JP7020823B2 - レーダ装置及び信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置及び信号処理方法に関する。

レーダ装置によって導出される複数の物標データが同一の物標に係るものとみなされる場合に、それら複数の物標データを一つのグループに結合する技術が知られている。例えば、特許文献１で開示されたレーダ測距装置は、複数の物標データ同士が所定の条件を満足する場合、それら複数の物標データを結合して一つのグループデータとして扱う。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２００３－１４９３３７号公報

ところで、レーダ装置は、物標の検出方向正面の横方向中央に対して左右の所定角度の範囲が、物標データの検出保証範囲として設定されている。この物標データの検出保証範囲とは、レーダ装置が検出した物標データの信頼性が一定以上保証される範囲である。結合対象となる物標の位置によっては結合後の物標が検出保証範囲外となり、結合することで物標データの信頼性が結合前と比べて低下する虞があった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、検出保証範囲内に存在する物標データを適正に検出することが可能なレーダ装置の信号処理技術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、結合条件を満足する物標データを一つのグループに結合する結合処理部と、前記物標データが前記グループに結合された場合に、自装置の検出保証範囲内となるか否かを示す仮角度を導出する仮角度導出部と、を備え、前記結合処理部は、前記仮角度が予め定められた所定値を超えている前記物標データの前記グループへの結合を禁止する構成（第１の構成）である。

また、上記第１の構成のレーダ装置において、前記仮角度導出部は、前記結合条件を満足する前記物標データの横距離及び縦距離に基づき前記物標データに係る前記仮角度を導出する構成（第２の構成）であっても良い。

また、上記第１の構成のレーダ装置において、前記グループに結合された前記物標データが複数である場合に、前記仮角度導出部は、前記結合条件を満足する複数の前記物標データそれぞれの横距離と、前記結合条件を満足する複数の前記物標データそれぞれの縦距離のうちの最小縦距離と、に基づき複数の前記物標データそれぞれに係る前記仮角度を導出する構成（第３の構成）であっても良い。

また、上記第１から第３の構成のレーダ装置において、前記結合処理部は、複数の前記物標データが既に結合された既存グループに関して、複数の前記物標同士の関係が前記結合条件を満足しなくなった前記物標データを異なる物体に係る前記物標データとして前記既存グループから分離する分離部を備え、前記分離部は、前記仮角度が前記所定値を超えている前記物標データを前記既存グループから分離し、前記既存グループへの結合を禁止する構成（第４の構成）であっても良い。

また、上記第１から第４の構成のレーダ装置において、前記仮角度が前記所定値を超えている前記物標データに対して、他の前記物標データとの結合を禁止する結合禁止情報を付加する構成（第５の構成）であっても良い。

また、上記第５の構成のレーダ装置において、前記結合処理部は、前記結合禁止情報が付加された前記物標データを出力しない構成（第６の構成）であっても良い。

また、本発明に係るレーダ装置の信号処理方法は、レーダ装置の信号処理方法であって、結合条件を満足する物標データを一つのグループに結合する工程と、前記物標データが前記グループに結合された場合に、自装置の検出保証範囲内となるか否かを示す仮角度を導出する工程と、を含み、前記物標データの前記仮角度が予め定められた所定値を超えている場合に、当該物標データの前記グループへの結合を禁止する構成（第７の構成）である。

本発明の構成によれば、レーダ装置において物標データを一つのグループとして結合する際、仮角度が所定値を超えている物標データはグループへの結合が禁止される。すなわち、結合対象となる物標の位置によって結合後の物標が検出保証範囲外になることを防止することができる。したがって、検出保証範囲内に存在する物標データを適正に検出することが可能になる。

実施形態のレーダ装置の構成例を示す図 レーダ装置の信号処理装置の動作例を示すフローチャート 信号処理装置による物標データのグループ化処理前の説明図 信号処理装置による物標データのグループ化処理後の説明図 信号処理装置による物標データのグループ化処理を示すフローチャート 第１実施形態の信号処理装置による物標データの分離処理を示すフローチャート 物標データの分離処理における結合前の物標データの説明図（実施例１） 分離処理における結合後（仮角度未適用）の説明図（実施例１） 分離処理における結合後（仮角度適用時）の説明図（実施例１） 物標データの分離処理における結合前の説明図（実施例２） 分離処理における結合後（仮角度未適用）の説明図（実施例２） 分離処理における結合後（仮角度適用時）の説明図（実施例２） 第２実施形態の信号処理装置による物標データの結合処理を示すフローチャート

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。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

＜１．レーダ装置の構成＞
図１は、実施形態のレーダ装置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、運転席からハンドルに向かう方向を「前方向（前方）」という。また、自車両の直進進行方向であって、ハンドルから運転席に向かう方向を「後方向（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は自車両の前端に搭載される。レーダ装置１は、周波数変調した連続波であるＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）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、自車両の直進進行方向における物標の距離（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「横距離」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。縦距離は、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。横距離は、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。

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、を主に備える。

送信部２は、信号生成部２１と、発信器２２と、を備える。信号生成部２１は、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発信器２２に供給する。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は、所定の周期で周波数が上下するＦＭＣＷとなる。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にそれぞれ対応する。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）を行う。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行い、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ＥＣＵ６１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、ピーク抽出、方位演算、ペアリング、距離算出及び相対速度算出などの各種の処理を行う。

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、グループ化などの各種の処理を行う。物標データ処理部４６は、結合処理部４６ａを備える。結合処理部４６ａは、複数の物標同士の関係が予め定められた結合条件を満足する場合に、それら複数の物標データを同一の物標に係る物標データとして一つのグループに結合する。結合処理部４６ａは、新規グループ結合部４６ｂ、既存クループ結合部４６ｃ、分離部４６ｄ、及び仮角度導出部４６ｅを備える。新規グループ結合部４６ｂ、既存クループ結合部４６ｃ、分離部４６ｄ、及び仮角度導出部４６ｅのそれぞれが行う処理の詳細については後述する。

物標データ出力部４７は、物標データを車両の挙動を制御する車両制御ＥＣＵ６１などに出力する。これにより、車両制御ＥＣＵ６１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。

＜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２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２に示す物標データ取得処理を一定時間（例えば１／２０秒）ごとに周期的に繰り返す。

図２に示す処理の開始前に、送信制御部４２による信号生成部２１の制御が完了する。まず、フーリエ変換部４３が、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、高速フーリエ変換を行う（ステップＳ１０１）。そして、４つの受信アンテナ３１の全てに関してアップ区間（送信波ＴＷの周波数が上昇する区間）及びダウン区間（送信波ＴＷの周波数が下降する区間）の双方の周波数スペクトラムが、フーリエ変換部４３からデータ処理部４４に入力される。

次に、物標データ導出部４５が、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Ｓ１０２）。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、方位演算処理を行い、抽出したピーク周波数の信号に係る物標の角度を推定する。方位演算処理により推定された角度は角度スペクトラムにおいてピークとして表れることから「ピーク角度」と呼び、ピーク角度の信号のパワーを「角度パワー」と呼ぶ。方位演算処理では、一つのピーク周波数の信号から、複数のピーク角度、及びそれら複数のピーク角度それぞれの信号の角度パワーが導出される。一つのピーク周波数の信号から同時に導出された複数のピーク角度は、同一の縦距離（当該ピーク周波数に対応する縦距離）に存在する複数の物標の角度を示す。なお、方位演算処理としては、ESPRIT、MUSIC、PRISMなどの周知の方位演算処理を用いることができる。

物標データ導出部４５は、同一の縦距離に存在する複数の物標それぞれのピーク角度と、角度パワーとを導出する（ステップＳ１０３）。

これにより、物標データ導出部４５は、自車両の前方に存在する複数の物標それぞれに対応する区間データを導出する。物標データ導出部４５は、アップ区間及びダウン区間の双方で、ピーク周波数、ピーク角度及び角度パワーのパラメータを有する区間データを導出する。

次に、物標データ導出部４５は、ペアリング処理を行い、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（ステップＳ１０４）。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、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。

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に、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、相対速度及び横距離）を導出する（ステップＳ１０５）。

次に、物標データ導出部４５は、導出したペアデータのうちから物標に係る物標データを確定する。物標データ導出部４５が導出したペアデータには、ノイズなどの不要なデータが含まれる。このため、物標データ導出部４５は、導出したペアデータのうち物標に係るペアデータのみを物標データとして確定する。

物標データ導出部４５は、パラメータに基づいて、導出したペアデータのそれぞれを過去に確定した物標データと対応付ける。物標データ導出部４５は、類似のパラメータ（縦距離、相対速度及び横距離）を有するペアデータと過去の物標データとを対応付ける。そして、物標データ導出部４５は、過去の物標データと対応付けができたペアデータを、物標に係る物標データとして確定する。

また、過去の物標データとの対応付けができなかったペアデータには、新規に表れた物標に係る物標データも含まれる。このため、物標データ導出部４５は、過去の物標データとの対応付けができなかったペアデータについては、次回以降の物標データ取得処理において所定回数（例えば３回）以上連続して過去のペアデータと対応付けができた場合に、新規に表れた物標に係る物標データとして確定する。

このような処理により、物標データ導出部４５は、自車両の周辺の物標に係る物標データを導出する。物標データ取得処理は一定時間（例えば１／２０秒）ごとに周期的に繰り返されることから、物標データ導出部４５は、物標に係る物標データを一定時間ごとに導出することになる。

物標データ処理部４６は、物標データのパラメータ（縦距離、相対速度及び横距離）を時間軸方向に平滑化するフィルタリングを行う（ステップＳ１０６）。このようなフィルタリングの後の物標データは、瞬時値を表すペアデータに対して「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、相対速度及び横距離）に基づいて、同一の物体に係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つのグループに結合する（ステップＳ１０７）。グループ化処理に関する詳細については後述する。

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ＥＣＵ６１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Ｓ１０８）。物標データ出力部４７は、物標データの縦距離と横距離と相対速度とを考慮して、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。

なお、図２を用いて説明した物標データ取得処理は、前述のように一定時間（例えば１／２０秒）ごとに周期的に繰り返されるが、以下の説明では、今まさに行われている１サイクルの物標データ取得処理のことを「今回の処理」と呼び、当該今回の処理の直前に行われた１サイクルの物標データ取得処理のことを「前回の処理」と呼ぶ。

＜３．物標データのグループ化処理＞
次に、図２に示す処理フローのステップＳ１０７の、物標データのグループ化処理について説明する。図３及び図４は、信号処理装置４による物標データのグループ化処理前及びグループ化処理後の説明図である。なお、図３及び図４の上下方向が自車両に対する進行方向であって物標に対する縦距離に係る方向であり、図３及び図４の左右方向が自車両に対する左右方向であって物標に対する横距離に係る方向である。後述する図７～図１２においても同様である。

図３に示すように、レーダ装置１を搭載する自車両の前方に１台の他車両Ｖが存在する場合に、この１台の他車両Ｖに対して複数の反射点が存在し、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３が検出されることがある。そこで、物標データ処理部４６の結合処理部４６ａは、複数の物標データを同一の物標に係る物標データとして一つのグループに結合するグループ化処理を行う。複数の物標データのグループ化には、例えばレーダ装置１から縦距離が最も近い物標を基準物標とし、この基準物標の位置から所定範囲内に存在し、且つ略同一の相対速度を有する物標がグループ化の対象になるといった予め定められた結合条件を満足するか否かに基づいて行われる。

具体的に言えば、例えば図３に示すように縦距離が最も近い物標データＴｒ１を基準物標とし、物標データＴｒ２、Ｔｒ３が、物標データＴｒ１の位置から所定範囲内に存在し、且つ物標データＴｒ１と同程度の速度を有する場合、それらが一つのグループに結合され、図４に示す物標データＴｇが導出される。なお、上述の略同一の相対速度とは、例えば、物標データＴｒ１の相対速度との差が±１[ｋｍ/ｈ]以内の場合である。

物標データＴｇは、１台の他車両Ｖに対して検出された複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３がグループとして結合された後の単一の物標データである。物標データＴｇの横距離Ｄｘは、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれの横距離Ｄｘの平均値から導出される。物標データＴｇの縦距離Ｄｙは、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれの縦距離Ｄｙのうちの最小縦距離、すなわち自車両から最も近い物標データＴｒ１の縦距離Ｄｙから導出される。

なお、図３及び図４に示すように、レーダ装置１は、物標の検出方向正面の横方向中央に対して右方向、左方向それぞれの所定角度θｄの範囲が、物標データの検出可能範囲Ｒｄとして設定される。物標データの検出可能範囲とは、レーダ装置１が物標からの反射波を検出することができる範囲である。検出可能範囲Ｒｄにおける物標からの反射波のレベルは所定値未満であり、検出可能範囲Ｒｄにおける物標データの信頼性は、次に説明する検出保証範囲Ｒｔよりも低い。

また、レーダ装置１は、物標の検出方向正面の横方向中央に対して右方向、左方向それぞれの所定角度θｔの範囲が、物標データの検出保証範囲Ｒｔとして設定される。物標データの検出保証範囲とは、レーダ装置１が検出した物標データの信頼性が一定以上保証される範囲である。

物標からの反射波のパワーは、レーダ装置の物標検出方向正面の横方向中央に対して、角度が大きくなるにつれて小さくなる。その結果、ビート信号のＦＦＴ処理後に導出される角度パワーの大きさが検出保証範囲の物標に関する角度パワーの大きさよりも小さくなり、正確な角度が導出され難くなる。そのため、予め実施した実験等による結果から、物標からの反射波のレベルが所定値以上であり、物標データの信頼性が一定以上保証される範囲を検出保証範囲として予め設定される。

なお、例えば物標データの検出可能範囲Ｒｄを表す所定角度θｄは５０［ｄｅｇ］であり、例えば物標データの検出保証範囲Ｒｔを表す所定角度θｔは２３．５［ｄｅｇ］である。そのため、検出可能範囲Ｒｄは例えば１００[ｄｅｇ]であり、検出保証範囲Ｒｔは例えば４７．０[ｄｅｇ]である。

レーダ装置１は、検出可能範囲Ｒｄにおいて物標データの検出が可能であるが、より信頼性が高い検出保証範囲Ｒｔにおける物標データを車両制御ＥＣＵ６１などに出力する。

続いて、物標データのグループ化処理のより詳細な流れについて、図５を用いて説明する。図５は、信号処理装置４による物標データのグループ化処理を示すフローチャートである。

なお、物標データのグループ化処理は、前回の処理で結合対象となった物標データが今回の処理で連続性がとれている（対応付けができている）場合に、今回の処理の複数の物標データの相対速度等から結合条件を満足するか否かを判定する。

物標データのグループ化処理では、まず、結合処理部４６ａの分離部４６ｄが、前回の処理において複数の物標データが既に結合された既存グループに対して分離処理を行う（ステップＳ２０１）。分離部４６ｄは、分離処理において、既存グループを構成する複数の物標同士の関係が結合条件を満足しなくなった場合に、結合条件を満足しなくなった物標データを異なる物体に係る物標データとして既存グループから分離する。なお、前回の処理において結合された既存グループがない場合、分離処理は行われない。

上述の分離処理について、具体的に言えば、例えば前回の処理において、グループとして結合した一つの物標データが、実際には並走する２台の他車両に係る複数の物標データが結合されていた場合、分離処理により今回の処理におけるこれらの物標データは結合の対象としない。このとき、２台の他車両の速度が変わることなどによって、複数の物標データが、相対速度が略同一の結合条件を満足しなくなることが判別される。なお、結合条件を満足するとき、分離処理は行われない。

次に、結合処理部４６ａの既存グループ結合部４６ｃは、グループに属さない物標データのうち、前回の処理において複数の物標データが既に結合された既存グループに対する結合条件を満足する物標データについて、既存グループへの結合処理を行う（ステップＳ２０２）。すなわち、既存グループ結合部４６ｃは、今回の処理で新たに導出された物標（新規物標）が、既存グループの結合条件を満足する場合に、既存グループに結合する。

具体的に言えば、例えば前回の処理において、３つの物標データが結合されて既存グループが形成され、グループに属さない新規物標データが当該既存グループの結合条件を満足する場合に、この物標データが第４の物標データとして当該既存グループに結合される。

次に、結合処理部４６ａの新規グループ結合部４６ｂは、グループに属さない複数の物標データのうち、結合条件を満足する物標データについて、一つの新規グループとしての結合処理を行う（ステップＳ２０３）。すなわち、新規グループ結合部４６ｂは、今回の処理で新たに導出された物標、ステップＳ２０１で分離された物標、及びステップＳ２０２でグループに結合されなかった物標のようにいずれのグループにも属さないのうち、新規に結合条件を満足する複数の物標データを新規グループとして結合する。なお、ある一つの物標データがいずれのグループにも属さない場合は、その一つの物標データのみを新規グループとする結合処理が行われる。

次に、結合処理部４６ａが、グループ間結合処理を行う（ステップＳ２０４）。結合処理部４６ａは、グループ間結合処理において、物標データのグループ同士の関係が予め定められた結合条件を満足する場合に、それらグループ同士を同一の物標に係る物標データとして一つのグループに結合する。グループ間結合処理の結合条件は、ステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３で用いたグループ自体の結合処理の結合条件よりも厳しい条件が用いられる。すなわち、通常のグループ自体の結合よりも、結合条件に相当する範囲が狭い。例えば、距離に関して言えば、グループ自体の結合処理で並走を判別する距離よりもさらに短い距離で並走を判別する。

以上のとおり、物標データのグループ化処理について説明したが、ステップＳ２０１（分離処理）、ステップＳ２０２（既存グループ結合処理）、ステップＳ２０３（新規グループ結合処理）では、一つのグループとして結合された物標データの位置が検出保証範囲外になることを防止するために、仮角度導出部４６ｅが、グループを構成する複数の物標データそれぞれに係る仮角度を導出する。そして、結合処理部４６ａは、物標データのグループ化処理に対して、仮角度による判別を適用する。

以下、仮角度導出部４６ｅを用いた、仮角度による判別を適用した物標データのグループ化処理について詳細に説明する。

＜４．第１実施形態＞
＜仮角度による判別を適用した物標データの分離処理＞
仮角度による判別を適用した物標データの分離処理について、図６を用いて説明する。図６は、信号処理装置４による物標データの分離処理を示すフローチャートである。なおここでは、グループ化処理のうちの物標データの分離処理に関して、図３及び図４の説明図を用いて説明する。

分離処理では、まず、分離部４６ｄが、既存グループを構成する各物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３（図３参照）の分離判定を行う（ステップＳ３０１）。例えば、相対速度が略同一という結合条件を満足しなくなった物標データは、今回の処理において、異なる物体に係る物標データとして既存グループから分離する判定がなされる。一方、結合条件を満足する物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３は、今回の処理においても、既存グループを構成する物標データとして判定される。

次に、既存グループの結合条件を満足する物標データが存在する場合は、既存グループを構成する物標データとして判定された複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３に関して、仮角度導出部４６ｅが、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれに係る仮角度を導出する（ステップＳ３０２）。仮角度とは、結合前は検出保証範囲Ｒｔ内において検出された物標データが、グループとして結合されることで検出保証範囲Ｒｔ外になるか否かを判断するための条件である。

なお、基準物標である物標データＴｒ１から見て結合条件の所定範囲内に存在する物標データについて仮角度を導出し、検出保証範囲Ｒｔ外になるか否かを判断するため、基準物標である物標データＴｒ１については仮角度を導出しない。

仮角度導出部４６ｅは、グループとしての結合条件を満足する複数の物標データＴｒ２、Ｔｒ３それぞれの横距離Ｄｘと、結合条件を満足する複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれの縦距離Ｄｙのうちの最小縦距離、すなわち基準物標である物標データＴｒ１の縦距離Ｄｙと、に基づき複数の物標データＴｒ２、Ｔｒ３それぞれに係る仮角度を導出する。物標データの仮角度は下記式（１）によって導出される。なお、式（１）により物標データＴｒ２の仮角度が導出される場合は、物標データＴｒ２の横距離が横距離Ｄｘに代入される。また、式（１）により物標データＴｒ３の仮角度が導出される場合は、物標データＴｒ３の横距離が横距離Ｄｘに代入される。

式（１） 仮角度［ｄｅｇ］＝（ＡＴＡＮ（Ｄｘ／Ｄｙ））×１８０／π

次に、分離部４６ｄが、物標データＴｒ２、Ｔｒ３それぞれに係る仮角度が予め定められた所定値を超えているか否か、すなわち検出保証範囲Ｒｔ外であるか否かを判別する（ステップＳ３０３）。例えば、物標データの検出保証範囲Ｒｔを表す所定角度θｔは、物標の検出方向正面の横方向中央に対して右方向、左方向それぞれにおいて２３．５［ｄｅｇ］である。

物標データの仮角度が検出保証範囲Ｒｔ外である場合、すなわち仮角度が所定値を超えている場合（ステップＳ３０３のＹｅｓ）、分離部４６ｄは、仮角度が所定値を超えている物標データを既存グループから分離する（ステップＳ３０４）。すなわち、結合処理部４６ａは、仮角度が所定値を超える物標データの既存グループへの結合を禁止する。これにより、結合対象となる物標の位置によって結合後の物標が検出保証範囲Ｒｔ外になることを防止することができる。すなわち、検出保証範囲Ｒｔ内に存在する物標データを適正に検出することが可能になる。したがって、レーダ装置１は、物標データを検出保証範囲Ｒｔ内に存在するものとして車両制御ＥＣＵ６１に出力することが可能になる。

また、仮角度は、結合条件を満足する物標データの横距離及び縦距離に基づき導出されるので、仮角度が検出保証範囲Ｒｔ内であるか否かを容易に判別することができる。さらに、グループに結合された物標データが複数である場合、複数の物標データそれぞれに係る仮角度は、結合条件を満足する複数の物標データそれぞれの横距離と、結合条件を満足する複数の物標データそれぞれの縦距離のうちの最小縦距離と、に基づき導出される。これにより、最小縦距離の基準物標から見て、結合条件を満足する複数の物標データそれぞれの仮角度が検出保証範囲Ｒｔ内であるか否かを容易に判別することができる。

そして、分離部４６ｄは、仮角度が所定値を超えている物標データに対して、他の物標データとの結合を禁止する結合禁止情報を付加する。例えば、分離部４６ｄは、仮角度が所定値を超えている物標データに対して結合禁止フラグをＯＮにする（ステップＳ３０５）。

これにより、結合禁止フラグがＯＮの物標データは、図５に示した物標データのグループ化処理において、分離処理の後に続く既存グループ結合処理（ステップＳ２０２）、新規グループ結合処理（ステップＳ２０３）で、グループ化の対象とならない。すなわち、一の物標データと他の物標データとが結合の対象とはならない。したがって、不要なグループ化処理が生じることを抑制することができる。また、仮角度が所定値を超えている物標データの、グループへの結合を禁止することで、今回の処理において、再度グループに結合されてしまうことを防止することができる。

そして、分離部４６ｄは、ステップＳ３０５の処理を終えると、図６に示すフロー動作を終了する。

なお、結合処理部４６ａは、結合禁止情報が付加された物標データを出力しない。これにより、必要な物標データをメモリ４１に記憶することが可能である。

ここで、例えばステップＳ３０１の分離判定が終了した段階で、既存グループを構成する物標データＴｒ１、Ｔｒ２が図７に示す位置関係である場合について考える。図７は実施例１の、物標データの分離処理における結合前の物標データの説明図である。なお、レーダ装置１から縦距離が最も近い物標データＴｒ１は基準物標である。

図７に示すように、分離判定後の、１台の他車両Ｖに対して検出された、既存グループを構成する複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２が存在する。例えば、物標データＴｒ１は、横距離Ｄｘ１が４［ｍ］であり、縦距離Ｄｙ１が８［ｍ］である。また例えば、物標データＴｒ２は、横距離Ｄｘ２が４［ｍ］であり、縦距離Ｄｙ２が１５［ｍ］である。

この状態において、仮に、物標データの分離処理で、仮角度による判別を適用しない場合、図８に示すグループに結合後の物標データＴｇの横距離Ｄｘｇは、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２それぞれの横距離Ｄｘ１、Ｄｘ２の平均値から導出される。すなわち、結合後の物標データＴｇの横距離Ｄｘｇは、４［ｍ］である。また、結合後の物標データＴｇの縦距離Ｄｙｇは、自車両から最も近い物標データＴｒ１の縦距離Ｄｙ１から導出される。すなわち、結合後の物標データＴｇの縦距離Ｄｙｇは、８［ｍ］である。

結合後の物標データＴｇの横距離Ｄｘｇ＝４［ｍ］と、縦距離Ｄｙｇ＝８［ｍ］から結合後の物標データＴｇの角度を導出すると、２６．６［ｄｅｇ］となる。すなわち、図８に示すように、グループに結合後の物標データＴｇの位置は、物標データの検出保証範囲Ｒｔ（θｔ＝２３．５［ｄｅｇ］）を超えた位置になってしまう。

そこで、本実施形態では、結合処理部４６ａが、物標データの分離処理において、物標データの結合に関して仮角度による判別を適用する。仮角度導出部４６ｅは、図７に示す状態において、結合前の物標データＴｒ２に対して、上記式（１）を用いて仮角度を導出する。基準物標である物標データＴｒ１については仮角度を導出しない。

物標データＴｒ２に係る仮角度は、結合前の物標データＴｒ２の横距離Ｄｘ２＝４［ｍ］と、物標データＴｒ１、Ｔｒ２それぞれの縦距離Ｄｙのうちの最小縦距離である物標データＴｒ１の縦距離Ｄｙ１＝８［ｍ］と、に基づき、２６．６［ｄｅｇ］である。

したがって、図９に示すように、分離部４６ｄは、仮角度が所定値である物標データの検出保証範囲Ｒｔ（θｔ＝２３．５［ｄｅｇ］）を超えている物標データＴｒ２を既存グループ（物標データＴｇ）から分離する。ここで、分離するとは、前回処理では結合対象であった一の物標データと他の物標データとが、今回処理では結合の対象ならないことを意味する。なお、前回処理で検出された一の物標データと他の物標データが、今回処理でも時間的な連続性を有して検出されているものとする。すなわち、結合処理部４６ａは、物標データＴｒ２のグループへの結合を禁止するものであり、物標データＴｒ１とＴｒ２とを結合対象としない。これにより、物標データＴｒ１が検出保証範囲Ｒｔ外となる場合でも、結合前は検出保証範囲Ｒｔ内において検出された物標データＴｒ２が、グループとして結合されることで検出保証範囲Ｒｔ外になることを防止することができる。このようにして、レーダ装置１は、検出保証範囲Ｒｔ内に存在する物標データＴｒ２を適正に検出することが可能となり、物標データの信頼性の低下を防止できる。

なお、レーダ装置１に対して、１台の車両（例えば、自車両の先行車）の複数の反射点から反射波が取得される場合がある。この実施の形態においては、物標データＴｒ１とＴｒ２が複数の反射点からの反射波に関する物標データとなる。このような場合に、複数の物標データが結合されてグループ化される場合もあれば、１つの物標データのみでグループ化される場合もある。すなわち、複数ではなく、１つの物標データだけであってもグループが形成されることがある。

またここで、例えばステップＳ３０１の分離判定が終了した段階で、既存グループを構成する物標データＴｒ１、Ｔｒ２が図１０に示す位置関係である場合について考える。図１０は実施例２の、物標データの分離処理における結合前の物標データの説明図である。なお、レーダ装置１から縦距離が最も近い物標データＴｒ１は基準物標である。

図１０に示すように、分離判定後の、１台の他車両Ｖに対して検出された、既存グループを構成する複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２が存在する。例えば、物標データＴｒ１は、横距離Ｄｘ１が４［ｍ］であり、縦距離Ｄｙ１が１０［ｍ］である。また例えば、物標データＴｒ２は、横距離Ｄｘ２が６［ｍ］であり、縦距離Ｄｙ２が１５［ｍ］である。この場合、２つの物標データＴｒ１、Ｔｒ２はともに、物標データの検出保証範囲Ｒｔ（θｔ＝２３．５［ｄｅｇ］）内である。

この状態において、仮に、物標データの分離処理で、仮角度による判別を適用しない場合、図１１に示すグループに結合後の物標データＴｇの横距離Ｄｘｇは、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２それぞれの横距離Ｄｘ１、Ｄｘ２の平均値から導出される。すなわち、結合後の物標データＴｇの横距離Ｄｘｇは、５［ｍ］である。また、結合後の物標データＴｇの縦距離Ｄｙｇは、自車両から最も近い物標データＴｒ１の縦距離Ｄｙ１から導出される。すなわち、結合後の物標データＴｇの縦距離Ｄｙｇは、１０［ｍ］である。

結合後の物標データＴｇの横距離Ｄｘｇ＝５［ｍ］と、縦距離Ｄｙｇ＝１０［ｍ］から結合後の物標データＴｇの角度を導出すると、２６．６［ｄｅｇ］となる。すなわち、図１１に示すように、グループに結合後の物標データＴｇの位置は、物標データの検出保証範囲Ｒｔ（θｔ＝２３．５［ｄｅｇ］）を超えた位置になってしまう。

そこで、本実施形態では、結合処理部４６ａが、物標データの分離処理において、物標データの結合に関して仮角度による判別を適用する。仮角度導出部４６ｅは、図１０に示す状態において、結合前の物標データＴｒ２に対して、上記式（１）を用いて仮角度を導出する。基準物標である物標データＴｒ１については仮角度を導出しない。

物標データＴｒ２に係る仮角度は、結合前の物標データＴｒ２の横距離Ｄｘ２＝６［ｍ］と、物標データＴｒ１、Ｔｒ２それぞれの縦距離Ｄｙのうちの最小縦距離である物標データＴｒ１の縦距離Ｄｙ１＝１０［ｍ］と、に基づき、３１．０［ｄｅｇ］である。

したがって、図１２に示すように、分離部４６ｄは、仮角度が所定値である物標データの検出保証範囲Ｒｔ（θｔ＝２３．５［ｄｅｇ］）を超えている物標データＴｒ２を既存グループ（物標データＴｇ）から分離する。ここで、分離するとは、前回処理では結合対象であった一の物標データと他の物標データとが、今回処理では結合の対象ならないことを意味する。なお、前回処理で検出された一の物標データと他の物標データが、今回処理でも時間的な連続性を有して検出されているものとする。すなわち、結合処理部４６ａは、物標データＴｒ２のグループへの結合を禁止するものであり、物標データＴｒ１とＴｒ２とを結合対象としない。これにより、結合前は検出保証範囲Ｒｔ内において検出された物標データＴｒ１が、グループとして結合されることで検出保証範囲Ｒｔ外になることを防止することができる。このようにして、レーダ装置１は、検出保証範囲Ｒｔ内に存在する物標データＴｒ１を適正に検出することが可能となり、物標データの信頼性の低下を防止できる。

＜５．第２実施形態＞
＜仮角度による判別を適用した物標データの結合処理＞
仮角度による判別を適用した物標データの結合処理について、図１３を用いて説明する。図１３は、信号処理装置４による物標データの結合処理を示すフローチャートである。なおここでは、グループ化処理のうちの物標データの結合処理に関して、図３及び図４の説明図を用いて説明する。

そして、先に図５を用いて説明した既存グループ結合処理（ステップＳ２０２）、及び新規グループ結合処理（ステップＳ２０３）の基本的な構成は同じであるので、ここでは単に「結合処理」と呼んで説明する。

結合処理では、まず、既存グループ結合部４６ｃ及び新規グループ結合部４６ｂのいずれかのグループ結合部が、各物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３（図３参照）の結合判定を行う（ステップＳ４０１）。結合判定には、例えばレーダ装置１から縦距離が最も近い物標を基準物標とし、この基準物標の位置から所定範囲内に存在し、且つ略同一の相対速度を有する物標がグループ化の対象になるといった結合条件が用いられる。

グループ結合部は、複数の物標データが、グループとしての結合条件を満足するか否かを判定する。グループとしての結合条件を満足する複数の物標データがグループ化の対象となる。なお、前述のように、ある一つの物標データがいずれのグループにも属さない場合は、その一つの物標データのみを新規グループとする結合処理が行われる。

次に、グループを構成する物標データとして判定された複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３に関して、仮角度導出部４６ｅが、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれに係る仮角度を導出する（ステップＳ４０２）。仮角度導出部４６ｅは、グループとしての結合条件を満足する複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれの横距離Ｄｘと、複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれの縦距離Ｄｙのうちの最小縦距離と、に基づき複数の物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれに係る仮角度を導出する。

次に、物標データＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３それぞれに係る仮角度が予め定められた所定値を超えているか否か、すなわち検出保証範囲Ｒｔ外であるか否かが判別される（ステップＳ４０３）。

物標データの仮角度が検出保証範囲Ｒｔ外である場合、すなわち仮角度が所定値を超えている場合（ステップＳ４０３のＹｅｓ）、既存グループ結合部４６ｃ或いは新規グループ結合部４６ｂは、仮角度が所定値を超えている物標データのグループへの結合を禁止する（ステップＳ４０４）。これにより、結合前は検出保証範囲Ｒｔ内において検出された物標データが、グループとして結合されることで検出保証範囲Ｒｔ外になることを防止することができる。すなわち、レーダ装置１は、検出保証範囲Ｒｔ内に存在する物標データを適正に検出することが可能になる。

そして、ステップＳ４０４の処理が終わると、図１３に示すフロー動作が終了される。

＜６．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。すなわち、上記実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。また、上記の複数の実施形態及び実施例は可能な範囲で組み合わせて実施しても良い。

例えば、上記実施形態では、レーダ装置１はＦＭＣＷ方式のレーダ装置であったが、他の方式のレーダ装置を用いても良い。例えば、ＦＣＭ（Fast-Chirp Modulation）方式のレーダ装置を用いても良い。

また、上記実施形態では、仮角度の導出において、結合条件を満足する複数の物標データそれぞれの横距離と、結合条件を満足する複数の物標データそれぞれの縦距離のうちの最小縦距離と、に基づき複数の物標データそれぞれに係る仮角度を導出することとしたが、縦距離については、複数の物標データで構成するグループの縦距離を用いても良い。この場合のグループの縦距離は、前回の処理における縦距離と相対速度に基づいて予測した今回の処理におけるグループの縦距離を用いることができる。

また、上記実施形態では、プログラムに従ったＣＰＵの演算処理によってソフトウェア的に各種の機能が実現されていると説明したが、これらの機能のうちの一部は電気的なハードウェア回路によって実現されても良い。また逆に、ハードウェア回路によって実現されるとした機能のうちの一部は、ソフトウェア的に実現されても良い。

１ レーダ装置
４ 信号処理装置
４６ 物標データ処理部
４６ａ 結合処理部
４６ｂ 新規グループ結合部
４６ｃ 既存グループ結合部
４６ｄ 分離部
４６ｅ 仮角度導出部

Claims (6)

1. 結合条件を満足する複数の物標データを一つのグループに結合する結合処理部と、
   前記物標データが前記グループに結合された場合に、自装置の検出保証範囲内となるか否かを示す仮角度を導出する仮角度導出部と、
   を備え、
   前記結合条件は、複数の前記物標データのうち縦距離が最も近い基準物標の位置から所定範囲内に存在する前記物標データをグループ化の対象とし、
   前記仮角度導出部は、前記結合条件を満足する前記物標データの横距離及び縦距離に基づき前記物標データに係る前記仮角度を導出し、
   前記結合処理部は、前記仮角度が予め定められた所定値を超えている前記物標データの前記グループへの結合を禁止する
   レーダ装置。
2. 前記仮角度導出部は、前記結合条件を満足する複数の前記物標データそれぞれの横距離と、前記結合条件を満足する複数の前記物標データそれぞれの縦距離のうちの最小縦距離と、に基づき複数の前記物標データそれぞれに係る前記仮角度を導出する請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記結合処理部は、複数の前記物標データが既に結合された既存グループに関して、複数の前記物標同士の関係が前記結合条件を満足しなくなった前記物標データを異なる物体に係る前記物標データとして前記既存グループから分離する分離部を備え、
   前記分離部は、前記仮角度が前記所定値を超えている前記物標データを前記既存グループから分離し、前記既存グループへの結合を禁止する請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記仮角度が前記所定値を超えている前記物標データに対して、他の前記物標データとの結合を禁止する結合禁止情報を付加する請求項１～請求項３のいずれかに記載のレーダ装置。
5. 前記結合処理部は、前記結合禁止情報が付加された前記物標データを出力しない請求項４に記載のレーダ装置。
6. レーダ装置の信号処理方法であって、
   結合条件を満足する複数の物標データを一つのグループに結合する工程と、
   前記物標データが前記グループに結合された場合に、自装置の検出保証範囲内となるか否かを示す仮角度を導出する工程と、
   を含み、
   前記結合条件は、複数の前記物標データのうち縦距離が最も近い基準物標の位置から所定範囲内に存在する前記物標データをグループ化の対象とし、
   前記結合条件を満足する前記物標データの横距離及び縦距離に基づき前記物標データに係る前記仮角度を導出し、
   前記物標データの前記仮角度が予め定められた所定値を超えている場合に、当該物標データの前記グループへの結合を禁止する
   信号処理方法。

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