JP7014041B2

JP7014041B2 - レーダ装置

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Publication number: JP7014041B2
Application number: JP2018092390A
Authority: JP
Inventors: 卓也 ▲高▼山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: CN112105947A; US20210055401A1; WO2019216375A1; JP2019197027A; DE112019002401T5

Description

本開示は、受信信号からピークを検出する技術に関する。

車両のバンパ内などに搭載されたレーダ装置によって、レーダ波を送受信して受信信号を取得し、取得した受信信号から車両周囲の他車両や歩行者などのターゲットを検出することが行われている。ところで、車両に搭載されたレーダ装置により取得された受信信号には、ターゲットからの反射信号以外に、車両の内部反射信号が含まれることがある。車両の内部反射信号は、バンパ又はレドームからの反射信号や、車両の内部パーツで生じて車両内部を伝わった反射信号などを含む。

一般に、レーダ装置によってターゲットを検出する場合、事前にレーダ装置の雑音電力値を推定し、推定した雑音電力値に所定の電力値を付加した値を検出閾値に設定して、受信信号のスペクトラム電力が検出閾値よりも大きいピークを検出する。同様のターゲット検出方法を車両に搭載されたレーダ装置に適用した場合、本来検出したくない内部反射信号の電力値が検出閾値を超えて、ターゲットからの反射信号のピークだけでなく内部反射信号のピークも検出されることがある。しかしながら、車両の内部反射信号は、レーダ装置の搭載位置や、レーダ装置と車両の内部パーツとの位置関係によって複雑に変わるため、事前にどのような内部反射信号が受信されるか推定することが困難である。そのため、内部反射信号のピークが検出されても、内部反射信号のピークとレーダ装置近くに存在するターゲットからの反射信号のピークとを区別することは困難である。

そこで、レーダ装置により受信された受信信号から静止クラッタ成分を除去する方法として、Moving Target Indication（以下、ＭＴＩ）処理がある。ＭＴＩ処理は、受信信号の電力スペクトラムの周波数ビンごとに、時系列にハイパスフィルタをかけることで、振幅の位相変動がない静止クラッタ成分の信号のみが抑圧された受信信号を生成する。そして、ＭＴＩ処理は、生成した受信信号について検出閾値を検出し、受信信号の電力と検出閾値とを比較してピークを検出する。

Mark A. Richards著「Fundamentals of Radar Signal Processing」Chapter 5: Doppler Processing

しかしながら、ＭＴＩ処理は、抑圧したい信号の振幅又は位相成分が時間的に完全に停止していない場合や、レーダシステム特性に時間変動がある場合に、完全に信号を抑圧することができない。そのため、抑圧したい信号の振幅又は位相成分が少しでも変動した場合には、抑圧したい信号の電力が、検出閾値よりも大きくなり、ピークとして検出される可能性がある。したがって、車両に搭載されたレーダ装置によって取得された受信信号にＭＴＩ処理を適用した場合、内部反射信号の振幅又は位相成分が時間的に微小な変化をして内部反射信号を十分に抑圧することができず、内部反射信号を誤検出するおそれがある。

本開示は、車両の内部反射信号の誤検出を抑制可能なレーダ装置を提供することを目的とする。

本開示の１つの局面は、車両（８０）に搭載されたレーダ装置（１００）であって、送信アンテナ（３０）と、受信アンテナ（４０）と、信号取得部（５０，６０）と、データ算出部（１０）と、平均算出部（１０）と、第１閾値算出部（１０）と、第２閾値算出部（１０）と、検出閾値算出部（１０）と、ピーク検出部（１０）と、を備える。送信アンテナは、レーダ波を送信するように構成される。受信アンテナは、レーダ波が反射されて生じた反射波を受信するように構成される。信号取得部は、反射波に基づいて受信信号を取得するように構成される。データ算出部は、信号取得部により取得された受信信号を周波数解析して、周波数の関数である複素データを算出するように構成される。平均算出部は、今回の処理サイクル以前の決められた期間における複数の複素データを周波数ビンごとに平均した、平均データを算出するように構成される。第１閾値算出部は、平均算出部により算出された平均データの電力値に、決められた加算値を加算して、周波数の関数である第１閾値を算出するように構成される。第２閾値算出部は、レーダ装置による観測における雑音電力に基づいて、周波数の関数である第２閾値を算出するように構成される。検出閾値算出部は、周波数ビンごとに、第１閾値算出部により算出された第１閾値と第２閾値算出部により算出された第２閾値とを比較して、大きい方の値を検出閾値として算出するように構成される。ピーク検出部は、周波数ビンごとに、今回の処理サイクルにおける複素データの電力値と検出閾値とを比較して、複素データの電力値が検出閾値よりも大きく且つ極大となっている周波数をピークとして検出するように構成される。

本開示の１つの局面によれば、決められた期間において算出された複素データが周波数ビンごとに平均されて、平均データが算出され、平均データの電力値に加算値が加算されて、第１閾値が算出される。決められた期間において、車両のバンパや内部パーツ等とレーダ装置との相対的な位置関係はほとんど変化しないため、各処理サイクルでの車両内部反射信号を示す複素データの振幅の位相はほとんど変化しない。一方、決められた期間において、ターゲットとレーダ装置との相対的な位置関係は変化するため、各処理サイクルでのターゲット反射信号を示す複素データの振幅及び／又は位相はランダムに変化する。よって、平均データの電力値は、今回の処理サイクルの複素データの電力値と比べて、内部反射信号が観測された周波数ビンではほとんど変化せず、ターゲット反射信号が観測された周波数ビンでは比較的大きく低下する。したがって、第１閾値に対するターゲット反射信号の影響は比較的小さくなり、第１閾値は、内部反射信号を示す複素データの電力値に加算値を加算した値と同程度の値になる。

さらに、第１閾値と雑音電力基づいて算出された第２閾値とが比較され、大きい方の値が検出閾値として算出される。すなわち、雑音電力よりも内部反射信号の電力値が大きい場合には、内部反射信号の電力値に基づいた第１閾値が検出閾値として算出される。そして、今回の処理サイクルにおける複素データの電力値と検出閾値とが比較され、ピークの周波数が検出される。したがって、検出閾値に平均データの電力値をフィードバックしたことにより、車両の内部反射信号の誤検出を抑制することができる。

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装置の構成を示す図である。ＦＭＣＷ変調波形を示す図である。第１実施形態に係るターゲット情報取得処理の手順を示すフローチャートである。ビート信号のタイムチャートを示す図である。ビート信号の周波数スペクトルを示す図である。ターゲットからの反射と車両内部反射とを説明する図である。ターゲット反射及び車両内部反射のスペクトラム電力と雑音電力から求まる閾値とを示す図である。ＭＴＩ処理におけるピーク検出方法を説明する図である。第１実施形態に係るピーク検出処理の手順を示すフローチャートである。レーダ装置と反射体との位置関係が変動する場合における平均データのベクトルを示す図である。レーダ装置と反射体との位置関係が変動しない場合における平均データのベクトルを示す図である。ターゲット反射及び車両内部反射の電力スペクトラムと、雑音電力から求まる閾値と、第１実施形態に係る検出閾値とを示す図である。第２実施形態に係るピーク検出処理の手順を示すフローチャートである。ターゲット反射及び車両内部反射の電力スペクトラムと、第２実施形態に係る検出閾値とを示す図である。

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装置１００の構成について、図１を参照して説明する。レーダ装置１００は、Frequency Modulated Continuous Wave（以下、ＦＭＣＷ）方式のレーダ装置である。図８に示すように、レーダ装置１００は、車両８０の前方のバンパ８１の内側における車幅方向の中央に搭載されている。

レーダ装置１００は、処理装置１０と、傾斜波発生器２０と、送信アンテナ３０と、Ｋ（Ｋは自然数）チャンネルの受信アンテナ４０と、Ｋ個の混合器５０と、ＡＤ変換器６０と、を備える。

処理装置１０は、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ等を備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。処理装置１０は、送信信号の周波数を設定する周波数制御信号を生成して、生成した周波数制御信号を傾斜波発生器２０へ送信する。傾斜波発生器２０は、処理装置１０から受信した周波数制御信号に従ってレーダ信号を生成し、生成したレーダ信号を送信アンテナ３０へ送信する。また、傾斜波発生器２０は、生成したレーダ信号をＫ個の混合器５０のそれぞれへ供給する。

送信アンテナ３０は、傾斜波発生器２０から受信したレーダ信号に従ってＦＭＣＷ変調したレーダ波を放射する。具体的には、図２に示すように、送信アンテナ３０は、変調時間Ｔにおいて、周波数がキャリア周波数ｆｃからｆｃ＋Ｆまで単調増加する上り傾斜波と、変調時間Ｔにおいて、周波数がｆｃ＋Ｆからｆｃまで単調減少する下り傾斜波との組み合わせを、処理サイクルごとに繰り返し送信する。

Ｋ個の受信アンテナ４０は、水平方向に一列に配置されており、各受信アンテナ４０は、レーダ波が反射体で反射されて生じた反射波を受信して、反射信号を混合器５０へ供給する。

Ｋ個の混合器５０は、１個の受信アンテナ４０に対して１個ずつ設けられている。各混合器５０は、傾斜波発生器２０から供給されたレーダ信号と、受信アンテナ４０から供給された反射信号とを混合して、レーダ信号と反射信号との周波数の差分を周波数成分とする周波数差信号（以下、ビート信号）Ｂ（ｔ）を生成する。図４にビート信号Ｂ（ｔ）のタイムチャートを示す。ビート信号Ｂ（ｔ）は、次の式（１）で表される。ｆｂはビート周波数を表し、２つの項を加算した値が下り傾斜時のビート周波数、２つの項を減算した値が上り傾斜時のビート周波数を表す。θｉは初期位相を表す。また、ｃは光速を表し、ｖはレーダ装置１００に対するターゲットの速度を表し、ｒはレーダ装置１００からターゲットまでの距離を表す。

そして、各混合器５０は、生成したビート信号Ｂ（ｔ）をＡＤ変換器６０へ送信する。本実施形態では、ビート信号Ｂ（ｔ）が受信信号に相当し、混合器５０及びＡＤ変換器６０が信号取得部に相当する。

ＡＤ変換器６０は、Ｋ個の混合器５０から送信されたＫチャンネルのビート信号Ｂ（ｔ）を、それぞれサンプリングして、離散ビート信号ｂ（ｔ）を生成し、生成したＫチャンネルの離散ビート信号ｂ（ｔ）を処理装置１０へ送信する。詳しくは、ＡＤ変換器６０は、傾斜波発生器２０とクロック同期しており、処理サイクルごとに、レーダ波の送信開始から決まった一定の時間オフセットした後にビート信号Ｂ（ｔ）のサンプリングを開始し、一定の時間区間をサンプリングする。

処理装置１０は、ＡＤ変換器６０から取り込んだＫチャンネルの離散ビート信号について、周波数解析等の信号処理を実行する。処理装置１０は、ＣＰＵがＲＯＭ等の非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムコードをロードして実行することにより、データ算出部、平均算出部、第１閾値算出部、第２閾値算出部、検出閾値算出部、及びピーク検出部の機能を実現する。これらの機能を実現する手法は、ソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能を、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。また、処理装置１０には、車両８０の車速を検出する車速センサからの検出信号が入力される。

＜２．処理＞
＜２－１．全体処理＞
次に、処理装置１０が実行するターゲット情報取得処理の手順について、図３のフローチャートを参照して説明する。処理装置１０は、レーダ波を送信する都度、ターゲット情報取得処理を繰り返し実行する。

まず、Ｓ１０では、処理装置１０は、ＡＤ変換器６０によってサンプリングされたＫチャンネルの上り傾斜波及び下り傾斜波の離散ビート信号ｂ（ｔ）を取得する。
続いて、Ｓ２０では、処理装置１０は、チャンネルごとに、上り傾斜時及び下り傾斜時の離散ビート信号ｂ（ｔ）のそれぞれに対して複素ＦＦＴ処理を実行し、図５に示すように、上り傾斜時及び下り傾斜時のＦＦＴ複素データをそれぞれ算出する。複素ＦＦＴ処理は、周波数解析の一例である。今回の処理サイクルの時刻ｔ０におけるＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）は、次の式（２）で表されるように、ビート周波数ｆｂの関数である。ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）は、振幅の大きさとその位相の情報を含む。ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の位相は、反射体が少しでも動くと敏感に反応する。例えば、キャリア周波数ｆｃが７７ＧＨｚの場合、反射体の位置が１ｍｍ変化すると、位相が１８５°回転する。

ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力スペクトラムＰｓは、図７の実線と一点鎖線とを合わせたグラフになる。ビート周波数ｆｂは、距離ｒと相関があり、距離情報を表す。処理装置１０は、Ｋチャンネル分の上り傾斜時のＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）を周波数ビンごとに加算して上り傾斜時の合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。また、処理装置１０は、Ｋチャンネル分の下り傾斜時のＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）を周波数ビンごとに加算して下り傾斜時の合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。本実施形態では、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）が複素データに相当する。

続いて、Ｓ３０では、処理装置１０は、周波数ビンごとに、上り傾斜時及び下り傾斜時の合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）のそれぞれと後述する検出閾値とを比較する。そして、処理装置１０は、上り傾斜時及び下り傾斜時の合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）のそれぞれから、ピークとして、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力値が検出閾値よりも大きく、且つ、極大となっているビート周波数ｆｂ（以下、ピーク周波数）を検出する。複数のターゲットが観測された場合には、複数のピーク周波数が検出される。ピーク検出処理の詳細は後述する。

続いて、Ｓ４０では、処理装置１０は、Ｋチャンネルの上り傾斜時及び下り傾斜時のＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）のそれぞれから、Ｓ３０において検出されたピーク周波数の成分を抽出する。そして、処理装置１０は、抽出したＫ個の上り傾斜時のピーク周波数の成分について、Multiple Signal Classification（以下、ＭＵＳＩＣ）等のアルゴリズムを用いた到来方向推定処理を実行して、ターゲットごとに、車両８０に対するターゲットの方位を推定する。同様に処理装置１０は、抽出したＫ個の下り傾斜時のピーク周波数の成分について、到来方向推定処理を実行して、ターゲットごとに、車両８０に対するターゲットの方位を推定する。

続いて、Ｓ５０では、処理装置１０は、Ｓ４０で推定した上り傾斜時及び下り傾斜時の各ターゲットの方位と、上り傾斜時及び下り傾斜時の合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力情報とを用いて、同じターゲットに対応した上り傾斜時のピーク周波数と、下り傾斜時のピーク周波数とをペアマッチする。そして、処理装置１０は、ターゲットごとに、ペアマッチした上り傾斜時及び下り傾斜時のピーク周波数から、車両８０に対するターゲットの速度ｖ、及び車両８０からターゲットまでの距離ｒを算出する。

続いて、Ｓ６０では、処理装置１０は、今回の処理サイクルにおいて検出されたターゲットのトラッキングを行う。すなわち、処理装置１０は、前回の処理サイクルまでに検出されたターゲットの情報と、今回の処理サイクルにおいて検出されたターゲットの情報とを接続し、ターゲットの移動方向などを算出する。

続いて、Ｓ７０では、処理装置１０は、ターゲットの速度ｖ、距離ｒ、方位、移動方向などを含むターゲット情報を、ＥＣＵへ送信する。ＥＣＵは、ターゲット情報を用いて、走行支援などのアプリケーションを実行する。例えば、ＥＣＵは、ターゲット情報を用いて、車両８０がターゲットと衝突する可能性が比較的高い場合に、警報を出力するアプリケーションを実行する。以上で本処理を終了する。

なお、本実施形態では、Ｓ２０の処理が、処理装置１０が実現するデータ算出部の機能に相当する。

＜２－２．内部反射＞
次に、レーダ装置１００が受信する反射信号について説明する。図６に示すように、レーダ装置１００は、車両８０の周辺に存在する他車両９０や歩行者９５を検出すべきターゲットとしている。しかしながら、レーダ装置１００は、ターゲットからの反射波以外に、検出したくない車両８０の内部反射波も受信する。内部反射波は、車両８０内で生じた反射波であり、図６に示すように、バンパ８１によって送信波が反射された生じた反射波を含む。レーダ装置１００が、バンパ８１の外部に搭載されている場合には、内部反射波は、バンパ８１の代わりにレーダ装置１００を保護するレドームによって送信波が反射されて生じた反射波を含む。また、内部反射波は、車両８０の内部パーツ８２で送信波が反射されて生じた反射波なども含む。送信波は、バンパ８１を介して内部パーツ８２へ伝達されて反射されることがある。また、内部パーツ８２で反射されて生じた反射波は、バンパ８１を介してレーダ装置１００へ伝わることがある。

レーダ装置１００（具体的には、送信アンテナ３０及び受信アンテナ４０）と、バンパ８１、内部パーツ８２との相対的な位置関係は、時間的にほぼ変動しない。具体的には、この相対的な位置関係は、時間的にｍｍオーダー未満しか変動しない。そのため、車両内部反射信号を示す合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の振幅の位相は、時間的にほぼ変動しない。一方、レーダ装置１００とターゲットとの相対的な位置関係は、時間的にｍｍオーダー以上変動する。そのため、ターゲット反射信号を示す合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の振幅の位相は、時間的に比較的大きく変動する。

図７に示すように、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力スペクトラムＰｓにおいて、車両内部反射信号を示すピークｐｋ_ｉは、車両８０から近い距離に表れる。そして、電力スペクトラムＰｓにおいて、ピークｐｋ＿ｉと近い位置に、レーダ装置１００と近い位置に存在する近接ターゲットを示すピークｐｋ＿ｔも現れる。そのため、電力スペクトラムＰｓの電力値と、雑音電力に基づいて算出された検出閾値とを比較してピークを検出した場合、ピークｐｋ＿ｉとピークｐｋ＿ｔのどちらも検出される。検出されたピークｐｋ＿ｉ，ｐｋ＿ｔは、車両内部反射とターゲットのどちらを示すピークなのかを区別をつけることが困難である。

なお、本実施形態において、検出閾値は、雑音電力から求められる検出閾値である。雑音電力は、レーダ装置１００の熱雑音電力、路面反射電力など、ターゲットからの反射電力以外の電力である。例えば、ターゲットを歩行者のみにした場合には、他車両からの反射電力も雑音電力に含まれる。

ここで、受信信号から静止クラッタ成分を抑圧する手法として、図８に示すＭＴＩ処理がある。ＭＴＩ処理は、チャンネルごと且つ距離ビンごと（すなわち周波数ビンごと）に、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）の時系列にハイパスフィルタを適用することで、振幅及び位相の変動がない信号が抑圧された抑圧データＳｍ（ｔ，ｆｂ）を生成する。図８は、説明をわかりやすくするため、ハイパスフィルタ処理を、時刻ｔ０のＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）から、ｔ０－ｎＴ（ｎ＝０，１，…Ｎ－１）の期間（すなわち、ｔ０～ｔ０－（Ｎ－１）Ｔの期間）の時系列の平均値を除去する処理に置き換えている。Ｎは、自然数であり、ハイパスフィルタ処理を適用する時系列に含まれる処理サイクル数を表す。

そして、ＭＴＩ処理は、生成した各チャンネルの抑圧データＳｍ（ｔ０，ｆｂ）を合成した後、合成抑圧データＳｍｋ（ｔ０，ｆｂ）について検出閾値を検出する。検出閾値は、例えば、Constant False Alarm Rate（以下、ＣＦＡＲ）検出によって検出される。ＣＦＡＲは、検出閾値を設定する距離ビン周辺の信号電力に基づいて検出閾値を設定する方法である。

ＭＴＩ処理は、抑圧したい信号の振幅又は位相成分が時間的に少しでも変動する場合に、抑圧したい信号を小さくすることはできるものの、完全に抑圧することができないことがある。この場合、抑圧したい信号の電力が検出閾値よりも大きくなることがある。

バンパ８１、内部パーツ８２、送信アンテナ３０、及び受信アンテナ４０は、車両８０の走行に伴う振動によって、ｍｍ未満のオーダーの微小変動することがある。よって、内部反射信号を示す合成複素データＳｋ（ｔ，ｆｂ）の振幅の位相成分は、時間的に微小な変化をすることがある。したがって、レーダ装置１００によって算出された時刻ｔ０の合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）に対してＭＴＩ処理を実行しても、内部反射信号の電力が検出閾値よりも大きくなる可能性がある。

そこで、本実施形態では、処理装置１０は、チャンネルごと且つ周波数ビンごとに、時刻ｔ０から時刻ｔ０－（Ｎ－１）Ｔまでの期間のＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）の時系列を平均し、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。そして、処理装置１０は、各チャンネルの平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を合成して、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出し、算出した合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を検出閾値にフィードバックする。すなわち、車両内部反射信号が観測された周波数ビンの検出閾値を、車両内部反射信号の電力に応じて大きくすることで、車両内部反射信号の誤検出を抑制する。本実施形態では、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）が平均データに相当する。

＜２－３．ピーク検出処理＞
次に、処理装置１０が実行するピーク検出処理の手順について、図９のフローチャートを参照して説明する。

まず、Ｓ３００では、処理装置１０は、車速センサ７０から受信した検出信号に基づいて、後述する平均期間において、車両８０が移動していたか否か判定する。平均期間において車両８０がまったく移動せずに停止していた場合は、Ｓ３２０の処理へ進み、平均期間において車両８０が移動していた場合は、Ｓ３１０の処理へ進む。

Ｓ３１０では、処理装置１０は、チャンネルごと且つ周波数ビンごとに、予め決められた平均期間におけるＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）を平均して、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。平均期間を、ｔ０－ｎＴ（ｎ＝０，１，…Ｎ－１）の期間とすると、各チャンネルの平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）は、次の式（３）で表される。さらに、処理装置１０は、Ｋチャンネル分の平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を合成して、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。具体的には、処理装置１０は、過去のＮ個の処理サイクルで算出したＦＦＴ複素データ（ｔ，ｆｂ）をすべて保持しておいて、Ｎ個のＦＦＴ複素データ（ｔ，ｆｂ）の平均を算出する。

なお、処理装置１０は、最新の時刻ｔ０のＦＦＴ複素データ（ｔ０，ｆｂ）と、前回の処理サイクルにおいて算出した平均データＳａｖ（ｔ０－１，ｆｂ）とから、今回の処理サイクルにおける平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を算出してもよい。

図１０に示すように、レーダ装置１００と反射体との相対的な位置関係が変動する場合（具体的には、ｍｍオーダー以上の変動）、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）の振幅の位相がランダムに変化するため、平均ベクトルの大きさが非常に小さくなる。その結果、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）の電力は、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力と比べて、１０×ｌｏｇ１０（Ｎ）だけ低下する。

一方、図１１に示すように、レーダ装置１００と反射体との相対的な位置関係がほぼ変動しない場合（具体的には、ｍｍオーダー未満の変動）、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）の振幅の位相の変化が小さい。よって、平均してもベクトルの大きさ及び向きはあまり変わらない。その結果、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）の電力は、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力とほぼ一致する。よって、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力は、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力と比べて、車両内部反射信号が観測された周波数ビンでは変化せず、ターゲット反射信号が観測された周波数ビンでは大きく低下する。

なお、車両８０が停止している場合、レーダ装置１００と静止物との相対的な位置関係が変化しないため、静止物を示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）の振幅の位相は時間的に変動しない。そのため、処理装置１０が、車両８０の停止中に取得された離散ビート信号ｂ（ｔ）から算出されたＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）を含めて、複数のＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）を平均すると、静止物からの反射信号を示す合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力は抑圧されない。その結果、後述する合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）をフィードバックした検出閾値は、静止物が観測された周波数ビンにおいて上昇し、静止物が検出できなくなることがある。よって、処理装置１０は、平均期間において車両８０が移動している場合に限って、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）及び合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。

さらに、処理装置１０は、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）及び合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する距離範囲、すなわち周波数ビンの範囲を、車両８０の長さに基づいた範囲に限定する。内部反射信号は、車両８０の前端から後端までの車長の範囲内で観測され、車長よりも遠方では観測されない。よって、処理装置は、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）及び合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する距離範囲を、例えば、車両８０の車長以内の範囲や、車両８０の車長に余裕値を加算した値以内の範囲に限定する。

また、平均期間は、検出したいターゲットを示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ，ｆｂ）の振幅の位相がランダムとみなせる程度の時間であり、例えば、キャリア周波数ｆｃが２４ＧＨｚの場合、１ｓ以上であるとよい。また、平均期間は、長すぎると、検出したターゲット反射信号の電力が大電力であった場合に、その周波数ビンにおける平均データＳａｖ（ｔ，ｆｂ）の電力がしばらくの間大きい値に留まってしまう。そのため、平均期間は、大電力のターゲット反射信号を検出した場合に影響が長引かない期間、例えば、キャリア周波数ｆｃが２４ＧＨｚの場合、１０ｓ以下であるとよい。

続いて、Ｓ３２０では、処理装置１０は、検出閾値を決定する。具体的には、処理装置１０は、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力値に加算値Ｘ（ｄＢ）を加算して、周波数の関数である第１閾値を算出する。加算値Ｘ（ｄＢ）は、予め決められた正の値であり、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の精度に応じて設定される余裕値である。Ｓ３１０において、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出していない場合は、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力値は０である。

また、処理装置１０は、レーダ装置１００による観測における雑音電力に基づいて第２閾値を算出する。処理装置１０は、各チャンネルの雑音電力の合計値に、加算値Ｙ（ｄＢ）を加算して、周波数の関数である第２閾値を算出する。加算値Ｙ（ｄＢ）は、予め決められた値であり、誤検出率に応じて設定される余裕値である。

さらに、処理装置１０は、周波数ビンごとに、第１閾値と第２閾値とを比較して、大きい方の値を検出閾値として算出する。算出された検出閾値は、図１２の二点鎖線で示すように、車両内部反射信号が観測されたレーダ装置１００の近傍では第１閾値となり、車両内部反射信号を示す合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力よりも大きな値になっている。また、算出された検出閾値は、レーダ装置１００の遠方では第２閾値となっている。

続いて、Ｓ３３０では、処理装置１０は、周波数ビンごとに、合成複素データＳｋ（ｔ，ｆｂ）と、Ｓ３２０において決定した検出閾値とを比較して、合成複素データＳｋ（ｔ，ｆｂ）が検出閾値よりも大きく、且つ極大となっている周波数をピークとして検出する。以上で、本処理を終了する。

なお、本実施形態では、Ｓ３１０の処理が、処理装置１０が実現する平均算出部の機能に相当し、Ｓ３２０の処理が、処理装置１０が実現する第１閾値算出部、第２閾値算出部及び検出閾値算出部の機能に相当する。また、Ｓ３３０の処理が、処理装置１０が実現するピーク検出部の機能に相当する。

＜３．効果＞
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）がフィードバックされた第１閾値と、雑音電力に基づいて算出された第２閾値とが比較され、大きい方の値が検出閾値として算出される。これにより、車両内部反射信号が観測されたレーダ装置１００の近傍では、検出閾値は、車両内部反射信号の電力値よりも大きい第１閾値となる。したがって、車両内部反射信号の誤検出を抑制することができる。

（２）車両８０が移動している時に取得された離散ビート信号ｂ（ｔ）から算出されたＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）のみが平均されて、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）が算出される。これにより、車両８０の周囲に存在する静止物のターゲットが検出できなくなることを抑制することができる。

（３）平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）及び合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する距離範囲を車長に基づいた範囲に限定することによって、原理上内部反射が生じえない距離領域で閾値を上げることなく、内部反射信号の誤検出を抑制することができる。

（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。

前述した第１実施形態では、ピーク検出処理において、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を検出閾値にフィードバックした。これに対し、第２実施形態では、ピーク検出処理において、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）を検出閾値にフィードバックするとともに、周波数ビンごとに、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）を、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）から合成平均データＳａｖｋ（ｔ０、ｆｂ）を減算した値に更新する。

＜２．ピーク検出処理＞
次に、第２実施形態の処理装置１０が、第１実施形態のピーク検出処理に代えて実行するピーク処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。

まず、Ｓ３０５及びＳ３１５では、処理装置１０は、図９のＳ３００及びＳ３１０の処理と同様の処理を行う。
続いて、Ｓ３２５では、処理装置１０は、式（４）に示すように、チャンネルごと且つ周波数ビンごとに、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）を、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）から平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を減算した値に更新する。
Ｓ（ｔ０，ｆｂ）＝Ｓ（ｔ０，ｆｂ）－Ｓａｖ（ｔ０，ｆｂ） …（４）

そして、処理装置１０は、各チャンネルのＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）を合成して、合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）を算出する。上述したように、平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）の電力は、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力と比べて、車両内部反射信号が観測された周波数ビンではほぼ変化せず、ターゲット反射信号が観測された周波数ビンでは比較的大きく低下する。そのため、図１４に示すように、更新されたＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力は、更新前と比べて、車両内部反射信号が観測された周波数ビンでは比較的大きく低下するが、ターゲット反射信号が観測された周波数ビンではほとんど低下しない。

続いて、Ｓ３３５では、処理装置１０は、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力値に加算値Ｘ（ｄＢ）を加算して、周波数の関数である第１閾値を算出する。本実施形態では、更新後のＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力が、更新前と比べて、車両内部反射信号が観測された周波数ビンにおいて大きく低下するため、加算値Ｘ（ｄＢ）は負の値とする。

また、処理装置１０は、図９のＳ３２０の処理と同様にして、第２閾値を算出し、周波数ビンごとに、第１閾値と第２閾値とを比較して、大きい方の値を検出閾値として算出する。算出された検出閾値は、図１４の二点鎖線で示すように、レーダ装置１００の近傍では、車両内部反射信号を示す合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力よりも大きく、ターゲット反射信号を示す合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力よりも小さい値になる。

続いて、Ｓ３４５では、処理装置１０は、図９のＳ３４０の処理と同様にして、周波数ビンごとに、Ｓ３２５において算出した合成複素データＳｋ（ｔ０，ｆｂ）と、Ｓ３３５において決定した検出閾値とを比較して、ピークを検出する。以上で、本処理を終了する。

なお、本実施形態では、Ｓ３２５の処理が、処理装置１０が実現する更新部の機能に相当する。

＜３．効果＞
以上説明した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１）～（３）に加え、以下の効果が得られる。

（４）チャンネルごとに、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）が、ＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）から平均データＳａｖ（ｔ０，ｆｂ）を減算した値に、更新される。これにより、内部反射信号を示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）が抑圧され、内部反射信号を示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力値と、ターゲット反射信号を示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力値との差が大きくなる。そして、合成平均データＳａｖｋ（ｔ０，ｆｂ）の電力値に負の加算値Ｘを加算することで、内部反射信号を示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力値と、ターゲット反射信号を示すＦＦＴ複素データＳ（ｔ０，ｆｂ）の電力値との間の値である第１閾値が算出される。したがって、車両内部反射信号の誤検出を抑制しつつ、レーダ装置１００の近くに位置するターゲットからのターゲット反射信号を検出することができる。

（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、レーダ装置１００の変調方式はＦＭＣＷ方式であったが、変調方式はＦＭＣＷ方式に限定されるものではない。本開示は、位相情報が取り出せるすべての変調方式（例えば、多周波ＣＷ方式やパルス方式）のレーダ装置に適用することができる。

（ｂ）上り傾斜波と下り傾斜波の１セットを１つの送信波とすると、送信波と送信波との間隔は均等でなくてもよい。すなわち、処理サイクルの間隔は均等でなくてもよい。
（ｃ）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。

（ｄ）上述したレーダ装置の他、当該レーダ装置を構成要素とするシステム、当該レーダ装置の処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、ピーク検出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１０…処理装置、３０…送信アンテナ、４０…受信アンテナ、５０…混合器、６０…ＡＤ変換器、８０…車両、１００…レーダ装置。

Claims

車両（８０）に搭載されたレーダ装置（１００）であって、
レーダ波を送信するように構成された送信アンテナ（３０）と、
前記レーダ波が反射されて生じた反射波を受信するように構成された受信アンテナ（４０）と、
前記反射波に基づいて受信信号を取得するように構成された信号取得部（５０，６０）と、
前記信号取得部により取得された前記受信信号を周波数解析して、周波数の関数である複素データを算出するように構成されたデータ算出部（１０）と、
今回の処理サイクル以前の決められた期間における複数の前記複素データを周波数ビンごとに平均した、平均データを算出するように構成された平均算出部（１０）と、
前記平均算出部により算出された前記平均データの電力値に、決められた加算値を加算して、周波数の関数である第１閾値を算出するように構成された第１閾値算出部（１０）と、
前記レーダ装置による観測における雑音電力に基づいて、周波数の関数である第２閾値を算出するように構成された第２閾値算出部（１０）と、
周波数ビンごとに、前記第１閾値算出部により算出された前記第１閾値と前記第２閾値算出部により算出された前記第２閾値とを比較して、大きい方の値を検出閾値として算出するように構成された検出閾値算出部（１０）と、
周波数ビンごとに、前記今回の処理サイクルにおける前記複素データの電力値と前記検出閾値とを比較して、前記複素データの電力値が前記検出閾値よりも大きく且つ極大となっている周波数をピークとして検出するように構成されたピーク検出部（１０）と、を備える、
レーダ装置。
前記加算値は負の値であり、
前記今回の処理サイクルにおいて前記データ算出部により算出された前記複素データを、周波数ビンごとに前記複素データから前記平均算出部により算出された前記平均データを減算した値に、更新するように構成された更新部（１０）を備え、
前記ピーク検出部は、前記更新部により更新された前記複素データの電力値と前記検出閾値とを比較して、前記周波数を前記ピークとして検出するように構成されている、
請求項１に記載のレーダ装置。
前記平均算出部は、前記決められた期間に車両が移動していることを条件として、前記平均データを算出するように構成されている、
請求項１又は２に記載のレーダ装置。
前記データ算出部により算出された前記複素データの周波数は前記レーダ装置からの距離情報を表し、
前記平均算出部は、前記平均データを算出する距離範囲を、前記車両の長さに基づいた範囲に限定するように構成されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載のレーダ装置。