JPWO2019131739A1 - レーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近接して存在する対象物を弁別する。【解決手段】周波数が異なる第１送信信号と第２送信信号とを送信する送信手段（送信アンテナ１６）と、１または複数の対象物によって反射された第１送信信号および第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信手段（受信アンテナ１７）と、第１受信信号および第２受信信号のそれぞれに対して直交復調を施す直交復調手段（直交復調部２１）と、所定の距離と、第１周波数または第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、第１受信信号および第２受信信号の少なくとも一方をＩＱ平面上において回転させる回転手段（信号処理部２２）と、一方が回転された第１受信信号および第２受信信号を加算または減算する処理手段と、処理手段の処理結果に基づいて１または複数の対象物を検出する検出手段（データ処理部２３）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法に関するものである。

特許文献１には、電圧制御発振部（ＶＣＯ）と送信アンテナの間に強度変調部を配置し、強度変調部によって搬送波を変調することでパルス信号を生成し、パルス信号によって対象物を検出するレーダ装置に関する技術が開示されている。

特開２０１５−４０７６５号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術では、対象物が近接して存在する場合には、これらの対象物を弁別することができないという問題点がある。

また、送信するパルス信号としては、時間軸上において、単峰型の波形信号（例えば、ガウス関数型の波形信号）に制限される。このようなパルス信号は、周波数軸上においてもガウス関数型の波形となることから、中心周波数成分が最も大きく、帯域の端部に近づく程強度が低くなる。この結果、使用可能な周波数帯域を有効利用できないことから、時間軸でのパルス幅が広くなり、距離の分解能が低下するという問題点がある。

本発明は、近接して存在する対象物を弁別するとともに、距離の分解能を向上させることが可能なレーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信手段と、前記送信手段によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信手段と、前記受信手段から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して直交復調を施す直交復調手段と、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物までの距離と、前記第１周波数または前記第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、前記直交復調された前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方をＩＱ平面上において回転させる回転手段と、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算または減算する処理手段と、前記処理手段の処理結果に基づいて１または複数の前記対象物を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、近接して存在する対象物を弁別するとともに、距離の分解能を向上させることが可能となる。

また、本発明は、前記処理手段は、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調するように、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算する処理を実行する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、所定の対象物を強調して検出することができる。

また、本発明は、前記処理手段は、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を抑制するように、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を減算する処理を実行する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、所定の対象物を抑制して検出することができる。

また、本発明は、１または複数の前記対象物のそれぞれについて回転すべき位相を示す情報が記憶された記憶手段を有し、前記回転手段は、前記情報に基づいて前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方の位相の回転させる、ことを特徴とする。
このような構成によれば、予め距離が分かっている対象物については簡易に強調または抑制して検出することができる。

また、本発明は、前記受信手段は、前記送信手段から前記受信手段への前記第１送信信号および前記第２送信信号の回り込み信号をそれぞれ前記第１受信信号および前記第２受信信号として受信し、前記回り込み信号を回転すべき位相を示す情報が記憶された記憶手段を有し、前記回転手段は、前記情報に基づいて前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方の位相を回転させ、前記処理手段は、前記回り込み信号を抑制するように、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号の差分を計算する処理を実行する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、回り込み信号を抑制することができる。

また、本発明は、１または複数の前記対象物は、車両のバンパを含むことを特徴とする。
このような構成によれば、バンパを介して回り込む信号を抑制して検出することができる。

また、本発明は、前記送信手段から送信される送信信号は、時間領域における信号が複数のピークを有する複峰型の前記送信信号であることを特徴とする。
このような構成によれば、複峰型の送信信号を用いて対象物を検出することができる。

また、本発明は、前記複峰型の前記送信信号は、Ｓｉｎｃ関数型の波形を有することを特徴とする。
このような構成によれば、時間軸におけるパルス幅を狭くすることで、距離に関する分解能を向上させることができる。

また、本発明は、第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信手段と、前記送信手段によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信手段と、前記受信手段から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して所定の処理を施し、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調または抑制する処理手段と、前記処理手段によって得られた情報を出力する出力手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、所定の対象物を強調または抑制して検出することができる。

また、本発明は、第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信ステップと、前記送信ステップにおいて送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して直交復調を施す直交復調ステップと、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物までの距離と、前記第１周波数または前記第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、前記直交復調された前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方をＩＱ平面上において回転させる回転ステップと、前記回転ステップにおいて少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算または減算する処理ステップと、前記処理ステップにおける処理結果に基づいて１または複数の前記対象物を検出する検出ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、近接して存在する対象物を弁別するとともに、距離の分解能を向上させることが可能となる。

本発明によれば、近接して存在する対象物を弁別するとともに、距離の分解能を向上させることが可能なレーダ装置およびレーダ装置の対象物検出方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。 図１に示すレーダ装置の信号処理部の詳細な構成例を示す図である。 図１に示す記憶部に記憶されるテーブルの一例である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図１に示す実施形態の実測結果を示す図である。 図１に示す実施形態の実測結果を示す図である。 図１に示す実施形態の実測結果を示す図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形実施形態の構成例を説明するための図である。 本発明の変形実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の変形実施形態の構成例を説明するための図である。 本発明の変形実施形態の構成例を説明するための図である。 本発明の変形実施形態の構成例を説明するための図である。 本発明の変形実施形態の構成例を説明するための図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。この図に示すように、本発明の実施形態に係るレーダ装置１０は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両の周囲に存在する他の車両、歩行者、障害物等の対象物を検出する。

ここで、レーダ装置１０は、制御部１１、局部発振部１２、変調信号生成部１３、変調部１４、増幅部１５，１８、送信アンテナ１６、受信アンテナ１７、局発周波数モニタ部１９、直交復調部２０、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２１、信号処理部２２、および、データ処理部２３を主要な構成要素としている。

制御部１１は、レーダ装置１０の各部を制御するとともに、局部発振部１２が発生する局発信号の周波数を制御する。

局部発振部１２は、制御部１１の制御に応じた周波数の局発信号を生成して出力する。

変調信号生成部１３は、局部発振部１２から供給される局発信号をパルス波形に変調するための変調信号を生成して変調部１４に供給する。なお、パルス変調以外にも、例えば、位相変調や周波数変調を行うようにしてもよい。

変調部１４は、局部発振部１２から供給される局発信号を、変調信号生成部１３から供給される変調信号に基づいて変調し、増幅部１５に供給する。

増幅部１５は、変調部１４から供給されるパルス信号の電力を増幅して送信アンテナ１６に供給する。

送信アンテナ１６は、増幅部１５から供給されるパルス信号を対象物に向けて電磁波として送信する。

受信アンテナ１７は、対象物によって反射された電磁波（反射信号）を捕捉し、電気信号に変換して増幅部１８に供給する。増幅部１８は、受信アンテナ１７から供給される電気信号の電力を増幅して直交復調部２０に供給する。

直交復調部２０は、増幅部１８から供給される電気信号を局部発振部１２から供給される局発信号によってダウンコンバート（低い周波数に周波数変換）するとともに、相互に直交する信号によって直交復調し、得られたＩ，Ｑ成分をＡＤＣ２１に供給する。

ＡＤＣ２１は、直交復調部２０から供給されるアナログ信号としてのＩ，Ｑ成分をデジタルデータにそれぞれ変換して出力する。

信号処理部２２は、ＡＤＣ２１から供給されるデジタルデータに対して所定の信号処理を施し、得られた結果をデータ処理部２３に供給する。

データ処理部２３は、信号処理部２２から供給されるデジタルデータに対して、クラスタリング処理およびトラッキング処理等を施し、対象物を検出する処理を実行する。なお、検出された対象物に関する情報は、図示しない上位の装置（例えば、ＥＣＵ（Electric Control Unit））に供給される。

図２は、図１に示す信号処理部２２の詳細な構成例を示している。図２に示す例では、信号処理部２２は、演算部２２１、記憶部２２２、および、データ格納部２２３を有している。

ここで、演算部２２１は、ＡＤＣ２１から供給されるデジタルデータを、局発周波数モニタ部１９から供給される局発信号の周波数を示す情報に基づいて処理し、データ処理部２３に供給する。

記憶部２２２は、演算部２２１が演算処理をする際に参照する、対象物を所定の周波数で検知する際の位相に対応する情報が格納されたテーブル等のデータを記憶する。データ格納部２２３は、演算部２２１が演算処理をする対象となるデータおよび演算処理の結果として生じたデータを格納する。記憶部２２２に記憶される情報のテーブル例を図３に示す。図３の例では、各対象物と、対象物までの距離が対応付けて記憶されている。

（Ｂ）実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作を説明する。以下では、本発明の実施形態の動作原理について説明した後、実施形態の詳細な動作について説明する。

まず、図４〜７を参照して、本発明の動作原理について説明する。図４（Ａ）は、第１対象部と第２対象物の２つの対象物が距離ｄ１を隔てて存在する場合を示している。なお、図４（Ａ）において横軸は距離を示し、縦軸は対象物によって反射される反射信号の反射強度を示している。図４（Ａ）において、距離ｄ１がレーダ装置の分解能未満である場合、第１対象物と第２対象物とを弁別することができない。すなわち、レーダ装置は、図４（Ｂ）に示すように、第１対象物からの反射信号Ｒ１と、第２対象物からの反射信号Ｒ２とを区別することができず、これらの合成波としての反射信号Ｒ１２として検出する。なお、図４（Ｂ）の横軸は距離を示し、縦軸は信号強度を示している。

図５（Ａ）は、第１対象物と第２対象物がレーダ装置の分解能以上の距離ｄ２を隔てて存在する場合の例を示している。このような場合、図５（Ｂ）に示すように、第１対象物からの反射信号Ｒ１と、第２対象物からの反射信号Ｒ２とは、相互に重畳しないため、これらを容易に弁別することができる。このため、レーダ装置は、これらを別々の対象物として検出することができる。

ところで、図５と同様の第１対象物および第２対象物が存在する場合に、図６（Ｂ）に示すように、第１対象物からの反射信号Ｒ１のＰ１（波形のピーク位置）とＰ２（波形の裾野位置）の２箇所について注目する。第１対象物からの反射信号Ｒ１を直交復調すると、図６（Ｃ）のような結果を得る。図６（Ｃ）では、横軸は同相成分であるＩ（In-phase）成分を示し、縦軸は直交成分であるＱ（Quadrature）成分を示している。反射信号Ｒ１に対して直交復調してＩＱ平面上に示すと、反射信号Ｒ１の振幅が半径ｒ１に対応し、距離が位相角θに対応する。ここで、反射信号Ｒ１のＰ１とＰ２の２箇所の信号成分については、同じ第１対象物からの反射信号であるので、距離は同じであることから、位相角θは同じである。

図７は、図４に示すように、第１対象物と第２対象物が、分解能未満の距離ｄを隔てて存在する場合において、受信信号を直交復調した結果を示している。より詳細には、図７（Ａ）に示すように、第１対象物からの反射信号Ｒ１と、第２対象物からの反射信号Ｒ２とが合成されて反射信号Ｒ１２が生成されている場合に、反射信号Ｒ１２のＰ１とＰ２の２箇所において受信信号を直交復調した結果を図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示す。

図７（Ｂ）は、Ｐ１における直交復調の結果を示している。図７（Ｂ）に示すように、Ｐ１における直交復調の結果は、Ｐ１における第１対象物からの反射信号Ｒ１の振幅に応じた半径ｒ１と第１対象物の距離に対応する位相角θ１を有する細線の矢印と、Ｐ１における第２対象物からの反射信号Ｒ２の振幅に応じた半径ｒ２と第２対象物の距離に対応する位相角θ２を有する細線の矢印とが合成された結果が太線の矢印として表示されている。

図７（Ｃ）は、Ｐ２における直交復調の結果を示している。図７（Ｃ）に示すように、Ｐ２における直交復調の結果は、Ｐ２における第１対象物からの反射信号Ｒ１の振幅に応じた半径ｒ１と第１対象物の距離に対応する位相角θ１を有する細線の矢印と、Ｐ２における第２対象物からの反射信号Ｒ２の振幅に応じた半径ｒ２と第２対象物の距離に対応する位相角θ２を有する細線の矢印とが合成された結果が太線の矢印として表示されている。

このように、異なる対象物からの反射信号が混合した場合でも、これらの信号に対して直交復調を施すと、それぞれの対象物からの反射信号の位相は維持される。但し、レーダ装置に検出される信号は、反射信号Ｒ１２であるので、第１対象物と第２対象物とを弁別することはできない。

そこで、本発明の実施形態では、パルス信号の周波数を変更して対象物を検出することで、レーダ装置１０の分解能未満の間隔ｄを隔てて配置されている第１対象物および第２対象物を弁別することができる。これについて、以下に説明する。

レーダ装置１０から距離Ｌ１離れた位置に第１対象物が存在し、距離Ｌ２離れた位置に第２対象物が存在する場合を想定する。また、レーダ装置１０は周波数ｆ１と周波数ｆ２の２種類のパルス信号を送信する場合を想定し、周波数ｆ１に対する波数をｋ１（＝２πｆ１／ｃ）とし、周波数ｆ２に対する波数をｋ２（＝２πｆ２／ｃ）とする。なお、ｃは光速を示している。図８は、周波数ｆ１および周波数ｆ２のパルス信号の周波数特性と、スペクトルマスクとの関係を示す図である。図８に示すように、周波数ｆ１および周波数ｆ２のパルス信号は、周波数軸上においてシフトされるとともに、スペクトルマスク内に収まった状態とされている。

ＩＱ平面における任意の点は、Ａ×ｅｘｐ（ｉθ）で示すことができる。ここで、Ａは振幅を示し、ｉは虚数を示し、θは位相角を示す。以下の説明では、振幅Ａについては説明を簡略化するために“１”であるとする。

このような場合に、図９（Ａ）に示すＰ１における反射信号Ｒ１２を直交復調した場合、図９（Ｂ）に示すように、周波数ｆ１による検出信号は以下の式（１）で表される。なお、式（１）の第１項が図９（Ｂ）の第１対象物に対応する実線の細線の矢印に対応し、式（１）の第２項が図９（Ｂ）の第２対象物に対応する実線の細線の矢印に対応している。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２） ・・・（１）

また、図９（Ａ）に示すＰ１における反射信号Ｒ１２を直交復調した場合、図９（Ｂ）に示すように、周波数ｆ２における検出信号は以下の式（２）で表される。なお、式（２）の第１項が図９（Ｂ）の第１対象物に対応する破線の細線の矢印に対応し、式（２）の第２項が図９（Ｂ）の第２対象物に対応する破線の細線の矢印に対応している。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ２×Ｌ１）＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ２×Ｌ２） ・・・（２）

ｋ２＝ｋ１＋Δｋとすると、式（２）は以下の式（３）となる。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×Ｌ１）
＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×Ｌ２） ・・・（３）

ここで、式（３）に対してｅｘｐ（−ｉ×Δｋ×Ｌ１）を乗算すると以下の式（４）を得る。なお、式（３）に対してｅｘｐ（−ｉ×Δｋ×Ｌ１）を乗算することは、ＩＱ平面上において、図９（Ｂ）に示す周波数ｆ２による検出結果（太線の破線の矢印）を、周波数ｆ１による検出結果（太線の実線の矢印）と同じ位相角まで時計方向に回転させることを意味する（図９（Ｃ）参照）。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）
＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ（Ｌ２−Ｌ１）） ・・・（４）

式（１）から式（４）を減算すると以下の式（５）を得る。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ２×Ｌ２）−ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ（Ｌ２−Ｌ１）） ・・・（５）

Ｌ１が既知の場合、第１対象物に関する項を消去することができるので、第２対象物に関する情報のみを得ることができる。

以上は、第１対象物と第２対象物が分解能未満の距離で配置される場合に、これらを弁別するための動作原理を説明したが、本実施形態では、これ以外にも図１０に示すように、分解能以上の距離ｄ２を隔てて配置されている第１対象物と第２対象物のうち、（１）いずれか一方を抑制したり、あるいは、（２）いずれか一方を強調したりすることもできる。

まず、前者の（１）いずれか一方を抑制する方法としては、周波数ｆ１による検出動作を行った後に、周波数ｆ２による検出動作を行い、位相回転処理を実行し、両者の差分を計算することで、目的の成分を抑制し、それ以外の成分を抽出することができる。

より詳細には、周波数ｆ１による検出信号は以下の式（６）で表される。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２） ・・・（６）

また、周波数ｆ２による検出信号は以下の式（７）で表される。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ２×Ｌ１）＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ２×Ｌ２）
＝ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×Ｌ１）
＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×Ｌ２） ・・・（７）

ここで、式（８）に対してｅｘｐ（−ｉ×Δｋ×Ｌ１）を乗算すると以下の式（８）を得る。

＝ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）
＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）×ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×（Ｌ２−Ｌ１）） ・・・（８）

式（６）から式（８）を減算すると以下の式（９）を得る。

ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）（１−ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×（Ｌ２−Ｌ１））） ・・・（９）

すなわち、第１対象物に関する信号を抑制し、第２対象物に関する信号を抽出することができる。レーダ装置のレドームや、当該レーダ装置が搭載される車両のバンパ等を第１対象物として扱えば、これらから反射される信号を抑制することができる。

なお、以上では、説明を簡略化するために、第１対象物が物として存在するとして説明したが、例えば、送信アンテナ１６から受信アンテナ１７に直接回り込む信号を第１対象物に対応する信号として扱えば、当該回り込む信号を抑制することもできる。加えて、レーダ装置のレドームや、当該レーダ装置が搭載される車両のバンパ等と合算して信号を抑制することも可能である。

図１１〜図１３は、本発明の実施形態の実測結果を示す図である。図１１〜図１３では、狭帯域で使用する２４ＧＨｚの送信信号を使用し、２つの第１対象物および第２対象物を実測した結果である。なお、図１１〜図１３において色の濃い部分は対象物が検出された領域を示している。まず、図１１は、本実施形態に係る処理を実行しない場合の実測結果を示している。図１１の例では、第１対象物および第２対象物の２つが検出されている。

つぎに、図１２は、第１対象物を抑制処理した場合の実測結果を示している。図１２の例では、抑制処理の対象となった第１対象物は、抑制処理の対象となっていない第２対象物に対して相対的に色が薄くなっている。

図１１および図１２の比較から、本実施形態による効果が実測結果から明確となった。

つぎに、（２）いずれか一方を強調する方法については、周波数ｆ１で検出動作を行った後に、周波数ｆ２で検出動作を行い、位相回転処理を実行し、両者を加算することで、目的の成分を強調することができる。

より詳細には、前述した式（６）と式（８）を加算すると以下の式（１０）を得る。

２×ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ１）
＋ｅｘｐ（ｉ×ｋ１×Ｌ２）×（１＋ｅｘｐ（ｉ×Δｋ×（Ｌ２−Ｌ１）））
・・・（１０）

すなわち、位相が同じ第１対象物については信号成分が２倍されている一方で、第２対象物については位相が異なることから２倍未満とされる。このため、第１対象物に関する成分を強調することができる。

図１３は、第１対象物を強調処理した場合の実測結果を示している。図１３の例では、強調処理の対象となった第１対象物は、強調処理の対象となっていない第２対象物に対して相対的に色が濃くなっている。

図１１および図１３の比較から、本実施形態による効果が実測結果から明確となった。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、距離が分かっている所定の対象物を強調したり、抑制したりすることが可能となる。このため、例えば、レーダ装置１０を覆うレドームや、車両のバンパからの反射波による誤検出等を抑制することができる。

つぎに、図１４を参照して、図１に示す実施形態において実行される処理の流れについて説明する。図１４に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、制御部１１は、局部発振部１２を制御して、局発周波数を第１周波数であるｆ１に設定する。

ステップＳ１１では、制御部１１は、変調信号生成部１３を制御して、パルス信号を送信させる。より詳細には、制御部１１が変調信号生成部１３を制御すると、局部発振部１２からｆ１の周波数の局発信号（搬送波）が出力される。変調部１４は、変調信号生成部１３から出力される変調信号に基づいて搬送波を変調し、パルス信号を生成して増幅部１５に供給する。増幅部１５は、変調部１４から供給されるパルス信号の電力を増幅し、送信アンテナ１６を介して送信する。

ステップＳ１２では、受信処理が実行される。より詳細には、送信アンテナ１６から送信されたパルス信号は対象物で反射され、受信アンテナ１７によって捕捉される。受信アンテナ１７から出力される電気信号は、増幅部１８によって増幅され、直交復調部２０に供給される。直交復調部２０は、増幅部１８から供給される電気信号を、局部発振部１２から供給される周波数ｆ２の局発信号によってダウンコンバートするとともに、直交変調してＩ，Ｑ信号として出力する。ＡＤＣ２１は、直交復調部２０から供給されるＩ，Ｑ信号をデジタル信号に変換して信号処理部２２に供給する。

ステップＳ１３では、制御部１１は、局部発振部１２を制御して、局発周波数を第２周波数であるｆ２に設定する。

ステップＳ１４では、制御部１１は、変調信号生成部１３を制御して、パルス信号を送信させる。より詳細には、制御部１１が変調信号生成部１３を制御すると、局部発振部１２からｆ２の周波数の局発信号（搬送波）が出力される。変調部１４は、変調信号生成部１３から出力される変調信号に基づいて搬送波を変調し、パルス信号を生成して増幅部１５に供給する。増幅部１５は、変調部１４から供給されるパルス信号の電力を増幅し、送信アンテナ１６を介して送信する。

ステップＳ１５では、受信処理が実行される。なお、受信処理は、直交復調部２０が使用する局発信号の周波数がｆ２である点を除くと、ステップＳ１２と同様である。

ステップＳ１６では、信号処理部２２は、例えば、強調処理、抑制処理等の処理対象とすべき対象物までの距離Ｌを特定する。例えば、図７の例では、抑制対象とする対象物は第１対象物であり、第１対象物までの距離はＬ１であるので、Ｌ１を距離Ｌとする。なお、図３のように、予めノイズ源となり得る対象物（レドーム、車両バンパ等）の距離をＬ１として記憶部２３２に記憶しておき、このＬ１に基づいてＳ１６を実行するようにしてもよい。

ステップＳ１７では、信号処理部２２は、距離Ｌに対応する回転処理を実行する。より詳細には、Ｉ，Ｑデータに対して、ｅｘｐ（−ｉ×Δｋ×Ｌ１）を乗算する処理を実行する。

ステップＳ１８では、信号処理部２２は、回転処理を施したＩ，Ｑデータを加算／減算する処理を実行する。より詳細には、対象物を抑制する場合には減算する処理を実行する。また、対象物を強調する場合には加算する処理を実行する。

ステップＳ１９では、データ処理部２３は、信号処理部２２の処理結果に基づいて、クラスタリング処理およびトラッキング処理等を実行し、対象物を検出する。

ステップＳ２０では、制御部１１は、処理を終了するか否かを判定し、処理を終了すると判定した場合（ステップＳ２０：Ｙ）には処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ２０：Ｎ）にはステップＳ１０に戻って同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、前述した動作を実現することができる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、２種類の周波数のパルス信号を送信し、これらの受信信号を加算または減算するようにしたが、３種類以上の周波数のパルス信号を送信し、これらの受信信号を加算または減算するようにしてもよい。なお、周波数が３種類以上の場合も、前述した２種類の場合と同様の処理によって強調または抑制処理を実行することができる。複数の周波数信号を送信する際は、パルス信号を送信するための周波数分布を送信するごとに遷移させるようにしてもよいし、１つのパルス信号を送信し、当該パルス信号内における互いに異なる周波数成分により処理を実行するようにしてもよい。尚このような場合には、複数の周波数成分を同時に発振する事になるが、複数の受信信号を受信した後、または同時に受信した後に加算または減算する処理を実行してもよい。

また、以上の実施形態では、パルス信号を送信するレーダ装置１０を例に挙げて説明したが、例えば、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダ装置にも本発明を適用可能である。

図１５は、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置１０Ａの構成例を示す図である。なお、図１５において、図１と対応する部分には同一の符号を付しているので、その説明を省略する。図１５では、図１と比較すると、変調信号生成部１３と変調部１４が除外されている。これら以外の構成は、図１と同様である。

図１５に示すレーダ装置１０Ａでは、周波数変調した連続波を送信し、送信波と受信波の周波数の差から距離を求める。このようなレーダ装置１０Ａでは、周波数変調した送信信号を用いることから、受信信号に対して、所望の回転処理を施し、得られた信号を加算または減算することで、所望の成分を強調または抑制することができる。

また、以上の実施形態では、１つの送信アンテナ１６と、１つの受信アンテナ１７を有する場合を例に挙げて説明したが、例えば、図１６に示すように、１つの送信アンテナ１６と、複数（この例では４つ）の受信アンテナ１７−１〜１７−４を有するようにしてもよい。すなわち、図１６に示すレーダ装置１０Ｂは、図１に示す実施形態と比較すると、４つの受信アンテナ１７−１〜１７−４、４つの増幅部１８−１〜１８−４、４つの直交復調部２０−１〜２０−４、および、４つのＡＤＣ２１−１〜２１−４を有する点が異なっている。なお、図１６に示す実施形態では、４つの受信アンテナ１７−１〜１７−４が水平方向に所定の間隔で配置されており、これらが受信する反射信号の時間差から、対象物の水平方向における角度を検知することができる。また、図１６に示す実施形態でも、それぞれの受信アンテナ１７−１〜１７−４によって受信された反射信号に対して、前述の場合と同様の処理を施すことにより、任意の対象物を抑制したり、強調したりすることができる。なお、受信アンテナの数が４つ以外であってもよいことはいうまでもない。

また、図１７は、送信信号を直交変調する場合を示している。すなわち、図１７に示すレーダ装置１０Ｃでは、図１６と比較すると、変調部１４から出力される信号が直交変調されている点が異なっている。それ以外の構成は図１６と同様である。このように、送信信号を直交変調する場合でも本発明を適用することができる。

また、図１８は、２つの送信アンテナ１６−１，１６−２を有する場合の構成例を示している。図１８に示すレーダ装置１０Ｄでは、送信アンテナ１６−１，１６−２は、受信アンテナ１７−１〜１７−４と同様に水平方向に所定の距離を隔てて配置されている。このように複数の送信アンテナ１６−１，１６−２を有することで、仮想アンテナを実現できることから、受信アンテナ１７−１〜１７−４が仮想的に８つ存在する場合と同様の性能が期待できる。なお、図１８に示すレーダ装置１０Ｄに対しても本発明を適用することができる。

また、図１９は、図１に示す変調信号生成部１３をベースバンド信号生成部３１に置換し、変調部１４を乗算部３２に置換した構成例を示している。図１９の例では、ベースバンド信号生成部３１によってパルス状の信号が生成され、乗算部３２によって、局部発振部１２から供給される局発信号と乗算され、局発信号がパルス状に変調された信号が出力される。このような構成を有する、図１９に示すレーダ装置１０Ｅに対しても本発明を適用することができる。

また、以上の実施形態では、送信パルス信号の波形としては、図２０（Ａ）に示すガウス関数型のパルス信号を用いることを想定しているが、例えば、図２０（Ｃ）に示すＳｉｎｃ関数型のパルス信号を用いるようにしてもよい。

より詳細には、図２０（Ａ）に示す、時間領域においてガウス関数型の波形を有するガウス関数型のパルス信号の場合、周波数領域でも図２０（Ｂ）に示すようにガウス関数型の波形を有する。このため、図中に破線で示すスペクトルマスクを十分に利用していないため、時間領域におけるパルス波形の幅ｗ１が広くなる。一方、図２０（Ｃ）に示すＳｉｎｃ関数型のパルス信号の場合、図２０（Ｄ）に示すように図中に破線で示すスペクトルマスクを十分に利用していることから、パルス波形の幅ｗ２をｗ１に比較して狭くすることができる。

なお、従来技術では、図２０（Ｃ）に示すＳｉｎｃ関数型のパルス信号を用いた場合、当該パルスは複峰であるので、それぞれのピークにおいて複数の対象物を誤検出してしまう。一方、本実施形態では、それぞれのピークに対応する成分の一つを前述した処理によって抑制すると、他のピークからの成分も、同じ対象物からの反射信号であることから、同様に抑制される。このため、複数のピークが存在する複峰型のパルス波形を用いた場合でも、誤検出を防止できる。また、このような幅ｗ２が狭いパルス信号を用いることで、例えば、ＴＯＦ（Time of Flight）によって、対象物までの距離を検出する際に、距離の分解能を向上させることができる。

また、以上の実施形態では、車両として自動四輪車を例に挙げて説明したが、これ以外にも自動二輪車や自転車等を検出するようにしてもよい。すなわち、本明細書中において、車両とは自動四輪車には限定されない。

また、図１４に示すフローチャートの処理は一例であって、本発明がこれらフローチャートの処理に限定されるものではないことはいうまでもない。

また、以上の実施形態では、複数の対象物のうちのいずれかの対象物および周波数に応じた位相角に回転させるようにしたが、任意の位相角に回転させるようにしてもよい。例えば、前述の例では、式（３）に対して、ｅｘｐ（−ｉ×Δｋ×Ｌ１）を乗算するようにしたが、Ｌ１，Ｌ２以外の距離を含む位相角に回転させるようにしてもよい。

また、以上の実施形態による対象物の検出結果を、例えば、車両を制御するＥＣＵに供給し、ＥＣＵが車両の状態を制御（変更）するようにしてもよい。例えば、対象物の検出結果に基づいて、ブレーキを制御して車速を減少させたり、アクセルを制御して車速を増加させたり、ハンドルを制御して車両の進行方向を変更させたりすることができる。

また、信号処理部２２およびデータ処理部２３については、例えば、１または複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、Ｉ／Ｆ（Interface）等によって構成し、ＲＯＭまたはＲＡＭに記憶された命令群をＣＰＵが実行することで、前述した処理を実現できる。なお、ＣＰＵではなく、例えば、１または複数のＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、または、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって構成するようにしてもよい。

以下に付記を追加する。
（付記１）
第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信回路と、
前記送信回路によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信回路と、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行された場合に以下の動作を実行する前記プロセッサによる実行可能な命令群を格納するメモリと、を有する、
前記受信回路から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して直交復調を施し、
所定の距離と、前記第１周波数または前記第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、前記直交復調された前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方をＩＱ平面上において回転させ、
少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算または減算し、
加算または減算の結果に基づいて１または複数の前記対象物を検出し、
検出された１または複数前記対象物に関する情報を出力する、
ことを特徴とするレーダ装置。
（付記２）
前記プロセッサは、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調するように、少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算する処理を実行する、
ことを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
（付記３）
前記プロセッサは、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を抑制するように、少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を減算する処理を実行する、
ことを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
（付記４）
前記メモリは、１または複数の前記対象物のそれぞれについて回転すべき位相を示す情報を記憶し、
前記プロセッサは、前記情報に基づいて前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方の位相の回転させる、
ことを特徴とする付記２に記載のレーダ装置。
（付記５）
前記受信回路は、前記送信回路から前記受信回路への前記第１送信信号および前記第２送信信号の回り込み信号をそれぞれ前記第１受信信号および前記第２受信信号として受信し、
前記メモリは、前記回り込み信号を回転すべき位相を示す情報を記憶し、
前記プロセッサは、前記情報に基づいて前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方の位相を回転させるとともに、
前記回り込み信号を抑制するように、少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号の差分を計算する処理を実行する、
ことを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
（付記６）
１または複数の前記対象物は、車両のバンパを含むことを特徴とする付記５に記載のレーダ装置。
（付記７）
前記送信回路から送信される送信信号は、時間領域における信号が複数のピークを有する複峰型の前記送信信号であることを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
（付記８）
前記複峰型の前記送信信号は、Ｓｉｎｃ関数型の波形を有することを特徴とする付記７に記載のレーダ装置。
（付記９）
前記レーダ装置は車両に搭載され、前記プロセッサは、前記車両の周辺に存在する１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調または抑制する処理を実行して得られた情報を電子制御装置に対して出力し、前記電子制御装置は前記車両の動作を変更することを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
（付記１０）
第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信回路と、
前記送信回路によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信回路と、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行された場合に以下の動作を実行する前記プロセッサによる実行可能な命令群を格納するメモリと、を有し、
前記受信回路から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して所定の処理を施し、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調または抑制し、得られた情報を出力する、
ことを特徴とするレーダ装置。
（付記１１）
第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを送信回路によって少なくとも送信し、
前記送信回路によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信回路によって受信し、
前記受信回路から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して、プロセッサを有するシステムによって直交復調を施し、
１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物までの距離と、前記第１周波数または前記第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、前記直交復調された前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方を、前記システムによって、ＩＱ平面上において回転させ、
少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を、前記システムによって、加算または減算し、
加算または減算の処理結果に基づいて、前記システムによって、１または複数の前記対象物を検出し、
検出された１または複数前記対象物に関する情報を出力する、
ことを特徴とするレーダ装置の対象物検出方法。

１０，１０Ａ〜１０Ｅ レーダ装置
１１ 制御部
１２ 局部発振部
１３ 変調信号生成部
１４ 変調部
１５，１８ 増幅部
１６ 送信アンテナ
１７ 受信アンテナ
１８ 増幅部
１９ 局発周波数モニタ部
２０ 直交復調部
２１ ＡＤＣ
２２ 信号処理部
２３ データ処理部
３１ ベースバンド信号生成部
３２ 乗算部
２２１ 演算部
２２２ 記憶部
２２３ データ格納部

Claims (10)

1. 第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信手段と、
   前記送信手段によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信手段と、
   前記受信手段から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して直交復調を施す直交復調手段と、
   所定の距離と、前記第１周波数または前記第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、前記直交復調された前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方をＩＱ平面上において回転させる回転手段と、
   前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算または減算する処理手段と、
   前記処理手段の処理結果に基づいて１または複数の前記対象物を検出する検出手段と、
   を有することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記処理手段は、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調するように、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算する処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記処理手段は、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を抑制するように、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を減算する処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
4. １または複数の前記対象物のそれぞれについて回転すべき位相を示す情報が記憶された記憶手段を有し、
   前記回転手段は、前記情報に基づいて前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方の位相の回転させる、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のレーダ装置。
5. 前記受信手段は、前記送信手段から前記受信手段への前記第１送信信号および前記第２送信信号の回り込み信号をそれぞれ前記第１受信信号および前記第２受信信号として受信し、
   前記回り込み信号を回転すべき位相を示す情報が記憶された記憶手段を有し、
   前記回転手段は、前記情報に基づいて前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方の位相を回転させ、
   前記処理手段は、前記回り込み信号を抑制するように、前記回転手段によって少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号の差分を計算する処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
6. １または複数の前記対象物は、車両のバンパを含むことを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
7. 前記送信手段から送信される送信信号は、時間領域における信号が複数のピークを有する複峰型の前記送信信号であることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
8. 前記複峰型の前記送信信号は、Ｓｉｎｃ関数型の波形を有することを特徴とする請求項７に記載のレーダ装置。
9. 第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信手段と、
   前記送信手段によって送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信手段と、
   前記受信手段から出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して所定の処理を施し、１または複数の前記対象物のうち、所定の前記対象物を強調または抑制する処理手段と、
   前記処理手段によって得られた情報を出力する出力手段と、
   を有することを特徴とするレーダ装置。
10. 第１周波数を有する第１送信信号と、前記第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２送信信号とを少なくとも送信する送信ステップと、
    前記送信ステップにおいて送信され、１または複数の対象物によって反射された前記第１送信信号および前記第２送信信号を、第１受信信号および第２受信信号として受信する受信ステップと、
    前記受信ステップにおいて出力される前記第１受信信号および前記第２受信信号のそれぞれに対して直交復調を施す直交復調ステップと、
    所定の距離と、前記第１周波数または前記第２周波数と、に対応する所定の位相角に応じて、前記直交復調された前記第１受信信号および前記第２受信信号の少なくとも一方をＩＱ平面上において回転させる回転ステップと、
    前記回転ステップにおいて少なくとも一方が回転された前記第１受信信号および前記第２受信信号を加算または減算する処理ステップと、
    前記処理ステップにおける処理結果に基づいて１または複数の前記対象物を検出する検出ステップと、
    を有することを特徴とするレーダ装置の対象物検出方法。

Images