WO2016021722A1 - 降水判定装置 - Google Patents

Abstract

　レーダ装置は、周波数が漸増する上り区間及び漸減する下り区間を、一回の測定サイクルが有するように周波数変調したレーダ波を送信する送信部と、上り区間及び下り区間のそれぞれのビート信号を導出する受信部と、ビート信号を解析した結果に基づく降水判定処理を実行する信号処理部とを備える。降水判定処理では、ビート信号を周波数解析した結果、レーダ波の送信範囲内に物体が非存在である場合（Ｓ３５０：ＮＯ）、上り区間及び下り区間のそれぞれの周波数スペクトルと降水基準スペクトルとのスペクトル一致度が、予め規定された規定閾値以上であるか否かを判定し、その判定の結果、スペクトル一致度が規定閾値以上であれば、降水があるものと判定する（Ｓ３６０～Ｓ３８０）。

Description

降水判定装置 関連出願の相互参照

　本出願は２０１４年８月８日に出願された日本出願番号２０１４－１６２５９０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、レーダ波を送受信した結果に基づいて降水の有無を判定する降水判定装置に関する。

　従来、レーダ波を送受信した結果に従って、レーダ波を反射した反射地点各々の位置及び反射地点各々の相対速度を検出する車載レーダ装置が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の車載レーダ装置では、反射地点との相対速度及び自車の速度に基づいて、反射地点の各々が停止物体であるか移動物体であるかを判定する。

　さらに、特許文献１に記載の車載レーダ装置では、停止物体であるものと判定した反射地点の個数が、天候が良好である場合に停止物体であるものと判定した反射地点の個数である判定基準数未満であれば、悪天候であるものと判定する。

特許第３８７３９６７号公報

　ところで、車載レーダ装置から停止物体までの距離が遠い場合、車載レーダ装置にて検出する停止物体でのレーダ波の反射地点の個数は、天候にかかわらず少ないものとなる。この場合、車載レーダ装置にて検出する停止物体でのレーダ波の反射地点の個数が、判定基準数と一致し、特許文献１に記載された技術では、本来の天候は悪天候である（降水がある）にもかかわらず、天候が良好であるものと誤判定してしまう可能性がある。

　つまり、従来の降水の有無を判定する技術においては、降水の有無の判定精度を向上させることが求められている。
　そこで、本開示は、降水の有無を判定する技術において、降水の有無の判定精度を向上させることを目的とする。

　上記目的を達成するためになされた第１発明は、移動体に搭載される降水判定装置（１０）に関する。
　第１発明の降水判定装置は、送信手段（３２，３３，３４，３６）と、受信手段（４０，４２，４３）と、解析手段（５０，８４，Ｓ１４０）と、降水判定手段（５０，８４，Ｓ３４０～Ｓ３９０）とを備えている。

　このうち、送信手段は、レーダ波を送信する。第１発明におけるレーダ波は、時間軸に沿って周波数が漸増する上り区間、及び時間軸に沿って周波数が漸減する下り区間を、一回の測定サイクルが有するように周波数変調したものである。

　受信手段は、送信手段から送信されたレーダ波の反射波である到来波を受信し、その受信した到来波に送信手段で送信したレーダ波を混合することで、上り区間及び下り区間のそれぞれのビート信号を導出する。

　解析手段は、受信手段にて生成したビート信号の周波数解析を実行し、上り区間及び下り区間のそれぞれについて、ビート信号の周波数スペクトルを導出する。

　降水判定手段は、解析手段での周波数解析の結果、レーダ波の送信範囲内に物体が非存在である場合、スペクトル一致度が、予め規定された規定閾値以上であるか否かを判定し、その判定の結果、スペクトル一致度が規定閾値以上であれば、降水があるものと判定する。なお、ここで言うスペクトル一致度とは、解析手段にて生成した上り区間及び下り区間のそれぞれの周波数スペクトルと、到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さく、発生元までの距離が近いほど周波数強度が大きい降水基準スペクトルとの一致度を表すものである。

　第１発明の降水判定装置によれば、レーダ波の反射地点が停止物体であるか否か、及び停止物体である反射地点の個数にかかわらず、降水の有無を判定できる。
　このため、第１発明の降水判定装置によれば、本来の天候は悪天候である（降水がある）にもかかわらず、天候が良好であるものと誤判定してしまうことを低減できる。

　さらに、第１発明の降水判定装置では、上り区間及び下り区間のそれぞれの周波数スペクトルと降水基準スペクトルとの一致度（スペクトル一致度）が規定閾値以上であるか否かの判定を、レーダ波の送信範囲内に物体が非存在である場合に実行する。

　そして、第１発明の降水判定装置によれば、判定の結果、一致度が規定閾値以上であれば、降水があるものと判定する。
　すなわち、第１発明の降水判定装置では、物体が存在しない状況下での到来波だけから導出した周波数スペクトルを用いて、降水の有無の判定を実行している。

　したがって、第１発明の降水判定装置によれば、降水物からの到来波が物体からの到来波に埋もれた状況下で、降水の有無が判定されることを防止できる。
　これらのことから、第１発明の降水判定装置によれば、降水の有無の判定精度が低下することを防止でき、ひいては、降水の有無の判定精度を向上させることができる。

　なお、第１発明における物体は、道路上に存在する物体や、その道路の周辺に存在する建築物を含むものであり、例えば、自動車や路側物、信号機、歩行者、家屋、ビルなどである。また、第１発明における降水物には、雨滴（雨粒）や雪、みぞれなどを含む。

　ところで、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、降水物から到来波だけをＩ検波して導出したビート信号の周波数スペクトルは、上り区間での強度最高ピークと下り区間での強度最高ピークとの差分が規定範囲内となるという知見を得た。さらに、この場合のビート信号の周波数スペクトルは、上り区間での周波数スペクトルと、下り区間での周波数スペクトルとのそれぞれが、降水物までの距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、強度最高ピークを対称軸として線対称となるという知見を得た。

　したがって、第１発明における受信手段は、到来波をＩ検波にて受信しても良い。
　この場合、第１発明の降水判定手段は、上り区間での強度最高ピークと下り区間での強度最高ピークとの差分が、予め規定された規定範囲内であり、かつ、上り区間での周波数スペクトルと下り区間での周波数スペクトルとが、到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、強度最高ピークを対称軸とした線対称であれば、スペクトル一致度が規定閾値以上であるものと判定しても良い。

　ただし、ここで言う周波数ピークとは、解析手段にて導出した周波数スペクトルにおいて極大となる周波数成分のそれぞれである。また、強度最高ピークとは、周波数ピークの中で周波数強度が最も大きい周波数ピークの周波数成分である。

　このような降水判定装置によれば、周波数スペクトルが、上述したような周波数及び周波数強度の分布となる場合には、降水があるものと判定できる。
　上記目的を達成するためになされた第２発明は、移動体に搭載される降水判定装置に関する。

　第２発明の降水判定装置は、送信手段（３２，３３，３４，３６）と、受信手段（４０，４２，４３）と、方位導出手段（５０，８４，Ｓ１５０）と、降水判定手段（５０，８４，Ｓ３９０）とを備える。

　第２発明における送信手段は、レーダ波を、予め規定された測定サイクルで繰り返し送信する。受信手段は、送信手段で送信されたレーダの反射波である到来波を、少なくとも２つ以上の受信アンテナで受信する。

　方位導出手段は、受信手段で受信した到来波に基づいて、到来波の発生元それぞれが存在する方位を表す方位情報を、測定サイクルごとに繰り返し導出する。

　降水判定手段は、方位導出手段で測定サイクルごとに導出した方位情報の相関値を算出し、その算出した相関値が、予め設定された設定閾値以下であれば、降水があるものと判定する。

　到来波の発生元が車両や路側物などであれば、それらの物体が存在する存在位置の変化量は小さいため、方位情報の時間推移は、相関値が高くなる。一方、到来波の発生元が雨滴や雪などの降水物であれば、降水物各々の存在位置はランダムに変化する。そして、降水物の存在位置の時間軸に沿った変化量は大きいため、方位情報の時間推移は、相関値が低くなる。

　このような特性を利用した第２発明の降水判定装置によれば、レーダ波の反射地点が停止物体であるか否か、及び停止物体である反射地点の個数にかかわらず、降水の有無を判定できる。

　このため、降水判定装置によれば、本来の天候は悪天候である（降水がある）にもかかわらず、天候が良好であるものと誤判定してしまうことを低減でき、ひいては、降水の有無の判定精度を向上させることができる。

　なお、「特許請求の範囲」及び「課題を解決するための手段」の欄に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態におけるレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。 レーダ装置が実行する物標検出処理の処理手順を示すフローチャートである。 降水判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 降水判定処理における速度条件を例示する図であり、（Ａ）は車速が０である場合の周波数スペクトルを示す図であり、（Ｂ）は車速が速度閾値以上である場合の周波数スペクトルを示す図である。 探索周波数範囲の決定方法を説明する説明図である。 降水の有無を判定する判定条件の１つを例示する図であり、（Ａ）は降水状態における上り区間での周波数スペクトルを示す図であり、（Ｂ）は降水状態における下り区間での周波数スペクトルを示す図である。 降水の有無を判定する判定条件の１つを例示する図であり、（Ａ）は非降水状態における方位スペクトルの推移を示す図であり、（Ｂ）は降水状態における方位スペクトルの推移を示す図である。 降水量推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 変形例におけるレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。 変形例のレーダ装置における降水の有無を判定する原理を説明する説明図であり、（Ａ）は、気象状況が降水時の上り区間での周波数スペクトルを示す図であり、（Ｂ）は、気象状況が降水時の下り区間での周波数スペクトルを示す図である。 変形例におけるレーダ装置の配置を示す説明図である。

　以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
　＜車載システム＞
　図１に示す車載システム１は、レーダ装置１０と、運転支援ＥＣＵ１００とを備え、四輪自動車などの移動体に搭載される。

　レーダ装置１０は、ミリ波帯の電磁波からなる連続波をレーダ波として送信し、反射されたレーダ波（到来波）を受信した結果に基づいて、レーダ波を反射した各物標を検出すると共に、降水の有無を判定する。

　なお、ここで言う物標とは、道路上に存在する物体や、その道路の周辺に存在する建築物、降水物を含むものである。ここで言う物体には、例えば、自動車や路側物、信号機、歩行者などを含む。また、ここで言う建築物には、例えば、家屋やビル等を含む。ここで言う降水物とは、重力により大気中を落下または浮遊する液体または固体の水であり、例えば、雨滴（雨粒）や霧、雪、みぞれなどを含む。

　運転支援ＥＣＵ１００は、レーダ装置１０から入力される各物標についての物標情報（Ｌｚ，Ｖｚ，θｚ）に基づいて、運転者による車両の運転を支援するための処理や外部に設置された装置へと情報を送信する処理などの各種処理を実行する。運転支援に関する処理としては、例えば、接近物があることを運転者に警告表示する処理や、ブレーキシステムやステアリングシステム等を制御することにより、接近物との衝突回避のための車両制御を実行する処理等がある。

　また、ここで言う情報を送信する処理にて送信する情報には、例えば、図示しない位置検知装置にて特定した自車の位置（例えば、緯度、経度）と降水の有無とを対応付けた情報を含んでも良い。そして、情報を送信する処理にて情報を送信する対象は、例えば、各自動車に搭載された車載システム１からの情報を収集するサーバであっても良い。

　＜レーダ装置＞
　レーダ装置１０は、発振器３２と、増幅器３３と、分配器３４と、送信アンテナ３６とを備えている。

　発振器３２は、時間に対して交流信号の周波数が直線的に増加（漸増）する上り区間、及び周波数が直線的に減少（漸減）する下り区間を一測定サイクルとして有するように変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する。

　増幅器３３は、発振器３２が生成する高周波信号を増幅する。分配器３４は、増幅器３３の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌｓとに電力分配する。送信アンテナ３６は、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する。

　レーダ装置１０は、さらに、受信アンテナ部４０と、受信スイッチ４２と、ミキサ４３と、増幅器４４と、フィルタ４５と、Ａ／Ｄ変換器４６と、信号処理部５０とを備えている。

　受信アンテナ部４０は、レーダ波を受信するＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のアンテナ４１_１～４１_Ｍを備えたアレーアンテナを有する。なお、アンテナ４１_１～４１_Ｍのそれぞれには、チャンネルＣＨ_１～ＣＨ_Ｍが割り当てられている。

　また、受信スイッチ４２は、アンテナ４１_１～４１_Ｍのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナ４１_１～４１_Ｍからの受信信号Ｓｒを後段に供給する。

　ミキサ４３は、増幅器４４にて増幅された受信信号Ｓｒにローカル信号Ｌｓを混合して、送信信号Ｓｓと受信信号Ｓｒとの周波数の差を表すビート信号ＢＴを生成する。増幅器４４は、ミキサ４３から供給されるビート信号ＢＴを増幅する。フィルタ４５は、ミキサ４３が生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去する。Ａ／Ｄ変換器４６は、フィルタ４５の出力をサンプリングしデジタルデータに変換する。

　この信号処理部５０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを少なくとも備えた周知のマイクロコンピュータを少なくとも１つ備えている。さらに、信号処理部５０は、Ａ／Ｄ変換器４６を介して取り込んだデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理等を実行するための演算処理装置（例えば、ＤＳＰ）を少なくとも１つ備えている。

　この信号処理部５０は、発振器３２の起動，停止や、Ａ／Ｄ変換器４６を介したビート信号ＢＴのサンプリングを制御する。
　これと共に、信号処理部５０は、ビート信号ＢＴのサンプリングデータを用いて、レーダ波を反射した物標の位置を検出して、その物標についての情報（以下、物標情報と称す）を生成すると共に、降水の有無を判定する物標検出処理を実行する。さらに、信号処理部５０は、物標検出処理に必要な情報（例えば、車速等）及びその物標検出処理の結果として得られる物標情報を運転支援ＥＣＵ１００との間で送受信する情報通信処理を実行する。

　なお、信号処理部５０のＲＯＭには、物標検出処理を信号処理部５０が実行するための処理プログラムが格納されている。
　すなわち、レーダ装置１０が、特許請求の範囲に記載した降水判定装置として機能する。

　レーダ装置１０は、運転支援ＥＣＵ１００を介して、各種車載装置から物標検出処理の実行に必要な情報を取得する。その車載装置として、自車の車速を検知する車速センサや、自車のステアリング角を検知するステア角センサを含む。

　＜レーダ装置の動作概要＞
　レーダ装置１０では、信号処理部５０からの指令に従って発振器３２が振動すると、その発振器３２で生成され、増幅器３３で増幅した高周波信号を、分配器３４が電力分配することにより、送信信号Ｓｓ及びローカル信号Ｌｓを生成する。さらに、レーダ装置１０では、これらの信号のうちの送信信号Ｓｓを、送信アンテナ３６を介してレーダ波として送信する。

　そして、送信アンテナ３６から送出されたレーダ波の反射波（即ち、到来波）は、受信アンテナ部４０を構成する全てのアンテナ４１_１～４１_Ｍにて受信され、受信スイッチ４２によって選択されている受信チャンネルＣＨ_ｉ（ｉ＝１～Ｍ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器３３で増幅された後、ミキサ４３に供給される。ミキサ４３では、この受信信号Ｓｒに分配器３４からのローカル信号Ｌｓを混合することによりビート信号ＢＴを生成する。そして、このビート信号ＢＴは、フィルタ４５にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器４６にてサンプリングされ、信号処理部５０に取り込まれる。

　なお、受信スイッチ４２は、レーダ波の一測定サイクルの間に、全てのチャンネルＣＨ_１～ＣＨ_Ｍが所定回（例えば、５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられる。また、Ａ／Ｄ変換器４６は、この切り替えタイミングに同期してサンプリングを実行する。つまり、レーダ波の一測定サイクルの間に、チャンネルＣＨ_１～ＣＨ_Ｍ毎かつレーダ波の上り、及び下り区間毎にサンプリングデータが蓄積されることになる。

　そして、信号処理部５０は、ビート信号ＢＴのサンプリング値に基づいて、レーダ波を反射した物標を検出すると共に、各物標までの距離Ｌｚ、物標との間の相対速度Ｖｚ、及び物標が存在する方位（以下、「到来方位」と称す）θｚを導出する。そして、各物標についてのそれらの情報（距離Ｌｚ、相対速度Ｖｚ、及び到来方位θｚ）を含む情報を物標情報として、運転支援ＥＣＵ１００などに出力する。

　以上説明したように、レーダ装置１０は、いわゆるＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダとして構成されている。

　＜物標検出処理＞
　次に、レーダ装置１０の信号処理部５０が実行する物標検出処理について説明する。

　物標検出処理は、予め規定された測定サイクルで起動される。
　この物標検出処理は、起動されると、図２に示すように、まず、発振器３２を起動してレーダ波の送信を開始する（Ｓ１１０）。続いて、Ａ／Ｄ変換器４６を介してビート信号ＢＴのサンプリング値を取得し（Ｓ１２０）、必要なだけサンプリング値を取得すると、発振器３２を停止することにより、レーダ波の送信を停止する（Ｓ１３０）。

　物標検出処理では、Ｓ１３０にて取得したビート信号ＢＴのサンプリング値について周波数解析（本実施形態では、ＦＦＴ処理）を実行し、受信チャンネルＣＨ_１～ＣＨ_Ｍ毎かつ上り／下り区間毎にビート信号ＢＴのパワースペクトルを求める（Ｓ１４０）。このパワースペクトルは、ビート信号ＢＴに含まれる周波数と、各周波数の強度とを表したものであり、特許請求の範囲に記載された周波数スペクトルの一例である。

　さらに、Ｓ１４０では、上り区間について、パワースペクトル上に存在する各周波数ピークｆｂｕ_１～ｆｂｕ_ｍを検出すると共に、下り区間について、パワースペクトル上に存在する各周波数ピークｆｂｄ_１～ｆｂｄ_ｍを検出する。周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄとは、周波数スペクトルにおいて極大となる周波数成分（周波数ビン）である。なお、検出された周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの各々は、反射波の発生元となった物標の候補（以下、物標候補と称す）が存在する可能性があることを意味する。

　物標検出処理では、続いて、周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの各々について、当該周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄに対応する物標候補の到来方位、及び当該物標候補からの到来波の受信電力を表す到来電力を推定する方位検出処理を実行する（Ｓ１５０）。この方位検出処理としては、例えば、各アンテナ４１で受信する信号の位相差を検出することにより物標の方位を検出する方法を用いることができ、例えば、周知のＭＵＳＩＣ（Ｍｕｔｉｐｌｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）や、デジタルビームフォーミングなどの手法を用いれば良い。なお、本実施形態における到来方位とは、レーダ装置１０に設定された基準軸に対して、物標が存在する方位（角度）である。

　そのＳ１５０にて推定した到来方位及び到来電力に基づいて、物標を特定する物標特定処理を実行する（Ｓ１６０）。このＳ１６０では、少なくとも、ペアマッチング、履歴接続処理を実行する。

　ここで言うペアマッチングは、上り区間のビート信号ＢＴから求められた周波数ピークｆｂｕ_１～ｆｂｕ_ｍと、下り区間のビート信号ＢＴから求められた周波数ピークｆｂｄ_１～ｆｂｄ_ｍとを、同一物標にてレーダ波を反射したとみなせるもの同士でマッチングして登録する処理である。以下、ペアマッチングにてマッチングして登録された周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの組を、周波数ペアと称す。

　具体的に本実施形態のペアマッチングでは、上り区間の周波数ピークｆｂｕと下り区間の周波数ピークｆｂｄとの全ての組合せについて、到来電力の差、及び到来方位の角度差が予め規定された許容範囲内であるか否かを判定する。その判定の結果、到来電力の差及び到来方位の角度差が共に、許容範囲内であれば、対応する周波数ピークの組を周波数ペアとする。

　なお、本実施形態のペアマッチングでは、登録された周波数ペアそれぞれに対して、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置に周知の手法により、レーダ装置１０から物標候補までの距離Ｌｚ、物標候補と自車との相対速度Ｖｚを導出する。さらに、本実施形態のペアマッチングでは、物標候補それぞれと自車との相対速度Ｖｚを自車の車速から減算することで、各物標候補の速度を導出する。これと共に、ペアマッチングでは、それらの導出した距離Ｌｚ及び相対速度（速度）Ｖｚに物標候補が存在する方位θｚを加えた情報を、各周波数ペアと対応付けた上で、物標候補として登録する。

　さらに、本実施形態の履歴接続処理では、今回の測定サイクルにて登録された周波数ペア（以下、今サイクルペアと称す）の情報（即ち、距離Ｌｚ，相対速度Ｖｚ，方位θｚなど）と、前回の測定サイクルで登録された周波数ペア（以下、前サイクルペアと称す）の情報とに基づき、同一物標に対応する周波数ペアを検出する。

　具体的に履歴接続処理では、前サイクルペアの情報に基づいて、前サイクルペアに対応する今サイクルペアの予測位置及び予測速度を算出する。そして、その予測位置，予測速度と、今サイクルペアから求めた検出位置，検出速度との差分（位置差分，速度差分）が予め設定された上限値（上限位置差，上限速度差）より小さい場合には、履歴接続があるものと判断する。その履歴接続が、複数の測定サイクル（例えば５サイクル）に渡って存在すると判断された周波数ペアを確定物標であると認識する。なお、今サイクルペアには、履歴接続が存在する前サイクルペアの情報（例えば、履歴接続の回数）が順次引き継がれていく。

　続いて、物標検出処理では、降水の有無を判定する降水判定処理を実行する（Ｓ１７０）。
　さらに、物標検出処理では、Ｓ１６０にて認識された確定物標それぞれの物標情報（Ｌ_Ｚ，Ｖ_Ｚ，θ_Ｚ）及び詳しくは後述する降水情報を、運転支援ＥＣＵ１００に出力する（Ｓ１８０）。
　その後、今サイクルでの物標検出処理を終了する。

　＜降水判定処理＞
　次に、レーダ装置１０の信号処理部５０が実行する降水判定処理について説明する。

　降水判定処理は、物標検出処理のＳ１７０にて起動されると、図３に示すように、まず、自車の車速が、予め規定された速度閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３１０）。なお、ここで言う速度閾値とは、自動車が徐行しているものとみなせる車速の上限値である。

　そして、Ｓ３１０での判定の結果、自車の車速が速度閾値未満であれば（Ｓ３１０：ＮＯ）、本降水判定処理を終了し、物標検出処理へと戻る。この理由は、図４（Ａ）に示すように、自車の車速が速度閾値未満である場合、上り区間でのビート信号ＢＴのパワースペクトルのスペクトル包絡と、下り区間でのパワースペクトルのスペクトル包絡とが、略同一となり、後述する降水条件を満たすか否かを判定し難いためである。

　一方、Ｓ３１０での判定の結果、自車の車速が速度閾値以上であれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３２０へと移行する。この理由は、図４（Ｂ）に示すように、自車が速度閾値以上の速度で走行しているものとみなせる場合、上り区間でのビート信号ＢＴのパワースペクトルのスペクトル包絡と、下り区間でのパワースペクトルのスペクトル包絡とが、同一とならず、後述する降水条件を満たすか否かを判定可能となるためである。

　そして、Ｓ３２０では、降水物速度を取得する。ここで言う降水物速度とは、本降水判定処理において降水があるものと判定された場合に、Ｓ４１０にて算出する、降水物がレーダ装置１０へと向かう方向への速度である。

　続いて、パワースペクトルにおける特定の周波数範囲を探索周波数範囲として決定する（Ｓ３３０）。本実施形態の探索周波数範囲の決定では、図５に示すように、上り区間及び下り区間のそれぞれの周波数スペクトルにおいて、自車の車速に対応する周波数（距離ＦＦＴビン）から、Ｓ３２０にて取得した前回の降水物速度に対応する周波数分を補正した周波数（距離ＦＦＴビン）を中心周波数として決定する。なお、ここで言う補正とは、自車の車速に対応する周波数に、降水物速度に対応する周波数を加減算することを含む。

　そして、その決定した中心周波数から、予め規定された周波数の範囲を探索周波数範囲として決定する。ここで言う規定された周波数の範囲とは、降水物が変動する距離に対応する周波数の範囲や、降水物が存在する可能性の高い周波数の範囲を含む。

　なお、本実施形態における探索周波数範囲は、特許請求の範囲に記載された対象範囲の一例である。
　続いて、上り区間及び下り区間のそれぞれにおける強度最高ピークの受信強度が、予め規定された強度閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３４０）。強度最高ピークとは、周波数ピークｆｂｕ_１～ｆｂｕ_ｍ，ｆｂｄ_１～ｆｂｄ_ｍそれぞれの中で周波数強度（即ち、受信強度）が最も大きい周波数ピークである。

　このＳ３４０での判定の結果、強度最高ピークの受信強度が強度閾値未満であれば（Ｓ３４０：ＮＯ）、本降水判定処理を終了し、物標検出処理へと戻る。一方、Ｓ３４０での判定の結果、強度最高ピークの受信強度が強度閾値以上であれば（Ｓ３４０：ＹＥＳ）、Ｓ３５０へと移行する。

　そのＳ３５０では、Ｓ３３０にて設定した探索周波数範囲の中に、降水物以外の物標を表す周波数ピークが含まれているか否かを判定する。具体的に、Ｓ３５０では、上り区間及び下り区間の探索周波数範囲のいずれかに対応する距離の範囲内に、先のＳ１６０にて特定した確定物標が含まれていれば、探索周波数範囲の中に物標を表す周波数ピークが含まれているものと判定する。

　このＳ３５０での判定の結果、探索周波数範囲の中に物標を表す周波数ピークが含まれていれば（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、本降水判定処理を終了し、物標検出処理へと戻る。一方、Ｓ３５０での判定の結果、探索周波数範囲の中に物標を表す周波数ピークが含まれていなければ（Ｓ３５０：ＮＯ）、Ｓ３６０へと移行する。

　そのＳ３６０では、上り区間での強度最高ピークと下り区間での強度最高ピークとの周波数差分及び周波数強度の差分が、予め規定された規定範囲内であるか否かを判定する。ここで言う規定範囲とは、周波数差分または周波数強度の差分が「０」であるものとみなせる周波数の範囲または周波数強度の範囲である。

　このＳ３６０での判定の結果、上り区間での強度最高ピークと下り区間での強度最高ピークとの周波数差分及び周波数強度の差分が規定範囲を超えていれば（Ｓ３６０：ＮＯ）、即ち、上り区間と下り区間との強度最高ピークとが不一致であれば、本降水判定処理を終了し、物標検出処理へと戻る。一方、Ｓ３６０での判定の結果、上り区間での強度最高ピークと下り区間での強度最高ピークとの周波数差分及び周波数強度の差分が規定範囲内であれば（Ｓ３６０：ＹＥＳ）、即ち、上り区間と下り区間との強度最高ピークとが一致していれば、Ｓ３７０へと進む。

　そのＳ３７０では、上り区間における探索周波数範囲の傾き比ＲＲｕ、及び下り区間における探索周波数範囲の傾き比ＲＲｄを導出する。
　具体的には、傾き比ＲＲｕは、下記（１）式に従って導出し、傾き比ＲＲｄは、下記（２）式に従って導出する。

　なお、（１）式における符号ＤＳｕは、上り区間の周波数スペクトルにおける上り近距離深さであり、符号ＤＬｕは、上り区間の周波数スペクトルにおける上り遠距離深さである。

　ここで言う「上り近距離深さ」とは、図６（Ａ）に示すように、上り区間における強度最高ピークの周波数強度と、第１極小ピークの周波数強度との周波数強度の差分である。ここで言う第１極小ピークとは、上り区間の周波数スペクトルにおいて強度最高ピークから近距離方向に向かって最初に極小となる周波数成分（周波数ビン）である。以下では、強度最高ピークと第１極小ピークとの周波数差分を、ピーク距離Ａと称す。

　また、ここで言う「上り遠距離深さ」とは、上り区間における強度最高ピークの周波数強度と、上り区間の周波数スペクトルにおける第１特定周波数成分（周波数ビン）の周波数強度との周波数強度の差分である。なお、ここで言う第１特定周波数成分とは、上り区間の周波数スペクトルにおける強度最高ピークから、遠距離方向に向かってピーク距離Ａに対応する周波数分シフトした周波数である。

　さらに、（２）式における符号ＤＳｄは、下り区間の周波数スペクトルにおける下り近距離深さであり、符号ＤＬｄは、下り区間の周波数スペクトルにおける下り遠距離深さである。

　ここで言う「下り近距離深さ」とは、図６（Ｂ）に示すように、下り区間における強度最高ピークの周波数強度と、第２極小ピークの周波数強度との周波数強度の差分である。ここで言う第２極小ピークとは、下り区間の周波数スペクトルにおいて強度最高ピークから近距離方向に向かって最初に極小となる周波数成分（周波数ビン）である。以下では、強度最高ピークと第１極小ピークとの周波数差分を、ピーク距離Ｂと称す。

　また、ここで言う「下り遠距離深さ」とは、下り区間における強度最高ピークの周波数強度と、下り区間の周波数スペクトルにおける第２特定周波数成分（周波数ビン）の周波数強度との周波数強度の差分である。なお、ここで言う第２特定周波数成分とは、下り区間の周波数スペクトルにおける強度最高ピークから、遠距離方向に向かってピーク距離Ｂに対応する周波数分シフトした周波数である。

　降水判定処理では、続いて、傾き比ＲＲｕ及び傾き比ＲＲｄの両方が、予め規定された判定閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３８０）。このＳ３８０での判定の結果、傾き比ＲＲｕ及び傾き比ＲＲｄの少なくとも一方が判定閾値未満であれば（Ｓ３８０：ＮＯ）、本降水判定処理を終了し、物標検出処理へと戻る。一方、Ｓ３８０での判定の結果、傾き比ＲＲｕ及び傾き比ＲＲｄの両方が判定閾値以上であれば（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、Ｓ３９０へと移行する。

　すなわち、降水判定処理のＳ３８０では、上り区間での周波数スペクトルと下り区間での周波数スペクトルとが、距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、かつ、上り区間と下り区間での周波数スペクトルのスペクトル包絡が、強度最高ピークを対称軸とした線対称であれば、Ｓ３９０へと移行する。

　そのＳ３９０では、自己相関行列正規化誤差ＤＤが、予め設定された設定閾値以上であるか否かを判定する。ここで言う設定閾値は、気象状況が降水状況である場合の自己相関行列正規化誤差の最小値として設定されたものである。

　なお、Ｓ３９０では、自己相関行列正規化誤差ＤＤを下記（３）式に従って導出する。

　ただし、（３）式おける符号Ｒ^１ _ｉは、受信アンテナ４０_ｉで時刻ｔに受信した受信信号の自己相関行列であり、符号Ｒ^２ _ｉは、受信アンテナ４０_ｉで時刻ｔ＋Δｔに受信した受信信号の自己相関行列である。ここでのΔｔは、一測定サイクルに対応する時間長である。また、符号ａｂｓは、絶対値を意味する。

　すなわち、到来波の発生元が車両や路側物などの物体であれば、一測定サイクルの間での物体の存在位置の変化量は小さい。このため、図７（Ａ）に示すように、物体が存在する方位θの時間推移は、相関値が高くなる。ここで、図７の縦軸はスペクトル強度である。一方、到来波の発生元が降水物であれば、一測定サイクルの間であっても、降水物の存在位置は時間の経過に沿ってランダムに変化する。そして、降水物の存在位置の変化量も大きいため、図７（Ｂ）に示すように、降水物が存在する方位θの時間推移は、相関値が低くなる。ここで言う方位の時間推移、即ち、方位スペクトルの時間推移が、特許請求に記載された方位情報の一例である。

　そして、降水判定処理では、Ｓ３９０での判定の結果、自己相関行列正規化誤差ＤＤが設定閾値未満であれば（Ｓ３９０：ＮＯ）、本降水判定処理を終了し、物標検出処理へと戻る。一方、Ｓ３９０での判定の結果、自己相関行列正規化誤差ＤＤが設定閾値以上であれば（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、Ｓ４００へと移行する。

　続くＳ４００では、詳しくは後述する降水量推定処理を実行する。この降水量推定処理は、単位時間当たりの降水量を推定する処理である。
　そして、降水判定処理では、降水物速度を算出する（Ｓ４１０）。さらに、Ｓ４１０では、降水量推定処理で推定した降水量と、算出した降水物速度とを含む降水情報を記憶する。なお、Ｓ４１０における降水物速度の算出は、降水物それぞれと自車との相対速度を算出し、各降水物と自車との相対速度を自車の車速から減算することで実行すれば良い。なお、降水物それぞれと自車との相対速度を算出する手法は、ＦＭＣＷレーダに周知の手法を用いれば良い。

　その後、本降水判定処理を終了する。
　以上説明したように、降水判定処理では、次の２つの条件を満たす場合に、気象状況が降水のある降水状況であるものと判定する。

　条件のうちの１つは、上り区間及び下り区間のそれぞれの周波数スペクトルと降水基準スペクトルとの一致度を表すスペクトル一致度が、予め規定された規定閾値以上であることである。ここで言う降水基準スペクトルとは、到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さく、距離が近いほど周波数強度が大きい周波数スペクトルである。

　この降水基準スペクトルは、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、図４（Ｂ）に示すようなスペクトル形状となるという知見が得られた。
　すなわち、気象状況が降水時に降水物からの到来波をＩ検波にて受信した場合の降水基準スペクトルは、図４（Ｂ）に示すように、上り区間における強度最高ピークと下り区間における強度最高ピークとが一致する。また、上り区間における強度最高ピークの周波数強度と下り区間における強度最高ピークの周波数強度とも一致する。

　そして、上り区間での周波数スペクトルにおいては、強度最高ピークまでの上り低周波区間では、周波数の増加に応じて周波数強度が増加する。強度最高ピークよりも周波数が高い上り高周波区間では、上り低周波区間よりも低いあるいは狭い周波数の区間で周波数強度が減少する。

　一方、下り区間での周波数スペクトルにおいては、強度最高ピークまでの下り低周波区間では、周波数の増加に応じて周波数強度が増加する。強度最高ピークよりも周波数が高い下り高周波区間では、下り低周波区間よりも高いあるいは広い周波数の範囲で周波数強度が減少する。

　換言すれば、気象状況が降水時に降水物からの到来波をＩ検波にて受信した場合における降水基準スペクトルは、図４（Ｂ）に示すように、上り区間における強度最高ピークと下り区間における強度最高ピークとは一致し、上り区間におけるスペクトル包絡と、下り区間におけるスペクトル包絡とが、強度最高ピークを対称軸とした線対称となる。

　したがって、本実施形態の降水判定処理では、上り区間と下り区間との強度最高ピークにおける周波数及び周波数強度が一致し（Ｓ３６０：ＹＥＳ）、かつ、傾き比ＲＲｕ及び傾き比ＲＲｄの両方が判定閾値以上である場合（Ｓ３８０：ＹＥＳ）に、スペクトル一致度が規定閾値以上であるものと判定する。

　条件のうちの他の１つは、測定サイクルごとに導出した方位スペクトルの相関値が、予め設定された閾値以下であることである。
　本実施形態の降水判定処理では、自己相関行列正規化誤差ＤＤが閾値以上であれば（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、方位スペクトルの相関値が閾値以下であるものと判定している。

　＜降水量推定処理＞
　次に、降水量推定処理について説明する。
　この降水量推定処理は、降水判定処理のＳ４００にて起動されると、図８に示すように、まず、強度最高ピークの受信強度（以下、ピーク電力と称す）が、予め規定された第１閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ５１０）。

　このＳ５１０での判定の結果、ピーク電力が第１閾値未満であれば（Ｓ５１０：ＮＯ）、降水量が第１降水量であるものと判定する（Ｓ５２０）。その後、本降水量推定処理を終了し、降水判定処理のＳ４１０へと移行する。

　一方、Ｓ５１０での判定の結果、ピーク電力が第１閾値以上であれば（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、ピーク電力が、第１閾値よりも大きな値として予め規定された第２閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ５３０）。このＳ５３０での判定の結果、ピーク電力が第２閾値未満であれば（Ｓ５３０：ＮＯ）、降水量が第２降水量であるものと判定する（Ｓ５４０）。なお、第２降水量とは、第１降水量よりも多い降水量である。その後、本降水量推定処理を終了し、降水判定処理のＳ４１０へと移行する。

　ところで、Ｓ５３０での判定の結果、ピーク電力が第２閾値以上であれば（Ｓ５３０：ＹＥＳ）、降水量が第３降水量であるものと判定する（Ｓ５５０）。なお、第３降水量とは、第２降水量よりも多い降水量である。その後、本降水量推定処理を終了し、降水判定処理のＳ４１０へと移行する。

［実施形態の効果］
　以上説明したように、本実施形態の降水判定処理では、上り区間と下り区間との強度最高ピークの周波数成分及び周波数強度が一致し、かつ、傾き比ＲＲｕ及び傾き比ＲＲｄの両方が判定閾値以上である場合に、スペクトル一致度が、予め規定された規定閾値以上であるものと判定する（条件１）。また、降水判定処理では、自己相関行列正規化誤差ＤＤが設定閾値以上であれば、方位スペクトルの相関値が閾値以下であるものと判定する（条件２）。

　そして、レーダ装置１０によれば、条件１，条件２の双方を満たしていれば、降水があるものと判定できる。
　このようなレーダ装置１０によれば、従来技術とは異なり、レーダ波の反射地点が停止物体であるか否か、及び停止物体である反射地点の個数にかかわらず、降水の有無を判定できる。

　このため、レーダ装置１０によれば、本来の天候が悪天候である（降水がある）にもかかわらず、天候が良好であるものと誤判定してしまうことを低減できる。
　しかも、降水判定処理では、降水の有無の判定を、レーダ波の送信範囲内に降水物以外の物標が非存在である場合に実行している。

　すなわち、降水判定処理では、物標が存在しない状況下での到来波だけから導出した周波数スペクトルを用いて、降水の有無の判定を実行している。
　したがって、レーダ装置１０によれば、降水物からの到来波が物標からの到来波に埋もれた状況下で、降水の有無が判定されることを防止できる。

　これらのことから、レーダ装置１０によれば、降水の有無の判定精度が低下することを防止でき、ひいては、降水の有無の判定精度を向上させることができる。
　ところで、到来波の発生元が車両や路側物などであれば、それらの物体が存在する存在位置の変化量は小さいため、物体が存在する方位の時間推移は、相関値が高くなる。一方、到来波の発生元が雨滴や雪などの降水物であれば、降水物の存在位置はランダムに変化する。そして、降水物の存在位置の変化量も大きいため、降水物が存在する方位の時間推移は、相関値が低くなる。

　降水判定処理では、このような特性を利用して、自己相関行列正規化誤差ＤＤが設定閾値未満であれば、降水がないものと判定し、自己相関行列正規化誤差ＤＤが設定閾値以上であれば、降水があるものと判定している。

　このため、降水判定処理によれば、降水の有無の判定精度をより向上させることができる。
　また、降水判定処理では、降水の有無の判定を、上り区間及び下り区間のそれぞれにおける強度最高ピークの受信強度が強度閾値以上である場合に実行している。

　すなわち、降水判定処理によれば、降水がない可能性が高い場合には、降水の有無の判定を回避することができ、処理速度を向上させることができる。
　さらに、降水判定処理では、降水の有無を判定するために用いる周波数スペクトルの範囲を、探索周波数範囲に限定している。

　この結果、降水判定処理によれば、降水の有無を判定するために必要な処理量を低減できる。
　なお、本実施形態の降水判定処理によれば、レーダ装置１０の設置軸、例えば前方に向けて設定されたレーダの視座方向が車高方向に軸ズレして（傾いて）路面からの到来波を受信する場合であっても、その路面からの到来波を、降水物からの到来波と誤判定することを低減できる。

　これは、路面からの到来波に基づく周波数スペクトルが以下の特徴を有するため、上述した気象状況が降水時に降水物からの到来波をＩ検波にて受信した場合の降水基準スペクトルの特徴と相違するからである。

　すなわち、路面からの到来波に基づく周波数スペクトルにおいては、「自車の車速が速度閾値以上である場合、上り区間と下り区間との周波数ピークの差分が大きくなる」という特徴を有する。また、路面からの到来波に基づく周波数スペクトルにおいては、自車の車速に対応する周波数ピークについて、「上り区間では当該周波数ピークよりも近距離となる位置に周波数ピークが形成される」、及び「下り区間では当該周波数ピークの周辺の周波数に強度が分散する」という特徴を有する。さらに、路面からの到来波に基づく周波数スペクトルにおいては、「下り区間における周波数ピークは前後にばらつく」という特徴を有する。

　これに対して、降水判定処理では、上り区間と下り区間との強度最高ピークにおける周波数及び周波数強度が一致し（Ｓ３６０：ＹＥＳ）、かつ、傾き比ＲＲｕ及び傾き比ＲＲｄの両方が判定閾値以上である場合（Ｓ３８０：ＹＥＳ）に、降水があるものと判定できる。

　つまり、降水判定処理によれば、気象状況が降水時に降水物からの到来波をＩ検波にて受信した場合の周波数スペクトルに固有の特徴を検出することで、降水があるものと判定できる。この結果、降水判定処理によれば、レーダ装置１０の設置軸が車高方向に軸ズレして路面からの到来波を受信する場合であっても、その路面からの到来波を、降水物からの到来波と誤判定することを低減できる。

　ところで、降水判定処理では、降水物速度を算出している。
　この降水物速度を、車載システム１からの情報を収集するサーバにて収集して解析すれば、自動車が存在する地域におけるより広い範囲の気象状況を判定できる。

［その他の実施形態］
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

　例えば、上記実施形態の物標検出処理においては、物標特定処理（Ｓ１６０）と降水判定処理（Ｓ１７０）とを直列処理にて実行していたが、本発明においては、物標特定処理（Ｓ１６０）と降水判定処理（Ｓ１７０）とを並列処理にて実行しても良い。この場合の並列処理は、物標特定処理（Ｓ１６０）と降水判定処理（Ｓ１７０）とを信号処理部５０が備える１つのマイクロコンピュータ（または、ＤＳＰ）が、いわゆるマルチタスクにて実現しても良い。ここで言う「並列処理」は、信号処理部５０が備える複数のマイクロコンピュータ（または、ＤＳＰ）のそれぞれにて、物標特定処理（Ｓ１６０）と降水判定処理（Ｓ１７０）とを別個に実行することで実現しても良い。

　ところで、上記実施形態におけるレーダ装置１０では、Ｉ検波（位相検波）にて到来波を受信してビート信号を生成していたが、本発明が適用されるレーダ装置１０は、これに限るものではない。

　すなわち、図９に示すように、本発明が適用されるレーダ装置１０は、発振器３２と、増幅器３３と、分配器３４と、送信アンテナ３６と、受信アンテナ部４０と、受信スイッチ４２と、増幅器４４と、ミキサ７４，７６と、位相シフト回路７８と、フィルタ８０と、Ａ／Ｄ変換器８２と、信号処理部８４とを備えていても良い。

　ミキサ７４は、増幅器４４にて増幅された受信信号Ｓｒに、分配器３４にて分配されたローカル信号Ｌを混合して、ビート信号の実数成分であるＩ信号ＢＴ_Ｉを生成する。

　位相シフト回路７８は、信号の位相をシフトさせる周知の回路であり、分配器３４からの出力（即ち、ローカル信号Ｌ）の位相を９０°（π／２［ｒａｄ］）シフトさせる。ミキサ７６は、増幅器４４にて増幅された受信信号Ｓｒに、位相シフト回路７８にて位相がシフトされたシフトローカル信号ＬＳを混合して、ビート信号の虚数成分であるＱ信号ＢＴ_Ｑを生成する。

　フィルタ８０は、ミキサ７４からのＩ信号ＢＴ_Ｉ、及びミキサ７６からのＱ信号ＢＴ_Ｑそれぞれから不要な信号成分を除去する一対のフィルタである。Ａ／Ｄ変換器８２は、フィルタ８０から出力されたＩ信号ＢＴ_Ｉ、及びＱ信号ＢＴ_Ｑそれぞれをサンプリングして、デジタルデータに変換する。信号処理部８４は、上述した降水判定処理を含む物標検出処理を実行する。

　つまり、本発明のレーダ装置１０は、ＩＱ検波（直交検波）にて到来波を受信してビート信号を生成し、物標の有無及び降水の有無を判定するように構成されていても良い。

　図１０（Ａ）は、ＩＱ検波を実行した場合において気象状況が降水時の上り区間での周波数スペクトルを示す図であり、図１０（Ｂ）は、ＩＱ検波を実行した場合において気象状況が降水時の下り区間での周波数スペクトルを示す図である。

　これらの図１０（Ａ），図１０（Ｂ）に示すように、気象状況が降水時の上り区間での周波数スペクトルと、気象状況が降水時の下り区間での周波数スペクトルとは、到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、かつ、相似となるという知見が得られた。

　したがって、図９に示すレーダ装置１０における降水判定処理では、上り区間と下り区間での周波数スペクトルとが、到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、かつ、相似であれば、上述した条件１を満たすものと判定しても良い。

　図９に示すレーダ装置１０においても、降水の有無の判定精度を向上させることができる。
　ところで、上記実施形態の降水判定処理では、Ｓ３９０を実行していたが、本発明においては、Ｓ３９０が実行されていなくとも良い。すなわち、降水判定処理において、Ｓ３９０が省略されていても良い。

　また、本発明においては、Ｓ３５０～Ｓ３８０の全ステップの実行が省略されていても良い。この場合、本発明が適用されるレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダに限るものではない。

　すなわち、このような発明が適用されるレーダ装置は、レーダ波を、予め規定された測定サイクルで繰り返し送信する送信部と、送信部で送信されたレーダの反射波である到来波を、少なくとも２つ以上の受信アンテナで受信する受信部と、送受信した結果に基づいて物標検出処理を実行する制御部とを備え、方位解析を実行可能なレーダ装置であれば、パルスレーダであっても、２周波レーダであっても良い。

　さらに、レーダ装置１０は、１つの移動体に複数台搭載されていても良い。この場合、例えば、図１１に示すように、レーダ波の照射領域の少なくとも一部が非重複となるように、自動車のフロントバンパーの両端に搭載しても良い。

　このようにレーダ装置１０を搭載した場合には、一方のレーダ装置１０_１における降水判定処理のＳ４１０にて降水物速度を算出する際に、他方のレーダ装置１０_２で算出した降水物速度を利用しても良い。すなわち、レーダ装置１０_１において降水物速度を算出する際には、レーダ装置１０_１にて算出した降水物速度と、レーダ装置１０_２にて算出した降水物速度とをベクトル合成することで、降水物速度を算出しても良い。

　上記実施形態においては、レーダ装置１０を搭載する対象を四輪自動車としていたが、本発明において、レーダ装置１０を搭載する対象は、四輪自動車に限るものではない。例えば、オートバイや自転車、航空機、船舶などでも良い。つまり、レーダ装置１０が搭載される対象は、移動体であればどのようなものであっても良い。

　なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。

　また、本発明は、前述した降水判定装置の他、降水の有無を検出するためにコンピュータが実行するプログラム、降水の有無を検出する方法等、種々の形態で実現することができる。

　１…車載システム　１０…レーダ装置　３２…発振器　３３…増幅器　３４…分配器　３６…送信アンテナ　４０…受信アンテナ部　４２…受信スイッチ　４３，７４，７６…ミキサ　４４…増幅器　４５，８０…フィルタ　４６，８２…Ａ／Ｄ変換器　５０，８４…信号処理部　７８…位相シフト回路　１００…運転支援ＥＣＵ

Claims (13)

1. 　移動体に搭載される降水判定装置（１０）であって、
   　時間軸に沿って周波数が漸増する上り区間、及び時間軸に沿って周波数が漸減する下り区間を、一回の測定サイクルが有するように周波数変調したレーダ波を送信する送信手段（３２，３３，３４，３６）と、
   　前記送信手段から送信されたレーダ波の反射波である到来波を受信し、その受信した到来波に前記送信手段で送信したレーダ波を混合することで、前記上り区間及び前記下り区間のそれぞれのビート信号を導出する受信手段（４０，４２，４３）と、
   　前記受信手段にて生成したビート信号の周波数解析を実行し、前記上り区間及び前記下り区間のそれぞれについて、前記ビート信号の周波数スペクトルを導出する解析手段（５０，８４，Ｓ１４０）と、
   　前記解析手段での周波数解析の結果、前記レーダ波の送信範囲内に物体が非存在である場合、前記解析手段にて生成した前記上り区間及び前記下り区間のそれぞれの周波数スペクトルと、到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さく、前記発生元までの距離が近いほど周波数強度が大きい降水基準スペクトルとの一致度を表すスペクトル一致度に基づいて、降水の有無を判定する降水判定手段（５０，８４，Ｓ３５０～Ｓ３８０）と
   　を備えることを特徴とする降水判定装置。
2. 　前記受信手段は、前記到来波をＩ検波にて受信する
   　ことを特徴とする請求項１に記載の降水判定装置。
3. 　前記降水判定手段は、
   　前記解析手段にて導出した周波数スペクトルにおいて極大となる周波数成分それぞれを周波数ピークとし、前記周波数ピークの中で周波数強度が最も大きい周波数ピークの周波数成分を強度最高ピークとし、
   　前記上り区間での強度最高ピークと前記下り区間での強度最高ピークとの差分が、予め規定された規定範囲内であり、かつ、前記上り区間での周波数スペクトルと前記下り区間での周波数スペクトルとが、前記到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、前記強度最高ピークを対称軸とした線対称であれば、前記スペクトル一致度が規定閾値以上であるものと判定する
   　ことを特徴とする請求項２に記載の降水判定装置。
4. 　前記受信手段は、前記到来波をＩＱ検波にて受信する
   　ことを特徴とする請求項１に記載の降水判定装置。
5. 　前記降水判定手段は、
   　前記上り区間での周波数スペクトルと前記下り区間での周波数スペクトルとが、前記到来波の発生元までの距離が遠いほど周波数強度が小さいことを表し、かつ、相似であれば、前記スペクトル一致度が規定閾値以上であるものと判定する
   　ことを特徴とする請求項４に記載の降水判定装置。
6. 　前記降水判定手段にて降水があるものと判定された場合、その降水物が当該降水判定装置へと向かう方向への速度である降水物速度を算出する速度算出手段（５０，８４，Ｓ４１０）
   　を備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の降水判定装置。
7. 　前記降水判定手段は、
   　前記解析手段にて生成した前記上り区間及び前記下り区間のそれぞれの周波数スペクトルにおいて、規定された周波数範囲を対象範囲として決定する範囲決定手段（５０，８４，Ｓ３３０）を備え、
   　前記範囲決定手段にて決定した対象範囲を前記周波数スペクトルとして、前記スペクトル一致度が前記規定閾値以上であるか否かを判定する
   　ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の降水判定装置。
8. 　前記降水判定手段にて降水があるものと判定された場合、その降水物が当該降水判定装置へと向かう方向への速度である降水物速度を算出する速度算出手段（５０，８４，Ｓ４１０）
   　を備えることを特徴とする請求項７に記載の降水判定装置。
9. 　前記移動体の移動速度を取得する速度取得手段（５０，８４，Ｓ３２０）を備え、
   　前記範囲決定手段は、
   　前記解析手段にて生成した前記上り区間及び前記下り区間のそれぞれの周波数スペクトルにおいて、前記速度取得手段で取得した移動速度を前記速度算出手段で算出された降水物速度にて補正した速度に対応する周波数を中心として規定された周波数の範囲を、前記対象範囲として決定する
   　ことを特徴とする請求項８に記載の降水判定装置。
10. 　前記受信手段は、前記到来波を受信する受信アンテナを少なくとも２つ以上有し、
    　前記受信手段で受信した到来波に基づいて、前記到来波の発生元それぞれが存在する方位を表す方位情報を、前記測定サイクルごとに繰り返し導出する方位導出手段（５０，８４，Ｓ１５０）を備え、
    　前記降水判定手段は、
    　前記方位導出手段で測定サイクルごとに導出した前記方位情報の相関値を算出し、その算出した相関値が、予め設定された設定閾値以下であれば、前記降水があるものと判定する
    　ことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の降水判定装置。
11. 　前記降水判定手段は、
    　前記周波数ピークの中で周波数強度が最も大きい周波数ピークの周波数成分を強度最高ピークとし、
    　前記上り区間での強度最高ピークの受信電力と、前記下り区間での強度最高ピークの受信電力との差分が、予め規定された強度範囲内であることを、前記スペクトル一致度が前記規定閾値以上であるものと判定することの条件の１つとする
    　ことを特徴とする請求項３に記載の降水判定装置。
12. 　前記降水判定手段は、
    　自車の車速が、予め規定された速度閾値以上であれば、前記スペクトル一致度が前記規定閾値以上であるか否かを判定する
    　ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の降水判定装置。
13. 　移動体に搭載される降水判定装置（１０）であって、
    　レーダ波を、予め規定された測定サイクルで繰り返し送信する送信手段（３２，３３，３４，３６）と、
    　前記送信手段で送信されたレーダの反射波である到来波を、少なくとも２つ以上の受信アンテナで受信する受信手段（４０，４２，４３）と、
    　前記受信手段で受信した到来波に基づいて、前記到来波の発生元それぞれが存在する方位を表す方位情報を、前記測定サイクルごとに繰り返し導出する方位導出手段（５０，８４，Ｓ１５０）と、
    　前記方位導出手段で測定サイクルごとに導出した前記方位情報の相関値を算出し、その算出した相関値が、予め設定された設定閾値以下であれば、降水があるものと判定する降水判定手段（５０，８４，Ｓ３９０）と
    　を備えることを特徴とする降水判定装置。

Images