JPWO2018033961A1 - 物体検出装置、物体検出方法及びセンサ装置 - Google Patents

物体検出装置、物体検出方法及びセンサ装置 Download PDF

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Abstract

物体(2)の検出情報を用いて、物体(2)の信号成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定する探索範囲幅設定部(31)を設け、信号成分選択部(33)が、探索範囲幅設定部(31)により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部(14)により受信された信号及び物体検出装置(1b),(1c)により受信された信号の中から、周波数が探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択するように構成する。これにより、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体(2)の誤検出確率の上昇を抑えることができる。

Description

この発明は、空間に存在している物体を検出する物体検出装置及び物体検出方法と、その物体検出装置を実装しているセンサ装置とに関するものである。
空間に存在している物体を検出する物体検出装置の検出確率を高める手法として、以下の手法が知られている。
まず、複数の物体検出装置が空間に存在している物体に反射された信号を受信する。
複数の物体検出装置のうち、1つ以上の物体検出装置は、複数の物体検出装置により受信された信号である受信信号を合成する。
そして、1つ以上の物体検出装置は、複数の物体検出装置における受信信号の合成信号から物体を検出することで、単独の物体検出装置の受信信号から物体を検出する場合よりも、物体の検出確率を高めている。
物体検出装置と検出対象の物体との相対速度に伴ってドップラ周波数が発生する。このドップラ周波数は、複数の物体検出装置の受信信号に含まれている。
このため、1つ以上の物体検出装置が、複数の物体検出装置における受信信号を合成する前に、複数の物体検出装置における受信信号の周波数成分をドップラ周波数に従って補正すれば、さらに、物体の検出確率を高めることができる。
これにより、ドップラ周波数が既知であれば、物体の検出確率を高めることができる。
以下の非特許文献1には、ドップラ周波数が既知でない場合でも、物体の検出確率を高めることができるようにする技術が開示されている。
即ち、以下の非特許文献1には、物体検出装置が、物体の検出可能距離範囲と、物体の検出可能相対速度範囲とから、ドップラ周波数の範囲を設定する技術が開示されている。
"周波数で目標を分離するレーダ方式における複数受信に関する検討, "電子情報通信学会総合大会, B−1−198, Mar. 2016.
従来の物体検出装置は以上のように構成されているので、ドップラ周波数が既知でない場合でも、物体の検出確率を高めることができるが、複数の物体検出装置における受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合、物体の誤検出確率が上昇してしまうという課題があった。
物体の誤検出確率は、検出対象ではない物体を誤って検出してしまう確率を意味する。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体の誤検出確率の上昇を抑えることができる物体検出装置及び物体検出方法を得ることを目的とする。
また、この発明は、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体の誤検出確率の上昇を抑えることができる物体検出装置を実装しているセンサ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る物体検出装置は、検出対象の物体に反射された信号を受信する信号受信部と、物体の検出情報を用いて、物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部と、第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択する信号成分選択部と、信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を用いて、信号受信部により受信された信号と他の物体検出装置により受信された信号とを合成、または、信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を合成する合成部とを設け、物体検出部が、合成部により合成された信号又は合成部により合成された信号成分から、物体を検出するようにしたものである。
この発明によれば、物体の検出情報を用いて、物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部を設け、信号成分選択部が、第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。
この発明の実施の形態1による複数の物体検出装置と検出対象の物体との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態1による物体検出装置1aを実装しているセンサ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態1による物体検出装置1aを示す構成図である。 送信波及び反射波とビート信号を示す説明図である。 この発明の実施の形態1による物体検出装置1aの信号処理回路20を示す構成図である。 この発明の実施の形態1による物体検出装置1aの信号処理回路20のハードウェア構成図である。 信号処理回路20がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。 信号処理回路20がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合の処理手順である物体検出方法の一部を示すフローチャートである。 図9Aは物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と物体検出装置1bにより受信される反射波のビート周波数との差を説明するための説明図、図9Bは物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と物体検出装置1cにより受信される反射波のビート周波数との差を説明するための説明図である。 図10Aは探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が決定された場合の信号電力対雑音電力比と誤検出確率の関係を示す説明図、図10Bは探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が決定された場合の信号電力対雑音電力比と誤検出確率の関係を示す説明図である。 図11Aは送信波がパルス列である例を示す説明図、図11Bは反射波がパルス列である例を示す説明図、図11Cは時間的に周波数が変化する送信波及び反射波を示示す説明図、図11Dは時間的にビート周波数が変化するビート信号を示す説明図である。 図12Aはビート信号抽出回路17の出力信号を示す説明図、図12Bは反射波にドップラシフトが生じていない場合のスペクトルを示す説明図、図12Cは反射波にドップラシフトが生じている場合のスペクトルを示す説明図、図12Dは図12Cにおける周波数0Hz近傍を拡大している説明図である。 この発明の実施の形態2による物体検出装置1aの信号処理回路20を示す構成図である。 この発明の実施の形態2による物体検出装置1aの信号処理回路20のハードウェア構成図である。 この発明の実施の形態3による物体検出装置1aを示す構成図である。 図16Aは送信波がパルス列である例を示す説明図、図16Bは反射波がパルス列である例を示す説明図、図16Cはパルスの送信時刻と受信時刻から算出されるレンジプロファイルを示す説明図である。 この発明の実施の形態3による物体検出装置1aの信号処理回路82を示す構成図である。 この発明の実施の形態3による物体検出装置1aの信号処理回路82のハードウェア構成図である。 信号処理回路82がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合の処理手順である物体検出方法の一部を示すフローチャートである。 物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲を示す説明図である。 この発明の実施の形態4による物体検出装置1aの信号処理回路20のハードウェア構成図である。 この発明の実施の形態5による物体検出装置1aの信号処理回路82を示す構成図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による複数の物体検出装置と検出対象の物体との関係を示す説明図である。
図1では、3台の物体検出装置1a,1b,1cを用いる例を示しているが、物体検出装置は2台以上であればよく、3台に限るものではない。
図1の例では、物体検出装置1aが例えばRF(radio frequency)信号などの送信波を空間に向けて放射した後、検出対象の物体2に反射された送信波が反射波として、物体検出装置1a、物体検出装置1b及び物体検出装置1cに到来している様子を示している。
この実施の形態1では、物体検出装置1a,1b,1cを区別しない場合、物体検出装置1のように表記することがある。
図2はこの発明の実施の形態1による物体検出装置1aを実装しているセンサ装置を示す構成図である。
図2では、物体検出装置1aを実装しているセンサ装置を示す構成図を示しているが、物体検出装置1bを実装しているセンサ装置を示す構成図や、物体検出装置1cを実装しているセンサ装置を示す構成図も、図2と同様であるものとする。
図2において、物体監視部3は物体検出装置1aにより検出された物体2を監視する処理を実施する処理部である。
物体監視部3による物体2の監視処理には、物体検出装置1aにより検出された物体2までの距離や、物体検出装置1aと物体2間の相対速度を記録しながら、物体2の位置や速度の変化を監視する処理のほか、将来の物体2の位置や速度を予測する予測処理なども含まれる。物体2の位置や速度の変化を監視する処理や、物体2の位置や速度を予測する予測処理自体は公知の技術であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
なお、図2のセンサ装置に含まれる物体監視部3は、例えば、目標追尾装置やレーダ装置などの物体監視装置が該当する。
この実施の形態1では、物体検出装置1a,1b,1cが、FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave)方式と呼ばれる距離測定方式で、物体2の検出を行う例を説明する。
図3はこの発明の実施の形態1による物体検出装置1aを示す構成図である。
以下、物体検出装置1aの構成を説明するが、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cの構成図は、物体検出装置1aと同様に、図2であるものとする。
図3において、物体検出装置1aの送信信号生成回路11は例えばシンセサイザ、発振器、プロセッサ及びDAC(Digital to Analog Converter)などで実現されるものである。
送信信号生成回路11は時間的に周波数が変化する周波数変調を施している送信信号を生成し、その送信信号を送信高周波回路12及びビート信号抽出回路17に出力する。
プロセッサとしては、例えば、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)やCPU(Central Processing Unit)などが該当する。
なお、送信信号生成回路11がDACを搭載している場合、DACの出力側に高調波を除去するフィルタを適用する場合もある。
物体検出装置1aの送信高周波回路12は送信信号生成回路11から出力された送信信号の周波数を搬送波周波数に変換する周波数変換処理を実施する。
また、送信高周波回路12は送信信号の帯域外周波数やスプリアスを除去するフィルタ処理や、送信信号の電力を増幅する電力増幅処理なども実施し、これらの処理後の送信信号を送信波として送信アンテナ13に出力する。
物体検出装置1aの送信アンテナ13は送信高周波回路12から出力された送信波を空間に放射する。
図1では、3台の物体検出装置1a,1b,1cのうち、物体検出装置1aだけが送信波を空間に放射して、物体検出装置1b,1cが、送信波を空間に放射していない例を示しているが、物体検出装置1b,1cについても、物体検出装置1aと同様に、送信信号生成回路11、送信高周波回路12及び送信アンテナ13を実装しているものとする。
ただし、送信波を空間に放射する物体検出装置1が、常に、物体検出装置1aだけであって、物体検出装置1b,1cが、送信波を空間に放射することがない場合には、物体検出装置1b,1cが、送信信号生成回路11、送信高周波回路12及び送信アンテナ13を実装しないようにしてもよい。しかし、この場合でも、物体検出装置1b,1cは、受信信号からビート信号を抽出する必要があるために、物体検出装置1aにより生成された送信信号を通信等によって取得する必要がある。
物体検出装置1aの信号受信部14は受信アンテナ15、受信高周波回路16及びビート信号抽出回路17を備えている。
信号受信部14は物体検出装置1aの送信アンテナ13から送信波が空間に放射された後、検出対象の物体2に反射されて戻ってきた送信波の反射波を受信し、その反射波の受信信号からビート信号を抽出する。
受信アンテナ15は物体検出装置1aの送信アンテナ13から送信波が空間に放射された後、検出対象の物体2に反射されて戻ってきた送信波の反射波を受信する。
受信高周波回路16は受信アンテナ15により受信された反射波の受信信号の周波数を例えば中間(IF:Intermediate Frequency)周波数に変換する周波数変換処理を実施する。
また、受信高周波回路16は受信信号に含まれている不要周波数や周波数変換時のイメージを除去するフィルタ処理や、受信信号の電力をLNA(Low Noise Amplifire)などの増幅器によって増幅する電力増幅処理などを実施し、これらの処理後の受信信号をビート信号抽出回路17に出力する。
ビート信号抽出回路17は例えばミキサなどで実現されるものであり、受信高周波回路16から出力された受信信号と送信信号生成回路11から出力された送信信号とを乗算することでビート信号を算出する。
このビート信号は、送信信号の周波数変調成分と受信信号の周波数との差を示す信号である。
ここで、図4は物体検出装置1aにおける送信波及び反射波とビート信号を示す説明図である。
図4Aは時間的に周波数が変化する送信波及び反射波を示し、図4Bは時間的にビート周波数が変化するビート信号を示している。
物体検出装置1aの受信アンテナ15により受信される反射波は、物体検出装置1aと検出対象の物体2との間の送信波の空間伝搬に伴う時間だけ遅延する。また、物体検出装置1aの受信アンテナ15により受信される反射波は、物体検出装置1aと検出対象の物体2との相対移動速度に起因するドップラシフトを受ける。
このため、物体検出装置1aの受信アンテナ15により受信される反射波は、送信波の周波数と異なる周波数で受信される。
因みに、物体検出装置1aの受信アンテナ15により受信される反射波は、物体検出装置1aと検出対象の物体2とを結ぶ直線上の方向における相対移動速度に起因するドップラシフトの2倍の周波数シフトを生じる。
物体検出装置1bの受信アンテナ15により受信される反射波は、物体検出装置1aと検出対象の物体2とを結ぶ直線上の方向における相対移動速度に起因するドップラシフトと、物体検出装置1bと検出対象の物体2とを結ぶ直線上の方向における相対移動速度に起因するドップラシフトとの和の周波数シフトを生じる。
物体検出装置1cの受信アンテナ15により受信される反射波は、物体検出装置1aと検出対象の物体2とを結ぶ直線上の方向における相対移動速度に起因するドップラシフトと、物体検出装置1cと検出対象の物体2とを結ぶ直線上の方向における相対移動速度に起因するドップラシフトとの和の周波数シフトを生じる。
物体検出装置1aの受信信号処理部18はアナログデジタル変換器であるADC(Analog to Digital Converter)19及び信号処理回路20を備えている。
受信信号処理部18は信号受信部14により抽出されたビート信号及び他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cにより抽出されたビート信号から、検出対象の物体2を検出する処理を実施する。
ADC19は信号受信部14により抽出されたビート信号をデジタル信号に変換し、デジタルビート信号を信号処理回路20に出力する。
信号処理回路20はADC19から出力されたデジタルビート信号や、物体検出装置1b,1cから送信されたデジタルビート信号などから、検出対象の物体2を検出する処理を実施する。
物体検出装置1aと接続されている位置速度情報出力装置21は例えばGPS(Global Positioning System)受信機や速度計などで実現されるものであり、物体検出装置1aの位置及び速度を検出して、物体検出装置1aの位置及び速度を示す位置速度情報を受信信号処理部18及びマルチプレクサ22に出力する。
物体検出装置1aの位置は高精度であることが望ましいが、GPS受信機により受信されるGPS信号程度の位置精度があれば足りる。
物体検出装置1aと接続されているマルチプレクサ22は図5に示す信号処理回路20のフィルタ34を通過したデジタルビート信号と、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報とを多重化し、そのデジタルビート信号と位置速度情報を含んでいる多重化信号を通信装置23に出力する。
通信装置23はマルチプレクサ22から出力された多重化信号を物体検出装置1b,1cに送信し、物体検出装置1b,1cから送信された多重化信号を受信して、その受信した多重化信号をデマルチプレクサ24に出力する。
また、通信装置23は、物体検出装置1b,1cから送信された多重化信号のほかに、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置などで検出された物体2の検出情報を受信して、その検出情報をデマルチプレクサ24に出力する。
物体2の検出情報としては、物体2の位置、速度及び移動方向を示す角度の情報などが該当する。
物体2の検出情報が示す物体2の位置、速度及び角度は、それぞれ誤差や監視精度などに起因する幅を有する検出値である。
通信装置23による多重化信号、位置速度情報及び物体2の検出情報の通信は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は通信装置23により受信された多重化信号の多重化を解いて、デジタルビート信号と位置速度情報を物体検出装置1aの信号処理回路20に出力する。
また、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は通信装置23により受信された物体2の検出情報を物体検出装置1aの信号処理回路20に出力する。
物体検出装置1aと接続されている検出物体情報表示装置25は例えばディスプレイやグラフィックス処理回路などから実現されるものであり、信号処理回路20により検出された物体検出装置1a,1b,1cから物体2までの距離や、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の相対速度などの情報を表示する。
図5はこの発明の実施の形態1による物体検出装置1aの信号処理回路20を示す構成図であり、図6はこの発明の実施の形態1による物体検出装置1aの信号処理回路20のハードウェア構成図である。
以下、物体検出装置1aにおける信号処理回路20の構成を説明するが、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cにおける信号処理回路20の構成図及びハードウェア構成図は、物体検出装置1aと同様に、図5及び図6であるものとする。
図5及び図6において、探索範囲幅設定部31は例えば探索範囲幅設定回路51で実現されるものである。
探索範囲幅設定部31はデマルチプレクサ24から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のスペクトル成分(信号成分)に対応している周波数の探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部である。
即ち、探索範囲幅設定部31は位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの位置とから、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離を求める。
そして、探索範囲幅設定部31は、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離と、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの速度と、デマルチプレクサ24から出力された物体2の検出情報が示す物体2の位置及び速度とを用いて、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲幅を設定する。
探索範囲幅設定部32は例えば探索範囲幅設定回路52で実現されるものであり、物体2のスペクトル成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定する第2の探索範囲幅設定部である。
即ち、探索範囲幅設定部32は位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの位置とから、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離を求める。
そして、探索範囲幅設定部32は、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離と、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの速度と、物体2の検出可能距離範囲と、物体2の検出可能角度範囲と、物体2の検出可能相対速度範囲と、物体検出装置1a,1b,1cにおける内部の周波数偏差とを用いて、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲幅を設定する。
信号成分選択部33はフィルタ34、受信信号解析部35a,35b,35c、合成対象限定部36a,36b,36c及び合成対象選択部37を備えている。
信号成分選択部33は物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定する処理を実施する。
また、信号成分選択部33はADC19から出力されたデジタルビート信号及びデマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号の中から、周波数が探索範囲に含まれているスペクトル成分をそれぞれ選択する処理を実施する。
フィルタ34は例えばハイパスフィルタとして作用するフィルタ回路53で実現されるものであり、ADC19から出力されたデジタルビート信号に含まれているクラッタを除去する。
受信信号解析部35a,35b,35cは例えば受信信号解析回路54で実現されるものである。
受信信号解析部35aはフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号のスペクトルを解析する処理を実施する。
受信信号解析部35b,35cはデマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号、即ち、物体検出装置1b,1cのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号のスペクトルを解析する処理を実施する。
この実施の形態1では、3台の物体検出装置1を想定しているので、信号処理回路20が3個の受信信号解析部35を備えているが、N(Nは2以上の整数)台の物体検出装置1が存在する場合、信号処理回路20がN個の受信信号解析部35を備える。
合成対象限定部36a,36b,36cは例えば合成対象限定回路55で実現されるものである。
合成対象限定部36aは受信信号解析部35aにより解析されたスペクトルに含まれている複数の周波数のスペクトル成分と、事前に設定された閾値とを比較して、複数のスペクトル成分の中から、その閾値より大きいスペクトル成分を選択する処理を実施する。
合成対象限定部36bは受信信号解析部35bにより解析されたスペクトルに含まれている複数の周波数のスペクトル成分と、事前に設定された閾値とを比較して、複数のスペクトル成分の中から、その閾値より大きいスペクトル成分を選択する処理を実施する。
合成対象限定部36cは受信信号解析部35cにより解析されたスペクトルに含まれている複数の周波数のスペクトル成分と、事前に設定された閾値とを比較して、複数のスペクトル成分の中から、その閾値より大きいスペクトル成分を選択する処理を実施する。
この実施の形態1では、3台の物体検出装置1を想定しているので、信号処理回路20が3個の合成対象限定部36を備えているが、N(Nは2以上の整数)台の物体検出装置1が存在する場合、信号処理回路20がN個の合成対象限定部36を備える。
合成対象選択部37は例えば合成対象選択回路56で実現されるものである。
合成対象選択部37は物体2の検出情報が得られる場合、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲として、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定する処理を実施する。
合成対象選択部37は物体2の検出情報が得られない場合、合成対象限定部36a,36b,36cにより選択されたスペクトル成分を比較して、相対的に大きいスペクトル成分を特定する。
また、合成対象選択部37は特定したスペクトル成分の周波数を、探索範囲の中心周波数に決定する。
合成対象選択部37は中心周波数を決定した探索範囲の幅として、探索範囲幅設定部32により設定された物体検出装置1aについての探索範囲幅を設定することで、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲を決定する。
また、合成対象選択部37は中心周波数を決定した探索範囲の幅として、探索範囲幅設定部32により設定された物体検出装置1bについての探索範囲幅を設定することで、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲を決定する。
さらに、合成対象選択部37は中心周波数を決定した探索範囲の幅として、探索範囲幅設定部32により設定された物体検出装置1cについての探索範囲幅を設定することで、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲を決定する。
合成対象選択部37は合成対象限定部36aにより選択されたスペクトル成分のうち、周波数が物体検出装置1aについての探索範囲に含まれているスペクトル成分の中から、相対的に大きいスペクトル成分を選択する処理を実施する。
また、合成対象選択部37は合成対象限定部36bにより選択されたスペクトル成分のうち、周波数が物体検出装置1bについての探索範囲に含まれているスペクトル成分の中から、相対的に大きいスペクトル成分を選択する処理を実施する。
また、合成対象選択部37は合成対象限定部36cにより選択されたスペクトル成分のうち、周波数が物体検出装置1cについての探索範囲に含まれているスペクトル成分の中から、相対的に大きいスペクトル成分を選択する処理を実施する。
合成部38は周波数補正量算出部39、周波数補正処理部40a,40b,40c、係数決定部41及び合成処理部42を備えている。
合成部38は信号成分選択部33によりそれぞれ選択されたスペクトル成分の周波数に従ってフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号と、デマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号、即ち、他の物体検出装置1b,1cのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号とを合成する処理を実施する。
周波数補正量算出部39は例えば周波数補正量算出回路57で実現されるものである。
周波数補正量算出部39は合成対象選択部37によりそれぞれ選択されたスペクトル成分のうち、1つのスペクトル成分の周波数を基準周波数とし、その基準周波数と合成対象選択部37によりそれぞれ選択されたスペクトル成分の周波数との差分から周波数補正量をそれぞれ算出する処理を実施する。
周波数補正処理部40a,40b,40cは例えば周波数補正処理回路58で実現されるものである。
周波数補正処理部40aは周波数補正量算出部39により算出された周波数補正量に従ってフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号の周波数を補正する処理を実施する。
周波数補正処理部40bは周波数補正量算出部39により算出された周波数補正量に従ってデマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号、即ち、物体検出装置1bのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号の周波数を補正する処理を実施する。
周波数補正処理部40cは周波数補正量算出部39により算出された周波数補正量に従ってデマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号、即ち、物体検出装置1cのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号の周波数を補正する処理を実施する。
この実施の形態1では、3台の物体検出装置1を想定しているので、信号処理回路20が3個の周波数補正処理部40を備えているが、N台の物体検出装置1が存在する場合、信号処理回路20がN個の周波数補正処理部40を備える。
係数決定部41は例えば係数決定回路59で実現されるものである。
係数決定部41は合成対象選択部37によりそれぞれ選択されたスペクトル成分から、フィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号と、デマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号とを合成する際の重み係数を決定する処理を実施する。
合成処理部42は例えば合成回路60で実現されるものである。
合成処理部42は係数決定部41により決定された重み係数を用いて、周波数補正処理部40a,40b,40cによりそれぞれ周波数が補正された複数のデジタルビート信号を合成する処理を実施する。
物体検出部43は例えば物体検出回路61で実現されるものであり、合成処理部42により合成されたビート信号に対してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理を実施することで、物体2を検出する。
CFARは、反射波と雑音が加算された周波数と雑音のみの周波数の中から、雑音の大きさを推定した上で、CFAR閾値に従って雑音を誤って検出する確率を一定にする処理である。
演算部44は例えば演算回路62で実現されるものであり、物体検出装置1a,1b,1cから、物体検出部43により検出された物体2までの距離を算出するとともに、物体検出装置1a,1b,1cと物体2との相対速度を算出し、その距離及び相対速度を検出物体情報表示装置25及び物体監視部3に出力する処理を実施する。
図5では、信号処理回路20の構成要素である探索範囲幅設定部31,32、フィルタ34、受信信号解析部35a,35b,35c、合成対象限定部36a,36b,36c、合成対象選択部37、周波数補正量算出部39、周波数補正処理部40a,40b,40c、係数決定部41、合成処理部42、物体検出部43及び演算部44のそれぞれが図6に示すような専用のハードウェア、即ち、探索範囲幅設定回路51,52、フィルタ回路53、受信信号解析回路54、合成対象限定回路55、合成対象選択回路56、周波数補正量算出回路57、周波数補正処理回路58、係数決定回路59、合成回路60、物体検出回路61及び演算回路62で構成されているものを想定している。
ここで、探索範囲幅設定回路51,52、フィルタ回路53、受信信号解析回路54、合成対象限定回路55、合成対象選択回路56、周波数補正量算出回路57、周波数補正処理回路58、係数決定回路59、合成回路60、物体検出回路61及び演算回路62は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA、または、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理回路20の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、信号処理回路20がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPなどが該当する。
コンピュータのメモリは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
図7は信号処理回路20がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理回路20がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合、探索範囲幅設定部31,32、フィルタ34、受信信号解析部35a,35b,35c、合成対象限定部36a,36b,36c、合成対象選択部37、周波数補正量算出部39、周波数補正処理部40a,40b,40c、係数決定部41、合成処理部42、物体検出部43及び演算部44の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ71に格納し、コンピュータのプロセッサ72がメモリ71に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図8は信号処理回路20がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合の処理手順である物体検出方法の一部を示すフローチャートである。
また、図6では信号処理回路20の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図7では、信号処理回路20がソフトウェアやファームウェアなどで実現される例を示しているが、信号処理回路20における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。
次に動作について説明する。
物体検出装置1aの送信信号生成回路11は、時間的に周波数が変化する周波数変調を施している送信信号を生成し、その送信信号を送信高周波回路12及びビート信号抽出回路17に出力する。
物体検出装置1aの送信高周波回路12は、送信信号生成回路11から送信信号を受けると、その送信信号の周波数を搬送波周波数に変換する周波数変換処理、送信信号の帯域外周波数やスプリアスを除去するフィルタ処理や、送信信号の電力を増幅する電力増幅処理などを実施し、これらの処理後の送信信号を送信波として送信アンテナ13に出力する。
これにより、物体検出装置1aの送信アンテナ13から、図4Aに示すような送信波が空間に放射される。
物体検出装置1aの受信アンテナ15は、送信アンテナ13から送信波が空間に放射された後、検出対象の物体2に反射されて戻ってきた送信波の反射波を受信し、その反射波の受信信号を受信高周波回路16に出力する。
物体検出装置1aの受信高周波回路16は、受信アンテナ15から受信信号を受けると、その受信信号の周波数を例えばIF周波数に変換する周波数変換処理、受信信号に含まれている不要周波数や周波数変換時のイメージを除去するフィルタ処理や、受信信号の電力を増幅する電力増幅処理などを実施し、これらの処理後の受信信号をビート信号抽出回路17に出力する。
物体検出装置1aのビート信号抽出回路17は、受信高周波回路16から受信信号を受けると、その受信信号と送信信号生成回路11から出力された送信信号とを乗算することで、ビート信号を算出し、そのビート信号を受信信号処理部18に出力する。
このビート信号は、送信信号の周波数変調成分と受信信号の周波数との差を示す信号であり、ビート信号のビート周波数は、図4A及び図4Bに示すように、遅延時間が長くなれば、絶対値が大きくなる。
ここで、物体検出装置1a,1b,1cにより受信される反射波のビート周波数の間には、周波数差が生じる。
即ち、ドップラシフトと、空間伝搬に伴う遅延時間差と、物体検出装置1a,1b,1cにおける内部の周波数偏差とによって、物体検出装置1a,1b,1cにより受信される反射波のビート周波数の間には、周波数差が生じる。
図9は物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と物体検出装置1b,1cにより受信される反射波のビート周波数との差を説明するための説明図である。
図9Aは物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と物体検出装置1bにより受信される反射波のビート周波数との差を説明するための説明図であり、図9Bは物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と物体検出装置1cにより受信される反射波のビート周波数との差を説明するための説明図である。
ビート周波数に影響を与える要因の1つであるドップラシフトについて説明する。
物体検出装置1aにより受信される反射波で生じるドップラシフトをfda、物体検出装置1bにより受信される反射波で生じるドップラシフトをfdb、物体検出装置1cにより受信される反射波で生じるドップラシフトをfdcとすると、ドップラシフトfda,fdb,fdcは、以下の式(1)〜(3)のように表される。
Figure 2018033961

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式(1)〜(3)において、λは搬送波である送信波及び反射波の波長である。
raは物体検出装置1aと検出対象の物体2との相対速度、vrbは物体検出装置1aと検出対象の物体2との相対速度、vrcは物体検出装置1cと検出対象の物体2との相対速度である。
したがって、物体検出装置1aにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdaと、物体検出装置1bにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdbとの差Δfd,b−aは、以下の式(4)のように表される。
また、物体検出装置1aにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdaと、物体検出装置1cにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdcとの差Δfd,c−aは、以下の式(5)のように表される。
Figure 2018033961

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また、物体検出装置1aの移動ベクトルをベクトルv、物体検出装置1bの移動ベクトルをベクトルv、物体検出装置1cの移動ベクトルをベクトルv、検出対象の物体2の移動ベクトルをベクトルvとする。ここでは、電子出願の関係上、ベクトルであることを示す記号“→”を文字の上に表記することができないので、ベクトルvのように表記している。
そして、|ベクトルv|=v、|ベクトルv|=v、|ベクトルv|=v、|ベクトルv|=vとすると、物体検出装置1aと検出対象の物体2との相対速度vraは、以下の式(6)のように表される。
また、物体検出装置1bと検出対象の物体2との相対速度vrbは、以下の式(7)のように表され、物体検出装置1cと検出対象の物体2との相対速度vrcは、以下の式(8)のように表される。
Figure 2018033961

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Figure 2018033961

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したがって、物体検出装置1aにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdaと、物体検出装置1bにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdbとの差Δfd,b−aは、以下のパラメータで表すことができる。
・物体検出装置1aの速度v
・物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θ
・物体検出装置1bの速度v
・物体検出装置1bから検出対象の物体2への方向θ
・物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−a
・検出対象の物体2の速度v
・検出対象の物体2の移動方向を示す角度δ
・物体検出装置1aと検出対象の物体2間の距離R
また、物体検出装置1aにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdaと、物体検出装置1cにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdcとの差Δfd,c−aは、以下のパラメータで表すことができる。
・物体検出装置1aの速度v
・物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θ
・物体検出装置1cの速度v
・物体検出装置1cから検出対象の物体2への方向θ
・物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−a
・検出対象の物体2の速度v
・検出対象の物体2の移動方向を示す角度δ
・物体検出装置1aと検出対象の物体2間の距離R
これらのパラメータのうち、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離db−a,dc−aは、物体検出装置1aと接続されている位置速度情報出力装置21から出力される位置速度情報と、物体検出装置1b,1cから送信される多重化信号に含まれている位置速度情報とから算出可能である。
また、物体検出装置1aの速度vについても、物体検出装置1aと接続されている位置速度情報出力装置21から出力される位置速度情報より算出可能である。物体検出装置1b,1cの速度v,vについても、物体検出装置1b,1cから送信される多重化信号に含まれている位置速度情報から算出可能である。
物体検出装置1a,1b,1cの受信アンテナ15が指向性アンテナであれば、物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θは、物体検出装置1aの受信アンテナ15におけるビームの指向方向と一致し、物体検出装置1bから検出対象の物体2への方向θは、物体検出装置1bの受信アンテナ15におけるビームの指向方向と一致する。また、物体検出装置1cから検出対象の物体2への方向θは、物体検出装置1cの受信アンテナ15におけるビームの指向方向と一致する。
そのため、物体検出装置1a,1b,1cの受信アンテナ15は、高い指向性を有していることが望ましい。
この実施の形態1では、物体検出装置1aにおいて、物体検出装置1a,1b,1cから検出対象の物体2への方向θ,θ,θとが既知であるものとする。
また、この実施の形態1では、通信装置23が、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等によって監視されている物体2の検出情報を受信し、物体検出装置1aのデマルチプレクサ24が、通信装置23によって受信された物体2の検出情報を物体検出装置1aの信号処理回路20に出力するものとしている。しかし、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置では、常に、物体2の検出情報を監視できるとは限らず、例えば、レーダ装置と物体2の位置関係等によっては、物体2の検出情報を監視できないことがある。
次に、ビート周波数に影響を与える要因の1つである遅延時間について説明する。
ビート信号のビート周波数は、図4A及び図4Bに示すように、遅延時間が長くなれば、絶対値が大きくなる。
物体検出装置1aにおける伝搬遅延と、物体検出装置1bにおける伝搬遅延との差である伝搬遅延差ΔRb−aによって生じるビート周波数の差Δfp,b−aは、送信信号生成回路11から出力される送信信号における周波数変調成分の単位時間当りの時間変化に対する周波数の変化量をξ[Hz/sec]とすると、以下の式(11)のように表される。
また、物体検出装置1aにおける伝搬遅延と、物体検出装置1cにおける伝搬遅延との差である伝搬遅延差ΔRc−aによって生じるビート周波数の差Δfp,c−aは、以下の式(12)のように表される。
Figure 2018033961

Figure 2018033961
式(11)(12)において、cは光速である。
式(11)における伝搬遅延差ΔRb−aは、以下の式(13)のように表され、式(12)における伝搬遅延差ΔRc−aは、以下の式(14)のように表される。
Figure 2018033961

Figure 2018033961
ドップラシフトの場合と同様に、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離db−a,dc−aと、物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θとは既知である。
また、物体検出装置1aと物体2間の距離Rは、物体検出装置1aにおいて、未知数であるが、ドップラシフトの場合と同様に、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置などから送信される物体2の検出情報より得られる。
ビート周波数に影響を与える要因の1つである物体検出装置1a,1b,1cにおける内部の周波数偏差について説明する。
物体検出装置1a,1b,1cにおける内部の周波数偏差は、送信信号生成回路11、送信高周波回路12及び受信高周波回路16における周波数変調成分の合計周波数差であり、物体検出装置1a,1b,1cにおける内部の周波数偏差は、装置設計によって定めることができる。
ここでは、物体検出装置1aにおける内部の周波数偏差と、物体検出装置1bにおける内部の周波数偏差と、物体検出装置1cにおける内部の周波数偏差とが同じΔfであるものとする。
物体検出装置1aにおける送信信号の周波数変調成分と、物体検出装置1aにおける信号受信部14の受信信号の周波数との差を示すビート信号のビート周波数であるΔfa,a−aは、以下の式(15)のように表される。ただし、以降の説明の便宜上、Δfa,a−aは、ビート周波数差と称する。
物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と、物体検出装置1bにより受信される反射波のビート周波数との差であるビート周波数差Δfb,b−aは、以下の式(16)のように表される。
また、物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と、物体検出装置1cにより受信される反射波のビート周波数との差であるビート周波数差Δfb,c−aは、以下の式(17)のように表される。
Figure 2018033961

Figure 2018033961

Figure 2018033961
よって、物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と、物体検出装置1bにより受信される反射波のビート周波数との差であるビート周波数差Δfb,b−aは、物体2の速度vと、物体2の移動方向を示す角度δと、物体検出装置1aと物体2間の距離Rとによって定まる。
また、物体検出装置1aにより受信される反射波のビート周波数と、物体検出装置1cにより受信される反射波のビート周波数との差であるビート周波数差Δfb,c−aは、物体2の速度vと、物体2の移動方向を示す角度δと、物体検出装置1aと物体2間の距離Rとによって定まる。
物体検出装置1aにおける受信信号処理部18のADC19は、信号受信部14のビート信号抽出回路17からビート信号を受けると、そのビート信号をデジタル信号に変換し、デジタルビート信号を信号処理回路20のフィルタ34に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20のフィルタ34は、ADC19からデジタルビート信号を受けると、そのデジタルビート信号に含まれているクラッタを除去する(図8のステップST1)。
フィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号は、受信信号解析部35a、周波数補正処理部40a及びマルチプレクサ22に出力される。
物体検出装置1aと接続されている位置速度情報出力装置21は、物体検出装置1aの位置及び速度を検出して、物体検出装置1aの位置及び速度を示す位置速度情報を信号処理回路20の探索範囲幅設定部31,32及びマルチプレクサ22に出力する。
物体検出装置1aと接続されているマルチプレクサ22は、フィルタ34から出力されたデジタルビート信号と位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報とを多重化し、そのデジタルビート信号と位置速度情報を含んでいる多重化信号を通信装置23に出力する。
通信装置23は、マルチプレクサ22から多重化信号を受けると、その多重化信号を他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cに送信する。
即ち、通信装置23は、物体検出装置1b,1cが物体検出装置1aと同様に、複数のデジタルビート信号を合成して、その合成信号から物体2の検出処理を実施する場合、多重化信号を物体検出装置1b,1cに送信する。
しかし、この実施の形態1では、説明の簡単化のために、物体検出装置1aだけが物体2の検出処理を実施し、物体検出装置1b,1cが物体2の検出処理を実施しないものとしているため、通信装置23が、多重化信号を物体検出装置1b,1cに送信する必要がない。
物体検出装置1b,1cに係る通信装置23は、物体2の検出処理を実施する物体検出装置1aに対して、デジタルビート信号と位置速度情報を含んでいる多重化信号を送信する。
通信装置23は、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cから送信された多重化信号を受信する。
また、通信装置23は、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等において、物体2の検出情報を監視できる状況下にあるときは、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等から送信された物体2の検出情報を受信する。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、通信装置23が物体検出装置1bから送信された多重化信号を受信すると、その多重化信号の多重化を解いて、その多重化信号に含まれているデジタルビート信号を物体検出装置1aにおける信号処理回路20の受信信号解析部35b及び周波数補正処理部40bに出力する。
また、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、その多重化信号に含まれている位置速度情報を物体検出装置1aにおける信号処理回路20の探索範囲幅設定部31,32に出力する。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、通信装置23が物体検出装置1cから送信された多重化信号を受信すると、その多重化信号の多重化を解いて、その多重化信号に含まれているデジタルビート信号を物体検出装置1aにおける信号処理回路20の受信信号解析部35c及び周波数補正処理部40cに出力する。
また、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、その多重化信号に含まれている位置速度情報を物体検出装置1aにおける信号処理回路20の探索範囲幅設定部31,32に出力する。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、通信装置23が物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等から送信された物体2の検出情報を受信すると、物体2の検出情報を物体検出装置1aにおける信号処理回路20の探索範囲幅設定部31に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の受信信号解析部35aは、フィルタ34からデジタルビート信号を受けると、そのデジタルビート信号のスペクトルを解析する(図8のステップST2)。
受信信号解析部35b,35cは、デマルチプレクサ24からデジタルビート信号を受けると、即ち、物体検出装置1b,1cのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号を受けると、そのデジタルビート信号のスペクトルを解析する(図8のステップST2)。
デジタルビート信号のスペクトル解析処理として、例えば、離散フーリエ変換処理や高速フーリエ変換処理が実施される。
スペクトルの解析結果には、周波数毎のスペクトル成分として、振幅又は電力の情報が含まれているほか、周波数毎の位相の情報が含まれている。
図4Bの例では、区間(ア)におけるデジタルビート信号のスペクトル解析と、区間(イ)におけるデジタルビート信号のスペクトル解析とが行われる。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の探索範囲幅設定部32は、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの位置とから、物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aを算出するとともに、物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−aを算出する。
次に、探索範囲幅設定部32は、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度vと、物体検出装置1aの受信アンテナ15におけるビームの指向方向である物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θと、外部から与えられた物体2の検出可能距離範囲と、外部から与えられた物体2の検出可能角度範囲と、外部から与えられた物体2の検出可能相対速度範囲とを用いて、以下の式(18)に示すように、Δf を算出する。Δf の算出処理の詳細は後述する。
Figure 2018033961
また、探索範囲幅設定部32は、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aと、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度vと、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1bの速度vと、物体検出装置1aの受信アンテナ15におけるビームの指向方向である物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θと、外部から与えられた物体2の検出可能距離範囲と、外部から与えられた物体2の検出可能角度範囲と、外部から与えられた物体2の検出可能相対速度範囲とを用いて、以下の式(19)に示すように、Δf を算出する。Δf の算出処理の詳細は後述する。
Figure 2018033961
さらに、物体検出装置1aの探索範囲幅設定部32は、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−aと、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度vと、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1cの速度vと、物体検出装置1aの受信アンテナ15におけるビームの指向方向である物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θと、外部から与えられた物体2の検出可能距離範囲と、外部から与えられた物体2の検出可能角度範囲と、外部から与えられた物体2の検出可能相対速度範囲とを用いて、以下の式(20)に示すように、Δf cを算出する。Δf の算出処理の詳細は後述する。
Figure 2018033961
物体検出装置1aの探索範囲幅設定部32は、Δf ,Δf ,Δf cを算出すると、Δf ×2,Δf ×2,Δf c×2を周波数の探索範囲幅として設定する(図8のステップST3)。
即ち、探索範囲幅設定部32は、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲幅Δf ×2と、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲幅Δf ×2と、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲幅Δf c×2とを設定する。
以下、探索範囲幅設定部32による周波数の探索範囲幅Δf ×2,Δf ×2,Δf c×2の設定処理を具体的に説明する。
探索範囲幅設定部32は、式(15)に示すように、物体検出装置1aにおける内部の周波数偏差Δfをビート周波数差Δfb,a−aとする。
次に、探索範囲幅設定部32は、式(18)の右辺におけるビート周波数差Δfb,a−aとして、式(15)に示すビート周波数差Δfb,a−aを用いる。
そして、探索範囲幅設定部32は、式(18)の右辺におけるビート周波数差Δfb,a−aのパラメータとして、物体検出装置1aの速度vと、物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θとを代入する。
また、探索範囲幅設定部32は、式(18)の右辺におけるビート周波数差Δfb,a−aのパラメータとして、未知数である物体2の速度vと、未知数である物体2の移動方向を示す角度δと、未知数である物体検出装置1aと物体2間の距離Rとを変えながら、式(18)のΔf を繰り返し算出する。
探索範囲幅設定部32は、繰り返し算出したΔf の中で、最大のΔf を特定し、最大のΔf の2倍であるΔf ×2を物体検出装置1aについての周波数の探索範囲幅に設定する。
物体2の速度vは、物体検出装置1aと物体2の相対速度が、物体2の検出可能相対速度範囲を逸脱しない範囲で可変する。
物体2の移動方向を示す角度δは、外部から与えられた物体2の検出可能角度範囲を逸脱しない範囲で可変する。
物体検出装置1aと物体2間の距離Rは、外部から与えられた物体2の検出可能距離範囲を逸脱しない範囲で可変する。
また、探索範囲幅設定部32は、未知数である物体2の速度vと、未知数である物体2の移動方向を示す角度δとを変えながら、式(16)〜(17)に示すビート周波数差Δfb,b−a,Δfb,c−aを繰り返し算出する。
物体2の速度vは、物体検出装置1aと物体2の相対速度が、物体2の検出可能相対速度範囲を逸脱しない範囲で可変する。
物体2の移動方向を示す角度δは、外部から与えられた物体2の検出可能角度範囲を逸脱しない範囲で可変する。
探索範囲幅設定部32は、繰り返し算出したビート周波数差Δfb,b−aの中で、最大のビート周波数差Δfb,b−aを特定する。
探索範囲幅設定部32は、式(19)の右辺におけるビート周波数差Δfb,b−aとして、特定した最大のビート周波数差Δfb,b−aを用いる。
探索範囲幅設定部32は、式(19)の右辺におけるビート周波数差Δfb,b−aのパラメータとして、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aと、物体検出装置1aの速度vと、物体検出装置1bの速度vと、物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θとを代入する。
また、探索範囲幅設定部32は、式(19)の右辺におけるビート周波数差Δfb,b−aのパラメータとして、特定した最大のビート周波数差Δfb,b−aが得られる物体2の速度vと、物体2の移動方向を示す角度δとを代入する。
そして、探索範囲幅設定部32は、式(19)の右辺におけるビート周波数差Δfb,b−aのパラメータとして、未知数である物体検出装置1aと物体2間の距離Rを変えながら、式(19)のΔf を繰り返し算出する。
探索範囲幅設定部32は、繰り返し算出したΔf の中で、最大のΔf を特定し、最大のΔf の2倍であるΔf ×2を物体検出装置1bについての周波数の探索範囲幅に設定する。
探索範囲幅設定部32は、繰り返し算出したビート周波数差Δfb,c−aの中で、最大のビート周波数差Δfb,c−aを特定する。
探索範囲幅設定部32は、式(20)の右辺におけるビート周波数差Δfb,c−aとして、特定した最大のビート周波数差Δfb,c−aを用いる。
探索範囲幅設定部32は、式(20)の右辺におけるビート周波数差Δfb,c−aのパラメータとして、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−aと、物体検出装置1aの速度vと、物体検出装置1cの速度vと、物体検出装置1aから検出対象の物体2への方向θとを代入する。
また、探索範囲幅設定部32は、式(20)の右辺におけるビート周波数差Δfb,c−aのパラメータとして、特定した最大のビート周波数差Δfb,c−aが得られる物体2の速度vと、物体2の移動方向を示す角度δとを代入する。
そして、探索範囲幅設定部32は、式(20)の右辺におけるビート周波数差Δfb,c−aのパラメータとして、未知数である物体検出装置1aと物体2間の距離Rを変えながら、式(20)のΔf を繰り返し算出する。
探索範囲幅設定部32は、繰り返し算出したΔf の中で、最大のΔf を特定し、最大のΔf の2倍であるΔf ×2を物体検出装置1cについての周波数の探索範囲幅に設定する。
ここで、探索範囲幅設定部32によるビート周波数差Δfb,b−a,Δfb,c−aの算出処理を具体的に説明する。
まず、探索範囲幅設定部32は、式(4)及び式(5)に従ってビート周波数差Δfb,b−a,Δfb,c−aに含まれるドップラシフト差Δfd,b−a,Δfd,c−aを算出する。
このとき、未知数である物体2の速度vは、外部から与えられた物体2の検出可能相対速度範囲内のいずれかの速度を使用し、未知数である物体2の移動方向を示す角度δは、外部から与えられた物体2の検出可能角度範囲内のいずれかの角度を使用する。例えば、物体2の検出可能角度範囲が0〜360°であれば、0〜360°の範囲内のいずれかの角度を使用する。
探索範囲幅設定部32は、物体2の速度vと、物体2の移動方向を示す角度δとの組み合わせ分だけ、ドップラシフト差Δfd,b−a,Δfd,c−aを算出する。
なお、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離db−a,dc−aと、物体検出装置1a,1b,1cの速度v,v,vとは測定誤差を含んでいる。また、物体検出装置1a,1b,1cから物体2への方向θ,θ,θは、ビームの広がりがあるため、物体2の実際の方向に対して誤差を含んでいる。
この実施の形態1では、距離db−a,dc−a、速度v,v,v及び方向θについての誤差の影響を考慮して、周波数の探索範囲幅をΔf ,Δf ,Δf ではなく、Δf ×2,Δf ×2,Δf ×2に設定している。
したがって、距離db−a,dc−a、速度v,v,v及び方向θについての誤差が極めて小さい場合等には、例えば、周波数の探索範囲幅をΔf ,Δf ,Δf に設定するようにしてもよい。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の探索範囲幅設定部31は、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等において、物体2の検出情報を監視できる状況にあるとき、デマルチプレクサ24から物体2の検出情報が出力されると(図8のステップST4:YESの場合)、物体2の検出情報を取得する。
探索範囲幅設定部31は、物体2の検出情報を取得すると、物体2の検出情報を用いて、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲幅を設定する(図8のステップST5)。
探索範囲幅設定部31は、デマルチプレクサ24から物体2の検出情報が出力されなければ(図8のステップST4:NOの場合)、周波数の探索範囲幅を設定する処理を実施しない。
探索範囲幅設定部32では、上述したように、距離db−a,dc−a、速度v,v,v及び方向θについての誤差の影響を考慮して、周波数の探索範囲幅をΔf ,Δf ,Δf ではなく、Δf ×2,Δf ×2,Δf ×2に設定している。このため、探索範囲幅設定部32により設定される探索範囲幅Δf ×2,Δf ×2,Δf ×2は、誤差の影響を考慮しない場合の探索範囲幅Δf ,Δf ,Δf より広くなる。
探索範囲幅設定部31では、物体2の検出情報を用いて、周波数の探索範囲幅を設定するため、探索範囲幅設定部32よりも、周波数の探索範囲幅を厳密に決定することができる。このため、探索範囲幅設定部31では、探索範囲幅設定部32により設定される探索範囲幅Δf ×2,Δf ×2,Δf ×2よりも、周波数の探索範囲を狭めることができる。
以下、探索範囲幅設定部31による周波数の探索範囲幅の設定処理を具体的に説明する。
探索範囲幅設定部31は、物体2の検出情報に含まれている物体2の位置と、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの位置とから、物体検出装置1aと物体2間の距離Rを算出する。
また、探索範囲幅設定部31は、物体2の検出情報に含まれている物体2の位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1bの位置とから、物体検出装置1bと物体2間の距離Rを算出する。
また、探索範囲幅設定部31は、物体2の検出情報に含まれている物体2の位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1cの位置とから、物体検出装置1cと物体2間の距離Rを算出する。
ここで、物体2の検出情報は、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等の検出精度に基づく誤差を含んでいる情報である。
このため、探索範囲幅設定部31は、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の距離R,R,Rから、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等の検出精度を考慮して、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の距離R,R,Rの範囲を算出する。
この実施の形態1では、探索範囲幅設定部31において、レーダ装置等の検出精度が既知であるものとする。
例えば、レーダ装置等の検出情報に含まれている物体2の位置の検出精度が±Rであれば、探索範囲幅設定部31は、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の距離R,R,Rの範囲を(R−R)〜(R+R),(R−R)〜(R+R),(R−R)〜(R+R)のように算出する。
探索範囲幅設定部31は、物体2の検出情報に含まれている物体2の速度vから、レーダ装置等の検出精度を考慮して、物体2の速度vの範囲を算出する。例えば、レーダ装置等の検出情報に含まれている物体2の速度vの検出精度が±vであれば、探索範囲幅設定部31は、物体2の速度vの範囲を(v−v)〜(v+v)のように算出する。
また、探索範囲幅設定部31は、物体2の検出情報に含まれている物体2の移動方向を示す角度δから、レーダ装置等の検出精度を考慮して、物体2の移動方向を示す角度δの範囲を算出する。例えば、レーダ装置等の検出情報に含まれている角度δの検出精度が±δであれば、探索範囲幅設定部31は、物体2の移動方向を示す角度δの範囲を(δ−δ)〜(δ+δ)のように算出する。
次に、探索範囲幅設定部31は、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの位置とから、物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aを算出するとともに、物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−aを算出する。
ここでは、探索範囲幅設定部31が物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離db−a,dc−aを算出するようにしているが、探索範囲幅設定部31が、探索範囲幅設定部32により算出された物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離db−a,dc−aを取得するようにしてもよい。
次に、探索範囲幅設定部31は、物体検出装置1aと物体2間の距離の範囲(R−R)〜(R+R)の中から任意の距離Rを選択するとともに、物体検出装置1bと物体2間の距離の範囲(R−R)〜(R+R)の中から任意の距離Rを選択する。
また、探索範囲幅設定部31は、物体検出装置1cと物体2間の距離の範囲(R−R)〜(R+R)の中から任意の距離Rを選択する。
また、探索範囲幅設定部31は、物体2の速度vの範囲(v−v)〜(v+v)の中から任意の速度vを選択するとともに、物体2の移動方向を示す角度δの範囲(δ−δ)〜(δ+δ)の中から任意の角度δを選択する。
任意の距離R,R,R、速度v、角度δを選択する際、選択する距離R,R,R、速度v、角度δの組み合わせを変えながら、全ての組み合わせを選択する。
探索範囲幅設定部31は、任意の距離R,R,R、速度v、角度δを選択する毎に、選択した距離R、速度v、角度δと、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aとを以下の式(21)〜(22)に代入する。
そして、探索範囲幅設定部31は、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度vと、受信アンテナ15におけるビームの指向方向である物体検出装置1aから物体2への方向θと、送信信号生成回路11から出力される送信信号における周波数変調成分の単位時間当りの時間変化に対する周波数の変化量ξと、物体検出装置1a,1b,1cにおける内部の周波数偏差Δfとを以下の式(121)〜(22)に代入することで、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲幅|fw_max −fw_min |を設定する。
即ち、探索範囲幅設定部31は、距離R、速度v、角度δの組み合わせを変えることで、式(21)の右辺が最小値となるfw_min を探索するとともに、式(22)の右辺が最大値となるfw_max を探索する。
式(21)に示すfw_min は、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲の最小値に対応し、式(22)に示すfw_max は、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲の最大値に対応する。
Figure 2018033961

Figure 2018033961
式(11)〜(12)において、fda(R,δ,v,db−a,θ,v)は式(1)に示しているドップラシフトfda、即ち、物体検出装置1aにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdaに対応している。
ここでは、物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aを式(21)〜(22)に代入しているが、物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−aを式(21)〜(22)に代入するようにしてもよい。
探索範囲幅設定部31は、任意の距離R,R,R、速度v、角度δを選択する毎に、選択した距離R,R、速度v、角度δと、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1b間の距離db−aとを以下の式(23)〜(24)に代入する。
そして、探索範囲幅設定部31は、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度vと、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1bの速度vと、物体検出装置1aから物体2への方向θと、物体検出装置1bから物体2への方向θと、周波数の変化量ξと、周波数偏差Δfとを以下の式(23)〜(24)に代入することで、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲幅|fw_max −fw_min |を設定する。
即ち、探索範囲幅設定部31は、距離R、距離R、速度v、角度δの組み合わせを変えることで、式(23)の右辺が最小値となるfw_min を探索するとともに、式(24)の右辺が最大値となるfw_max を探索する。
式(23)に示すfw_min は、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲の最小値に対応し、式(24)に示すfw_max は、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲の最大値に対応する。
Figure 2018033961

Figure 2018033961
式(23)〜(24)において、fdb(R,δ,v,db−a,θ,v,θ,v)は式(2)に示しているドップラシフトfdb、即ち、物体検出装置1bにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdbに対応している。
探索範囲幅設定部31は、任意の距離R,R,R、速度v、角度δを選択する毎に、選択した距離R,R、速度v、角度δと、算出した物体検出装置1aと物体検出装置1c間の距離dc−aとを以下の式(25)〜(26)に代入する。
そして、探索範囲幅設定部31は、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度vと、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1cの速度vと、物体検出装置1aから物体2への方向θと、物体検出装置1cから物体2への方向θと、周波数の変化量ξと、周波数偏差Δfとを以下の式(25)〜(26)に代入することで、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲幅|fw_max −fw_min |を設定する。
即ち、探索範囲幅設定部31は、距離R、距離R、速度v、角度δの組み合わせを変えることで、式(25)の右辺が最小値となるfw_min を探索するとともに、式(26)の右辺が最大値となるfw_max を探索する。
式(25)に示すfw_min は、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲の最小値に対応し、式(26)に示すfw_max は、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲の最大値に対応する。
Figure 2018033961

Figure 2018033961
式(25)〜(26)において、fdc(R,δ,v,dc−a,θ,v,θ,v)は式(3)に示しているドップラシフトfdc、即ち、物体検出装置1cにより受信される反射波で生じるドップラシフトfdcに対応している。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の合成対象限定部36aは、受信信号解析部35aからスペクトルを受けると、即ち、物体検出装置1aのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号のスペクトルを受けると、そのスペクトルに含まれている複数のスペクトル成分の周波数をxとして、周波数xのスペクトル成分をf (x)とする。
そして、合成対象限定部36aは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))をそれぞれ算出する。スペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))を算出する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の合成対象限定部36bは、受信信号解析部35bからスペクトルを受けると、即ち、物体検出装置1bのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号のスペクトルを受けると、そのスペクトルに含まれている複数のスペクトル成分の周波数をxとして、周波数xのスペクトル成分をf (x)とする。
そして、合成対象限定部36bは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))をそれぞれ算出する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の合成対象限定部36cは、受信信号解析部35cからスペクトルを受けると、即ち、物体検出装置1cのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号のスペクトルを受けると、そのスペクトルに含まれている複数のスペクトル成分の周波数をxとして、周波数xのスペクトル成分をf (x)とする。
そして、合成対象限定部36cは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))をそれぞれ算出する。
合成対象限定部36aは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))を算出すると、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))と、事前に設定された閾値とをそれぞれ比較する。
そして、合成対象限定部36aは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))の中から、その閾値より大きい電力pow(f (x))をそれぞれ選択する。
合成対象限定部36aは、閾値より大きい電力pow(f (x))をそれぞれ選択すると、それぞれ選択した電力pow(f (x))を有するスペクトル成分f (x)を合成対象選択部37に出力する(図8のステップST6)。
合成対象限定部36bは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))を算出すると、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))と、事前に設定された閾値とをそれぞれ比較する。
そして、合成対象限定部36bは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))の中から、その閾値より大きい電力pow(f (x))をそれぞれ選択する。
合成対象限定部36bは、閾値より大きい電力pow(f (x))をそれぞれ選択すると、それぞれ選択した電力pow(f (x))を有するスペクトル成分f (x)を合成対象選択部37に出力する(図8のステップST6)。
合成対象限定部36cは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))を算出すると、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))と、事前に設定された閾値とをそれぞれ比較する。
そして、合成対象限定部36cは、複数の周波数xのスペクトル成分f (x)における電力pow(f (x))の中から、その閾値より大きい電力pow(f (x))をそれぞれ選択する。
合成対象限定部36cは、閾値より大きい電力pow(f (x))をそれぞれ選択すると、それぞれ選択した電力pow(f (x))を有するスペクトル成分f (x)を合成対象選択部37に出力する(図8のステップST6)。
ここでは、合成対象限定部36a,36b,36cが、複数の周波数xのスペクトル成分における電力と閾値を比較しているが、複数の周波数xのスペクトル成分における振幅と閾値を比較するようにしてもよい。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の合成対象選択部37は、物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲を決定し、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲を決定する。
合成対象選択部37は、周波数の探索範囲を決定すると、合成対象限定部36a,36b,36cによりそれぞれ選択されたスペクトル成分f (x),f (x),f (x)のうち、周波数が探索範囲に含まれているスペクトル成分の中から、相対的に大きいスペクトル成分を選択する(図8のステップST7)。
以下、合成対象選択部37によるスペクトル成分の選択処理を具体的に説明する。
最初に、物体2の検出情報が得られない場合の合成対象選択部37による探索範囲の決定処理を説明する。
合成対象選択部37は、物体2の検出情報が得られない場合、合成対象限定部36aにより選択された電力pow(f (x))の中で、即ち、閾値より大きい電力pow(f (x))の中で、最も大きい電力max(pow(f (x)))を特定する。
また、合成対象選択部37は、合成対象限定部36bにより選択された電力pow(f (x))の中で、即ち、閾値より大きい電力pow(f (x))の中で、最も大きい電力max(pow(f (x)))を特定する。
さらに、合成対象選択部37は、合成対象限定部36cにより選択された電力pow(f (x))の中で、即ち、閾値より大きい電力pow(f (x))の中で、最も大きい電力max(pow(f (x)))を特定する。
次に、合成対象選択部37は、以下の式(27)に示すように、最大電力max(pow(f (x)))と、最大電力max(pow(f (x)))と、最大電力max(pow(f (x)))との中で、最も大きい最大電力であるmax(pow(f (x)))を特定する。ここでは、max(pow(f (x)))におけるhは、a,b又はcである。
合成対象選択部37は、最も大きい最大電力max(pow(f (x)))を特定すると、最も大きい最大電力max(pow(f (x)))が得られる周波数x と、最も大きい最大電力max(pow(f (x)))に係る受信信号を得ている物体検出装置1とを特定する。
Figure 2018033961
ここでは、説明の便宜上、最も大きい最大電力max(pow(f (x)))に係る受信信号を得ている物体検出装置1が物体検出装置1aであるものとする。
合成対象選択部37は、最も大きい最大電力max(pow(f (x)))に係る受信信号を得ている物体検出装置1が物体検出装置1aである場合、最大電力max(pow(f (x)))=max(pow(f (x)))が得られる周波数xがx maxであるとする。
そして、合成対象選択部37は、周波数x maxが探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅Δf ×2の中心周波数となるように、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲を設定する。
即ち、合成対象選択部37は、以下の式(28)に示すように、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲を設定する。
max−Δf ≦x≦x max+Δf (28)
また、合成対象選択部37は、最大電力max(pow(f (x)))が得られる周波数x maxが、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅Δf ×2の中心周波数となるように、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲を設定する。
即ち、合成対象選択部37は、以下の式(29)に示すように、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲を設定する。
max−Δf ≦x≦x max+Δf (29)
さらに、合成対象選択部37は、最大電力max(pow(f (x)))が得られる周波数x maxが、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅Δf ×2の中心周波数となるように、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲を設定する。
即ち、合成対象選択部37は、以下の式(30)に示すように、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲を設定する。
max−Δf ≦x≦x max+Δf (30)
次に、物体2の検出情報が得られる場合の合成対象選択部37による探索範囲の決定処理を説明する。
合成対象選択部37は、物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅|fw_max −fw_min |,|fw_max −fw_min |,|fw_max −fw_min |を有する周波数の探索範囲を決定する。
即ち、合成対象選択部37は、物体検出装置1aについての周波数の探索範囲として、以下の式(31)に示すように、周波数の探索範囲の最小値を式(21)に示すfw_min に決定し、周波数の探索範囲の最大値を式(22)に示すfw_max に決定する。
w_min ≦x≦fw_max (31)
また、合成対象選択部37は、物体検出装置1bについての周波数の探索範囲として、以下の式(32)に示すように、周波数の探索範囲の最小値を式(23)に示すfw_min に決定し、周波数の探索範囲の最大値を式(24)に示すfw_max に決定する。
w_min ≦x≦fw_max (32)
さらに、合成対象選択部37は、物体検出装置1cについての周波数の探索範囲として、以下の式(33)に示すように、周波数の探索範囲の最小値を式(25)に示すfw_min に決定し、周波数の探索範囲の最大値を式(26)に示すfw_max に決定する。
w_min ≦x≦fw_max (33)
次に、合成対象選択部37によるスペクトル成分の選択処理を説明する。
合成対象選択部37は、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲を決定すると、合成対象限定部36aにより選択された1つ以上のスペクトル成分f (x)の中から、周波数xが物体検出装置1aについての探索範囲に含まれているスペクトル成分f (x)を選択する。
合成対象選択部37は、周波数xが探索範囲に含まれている1つ以上のスペクトル成分f (x)を選択すると、1つ以上のスペクトル成分f (x)の電力pow(f (x))をそれぞれ算出する。
また、合成対象選択部37は、合成対象限定部36bにより選択された1つ以上のスペクトル成分f (x)の中から、周波数xが物体検出装置1bについての探索範囲に含まれているスペクトル成分f (x)を選択する。
合成対象選択部37は、周波数xが探索範囲に含まれている1つ以上のスペクトル成分f (x)を選択すると、1つ以上のスペクトル成分f (x)の電力pow(f (x))をそれぞれ算出する。
さらに、合成対象選択部37は、合成対象限定部36cにより選択された1つ以上のスペクトル成分f (x)の中から、周波数xが物体検出装置1cについての探索範囲に含まれているスペクトル成分f (x)を選択する。
合成対象選択部37は、周波数xが探索範囲に含まれている1つ以上のスペクトル成分f (x)を選択すると、1つ以上のスペクトル成分f (x)の電力pow(f (x))をそれぞれ算出する。
合成対象選択部37は、周波数xが物体検出装置1aについての探索範囲に含まれている1つ以上のスペクトル成分f (x)の電力pow(f (x))をそれぞれ算出すると、それらの電力pow(f (x))の中で、最大の電力max(pow(f (x)))を特定する。
そして、合成対象選択部37は、その特定した最大の電力max(pow(f (x)))の周波数xをx selとして、その周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a=abs(f (x sel))を抽出するとともに、その周波数x selの位相φ=arg(f (x sel))を抽出する。abs(・)は振幅成分を抽出することを意味し、arg(・)は位相成分を抽出することを意味する。
合成対象選択部37は、周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a及び位相φを抽出すると、その振幅a及び位相φを合成部38の係数決定部41に出力する。
また、合成対象選択部37は、周波数x selを合成部38の周波数補正量算出部39に出力する。
合成対象選択部37は、合成対象限定部36aにより選択されたスペクトル成分f (x)の周波数xの全てが物体検出装置1aについての探索範囲に含まれていない場合、最大の電力max(pow(f (x)))を特定する処理を実施しない。したがって、合成対象選択部37は、周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a及び位相φを係数決定部41に出力しない。また、合成対象選択部37は、周波数x selを周波数補正量算出部39に出力しない。
合成対象選択部37は、周波数xが物体検出装置1bについての探索範囲に含まれている1つ以上のスペクトル成分f (x)の電力pow(f (x))をそれぞれ算出すると、それらの電力pow(f (x))の中で、最大の電力max(pow(f (x)))を特定する。
そして、合成対象選択部37は、その特定した最大の電力max(pow(f (x)))の周波数xをx selとして、その周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a=abs(f (x sel))を抽出するとともに、その周波数x selの位相φ=arg(f (x sel))を抽出する。
合成対象選択部37は、周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a及び位相φを抽出すると、その振幅a及び位相φを合成部38の係数決定部41に出力する。
また、合成対象選択部37は、周波数x selを合成部38の周波数補正量算出部39に出力する。
合成対象選択部37は、合成対象限定部36bにより選択されたスペクトル成分f (x)の周波数xの全てが物体検出装置1bについての探索範囲に含まれていない場合、最大の電力max(pow(f (x)))を特定する処理を実施しない。したがって、合成対象選択部37は、周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a及び位相φを係数決定部41に出力しない。また、合成対象選択部37は、周波数x selを周波数補正量算出部39に出力しない。
合成対象選択部37は、周波数xが物体検出装置1cについての探索範囲に含まれている1つ以上のスペクトル成分f (x)の電力pow(f (x))をそれぞれ算出すると、それらの電力pow(f (x))の中で、最大の電力max(pow(f (x)))を特定する。
そして、合成対象選択部37は、その特定した最大の電力max(pow(f (x)))の周波数xをx selとして、その周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a=abs(f (x sel))を抽出するとともに、その周波数x selの位相φ=arg(f (x sel))を抽出する。
合成対象選択部37は、周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a及び位相φを抽出すると、その振幅a及び位相φを合成部38の係数決定部41に出力する。
また、合成対象選択部37は、周波数x selを合成部38の周波数補正量算出部39に出力する。
合成対象選択部37は、合成対象限定部36cにより選択されたスペクトル成分f (x)の周波数xの全てが物体検出装置1cについての探索範囲に含まれていない場合、最大の電力max(pow(f (x)))を特定する処理を実施しない。したがって、合成対象選択部37は、周波数x selのスペクトル成分f (x)における振幅a及び位相φを係数決定部41に出力しない。また、合成対象選択部37は、周波数x selを周波数補正量算出部39に出力しない。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の周波数補正量算出部39は、合成対象選択部37から、物体検出装置1a,1b,1cの受信信号に対応するデジタルビート信号に関する周波数x sel,x sel,x selのうち、2個以上の周波数を受けると(図8のステップST8:2個以上の場合)、物体検出装置1a,1b,1cの受信信号に対応するデジタルビート信号についての周波数補正量Δx,Δx,Δxをそれぞれ算出する(図8のステップST9)。
即ち、周波数補正量算出部39は、例えば、合成対象選択部37から周波数x sel,x sel,x selを受けると、合成処理部42により複数のデジタルビート信号が合成された際の合成利得を高めるために、例えば、以下の式(34)〜(36)に示すように、物体検出装置1aについての周波数x selを基準にして、複数のデジタルビート信号についての周波数補正量Δx,Δx,Δxをそれぞれ算出する。
Δx=(x sel−x sel) (34)
Δx=(x sel−x sel) (35)
Δx=(x sel−x sel) (36)
ここでは、周波数補正量算出部39が、合成対象選択部37から周波数x sel,x sel,x selを受けている例を示しているが、例えば、2個の周波数として、周波数x sel,x selを受けている場合、式(34)〜(35)に従って周波数補正量Δx,Δxをそれぞれ算出する。また、2個の周波数として、周波数x sel,x selを受けている場合、式(34)及び式(36)に従って周波数補正量Δx,Δxをそれぞれ算出する。
周波数補正量算出部39は、物体検出装置1a,1b,1cの受信信号に対応するデジタルビート信号についての周波数x sel,x sel,x selのうち、合成対象選択部37から受けた周波数が1個又は0個の場合(図8のステップST8:1個又は0個の場合)、周波数補正量Δx,Δx,Δxなどを算出する処理を行わない。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の周波数補正処理部40aは、周波数補正量算出部39が物体検出装置1aの受信信号に対応するデジタルビート信号についての周波数補正量Δxを算出すると、以下の式(37)に示すように、その周波数補正量Δxに従ってフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号の周波数を補正する(図8のステップST10)。
H,a(t)=s(t)×exp(−Δx×2×π×DataInterval×t) (37)
式(37)において、s(t)はフィルタ34から出力されたデジタルビート信号の時系列信号を示している。また、sH,a(t)は周波数補正後のデジタルビート信号の時系列信号を示している。
DataIntervalは時系列信号のサンプル時間間隔であり、tはサンプル番号である。サンプル番号は整数である。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の周波数補正処理部40bは、周波数補正量算出部39が物体検出装置1bの受信信号に対応するデジタルビート信号についての周波数補正量Δxを算出すると、以下の式(38)に示すように、その周波数補正量Δxに従ってデマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号、即ち、物体検出装置1bのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号の周波数を補正する(図8のステップST10)。
H,b(t)=s(t)×exp(−Δx×2×π×DataInterval×t) (38)
式(38)において、s(t)は物体検出装置1bのフィルタ34から出力されたデジタルビート信号の時系列信号を示している。また、sH,b(t)は周波数補正後のデジタルビート信号の時系列信号を示している。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の周波数補正処理部40cは、周波数補正量算出部39が物体検出装置1cの受信信号に対応するデジタルビート信号についての周波数補正量Δxを算出すると、以下の式(39)に示すように、その周波数補正量Δxに従ってデマルチプレクサ24から出力されたデジタルビート信号、即ち、物体検出装置1cのフィルタ34によりクラッタが除去されたデジタルビート信号の周波数を補正する(図8のステップST10)。
H,c(t)=s(t)×exp(−Δx×2×π×DataInterval×t) (39)
式(39)において、s(t)は物体検出装置1cのフィルタ34から出力されたデジタルビート信号の時系列信号を示している。また、sH,c(t)は周波数補正後のデジタルビート信号の時系列信号を示している。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の係数決定部41は、周波数補正処理部40a,40b,40cがデジタルビート信号の周波数を補正すると、合成対象選択部37から出力された振幅a,a,a及び位相φ,φ,φを用いて、以下の式(40)〜(42)に示すように、周波数補正処理部40a,40b,40cにより周波数が補正されたデジタルビート信号の時系列信号sH,a(t),sH,b(t),sH,c(t)を合成する際の重み係数w,w,wを決定する(図8のステップST11)。
Figure 2018033961

Figure 2018033961

Figure 2018033961
係数決定部41は、 周波数補正量算出部39が、デジタルビート信号の周波数を補正する処理を実施していない場合、重み係数w,w,wを決定する処理を行わない。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の合成処理部42は、係数決定部41が重み係数w,w,wを決定すると、以下の式(43)に示すように、その重み係数w,w,wを用いて、周波数補正処理部40a,40b,40cにより周波数が補正されたデジタルビート信号の時系列信号sH,a(t),sH,b(t),sH,c(t)を合成する(図8のステップST12)。
y(t)=wH,a(t)+wH,b(t)+wH,c(t)(43)
合成処理部42は、合成後の信号y(t)を物体検出部43に出力する。
なお、係数決定部41により決定された重み係数w,w,wは、最大比合成のウェイトであるため、式(43)の合成処理によって、信号電力対雑音電力比が高められる。
合成処理部42は、合成対象選択部37から、物体検出装置1a,1b,1cの受信信号に対応するデジタルビート信号に関する周波数x sel,x sel,x selのうち、1個の周波数を受けると(図8のステップST8:1個の場合)、合成対象選択部37から出力された周波数に対応するデジタルビート信号の時系列信号を合成後の信号y(t)として物体検出部43に出力する。
合成処理部42は、例えば、合成対象選択部37から出力された周波数が周波数x selである場合、物体検出装置1aのフィルタ34から出力されたデジタルビート信号の時系列信号s(t)を合成後の信号y(t)として物体検出部43に出力する。
合成処理部42は、例えば、合成対象選択部37から出力された周波数が周波数x selである場合、物体検出装置1bのフィルタ34から出力されたデジタルビート信号の時系列信号s(t)を合成後の信号y(t)として物体検出部43に出力する。
合成処理部42は、例えば、合成対象選択部37から出力された周波数が周波数x selである場合、物体検出装置1cのフィルタ34から出力されたデジタルビート信号の時系列信号s(t)を合成後の信号y(t)として物体検出部43に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の物体検出部43は、合成処理部42から合成後の信号y(t)を受けると、合成後の信号y(t)に対してCFAR処理を実施することで、物体2を検出する(図8のステップST13)。
即ち、物体検出部43は、合成後の信号y(t)のスペクトルを解析し、そのスペクトルに含まれている複数の周波数のスペクトル成分の中に、外部から与えられるCFAR閾値以上のスペクトル成分があれば、検出対象の物体2が存在しているものと判定する。
物体検出部43は、そのスペクトルに含まれている複数の周波数のスペクトル成分の中に、CFAR閾値以上のスペクトル成分がなければ、検出対象の物体2が存在していないものと判定する。
物体検出部43は、検出対象の物体2が存在しているものと判定すると、CFAR閾値以上のスペクトル成分の周波数をビート周波数として演算部44に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の演算部44は、物体検出部43からビート周波数を受けると、そのビート周波数を用いて、物体検出装置1aから物体2までの距離Rと、物体検出装置1aと物体2との相対速度vとを算出する(図8のステップST14)。
例えば、図4Bに示すような区間(ア)でのビート周波数f と、区間(イ)でのビート周波数f とが得られている場合、以下の式(44)〜(45)に示す方程式を解くことで、物体検出装置1aから物体2までの距離Rと、物体検出装置1aと物体2との相対速度vとを算出することができる。
Figure 2018033961

Figure 2018033961
式(44)〜(45)において、cは光速、λは搬送波の波長、ξは区間(ア)における周波数変調成分の単位時間当りの時間変化に対する周波数の変化量、ξは区間(イ)における周波数変調成分の単位時間当りの時間変化に対する周波数の変化量である。図4Bの例では、ξ=ξ=−ξである。
演算部44は、物体検出装置1aから物体2までの距離Rと、物体検出装置1aと物体2との相対速度vとを算出すると、その距離Rと相対速度vを検出物体情報表示装置25及び物体監視部3に出力する。
ここで、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が、合成対象選択部37によって決定された場合、合成対象選択部37により選択された周波数x sel,x sel,x selの組み合わせ次第では、演算部44により算出された距離Rが、物体検出装置1aで想定される検出可能距離範囲を超える場合がある。
また、演算部44により算出された相対速度vが、物体検出装置1aで想定される検出可能相対速度範囲を超える場合がある。
演算部44は、算出した距離Rが物体検出装置1aで想定される検出可能距離範囲を超える場合、または、算出した相対速度vが、物体検出装置1aで想定される検出可能相対速度範囲を超える場合、検出物体情報表示装置25及び物体監視部3に対する距離R及び相対速度vの出力を行わない。
検出物体情報表示装置25は、演算部44から、物体検出装置1aから物体2までの距離Rと、物体検出装置1aと物体2との相対速度vとを受けると、その距離Rと相対速度vをディスプレイに表示する。
物体監視部3は、演算部44から、物体検出装置1aから物体2までの距離Rと、物体検出装置1aと物体2との相対速度vとを受けると、その距離Rと相対速度vを用いて、物体2の監視処理を実施する。
物体監視部3による物体2の監視処理には、物体検出装置1aにより検出された物体2までの距離Rや相対速度vを記録して、物体2の位置や速度の変化を監視する処理のほか、将来の物体2の位置や速度を予測する予測処理などが含まれる。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、物体2の検出情報を用いて、物体2の信号成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定する探索範囲幅設定部31を設け、信号成分選択部33が、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部14により受信された信号及び物体検出装置1b,1cにより受信された信号の中から、周波数が探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。
即ち、この実施の形態1によれば、探索範囲幅設定部31では、周波数の探索範囲幅を設定する際、物体2の検出情報を用いているため、探索範囲幅設定部32により設定される探索範囲幅よりも探索範囲幅を狭めて、周波数の探索範囲幅を厳密に設定することができる。したがって、信号成分選択部33では、より適正な周波数の探索範囲を決定することができるため、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる。
ここで、図10は受信信号の信号電力対雑音電力比と誤検出確率の関係を示す説明図である。
図10Aは探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が決定された場合の信号電力対雑音電力比と誤検出確率の関係を示している。
また、図10Bは探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が決定された場合の信号電力対雑音電力比と誤検出確率の関係を示している。
図10A及び図10Bにおける信号電力対雑音電力比と誤検出確率の関係は、例えば、シミュレーションによって求められる。
探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が、合成対象選択部37によって決定された場合、図10Aに示すように、受信信号の信号電力対雑音電力比が約12dB以下のとき、例えば、CFARで設定された10−6の誤警報確率に対して、物体2の誤検出確率が高くなっている。
これに対して、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が、合成対象選択部37によって決定された場合、図10Bに示すように、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する周波数の探索範囲が、合成対象選択部37によって決定された場合よりも、受信信号の信号電力対雑音電力比が約12dB以下での物体2の誤検出確率が低くなっている。
また、この実施の形態1によれば、信号成分選択部33が、物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部31により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部32により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定するように構成したので、物体2の検出情報が得られない状況下でも、物体2の検出確率を高めることができる効果を奏する。
また、この実施の形態1によれば、合成対象選択部37によりそれぞれ選択されたスペクトル成分のうち、1つのスペクトル成分の周波数を基準周波数とし、その基準周波数と合成対象選択部37によりそれぞれ選択されたスペクトル成分の周波数との差分から周波数補正量をそれぞれ算出する周波数補正量算出部39を設け、周波数補正処理部40a,40b,40cが、周波数補正量算出部39により算出された周波数補正量に従ってデジタルビート信号の周波数を補正するように構成したので、複数の物体検出装置1a,1b,1cにより抽出されたデジタルビート信号の周波数が異なる場合でも、合成による利得の低下を抑えることができる。
この実施の形態1によれば、合成処理部42が、係数決定部41により決定された重み係数を用いて、周波数補正処理部40a,40b,40cによりそれぞれ周波数が補正された複数のビート信号を合成するように構成したので、信号電力対雑音電力比が改善された合成信号が得られる。このため、物体検出部43による物体2の検出精度や、演算部44による距離及び速度等の算出精度が向上する効果が得られる。
なお、この実施の形態1では、複数の物体検出装置1が離れて設置されている場合、波長オーダーで、複数の物体検出装置1間の距離を算出しなくても、複数の物体検出装置1により抽出されたビート信号を合成することができる。
即ち、複数の物体検出装置1間の距離が固定されている場合、例えば、複数の物体検出装置1が地上に固定されている場合や、複数の物体検出装置1が1つの移動プラットフォームに据え付けてある場合などでは、時間の経過に伴って距離が変化しない。このため、複数の物体検出装置1間の距離の精度を下げても、物体2の検出確率を高めることが可能な複数のデジタルビート信号の合成信号を得ることができる。
複数の物体検出装置1が異なる移動プラットフォームに据え付けてある場合でも、複数の物体検出装置1間の距離が固定されていれば、複数の物体検出装置1間の距離の精度を下げても、物体2の検出確率を高めることが可能な複数のデジタルビート信号の合成信号を得ることができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、物体検出装置1aが、FWCW方式と呼ばれる距離測定方式で、物体2の検出を行う例を説明したが、物体2の検出を行う距離測定方式は、FWCW方式に限るものではない。
この実施の形態2では、物体検出装置1aが、例えば、FMICW(Frequency Modulation Interrupted Continuous Wave)方式と呼ばれる距離測定方式で、物体2の検出を行う例を説明する。
以下、FWCW方式とFMICW方式との違いを簡単に説明する。
この実施の形態2における物体検出装置1a,1b,1cの構成図は、上記実施の形態1と同様に、図3の構成図であるものとする。
図11は送信波及び反射波とビート信号を示す説明図である。
図11Aは送信波がパルス列である例を示し、図11Bは反射波がパルス列である例を示している。
図11Cは時間的に周波数が変化する送信波及び反射波を示し、図11Dは時間的にビート周波数が変化するビート信号を示している。
FMICW方式では、送信信号生成回路11により生成される送信信号である送信波が図11Aに示すようなパルス列となるが、送信アンテナ13から放射される送信波は、図11Cに示すように、FMCW方式と同様の周波数変調が施される。
また、受信アンテナ15により受信される反射波は、図11B及び図11Cに示すように、伝搬遅延を伴うパルス列となる。
このとき、受信アンテナ15により受信される反射波は、FMICW方式の場合でも、FMCW方式の場合と同様のドップラシフトを伴うため、図11Cに示すように、反射波が時間的に遅延し、その反射波の周波数はドップラシフト分だけシフトしている。
ビート信号抽出回路17では、送信信号生成回路11から出力された送信信号の周波数変調成分と、受信高周波回路16から出力された反射波の受信信号の周波数との差分が取られるが、この差分はFMCW方式の場合と同じである。
ビート信号抽出回路17の出力信号であるビート信号は、図11Dに示すようなパルス列であり、このビート信号は、距離測定方式がFMCW方式である場合のビート信号と同様のビート周波数を有している。
ここで、図12はビート信号抽出回路17の出力信号を示す説明図である。
図12Aはビート信号抽出回路17の出力信号を示し、図12Bは反射波にドップラシフトが生じていない場合のスペクトルを示している。
図12Cは反射波にドップラシフトが生じている場合のスペクトルを示し、図12Dは図12Cにおける周波数0Hz近傍を拡大している図である。
送信信号生成回路11により生成されたパルスのパルス幅がτ、パルス繰り返し間隔がT=3τであるとすると、反射波にドップラシフトが生じていなければ、図12Bに示すようなスペクトルとなる。
このスペクトルの包絡線は、n/τの周波数間隔で電力が0となり、|sin(周波数)/周波数|のように表される。ただし、nは0以外の任意の整数である。
反射波の受信信号であるパルス列のスペクトルは、反射波にドップラシフトが生じていれば、図12C及び図12Dに示すように、1/T毎の繰り返しになっているスペクトルに対して、包絡線がかかったスペクトルとなる。
この実施の形態2における物体検出装置1aの信号処理回路20は、図13の構成図となる。物体検出装置1b,1cの信号処理回路20についても、図13の構成図となる。
図14はこの発明の実施の形態2による物体検出装置1aの信号処理回路20のハードウェア構成図である。
図13及び図14において、図5及び図6と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図12C及び図12Dに示すようなスペクトルを有する反射波であるパルス列は、ADC19によってサンプリングされ、ADC19の出力信号であるデジタルビート信号は、信号処理回路20のフィルタ34に入力される。
フィルタ34は、上記実施の形態1と同様に、ADC19から出力されたデジタルビート信号に含まれているクラッタを除去する。
ただし、この実施の形態2では、反射波がパルス列である。このため、フィルタ34は、0Hz近傍のクラッタを除去するとともに、1/T毎に繰り返されるスペクトルの繰り返し部分を除去するフィルタとなる。即ち、フィルタ34は、図12Dに示すフィルタ抽出部分のみを抽出するフィルタとなる。
サンプルデータ間引き部45は例えばCPUを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成されるサンプルデータ間引き回路63で実現されるものである。
サンプルデータ間引き部45は後段の信号処理における処理速度を低減させる目的で、フィルタ34から出力されたデジタルビート信号の表現帯域を狭める間引き処理を実施する。
信号処理回路20において、サンプルデータ間引き部45以外の構成部の信号処理は、FMCW方式の場合と同様である。
実施の形態3.
上記実施の形態1では、物体検出装置1aが、FMCW方式と呼ばれる距離測定方式で、物体2の検出を行う例を説明した。
この実施の形態3では、物体検出装置1aが、LPRF(Low Pulse Repetition Frequency)方式と呼ばれる距離測定方式で、物体2の検出を行う例を説明する。
図15はこの発明の実施の形態3による物体検出装置1aを示す構成図であり、図15において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
送信信号生成回路81は図3の送信信号生成回路11と異なり、送信信号に対する位相変調を実施することで、パルスを周期的に生成し、そのパルスを送信信号として送信高周波回路12及び信号処理回路82に出力する。
信号処理回路82はADC19から出力されたデジタル受信信号や、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cから送信されたデジタル受信信号などから、検出対象の物体2を検出する処理を実施する。
図16はLPRFにおける送信波、反射波とレンジ出力を示す説明図である。
図16Aは送信波がパルス列である例を示し、図16Bは反射波がパルス列である例を示している。
図16Cはパルスの送信時刻と受信時刻から算出されるレンジプロファイルを示している。
レンジプロファイルは、レンジ方向の信号電力系列であり、レンジプロファイルには、検出対象の物体2が存在しているレンジのレンジ成分(信号成分)が現れる。
図17はこの発明の実施の形態3による物体検出装置1aの信号処理回路82を示す構成図であり、図18はこの発明の実施の形態3による物体検出装置1aの信号処理回路82のハードウェア構成図である。
探索範囲幅設定部91は例えば探索範囲幅設定回路111で実現されるものである。
探索範囲幅設定部91はデマルチプレクサ24から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部である。
即ち、探索範囲幅設定部91は位置速度情報出力装置21から出力された位置情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置情報が示す物体検出装置1b,1cの位置と、デマルチプレクサ24から出力された物体2の検出情報が示す物体2の位置とを用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する。
上記実施の形態1,2では、位置速度情報出力装置21が、物体検出装置1aの位置及び速度を示す位置速度情報を出力するものとしているが、この実施の形態3では、位置速度情報出力装置21が、物体検出装置1aの位置を示す位置情報を出力するものとする。
また、上記実施の形態1,2では、デマルチプレクサ24が、物体検出装置1b,1cの位置及び速度を示す位置速度情報を出力するものとしているが、この実施の形態3では、デマルチプレクサ24が、物体検出装置1b,1cの位置を示す位置情報を出力するものとする。
探索範囲幅設定部92は例えば探索範囲幅設定回路112で実現されるものであり、物体2のレンジ成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定する第2の探索範囲幅設定部である。
即ち、探索範囲幅設定部92は位置速度情報出力装置21から出力された位置情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置情報が示す物体検出装置1b,1cの位置と、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域とを用いて、レンジの探索範囲幅を設定する。
信号成分選択部93はパルス圧縮部94、受信信号解析部95a,95b,95c、合成対象限定部96a,96b,96c及び合成対象選択部97を備えている。
信号成分選択部93はADC19から出力されたデジタル受信信号からレンジプロファイルを算出するとともに、デマルチプレクサ24から出力された受信信号、即ち、物体検出装置1b,1cのパルス圧縮部94から出力された受信信号からレンジプロファイルを算出する処理を実施する。
また、信号成分選択部93は物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部91により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部92により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定する処理を実施する。
さらに、信号成分選択部93はADC19から出力されたデジタル受信信号及びデマルチプレクサ24から出力された受信信号の中から、レンジが探索範囲に含まれているレンジ成分をそれぞれ選択する処理を実施する。
パルス圧縮部94は例えば遅延時間特性を有するパルス圧縮回路113で実現されるものであり、ADC19から出力されたデジタル受信信号をパルス圧縮することで、図16Bに示すパルス列である受信信号を復調する処理を実施する。
受信信号解析部95a,95b,95cは例えば受信信号解析回路114で実現されるものである。
受信信号解析部95aは送信信号生成回路81から送信信号が出力された時刻と、パルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻との時刻差から、図16Cに示すレンジプロファイルを算出する処理を実施する。
受信信号解析部95b,95cは送信信号生成回路81から送信信号が出力された時刻と、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻、即ち、物体検出装置1b,1cのパルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻との時刻差から、図16Cに示すレンジプロファイルを算出する処理を実施する。
この実施の形態3では、3台の物体検出装置1を想定しているので、信号処理回路82が3個の受信信号解析部95を備えているが、N(Nは2以上の整数)台の物体検出装置1が存在する場合、信号処理回路82がN個の受信信号解析部95を備える。
合成対象限定部96a,96b,96cは例えば合成対象限定回路115で実現されるものである。
合成対象限定部96aは受信信号解析部95aにより算出されたレンジプロファイルに含まれている複数のレンジのレンジ成分と、事前に設定された閾値とを比較して、複数のレンジ成分の中から、その閾値より大きいレンジ成分を選択する処理を実施する。
合成対象限定部96bは受信信号解析部95bにより算出されたレンジプロファイルに含まれている複数のレンジのレンジ成分と、事前に設定された閾値とを比較して、複数のレンジ成分の中から、その閾値より大きいレンジ成分を選択する処理を実施する。
合成対象限定部96cは受信信号解析部95cにより算出されたレンジプロファイルに含まれている複数のレンジのレンジ成分と、事前に設定された閾値とを比較して、複数のレンジ成分の中から、その閾値より大きいレンジ成分を選択する処理を実施する。
この実施の形態3では、3台の物体検出装置1を想定しているので、信号処理回路82が3個の合成対象限定部96を備えているが、N(Nは2以上の整数)台の物体検出装置1が存在する場合、信号処理回路82がN個の合成対象限定部96を備える。
合成対象選択部97は例えば合成対象選択回路116で実現されるものである。
合成対象選択部97は物体2の検出情報が得られる場合、物体検出装置1a,1b,1cについてのレンジの探索範囲として、探索範囲幅設定部91により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定する処理を実施する。
合成対象選択部97は物体2の検出情報が得られない場合、物体検出装置1a,1b,1cについてのレンジの探索範囲として、探索範囲幅設定部92により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定する処理を実施する。
また、合成対象選択部97は合成対象限定部96a,96b,96cにより選択されたレンジ成分のうち、レンジが探索範囲に含まれているレンジ成分の中から、相対的に大きいレンジ成分をそれぞれ選択する処理を実施する。
合成部98は係数決定部99及び合成処理部100を備えている。
合成部98は信号成分選択部93によりそれぞれ選択された複数のレンジ成分を合成する処理を実施する。
係数決定部99は例えば係数決定回路117で実現されるものである。
係数決定部99は合成対象選択部97によりそれぞれ選択された複数のレンジ成分の振幅及び位相から、合成対象選択部97によりそれぞれ選択された複数のレンジ成分を合成する際の重み係数を決定する処理を実施する。
合成処理部100は例えば合成回路118で実現されるものである。
合成処理部100は係数決定部99により決定された重み係数を用いて、合成対象選択部97によりそれぞれ選択された複数のレンジ成分を合成する処理を実施する。
物体検出部101は例えば物体検出回路119で実現されるものであり、合成部98の合成処理部100により合成されたレンジ成分に対してCFAR処理を実施することで、物体2を検出する。
演算部102は例えば演算回路120で実現されるものであり、物体検出部101により検出された物体2までの距離を算出し、その算出した距離を検出物体情報表示装置25及び物体監視部3に出力する処理を実施する。
図17では、信号処理回路82の構成要素である探索範囲幅設定部91,92、パルス圧縮部94、受信信号解析部95a,95b,95c、合成対象限定部96a,96b,96c、合成対象選択部97、係数決定部99、合成処理部100、物体検出部101及び演算部102のそれぞれが図18に示すような専用のハードウェア、即ち、探索範囲幅設定回路111,112、パルス圧縮回路113、受信信号解析回路114、合成対象限定回路115、合成対象選択回路116、係数決定回路117、合成回路118、物体検出回路119及び演算回路120で構成されているものを想定している。
ここで、探索範囲幅設定回路111,112、パルス圧縮回路113、受信信号解析回路114、合成対象限定回路115、合成対象選択回路116、係数決定回路117、合成回路118、物体検出回路119及び演算回路120は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、または、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理回路82の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、信号処理回路82がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
信号処理回路82がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合、探索範囲幅設定部91,92、パルス圧縮部94、受信信号解析部95a,95b,95c、合成対象限定部96a,96b,96c、合成対象選択部97、係数決定部99、合成処理部100、物体検出部101及び演算部102の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを図7に示すメモリ71に格納し、図7に示すプロセッサ72がメモリ71に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図19は信号処理回路82がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合の処理手順である物体検出方法の一部を示すフローチャートである。
また、図18では信号処理回路82の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図7では、信号処理回路82がソフトウェアやファームウェアなどで実現される例を示しているが、信号処理回路82における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。
次に動作について説明する。
物体検出装置1aの送信信号生成回路81は、図16に示すように、パルスの送信信号を生成し、その送信信号を送信高周波回路12及び信号処理回路82に出力する。
物体検出装置1aの送信高周波回路12は、送信信号生成回路81から送信信号を受けると、その送信信号の周波数を搬送波周波数に変換する周波数変換処理、送信信号の帯域外周波数やスプリアスを除去するフィルタ処理や、送信信号の電力を増幅する電力増幅処理などを実施し、これらの処理後の送信信号を送信波として送信アンテナ13に出力する。
これにより、物体検出装置1aの送信アンテナ13から送信波が空間に放射される。
物体検出装置1aの受信アンテナ15は、送信アンテナ13から送信波が空間に放射された後、検出対象の物体2に反射されて戻ってきた送信波の反射波を受信し、その反射波の受信信号を受信高周波回路16に出力する。
物体検出装置1aの受信高周波回路16は、受信アンテナ15から受信信号を受けると、その受信信号の周波数を例えばIF周波数に変換する周波数変換処理、受信信号に含まれている不要周波数や周波数変換時のイメージを除去するフィルタ処理や、受信信号の電力を増幅する電力増幅処理などを実施し、これらの処理後の受信信号を受信信号処理部18のADC19に出力する。
物体検出装置1aにおける受信信号処理部18のADC19は、受信高周波回路16から受信信号を受けると、その受信信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル受信信号を信号処理回路82に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82のパルス圧縮部94は、ADC19から出力されたデジタル受信信号をパルス圧縮することで、図16Bに示すパルス列である受信信号を復調する(図19のステップST21)。
パルス圧縮部94により復調された受信信号は、受信信号解析部95a及びマルチプレクサ22に出力される。
物体検出装置1aと接続されている位置速度情報出力装置21は、物体検出装置1aの位置を検出して、物体検出装置1aの位置を示す位置情報を信号処理回路82の探索範囲幅設定部91,92及びマルチプレクサ22に出力する。
物体検出装置1aと接続されているマルチプレクサ22は、パルス圧縮部94から出力された受信信号と位置速度情報出力装置21から出力された位置情報とを多重化し、そのた受信信号と位置情報を含んでいる多重化信号を通信装置23に出力する。
通信装置23は、マルチプレクサ22から多重化信号を受けると、その多重化信号を物体検出装置1b,1cに送信する。
即ち、通信装置23は、物体検出装置1b,1cが物体検出装置1aと同様に、複数のレンジ成分を合成して、その合成信号から物体2の検出処理を実施する場合、多重化信号を物体検出装置1b,1cに送信する。
しかし、この実施の形態3では、説明の簡単化のために、物体検出装置1aだけが物体2の検出処理を実施し、物体検出装置1b,1cが物体2の検出処理を実施しないものとしているため、通信装置23が、多重化信号を物体検出装置1b,1cに送信する必要がない。
物体検出装置1b,1cに係る通信装置23は、物体2の検出処理を実施する物体検出装置1aに対して、デジタルビート信号と位置情報を含んでいる多重化信号を送信する。
通信装置23は、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cから送信された多重化信号を受信する。
また、通信装置23は、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等において、物体2の検出情報を監視できる状況下にあるときは、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等から送信された物体2の検出情報を受信する。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、通信装置23が物体検出装置1bから送信された多重化信号を受信すると、その多重化信号の多重化を解いて、その多重化信号に含まれている受信信号を信号処理回路82の受信信号解析部95bに出力する。
また、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、その多重化信号に含まれている位置情報を信号処理回路82の探索範囲幅設定部91,92に出力する。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、通信装置23が物体検出装置1cから送信された多重化信号を受信すると、その多重化信号の多重化を解いて、その多重化信号に含まれている受信信号を信号処理回路82の受信信号解析部95cに出力する。
また、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、その多重化信号に含まれている位置情報を信号処理回路82の探索範囲幅設定部91,92に出力する。
物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24は、通信装置23が物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等から送信された物体2の検出情報を受信すると、物体2の検出情報を信号処理回路82の探索範囲幅設定部91に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の受信信号解析部95aは、送信信号生成回路81から送信信号を受け、パルス圧縮部94から受信信号を受けると、送信信号生成回路81から送信信号が出力された時刻Tと、パルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻Traとの時刻差(Tra−T)、即ち、空間伝搬に伴う遅延時間Tを算出する。
そして、受信信号解析部95aは、以下の式(46)に示すように、空間伝搬に伴う遅延時間Tと、送信波の伝搬速度である光速cとから、物体検出装置1aから物体2までの距離rを算出することで、図16Cに示すようなレンジプロファイルを算出する(図19のステップST22)。
Figure 2018033961
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の受信信号解析部95bは、送信信号生成回路81から送信信号を受け、デマルチプレクサ24から物体検出装置1bの多重化信号に含まれている受信信号を受けると、送信信号生成回路81から送信信号が出力された時刻Tと、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻Trbとの時刻差(Trb−T)、即ち、空間伝搬に伴う遅延時間Tを算出する。
ここでは、説明の簡単化のために、受信信号解析部95bは、物体検出装置1bに係る通信装置23から物体検出装置1aに係る通信装置23に送信される多重化信号の通信時間Tや、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24において、多重化信号の多重化を解く時間Tを無視している。
このため、受信信号解析部95bでは、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻Trbと、物体検出装置1bのパルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻とが同一時刻であるとしている。
受信信号解析部95bにおいて、多重化信号の通信時間Tと、多重化信号の多重化を解く時間Tとが既知であれば、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻Trbより、多重化信号の通信時間Tと、多重化信号の多重化を解く時T間との和の時間(T+T)だけ早い時刻(Trb−(T+T))が、物体検出装置1bのパルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻であるとすればよい。
受信信号解析部95bは、以下の式(47)に示すように、空間伝搬に伴う遅延時間Tと、送信波の伝搬速度である光速cと、物体検出装置1aから物体2までの距離rとから、物体検出装置1bから物体2までの距離rを算出することで、図16に示すようなレンジプロファイルを算出する(図19のステップST22)。
Figure 2018033961
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の受信信号解析部95cは、送信信号生成回路81から送信信号を受け、デマルチプレクサ24から物体検出装置1cの多重化信号に含まれている受信信号を受けると、送信信号生成回路81から送信信号が出力された時刻Tと、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻Trcとの時刻差(Trc−T)、即ち、空間伝搬に伴う遅延時間Tを算出する。
ここでは、説明の簡単化のために、受信信号解析部95cは、物体検出装置1cに係る通信装置23から物体検出装置1aに係る通信装置23に送信される多重化信号の通信時間Tや、物体検出装置1aと接続されているデマルチプレクサ24において、多重化信号の多重化を解く時間Tを無視している。
このため、受信信号解析部95cでは、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻Trcと、物体検出装置1cのパルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻とが同一時刻であるとしている。
受信信号解析部95cにおいて、多重化信号の通信時間Tと、多重化信号の多重化を解く時間Tとが既知であれば、デマルチプレクサ24から受信信号が出力された時刻Trcより、多重化信号の通信時間Tと、多重化信号の多重化を解く時T間との和の時間(T+T)だけ早い時刻(Trc−(T+T))が、物体検出装置1cのパルス圧縮部94から受信信号が出力された時刻であるとすればよい。
受信信号解析部95cは、以下の式(48)に示すように、空間伝搬に伴う遅延時間Tと、送信波の伝搬速度である光速cと、物体検出装置1aから物体2までの距離rとから、物体検出装置1cから物体2までの距離rを算出することで、図16に示すようなレンジプロファイルを算出する(図19のステップST22)。
Figure 2018033961
なお、受信信号解析部95a,95b,95cにより算出されるレンジプロファイルには、受信信号の振幅又は電力の情報が含まれているほか、位相の情報も含まれている。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の探索範囲幅設定部92は、位置速度情報出力装置21から出力された位置情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置情報が示す物体検出装置1b,1cの位置と、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域とを用いて、レンジの探索範囲幅を設定する(図19のステップST23)。
ここで、図20は物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲を示す説明図である。
以下、探索範囲幅設定部92による探索範囲幅の設定処理を具体的に説明する。
この実施の形態3では、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域は既知であるものとする。
物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域は、物体検出装置1a,1b,1cにおいて、物体2を検出することが可能な覆域であり、図20の例では、3角形状の覆域となっている。
探索範囲幅設定部92は、物体検出装置1aの位置と、物体検出装置1b,1cの位置と、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域とから、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域が重複している範囲を算出する。
図20の例では、斜線が施されている範囲が、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域が重複している範囲である。以下、物体検出装置1a,1b,1cにおける検出覆域が重複している範囲を重複範囲と称する。
探索範囲幅設定部92は、重複範囲を算出すると、その重複範囲から物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲幅ΔRα を設定する。
即ち、探索範囲幅設定部92は、重複範囲の中で、物体検出装置1aから最も近い重複範囲の位置までの距離Lmin を特定する。
また、探索範囲幅設定部92は、重複範囲の中で、物体検出装置1aから最も遠い重複範囲の位置までの距離Lmax を特定する。
そして、探索範囲幅設定部92は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲幅ΔRα として、|Lmax −Lmin |を設定する。
なお、距離Lmin は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲の最小値に対応し、距離Lmax は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲の最大値に対応する。
また、探索範囲幅設定部92は、重複範囲から物体検出装置1b,1cについてのレンジの探索範囲幅ΔRα ,ΔRα を設定する。
即ち、探索範囲幅設定部92は、重複範囲の中で、物体検出装置1b,1cから最も近い重複範囲の位置までの距離Lmin ,Lmin を特定する。
また、探索範囲幅設定部92は、重複範囲の中で、物体検出装置1b,1cから最も遠い重複範囲の位置までの距離Lmax ,Lmax を特定する。
そして、探索範囲幅設定部92は、物体検出装置1b,1cについてのレンジの探索範囲幅ΔRα ,ΔRα として、|Lmax −Lmin |,|Lmax −Lmin |を設定する。
なお、距離Lmin は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲の最小値に対応し、距離Lmax は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲の最大値に対応する。距離Lmin は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲の最小値に対応し、距離Lmax は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲の最大値に対応する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等において、物体2の検出情報を監視できる状況にあるとき、デマルチプレクサ24から物体2の検出情報が出力されると(図19のステップST24:YESの場合)、物体2の検出情報を取得する。
探索範囲幅設定部91は、物体2の検出情報を取得すると、物体2の検出情報を用いて、物体検出装置1a,1b,1cについてのレンジの探索範囲幅を設定する(図19のステップST25)。
探索範囲幅設定部91は、デマルチプレクサ24から物体2の検出情報が出力されなければ(図19のステップST24:NOの場合)、レンジの探索範囲幅を設定する処理を実施しない。
以下、探索範囲幅設定部91によるレンジの探索範囲幅の設定処理を具体的に説明する。
探索範囲幅設定部91は、物体2の検出情報に含まれている物体2の位置と、位置速度情報出力装置21から出力された位置情報が示す物体検出装置1aの位置とから、物体検出装置1aと物体2間の距離Rを算出する。
また、探索範囲幅設定部91は、物体2の検出情報に含まれている物体2の位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置情報が示す物体検出装置1bの位置とから、物体検出装置1bと物体2間の距離Rを算出する。
さらに、探索範囲幅設定部91は、物体2の検出情報に含まれている物体2の位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置情報が示す物体検出装置1cの位置とから、物体検出装置1cと物体2間の距離Rを算出する。
ここで、物体2の検出情報は、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等の検出精度に基づく誤差を含んでいる情報である。
このため、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の距離R,R,Rから、物体検出装置1a,1b,1c以外のレーダ装置等の検出精度を考慮して、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の距離R,R,Rの範囲を算出する。
この実施の形態3では、レーダ装置等の検出精度は、探索範囲幅設定部91において既知であるものとする。
例えば、レーダ装置等の検出情報に含まれている物体2の位置の検出精度が±Rであれば、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1a,1b,1cと物体2間の距離R,R,Rの範囲を(R−R)〜(R+R),(R−R)〜(R+R),(R−R)〜(R+R)のように算出する。
次に、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1aと物体2間の距離Rの範囲(R−R)〜(R+R)の中で、物体検出装置1aと物体2間の距離Rが最も短い距離Rmin を特定するとともに、物体検出装置1aと物体2間の距離Rが最も長い距離Rmax を特定する。
そして、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲幅ΔRβ として、|Rmax −Rmin |を設定する。
なお、距離Rmin は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲の最小値に対応し、距離Rmax は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲の最大値に対応する。
また、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1bと物体2間の距離Rの範囲(R−R)〜(R+R)の中で、物体検出装置1bと物体2間の距離Rが最も短い距離Rmin を特定するとともに、物体検出装置1bと物体2間の距離Rが最も長い距離Rmax を特定する。
そして、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲幅ΔRβ として、|Rmax −Rmin |を設定する。
なお、距離Rmin は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲の最小値に対応し、距離Rmax は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲の最大値に対応する。
さらに、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1cと物体2間の距離Rの範囲(R−R)〜(R+R)の中で、物体検出装置1cと物体2間の距離Rが最も短い距離Rmin を特定するとともに、物体検出装置1cと物体2間の距離Rが最も長い距離Rmax を特定する。
そして、探索範囲幅設定部91は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲幅ΔRβ として、|Rmax −Rmin |を設定する。
なお、距離Rmin は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲の最小値に対応し、距離Rmax は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲の最大値に対応する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の合成対象限定部96aは、受信信号解析部95aからレンジプロファイルを受けると、即ち、物体検出装置1aにおけるパルス圧縮部94の出力信号である受信信号から算出されたレンジプロファイルを受けると、そのレンジプロファイルに含まれている複数のレンジ成分のレンジをrとして、レンジrのレンジ成分をR(r)とする。
そして、合成対象限定部96aは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出する。レンジ成分R(r)における電力pow(R(r))を算出する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の合成対象限定部96bは、受信信号解析部95bからレンジプロファイルを受けると、即ち、物体検出装置1bにおけるパルス圧縮部94の出力信号である受信信号から算出されたレンジプロファイルを受けると、そのレンジプロファイルに含まれている複数のレンジ成分のレンジをrとして、レンジrのレンジ成分をR(r)とする。
そして、合成対象限定部96bは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の合成対象限定部96cは、受信信号解析部95cからレンジプロファイルを受けると、即ち、物体検出装置1cにおけるパルス圧縮部94の出力信号である受信信号から算出されたレンジプロファイルを受けると、そのレンジプロファイルに含まれている複数のレンジ成分のレンジをrとして、レンジrのレンジ成分をR(r)とする。
そして、合成対象限定部96cは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出する。
次に、合成対象限定部96aは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))を算出すると、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))と、事前に設定された閾値とをそれぞれ比較する。
そして、合成対象限定部96aは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))の中から、その閾値より大きい電力pow(R(r))をそれぞれ選択する。
合成対象限定部96aは、閾値より大きい電力pow(R(r))をそれぞれ選択すると、それぞれ選択した電力pow(R(r))を有するレンジ成分R(r)を合成対象選択部97に出力する(図19のステップST26)。
合成対象限定部96bは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))を算出すると、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))と、事前に設定された閾値とをそれぞれ比較する。
そして、合成対象限定部96bは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))の中から、その閾値より大きい電力pow(R(r))をそれぞれ選択する。
合成対象限定部96bは、閾値より大きい電力pow(R(r))をそれぞれ選択すると、それぞれ選択した電力pow(R(r))を有するレンジ成分R(r)を合成対象選択部97に出力する(図19のステップST26)。
合成対象限定部96cは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))を算出すると、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))と、事前に設定された閾値とをそれぞれ比較する。
そして、合成対象限定部96cは、複数のレンジrのレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))の中から、その閾値より大きい電力pow(R(r))をそれぞれ選択する。
合成対象限定部96cは、閾値より大きい電力pow(R(r))をそれぞれ選択すると、それぞれ選択した電力pow(R(r))を有するレンジ成分R(r)を合成対象選択部97に出力する(図19のステップST26)。
ここでは、合成対象限定部96a,96b,96cが、複数のレンジrのレンジ成分における電力と閾値を比較しているが、複数のレンジrのレンジ成分における振幅と閾値を比較するようにしてもよい。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の合成対象選択部97は、物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部91により設定された探索範囲幅を有するレンジの探索範囲を決定し、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部92により設定された探索範囲幅を有するレンジの探索範囲を決定する。
合成対象選択部97は、レンジの探索範囲を決定すると、合成対象限定部96a,96b,96cにより選択されたレンジ成分R(r),R(r),R(r)のうち、レンジが探索範囲に含まれているレンジ成分の中から、相対的に大きいレンジ成分を選択する(図19のステップST27)。
以下、合成対象選択部97によるレンジ成分の選択処理を具体的に説明する。
最初に、物体2の検出情報が得られない場合の合成対象選択部97による探索範囲の決定処理を説明する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の合成対象選択部97は、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部92により設定された探索範囲幅|Lmax −Lmin |,|Lmax −Lmin |,|Lmax −Lmin |を有するレンジの探索範囲を決定する。
即ち、合成対象選択部97は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲として、以下の式(49)に示すように、レンジの探索範囲の最小値をLmin に決定し、レンジの探索範囲の最大値をLmax に決定する。
min ≦r≦Lmax (49)
また、合成対象選択部97は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲として、以下の式(50)に示すように、レンジの探索範囲の最小値をLmin に決定し、レンジの探索範囲の最大値をLmax に決定する。
min ≦r≦Lmax (50)
さらに、合成対象選択部97は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲として、以下の式(51)に示すように、レンジの探索範囲の最小値をLmin に決定し、レンジの探索範囲の最大値をLmax に決定する。
min ≦r≦Lmax (51)
次に、物体2の検出情報が得られる場合の合成対象選択部97による探索範囲の決定処理を説明する。
合成対象選択部97は、物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部91により設定された探索範囲幅|Rmax −Rmin |,|Rmax −Rmin |,|Rmax −Rmin |を有するレンジの探索範囲を決定する。
即ち、合成対象選択部97は、物体検出装置1aについてのレンジの探索範囲として、以下の式(52)に示すように、レンジの探索範囲の最小値をRmin に決定し、レンジの探索範囲の最大値をRmax に決定する。
min ≦r≦Rmax (52)
また、合成対象選択部97は、物体検出装置1bについてのレンジの探索範囲として、以下の式(53)に示すように、レンジの探索範囲の最小値をRmin に決定し、レンジの探索範囲の最大値をRmax に決定する。
min ≦r≦Rmax (53)
さらに、合成対象選択部97は、物体検出装置1cについてのレンジの探索範囲として、以下の式(54)に示すように、レンジの探索範囲の最小値をRmin に決定し、レンジの探索範囲の最大値をRmax に決定する。
min ≦r≦Rmax (54)
次に、合成対象選択部97によるレンジ成分の選択処理を説明する。
合成対象選択部97は、物体検出装置1a,1b,1cについてのレンジの探索範囲を決定すると、合成対象限定部96aにより選択された1つ以上のレンジ成分R(r)の中から、レンジrが物体検出装置1aについての探索範囲に含まれているレンジ成分R(r)を選択する。
合成対象選択部97は、レンジrが探索範囲に含まれている1つ以上のレンジ成分R(r)を選択すると、1つ以上のレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出する。
また、合成対象選択部97は、合成対象限定部96bにより選択された1つ以上のレンジ成分R(r)の中から、レンジrが物体検出装置1bについての探索範囲に含まれているレンジ成分R(r)を選択する。
合成対象選択部97は、レンジrが探索範囲に含まれている1つ以上のレンジ成分R(r)を選択すると、1つ以上のレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出する。
さらに、合成対象選択部97は、合成対象限定部96cにより選択された1つ以上のレンジ成分R(r)の中から、レンジrが物体検出装置1cについての探索範囲に含まれているレンジ成分R(r)を選択する。
合成対象選択部97は、レンジrが探索範囲に含まれている1つ以上のレンジ成分R(r)を選択すると、1つ以上のレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出する。
合成対象選択部97は、レンジrが物体検出装置1aについての探索範囲に含まれている1つ以上のレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出すると、それらの電力pow(R(r))の中で、最大の電力max(pow(R(r))を特定する。
そして、合成対象選択部97は、その特定した最大の電力max(pow(R(r)))のレンジrをr selとし、そのレンジr selのレンジ成分R(r)における振幅a=abs(R(r sel))を抽出するとともに、そのレンジr selの位相φ=arg(R(r sel))を抽出する。
合成対象選択部97は、レンジr selのレンジ成分R(r)における振幅a及び位相φを抽出すると、その振幅a及び位相φを合成部98の係数決定部99に出力する。
また、合成対象選択部97は、レンジr selのレンジ成分R(r sel)を合成部98の合成処理部100に出力する。
合成対象選択部97は、レンジrが物体検出装置1bについての探索範囲に含まれている1つ以上のレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出すると、それらの電力pow(R(r))の中で、最大の電力max(pow(R(r))を特定する。
そして、合成対象選択部97は、その特定した最大の電力max(pow(R(r)))のレンジrをr selとし、そのレンジr selのレンジ成分R(r)における振幅a=abs(R(r sel))を抽出するとともに、そのレンジr selの位相φ=arg(R(r sel))を抽出する。
合成対象選択部97は、レンジr selのレンジ成分R(r)における振幅a及び位相φを抽出すると、その振幅a及び位相φを合成部98の係数決定部99に出力する。
また、合成対象選択部97は、レンジr selのレンジ成分R(r sel)を合成部98の合成処理部100に出力する。
合成対象選択部97は、レンジrが物体検出装置1cについての探索範囲に含まれている1つ以上のレンジ成分R(r)における電力pow(R(r))をそれぞれ算出すると、それらの電力pow(R(r))の中で、最大の電力max(pow(R(r))を特定する。
そして、合成対象選択部97は、その特定した最大の電力max(pow(R(r)))のレンジrをr selとし、そのレンジr selのレンジ成分R(r)における振幅a=abs(R(r sel))を抽出するとともに、そのレンジr selの位相φ=arg(R(r sel))を抽出する。
合成対象選択部97は、レンジr selのレンジ成分R(r)における振幅a及び位相φを抽出すると、その振幅a及び位相φを合成部98の係数決定部99に出力する。
また、合成対象選択部97は、レンジr selのレンジ成分R(r sel)を合成部98の合成処理部100に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の係数決定部99は、合成対象選択部97から、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φと、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φと、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φとのうち、2個以上のレンジ成分における振幅及び位相を受けると(図19のステップST28:2個以上の場合)、以下の式(55)〜(57)に示すように、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分R(r sel),R(r sel),R(r sel)を合成する際の重み係数w,w,wを決定する(図19のステップST29)。
Figure 2018033961

Figure 2018033961

Figure 2018033961
係数決定部99は、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φと、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φと、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φとのうち、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分における振幅及び位相の個数が1個又は0個の場合(図19のステップST28:1個又は0個の場合)、重み係数w,w,wを決定する処理を行わない。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の合成処理部100は、係数決定部99が重み係数w,w,wを決定すると、以下の式(58)に示すように、その重み係数w,w,wを用いて、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分R(r sel),R(r sel),R(r sel)を合成する(図19のステップST30)。
y(t)=w(r sel)+w(r sel)+w(r sel
(58)
合成処理部100は、合成後の信号y(t)を物体検出部101に出力する。
なお、係数決定部99により決定された重み係数w,w,wは、最大比合成のウェイトであるため、式(58)の合成処理によって、信号電力対雑音電力比が高められる。
合成処理部100は、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φと、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φと、レンジ成分R(r)における振幅a及び位相φとのうち、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分における振幅及び位相の個数が1個の場合(図19のステップST28:1個の場合)、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分を合成後の信号y(t)として物体検出部101に出力する。
合成処理部100は、例えば、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分がレンジ成分R(r sel)である場合、そのレンジ成分R(r sel)を合成後の信号y(t)として物体検出部101に出力する。
合成処理部100は、例えば、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分がレンジ成分R(r sel)である場合、そのレンジ成分R(r sel)を合成後の信号y(t)として物体検出部101に出力する。
合成処理部100は、例えば、合成対象選択部97から出力されたレンジ成分がレンジ成分R(r sel)である場合、そのレンジ成分R(r sel)を合成後の信号y(t)として物体検出部101に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の物体検出部101は、合成処理部100から合成後の信号y(t)を受けると、合成後の信号y(t)に対してCFAR処理を実施することで、物体2を検出する(図19のステップST31)。
即ち、物体検出部101は、合成後の信号y(t)のレンジプロファイルに含まれている複数のレンジのレンジ成分の中に、外部から与えられるCFAR閾値以上のレンジ成分があれば、検出対象の物体2が存在しているものと判定する。
物体検出部101は、そのレンジプロファイルに含まれている複数のレンジのレンジ成分の中に、CFAR閾値以上のレンジ成分がなければ、検出対象の物体2が存在していないものと判定する。
物体検出部101は、検出対象の物体2が存在しているものと判定すると、CFAR閾値以上のレンジ成分のレンジを演算部102に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の演算部102は、物体検出部101からレンジを受けると、そのレンジを物体検出装置1aから物体2までの距離Rとする(図19のステップST32)。
演算部102は、物体検出装置1aから物体2までの距離Rを検出物体情報表示装置25及び物体監視部3に出力する。
物体検出装置1aと接続されている検出物体情報表示装置25は、演算部102から、物体検出装置1aから物体2までの距離Rを受けると、その距離Rをディスプレイに表示する。
物体検出装置1aと接続されている物体監視部3は、演算部102から、物体検出装置1aから物体2までの距離Rを受けると、その距離Rを用いて、物体2の監視処理を実施する。
物体監視部3による物体2の監視処理には、物体検出装置1aにより検出された物体2までの距離Rを記録して、物体2の位置の変化を監視する処理のほか、将来の物体2の位置を予測する予測処理なども含まれる。
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、物体2の検出情報を用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する探索範囲幅設定部91を設け、信号成分選択部93が、探索範囲幅設定部91により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部14により受信された信号及び物体検出装置1b,1cにより受信された信号の中から、レンジが探索範囲に含まれているレンジ成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。
即ち、この実施の形態3によれば、探索範囲幅設定部91では、レンジの探索範囲幅を設定する際、物体2の検出情報を用いているため、探索範囲幅設定部92により設定される探索範囲幅よりも探索範囲幅を狭めて、レンジの探索範囲幅を厳密に設定することができる。したがって、信号成分選択部93では、より適正なレンジの探索範囲を決定することができるため、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる。
また、この実施の形態3によれば、信号成分選択部93が、物体2の検出情報が得られる場合、探索範囲幅設定部91により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、物体2の検出情報が得られない場合、探索範囲幅設定部92により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定するように構成したので、物体2の検出情報が得られない状況下でも、物体2の検出確率を高めることができる効果を奏する。
実施の形態4.
上記実施の形態1,2では、探索範囲幅設定部31が、デマルチプレクサ24から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のスペクトル成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定するものを示している。
この実施の形態4では、探索範囲幅設定部130が、物体監視部3から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のスペクトル成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定するものについて説明する。
図21はこの発明の実施の形態4による物体検出装置1aの信号処理回路20を示す構成図であり、図21において、図5及び図13と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
探索範囲幅設定部130は例えば図6に示す探索範囲幅設定回路51で実現されるものである。
探索範囲幅設定部130は物体監視部3から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のスペクトル成分(信号成分)に対応している周波数の探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部である。
即ち、探索範囲幅設定部130は位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの位置とから、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離を求める。
そして、探索範囲幅設定部130は、物体検出装置1aと物体検出装置1b,1c間の距離と、位置速度情報出力装置21から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1aの速度と、デマルチプレクサ24から出力された位置速度情報が示す物体検出装置1b,1cの速度と、物体監視部3から出力された物体2の検出情報が示す物体2の位置及び速度とを用いて、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲幅を設定する。
以下、物体検出装置1aにおける信号処理回路20の構成を説明するが、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cにおける信号処理回路20の構成図は、物体検出装置1aと同様に、図21であるものとする。
図21では、探索範囲幅設定部130が図5の信号処理回路20に適用される例を示しているが、探索範囲幅設定部130が図13の信号処理回路20に適用されるものであってもよい。
次に動作について説明する。
物体検出装置1aと接続されている物体監視部3は、物体検出装置1aの演算部44から、物体検出装置1aから物体2までの距離Rと、物体検出装置1aと物体2との相対速度vとを受けると、その距離Rと相対速度vを用いて、物体2の監視処理を実施する。
物体監視部3による物体2の監視処理には、物体検出装置1aにより検出された物体2までの距離Rや相対速度vを記録して、物体2の位置や速度の変化を監視する処理のほか、将来の物体2の位置や速度を予測する予測処理なども含まれる。
物体検出装置1aと接続されている物体監視部3は、物体2の位置及び速度を示す物体2の検出情報を探索範囲幅設定部130に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路20の探索範囲幅設定部130は、物体検出装置1aと接続されている物体監視部3において、物体2の検出情報を監視できる状況にあるとき、その物体監視部3から物体2の検出情報が出力されると、物体2の検出情報を取得する。
探索範囲幅設定部130は、物体2の検出情報を取得すると、物体2の検出情報を用いて、物体検出装置1a,1b,1cについての周波数の探索範囲幅を設定する。
探索範囲幅設定部130は、物体監視部3から物体2の検出情報が出力されなければ、周波数の探索範囲幅を設定する処理を実施しない。
探索範囲幅設定部130における周波数の探索範囲幅の設定処理自体は、上記実施の形態1,2における探索範囲幅設定部31と同様であるため、詳細な説明を省略する。
探索範囲幅設定部130以外の処理は、上記実施の形態1,2と同様である。
以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、物体2の検出情報を用いて、物体2のスペクトル成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定する探索範囲幅設定部130を設け、信号成分選択部33が、探索範囲幅設定部130により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部14により受信された信号及び物体検出装置1b,1cにより受信された信号の中から、周波数が探索範囲に含まれているスペクトル成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。
即ち、この実施の形態4によれば、探索範囲幅設定部130では、周波数の探索範囲幅を設定する際、物体2の検出情報を用いているため、探索範囲幅設定部32により設定される探索範囲幅よりも探索範囲幅を狭めて、周波数の探索範囲幅を厳密に設定することができる。したがって、信号成分選択部33では、より適正な周波数の探索範囲を決定することができるため、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる。
実施の形態5.
上記実施の形態3では、探索範囲幅設定部91が、デマルチプレクサ24から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定するものを示している。
この実施の形態5では、探索範囲幅設定部140が、物体監視部3から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定するものについて説明する。
図22はこの発明の実施の形態5による物体検出装置1aの信号処理回路82を示す構成図であり、図22おいて、図17と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
探索範囲幅設定部140は例えば図18に示す探索範囲幅設定回路111で実現されるものである。
探索範囲幅設定部140は物体監視部3から出力された物体2の検出情報を用いて、物体2のレンジ成分(信号成分)に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部である。
即ち、探索範囲幅設定部140は位置速度情報出力装置21から出力された位置情報が示す物体検出装置1aの位置と、デマルチプレクサ24から出力された位置情報が示す物体検出装置1b,1cの位置と、物体監視部3から出力された物体2の検出情報が示す物体2の位置とを用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する。
以下、物体検出装置1aにおける信号処理回路82の構成を説明するが、他の物体検出装置である物体検出装置1b,1cにおける信号処理回路80の構成図は、物体検出装置1aと同様に、図22であるものとする。
次に動作について説明する。
物体検出装置1aと接続されている物体監視部3は、物体検出装置1aの演算部102から、物体検出装置1aから物体2までの距離Rを受けると、その距離Rを用いて、物体2の監視処理を実施する。
物体監視部3による物体2の監視処理には、物体検出装置1aにより検出された物体2までの距離Rを記録して、物体2の位置を監視する処理のほか、将来の物体2の位置を予測する予測処理なども含まれる。
物体検出装置1aと接続されている物体監視部3は、物体2の位置を示す物体2の検出情報を探索範囲幅設定部140に出力する。
物体検出装置1aにおける信号処理回路82の探索範囲幅設定部140は、物体検出装置1aと接続されている物体監視部3において、物体2の検出情報を監視できる状況にあるとき、その物体監視部3から物体2の検出情報が出力されると、物体2の検出情報を取得する。
探索範囲幅設定部140は、物体2の検出情報を取得すると、物体2の検出情報を用いて、物体検出装置1a,1b,1cについてのレンジの探索範囲幅を設定する。
探索範囲幅設定部140は、物体監視部3から物体2の検出情報が出力されなければ、レンジの探索範囲幅を設定する処理を実施しない。
探索範囲幅設定部140におけるレンジの探索範囲幅の設定処理自体は、上記実施の形態3における探索範囲幅設定部91と同様であるため、詳細な説明を省略する。
探索範囲幅設定部140以外の処理は、上記実施の形態3と同様である。
以上で明らかなように、この実施の形態5によれば、物体2の検出情報を用いて、物体2のレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する探索範囲幅設定部140を設け、信号成分選択部93が、探索範囲幅設定部140により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部14により受信された信号及び物体検出装置1b,1cにより受信された信号の中から、レンジが探索範囲に含まれているレンジ成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。
即ち、この実施の形態5によれば、探索範囲幅設定部140では、レンジの探索範囲幅を設定する際、物体2の検出情報を用いているため、探索範囲幅設定部92により設定される探索範囲幅よりも探索範囲幅を狭めて、レンジの探索範囲幅を厳密に設定することができる。したがって、信号成分選択部93では、より適正なレンジの探索範囲を決定することができるため、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体2の誤検出確率の上昇を抑えることができる。
この発明は、空間に存在している物体を検出する物体検出装置、物体検出方法及びセンサ装置に適している。
1a,1b,1c 物体検出装置、2 検出対象の物体、3 物体監視部、11 送信信号生成回路、12 送信高周波回路、13 送信アンテナ、14 信号受信部、15 受信アンテナ、16 受信高周波回路、17 ビート信号抽出回路、18 受信信号処理部、19 ADC、20 信号処理回路、21 位置速度情報出力装置、22 マルチプレクサ、23 通信装置、24 デマルチプレクサ、25 検出物体情報表示装置、31 探索範囲幅設定部(第1の探索範囲幅設定部)、32 探索範囲幅設定部(第2の探索範囲幅設定部)、33 信号成分選択部、34 フィルタ、35a,35b,35c 受信信号解析部、36a,36b,36c 合成対象限定部、37 合成対象選択部、38 合成部、39 周波数補正量算出部、40a,40b,40c 周波数補正処理部、41 係数決定部、42 合成処理部、43 物体検出部、44 演算部、45 サンプルデータ間引き部、51,52 探索範囲幅設定回路、53 フィルタ回路、54 受信信号解析回路、55 合成対象限定回路、56 合成対象選択回路、57 周波数補正量算出回路、58 周波数補正処理回路、59 係数決定回路、60 合成回路、61 物体検出回路、62 演算回路、63 サンプルデータ間引き回路、71 メモリ、72 プロセッサ、81 送信信号生成回路、82 信号処理回路、91 探索範囲幅設定部(第1の探索範囲幅設定部)、92 探索範囲幅設定部(第2の探索範囲幅設定部)、93 信号成分選択部、94 パルス圧縮部、95a,95b,95c 受信信号解析部、96a,96b,96c 合成対象限定部、97 合成対象選択部、98 合成部、99 係数決定部、100 合成処理部、101 物体検出部、102 演算部、111,112 探索範囲幅設定回路、113 パルス圧縮回路、114 受信信号解析回路、115 合成対象限定回路、116 合成対象選択回路、117 係数決定回路、118 合成回路、119 物体検出回路、120 演算回路、130,140 探索範囲幅設定部(第1の探索範囲幅設定部)。
この発明に係る物体検出装置は、検出対象の物体に反射された信号を受信する信号受信部と、観測における誤差又は伝達に要する時間遅延に応じた値の幅を持つ物体の検出情報の範囲内で、物体の信号成分となる周波数又はレンジの最小値及び最大値を算出し、最小値と最大値の間を、物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅として設定する第1の探索範囲幅設定部と、第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択する信号成分選択部と、信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を用いて、信号受信部により受信された信号と他の物体検出装置により受信された信号とを合成、または、信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を合成する合成部とを設け、物体検出部が、合成部により合成された信号又は合成部により合成された信号成分から、物体を検出するようにしたものである。
この発明によれば、観測における誤差又は伝達に要する時間遅延に応じた値の幅を持つ物体の検出情報の範囲内で、物体の信号成分となる周波数又はレンジの最小値及び最大値を算出し、最小値と最大値の間を、物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅として設定する第1の探索範囲幅設定部を設け、信号成分選択部が、第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。
この発明に係る物体検出装置は、検出対象の物体に反射された信号を受信する信号受信部と、物体の位置、物体の速度及び物体の移動方向を示す角度の検出情報と、検出情報に含まれている誤差とを用いて、物体の信号成分となる周波数又はレンジの最小値及び最大値を算出し、物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅として、最小値と最大値との差分を設定する第1の探索範囲幅設定部と、第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択する信号成分選択部と、信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を合成する処理を実施し、あるいは、信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を用いて、信号受信部により受信された信号と他の物体検出装置により受信された信号とを合成する処理を実施する合成部とを設け、物体検出部が、合成部により合成された信号成分から物体を検出し、あるいは、合成部により合成された信号から物体を検出するようにしたものである。
この発明によれば、物体の位置、物体の速度及び物体の移動方向を示す角度の検出情報と、検出情報に含まれている誤差とを用いて、物体の信号成分となる周波数又はレンジの最小値及び最大値を算出し、物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅として、最小値と最大値との差分を設定する第1の探索範囲幅設定部を設け、信号成分選択部が、第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択するように構成したので、受信信号の信号電力対雑音電力比が低い場合でも、物体の誤検出確率の上昇を抑えることができる効果がある。

Claims (7)

  1. 検出対象の物体に反射された信号を受信する信号受信部と、
    前記物体の検出情報を用いて、前記物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部と、
    前記第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、前記信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが前記探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択する信号成分選択部と、
    前記信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を用いて、前記信号受信部により受信された信号と他の物体検出装置により受信された信号とを合成、または、前記信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を合成する合成部と、
    前記合成部により合成された信号又は前記合成部により合成された信号成分から、前記物体を検出する物体検出部と
    を備えた物体検出装置。
  2. 複数の物体検出装置の位置及び速度を示す位置速度情報を用いて、前記物体の信号成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定する第2の探索範囲幅設定部を備え、
    前記信号成分選択部は、
    前記物体の検出情報が得られた場合、前記第1の探索範囲幅設定部により設定された周波数の探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、前記物体の検出情報が得られない場合、前記第2の探索範囲幅設定部により設定された周波数の探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、
    前記信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数が、決定した探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択することを特徴とする請求項1記載の物体検出装置。
  3. 前記第1の探索範囲幅設定部は、前記物体の検出情報を用いて、前記物体の信号成分であるスペクトル成分に対応している周波数の探索範囲幅を設定し、
    前記信号成分選択部は、前記信号受信部により受信された信号に対応するビート信号のスペクトル及び他の物体検出装置により受信された信号に対応するビート信号のスペクトルをそれぞれ解析するとともに、前記第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、それぞれ解析した複数のスペクトルの中から、周波数が前記探索範囲に含まれているスペクトル成分をそれぞれ選択し、
    前記合成部は、前記信号成分選択部により選択された1つ以上のスペクトル成分の周波数を用いて、前記信号受信部により受信された信号に対応するビート信号の周波数及び他の物体検出装置により受信された信号に対応するビート信号の周波数をそれぞれ補正して、それぞれ周波数を補正した複数のビート信号を合成し、
    前記物体検出部は、前記合成部により合成されたビート信号から、前記物体を検出することを特徴とする請求項1記載の物体検出装置。
  4. 複数の物体検出装置の位置を示す位置情報と、前記複数の物体検出装置における検出覆域とを用いて、前記物体の信号成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定する第2の探索範囲幅設定部を備え、
    前記信号成分選択部は、
    前記物体の検出情報が得られた場合、前記第1の探索範囲幅設定部により設定されたレンジの探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、前記物体の検出情報が得られない場合、前記第2の探索範囲幅設定部により設定されたレンジの探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、
    前記信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、レンジが、決定した探索範囲に含まれているレンジ成分をそれぞれ選択することを特徴とする請求項1記載の物体検出装置。
  5. 前記第1の探索範囲幅設定部は、前記物体の検出情報を用いて、前記物体の信号成分であるレンジ成分に対応しているレンジの探索範囲幅を設定し、
    前記信号成分選択部は、前記信号受信部により受信された信号から、レンジ方向の信号電力系列であるレンジプロファイルを算出するとともに、他の物体検出装置により受信された信号からレンジプロファイルを算出し、前記第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、それぞれ算出した複数のレンジプロファイルの中から、レンジが前記探索範囲に含まれているレンジ成分をそれぞれ選択し、
    前記合成部は、前記信号成分選択部により選択された1つ以上のレンジ成分を合成し、
    前記物体検出部は、前記合成部により合成されたレンジ成分から、前記物体を検出することを特徴とする請求項1記載の物体検出装置。
  6. 信号受信部が、検出対象の物体に反射された信号を受信し、
    第1の探索範囲幅設定部が、前記物体の検出情報を用いて、前記物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅を設定し、
    信号成分選択部が、前記第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、前記信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが前記探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択し、
    合成部が、前記信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を用いて、前記信号受信部により受信された信号と他の物体検出装置により受信された信号とを合成、または、前記信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を合成し、
    物体検出部が、前記合成部により合成された信号又は前記合成部により合成された信号成分から、前記物体を検出する
    物体検出方法。
  7. 検出対象の物体に反射された信号を受信する信号受信部と、
    前記物体の検出情報を用いて、前記物体の信号成分に対応している周波数又はレンジの探索範囲幅を設定する第1の探索範囲幅設定部と、
    前記第1の探索範囲幅設定部により設定された探索範囲幅を有する探索範囲を決定し、前記信号受信部により受信された信号及び他の物体検出装置により受信された信号の中から、周波数又はレンジが前記探索範囲に含まれている信号成分をそれぞれ選択する信号成分選択部と、
    前記信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を用いて、前記信号受信部により受信された信号と他の物体検出装置により受信された信号とを合成、または、前記信号成分選択部により選択された1つ以上の信号成分を合成する合成部と、
    前記合成部により合成された信号又は前記合成部により合成された信号成分から、前記物体を検出する物体検出部と、
    前記物体検出部により検出された物体を監視する物体監視部と
    を備えたセンサ装置。
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