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

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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