JP6954863B2 - レーダシステム - Google Patents

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Description

本開示は、複数のレーダ間の干渉を抑制する技術に関する。
特許文献1に記載のレーダ装置は、少なくとも2つのレーダから同時に送信する変調波の周波数が、互いに同じ周波数になる時間が連続しないようにして、複数のレーダ間の干渉を抑制している。このように、複数のレーダ間の干渉を抑制する手法の1つは、複数のレーダから同時に送信される変調波の周波数帯域を重複させないことである。この他に、複数のレーダ間の干渉を抑制する手法として、複数のレーダから同時に変調波を送信しないこと、すなわち複数のレーダのそれぞれから変調波を出力する期間である変調時間を重複させないことがある。
特許第4766404号公報
ところで、レーダの変調方式の一つとして、FCM(Fast Chirp Modulation)方式がある。FCM方式では、変調波の周波数帯域が広いほど距離分解能が向上し、変調波の変調時間が長いほど速度分解能が向上する。そのため、複数のレーダ間の干渉を抑制するために、変調波の周波数帯域を重複させないようにすると、個々の変調波の周波数帯域が狭くなり、距離分解能が低下する。また、複数のレーダ間の干渉を抑制するために、システムの演算周期の制約下で変調波の変調時間を重複させないようにすると、個々の変調時間が短くなり速度分解能が低下する。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数のレーダ間の干渉を抑制しつつ、高速度分解能及び高距離分解能を実現可能なレーダシステムを提供する。
本開示の1局面は、複数のレーダ(10,20,30,40)を備えるレーダシステム(100)であって、複数のレーダのそれぞれは、第1処理部(11,21)と、第2処理部(12,22)と、算出結果確定部(13,23)と、を備える。第1処理部は、周波数帯域が第1周波数帯域で且つ変調時間が第1変調時間である第1変調波を送受信することによって得られるビート信号から、レーダの周辺の物標の距離及び相対速度を算出するように構成される。第2処理部は、周波数帯域が第2周波数帯域で且つ変調時間が第2変調時間である第2変調波を送受信することによって得られるビート信号から、物標の距離を算出するように構成される。算出結果確定部は、第1処理部による算出結果と第2処理部による算出結果とから、物標の距離及び相対速度を確定するように構成される。
また、レーダシステムは、周波数制御部(50a)と、時間制御部(50b)と、を備える。周波数制御部は、第2周波数帯域が第1周波数帯域よりも広く、且つ、複数のレーダのそれぞれが送受信する第1変調波の第1周波数帯域が互いに異なり、且つ、複数のレーダのそれぞれが送受信する第2変調波の第2周波数帯域が互いに重複するように、第1周波数帯域及び第2周波数帯域を制御するように構成される。時間制御部は、第1変調時間が第2変調時間よりも長く、且つ、複数のレーダのそれぞれが送受信する第1変調波の第1変調時間が互いに重複し、且つ、複数のレーダのそれぞれが送受信する第2変調波の第2変調時間が他の第2変調時間及び第1変調時間と異なるように、第1変調時間及び第2変調時間を制御するように構成される。
本開示の1局面によれば、第1処理部では、複数のレーダ間で互いに重複しない周波数帯域且つ比較的長い変調時間の第1変調波に基づいて、比較的高い速度分解能の物標の相対速度と比較的低い距離分解能の物標の距離が算出される。また、第2処理部では、複数のレーダ間で互い重複しない変調時間且つ比較的広い周波数帯域の第2変調波に基づいて、比較的高い距離分解能の物標の距離が算出される。そして、第1処理部の算出結果と第2処理部の算出結果とから、高速度分解の相対速度と高距離分解能の距離とが確定される。すなわち、複数のレーダ間の干渉を抑制しつつ、高速度分解能且つ高距離分解能を実現することができる。
本開示の別の局面は、3台以上の複数のレーダ(10,20,30,40)を備えるレーダシステム(200)であって、複数のレーダのそれぞれは、第1処理部(11,21,31,41)と、第2処理部(12,22,32,42)と、算出結果確定部(13,23,33,43)と、を備える。第1処理部は、周波数帯域が第1周波数帯域で且つ変調時間が第1変調時間である第1変調波を送受信することによって得られるビート信号から、レーダの周辺の物標の距離及び相対速度を算出するように構成される。第2処理部は、周波数帯域が第2周波数帯域で且つ変調時間が第2変調時間である第2変調波を送受信することによって得られるビート信号から、物標の距離を算出するように構成される。算出結果確定部は、第1処理部による算出結果と第2処理部による算出結果とから、物標の距離及び相対速度を確定するように構成される。
また、複数のレーダは、2台以上のレーダを含む複数のグループを形成しており、決められたパターンに従って複数のグループが1グループずつ順次動作して、第1変調波及び第2変調波を送受信する。そして、レーダシステムは、周波数制御部(50a)と、時間制御部(50b)と、を備える。周波数制御部は、動作するグループに含まれる2台以上のレーダのそれぞれについて、第2周波数帯域が第1周波数帯域よりも広く、且つ、2台以上のレーダのそれぞれが送受信する第1変調波の第1周波数帯域が互いに異なり、且つ、2台以上のレーダのそれぞれが送受信する第2変調波の第2周波数帯域が互いに重複するように、第1周波数帯域及び第2周波数帯域を制御するように構成される。時間制御部は、動作するグループに含まれる2台以上のレーダのそれぞれについて、第1変調時間が第2変調時間よりも長く、且つ、動作するグループに含まれる2台以上のレーダのそれぞれが送受信する第1変調波の第1変調時間が互いに重複し、且つ、動作するグループに含まれる2台以上のレーダのそれぞれが送受信する第2変調波の第2変調時間が他の第2変調時間及び第1変調時間と異なるように、第1変調時間及び第2変調時間を制御するように構成される。
本開示の別の1局面によれば、3台以上のレーダを備えるレーダシステムにおいて、選択した2台以上のレーダのみを動作させる場合でも、上述したレーダシステムと同様の効果を奏する。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
第1実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係るレーダの搭載位置及び検知範囲の一例を示す図である。 第1実施形態に係るレーダの搭載位置及び検知範囲の他の一例を示す図である。 変調波の変調方式の一例を説明する図である。 第1実施形態に係る第1及び第2レーダが送受信する変調波の一例を示す図である。 第1実施形態に係る第1及び第2レーダが送受信する変調波の他の一例を示す図である。 第1実施形態に係る第1及び第2レーダが送受信する変調波の他の一例を示す図である。 第1実施形態に係る変調制御の処理手順を示すフローチャートである。 第1実施形態に係る物標の速度及び距離を確定する処理手順を示すフローチャートである。 2次元FFTの概要を示す説明図である。 第1実施形態に係る速度及び距離の確定方法の一例を示す説明図である。 第1実施形態に係る速度及び距離の確定方法の他の一例を示す説明図である。 第1実施形態に係る速度及び距離の確定方法の他の一例を示す説明図である。 第2実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係るレーダの搭載位置及び検知範囲の一例を示す図である。 第2実施液体に係る第1〜第4レーダが送受信する変調波の一例を示す図である。 他の実施形態に係る速度及び距離の確定方法の一例を示す説明図である。 他の実施形態に係る速度及び距離の確定方法の他の一例を示す説明図である。 他の実施形態に係る速度及び距離の確定方法の他の一例を示す説明図である。 他の実施形態に係る第1及び第2レーダが送受信する変調波を示す図である。 他の実施形態に係る第1及び第2レーダが送受信する変調波の一例を示す図である。
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
(第1実施形態)
<1.構成>
まず、本実施形態に係るレーダシステム100の構成について、図1を参照して説明する。レーダシステム100は、2台のレーダ装置を備え、車両に搭載されることを想定している。
レーダシステム100は、第1レーダ10と、第2レーダ20と、制御部50と、を備える。第1レーダ10及び第2レーダ20は、車両70の周辺の互いに異なる領域を観測するように、車両70の異なる位置に搭載されている。例えば、図2に示すように、第1レーダ10及び第2レーダ20は、車両70の前方バンパの左右両端に搭載されて、車両70の左前方及び右前方を検知範囲Adとしてもよい。また、図3に示すように、第1レーダ10及び第2レーダ20は、車両70の後方バンパの左右両端に搭載されて、車両70の左後方及び右後方を検知範囲Adとしてもよい。
第1レーダ10及び第2レーダ20は、レーダ波である変調波を送受信してビート信号を取得し、取得したビート信号を周波数解析して、変調波を反射した物標の速度V及び距離Rを算出する装置である。ここでは、車両70に対する物標の相対速度を物標の速度Vと称し、車両70から物標までの距離を物標の距離Rと称する。第1レーダ10及び第2レーダ20は、変調波として所定数のチャープ波を送受信する、変調方式がFCM(Fast Chirp Modulation)方式のミリ波レーダである。
図4に中心周波数fcのチャープ波を示す。チャープ波は、周波数が連続的に増加または減少するレーダ波である。つまり、チャープ波は、周波数がノコギリ波状に変化するように周波数変調されたレーダ波である。図3に示すように、周波数が最大から最小に変化した時点から周波数が最大になる時点までを、チャープ周期Tcyとする。また、チャープ波の最小周波数から最大周波数までの帯域幅を、チャープ波の周波数帯域Boとする。また、所定数のチャープ波から構成された変調波の出力期間を、変調波の変調時間Tupとする。変調波がN個のチャープ波から構成されている場合、変調時間TupはN×Tcyである。Nは自然数である。
この場合、チャープ波の速度分解能ΔVは式(1)で示される。cは光速である。また、チャープ波の距離分解能ΔRは式(2)で示される。さらに、チャープ波の最大検知速度Vmaxは式(3)で示される。最大検知速度Vmaxは、折返しなく検知できる速度Vの最大値である。速度Vが、−Vmax<V<Vmaxの範囲である場合に、チャープ波を送受して取得したビート信号から折返しなく速度Vを検知できる。
Figure 0006954863
Figure 0006954863
Figure 0006954863
第1レーダ10は、第1レーダ処理部15を備え、第2レーダ20は、第2レーダ処理部25を備える。第1レーダ処理部15は、CPU、ROM、RAM等を備え、CPUがROM等に記憶されているプログラムを実行することにより、第1A処理部11、第1B処理部12、及び第1算出結果確定部13の機能を実現する。同様に、第2レーダ処理部25は、CPU、ROM、RAM等を備え、CPUがROM等に記憶されているプログラムを実行することにより、第2A処理部21、第2B処理部22、及び第2算出結果確定部23の機能を実現する。また、これらのプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。さらに、これらの機能の一部又は全部は、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。
第1A処理部11は、変調波S1Aを送受信して取得したビート信号に基づいて、物標の速度Va及び距離Rbを算出する。第1B処理部12は、変調波S1Bを送受信して取得したビート信号に基づいて、物標の速度Vb及び距離Rbを算出する。第1算出結果確定部13は、第1A処理部11による算出結果と第1B処理部12による算出結果とから、物標の速度V及び距離Rを確定する。同様に、第2A処理部21は、変調波S2Aを送受信して取得したビート信号に基づいて、物標の速度Va及び距離Raを算出する。第2B処理部22は、変調波S2Bを送受信して取得したビート信号に基づいて、物標の速度Vb及び距離Rbを算出する。第2算出結果確定部23は、第2A処理部21による算出結果と第2B処理部22による算出結果とから、物標の速度V及び距離Rを確定する。なお、変調波S1A,S2A,S1B,S2Bについての詳細は後述する。
本実施形態では、第1A処理部11及び第2A処理部21が第1処理部に相当し、第1B処理部12及び第2B処理部22が第2処理部に相当する。また、第1算出結果確定部13及び第2算出結果確定部23が算出結果確定部に相当する。
制御部50は、CPU、ROM、RAM等を備え、CPUがROM等に記憶されているプログラムを実行することにより、周波数制御部50a及び時間制御部50bの機能を実現する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。さらに、これらの機能の一部又は全部は、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。
周波数制御部50aは、変調波S1A,S2A,S1B,S2Bの周波数帯域B1A,B2A,B1B,B2Bを制御する。図5〜図7に示すように、変調波S1A,S2A,S1B,S2Bは、所定数のチャープ波から構成されており、これらの4つの変調波が1つのセットとなって繰り返し送受信される。
具体的には、周波数制御部50aは以下の(i)〜(iii)の条件を満たすように、周波数帯域B1A,B2A,B1B,B2Bを制御する。図5〜図7に示すように、周波数制御部50aは、(i)変調波S1B,S2Bの周波数帯域B1B,B2Bが、変調波S1A,S2Aの周波数帯域B1A,B2Aよりも広くなるように、周波数帯域B1A,B2A,B1B,B2Bを制御する。また、周波数制御部50aは、図5〜図7に示すように、(ii)周波数帯域B1A,B2Aが互いに異なり重複しないように、周波数帯域B1A,B2Aを制御する。さらに、周波数制御部50aは、図5〜図7に示すように、(iii)周波数帯域B1B,B2Bが互いに重複するように、周波数帯域B1B,B2Bを制御する。なお、ここで重複しないとは、周波数帯域の重なり合う部分が存在しないことであり、重複するとは周波数帯域の少なくとも一部が重なり合うことである。
式(2)に示すように、FCM方式では、変調波の周波数帯域Boが広いほど距離分解能ΔRが高くなる。よって、変調波S1B,S2Bに基づいて算出された距離Rbは、変調波S1A,S2Aに基づいて算出された距離Raよりも距離分解能ΔRが高くなる。
時間制御部50bは、変調波S1A,S2A,S1B,S2Bの変調時間T1A,T2A,T1B,T2Bを制御する。具体的には、時間制御部50bは以下の(iv)〜(vi)の条件を満たすように、変調時間T1A,T2A,T1B,T2Bを制御する。図5〜図7に示すように、時間制御部50bは、(iv)変調波S1A,S2Aの変調時間T1A,T2Aが、変調波S1B,S2Bの変調時間T1B,T2Bよりも長くなるように、変調時間T1A,T2A,T1B,T2Bを制御する。また、時間制御部50bは、図5〜図7に示すように、(v)変調時間T1B,T2Bが互いに異なり重複せず、且つ、変調時間T1A,T2Aと異なり重複しないように、変調時間T1A,T2A,T1B,T2Bを制御する。さらに、時間制御部50bは、図5〜図7に示すように、(vi)変調時間T1A,T2Aが互いに重複するように、変調時間T1A,T2Aを制御する。なお、ここで重複しないとは、変調時間の時間帯の重なり合う部分が存在しないことであり、重複するとは変調時間の時間帯の少なくとも一部が重なり合うことである。
本実施形態では、変調波S1A,S2Aが第1変調波に相当し、変調波S1B,S2Bが第2変調波に相当する。また、変調時間T1A,T2Aが第1変調時間に相当し、変調時間T1B,T2Bが第2変調時間に相当する。また、周波数帯域B1A,B2Aが第1周波数帯域に相当し、周波数帯域B1B,B2Bが第2周波数帯域に相当する。
式(1)に示すように、FCM方式では、変調時間Tupが長いほど速度分解能ΔVが高くなる。よって、変調波S1A,S2Aに基づいて算出された速度Vaは、変調波S1B,S2Bに基づいて算出された速度Vbよりも速度分解能ΔVが高くなる。
さらに、変調波S1B,S2Bは、それぞれ、その他の変調波と変調時間が重複せず、且つ、変調波S1A,S2Aは互いに周波数帯域が異なる。そのため、変調波S1A,S2A,S1B,S2Bは互いに干渉しない。
また、本実施形態では、変調波S1A,S2Aと変調波S1B,S2Bとは、チャープ周期Tcyが異なっていてもよい。この場合、式(3)に示すように、変調波S1A,S2Aに基づいて算出された速度Vaの最大検知速度と、変調波S1B,S2Bに基づいて算出された速度Vbの最大検知速度は異なる。
<2.変調制御処理>
次に、制御部50が実行する変調制御処理について、図8のフローチャートを参照して説明する。制御部50は、本変調制御処理を所定間隔で繰り返し実行する。また、図8のフローチャートでは、レーダシステム100は、図5に示すパターンの変調波S1A,S2A,S1B,S2Bを送信することを想定している。
まず、S10及びS20において、制御部50は、変調波S1Aの変調を制御するとともに、変調波S2Aの変調を制御する。具体的には、制御部50は、S1Aの周波数帯域B1A及び変調時間T1A、並びに、変調波S2Aの周波数帯域B2A及び変調時間T2Aを設定する。そして、制御部50は、第1レーダ10の第1A処理部11に対して、設定した周波数帯域B1A及び変調時間T1Aを送信するとともに、第2レーダ20の第2A処理部21に対して、設定した周波数帯域B2A及び変調時間T2Aを送信する。
この場合、変調時間T1Aと変調時間T2Aは等しい。また、周波数帯域B1Aと周波数帯域B2Aの帯域幅は、レーダシステム100の送受信に用いることが可能な周波数帯域の帯域幅の半分程度であり、重複していない。ここで、車両70の速度に応じて、物標の検出結果を用いるアプリケーションが要求する距離分解能及び速度分解能の性能が変わる。よって、制御部50は、上述した条件(i)〜(iv)を満たす範囲で、車速に応じて、周波数帯域B1A,B2A及び変調時間T1A,T2Aを変更させてもよい。S10及びS20の処理の実行により、第1レーダ10及び第2レーダ20から同時に、干渉することなく変調波S1A,S2Aが送信される。
続いて、S30では、制御部50は、変調波S1Bの変調を制御する。具体的には、制御部50は、変調波S1Bの周波数帯域B1B及び変調時間T1Bを設定する。そして、制御部50は、第1レーダ10の第1B処理部12に対して、設定した周波数帯域B1B及び変調時間T1Bを送信する。この場合、周波数帯域B1Bは、周波数帯域B1A,B2Aの2倍程度の帯域幅である。また、この場合も、制御部50は、上述した条件(i)〜(iv)を満たす範囲で、車速に応じて、周波数帯域B1B及び変調時間T1Bを変更させてもよい。S30の処理の実行により、変調波S1A及び変調波S2Aの送信終了後、第1レーダ10から変調波S1Bが送信される。
続いて、S40では、制御部50は、変調波S2Bの変調を制御する。具体的には、制御部50は、変調波S2Bの周波数帯域B2B及び変調時間T2Bを設定する。そして、制御部50は、第2レーダ20の第2B処理部22に対して、設定した周波数帯域B2B及び変調時間T2Bを送信する。この場合、周波数帯域B2Bは、周波数帯域B1Bと同じ帯域幅である。また、この場合も、制御部50は、上述した条件(i)〜(iv)を満たす範囲で、車速に応じて、周波数帯域B2B及び変調時間T2Bを変更させてもよい。S40の処理の実行により、変調波S1Bの送信終了後、第2レーダ20から変調波S2Bが送信される。以上で、1つの送信サイクルが終了する。
<3.速度及び距離確定処理>
次に、第1レーダ処理部15及び第2レーダ処理部25が実行する速度V及び距離Rの確定処理について、図9のフローチャートを参照して説明する。第1レーダ処理部15及び第2レーダ処理部25は、本確定処理を所定間隔で繰り返し実行する。
以下では、第1A処理部11及び第2A処理部21をまとめてA処理部81と称し、第1B処理部12及び第2B処理部22をまとめてB処理部82と称する。また、第1算出結果確定部13及び第2算出結果確定部23をまとめて算出結果確定部33と称する。また、変調波S1A,S2Aをまとめて変調波SAと称し、変調波S1B,S2Bをまとめて変調波SBと称する。また、変調時間T1A,T2Aをまとめて変調時間TAと称し、変調時間T1B,T2Bをまとめて変調時間TBと称する。さらに、周波数帯域B1A,B2Aをまとめて周波数帯域BAと称し、周波数帯域B1B,B2Bをまとめて周波数帯域BBと称する。
まず、S100では、A処理部81は、制御部50により設定された周波数帯域BA及び変調時間TAの変調波SAの送受信を実行し、ビート信号を取得する。変調波SAに含まれるチャープ波の個数をNAとすると、NA個のビート信号が取得される。
続いて、S110では、A処理部81は、S100において取得したNA個のビート信号を周波数解析して、距離情報及び速度情報を含む距離速度スペクトラムである第1距離速度スペクトラムを算出する。詳しくは、図10に示すように、A処理部81は、1回目のFFT処理として、NA個のビート信号のそれぞれに対してFFT処理を実行して、NA個の距離スペクトラムを算出する。距離スペクトラムは、距離に対するパワーを表す2次元のスペクトラムである。ビート信号は物体までの距離に応じた周波数成分を持つため、算出された距離スペクトラムの周波数BINは距離BINに相当する。
さらに、A処理部81は、2回目のFFT処理として、算出したNA個の距離スペクトラムの各距離BINに対してFFT処理を実行して、第1距離速度スペクトラムを算出する。距離速度スペクトラムは、距離及び速度に対するパワーを表す3次元のスペクトラムである。
続いて、S120では、A処理部81は、S110において算出した第1距離速度スペクトラムからピークとなる距離BIN及び速度BINをサーチして、ピークを物標の存在を示す物標信号として抽出する。そして、A処理部81は、抽出した物標信号の距離BIN及び速度BINから物標の距離Ra及び速度Vaを算出する。
続いて、S130では、B処理部82は、制御部50により設定された周波数帯域BB及び変調時間TBの変調波SBの送受信を実行し、ビート信号を取得する。変調波S1Bに含まれるチャープ波の個数をNBとすると、NB個のビート信号が取得される。
続いて、S140では、B処理部82は、S110の処理と同様に、S130において取得したNBこのビート信号を周波数解析して、距離速度スペクトラムである第2距離速度スペクトラムを算出する。
続いて、S150では、B処理部82は、S120の処理と同様に、S140において算出した第2距離速度スペクトラムからピークをサーチして、ピークを物標信号として抽出する。そして、B処理部82は、抽出した物標信号の距離BIN及び速度BINから物標の距離Rb及び速度Vbを算出する。
続いて、S160では、算出結果確定部33は、同じ物標を示す2つの物標信号を組み合わせるように、S120において抽出した物標信号とS160において抽出した物標信号とのペアリングを実行する。ペアリングには、S120及びS160において算出された距離Ra,Rb及び速度Va,Vbを用いる。
続いて、S170では、算出結果確定部33は、S160においてペアリングが成立した物標信号について、S120においてA処理部81により算出された距離Ra及び速度Vaと、S160においてB処理部82により算出された距離Rb及び速度Vbとから、物標の距離R及び速度Vを確定する。
上述したように、A処理部81により算出された距離RaよりもB処理部82により算出された距離Rbの方が、距離分解能が高い。また、B処理部82により算出された速度VbよりもA処理部81により算出された速度Vaの方が、速度分解能が高い。よって、算出結果確定部33は、距離Rbを距離Rに、速度Vaを速度Vに確定する。これにより、高距離分解能の距離R及び高速度分解能の速度Vが確定される。
さらに、上述したように、変調波SAと変調波SBのチャープ周期Tcyが異なるとき、速度Vaの最大検知速度Vmaxと、速度Vbの最大検知速度Vmaxとは異なる。よって、この場合、算出結果確定部33は、速度Va及び速度Vbのうち最大検知速度Vmaxが大きい方の値を、折返しが生じていない真の値として、最大検知速度Vmaxが小さい方の値の折り返し判定をしてもよい。そして、算出結果確定部33は、最大検知速度Vmaxが小さい方の値が折り返していると判定された場合、折返し補正をし、折返し補正をした値を用いて、速度Vを確定してもよい。
また、算出結果確定部33は、物標までの距離が予め設定された遠方閾値よりも小さい場合に限って、B処理部82による算出結果を用いるようにしてもよい。変調波SBは変調波SAよりも変調時間が短いため、変調波SBに基づいたビート信号は、変調波SAに基づいたビート信号よりもSN比が小さくなる。特に、物標の距離が遠いと、信号強度が弱くなり、変調波SBに基づいたビート信号のSN比が小さくなる。よって、算出結果確定部33は、B処理部82による算出結果を、SN比が所定値を超えるような範囲に限って用い、SN比が所定値を下回るような遠方では、B処理部82による算出結果を用いなくてもよい。遠方閾値は、変調波SBに基づいたビート信号のSN比が所定値となるような値にすればよい。
さらに、A処理部81による算出結果は比較的距離分解能が低いため、近距離の範囲で用いるには適さない。よって、算出結果確定部33は、物標までの距離が予め設定された近方閾値よりも小さい場合には、A処理部81による算出結果及びB処理部82による算出結果のうちB処理部82による算出結果のみを用いるようにしてもよい。近方閾値は上述の遠方閾値よりも小さい値の閾値であり、アプリケーションによって比較的高い距離分解能が必要とされる近距離の範囲に応じて設定すればよい。つまり、算出結果確定部33は、近方閾値までの近距離の範囲では、B処理部82による算出結果のみを用いて距離R及び速度Vを確定し、近方閾値から遠方閾値までの範囲では、A処理部81による算出結果及びB処理部82による算出結果を用いて距離R及び速度Bを確定してもよい。そして、算出結果確定部33は、遠方閾値よりも遠方の範囲では、A処理部81による算出結果のみを用いて距離R及び速度Vを確定してもよい。以上で本処理を終了する。
<動作>
図11及び図12は、それぞれ、A処理部81による算出結果の出力と、B処理部82による算出結果の出力とを比較して、物標の距離R及び速度Vを確定する様子を示す一例である。図11は、1つの物標が検出されている例である。A処理部81とB処理部82の算出結果を組み合わせることで、A処理部81による算出結果の速度分解能と、B処理部82による算出結果の距離分解能で表された物標の距離R及び速度Vが確定されている。
また、図12は、2つの物標が検出されている例である。A処理部81による算出結果では、距離分解能が比較的低いため、2つの物標が同じ距離に検出されている。これに対して、B処理部82による検出結果では、距離分解能が比較的高いため、2つの物標が異なる距離に検出されている。そして、A処理部81とB処理部82の算出結果を組み合わせることで、異なる速度Vの2つの物標が異なる距離Rで検出されている。
また、図13は、B処理部82により算出された速度Vbの最大検知速度Vmaxが、A処理部81により算出された速度Vaの最大検知速度Vmaxよりも大きい場合において、物標の距離R及び速度Vを確定する様子を示す一例である。この場合、速度Vbを折返しが生じていない真の値とする。そして、速度Vbが速度Vaと異なり、速度Vaの最大検知速度Vmaxよりも大きいことから、速度Vaに折り返しが生じていると判定される。よって、速度Vaの折り返しが補正されることで、速度Vbに対応し且つ速度Vaの速度分解能で表された速度Vが確定されている。また、距離Rbが距離Rに確定されている。
<効果>
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1A処理部11及び第2A処理部21では互いに重複しない周波数帯域B1A,B2A且つ比較的長い変調時間T1A,T2Aの変調波S1A,S2Aに基づいて、比較的高い速度分解能の速度Vaと、比較的低い距離分解能の距離Raが算出される。また、第1B処理部12及び第2B処理部22では、互い重複しない変調時間T1B,T2B且つ比較的広い周波数帯域B1B,B2Bの変調波S1B,S2Bに基づいて、比較的低い速度分解能の速度Vbと、比較的高い距離分解能の距離Rbが算出される。そして、第1A処理部11及び第2A処理部21の算出結果と第1B処理部12及び第2B処理部22の算出結果とが組み合わされ、物標の相対速度及び距離が確定される。よって、複数のレーダ間の干渉を抑制しつつ、高速度分解の速度Vと高距離分解能の距離Rとを確定することができる。
(2)ペアリングが成立した物標信号について、A処理部81による算出結果とB処理部82による算出結果が組み合わされる。よって、同じ物標についてのA処理部81による算出結果とB処理部82による算出結果とを併合して、高速度分解能且つ高距離分解能の物標の速度V及び距離Rを確定することができる。
(3)算出結果確定部33がB処理部82による算出結果を用いる上限距離を上述した遠方閾値に定めた場合は、遠方における物標の距離Rの誤検出を抑制することができる。
(4)算出結果確定部33が上述した近方閾値よりも近距離の範囲において、B処理部82による算出結果のみを用いるようにした場合は、近距離の範囲において、適切な算出結果のみを用いて物標の距離Rを確定することができる。
(5)A処理部81により算出される速度Va、及びB処理部82により算出される速度Vbのうち最大検知速度Vmaxが大きい方を真の値とすることで、最大検知速度Vmaxの小さい方の折り返り判定をすることができる。ひいては、より精度の高い速度Vを確定することができる。
(6)周波数制御部50aが車両70の速度に応じて周波数帯域BA,BBを変更し、時間制御部50bが車両の速度に応じて変調時間TA,TBを変更する場合には、物標の検出結果を用いるアプリケーション速度の要求する性能に合わせることができる。
(第2実施形態)
<1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第2実施形態に係るレーダシステム200は、3台以上のレーダ、具体的には、図14に示すように、第1レーダ10、第2レーダ20、第3レーダ30、及び第4レーダ40の4台のレーダを備える。第3レーダ40及び第4レーダ40は、第1レーダ10及び第2レーダ20と同様の構成を有し、それぞれ、第1変調波である変調波S3A,S4Aと、第2変調波である変調波S3B,S4Bを送受信する。
4台のレーダは、車両70の周辺の互いに異なる領域を観測するように、車両70の異なる位置に搭載されている。例えば、図15に示すように、第1レーダ10及び第2レーダ20は、車両70の前方バンパの左右両端に搭載されて、車両70の左前方及び右前方を検知範囲Adとしてもよい。また、第3レーダ30及び第4レーダ40は、車両70の後方バンパの左右両端に搭載されて、車両70の左後方及び右後方を検知範囲Adとしてもよい。
第1実施形態に係るレーダシステム100では、レーダシステム100が備える複数のレーダをすべて同時に動作させる。これに対して、第2実施形態に係るレーダシステム200では、レーダシステム200が備える複数のレーダが複数のグループを形成しており、決められたパターンに従って複数のグループが1グループずつ順次動作して、第1変調波及び第2変調波を送受する。1つのグループには2台以上のレーダが含まれる。あるグループが動作を開始してから次のグループが動作を開始するまでの間隔は、1つのグループに含まれる複数のレーダによって第1変調波及び第2変調波が送受信される期間よりも長く設定されている。
図16に、第1レーダ10及び第2レーダ20のグループXと、第3レーダ20及び第4レーダ40のグループYとが交互に動作する場合における、変調波S1A,S2A,S3A,S4Aと、変調波S1B,S2B,S3B,S4Bのタイムチャートを示す。この場合、グループXとグループYとを交互に動作させるパターンが予め決められている。グループXが動作する場合には、第1実施形態と同様に、第1レーダ処理部15及び第レーダ処理部25が、変調制御処理と、速度及び距離確定処理を実行する。また、グループYが動作する場合には、第1レーダ処理部15及び第2レーダ処理部25の代わりに、第3レーダ処理部35及び第4レーダ処理部45が、変調制御処理と、速度及び距離確定処理を実行する。
すなわち、周波数制御部50a及び時間制御部50cは、動作するグループに含まれる各レーダが送受信する変調波が、上述した条件(i)〜(iv)を満たすように、各レーダから送信される第1変調波及び第2変調波の変調時間及び周波数帯域を設定する。そして、動作するグループに含まれる各レーダの処理部が、変調制御処理と、速度及び距離確定処理を実行する。
なお、グループXとグループYを動作させるパターンは、交互でなくてもよく、例えば、2対1の割合で動作させるパターンでもよい。また、グループXとグループYを動作させるパターンは、変更できるようになっていてもよい。例えば、制御部50は、車速やレーダシステム200が備える各レーダの周辺の状況に応じて、動作させるパターンを変更してもよい。また、グループの形成すなわちグループの組分けも、変更できるようになっていてもよい。例えば、制御部50は、車速や各レーダの周辺の状況に応じて、グループXを第1レーダ10と第3レーダ30、グループYを第2レーダ20と第4レーダ40とにしてもよい。また、1つのレーダが複数のグループに含まれていてもよい。例えば、グループXを第1レーダ10、第2レーダ20及び第3レーダ30とし、グループYを第1レーダ10、第2レーダ20及び第4レーダ40としてもよい。
以上説明した第2実施形態によれば、3台以上のレーダを備えるレーダシステム200において、選択した2台以上のレーダのみを動作させる場合でも、(1)〜(6)と同様の効果を奏する。
(他の実施形態)
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(a)上記実施形態では、B処理部82は、第2距離速度スペクトラムを算出していたが、B処理部82による算出結果の速度分解能は比較的低いので、B処理部82は距離スペクトラムを算出するだけでもよい。すなわち、S140の処理において、B処理部82は、2回目のFFT処理を実行せず、距離Rbを算出するだけでもよい。
図17〜図19は、B処理部82が距離Rbのみを算出する場合における、物標の距離R及び速度Vを確定する様子を示す。図17は1つの物標が検出される例を示し、図18及び図19は2つの物標が検出される例を示す。図17〜図19のいずれに示す例においても、A処理部81による算出結果の速度分解能と、B処理部82による算出結果の距離分解能で表された物標の距離R及び速度Vが確定されている。
(b)S120において、A処理部81は、抽出した物標信号に到来方向推定アルゴリズムを適用して、車両70に対する物標の方位情報を含む方位スペクトラムを算出してもよい。同様に、S150において、B処理部82には、抽出した物標信号から方位スペクトラムを算出してもよい。そして、S160において、算出結果確定部33は、方位スペクトラムに含まれる方位情報も用いて、A処理部81により抽出された物標信号とB処理部82により抽出された物標信号とをペアリングしてもよい。このようにすれば、より精度良く物標信号をペアリングすることができる。
(c)第1実施形態において、制御部50は、第1レーダ10及び第2レーダ20の周辺の状況に応じて、第1レーダ10及び第2レーダ20の優先度を設定する優先度設定部の機能を備えていてもよい。例えば、優先度設定部は、第1レーダ10及び第2レーダ20の一方のレーダの至近距離に物標が存在する場合には、至近距離に物標が存在する方のレーダの優先度を他方よりも高く設定してもよい。また、例えば、優先度設定部は、一方のレーダの周囲に多数の物標が存在する場合には、一方のレーダの優先度を他方のレーダよりも高く設定してもよい。
そして、周波数制御部50aは、図20に示すように、優先度が高く設定されたレーダほど、そのレーダから送受信される変調波SAの周波数帯域BAを広くする。また、時間制御部50bは、図20に示すように、優先度が高く設定されたレーダほど、そのレーダから送受信される変調波SBの変調時間TBを長くする。図20は、第1レーダ10の優先度が第2レーダ20の優先度よりも高い場合であり、変調波S1Aには変調波S2Aよりも広い周波数帯域B1Aが割り当てられており、変調波S1Bには変調波S2Bよりも長い変調時間T1Aが割り当てられている。これにより、優先度が高いレーダほど、広い周波数帯域と長い変調時間が使用できるようになり、レーダ周辺の状況に応じて、速度分解能及び距離分解能をより向上させることができる。同様に、第2実施形態において、制御部50は、動作するグループに含まれる2台以上のレーダの優先度を設定する優先度設定部の機能を備えていてもよい。
(d)第1実施形態では、レーダシステム100は2台のレーダを備えていたが、レーダの台数は3台以上であってもよい。例えば、図15に示すように、レーダシステム100は、車両の前方バンパの左右両端に搭載された第1レーダ10及び第2レーダ20に加えて、車両の後方バンパの左右両端に搭載された第3レーダ30及び第4レーダ40を備えていてもよい。レーダシステム100が4台のレーダを備える場合には、制御部50は、図21に示すように、(i)〜(iv)の条件を8個の変調波間の関係に拡張した条件を満たすように、8個の変調波の周波数帯域及び変調時間を制御すればよい。同様に、第2実施形態において、動作するグループには3台以上のレーダが含まれていてもよい。
(e)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
10…第1レーダ、11…第1A処理部、12…第1B処理部、13…第1算出結果確定部、20…第2レーダ、21…第2A処理部、22…第2B処理部、23…第2算出結果確定部、30…第3レーダ、31…第3A処理部、32…第3B処理部、33…第3算出結果確定部、40…第4レーダ、41…第4A処理部、42…第4B処理部、43…第4算出結果確定部、50a…周波数制御部、50b…時間制御部。

Claims (9)

  1. 複数のレーダ(10,20,30,40)を備えるレーダシステム(100)であって、
    前記複数のレーダのそれぞれは、
    周波数帯域が第1周波数帯域で且つ変調時間が第1変調時間である第1変調波を送受信することによって得られるビート信号から、前記レーダの周辺の物標の距離及び相対速度を算出するように構成された第1処理部(11,21)と、
    周波数帯域が第2周波数帯域で且つ変調時間が第2変調時間である第2変調波を送受信することによって得られるビート信号から、前記物標の距離を算出するように構成された第2処理部(12,22)と、
    前記第1処理部による算出結果と前記第2処理部による算出結果とから、前記物標の距離及び相対速度を確定するように構成された算出結果確定部(13,23)と、を備え、
    前記レーダシステムは、
    前記第2周波数帯域が前記第1周波数帯域よりも広く、且つ、前記複数のレーダのそれぞれが送受信する前記第1変調波の前記第1周波数帯域が互いに異なり、且つ、前記複数のレーダのそれぞれが送受信する前記第2変調波の前記第2周波数帯域が互いに重複するように、前記第1周波数帯域及び前記第2周波数帯域を制御するように構成された周波数制御部(50a)と、
    前記第1変調時間が前記第2変調時間よりも長く、且つ、前記複数のレーダのそれぞれが送受信する前記第1変調波の前記第1変調時間が互いに重複し、且つ、前記複数のレーダのそれぞれが送受信する第2変調波の第2変調時間が他の前記第2変調時間及び前記第1変調時間と異なるように、前記第1変調時間及び前記第2変調時間を制御するように構成された時間制御部(50b)と、を備え、
    前記第1処理部は、前記第1変調波に基づいた前記ビート信号から、前記物標の距離及び相対速度の情報を含む第1スペクトラムを算出し、算出した前記第1スペクトラムから前記物標を示す物標信号を抽出し、
    前記第2処理部は、前記第2変調波に基づいた前記ビート信号から、前記物標の距離の情報を含む第2スペクトラムを算出し、算出した前記第2スペクトラムから前記物標信号を抽出し、
    前記算出結果確定部は、前記第1スペクトラムから抽出された前記物標信号と、前記第2スペクトラムから抽出された前記物標信号とのペアリングを実行し、ペアリングが成立した前記物標信号についての前記第1処理部により算出された前記相対速度と前記第2処理部により算出された前記距離とを、前記物標の相対速度及び距離に確定する、
    レーダシステム。
  2. 3台以上の複数のレーダ(10,20,30,40)を備えるレーダシステム(200)であって、
    前記複数のレーダのそれぞれは、
    周波数帯域が第1周波数帯域で且つ変調時間が第1変調時間である第1変調波を送受信することによって得られるビート信号から、前記レーダの周辺の物標の距離及び相対速度を算出するように構成された第1処理部(11,21,31,41)と、
    周波数帯域が第2周波数帯域で且つ変調時間が第2変調時間である第2変調波を送受信することによって得られるビート信号から、前記物標の距離を算出するように構成された第2処理部(12,22,32,42)と、
    前記第1処理部による算出結果と前記第2処理部による算出結果とから、前記物標の距離及び相対速度を確定するように構成された算出結果確定部(13,23,33,43)と、を備え、
    前記複数のレーダは、2台以上のレーダを含む複数のグループを形成しており、決められたパターンに従って前記複数のグループが1グループずつ順次動作して、前記第1変調
    波及び前記第2変調波を送受信し、
    前記レーダシステムは、
    動作する前記グループに含まれる前記2台以上のレーダについて、前記第2周波数帯域が前記第1周波数帯域よりも広く、且つ、前記2台以上のレーダのそれぞれが送受信する前記第1変調波の前記第1周波数帯域が互いに異なり、且つ、前記2台以上のレーダのそれぞれが送受信する前記第2変調波の前記第2周波数帯域が互いに重複するように、前記第1周波数帯域及び前記第2周波数帯域を制御するように構成された周波数制御部(50a)と、
    動作する前記グループに含まれる前記2台以上のレーダについて、前記第1変調時間が前記第2変調時間よりも長く、且つ、前記2台以上のレーダのそれぞれが送受信する前記
    第1変調波の前記第1変調時間が互いに重複し、且つ、前記2台以上のレーダのそれぞれが送受信する第2変調波の第2変調時間が他の前記第2変調時間及び前記第1変調時間と異なるように、前記第1変調時間及び前記第2変調時間を制御するように構成された時間制御部(50b)と、を備え、
    前記第1処理部は、前記第1変調波に基づいた前記ビート信号から、前記物標の距離及び相対速度の情報を含む第1スペクトラムを算出し、算出した前記第1スペクトラムから前記物標を示す物標信号を抽出し、
    前記第2処理部は、前記第2変調波に基づいた前記ビート信号から、前記物標の距離の情報を含む第2スペクトラムを算出し、算出した前記第2スペクトラムから前記物標信号を抽出し、
    前記算出結果確定部は、前記第1スペクトラムから抽出された前記物標信号と、前記第2スペクトラムから抽出された前記物標信号とのペアリングを実行し、ペアリングが成立した前記物標信号についての前記第1処理部により算出された前記相対速度と前記第2処理部により算出された前記距離とを、前記物標の相対速度及び距離に確定する、
    レーダシステム。
  3. 前記第1処理部及び前記第2処理部は、前記物標信号から前記物標の方位情報を含む方位スペクトラムを算出し、算出した前記方位スペクトラムに含まれる前記方位情報を用いて、前記物標信号をペアリングする、
    請求項1又は2に記載のレーダシステム。
  4. 前記算出結果確定部は、前記物標までの距離が予め設定された遠方閾値よりも小さいことを条件として、前記第2処理部による算出結果を用いる、
    請求項1〜のいずれか1項に記載のレーダシステム。
  5. 前記算出結果確定部は、前記物標までの距離が、前記遠方閾値よりも小さい予め設定された近方閾値よりも小さい場合には、前記第1処理部による算出結果と前記第2処理部による算出結果のうち前記第2処理部による算出結果のみを用いる、
    請求項に記載のレーダシステム。
  6. 前記第2処理部は、前記第2変調波に基づいた前記ビート信号から、前記物標の距離及び相対速度を算出する、
    請求項1〜のいずれか1項に記載のレーダシステム。
  7. 前記算出結果確定部は、前記第1処理部により算出された前記物標の相対速度、及び前記第2処理部により算出された前記物標の相対速度のうち、折返しなく検知できる速度の最大値である最大検知速度が大きい方の相対速度を折返しが生じていない値として、前記最大検知速度の小さい方の相対速度の折り返しを判定する、
    請求項に記載のレーダシステム。
  8. 前記複数のレーダは車両に搭載されており、
    前記周波数制御部は、前記車両の速度に応じて前記1周波数帯域及び前記第2周波数帯域を変更し、
    前記時間制御部は、前記車両の速度に応じて前記第1変調時間及び前記第2変調時間を変更する、
    請求項1〜のいずれか1項に記載のレーダシステム。
  9. 前記レーダの周辺の状況に応じて、前記複数のレーダのそれぞれの優先度を設定するように構成された優先度設定部を備え、
    前記周波数制御部は、前記優先度設定部により設定された前記優先度が高いレーダほど、前記第1周波数帯域を広くし、
    前記時間制御部は、前記優先度設定部により設定された前記優先度が高いレーダほど、前記第2変調時間を長くする、
    請求項1〜のいずれか1項に記載のレーダシステム。
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