JP7363678B2

JP7363678B2 - レーダ装置

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Publication number: JP7363678B2
Application number: JP2020107613A
Authority: JP
Inventors: 卓也 ▲高▼山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2040-06-23
Also published as: CN115715371A; JP2022003308A; DE112021003369T5; US20230131287A1; WO2021261329A1

Description

本開示は、レーダ装置に関する。

レーダ装置が受信する受信信号に干渉信号が混入することがある。干渉信号が重畳した振幅デジタル信号をＦＦＴ(Fast Fourier Transform)すると、ＦＦＴスペクトラムのノイズフロアが上昇して、ターゲット信号がノイズフロアに埋もれて検出できないことがある。

非特許文献１は、ＦＦＴ処理前の振幅デジタル信号と閾値とを比較し、閾値よりも振幅が大きい振幅デジタル信号を干渉信号として除去している。これにより、ＦＦＴスペクトラムにおけるノイズフロアの上昇を抑制している。

A Novel Iterative Inter-Radar Interference Reduction Scheme for Densely Deployed Automotive FMCW Radars (IRS2018)

上記閾値を、ターゲットの振幅デジタル信号の振幅よりも小さい値に設定した場合、ターゲット信号がひずみ、ＦＦＴスペクトラムにおいて高調波が発生する。
本開示は、適切な閾値を設定して、振幅デジタル信号から干渉信号を除去することが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つの局面のレーダ装置は、送信アンテナ（３０）と、受信アンテナ（４０）と、信号取得部（１０，Ｓ１０）と、干渉除去部（１０，Ｓ３０）と、スペクトラム取得部（１０，Ｓ４０）と、ターゲット抽出部（１０，Ｓ８０）と、第１閾値算出部（１０，Ｓ１００）と、を備える。送信アンテナは、処理サイクル毎に、送信波を送信するように構成される。受信アンテナは、送信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、受信アンテナにより受信された反射波に応じた振幅信号を取得するように構成される。干渉除去部は、信号取得部により取得された振幅信号から第１閾値の大きさを超えた振幅を有する信号を除去して、振幅信号を更新するように構成される。スペクトラム取得部は、振幅信号をフーリエ変換して、周波数スペクトラムを取得するように構成される。ターゲット抽出部は、スペクトラム取得部により取得された周波数スペクトラムから、設定された第２閾値を超える少なくとも１つのターゲット成分を抽出するように構成される。第１閾値算出部は、ターゲット抽出部により抽出された少なくとも１つのターゲット成分を用いて、第１閾値を算出するように構成される。

本開示の１つの局面のレーダ装置によれば、周波数スペクトラムから、第２閾値を超える少なくとも１つのターゲット成分が抽出される。振幅信号においては、干渉信号は局所的な時間帯に混入する。そのため、振幅信号において、第１閾値を適切に設定して、振幅信号からターゲット信号を抽出することは比較的容易ではない。一方で、周波数スペクトラムにおいては、干渉信号の電力は周波数全体に亘って分散し、ターゲット信号の電力はある固有のビート周波数に集中する。そのため、周波数スペクトラムにおいて、第２閾値を適切に設定して、ターゲット信号を周波数スペクトラムから抽出することは比較的容易である。よって、上記レーダ装置では、周波数スペクトラムからターゲット成分を抽出する。抽出したターゲット成分から、振幅信号に含まれるターゲット信号の振幅が推定できる。すなわち、抽出したターゲット成分から、ターゲット信号の振幅に応じた適切な第１閾値を算出できる。したがって、適切に設定された第１閾値を用いて、振幅信号から干渉信号を除去することができる。

第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。干渉が発生する状況を説明する図である。送信波、反射波及び干渉波の時間に対する周波数変化を示す図である。ターゲットＡＤ信号及び干渉ＡＤ信号の時間変化を示す図である。ＦＦＴスペクトラムにおけるターゲット成分及び干渉成分を示す図である。ターゲットＡＤ信号と、適切に設定された干渉除去のための第１閾値とを示す図である。適切に設定された第１閾値を用いて干渉除去した後のＦＦＴスペクトラムにおけるターゲット成分を示す図である。ターゲットＡＤ信号と、不適切に設定された干渉除去のための第１閾値とを示す図である。不適切に設定された第１閾値を用いて干渉除去した後のＦＦＴスペクトラムにおけるターゲット成分を示す図である。第１実施形態に係る信号処理を示すフローチャートである。第１実施形態に係るターゲット信号の振幅推定手法を説明する図である。第１実施形態に係るターゲット信号の最大振幅を説明する図である。第２実施形態に係るターゲット信号の振幅推定手法を説明する図である。第４実施形態に係るターゲット信号の振幅推定手法を説明する図である。第４実施形態に係るターゲット信号の振幅推定手法により算出されるターゲットＡＤ信号を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。
（第１実施形態）
＜１－１．構成＞
まず、第１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２に示すように、レーダ装置１００は、車両７０の前方のバンパ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、受信アンテナ４０と、Ｋ個の混合器５０と、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤＣ）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チャープ変調した送信波を放射する。具体的には、図３において実線で示すように、送信アンテナ３０は、変調時間Ｔｃにおいて、周波数がｆｃからｆｃ＋Ｆまで単調変化する送信波を、処理サイクルごとに繰り返し送信する。

受信アンテナ４０は、所定方向に配列されたＫ個（Ｋは２以上の整数）の受信アンテナ素子４１を含む。各受信アンテナ素子４１は、レーダ波がターゲットで反射されて生じた反射波を受信して、反射信号を対応する混合器５０へ供給する。

Ｋ個の混合器５０は、１個の受信アンテナ素子４１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、受信アンテナ素子４１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ビート信号を生成する。レーダ信号と反射信号との周波数の差分は、ビート周波数に相当する。各混合器５０は、生成したビート信号をＡＤＣ６０へ送信する。

ＡＤＣ６０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を、それぞれサンプリングして、振幅デジタル信号（以下、ＡＤ信号）を生成し、生成したＫチャンネルのＡＤ信号を処理装置１０へ送信する。詳しくは、ＡＤＣ６０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、送信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、ＡＤＣ６０から取り込んだＫチャンネル分のＡＤ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、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２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、信号取得部、干渉除去部、ターゲット抽出部、第１閾値算出部、上昇判定部、ピーク抽出部及び変換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。

＜１－２．干渉信号の除去＞
次に、干渉信号の除去について、図２～図９を参照して説明する。図２に示すように、車両７０の近くに、他車両８０が存在する状況下では、干渉が生じることがある。他車両８０は、車両７０と同様に、前方のバンパの中央にレーダ装置２００が搭載されている。レーダ装置２００は、レーダ装置１００と同種のレーダ装置でもよいし、異なるレーダ装置でもよい。歩行者９０は、レーダ装置１００による検出対象、すなわちレーダ装置１００のターゲットである。

レーダ装置１００は、送信波を送信し、歩行者９０からの反射波を受信する。送信波が歩行者９０により反射して生じる。また、レーダ装置１００は、レーダ装置２００から送信された送信波も受信する。レーダ装置２００から送信された送信波は、ターゲットからの反射波に対して干渉波として作用する。

図３に示すように、レーダ装置２００からの干渉波は、レーダ装置１００からの送信波と同じ傾きでないことが多く、干渉波の周波数が送信波の周波数と交わる期間は限定される。そのため、図４に示すように、反射波に干渉波が重畳する期間は、干渉波の周波数が送信波の周波数と交わる比較的狭い期間となる。ターゲットからの反射波は、レーダ装置１００とターゲット間の往復分の距離の減衰を受ける。一方、干渉波は、レーダ装置２００とレーダ装置１００間の片道分の距離の減衰を受ける。したがって、図４に示すように、干渉波に基づいたＡＤ信号（以下、干渉ＡＤ信号と称する）の振幅は、ターゲットからの反射波に基づいたＡＤ信号（以下、ターゲットＡＤ信号と称する）の振幅よりも相当に大きくなる。

干渉ＡＤ信号とターゲットＡＤ信号を含むＡＤ信号を高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ）すると、干渉ＡＤ信号に基づいた干渉成分と、ターゲットＡＤ信号に基づいたターゲット成分とを含むＦＦＴ信号が算出される。図４に示すように、干渉成分は、周波数全域に亘って電力が分散する。一方、ターゲット成分は、ビート周波数に電力が集中する。

その結果、図５に示すように、干渉信号の電力が大きいと、ＦＦＴスペクトラムにおいてあたかもノイズフロアが上昇したかのように、周波数全域に亘りノイズ電力が上昇し、ターゲット成分がノイズに埋もれてしまい検出できなくなる。

したがって、ＦＦＴ処理前のＡＤ信号から干渉ＡＤ信号を取り除き、ＦＦＴスペクトラムにおけるノイズフロアの上昇を抑制する手法が提案されている。具体的には、上記手法では、ＡＤ信号の振幅と第１閾値とを比較し、第１閾値を超えた振幅を有するＡＤ信号を干渉ＡＤ信号と判定して除去する。

図６に示すように、第１閾値をターゲットＡＤ信号の振幅値よりも大きな値に設定した場合は、図７に示すように、ターゲット成分が適切に算出される。しかしながら、第１閾値を過度に大きな値に設定すると、ＡＤ信号から干渉ＡＤ信号を除去できなくなる。

一方、図８に示すように、第１閾値をターゲットＡＤ信号の振幅値よりも小さな値に設定した場合、干渉ＡＤ信号とともにターゲットＡＤ信号の一部も除去され、ターゲットＡＤ信号がひずむ。その結果、図９に示すように、ターゲット成分には高調波成分が含まれる。

したがって、第１閾値をターゲットＡＤ信号の振幅に応じて適切に設定できるとよい。しかしながら、ＡＤ信号からターゲットＡＤ信号の振幅を推定するためには、１処理サイクル分のＡＤ信号をメモリに保存する必要がある。通常、１処理サイクル分のＡＤ信号はメモリに保存されないため、メモリの容量を増加させる必要性が生じる。一方、通常、ＦＦＴ処理後のＦＦＴ信号はメモリに保存される。そのため、ＦＦＴ信号を用いてターゲットＡＳ信号の振幅を推定すれば、メモリを増加させる必要がない。

したがって、本実施形態では、ＦＦＴ信号から少なくとも１つのターゲット成分を抽出し、抽出した少なくとも１つのターゲット成分を用いて、第１閾値を設定する。すなわち、抽出した少なくとも１つのターゲット成分と対応するターゲットＡＤ信号の振幅値を推定し、推定したターゲットＡＤ信号の振幅値に基づいて第１閾値を設定する。第１閾値の設定の詳細は後述する。

＜１－３．信号処理＞
次に、処理装置１０が実行する信号処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。処理装置１０は、所定の周期で本処理を繰り返し実行する。

まず、Ｓ１０では、ＡＤＣ６０からＫチャンネル分のＡＤ信号を取得する。
続いて、Ｓ２０では、前回の処理サイクルにおいて干渉判定フラグがオンに設定されているか否か判定する。本実施形態では、後述するように、ＦＦＴ信号に基づいて干渉の有無を判定する。そのため、前回の処理サイクルにおける判定結果を用いる。干渉状況は、連続する処理サイクル間で急激に変化しないと考え得る。Ｓ２０において、干渉判定フラグがオンに設定されていると判定した場合は、Ｓ３０の処理へ進む。

Ｓ３０では、前回の処理サイクルにおいて設定された第１閾値を用いてＡＤ信号から干渉ＡＤ信号を除去する。第１閾値は正の値である。具体的には、次の式（１）で示すように、ＡＤ信号に含まれる各サンプリング信号の振幅値と第１閾値の大きさとを比較し、第１閾値の大きさを超えた振幅を有するサンプリング信号を除去する。ここで、ｍはサンプル番号、ｎは各処理サイクルにおいて送信される複数のチャープ波のうちの何番目のチャープ波かを示すチャープ番号、ｃｈは０～Ｋ－１の受信チャンネル番号、ad(m,n,ch)はＡＤ信号、Th1(ch)は第１閾値、ad_rej(m,n,ch)は干渉除去後の更新したＡＤ信号を示す。第１閾値Th1(ch)は、後述する処理において受信チャンネル毎に設定される。

さらに、式（１）で示すように、ＡＤ信号において、第１閾値Th1(ch)の大きさを超えた振幅を有するサンプリング信号の代わりに、第１閾値Th1(ch)の大きさの振幅を有するサンプリング信号を加えて、ＡＤ信号を更新する。すなわち、ＡＤ信号において、振幅が第１閾値Th1(1)よりも大きい期間では振幅を第１閾値Th1(ch)にクリッピングし、振幅が第１閾値Th1(ch)よりも小さい期間では振幅を第１閾値Th1(ch)×（－１）にクリッピングする。その後、Ｓ４０の処理へ進む。

あるいは、式（２）で示すように、ＡＤ信号に含まれる各サンプリング信号の振幅値と第１閾値Th1(ch)の大きさとを比較し、第１閾値Th1(ch)の大きさを超えた振幅を有するサンプリング信号を除去する。さらに、式（２）で示すように、ＡＤ信号において、第１閾値Th1(ch)の大きさを超えた振幅を有するサンプリング信号の代わりに、振幅値が０のサンプリング信号を加える。すなわち、ＡＤ信号において、振幅の大きさが第１閾値Th1(ch)よりも大きい期間を０で埋める。

なお、０埋めは、クリッピングよりも干渉抑圧効果が大きいが、誤ってターゲットＡＤ信号を除去した場合に、高調波成分が大きくなる。よって、干渉抑圧効果と高調波成分の抑制のどちらを重視するかに応じて、０埋めとクリッピングのいずれかを適宜選択するとよい。

一方、Ｓ２０において、干渉判定フラグがオフに設定されていると判定した場合は、Ｓ３０の処理を飛ばして、Ｓ４０の処理へ進む。干渉がない環境下で、不要な干渉除去処理を実行して、ターゲットＡＤ信号をひずませる可能性を低下させる。

Ｓ４０では、受信チャンネル毎に、ＡＤ信号をＦＦＴ処理して、ＦＦＴ信号を算出する。Ｓ３０において干渉除去処理を実行した場合は、Ｓ３０において更新したＡＤ信号に対してＦＦＴ処理を実行する。また、Ｓ３０において干渉除去処理を実行していない場合は、Ｓ１０において取得したＡＤ信号に対してＦＦＴ処理を実行する。具体的には、次の式（３）を用いて、ＡＤ信号を２次元フーリエ変換する。Ｓ３０において干渉除去処理を実行していない場合は、式（３）におけるad_rej(m,n,ch)は、ad(m,n,ch)とする。ｐは０～Ｍ－１の距離ビン番号、ｑは０～Ｎ－１の速度ビン番号、fft(p,q,ch)はＦＦＴ信号、wind(m,n)は窓関数を示す。Ｍ、Ｎは２以上の整数である。

続いて、Ｓ５０では、干渉判定を実行する。具体的には、次の式（４）～（７）を用いて、ノイズ電力の上昇があるか否かを判定する。まず、式（４）を用いて、受信チャンネル分のＦＦＴ信号fft(p,q,ch)の合計電力pow_ch_sum(p,q)を算出する。

次に、式（５）を用いて、算出した合計電力pow_ch_sum(p,q)のメディアン平均電力pow_medianを算出する。

次に、今回の処理サイクル以前のＸ１処理サイクルにおけるメディアン平均電力pow_medianの最小電力pow_min_holdを算出する。Ｘ１は例えば１００とする。最小電力pow_min_holdは、レーダ装置１００の熱雑音、詳しくは、受信アンテナ４０から処理装置１０までの受信経路における熱雑音に相当する。干渉は毎処理サイクルで必ず観測されるとは限らないため、長期間の処理サイクルにおけるメディアン平均電力pow_medianの中には、干渉が重畳していないメディアン平均電力pow_medianが含まれる。干渉が重畳していないメディアン平均電力pow_medianは、干渉が重畳しているメディアン平均電力pow_medianよりも小さい。よって、長期間の処理サイクルにおけるメディアン平均電力pow_medianの中から最小電力pow_min_holdを選択することにより、レーダ装置１００の熱雑音を算出できる。

次に、干渉判定オン条件及び干渉判定オフ条件判定のどちらが成立するか判定する。具体的には、今回の処理サイクル以前のＸ２処理サイクル中にＹ回、式（６）を満たす場合に、干渉判定オン条件が成立すると判定する。Ｘ２は例えば１０、Ｙは例えば５であり、pow_threは、例えば１０ｄＢである。

すなわち、Ｘ２処理サイクル中にＹ回以上、メディアン平均電力pow_medianと最小電力pow_min_holdとの差分がpow_threよりも大きい場合に、干渉判定オン条件が成立すると判定する。ひいては、干渉によるノイズ電力の上昇があると判定する。干渉判定オン条件が成立すると判定した場合、Ｓ６０の処理へ進み、干渉判定フラグをオンに設定して、Ｓ８０の処理へ進む。

また、今回の処理サイクル以前にＸ３処理サイクル連続で、式（７）を満たす場合に、干渉判定オフ条件が成立すると判定する。Ｘ３は例えば５である。すなわち、Ｘ３処理サイクル異常連続で、メディアン平均電力pow_medianと最小電力pow_min_holdとの差分が、pow_thre未満の場合に、干渉判定オフ条件が成立する。ひいては、干渉によるノイズ電力の上昇が無いと判定する。干渉判定オフ条件が成立すると判定した場合、Ｓ７０の処理へ進み、干渉判定フラグをオフに設定して、Ｓ８０の処理へ進む。

続いて、Ｓ８０では、受信チャンネル毎に、Ｓ４０において算出したＦＦＴスペクトラムから少なくとも１つのターゲット成分を抽出し、抽出した各ターゲット成分からピーク成分を抽出する。具体的には、次の式（８）を用いて、ＦＦＴスペクトラムから、ターゲット成分として、合計電力pow_ch_sum(p,q)が第２閾値Th2よりも大きい距離ビン番号ｐ及び速度ビン番号ｑの組を探索する。すなわち、式（８）を満たすビン（ｐ，ｑ）の組を探索する。第２閾値Th2は、例えば、メディアン平均電力pow_medianに所定値を加算して算出する。所定値は例えば５ｄＢとする。

干渉ＡＤ信号は短い期間に観測されることが多いため、干渉ＡＤ信号に対応する干渉成分は、ＦＦＴスペクトラムの全周波数域に亘って広く分布する。そのため、ＦＦＴスペクトラムにおいて、干渉成分が第２閾値Th2を超えることはほぼない。また、干渉成分が第２閾値を超えたとしても、干渉成分のうちの一部の電力が第２閾値を超えるだけなので、後述するターゲットＡＤ信号の振幅の推定に大きな影響を与えない。

一方、ターゲットＡＤ信号に対応するターゲット成分は、ＦＦＴスペクトラムのビート周波数付近にのみ分布する。そのため、ターゲット成分の電力は第２閾値Th2を超える。したがって、ＡＤ信号からターゲットＡＤ信号を分離するよりも、ＦＦＴ信号からターゲット成分を分離する方が精度が良い。

続いて、次の式（９）を用いて、抽出した各ターゲット成分であるビン（ｐ，ｑ）の組から電力が極大となるビン（ｐ，ｑ）の組をピーク成分として探索する。すなわち、次の式（９）のすべてを満たすビン（ｐ，ｑ）の組を探索する。

なお、Ｓ８０におけるピーク抽出処理は、一般的なレーダ装置の信号処理の一部であり、干渉除去のために追加する処理ではない。そのため、ピーク抽出処理の実行により、処理時間が増加することはない。

続いて、Ｓ９０では、受信チャンネル毎に、ターゲットＡＤ信号の振幅値を推定する。具体的には、次の式（１０）を用いて、加算信号に対応するＡＤ信号の振幅値を、振幅推定値amp_est(ch)として算出する。加算信号は、Ｓ８０において抽出された複数のピーク成分のＦＦＴ信号を同位相で重ね合せた信号である。振幅推定値amp_est(ch)の初期値は０にし、Ｓ８０において抽出したピークの数だけ、amp_est(ch)を更新する。図１１に示すように、例えば、ＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ３の３個のピークが抽出された場合には、振幅推定値amp_est(ch)を３回更新する。p_peak,q_peakは、式（８）及び式（９）を満たす速度ビン番号及び距離ビン番号を示す。

図１２に示すように、ターゲットＡＤ信号が、第１ＡＤ信号Ｓ１と第２ＡＤ信号Ｓ２とから構成されている場合、第１ＡＤ信号Ｓ１の山と第２ＡＤ信号Ｓ２の山とが重なったときに、ターゲットＡＤ信号の振幅値が最大になる。すなわち、ターゲット成分に含まれる複数のピーク成分を同位相で重ね合せた加算信号に対応するＡＤ信号の振幅値は、ターゲットＡＤ信号が取り得る最大の振幅値に相当する。Ｓ９０では、ターゲットＡＤ信号が取り得る最大の振幅値として、振幅推定値amp_est(ch)を算出する。

続いて、Ｓ１００では、式（１１）に示すように、受信チャンネル毎に、Ｓ９０において算出した振幅推定値amp_est(ch)に係数coefを乗算して、第１閾値Th(ch)を算出する。係数coefは１以上の値である。係数coefの値を大きくするほど、干渉抑圧効果は小さくなるが、誤ってターゲット信号を除去する可能性が低くなる。係数coefの値は、１以上で適宜設定するとよい。

続いて、Ｓ１１０では、Ｓ８０において抽出したピーク成分を用いて、車両７０の走行を支援するための処理を実行する。具体的には、ターゲットの方位推定、トラッキング、クラスタリングなどの処理を実行する。以上で、本処理を終了する。

＜１－４．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）ＦＦＴスペクトラムから、第２閾値Th2を超える少なくとも１つのターゲット成分が抽出される。そして、抽出したターゲット成分から、ターゲットＡＤ信号の振幅値が推定される。さらに、推定された振幅値から第１閾値Th1(ch)が算出される。さらに、算出された第１閾値Th1(ch)を用いて、ＡＤ信号から干渉ＡＤ信号が除去される。したがって、適切に設定した第１閾値Th1(ch)を用いて、ＡＤ信号から干渉ＡＤ信号を除去することができる。

（２）今回の処理サイクルにおいて算出した第１閾値Th1(ch)を用いて干渉信号を除去する場合、ＡＤ信号をメモリに保存しておく必要がある。そして、今回の処理サイクルにおいて、第１閾値Th1(ch)を算出した後に、メモリに保存したＡＤ信号から干渉信号を除去し、干渉信号を除去したＡＤ信号から再度ＦＦＴスペクトルを算出する必要がある。そのため、必要なメモリ容量が増加するとともに、各処理サイクルの処理時間が増加する。これに対して、前回の処理サイクルにおいて算出された第１閾値Th1(ch)を用いることにより、必要なメモリ容量を抑制することができるとともに、各処理サイクルの処理時間を抑制することができる。

（３）各処理サイクルにおいてノイズ電力の上昇の有無が判定され、ノイズ電力の上昇有りと判定された場合に限って、ＡＤ信号から干渉ＡＤ信号を除去する処理が実行される。これにより、ターゲットＡＤ信号をひずませるリスクを低下させることができる。

（４）前回の処理サイクルにおいてノイズ電力の上昇有りと判定された場合に、ＡＤ信号から干渉ＡＤ信号を除去する処理を実行することにより、各処処理サイクルにおける処理時間を抑制することができる。

（５）干渉信号の除去においてクリッピングを実行することにより、誤ってターゲットＡＤ信号を除去した場合に、高調波成分を抑制することができる。
（６）複数のピーク成分を同位相で重ね合せることにより、ＡＤ信号の振幅値としてなり得る最大振幅値を、振幅推定値amp_est(ch)として算出できる。そして、算出したに振幅推定値amp_est(ch)基づいて第１閾値Th1(ch)を算出することにより、誤ってターゲットＡＤ信号を除去することを抑制できる。

（第２実施形態）
＜２－１．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、Ｓ９０において、処理装置１０は、複数のピーク成分からターゲットＡＤ信号の振幅値を推定した。これに対し、第２実施形態では、Ｓ９０において、処理装置１０は、複数のピーク成分だけでなく、複数のターゲット成分に含まれるすべてのＦＦＴ信号を用いてターゲットＡＤ信号の振幅値を推定する点で、第１実施形態と相違する。

＜２－２．ターゲットＡＤ信号の振幅推定＞
次に、第２実施形態において、処理装置１０が実行するターゲットＡＤ信号の振幅値の推定処理について説明する。第２実施形態では、式（１２）を用いて、式（８）を満たす複数のビン（ｐ，ｑ）の組におけるＦＦＴ信号、すなわち、複数のターゲット成分に含まれる各ＦＦＴ信号を、同位相で重ね合せた加算信号に対応するＡＤ信号の振幅値を、振幅推定値amp_est(ch)として算出する。振幅推定値amp_est(ch)の初期値は０にし、式（８）を満たすビンの組（ｐ，ｑ）の数だけ、振幅推定値amp_est(ch)を更新する。p_above,q_aboveは、式（８）を満たす速度ビン番号及び距離ビン番号を示す。

図１３に示すように、ターゲット成分に９組のビンＢｉｎ１～Ｂｉｎ９が含まれている場合には、振幅推定値amp_est(ch)を９回更新する。９組のビンＢｉｎ１～Ｂｉｎ９には、ピークに相当する３組のビンＢｉｎ３，Ｂｉｎ７，Ｂｉｎ９が含まれている。

＜２－３．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）～（６）と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
＜３－１．第１実施形態との相違点＞
第３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、Ｓ９０において、処理装置１０は、複数のピーク成分を同位相で重ね合せた加算信号に基づいて、ターゲットＡＤ信号が取り得る最大の振幅値に相当する振幅推定値amp_est(ch)を算出した。これに対して、第３実施形態では、Ｓ９０において、処理装置１０は、ターゲットＡＤ信号が単一の周波数信号であることを仮定して、振幅推定値amp_est(ch)を算出する点で、第１実施形態と相違する。

＜３－２．ターゲットＡＤ信号の振幅推定＞
次に、第３実施形態において、処理装置１０が実行するターゲットＡＤ信号の振幅値の推定処理について説明する。第３実施形態では、受信チャンネル毎に、式（１３）を用いて、式（８）を満たすビンの組（ｐ，ｑ）における電力値を加算して、加算電力値pow_est(ch)を算出する。加算電力値pow_est(ch)の初期値は０にし、式（８）を満たすビンの組（ｐ，ｑ）の数だけ、加算電力値pow_est(ch)を更新する。

次に、ターゲットＡＤ信号が単一周波数信号であると仮定して、式（１４）を用いて、加算電力値pow_est(ch)と等価な単一周波数のＡＤ信号の振幅値を、振幅推定値amp_est(ch)として算出する。

第１実施形態では、振幅推定値amp_est(ch)として、すべてのピーク成分の位相が一致した場合におけるターゲットＡＤ信号の振幅値を推定する。また、第２実施形態では、振幅推定値amp_est(ch)として、ターゲット成分に含まれるすべてのＦＦＴ信号の位相が一致した場合におけるターゲットＡＤ信号の振幅値を推定する。そのため、第１及び第２実施形態では、振幅推定値amp_est(ch)が、実際のターゲットＡＤ信号の振幅値よりも大きくなることが多い。

一方、第３実施形態では、ターゲットＡＤ信号が単一周波数信号であることを仮定して、加算電力値pow_est(ch)と等価な単一周波数のＡＤ信号の振幅値を、振幅推定値amp_est(ch)として算出する。レーダ装置１００により観測される複数の反射波のうち、１つの反射信号が他の反射信号に比べて十分に大きい場合には、ターゲットＡＤ信号が単一周波数信号であるという仮定が成り立つ。そして、一般に、レーダ装置１００が受信する反射信号は、複数の反射信号のうちの１つの反射信号が大きく、他の反射信号が小さいという特徴を有する。上記仮定が成り立つ場合、第３実施形態における振幅推定値amp_est(ch)は、第１及び第２実施形態における振幅推定値amp_est(ch)よりも推定精度が高くなる。

＜３－３．効果＞
以上説明した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１）～（５）に加えて、以下の効果を奏する。

（７）レーダ装置１００により観測される複数の反射信号のうち、１つの反射信号が他の反射信号に比べて十分に大きい場合には、ターゲットＡＤ信号が単一周波数信号であることを仮定して、精度良くターゲットＡＤ信号の振幅を推定することができる。ひいては、精度の良い第１閾値Th1(ch)を設定することができる。

（第４実施形態）
＜４－１．第１実施形態との相違点＞
第４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、Ｓ９０において、複数のピーク成分を同位相で重ね合せた加算信号に基づいて、振幅推定値amp_est(ch)を算出した。これに対し、第４実施形態では、Ｓ９０において、ターゲット成分に含まれるすべてのＦＦＴ信号を逆フーリエ変換して、振幅推定値amp_est(ch)を算出する点で、第１実施形態と相違する。

＜４－２．ターゲットＡＤ信号の振幅推定＞
次に、第４実施形態において、処理装置１０が実行するターゲットＡＤ信号の振幅値の推定処理について説明する。第４実施形態では、受信チャンネル毎に、式（１５）を用いて、ＦＦＴスペクトラムからターゲット成分を抽出した抽出信号fft_above(p,q,ch)を生成する。抽出信号fft_above(p,q,ch)は、各受信チャンネルにおいて、ＦＦＴ信号の合計電力値が第２閾値Th2を超えるビンの組（ｐ，ｑ）におけるＦＦＴ信号の値はそのままにし、ＦＦＴ信号の値が第２閾値Th2以下であるビンの組（ｐ，ｑ）におけるＦＦＴ信号の値を０にした信号に相当する。すなわち、図１４に点線で示すように、各ターゲット成分から第２閾値Th2を超えるＦＦＴ信号を抽出する。

続いて、式（１６）を用いて、生成した抽出信号fft_above(p,q,ch)を逆フーリエ変換して、逆フーリエ信号ad_above(m,n,ch)を算出する。図１５に示すように、逆フーリエ信号ad_above(m,n,ch)は、干渉ＡＤ信号が除去されたＡＤ信号に相当する。

さらに、式（１７）に示すように、逆フーリエ信号ad_above(m,n,ch)のうち、ｍ，ｎについての最大値を、各受信チャンネルにおける振幅推定値amp_est(ch)として算出する。

第４実施形態における振幅推定値amp_est(ch)の算出は、第１～第３実施形態における振幅推定値amp_est(ch)の算出と比べて、処理時間が大きくなる。しかしながら、第４実施形態では、第１及び第２実施形態のようにすべてのＦＦＴ信号が同位相であることを仮定していない。また、第４実施形態では、第３実施形態のように複数の反射信号のうちの１つの反射信号が大きく、他の反射信号が小さいということを仮定していない。よって、第４実施形態における振幅推定値amp_est(ch)は、第１～第３実施形態における振幅推定値amp_est(ch)よりも、推定精度が高くなる。

＜４－３．効果＞
以上説明した第４実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１）～（５）に加えて、以下の効果を奏する。

（８）複数のターゲット成分に含まれるＦＦＴ信号を抽出して逆フーリエ変換することにより、ＡＤ信号から干渉ＡＤ信号が除外されたターゲットＡＤ信号が算出される。算出されたターゲットＡＤ信号のうちの最大値に基づいて、高精度に第１閾値Th1(ch)を算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）本開示に記載のレーダ装置１００及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載のレーダ装置１００及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載のレーダ装置１００及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。レーダ装置１００に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

（ｂ）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。

（ｃ）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、干渉除去方法など、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、１００…レーダ装置。

Claims

処理サイクル毎に、送信波を送信するように構成された送信アンテナ（３０）と、
前記送信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、
前記受信アンテナにより受信された前記反射波に応じた振幅信号を取得するように構成された信号取得部（１０，Ｓ１０）と、
前記信号取得部により取得された前記振幅信号から第１閾値の大きさを超えた振幅を有する信号を除去して、前記振幅信号を更新するように構成された干渉除去部（１０，Ｓ３０）と、
前記振幅信号をフーリエ変換して、周波数スペクトラムを取得するように構成されたスペクトラム取得部（１０，Ｓ４０）と、
前記スペクトラム取得部により取得された前記周波数スペクトラムから、設定された第２閾値を超える少なくとも１つのターゲット成分を抽出するように構成されたターゲット抽出部（１０，Ｓ８０）と、
前記ターゲット抽出部により抽出された前記少なくとも１つのターゲット成分を用いて、前記第１閾値を算出するように構成された第１閾値算出部（１０，Ｓ１００）と、を備える、
レーダ装置。
前記干渉除去部は、今回の処理サイクルよりも前の処理サイクルにおいて、前記第１閾値算出部により算出された前記第１閾値を用いるように構成されている、
請求項１に記載のレーダ装置。
前記スペクトラム取得部により取得された前記周波数スペクトラムにおけるノイズ電力の上昇の有無を判定するように構成された上昇判定部（１０，Ｓ５０）を更に備え、
前記干渉除去部は、前記上昇判定部によりノイズ電力の上昇有りと判定された場合に、前記振幅信号を更新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。
前記干渉除去部は、前回の処理サイクルにおいて前記上昇判定部によりノイズ電力の上昇有りと判定された場合に、前記振幅信号を更新するように構成されている、
請求項３に記載のレーダ装置。
前記干渉除去部は、前記振幅信号において、前記第１閾値を超えた振幅を有する信号の代わりに、前記第１閾値の大きさの振幅を有する信号で置き換えるように構成されている、
請求項１～４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記ターゲット抽出部により抽出された前記少なくとも１つのターゲット成分から少なくとも１つのピーク成分を抽出するように構成されたピーク抽出部（１０，Ｓ８０）を更に備え、
前記第１閾値算出部は、前記ピーク抽出部により抽出された前記少なくとも１つのピーク成分を同位相で重ね合せた加算信号に基づいて、前記第１閾値を算出するように構成されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記第１閾値算出部は、前記ターゲット抽出部により抽出された前記少なくとも１つのターゲット成分を同位相で重ね合せた加算信号に基づいて、前記第１閾値を算出するように構成されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記第１閾値算出部は、前記ターゲット抽出部により抽出された前記少なくとも１つのターゲット成分の合計電力に基づいて、前記第１閾値を算出するように構成されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記ターゲット抽出部により抽出された前記少なくとも１つのターゲット成分を逆フーリエ変換して逆フーリエ信号を算出するように構成された変換部（１０，Ｓ１００）を備え、
前記第１閾値算出部は、前記変換部により算出された逆フーリエ信号のうちの最大値に基づいて、前記第１閾値を算出するように構成されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載のレーダ装置。