JPH07191133A - 静止物識別型移動体レーダー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数を変化させながら連続的に電波を前方
に放射して反射波を受信し、前方の静止物や移動物まで
の距離を計測する静止物識別型移動体レーダー装置に関
し、静止物と移動物を簡単な演算処理で識別でき、静止
物に惑わされることなく移動物までの距離を計測できる
静止物識別型移動体レーダー装置を提供することを目的
とする。 【構成】 移動体自身の移動速度を計測する計測手段１
５と、静止物ピークが移動速度に起因して持つ周波数ス
ペクトラム上のシフト量を移動速度に基づいて演算し、
シフト量で２種類の周波数スペクトラムの少なくとも一
方を補正する補正手段１６と、補正された２種類の周波
数スペクトラム上の対応するピークにおける補正の効果
を識別して、ピークが静止物か移動物かを識別する識別
手段１７とを設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数を変化させなが
ら連続的に電波を前方に放射して反射波を受信し、前方
の静止物や移動物までの距離を計測する静止物識別型移
動体レーダー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周波数を変化させながら連続的に電波を
前方に放射して、物標（ターゲット）からの反射波を受
信し、物標までの距離を計測するＦＭ−ＣＷ（周波数変
調型連続波）方式の移動体レーダー装置が研究開発され
ている。ＦＭ−ＣＷ方式は、従来のパルス方式に比較し
て、高周波回路の構成が簡単なため、低コストに製作で
きる。

【０００３】そして、ＦＭ−ＣＷ方式の移動体レーダー
装置を自動車に搭載して、先行車輛までの車間距離を刻
々と計測表示させたり、車間距離に応じてオートクルー
ズ等の自動運転システムを作動させる提案がされてい
る。

【０００４】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダー装置では、物標
までの距離に加えて、物標の移動速度も計測できる。物
標までの距離は、レーダー装置と物標の間を往復する電
波の所要時間、すなわち、送出波に対する反射波の検知
遅れ時間（に相当する周波数差）を計測して演算され
る。一方、物標の移動速度は、物標の移動速度に応じて
発生する反射波のドップラー効果、すなわち、送出波の
周波数に対する受信した反射波の周波数偏移量（に相当
する周波数差）を計測して演算される。

【０００５】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダー装置では、例え
ば、数１０ＧHzの中心周波数を中心にして数１０ＭHzの
範囲でＦＭ変調したミリ波帯の電波を送出する。また、
送出波と受信波の周波数差から物標の距離と移動速度を
演算する手法として、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によ
る周波数解析の手法が採用される。

【０００６】ここでは、ＦＭ変調周期の周波数の上昇区
間と下降区間について、それぞれ送出波と反射波のビー
ト信号が採取される。採取されたビート信号は、それぞ
れ高速フーリエ変換されて２種類の周波数スペクトラム
に変換される。２種類の周波数スペクトラム上の対応す
るピークの周波数を読み取って、物標の距離と移動速度
が演算される。アナログ信号のビート信号をＡ／Ｄ変換
した後は、すべてデジタル演算処理である。

【０００７】図５は、ＦＭ−ＣＷ方式の車載用レーダー
装置の説明図である。図中、(a) は走行状態、(b) は送
受信電波、(c) はビート信号、(d) は周波数スペクトラ
ムを示す。ここでは、静止物を含む前方の複数の物標か
らの反射波が重畳して受信される。

【０００８】図５(a) において、自車輛５１からは、前
方に向かってＦＭ−ＣＷ方式で電波５０が送出される。
電波５０は、前方に存在する複数の物標、すなわち、先
行車輛５２、５３、および、カーブに沿って設置された
ガードレール５４に反射されて反射波を形成する。

【０００９】図５(b) において、図５(a) の送出波５５
は、中心周波数ｆ₀ を中心にして、変調幅ΔＦ、繰り返
し周期１／ｆ_m でＦＭ変調されている。それぞれの物標
の反射波は、距離成分である時間遅れと相対速度成分で
あるドップラシフトを持って自車輛５１に受信される。
送出波のＲＦ信号に受信された反射波のＲＦ信号がミキ
シングされて、図５(c) のようなビート信号が形成され
る。

【００１０】図５(c) において、ビート信号の周波数ｆ
_b は、自車輛５１と物標の相対距離Ｒ、相対速度Ｖを用
いて、 ｆ_b ＝（４・ΔＦ・ｆ_m ／ｃ）・Ｒ±（２・ｆ₀ ・Ｖ／ｃ） ＝ｆ_r ±ｆ_d …(1) と表される。ここで、ｆ_r は、相対距離に応じたビート
周波数、ｆ_d は、ドップラシフトに応じたビート周波数
である。

【００１１】そして、ＦＭ変調周期中、周波数が上昇す
るアップビート区間のビート周波数ｆ_up＝ｆ_r −ｆ_d 、
周波数が下降するダウンビート区間のビート周波数ｆ_dn
＝ｆ_r ＋ｆ_d の関係から、相対距離Ｒおよび相対速度ｖ
は、 Ｒ＝（ｃ／２ΔＦｆ_m ）・（ｆ_dn＋ｆ_up） ｖ＝（ｃ／ｆ₀ ）・（ｆ_dn−ｆ_up） …(2) と表される。すなわち、アップビート区間とダウンビー
ト区間でそれぞれビート信号の周波数ｆ_dn、ｆ_upを計測
することにより、相対距離Ｒおよび相対速度ｖが求めら
れる。

【００１２】ビート信号の計測方法には、高速フーリエ
変換（ＦＦＴ）による周波数解析の手法を採用してい
る。アップビート区間とダウンビート区間でそれぞれビ
ート信号が採取され、それぞれのビート信号は、ＦＦＴ
を施されて、それぞれの周波数スペクトラムに変換され
る。そして、２種類の周波数スペクトラムに現れたピー
クのうち、ピーク周波数の近いもの同士を同一物標によ
るものとみなして、ビート信号の周波数ｆ_dn、ｆ_upを求
める。

【００１３】図５(d) において、ＤＳＰを用いてビート
信号を高速フーリエ変換して得られた周波数スペクトラ
ムは、とびとびの周波数点（演算点またはデータ点）に
１本づつのスペクトラムデータを配列した離散的な関数
である。データ点の間隔は、車間距離の計測範囲、距離
および相対速度の計測分解能、ＤＳＰの演算能力等をバ
ランスさせて定めてある。実用的な例では、計測範囲を
最大２００ｍとして周波数スペクトラムの帯域幅を定
め、演算負荷を著しく高めない範囲で、距離の分解能を
数ｍ、相対速度の分解能を５〜１５ｋｍ程度に確保して
いる。

【００１４】そして、例えば、ダウンビート区間の周波
数スペクトラム上のピークＰ１とアップビート区間の周
波数スペクトラム上のピークＰ２とが同一物標に対応す
るとみなされる。ピークＰ１の周波数がｆ_DN、ピークＰ
２の周波数がｆ_UPと計測されたとき、自車輛５１と物標
の相対距離Ｒは、(2) 式の関係から、 Ｒ＝ｋ₁ （ｆ_DN＋ｆ_UP）／２ ｋ₁ ＝ｃ／ΔＦｆ_m …(3) である。また、自車輛５１と物標の相対速度ｖは、 ｖ＝ｋ₂ （ｆ_DN−ｆ_UP）／２ ｋ₂ ＝２ｃ／ｆ₀ …(4) である。

【００１５】なお、ビート信号を周波数解析して周波数
スペクトラムを形成する代表的な手順は、ビート信号を
ローパスフィルターで帯域制限してＡ／Ｄコンバータに
より標本化し、ＤＳＰ（Digital Signal Processer）を
用いて高速フーリエ変換のマトリックス演算処理を行わ
せる手順である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図５の車載用レーダー
装置は、直近の先行車輛５２までの車間距離を計測する
ことを主目的としているが、計測範囲内に停車した先行
車輛や連続した大型の静止物があると、これらの静止物
からの反射波が邪魔になって、先行車輛５２までの車間
距離を計測し損なう可能性がある。

【００１７】２種類の周波数スペクトラムにおけるピー
ク周波数の近いもの同士を同一物標によるものとみなす
場合、通常の走行状態で、同一車線上を同一方向に走行
する先行車輛を物標として捉えている限り、物標が複数
あっても、別の物標のピークの組合せを同一物標の組合
せと誤認識する可能性は極めて低い。

【００１８】しかし、先行車輛が停止していて相対速度
が１００ｋｍ／時近くもある場合、ドップラシフトに応
じたビート周波数ｆ_d の影響が無視できなくなり、２種
類の周波数スペクトラムにおける走行している先行車輛
のピークの間隔に、停止した先行車輛のピークが形成さ
れる場合がある。この場合、異なる物標のピークを同一
物標のピークと混同することになり、走行している先行
車輛の実際の値とはかけ離れた相対距離Ｒが出力され
る。

【００１９】さらに、先行車輛のピークが一点であるの
に対して、ガードレール５４のような連続した大型の静
止物の場合には、図５(d) のピークＱ１、Ｑ２のよう
に、長さに応じた幅広い帯域のピークとなり、このピー
クの上には多数の不安定なピークが形成される。

【００２０】従って、走行している先行車輛５２、５３
のピークがガードレール５４のピークに埋もれて識別で
きなくなる場合がある。また、先行車輛５２、５３のピ
ークをガードレール５４のピークの上の不安定なピーク
と混同する場合がある。このような場合、当然、先行車
輛５２、５３までの実際の値とはかけ離れた車間距離Ｒ
が出力される。

【００２１】そして、出力された車間距離Ｒが実際の値
と異なると、走行中の安全を確保するための車載用レー
ダー装置が、逆に運転者の判断を誤らせて危険を高める
おそれがある。また、短い車間距離に対して警報を行う
システムでは、誤動作によって警報が鳴り続ける問題も
起きる。また、車間距離を一定に保って自車輛５１の速
度を制御するクルーズコントロール等の自動運転機能を
導入した場合、速度制御の信頼性を確保できないことに
なる。

【００２２】ところで、２種類の周波数スペクトラム上
でピーク高さやピーク形状の符合具合（一致の程度）を
調べて対応するピークを探してもよい。しかし、ピーク
高さやピーク形状の符合具合を詳しく調べる演算プログ
ラムを採用すると、演算素子の負荷が増大する。また、
ピーク形状の符合具合を調べた場合、連続した長い静止
物を先行車輛と混同する事態は避け得るが、停止した先
行車輛と走行している先行車輛とを混同する事態は避け
られない。

【００２３】本発明は、静止物と移動物を簡単な演算処
理で識別でき、静止物に惑わされることなく移動物まで
の距離を計測できる静止物識別型移動体レーダー装置を
提供することを目的としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】図１において、請求項１
の静止物識別型移動体レーダー装置は、周波数を規則的
に変化させた送出電波を被計測物に向かって送出する送
出手段１１と、前記被計測物からの反射波を受信した高
周波信号に、そのときの送出電波の高周波信号を積算し
てビート信号を形成する受信手段１２と、周波数が上昇
する区間と下降する区間とでそれぞれ前記ビート信号を
高速フーリエ変換して２種類の周波数スペクトラムを形
成する変換手段１３と、前記２種類の周波数スペクトラ
ムについて、必要なピークを対応させ、それぞれのピー
クの周波数から前記被計測物までの距離を演算する演算
手段１４と、を有して、移動体に搭載される移動体レー
ダー装置において、前記移動体自身の移動速度を計測す
る計測手段１５と、静止物ピークが前記移動速度に起因
して持つ周波数スペクトラム上のシフト量を前記移動速
度に基づいて演算し、前記シフト量で前記２種類の周波
数スペクトラムの少なくとも一方を補正する補正手段１
６と、補正された前記２種類の周波数スペクトラム上の
対応するピークにおける前記補正の効果を識別して、ピ
ークが静止物か移動物かを識別する識別手段１７と、を
設けたものである。

【００２５】請求項２の静止物識別型移動体レーダー装
置は、請求項１の静止物識別型移動体レーダー装置にお
いて、前記補正手段は、演算された前記シフト量を周波
数分解能で割り算して小数以下を四捨五入して前記シフ
ト量を調整する調整手段、を備え、前記２種類の周波数
スペクトラムの一方を調整された前記シフト量だけシフ
トさせる補正手段、であるものである。

【００２６】請求項３の静止物識別型移動体レーダー装
置は、請求項１の静止物識別型移動体レーダー装置にお
いて、前記補正手段は、演算された前記シフト量を周波
数分解能で割り算した値を挟む２つのシフト量について
前記２種類の周波数スペクトラムの一方をシフトさせる
補正手段、であるとともに、前記識別手段は、前記２種
類の周波数スペクトラムの一方を補正した２つの周波数
スペクトラムと他方の周波数スペクトラムとにおける前
記補正の効果を識別して、ピークが静止物か否かを識別
する識別手段、であるものである。

【００２７】請求項４の静止物識別型移動体レーダー装
置は、請求項１の静止物識別型移動体レーダー装置にお
いて、前記補正手段は、演算された前記シフト量を周波
数分解能で割り算した値を挟む２つのシフト量について
周波数スペクトラムの一方をシフトさせ、それぞれの周
波数点を挟む２つのシフトされたスペクトラム値を補間
演算して、補間型周波数スペクトラムを求める補正手
段、であるとともに、前記識別手段は、前記補間型周波
数スペクトラムと前記２種類の周波数スペクトラムの他
方とにおける前記補正の効果を識別して、ピークが静止
物か否かを識別する識別手段、であるものである。

【００２８】請求項５の静止物識別型移動体レーダー装
置は、請求項１の静止物識別型移動体レーダー装置にお
いて、前記補正手段は、前記２種類の周波数スペクトラ
ムを複数づつ蓄積し、それぞれの周波数点でスペクトラ
ム値の過去に遡った重み付き平均値を求めて比較用周波
数スペクトラムを形成する補正手段、であるとともに、
前記識別手段は、前記比較用周波数スペクトラムと前記
２種類の周波数スペクトラムの他方とにおける前記補正
の効果を識別して、ピークが静止物か否かを識別する識
別手段、であるものである。

【００２９】請求項６の静止物識別型移動体レーダー装
置は、請求項１の静止物識別型移動体レーダー装置にお
いて、前記補正手段は、前記２種類の周波数スペクトラ
ムのそれぞれについて、１つの周波数点のスペクトラム
値に、両側の周波数点のスペクトラム値を加算した値を
その周波数点のスペクトラム値とした強調型周波数スペ
クトラムを形成する補正手段、であるとともに、前記識
別手段は、前記強調型周波数スペクトラムにおける前記
補正の効果を識別して、ピークが静止物か否かを識別す
る識別手段、であるものである。

【００３０】請求項７の静止物識別型移動体レーダー装
置は、請求項１の静止物識別型移動体レーダー装置にお
いて、移動物に関してとは別に、静止物と識別された前
記２種類の周波数スペクトラム上の対応するピークの周
波数を検知して、静止物までの距離を演算する演算手段
と、移動物に関してとは別に、演算された静止物までの
距離のデータを出力する出力手段と、を設けたものであ
る。

【００３１】例えば、請求項１の静止物識別型移動体レ
ーダー装置において、移動物までの距離データを表示す
る第１表示手段とは別に設けられ、距離データを数値と
して表示可能な第２表示手段と、静止物と識別された前
記２種類の周波数スペクトラム上の対応するピークの周
波数を検知して、静止物までの距離を演算する演算手段
と、演算された静止物までの距離を第２表示手段に表示
させる制御手段と、を設けたものである。

【００３２】

【作用】図１において、請求項１の静止物識別型移動体
レーダー装置では、２種類の周波数スペクトラムの少な
くとも一方の周波数軸を一律にシフトさせ、２種類の周
波数スペクトラムにおける移動体自身の移動速度による
ドップラー効果分を相殺する。これにより、少なくとも
一方が補正された２種類の周波数スペクトラム上では、
対応する静止物のピーク位置（周波数）が一致し、２種
類の周波数スペクトラムのデータを用いた簡単な演算操
作で静止物を識別できる。

【００３３】また、図５(a) のガードレール５４のよう
な長い静止物のピークを相殺することによって、静止物
のピークに埋もれて識別が困難になっていた移動物のピ
ークを目立たせ、より正確に検知できるようになる。演
算操作の結果から検知した移動物のピーク周波数を用い
た相対距離および相対速度の演算は、シフトの影響を除
去した演算式により求める。

【００３４】補正手段１６では、例えば、(1) 少なくと
も一方が補正された２種類の周波数スペクトラムを相互
に引き算（対応する個々の周波数点で引き算を実行）す
る。このとき、識別手段１７では、差引きの振幅がほぼ
０になるピークを静止物と識別する。また、補正手段１
６では、(2) 少なくとも一方が補正された２種類の周波
数スペクトラムを割り算してもよい。このとき、識別手
段１７では、割り算の答えがほぼ１になるピークを静止
物と識別する。

【００３５】識別手段１７で使用する２種類の周波数ス
ペクトラムは、送出電波の周波数変化の１周期内のビー
ト信号から１つずつを形成してもよい。しかし、周波数
変化は５００〜１ｋHzといった短い時間間隔で連続して
同様に繰り返されるから、複数周期の周波数が上昇する
区間と下降する区間のそれぞれについて平均的な周波数
スペクトラムを演算し、これについて、補正、識別を実
行してもよい。

【００３６】演算手段１４では、識別された静止物のピ
ークを元々の周波数スペクトラム上には存在しなかった
ものとみなして、移動物についてだけ距離演算すること
ができる。これにより、静止物に邪魔されて移動物（例
えば先行車輛）の距離演算を誤ることはなくなる。しか
し、識別された静止物のピークについて、別途に静止物
の距離を演算して、警報等の利用に供してもよい。

【００３７】計測手段１５は、静止物識別型移動体レー
ダー装置自体とは独立して設けた速度センサで構成され
る。自動車の場合、既存の対地センサや車輪速センサを
利用してもよい。補正手段１６は、移動速度から静止物
の反射波のドップラー効果を演算し、ドップラー効果に
よる周波数偏移量を用いた補正処理を実行する。

【００３８】なお、演算手段１４における距離計算で
は、図１に示されるように、変換手段１３で形成された
周波数スペクトラムを使用して、従来通りの計算式を適
用してもよいが、補正手段１６で補正された周波数スペ
クトラムを使用することも可能である。この場合、従来
の計算式にはシフト量に相当した補正が付加される。

【００３９】請求項２〜請求項６の静止物識別型移動体
レーダー装置では、周波数スペクトラムが一定のデータ
間隔ごとの離散的なデータ配列であることを考慮して、
補正手段および識別手段における好ましい演算手法を提
案する。すなわち、ＤＳＰや演算素子の負荷を高めるこ
となく、ピーク識別の安定性を確保し、静止物の識別と
移動物の計測分解能（距離および相対速度の精度）を確
保する。

【００４０】ここでは、２種類の周波数スペクトラムの
少なくとも一方をシフトさせた際に両者のデータ点（周
波数軸上の演算点）を一致させ、離散的なデータ配列同
士の演算操作を可能にする。計測手段で得た速度分だけ
シフトさせた場合、２種類の周波数スペクトラムのデー
タ点が一致することは稀だからである。データ点を一致
させないと、離散的な関数である周波数スペクトラム同
士の演算を実行できないからである。

【００４１】請求項２の静止物識別型移動体レーダー装
置では、２種類の周波数スペクトラムの一方をシフトさ
せて静止物に関するドップラー効果分を相殺させる際
に、両者の演算点のずれを四捨五入処理によって揃え
る。すなわち、シフト量が周波数分解能の０．５刻みを
越えていれば、周波数スペクトラムを１つ上のデータ点
までシフトさせる。０．５刻みに満たなければ、１つ下
のデータ点までのシフトに留める。

【００４２】請求項３の静止物識別型移動体レーダー装
置では、２種類の周波数スペクトラムの一方をシフトさ
せて静止物に関してドップラー効果分を相殺する際に、
演算値のある「データ点の間隔」を挟む２種類のシフト
量（２つのデータ点）に相当させて２種類の周波数スペ
クトラムを形成する。この２種類の周波数スペクトラム
は、それぞれ他方の周波数スペクトラムに引き算（また
は割り算）される。そして、(1) 静止物がより明確に識
別された周波数スペクトラムを採用する、(2)２種類の
周波数スペクトラムのいずれかででも静止物と判断され
たピークや連続ピークをすべて静止物とみなす、等の識
別操作を行う。

【００４３】請求項４の静止物識別型移動体レーダー装
置では、演算されたシフト量だけシフトさせた一方の周
波数スペクトラム、または、他方の周波数スペクトラム
の一方について、２つのデータ点のデータを補間して、
他方の周波数スペクトラムの周波数点に位置するデータ
を形成する。この操作をすべてのデータ点で繰り返すこ
とにより、引き算（または割り算）に供する周波数スペ
クトラムが形成される。

【００４４】このとき、補間演算前の状態でピークのパ
ワーが大きい方の周波数スペクトラムについて補間演算
処理を行うことが望ましい。補間演算処理を行うと、隣
接する２つの周波数点のデータが平均される等して、ピ
ークの先鋭度が低下するからである。２種類の周波数ス
ペクトラムについて、ピークの先鋭度の差を減少させた
後に引き算（割り算）を行えば、静止物の部分での答え
が０（１）に近くなって、静止物を誤判断する可能性が
低くなる。

【００４５】請求項５の静止物識別型移動体レーダー装
置では、送出電波の周波数変化が短い時間間隔で連続し
て同様に繰り返されることを利用して、現在から過去に
遡った複数周期から補正、識別用の２種類の周波数スペ
クトラムを形成する。これにより、１周期の周波数変化
から取り出した２つの周波数スペクトラムだけを利用す
る場合よりも、静止物の識別の誤りが低下し、また、移
動物のピークと一時的な雑音の影響とを混同する可能性
も低下する。

【００４６】そして、現在から過去に遡った複数周期の
周波数が上昇する区間と下降する区間とについて、それ
ぞれ各周波数点のデータの単純な平均演算を行うのでは
なくて、現在から過去に向かって重みを減じた重み付き
平均演算を採用している。これにより、現在の静止物、
移動物の影響が強調される。

【００４７】請求項６の静止物識別型移動体レーダー装
置では、周波数スペクトラム上の低いピーク（移動物ま
たは静止物）を強調して、ピークを識別し損なわないよ
うにしている。静止物や移動物のピークは、複数の周波
数点に渡って形成されている（複数の周波数点に渡って
ピークが形成されるようにサンプリング周波数が選択さ
れている）から、連続した３つの周波数点のデータを加
算して中央の周波数点のデータとする処理を全部の周波
数点で実行することによって、ピークでない場所の振幅
（データ）に比べて、ピーク部分の振幅（データ）が強
調される。

【００４８】請求項７の静止物識別型移動体レーダー装
置では、例えば、移動物までの距離を数値表示する表示
素子に並べて、静止物までの距離を数値表示する表示素
子を配置する。そして、静止物と識別された２種類の周
波数スペクトラム上の対応するピークの周波数を検知し
て、静止物までの距離を演算し、移動物までの距離に並
べて静止物までの距離を表示させる。

【００４９】また、静止物までの距離は、データとして
他の装置に出力してもよい。オートクルーズ等の自動運
転システムの１センサとして機能し、前方の信号待ち車
輛や路上の駐車車輛までの距離を計測する。周波数スペ
クトラムからピークの周波数を読み取って距離を演算す
る操作は、移動物の場合と同様に行えばよい。

【００５０】

【実施例】図２は実施例のＦＭ−ＣＷレーダー装置の説
明図、図３は実施例のＦＭ−ＣＷレーダー装置の説明
図、図４は信号処理の説明図である。図２中、(a) はハ
ード構成、(b) は信号処理、(c) は表示部を示す。図４
中、(a) は引き算処理、(b)は補間処理、(c) は強調処
理を示す。ここでは、車載されて先行車輛までの車間距
離を計測するレーダー装置が示され、送出電波の周波数
が上昇する区間の周波数スペクトラムを自車速分だけシ
フトして、周波数が下降する区間の周波数スペクトラム
から引き算する。

【００５１】図２(a) において、信号処理認識部２４
は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ）として一体に
まとめられている。信号処理認識部２４は、ローパスフ
ィルター２４Ａ、Ａ／Ｄコンバータ２４Ｂ、ＤＳＰ（Di
gital Signal Processer）２４Ｃ、マイコン回路２４
Ｅ、シーケンス回路２４Ｄ、図示しない複数のメモリ素
子等を含む。

【００５２】ローパスフィルター２４Ａは、レーダーセ
ンサ２２からアナログ信号として出力されるビート信号
を、Ａ／Ｄコンバータ２４Ｂのサンプリング周波数（数
１００ｋHzに適合させて狭帯域化する。Ａ／Ｄコンバー
タ２４Ｂは、狭帯域化されたビート信号をＡ／Ｄ変換す
る。Ａ／Ｄ変換されたビート信号からは、ＵＰビート区
間およびＤＯＷＮビート区間の一定時間分がそれぞれ抽
出されて、図示しないメモリに一時蓄積される。ＤＳＰ
２４Ｃは、(1) メモリに一時蓄積されたＡＤ変換データ
を高速フーリエ変換して、ＵＰビート区間とＤＯＷＮビ
ート区間の周波数スペクトラムをそれぞれ形成する。

【００５３】マイコン回路２４Ｅは、車速センサ２５の
出力から自車輛の対地速度を演算してＤＳＰ２４Ｃにデ
ータ入力する。そして、ＤＳＰ２４Ｃで演算された距離
データや移動物／静止物の識別結果を受け取る。そし
て、表示部２８を通じて車間距離等を表示する。

【００５４】マイコン回路２４Ｅでは、また、車輛速度
等から安全な車間距離や制動距離を演算し、先行車輛や
前方障害物までの距離がこれらの距離を割り込んだ場合
に警報を発する。また、車間距離を一定に保つようにス
ロットル開度を制御し、自車輛の速度を調整する構成と
してもよい。

【００５５】ＤＳＰ２４Ｃは、さらに、(2) 対地速度に
応じた周波数スペクトラムのシフト量を演算し、(3) 周
波数スペクトラムの一方をシフト量で補正して他方との
引き算処理を行い、(4) 引き算処理の結果から静止物と
移動物とを識別し、移動物について２種類の周波数スペ
クトラム上で隣接する直近のピークの周波数を読み取っ
て車間距離を演算する。また、(5) 静止物についても別
に静止物距離を演算することになるが、自車速が正確に
計測されているため、両方の周波数スペクトラムにおけ
るピークの対応を調べる必要は無く、片方の周波数スペ
クトラム上で読み取ったピークの周波数を検出するだけ
で済む。

【００５６】ＤＳＰ２４Ｃでは、(1) 高速フーリエ変換
の演算負荷も大きいが、(3) 補正〜(5) 距離演算の演算
負荷もかなり大きい。従って、ビート信号のサンプリン
グ周波数、量子化ビット数、周波数スペクトラムの帯域
幅、データ点の数等に制約が加えられ、また、２種類の
周波数スペクトラム上で同一物標のピークを照合する演
算処理にも簡略な手法が求められる。

【００５７】車速センサ２５は、磁性体で形成されて車
輪と連動する歯車状回転体の歯を磁気センサで検知して
磁束のＯＮ−ＯＦＦをデジタル信号で出力する。車速セ
ンサ２５は、例えば、後輪の車軸に設けられ、車輪の回
転数に応じて変化するデジタル信号を出力する。マイコ
ン回路２４Ｅは、デジタル信号のＯＮ−ＯＦＦ周波数を
検知して自車輛の対地速度を演算する。車速センサ２５
は、自動車のいくつかの自動制御機能、例えば、一定速
度を維持するクルーズコントロール、ブレーキから最大
の制動性能を引き出すＡＢＳ（Anti-Lock Breaking Sys
tem ）に使用するものと兼用できる。

【００５８】レーダーセンサ２２は、図５の従来例で説
明したものと同様であり、周波数が一定周期で直線的に
上昇、下降を繰り返す送出電波を自車輛の前方に向かっ
て放射する。そして、前方の移動物や静止物からの反射
電波を検知し、反射電波の高周波信号をそのときの送出
電波の高周波信号に積算してビート信号を形成し、出力
する。

【００５９】シーケンス回路２４Ｄは、レーダーセンサ
２２における送出電波の周波数を制御するとともに、周
波数変化に対してＡ／Ｄコンバータ２４Ｂの動作、ＤＳ
Ｐ２４Ｃの動作を同期させる。これにより、ビート信号
の高速フーリエ変換される範囲が、周波数が上昇する区
間と下降する区間とでそれぞれ位置決めされる。

【００６０】図２(b) において、図２(a) のレーダーセ
ンサ２２から出力されたビート信号は、送出電波の周波
数が直線的に上昇するＵＰ区間と、送出電波の周波数が
直線的に下降するＤＯＷＮ区間とでそれぞれサンプリン
グされ、Ａ／Ｄ変換されて量子化データ（振幅−時間信
号）３２Ｕ、３２Ｄとなる。量子化データ３２Ｕ、３２
Ｄは、適当な窓関数で所定の時間分が切り出され、それ
ぞれ高速フーリエ変換されて、周波数成分の分布を示す
ＵＰ区間スペクトラムデータ３３Ｕ、ＤＯＷＮ区間スペ
クトラムデータ３３Ｄとなる。

【００６１】ＵＰ区間スペクトラムデータ３３ＵとＤＯ
ＷＮ区間スペクトラムデータ３３Ｄのそれぞれについ
て、ピーク抽出処理が行われ、ＵＰ区間ピーク周波数３
４ＵとＤＯＷＮ区間ピーク周波数３４Ｄが求められる。
ここでは、個々のスペクトラムデータ３３Ｕ、３３Ｄか
ら、複素周波数内挿法でピーク周波数３４Ｕ、３４Ｄを
抽出した。複素周波数内挿法は、位相情報を用いた周波
数同定方法であり、比較的に簡単なベクトル演算で実行
できる。この手法によれば、スペクトラムデータのデー
タ数を増大する（＝演算負荷を高める）ことなく、２つ
のデータ点の間のピーク位置を高精度に特定できる。

【００６２】ピーク周波数３４Ｕ、３４Ｄの抽出結果
は、図示しないメモリに一時格納される。ＵＰ区間ピー
ク周波数３４ＵとＤＯＷＮ区間ピーク周波数３４Ｄに基
づいて車間距離計算３５が実行される。

【００６３】一方、静止物識別処理３６では、ＵＰ区間
スペクトラムデータ３３ＵをシフトさせたデータとＤＯ
ＷＮ区間スペクトラムデータ３３Ｄを引き算して、静止
物と移動物が識別される。静止物と移動物の識別結果
は、距離計算に使用するＵＰ区間ピーク周波数３４Ｕと
ＤＯＷＮ区間ピーク周波数３４Ｄの組合せを特定する際
に利用される。すなわち、ＵＰ区間スペクトラムデータ
３３ＵとＤＯＷＮ区間スペクトラムデータ３３Ｄとにお
けるすべての移動物のピークについて周波数が読取ら
れ、２つの周波数軸上で近接したピークの組合せが同一
移動物（先行車輛）のものと判断される。

【００６４】図２(c) において、図２(a) の表示部２８
は、警報を発生するブザー２８Ａ、ブザー２８Ａの音量
調節つまみ２８Ｂ、警報距離を複数段階に設定する設定
つまみ２８Ｃを配置する。レーダー装置によって先行車
輛が検知されるとランプ３７Ａが点灯される。レーダー
装置によって計測された先行車輛までの車間距離が表示
器３７Ｂに数値表示される。

【００６５】一方、レーダー装置によってガードレール
等の静止物が検知されるとランプ３８Ａが点灯される。
レーダー装置によって計測された静止物までの距離が表
示器３８Ｂに数値表示される。切り換えスイッチ３８Ｃ
によって、レーダー装置による静止物の検知と静止物の
距離計測を「する」か「しない」かを操作者が任意に設
定できる。切り換えスイッチ３８Ｃを「しない」に設定
した場合、ランプ３７Ａ、表示器３７Ｂによる先行車輛
の表示のみが機能を保ち、静止物に関するデータは利用
されない。

【００６６】図３において、図２(a) の信号処理認識部
２４では、まず、周波数が上昇するＵＰビート区間、周
波数が下降するＤＯＷＮビート区間でそれぞれビート信
号が高速フーリエ変換されて周波数スペクトラムＳ_UP、
Ｓ_DNが形成される。これと並行して車速センサの出力か
ら自車速が計算され、自車速に相当する周波数スペクト
ラムＳ_UPのシフト量Δｆが計算される。そして、ＵＰビ
ート区間の周波数スペクトラムＳ_UPをΔｆだけ高い方に
シフトした補正周波数スペクトラムＳ_SHが形成される。

【００６７】次に、ＤＯＷＮビート区間の周波数スペク
トラムＳ_DNから補正周波数スペクトラムＳ_SHが引き算さ
れて、静止物のピークを相殺した周波数スペクトラムＳ
_X が形成される。さらに、ＵＰビート区間の周波数スペ
クトラムＳ_UPとＤＯＷＮビート区間の周波数スペクトラ
ムＳ_DNから、それぞれピークデータＰ_UP、Ｐ_DNが抽出さ
れる。そして、ステップ３０では、周波数スペクトラム
Ｓ_X 上でピークデータＰ_UP、Ｐ_DNが捜索され、相殺され
て消失していれば静止物（クラッタ）と判断するが、相
殺されないで残っていれば移動物（ターゲット）と判断
する。

【００６８】最後に、静止物と移動物のそれぞれについ
て別々に相対距離が計算され、移動物については相対速
度も計算される。静止物と移動物の距離は、別々に表示
出力される。

【００６９】図４(a) において、ＵＰビート区間の周波
数スペクトラムＳ_UPを自車速に応じてシフトさせた補正
周波数スペクトラムＳ_SHを、ＤＯＷＮビート区間の周波
数スペクトラムＳ_DNから引き算して周波数スペクトラム
Ｓ_X が形成される。このとき静止物のピークが相殺さ
れ、周波数スペクトラムＳ_X 上で消失して０付近の値と
なったピークが静止物と判断される。

【００７０】ところで、周波数スペクトラムＳ_DNと補正
周波数スペクトラムＳ_SHの引き算処理は、割り算処理に
置き換えてもよい。２つの周波数スペクトラムＳ_DN、Ｓ
_SHの同じサンプリング位置に位置するほぼ等しいスペク
トラムデータは、割り算処理によって１に近い値とな
る。一方、同じサンプリング位置に該当するピークが存
在しない移動物では、割り算の答えが２、３、０．３、
０．６等となる。１を中心とする帯状のスレッシュホー
ルドレベルで割り算の答えを識別すれば、静止物を判断
できる。

【００７１】図４(b) において、本実施例では、周波数
スペクトラムＳ_DNと補正周波数スペクトラムＳ_SHとでサ
ンプリング位置を揃えるために、補正周波数スペクトラ
ムＳ_SHを補間処理する。つまり、自車速から演算したシ
フト量だけ周波数スペクトラムＳ_UPをシフトすると、シ
フト量を周波数分解能で割り算した答えの少数分だけ周
波数スペクトラムＳ_DNと補正周波数スペクトラムＳ_SHの
スペクトラムデータの位置（周波数）がずれ、引き算の
誤差が大きくなる。そこで、補正周波数スペクトラムＳ
_SHの隣接する２つのスペクトラムデータから、周波数ス
ペクトラムＳ_DNと等しいサンプリング位置のスペクトラ
ムデータを補間演算している。

【００７２】ＤＯＷＮビート区間の周波数スペクトラム
Ｓ_DNと一致するサンプリング位置に補間データ４２Ａ、
４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄが形成される。補間データ４２
Ａはデータ４１Ａ、４１Ｂの直線補間によって、補間デ
ータ４２Ｂはデータ４１Ｂ、４１Ｃの直線補間によっ
て、補間データ４２Ｃはデータ４１Ｃ、４１Ｄの直線補
間によって、補間データ４２Ｄはデータ４１Ｄ、４１Ｅ
の直線補間によって、それぞれ演算される。周波数スペ
クトラムＳ_DNに対して補間修正された補正周波数スペク
トラムＳ_SHが引き算される。

【００７３】図４(c) において、本実施例では、ピーク
位置（周波数）を検出する際に、周波数スペクトラムの
全体に強調処理を施して、周波数スペクトラム上でピー
クを際立たせる。すなわち、連続した３つのスペクトラ
ムデータを加算して中央のサンプリング位置のスペクト
ラムデータとしている。これにより、緩慢なピークが先
鋭なピークとなり、一定のスレッシュホールドレベルで
ピークを識別した際にピークが見逃される可能性が低く
て済む。

【００７４】

【発明の効果】請求項１の静止物識別型移動体レーダー
装置によれば、ＦＭ−ＣＷレーダー装置における静止物
（クラッタ）と移動物（ターゲット）の高精度の識別が
可能になる。また、この識別は、例えば、演算部におけ
るわずかな処理プログラムの変更だけで実現できる。従
って、車載用のレーダー装置において、クラッタ（静止
物）をターゲット（前方車）と認識したことによるシス
テム（警報や追従走行）の誤動作を低減できる。

【００７５】また、簡単な演算操作で静止物と移動物を
識別できるから、識別のための演算負荷が軽くて済み、
ビート信号のサンプリング周波数の上昇、高速フーリエ
変換における演算点（データ点）間隔の縮小、スペクト
ラムデータ総数の増加等が無くても、高精度に距離や相
対速度の計測を実行できる。従って、車間距離の計測等
の精度を高めたり、応答性を高めることも容易である。

【００７６】請求項２の静止物識別型移動体レーダー装
置によれば、周波数スペクトラムが離散的なスペクトラ
ムデータで形成されている場合でも２種類の周波数スペ
クトラムを引き算（割り算）して、静止物を識別でき
る。そして、シフト量を周波数分解能で割り算した答え
の小数部分について、単純な切上げ、切捨て処理を行っ
た場合よりも正確な識別が可能である。また、計算が単
純なため、演算素子や記憶素子の負荷を高めないで済
み、高速処理が可能である。

【００７７】請求項３の静止物識別型移動体レーダー装
置によれば、２種類の比較を並列に行うから、請求項２
の静止物識別型移動体レーダー装置の場合よりも静止物
の識別精度が高まる。

【００７８】請求項４の静止物識別型移動体レーダー装
置によれば、比較演算される２つの周波数スペクトラム
について、シフト量を周波数分解能で割り算した答えの
小数部分が補間処理でそのまま生かされ、周波数点の切
上げ、切捨てをしないで済む。従って、２つの周波数ス
ペクトラムの周波数点を一致させる際に発生する誤差が
小さくなり、請求項２、３の静止物識別型移動体レーダ
ー装置の場合よりも静止物の識別精度が高まる。

【００７９】請求項５の静止物識別型移動体レーダー装
置によれば、周波数が上昇する区間と下降する区間のそ
れぞれについて、複数の周波数スペクトラムが合成（平
均化）されるから、１つずつの周波数スペクトラムを使
用する場合に比較して、電波の放射空間における一時的
な雑音や環境変化の影響を受けにくくなる。また、現在
を優先した重み付け（フィルタリング処理）を行うか
ら、リアルタイムで応答速度の高い静止物の識別と位相
物の距離計測が可能である。

【００８０】請求項６の静止物識別型移動体レーダー装
置によれば、緩慢なピークが先鋭なピークとなり、一定
の閾値でピークを識別した際にピークが見逃される可能
性が低くて済む。

【００８１】請求項７の静止物識別型移動体レーダー装
置によれば、静止物までの距離が移動物の距離とは別に
表示されるから、接近速度が大きくて危険を招き易い静
止物について、操作者に注意を喚起できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成の説明図である。

【図２】実施例のＦＭ−ＣＷレーダー装置の説明図であ
る。

【図３】処理ルーチンの説明図である。

【図４】信号処理の説明図である。

【図５】ＦＭ−ＣＷ方式の車載用レーダー装置の説明図
である。

【符号の説明】

１１ 送出手段 １２ 受信手段 １３ 変換手段 １４ 演算手段 １５ 計測手段 １６ 補正手段 １７ 識別手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 登起雄 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数を規則的に変化させた送出電波を
   被計測物に向かって送出する送出手段（１１）と、 前記被計測物からの反射波を受信した高周波信号に、そ
   のときの送出電波の高周波信号を積算してビート信号を
   形成する受信手段（１２）と、 周波数が上昇する区間と下降する区間とでそれぞれ前記
   ビート信号を高速フーリエ変換して２種類の周波数スペ
   クトラムを形成する変換手段（１３）と、 前記２種類の周波数スペクトラムについて、必要なピー
   クを対応させ、それぞれのピークの周波数から前記被計
   測物までの距離を演算する演算手段（１４）を有して、
   移動体に搭載される移動体レーダー装置において、 前記移動体自身の移動速度を計測する計測手段（１５）
   と、 静止物ピークが前記移動速度に起因して持つ周波数スペ
   クトラム上のシフト量を前記移動速度に基づいて演算
   し、前記シフト量で前記２種類の周波数スペクトラムの
   少なくとも一方を補正する補正手段（１６）と、 補正された前記２種類の周波数スペクトラム上の対応す
   るピークにおける前記補正の効果を識別して、ピークが
   静止物か移動物かを識別する識別手段（１７）を設けた
   ことを特徴とする静止物識別型移動体レーダー装置。
2. 【請求項２】 請求項１の静止物識別型移動体レーダー
   装置において、前記補正手段は、 演算された前記シフト量を周波数分解能で割り算して小
   数以下を四捨五入して前記シフト量を調整する調整手
   段、を備え、 前記２種類の周波数スペクトラムの一方を調整された前
   記シフト量だけシフトさせる補正手段、であることを特
   徴とする静止物識別型移動体レーダー装置。
3. 【請求項３】 請求項１の静止物識別型移動体レーダー
   装置において、 前記補正手段は、演算された前記シフト量を周波数分解
   能で割り算した値を挟む２つのシフト量について前記２
   種類の周波数スペクトラムの一方をシフトさせる補正手
   段、であるとともに、 前記識別手段は、前記２種類の周波数スペクトラムの一
   方を補正した２つの周波数スペクトラムと他方の周波数
   スペクトラムとにおける前記補正の効果を識別して、ピ
   ークが静止物か否かを識別する識別手段、であることを
   特徴とする静止物識別型移動体レーダー装置。
4. 【請求項４】 請求項１の静止物識別型移動体レーダー
   装置において、 前記補正手段は、演算された前記シフト量を周波数分解
   能で割り算した値を挟む２つのシフト量について周波数
   スペクトラムの一方をシフトさせ、それぞれの周波数点
   を挟む２つのシフトされたスペクトラム値を補間演算し
   て、補間型周波数スペクトラムを求める補正手段、であ
   るとともに、 前記識別手段は、前記補間型周波数スペクトラムと前記
   ２種類の周波数スペクトラムの他方とにおける前記補正
   の効果を識別して、ピークが静止物か否かを識別する識
   別手段、であることを特徴とする静止物識別型移動体レ
   ーダー装置。
5. 【請求項５】 請求項１の静止物識別型移動体レーダー
   装置において、前記補正手段は、 前記２種類の周波数スペクトラムを複数づつ蓄積し、そ
   れぞれの周波数点でスペクトラム値の過去に遡った重み
   付き平均値を求めて比較用周波数スペクトラムを形成す
   る補正手段、であるとともに、 前記識別手段は、前記比較用周波数スペクトラムと前記
   ２種類の周波数スペクトラムの他方とにおける前記補正
   の効果を識別して、ピークが静止物か否かを識別する識
   別手段、であることを特徴とする静止物識別型移動体レ
   ーダー装置。
6. 【請求項６】 請求項１の静止物識別型移動体レーダー
   装置において、前記補正手段は、 前記２種類の周波数スペクトラムのそれぞれについて、
   １つの周波数点のスペクトラム値に、両側の周波数点の
   スペクトラム値を加算した値をその周波数点のスペクト
   ラム値とした強調型周波数スペクトラムを形成する補正
   手段、であるとともに、 前記識別手段は、前記強調型周波数スペクトラムにおけ
   る前記補正の効果を識別して、ピークが静止物か否かを
   識別する識別手段、であることを特徴とする静止物識別
   型移動体レーダー装置。
7. 【請求項７】 請求項１の静止物識別型移動体レーダー
   装置において、 移動物に関してとは別に、静止物と識別された前記２種
   類の周波数スペクトラム上の対応するピークの周波数を
   検知して、静止物までの距離を演算する演算手段と、 移動物に関してとは別に、演算された静止物までの距離
   のデータを出力する出力手段と、を設けたことを特徴と
   する静止物識別型移動体レーダー装置。