JP7067974B2 - レーダ装置およびレーダ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の制御方法に関する。

従来、物標を検出するレーダ装置として、周波数が連続的に変化するチャープ波を送信して物標との距離、相対速度および角度を検出するＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－３８７３号公報

しかしながら、上記した相対速度は、レーダ装置に対して近づくまたは遠ざかる縦方向への相対速度であるため、例えば、レーダ装置（あるいは車両）の前を横切る物標については上記した縦方向への相対速度がゼロに近い値として検出されるおそれがある。つまり、従来は、物標が横方向に移動する移動物であるか静止物かを精度良く判定する点で改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、横方向に移動する移動物を高精度に検出することができるレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーダ装置は、受信部と、第１処理部と、判定部とを備える。前記受信部は、周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する。前記第１処理部は、前記受信アンテナで受信した前記反射波と前記送信波とから生成されるビート信号に対して第１ＦＦＴ処理を行うことで前記受信アンテナ毎に周波数スペクトルを生成する。前記判定部は、前記第１処理部によって生成された前記周波数スペクトルにおけるピークの前記複数の受信アンテナ間での位相差を算出し、当該位相差の時間変化に基づいて前記物標が横方向へ移動する移動物であるか否かを判定する。

本発明によれば、横方向に移動する移動物を高精度に検出することができる。

図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。 図１Ｂは、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要を示す図である。 図２は、レーダ装置のブロック図である。 図３は、送信周波数と、受信周波数と、ビート周波数との関係の一例を示す図である。 図４は、一つのビート信号に対して距離ＦＦＴ処理を行った結果を示す図である。 図５は、判定部の判定処理を示す図である。 図６は、第２処理部の処理内容を示す図である。 図７は、折返判定部の処理内容を示す図である。 図８は、折返判定部の処理内容を示す図である。 図９は、レーダ装置が実行する物標検出の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置およびレーダ装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１Ａおよび図１Ｂを用いて、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要について説明する。図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図１Ｂは、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要を示す図である。

図１Ａでは、停車中の車両ＭＣ（レーダ装置１）の前を１つの物標Ｐが横切る（横方向に移動する）移動物である場合を示している。また、図１Ａに示すように、実施形態に係るレーダ装置１は、車両ＭＣの前端部に設けられるとともに、４つの受信アンテナ２１ａ～２１ｄを備えていることとする。なお、受信アンテナ２１ａ～２１ｄの数は、複数であれば、３つ以下でも、５つ以上でもよい。また、レーダ装置１の搭載位置は、車両ＭＣの前端部に限定されるものではなく、車両ＭＣの側面や、後端部であってもよい。

図１Ａに示すレーダ装置１は、例えば、ＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置である。ＦＣＭ方式とは、周波数が連続的に変化する複数のチャープ波が繰り返される送信波を出力して検出範囲内に存在する各物標Ｐとの距離および相対速度を検出する方式である。

具体的には、ＦＣＭ方式は、送信波が物標Ｐによって反射された反射波を複数の受信アンテナ２１ａ～２１ｄによって受信し、受信した反射波と送信波とから生成されるビート信号に対して２次元高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）処理（以下、２次元ＦＦＴ処理と記載する場合がある）を行って物標Ｐとの距離および相対速度を検出する。なお、２次元ＦＦＴ処理は、距離ＦＦＴ処理（第１ＦＦＴ処理の一例）および速度ＦＦＴ処理（第２ＦＦＴ処理の一例）の２回のＦＦＴ処理を行うことである。

ここで、上記した相対速度は、レーダ装置に対して近づくまたは遠ざかる縦方向への相対速度であるため、例えば図１Ａに示すような、レーダ装置の前を横切る物標については上記した縦方向への相対速度がゼロに近い値として検出されるおそれがある。換言すれば、縦方向への相対速度がゼロの物標が検出された場合、かかる物標が静止物であるか、横方向に移動する移動物であるかを精度良く判定できないおそれがあった。

また、仮に、物標の角度を演算し、かかる角度の時間変化をみれば、横方向への移動速度（以下、横速度と記載する）を算出できるため、移動物か静止物かを判定可能であるが、かかる手法では、必ず角度を算出する必要があるため、処理量が嵩んでしまう。

そこで、実施形態に係るレーダ装置１の制御方法では、複数の受信アンテナ２１ａ～２１ｄ間の物理的な距離によって生じる位相差を利用して物標Ｐが移動物であるか静止物であるかを判定する。

図１Ｂでは、物理的に最も離れた２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｄの位相差を利用した場合について説明する。図１Ｂに示すように、実施形態に係るレーダ装置１は、まず、受信アンテナ２１ａ，２１ｄで受信した反射波と送信波とから生成されるビート信号Ｂ１ａ～Ｂｎａ，Ｂ１ｄ～Ｂｎｄに対して距離ＦＦＴ処理を行うことで受信アンテナ２１ａ，２１ｄ毎に周波数スペクトルを生成する。かかる周波数スペクトルは、ビート信号Ｂ１ａ～Ｂｎａ，Ｂ１ｄ～Ｂｎｄの距離ビン毎（周波数毎）のパワー値（レベル）である。

図１Ｂでは、２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｄそれぞれで、時系列に並べられたすべての周波数スペクトルにおいて距離ビンｆｒ１０（周波数ｆｒ１０）にピークが出現している。これは、距離ビンｆｒ１０に対応する距離に物標Ｐが存在することを示している。

また、かかるピークは、受信アンテナ２１ａ，２１ｄ間において、同一時間での位相が異なる。なお、受信アンテナ２１ａ，２１ｄ間で生じる位相差は、受信アンテナ２１ａ，２１ｄの配置に基づく物理的な距離に起因している。

そこで、実施形態に係るレーダ装置１は、受信アンテナ２１の配置により生じる位相差に着目して移動物判定を行う。具体的には、実施形態に係るレーダ装置１は、距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルにおけるピークの複数の受信アンテナ２１ａ，２１ｄ間での位相差を算出し、かかる位相差の時間変化に基づいて物標Ｐが横方向へ移動する移動物であるか否かを判定する。

図１Ｂに示すグラフでは、ビート信号Ｂ１からビート信号Ｂｎまでの各時間での位相差を時系列に並べている。具体的には、ビート信号Ｂ１ａにおけるピークおよびビート信号Ｂ１ｄにおけるピークの位相差を左端、ビート信号Ｂｎａにおけるピークおよびビート信号Ｂｎｄにおけるピークの位相差を右端としたグラフを示している。

そして、実施形態に係るレーダ装置１は、位相差の時間変化を示すグラフに傾きがあれば横方向に移動する移動物であると判定し、傾きが無ければ静止物と判定する。つまり、レーダ装置１は、時間経過に伴って位相差が変化する場合には、横方向に移動する移動物であると判定し、時間経過に伴って位相差が変化しなければ横方向に移動する移動物ではないと判定する。

なお、上記した実施形態に係るレーダ装置１の制御方法は、物標Ｐが１つの場合や、複数の物標Ｐそれぞれが異なる距離ビンｆｒに存在する場合に好適である。つまり、一つの距離ビンｆｒに１つの物標Ｐが存在する場合に好適である。

なお、レーダ装置１は、横方向に移動する移動物ではないと判定し、かつ、後述する縦方向への相対速度もゼロの場合、つまり、縦方向に移動する移動物でもない場合に、最終的に物標Ｐが静止物であると判定する。

このように、実施形態に係るレーダ装置１の制御方法では、距離ＦＦＴ処理後のピークの位相を複数の受信アンテナ２１ａ～２１ｄで比較することで、横方向へ移動する移動物を高精度に検出することができる。

さらに、実施形態に係るレーダ装置１の制御方法では、距離ＦＦＴ処理後のピークを利用して移動物判定を行うため、物標Ｐの角度を演算する必要がない。すなわち、実施形態に係るレーダ装置１によれば、移動物判定の際に、処理量が嵩むことを防止できる。

なお、実施形態に係るレーダ装置１では、グラフの傾き度合いから横方向への移動速度（横速度）を導出可能であるが、かかる点については後述する。

また、実施形態に係るレーダ装置１では、物標Ｐの角度を演算後、かかる角度が折り返しているか否かを、グラフの形状により判定可能であるが、かかる点についても後述する。

また、図１Ｂに示す例では、物理的に最も離れた２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｄの位相差を利用した場合を一例として示したが、複数の受信アンテナ２１ａ～２１ｄのうち、任意の２つの受信アンテナ２１ａ～２１ｄの位相差を利用してもよい。

また、２つの受信アンテナ２１ａ，２１ｄの位相差に基づいて移動物判定をする場合に限定されるものではなく、３つ以上の受信アンテナ２１ａ～２１ｄの位相差に基づいて移動物判定をしてもよい。具体的には、３つの受信アンテナ２１ａ～２１ｄから得られる３通りの位相差（２つの受信アンテナ２１ａ～２１ｄの組み合わせが３通り）それぞれについて移動物判定を行い総合的に移動物か否かを判定してもよい。

次に、図２を用いて実施形態に係るレーダ装置１の構成について説明する。図２は、レーダ装置１のブロック図である。図２に示すように、レーダ装置１は、車両制御装置２に接続される。

車両制御装置２は、レーダ装置１による物標Ｐの検出結果に基づいてＰＣＳ（Pre-crash Safety System）やＡＥＢ(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種用途（例えば、飛行機や船舶の監視等）に用いられてもよい。

レーダ装置１は、送信部１０と、受信部２０と、処理部３０とを備える。送信部１０は、信号生成部１１と、発振器１２と、送信アンテナ１３とを備える。信号生成部１１はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器１２へ供給する。発振器１２は、信号生成部１１で生成された変調信号に基づいてチャープ信号ＳＴを生成して、送信アンテナ１３へ出力する。

送信アンテナ１３は、発振器１２から入力されるチャープ信号ＳＴを送信波ＳＷへ変換し、かかる送信波ＳＷを車両ＭＣの外部へ出力する。送信アンテナ１３が出力する送信波ＳＷは、複数のチャープ波が繰り返される波形である。送信アンテナ１３から車両ＭＣの前方に送信された送信波ＳＷは、物標Ｐで反射されて反射波となる。

受信部２０は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ２１ａ～２１ｄ、ミキサ２２ａ～２２ｄおよびＡ／Ｄ変換器２３ａ～２３ｄを備える。各受信アンテナ２１は物標Ｐからの反射波を受信波ＲＷとして受信し、かかる受信波ＲＷを受信信号ＳＲへ変換して受信アンテナ２１毎に設けられたミキサ２２へそれぞれ出力する。なお、図２に示す受信アンテナ２１の数は、４つであるが３つ以下または５つ以上であってもよい。

各受信アンテナ２１から出力された受信信号ＳＲは、不図示の増幅器（例えば、ローノイズアンプ）で増幅された後にミキサ２２へ入力される。ミキサ２２は、チャープ信号ＳＴと受信信号ＳＲとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号ＳＢを生成し、Ａ／Ｄ変換器２３へ出力する。

これにより、チャープ信号ＳＴの周波数ｆ_ＳＴ（以下、送信周波数ｆ_ＳＴと記載する）と受信信号ＳＲの周波数ｆ_ＳＲ（以下、受信周波数ｆ_ＳＲと記載する）との差となるビート周波数ｆ_ＳＢ（＝ｆ_ＳＴ－ｆ_ＳＲ）を有するビート信号ＳＢが生成される。ミキサ２２で生成されたビート信号ＳＢは、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタルの信号へ変換された後に処理部３０に出力される。

図３は、送信周波数ｆ_ＳＴと、受信周波数ｆ_ＳＲと、ビート周波数ｆ_ＳＢとの関係の一例を示す図である。図３に示すように、ビート信号ＳＢは、チャープ波毎に生成される。なお、ここでは、１回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂ１」とし、２回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂ２」とし、ｎ回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂｎ」としている。

また、図３に示す例では、送信周波数ｆ_ＳＴは、チャープ波Ｃｈ毎に、基準周波数ｆ０から時間に伴って傾きα（＝（ｆ１－ｆ０）／Ｔｍ）で増加し、最大周波数ｆ１に達すると基準周波数ｆ０に短時間で戻るノコギリ波状（いわゆるアップチャープ）である。なお、送信周波数ｆ_ＳＴは、チャープ波毎に基準周波数ｆ０から最大周波数ｆ１へ短時間で到達し、かかる最大周波数ｆ１から時間に伴って傾きα（＝（ｆ０－ｆ１）／Ｔｍ）で減少するノコギリ波状（いわゆるダウンチャープ）であってもよい。

図２の説明に戻り、処理部３０について説明する。処理部３０は、送信制御部３１および信号処理部３２を備える。信号処理部３２は、第１処理部３３、判定部３４、導出部３５、第２処理部３６、ピーク抽出部３７、演算部３８、折返判定部３９および出力部４０を備える。

かかる処理部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置１全体を制御する。

かかるマイクロコンピュータのＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部３１および信号処理部３２として機能する。なお、送信制御部３１および信号処理部３２のうち少なくとも一部または全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

送信制御部３１は、送信部１０の信号生成部１１を制御し、信号生成部１１からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器１２へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化するチャープ信号ＳＴが発振器１２から送信アンテナ１３へ出力される。

信号処理部３２は、各Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるビート信号ＳＢに対してそれぞれ２次元ＦＦＴ処理（距離ＦＦＴ処理および速度ＦＦＴ処理）を行い、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて物標Ｐの距離、相対速度（縦方向への相対速度および横方向への相対速度）および方位を演算する。以下、信号処理部３２の各部の処理について説明する。

信号処理部３２の第１処理部３３は、各Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるビート信号ＳＢそれぞれに対して距離ＦＦＴ処理を行うことで受信アンテナ２１毎に周波数スペクトルを生成する。具体的には、第１処理部３３は、ビート信号ＳＢ毎に各距離ビンｆｒ（ｆｒ１～ｆｒｍ）について距離ＦＦＴ処理を行う。ここで、図４を用いて、距離ＦＦＴ処理の結果について具体的に説明する。

図４は、一つのビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行った結果を示す図である。図４に示す周波数スペクトルでは、横軸を周波数（すなわち、距離ビン）とし、縦軸をパワーの大きさ（ピークの大きさ）としている。図４に示す例では、距離ビンｆｒ１０のみにピークが出現していることとする。

ここで、ビート信号ＳＢの周波数は、物標Ｐとレーダ装置１との間の距離に比例して増減する。このため、第１処理部３３は、ビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行うことで、物標Ｐとの距離に対応する距離ビンｆｒに出現するピーク（パワーが所定値以上）を距離ＦＦＴ処理の結果として取得する。

つまり、図４に示す例では、第１処理部３３は、一つのビート信号ＳＢにおいて、距離ビンｆｒ１０にピークが出現していることを示す情報を距離ＦＦＴ処理の結果として取得する。そして、第１処理部３３は、各ビート信号ＳＢの距離ＦＦＴ処理の結果を判定部３４および第２処理部３６へ出力する。

図２に戻って判定部３４について説明する。判定部３４は、第１処理部によって生成された距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルのピークの位相を用いて移動物判定を行う。

具体的には、判定部３４は、周波数スペクトルにおけるピークについて、複数の受信アンテナ２１間での位相差を算出し、位相差の時間変化に基づいて物標Ｐが横方向へ移動する移動物であるか否かを判定する。ここで、図５を用いて、判定部３４の判定処理について具体的に説明する。

図５は、判定部３４の判定処理を示す図である。図５では、２つの受信アンテナ２１間での位相差を縦軸、時間を横軸に示している。例えば、図５では、１回目のチャープ波に対応する位相差（ビート信号Ｂ１の位相差）を左端にプロットし、ｎ回目のチャープ波に対応する位相差（ビート信号Ｂｎの位相差）を右端にプロットしている。

図５に示すように、ビート信号Ｂ１における位相差からビート信号Ｂｎにおける位相差までに至る過程において、わずかな増減を繰り返しながら位相差が略２ｄｅｇから略－６ｄｅｇまで変化している。かかる場合、判定部３４は、位相差が時間経過に伴って所定値以上変化している（時間変化している）として、物標Ｐが横方向への移動物であると判定する。なお、かかる所定値は、例えば、予め設定された値である。

一方、図示しないが、判定部３４は、ビート信号Ｂ１からビート信号Ｂｎまでにおいて位相差の時間変化が所定値未満であれば、時間変化していないとして、物標Ｐが横方向への移動物ではない（縦方向へのみ移動している移動物の可能性が残るため）と判定する。なお、静止物か否かの判定は、後述の演算部３８で演算される縦方向への相対速度がゼロか否かで行われる。

なお、判定部３４は、ビート信号Ｂ１からビート信号Ｂｎまでにおける位相差の時間変化が所定値以上か否かにより移動物判定を行ったが、例えば、図５に示すグラフの近似線を算出し、かかる近似線の傾きが所定角度以上か否かで移動物判定を行ってもよい。

なお、図５では、ビート信号Ｂ１からビート信号Ｂｎまでのすべてのビート信号ＳＢの位相差をプロットして移動物判定に用いたが、例えば、すべてのビート信号Ｂ１～Ｂｎのうち、所定数のビート信号Ｂ１～Ｂｎのみをプロットして移動物判定に用いてもよい。つまり、位相差が時間変化しているか否かが判定できれば、すべてのビート信号Ｂ１～Ｂｎの位相差をプロットする必要はないため、処理量を抑えることができる。

なお、判定部３４による移動物判定は、同一距離ビンｆｒに１つの物標Ｐのみが存在する場合に好適である。このため、判定部３４は、後述の演算部３８によって同一距離ビンｆｒに複数の物標Ｐが存在することが検出された場合には、かかる移動物判定および後述の導出部３５によって導出される横速度を無効にすることが好ましい。

図２に戻って、導出部３５について説明する。導出部３５は、判定部３４によって物標Ｐが横方向へ移動する移動物であると判定された場合、かかる横方向への移動速度（横速度）を算出する。

具体的には、導出部３５は、判定部３４によって算出された受信アンテナ２１間のピークの位相差の時間変化による傾きに基づいて横速度を導出する。より具体的には、導出部３５は、位相差をプロットしたグラフ（図５参照）の近似線を算出し、かかる近似線の傾斜角に基づいて横速度を算出する。例えば、導出部３５は、傾斜角が大きい程、算出する横速度を大きくする。

このように、導出部３５は、位相差の時間変化における傾きを用いることで、高精度に横速度を導出することができる。

なお、導出部３５は、横速度の導出にグラフの近似線を用いたが、近似線に限定されるものではなく、例えば、最初のビート信号Ｂ１と最後のビート信号Ｂｎとの位相差を通る直線（あるいは、任意の２つの位相差を通る直線）の傾斜角に基づいて横速度を算出してもよい。

第２処理部３６は、第１処理部３３における距離ＦＦＴ処理の結果に対して速度ＦＦＴ処理を行う。速度ＦＦＴ処理とは、距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルの距離ビンｆｒ毎に各速度ビンｆｖについて２回目のＦＦＴ処理を行うことである。これにより、速度ＦＦＴ処理の結果として、物標Ｐの相対速度に対応する速度ビンｆｖにピークが出現することとなる。

具体的には、第２処理部３６は、物標Ｐの相対速度がゼロでない場合に生じる受信信号ＳＲのドップラ成分を利用する。より具体的には、第２処理部３６は、各受信アンテナ２１毎に、ビート信号ＳＢの周波数スペクトルにおけるピークの位相の変化を検出する。ここで、図６を用いて、第２処理部３６の処理内容について具体的に説明する。

図６は、第２処理部３６の処理内容を示す図である。図６では、複数の受信アンテナ２１のうち、任意の１つの受信アンテナ２１の周波数スペクトルを時系列に並べて示している。また、図６では、時間的に連続するビート信号Ｂ１～Ｂ８の距離ＦＦＴ処理の結果とビート信号Ｂ１～Ｂ８間のピークの位相変化の一例を示す。図６に示す例では、各ビート信号Ｂ１～Ｂ８の距離ビンｆｒ１０にピークがあり、かかるピークの位相が変化している。

ここで、物標Ｐとレーダ装置１との間の縦方向への相対速度がゼロでない場合、ビート信号Ｂ１～Ｂ８間において同一物標Ｐに相当する距離ビンｆｒ１０のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。

第２処理部３６は、距離ＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトルを時系列に並べて速度ＦＦＴ処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビン（速度ビン）にピークが出現する周波数スペクトルを得る。

図２に戻ってピーク抽出部３７について説明する。ピーク抽出部３７は、第２処理部３６における速度ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルからパワーが所定の閾値以上のピークを抽出する。かかる閾値は、予め定められた固定値であってもよく、動的に変化させてもよい。

演算部３８は、ピーク抽出部３７によって抽出されたピークに基づいて物標Ｐとの距離、縦方向への相対速度（縦速度）および角度（方位）を演算する。

具体的には、演算部３８は、ピーク抽出部３７によって抽出されたピークの距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖの組み合わせに基づいて物標Ｐとの距離および縦速度を導出する。

また、演算部３８は、所定の角度演算処理により物標Ｐが存在する角度を推定する。具体的には、演算部３８は、４つの受信アンテナ２１ａ～２１ｄの受信信号ＳＲに基づく４つのビート信号ＳＢの周波数スペクトルそれぞれの同一距離ビンｆｒのピークの位相の違いにより物標Ｐの角度を推定する。なお、同一距離ビンｆｒのピークの位相の違いにより、同一距離ビンに複数の物標Ｐが存在することが検出された場合、それら複数の物標Ｐそれぞれについて角度推定を行う。

なお、演算部３８における角度の推定は、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）、または、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）などの所定の推定方式を用いて行われる。

折返判定部３９は、演算部３８によって演算された角度が角度の折り返しゴーストによるものか否かの折返判定を行う。具体的には、折返判定部３９は、判定部３４によって算出されたピークの位相差の時間変化に基づいて折返判定を行う。ここで、図７および図８を用いて、折返判定部３９の処理内容について説明する。

図７および図８は、折返判定部３９の処理内容を示す図である。図７では、車両ＭＣと物標Ｐとの位置関係を示している。図８では、演算部３８によって演算された物標Ｐの角度と２つの受信アンテナ２１間のピークの位相差との関係の理論値を示している。

図７に示すように、演算部３８によって物標Ｐが存在すると推定される角度－θが算出されたとする。しかしながら、角度－θの物標Ｐは、実体である可能性と、あるいは、角度θの物標Ｐａや、角度がゼロの物標Ｐｂ等が折り返された角度の折り返しゴーストである可能性とを含む。このような角度の折り返しゴーストは、特に角度－θが所定角度以上である広角の場合に発生しやすい。

そこで、折返判定部３９は、導出部３５で生成されたグラフの近似線の形状に基づいて角度－θが実体の物標Ｐによるものか、折り返しゴーストである物標Ｐａ，Ｐｂによるものかを判定する。

具体的には、折返判定部３９は、グラフの近似線と、図８に示すグラフとを比較して折返判定を行う。より具体的には、図８に示すように、位相差のグラフによる近似線が、下に凸形状、上に凸形状および直線のいずれであるかにより、実体であるか折り返しゴーストであるかを判定する。

例えば、演算部３８によって物標Ｐが角度－θの実体であった場合、図８に示す理論値のように、導出部３５のグラフの近似線ＡＬ１は、上に凸形状となる。

つまり、折返判定部３９は、演算部３８によって物標Ｐが角度－θであった場合において、導出部３５のグラフの近似線が上に凸形状ならば、角度－θが実体の物標Ｐによるものであると判定する。

一方、図８に示すように、折返判定部３９は、演算部３８によって物標Ｐが角度－θであった場合において、導出部３５のグラフの近似線ＡＬ２が下に凸形状ならば、角度－θが折り返しゴーストである角度θの物標Ｐａによるものと判定する。

また、図８に示すように、折返判定部３９は、演算部３８によって物標Ｐが角度－θであった場合において、導出部３５のグラフの近似線ＡＬ３が直線ならば、角度－θが折り返しゴーストである角度ゼロの物標Ｐｂによるものと判定する。

このように、折返判定部３９は、受信アンテナ２１間のピークの位相差の時間変化を利用することで、演算部３８によって推定される角度が実体の物標Ｐによるものか折り返しゴーストの物標Ｐａ，Ｐｂによるものかを高精度に検出することができる。

出力部４０は、車両制御装置２に対して各種情報を出力する。例えば、出力部４０は、検出した物標Ｐに関する物標情報を車両制御装置２へ出力する。物標情報には、物標Ｐの距離、相対速度（縦速度および横速度）および角度（折返判定後の角度）が含まれる。

次に、図９を用いて実施形態に係るレーダ装置１が実行する処理手順について説明する。図９は、レーダ装置１が実行する物標検出の処理手順を示すフローチャートである。なお、図９に示す処理手順は、レーダ装置１によって繰り返し実行される。

図９に示すように、まず、送信部１０は、ｎ個のチャープ波を含む送信波ＳＷを出力する（ステップＳ１０１）。つづいて、受信部２０は、物標Ｐによる送信波ＳＷの反射波に応じた受信信号ＳＲとチャープ信号ＳＴとからｎ個のビート信号ＳＢを生成する（ステップＳ１０２）。

つづいて、第１処理部３３は、ｎ個の各ビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０３）。つづいて、第２処理部３６は、距離ＦＦＴ処理の結果に対して速度ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０４）。

つづいて、演算部３８は、速度ＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標Ｐの距離、縦速度および角度を演算する（ステップ１０５）。

また、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５と並行して、判定部３４は、距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルにおけるピークの受信アンテナ２１間の位相差を算出する（ステップＳ１０６）。

つづいて、判定部３４は、算出した位相差の時間変化に基づいて移動物判定を行い、物標Ｐが横方向へ移動する移動物であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

導出部３５は、判定部３４によって物標Ｐが横方向へ移動する移動物であると判定された場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、位相差の時間変化における傾きに基づいて横速度を算出する（ステップＳ１０８）。

折返判定部３９は、演算部３８によって演算された角度が角度の折り返しゴーストによるものか否かの角度折り返し判定を行う（ステップＳ１０９）。つづいて、出力部４０は、物標Ｐの距離、相対速度（縦速度および横速度）および角度を含む物標情報を車両制御装置２へ出力し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係るレーダ装置１は、受信部２０と、第１処理部３３と、判定部３４とを備える。受信部２０は、周波数が連続的に変化する送信波ＳＷが物標Ｐによって反射された反射波を複数の受信アンテナ２１で受信する。第１処理部３３は、受信アンテナ２１で受信した反射波と送信波ＳＷとから生成されるビート信号ＳＢに対して第１ＦＦＴ処理を行うことで受信アンテナ２１毎に周波数スペクトルを生成する。判定部３４は、第１処理部３３によって生成された周波数スペクトルにおけるピークの複数の受信アンテナ２１間での位相差を算出し、当該位相差の時間変化に基づいて物標Ｐが横方向へ移動する移動物であるか否かを判定する。これにより、横方向に移動する移動物を高精度に検出することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ レーダ装置
２ 車両制御装置
１０ 送信部
１１ 信号生成部
１２ 発振器
１３ 送信アンテナ
２０ 受信部
２１，２１ａ～２１ｄ 受信アンテナ
２２，２２ａ～２２ｄ ミキサ
２３，２３ａ～２３ｄ Ａ／Ｄ変換器
３０ 処理部
３１ 送信制御部
３２ 信号処理部
３３ 第１処理部
３４ 判定部
３５ 導出部
３６ 第２処理部
３７ ピーク抽出部
３８ 演算部
３９ 折返判定部
４０ 出力部
ＭＣ 車両
Ｐ，Ｐａ，Ｐｂ 物標

Claims (3)

1. 周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテ
   ナで受信する受信部と、
   前記受信アンテナで受信した前記反射波と前記送信波とから生成されるビート信号に対
   して第１ＦＦＴ処理を行うことで前記受信アンテナ毎に周波数スペクトルを生成する第１
   処理部と、
   前記第１処理部によって生成された前記周波数スペクトルにおけるピークの前記複数の
   受信アンテナ間での位相差を算出し、当該位相差の時間変化に基づいて前記物標が横方向
   へ移動する移動物であるか否かを判定する判定部と、
   前記位相差の時間変化による傾きに基づいて前記横方向への相対速度を導出する導出部と、
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記第１処理部によって生成された前記周波数スペクトルに対して第２ＦＦＴ処理を行
   い、当該第２ＦＦＴ処理の結果に基づいて前記物標が存在する角度を演算する演算部と、
   前記位相差の時間変化に基づいて、前記演算部によって演算された前記角度が角度の折
   り返しゴーストによるものか否かを判定する折返判定部とをさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテ
   ナで受信する受信工程と、
   前記受信アンテナで受信した前記反射波と前記送信波とから生成されるビート信号に対
   して第１ＦＦＴ処理を行うことで前記受信アンテナ毎に周波数スペクトルを生成する第１
   処理工程と、
   前記第１処理工程によって生成された前記周波数スペクトルにおけるピークの前記複数
   の受信アンテナ間での位相差を算出し、当該位相差の時間変化に基づいて前記物標が横方
   向へ移動する移動物であるか否かを判定する判定工程と、
   前記位相差の時間変化による傾きに基づいて前記横方向への相対速度を導出する導出工程と、
   を含むことを特徴とするレーダ装置の制御方法。

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