋め尽くされるように、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７が配置されているので、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７内に併走車両が存在する場合、必ず一方の目標車両が他方の目標車両と比較して十分に大きな信号レベルにて検出されるモノパルス領域が存在することになる。
【００５２】
例えば、図４に示すように、併走車両▲１▼▲２▼がモノパルス領域１〜４の範囲にて検出された場合、その両端に位置するモノパルス領域１，４では、それぞれ一方の目標車両からの反射波が他方の目標車両からの反射波より十分に大きな信号レベルとなるため安定した方位データが得られ、これらの間に位置するモノパルス領域２，３では、両方の目標車両からの反射波が同程度に大きな信号レベルとなるため、ばらつきの大きい不安定な方位データが得られることになる。
【００５３】
そして、この方位データのばらつき具合を、ばらつき判定値ΔＶにより表し、これを予め設定された判定しきい値ΔＶthと比較することで、時系列的なばらつきの小さいモノパルス領域１，４にて検出された方位データのみを有効と判断することになる。
【００５４】
従って、本実施例のレーダ装置２によれば、このように時系列的なばらつきの小さい方位データに基づいて、自車両からほぼ同じ距離を走行している併走車両についての方位を個々に正確に求めることができるため、求めた方位に基づく各種制御を高精度に行うことができると共に、時系列的なばらつきの大きい方位データは無効とされ、このような誤った方位データに基づいて各種制御が行われることを確実に防止できるため、制御の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
なお、本実施例では、併走車両の方位を個々に求めるようにされているが、安定した方位データが得られる一対のモノパルス領域の間に、不安定な方位データが得られる一つ以上のモノパルス領域が存在する場合に、安定した方位データにより特定される角度範囲の間に２台以上の併走車両が存在すると判定し、個々の目標車両の方位は求めないようにしてもよい。これは、特に走行路が３車線以上ある場合に有効である。
【００５６】
また、本実施例では、８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８を用いているが、これに限らず、複数のモノパルス領域を形成できるのであれば、即ち３個以上であれば、何個の受信アンテナを用いてもよい。
更に、本実施例では、各受信チャネルｃｈ１，ｃｈ２毎に、４個の受信アンテナのいずれかを使用することにより、モノパルス領域の切替（スキャン）を行っているが、各受信チャネルｃｈ１，ｃｈ２とも、それぞれ１個の受信アンテナを用い、両受信アンテナがモノパルス領域を形成するような位置関係を保持したまま、両受信アンテナを機械的に回動させる走査手段を設けることにより、モノパルス領域の切替を行ってもよい。
【００５７】
ところで本実施例においては、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８，受信器６，ＡＤ変換部８が信号検出手段に相当し、Ｓ１２０〜Ｓ１５０が方位算出手段、Ｓ１６０〜Ｓ２００が第１判定手段に相当する。
［第２実施例］
次に第２実施例について説明する。
【００５８】
本実施例のレーダ装置２ａは、図５に示すように、送信アンテナＡＳを介してミリ波帯のレーダ波を送信する送信器４ａと、送信器４ａから送出され先行車両や路側物等といった目標物体（障害物）に反射したレーダ波（以下、反射波という）を、一列に等間隔で配置された８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信し、各受信アンテナ毎のビート信号Ｂ１〜Ｂ８を生成する受信器６ａと、受信器６が生成するビート信号Ｂ１〜Ｂ８を、それぞれサンプリングしてデジタルデータ（サンプリング値）Ｄ１〜Ｄ８に変換する８個のＡＤ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８からなるＡＤ変換部８と、ＡＤ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８を介して取り込んだビート信号のサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８に基づいて各種信号処理を行うマイクロコンピュータ１０とを備えている。
【００５９】
そして、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８の受信ビームは、いずれも当該装置の検出範囲をすべてカバーするように設定されており、一方、送信アンテナＡＳの送信ビームも、同じ検出範囲を全てカバーするように設定されている。
また、送信器４ａは第１実施例の送信器４と全く同様に構成されており、一方、受信器６ａは、第１実施例とは異なり、セレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２が省略され、代わりに、各受信アンテナＡＲｊ（ｊ＝１，２，…，８）毎に、受信アンテナＡＲｊからの受信信号Ｓrjに送信器４ａからのローカル信号Ｌを混合してビート信号Ｂｊを生成するミキサＭＸｊと、ビート信号Ｂｊを増幅すると共に不要な周波数成分を除去する増幅器ＡＭＰｊとを備えている。
【００６０】
但し、受信器６ａを構成するミキサＭＸｊ，増幅器ＡＭＰｊ、ＡＤ変換部８ａを構成するＡＤ変換器ＡＤｊは、第１実施例にて用いられているミキサＭＸ１，ＭＸ２、増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、ＡＤ変換器ＡＤ１，ＡＤ２と全く同様に構成されたものである。そして、以下では、受信アンテナＡＲｊからの受信信号Ｓrjを処理するための構成ＭＸｊ，ＡＭＰｊ，ＡＤｊを、それぞれ受信チャネルｃｈｊと呼ぶものとする。
【００６１】
また、マイクロコンピュータ１０ａは、第１実施例のマイクロコンピュータ１０と同様にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成され、ＡＤ変換部８ａからデータを入力するための入力ポートや高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行するためのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を備えている。そして、マイクロコンピュータ１０ａは、各受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８にて検出されるビート信号のサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８に基づいて、いわゆるデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）によるビーム形成と、目標物体の方位検出とを行うビーム形成／方位検出処理等を実行するように構成されている。
【００６２】
このように構成されたレーダ装置２ａでは、周波数変調された連続波（ＦＭＣＷ）からなるレーダ波が、送信器４によって送信アンテナＡＳを介して送信され、その反射波が各受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信されると、各受信チャネルｃｈｊでは、受信アンテナＡＲｊからの受信信号Ｓrjを、ミキサＭＸｊにて送信器４ａからのローカル信号Ｌと混合することにより、これら受信信号Ｓrjとローカル信号Ｌとの差の周波数成分であるビート信号Ｂｊを生成し、このビート信号Ｂｊを増幅器ＡＭＰｊにて増幅すると共に不要な高調波成分を除去した後、ＡＤ変換器ＡＤｊにてサンプリングする。なお、各ＡＤ変換器ＡＤｊは、送信信号Ｓｓの周波数変動周期の半周期毎、即ち周波数が漸次増大する上り変調時及び周波数が漸次減少する下り変調時毎に、ビート信号Ｂｊをそれぞれ５１２回ずつサンプリングするようにされている。
【００６３】
ここで、マイクロコンピュータ１０ａが実行するビーム形成／方位検出処理を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理は、全ての受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８にて、送信信号Ｓｓの一変動周期分のサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８が蓄積される毎に起動される。
【００６４】
図６に示すように、本処理が起動されると、まずＳ３１０では、全ての受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８にて同時にサンプリングされた８個のサンプリングデータ毎にＦＦＴの手順を用いた複素フーリエ変換（以下、空間軸ＦＦＴという）を実行する。
【００６５】
なお、この空間軸ＦＦＴでは、値が零に設定された２４個のダミーデータを付加することにより、３２次のＦＦＴとして実行し、次数と同じ３２個のビーム形成を行う。但し、この空間軸ＦＦＴによって形成される３２個のビームは、隣接するビームと互いに重なり合うモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３１を形成し、しかも、モノパルス領域の形成間隔が併走識別可能領域以下となるように、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８の配置間隔等が設定されている。
【００６６】
続くＳ３２０では、形成された３２個のビームそれぞれについて、送信信号Ｓｓの上り／下り各変調時毎に時間軸ＦＦＴを実行し、各ビーム毎の周波数分析を行う。
そして、Ｓ３３０では、モノパルス領域Ｍｉを特定するための変数ｉを１に設定し、続くＳ３４０では、モノパルス領域Ｍｉを構成する一対のビームの周波数分析結果に基づき、それぞれピーク周波数成分を抽出する。
【００６７】
以下、Ｓ３５０〜Ｓ４４０は、第１実施例のＳ１３０〜Ｓ２３０と全く同様に処理が実行される。但し、Ｓ４３０では、変数ｉが本実施例におけるモノパルス領域の数である３１より大きいか否かを判定するようにされている。
以上のように構成された本実施例のレーダ装置２ａにおいては、第１実施例と同様に、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３１内に併走車両が存在する場合、必ず一方の目標車両が他方の目標車両と比較して十分に大きな信号レベルにて検出されるモノパルス領域が存在するようにされ、このようなモノパルス領域で検出される安定した方位データのみを有効とするようにされているので、第１実施例と全く同様の効果を得ることができる。
【００６８】
更に、本実施例のレーダ装置２ａでは、空間軸ＦＦＴを行うことによりＤＢＦによるビーム形成を行っており、送信信号Ｓｃの一変調周期の間に各受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８が同時にサンプリングしたサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８を用いて、全てのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３１について方位データの算出を行うことができるため、方位データの更新周期を短縮することができ、方位データを用いた各種制御をより高精度に行うことができる。
【００６９】
また、本実施例では、空間軸ＦＦＴの際にダミーデータを付加して処理次数を高くすることにより、形成されるビーム数を増加させている。従って、ハード的に受信アンテナ数を増やしてモノパルス形成間隔を小さくしなくても、計算上で模擬的にモノパルス形成間隔を小さくできる。
【００７０】
なお、本実施例では、空間軸ＦＦＴの後に時間軸ＦＦＴを実行しているが、両ＦＦＴの実行順序は入れ替えてもよい。この場合、時間軸ＦＦＴは、各受信チャネルのサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８毎に実行すればよく、また時間軸ＦＦＴの処理結果のうち、正の周波数成分と負の周波数成分とは全く同じ情報を表しており、その後の空間軸ＦＦＴは、いずれか半分についてだけ処理を行えばよいため、両ＦＦＴによる処理量を大幅に削減することができる。
【００７１】
また、本実施例では、全ての受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８を用いて１系統のビーム形成を行っているが、受信アンテナのうち一方の端部に配設された受信アンテナＡＲ８以外からの受信信号に基づく第１の信号群、及び他方の端部に配設された受信アンテナＡＲ１以外からの受信信号に基づく第２の信号群毎に、前記空間軸ＦＦＴを実行して２系統のビーム形成を行ってもよい。この場合、各系統毎に形成されるビーム数と同じ数のモノパルス領域を形成することができる。
【００７２】
例えば、隣接する３ビーム（左，中，右）を一組とし、これらのうち、左と中の合成ビーム、及び右と中の合成ビームを用いてモノパルスを形成してもよい。更に、本実施例では、８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８を用いて構成されているが、これに限らず２個以上であればいくつ用いてもよい。但し、ＦＦＴの際にダミーデータを付加しない場合には、空間軸ＦＦＴを行うために２n 個（ｎは正整数）に設定することが望ましく、また空間軸ＦＦＴの際にダミーデータを付加する場合には、付加するダミーデータとの合計が２n 個となるように設定することが望ましい。
【００７３】
ここで本実施例においては、Ｓ３１０が演算手段に相当し、これにＡＤ変換部８を加えたものが信号処理手段に相当し、これらに更に受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８及び受信器６ａを加えたものが信号検出手段に相当する。また、Ｓ３２０，Ｓ３４０〜Ｓ３６０が方位算出手段、Ｓ３７０〜Ｓ４１０が第１判定手段に相当する。
［第３実施例］
次に第３実施例について説明する。
【００７４】
本実施例は、第１実施例とは、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８が形成するモノパルス領域の配置、及びマイクロコンピュータ１０が実行する方位検出処理の内容が一部異なるだけであるため、この相異する部分を中心に説明する。
即ち、本実施例において、モノパルス領域は、図１５（ａ）に示すように、隣接するモノパルス領域が、互いにその３／４部分が重なり合うように配置され、どの領域も、連続した３個のモノパルス領域にて目標物体の検出が可能なようにされている。
【００７５】
一方、方位検出処理は、第１実施例の場合と同様に、ＡＤ変換部８により、各一対の受信アンテナが形成する７つのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の全てについて、送信信号Ｓｓの一変動周期分のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２が蓄積される毎に起動される。
【００７６】
そして、本処理が起動されると、図７に示すように、まず、Ｓ５１０では、モノパルス領域Ｍｉを識別するための変数ｉ、及び方位データのグループＧＲｊを識別するための変数ｊを１に初期化し、続くＳ５２０〜Ｓ５５０では、第１実施例のＳ１２０〜Ｓ１５０と全く同様に動作する。
【００７７】
即ち、モノパルス領域Ｍｉについて両受信チャネルｃｈ１，２にて検出されたビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づき、時間軸ＦＦＴ処理を実行し（Ｓ５２０）、その処理結果から、各受信チャネル毎かつ各変調周期毎にビート信号の周波数、及びその周波数成分の位相，或いは振幅（信号強度）を特定する（Ｓ５３０）。そして、両受信チャネルｃｈ１，２間で、同一周波数となる周波数成分毎に、位相差，或いは振幅差を算出し（Ｓ５４０）、この算出された位相差，振幅差に基づいて、目標物体の方位を表す方位データθｉを求める（Ｓ５５０）。
【００７８】
続くＳ５６０〜Ｓ５９０では、Ｓ５５０にて算出された方位データのグループ化処理を行う。即ち、Ｓ５６０では、モノパルス領域を識別するための変数ｉが１であるか否かを判断し、ｉ＝１であり肯定判定された場合にはＳ５９０に移行し、ｉ≠１であり否定判定された場合にはＳ５７０に移行する。
【００７９】
Ｓ５７０では、前回Ｓ５５０を実行した時に算出された方位データθi-1 に対して、今回Ｓ５５０にて算出された方位データθｉの偏差｜θｉ−θi-1 ｜が、予め設定された判定しきい値θthより小さいか否かを判断し、肯定判定された場合には、そのままＳ５９０に移行し、一方、否定判定された場合にはＳ５８０にて、グループを識別するための変数ｊをインクリメント後、Ｓ５９０に進む。
【００８０】
そして、Ｓ５９０では、Ｓ５５０にて算出された方位データθｉを、グループＧＰｊに追加する。つまり、前回求めたモノパルス領域Ｍi-1 の方位データθi-1 と、今回求めたモノパルス領域Ｍｉの方位データθｉとを比較し、両者が十分に近接している場合には、これらを同一グループＧＰの方位データとして記憶し、一方、両者が離れている場合には、これらを異なるグループＧＰの方位データとして記憶することにより、方位データのグループ化を行う。
【００８１】
続くＳ６００，Ｓ６１０は、第１実施例のＳ２１０，Ｓ２２０と同様に、変数ｉをインクリメント（Ｓ５７０）し、この変数ｉが、モノパルス領域の全数である７以下であれば、Ｓ５２０に戻って上述のＳ５２０〜Ｓ６００の処理を繰り返し実行し、一方、変数ｉが７より大きければ、すべてのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７について上述の処理が終了したものとして、Ｓ６２０に移行する。
【００８２】
Ｓ６２０では、変数ｊをグループ数Ｎgpとして記憶すると共に、この変数ｊを１に再初期化し、続くＳ６３０では、グループＧＰｊの要素数が１個であるか否かを判断し、肯定判定された場合、即ちグループＧＰｊが一つの方位データからなる場合には、Ｓ６４０に移行してグループＧＰｊに属する方位データを無効にしてＳ６５０に進み、一方、否定判定された場合、即ちグループＧＰｊに複数の方位データが含まれている場合には、そのままＳ６５０に移行する。
【００８３】
Ｓ６５０では、変数ｊをインクリメントし、続くＳ６６０では、変数ｊが先のＳ６２０にて設定されたグループ数Ｎgpより大きいか否かを判断し、グループ数Ｎgp以下であれば、Ｓ６３０に戻ってＳ６３０〜Ｓ６５０の処理を繰り返し実行し、一方、変数ｊがグループ数Ｎgpより大きければ、すべてのグループについて上述の処理が終了したものとしてＳ６７０に移行する。
【００８４】
Ｓ６７０では、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７毎に検出され、有効であると判定（Ｓ６３０−ＮＯ）された方位データに基づき、前方に存在する目標物体の数や方位を特定する他、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の手順を用い、上り，下り各変調時のビート周波数から各目標物体との相対速度，距離を求めて本処理を終了する。
【００８５】
本処理の実行により、例えば、図８に示すように、併走車両▲１▼▲２▼がモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の範囲にて検出された場合には、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３の方位データがグループＧＰ１、モノパルス領域Ｍ４の方位データがグループＧＰ２、モノパルス領域Ｍ５の方位データがグループＧＰ３、モノパルス領域Ｍ６，Ｍ７の方位データがグループＧＰ４となる。
【００８６】
そして、グループＧＰ１，ＧＰ４にそれぞれ属する近接した複数の方位データが有効とされ、グループＧＰ２，ＧＰ３に属する孤立した方位データが無効とされ、有効とされたグループＧＰ１の方位データ群から目標物体▲１▼に関する情報が算出され、同じくグループＧＰ４の方位データ群から目標物体▲２▼に関する情報が算出されることになる。
【００８７】
以上説明したように、本実施例では、隣接するモノパルス領域が、互いにその３／４部分が重なり合うように配置されており、併走車両が存在する場合にも、一方の目標車両のみを検出し安定した方位データが得られるモノパルス領域が、各車両毎にそれぞれ必ず複数存在するようにされている。
【００８８】
従って、本実施例によれば、併走車両が存在する場合にも、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７にて検出される方位データの分布状態から、各車両の方位を正確に表している有効な方位データを抽出できるため、この抽出した方位データに基づいて各種制御を高精度に行うことができると共に、無効な方位データに基づく誤った制御が実行されることを確実に防止できるため、制御の信頼性を向上させることができる。
【００８９】
ところで本実施例においては、Ｓ５２０〜Ｓ５５０が方位算出手段、Ｓ５６０〜Ｓ５９０がグループ化手段、Ｓ６２０〜Ｓ６６０が第２判定手段に相当する。［第４実施例］
次に第４実施例について説明する。
【００９０】
本実施例は、第３実施例とは、方位検出処理のＳ６３０以降の処理が異なるだけであるため、この方位検出処理についてのみ説明する。
本実施例では、図９に示すように、Ｓ７１０〜Ｓ８２０では、第３実施例におけるＳ５１０〜Ｓ６２０と全く同様に動作し、即ち変数ｉ，ｊの初期化（Ｓ７１０）、ビート信号のサンプリングちＤ１，Ｄ２に対する時間軸ＦＦＴの実行と、その算出結果に基づく方位データθｉの算出（Ｓ７２０〜Ｓ７５０）、及び算出した方位データθｉのグループ化（Ｓ７６０〜Ｓ７９０）を、すべてのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７について実行し（Ｓ８００，Ｓ８１０）、方位データの算出とグループ化が終了すると、その時の変数ｊの値をグループ数Ｎgpとすると共に、変数ｊの再初期化を行う（Ｓ８２０）。
【００９１】
続くＳ８３０〜Ｓ８７０では、第１実施例のＳ１６０〜Ｓ２００と全く同様に動作する。
即ち、グループＧＰｊについて、当該処理が以前に実行された時に検出された目標物体と、今回検出された目標物体とが同一のものであるか否かを判定する同一性判定処理（Ｓ８３０）を行う。この同一性判定処理の結果、以前に検出された目標物体とは異なる新たな目標物体であると判定された場合（Ｓ８４０−ＹＥＳ）には、そのままＳ８８０に進み、一方、以前に検出された目標物体と同一のものであると判定された場合（Ｓ８４０−ＮＯ）は、過去に検出された方位データと伴に時系列的なばらつきを判定するためのばらつき判定値ΔＶを算出（Ｓ８５０）して、ばらつき判定値ΔＶが予め設定された判定しきい値ΔＶthより大きいか否かを判断する（Ｓ８６０）。そして、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶthより大きければ、グループＧＰｊに属する方位データを無効（Ｓ８７０）とした後Ｓ８８０に進み、一方、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶth以下であれば、そのままＳ８８０に進む。
【００９２】
なお、同一性判定処理では、方位データの算出に用いたビート信号の周波数を比較することにより判定を行うが、グループＧＰｊ内に複数の方位データが属している場合には、これら複数の方位データの代表値（平均値，中央値など）を求め、この代表値を用いて比較すればよい。
【００９３】
そして、Ｓ８８０では、変数ｊをインクリメントし、続くＳ８９０では、変数ｊが先のＳ８２０にて設定されたグループ数Ｎgpより大きいか否かを判断し、グループ数Ｎgp以下であれば、Ｓ８３０に戻ってＳ８３０〜Ｓ８８０の処理を繰り返し実行し、一方、変数ｊがグループ数Ｎgpより大きければ、すべてのグループについて上述の処理が終了したものとしてＳ９００に移行する。
【００９４】
Ｓ９００では、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７毎に検出され、有効であると判定（Ｓ８６０−ＮＯ）された方位データに基づき、前方に存在する目標物体の数や方位を特定する他、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の手順を用い、上り，下り各変調時のビート周波数から各目標物体との相対速度，距離を求めて本処理を終了する。
【００９５】
本処理の実行により、例えば、図１０に示すように、併走車両▲１▼▲２▼がモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の範囲にて検出された場合には、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３の方位データがグループＧＰ１、モノパルス領域Ｍ４の方位データがグループＧＰ２、モノパルス領域Ｍ５の方位データがグループＧＰ３、モノパルス領域Ｍ６，Ｍ７の方位データがグループＧＰ４となる。
【００９６】
そして、この各グループＧＰ１〜ＧＰ４毎に、それに属する方位データのばらつき具合を、ばらつき判定値ΔＶにより表し、これを予め設定された判定しきい値ΔＶthと比較することで、時系列的なばらつきの小さいグループＧＰ１，ＧＰ４に属する方位データが有効であると判定されることになる。
【００９７】
従って、本実施例によれば、併走車両が存在する場合にも、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７にて検出される方位データの時系列的なばらつき具合から、各車両の方位を正確に表している有効な方位データを抽出できるため、この抽出した方位データに基づいて各種制御を高精度に行うことができると共に、無効な方位データに基づく誤った制御が実行されることを確実に防止できるため、制御の信頼性を向上させることができる。
【００９８】
ところで本実施例においては、Ｓ７２０〜Ｓ７５０が方位算出手段、Ｓ７６０〜Ｓ７９０がグループ化手段、Ｓ８２０〜Ｓ８９０が第３判定手段に相当する。なお、本実施例では、属する方位データが一つしかないグループ（図１０ではＧＰ２，ＧＰ３）についても、時系列的なばらつき判定を実行しているが、これらの方位データを無効であるとして、複数の方位データからなるグループ（図１０ではＧＰ１，ＧＰ４）に対してのみ時系列的なばらつき判定を実行するように構成してもよい。この場合、マイクロコンピュータ１０での処理量を低減することができる。
【００９９】
また、第３及び第４実施例では、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７を、隣接するもの同士が互いにその３／４部分ずつ重なり合うように配置したが、図１５（ｂ）に示されているように、隣接するもの同士が互いに１／２部分ずつ重なり合うように配置し、且つ各モノパルス領域Ｍｉ（ｉ＝１〜７）の１／２の幅が、検出すべき目標物体の幅より小さくなるように設定してもよい。この場合も必ず複数のモノパルス領域にて安定した方位データが得られることになるため同様の効果を得ることができる。また、隣接するモノパルス領域間で互いに重なり合う重複領域の大きさは、モノパルス領域Ｍｉの１／２以上であれば、どのような大きさに設定してもよい。
【０１００】
更に、第３及び第４実施例は、第１実施例の装置構成を前提として説明したが、第２実施例の装置構成を前提として適用し、ＤＢＦを用いてビーム形成を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図２】 方位誤差についての説明図である。
【図３】 方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図４】 併走車両が存在する場合に各モノパルス領域にて検出される方位データの例を表す説明図である。
【図５】 第２実施例のレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図６】 ビーム形成／方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図７】 第３実施例の方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図８】 併走車両が存在する場合に各モノパルス領域にて検出される方位データの例を表す説明図である。
【図９】 第４実施例の方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図１０】 併走車両が存在する場合に各モノパルス領域にて検出される方位データの例を表す説明図である。
【図１１】 ビームスキャン方式による方位検出の原理を表す説明図である。
【図１２】 モノパルス方式による方位検出の原理を表す説明図である。
【図１３】 モノパルス方式による方位検出の原理を表す説明図である。
【図１４】 従来装置の問題点を表す説明図である。
【図１５】 複数のモノパルス領域で安定した方位データが得られる場合を表す説明図である。
【符号の説明】
２，２ａ…レーダ装置 ４，４ａ…送信器 ６，６ａ…受信器
８，８ａ…ＡＤ変換部 １０，１０ａ…マイクロコンピュータ
１２…高周波発振器 １４…分配器 ＡＳ…送信アンテナ
ＡＲ１〜８…受信アンテナ ＳＥＬ１，２…セレクタ
ＭＸ１〜８…ミキサ ＡＭＰ１〜８…増幅器 ＡＤ１〜８…ＡＤ変換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノパルス方式での方位検出を行うレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、衝突防止や追従走行等の制御に用いるために、車両前方に位置する目標物体（障害物や先行車両）を検出する車載用のレーダ装置が知られている。
このような用途に用いられる車載用のレーダ装置では、目標物体との距離や相対速度に加えて、自車両と目標物体との正確な位置関係を特定するための方位データを獲得できることが重要となる。
【０００３】
そのために、例えば、図１１（ａ）に示すように、指向する方向が互いに異なった複数の受信ビームにて目標物体に反射したレーダ波（反射波）の受信レベルをそれぞれ検出し、その検出結果として得られる図１１（ｂ）に示すような反射波の受信レベル分布から、最も受信レベル高い信号が得られた受信ビームが指向する方向を目標物体の方位であるとして特定するビームスキャニング方式や、図１２（ａ）に示すように、わずかに位置のずれた（図ではＤだけ離れた）一対のアンテナａ，ｂで反射波を同時受信し、反射波の到来方向がアンテナの正面方向に対して角度θだけ傾いている場合、両アンテナａ，ｂでの同一反射波の受信経路がｄ（＝Ｄ・ｓｉｎθ）だけ異なることによって生じる両受信信号間の位相差、又は両アンテナａ，ｂのビーム指向性が異なることによって生じる両受信信号の振幅差（図１３参照）から目標物体の方位を特定するモノパルス方式等が用いられている。
【０００４】
なお、モノパルス方式では、２つのアンテナの受信ビームが重なり合う領域（以下、モノパルス領域という）でしか精度のよい方位検出ができないため、例えば、図１２（ｂ）に示すように、隣接する各一対の受信アンテナによりモノパルス領域が形成されるよう配置された３個以上の受信アンテナを備え、各モノパルス領域のそれぞれにて方位検出を行うことにより、検出領域を拡大することも行われている（特開平９−１５２４７８号公報，特開昭６２−２５９０７７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スキャニング方式では、方位検出精度を向上させるには、走査するビームを細く形成する必要があり、そのためにはアンテナサイズ（開口面）を大きくしなければならないが、車載用のレーダ装置として使用する場合には、搭載可能なアンテナサイズが限られるため、必要な検出精度が得られない場合があるという問題があった。
【０００６】
一方、モノパルス方式では、前方で２台の車両が併走している場合など、同距離に複数の目標車両が存在するマルチターゲット状態において、方位の誤検出が発生するという問題があった。
即ち、２台の車両が同速度で併走している場合、両車両からの反射波はほぼ同一周波数となり、これら両信号の合成波を受信することになる。しかも、車載用レーダ装置では、通常、ミリ波帯のレーダ波が使用されていることから、反射波の波長は数［ｍｍ］程度となるため、各反射波の位相は、自車からの相対距離がミリ単位で変化しただけでも大きく変化してしまう。
【０００７】
そして、２台の目標車両が併走していても、図１４（ａ）に示すように、モノパルス領域に一方の目標車両（グラフ中▲１▼の位置）しか存在しない場合には、領域内の目標車両からの反射波（点線のベクトル▲１▼）と、領域外の目標車両（グラフ中▲２▼の位置）からの反射波（点線のベクトル▲２▼）とでは受信レベルが大きく異なるため、これらの合成波（実線のベクトルに）は、領域内の目標車両からの反射波に近いものとなり、ほぼ正確な方位情報を得ることができる。ところが、図１４（ｂ）に示すように、同一モノパルス領域に目標車両（グラフ中▲１▼▲２▼の位置）が２台とも存在する場合、両車両からの反射波（点線のベクトル▲１▼▲２▼）は、受信レベルがほぼ同程度となるため、これらの合成波（実線のベクトル）により、いずれの目標車両とも全く異なった方向が検出され、しかも１台しか認識されない。
【０００８】
つまり、同一モノパルス領域に存在する一対の目標車両からの反射波は、ベクトル的に合成されることにより、合成波の位相，及び振幅は、いずれの反射波ともかけ離れたものとなってしまう場合があり、その結果、これらの位相，振幅を用いるモノパルス方式の方位検出を実行することができなくなってしまうのである。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために、モノパルス方式により方位検出を行うレーダ装置において、併走車両の方位を誤検出してしまうことを確実に防止することを第１の目的とし、更には、両車両の方位を個別に検出可能とすることを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１記載のレーダ装置では、信号検出手段が、複数の受信ビームを、該受信ビーム同士が互いに重なり合ってなるモノパルス領域が多数形成され、且つ、隣接する前記モノパルス領域が互いに重なり合った重複領域を有するよう生成し、該モノパルス領域毎に、目標物体に反射したレーダ波を受信してなる各一対の受信信号を検出し、方位算出手段が、信号検出手段にてモノパルス領域毎に検出される一対の受信信号の振幅差或いは位相差から、モノパルス領域毎に、そのモノパルス領域内に存在する目標物体の方位を表す方位データを求める。
【００１１】
そして、第１判定手段が、方位算出手段にてモノパルス領域毎に算出される方位データのうち、その時系列的なばらつきが予め決められた許容範囲内となるモノパルス領域についての方位データを有効であると判定する。
つまり、併走する目標車両（以下、併走車両という）からの反射波の合成波を受信しているモノパルス領域では、上述したように、合成波の位相や振幅は、個々の反射波のものとは異なったものとなり、しかも、自車両と併走車両との相対距離のわずかな変化に応じて大きく変化する。このため、この合成波に基づいて繰り返し求められる方位データは毎回大きく変動することになる。
【００１２】
従って、本発明のレーダ装置のように、モノパルス領域毎に方位データを時系列的に監視し、そのばらつきが許容範囲内にないモノパルス領域の方位データについては、これを併走車両からの合成波であると判定して除去すれば、方位の誤検出を確実に防止でき、ひいては、誤った方位データに基づいて各種制御が実行されてしまうことが防止されるため、方位データを用いた各種制御の信頼性や安全性を向上させることができる。
【００１３】
なお、信号検出手段は、請求項２記載のように、モノパルス領域のうち、同一距離にあり且つ予め想定した車両間隔だけ離れて併走する一対の目標物体についての受信レベル差が予め設定されたしきい値レベル以上となる領域を併走識別可能領域とし、この併走識別可能領域が、隙間なく配置されるようにモノパルス領域が重なるのが良い。
【００１４】
この場合、一対の目標物体について、大きい方の受信レベルから見て、小さい方の受信レベルが誤差程度の大きさとなるようなしきい値レベルにより併走識別可能領域を設定すれば、どの目標物体についても、他の目標物体より十分に大きな受信レベルで検出されるモノパルス領域が必ず存在することになるため、全ての目標物体についての方位検出を精度よく行うことができる。
【００１５】
なお、信号検出手段は、例えば、請求項３記載のように、受信ビームが互いに異なる方向を指向し、隣接するもの同士でモノパルス領域を形成するよう配置された３個以上の受信アンテナにより構成することができる。
この場合、受信アンテナがｎ個あれば、（ｎ−１）個のモノパルス領域が形成されることになり、受信アンテナの数を増やすことで、モノパルス方式による高精度な方位検出が可能な領域を、任意に拡大することができる。
【００１６】
また、信号検出手段は、請求項４記載のように、モノパルス領域を形成するよう配置された一対の受信アンテナと、該一対の受信アンテナを回動制御して、モノパルス領域の形成方向を変化させる走査手段とにより構成してもよい。この場合、受信アンテナの数を減らすことができる。
【００１７】
更に、信号検出手段は、請求項５記載のように、一列に配置され同一方向を指向する複数の受信アンテナと、該受信アンテナからの受信信号を重み付け加算することによりビーム形成を行う信号処理手段とにより構成してもよい。
この場合、信号処理手段は、受信信号の位相を変化させることにより受信信号の重み付けを行う移相器と、位相器の出力を加算する信号加算器とにより構成するいわゆるフェーズドアレイ方式のアンテナとして構成してもよいし、請求項６記載のように、受信アンテナからの受信信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するＡＤ変換器と、ＡＤ変換器により同時にサンプリングされたデジタルデータに対して、受信アンテナの配列方向に沿った空間軸方向の複素フーリエ変換を実行する演算手段とにより構成し、デジタル信号処理にてビーム形成を行ういわゆるデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）を行うようにしてもよい。
【００１８】
そして、請求項７記載のレーダ装置では、演算手段は、空間軸方向についての複素フーリエ変換を、同時に処理すべき信号数が受信信号の数より増加するように、値が零に設定された複数のダミー信号を付加して行う。なお、これは、零付加（zero-padding）といわれる周知の手法であり、例えば（「不規則振動とスペクトル解析」オーム社，第１１章）等に記載されている。
【００１９】
即ち、空間軸方向の複素フーリエ変換によりビーム形成を行った場合、アンテナ（受信手段）の数と同数のビームが得られるが、零付加を行うことは、ダミー信号の数だけアンテナを増加させたことに相当するため、受信手段を増加させることなく、ビーム間隔を狭くして、決められた検出範囲内のビーム数を増加させることができ、その結果、方位検出の精度を向上させることができる。換言すれば、必要なビーム数やビームの配置間隔を実現するための受信アンテナの数を、最小限に抑えることができる。
【００２０】
ところで、信号検出手段が、隣接するモノパルス領域が互いに重なり合った重複領域が形成されるように受信ビームを生成する場合、マルチターゲット状態にあっても、同一目標物体についての有効な方位データを、それぞれ複数のモノパルス領域にて検出できるように構成することが可能である。
【００２１】
例えば、図１５（ａ）に示すように、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ９を、隣接するもの同士で、その３／４部分が互いに重なり合うように配置し、二つのターゲットＴ１，Ｔ２を検出する場合を考える。この場合、モノパルス領域Ｍ２〜Ｍ４では、ターゲットＴ１のみが検出され、モノパルス領域Ｍ５，Ｍ６では、両ターゲットＴ１，Ｔ２からの反射波の受信レベルがほぼ同程度で合成されるため不安定な方位検出となり、モノパルス領域Ｍ７，Ｍ８ではターゲットＴ２のみが検出され、モノパルス領域Ｍ１，Ｍ９ではいずれのターゲットＴ１，Ｔ２も検出されない。つまり、いずれのターゲットＴ１，Ｔ２に対しても、２個以上のモノパルス領域にて、安定した方位データが得られることになる。
【００２２】
また、図１５（ｂ）に示すように、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７を、隣接するもの同士で、その１／２部分が互いに重なり合うように配置し、しかも、検出すべきターゲットＴ１，Ｔ２の幅が、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の幅の１／２より大きくなるよう設定した場合を考える。この場合、モノパルス領域Ｍ２，Ｍ３では、ターゲットＴ１のみが検出され、モノパルス領域Ｍ４では両ターゲットＴ１，Ｔ２からの反射波の受信レベルがほぼ同程度で合成されるため不安定な方位検出となり、モノパルス領域Ｍ５，Ｍ６ではターゲットＴ２のみが検出され、モノパルス領域Ｍ１，Ｍ７ではいずれのターゲットＴ１，Ｔ２も検出されない。つまり、いずれのターゲットＴ１，Ｔ２に対しても、２個以上のモノパルス領域にて、安定した方位データが得られることになる。
【００２３】
従って、このように、信号検出手段が構成されている場合には、請求項８記載のように、方位算出手段にてモノパルス領域毎に求められる方位データが予め決められた許容範囲内で近接する場合に、グループ化手段が、この近接した方位データをグループ化し、第２判定手段が、このグループ化手段にてグループ化された方位データ群を有効であると判定するように構成してもよい。
【００２４】
この場合、方位データを時系列的に監視することなく、方位データの有効性を瞬時に判定することができる。
また、請求項９記載のように、第３判定手段が、グループ化手段にてグループ化された方位データ群のうち、時系列的なばらつきが予め決められた許容範囲内となるグループの方位データ群を有効であると判定するように構成してもよい。
【００２５】
この場合、瞬時的にも時系列的にもデータの有効性が判定されることになるため、当該レーダ装置にて検出される方位データの信頼性を、より一層向上させることができる。
なお、グループ化された方位データ群の取り扱いは、方位データ群の平均値を目標物体の方位データとしてもよいし、方位データ群にて示される範囲の大きさの目標物体が存在するものとして、取り扱ってもよい。
【００２６】
また、請求項２ないし請求項７いずれかに記載の事項は、請求項１の場合と同様に、請求項８及び請求項９に対して適用してもよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
［第１実施例］
図１は、第１実施例の車載用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施例のレーダ装置２は、送信アンテナＡＳを介してミリ波帯のレーダ波を送信する送信器４と、送信器４から送信され先行車両や路側物等といった目標物体に反射したレーダ波（以下、反射波という）を、一列に配置された８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信し、隣接するいずれか一対の受信アンテナからの受信信号に基づいて一対のビート信号Ｂ１，Ｂ２を生成する受信器６と、受信器６にて生成されたビート信号Ｂ１，Ｂ２をそれぞれサンプリングしてデジタルデータ（サンプリング値）Ｄ１，Ｄ２に変換する一対のＡＤ変換器ＡＤ１，ＡＤ２からなるＡＤ変換部８と、ＡＤ変換部８を介して取り込んだビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づいて各種信号処理を行うマイクロコンピュータ１０とを備えている。
【００２９】
なお、各受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８の受信ビームは、隣接するもの同士ＡＲｉ，ＡＲi+1 （ｉ＝１，２，…，７）で互いに重なり合ってモノパルス領域Ｍｉ（図示せず）を形成している。しかも、図２（ａ）に示すように、モノパルス領域の中で、４［ｄｅｇ］だけ離れた任意の２地点間のレベル差が、必ず１５［ｄＢ］以上となる領域を、特に併走識別可能領域（ここでは、モノパルス領域の中心から左右いずれかの方向に２．５［ｄｅｇ］の範囲）とし、この併走識別可能領域が、隙間なく配置されるよう、即ち各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の形成間隔が２．５［ｄｅｇ］以下となるように、各受信アンテナは配置されている。また、送信アンテナＡＳのビーム幅は、このように設定された全モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７をカバーするように設定されている。
【００３０】
また、各受信ビームは、最大検出距離を５０［ｍ］，車線幅を３．５［ｍ］として、この最大検出距離の位置にて車線幅（角度にして４［ｄｅｇ］に相当）だけ離れて併走する車両を、車両幅のほぼ半分に相当する０．５［ｍ］（角度にして０．５［ｄｅｇ］に相当）の誤差で検出できるように、モノパルス領域に属する任意の地点と、該地点から４［ｄｅｇ］離れたモノパルス領域外の地点とのレベル差が、１５ｄＢ以上となるような特性に設定されている。
【００３１】
即ち、モノパルス領域Ｍｉ内の目標車両（以下、領域内車両１という）からの反射波を、このモノパルス領域を形成する一対の受信アンテナにて受信した受信信号の受信レベルをＶ1a，Ｖ1bとし、モノパルス領域外の目標車両（以下、領域外車両２という）からの反射波を、同じ一対の受信アンテナにて受信した受信信号の受信レベルをＶ2a，Ｖ2bとして、各受信アンテナが出力する合成波の受信レベルＶａ，Ｖｂをベクトルで表すと、図２（ｂ）に示すようなものとなる。
【００３２】
なお、ここでは、領域内車両▲１▼の受信レベルＶ1a，Ｖ1bに対して、合成波の受信レベルＶａ，Ｖｂの誤差が最も大きくなる場合、即ち、合成波を形成する両受信信号の位相が直交している場合を示している。また、以下では、｜Ｖ1a｜＝｜Ｖ1b｜＝｜Ｖ１｜，｜Ｖ2a｜＝｜Ｖ2b｜＝｜Ｖ２｜であるとする。
【００３３】
図２（ｂ）から明らかなように、領域内車両１からの反射波に対して、領域外車両２からの反射波が合成された合成波の位相は、各受信アンテナでそれぞれ最大でｔａｎ-1（｜Ｖ２｜／｜Ｖ１｜）ずつずれるため、両受信信号の位相差のずれΔθｙは（１）式にて表される。
【００３４】
Δθｙ＝２×ｔａｎ-1（｜Ｖ２｜／｜Ｖ１｜） （１）
ところで、例えば位相差モノパルスにて方位検出を行う場合には、位相差θｙに対して方位角度θｘが一意に決まり、かつ、方位算出誤差が小さくなるように、位相差θｙと方位角度θｘとの変換率を決定する。例えば、モノパルス領域が５［ｄｅｇ］程度の場合には、（２）式に示すように、変換率が４０程度となるように、受信アンテナの配置間隔等を設定すればよい。但しθｃは定数である。
【００３５】
θｙ＝４０×θｘ＋θｃ （２）
そして、（２）式に基づいて位相差のずれΔθｙに対する方位誤差Δθｘを求めると（３）式が得られ、この（３）式に（１）式を代入して整理すると（４）式が得られる。
【００３６】
Δθｙ＝４０×Δθｘ （３）
｜Ｖ２｜／｜Ｖ１｜＝ｔａｎ（２０・Δθｘ） （４）
（４）式から明らかなように、方位誤差Δθｘ＝０．５［ｄｅｇ］以下となるようにするには、領域内車両▲１▼からの反射波の受信レベルＶ１に対する領域外車両▲２▼からの反射波の受信レベルＶ２を、１５ｄＢ以上小さくする必要があるのである。
【００３７】
次に、送信器４は、時間に対して周波数が直線的に漸増，漸減を繰り返すよう変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する高周波発振器１２と、高周波発振器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する分配器１４とを備えており、送信信号Ｓｓを送信アンテナＡＳへ供給し、ローカル信号Ｌを受信器６へ供給するように構成されている。
【００３８】
一方、受信器６は、選択信号Ｓ１に従って半数の受信アンテナＡＲ１，３，５，７のいずれかを選択し、該選択された受信アンテナの受信信号Ｓr1を出力するセレクタＳＥＬ１と、選択信号Ｓ２に従って残り半数の受信アンテナＡＲ２，４，６，８のいずれかを選択し、該選択された受信アンテナの受信信号Ｓr2を出力するセレクタＳＥＬ２とを備えている。更に受信器６は、各セレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２毎に、受信信号Ｓrｊ（ｊ＝１，２）にローカル信号Ｌを混合し、これら信号の差の周波数成分であるビート信号Ｂｊを生成する高周波用ミキサＭＸｊと、ビート信号Ｂｊを増幅する増幅器ＡＭＰｊと備えている。
【００３９】
なお、増幅器ＡＭＰｊは、ビート信号Ｂｊから不要な高調波成分を取り除くフィルタ機能も有している。また、以下では、セレクタＳＥＬ１にて選択された受信信号Ｓr1を処理するための構成部分を受信チャネルｃｈ１、セレクタＳＥＬ２にて選択された受信信号Ｓr2を処理するための構成部分を受信チャネルｃｈ２と呼ぶものとする。
【００４０】
次に、マイクロコンピュータ１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成され、ＡＤ変換部８からデータを入力したり、セレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２への選択信号Ｓ１，Ｓ２を出力する入出力ポートや、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行するためのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を備えている。そして、マイクロコンピュータ１０は、隣接するいずれか一対の受信アンテナＡＲｉ，ＡＲi+1 （ｉ＝１〜７）からの受信信号が各受信チャネルｃｈ１，２にて処理され、しかも選択される受信アンテナが送信信号Ｓｓの周波数変調周期毎に順次切り替わるような選択信号Ｓ１，Ｓ２を生成する選択信号生成処理、及び各受信チャネルｃｈ１，２毎に得られるビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づいて目標物体の方位を求める方位検出処理等を実行するように構成されている。
【００４１】
このように構成されたレーダ装置２では、周波数変調された連続波（ＦＭＣＷ）からなるレーダ波が、送信器４によって送信アンテナＡＳを介して送信され、その反射波が各受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信されると、各受信チャネルｃｈｊでは、選択信号Ｓｊによってそれぞれ選択された受信アンテナからの受信信号Ｓrjを、ミキサＭＸｊにて送信器４からのローカル信号Ｌと混合することにより、これら受信信号Ｓrjとローカル信号Ｌとの差の周波数成分であるビート信号Ｂｊを生成し、このビート信号Ｂｊを増幅器ＡＭＰｊにて増幅すると共に不要な高調波成分を除去した後、ＡＤ変換器ＡＤｊにてサンプリングする。なお、各ＡＤ変換器ＡＤｊは、送信信号Ｓｓの周波数変動周期の半周期毎、即ち周波数が漸次増大する上り変調時及び周波数が漸次減少する下り変調時毎に、ビート信号Ｂｊをそれぞれ５１２回ずつサンプリングするようにされている。
【００４２】
ここで、マイクロコンピュータ１０が実行する方位検出処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理は、選択信号生成処理により、隣接する一対の受信アンテナＡＲｉ，ＡＲi+1 が一通り選択される毎、即ち、ＡＤ変換部８により、各一対の受信アンテナが形成する７つのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の全てについて、送信信号Ｓｓの一変動周期分のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２が蓄積される毎に起動される。
【００４３】
図３に示すように、本処理が起動されると、まずＳ１１０では、モノパルス領域Ｍｉを識別するための変数ｉを１に初期化（ｉ←１）し、続くＳ１２０では、モノパルス領域Ｍｉについて両受信チャネルｃｈ１，２にて検出されたビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づき、各受信チャネル毎かつ各変調周期毎にそれぞれ高速フーリエ変換の手順を用いて実フーリエ変換処理（以下、時間軸ＦＦＴ処理という）を実行する。
【００４４】
続くＳ１３０では、Ｓ１２０にて行った時間軸ＦＦＴ処理の結果から、ピーク周波数成分を抽出することにより、各受信チャネル毎かつ各変調周期毎にビート信号の周波数、及びその周波数成分の位相，或いは振幅（信号強度）を特定する。
【００４５】
続くＳ１４０では、両受信チャネルｃｈ１，２間で、同一周波数となる周波数成分毎に、位相差，或いは振幅差を算出し、続くＳ１５０では、この算出された位相差，振幅差に基づいて、周知の位相モノパルス方式或いは振幅モノパルス方式により目標物体の方位を表す方位データを求める。
【００４６】
なお、方位データは、数式を用いてその都度算出してもよいが、予め位相差（振幅差）／方位変換テーブルを用意しておき、この変換テーブルを参照することで求めてもよい。
そして、Ｓ１６０では、同じモノパルス領域Ｍｉについて当該処理が以前に実行された時に検出された目標物体と、今回検出された目標物体とが同一のものであるか否かを判定する同一性判定処理を行う。この、同一性判定処理は、具体的には、目標物体の移動速度が有限であり、自車両と目標物体との相対速度や距離は、同じモノパルス領域Ｍｉについて当該処理が行われる周期に応じて、限られた範囲内で変化することから、検出される周波数の変動幅も許容範囲が決まるため、前回検出されたものと今回検出されたものとで、その周波数を比較することにより、両者が同一の目標物体であるか否かを判定できるのである。
【００４７】
続くＳ１７０では、同一性判定処理の結果、以前に検出された目標物体とは異なる新たな目標物体であると判定された場合には、そのままＳ２１０に移行し、一方、以前に検出された目標物体と同一のものであると判定された場合は、Ｓ１８０に移行して、過去に検出された方位データにより、時系列的なばらつきを判定するためのばらつき判定値ΔＶを算出してＳ１９０に移行して、ばらつき判定値ΔＶが予め設定された判定しきい値ΔＶthより大きいか否かを判断する。なお、ばらつき判定値ΔＶは、今回の算出された方位データを含む過去Ｎ回の方位データの平均値，或いは分散値等を用いることができる。
【００４８】
そして、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶthより大きければ、Ｓ２００に移行して、先のＳ１５０にて算出された方位データを無効であるとしてＳ２１０に進み、一方、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶth以下であれば、Ｓ１５０にて算出された方位データは有効であるものとしてＳ２１０に移行する。
【００４９】
Ｓ２１０では、変数ｉをインクリメント（ｉ←ｉ＋１）し、続くＳ２２０では、変数ｉが、モノパルス領域の全数である７より大きいか否かを判断し、否定判定された場合、即ち変数ｉが７以下であれば、Ｓ１２０に戻って上述のＳ１２０〜Ｓ２１０の処理を繰り返し実行し、一方、肯定判定された場合、即ち変数ｉが７より大きければ、すべてのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７について上述の処理が終了したものとして、Ｓ２３０に移行する。
【００５０】
Ｓ２３０では、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７毎に検出された方位データに基づき、前方に存在する目標物体の数や方位を特定する他、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の手順を用い、上り，下り各変調時のビート周波数から各目標物体との相対速度，距離を求めて本処理を終了する。
【００５１】
以上、説明したように本実施例のレーダ装置２においては、全ての検知方位エリア内が併走識別可能領域にて隙間なく埋め尽くされるように、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７が配置されているので、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７内に併走車両が存在する場合、必ず一方の目標車両が他方の目標車両と比較して十分に大きな信号レベルにて検出されるモノパルス領域が存在することになる。
【００５２】
例えば、図４に示すように、併走車両▲１▼▲２▼がモノパルス領域１〜４の範囲にて検出された場合、その両端に位置するモノパルス領域１，４では、それぞれ一方の目標車両からの反射波が他方の目標車両からの反射波より十分に大きな信号レベルとなるため安定した方位データが得られ、これらの間に位置するモノパルス領域２，３では、両方の目標車両からの反射波が同程度に大きな信号レベルとなるため、ばらつきの大きい不安定な方位データが得られることになる。
【００５３】
そして、この方位データのばらつき具合を、ばらつき判定値ΔＶにより表し、これを予め設定された判定しきい値ΔＶthと比較することで、時系列的なばらつきの小さいモノパルス領域１，４にて検出された方位データのみを有効と判断することになる。
【００５４】
従って、本実施例のレーダ装置２によれば、このように時系列的なばらつきの小さい方位データに基づいて、自車両からほぼ同じ距離を走行している併走車両についての方位を個々に正確に求めることができるため、求めた方位に基づく各種制御を高精度に行うことができると共に、時系列的なばらつきの大きい方位データは無効とされ、このような誤った方位データに基づいて各種制御が行われることを確実に防止できるため、制御の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
なお、本実施例では、併走車両の方位を個々に求めるようにされているが、安定した方位データが得られる一対のモノパルス領域の間に、不安定な方位データが得られる一つ以上のモノパルス領域が存在する場合に、安定した方位データにより特定される角度範囲の間に２台以上の併走車両が存在すると判定し、個々の目標車両の方位は求めないようにしてもよい。これは、特に走行路が３車線以上ある場合に有効である。
【００５６】
また、本実施例では、８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８を用いているが、これに限らず、複数のモノパルス領域を形成できるのであれば、即ち３個以上であれば、何個の受信アンテナを用いてもよい。
更に、本実施例では、各受信チャネルｃｈ１，ｃｈ２毎に、４個の受信アンテナのいずれかを使用することにより、モノパルス領域の切替（スキャン）を行っているが、各受信チャネルｃｈ１，ｃｈ２とも、それぞれ１個の受信アンテナを用い、両受信アンテナがモノパルス領域を形成するような位置関係を保持したまま、両受信アンテナを機械的に回動させる走査手段を設けることにより、モノパルス領域の切替を行ってもよい。
【００５７】
ところで本実施例においては、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８，受信器６，ＡＤ変換部８が信号検出手段に相当し、Ｓ１２０〜Ｓ１５０が方位算出手段、Ｓ１６０〜Ｓ２００が第１判定手段に相当する。
［第２実施例］
次に第２実施例について説明する。
【００５８】
本実施例のレーダ装置２ａは、図５に示すように、送信アンテナＡＳを介してミリ波帯のレーダ波を送信する送信器４ａと、送信器４ａから送出され先行車両や路側物等といった目標物体（障害物）に反射したレーダ波（以下、反射波という）を、一列に等間隔で配置された８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信し、各受信アンテナ毎のビート信号Ｂ１〜Ｂ８を生成する受信器６ａと、受信器６が生成するビート信号Ｂ１〜Ｂ８を、それぞれサンプリングしてデジタルデータ（サンプリング値）Ｄ１〜Ｄ８に変換する８個のＡＤ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８からなるＡＤ変換部８と、ＡＤ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８を介して取り込んだビート信号のサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８に基づいて各種信号処理を行うマイクロコンピュータ１０とを備えている。
【００５９】
そして、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８の受信ビームは、いずれも当該装置の検出範囲をすべてカバーするように設定されており、一方、送信アンテナＡＳの送信ビームも、同じ検出範囲を全てカバーするように設定されている。
また、送信器４ａは第１実施例の送信器４と全く同様に構成されており、一方、受信器６ａは、第１実施例とは異なり、セレクタＳＥＬ１，ＳＥＬ２が省略され、代わりに、各受信アンテナＡＲｊ（ｊ＝１，２，…，８）毎に、受信アンテナＡＲｊからの受信信号Ｓrjに送信器４ａからのローカル信号Ｌを混合してビート信号Ｂｊを生成するミキサＭＸｊと、ビート信号Ｂｊを増幅すると共に不要な周波数成分を除去する増幅器ＡＭＰｊとを備えている。
【００６０】
但し、受信器６ａを構成するミキサＭＸｊ，増幅器ＡＭＰｊ、ＡＤ変換部８ａを構成するＡＤ変換器ＡＤｊは、第１実施例にて用いられているミキサＭＸ１，ＭＸ２、増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、ＡＤ変換器ＡＤ１，ＡＤ２と全く同様に構成されたものである。そして、以下では、受信アンテナＡＲｊからの受信信号Ｓrjを処理するための構成ＭＸｊ，ＡＭＰｊ，ＡＤｊを、それぞれ受信チャネルｃｈｊと呼ぶものとする。
【００６１】
また、マイクロコンピュータ１０ａは、第１実施例のマイクロコンピュータ１０と同様にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心に構成され、ＡＤ変換部８ａからデータを入力するための入力ポートや高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行するためのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を備えている。そして、マイクロコンピュータ１０ａは、各受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８にて検出されるビート信号のサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８に基づいて、いわゆるデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）によるビーム形成と、目標物体の方位検出とを行うビーム形成／方位検出処理等を実行するように構成されている。
【００６２】
このように構成されたレーダ装置２ａでは、周波数変調された連続波（ＦＭＣＷ）からなるレーダ波が、送信器４によって送信アンテナＡＳを介して送信され、その反射波が各受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８にて受信されると、各受信チャネルｃｈｊでは、受信アンテナＡＲｊからの受信信号Ｓrjを、ミキサＭＸｊにて送信器４ａからのローカル信号Ｌと混合することにより、これら受信信号Ｓrjとローカル信号Ｌとの差の周波数成分であるビート信号Ｂｊを生成し、このビート信号Ｂｊを増幅器ＡＭＰｊにて増幅すると共に不要な高調波成分を除去した後、ＡＤ変換器ＡＤｊにてサンプリングする。なお、各ＡＤ変換器ＡＤｊは、送信信号Ｓｓの周波数変動周期の半周期毎、即ち周波数が漸次増大する上り変調時及び周波数が漸次減少する下り変調時毎に、ビート信号Ｂｊをそれぞれ５１２回ずつサンプリングするようにされている。
【００６３】
ここで、マイクロコンピュータ１０ａが実行するビーム形成／方位検出処理を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理は、全ての受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８にて、送信信号Ｓｓの一変動周期分のサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８が蓄積される毎に起動される。
【００６４】
図６に示すように、本処理が起動されると、まずＳ３１０では、全ての受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８にて同時にサンプリングされた８個のサンプリングデータ毎にＦＦＴの手順を用いた複素フーリエ変換（以下、空間軸ＦＦＴという）を実行する。
【００６５】
なお、この空間軸ＦＦＴでは、値が零に設定された２４個のダミーデータを付加することにより、３２次のＦＦＴとして実行し、次数と同じ３２個のビーム形成を行う。但し、この空間軸ＦＦＴによって形成される３２個のビームは、隣接するビームと互いに重なり合うモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３１を形成し、しかも、モノパルス領域の形成間隔が併走識別可能領域以下となるように、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８の配置間隔等が設定されている。
【００６６】
続くＳ３２０では、形成された３２個のビームそれぞれについて、送信信号Ｓｓの上り／下り各変調時毎に時間軸ＦＦＴを実行し、各ビーム毎の周波数分析を行う。
そして、Ｓ３３０では、モノパルス領域Ｍｉを特定するための変数ｉを１に設定し、続くＳ３４０では、モノパルス領域Ｍｉを構成する一対のビームの周波数分析結果に基づき、それぞれピーク周波数成分を抽出する。
【００６７】
以下、Ｓ３５０〜Ｓ４４０は、第１実施例のＳ１３０〜Ｓ２３０と全く同様に処理が実行される。但し、Ｓ４３０では、変数ｉが本実施例におけるモノパルス領域の数である３１より大きいか否かを判定するようにされている。
以上のように構成された本実施例のレーダ装置２ａにおいては、第１実施例と同様に、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３１内に併走車両が存在する場合、必ず一方の目標車両が他方の目標車両と比較して十分に大きな信号レベルにて検出されるモノパルス領域が存在するようにされ、このようなモノパルス領域で検出される安定した方位データのみを有効とするようにされているので、第１実施例と全く同様の効果を得ることができる。
【００６８】
更に、本実施例のレーダ装置２ａでは、空間軸ＦＦＴを行うことによりＤＢＦによるビーム形成を行っており、送信信号Ｓｃの一変調周期の間に各受信チャネルｃｈ１〜ｃｈ８が同時にサンプリングしたサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８を用いて、全てのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３１について方位データの算出を行うことができるため、方位データの更新周期を短縮することができ、方位データを用いた各種制御をより高精度に行うことができる。
【００６９】
また、本実施例では、空間軸ＦＦＴの際にダミーデータを付加して処理次数を高くすることにより、形成されるビーム数を増加させている。従って、ハード的に受信アンテナ数を増やしてモノパルス形成間隔を小さくしなくても、計算上で模擬的にモノパルス形成間隔を小さくできる。
【００７０】
なお、本実施例では、空間軸ＦＦＴの後に時間軸ＦＦＴを実行しているが、両ＦＦＴの実行順序は入れ替えてもよい。この場合、時間軸ＦＦＴは、各受信チャネルのサンプリング値Ｄ１〜Ｄ８毎に実行すればよく、また時間軸ＦＦＴの処理結果のうち、正の周波数成分と負の周波数成分とは全く同じ情報を表しており、その後の空間軸ＦＦＴは、いずれか半分についてだけ処理を行えばよいため、両ＦＦＴによる処理量を大幅に削減することができる。
【００７１】
また、本実施例では、全ての受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８を用いて１系統のビーム形成を行っているが、受信アンテナのうち一方の端部に配設された受信アンテナＡＲ８以外からの受信信号に基づく第１の信号群、及び他方の端部に配設された受信アンテナＡＲ１以外からの受信信号に基づく第２の信号群毎に、前記空間軸ＦＦＴを実行して２系統のビーム形成を行ってもよい。この場合、各系統毎に形成されるビーム数と同じ数のモノパルス領域を形成することができる。
【００７２】
例えば、隣接する３ビーム（左，中，右）を一組とし、これらのうち、左と中の合成ビーム、及び右と中の合成ビームを用いてモノパルスを形成してもよい。更に、本実施例では、８個の受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８を用いて構成されているが、これに限らず２個以上であればいくつ用いてもよい。但し、ＦＦＴの際にダミーデータを付加しない場合には、空間軸ＦＦＴを行うために２n 個（ｎは正整数）に設定することが望ましく、また空間軸ＦＦＴの際にダミーデータを付加する場合には、付加するダミーデータとの合計が２n 個となるように設定することが望ましい。
【００７３】
ここで本実施例においては、Ｓ３１０が演算手段に相当し、これにＡＤ変換部８を加えたものが信号処理手段に相当し、これらに更に受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８及び受信器６ａを加えたものが信号検出手段に相当する。また、Ｓ３２０，Ｓ３４０〜Ｓ３６０が方位算出手段、Ｓ３７０〜Ｓ４１０が第１判定手段に相当する。
［第３実施例］
次に第３実施例について説明する。
【００７４】
本実施例は、第１実施例とは、受信アンテナＡＲ１〜ＡＲ８が形成するモノパルス領域の配置、及びマイクロコンピュータ１０が実行する方位検出処理の内容が一部異なるだけであるため、この相異する部分を中心に説明する。
即ち、本実施例において、モノパルス領域は、図１５（ａ）に示すように、隣接するモノパルス領域が、互いにその３／４部分が重なり合うように配置され、どの領域も、連続した３個のモノパルス領域にて目標物体の検出が可能なようにされている。
【００７５】
一方、方位検出処理は、第１実施例の場合と同様に、ＡＤ変換部８により、各一対の受信アンテナが形成する７つのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の全てについて、送信信号Ｓｓの一変動周期分のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２が蓄積される毎に起動される。
【００７６】
そして、本処理が起動されると、図７に示すように、まず、Ｓ５１０では、モノパルス領域Ｍｉを識別するための変数ｉ、及び方位データのグループＧＲｊを識別するための変数ｊを１に初期化し、続くＳ５２０〜Ｓ５５０では、第１実施例のＳ１２０〜Ｓ１５０と全く同様に動作する。
【００７７】
即ち、モノパルス領域Ｍｉについて両受信チャネルｃｈ１，２にて検出されたビート信号のサンプリング値Ｄ１，Ｄ２に基づき、時間軸ＦＦＴ処理を実行し（Ｓ５２０）、その処理結果から、各受信チャネル毎かつ各変調周期毎にビート信号の周波数、及びその周波数成分の位相，或いは振幅（信号強度）を特定する（Ｓ５３０）。そして、両受信チャネルｃｈ１，２間で、同一周波数となる周波数成分毎に、位相差，或いは振幅差を算出し（Ｓ５４０）、この算出された位相差，振幅差に基づいて、目標物体の方位を表す方位データθｉを求める（Ｓ５５０）。
【００７８】
続くＳ５６０〜Ｓ５９０では、Ｓ５５０にて算出された方位データのグループ化処理を行う。即ち、Ｓ５６０では、モノパルス領域を識別するための変数ｉが１であるか否かを判断し、ｉ＝１であり肯定判定された場合にはＳ５９０に移行し、ｉ≠１であり否定判定された場合にはＳ５７０に移行する。
【００７９】
Ｓ５７０では、前回Ｓ５５０を実行した時に算出された方位データθi-1 に対して、今回Ｓ５５０にて算出された方位データθｉの偏差｜θｉ−θi-1 ｜が、予め設定された判定しきい値θthより小さいか否かを判断し、肯定判定された場合には、そのままＳ５９０に移行し、一方、否定判定された場合にはＳ５８０にて、グループを識別するための変数ｊをインクリメント後、Ｓ５９０に進む。
【００８０】
そして、Ｓ５９０では、Ｓ５５０にて算出された方位データθｉを、グループＧＰｊに追加する。つまり、前回求めたモノパルス領域Ｍi-1 の方位データθi-1 と、今回求めたモノパルス領域Ｍｉの方位データθｉとを比較し、両者が十分に近接している場合には、これらを同一グループＧＰの方位データとして記憶し、一方、両者が離れている場合には、これらを異なるグループＧＰの方位データとして記憶することにより、方位データのグループ化を行う。
【００８１】
続くＳ６００，Ｓ６１０は、第１実施例のＳ２１０，Ｓ２２０と同様に、変数ｉをインクリメント（Ｓ５７０）し、この変数ｉが、モノパルス領域の全数である７以下であれば、Ｓ５２０に戻って上述のＳ５２０〜Ｓ６００の処理を繰り返し実行し、一方、変数ｉが７より大きければ、すべてのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７について上述の処理が終了したものとして、Ｓ６２０に移行する。
【００８２】
Ｓ６２０では、変数ｊをグループ数Ｎgpとして記憶すると共に、この変数ｊを１に再初期化し、続くＳ６３０では、グループＧＰｊの要素数が１個であるか否かを判断し、肯定判定された場合、即ちグループＧＰｊが一つの方位データからなる場合には、Ｓ６４０に移行してグループＧＰｊに属する方位データを無効にしてＳ６５０に進み、一方、否定判定された場合、即ちグループＧＰｊに複数の方位データが含まれている場合には、そのままＳ６５０に移行する。
【００８３】
Ｓ６５０では、変数ｊをインクリメントし、続くＳ６６０では、変数ｊが先のＳ６２０にて設定されたグループ数Ｎgpより大きいか否かを判断し、グループ数Ｎgp以下であれば、Ｓ６３０に戻ってＳ６３０〜Ｓ６５０の処理を繰り返し実行し、一方、変数ｊがグループ数Ｎgpより大きければ、すべてのグループについて上述の処理が終了したものとしてＳ６７０に移行する。
【００８４】
Ｓ６７０では、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７毎に検出され、有効であると判定（Ｓ６３０−ＮＯ）された方位データに基づき、前方に存在する目標物体の数や方位を特定する他、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の手順を用い、上り，下り各変調時のビート周波数から各目標物体との相対速度，距離を求めて本処理を終了する。
【００８５】
本処理の実行により、例えば、図８に示すように、併走車両▲１▼▲２▼がモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の範囲にて検出された場合には、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３の方位データがグループＧＰ１、モノパルス領域Ｍ４の方位データがグループＧＰ２、モノパルス領域Ｍ５の方位データがグループＧＰ３、モノパルス領域Ｍ６，Ｍ７の方位データがグループＧＰ４となる。
【００８６】
そして、グループＧＰ１，ＧＰ４にそれぞれ属する近接した複数の方位データが有効とされ、グループＧＰ２，ＧＰ３に属する孤立した方位データが無効とされ、有効とされたグループＧＰ１の方位データ群から目標物体▲１▼に関する情報が算出され、同じくグループＧＰ４の方位データ群から目標物体▲２▼に関する情報が算出されることになる。
【００８７】
以上説明したように、本実施例では、隣接するモノパルス領域が、互いにその３／４部分が重なり合うように配置されており、併走車両が存在する場合にも、一方の目標車両のみを検出し安定した方位データが得られるモノパルス領域が、各車両毎にそれぞれ必ず複数存在するようにされている。
【００８８】
従って、本実施例によれば、併走車両が存在する場合にも、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７にて検出される方位データの分布状態から、各車両の方位を正確に表している有効な方位データを抽出できるため、この抽出した方位データに基づいて各種制御を高精度に行うことができると共に、無効な方位データに基づく誤った制御が実行されることを確実に防止できるため、制御の信頼性を向上させることができる。
【００８９】
ところで本実施例においては、Ｓ５２０〜Ｓ５５０が方位算出手段、Ｓ５６０〜Ｓ５９０がグループ化手段、Ｓ６２０〜Ｓ６６０が第２判定手段に相当する。［第４実施例］
次に第４実施例について説明する。
【００９０】
本実施例は、第３実施例とは、方位検出処理のＳ６３０以降の処理が異なるだけであるため、この方位検出処理についてのみ説明する。
本実施例では、図９に示すように、Ｓ７１０〜Ｓ８２０では、第３実施例におけるＳ５１０〜Ｓ６２０と全く同様に動作し、即ち変数ｉ，ｊの初期化（Ｓ７１０）、ビート信号のサンプリングちＤ１，Ｄ２に対する時間軸ＦＦＴの実行と、その算出結果に基づく方位データθｉの算出（Ｓ７２０〜Ｓ７５０）、及び算出した方位データθｉのグループ化（Ｓ７６０〜Ｓ７９０）を、すべてのモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７について実行し（Ｓ８００，Ｓ８１０）、方位データの算出とグループ化が終了すると、その時の変数ｊの値をグループ数Ｎgpとすると共に、変数ｊの再初期化を行う（Ｓ８２０）。
【００９１】
続くＳ８３０〜Ｓ８７０では、第１実施例のＳ１６０〜Ｓ２００と全く同様に動作する。
即ち、グループＧＰｊについて、当該処理が以前に実行された時に検出された目標物体と、今回検出された目標物体とが同一のものであるか否かを判定する同一性判定処理（Ｓ８３０）を行う。この同一性判定処理の結果、以前に検出された目標物体とは異なる新たな目標物体であると判定された場合（Ｓ８４０−ＹＥＳ）には、そのままＳ８８０に進み、一方、以前に検出された目標物体と同一のものであると判定された場合（Ｓ８４０−ＮＯ）は、過去に検出された方位データと伴に時系列的なばらつきを判定するためのばらつき判定値ΔＶを算出（Ｓ８５０）して、ばらつき判定値ΔＶが予め設定された判定しきい値ΔＶthより大きいか否かを判断する（Ｓ８６０）。そして、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶthより大きければ、グループＧＰｊに属する方位データを無効（Ｓ８７０）とした後Ｓ８８０に進み、一方、ばらつき判定値ΔＶが判定しきい値ΔＶth以下であれば、そのままＳ８８０に進む。
【００９２】
なお、同一性判定処理では、方位データの算出に用いたビート信号の周波数を比較することにより判定を行うが、グループＧＰｊ内に複数の方位データが属している場合には、これら複数の方位データの代表値（平均値，中央値など）を求め、この代表値を用いて比較すればよい。
【００９３】
そして、Ｓ８８０では、変数ｊをインクリメントし、続くＳ８９０では、変数ｊが先のＳ８２０にて設定されたグループ数Ｎgpより大きいか否かを判断し、グループ数Ｎgp以下であれば、Ｓ８３０に戻ってＳ８３０〜Ｓ８８０の処理を繰り返し実行し、一方、変数ｊがグループ数Ｎgpより大きければ、すべてのグループについて上述の処理が終了したものとしてＳ９００に移行する。
【００９４】
Ｓ９００では、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７毎に検出され、有効であると判定（Ｓ８６０−ＮＯ）された方位データに基づき、前方に存在する目標物体の数や方位を特定する他、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の手順を用い、上り，下り各変調時のビート周波数から各目標物体との相対速度，距離を求めて本処理を終了する。
【００９５】
本処理の実行により、例えば、図１０に示すように、併走車両▲１▼▲２▼がモノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７の範囲にて検出された場合には、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ３の方位データがグループＧＰ１、モノパルス領域Ｍ４の方位データがグループＧＰ２、モノパルス領域Ｍ５の方位データがグループＧＰ３、モノパルス領域Ｍ６，Ｍ７の方位データがグループＧＰ４となる。
【００９６】
そして、この各グループＧＰ１〜ＧＰ４毎に、それに属する方位データのばらつき具合を、ばらつき判定値ΔＶにより表し、これを予め設定された判定しきい値ΔＶthと比較することで、時系列的なばらつきの小さいグループＧＰ１，ＧＰ４に属する方位データが有効であると判定されることになる。
【００９７】
従って、本実施例によれば、併走車両が存在する場合にも、各モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７にて検出される方位データの時系列的なばらつき具合から、各車両の方位を正確に表している有効な方位データを抽出できるため、この抽出した方位データに基づいて各種制御を高精度に行うことができると共に、無効な方位データに基づく誤った制御が実行されることを確実に防止できるため、制御の信頼性を向上させることができる。
【００９８】
ところで本実施例においては、Ｓ７２０〜Ｓ７５０が方位算出手段、Ｓ７６０〜Ｓ７９０がグループ化手段、Ｓ８２０〜Ｓ８９０が第３判定手段に相当する。なお、本実施例では、属する方位データが一つしかないグループ（図１０ではＧＰ２，ＧＰ３）についても、時系列的なばらつき判定を実行しているが、これらの方位データを無効であるとして、複数の方位データからなるグループ（図１０ではＧＰ１，ＧＰ４）に対してのみ時系列的なばらつき判定を実行するように構成してもよい。この場合、マイクロコンピュータ１０での処理量を低減することができる。
【００９９】
また、第３及び第４実施例では、モノパルス領域Ｍ１〜Ｍ７を、隣接するもの同士が互いにその３／４部分ずつ重なり合うように配置したが、図１５（ｂ）に示されているように、隣接するもの同士が互いに１／２部分ずつ重なり合うように配置し、且つ各モノパルス領域Ｍｉ（ｉ＝１〜７）の１／２の幅が、検出すべき目標物体の幅より小さくなるように設定してもよい。この場合も必ず複数のモノパルス領域にて安定した方位データが得られることになるため同様の効果を得ることができる。また、隣接するモノパルス領域間で互いに重なり合う重複領域の大きさは、モノパルス領域Ｍｉの１／２以上であれば、どのような大きさに設定してもよい。
【０１００】
更に、第３及び第４実施例は、第１実施例の装置構成を前提として説明したが、第２実施例の装置構成を前提として適用し、ＤＢＦを用いてビーム形成を行うように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図２】 方位誤差についての説明図である。
【図３】 方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図４】 併走車両が存在する場合に各モノパルス領域にて検出される方位データの例を表す説明図である。
【図５】 第２実施例のレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図６】 ビーム形成／方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図７】 第３実施例の方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図８】 併走車両が存在する場合に各モノパルス領域にて検出される方位データの例を表す説明図である。
【図９】 第４実施例の方位検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図１０】 併走車両が存在する場合に各モノパルス領域にて検出される方位データの例を表す説明図である。
【図１１】 ビームスキャン方式による方位検出の原理を表す説明図である。
【図１２】 モノパルス方式による方位検出の原理を表す説明図である。
【図１３】 モノパルス方式による方位検出の原理を表す説明図である。
【図１４】 従来装置の問題点を表す説明図である。
【図１５】 複数のモノパルス領域で安定した方位データが得られる場合を表す説明図である。
【符号の説明】
２，２ａ…レーダ装置 ４，４ａ…送信器 ６，６ａ…受信器
８，８ａ…ＡＤ変換部 １０，１０ａ…マイクロコンピュータ
１２…高周波発振器 １４…分配器 ＡＳ…送信アンテナ
ＡＲ１〜８…受信アンテナ ＳＥＬ１，２…セレクタ
ＭＸ１〜８…ミキサ ＡＭＰ１〜８…増幅器 ＡＤ１〜８…ＡＤ変換器
Claims (9)
- 複数の受信ビームを、該受信ビーム同士が互いに重なり合ってなるモノパルス領域が多数形成され、且つ隣接する前記モノパルス領域が互いに重なり合った重複領域を有するよう生成し、該モノパルス領域毎に、目標物体に反射したレーダ波を受信してなる各一対の受信信号を検出する信号検出手段と、
該信号検出手段にて前記モノパルス領域毎に検出される一対の受信信号の振幅差或いは位相差から、前記モノパルス領域内に存在する前記目標物体の方位を表す方位データを求める方位算出手段と、
前記方位算出手段にて前記モノパルス領域毎に算出される方位データのうち、時系列的なばらつきが予め決められた許容範囲内となるモノパルス領域についての方位データを有効であると判定する第１判定手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記モノパルス領域のうち、同一距離にあり、且つ予め想定した車両間隔だけ離れて併走する一対の目標物体についての受信レベル差が、予め設定されたしきい値レベル以上となる領域を併走識別可能領域とし、
前記モノパルス領域は、前記併走識別可能領域が隙間無く配置されるように重なり合っていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。 - 前記信号検出手段は、前記受信ビームが互いに異なる方向を指向し、隣接するもの同士で前記モノパルス領域を形成するよう配置された３個以上の受信アンテナからなることを特長とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。
- 前記信号検出手段は、
前記モノパルス領域を形成するよう配置された一対の受信アンテナと、
該一対の受信アンテナを回動制御して、前記モノパルス領域の形成方向を変化させる走査手段と、
からなることを特長とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。 - 前記信号検出手段は、
一列に配置され、各受信ビームが同一方向を指向する複数の受信アンテナと、
該受信アンテナからの受信信号を重み付け加算することによりビーム形成を行う信号処理手段と、
からなることを特長とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。 - 前記信号処理手段は、
前記受信アンテナからの受信信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するＡＤ変換器と、
該ＡＤ変換器により同時にサンプリングされたデジタルデータに対して、前記受信アンテナの配列方向に沿った空間軸方向の複素フーリエ変換を実行する演算手段と、
からなることを特長とする請求項５記載のレーダ装置。 - 前記演算手段は、前記空間軸方向についての複素フーリエ変換を、同時に処理すべき信号数が受信信号の数より増加するように、値が零に設定された複数のダミー信号を付加して行うことを特長とする請求項６記載のレーダ装置。
- 複数の受信ビームを、該受信ビーム同士が互いに重なり合ってなるモノパルス領域が多数形成され、且つ隣接する前記モノパルス領域が互いに重なり合った重複領域を有するよう生成し、該モノパルス領域毎に、目標物体に反射したレーダ波を受信してなる各一対の受信信号を検出する信号検出手段と、
該信号検出手段にて前記モノパルス領域毎に検出される一対の受信信号の振幅差或いは位相差から、前記モノパルス領域内に存在する前記目標物体の方位を表す方位データを求める方位算出手段と、
前記方位算出手段にて前記モノパルス領域毎に求められる方位データが予め決められた許容範囲内で近接する場合に、該近接した方位データをグループ化するグループ化手段と、
該グループ化手段にてグループ化された方位データ群を有効であると判定する第２判定手段と、
を備えることを特長とするレーダ装置。 - 複数の受信ビームを、該受信ビーム同士が互いに重なり合ってなるモノパルス領域が多数形成され、且つ隣接する前記モノパルス領域が互いに重なり合った重複領域を有するよう生成し、該モノパルス領域毎に、目標物体に反射したレーダ波を受信してなる各一対の受信信号を検出する信号検出手段と、
該信号検出手段にて前記モノパルス領域毎に検出される一対の受信信号の振幅差或いは位相差から、前記モノパルス領域内に存在する前記目標物体の方位を表す方位データを求める方位算出手段と、
前記方位算出手段にて前記モノパルス領域毎に求められる方位データが、予め決められた許容範囲内で近接する場合に、該近接した方位データをグループ化するグループ化手段と、
該グループ化手段にてグループ化された方位データ群のうち、時系列的なばらつきが予め決められた許容範囲内となるグループの方位データ群を有効であると判定する第３判定手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
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