JP6265617B2 - レーダ装置、及び、信号処理方法 - Google Patents

レーダ装置、及び、信号処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、物標の導出における信号処理に関する。
従来、車両に備えられたレーダ装置は、送信アンテナから送信波を射出し、射出された送信波を反射する物標からの反射波を受信アンテナで受信して、車両（レーダ装置）に対する物標の位置等を導出していた。この具体的な処理は次のとおりである。レーダ装置の信号処理部は、所定周期で周波数が変わる送信波に対応する送信信号と、反射波に対応する受信信号とをミキシングしてビート信号を生成する。つまり、信号処理部は、所定周期で周波数が上昇するＵＰ区間と、周波数が下降するＤＯＷＮ区間とのそれぞれの区間における送信信号と受信信号との差分周波数（ビート周波数）に基づくビート信号を生成する。
次に、信号処理部は、ビート信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理して周波数ごとの信号（変換信号）を生成し、この変換信号のうち所定の信号レベルの閾値を超える信号をピーク信号として抽出する。そして、信号処理部は、所定の条件に基づきＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングし、ペアデータを導出する。
例えば、信号処理部は、過去に導出したペアデータに基づいて今回のペアデータを予測したペアデータ（予測ペアデータ）を導出し、その予測ペアデータから、今回のピーク信号を予測したピーク信号（予測ピーク信号）を導出する。そして、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々について、予測ピーク信号の周波数を基点とした所定範囲内に含まれる今回のピーク信号を、予測ピーク信号に対応した今回のピーク信号として抽出する。そして、信号処理部は、抽出したピーク信号の周波数や角度情報等から、対応する各区間のピーク信号をペアリングして、ペアデータを導出する。
そして、信号処理部は、ペアデータに基づいて車両から物標までの距離（縦距離）や、車両の進行方向に対して略直行する方向の車両に対する物標の距離（横距離）を導出する。また、信号処理部は、車両に対する物標の相対速度や角度を導出する。そして、レーダ装置は、確定した物標の位置情報や相対速度等の情報を車両制御装置に出力し、車両制御装置はその物標の情報に応じて必要な車両制御を行う。なお、本発明と関連する技術としては、例えば、特許文献１、２がある。
特開2010-002265号公報 特開2004-226120号公報
しかしながら、物標の材質等によっては、１つの物標から受信した反射波であっても、所定範囲内に周波数の異なる複数のピーク信号が出現することがある。このように周波数の異なる複数のピーク信号が出現した場合には、従来は予測ピーク信号の周波数に最も近い周波数のピーク信号を抽出してペアリングを行っていた。ところが、この方法でペアリングを行うとすると、例えば、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々で２つのピーク信号が出現し、本来であれば低周波数側のピーク信号をペアリングすべきであったとしても、ＵＰ区間では高周波数側のピーク信号の周波数が予測ピーク信号の周波数に近く、ＤＯＷＮ区間では低周波数側のピーク信号の周波数が予測ピーク信号の周波数に近い場合には、これらＵＰ区間の高周波数側のピーク信号とＤＯＷＮ区間の低周波数側のピーク信号とをペアリングしてしまうことがあった。
具体的には、先行車からの反射波には、先行車の後部からの反射波の他に中央付近の下面からの反射波も含まれる。先行車の後部が金属等で構成されている場合には、後部からの反射波の強度が十分に高いためピーク信号のパワーも大きく、下面からの反射波は検出されないか検出されてもピーク信号のパワーが十分に小さいため、ミスペアリングを起こす可能性は小さい。これに対して、先行車の後部が樹脂等で構成されている場合には、後部からの反射波の強度が高くないためピーク信号のパワーも大きくなく、下面からの反射波のピーク信号のパワーと同程度のパワーとなる場合がある。この場合、２つのピーク信号が出現することとなり、予測ピーク信号の周波数の近いピーク信号同士をペアリングする方法を用いると、一方は後部のピーク信号を採用し他方は下面のピーク信号を採用してペアリングしてしまう可能性があった。
このように、ペアデータを導出する際にミスペアリングを起こしてしまう結果、相対速度等にばらつきが生じてしまい、誤った車両制御を行ってしまうことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、所定範囲内に、予測ピーク信号に対応する今回のピーク信号が複数抽出された場合であっても、誤った車両制御を行ってしまうことを回避する技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、前回得られたピーク信号に基づいて、今回のピーク信号を予測したピーク信号を導出する予測手段と、前記第１期間及び第２期間の各々で、前記予測したピーク信号を基点とした所定の周波数の範囲内に含まれるピーク信号を抽出する抽出手段と、前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングするペアリング手段と、を備え、前記ペアリング手段は、前記各期間で抽出したピーク信号の数に応じて、ペアリング方法を変え、前記第１期間及び第２期間のうちの一方の期間で抽出されたピーク信号の数が複数であり、他方の期間で抽出されたピーク信号の数が１である場合には、前記一方の期間で抽出したピーク信号のうちの最も周波数の低いピーク信号と、他方の期間で予測したピーク信号とをペアリングする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のレーダ装置であって、前記ペアリング手段は、前記各期間で抽出したピーク信号の数に応じて、ペアリングするピーク信号を変えるものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のレーダ装置において、前記ペアリング手段は、前記第１期間で抽出したピーク信号の数と第２期間で抽出したピーク信号の数とが共に複数の場合には、抽出したピーク信号のうち、最も周波数の低いピーク信号同士をペアリングする。
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、前記ペアリング手段は、前記第１期間で抽出したピーク信号の数と第２期間で抽出したピーク信号の数とが共に１の場合には、抽出したピーク信号同士をペアリングする。
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーダ装置におい
て、前記ペアリング手段は、前記物標までの距離が所定距離以上のときに、前記ペアリン
グ方法の変更処理を実行する。
また、請求項６の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出する信号処理方法であって、（ａ）前回得られたピーク信号に基づいて、今回のピーク信号を予測したピーク信号を導出する工程と、（ｂ）前記第１期間及び第２期間の各々で、前記予測したピーク信号を基点とした所定の周波数の範囲内に含まれるピーク信号を抽出する工程と、（ｃ）前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングする工程と、を備え、前記（ｃ）工程では、前記各期間で抽出したピーク信号の数に応じて、ペアリング方法を変え、前記第１期間及び第２期間のうちの一方の期間で抽出されたピーク信号の数が複数であり、他方の期間で抽出されたピーク信号の数が１である場合には、前記一方の期間で抽出したピーク信号のうちの最も周波数の低いピーク信号と、他方の期間で予測したピーク信号とをペアリングする。
請求項１ないし７の発明によれば、抽出したピーク信号の数に応じてペアリング方法を変えるため、複数のピーク信号が抽出された場合であっても、最適なペアリングを行うことができ、ミスペアリングを防止することで誤った車両制御を回避することが可能になる。
また、特に請求項２ないし５の発明によれば、抽出されたピーク信号が複数ある場合や１つの場合であっても最適なピーク信号を用いてペアリングすることができる。また、特に請求項６の発明によれば、ミスペアリングする可能性のある範囲を本発明の処理から除外することでより適切なペアリングをすることが可能になる。
図１は、車両の全体図である。 図２は、車両制御システムのブロック図である。 図３は、ＦＭ−ＣＷ方式の信号を示す図である。 図４は、物標情報の導出処理を示すフローチャートである。 図５は、物標情報の導出処理を示すフローチャートである。 図６は、物標情報の導出処理を示すフローチャートである。 図７は、ペアリング処理を示すフローチャートである。 図８は、履歴ペアリング処理を示すフローチャートである。 図９は、第１正常履歴ピーク判定処理を示すフローチャートである。 図１０（ａ）及び（ｂ）は、履歴ピーク信号を示す図である。 図１１（ａ）及び（ｂ）は、角度スペクトラムを示す図である。 図１２（ａ）及び（ｂ）は、履歴ピーク信号を示す図である。 図１３（ａ）及び（ｂ）は、角度スペクトラムを示す図である。 図１４は、正常履歴ピーク判定処理を示すフローチャートである。 図１５（ａ）及び（ｂ）は、車両上方から見た図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
＜１．構成＞
図１は、車両ＣＲの全体図である。車両ＣＲは、本実施の形態の車両制御システム１０に含まれるレーダ装置１と、車両制御装置２とを備えている。車両ＣＲは、レーダ装置１を車両前方のバンパー近傍に備えている。このレーダ装置１は、一回の走査で所定の走査範囲を走査して、車両ＣＲと物標との車両進行方向に対応する距離、つまり、物標から反射した反射波がレーダ装置１の受信アンテナに到達するまでの距離（縦距離）を導出する。また、レーダ装置１は、車両ＣＲと物標との車両横方向（車幅方向）に対応する距離、つまり、車両ＣＲの進行方向に仮想的に延伸する基準軸ＢＬに対して略直交する方向の車両ＣＲに対する物標の距離（横距離）を導出する。なお、横距離は車両ＣＲに対する物標の角度の情報に対して三角関数の演算を行うことで導出される。このように、レーダ装置１は、車両ＣＲに対する物標の位置情報を導出する。また、レーダ装置１は、車両ＣＲの速度に対する物標の速度である相対速度を導出する。
なお、図１にはレーダ装置１の後述する２つの送信アンテナ（図２に示す送信アンテナ１３ａおよび送信アンテナ１３ｂ）から送信される送信波のビームパターンが示されている。基準軸ＢＬを角度±０度とした場合、送信アンテナ１３ａから出力される送信波のビームパターンＮＡは、送信アンテナ１３ｂから出力される送信波のビームパターンＢＡと比べて角度範囲が狭く（例えば、±６度）、縦距離が大きいシャープなビームパターンで出力される。縦距離が大きいのは送信波を出力する出力レベルが比較的大きいためである。
また、これとは逆に送信アンテナ１３ｂから出力される送信波のビームパターンＢＡは、送信アンテナ１３ａから送信される送信波のビームパターンＮＡと比べて角度範囲が広く（例えば±１０度）、縦距離が小さいブロードなビームパターンで出力される。縦距離が小さいのは送信波を出力する出力レベルが比較的小さいためである。そして、送信アンテナ１３ａで送信波を出力する送信期間と、送信アンテナ１３ｂで送信波を出力する送信期間とのそれぞれの送信期間で異なるビームパターンの送信波を出力することで、物標の位相折り返しによる角度導出の誤りを防止できる。物標の角度導出処理については後述する。
また、図１のレーダ装置１は、その搭載位置を車両前方のバンパー近傍としているが、前方のバンパー近傍に限らず、車両ＣＲの後方のバンパー近傍及び車両ＣＲの側方のサイドミラー近傍等、後述する車両制御装置２の車両ＣＲの制御目的に応じて物標を導出できる搭載位置であれば他の部分であってもよい。
また、車両ＣＲは、車両ＣＲの内部に車両制御装置２を備える。この車両制御装置２は、車両ＣＲの各装置を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。
図２は、車両制御システム１０のブロック図である。車両制御システム１０は、レーダ装置１と車両制御装置２とが電気的に接続され、主にレーダ装置１で導出された位置情報及び相対速度の物標情報を車両制御装置２に出力する。つまり、レーダ装置１は、車両ＣＲに対する物標の縦距離、横距離及び相対速度の情報である物標情報を車両制御装置２に出力する。そして、車両制御装置２が、物標情報に基づき車両ＣＲの各種装置の動作を制御する。また、車両制御装置２は、車速センサ４０及びステアリングセンサ４１などの車両ＣＲに設けられる各種センサと電気的に接続されている。さらに、車両制御装置２は、ブレーキ５０及びスロットル５１などの車両ＣＲに設けられる各種装置と電気的に接続されている。
レーダ装置１は、信号生成部１１、発振器１２、送信アンテナ１３、受信アンテナ１４、ミキサ１５、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１６、ＡＤ（Analog to Digital）変換器１７、及び信号処理部１８を備えている。
信号生成部１１は、後述する送信制御部１０７の制御信号に基づいて、例えば三角波状に電圧が変化する変調信号を生成する。
発振器１２は、電圧で発振周波数を制御する電圧制御発振器であり、信号生成部１１で生成された変調信号に基づき所定周波数の信号（例えば、76.5GHz）を周波数変調し、76.5GHzを中心周波数とする周波数帯の送信信号として送信アンテナ１３に出力する。
送信アンテナ１３は、送信信号に係る送信波を車両外部に出力する。本実施の形態のレーダ装置１は、送信アンテナ１３ａ及び送信アンテナ１３ｂの２本の送信アンテナを有している。送信アンテナ１３ａ及び１３ｂは、切替部１３１のスイッチングにより所定の周期で切り替えられ、発振器１２と接続された送信アンテナ１３から送信波が連続的に車両外部に出力される。送信アンテナ１３ａと送信アンテナ１３ｂとはアンテナ素子の配置（アンテナパターン）が異なる。これにより、図１に示したように送信アンテナ１３ａおよび１３ｂから送信される送信波のビームパターンが異なるものとなる。
切替部１３１は、発振器１２に接続する送信アンテナ１３を切替えるスイッチであり、送信制御部１０７の信号により送信アンテナ１３ａ及び送信アンテナ１３ｂのいずれかの送信アンテナと発振器１２とを接続する。
受信アンテナ１４は、送信アンテナ１３から連続的に送信される送信波が物体に反射した反射波を受信する複数のアレーアンテナである。本実施の形態では、受信アンテナ１４ａ（ｃｈ１）、１４ｂ（ｃｈ２）、１４ｃ（ｃｈ３）、及び１４ｄ（ｃｈ４）の４本の受信アンテナを備えている。なお、受信アンテナ１４ａ〜１４ｄのそれぞれのアンテナは等間隔に配置されている。
ミキサ１５は、各受信アンテナに設けられている。ミキサ１５は、受信信号と送信信号とを混合する。そして、受信信号と送信信号との混合により送信信号と受信信号との差の信号であるビート信号が生成されて、ＬＰＦ１６に出力される。
ここで、ビート信号を生成する送信信号と受信信号について、図３を用いてＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）の信号処理方式を例に説明する。なお、本実施の形態では、以下にＦＭ−ＣＷの方式を例に説明を行うが、送信信号の周波数が上昇するＵＰ区間と、送信信号の周波数が下降するＤＯＷＮ区間といった複数の区間を組み合わせて物標を導出する方式であれば、このＦＭ−ＣＷの方式に限定されない。
また、下記に記載の数式や図３に示すＦＭ−ＣＷの信号やビート周波数等についての各記号は以下に示すものである。ｆｒ：距離周波数、ｆｄ：速度周波数、ｆｏ：送信波の中心周波数、△Ｆ：周波数偏移幅、ｆｍ：変調波の繰り返し周波数、ｃ：光速（電波の速度）、Ｔ：車両ＣＲと物標との電波の往復時間、fｓ：送信／受信周波数、Ｒ：縦距離、Ｖ：相対速度、θｍ：物標の角度、θｕｐ：ＵＰ区間のピーク信号に対応する角度、θｄｎ：ＤＯＷＮ区間のピーク信号に対応する角度。
図３はＦＭ−ＣＷ方式の信号を示す図である。図３上段の図は、ＦＭ−ＣＷ方式の送信信号ＴＸ、および、受信信号ＲＸの信号波形を示す図であり、縦軸は周波数［GHz］を示し、横軸は時間［msec］を示している。図中の送信信号ＴＸは、中心周波数をｆ０（例えば、76.5GHz）として、所定周波数（例えば76.6GHz）まで上昇した後に所定周波数（例えば、76.4GHz）まで下降をするように200MHzの間で一定の変化を繰り返す。このように所定周波数まで周波数が上昇する区間（「ＵＰ区間」ともいい、例えば、図３に示す、区間Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、および、Ｕ４がＵＰ区間となる。）と、所定周波数まで上昇した後に所定の周波数まで下降する区間（「ＤＯＷＮ区間」ともいい、例えば、区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、および、Ｄ４がＤＯＷＮ区間になる。）とがある。また、送信アンテナ１３から送信された送信波が物体にあたって反射波として受信アンテナ１４に受信されると、受信アンテナ１４を介して受信信号ＲＸがミキサ１５に入力される。この受信信号ＲＸについても送信信号ＴＸと同じように所定周波数まで周波数が上昇する区間と、所定周波数まで周波数が下降する区間とが存在する。
なお、本実施の形態のレーダ装置１では、一つのＵＰ区間である区間と一つのＤＯＷＮ区間である区間の組み合わせを送信信号ＴＸの１周期として、送信信号ＴＸの２周期分に相当する送信波を車両外部に送信する。例えば、１周期目（送信期間ｔ０〜ｔ１のＵＰ区間の区間Ｕ１と、送信期間ｔ１〜ｔ２のＤＯＷＮ区間の区間Ｄ１）では送信アンテナ１３ａからビームパターンＮＡの送信波が出力される。次の２周期目（送信期間ｔ２〜ｔ３のＵＰ区間の区間Ｕ２と、送信期間ｔ３〜ｔ４のＤＯＷＮ区間の区間Ｄ２）では送信アンテナ１３ｂからビームパターンＢＡの送信波が出力される。そして、信号処理部１８が送信信号ＴＸと受信信号ＲＸとにより物標情報を導出するための信号処理を行う（ｔ４〜ｔ５の信号処理区間）。その後、３周期目（送信期間ｔ５〜ｔ６のＵＰ区間の区間Ｕ３と、送信期間ｔ６〜ｔ７のＤＯＷＮ区間の区間Ｄ３）では送信アンテナ１３ａからビームパターンＮＡの送信波が出力され、４周期目（送信期間ｔ７〜ｔ８のＵＰ区間Ｕ４と、送信期間ｔ８〜ｔ９のＤＯＷＮ区間Ｄ４）では送信アンテナ１３ｂからビームパターンＢＡの送信波が出力され、その後、信号処理部１８が物標情報を導出するための信号処理を行う。そして、以降は同様の処理が繰り返される。
なお、車両ＣＲに対する物標の距離に応じて、送信信号ＴＸに比べて受信信号ＲＸに時間的な遅れ（時間Ｔ）が生じる。さらに、車両ＣＲの速度と物標の速度との間に速度差がある場合は、送信信号ＴＸに対して受信信号ＲＸにドップラーシフト分の差が生じる。
図３中段の図は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の送信信号ＴＸと受信信号ＲＸとの差分により生じるビート周波数を示す図であり、縦軸は周波数［kHz］を示し、横軸は時間［msec］を示している。例えば、区間Ｕ１ではビート周波数ＢＦ１が導出され、区間Ｄ１ではビート周波数ＢＦ２が導出される。このように各区間において、ビート周波数が導出される。
図３の下段の図は、ビート周波数に対応するビート信号を示す図であり、縦軸は振幅［V]を示し、横軸は時間［msec]を示している。図中には、ビート周波数に対応するアナログ信号のビート信号ＢＳが示されており、当該ビート信号ＢＳが後述するＬＰＦ１６でフィルタリングされた後、ＡＤ変換器１７によりデジタルデータに変換される。なお、図３では１つの反射点から受信した場合の受信信号ＲＸに対応するビート信号ＢＳが示されているが、送信信号ＴＸに対応する送信波が複数の反射点で反射し、複数の反射波として受信アンテナ１４にて受信された場合は、受信信号ＲＸは複数の反射波に応じた信号が発生する。この場合、送信信号ＴＸとの差分を示すビート信号ＢＳは、複数の受信信号ＲＸと送信信号ＴＸとのそれぞれの差分を合成したものとなる。
そして、ビート信号ＢＳがＡＤ変換器１７によりデジタルデータに変換された後、ＵＰ区間、ＤＯＷＮ区間夫々に対して信号処理部１８によりＦＦＴ処理されることでＵＰ区間、ＤＯＷＮ区間で夫々ビート信号ＢＳの周波数ごとの信号レベルの値および位相情報を有するＦＦＴデータが取得される。尚、ＦＦＴデータは各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄ毎に取得される。
そして、このようにして導出された複数のＦＦＴデータを用いて車両ＣＲに対する物標の縦距離、相対速度、および、横距離が導出される。主に角度導出においては、空間平均などの演算手法を行う場合にこのような複数のＦＦＴデータを用いて演算することで正確な角度情報が導出できる。
車両ＣＲに対する物標の縦距離は（１）式により導出され、車両ＣＲに対する物標の相対速度は（２）式により導出される。また、車両ＣＲに対する物標の角度は（３）式により導出される。そして、（３）式により導出された角度と物標の縦距離の情報から三角関数を用いた演算により、車両ＣＲに対する物標の横距離が導出される。
Figure 0006265617
Figure 0006265617
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 図２に戻り、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１６は、所定周波数より低い周波数の成分を減少させることなく、所定周波数より高い周波数の成分を減少させるフィルタである。なお、ＬＰＦ１６もミキサ１５と同様に各受信アンテナに設けられている。
ＡＤ変換器１７は、アナログ信号であるビート信号を所定周期でサンプリングして、複数のサンプリングデータを導出する。そして、サンプリングされたデータを量子化することで、アナログデータのビート信号をデジタルデータに変換して、デジタルデータを信号処理部１８に出力する。なお、ＡＤ変換器１７もミキサ１５と同様に各受信アンテナに設けられている。
信号処理部１８は、ＣＰＵ１８１、および、メモリ１８２を備えるコンピュータであり、ＡＤ変換器１７から出力されたデジタルデータのビート信号をＦＦＴ処理してＦＦＴデータを取得し、ＦＦＴデータのビート信号の中から信号レベルの値が所定の閾値を超える信号をピーク信号として抽出する。そして、信号処理部１８は、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングして物標情報を導出する。また、信号処理部１８は、抽出されたピーク信号が実際には存在しない物標に対応するゴーストピークか否かを判定して、ゴーストのピーク信号に対応する物標情報をレーダ装置の出力対象から除外する処理を行う。
メモリ１８２は、ＣＰＵ１８１により実行される各種演算処理などの実行プログラムを記録する。また、メモリ１８２は、信号処理部１８が導出した複数の物標情報を記録する。例えば、過去の処理、および、今回の処理において導出された物標情報（物標の縦距離、横距離、および、相対速度）を記録する。さらに、メモリ１８２は、ＦＦＴ処理により取得されたＦＦＴデータ１８２ａを記録する。このＦＦＴデータ１８２ａには、今回の物標導出処理におけるＦＦＴデータを含む過去の物標導出処理のＦＦＴデータが記憶されている。
送信制御部１０７は信号処理部１８と接続され、信号処理部１８からの信号に基づき、変調信号を生成する信号生成部１１に制御信号を出力する。また送信制御部１０７は、信号処理部１８からの信号に基づき、送信アンテナ１３ａ、および、送信アンテナ１３ｂのいずれかの送信アンテナと発振器１２とが接続する切替部１３１に制御信号を出力する。
車両制御装置２は、車両ＣＲの各種装置の動作を制御する。つまり、車両制御装置２は、車速センサ４０、および、ステアリングセンサ４１などの各種センサから情報を取得する。そして、車両制御装置２は、各種センサから取得した情報、および、レーダ装置１の信号処理部１８から取得した物標情報に基づき、ブレーキ５０、および、スロットル５１などの各種装置を作動させて車両ＣＲの挙動を制御する。
車両制御装置２による車両制御の例としては次のようなものがある。車両制御装置２は、車両ＣＲが走行する自車線内で、車両ＣＲの前方を走行する前方車両を追従対象として走行する制御を行う。具体的には、車両制御装置２は、車両ＣＲの走行に伴いブレーキ５０、および、スロットル５１の少なくとも一の装置を制御して、車両ＣＲと前方車両との間で所定の車間距離を確保した状態で車両ＣＲを前方車両に追従走行させるＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）の制御を行う。
また、車両制御装置２による車両制御の例としては、車両ＣＲの障害物への衝突に備え、車両ＣＲの乗員を保護する制御もある。詳細には、車両ＣＲが障害物に衝突する危険性がある場合に、車両ＣＲのユーザに対して図示しない警報器を用いて警告の表示を行ったり、ブレーキ５０を制御して車両ＣＲの速度を低下させるＰＣＳ（Pre-Crash Safety System）の制御を行う。さらに、車両制御装置２は、車室内のシートベルトにより乗員を座席に固定し、または、ヘッドレストを固定して衝突時の衝撃による車両ＣＲのユーザへのダメージを軽減するＰＣＳの制御を行う。
車速センサ４０は、車両ＣＲの車軸の回転数に基づいて車両ＣＲの速度に応じた信号を出力する。車両制御装置２は、車速センサ４０からの信号に基づいて、現時点の車両速度を取得する。
ステアリングセンサ４１は、車両ＣＲのドライバーの操作によるステアリングホイールの回転角を検知し、車両ＣＲの車体の角度の情報を車両制御装置２に送信する。
ブレーキ５０は、車両ＣＲのドライバーの操作により車両ＣＲの速度を減速させる。また、ブレーキ５０は、車両制御装置２の制御により車両ＣＲの速度を減速させる。例えば、車両ＣＲと前方車両との距離を一定の距離に保つように車両ＣＲの速度を減速させる。
スロットル５１は、車両ＣＲのドライバーの操作により車両ＣＲの速度を加速させる。また、スロットル５１は、車両制御装置２の制御により車両ＣＲの速度を加速させる。例えば、車両ＣＲと前方車両との距離を一定の距離に保つように車両ＣＲの速度を加速させる。
＜２．全体の処理＞
図４〜図６は、信号処理部１８が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。最初に信号処理部１８は、送信波を生成する指示信号を送信制御部１０７に出力する（ステップＳ１０１）。そして、信号処理部１８から指示信号が入力された送信制御部１０７により信号生成部１１が制御され、送信信号ＴＸに対応する送信波が生成される。生成された送信波は、車両外部に出力される。
次に、送信波が物標に反射することによって到来する反射波を受信アンテナ１４が受信し、反射波に対応する受信信号ＲＸと送信信号ＴＸとがミキサ１５によりミキシングされ、送信信号と受信信号との差分の信号であるビート信号が生成される。そして、アナログ信号であるビート信号ＢＳが、ＬＰＦ１６によりフィルタリングされ、ＡＤ変換器１７によりデジタルデータに変換され、信号処理部１８に入力される。
信号処理部１８は、デジタルデータのビート信号に対してＦＦＴ処理を行い（ステップＳ１０２）、周波数ごとのビート信号の信号レベルの値および位相情報を有するＦＦＴデータを取得する。
次に、信号処理部１８は、ＦＦＴデータのビート信号のうち信号レベルの値が所定の閾値を超えるビート信号をピーク信号として抽出する（ステップＳ１０３）。なお、この処理で送信期間２周期分のＵＰ区間と、ＤＯＷＮ区間との全て区間のピーク信号が抽出され、ピーク信号数が確定する。
そして、信号処理部１８はピーク抽出処理で抽出されたピーク信号の中から、過去の物標導出処理で導出された物標と時間的な連続性を有するピーク信号を抽出する履歴ピーク抽出処理を行う（ステップＳ１０４）。
次に、信号処理部１８は、車両ＣＲの車速センサ４０の自車速の情報からＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号との周波数差がその速度に対応する各区間のピーク信号を静止物に対応するピーク信号として抽出する処理を行う（ステップＳ１０５）。ここで、静止物とは、車両ＣＲの速度と略同じ相対速度を有する物標をいう。また、特定速度で移動し、車両ＣＲの速度と異なる相対速度を有する物標を以下では移動物という。
なお、このように履歴ピーク抽出（ステップＳ１０４）、および、静止物ピーク抽出（ステップＳ１０５）の処理を行うのは、信号処理部１８が車両制御装置２に対して優先的に出力する必要性のある物標に対応するピーク信号を選択するためである。例えば、前回処理で導出された物標と時間的な連続性を有する今回処理の物標のピーク信号は、前回処理で導出されていない新規に導出された物標と比べて物標が実際に存在する確率が高いため優先順位が高い場合があり、また、移動物に対応するピーク信号は静止物に対応するピーク信号よりも車両ＣＲと衝突する可能性が高いため優先順位が高い場合がある。
そして、信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、ピーク信号に基づいて方位演算を行う（ステップＳ１０６）。詳細には信号処理部１８は、所定の方位演算アルゴリズムによって物標の方位（角度）を導出する。例えば、方位演算アルゴリズムは、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）であり、各受信アンテナ１４ａ〜１４ｄにおける受信信号の位相情報から相関行列の固有値、および、固有ベクトル等が演算されて、ＵＰ区間のピーク信号に対応する角度θｕｐと、ＤＯＷＮ区間のピーク信号に対応する角度θｄｎとが導出される。そして、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の各ピーク信号がペアリングされた場合に、上述の（３）式により物標の角度が導出される。また、１つのピーク信号の周波数の情報は、物標の距離と相対速度の情報に対応しているが、１つのピーク信号の周波数に複数の物標の情報が含まれているときがある。例えば、車両ＣＲに対する物標の位置情報において、距離が同じ値で角度が異なる値の複数の物標の情報が、同じ周波数のピーク信号に含まれている場合がある。このような場合、異なる角度からの複数の反射波の位相情報はそれぞれ異なる位相情報となるため、信号処理部１８は、各反射波の位相情報に基づいて１つのピーク信号に対して異なる角度に存在する複数の物標情報を導出する。
ここで、方位演算を行う場合、物標の角度によっては、位相が360度回転して物標が存在する本来の角度とは異なる角度情報が導出される場合がある。具体的には、例えば、受信アンテナで受信した物標からの反射波の位相情報が420度の場合、実際の物標は、図１で示したビームパターンＮＡ以外のビームパターンＢＡの領域に物標が存在するときでも、位相折り返しにより位相情報が60度（420度-360度）と判定され、ビームパターンＢＡには含まれないビームパターンＮＡの領域に物標が存在するとする誤った角度情報が導出されるときがある。そのため、送信アンテナ１３ａおよび１３ｂの２つのビームパターンの送信波を出力するより物標の正確な角度を導出する。
具体的には各ビームパターンの送信波に対する反射波に基づいて次のように角度を導出する。反射波の位相情報が60度の場合に、送信アンテナ１３ａの送信波の反射波と、送信アンテナ１３ｂの送信波の反射波とに対応するそれぞれの角度スペクトラムの信号レベルの値を比べて、送信アンテナ１３ａの送信波の反射波に対応する角度スペクトラムの信号レベルの値が大きい場合は、ビームパターンＢＡの領域を除くビームパターンＮＡの領域内の位相情報60度に対応する角度を物標の角度として導出する。また、送信アンテナ１３ｂの送信波の反射波に対応する角度スペクトラムの信号レベルの値が大きい場合は、ビームパターンＮＡの領域を除くビームパターンＢＡの領域内の位相情報420度に対応する角度を物標の角度として導出する。このように送信信号ＴＸの２周期分の送信波で各周期ごとに異なるビームパターンの送信波を出力することで、方位演算を行う場合の位相折り返しによる物標の誤った角度情報の導出を防止している。
次に、信号処理部１８は、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングするペアリング処理を行う（ステップＳ１０７）。このペアリング処理は、ステップＳ１０３の処理で導出された全ピーク信号のうち履歴ピーク抽出処理（ステップＳ１０４）で抽出された履歴ピーク信号については、ＵＰ区間の履歴ピーク信号とＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号とでペアリング処理が行われる。また、静止物ピーク抽出処理（ステップＳ１０５）で抽出された静止物ピーク信号については、ＵＰ区間の静止物ピーク信号とＤＯＷＮ区間の静止物ピーク信号とでペアリング処理が行われる。さらに、ピーク抽出処理で抽出された全ピーク信号のうち履歴ピーク信号と静止物ピーク信号とを除いた残りのピーク信号については、ＵＰ区間の残りのピーク信号とＤＯＷＮ区間の残りのピーク信号とでペアリングの処理が行われる。
なお、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とのペアリング処理は、例えば、マハラノビス距離を用いた演算を用いて行われる。具体的には、レーダ装置１を車両ＣＲに搭載する前に試験的にＵＰ区間のピーク信号とＤＯＮＷ区間のピーク信号とをペアリングする中で正しい組み合わせでペアリングされた正常ペアデータと、誤った組み合わせでペアリングされたミスペアデータとのデータを複数取得し、複数の正常ペアデータにおけるＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号との「信号レベルの値の差」、「角度の値の差」、および、「角度スペクトラムの信号レベルの値の差」の３つのパラメータ値から、複数の正常ペアデータの３つのパラメータごとの平均値を導出し、予めメモリ１８２に記憶する。
そして、レーダ装置１を車両ＣＲに搭載した後に、信号処理部１８が物標情報を導出する場合、今回処理で取得されたＦＦＴデータのピーク信号のうちＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号のすべての組み合わせの３つのパラメータ値と、複数の正常ペアデータの３つのパラメータごとの平均値とを用いて以下に示す（４）式によりマハラノビス距離を導出する。信号処理部１８は、マハラノビス距離が最小の値となる今回処理のペアデータを正常ペアデータとして導出する。ここで、マハラノビス距離は、平均がμ＝(μ1, μ2, μ3)Ｔ で、共分散行列がΣであるような多変数ベクトルｘ＝（ｘ1, ｘ2, ｘ3）で表される一群の値に対するもので（４）式により導出される。なお、μ1, μ2, μ3は正常ペアデータの３つのパラメータの値を示し、ｘ1, ｘ2, ｘ3は今回処理のペアデータの３つのパラメータの値を示す。
Figure 0006265617
 そして、信号処理部１８は、このペアリング処理において正常ペアデータのパラメータの値と上述の（１）式〜（３）式とを用いて、正常ペアデータの縦距離、相対距離、および、角度に基づく横距離を導出する。なお、履歴ピーク信号を用いたペアリング処理の詳細については後述する。
次に、信号処理部１８は、今回の物標導出処理によりペアリングされた今回ペアデータと、前回の処理によってペアリングされた前回ペアデータとの間に時間的に連続する関係が存在するか否かの連続性判定処理を行う（ステップＳ１０８）。ここで、両者に時間的に連続する関係がある（連続性がある）場合とは、例えば、前回ペアデータに基づいて今回ペアデータを予測した予測ペアデータを生成し、今回ペアデータと予測ペアデータとの縦距離、横距離、および、相対速度における差の値が所定値以内の場合である。この場合、今回処理により導出された物標と、過去処理により導出された物標とが同一物標であると判定される。なお、信号処理部１８は、所定値以内に複数の今回ペアデータが存在する場合、最も予測ペアデータとの差の値が小さい今回ペアデータを前回の処理の物標情報と時間的に連続する関係を有するものと判定することができる。
また、信号処理部１８は、今回ペアデータと予測ペアデータとの縦距離、横距離、および、相対速度の差の値が所定値以内ではない場合に、今回ペアデータと前回物標情報とに時間的に連続する関係がない（連続性がない）と判定する。そして、このように連続性がないと判定されたペアデータは今回の物標導出処理において初めて導出されたデータ（新規ペアデータ）となる。なお、新規ペアデータの場合は、以下で説明するフィルタ処理等の処理では、予測ペアデータが存在しないため、新規ペアデータの距離、相対速度、角度、および、信号レベルの値が今回の物標導出処理における一つの物標の距離、相対速度、角度、および、信号レベルの値の情報となる。また、信号処理部１８は、連続性判定において、所定回数連続して連続性があると判定された場合（すなわち、同一物標であると判定された場合）は、検出した物標を真の物標として確定する処理も行う。
次に信号処理部１８は、車両ＣＲの速度とペアデータの相対速度の情報から移動物に対応するペアデータを導出する（ステップＳ１０９）。この処理を行うことで優先的に処理する必要性のあるペアデータを判定できる。
そして、信号処理部１８は、今回ペアデータと予測ペアデータとに時間的に連続する関係が存在する場合は、今回ペアデータと予測ペアデータとの間で縦距離、相対速度、横距離、および、信号レベルの値のフィルタリングを行い（ステップＳ１１０）、フィルタリングされたペアデータ（過去対応ペアデータ）を今回の処理の物標情報として導出する。
例えば、両者に時間的に連続する関係が有る場合に、信号処理部１８は、横距離について予測ペアデータの横距離に0.75の値の重み付けを行い、今回ペアデータの横距離に0.25の値の重み付けを行って、両方の値を足し合わせたものを今回の物標導出処理の過去対応ペアデータの横距離として導出する。なお、縦距離、相対速度、および、信号レベルの値についても同様にフィルタ処理を行う。
次に、信号処理部１８は、車両ＣＲの制御には必要のない静止物を導出する上下方物処理を行う（ステップＳ１１１）。具体的には、静止物の車両ＣＲの車高方向の位置が所定の高さよりも高い（例えば、車両ＣＲの車高よりも高い）位置に存在する静止物（例えば、車道の上方に設けられている片持式や門型式の道路標識など）を導出する。また、車両ＣＲの車高よりも低い位置に存在する静止物（例えば、道路の中央分離帯やカーブに設置されている反射板の付いたチャッターバーなどの道路鋲など）を導出する。このようにして導出された静止物は後述する不要物除去処理で物標情報が除去され、レーダ装置１から物標情報として車両制御装置２に出力されることはない。
そして、信号処理部１８は、今回処理の次に行われる処理（次回処理）において、履歴ピーク抽出処理（ステップＳ１０４）に用いる次回物標データの予測値（予測縦距離、予測相対速度、予測横距離等）を導出する（ステップＳ１１２）。具体的には、車両制御を行う上で優先順位の高い２０個の物標情報を導出して、ＵＰ区間、ＤＯＷＮ区間夫々のピーク信号の予測値を算出しておくことで次回処理における履歴ピークの導出処理に用いる。優先順位については、ＡＣＣ制御を行う場合は、車両ＣＲの走行している自車線上に相当する横位置を有し、車両ＣＲとの縦距離が比較的小さい物標の優先順位が高く、隣接車線に相当する横位置で、車両ＣＲとの縦距離が比較的大きい物標の優先順位が低い。また、ＰＣＳの場合は、衝突余裕時間（Time-To-Collision、以下「ＴＴＣ」という。）の比較的短い物標の優先順位が高く、ＴＴＣの比較的長い物標の優先順位が低い。
次に、信号処理部１８は、車両ＣＲの走行する自車線のカーブ半径の情報と、物標の縦距離、および、横距離の情報とから、カーブ半径に応じた物標の横距離を導出する。詳細には車両ＣＲの図示しないステアリングホイールを車両ＣＲのドライバが操作することでステアリングセンサ４１から入力されるステアリングホイールの回転角の情報に応じて直線および曲線に仮想的に変化する基準軸ＢＬに対する物標の横距離（相対横距離）を導出し、車両ＣＲに対する物標の相対横距離と縦距離とに基づき、予めメモリ１８２に記憶された相対横距離と縦距離とをパラメータとする二次元のマップデータから物標が自車線上に存在する確率（自車線確率）を導出する（ステップＳ１１３）。
そして、信号処理部１８は、これまでの処理で導出された物標情報に対して、車両制御装置２への出力が不要な物標を除去する処理を行う（ステップＳ１１４）。例えば、信号処理部１８は、上述のステップＳ１１１の上下方物処理で導出された物標情報の除去や、所定距離以上に存在する実際の物標に対応するピーク信号と、レーダ装置１の電源装置のＤＣ-ＤＣコンバータのスイッチングノイズとの干渉（相互変調）で生じる実際に存在しない物標に対応するゴーストピークの物標情報の除去などを行う。
次に、信号処理部１８は、複数の物標情報に対して一つの物体に対応する物標情報にまとめる処理を行う（ステップＳ１１５）。これは、例えば、レーダ装置１の送信アンテナ１３から送信波を射出した場合、送信波が前方車両に反射するとき、受信アンテナ１４に受信される反射波は複数存在する。つまり、同一物体における複数の反射点からの反射波が受信アンテナ１４に到来する。その結果、信号処理部１８はそれぞれの反射波に基づき位置情報の異なる物標情報を複数導出するが、もともとは一つの車両の物標情報なので、各物標情報を一つにまとめて同一物体の物標情報として取り扱う処理である。そのため、複数の物標情報の各相対速度が略同一で、各物標情報の縦距離および横距離が所定範囲内であれば、信号処理部１８は複数の物標情報を同一物体における物標情報とみなし、当該複数の物標情報を一つの物標に対応する物標情報にまとめる結合処理を行う。
そして、信号処理部１８は、ステップＳ１０８の処理で結合処理された物標情報から車両制御装置２に出力する優先順位の高い物標情報を車両制御装置２に出力する（ステップＳ１１６）。
＜３．ペアリング処理＞
次に、本実施の形態に係るペアリング処理（ステップＳ１０７）の詳細について図７〜図１８に基づいて説明する。図７は、ペアリング処理を示すフローチャートである。本実施の形態におけるペアリング処理は、ピーク抽出処理（ステップＳ１０３）で抽出されたＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングし、ペアリングしたペアデータを基に距離や相対速度等の物標情報を導出する処理である。以下、具体的に説明する。
まず、信号処理部１８は、履歴ペアリング処理（ステップＳ１１７）を行う。履歴ペアリング処理とは、ピーク抽出処理で抽出されたピーク信号のうち、さらに履歴ピーク抽出処理（ステップＳ１０４）にて抽出された履歴ピーク信号をペアリングする処理である。また、履歴ペアリング処理は、前回処理で導出したペアデータ（前回ペアデータ）に基づいて今回ペアデータを予測したペアデータ（予測ペアデータ）を導出し、この予測ペアデータを用いて実際の今回ペアデータを導出する処理である。
具体的には、信号処理部１８は、ピーク信号をペアリングしてペアデータを導出する処理と逆の処理を行い、前回ペアデータの各ピーク信号（前回ピーク信号）を導出する。そして、信号処理部１８は、前回ピーク信号から、今回のピーク信号を予測したピーク信号（予測ピーク信号）を導出し、予測ピーク信号と履歴ピーク信号とを比較して、予測ピーク信号に対応する履歴ピーク信号を抽出する。
すなわち、信号処理部１８は、前回ペアデータから、ＵＰ区間のピーク信号及びＤＯＷＮ区間のピーク信号（前回ＵＰピーク信号及び前回ＤＯＷＮピーク信号）を導出する。そして、前回ＵＰピーク信号から、今回のＵＰ区間のピーク信号を予測したピーク信号（予測ＵＰピーク信号）を導出し、前回ＤＯＷＮピーク信号から、今回のＤＯＷＮ区間のピーク信号を予測したピーク信号（予測ＤＯＷＮピーク信号）を導出する。
そして、信号処理部１８は、その予測ＵＰピーク信号とＵＰ区間の履歴ピーク信号とを比較して、予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ピーク信号（履歴ＵＰピーク信号）を抽出する。また、信号処理部１８は、予測ＤＯＷＮピーク信号とＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号とを比較して、予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ピーク信号（履歴ＤＯＷＮピーク信号）を抽出する。そして、履歴ＵＰピーク信号と履歴ＤＯＷＮピーク信号とをペアリングすることで今回のペアデータ（履歴ペアデータ）を導出する。
なお、予測ピーク信号に対応する履歴ピーク信号とは、予測ピーク信号を基点にした所定の周波数の範囲内に存在する履歴ピーク信号のことであり、今回のピーク信号としてペアリングする候補となるピーク信号である。また、本実施の形態においては、後述するように、抽出された履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数に応じてペアリングする方法を変えるようになっている。
ここで、図８を用いて履歴ペアリング処理を詳細に説明する。図８は、履歴ペアリング処理を示すフローチャートである。信号処理部１８は、まず、第１正常履歴ピーク判定処理（ステップＳ１２１）を行う。第１正常履歴ピーク判定処理とは、予測ピーク信号を基点にした所定周波数の範囲内に含まれる履歴ピーク信号の中から予測ＵＰピーク信号及び予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ピーク信号を抽出する処理である。
図９を用いて第１正常履歴ピーク判定処理について具体的に説明する。信号処理部１８は、前回の走査で導出された全ペアデータのうち、履歴フラグがＯＮに設定されているペアデータを抽出する（ステップＳ１２７）。履歴フラグとは、履歴ペアリング処理を実行するか否かを示すフラグであり、本実施の形態ではＯＮの場合に実行するようにしている。履歴フラグは、ペアデータが連続性を有する場合にＯＮとなる。次に、信号処理部１８は、履歴フラグがＯＮに設定されているペアデータの中から、優先自車レーン先行車状態フラグがＯＮに設定されているペアデータを抽出する（ステップＳ１２８）。優先自車レーン先行車状態フラグとは、自車両と同じレーンを走行する先行車のうち、最も自車両に近い位置に存在する先行車である場合にＯＮに設定され、それ以外の場合にはＯＦＦに設定されるフラグである。
そして、信号処理部１８は、抽出した前回ペアデータから予測ピーク信号を導出する（ステップＳ１２９）。具体的には、信号処理部１８は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各ピーク信号をペアリングしてペアデータを導出する処理と逆の処理を実行して、前回ペアデータをＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各ピーク信号に分離する。そして、信号処理部１８は、各ピーク信号の周波数及び角度情報を用いて予測ＵＰピーク信号（予測周波数と予測角度とを持つ）及び予測ＤＯＷＮピーク信号（予測周波数と予測角度とを持つ）を導出する。
次に、信号処理部１８は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々について、予測ピーク信号を基準にした所定周波数の範囲内にある今回の履歴ピーク信号の中から、予測ピーク信号に対応する履歴ピーク信号を抽出する（ステップＳ１３０）。具体的には、まず、信号処理部１８は、予測ＵＰピーク信号の周波数を中心にした６ＢＩＮ（低周波数側及び高周波数側に各々３ＢＩＮずつ）の範囲内に存在する履歴ＵＰピーク信号を抽出する。なお、履歴ＵＰピーク信号は、６ＢＩＮの範囲内に１つ存在する場合や複数存在する場合があり、存在しない場合もある。また、信号処理部１８は、予測ＤＯＷＮピーク信号の周波数を中心にした６ＢＩＮの範囲内に存在する履歴ＤＯＷＮピーク信号を抽出する。同様に、履歴ＤＯＷＮピーク信号も、６ＢＩＮの範囲内に１つ存在する場合や複数存在する場合があり、存在しない場合もある。なお、１ＢＩＮは、約４６８Ｈｚである。
そして、信号処理部１８は、抽出した履歴ピーク信号から導出される角度と、予測ピーク信号から導出される角度（予測角度）との差が４度以下の履歴ピーク信号を抽出する（ステップＳ１３１）。具体的には、信号処理部１８は、抽出した履歴ＵＰピーク信号から上述した方位演算と同様の処理により角度を導出する。そして、信号処理部１８は、この導出した角度と、予測ＵＰピーク信号から導出した予測角度とを比較し、その角度の差が４度以内である履歴ＵＰピーク信号を抽出する。なお、角度の差が４度以内の履歴ＵＰピーク信号は、１つ又は複数存在する場合があり、存在しない場合もある。また、信号処理部１８は、履歴ＤＯＷＮピーク信号も同様に、履歴ＤＯＷＮピーク信号から導出した角度と、予測ＤＯＷＮピーク信号から導出した予測角度とを比較して、その角度の差が４度以内である履歴ＤＯＷＮピーク信号を抽出する。同様に、角度の差が４度以内の履歴ＤＯＷＮピーク信号も、１つ又は複数存在する場合があり、存在しない場合もある。なお、これら６ＢＩＮの範囲内に存在し、かつ、角度の差が４度以内の履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が、各々ペアリングの候補となる。
これらステップＳ１３０及びステップＳ１３１の処理について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、履歴ピーク信号を示す図であり、図１０（ａ）は、ＵＰ区間の履歴ピーク信号を示しており、図１０（ｂ）は、ＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号を示している。信号処理部１８は、予測ＵＰピーク信号の周波数ｆｅｕｐを中心にして、高周波数側と低周波数側の各々３ＢＩＮの範囲内で予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ピーク信号を検索する。図１０（ａ）に示す場合には、対応する履歴ピーク信号がＰｕ１の１つ存在しており、信号処理部１８は、この履歴ピーク信号Ｐｕ１を履歴ＵＰピーク信号（周波数ｆｕｐ）として抽出する。同様に、信号処理部１８は、予測ＤＯＷＮピーク信号の周波数ｆｅｄｎを中心にして、高周波数側及び低周波数側の各々３ＢＩＮの範囲内で予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ピーク信号を検索する。図１０（ｂ）に示す場合には、対応する履歴ピーク信号がＰｄ１の１つ存在しており、信号処理部１８は、この履歴ピーク信号Ｐｄ１を履歴ＤＯＷＮピーク信号（周波数ｆｄｎ）として抽出する。
次に、信号処理部１８は、抽出した履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１から方位演算により角度ＵＰピーク信号を分離導出する。図１１（ａ）は、履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１から導出された角度スペクトラムである。信号処理部１８は、予測ＵＰピーク信号から導出された予測角度θｅｕｐから４度以内に今回の角度ＵＰピーク信号が含まれているか否かを判定する。図１1（ａ）に示す場合には、対応する角度ＵＰピーク信号がＰｕ１θ１の１つ存在しており、信号処理部１８は、この角度ＵＰピーク信号Ｐｕ１θ１の角度θｕｐを予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ＵＰピーク信号の角度として抽出する。すなわち、この場合の予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ＵＰピーク信号は、周波数ｆｕｐ、角度θｕｐの情報を持つ。この角度θｕｐがθｅｕｐから４度以内にない場合には、履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１を履歴ピーク信号として抽出しない。
同様に、信号処理部１８は、抽出した履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１から方位演算により角度ＤＯＷＮピーク信号を分離導出する。図１１（ｂ）は、履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１から導出された角度スペクトラムである。信号処理部１８は、予測ＤＯＷＮピーク信号から導出された予測角度θｅｄｎから４度以内に今回の角度ＤＯＷＮピーク信号が含まれているか否かを判定する。図１１（ｂ）に示す場合には、対応する角度ＤＯＷＮピーク信号がＰｄ１θ１の１つ存在しており、信号処理部１８は、この角度ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１θ１を予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ＤＯＷＮピーク信号の角度として抽出する。すなわち、この場合の予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ＤＯＷＮピーク信号は、周波数ｆｄｎ、角度θｄｎの情報を持つ。角度θｄｎがθｅｄｎから４度以内にない場合には、履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１を履歴ピーク信号として抽出しない。
次に、ステップＳ１３０の処理において予測ＵＰピーク信号及び予測ＤＯＷＮピーク信号の周波数を中心とした所定範囲に履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が、各々２つ抽出された例について図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、ＵＰ区間の履歴ピーク信号を示しており、図１２（ｂ）は、ＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号を示している。信号処理部１８は、予測ＵＰピーク信号の周波数ｆｅｕｐを中心にして、高周波数側と低周波数側の各々３ＢＩＮの範囲内で予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ピーク信号を検索する。図１２（ａ）に示す場合には、対応する履歴ピーク信号がＰｕ１（周波数ｆｕｐ１）とＰｕ２（周波数ｆｕｐ２）の２つ存在しており、信号処理部１８は、これらの履歴ピーク信号を履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１及びＰｕ２として抽出する。
同様に、信号処理部１８は、予測ＤＯＷＮピーク信号の周波数ｆｅｄｎを中心にして、高周波数側及び低周波数側の各々３ＢＩＮの範囲内で予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ピーク信号を検索する。図１２（ｂ）に示す場合には、対応する履歴ピーク信号がＰｄ１（周波数Ｐｄｎ１）とＰｄ２（周波数Ｐｄｎ２）の２つ存在しており、信号処理部１８は、この履歴ピーク信号を履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１及びＰｄ２として抽出する。
また、図示していないが、図１１と同様にして、信号処理部１８は、抽出した履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１及びＰｕ２から方位演算により角度θｕｐ１及びθｕｐ２を導出し、抽出した履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１及びＰｄ２から方位演算により角度θｄｎ１及びθｄｎ２を導出する。そして、信号処理部１８は、予測ＵＰピーク信号から導出された予測角度θｅｕｐから４度以内にθｕｐ１及びθｕｐ２が含まれているか否かを判定する。角度θｕｐ１及びθｕｐ２が予測角度θｅｕｐから４度以内にある場合には、履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１及びＰｕ２を予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ピーク信号として抽出する。この場合、これら履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１及びＰｕ２がペアリングの候補となる。一方、ＤＯＷＮ区間の場合も同様に、角度θｄｎ１及びθｄｎ２が予測角度θｅｄｎから４度以内にある場合に、履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１及びＰｄ２を予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ピーク信号として抽出する。この場合も、これら履歴ＤＯＷＮピーク信号Ｐｄ１及びＰｄ２がペアリングの候補となる。
なお、上記４度の範囲内に、履歴ＵＰピーク信号から導出された角度θｕｐが複数ある場合には、予測角度θｅｕｐに最も近い角度θｕｐを用いる。履歴ＤＯＷＮピーク信号についても同様である。
また、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号のいずれか一方が抽出できない場合の例について図１３を用いて説明する。図１３は、履歴ＤＯＷＮピーク信号が抽出できない場合の例である。図１３は、図１１と同様にして抽出された履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号から導出された角度スペクトラムを示す図である。図１３に示す例では、履歴ＵＰピーク信号Ｐｕから導出された角度θｕｐは、予測角度θｅｕｐの４度以内に含まれており、履歴ＵＰピーク信号Ｐｕは予測ＵＰピーク信号に対応する履歴ピーク信号として抽出される。
これに対して、履歴ＤＯＷＮピーク信号から導出された角度スペクトラムは、本来存在するはずの角度θｄｎがピークとして現れず検出できないため、この履歴ＤＯＷＮピーク信号は、ステップＳ１３１の条件を満たさない。この要因は、例えば、先行車と同じ距離に存在する路側物等からの反射波の強度が強く、先行車の角度ピークが路側物等の角度ピークに含まれてしまい、ピークとして現れなくなってしまうことにある。この場合、信号処理部１８は、予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ピーク信号は存在しないと判定し、履歴ＤＯＷＮピーク信号は抽出されないこととなる。
また、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の双方の角度がピークとして検出できずステップＳ１３１の条件を満たさない場合には、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の双方が抽出されないこととなる。このように、予測ピーク信号に対応する履歴ピーク信号は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々で１つ又は複数抽出される場合や１つも抽出されない場合がある。１つ又は複数抽出された場合には、その抽出された履歴ピーク信号がペアリングの候補となる。
次に、図９に戻り、信号処理部１８は、正常履歴ピーク判定処理を行う（ステップＳ１３２）。正常履歴ピーク判定処理とは、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の双方ともに存在するか否かを判定する処理である。また、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が共に存在する場合には、ペアリングに用いる履歴ピーク信号を選択する処理も含む。
これらの処理について図１４を用いて説明する。図１４は、正常履歴ピーク判定処理を示すフローチャートである。図１４に示すように、信号処理部１８は、ステップＳ１３０及びステップＳ１３１の条件を満たす、すなわち予測ＵＰピーク信号及び予測ＤＯＷＮピーク信号の周波数及び角度を中心とした所定範囲内（以下「予測範囲内」という）に履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が存在するか否かを判定する（ステップＳ１３３）。いずれか一方又は双方の履歴ピーク信号が存在しない場合（すなわち、抽出できなかった場合）には（ステップＳ１３３でＮｏ）、正常履歴ピーク信号が存在しないと判定する。そして、正常履歴ピーク判定処理を終了して次の処理に進む（図１４のＣ）。
一方、信号処理部１８は、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が共に存在する場合には（ステップＳ１３３でＹｅｓ）、正常履歴ピーク信号が存在すると判定し、ペアリングに用いる履歴ピーク信号を選択する処理に進む。具体的には、まず、信号処理部１８は、物標までの距離が所定距離以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３４）。これは、距離が近い物標の場合、周波数方向に多数のピーク信号が抽出されることがある。このため、後述する履歴ピーク信号の数に応じてペアリング方法を切り替える処理を実行すると、誤ったペアデータを生成してしまう可能性が高くなることから、本実施の形態では一定の距離以上離れた物標に限定している。従って、所定距離は、誤ったペアデータを生成してしまう可能性が低くなる距離であればよい。このような距離としては、例えば１４ｍとすることができるが、他の距離でもよく適宜設定可能である。なお、物標までの距離は、前回の走査によって検出された値を用いればよい。
物標までの距離が所定距離未満である場合には（ステップＳ１３４でＮｏ）、信号処理部１８は、予測ピーク信号の周波数と最も近い周波数の履歴ピーク信号を選択する（ステップＳ１３５）。すなわち、予測ＵＰピーク信号の周波数と最も近い周波数の履歴ＵＰピーク信号を選択し、予測ＤＯＷＮピーク信号の周波数と最も近い周波数の履歴ＤＯＷＮピーク信号を選択する。これら選択された履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が履歴ペアデータを導出する際の履歴ピーク信号となる。
一方、物標までの距離が所定距離以上である場合には（ステップＳ１３４でＹｅｓ）、予測範囲内に存在する履歴ピーク信号の数を導出する（ステップＳ１３６）。すなわち、信号処理部１８は、抽出された履歴ＵＰピーク信号の数を導出し、履歴ＤＯＷＮピーク信号の数を導出する。これは、抽出された履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数に応じて、履歴ペアデータを導出する際に用いるピーク信号を変えるためである。
次いで、信号処理部１８は、導出した履歴ピーク信号の数が次の（ａ）〜（ｃ）のいずれであるかを判定する（ステップＳ１３７）。（ａ）履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数がいずれも２以上である、（ｂ）履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数のいずれか一方が２以上で他方が１である、（ｃ）履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数がいずれも１である。
信号処理部１８は、履歴ピーク信号の数が上述の（ａ）〜（ｃ）のいずれであるかに応じて履歴ペアデータを導出する際に用いるピーク信号を変える。具体的には、履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数がいずれも２以上である場合には（ステップＳ１３７の（ａ））、信号処理部１８は、周波数の最も低い履歴ピーク信号同士を選択する（ステップＳ１３８）。すなわち、予測範囲内で抽出された履歴ＵＰピーク信号のうち、周波数の最も低い履歴ＵＰピーク信号を選択し、予測範囲内で抽出された履歴ＤＯＷＮピーク信号のうち、周波数の最も低い履歴ＤＯＷＮピーク信号を選択する。
ここで、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号がいずれも２つ抽出された場合について図１５を用いて説明する。図１５は車両上方から見た図であり、図１５（ａ）はＵＰ区間、図１５（ｂ）はＤＯＷＮ区間を示す図である。図中の「＋」は予測ピーク信号に対応する予測位置を示したものであり、破線で囲まれた領域は予測範囲である。図１５に示すように、予測範囲は、予測ピーク信号の周波数を中心にして低周波数側及び高周波数側に各３ＢＩＮの範囲と、予測ピーク信号の角度を中心にして左右方向に各４度の範囲で囲まれた領域である。また、図中の「●」は今回抽出された履歴ピーク信号である。Ｐｕ１及びＰｕ２は履歴ＵＰピーク信号であり、Ｐｕ１の周波数の方がＰｕ２の周波数よりも低い。Ｐｄ１及びＰｄ２は履歴ＤＯＷＮピーク信号であり、Ｐｄ１の周波数の方がＰｄ２の周波数よりも低い。すなわち、図１５に示すような場合には、周波数の低い方の履歴ＵＰピーク信号Ｐｕ１と、周波数の低い方の履歴ＤＯＷＮピーク信号同士Ｐｄ１とが選択されることになる。
このように、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号が複数存在する場合に、周波数の低い履歴ピーク信号同士を選択することでミスペアリングを防止することができる。つまり、周波数の最も低い履歴ピーク信号同士を選択するということは、距離が最も近い履歴ピーク信号同士を選択することであり、同じ部分からの反射波による履歴ピーク信号を選択することになる。このため、同程度のパワーを有する履歴ピーク信号が複数存在する場合に、予測ピーク信号の周波数に近い履歴ピーク信号を選択すると、距離が異なる部分からの反射波による履歴ピーク信号同士を選択してしまう可能性があるものの、これを防止することができる。
図１４に戻り、履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数のいずれか一方が２以上で他方が１である場合には（ステップＳ１３７の（ｂ））、信号処理部１８は、周波数の最も低い履歴ピーク信号と予測ピーク信号とを選択する（ステップＳ１３９）。具体的には、信号処理部１８は、２以上抽出された方の最低周波数の履歴ピーク信号を選択し、１つだけ抽出された方は予測ピーク信号を選択する。例えば、履歴ＵＰピーク信号が２以上抽出され、履歴ＤＯＷＮピーク信号が１つ抽出された場合には、信号処理部１８は、履歴ＵＰピーク信号のうち周波数の最も低い履歴ＵＰピーク信号と、予測ＤＯＷＮピーク信号とを選択することになる。これは、一方が２つ以上抽出されているのに対して、他方が１つしか抽出されていないということは、その抽出された１つの履歴ピーク信号の信頼性は低い可能性がある。このため、抽出した履歴ピーク信号はペアリングに採用せず、予測ピーク信号をペアリングに採用することとしている。
また、履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数がいずれも１である場合には（ステップＳ１３７の（ｃ））、信号処理部１８は、これら抽出した履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号を選択する（ステップＳ１４０）。
このように、正常履歴ピーク信号が存在する場合には、抽出された履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数に応じて、履歴ペアデータを導出する際に用いられるピーク信号を変えることによって、ペアリング方法を切り替えている。
図８に戻り、信号処理部１８は、第１正常履歴ピーク判定の結果、正常履歴ピーク信号が存在すると判定した場合には（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、履歴ペアデータ導出処理を行う（ステップＳ１２６）。この場合、選択された履歴ピーク信号（履歴ＵＰピーク信号、履歴ＤＯＷＮピーク信号及び予測ピーク信号のいずれか２つ）をペアリングすることで履歴ペアデータが導出される。一方、信号処理部１８は、正常履歴ピーク信号が存在しない場合には（ステップＳ１２２でＮｏ）、第２正常履歴ピーク判定処理を行う（ステップＳ１２３）。
第２正常履歴ピーク判定処理とは、第１正常履歴ピーク判定処理とは異なる周波数の範囲内で履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号を抽出する処理である。本来存在するはずの角度にピークが現れない場合であっても、他の周波数の履歴ピーク信号に、目的とする角度ピークが現れる可能性があるため、検索する周波数の範囲を広げ、かつ検索する角度の範囲を狭くして第１正常履歴ピーク判定処理と同様の処理を行う。
信号処理部１８は、第２正常履歴ピーク判定処理の結果、正常履歴ピーク信号が存在すると判定した場合には（ステップＳ１２４でＹｅｓ）、履歴ペアデータ導出処理を行う（ステップＳ１２６）。信号処理部１８は、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の双方とも存在する場合に、正常履歴ピーク信号が存在すると判定する。この場合、抽出した履歴ＵＰピーク信号と履歴ＤＯＷＮピーク信号とをペアリングすることで履歴ペアデータが導出される。一方、信号処理部１８は、正常履歴ピーク信号が存在しないと判定した場合には（ステップＳ１２４でＮｏ）、片側履歴ピーク判定処理を行う（ステップＳ１２５）。
片側履歴ピーク判定処理とは、第１正常履歴ピーク判定処理と同じ条件を満たす履歴ピーク信号の中から、予測ＵＰピーク信号及び予測ＤＯＷＮピーク信号に対応する履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号のいずれか一方のみが抽出されている履歴ピーク信号を検索する処理である。
上述の第１正常履歴ピーク判定処理においては、信号処理部１８は、履歴ＵＰピーク信号と履歴ＤＯＷＮピーク信号との双方が存在するか否かを判定している。従って、いずれか一方が存在しない場合には正常履歴ピーク信号とは判定しないものの、一方のみが存在する旨の判定結果は保持している。このため、片側履歴ピーク判定処理では、信号処理部１８は、第１正常履歴ピーク判定処理の結果から、一方のみ存在する履歴ピーク信号を抽出する。そして、信号処理部１８は、このような履歴ピーク信号が存在する場合には、片側履歴ピーク信号が存在すると判定し、このような履歴ピーク信号が存在しない場合には、片側履歴ピーク信号は存在しないと判定する。
そして、上記各判定処理の結果に基づいて履歴ペアデータを導出する（ステップＳ１２６）。第１正常履歴ピーク判定処理及び第２正常履歴ピーク判定処理において、正常履歴ピーク信号が存在すると判定された場合には、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の双方が存在しているため、信号処理部１８は、これらをペアリングすることで履歴ペアデータを導出する。
一方、片側履歴ピーク判定処理において、片側履歴ピーク信号が存在すると判定された場合には、一方の履歴ピーク信号のみが存在するため、信号処理部１８は、一方の履歴ピーク信号と、他方の角度情報が取得できなかった履歴ピーク信号とをペアリングすることで履歴ペアデータを導出する。例えば、上述の例の場合、信号処理部１８は、ＦＦＴ処理後のピーク信号が存在し角度情報も導出できた履歴ＵＰピーク信号と、ＦＦＴ処理後のピーク信号は存在するものの角度情報が導出できない履歴ＤＯＷＮピーク信号とをペアリングして履歴ペアデータを導出する。この場合、履歴ペアデータが持つ周波数情報は履歴ＵＰピーク信号の周波数と履歴ＤＯＷＮピーク信号の周波数となり、角度情報はそれを導出できた履歴ＵＰピーク信号の角度情報を採用する。
なお、一方の履歴ピーク信号は存在するが、他方の履歴ピーク信号が存在しない場合（すなわち、ＦＦＴ処理後のピーク信号も存在せず、角度情報も導出できない場合）には、信号処理部１８は、一方の存在する履歴ピーク信号と、他方の予測ピーク信号とをペアリングすることで履歴ペアデータを導出する。
図７に戻り、履歴ペアリング処理を実行した後は、静止物ペアリング処理を行う（ステップＳ１１８）。これは、静止物ピーク抽出処理で抽出された静止物ピークに対して行うペアリング処理である。この処理は、上述したステップＳ１０７のペアリング処理と同様の方法で行うことができる。
また、静止物ペアリング処理を実行した後は、新規ペアリング処理を行う（ステップＳ１１９）。これは、ピーク抽出処理で抽出したピーク信号のうち、履歴ピーク信号及び静止物ピーク信号を除いたピーク信号に対して行うペアリング処理である。この処理についても、上述したステップＳ１０７のペアリング処理と同様の方法で行うことができる。
次に、信号処理部１８は、距離や相対速度等を導出する（ステップＳ１２０）。すなわち、信号処理部１８は、上記各ペアリング処理にて導出したペアデータに基づいて縦距離、相対速度、角度及び横距離等の導出処理を実行する。静止物ペアリング処理にて導出した静止物ペアデータと、新規ペアリング処理にて導出した新規ペアデータとに基づいて導出する場合は、上記（１）式〜（３）式を用いた場合と同様にして行うことができる。
履歴ペアリング処理にて導出した履歴ペアデータに基づいて導出する場合は次のように行う。まず、信号処理部１８は、正常履歴ピーク信号が存在するか否かを判定する。正常履歴ピーク信号が存在する場合には、抽出した各区間の履歴ピーク信号のＦＦＴピーク信号を用いて距離及び相対速度を導出すると共に、各区間の履歴ピーク信号のＦＦＴピーク信号から導出した角度情報を用いてペアデータの角度を導出する。
一方、正常履歴ピーク信号が存在しない場合には、信号処理部１８は、片側履歴ピーク信号が存在するか否かを判定する。片側履歴ピーク信号が存在する場合には、信号処理部１８は、片側履歴ピーク信号に基づいて距離等を導出する。
片側履歴ピーク信号が存在しない場合（すなわち、正常履歴ピーク信号も片側履歴ピーク信号も存在しない場合）には、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の双方で予測ピーク信号を用いて距離、相対速度及び角度を導出する。
このように、本実施の形態では、所定の周波数の範囲内に複数のピーク信号が抽出された場合や、ピーク信号が１つも抽出されなかった場合等であっても、ペアリングするピーク信号を抽出されたピーク信号の数に応じて変えている。すなわち、抽出されたピーク信号の数に応じてペアリング方法を変えている。このため、複数のピーク信号が抽出された場合に、ミスペアリングしてしまうことを防止することができる。
また、本実施の形態では、片方のピーク信号から角度情報が導出できない場合であっても、ＦＦＴピーク信号が抽出できている場合には、予測ピーク信号のＦＦＴピーク信号ではなく、実際に抽出したＦＦＴピーク信号を用いてペアデータを導出し、距離等の情報を導出している。実際に抽出したＦＦＴピーク信号を用いることで、予測ピーク信号を用いた場合よりも信頼性の高い距離等の情報を導出することができる。
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
上記実施の形態では、ステップＳ１３７において、履歴ＵＰピーク信号の数及び履歴ＤＯＷＮピーク信号の数のいずれか一方が２以上で他方が１である場合には、信号処理部１８は、一方では周波数の最も低い履歴ピーク信号を選択し、他方では予測ピーク信号を選択していたが、これに限定されるものはなく、以下のような形態であってもよい。
例えば、予測ピーク信号の周波数と近い周波数の履歴ピーク信号を選択してもよい。具体的には、履歴ＵＰピーク信号が２以上抽出され、履歴ＤＯＷＮピーク信号が１つ抽出された場合には、信号処理部１８は、２以上の履歴ＵＰピーク信号のうち、周波数が予測ＵＰピーク信号の周波数に近い方の履歴ＵＰピーク信号を選択する。また、履歴ＤＯＷＮピーク信号は１つだけ抽出されているため、この抽出された履歴ＤＯＷＮピーク信号が選択される。その後、選択した各ピーク信号を用いて上述と同様にして履歴ペアデータを導出する。
また、例えば、履歴ＵＰピーク信号及び履歴ＤＯＷＮピーク信号のマッチング度の高いペアを選択してもよい。具体的には、履歴ＵＰピーク信号が２以上抽出され、履歴ＤＯＷＮピーク信号が１つ抽出された場合には、信号処理部１８は、２以上の履歴ＵＰピーク信号の１つと、履歴ＤＯＷＮピーク信号とのマッチング度合いを導出し、最もマッチング度が高くなる履歴ピーク信号のペアを選択してもよい。マッチング度は、例えばマハラノビス距離を用いて導出することができ、この場合、マハラノビス距離が最も小さくなる履歴ピーク信号のペアを選択することになる。その後、選択した各ピーク信号を用いて上述と同様にして履歴ペアデータを導出する。
また、例えば、２以上抽出された履歴ピーク信号の周波数を平均化してもよい。具体的には、履歴ＵＰピーク信号が２以上抽出され、履歴ＤＯＷＮピーク信号が１つ抽出された場合には、信号処理部１８は、各履歴ＵＰピーク信号の周波数を平均し、この周波数が平均化された履歴ＵＰピーク信号と、抽出された履歴ＤＯＷＮピーク信号とを用いて履歴ペアデータが導出される。
また、例えば、２以上抽出された履歴ピーク信号のうち、周波数の最も低い履歴ピークを選択してもよい。具体的には、履歴ＵＰピーク信号が２以上抽出され、履歴ＤＯＷＮピーク信号が１つ抽出された場合には、履歴ＵＰピーク信号のうち、周波数の最も低い履歴ＵＰピーク信号と、抽出された１つの履歴ＤＯＷＮピーク信号とが選択され、これら各履歴ピーク信号を用いて履歴ペアデータが導出される。
また、例えば、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間共に予測ピーク信号を選択してもよい。具体的には、履歴ＵＰピーク信号が２以上抽出され、履歴ＤＯＷＮピーク信号が１つ抽出された場合に、抽出された履歴ＵＰピーク信号も履歴ＤＯＷＮピーク信号も採用せず、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の双方で予測ピーク信号を採用し、履歴ペアデータを導出してもよい。
また、上記各実施の形態では、プログラムに従ったＣＰＵの演算処理によってソフトウェア的に各種の機能が実現されると説明したが、これら機能のうちの一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。また逆に、ハードウェア回路によって実現されるとした機能のうちの一部は、ソフトウェア的に実現されてもよい。
１ レーダ装置
１０ 車両制御システム
１１ 信号生成部
１２ 発振器
１３ 送信アンテナ
１４ 受信アンテナ
１５ ミキサ
１６ ＬＰＦ
１７ ＡＤ変換部
１８ 信号処理部

Claims (6)

  1. 所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、
    前回得られたピーク信号に基づいて、今回のピーク信号を予測したピーク信号を導出する予測手段と、
    前記第１期間及び第２期間の各々で、前記予測したピーク信号を基点とした所定の周波数の範囲内に含まれるピーク信号を抽出する抽出手段と、
    前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングするペアリング手段と、を備え、
    前記ペアリング手段は、前記各期間で抽出したピーク信号の数に応じて、ペアリング方法を変え、前記第１期間及び第２期間のうちの一方の期間で抽出されたピーク信号の数が複数であり、他方の期間で抽出されたピーク信号の数が１である場合には、前記一方の期間で抽出したピーク信号のうちの最も周波数の低いピーク信号と、他方の期間で予測したピーク信号とをペアリングすることを特徴とするレーダ装置。
  2. 請求項１に記載のレーダ装置であって、
    前記ペアリング手段は、前記各期間で抽出したピーク信号の数に応じて、ペアリングするピーク信号を変えることを特徴とするレーダ装置。
  3. 請求項１又は２に記載のレーダ装置において、
    前記ペアリング手段は、前記第１期間で抽出したピーク信号の数と第２期間で抽出したピーク信号の数とが共に複数の場合には、抽出したピーク信号のうち、最も周波数の低いピーク信号同士をペアリングすることを特徴とするレーダ装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
    前記ペアリング手段は、前記第１期間で抽出したピーク信号の数と第２期間で抽出したピーク信号の数とが共に１の場合には、抽出したピーク信号同士をペアリングすることを特徴とするレーダ装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
    前記ペアリング手段は、前記物標までの距離が所定距離以上のときに、前記ペアリング方法の変更処理を実行することを特徴とするレーダ装置。
  6. 所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出する信号処理方法であって、
    （ａ）前回得られたピーク信号に基づいて、今回のピーク信号を予測したピーク信号を導出する工程と、
    （ｂ）前記第１期間及び第２期間の各々で、前記予測したピーク信号を基点とした所定の周波数の範囲内に含まれるピーク信号を抽出する工程と、
    （ｃ）前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングする工程と、を備え、
    前記（ｃ）工程では、前記各期間で抽出したピーク信号の数に応じて、ペアリング方法を変え、前記第１期間及び第２期間のうちの一方の期間で抽出されたピーク信号の数が複数であり、他方の期間で抽出されたピーク信号の数が１である場合には、前記一方の期間で抽出したピーク信号のうちの最も周波数の低いピーク信号と、他方の期間で予測したピーク信号とをペアリングすることを特徴とする信号処理方法。
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