JP6952567B2 - レーダ装置及び信号処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、物標の検出を行うレーダ装置及び信号処理方法に関する。
物標を検出するレーダ装置として、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave
)方式のレーダ装置が知られている。FMCW方式のレーダ装置は、周波数が上昇と下降を繰り返すように周波数変調された送信波を送信し、送信波に対する物標からの反射波を受信して、前記送信波の周波数と前記反射波の周波数との偏差であるビート信号を生成する。そして、前記レーダ装置は、ビート信号をFFT(Fast Fourier Transform)して周波数スペクトルを求め、周波数スペクトルの最大ピーク検出を行うなどしてビート周波数を得て、前記物標との相対距離および前記物標の相対速度を計算する。
また、本発明と関連する技術を説明する資料としては特許文献1がある。
特開2014−119353号公報
FMCW方式では、物標の相対速度は、アップ区間(送信波の周波数が上昇する区間)におけるビート信号の周波数fuとダウン区間(送信波の周波数が下降する区間)におけるビート信号の周波数fdとの差から算出される。レーダ装置を搭載した車両(以下、自車両という)と物標との速度差が生じる場合(例えば相対速度が0km/h以外で相対速度がある場合)は、アップ区間のビート周波数fuとダウン区間のビート周波数fdが一致せず、自車両と物標との速度差が略生じない場合(例えば相対速度が0km/hの場合)は、アップ区間のビート周波数fuとダウン区間のビート周波数fdが一致する。そして、実際には物標が存在しない状態で、ビート信号に周期的なノイズが重畳した場合には、アップ区間とダウン区間とで同様の周期的なノイズが重畳されるので、アップ区間のビート周波数fuとダウン区間のビート周波数fdが一致することになる。周期的なノイズとしては、例えばレーダ装置に電力を供給するスイッチング電源のスイッチングノイズが挙げられるが、これに限定されることはなく例えばレーダ装置の動作とは無関係なノイズ源がレーダ装置の近傍に存在し、そのノイズ源から出力される周期的なノイズであってもよい。
したがって、FMCW方式では、自車両との速度差が生じる実際に存在する物標と、自車両との速度差が略生じない実際に存在する物標及び周期的なノイズと、の判別しかできなかった。すなわち、FMCW方式では、自車両との速度差が略生じない実際に存在する物標と周期的なノイズとを判別することができず、周期的なノイズを自車両との速度差が略生じない実際に存在する物標と誤認識するおそれがあった。
本発明は、上記課題に鑑みて、実際に存在する物標の検出精度を向上させることができるレーダ装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。
本発明に係るレーダ装置は、ドプラシフトを複数の変調信号間の位相変化として検出する第1の方式の送信波と、前記ドプラシフトをビート信号の周波数として検出する第2の方式の送信波と、を送信する送信部と、前記第1の方式の送信波が物標に反射して生じた反射波を第1の受信信号として受信し、前記第2の方式の送信波が前記物標に反射して生じた反射波を第2の受信信号として受信する受信部と、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号に基づいて、実際に存在する物標である実物標と周期的なノイズとを判別する判別部と、を備え、前記判別部は、前記第1の受信信号に基づいて、自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、前記第2の受信信号に基づいて、前記自車両との速度差が生じる前記実物標を導出する構成(第1の構成)である。
上記第1の構成のレーダ装置において、前記判別部は、前記第1の受信信号から前記複数の変調信号間の位相変化を算出し、前記複数の変調信号間の位相変化に基づいて、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標と、前記自車両との速度差が生じる前記実物標及び前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、前記第2の受信信号から前記ビート信号の周波数を算出し、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記自車両との速度差が生じる前記実物標と前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が生じる前記実物標を導出し、前記複数の変調信号間の位相変化に基づく判別処理において前記自車両との速度差が略生じない前記実物標であると判別した判別対象については、前記ビート信号の周波数に基づく判別処理を実施しない構成(第2の構成)であってもよい。
上記第1の構成のレーダ装置において、前記判別部は、前記第2の受信信号から前記ビート信号の周波数を算出し、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記自車両との速度差が生じる前記実物標と前記自車両との速度差が略生じない前記実物標及び前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が生じる前記実物標を導出し、前記第1の受信信号から前記複数の変調信号間の位相変化を算出し、前記複数の変調信号間の位相変化に基づいて、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標と前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、前記ビート信号の周波数に基づく判別処理において前記自車両との速度差が生じる前記実物標であると判別した判別対象については、前記複数の変調信号間の位相変化に基づく判別処理を実施しない構成(第3の構成)であってもよい。
上記第1〜第3いずれかの構成のレーダ装置において、前記第1の方式は、FCM(Fast-Chirp Modulation)方式であって、前記FCM方式での複数のチャープ信号間のFFT(Fast Fourier Transform)処理を実行しない期間の長さを不揃いにする期間設定部をさらに備える、構成(第4の構成)であってもよい。
本発明に係る信号処理方法は、ドプラシフトを複数の変調信号間の位相変化として検出する第1の方式の送信波と、前記ドプラシフトをビート信号の周波数として検出する第2の方式の送信波と、を送信する送信ステップと、前記第1の方式の送信波が物標に反射して生じた反射波を第1の受信信号として受信し、前記第2の方式の送信波が前記物標に反射して生じた反射波を第2の受信信号として受信する受信ステップと、前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号に基づいて、実際に存在する物標である実物標と周期的なノイズとを判別する判別ステップと、を備え、前記判別ステップは、前記第1の受信信号に基づいて、自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、前記第2の受信信号に基づいて、前記自車両との速度差が生じる実物標を導出する構成(第5の構成)である。
本発明に係るレーダ装置及び信号処理方法によると、自車両との速度差が略生じない実際に存在する物標及び自車両との速度差が生じる実際に存在する物標と、周期的なノイズと、を判別することができるので、実際に存在する物標の検出精度を向上させることができる。
第1実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図 送信信号に施される周波数変調を示す図 第1実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャート レンジビン方向のフーリエ変換処理の結果を示す図 ベロシティビン方向のフーリエ変換処理の結果を示す図 第2実施形態に係るレーダ装置の他の構成例を示す図 送信信号に施される周波数変調を示す図
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<1.第1実施形態>
<1−1.レーダ装置の構成>
図1は本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、例えば自動車などの車両に搭載されている。以下、レーダ装置1が搭載される車両を「自車両」という。また、自車両の直進進行方向であって、運転席からステアリングに向かう方向を「前方」という。また、自車両の直進進行方向であって、ステアリングから運転席に向かう方向を「後方」という。また、自車両の直進進行方向及び鉛直線に垂直な方向であって、前方向を向いている運転手の右側から左側に向かう方向を「左方向」という。また、自車両の直進進行方向及び鉛直線に垂直な方向であって、前方向を向いている運転手の左側から右側に向かう方向を「右方向」という。
レーダ装置1が自車両の前端に搭載されている場合、レーダ装置1は、送信波を用いて、自車両の前方に存在する物標に係る物標データを取得する。
レーダ装置1は、物標から反射した反射波がレーダ装置1の受信アンテナに受信されるまでの距離(以下、「縦距離」という。) [m]、自車両に対する物標の相対速度[km/h]、自車両の左右方向における物標の距離(以下、「横位置」という。)[m]などのパラメータを有する物標データを導出する。縦位置は、例えば、自車両のレーダ装置1を搭載している位置を原点Oとし、自車両の前方では正の値、自車両の後方では負の値で表現される。横位置は、例えば、自車両のレーダ装置1を搭載している位置を原点Oとし、自車両の右側では正の値、自車両の左側では負の値で表現される。
レーダ装置1は、上述したFMCW方式で物標を検出するのみならず、FCM(Fast Chirp Modulation)方式でも物標を検出する。FCM方式は、FMCW方式で必要なアップピークとダウンピークのペアリング処理が不要であることから、誤ペアリングによる物標の誤認識という問題が発生せず、より正確な物標検出が期待できる。
ここで、FCM方式における距離と相対速度の算出方法について簡単に説明する。FCM方式は、のこぎり波状に周波数が変化する送信波の一つの波形を1チャープとし、複数チャープをFMCW方式と比べて短い周期で送信し、物標からの反射波を受信信号として受信し、この受信信号と送信波の差分をとることでビート信号を得、このビート信号を2次元FFTすることで物標との距離及び相対速度を得る。具体的には、送信波に対して、物標の距離が遠いほど受信信号の時間遅延が大きくなるため、ビート信号の周波数は距離に比例する。そのため、ビート信号をFFT処理することで物標の距離に対応する周波数の位置にピークが出現する。尚、FFTは所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント(以下、レンジビンという場合がある)ごとに受信レベルや位相情報が抽出されるため、正確には物標の距離に対応する周波数のレンジビンにピークが出現する。従って、ピーク周波数を検出することで物標までの距離が求められる。この距離を求めるためのFFT処理は、各ビート信号について行うため、ビート信号の数、即ちチャープの数だけ繰り返す。
次に、相対速度の算出であるが、FCM方式では物標の相対速度が0km/hでない場合は、ビート信号間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現れることを利用してドップラ周波数を検出し相対速度を算出している。即ち、自車両と物標との速度差が略生じない場合(例えば、相対速度が0km/hの場合)であれば、受信信号にドップラ成分は生じていないため、各チャープに対する受信信号の位相は全て同じになる。ところが、物標との間に速度差が生じている場合(例えば、相対速度が0km/h以外で、相対速度がある場合)は、各チャープに対する受信信号の間にドップラ周波数に応じた位相変化が生じる。ビート信号をFFT処理して得られたピーク情報にはこの位相情報が含まれているため、各ビート信号から得られた同じ物標のピーク情報を時系列に並べて2回目のFFT処理を行えば、位相情報からドップラ周波数が求まり、その周波数位置にピークが出現する。このピーク周波数が相対速度に対応する。
このように、ビート信号に対して2次元FFTを行うことで、距離と相対速度を算出することができる。この相対速度を求めるためのFFT処理は、1回目のFFT処理の結果についてレンジビン毎に行うため、レンジビンの数だけ繰り返す。
図1に示すように、レーダ装置1は、送信部2と、受信部3と、信号処理装置4と、を主に備えている。
送信部2は、信号生成部21と発信器22とを備えている。信号生成部21は、基準値から時間の経過に伴って一定の割合で電圧が減少し最小値に達してから直ちに基準値へ戻る一波形(1チャープ)が複数連続する第1の変調信号と、三角波状に電圧が変化する第2の変調信号と、を交互に生成し、発信器22に供給する。三角波状電圧2つ分の周期は例えば50msecとし、1チャープの周期は例えば数十μsecとすればよい。発信器22は、信号生成部21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23に出力する。
送信アンテナ23は、発信器22からの送信信号に基づいて、送信波TWを自車両の前方に出力する。送信アンテナ23が出力する送信波TWでは、図2に示すように、第1の変調信号によって周波数が変化するFCM期間と、第2の変調信号によって周波数が変化するFMCW期間と、周波数が一定である周波数一定期間とが順に繰り返される。なお、FCM期間では、各チャープ間にTFT処理を実施しない期間である空走時間t1が設けられる。送信アンテナ23から自車両の前方に送信された送信波TWは、人、他車両などの物体で反射されて反射波RWとなる。
受信部3は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ31と、その複数の受信アンテナ31に接続された複数の個別受信部32とを備えている。本実施形態では、受信部3は、例えば、4つの受信アンテナ31と4つの個別受信部32とを備えている。4つの個別受信部32は、4つの受信アンテナ31にそれぞれ対応している。各受信アンテナ31は物体からの反射波RWを受信して受信信号を取得し、各個別受信部32は対応する受信アンテナ31で得られた受信信号を処理する。
各個別受信部32は、ミキサ33とA/D変換器34とを備えている。受信アンテナ31で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33に送られる。ミキサ33には送信部2の発信器22からの送信信号が入力され、ミキサ33において送信信号と受信信号とがミキシングされる。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有するビート信号が生成される。ミキサ33で生成されたビート信号は、A/D変換器34でデジタルの信号に変換された後に、信号処理装置4に出力される。
信号処理装置4は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリ41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4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41に記憶する。メモリ41は、例えばRAM(Random Access Memory)などである。信号処理装置4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42、フーリエ変換部43、及び、データ処理部44を備えている。送信制御部42は、送信部2の信号生成部21を制御する。
フーリエ変換部43は、複数の個別受信部32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43は、複数の受信アンテナ31それぞれの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43で得られた周波数スペクトラムは、データ処理部44に入力される。
データ処理部44は、物標データ取得処理を実行し、複数の受信アンテナ31それぞれの周波数スペクトラムに基づいて、自車両の前方の物標に係る物標データを取得する。また、データ処理部44は、物標データを車両制御ECU51などに出力する。
図1に示すように、データ処理部44は、主な機能として、物標データ導出部45、物標データ処理部46、及び物標データ出力部47を備えている。
物標データ導出部45は、フーリエ変換部43で得られた周波数スペクトラムに基づいて物標に係る物標データを導出する。物標データ導出部45は、判別部45aを備えている。判別部45aが実行する処理の詳細については後述する。
物標データ処理部46は、導出された物標データを対象にしてフィルタリングなどの各種の処理を行う。物標データ出力部47は、物標データを車両制御ECU51などに出力する。これにより、車両制御ECU51などは、物標データを例えばACC(Adaptive Cruise Control)やPCS(Pre-crash Safety System)に用いることができる。
<1−2.信号処理装置の動作>
次に、信号処理装置4の動作について説明する。図3は、信号処理装置4の動作を示すフローチャートである。信号処理装置4は、図3に示す処理を一定時間ごとに周期的に繰り返す。
信号処理装置4は、1回のFCM期間分に対応する複数の第1のビート信号を取得する(ステップS10)。次に、フーリエ変換部43は、第1のビート信号を対象に、二次元FFTを実行する(ステップS20)。
第1のビート信号をFFT処理することで、物標の距離に対応する周波数の位置にピークが出現する。尚、FFTは所定の周波数間隔で設定されたレンジビンごとに受信レベルや位相情報が抽出されるため、正確には物標の距離に対応する周波数のレンジビンにピークが出現する。従って、ピーク周波数を検出することで物標までの距離が求められる。この距離を求めるためのFFT処理は、各第1のビート信号について行うため、第1のビート信号の数、即ちチャープの数だけ繰り返す。図4は、このFFT処理の結果をレンジビン方向に並べ、各第1のビート信号の結果をレンジビンと直交する方向に並べてマトリクス状に示し、高さ方向に各処理結果の値(Spectrum[dB])を示した例である。図4では、二つのピーク61及び62が生じた例を示している。
次に、相対速度の算出であるが、FCM方式では物標の相対速度が0km/hでない場合は、第1のビート信号間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現れることを利用してドップラ周波数を検出し相対速度を算出している。即ち、相対速度が0km/hであれば、受信信号にドップラ成分は生じていないため、各チャープに対する受信信号の位相は全て同じになる。ところが、物標との間に相対速度がある場合は、各チャープに対する受信信号の間にドップラ周波数に応じた位相変化が生じる。第1のビート信号をFFT処理して得られたピーク情報にはこの位相情報が含まれているため、各第1のビート信号から得られた同じ物標のピーク情報を時系列に並べて2回目のFFT処理を行えば、位相情報からドップラ周波数が求まり、その周波数位置にピークが出現する。このFFT処理は、速度分解能に応じて所定の周波数間隔で設定されたベロシティビンごとに位相情報が抽出されるため、物標の相対速度に対応する周波数のベロシティビンにピークが出現する。従って、ピーク周波数を検出することで物標との相対速度が求められる。図5は、二回目のFFT処理の結果をベロシティビン方向に並べ、この二回目のFFT処理の結果を距離の周波数ポイント毎にレンジビン方向に並べてマトリクス状に示し、高さ方向に各処理結果の値(Spectrum[dB])を示した例である。図5では、二つのピーク63及び64が生じた例を示している。
図3に戻って、ステップS20に続くステップS30において、物標データ導出部45は、二次元FFTの結果からピークを抽出する。さらに、物標データ導出部45は、ステップS30で抽出したピークのレンジビン、ベロシティビンから物標の縦距離及び相対速度を算出する(ステップS40)。
ピーク抽出から得られた物標は、実際に存在する物標(以下、実物標ともいう)である可能性のほか、周期的なノイズである可能性もある。したがって、ステップS50以降の処理では、ピーク抽出から得られた物標を、実物標であるか周期的なノイズであるかの判別対象としている。また、ステップS50〜S140の処理は、各判別対象で別々に実施される。
ステップS40に続くステップS50において、判別部45aは、判別対象と自車両との速度差が略生じないか否かを判定する。例えば、判別部45aは、ステップS40で算出された相対速度を用いて、判別対象の相対速度が0km/hであるか否かを判定する。
FCM方式では、自車両との速度差が略生じない実物標と、自車両との速度差が生じる実物標及び周期的なノイズと、の判別は行える。そのため、判別対象と自車両との速度差が略生じない場合には、判別部45aは、判別対象を自車両との速度差が略生じない実物標であると判断する(ステップS60)。ステップS60の処理後は、後述するステップS150に移行する。
ここで、FCM方式では、自車両との速度差が略生じない実物標と、自車両との速度差が生じる実物標及び周期的なノイズと、の判別を行うことができる理由について詳述する。
FMCW方式の場合は、物標の距離に関する周波数ピークのみが検出される。相対速度は周波数差により検出される。言い換えると、FMCW方式では相対速度の検出において位相差は用いない。この場合、周期的なノイズであれば、アップ区間とダウン区間のFFT結果ではほぼ同じ周波数(同一BIN)にピークが検出される。
これに対して、FCM方式の場合、物標に関する距離の周波数ピークが検出され、同一BINにおける複数のピークの位相差で相対速度が検出される。具体的には、1チャープごとに検出されるピークのうち同一BINのピークの位相差が算出されるため、自車両との速度差が略生じない実物標である場合(相対速度が0km/hの場合)は、位相差がない状態となる。つまり、各チャープの位相の始まりが同じとなる(同位相で開始される)。これに対して周期的なノイズである場合は、各チャープの同一BINにおけるピークの位相差が生じる。つまり各チャープの位相の始まりが異なる(異なる位相で開始される)。このように各チャープの同一BINにおけるピークの位相差が生じないのは、自車両との速度差が略生じない実物標だけである。
したがって、FMCW方式の場合は、ペアリングの対象となるアップ区間とダウン区間の周波数ピークが同一BINのときに、周期的なノイズか自車両との速度差が略生じない実物標かの判別が困難となるが、異なるBINのときは自車両との速度差が生じる実物標と判定できる。また、FCM方式の場合は、複数のチャープにおける同一BINのピークの位相差があるときに、周期的なノイズか自車両との速度差が生じる実物標かの判別が困難となるが、位相差がないときは自車両との速度差が略生じない実物標と判定できる。
図3に戻って、ステップS50において、判別対象と自車両との速度差が生じると判定された場合には、信号処理装置4は、1回のFMCW期間分に対応する第2のビート信号を取得する(ステップS70)。次に、フーリエ変換部43は、第2のビート信号を対象に、FFTを実行する(ステップS80)。なお、受信部3は、1回のFCM期間分に対応する第1のビート信号を出力した後すぐに1回のFMCW期間分に対応する第2のビート信号を信号処理装置4に出力するので、ステップS10処理後に、ステップS20〜S50と並列にステップS70以降の処理が実施されても良く、1回のFMCW期間分に対応する第2のビート信号を例えばメモリ41に記憶させておき、フローチャート通りにステップS20〜S50の処理が終わってからステップS70以降の処理が実施されてもよい。フローチャート通りにステップS20〜S50の処理が終わってからステップS70以降の処理が実施される場合、例えば、1回のFCM期間分に対応する第1のビート信号も例えばメモリ41に記憶させておき、図2中の周波数一定期間において、図3に示すフロー動作全てを行うようにしてもよい。
ステップS80に続くステップS90において、物標データ導出部45は、ステップS80でのFFTによって得られた周波数スペクトラムを対象にピーク周波数を抽出する(ステップS90)。物標データ導出部45は、周波数スペクトラムのうち、所定の閾値を超えるパワーを有するピークが表れる周波数を、ピーク周波数として抽出する。
次に、物標データ導出部45は、アップ区間の区間データとダウン区間の区間データとを対応付ける。物標データ導出部45は、例えば、マハラノビス距離を用いた演算を用いて、類似のパラメータ(ピーク周波数、方位演算処理により推定された角度であるピーク角度、及び、信号のパワー)を有する2つの区間データを対応付ける(ステップS100)。
物標データ導出部45は、さらに、アップ区間及びダウン区間の2つの区間データの対応付けができた場合は、それら2つの区間データに基づくペアデータを導出する。物標データ導出部45は、導出したペアデータのそれぞれに関して、ペアデータの元となったアップ区間及びダウン区間の2つの区間データのパラメータを用いることで、ペアデータのパラメータ(縦距離及び相対速度)を導出する(ステップS110)。
ステップS110に続くステップS120において、判別部45aは、判別対象のアップ区間のビート周波数と、判別対象のダウン区間のビート周波数とが略一致するか否かを判定する。
上述した通り、FMCW方式では、自車両との速度差が生じる実物標と、自車両との速度差が略生じない実物標及び周期的なノイズと、の判別は行える。そこで、判別対象のアップ区間のビート周波数と、判別対象のダウン区間のビート周波数とが略一致する場合には、判別部45aは、判別対象をノイズと判断する(ステップS130)。ステップS130の処理後は、フロー動作を終了する。
一方、判別対象のアップ区間のビート周波数と、判別対象のダウン区間のビート周波数とが一致しない場合には、判別部45aは、判別対象を自車両との速度差が生じる実物標であると判断する(ステップS140)。ステップS140の処理後は、後述するステップS150に移行する。
実物標であると判断された物標に関してFCM方式で得られた物標データのパラメータ(縦距離、相対速度の他、横位置も含む)が、物標データ導出部45から物標データ処理部46に出力される。
ステップS150において、 物標データ処理部46は、物標データのパラメータ(縦距離、相対速度及び横位置)を時間軸方向に平滑化するフィルタリングを行う。このようなフィルタリングの後の物標データは、瞬時値に対して「フィルタデータ」とも呼ばれる。
次に、物標データ処理部46が、物標データのパラメータ(縦距離、相対速度及び横位置)に基づいて、同一の物体に関する物標データであると推測できる複数の物標データを1つのグループに纏める(ステップS160)。
最後に物標データ出力部47が、このように処理された物標データを車両制御ECU51などに送る。物標データ出力部47は、グループ化された物標データから所定数(例えば、10個)の物標データを出力対象として選択する(ステップS170)。物標データ出力部47は、物標データの縦距離と横位置とを考慮して、自車両に近い物標に係る物標データを優先的に選択する。
以上のような処理で出力対象として選択された物標データはメモリ41に記憶され、次回以降の物標データ取得処理において過去の物標データとして用いられることになる。
上述した図3に示すフロー動作によって、レーダ装置1は、自車両との速度差が略生じない実物標及び自車両との速度差が生じる実物標と周期的なノイズとを判別することができる。このようにレーダ装置1は、周期的なノイズを実物標と誤認識することを防止できるので、実物標の検出精度を向上させることができる。
上述した図3に示すフロー動作では、判別部45aは、第1のビート信号に基づいて、自車両との速度差が略生じない実物標と自車両との速度差が生じる実物標及び周期的なノイズとを判別して(ステップS50)、自車両との速度差が略生じない実物標を導出し、第2のビート信号に基づいて、自車両との速度差が生じる実物標と周期的なノイズとを判別して(ステップS120)、自車両との速度差が生じる実物標を導出している。
また、ステップS60の処理がなされた判別対象については、無駄となるステップS120の処理が実施されないので、効率的な信号処理を実現することができる。
ただし、本実施形態とは異なり、第2のビート信号に基づいて、自車両との速度差が生じる実物標と自車両との速度差が略生じない実物標及び周期的なノイズとを判別して、自車両との速度差が生じる実物標を導出し、第1のビート信号に基づいて、自車両との速度差が略生じない実物標と周期的なノイズとを判別して、自車両との速度差が略生じない実物標を導出するようにしてもよい。この場合、ビート信号の周波数に基づく判別処理において自車両との速度差が生じる実物標であると判別した判別対象については、複数のチャープ間の位相変化に基づく判別処理を実施しないようにすることで、効率的な信号処理を実現することができる。
<2.第2実施形態>
図6は本実施形態に係るレーダ装置1の構成を示す図である。本実施形態に係るレーダ装置1は、送信制御部42が期間設定部42aを備える点で第1実施形態に係るレーダ装置1と異なっている。
期間設定部42aは、FCM方式での複数のチャープ信号間のFFT処理を実行しない期間(空走時間)の長さを1回のFCM期間分において不揃いにする。具体的には、図6に示すように1回のFCM期間分における各空走時間t1_1、t1_2、・・・、t1_nをそれぞれ異なる長さにする。
第1実施形態では、周期的なノイズのビート周波数が偶然、自車両との速度差が略生じない実物標のビート周波数と一致してしまった場合、レーダ装置1は、図3中のステップS50及びS60の処理によって、周期的なノイズが自車両との速度差が略生じない実物標であると誤認識してしまう。
これに対して本実施形態では、各空走時間t1_1、t1_2、・・・、t1_nをそれぞれ異なる長さにすることで、図7に示すように、周期的なノイズでは各チャープの位相が変化するようにした。これにより、周期的なノイズの相対速度は0km/hでなくなり、レーダ装置1は、図3中のステップS50及びS60の処理によって、周期的なノイズが自車両との速度差が略生じない実物標であると誤認識しなくなる。
一方、自車両との速度差が略生じない実物標である場合は、自車両と実物標との距離に変化が略生じないため、各空走時間t1_1、t1_2、・・・、t1_nをそれぞれ異なる長さにしても各チャープの開始時点の位相が同じになる。したがって、図7に示すように、自車両との速度差が略生じない実物標では各チャープの位相が変化しない。
本実施形態に係るレーダ装置1は、周期的なノイズのビート周波数が偶然、自車両との速度差が略生じない実物標のビート周波数と一致してしまった場合でも、周期的なノイズを自車両との速度差が略生じない実物標と誤認識しないので、実物標の検出精度をより一層向上させることができる。
<3.その他>
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
例えば、ドプラシフトをビート信号の周波数ではなく複数のチャープ信号間の位相変化として検出するFCM方式の代わりに、ドプラシフトをビート信号の周波数ではなく複数の変調信号間の位相変化として検出する他の方式を採用してもよい。ドプラシフトをビート信号の周波数ではなく複数の変調信号間の位相変化として検出する他の方式としては、例えばドプラシフトをビート信号の周波数ではなく複数のパルス信号間の位相変化として検出するパルスドップラー方式が挙げられる。すなわち、ドプラシフトを複数の変調信号間の位相変化として検出する方式における「変調信号」は、「チャープ信号」や「パルス信号」を含む信号である。
例えば、第2実施形態では、1回のFCM期間分における各空走時間t1_1、t1_2、・・・、t1_nをそれぞれ異なる長さにしたが、1回のFCM期間分における各空走時間t1_1、t1_2、・・・、t1_nのうちの一部を同じ長さにしても構わない。1回のFCM期間分における各空走時間t1_1、t1_2、・・・、t1_nのうちの一部を同じ長さにした場合でも第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
また例えば、第2実施形態において、ステップS70〜S140を実施しないようにしてもよい。この場合、自車両との速度差が生じる実物標と周期的なノイズとの判別はできなくなるが、周期的なノイズを自車両との速度差が略生じない実物標と誤認識することを防止することができる。したがって、第1実施形態において、ステップS70〜S140を実施しないようにした場合と比較して、物標の検出精度を向上させることができる。
1 レーダ装置
2 送信部
3 受信部
4 信号処理装置
42a 期間設定部
45a 判別部

Claims (5)

  1. ドプラシフトを複数の変調信号間の位相変化として検出する第1の方式の送信波と、前記ドプラシフトをビート信号の周波数として検出する第2の方式の送信波と、を送信する送信部と、
    前記第1の方式の送信波が物標に反射して生じた反射波を第1の受信信号として受信し、前記第2の方式の送信波が前記物標に反射して生じた反射波を第2の受信信号として受信する受信部と、
    前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号に基づいて、実際に存在する物標である実物標と周期的なノイズとを判別する判別部と、
    を備え、
    前記判別部は、前記第1の受信信号に基づいて、自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、前記第2の受信信号に基づいて、前記自車両との速度差が生じる前記実物標を導出する、レーダ装置。
  2. 前記判別部は、
    前記第1の受信信号から前記複数の変調信号間の位相変化を算出し、前記複数の変調信号間の位相変化に基づいて、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標と前記自車両との速度差が生じる前記実物標及び前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、
    前記第2の受信信号から前記ビート信号の周波数を算出し、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記自車両との速度差が生じる前記実物標と前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が生じる前記実物標を導出し、
    前記複数の変調信号間の位相変化に基づく判別処理において前記自車両との速度差が略生じない前記実物標であると判別した判別対象については、前記ビート信号の周波数に基づく判別処理を実施しない、請求項1に記載のレーダ装置。
  3. 前記判別部は、
    前記第2の受信信号から前記ビート信号の周波数を算出し、前記ビート信号の周波数に基づいて、前記自車両との速度差が生じる前記実物標と前記自車両との速度差が略生じない前記実物標及び前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が生じる前記実物標を導出し、
    前記第1の受信信号から前記複数の変調信号間の位相変化を算出し、前記複数の変調信号間の位相変化に基づいて、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標と前記周期的なノイズとを判別して、前記自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、
    前記ビート信号の周波数に基づく判別処理において前記自車両との速度差が生じる前記実物標であると判別した判別対象については、前記複数の変調信号間の位相変化に基づく判別処理を実施しない、請求項1に記載のレーダ装置。
  4. 前記第1の方式は、FCM(Fast-Chirp Modulation)方式であって、
    前記FCM方式での複数のチャープ信号間のFFT(Fast Fourier Transform)処理を実行しない期間の長さを不揃いにする期間設定部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  5. ドプラシフトを複数の変調信号間の位相変化として検出する第1の方式の送信波と、前記ドプラシフトをビート信号の周波数として検出する第2の方式の送信波と、を送信する送信ステップと、
    前記第1の方式の送信波が物標に反射して生じた反射波を第1の受信信号として受信し、前記第2の方式の送信波が前記物標に反射して生じた反射波を第2の受信信号として受信する受信ステップと、
    前記第1の受信信号及び前記第2の受信信号に基づいて、実際に存在する物標である実物標と周期的なノイズとを判別する判別ステップと、
    を備え、
    前記判別ステップは、前記第1の受信信号に基づいて、自車両との速度差が略生じない前記実物標を導出し、前記第2の受信信号に基づいて、前記自車両との速度差が生じる実物標を導出する、信号処理方法。
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