WO2017200041A1 - 速度検出装置 - Google Patents

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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a speed detection device that detects a relative speed of a target from a received signal by an in-vehicle Doppler radar.
  • a Doppler radar transmits a radar wave based on a transmission signal that is modulated into a pulse having a constant width and repeated at a constant period, and receives a reflected wave from a target that reflects the radar wave.
  • a transmission signal and a reception signal are mixed to generate a mixed signal having phase information of each pulse, thereby detecting a relative velocity corresponding to the phase difference between two pulses. be able to.
  • the phase difference exceeds ⁇ 180 °, the relative speed is turned back, and the relative speed is ambiguous.
  • the relative velocity corresponding to the 180 ° phase difference is called the Nyquist velocity.
  • Non-Patent Document 1 a technique has been used that expands the Nyquist speed and reduces the ambiguity of the relative speed by alternately transmitting the same pulse in two types of cycles. .
  • One aspect of the present disclosure can provide a speed detection device that can uniquely detect the relative speed of a target using one type of pulse repetition period.
  • One aspect of the present disclosure is an on-vehicle radar that transmits a radar wave based on a transmission signal that is modulated into a pulse with a constant width and repeats at a constant period, and receives a reflected wave from a target that reflects the radar wave.
  • a speed detection device that detects a relative speed of a target with respect to a vehicle on which an in-vehicle radar is mounted from a received signal, and includes a speed detection unit, a candidate detection unit, a range setting unit, and a selection unit. Prepare. The speed detector detects the vehicle speed.
  • the candidate detection unit detects a candidate for the relative speed according to the phase difference between the plurality of pulses included in the received signal.
  • the range setting unit sets the relative speed observation range to a range corresponding to the vehicle speed detected by the speed detection unit and to a range smaller than a width that is twice the Nyquist speed corresponding to the pulse repetition period. To do.
  • the selection unit selects, as a relative velocity, a candidate that falls within the observation range set by the range setting unit among the relative velocity candidates detected by the candidate detection unit.
  • the relative speed of the target to be watched is determined according to the vehicle speed, so even if the observation range of the relative speed is limited to the vehicle speed, There is no hindrance.
  • the observation range can be set to a range smaller than the width that is twice the Nyquist velocity, so the relative velocity that enters the observation range from the detected relative velocity candidates Can be selected uniquely. That is, it is possible to uniquely detect the relative velocity of a target suitable as an observation target using one type of repetition frequency.
  • FIG. 1 shows the 1st FFT process with respect to IF signal.
  • the radar apparatus 1 includes an oscillator 11, an amplifier 12, a distributor 14, a transmission antenna 16, a reception antenna unit 20, a reception switch 21, an amplifier 22, a mixer 23, a filter 24, and A / D conversion. And a millimeter wave radar mounted on a vehicle.
  • the oscillator 11 generates a modulation signal in which a millimeter-wave high-frequency signal having a frequency fc and a wavelength ⁇ c is modulated into a pulse having a certain width and repeated at a certain repetition period ⁇ T in accordance with a command from the processing device 10.
  • Each pulse is a coherent pulse, and as shown in FIG. 2, the frequency of the high-frequency signal forming each pulse is modulated so as to decrease linearly at a constant rate within a predetermined band. Therefore, the difference in frequency between the transmission signal Ss and the reception signal Sr includes a change in frequency due to the time from transmission to reception according to the distance to the target and a change in frequency due to the Doppler shift.
  • the amplifier 12 amplifies the modulation signal generated by the oscillator 11.
  • the distributor 14 distributes the output of the amplifier 12 to the transmission signal Ss and the local signal L.
  • the transmission antenna 16 radiates a radar wave corresponding to the transmission signal Ss.
  • the receiving antenna unit 20 includes n receiving antennas, and the beam width of each receiving antenna is set to include the entire beam width of the transmitting antenna 16. Each receiving antenna is assigned to CH1 to CHn. Note that n is a natural number.
  • the reception switch 21 sequentially selects any one of the n reception antennas included in the reception antenna unit 20, and supplies the reception signal Sr from the selected reception antenna to the subsequent stage of the reception antenna.
  • the amplifier 22 amplifies the reception signal Sr supplied from the reception switch 21.
  • the mixer 23 mixes the reception signal Sr amplified by the amplifier 22 and the local signal L, which is the same signal as the transmission signal Ss, to generate an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as IF signal).
  • IF signal the IF signal on the low frequency side having the frequency difference between the reception signal Sr and the local signal L and the high frequency side having the frequency of the sum of the frequencies of the reception signal Sr and the local signal L are used.
  • An IF signal is generated.
  • the filter 24 is a low-pass filter, removes the high-frequency IF signal from the IF signal generated by the mixer 23, and outputs the low-frequency IF signal.
  • the IF signal on the low frequency side corresponds to the mixed signal.
  • the A / D converter 25 samples the IF signal output from the filter 24 and converts it into digital data Da.
  • the processing device 10 includes a microcomputer and an arithmetic processing device such as a DSP for performing fast Fourier transform (hereinafter, FFT) processing on the digital data Da.
  • the processing device 10 realizes the functions of a speed detection unit, a candidate detection unit, a range setting unit, and a selection unit when the CPU executes a program stored in a non-transitional tangible recording medium such as a ROM. Some or all of these functions may be realized by using hardware that combines a logic circuit, an analog circuit, and the like.
  • the processing apparatus may include one microcomputer or a plurality of microcomputers.
  • the processing device 10 controls starting and stopping of the oscillator 11 and sampling by the A / D converter 25.
  • the processing device 10 detects the host vehicle speed Vs from the measurement value of the vehicle speed sensor 50, detects the relative speed Vr of the target from the digital data Da using the detected host vehicle speed Vs, and from the host vehicle.
  • Target information such as the distance to the target and the direction of the target is detected.
  • the processing device 10 corresponds to a vehicle speed detection device.
  • phase change with time is expressed by the following equation (1).
  • the Doppler frequency fd becomes the maximum frequency fdmax when the magnitude of the phase difference ⁇ is 180 °.
  • the Doppler frequency fd becomes larger than the maximum frequency fdmax, that is, when the magnitude of the phase difference ⁇ becomes larger than 180 °, the relative speed Vd is turned back.
  • the true relative speed Vr is expressed as shown in Expression (4).
  • m is an integer including a negative value, and is a so-called Nyquist number.
  • the measured relative speed Vd is referred to as a measured value Vd
  • the true relative speed Vr is referred to as a relative speed Vr.
  • the period ⁇ T when the period ⁇ T is as close to 0 as possible, no aliasing occurs and the relative speed Vr is always equal to the measured value Vd.
  • the period ⁇ T has a certain width, for example, a width of several tens of ⁇ s. Therefore, in reality, aliasing occurs when the relative speed Vr increases. Therefore, it is necessary to correct the measured value Vd to the relative speed Vr. At this time, if the Nyquist number is not uniquely determined, the relative speed Vr is ambiguous. Therefore, the observation range Rg of the relative speed Vr is set.
  • FIG. 5 shows the set observation range Rg.
  • the relative speed Vr the target speed ⁇ the own vehicle speed Vs.
  • the relative speed Vr is a positive value. It has become.
  • the observation range Rg is limited according to the own vehicle speed Vs. Specifically, the observation range Rg is set so as to satisfy the following conditions (1) to (3). Further, in order to uniquely determine the Nyquist number, the observation range Rg is set to a range smaller than a width that is twice the Nyquist speed Vn.
  • the observation range Rg is made narrower than a preset reference range.
  • the speed threshold is set to a value about the slow speed of the vehicle, for example, 10 km / h.
  • the reference range is an observation range Rg set with respect to the reference vehicle speed Vs, for example, 50 km / h, in a range smaller than a width that is twice the Nyquist speed Vn. Further, the observation range Rg may be narrowed as the host vehicle speed Vs decreases.
  • the driving environment in which the host vehicle speed Vs is lower than the speed threshold is a parking lot, an intersection, or the like.
  • a target existing around the host vehicle is a pedestrian having a small relative speed Vr. And slow vehicles. Therefore, when the host vehicle speed Vs is smaller than the speed threshold, there is no problem even if the observation range Rg is narrower than the reference range. By narrowing the observation range Rg, erroneous detection due to noise is reduced.
  • Condition (2) The higher the vehicle speed Vs, the smaller the upper limit value of the observation range Rg.
  • the host vehicle speed is 150 km / h even if there is another vehicle that overtakes the host vehicle at a relative speed Vr of 50 km / h.
  • the host vehicle is traveling at the host vehicle speed Vs of 150 km / h, it is sufficient to observe up to a relative speed Vr of about 20 km / h. Therefore, there is no problem even if the upper limit value of the observation range Rg is reduced as the host vehicle speed Vs increases.
  • a relative speed Vr equal to a negative value of the host vehicle speed Vs is entered.
  • a target having a relative speed Vr equal to a negative value of the host vehicle speed Vs is a stationary object.
  • the relative speed Vr of the stationary object is indicated by a broken line.
  • a stationary object is often observed in any driving environment. Therefore, if the relative speed Vr of the stationary object turns back and is recognized as a moving object having a speed, there is a possibility that the stationary object is erroneously tracked. Therefore, the observation range Rg is set to a range in which the relative speed Vr of the stationary object does not return, so that the stationary object is not erroneously recognized as a moving object.
  • a map of the observation range Rg with respect to the vehicle speed Vs as shown in FIG. 5 is created in advance and stored in a storage device such as a ROM.
  • the map may be created up to the assumed maximum speed of the host vehicle speed Vs, for example, 200 km / h.
  • the coherent integration time Ti is preferably set to a value smaller than 10 ms.
  • c is the speed of light
  • ⁇ F is the amount of change in the transmission frequency during the coherent integration time Ti.
  • the frequency spectra for each pulse calculated in S30 are arranged in time series, and FFT processing is performed for each predetermined distance width on the frequency spectra arranged in time series.
  • the frequency spectrum with respect to the distance Re and the measured value Vd is calculated.
  • FIG. 9 for the sake of convenience, it is represented by a two-dimensional plane, but is actually three-dimensional data.
  • the distance Re and the measured value Vd are detected from the FFT processing result in S40.
  • This measured value Vd is detected as a value in the range of ⁇ Vn to Vn.
  • a candidate value for the relative speed Vr is calculated from the measured value Vd detected in S50 and Equation (4). For example, assuming that the Nyquist number is ⁇ 5 to 5, a plurality of candidate values for the relative speed Vr are calculated.
  • an observation range Rg corresponding to the own vehicle speed Vs detected in S20 is set with reference to a map of the observation range Rg with respect to the own vehicle speed Vs prepared in advance.
  • a candidate value that falls within the observation range Rg set in S70 among the candidate values of the relative speed Vr calculated in S60 is selected as the relative speed Vr.
  • the relative velocity Vr is uniquely selected from a plurality of candidate values. This process is complete
  • S20 corresponds to the process executed by the function of the speed detection unit
  • S30 to S60 correspond to the process executed by the function of the candidate detection unit
  • S70 corresponds to the process executed by the function of the range setting unit
  • S80 corresponds to the process executed by the function of the selection unit.
  • the observation range Rg is set to a range corresponding to the host vehicle speed Vs and smaller than a width that is twice the Nyquist speed Vn, the observation range Rg is used as an observation target using one type of period ⁇ T An appropriate target relative velocity Vr can be uniquely detected.
  • the two-stage FFT processing is performed on the IF signal received by the FMCW radar and the measurement value Vd and the distance Re are detected.
  • the present disclosure is limited to this. is not. Any radar system that can detect the phase between pulses may be used.
  • the frequency of the high-frequency signal forming the inside of each pulse of the transmission signal is modulated so as to decrease linearly, but may be modulated so as to increase linearly. Further, the frequency of the high frequency signal may not be modulated.
  • the observation range Rg may not be set so as to satisfy all of the conditions (1) to (3).
  • the observation range Rg may be designed so as to satisfy only one or two of the conditions (1) to (3).
  • a plurality of functions of one constituent element in the above embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or a single function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. . Further, a plurality of functions possessed by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may abbreviate
  • at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment.
  • all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claim are embodiment of this indication.

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Abstract

速度検出装置（１０）は、速度検出部（Ｓ２０）と、候補検出部（Ｓ３０～Ｓ６０）と、範囲設定部（Ｓ７０）と、選択部（Ｓ８０）と、を備える。範囲設定部は、相対速度の観測範囲を、速度検出部により検出された車両速度に応じた範囲で、且つ、パルスの繰り返し周期に応じたナイキスト速度の２倍となる幅よりも小さい範囲に設定する。選択部は、候補検出部により検出された相対速度の候補のうち、範囲設定部により設定された観測範囲に入る候補を相対速度として選択する。

Description

速度検出装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１６年５月１８日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１６－０９９８４９号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、日本国特許出願第２０１６－０９９８４９号のすべての内容を参照により本国際出願に援用する。
　本開示は、車載ドップラーレーダによる受信信号から、物標の相対速度を検出する速度検出装置に関する。
　一般に、ドップラーレーダは、一定の幅のパルス状に変調され且つ一定の周期で繰り返された送信信号に基づくレーダ波を送信し、レーダ波を反射する物標からの反射波を受信する。例として、ＦＭＣＷ方式のドップラーレーダでは、送信信号と受信信号とを混合して、各パルスの位相情報を有する混合信号を生成することで、２つのパルスの位相差に対応する相対速度を検出することができる。ただし、位相差が±１８０°を超えると、相対速度の折り返しが生じて相対速度に曖昧さが生じる。１８０°の位相差に対応する相対速度は、ナイキスト速度と呼ばれる。
　そこで、下記非特許文献１に記載されているように、同じパルスを２種類の周期で交互に送信することで、ナイキスト速度を拡大し、相対速度の曖昧さを低減する技術が用いられてきた。
David P. Jorgensen, Tom R. Shepherd, and Alan S. Goldstein, 2000:A Dual-Pulse Repetition Frequency Scheme for Mitigating Velocity Ambiguities of the NOAA P-3 Airborne Doppler Radar. J. Atmos. Oceanic Technol., 17, 585-594
　二種類の繰り返し周期を用いる場合、繰り返し周期ごとにパルスを分けて処理しなければならない。そのため、発明者の詳細な検討の結果、一種類の繰り返し周期を用いる場合よりも、コヒーレント積分できる反射パルスの数が減り、コヒーレント積分によるＳ／Ｎ比の改善度合いが低下するという課題が見出された。
　本開示の１つの局面は、１種類のパルス繰り返し周期を用いて、物標の相対速度を一意に検出することが可能な速度検出装置を提供できることが望ましい。
 
　本開示の１つの局面は、一定の幅のパルス状に変調され且つ一定の周期で繰り返す送信信号に基づくレーダ波を送信し、レーダ波を反射した物標からの反射波を受信する車載レーダにより受信された受信信号から、車載レーダが搭載された車両に対する物標の相対速度を検出する速度検出装置であって、速度検出部と、候補検出部と、範囲設定部と、選択部と、を備える。速度検出部は、車両速度を検出する。候補検出部は、受信信号に含まれる複数のパルスの位相差に応じた相対速度の候補を検出する。範囲設定部は、相対速度の観測範囲を、速度検出部により検出された車両速度に応じた範囲で、且つ、パルスの繰り返し周期に応じたナイキスト速度の２倍となる幅よりも小さい範囲に設定する。選択部は、候補検出部により検出された相対速度の候補のうち、範囲設定部により設定された観測範囲に入る候補を相対速度として選択する。
　一般に、車両速度に応じて、どのような相対速度を持った物標を注意すべきかが決まるので、相対速度の観測範囲を車両速度に応じて限定しても、注意すべき物標の観測には支障がない。そして、相対速度の観測範囲を限定することで、観測範囲をナイキスト速度の２倍となる幅よりも小さい範囲に設定することができるため、検出した相対速度の候補から観測範囲に入る相対速度を一意に選択することができる。すなわち、１種類の繰り返し周波数を用いて、観測対象として適切な物標の相対速度を一意に検出することができる。
　なお、請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本開示の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、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
レーダ装置の構成を示すブロック図である。 送信信号の波形を示す図である。 ＩＦ信号の各パルスの位相を示す図。 相対速度の折返しを示す図。 自車速度に対する観測範囲を示す図。 相対速度を検出する処理手順を示すフローチャート。 ＩＦ信号に対する１回目のＦＦＴ処理を模式的に示す図。 １回目のＦＦＴ処理で算出された各パルスのスペクトルを時系列で並べた状態を模式的に示す図。 １回目のＦＦＴ処理で算出された各パルスのスペクトルを時系列で並べ、距離ごとに、２回目のＦＦＴ処理を実行した結果を模式的に示す図。
　以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための例示的な実施形態を説明する。
　＜構成＞
　まず、図１を参照して、レーダ装置１の構成について説明する。レーダ装置１は、発振器１１と、増幅器１２と、分配器１４と、送信アンテナ１６と、受信アンテナ部２０と、受信スイッチ２１と、増幅器２２と、ミキサ２３と、フィルタ２４と、Ａ／Ｄ変換器２５と、を備え、車両に搭載されたミリ波レーダである。
　発振器１１は、処理装置１０からの指令に従って、周波数ｆｃ、波長λｃのミリ波帯の高周波信号が一定の幅のパルス状に変調され、且つ一定の繰り返し周期ΔＴで繰り返される変調信号を生成する。各パルスはコヒーレントパルスであり、図２に示すように、各パルスを形成する高周波信号の周波数は、所定の帯域内で、一定の割合で直線的に減少するように変調されている。そのため、送信信号Ｓｓと受信信号Ｓｒとの周波数の差分には、物標までの距離に応じた送信から受信までの時間による周波数の変化分と、ドップラーシフトによる周波数の変化分が含まれる。ただし、各パルスの幅は、周波数の減少傾きが十分に大きくなるような狭い幅になっており、物標までの距離に応じた周波数の変化分は、ドップラーシフトによる周波数の変化分に比べて十分に大きくなる。よって、単一パルス内でのドップラーシフトによる周波数の変化分は無視することができる。増幅器１２は、発振器１１が生成する変調信号を増幅する。分配器１４は、増幅器１２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌとに電力分配する。送信アンテナ１６は、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する。
　受信アンテナ部２０は、ｎ個の受信アンテナを含み、各受信アンテナのビーム幅はいずれも、送信アンテナ１６のビーム幅全体を含むように設定されている。各受信アンテナはそれぞれＣＨ１～ＣＨｎに割り当てられている。なお、ｎは自然数である。受信スイッチ２１は、受信アンテナ部２０に含まれるｎ個の受信アンテナのいずれかを順次選択し、選択した受信アンテナからの受信信号Ｓｒを受信アンテナの後段に供給する。増幅器２２は、受信スイッチ２１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する。
　ミキサ２３は、増幅器２２により増幅された受信信号Ｓｒと、送信信号Ｓｓと同じ信号であるローカル信号Ｌとを混合して、中間周波数信号（以下、ＩＦ信号）を生成する。ここでは、ＩＦ信号として、受信信号Ｓｒとローカル信号Ｌとの周波数の差分を周波数とする低周波側のＩＦ信号と、受信信号Ｓｒとローカル信号Ｌとの周波数の和を周波数とする高周波側のＩＦ信号が生成される。フィルタ２４は、ローパスフィルタであり、ミキサ２３が生成したＩＦ信号のうち高周波側のＩＦ信号を除去して、低周波側のＩＦ信号を出力する。本実施形態では、低周波側のＩＦ信号が混合信号に相当する。Ａ／Ｄ変換器２５は、フィルタ２４から出力されたＩＦ信号をサンプリングしてデジタルデータＤａに変換する。
　処理装置１０は、マイクロコンピュータを備えているとともに、デジタルデータＤａについて、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ）処理等を実行するためのＤＳＰ等の演算処理装置を備えている。処理装置１０は、ＣＰＵがＲＯＭ等の非遷移的実体的記録媒体に格納されているプログラムを実行することにより、速度検出部、候補検出部、範囲設定部、及び選択部の機能を実現する。これらの機能の一部又は全部は、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。また、処理装置は、１つのマイクロコンピュータを備えていてよいし、複数のマイクロコンピュータを備えていてもよい。処理装置１０は、発振器１１の起動及び停止や、Ａ／Ｄ変換器２５によるサンプリングを制御する。また、処理装置１０は、車速センサ５０の測定値から自車速度Ｖｓを検出し、検出した自車速度Ｖｓを用いて、デジタルデータＤａから物標の相対速度Ｖｒを検出するとともに、自車両から物標までの距離、物標の方位等の物標情報を検出する。本実施形態では、処理装置１０が車速検出装置に相当する。
　＜相対速度の折り返し＞
　次に、相対速度Ｖｒの折り返しについて説明する。ここでは、パルスｉ－２～ｉ＋２から、相対速度Ｖｒを算出する場合について説明する。
　レーダ装置１から距離Ｒｅにある物標で反射された反射波を受信した場合、受信信号の位相θは、送信信号の位相θ０から、４πＲｅ／λｃの分だけ変化する。よって、位相の時間変化は、次の式（１）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、ドップラ周波数をｆｄとすると、ｄθ／ｄｔはドップラ角周波数すなわち２πｆｄに等しい。また、ｄＲｅ／ｄｔは、ドップラ速度すなわち物標の相対速度Ｖｄに等しい。よって、式（１）は、式（２）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　各パルスの位相は、図３に示すように、ドップラ効果により回転する。連続するパルス間の位相差すなわちΔＴの期間における位相差をΔθとすると、Δθ＝ｄθ／ｄｔ×ΔＴとなる。よって、相対速度Ｖｄは、式（３）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　ここで、測定可能なドップラ周波数ｆｄの最大周波数ｆｄｍａｘは、サンプリング定理により、サンプリングを行う周波数の半分、すなわちデータ間隔である周期ΔＴの逆数の半分になるため、ｆｄｍａｘ＝１／２ΔＴとなる。ドップラ周波数ｆｄが最大周波数ｆｄｍａｘとなるのは、位相差Δθの大きさが１８０°となるときである。ドップラ周波数ｆｄが最大周波数ｆｄｍａｘよりも大きくなると、すなわち位相差Δθの大きさが１８０°よりも大きくなると、相対速度Ｖｄに折り返しが生じる。折り返しを生じない最大速度であるナイキスト速度Ｖｎは、Ｖｎ＝λｄ／４ΔＴとなる。そして、真の相対速度Ｖｒは、式（４）のように表される。ｍは、負の値を含む整数であり、いわゆるナイキスト数である。なお、以下では、測定された相対速度Ｖｄを測定値Ｖｄと称し、真の相対速度Ｖｒを相対速度Ｖｒと称する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　図４に示すように、周期ΔＴが限りなく０に近い場合、折り返しが生じず、常に、相対速度Ｖｒ＝測定値Ｖｄとなる。しかしながら、レーダ装置１のようなパルスレーダでは、周期ΔＴはある程度の幅、例えば数十μｓの幅を持っているため、実際には、相対速度Ｖｒが大きくなると折返しが生じる。よって、測定値Ｖｄを相対速度Ｖｒに補正する必要がある。このとき、ナイキスト数が一意に決まらないと相対速度Ｖｒに曖昧さが生じる。そこで、相対速度Ｖｒの観測範囲Ｒｇを設定する。
　＜観測範囲の設定＞
　次に、観測範囲Ｒｇの設定の仕方について説明する。図５に、設定した観測範囲Ｒｇを示す。ここでは、相対速度Ｖｒ＝物標の速度－自車速度Ｖｓとしており、物標の速度が自車速度Ｖｓと同じ向きで自車速度Ｖｓよりも大きい場合に、相対速度Ｖｒは
正の値となっている。通常、自車速度Ｖｓに応じて、どのような相対速度Ｖｒを持った物標を注意すべきかが決まるため、自車速度Ｖｓに応じて、観測範囲Ｒｇを限定する。詳しくは、次の（１）～（３）の条件を満たすように、観測範囲Ｒｇを設定する。さらに、ナイキスト数を一意に決めるために、観測範囲Ｒｇは、ナイキスト速度Ｖｎの２倍となる幅よりも小さい範囲に設定する。
　条件（１）：自車速度Ｖｓが予め設定された速度閾値よりも小さい場合は、観測範囲Ｒｇを予め設定された基準範囲よりも狭くする。速度閾値は、車両の徐行速度程度の値、例えば１０ｋｍ／ｈに設定されている。また、基準範囲は、ナイキスト速度Ｖｎの２倍となる幅よりも小さい範囲で、基準となる自車速度Ｖｓ、例えば５０ｋｍ／ｈに対して設定される観測範囲Ｒｇである。また、自車速度Ｖｓが小さいほど、観測範囲Ｒｇが狭くなるようにしてもよい。
　自車速度Ｖｓが速度閾値よりも小さくなる走行環境は、駐車場や交差点等であり、このような走行環境において自車両の周囲に存在する物標は、相対速度Ｖｒの大きさが小さい歩行者や徐行車両等である。そこで、自車速度Ｖｓが速度閾値よりも小さい場合は、観測範囲Ｒｇを基準範囲よりも狭くしても支障がない。観測範囲Ｒｇを狭くすることで、ノイズによる誤検出が低減される。
　条件（２）：自車速度Ｖｓが大きいほど、観測範囲Ｒｇの上限値を小さくする。自車速度Ｖｓが大きいほど、自車両を追い越す他車両の相対速度Ｖｒは小さくなる。例えば、自車両が５０ｋｍ／ｈの自車速度Ｖｓで走行中の場合に、５０ｋｍ／ｈの相対速度Ｖｒで自車両を追い抜く他車両は存在しても、自車両が１５０ｋｍ／ｈの自車速度Ｖｓで走行中の場合に、５０ｋｍ／ｈの相対速度Ｖｒで追い抜く他車両は存在しないと考えられる。自車両が１５０ｋｍ／ｈの自車速度Ｖｓで走行中の場合は、２０ｋｍ／ｈ程度の相対速度Ｖｒまで観測できれば十分である。よって、自車速度Ｖｓが大きいほど、観測範囲Ｒｇの上限値を小さくしても支障がない。
　条件（３）：自車速度Ｖｓを負にした値に等しい相対速度Ｖｒが入るようにする。自車速度Ｖｓを負にした値に等しい相対速度Ｖｒを持つ物標は静止物である。図５では、静止物の相対速度Ｖｒを破線で示している。どのような走行環境でも静止物は観測されることが多い。そのため、静止物の相対速度Ｖｒが折り返して、速度を有する移動物として認識されると、誤って静止物をトラッキングするおそれがある。よって、観測範囲Ｒｇを、静止物の相対速度Ｖｒが折り返さない範囲に設定して、静止物を移動物と誤認識されないようにする。
　本実施形態では、図５に示すような、自車速度Ｖｓに対する観測範囲Ｒｇのマップを予め作成して、ＲＯＭ等の記憶装置に記憶しておく。マップは、自車速度Ｖｓの想定される最高速度、例えば２００ｋｍ／ｈまで作成しておけばよい。
　＜相対速度検出＞
　次に、物標の相対速度Ｖｒを検出する処理手順について、図６のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、ＩＦ信号が検出される都度、処理装置１０が実行する。
　まず、Ｓ１０では、ＩＦ信号をサンプリングしたデジタルデータＤａを取得する。
　続いて、Ｓ２０では、車速センサ５０の測定値から自車速度Ｖｓを検出する。
　続いて、Ｓ３０では、Ｓ１０で取得したデジタルデータＤａをコヒーレント積分する。コヒーレント積分するパルス数をＮｉとすると、コヒーレント積分時間Ｔｉは、Ｔｉ＝ＮｉΔＴとなる。コヒーレント積分時間Ｔｉは、物標が変動していないと見なせる時間であり、レーダの距離分解能ΔＲ＝ｃ／ΔＦよりも十分に小さい必要がある。例えば、ΔＦを３００ＭＨｚ、物標の相対速度Ｖｒを５０ｍ／ｓとした場合、コヒーレント積分時間Ｔｉは１０ｍｓよりも小さい値にすることが望ましい。なお、ｃは光速であり、ΔＦは、コヒーレント積分時間Ｔｉにおける送信周波数の周波数変化量である。まず、図７に示すように、パルスごとに周波数解析、具体的にはＦＦＴ処理を行う。これにより、パルスごとに、距離Ｒｅに対する周波数スペクトルが算出される。
　続いて、Ｓ４０では、図８に示すように、Ｓ３０で算出したパルスごとの周波数スペクトルを時系列に並べ、時系列に並べた周波数スペクトルに対して、所定の距離幅ごとにＦＦＴ処理を行う。これにより、図９に示すように、距離Ｒｅ及び測定値Ｖｄに対する周波数スペクトルが算出される。図９では、便宜上２次元平面で表しているが、実際には３次元データとなる。
　続いて、Ｓ５０では、Ｓ４０のＦＦＴ処理結果から、距離Ｒｅ及び測定値Ｖｄを検出する。この測定値Ｖｄは、－Ｖｎ～Ｖｎの範囲の値として検出される。
　続いて、Ｓ６０では、Ｓ５０で検出した測定値Ｖｄと式（４）とから、相対速度Ｖｒの候補値を算出する。例えば、ナイキスト数を－５～５として、相対速度Ｖｒの候補値を複数算出する。
　続いて、Ｓ７０では、予め作成されている自車速度Ｖｓに対する観測範囲Ｒｇのマップを参照して、Ｓ２０で検出した自車速度Ｖｓに応じた観測範囲Ｒｇを設定する。
　続いて、Ｓ８０では、Ｓ６０で算出した相対速度Ｖｒの候補値のうち、Ｓ７０で設定した観測範囲Ｒｇに入る候補値を、相対速度Ｖｒとして選択する。上述したように、観測範囲Ｒｇは、ナイキスト速度Ｖｎの２倍の幅よりも小さい範囲に設定されるため、複数の候補値の中から、相対速度Ｖｒが一意に選択される。以上で、本処理を終了する。
　なお、物標の方位推定については説明を省略したが、ＭＵＳＩＣ等の周知の手法により、物標の方位も推定することができる。また、本実施形態では、Ｓ２０が、速度検出部の機能が実行する処理に相当し、Ｓ３０～Ｓ６０が、候補検出部の機能が実行する処理に相当する。また、Ｓ７０が、範囲設定部の機能が実行する処理に相当し、Ｓ８０が、選択部の機能が実行する処理に相当する。
　＜効果＞
　以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　（１）観測範囲Ｒｇを、自車速度Ｖｓに応じた範囲で、且つナイキスト速度Ｖｎの２倍となる幅よりも小さい範囲に設定したことにより、１種類の周期ΔＴを用いて、観測対象として適切な物標の相対速度Ｖｒを一意に検出することができる。
　（２）自車速度Ｖｓが小さい場合には、観測範囲Ｒｇを狭くすることにより、ノイズによる誤検出を低減して、相対速度Ｖｒの検出精度を向上させることができる。
　（３）自車速度Ｖｓが大きいほど、観測範囲Ｒｇの上限値を小さくすることで、観測対象として不適切な物標を観測範囲Ｒｇから除外し、観測範囲Ｒｇを効率的に設定することができる。特に、自車速度Ｖｓが大きいほど、静止物の相対速度Ｖｒの大きさが大きくなるため観測範囲Ｒｇの下限値を小さくしなければならないが、上限値を小さくすることで、相対速度Ｖｒが一意に決まる範囲内に下限値を収めることができる。
　（４）観測範囲Ｒｇを、自車速度Ｖｓを負にした値に等しい相対速度Ｖｒが入るように設定したことにより、静止物を移動物と誤認識してトラッキングすることを防止または抑制することができる。
　（他の実施形態）
　以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
　（ａ）上記実施形態では、ＦＭＣＷ方式のレーダで受信されるＩＦ信号に対して２段階のＦＦＴ処理を行って、測定値Ｖｄと距離Ｒｅを検出したが、本開示はこれに限定されるものではない。パルス間の位相を検出できるレーダ方式であればどのような方式を用いてもよい。
　（ｂ）上記実施形態では、送信信号の各パルス内を形成する高周波信号の周波数を、直線的に減少するように変調したが、直線的に増加するように変調してもよい。また、高周波信号の周波数は変調しなくてもよい。
　（ｃ）観測範囲Ｒｇは、条件（１）～（３）の全てを満たすように設定しなくてもよい。観測範囲Ｒｇは、条件（１）～（３）のうちの１つのみ又は２つのみを満たすように設計してもよい。
　（ｄ）自車速度Ｖｓに対する観測範囲Ｒｇのマップを記憶しておく代わりに、自車速度Ｖｓに対する観測範囲Ｒｇの関係式を記憶しておき、検出した自車速度Ｖｓと関係式とから、自車速度Ｖｓに応じた観測範囲Ｒｇを設定してもよい。
　（ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
　（ｆ）上述した速度検出装置の他、当該速度検出装置を構成要素とするシステム、当該速度検出装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、速度検出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

Claims (4)

  1. 　一定の幅のパルス状に変調され且つ一定の周期で繰り返す送信信号に基づくレーダ波を送信し、前記レーダ波を反射した物標からの反射波を受信する車載レーダ（１）により受信された受信信号から、前記車載レーダが搭載された車両に対する前記物標の相対速度を検出する速度検出装置（１０）であって、
    　前記車両の車両速度を検出するように構成された速度検出部（Ｓ２０）と、
    　前記受信信号に含まれる複数のパルスの位相差に応じた前記相対速度の候補を検出するように構成された候補検出部（Ｓ３０～Ｓ６０）と、
    　前記相対速度の観測範囲を、前記速度検出部により検出された前記車両速度に応じた範囲で、且つ、前記パルスの繰り返し周期に応じたナイキスト速度の２倍となる幅よりも小さい範囲に設定するように構成された範囲設定部（Ｓ７０）と、
    　前記候補検出部により検出された前記相対速度の候補のうち、前記範囲設定部により設定された前記観測範囲に入る候補を前記相対速度として選択するように構成された選択部（Ｓ８０）と、を備える、速度検出装置。
  2. 　前記範囲設定部は、前記速度検出部により検出された前記車両速度が予め設定された速度閾値よりも小さい場合は、前記観測範囲を予め設定された基準範囲よりも狭くなるように、または、前記車両速度が小さいほど、前記観測範囲が狭くなるように、設定するように構成された、請求項１に記載の速度検出装置。
  3. 　前記範囲設定部は、前記速度検出部により検出された前記車両速度が大きいほど、前記観測範囲の上限値を小さく設定するように構成された、請求項１又は２に記載の速度検出装置。
  4. 　前記範囲設定部は、前記観測範囲を、前記自車速度を負にした値に等しい前記相対速度が入るように設定するように構成された、請求項１～３のいずれか１項に記載の速度検出装置。
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