JP6755157B2 - レーダ装置、および信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置、および信号処理方法に関する。

従来、複数の受信アンテナによって受信した受信信号に基づいて周波数スペクトラムを作成し、作成した周波数スペクトラムにおいてピークを抽出して自車両から物標までの距離などを検出するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１４３６５１号公報

複数の受信アンテナによって受信した受信信号に基づいて作成される各周波数スペクトラムでは、例えば、各受信アンテナの位置や、物標の形状の影響により、同一物標から反射して受信した受信信号の信号レベルが受信アンテナごとに異なる場合がある。

そのため、複数の受信アンテナを有するレーダ装置では、例えば、各周波数スペクトラムを平均化した周波数スペクトラムを作成し、平均化した周波数スペクトラムに基づいて、物標に対応するピークを抽出することが考えられる。

しかし、平均化することで、各周波数スペクトラムではピークとなっても、平均化した周波数スペクトラムではピークとはならない場合がある。つまり、平均化した周波数スペクトラムを用いて、物標に対応するピークを抽出する場合、抽出可能なピークが減少するおそれがある。その結果、本来検出する必要のある物標が検出されないことがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、抽出可能なピークを増加させることを目的とする。

実施形態に係るレーダ装置は、受信アンテナと、生成部と、処理部とを備える。受信アンテナは、物標によって反射された反射波を受信する。生成部は、複数の受信アンテナによって受信した受信信号に基づいて、受信アンテナ毎の周波数スペクトラムを生成する。処理部は、複数の受信アンテナに係る周波数スペクトラムのうち、少なくとも１つの周波数スペクトラムにおける特定周波数の信号が、第１閾値以上の信号レベルか否かのレベル条件を含むピーク抽出条件を満たす場合、他の周波数スペクトラムのうち、所定数以上の周波数スペクトラムにおける特定周波数の信号が、レベル条件以外のピーク抽出条件を満たさずに、第１閾値よりも大きい第２閾値以上の信号レベルを有する場合に、特定周波数の信号をピークとして確定させる。

実施形態に係るレーダ装置は、抽出可能なピークを増加させることができる。

図１は実施形態に係るレーダ装置における信号処理を説明する概略図である。 図２は、実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。 図３は、送信波と反射波との関係を示す図である。 図４は、周波数スペクトラムの例を示す図である。 図５は、各受信アンテナにおける周波数スペクトラムと、平均化した周波数スペクトラムとを示す図である。 図６Ａは、第１周波数スペクトラムを示す図である。 図６Ｂは、第２周波数スペクトラムを示す図である。 図６Ｃは、第３周波数スペクトラムを示す図である。 図６Ｄは、第４周波数スペクトラムを示す図である。 図７は、個別評価値、および信号レベル評価値の一覧を示す図である。 図８は、実施形態に係る確定ピーク抽出処理を説明するフローチャートである。 図９は、変形例における個別評価値、および信号レベル評価値の一覧を示す図である。 図１０は、第５周波数スペクトラムを示す図である。 図１１は、変形例における個別評価値、および信号レベル評価値の一覧を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および信号処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

[１．信号処理の概要]
まず、実施形態に係るレーダ装置１によって実施される信号処理方法について、図１を参照し説明する。図１は、実施形態に係るレーダ装置１における信号処理を説明する概略図である。

レーダ装置１は、いわゆるＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated−Continuous Wave）方式をとっており、反射波ＲＷに基づいて物標Ｔの情報を生成する。物標Ｔは、例えば、自車両の前方を走行する前方車両、後方を走行する後方車両や自転車、歩行者などの移動体である。また、物標Ｔは、例えば、路側帯や信号機やポール、ガードレールなどの静止物であってもよい。

レーダ装置１は、所定周期で周波数が変化する送信波ＴＷを送信アンテナ４０から送信し（ステップＳ１）、送信波ＴＷを反射する物標Ｔからの反射波ＲＷを各受信アンテナ５１で受信する（ステップＳ２）。各受信アンテナ５１は、例えば、アンテナ間隔が等間隔の４本の受信アンテナである。

レーダ装置１は、送信波ＴＷに対応する送信信号と、受信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、受信アンテナ５１で受信した受信波毎に生成する（ステップＳ３）。

レーダ装置１は、ビート信号に基づいて、ビート信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理して周波数スペクトラムを受信アンテナ５１で受信した受信波毎に生成する（ステップＳ４）。以降では、各周波数スペクトラムについて、第１周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムとして記載することがある。例えば、４本の受信アンテナ５１のうちの第１受信アンテナ５１で受信した受信波に関する周波数スペクトラムを第１周波数スペクトラムとすると、第２受信アンテナ５１の受信波に関する周波数スペクトラムは、第２周波数スペクトラム、第３受信アンテナ５１の受信波に関する周波数スペクトラムは、第３周波数スペクトラム、第４受信アンテナ５１の受信波に関する周波数スペクトラムは、第４周波数スペクトラムとなる。

レーダ装置１は、各周波数スペクトラムからピークを抽出する（ステップＳ５）。図１に示す周波数スペクトラムにおいては、各周波数スペクトラムのＢＩＮ２の信号レベルがピーク閾値よりも大きく、ＢＩＮ１の信号レベルと、ＢＩＮ３の信号レベルとがＢＩＮ２の信号レベルよりも小さい。

このため、ＢＩＮ２は、（i）あるＢＩＮ（以下、「特定ＢＩＮ」という。）の信号レベルがピーク閾値以上の条件（レベル条件）と、(ii)特定ＢＩＮよりも１ＢＩＮ小さいＢＩＮの信号レベルと、特定ＢＩＮよりも１ＢＩＮ大きいＢＩＮの信号レベルとが、特定ＢＩＮの信号レベルよりも小さい条件との２つの条件（以下、「ピーク抽出条件」という。）を満たすことから、レーダ装置１は、対象となるＢＩＮ２の信号をピークとして抽出する。ピーク閾値は、予め設定された値である。ＢＩＮは、周波数の別の単位であり、１ＢＩＮは、約４６７Ｈｚに相当する。

このようにピークとして抽出される場合は、（i）周波数スペクトラムのある周波数（以下、「特定周波数」という。）における信号レベルが所定の閾値以上である条件と、(ii)特定周波数よりも所定周波数小さい周波数の信号レベルと、特定周波数よりも所定周波数大きい周波数の信号レベルとが、特定周波数の信号レベルよりも小さい場合の条件との２つの条件を満たす場合である。

具体的には、特定周波数を特定ＢＩＮとすると、（i）特定ＢＩＮの信号レベルがピーク閾値以上の条件と、(ii)この特定ＢＩＮよりも１ＢＩＮ小さいＢＩＮの信号レベルと、特定ＢＩＮよりも１ＢＩＮ大きいＢＩＮの信号レベルとが、特定ＢＩＮの信号レベルよりも小さい条件との２つの条件を満たす場合に、周波数スペクトラムにおける特定ＢＩＮに対応する周波数における信号がピークとして抽出される。

また、ピークとして抽出されない場合は、ピーク抽出条件である（i）、（ii）のいずれかを満たさない場合である。

次に、例えば、ＢＩＮ４についてピーク抽出条件を満たすか否かを検討する。ＢＩＮ４では、第１周波数スペクトラムにおいては、ピーク抽出条件における（i）および（ii）の条件を満たすため、ピークとなっている。しかし、第２周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムのＢＩＮ４ではピーク抽出条件における（i）の条件を満たすものの、(ii)の条件を満たさないためピークとなっていない。

そのため、例えば、各周波数スペクトラムの平均値を算出した場合には、ＢＩＮ４では、ピーク抽出条件を満たさずにピークとして抽出されない場合がある。

レーダ装置１は、第１周波数スペクトラムにおいてピーク抽出条件を満たすＢＩＮ４について、第２周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムでは、ピーク抽出条件を満たさないものの、信号レベルが準ピーク閾値よりも大きい周波数スペクトラムが所定数以上あるので、ＢＩＮ４をピークとして抽出する。信号レベルがピーク閾値を大幅に超え、準ピーク閾値よりも大きい場合、レーダ装置１は、ピーク抽出条件における（ii）の条件を満たさなくとも、物標Ｔが存在する可能性が高いとして複数の受信アンテナ５１の周波数スペクトラムの状況を考慮して、最終的にピークとして抽出するか否かを判断するものである。

所定数は、受信アンテナ５１の数に応じて予め設定された数であり、本実施形態では、３つである。なお、所定数は、全体の受信アンテナ数に対する割合としてもよく、例えば、全体の受信アンテナ数の７０％としてもよい。準ピーク閾値は、予め設定された値であり、ピーク閾値よりも大きい。準ピーク閾値は、周波数スペクトラムにおける最大信号レベルに基づいて設定されてもよい。例えば、準ピーク閾値は、周波数スペクトラムにおける最大信号レベルの８０％の値としてもよい。

このように、レーダ装置１は、特定周波数（特定ＢＩＮ）において、ピーク抽出条件を満たさない場合であっても、所定数以上の周波数スペクトラムで信号レベルが準ピーク閾値よりも大きい場合には、特定周波数の信号をピークとして抽出することで、抽出可能なピークを増加させることができる。

[２．レーダ装置１の構成]
次に、実施形態に係るレーダ装置１について図２を参照し説明する。図２は、実施形態に係るレーダ装置１の構成を示す図である。

レーダ装置１は、例えば車両のフロントバンパー内に設けられ、車両外部に送信波ＴＷを出力し物標Ｔからの反射波ＲＷを受信する。またレーダ装置１は、送信部４と、受信部５と、信号処理装置６とを主に備える。

送信部４は信号生成部４１と、発振器４２とを備えている。信号生成部４１は三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器４２に供給する。発振器４２は、信号生成部４１で生成された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調し、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ４０に出力する。

送信アンテナ４０は、発振器４２からの送信信号に基づいて、送信波ＴＷを自車両の外部に出力する。送信アンテナ４０が出力する送信波ＴＷは、所定の周期で周波数が上下するＦＭ−ＣＷとなる。送信アンテナ４０から自車両の前方に送信された送信波ＴＷは、他の車両などの物標Ｔで反射されて反射波ＲＷとなる。

受信部５は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ５１と、その複数の受信アンテナ５１に接続された複数の個別受信部５２とを備えている。実施形態では受信部５は、４つの受信アンテナ５１と、４つの個別受信部５２とを備えている。４つの個別受信部５２は、４つの受信アンテナ５１にそれぞれ対応している。各受信アンテナ５１は物標Ｔからの反射波ＲＷを受信し、各個別受信部５２は対応する受信アンテナ５１で得られた受信信号を処理する。

なお、送信アンテナ４０および受信アンテナ５１の数は、仕様に応じて適宜設計変更可能である。

各個別受信部５２は、ミキサ５３と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器５４とを備えている。受信アンテナ５１で受信された反射波ＲＷから得られた受信信号は、ローノイズアンプ（図示省略）で増幅された後にミキサ５３に送られる。ミキサ５３には送信部４の発振器４２からの送信信号が入力され、ミキサ５３において送信信号と受信信号とがそれぞれミキシングされる。これにより送信信号の周波数と、受信信号の周波数との差となるビート周波数を示すビート信号が生成される。ミキサ５３で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器５４でデジタルの信号に変換された後に信号処理装置６に出力される。

信号処理装置６は、ＣＰＵおよびメモリ６３などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置６は、演算の対象とする各種のデータを、記憶装置であるメモリ６３に記憶する。

信号処理装置６は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部６１、フーリエ変換部６２、および、データ処理部７を備えている。送信制御部６１は、送信部４の信号生成部４１を制御する。

フーリエ変換部６２は、複数の個別受信部５２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。これによりフーリエ変換部６２は、複数の受信アンテナ５１の各受信信号に係るビート信号を、周波数領域のデータである周波数スペクトラムに変換する。フーリエ変換部６２で得られた周波数スペクトラムは、データ処理部７に対して出力される。

データ処理部７は、複数の受信アンテナ５１それぞれの周波数スペクトラムに基づいて、自車両の周辺（例えば、前方）に存在する物標Ｔに係る物標データを導出する。データ処理部７は、導出した物標データを車両制御装置２に出力する。

データ処理部７は、主な機能として物標データ導出部７１、物標データ処理部７２、および、物標データ出力部７３を備えている。

物標データ導出部７１は、フーリエ変換部６２で得られた周波数スペクトラムに基づいて物標Ｔに係る物標データを導出する。物標データ導出部７１は、導出部７４と、算出部７５と、抽出部７６とを備える。なお、物標データ導出部７１におけるピークの抽出方法、および導出部７４、算出部７５、および抽出部７６の各機能については、後述する。

物標データ処理部７２は、導出された物標データを対象にして連続性判定処理、および、フィルタ処理などの各種の処理を行う。

物標データ出力部７３は、物標データ処理部７２により処理された物標データを車両制御装置２に出力する。

なおデータ処理部７には、自車両に設けられた車速センサ８１、および、ステアリングセンサ８２などの各種センサからの情報が、車両制御装置２を介して入力される。データ処理部７は、車速センサ８１から車両制御装置２に入力される自車両の速度、および、ステアリングセンサ８２から車両制御装置２に入力される自車両の舵角などを処理に用いることができる。

[３．物標データのパラメータ導出]
次に、レーダ装置１が物標データのパラメータ（縦距離、横位置、および、相対速度）を導出する手法（原理）を説明する。図３は、送信波ＴＷと反射波ＲＷとの関係を示す図である。説明を簡単にするため、図３に示す反射波ＲＷは理想的な一つの物標Ｔのみからの反射波ＲＷとしている。図３においては送信波ＴＷを実線で示し、反射波ＲＷを破線で示す。

図３に示すように、送信波ＴＷは、所定の周波数を中心として所定の周期で周波数が上下する連続波となっている。送信波ＴＷの周波数は、時間に対して線形的に変化する。以下では、送信波ＴＷの周波数が上昇する区間を「アップ区間」といい、下降する区間を「ダウン区間」という。また送信波ＴＷの中心周波数をｆｏ、送信波ＴＷの周波数の変位幅をΔＦ、送信波ＴＷの周波数が上下する一周期の逆数をｆｍとする。

なお、「アップ区間」を「ＵＰ」と略記し、「アップ区間のピーク」を「ＵＰピーク」と略記する場合がある。また、「ダウン区間」を「ＤＮ」と略記し、「ダウン区間のピーク」を「ＤＮピーク」と略記する場合がある。

反射波ＲＷは、送信波ＴＷが物標Ｔで反射されたものであるため、送信波ＴＷと同様に、所定の周波数を中心として所定の周期で周波数が上下する連続波となる。ただし反射波ＲＷには、送信波ＴＷに対して時間ｔの時間遅延が生じる。

また、反射波ＲＷには、自車両に対する物標Ｔの相対速度Ｖに応じたドップラー効果により、送信波ＴＷに対して周波数ｆｄの周波数偏移が生じる。

このように、反射波ＲＷには、送信波ＴＷに対して、縦距離に応じた時間遅延とともに相対速度に応じた周波数偏移が生じる。このため図３の下部に示すように、ミキサ５３で生成されるビート信号のビート周波数（送信波ＴＷの周波数と反射波ＲＷの周波数との差の周波数）は、アップ区間とダウン区間とで異なる値となる。以下、アップ区間のビート周波数をｆｕｐ、ダウン区間のビート周波数をｆｄｎとする。

詳細な算出式は省略するが、物標Ｔの相対速度が０（ゼロ）の場合（ドップラー効果による周波数偏移がない場合）のビート周波数をｆｒとすると、周波数ｆｒは、上述した遅延する時間ｔに応じた値となる。このため、物標Ｔの縦距離Ｒは、周波数ｆｒを用いて求めることができる。また、ドップラー効果により偏移する周波数ｆｄも、上述した遅延する時間ｔに応じた値となる。物標Ｔの相対速度Ｖは、周波数ｆｄを用いて求めることができる。これらの算出は、周知の技術を用いることができる。

以上の説明では、理想的な一つの物標Ｔの縦距離および相対速度を求めたが、実際には、レーダ装置１は、自車両の前方に存在する複数の物標Ｔからの反射波ＲＷを同時に受信する。このためフーリエ変換部６２が、受信信号から得たビート信号をＦＦＴ処理した周波数スペクトラムには、それら複数の物標Ｔそれぞれに対応する物標情報が含まれている。

[４．周波数スペクトラム]
次に、周波数スペクトラムについて説明する。図４は、周波数スペクトラムの例を示す図である。図４の上部はアップ区間における周波数スペクトラムを示し、図４の下部はダウン区間における周波数スペクトラムを示している。

図４の上部に示すアップ区間の周波数スペクトラムにおいては、３つの周波数ｆｕｐ１、ｆｕｐ２、ｆｕｐ３の位置にそれぞれピークＰｕが表れている。また、図４の下部に示すダウン区間の周波数スペクトラムにおいては、３つの周波数ｆｄｎ１、ｆｄｎ２、ｆｄｎ３の位置にそれぞれピークＰｄが表れている。

相対速度を考慮しなければ、このように周波数スペクトラムにおいてピークが表れる位置の周波数は、物標Ｔの縦距離に対応する。１ＢＩＮは、縦距離約０．３６ｍに相当する。そして例えば、アップ区間の周波数スペクトラムに注目すると、ピークＰｕが表れる３つの周波数ｆｕｐ１、ｆｕｐ２、ｆｕｐ３に対応する縦距離の位置それぞれに、物標Ｔが存在していることになる。

このため、物標データ導出部７１（図２参照）は、アップ区間およびダウン区間の双方の周波数スペクトラムに関して、所定の閾値を超えるレベルを有するピークＰｕ、Ｐｄを抽出する。

図４に示すようなアップ区間およびダウン区間の双方の周波数スペクトラムは、一つの受信アンテナ５１の受信信号から得られる。したがって、フーリエ変換部６２は、４つの受信アンテナ５１の受信信号のそれぞれから、図４と同様のアップ区間およびダウン区間の双方の周波数スペクトラムを導出する。

４つの受信アンテナ５１は同一の物標Ｔからの反射波ＲＷを受信しているため、４つの受信アンテナ５１の周波数スペクトラムの相互間において、抽出されるピークにおける周波数は同一となる。しかし、４つの受信アンテナ５１の位置や、物標Ｔの表面の形状などの影響により、受信アンテナ５１ごとに反射波ＲＷの位相は異なる。このため、同一ＢＩＮとなる受信信号の位相情報は、受信アンテナ５１ごとに異なっている。

これに対し、ピークを抽出するために、例えば、４つの周波数スペクトラムの平均値を算出する方法が考えられる。

しかし、この場合、図５に示すように、抽出されるピークが少なくなることがある。図５は、各受信アンテナにおける周波数スペクトラムと、平均化した周波数スペクトラムとを示す図である。図５では、各受信アンテナにおける周波数スペクトラムを一点鎖線、太い破線、実線、二点鎖線で示し、平均化した周波数スペクトラムを細い破線で示す。図５においては、各周波数スペクトラムでは多数のピークが表れているが、平均化した周波数スペクトラムではピーク抽出条件を満たすＢＩＮの数は２つとなる。その結果、平均化した周波数スペクトラムにおけるピークの数、すなわち、検出される物標Ｔは、２つとなり、本来、検出され得る物標Ｔが検出されないおそれもある。そのため、以下のようなピークの抽出処理を行う。

[５．確定ピークの抽出]
物標データ導出部７１における確定ピークの抽出方法について説明する。

以下では、４つの受信アンテナ５１に基づく反射波ＲＷによって、図６Ａ〜図６Ｄの周波数スペクトラムが得られた場合を一例として説明する。図６Ａは、第１周波数スペクトラムを示す図である。図６Ｂは、第２周波数スペクトラムを示す図である。図６Ｃは、第３周波数スペクトラムを示す図である。図６Ｄは、第４周波数スペクトラムを示す図である。

導出部７４は、各周波数スペクトラムから、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮと、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮの信号レベルとを導出する。

第１周波数スペクトラムでは、ＢＩＮ４、８、および１０がピーク抽出条件を満たすＢＩＮとなる。そして、これらのＢＩＮの信号レベルが導出される。

第２周波数スペクトラムでは、ＢＩＮ５、９、および１１がピーク抽出条件を満たすＢＩＮとなる。そして、これらのＢＩＮの信号レベルが導出される。

第３周波数スペクトラムでは、ＢＩＮ５、９、および１１がピーク抽出条件を満たすＢＩＮとなる。そして、これらのＢＩＮの信号レベルが導出される。

第４周波数スペクトラムでは、ＢＩＮ６、および１０がピーク抽出条件を満たすＢＩＮとなる。そして、これらのＢＩＮの信号レベルが導出される。

次に、導出部７４は、ピーク抽出条件を満たしたＢＩＮの周波数スペクトラムとは別の周波数スペクトラムで、ピーク抽出条件を満たしたＢＩＮと同一ＢＩＮの信号レベルを導出する。

第１周波数スペクトラムではＢＩＮ４においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、ＢＩＮ４における、第２周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。第２周波数スペクトラムのＢＩＮ４の信号レベルは、ピーク閾値以上および準ピーク閾値未満である。また、第３周波数スペクトラムのＢＩＮ４の信号レベルは、ピーク閾値以上および準ピーク閾値未満である。さらに、第４周波数スペクトラムのＢＩＮ４のレベルは、ピーク閾値未満である。

第２周波数スペクトラム、および第３周波数スペクトラムではＢＩＮ５においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、ＢＩＮ５における、第１周波数スペクトラム、および第４周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。第１周波数スペクトラムのＢＩＮ５の信号レベルは、準ピーク閾値以上である。第４周波数スペクトラムのＢＩＮ５の信号レベルは、ピーク閾値以上および準ピーク閾値未満である。

第４周波数スペクトラムではＢＩＮ６においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、第１周波数スペクトラム〜第３周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。ＢＩＮ６における、第１周波数スペクトラム、第２周波数スペクトラム、および第４周波数スペクトラムの各信号レベルは、準ピーク閾値以上である。

第１周波数スペクトラムではＢＩＮ８においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、第２周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。ＢＩＮ８における、第２周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムの各信号レベルは、準ピーク閾値以上である。

第２周波数スペクトラム、および第３周波数スペクトラムではＢＩＮ９においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、ＢＩＮ９における、第１周波数スペクトラム、および第４周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。ＢＩＮ９における、第１周波数スペクトラムの信号レベルは、ピーク閾値以上および準ピーク閾値未満である。ＢＩＮ９における、第４周波数スペクトラムの信号レベルは、準ピーク閾値以上である。

第１周波数スペクトラム、および第４周波数スペクトラムではＢＩＮ１０においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、ＢＩＮ１０における、第２周波数スペクトラム、および第３周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。ＢＩＮ１０における、第２周波数スペクトラム、および第３周波数スペクトラムの各信号レベルは、ピーク閾値以上および準ピーク閾値未満である。

第２周波数スペクトラム、および第３周波数スペクトラムではＢＩＮ１１においてピーク抽出条件を満たすため、導出部７４は、ＢＩＮ１１における、第１周波数スペクトラム、および第４周波数スペクトラムの各信号レベルを導出する。ＢＩＮ１１における、第１周波数スペクトラムの信号レベルは、ピーク閾値未満である。ＢＩＮ１１における、第４周波数スペクトラムの信号レベルは、準ピーク閾値以上である。

次に、算出部７５は、各周波数スペクトラムに対して、信号レベル評価値を算出する。信号レベル評価値は、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮを対象として算出される。例えば、信号レベル評価値は、ピーク抽出条件を満たす周波数スペクトラムのＢＩＮにおける信号レベルに関する個別評価値と、その他の周波数スペクトラムの同一ＢＩＮにおける信号レベルに関する個別評価値との合計を平均した値である。

算出部７５は、例えば、ピーク抽出条件を満たす信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「１００点」、ピーク抽出条件は満たさないが、準ピーク閾値以上の信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「５０点」、ピーク抽出条件を満たさず、ピーク閾値以上、および準ピーク閾値未満の信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「０点」、およびピーク閾値未満の信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「−１００点」として算出する。

なお、上記した個別評価値は、一例であり、適宜設定することが可能である。

上述のとおり、図６Ａ〜図６Ｄの各周波数スペクトラムにおいて、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮは、ＢＩＮ４、５、６、８、９、１０、および１１である。算出部７５は、ＢＩＮ４、５、６、８、９、１０、および１１について、個別評価値、および信号レベル評価値を算出する。個別評価値、および信号レベル評価値の一覧を図７に示す。

図７においては、ＲＸ１ｃｈ〜ＲＸ４ｃｈは、４つの受信アンテナ５１に対応し、第１周波数スペクトラム〜第４周波数スペクトラムに対応する。

また、図７では、「ピーク」はピーク抽出条件を満たす信号レベルであることを示す。また、「準ピーク」は、ピーク抽出条件を満たさず、かつ準ピーク閾値以上の信号レベルであることを示す。また、「×」は、ピーク抽出条件を満たさず、かつピーク閾値以上および準ピーク閾値未満の信号レベルであることを示す。さらに、「−」は、ピーク閾値未満の信号レベルであることを示す。

抽出部７６は、信号レベル評価値が、所定評価値、例えば「５０．０」以上となるＢＩＮ５、６、８、９、および１０の信号を最終的に確定したピーク（以下、「確定ピーク」という。）として抽出する。

なお、所定評価値は、予め設定された値である。例えば、所定評価値は、特定ＢＩＮ（特定周波数）において、ピーク抽出条件を満たさない周波数スペクトラムがあった場合でも、他の周波数スペクトラムの特定ＢＩＮの信号レベルのうち所定数以上の信号レベルが、準ピーク閾値以上である場合に、特定ＢＩＮがピークとして抽出される値である。所定評価値は、車両の状況、例えば、車両が走行している道路状況（一般道路、高速道路）や、天候などに応じて設定可能としてもよい。

このように、データ処理部７は、信号レベル評価値に基づいて、特定ＢＩＮの信号がピークに該当するか否かを判定する。そして、データ処理部７は、複数の受信アンテナ５１に係る周波数スペクトラムのうちの少なくとも１つの周波数スペクトラムにおける特定ＢＩＮの信号レベルが、所定の閾値であるピーク閾値（第１閾値）以上の信号レベルか否かのレベル条件を含むピーク抽出条件を満たす場合、他の周波数スペクトラムの特定ＢＩＮの信号レベルのうちの所定数以上の信号レベルが、レベル条件以外のピーク抽出条件を満たさずに、ピーク閾値よりも大きい準ピーク閾値（第２閾値）以上の信号レベルを有する場合に、特定ＢＩＮの信号をピークとして確定させる。

抽出部７６は、抽出した確定ピークに基づいて、物標Ｔの自車両に対する物標Ｔの縦距離を算出する。

なお、物標データ導出部７１は、物標Ｔの角度も推定するが、ここでの詳しい説明は省略する。物標Ｔの角度を推定する方法としては、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）、および、ＰＲＩＳＭ（Panchromatic Remotesensing Instrument for Stereo Mapping）などの周知の角度推定方式を用いることができる。

[６．確定ピーク抽出処理]
次に、実施形態に係る確定ピーク抽出処理について、図８を参照し説明する。図８は、実施形態に係る確定ピーク抽出処理を説明するフローチャートである。

導出部７４は、各周波数スペクトラムから、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮと、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮの信号レベルを導出する（ステップＳ１０）。そして、導出部７４は、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮと同一ＢＩＮにおける、他の周波数スペクトラムの信号レベルを導出する(ステップＳ１１)。

算出部７５は、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮを対象に、各周波数スペクトラムにおける個別評価値を算出する（ステップＳ１２）。そして、算出部７５は、個別評価値に基づいて信号レベル評価値を算出する（ステップＳ１３）。

抽出部７６は、信号レベル評価値に基づいて、確定ピークを抽出する（ステップＳ１４）。

[７．効果]
レーダ装置１は、複数の受信アンテナ５１に係る周波数スペクトラムのうちの少なくとも１つの周波数スペクトラムにおける特定ＢＩＮの信号レベルが、ピーク閾値以上の信号レベルか否かのレベル条件を含むピーク抽出条件を満たす場合、他の周波数スペクトラムの特定ＢＩＮの信号レベルのうちの所定数以上の信号レベルが、レベル条件以外のピーク抽出条件を満たさずに、ピーク閾値よりも大きい準ピーク閾値以上の信号レベルを有する場合に、特定ＢＩＮの信号をピークとして確定させる。

これにより、例えば、平均化した周波数スペクトラムを用いてピークを抽出する場合よりも、抽出可能なピークを増加させることができる。特に、送受信周波数帯域幅が広く、距離分解能が良いレーダ装置１において、多くのピークを抽出することができる。

レベル条件以外のピーク抽出条件は、特定ＢＩＮよりも１ＢＩＮ小さいＢＩＮの信号レベル、および特定ＢＩＮよりも１ＢＩＮ大きいＢＩＮの信号レベルが、特定ＢＩＮの信号レベルよりも小さい条件である。

これにより、特定ＢＩＮにおいてピーク抽出条件を満たさない周波数スペクトラムがある場合であっても、ピーク閾値よりも大きい準ピーク閾値以上の信号レベルを有する場合には、特定ＢＩＮの信号を確定ピークとして抽出することができ、多くのピークを抽出することができる。

レーダ装置１は、特定ＢＩＮに対して各周波数スペクトラムの信号レベルに基づく信号レベル評価値を算出し、信号レベル評価値に基づいてピークを抽出する。

これにより、例えば、平均化した周波数スペクトラムを用いてピークを抽出する場合よりも、抽出可能なピークを増加させることができる。

[８．変形例]
受信アンテナ５１は、４つ以外でもよく、例えば、２〜３、５つ以上であってもよい。

例えば、変形例のレーダ装置１は、３つの受信アンテナ５１を備えており、３つの受信アンテナ５１によって、図６Ａ〜図６Ｃの周波数スペクトラムが得られたとする。

導出部７４は、第１周波数スペクトラム〜第３周波数スペクトラムから、上記実施形態と同様の方法により、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮとして、ＢＩＮ４、５、８、９、１０、および１１を導出し、各ＢＩＮの信号レベルを導出する。また、導出部７４は、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮと同一ＢＩＮにおける、他の周波数スペクトラムの信号レベルを導出する。

算出部７５は、各周波数スペクトラムに対して、上記実施形態と同様の方法により、個別評価値、および信号レベル評価値を算出する。この変形例における個別評価値、および信号レベル評価値を図９に示す。

抽出部７６は、信号レベル評価値が、所定評価値、例えば「５０．０」以上となるＢＩＮ５、８、および９の信号を確定ピークとして抽出する。

また、例えば、変形例のレーダ装置１は、５つの受信アンテナ５１を備えており、５つの受信アンテナ５１によって、図６Ａ〜図６Ｄの周波数スペクトラムに加えて、図１０の周波数スペクトラムが得られたとする。図１０は、第５周波数スペクトラムを示す図である。

導出部７４は、第１周波数スペクトラム〜第５周波数スペクトラムから、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮとして、ＢＩＮ４、５、８、９、１０、および１１を導出し、各ＢＩＮの信号レベルを導出する。また、導出部７４は、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮと同一ＢＩＮにおける、他の周波数スペクトラムの信号レベルを導出する。

算出部７５は、各周波数スペクトラムに対して、上記実施形態と同様の方法により、個別評価値、および信号レベル評価値を算出する。この変形例における個別評価値、および信号レベル評価値を図１１に示す。図１１においては、Ｒｘ５ｃｈは５つ目の受信アンテナ５１に対応し、第５周波数スペクトラムに対応する。

抽出部７６は、信号レベル評価値が、所定評価値、例えば「５０．０」以上となるＢＩＮ５、６、８、９、および１０の信号を確定ピークとして抽出する。

上記変形例に加えて、以下の変形例を適用することも可能である。

算出部７５は、個別評価値を、上記実施形態とは逆の傾向で付して、信号レベル評価値を算出してもよい。例えば、ピーク抽出条件を満たす信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「０点」、ピーク抽出条件は満たさないが、準ピーク閾値以上の信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「５０点」、ピーク抽出条件を満たさず、ピーク閾値以上、かつ準ピーク閾値未満の信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「１００点」、およびピーク閾値未満の信号レベルのＢＩＮの個別評価値を「２００点」としてもよい。このような場合には、信号レベル評価値が小さい場合に、確定ピークとして抽出される。

また、算出部７５は、信号レベル評価値を、受信アンテナ５１の数Ｎｔと、同一のＢＩＮでピーク抽出条件を満たす周波数スペクトラムの数Ｎｐと、同一のＢＩＮにおいて、ピーク抽出条件を満たさず、かつ信号レベルが準ピーク閾値以上となる周波数スペクトラムの数Ｎｑとを用いて、算出してもよい。

例えば、算出部７５は、以下の式に基づいて信号レベル評価値を算出してもよい。

信号レベル評価値＝１００×（Ｎｐ＋０．５×Ｎｑ）／Ｎｔ

抽出部７６は、これにより算出した信号レベル評価値と、予め設定された閾値とを比較して、信号レベル評価値が閾値以上のＢＩＮの信号を確定ピークとして抽出してもよい。この信号レベル評価値では、「Ｎｐ」、または「Ｎｑ」が多いＢＩＮの信号ほど、確定ピークとして抽出される。

抽出部７６は、ピーク抽出条件を満たすＢＩＮと同一ＢＩＮの信号レベルがピーク閾値よりも小さい周波数スペクトラムがある場合、そのＢＩＮの信号を確定ピークとして抽出しなくてもよい。これにより、信号レベルが低い周波数スペクトラムを含む場合には、そのＢＩＮの信号が確定ピークとして抽出されないので、物標Ｔの検出精度を向上させることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ レーダ装置
７ データ処理部
４０ 送信アンテナ
５１ 受信アンテナ
６２ フーリエ変換部（作成部）
７１ 物標データ導出部（処理部）
７４ 導出部
７５ 算出部
７６ 抽出部

Claims (5)

1. 物標によって反射された反射波を受信する複数の受信アンテナと、
   前記複数の受信アンテナによって受信した受信信号に基づいて、前記受信アンテナ毎の周波数スペクトラムを生成する生成部と、
   前記複数の受信アンテナに係る前記周波数スペクトラムのうち、少なくとも１つの周波数スペクトラムにおける特定周波数の信号が、第１閾値以上の信号レベルか否かのレベル条件を含むピーク抽出条件を満たす場合、他の周波数スペクトラムのうち、所定数以上の周波数スペクトラムにおける前記特定周波数の信号が、前記レベル条件以外のピーク抽出条件を満たさずに、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上の信号レベルを有する場合に、前記特定周波数の信号をピークとして確定させる処理部と
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記レベル条件以外のピーク抽出条件は、前記特定周波数よりも所定周波数小さい周波数の信号レベル、および前記特定周波数よりも前記所定周波数大きい周波数の信号レベルが前記特定周波数の信号レベルよりも小さい条件である
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記特定周波数に対して前記各周波数スペクトラムの信号レベルに基づく信号レベル評価値を算出する算出部を備え、
   前記処理部は、
   前記信号レベル評価値に基づいて前記物標に対応するピークを抽出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 前記処理部は、
   前記他の周波数スペクトラムのうち、前記特定周波数の信号レベルが前記第１閾値よりも小さい周波数スペクトラムがある場合、前記特定周波数の信号を、前記物標に対応するピークとして抽出しない
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のレーダ装置。
5. 物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナによって受信する受信工程と、
   前記複数の受信アンテナによって受信した受信信号に基づいて、前記受信アンテナ毎の周波数スペクトラムを生成する生成工程と、
   前記複数の受信アンテナに係る前記周波数スペクトラムのうち、少なくとも１つの周波数スペクトラムにおける特定周波数の信号が、第１閾値以上の信号レベルか否かのレベル条件を含むピーク抽出条件を満たす場合、他の周波数スペクトラムのうち、所定数以上の周波数スペクトラムにおける前記特定周波数の信号が、前記レベル条件以外のピーク抽出条件を満たさずに、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上の信号レベルを有する場合に、前記特定周波数の信号をピークとして確定させる処理工程と
   を含むことを特徴とする信号処理方法。

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