(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波を時間的に三角状に周波数変調して出力する周波数変調・連続レーダ波送信手段と、この周波数変調・連続レーダ波送信手段から出力された信号を送出しかつ障害物で反射して返ってきた信号を受信するアンテナと、このアンテナで受信した信号と前記周波数変調・連続レーダ波送信手段から出力された信号とを混合してビート信号を出力する混合手段と、この混合手段から出力されたビート信号を離散値に変換するアナログ／デジタル信号変換手段と、このアナログ／デジタル信号変換手段により離散値に変換されたビート信号を周波数に変換して出力するフーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段の出力から各周波数ごとの信号強度を計測して出力する信号強度計測手段と、この信号強度計測手段から出力された各周波数ごとの信号強度を記憶する信号強度記憶手段と、ピーク周波数を予測する予測ピーク周波数決定手段と、低い周波数領域では前記予測ピーク周波数決定手段の出力である予測ピーク周波数周辺の周波数で重みを形成しかつ高い周波数領域では前記信号強度記憶手段の出力である過去に記憶された周波数ごとの信号強度の加算平均値で重みを形成する周波数範囲別重み形成手段と、前記信号強度計測手段の出力である周波数ごとの信号強度に前記周波数範囲別重み形成手段からの出力に基づいて重み付けしてピーク周波数を決定するピーク周波数決定手段と、このピーク周波数決定手段の出力であるピーク周波数から障害物までの距離と速度との少なくとも一方を出力する距離・速度算出手段を備えたことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項２】
前記周波数範囲別重み形成手段が、高い周波数領域において前記予測ピーク周波数決定手段から出力される予測ピーク周波数があったときに、前記信号強度記憶手段の出力である過去に記憶された周波数ごとの信号強度の加算平均値で重みを形成すると共に、前記予測ピーク周波数周辺の周波数の重みも重ねて形成するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の車載用レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続波レーダの送信信号に三角状の周波数変調を施し、同時に障害物からの反射信号を受信して、距離，速度を検出する車載用レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の車載用レーダ装置として、特開平５−333143号公報に開示されているものが知られている。図４は従来の車載用レーダ装置の構成を示すブロック図であり、三角状に周波数変調した連続信号を送信する周波数変調・連続レーダ波送信手段(以下、ＦＭＣＷ送信手段という)１と、ＦＭＣＷ送信手段１から送信された信号を電波として送出することができ、しかも反射して返ってきた信号を受信することができるアンテナ２と、ＦＭＣＷ送信手段１の送信信号とアンテナ２で受信された信号とを混合しビート信号を出力する混合手段３と、混合手段３から出力されたビート信号を離散値に変換するアナログ／デジタル信号変換手段(以下、Ａ／Ｄ変換手段という)４と、Ａ／Ｄ変換手段４により離散値に変換されたビート信号をフーリエ変換などを使って周波数に変換するフーリエ変換手段５と、フーリエ変換手段５の出力からビート信号の各周波数ごとの信号強度を計測する信号強度計測手段６と、ピーク周波数となる周波数を予測して予測ピーク周波数を出力する予測ピーク周波数決定手段７と、予測ピーク周波数決定手段７の出力である予測ピーク周波数周辺の周波数で重みを形成する重み形成手段８と、信号強度計測手段６の出力である各周波数ごとの信号強度に重み形成手段８の出力で重み付けしてピーク周波数を決定するピーク周波数決定手段９と、ピーク周波数決定手段９から出力されるピーク周波数から前記ピーク周波数に対応する障害物までの距離，速度を算出する距離・速度算出手段10から構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す構成の従来のレーダ装置では、ピーク周波数決定手段９において、ノイズレベルの小さい低周波領域ではピーク周波数は容易に検出することができても、ノイズレベルの大きい高周波領域においてピーク周波数を検出することが困難であるという問題があった。また、ノイズレベルが大き過ぎるために、高い周波数領域では予測ピーク周波数による重み付けを行っても障害物を検出することが困難であるという問題もあった。
【０００４】
本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、ビート周波数の高周波領域において周波数ごとに過去に計測した信号強度の加算平均による重み付けを行い、高周波領域におけるノイズレベルを下げることによって、近距離の車両追尾性能を損うことなく、検出困難な遠距離の障害物に対する検出性能を向上させることが可能な車載用レーダ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る車載用レーダ装置は、周波数ごとの信号強度を記憶する信号強度記憶手段と、低周波数領域については予測ピーク周波数周辺の周波数で重みを形成し、また高周波領域については前記信号強度記憶手段で過去の周波数ごとの信号強度の加算平均を計算して、その値で重みを形成する周波数範囲別重み形成手段とを備えるように構成したものである。
【０００６】
また前記周波数範囲別重み形成手段において、高周波領域で予測ピーク周波数があった場合、過去の周波数ごとの信号強度の加算平均値の重みと共に、予測ピーク周波数周辺の周波数も重ねて重み付けするように構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、搬送波を時間的に三角状に周波数変調して出力するＦＭＣＷ送信手段と、このＦＭＣＷ送信手段から出力された信号を送出しかつ障害物で反射して返ってきた信号を受信するアンテナと、このアンテナで受信した信号と前記ＦＭＣＷ送信手段から出力された信号とを混合してビート信号を出力する混合手段と、この混合手段から出力されたビート信号を離散値に変換するアナログ／デジタル信号変換手段と、このアナログ／デジタル信号変換手段により離散値に変換されたビート信号を周波数に変換して出力するフーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段の出力から各周波数ごとの信号強度を計測して出力する信号強度計測手段と、この信号強度計測手段から出力された各周波数ごとの信号強度を記憶する信号強度記憶手段と、ピーク周波数を予測する予測ピーク周波数決定手段と、低い周波数領域では前記予測ピーク周波数決定手段の出力である予測ピーク周波数周辺の周波数で重みを形成しかつ高い周波数領域では前記信号強度記憶手段の出力である過去に記憶された周波数ごとの信号強度の加算平均値で重みを形成する周波数範囲別重み形成手段と、前記信号強度計測手段の出力である周波数ごとの信号強度に前記周波数範囲別重み形成手段からの出力に基づいて重み付けしてピーク周波数を決定するピーク周波数決定手段と、このピーク周波数決定手段の出力であるピーク周波数から障害物までの距離と速度との少なくとも一方を出力する距離・速度算出手段を備えたものであり、この構成によって、低い周波数領域については予測ピーク周波数付近のピーク周波数を効率的に検出することができ、さらに高周波数領域についてはノイズレベルを抑えてピーク周波数を検出することができるため、遠距離の障害物があってもノイズの影響を抑えて良好な検出を行うことが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記周波数範囲別重み形成手段が、高い周波数領域において前記予測ピーク周波数決定手段から出力される予測ピーク周波数があったときに、前記信号強度記憶手段の出力である過去に記憶された周波数ごとの信号強度の加算平均値で重みを形成すると共に、前記予測ピーク周波数周辺の周波数の重みも重ねて形成するように構成されているものであり、この構成によって、予測ピーク周波数が高周波数領域にある場合に、予測ピーク周波数周辺に重みづけしてピーク周波数を検出することが可能となり、遠距離において存在が予測される障害物をノイズの影響を抑えて検出することができる。
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態を説明するための車載用レーダ装置の構成を示すブロック図である。同図において、従来例を示した図４において説明したのと同一構成，同一作用効果のものには同一の符号を付した。本実施形態において図４の装置の構成と異なる点は、信号強度計測手段６から出力された各周波数ごとの信号強度を記憶する信号強度記憶手段11と、低い周波数領域においては予測ピーク周波数決定手段７からの出力である予測ピーク周波数周辺の周波数に重みを形成し、また高い周波数領域においては信号強度記憶手段11からの出力である過去に記憶された周波数ごとの信号強度の加算平均値で重みを形成する周波数範囲別重み形成手段12を備えた構成にある。
【００１１】
前記のように構成された本車載用レーダ装置の動作を説明する。
【００１２】
ＦＭＣＷ送信手段１において、三角状に周波数変調された搬送波が出力され、その搬送波はアンテナ２を介して送信される。送信された搬送波は、障害物に当たって反射して、アンテナ２で再び受信される。この受信した信号とＦＭＣＷ送信手段１から出力された信号は、混合手段３により混合することによってビート信号に変換され、Ａ／Ｄ変換手段４において離散値に変換された後、フーリエ変換手段５により周波数値に変換される。
【００１３】
その後、信号強度計測手段６において周波数値に変換されたビート信号の信号強度が各周波数ごとに計測され、この各周波数ごとの信号強度は信号強度記憶手段11に記憶される。
【００１４】
一方、予測ピーク周波数決定手段７において、過去に決定されたピーク周波数などから現時点でのピーク周波数が予測される。そして、周波数範囲別重み形成手段12は、予測ピーク周波数決定手段７において予測されたピーク周波数と、信号強度記憶手段11において記憶されている周波数ごとの信号強度から、低周波数領域では予測ピーク周波数周辺の周波数で重みを形成し、高周波数領域では信号強度記憶手段11の出力である過去に記憶された周波数ごとの信号強度の加算平均値で重みを形成する。この重み付けの値を信号強度計測手段６によって得られる各周波数ごとの信号強度に掛け合わせ、しきい値より大きい場合にその周波数をピーク周波数と決定し、そのピーク周波数に対応する距離と速度を距離・速度算出手段10において算出する。この距離と速度とのいずれか一方を算出するか、あるいは両方共に算出するかは適宜選択する。
【００１５】
次に、図２のフローチャートを参照して本発明の第１実施形態における周波数範囲別重み形成手段12の動作を説明する。
【００１６】
まず、ビート周波数の帯域をＮ個(Ｎは整数)に分割する。スタート後(Ｓ１)、１番目の周波数について重みを決定するため、ｉに１を代入する(Ｓ２)。次に、時刻Ｔにおけるｉ番目の周波数ｆ[Ｔ][ｉ]が、低周波数領域にあるか否かを判断し(Ｓ３)、Ｙesの場合には(Ｓ４)の処理を行い、Ｎoの場合には(Ｓ７)の処理を行う。
【００１７】
(Ｓ３)の処理において、Ｙesと判断された場合には、予測ピーク周波数決定手段７の出力である予測ピーク周波数ｆpと、時刻Ｔにおけるｉ番目の周波数ｆ[Ｔ][ｉ]との差の絶対値が一定値εより小さいか否かを判断し(Ｓ４)、Ｙesの場合には(Ｓ５)の処理を行い、Ｎoの場合は(Ｓ６)の処理を行う。前記(Ｓ４)の処理において、Ｙesと判断された場合には、ｉ番目の周波数ｆ[Ｔ][ｉ]の重み係数α[ｉ]に１よりも大きな値ηを代入する(Ｓ５)。また、(Ｓ４)の処理において、Ｎoと判断された場合には、ｉ番目の周波数ｆ[Ｔ][ｉ]の重み係数α[ｉ]に値１を代入する(Ｓ６)。
【００１８】
一方、(Ｓ３)の処理において、Ｎoと判断された場合には、ｊ＝１，Ｐa＝０とする(Ｓ７)。その後、ｊがｋと等しいか否かを判断し(Ｓ８)、Ｙesの場合には(Ｓ11)の処理を行い、Ｎoの場合には(Ｓ９)の処理を行う。(Ｓ８)の処理において、Ｎoと判断された場合には、信号強度記憶手段11の出力である周波数ｆ[Ｔ−ｊ][ｉ]のときの信号強度Ｐ[Ｔ−ｊ][ｉ]を用いて、Ｐa＝(Ｐa＋Ｐ[Ｔ−ｊ][ｉ])／ｋを代入し(Ｓ９)、その後、ｊ＝ｊ＋１を代入する(Ｓ10)。また、(Ｓ８)の処理において、Ｙesと判断された場合には、一定値νを用いて、重み係数α[ｉ]＝Ｐa×νとする(Ｓ11)。
【００１９】
その後、ｉ＝ｉ＋１として(Ｓ12)、ｉ＝Ｎであるか否かを判断し(Ｓ13)、Ｙesの場合には(Ｓ14)の処理を行い、Ｎoの場合には(Ｓ３)の処理を行う。(Ｓ13)において、Ｙesと判断された場合には、計算した重み係数α[１]，α[２]，α[３]，...，α[Ｎ]を出力して(Ｓ14)、終了する(Ｓ15)。
【００２０】
このようにすることによって、低い周波数領域については、予測ピーク周波数付近のピーク周波数を効率的に検出でき、さらに高周波数領域については、ノイズレベルを抑えてピーク周波数を検出することができるため、遠距離の障害物があってもノイズの影響を抑えて検出することが可能となる。
【００２１】
図３は本発明の第２実施形態を説明するための車載用レーダ装置の周波数領域別重み形成手段の動作を示すフローチャートである。
【００２２】
図３において当該フローは、図２におけるフローチャートから(Ｓ11)の処理を削除し、Ｓ16，Ｓ17，Ｓ18の処理を付け加えたものであり、Ｓ１〜Ｓ10，Ｓ12〜Ｓ15における各処理は、図２のフローチャートにより説明したＳ１〜Ｓ10，Ｓ12〜Ｓ15と同じ動作をするため、その詳しい説明は省略する。
【００２３】
図３の(Ｓ８)において、Ｙesと判断された場合には、予測ピーク周波数決定手段７の出力である予測周波数ｆpと、時刻Ｔにおけるi番目の周波数
ｆ[Ｔ][ｉ]との差の絶対値が一定値εより小さいか否かを判断し(Ｓ16)、Ｙesの場合は(Ｓ17)の処理を行い、Ｎoの場合は(Ｓ18)の処理を行う。そして、(Ｓ16)において、Ｙesと判断された場合にはｉ番目の周波数
ｆ[Ｔ][ｉ]の重み係数をα[ｉ]＝Ｐa×η×νとする(Ｓ17)。(Ｓ16)において、Ｎoと判断された場合には、ｉ番目の周波数ｆ[Ｔ][ｉ]の重み係数をα[ｉ]＝Ｐa×νとする(Ｓ18)。
【００２４】
このようにすることによって、予測ピーク周波数が高周波数領域にある場合に、前記予測周波数周辺に重み付けしてピーク周波数を検出することができ、また遠距離において存在が予測される障害物をノイズの影響を抑えて検出することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の車載用レーダ装置によれば、ビート信号の低周波数領域についてはピークがあると予測される周波数に重み付けをしてピーク周波数検出を行い、高周波数領域については検出時直前の周波数ごとの信号強度の加算平均による重み付けをしてピーク周波数を行うことによって、近距離における追尾中の障害物を容易に検出することができ、さらにノイズレベルが高いために検出が困難な遠距離における障害物も高確率で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための車載用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における周波数範囲別重み形成手段の動作に係るフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態を説明するための車載用レーダ装置における周波数範囲別重み形成手段の動作に係るフローチャートである。
【図４】従来の車載用レーダ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１…ＦＭＣＷ送信手段、  ２…アンテナ、  ３…混合手段、  ４…Ａ／Ｄ変換手段、  ５…フーリエ変換手段、  ６…信号強度計測手段、  ７…予測ピーク周波数決定手段、  ９…ピーク周波数決定手段、  10…距離・速度算出手段、  11…信号強度記憶手段、  12…周波数範囲別重み形成手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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