JP7321401B2 - レーダ信号処理装置 - Google Patents
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Description
一方、仰角情報については、測角性能はアンテナ素子数及び素子間隔に依存するが、一般に車載用レーダ装置には小型化・低コスト化等が求められているためアンテナ素子数を増やすことができず高精度な測角値を得ることができない。また、精度の劣化したデータの利用には一般に平滑化処理が行われるが、多くのデータ数を計測する時間が要されることから、より迅速な判定が要求される車載用レーダ装置での利用は困難であった。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る車載用レーダ装置のレーダ信号処理装置1を示す構成図である。
図1に示すレーダ信号処理装置1は、高度設定部2、仮測角値算出部3、判定パラメータ算出部4、判定パラメータ格納部5、判定閾値設定部6、上下判定部7を備える。
なお、FMCW、FMICW、パルスドップラ方式等のレーダの一般的な方式に関する説明は、ここでは省略される。さらに、全体の制御を行う部分、その他の一般的な車載用レーダに関する説明も、ここでは省略される。
高度設定部2は、上方物、下方物、正面物に対応するそれぞれの高度及びその上限下限値を設定し出力する。より厳密に言えば高度設定部2は、少なくとも上方物の高度の下限値と、下方物の高度の上限値と、を設定し出力する。また正面物の高度は、下方物の高度の上限値よりも大きく、上方物の高度の下限値よりも小さい。
仮測角値算出部3は、測距値(a)及び高度設定部2から得られる高度値に基づいて、仰角値(以降、「仮測角値」と称す)と、上方物、下方物、正面物それぞれの仮測角値の上限下限値と、を算出し出力する。
判定パラメータ算出部4は、入力される最新の測角値(b)と、判定パラメータ格納部5から入力される過去の測角値(b)と、仮測角値算出部3から得られる仮測角値及び仮測角値上限下限値とに基づいて、判定パラメータを算出する。ここで算出される判定パラメータは、仮測角値含有率、仮測角値上下範囲含有率、及び仮測角値二乗平均平方根のうち少なくとも一種である。
また判定パラメータ算出部4は、判定パラメータ格納部5へ最新の測角値(b)に更新した所定フレーム数分の判定パラメータを出力する。仮測角値含有率は、所定フレーム数内において、全フレーム数に対する、測角値(b)が仮測角値上限値及び下限値内に含まれるフレーム数の割合である。仮測角値上下範囲含有率は、所定フレーム数内において測角値(b)が仮測角値よりも大きい場合のフレーム数と仮測角値よりも小さい場合のフレーム数との比である。仮測角値二乗平均平方根は、所定フレーム数内における測角値(b)と仮測角値の二乗平均平方根である。
判定閾値設定部6は、各判定パラメータに対する閾値を設定し出力する。上下判定部7は、判定パラメータ算出部4から入力される判定パラメータ及び判定閾値設定部6から入力される判定閾値に基づき、物標の種別判定を行い判定結果を出力する。具体的に物標の種別判定は、閾値処理により実施される。
図2は、実施の形態1に係るレーダ信号処理装置1のフローチャートである。図6は、物標の種別ごとの観測時の距離、仰角等の関係を示す模式図である。図7は、物標の種別ごとの観測時の距離対測角値を表した測角値曲線の概念図である。図8は、上方物の仮測角値曲線、仮測角値上限曲線、仮測角値下限曲線の概念図である。図9は、上方物の物標観測時の測角値及び上方物、下方物、正面物観測時の測角値存在分布を示す模式図である。
自車両のレーダと観測する物標が図6のような関係にあるとき、上方物仮測角値θhは以下の数式により求められる。
また、h0はレーダ搭載高さである。
同様に下方物仮測角値θlは、以下の数式により求められる。
また、h0はレーダ搭載高さである。
ここで、数式(2)の右辺の括弧の中の分子であるhl-h0は負の値となるため、下方物仮測角値θlも負の値となる。すなわち仮測角度は、水平より上を向く角度は正で定義され、水平よりも下を向く角度は負で定義される。
さらに正面物仮測角値θcは、以下の数式により求められる。
ここで、数式(3)の右辺の括弧の中の分子であるhc-h0は、正負いずれの値も取り得る。よって正面物仮測角値θcも、正負いずれの値も取り得る。
図9Aは典型的な上方物測角値のプロット例である。図9Bは上方物測角値の頻度分布の典型例である。図9Cは下方物測角値の頻度分布の典型例である。図9Dは正面物測角値の頻度分布の典型例である。ここで、典型的な下方物測角値及び典型的な正面物のプロットは示されていないが、図9Aと同様に描くことができる。図9Aのように、1個又は少数の観測点のみではそれが上方物の測角値(b)であることを判断することは困難であるように思われる。しかしその頻度分布図9Bは、ピークが正の仰角にシフトし、また、そのピークを中心として対称に頻度が分布していることを示している。このことは、複数点を調べることで物標の種別の傾向を把握することが可能であることを示唆している。物標の種別の傾向を把握する上述の手法は、下方物、正面物についても同様に適用できる。
図3は、実施の形態2による車載用レーダ装置のレーダ信号処理装置1を示す構成図である。
図3に示すレーダ信号処理装置1は、高度設定部2、仮測角値算出部3、判定パラメータ算出部4、判定パラメータ格納部5、判定閾値設定部6、上下判定部7、高度判定部8を備える。実施の形態1の図1とは高度判定部8のみが異なり、以降、重複する説明は省略する。
図4は、実施の形態2に係るレーダ信号処理装置1のフローチャートである。実施の形態1に係るレーダ信号処理のフローチャートである図2とはST06のみが異なる。ST01からST03の動作は実施の形態1と同様である。
高度判定部8は、αを予め設定した微小な値として、仮測角値上下範囲含有率の値が1±αの範囲にあるか否かを判定する。値が1±αの範囲内に有る場合、高度設定部2において設定した高度が測角値の頻度分布の中心(中央)にあり正しい高度を設定していると解釈される。この場合、判定パラメータが上下判定部7へ出力される。値が1±αの範囲内に無い場合、設定した高度が頻度分布の中心(中央)になく設定した高度が適切ではないと解釈される。この場合、高度再設定信号は高度設定部2へ出力される。すなわちここでステップ(ST06)が実行される。
このとき高度設定部2は、異なる高度値を設定するステップ(ST01)と、高度判定部8の条件を満足するまで仮測角値・仮測角値範囲算出するステップ(ST02)以降の処理と、を実行する。以上の処理により、物標に合致した適切な高度値が推定される。
実施の形態3による車載用レーダ装置のレーダ信号処理装置1を示す構成図は、実施の形態2と同様に図3の構成となる。
図5は、実施の形態3に係るレーダ信号処理装置1のフローチャートである。実施の形態2に係るレーダ信号処理のフローチャートである図4におけるST06は、ST07に置き換えられている。図4と図5との違いは、ここ以外に無い。高度判定部8は、βを予め設定した微小な値として、仮測角値二乗平均平方根の値がβ以下であるか否かを判定する。条件を満たす場合、すなわち、高度設定部2において設定した高度が測角値の頻度分布の中心(中央)にあり正しい高度を設定している場合は、判定パラメータが上下判定部7へ出力される。条件を満たさない場合、すなわち、設定した高度が頻度分布の中心(中央)になく設定した高度が適切ではない場合は、高度再設定信号が高度設定部2へ出力される。すなわちここでステップ(ST07)が実行される。このとき、高度設定部2は、異なる高度値を設定するステップ(ST01)と、高度判定部8の条件を満足するまで仮測角値・仮測角値範囲算出するステップ(ST02)以降の処理と、を実行する。以上の処理により、物標に合致した適切な高度値が推定される。
Claims (7)
- レーダ装置から送られる測距値(a)と測角値(b)とを処理するレーダ信号処理装置であって、
物標の種別である上方物、下方物、正面物に対応する代表的な高度(H)を設定する高度設定部と、
前記測距値(a)及び前記高度(H)に基づいて、前記物標の種別ごとの仮測角値(B)を算出する仮測角値算出部と、
前記仮測角値(B)と前記測角値(b)とに基づいて、仮測角値含有率(P1)、仮測角値上下範囲含有率(P2)、仮測角値二乗平均平方根(P3)のうち少なくとも一種の値(PV)を算出する判定パラメータ算出部と、
前記物標の種別ごとに算出した前記値(PV)に基づいて、前記物標の種別の判定を行う上下判定部と、を含み、
前記仮測角値含有率(P1)は、所定フレーム数内において、全フレーム数に対する、前記測角値(b)が仮測角値上限値及び下限値内に含まれるフレーム数の割合であり、
前記仮測角値上下範囲含有率(P2)は、所定フレーム数内において前記測角値(b)が仮測角値よりも大きい場合のフレーム数と仮測角値よりも小さい場合のフレーム数との比であり、
前記仮測角値二乗平均平方根(P3)は、所定フレーム数内における前記測角値(b)と仮測角値の二乗平均平方根である、
レーダ信号処理装置。 - 前記仮測角値上下範囲含有率(P2)が、所定の範囲内にあるか否かを判定する高度判定部、をさらに含む請求項1に記載のレーダ信号処理装置。
- 前記仮測角値二乗平均平方根(P3)が、所定の値以下であるか否かを判定する高度判定部、をさらに含む請求項1に記載のレーダ信号処理装置。
- 前記仮測角値算出部は、前記高度(H)に対して上限高度と下限高度とを設け、前記仮測角値(B)の上限値と、前記仮測角値(B)の下限値と、を算出する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレーダ信号処理装置。
- 前記仮測角値算出部は、前記仮測角値(B)に対して上限測角値と下限測角値とを設け、前記仮測角値の上限値と、前記仮測角値の下限値と、を算出する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレーダ信号処理装置。
- 前記仮測角値算出部は、距離又は信号対雑音電力比に応じて前記上限高度と前記下限高度とを算出する請求項4に記載のレーダ信号処理装置。
- 前記仮測角値算出部は、距離又は信号対雑音電力比に応じて前記上限測角値と前記下限測角値とを算出する請求項5に記載のレーダ信号処理装置。
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