WO2015146625A1

WO2015146625A1 - 車載用レーダ装置

Info

Publication number: WO2015146625A1
Application number: PCT/JP2015/057446
Authority: WO
Inventors: 哲也小堀; 菅原　博樹; 幸伸時枝; 尚広堀田; 齊藤　直人
Original assignee: 日本無線株式会社; 日清紡ホールディングス株式会社
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2015-10-01
Also published as: EP3124994A1; EP3124994B1; CN106170713A; EP3124994A4; US10042040B2; US20170097406A1; TW201602612A; JP6384018B2; JP2015184156A; EP3124994B8; CN106170713B; TWI646342B

Abstract

　送信信号と受信信号とからビート信号を発生させる送受信部と、前記ビート信号の信号系列に対して所定の周波数解析処理を実施することにより、速度成分と距離成分とを含む２次元スペクトラムを生成する周波数解析部と、前記２次元スペクトラムを前記速度成分に関して複数のブロックに分割し、前記複数のブロックのそれぞれに対してＣＦＡＲ(Constant False Alarm Rate)処理を実施し、前記ＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる閾値に基づいて自車の速度を特定する速度特定部と、を備えた車載用レーダ装置。

Description

車載用レーダ装置

　本発明は、車載用レーダ装置に関する。
　本願は、２０１４年３月２５日に、日本に出願された特願２０１４－０６１４６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、送信波の周波数を段階的に変化させたときに得られる反射波から目標の速度と距離を取得する車載用の多周波ＣＷ(Continuous Wave)レーダ装置がある（例えば、特許文献１参照）。通常、車載用のレーダ装置では、目標の対地速度を取得するためには自車の速度を考慮する必要がある。そのため、この種のレーダ装置では、車両側のエンジンコントロールユニット等から自車の速度情報を取得している。

日本国特開２００９－２５１５９号公報

　レーダ装置が自車の速度情報を車両側から取得する場合、車両側からレーダ装置に自車の速度情報をデータ伝送する必要があり、そのための通信を必要とする。この場合、データ伝送による遅延が発生するため、レーダ装置側ではリアルタイムに自車の速度を把握することが困難になる。また、レーダ装置においてデータ伝送のための通信処理を必要とする上、車両側等でも同様の通信処理のための負荷が発生する。

　本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、車両側との通信を要することなく自車の速度を取得することができる車載用レーダ装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１態様によれば、車載用レーダ装置は、送信信号の周波数を変化させて送信波を送信し、前記送信波の反射波を受信し、受信して得られる受信信号と前記送信信号とからビート信号を発生させる送受信部と、前記ビート信号の信号系列に対して所定の周波数解析処理を実施することにより、速度成分と距離成分とを含む２次元スペクトラムを生成する周波数解析部と、前記２次元スペクトラムを前記速度成分に関して複数のブロックに分割し、前記複数のブロックのそれぞれに対してＣＦＡＲ(Constant False Alarm Rate)処理を実施し、前記ＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる閾値に基づいて自車の速度を特定する速度特定部と、を備える。

　上記第１態様によれば、速度特定部は、周波数解析部により生成された２次元スペクトラム上の複数のブロックの閾値から自車の速度を特定する。ここで、反射波に含まれる静止クラッタによる信号成分は、仮に自車の速度が一定であれば、その速度に対応した２次元スペクトラム上の速度成分に集中する。このため、複数のブロックのうち、クラッタが集中したブロックの閾値が他のブロックの閾値よりも有意に高くなる傾向を示す。このような閾値の傾向に基づいて、速度特定部は、クラッタが集中したブロックに対応する２次元スペクトラムの速度成分から自車の速度を特定する。

　本発明の第２態様によれば、第１態様の車載用レーダ装置において、例えば、前記速度特定部は、前記２次元スペクトラムの前記距離成分に関して前記複数のブロックを複数のセルに分割し、前記複数のセルのそれぞれに対して前記ＣＦＡＲ処理を実施し、前記ＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる閾値の最大値を取得し、前記複数のセルのうち、前記閾値の最大値が取得されたセルに対応する前記２次元スペクトラム上の前記速度成分を前記速度として特定してもよい。

　本発明の第３態様によれば、第１態様または第２態様の車載用レーダ装置において、例えば、前記周波数解析部は、前記所定の周波数解析処理として２次元ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)を実施してもよい。
　本発明の第４態様によれば、第３態様の車載用レーダ装置において、例えば、前記送受信部は、前記送信信号の周波数を第１周期毎に変化させ、前記第１周期毎に周波数が変化する前記送信信号を第２周期毎に繰り返すことにより送信波を形成して送信し、前記送信波の反射波を受信し、受信して得られる受信信号と前記送信信号とから前記ビート信号を発生させ、前記周波数解析部は、前記第１周期毎に発生される前記ビート信号からなる第１信号系列と、前記第２周期毎に発生される前記ビート信号からなる第２信号系列とを含む２次元信号系列に対し、前記２次元ＦＦＴを実施してもよい。

　本発明の各態様によれば、車両側との通信を要することなく、自車の速度を取得することができる。

本発明の実施形態による車載用レーダ装置の構成例を示す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、送信信号を説明するための図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、周波数解析処理の第１段階の処理を説明するための図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、周波数解析処理の第２段階の処理を説明するための図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作例の流れを示し、目標検出処理の流れを示す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作例の流れを示し、自車速度取得処理の流れを示す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、２次元スペクトラムＳＰＣの分割手法の一例を説明し、分割対象の２次元スペクトラムＳＰＣを模式的に表す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、２次元スペクトラムＳＰＣの分割手法の一例を説明し、複数のブロックに分割された２次元スペクトラムＳＰＣを表す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、２次元スペクトラムＳＰＣの分割手法の一例を説明し、複数のセルに分割された２次元スペクトラムＳＰＣを表す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の動作を説明し、２次元スペクトラムＳＰＣのブロック分割の詳細を説明するための図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の実験結果として得られた２次元スペクトラムの一例を説明し、実験結果として得られた２次元スペクトラムを模式的に示す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の実験結果として得られた２次元スペクトラムの一例を説明し、実験において設定された条件を示す図である。本発明の実施形態による車載用レーダ装置の実験結果として得られた自車速度の一例を示す図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
　図１は、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の構成例を示す図である。
　本実施形態による車載用レーダ装置１００は、送受信部１１０と、帯域制限フィルタ１２０と、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１３０と、周波数解析部１４０と、目標検出処理部１５０（速度特定部）とを備えている。

　送受信部１１０は、送信信号ＳＴＸの周波数を変化させて送信波（ＣＷ変調波）を送信し、上記送信波の反射波を受信して得られる受信信号ＳＲＸと上記送信信号ＳＴＸとからビート信号ＳＢＴを発生させる。送受信部１１０は、多周波ＣＷ信号生成部１１１、送信アンテナ１１２、受信アンテナ１１３、混合器１１４を備えている。

　ここで、多周波ＣＷ信号生成部１１１は、ＣＷ（連続波）信号の周波数を段階的に変化させて送信信号ＳＴＸを生成する。送信信号ＳＴＸは送信アンテナ１１２に供給される。送信アンテナ１１２は、送信信号ＳＴＸを送信波として空間に放射する。送信アンテナ１１２は、例えば指向性を有するアンテナであり、送信波の放射方向を車両の進行方向に向けて設置されている。受信アンテナ１１３は、送信アンテナ１１２から放射された送信波の反射波を受信する。混合器１１４は、多周波ＣＷ信号生成部１１１により生成された送信信号ＳＴＸと、受信アンテナ１１３により受信された受信信号ＳＲＸとを混合してビート信号ＳＢＴを生成する。

　帯域制限フィルタ１２０は、ビート信号ＳＢＴ以外の信号成分を抑圧して、混合器１１４の出力信号からビート信号ＳＢＴを取り出す。アナログ／デジタル変換器１３０は、帯域制限フィルタ１２０を通過したアナログ量のビート信号ＳＢＴをサンプリングして、デジタル量のビート信号を表すサンプルデータＤＳを生成する。周波数解析部１４０は、ビート信号ＳＢＴの信号系列に対応するサンプルデータＤＳのデータ系列に対して所定の周波数解析処理を実施することにより、速度成分Ｖと距離成分Ｒとを含む２次元スペクトラムＳＰＣを生成する。

　目標検出処理部１５０は、２次元スペクトラムＳＰＣから目標（図示なし）を検出するための目標検出処理（例えば、測速度処理、測距離処理）を実施する。目標検出処理部１５０は、目標検出処理の結果として、目標までの距離ＲＴと目標の速度ＶＴ（対地速度）を含む目標検出データＴＲＶを出力する。また、目標検出処理部１５０は、自車（車載用レーダ装置１００が取り付けられた車両）の速度を特定する速度特定部として機能する。速度特定部としての目標検出処理部１５０は、上述の２次元スペクトラムＳＰＣを速度成分Ｖに関して複数のブロックに分割し、これら複数のブロックのそれぞれに対してＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる検出閾値ＤＴに基づいて自車の速度を特定する。本実施形態では、速度特定部としての目標検出処理部１５０は、上記複数のブロックのそれぞれを、更に、２次元スペクトラムＳＰＣの距離成分Ｒに関して複数のセルに分割し、複数のセルのそれぞれに対してＣＦＡＲ処理を実施することにより、セル毎に検出閾値ＤＴを取得する。目標検出処理１５０は、ＣＦＡＲ処理により得られる検出閾値ＤＴを用いて自車の速度を表す自車速度データＤＶＳを取得するが、その詳細については後述する。

　次に、本実施形態による車載用レーダ装置１００の動作を説明する。
　概略的には、車載用レーダ装置１００は、送信信号ＳＴＸと受信信号ＳＲＸとに基づいて得られるビート信号ＳＢＴから２次元スペクトラムＳＰＣを生成し、この２次元スペクトラムＳＰＣに対して目標検出処理を実施することにより、目標までの距離ＲＴと目標の速度ＶＴ（対地速度）を表す目標検出データＴＲＶを生成する。加えて、車載用レーダ装置１００は、上記目標検出処理の過程で自車速度取得処理を並行して実施することにより自車速度データＤＶＳを生成する。この自車速度データＤＶＳは、例えば、２次元スペクトラムＳＰＣから得られる速度成分Ｖ（相対速度）から、目標の速度ＶＴ（対地速度）を算出するために用いられる。

　本実施形態において、目標検出処理および自車速度取得処理は２次元スペクトラムＳＰＣが生成されていることを前提としているため、目標検出処理および自車速度取得処理を具体的に説明する前に、２次元スペクトラムＳＰＣを生成するまでの動作を説明する。
　送受信部１１０の多周波ＣＷ信号生成部１１１は、次に説明するように、時間の経過とともに周波数を段階的に変化させることにより、ＣＷ変調信号である送信信号ＳＴＸを生成する。

　図２は、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の動作を説明するための図であり、送信信号ＳＴＸを説明するための図である。図２に示すように、多周波ＣＷ信号生成部１１１は、送信信号ＳＴＸの送信周波数ＦＴＸを第１周期Ｔｓｔ毎に一定値だけ変化（上昇または下降）させることにより、送信周波数ＦＴＸが段階的に変化する送信信号ＳＴＸを生成する。図２の例では、送信周波数ＦＴＸを変化させる各段階を表す変数ｎ（ｎ＝０，１，２，…Ｎ－２，Ｎ－１）（Ｎは任意の整数）が第１周期Ｔｓｔ毎に１だけ増加し、変数ｎが増加するたびに送信周波数ＦＴＸが一定値だけ上昇している。これにより、送信信号ＳＴＸの送信周波数ＦＴＸとして、所定の第１周期Ｔｓｔ毎に送信周波数ＦＴＸ（０），ＦＴＸ（１），…，ＦＴＸ（Ｎ－２），ＦＴＸ（Ｎ－１）が順次得られる。なお、上述の例に限らず、変数ｎが増加するたびに送信周波数ＦＴＸを一定値だけ下降させてもよい。

　続いて、多周波ＣＷ信号生成部１１１は、上述の第１周期Ｔｓｔ毎に周波数が段階的に変化する送信信号ＳＴＸを、第１周期ＴｓｔのＮ倍以上の所定の第２周期Ｔｓｗ毎に繰り返して出力する。図２の例では、送信信号ＳＴＸの繰り返し段階を表す変数ｍ（０，１，…，Ｍ－１）（Ｍは任意の整数）が第２周期Ｔｓｗ毎に「１」だけ増加し、変数ｍが増加するたびに、送信周波数ＦＴＸとして、送信周波数ＦＴＸ（０），ＦＴＸ（１），…，ＦＴＸ（Ｎ－２），ＦＴＸ（Ｎ－１）が繰り返し得られている。送受信部１１０は、図２に示す送信周波数ＦＴＸを有する送信信号ＳＴＸから形成される送信波を送信アンテナ１１２から送信する。

　続いて、送受信部１１０は、送信アンテナ１１２から送信された送信波が目標に照射された際に発生する反射波を受信ナンテナ１１３で受信する。この反射波には、路面等からのクラッタ成分が含まれている。送受信部１１０の混合器１１４は、受信アンテナ１１３で反射波を受信して得られた受信信号ＳＲＸと、多周波ＣＷ信号生成部１１１により生成された送信信号ＳＴＸとから、ビート信号ＳＢＴを発生させる。ビート信号ＳＢＴは、送信信号ＳＴＸと受信信号ＳＲＸの位相差を表す信号である。ビート信号ＳＢＴは帯域制限フィルタ１２０を通り、アナログ／デジタル変換器１３０によりサンプリングされてデジタル量に変換される。これにより、ビート信号ＳＢＴのデジタル量を表すサンプルデータＤＳが得られる。

　続いて、周波数解析部１４０は、上述のサンプルデータＤＳから２次元スペクトラムＳＰＣを生成する。具体的には、周波数解析部１４０は、図２に示す変数ｎと変数ｍの２つの変数によって特定される各段階で取得されたビート信号ＳＢＴのサンプルデータＤＳから２次元マトリックスデータ（以下、「２次元データ」と称す。）を生成する。この２次元データに対応する２次元平面において、変数ｎに対応する次元を表す軸方向には、変数ｎの値に対応するように各サンプルデータＤＳが配列され、変数ｍに対応する他の次元を表す軸方向には、変数ｍの値に対応するように各サンプルデータＤＳが配列される。ただし、このようなサンプルデータＤＳの２次元データは概念的なものであり、実際には、例えば変数ｍ，ｎにより特定されるメモリのアドレス空間に各サンプルデータＤＳを割り付けることにより２次元データを作成する。

　このような２次元データには、図２に示す第１周期Ｔｓｔ毎に発生されるビート信号ＳＢＴからなる第１信号系列と、第２周期Ｔｓｗ毎に発生されるビート信号ＳＢＴからなる第２信号系列とを含む２次元信号系列のサンプルデータＤＳが含まれる。ここで、第１信号系列は、図２において、変数ｍにより示される各繰り返し周期の期間（例えば、図２の時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）までの期間）において、変数ｎにより特定される各段階の送信周波数ＦＴＸ（０），ＦＴＸ（１），…，ＦＴＸ（Ｎ－１）のそれぞれに対応したビート信号の集合である。例えば、変数ｍの値が「０」である場合の繰り返し周期の期間（図２の時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）までの期間）には、変数ｎによって特定される段階に対応したＮ個のビート信号が存在し、これらビート信号の集合が１つの第１信号系列を形成する。図２の例では、変数ｍにより示される繰り返し周期の個数Ｍに対応して、合計Ｍ個の第１信号系列が存在する。

　また、第２信号系列は、図２において、変数ｎにより特定される段階に対応したビート信号の集合であって、変数ｍにより示されるＭ個の繰り返し周期の各期間で得られるＭ個のビート信号の集合である。例えば、変数ｎの値が「０」である場合の段階に着目すれば、変数ｍによって特定されるＭ個の繰り返し周期に対応したＭ個のビート信号が存在し、このＭ個のビート信号の集合が１つの第２信号系列を形成する。図２の例では、段階の個数Ｎに対応して、合計Ｎ個の第２信号系列が存在する。

　周波数解析部１４０は、上述の第１信号系列および第２信号系列を含む２次元信号系列のサンプルデータＤＳに対し、次に説明するように、所定の周波数解析処理として２次元ＦＦＴを実施することにより、２次元スペクトラムＳＰＣを生成する。
　図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の動作を説明するための図である。図３Ａは、周波数解析処理の第１段階の処理を説明するための図であり、図３Ｂは、周波数解析処理の第２段階の処理を説明するための図である。

　周波数解析部１４０は、周波数解析処理の第１段階の処理として、上述の２次元信号系列に含まれる第１信号系列および第２信号系列のうち、第１信号系列に関するＦＦＴを先に実施する。即ち、上述の２次元信号系列に対し、変数ｍの方向にＦＦＴを実行する。これにより、図３Ａに示すように、変数ｎのそれぞれについて、速度成分Ｖに対応したドップラー周波数ｆｂのスペクトラムが得られる。

　続いて、周波数解析部１４０は、周波数解析処理の第２段階の処理として、上述の第１信号系列に関するＦＦＴの処理結果に対し、第２信号系列に関するＦＦＴを実施する。即ち、図３Ａに示されるドップラー周波数ｆｂのスペクトラムの信号系列に対し、変数ｎの方向にＦＦＴを実行する。これにより、図３Ｂに示すように、ドップラー周波数ｆｂのそれぞれについて、距離成分Ｒに対応した周波数ｆｒのスペクトラムが得られる。

　上述の周波数解析処理（２次元ＦＦＴ）の結果、周波数解析部１４０は、自車の速度成分Ｖに対応したドップラー周波数ｆｂと、目標までの距離成分Ｒに対応した周波数ｆｒとを含む２次元スペクトラムＳＰＣを得る。周波数解析部１４０は、２次元スペクトラムＳＰＣの各周波数成分（ｆｂ，ｆｒ）に対応した信号レベル（振幅）を示す値をメモリ（図示なし）に格納する。本実施形態では、２次元スペクトラムＳＰＣを格納するメモリは周波数解析部１４０に備えられているものとするが、この例に限定されず、このようなメモリは周波数解析部１４０の外部に備えられてもよい。以上により、２次元スペクトラムＳＰＣが生成される。

　次に、上述の２次元スペクトラムＳＰＣに対する目標検出処理および自車速度取得処理について説明する。
　図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の動作例の流れを示す図である。図４Ａは、目標検出処理の流れを示し、図４Ｂは、自車速度取得処理の流れを示す。
　まず、図４Ａのフローに沿って、目標検出データＴＲＶを生成するための目標検出処理に着目して車載用レーダ装置１００の動作の流れを説明する。

　目標検出処理部１５０は、次に説明するように、周波数解析部１４０により生成された上述の２次元スペクトラムＳＰＣを複数のブロックに分割する（ステップＳ１）。
　図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の動作を説明するための図であり、２次元スペクトラムＳＰＣの分割手法の一例を説明するための図である。ここで、図５Ａは、分割対象の２次元スペクトラムＳＰＣを模式的に表し、図５Ｂは、複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）に分割された２次元スペクトラムＳＰＣを表し、図５Ｃは、複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）に分割された２次元スペクトラムＳＰＣを表している。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃにおいて、横軸は速度成分Ｖに対応する周波数を表し、縦軸は距離成分Ｒに対応する周波数を表している。

　目標検出処理部１５０は、第１分割段階として、図５Ａに示す２次元スペクトラムＳＰＣを、図５Ｂに示すように、速度成分Ｖに関して複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）に分割する。図５Ｂの例では、説明の簡略化のため、１８個のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）に分割しているが、ブロックの個数はこの例に限定されず、任意である。

　図６は、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の動作を説明するための図であり、２次元スペクトラムＳＰＣのブロック分割の詳細を説明するための図である。図６では、図５Ｂ及び図５Ｃに示す１８個のブロックＢ（０）～Ｂ（１７）のうち、８個のブロックＢ（０）～Ｂ（７）を代表的に示している。
　本実施形態では、目標検出処理部１５０は、所定の速度ビンＢＩＮ（０），ＢＩＮ（１），…，ＢＩＮ（１７）に対応させて２次元スペクトラムＳＰＣを複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）に分割する。図６の例では、速度ビンＢＩＮ（０）は、０～４ｋｍ／ｈの速度区間を表し、ブロックＢ（０）に対応している。また、速度ビンＢＩＮ（１）は、５～９ｋｍ／ｈの速度区間を表し、ブロックＢ（１）に対応している。以下同様にして、速度ビンＢＩＮ（７）は、３５～３９ｋｍ／ｈの速度区間を表し、ブロックＢ（７）に対応している。なお、図６の速度ビンの定義は一例に過ぎず、必要とする精度に応じて、各速度ビンに対応する速度区間を適切に定めればよい。

　説明を図５Ｂ及び図５Ｃに戻す。目標検出処理部１５０は、第２分割段階として、図５Ｂに示す複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）のそれぞれを距離成分Ｒに関して分割することにより、図５Ｃに示すように、２次元スペクトラムＳＰＣを複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）に分割する（ステップＳ２）。図５Ｃの例では、２次元スペクトラムＳＰＣは、合計５４（＝１８×３）個のセルに分割されている。本実施形態では、路面クラッタによる信号成分から自車の速度（対地速度）を取得するために、各セルの形状が２次元スペクトラムＳＰＣにおける路面でのクラッタによる信号成分の分布に対応した形状となるように、各セルの個数とサイズが設定されている。なお、セルの個数およびサイズは、この例に限定されず、任意である。

　続いて、目標検出処理部１５０は、複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）のそれぞれに対してＣＦＡＲ処理を実施することにより、各セルの検出閾値ＤＴを順次取得する（ステップＳ３）。この検出閾値ＤＴを取得する過程で、目標検出処理部１５０は、検出閾値ＤＴを利用して、自車の速度（対地速度）を示す自車速度データＤＶＳを取得するための自車速度取得処理（図４ＢのステップＳ３１，Ｓ３２）を実施するが、その詳細は後述する。

　続いて、目標検出処理部１５０は、各セルについて、信号レベルが検出閾値ＤＴを上回るサンプルを検出する（ステップＳ４）。続いて、目標検出処理部１５０は、２次元スペクトラムＳＰＣの各信号レベルを示す全サンプルのうち、各セルにおいて検出閾値ＤＴを上回るサンプルを対象として局所ピークを示すサンプルを検出する（ステップＳ５）。ここで、局所ピークを示すサンプルとは、信号レベルが極大値を示すサンプルを指す。そして、目標検出処理部１５０は、局所ピークを示すサンプルを、目標の信号成分を表すサンプルとして登録し（ステップＳ６）、このサンプルに対応する２次元スペクトラムＳＰＣ上の速度成分Ｖと距離成分Ｒを特定する。上述の局所ピークを示すサンプルから特定された速度成分Ｖと距離成分Ｒのうち、速度成分Ｖは目標と自車との間の相対速度を示し、距離成分Ｒは、目標と自車との間の距離を示す。目標検出処理部１５０は、目標と自車との間の相対速度を表す速度成分Ｖから、後述の自車速度取得処理によって取得した自車の速度（対地速度）を差し引くことにより目標の速度ＶＴ（対地速度）を算出し、この目標の速度ＶＴと目標までの距離ＲＴを目標検出データＴＲＶとして出力する。以上により、目標検出処理が実施され、目標検出データＴＲＶが得られる。

　次に、図４Ｂのフローに沿って、自車の速度（対地速度）を表す自車速度データＤＶＳを生成するための自車速度取得処理に着目して車載用レーダ装置１００の動作の流れを説明する。
　目標検出処理部１５０は、上述した目標検出処理のステップＳ３において各セルの検出閾値ＤＴを順次取得する過程で速度特定部として機能し、自車速度データＤＶＳを取得するための自車速度取得処理を実施する。この自車速度取得処理において、目標検出処理部１５０は、図５Ｃに示す複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）のそれぞれに対してＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる検出閾値ＤＴの最大値ＤＴＭを取得する（ステップＳ３１）。

　具体的には、目標検出処理部１５０は、各セルの検出閾値ＤＴを順次取得する過程で、今回のＣＦＡＲ処理の対象となっているセルの検出閾値ＤＴと、前回のＣＦＡＲ処理の対象となっていたセルの検出閾値ＤＴとを比較し、今回の検出閾値ＤＴの方が前回の検出閾値ＤＴよりも大きい場合、今回のセルの検出閾値ＤＴを、検出閾値ＤＴの最大値の候補値ＤＴＣとする（ステップＳ３１１）。目標検出処理部１５０は、複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）のそれぞれに対してＣＦＡＲ処理が実施されて新たに検出閾値ＤＴが取得される都度、同様の比較処理を繰り返し、検出閾値ＤＴの最大値の候補値ＤＴＣを更新する。そして、目標検出処理部１５０は、最後に残った候補値ＤＴＣを検出閾値ＤＴの最大値ＤＴＭとして取得する（ステップＳ３１２）。

　続いて、目標検出処理部１５０は、複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）のうち、検出閾値ＤＴの最大値ＤＴＭが取得されたセルに対応する速度ビン（図６参照）によって示される２次元スペクトラムＳＰＣ上の速度成分Ｖを自車の速度（対地速度）として特定し（ステップＳ３２）、その速度成分Ｖから自車速度データＤＶＳを生成して出力する。ここで、路面でのクラッタによる信号成分は自車の速度（対地速度）と等しい周波数成分に集中する傾向がある。前述したように、分割された２次元スペクトラムＳＰＣの各セルの形状（図５（Ｃ）参照）は、路面でのクラッタによる信号成分の分布（図７（Ａ）参照）に対応した形状に設定されているので、検出閾値ＤＴの最大値ＤＴＭが取得されたセルには、路面でのクラッタによる信号成分が多く含まれている。このため、検出閾値ＤＴの最大値ＤＴＭが取得されたセルに対応する２次元スペクトラムＳＰＣ上の速度成分Ｖを自車の速度として特定することができる。なお、路面でのクラッタによる信号成分の分布（図７Ａ参照）に対応したセルの形状は、路面でのクラッタによる信号成分を検出することができることを限度に、任意に設定することができる。

　自車速度データＤＶＳによって示される自車の速度（対地速度）は、前述の目標検出処理において、目標検出データＴＲＶに含まれる目標の速度ＶＴ（対地速度）を算出する際に用いられる。具体的には、目標検出処理部１５０は、前述の目標検出処理において局所ピークを示すサンプルの速度成分Ｖによって示される目標の速度（相対速度）から、自車速度取得処理において検出閾値ＤＴの最大値ＤＴＭが取得されたセルに対応する速度成分Ｖ（自車速度データＤＶＳ）によって示される自車の速度（対地速度）を差し引くことにより、目標の速度ＶＴ（対地速度）を算出する。目標検出処理部１５０は、自車の速度（対地速度）を自車速度データＤＶＳとして出力すると共に、目標の速度ＶＴ（対地速度）と目標までの距離ＲＴとを目標検出データＴＲＶとして出力する。これら自車速度データＤＶＳおよび目標検出データＴＲＶは、目標に関する情報として自車の運転者等に提示される等、その利用方法は任意である。

　図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の実験結果として得られた２次元スペクトラムの一例を説明するための図である。ここで、図７Ａは、実験結果として得られた２次元スペクトラムを模式的に示し、図７Ｂは、実験において設定された条件を示す。図７Ｂに示すように、車両用レーダ装置１００は、一定の速度Ｖ１（対地速度）で走行する車両（自車）に搭載されている。この実験では、自車の速度Ｖ１は約４ｋｍ／ｈに設定されている。この車両の前方から目標ＴＧが対地速度Ｖ２で移動しながら接近している。車両用レーダ装置１００が搭載された車両の走行経路と目標ＴＧの走行経路との間の間隔は約１ｍに設定されている。

　図７Ａに例示するように、実験結果として得られた２次元スペクトラムには、目標ＴＧからの反射波と路面でのクラッタ成分を含む信号成分（斜線領域）が含まれている。ただし、実験では、２次元スペクトラムを分割する際の基準となる速度ビンは、上述の図６に示すものとは異なり、１ｋｍ／ｈ単位で設定されている。図７Ａの例では、目標ＴＧからの反射波と路面でのクラッタ成分を含む信号成分（斜線領域）は、概ね１０ｋｍ／ｈ以下の速度ビンの領域に集中している。この場合、例えば、前述の図６に例示する０～４ｋｍ／ｈに対応する速度ビンＢＩＮ（０）により示されるブロックＢ（０）に属するセルの検出値ＤＴと、５～９ｋｍ／ｈに対応する速度ビンＢＩＮ（１）により示されるブロックＢ（１）に属するセルの検出閾値ＤＴが上昇する傾向を示す。目標検出処理部１５０は、最大値を示す検出閾値ＤＴに対応するセルが属するブロックの速度ビンから速度成分Ｖを自車速度として特定する。

　図８は、本発明の実施形態による車載用レーダ装置１００の実験結果として得られた自車速度の一例を示す図である。図８において、横軸は時間を表し、縦軸は、実験結果として得られた自車速度を表している。図８から理解されるように、車両の走行開始とともに自車速度が徐々に上昇し、定速走行状態では、実験結果として得られた自車速度は、設定速度である約４ｋｍ／ｈ付近で安定している。この実験により、本実施形態による車両用レーダ装置１００により取得される自車速度の有効性が確認された。

＜変形例＞
　上述した実施形態では、２次元スペクトラムＳＰＣを複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）に分割した後、さらに複数のブロックを複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）に分割したが、複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）をＣＦＡＲ処理の対象として検出閾値ＤＴを取得してもよい。この場合、ノイズ環境が異なる遠方と近傍の各信号レベルに対して同一の検出閾値ＤＴが適用されるため、目標の検出精度が低下する場合が起こり得るが、路面からのクラッタ成分が２次元スペクトラムＳＰＣの速度成分に対応したブロックに集中する環境では、このクラッタ成分が出現するブロックに対応した速度成分から自車速度を把握することができる。従って、２次元スペクトラムＳＰＣを速度成分Ｖに関して複数のブロックに分割し、これら複数のブロックに対してＣＦＡＲ処理を実施して得られた検出閾値ＤＴから自車速度を推定することも可能である。

　また、上述の実施形態では、車載用レーダ装置１００は、目標検出処理部１５０の目標検出処理により目標検出データＴＲＶを取得し、自車速度取得処理により自車速度データＤＶＳを取得するものとして説明したが、自車速度データＤＶＳのみを取得するものとして車両用レーダ装置１００を構成してもよい。

　また、図５Ｂに示す例では、２次元スペクトラムＳＰＣを複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（７）に分割する際に、２次元スペクトラムＳＰＣを均等に分割しているが、２次元スペクトラムＳＰＣを不均等に分割してもよい。
　また、図５Ｃに示す例では、複数のブロックＢ（０），Ｂ（１），…，Ｂ（１７）を複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）に分割する際に、各ブロックを均等に分割しているが、この例に限定されず、例えば自車（車載用レーダ装置１００）からの距離に応じて、複数のブロックのそれぞれを不均等に分割してもよい。

　上述した本実施形態によれば、複数のセルＣ（０，０），Ｃ（１，０），Ｃ（２，０），…，Ｃ（１７，２）のうち、クラッタ成分が集中するセルの検出閾値ＤＴが他のセルの検出閾値ＤＴよりも有意に高くなる傾向を示すため、目標検出処理部１５０（速度特定部）は、クラッタが集中するブロックに対応する２次元スペクトラムＳＰＣ上の速度成分Ｖから自車速度を特定することができる。従って、車両側と通信することなく、自車速度を取得することが可能になる。このため、車両側から車載用レーダ装置１００に自車速度に関する情報を送信する必要がなく、また、車両用レーダ装置１００においても車両側から自車速度に関する情報を取得する必要がなく、双方の通信負荷を軽減させることができる。
　また、上述した本実施形態によれば、目標検出に必要なＣＦＡＲ処理を実行する過程で得られる閾値を利用するので、計算量の増加を抑制しつつ、自車の速度を特定するための処理を完遂することができる。

　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

　本発明は、車載用レーダ装置に広く適用でき、車両側との通信を要することなく、自車の速度を取得することを可能とする。

　１００　車載用レーダ装置
　１１０　送受信部
　１１１　多周波ＣＷ信号生成部
　１１２　送信アンテナ
　１１３　受信アンテナ
　１１４　混合器
　１２０　帯域制限フィルタ
　１３０　アナログ／デジタル変換器
　１４０　周波数解析部
　１５０　目標検出処理部（速度特定部）

Claims

　送信信号の周波数を変化させて送信波を送信し、前記送信波の反射波を受信し、受信して得られる受信信号と前記送信信号とからビート信号を発生させる送受信部と、
　前記ビート信号の信号系列に対して所定の周波数解析処理を実施することにより、速度成分と距離成分とを含む２次元スペクトラムを生成する周波数解析部と、
　前記２次元スペクトラムを前記速度成分に関して複数のブロックに分割し、前記複数のブロックのそれぞれに対してＣＦＡＲ(Constant False Alarm Rate)処理を実施し、前記ＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる閾値に基づいて自車の速度を特定する速度特定部と、
　を備えた車載用レーダ装置。
　前記速度特定部は、
　前記２次元スペクトラムの前記距離成分に関して前記複数のブロックを複数のセルに分割し、前記複数のセルのそれぞれに対して前記ＣＦＡＲ処理を実施し、前記ＣＦＡＲ処理を実施することにより得られる閾値の最大値を取得し、前記複数のセルのうち、前記閾値の最大値が取得されたセルに対応する前記２次元スペクトラムの前記速度成分を前記速度として特定する、請求項１に記載の車載用レーダ装置。
　前記周波数解析部は、
　前記所定の周波数解析処理として２次元ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)を実施する、請求項１または２に記載の車載用レーダ装置。
　前記送受信部は、
　前記送信信号の周波数を第１周期毎に変化させ、前記第１周期毎に周波数が変化する前記送信信号を第２周期毎に繰り返すことにより送信波を形成して送信し、前記送信波の反射波を受信し、受信して得られる受信信号と前記送信信号とから前記ビート信号を発生させ、
　前記周波数解析部は、
　前記第１周期毎に発生される前記ビート信号からなる第１信号系列と、前記第２周期毎に発生される前記ビート信号からなる第２信号系列とを含む２次元信号系列に対し、前記２次元ＦＦＴを実施する、請求項３に記載の車載用レーダ装置。