(57)【要約】【課題】目標物の反射点が複数ある場合に、各目標物ごとにピークを精度よくグルーピングすること。【解決手段】周波数増加区間あるいは周波数減少区間のＴ／２分のビート信号を用いてＦＦＴして、ビート信号の周波数スペクトル（以下、第１周波数スペクトルとする）を算出する。また、周波数増加区間あるいは周波数減少区間のＴ／２分のビート信号のうち、Ｔ／２よりも小さな所定の区間Ｔ’の部分のみを抽出し、その抽出したビート信号を用いてＦＦＴして、第２周波数スペクトルを算出する。第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルのそれぞれのピークを検出し、比較する。そして、第２周波数スペクトルの各ピークについて、そのピークに含まれる第１周波数スペクトルのピーク群を１つのグループとしてグルーピングを行う。【選択図】図４
2014224794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物に対して送信波を送信し、その目標物によって反射された受信波を受信するレーダ装置において、
前記受信波を用いて、距離の測定に用いる物理量の関数である第１スペクトルを算出する第１スペクトル算出手段と、
前記第１スペクトル算出手段で用いた前記受信波の周波数帯域の一部を用いて、距離の測定に用いる物理量の関数である第２スペクトルを算出する第２スペクトル算出手段と、
前記第２スペクトルの各ピークにおいて、その各ピークに含まれる位置の前記第１スペクトルのピーク群を、同一の目標物からのものとしてグルーピングするグループ化部と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記レーダ装置は、ＦＭ−ＣＷ方式であり、
前記第１スペクトル算出手段は、前記送信波と前記受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、そのビート信号の周波数スペクトルを第１スペクトルとして算出する手段であり、
前記第２スペクトル算出手段は、前記送信波と前記受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、そのビート信号の時間波形の連続した所定区間を抜き出し、その抜き出したビート信号の周波数スペクトルを第２スペクトルとして算出する手段である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記レーダ装置は、多周波ＣＷ方式であり、
前記第１スペクトル算出手段は、前記送信波と前記受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、各ステップ毎にそのビート信号の周波数スペクトルを算出し、それらの周波数スペクトルから前記送信波と前記受信波との位相差のスペクトルを第１スペクトルとして算出する手段であり、
前記第２スペクトル算出手段は、前記送信波と前記受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、全ステップのうち一部のステップについて各ステップ毎にそのビート信号の周波数スペクトルを算出し、それらの周波数スペクトルから前記送信波と前記受信波との位相差のスペクトルを第２スペクトルとして算出する手段である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記レーダ装置は、パルス方式であり、
前記第１スペクトル算出手段は、前記受信波の時間波形を第１スペクトルとして検出する手段であり、
前記第２スペクトル算出手段は、所定の周波数帯域のフィルタに前記受信波を通し、その透過した前記受信波の時間波形を第２スペクトルとして検出する手段である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記レーダ装置は、パルス圧縮方式であることを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
方位検出手段をさらに有し、
検出した方位に基づきグルーピングし、その後前記グループ化部によって前記各グループに対しグルーピングを行う、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記グループ化部は、前記第２周波数スペクトルの各ピークにおいて、そのピークの直前直後に存在する２つの極小値を抽出し、その極小値間に存在する前記第１周波数スペクトルのピーク群を、同一の目標物からのものとしてグルーピングする、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ目標物からの検出ピークを１つのグループにまとめることができるレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物を検知する装置として、レーダ装置が知られている。レーダ装置は、電波を目標物に対して照射し、目標物によって反射された反射波を受信して目標物までの距離、速度、方位を検出するものである。距離、速度を測定する方式として、ＦＭ−ＣＷ方式、多周波ＣＷ方式、パルス方式などが知られている。また、方位測定の方式として、デジタルビームフォーミング方式や位相モノパルス方式などが知られている。近年、自動車などにもレーダ装置が搭載され、車両間隔の制御や衝突回避などに利用されている。
【０００３】
レーダ装置によって距離を測定する場合、目標物は通常大きさを有した立体的形状であるため、１つの目標物に対して複数の反射点が存在し、その結果複数のピークが検出される場合がある。つまり、１つの目標物しか存在していないにもかかわらず、複数の目標物があるかのように誤検知されるおそれがある。そのため、検出された複数のピークを各目標物ごとにグループ分け（グルーピング）し、グループの数と目標物の数を一致させて正しく目標物の検知が行われるようにする必要がある。
【０００４】
このグルーピングの方法として、特許文献１に記載の方法がある。特許文献１には、複数の方位角で距離が同一ないしおよそ一致し、かつ極大値を形成しているピーク群を、１つのグループとしてまとめることが記載されている。そして、カメラ等による画像認識により目標物の方位角を検出し、グループ分けを補正することが記載されている。たとえば、隣接する２つの目標物が１つのグループとして検出された場合に、画像認識による補正によって２つのグループに分割することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５１６２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
衝突の防止を目的とする車載レーダでは、近年、歩行者の検知のために高分解能化が求められている。レーダの高分解能化に伴い、１の目標物から検出されるピークの数は増大する。したがって、検出された複数のピークを目標物ごとにグルーピングする技術の重要性も高まっている。
【０００７】
しかし、レーダによって歩行者を検出する場合、歩行者の向きなどによって検出ピークの数などが変動する。たとえば、歩行者がレーダに対して横向きの場合、方位幅は小さくなり、奥行き方向に複数のピークが検出される傾向が強い。そのため、正確なグルーピングが難しかった。
【０００８】
また、特許文献１の方法では、車両と歩行者が隣接し、かつ歩行者が車両の手前に位置している場合に歩行者と車両のグループ分けをすることは難しく、また歩行者のピークは車両のピークと比較して振幅が小さい場合があり、車両のピークと歩行者のピークとを分離することが難しい。
【０００９】
また、歩行者は車両等の目標物と異なり、呼吸による動きで電波の反射点が大きく変化し、検出されるピークの振幅は経時的に大きく変化する。そのため、歩行者のピーク群は極大値の位置が頻繁に変化し、特許文献１の方法では正確なグルーピングが難しい。
【００１０】
そこで本発明の目的は、複数の検出ピークを目標物ごとに精度よくグルーピング可能なレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
目標物に対して送信波を送信し、その目標物によって反射された受信波を受信するレーダ装置において、受信波を用いて、距離の測定に用いる物理量の関数である第１スペクトルを算出する第１スペクトル算出手段と、第１スペクトル算出手段で用いた受信波の周波数帯域の一部を用いて、距離の測定に用いる物理量の関数である第２スペクトルを算出する第２スペクトル算出手段と、第２スペクトルの各ピークにおいて、その各ピークに含まれる位置の第１スペクトルのピーク群を、同一の目標物からのものとしてグループ化するグループ化部と、を有することを特徴とするレーダ装置である。
【００１２】
距離の測定に用いる物理量は、本発明のレーダ装置の測距方式に依存する。たとえば、ＦＭ−ＣＷ方式においては周波数、多周波ＣＷ方式においては位相、パルス方式においては時間である。
【００１３】
第２スペクトルを算出する際の受信波の周波数帯域の一部とは、受信波そのものの一部のみならず、ビート信号やベースバンドの信号に変換後の信号の一部であってもよい。また、周波数帯域のみならず、周波数に直接・間接に関連するパラメータの区間（たとえば時間）も意味するものとする。
【００１４】
本発明のレーダ装置がＦＭ−ＣＷ方式である場合、第１スペクトル算出手段は、送信波と受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、そのビート信号の周波数スペクトルを算出する手段とし、第２スペクトル算出手段は、送信波と受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、そのビート信号の時間波形の連続した所定区間を抜き出し、その抜き出したビート信号の周波数スペクトルを算出する手段とすることができる。
【００１５】
本発明のレーダ装置が多周波ＣＷ方式である場合、第１スペクトル算出手段は、送信波と受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、各ステップ毎にそのビート信号の周波数スペクトルを算出し、それらの周波数スペクトルから送信波と受信波との位相差のスペクトルを算出する手段とし、第２スペクトル算出手段は、送信波と受信波との差周波数を有したビート信号を生成し、全ステップのうち一部のステップについて各ステップ毎にそのビート信号の周波数スペクトルを算出し、それらの周波数スペクトルから送信波と受信波との位相差のスペクトルを算出する手段とすることができる。位相差のスペクトルの算出方法には、従来知られている各種方法を用いることができる。
【００１６】
本発明のレーダ装置がパルス方式である場合、第１スペクトル算出手段は、受信波の時間波形を検出する手段であり、第２スペクトル算出手段は、所定の周波数帯域のフィルタに受信波を通し、その透過した受信波の時間波形を検出する手段とすることができる。また、本発明にはパルス圧縮方式を用いることができる。
【００１７】
また、本発明のレーダ装置において、方位の測定結果をグルーピングに用いるようにしてもよい。たとえば、所定の方位角内のピークを１つのグループとしてまとめ、そのグループ内において本発明のグルーピングをさらに用いてグループの細分化を図るようにすることができる。この方法によると、本発明のグルーピング処理の負荷を軽減することができる。方位の測定方式には、デジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）方式や位相モノパルス方式などを用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、受信信号を用いて第１スペクトルを算出するとともに、受信信号の周波数帯域の一部を用いて第２スペクトルを算出しており、第１スペクトルよりも距離分解能が低くなっている。そのため、第２スペクトルのピークは、第１スペクトルのピークに比べて広くなっている。この広くなったピークを利用して第１スペクトルのピークをグルーピングすることで、複数の検出ピークを目標物ごとに精度よくグルーピングすることができる。本発明のレーダ装置は、特に、車載レーダなどの歩行者を検出するレーダとして適している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１のレーダ装置の構成を示した図。
【図２】信号の周波数の時間変化を示したグラフ。
【図３】第１、２周波数スペクトルの１例を示したグラフ。
【図４】実施例２のレーダ装置の構成を示した図。
【図５】信号の周波数の時間変化を示したグラフ。
【図６】各ステップにおける周波数スペクトルを示したグラフ。
【図７】実施例３のレーダ装置の構成を示した図。
【図８】送信信号の時間波形を示したグラフ。
【図９】第１、２時間波形の１例を示したグラフ。
【図１０】実施例４のレーダ装置の構成を示した図。
【図１１】送信信号の波形を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１のレーダ装置の構成を示した図である。実施例１のレーダ装置は、距離・速度の測定にＦＭ−ＣＷ方式を用い、方位の測定に位相モノパルス方式を用いた装置である。図１のように、実施例１のレーダ装置は、発振器１０と、方向性結合器１１と、送信アンテナ１２と、Ｋ本の受信アンテナ１３−１〜１３−Ｋと、スイッチ１４と、ミキサ１５と、バンドパスフィルタ１６と、ＡＤ変換器１７と、信号処理部１８と、によって構成されている。
【００２２】
以下、実施例１のレーダ装置の各構成について説明するとともに、その動作について説明する。
【００２３】
発振器１０は、図２のように周波数変調された信号（送信信号）を発振する。その送信信号は、具体的には、周期Ｔ、周波数変位幅ΔＦ、中心周波数ｆ0 とする三角波であり、０〜Ｔ／２の区間では周波数が時間に対して線形にΔＦ増加し、Ｔ／２〜Ｔの区間では周波数が時間に対して線形にΔＦ減少する。発振器１０は、方向性結合器１１の入力ポートに接続されている。
【００２４】
なお、送信信号は０〜Ｔの区間において周波数が時間に対して線形にΔＦ増加あるいは減少するのこぎり波であってもよい。
【００２５】
発振器１０からの送信信号は、方向性結合器１１に入力される。方向性結合器１１は、出力ポートは送信アンテナ１２、結合ポートはミキサ１５に接続されており、発振器１０からの送信信号を分岐して送信アンテナ１２、ミキサ１５にそれぞれ出力する。
【００２６】
送信アンテナ１２には、方向性結合器１１を介して発振器１０から送信信号が入力され、送信アンテナ１２から電磁波として送信波が放射される。受信アンテナ１３−１〜１３−Ｋは、目標物によって反射された受信波をそれぞれ受信する。送信アンテナ１２、受信アンテナ１３−１〜３−Ｋには、マイクロストリップアンテナなどを用いることができる。
【００２７】
スイッチ１４は、入力側はＫ本の受信アンテナ１３−１〜１３−Ｋにそれぞれ接続されており、出力側はミキサ１５に接続されている。このスイッチ１４により、受信アンテナ１３−１〜１３−Ｋのうち１本が選択され、その選択された受信アンテナ１３からの受信信号がミキサ１５へと入力される。
【００２８】
ミキサ１５は、２つの入力端子がそれぞれ方向性結合器１１の結合ポートとスイッチ１４の出力端子に接続されており、方向性結合器１１からの送信信号とスイッチ１４からの受信信号とを混合して出力する。そして、その出力信号はバンドパスフィルタ１６に通され、ビート信号が取り出される。ビート信号は、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差の周波数の信号である。ビート信号は、ＡＤ変換器１７によってデジタル信号としてサンプリングされ、信号処理部１８に入力される。
【００２９】
信号処理部１８は、図１のように、第１スペクトル算出手段１８ａ、第２スペクトル算出手段１８ｂ、グループ化部１８ｃを有している。ビート信号は第１スペクトル算出手段１８ａ、第２スペクトル算出手段１８ｂにそれぞれ入力され、それぞれ周波数スペクトルが算出される。そして、その周波数スペクトルに基づき、目標物が検知される。信号処理部１８での動作については後に詳しく説明する。信号処理部１８には、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ、入出力装置などを備えたコンピュータを用いることができ、プログラムによって第１スペクトル算出手段１８ａ、第２スペクトル算出手段１８ｂ、グループ化部１８ｃにおける各種信号処理を行うことができる。なお、バンドパスフィルタ１６を設けずに、バンドパスフィルタ１６と同等の処理を、信号処理部１８におけるデジタル処理として実現してもよい。
【００３０】
次に、実施例１のレーダ装置の動作について説明する。
【００３１】
実施例１のレーダ装置では、信号処理部１８において、その信号処理部１８に入力されるビート信号をＦＴＴ（高速フーリエ変換）して周波数スペクトルを算出し、その周波数スペクトルのピーク位置から目標物の距離Ｌ、速度Ｖを測定する。具体的には、周波数増加区間（図２における０〜Ｔ／２の区間）でのビート信号の周波数スペクトルを算出し、そのピーク位置からビート周波数ｆｕを求め、周波数減少区間（図２におけるＴ／２〜Ｔの区間）でのビート信号の周波数スペクトルを算出し、そのピーク位置からビート周波数ｆｄを求めることで、Ｌ＝ｃＴ（ｆｕ＋ｆｄ）／（８ΔＦ）、ここでｃは光速、により距離Ｌを算出することができ、Ｖ＝ｃ（ｆｄ−ｆｕ）／（４ｆ0 ）によって速度Ｖを算出することができる。
【００３２】
また、目標物の方位については、スイッチ１４の切り換えによって各受信アンテナ１３からの受信信号をそれぞれ受信することで、ＤＢＦや位相モノパルス方式などの方式によって測定することができる。
【００３３】
ここで、目標物は通常大きさを有した立体的形状である。そのため、距離分解能が高いと目標物の反射点が複数存在する場合がある。ΔＦが十分に大きいと、すなわち十分に距離分解能が高いと、ビート信号の周波数スペクトルには、各反射点に対応した複数のピークが存在することとなる。たとえば、車載レーダでは車両や歩行者などが目標物となるが、目標物が歩行者である場合、１〜５のピークが存在する。目標物を正しく検知するためには、それら複数のピークを目標物ごとにグルーピングする必要がある。
【００３４】
そこで実施例１のレーダ装置では、信号処理部１８において以下のように信号処理を行うことでグルーピングする。
【００３５】
信号処理部１８に入力されたビート信号は、第１スペクトル算出手段１８ａ、第２スペクトル算出手段１８ｂのそれぞれにおいて次のように処理される。
【００３６】
第１スペクトル算出手段１８ａでは、周波数増加区間あるいは周波数減少区間のＴ／２分のビート信号を用いてＦＦＴ（高速フーリエ変換）して、ビート信号の周波数スペクトル（以下、第１周波数スペクトルとする）を算出する。
【００３７】
また、第２スペクトル算出手段１８ｂでは、周波数増加区間あるいは周波数減少区間のＴ／２分のビート信号のうち、Ｔ／２よりも小さな所定の区間Ｔ’の部分のみを抽出し、その抽出したビート信号を用いてＦＦＴして、第２周波数スペクトルを算出する。区間Ｔ’は、レーダの装置構成、測定環境、目標物の種類などによって適切な値に設定する。
【００３８】
なお、第１スペクトル算出手段１８ａ、第２スペクトル算出手段１８ｂにおける周波数解析には、ＦＦＴ以外の手法を用いてもよい。
【００３９】
グループ化部１８ｃでは、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルのそれぞれのピークを検出し、比較する。そして、第２周波数スペクトルの各ピークについて、そのピークに含まれる第１周波数スペクトルのピーク群を１つのグループとしてグルーピングを行う。
【００４０】
ここで、第２周波数スペクトルを算出するのに用いた区間Ｔ’のビート信号は、送信信号の周波数変位幅をΔＦ・２Ｔ’／Ｔとした場合のビート信号に相当するものである（図２参照）。周波数変位幅がΔＦの場合よりも周波数変位幅が小さくなるため、周波数分解能は低くなり、第１周波数スペクトルでは分離できていたピークが、第２周波数スペクトルでは分離できなくなる。つまり、第１周波数スペクトルでは、１つの目標物に複数の反射点が存在していたために、複数のピークが存在していたが、分解能の低い第２周波数スペクトルでは、目標物の複数の反射点を区別できなくなり、１つの目標物に対してピークは１つとなる。このことから、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとを重ね合わせたときに、第２周波数スペクトルのある１つのピークに含まれる第１周波数スペクトルのピーク群は、ある１つの目標物に由来するものと言うことができる。したがって、第１周波数スペクトルのピークをそのようなピーク群ごとに分けることで、グルーピングを行うことができる。
【００４１】
ある第２周波数スペクトルのピークに、第１周波数スペクトルのピークが含まれるか否かの判定は、たとえば以下のようにして行う。まず、ある第２周波数スペクトルのピークの直前直後に存在する２つの極小値を抽出する。極小値が存在しない場合には、所定のしきい値以下となる点を抽出する。そして、２つの極小値間に存在する第１周波数スペクトルのピークを、第２周波数スペクトルのピークに含まれるものとする。他にも、ピークの半値幅などを基準として、ピークの包含を判定してもよい。
【００４２】
図３は、第１周波数スペクトルおよび第２周波数スペクトルの一例を示した図である。この図３を用い、上記グルーピングの方法を具体的に説明する。図３に示した第１周波数スペクトルでは、低周波数側から順に、８つのピークａ〜ｈが存在している。なお、周波数が０の付近に存在するピークは、送信波の回り込みなどの影響によるものなので、ここでは無視する。一方、第２周波数スペクトルは、低周波数側から順に、２つのピークＡ、Ｂが存在している。この２つのピークのうち、低周波数側のピークＡの極小値間には、第１周波数スペクトルの４つのピークａ〜ｄが存在している。そこで、この４つのピークａ〜ｄを１つのグループとする。また、第２周波数スペクトルのピークのうち高周波数側のピークＢの極小値間には、第１周波数スペクトルの４つのピークｅ〜ｈが存在している。この４つのピークｅ〜ｈを１つのグループとする。以上により、第１周波数スペクトルの８つのピークを、２つのピーク群にグルーピングする。
【００４３】
上記のグルーピングにおいて、方位の検出結果を用いたグルーピングを併用することも可能である。方位の検出結果を用いたグルーピングは、たとえば、ある所定の方位角の範囲内に存在するピークを１つのグループとしてまとめることにより行うことができる。この方位検出結果を用いたグルーピングによって、上記グルーピング結果を補正したり、グループの細分化などを行うことができる。また、先に方位検出結果を用いたグルーピングを行ってから、後に上記グルーピングを行うことで、上記グルーピング処理の負荷を軽減することができる。
【００４４】
以上、実施例１のレーダ装置によれば、距離の測定に用いるスペクトルのピークについて、複数のピークが存在する場合に目標物ごとに精度よくグルーピングを行うことができる。
【００４５】
また、速度を測定する場合、周波数増加区間での周波数スペクトルのピークと、周波数減少区間での周波数スペクトルのピークとを１対に対応させること（ペアリングという）が必要であるが、先に上記グルーピングを行えば、ペアリングの組み合わせは同一のグループ内で探索すればよく、ペアリング処理の負荷を軽減することができる。
【実施例２】
【００４６】
図４は、実施例２のレーダ装置の構成を示した図である。実施例２のレーダ装置は、多周波ＣＷ方式により距離・速度を測定するものである。図４のように、実施例２のレーダ装置は、実施例１のレーダ装置の発振器１０、信号処理部１８を、発振器２０、信号処理部２８にそれぞれ置き替えたものであり、他の構成は実施例１のレーダ装置と同様である。
【００４７】
発振器２０は、図５に示すように周波数が変化する送信信号を発振する。この送信信号は、周波数が時間に対して階段状に増加して戻るのを繰り返すものである。図５のように、ｆ0 を最初の値として、周波数が、ｆ0 、ｆ0 ＋Δｆ、ｆ0 ＋２Δｆ、・・・とΔｆずつ時間間隔ｔで段階的に増加し、ｎステップ（ｎは４以上の自然数）で元の周波数ｆ0 に戻るものである。送信信号として、上記とは逆に周波数が時間に対して階段状に減少する信号を用いることもできるし、あるいは階段状に増加と減少を繰り返す信号を用いることもできる。
【００４８】
信号処理部２８は、実施例１のレーダ装置における信号処理部１８のうち、第１スペクトル算出手段１８ａ、第２スペクトル算出手段１８ｂ、およびグループ化部１８ｃを以下に説明する第１スペクトル算出手段２８ａ、第２スペクトル算出手段２８ｂ、およびグループ化部２８ｃとしたものである。
【００４９】
実施例２のレーダ装置では、各ステップにおいてビート信号を周波数解析して周波数スペクトルを算出し、それら周波数スペクトルから位相差を求めて距離を算出する。その具体的手法は次の通りである（図６参照）。各周波数スペクトルから対応するピーク値を１つずつ計ｎ個抽出する。そのピーク値は、送信波と受信波の位相差である位相値を含む複素数値であり、ｋステップにおける位相θk は、θk ＝２π・（２Ｒ／ｃ）・（ｆ0 ＋ｋΔｆ）、ここでＲは目標物の反射点までの距離、ｃは光速である。その抽出したピーク値を、ステップ数の小さな順に並べて配列Ｓを構成する。そして、配列Ｓを周波数ステップ方向でフーリエ変換することで、２Ｒ／ｃのスペクトルを得て、そのスペクトルのピークを抽出して目標物の距離Ｒを算出する。なお、ビート信号を周波数解析した周波数スペクトルはドップラー周波数を示すものであり、ピーク位置の違いは速度の違いを示している。したがって、同一距離で速度の異なる目標物を分離して検出可能である。図６の場合においては、ドップラー周波数ｆ１のピーク値と、ｆ２のピーク値でそれぞれ配列Ｓを構成することで、それぞれ分離して距離を検出することができる。
【００５０】
この実施例２のレーダ装置においても、Δｆやステップ数が大きいと、目標物は複数の反射点を有する場合があり、そのような場合には配列Ｓをフーリエ変換して得られるスペクトルは複数のピークを有する。そこで、実施例２のレーダ装置では、以下のようにしてグルーピングを行う。
【００５１】
まず、信号処理部２８の第１スペクトル算出手段２８ａにて、各ステップ毎にビート信号をＦＦＴし、周波数スペクトルを算出する。そして、各周波数スペクトルからドップラー周波数の等しいピーク値を１つずつ計ｎ個抽出する。それらのピーク値を、ステップ数の小さな順に並べて配列Ｓを構成する。配列Ｓは、速度の異なる複数の目標物が存在する場合には、その速度ごとに構成する。配列ＳをＦＦＴし、スペクトル（以下、第１スペクトル）を算出する。
【００５２】
次に、信号処理部２８の第２スペクトル算出手段２８ｂにて、配列Ｓの一部を抽出する。つまり、配列Ｓのｎ個の要素のうち、ｎより小さな所定の数ｎ’の要素を抽出し、配列Ｓ’とする。この配列Ｓ’を用いて、上記と同様にスペクトル（以下、第２スペクトル）を算出する。配列Ｓ’の要素数ｎ’は、レーダの装置構成、測定環境、目標物の種類などによって適切な値に設定する。
【００５３】
次に、信号処理部２８のグループ化部２８ｃにて、実施例１のレーダ装置におけるグループ化部１８ｃと同様にしてグルーピングを行う。すなわち、第１スペクトルと第２スペクトルのそれぞれのピークを検出し、比較する。そして、第２スペクトルの各ピークについて、そのピークに含まれる第１スペクトルのピーク群を１つのグループとしてグルーピングする。ピークに含まれるか否かの判定は実施例１と同様である。
【００５４】
上記の方法によりグルーピングできる理由は、実施例１の場合と同様である。多周波ＣＷ方式での距離測定では、送信信号の周波数変調幅、すなわち、Δｆ・ｎが距離分解能を決定する。配列Ｓ’は、配列Ｓの要素の一部を抽出して用いているため、送信信号の周波数変調幅をΔｆ・ｎ’とすることに相当する。したがって、配列Ｓ’を用いると、配列Ｓを用いる場合に比べて距離分解能が低くなる。その結果、第２スペクトルでは、目標物の複数の反射点を区別できなくなり、１つの目標物に対して１つのピークが存在する。このことから、第２スペクトルのピークに含まれる第１スペクトルのピーク群は、ある１つの目標物の複数の反射点に由来すると言うことができ、上記方法によってグルーピングを行うことができる。
【００５５】
以上、実施例２のレーダ装置によれば、実施例１のレーダ装置と同様に、精度よくグルーピングを行うことができる。
【実施例３】
【００５６】
図７は、実施例３のレーダ装置の構成を示した図である。実施例３のレーダ装置は、パルス方式により距離の測定をするものである。つまり、パルスの時間遅延から目標物の距離を測定するものである。図７のように、実施例３のレーダ装置は、実施例１のレーダ装置において、発振器１０を発振器３０に置き替え、方向性結合器１１と送信アンテナ１２との間にスイッチ３９を設け、ミキサ１５の出力側の構成を、バンドパスフィルタ３６ａ、ｂ、ＡＤ変換器３７ａ、ｂ、信号処理部３８に置き替えたものである。他の構成については実施例１のレーダ装置と同様である。以下、実施例１と異なる構成部分について説明する。
【００５７】
発振器３０は、所定の周波数の連続波である信号を発振する。スイッチ３９は、方向性結合器１１からの信号を所定の間隔で導通・遮断するものである。このスイッチ３９によって、発振器３０からの信号を、パルス幅τのパルス状に調整する（図８参照）。そして、送信アンテナ１２よりパルス状の送信波が送信される。
【００５８】
ミキサ１５の出力側は、バンドパスフィルタ３６ａ、ｂにそれぞれ接続されており、ミキサ１５から出力される信号はバンドパスフィルタ３６ａ、ｂにそれぞれ入力される。バンドパスフィルタ３６ａは、バンドパスフィルタ１６ａと同様のものであり、これにより所定の帯域の信号が透過されて信号が取り出される。また、バンドパスフィルタ３６ｂには、バンドパスフィルタ３６ａよりも周波数通過帯域の狭いものを用いる。バンドパスフィルタ３６ａ、ｂの出力側は、それぞれＡＤ変換器３７ａ、ｂを介して信号処理部３８に接続されている。なお、バンドパスフィルタ３６ｂの通過帯域については、レーダ装置の構成、測定環境、目標物の種類などによって適切な値に設定する。
【００５９】
信号処理部３８は、図７のように、第１スペクトル算出手段３８ａ、第２スペクトル算出手段３８ｂ、グループ化部３８ｃを有している。バンドパスフィルタ３６ａ、ｂからの信号は、それぞれ第１スペクトル算出手段３８ａ、第２スペクトル算出手段３８ｂに入力される。
【００６０】
この実施例３のレーダ装置においても、パルス幅τが小さいと、目標物は複数の反射点を有する場合があり、そのような場合には第１スペクトル算出手段３８ａにおいて検出される第１時間波形は複数のピークを有する。そこで、実施例３のレーダ装置では、以下のようにしてグルーピングを行う。
【００６１】
まず、第１スペクトル算出手段３８ａにて、バンドパスフィルタ３６ａからの信号の時間波形（以下、第１時間波形とする）を検出する。同じく、第２スペクトル算出手段３８ｂにて、バンドパスフィルタ３６ｂからの信号の時間波形（以下、第２時間波形）を検出する。
【００６２】
次に、信号処理部３８のグループ化部３８ｃにおいて、第１時間波形と第２時間波形のピークをそれぞれ抽出する。第１時間波形と第２時間波形のピーク位置を比較し、第２時間波形の各ピークについて、そのピークに含まれる第１時間波形のピーク群を１つのグループとしてグルーピングを行う。ピークに含まれるか否かの判定方法は実施例１や実施例２と同様である。
【００６３】
図９に示した第１、２時間波形の一例を参照に、上記グルーピングを具体的に説明する。図９に示した例では、第２時間波形には２つのピークＡ、Ｂが存在している。そして、第１時間波形には７つのピークａ〜ｇが存在している。第２時間波形のピークＡは、第１時間波形のピークａ〜ｃを含んでおり、第２時間波形のピークＢは、第１時間波形のピークｄ〜ｇを含んでいる。そこで、第１時間波形の７つのピークのうち、ピークａ〜ｃを１つのグループにまとめ、ピークｄ〜ｇを１つのグループにまとめる。
【００６４】
上記の方法により的確なグルーピングできる理由は、実施例１の場合と同様である。パルス方式での距離測定では、距離分解能はパルス幅により決定され、パルス幅が広いほど距離分解能が低くなる。
【００６５】
ここで、パルスのパルス幅と周波数帯域とは、反比例する関係にある。また、バンドパスフィルタ３６ｂの通過帯域は、バンドパスフィルタ３６ａの通過帯域よりも狭い。そのため、バンドパスフィルタ３６ｂから出力される信号は、バンドパスフィルタ３６ａから出力される信号よりもパルス幅が広くなる。
【００６６】
したがって、バンドパスフィルタ３６ｂから出力される信号の時間波形は、距離分解能（時間分解能）が、バンドパスフィルタ３６ａから出力される信号よりも低くなっている。その結果、第２時間波形では、目標物の複数の反射点を区別できなくなり、１つの目標物に対して１つのピークが存在する。このことから、第２時間波形のピークに含まれる第１時間波形のピーク群は、ある１つの目標物の複数の反射点に由来すると言うことができ、上記方法によってグルーピングを行うことができる。
【００６７】
以上のように、実施例３のレーダ装置もまた、実施例１、２のレーダ装置と同様に、精度よくグルーピングを行うことができる。
【実施例４】
【００６８】
図１０は、実施例４のレーダ装置の構成を示した図である。実施例４のレーダ装置は、パルス圧縮方式により距離の測定をするものである。図１０のように、実施例４のレーダ装置は、発振器４０ａ、ｂと、スイッチ１４、４９と、伸張器４１と、方向性結合器１１と、ミキサ４５ａ、ｂと、送信アンテナ１２と、受信アンテナ１３−１〜１３−Ｋと、バンドパスフィルタ４６ａ、ｂと、圧縮器４２ａ、ｂと、ＡＤ変換器３７ａ、ｂと、信号処理部４８と、を有している。なお、実施例３のレーダ装置と構成が同じ部分については同一の符号を用いている。
【００６９】
実施例４のレーダ装置の各構成および動作について、より具体的に説明する。
【００７０】
発振器４０ｂからの信号は、スイッチ４９に入力される。スイッチ４９は、発振器４０ｂからの信号を所定の間隔で導通・遮断するものである。このスイッチ４９によって、発振器４０ｂからの信号をパルス幅τのパルス状に調整する。
【００７１】
伸張器４１は、スイッチ４９からのパルス状の信号を、信号の周波数が時間τの増加で直線的にΔＦ増加するように、ＦＭ変調する（図１１参照）。
【００７２】
発振器４０ａからの信号は、方向性結合器１１によってミキサ４５ａ、ｂに入力される。ミキサ４５ｂでは、発振器４０ａからの信号と伸張器４１からの信号を混合して周波数変換して出力する。ミキサ４５ｂの出力側は送信アンテナ１２に接続されている。
【００７３】
送信アンテナ１２、受信アンテナ１３−１〜１３−Ｋ、スイッチ１４については、実施例３と同様の動作であるため説明を省略する。
【００７４】
ミキサ４５ａには、スイッチ１４からの受信信号と、発振器４０ａからの信号とが入力される。ミキサ４５ａにおいてその２つの信号を混合し、バンドパスフィルタ４６ａ、ｂを通すことで、ベースバンドの信号に変換する。バンドパスフィルタ４６ｂには、バンドパスフィルタ４６ａよりも通過帯域が狭いものを用いる。
【００７５】
バンドパスフィルタ４６ａ、ｂを通過した信号は、圧縮器４２ａ、ｂにそれぞれ入力される。圧縮器４２ａ、ｂは、遅延時間に対する周波数特性が、伸張器４１とは増減が反転した特性のフィルタである。この圧縮器４２ａ、ｂにより、入力された信号はパルス幅がτから１／ΔＦに圧縮され、振幅は（τ．ΔＦ）1/2 に大きくなる。
【００７６】
このように、実施例４のレーダ装置では、伸張器４１と圧縮器４２ａ、ｂによって、信号の送信時にはパルス幅τを比較的大きく取り平均電力を大きくして探知距離を確保するとともに、信号の受信時にはパルス幅を圧縮することで距離分解能を高めることができる。
【００７７】
信号処理部４８は、図１０に示すように、第１スペクトル算出手段４８ａ、第２スペクトル算出手段４８ｂ、グループ化部４８ｃを有している。圧縮器４２ａ、ｂから出力される信号は、それぞれ第１スペクトル算出手段４８ａ、第２スペクトル算出手段４８ｂに入力される。
【００７８】
実施例４のレーダ装置は、実施例３のレーダ装置と同様にしてグルーピングを行う。つまり、第１スペクトル算出手段４８ａにおいて、入力される信号の時間波形（第１時間波形とする）を求め、第２スペクトル算出手段４８ｂにおいて入力される信号の時間波形（第２時間波形とする）を求め、グループ化部４８ｃにおいて第１時間波形と第２時間波形のピークをそれぞれ抽出する。そして、第１時間波形と第２時間波形のピーク位置を比較し、第２時間波形の各ピークについて、そのピークに含まれる第１時間波形のピーク群を１つのグループとしてグルーピングを行う。
【００７９】
これにより、的確なグルーピングを行うことができる理由も、実施例３の場合と同様である。バンドパスフィルタ４６ｂの通過帯域が、バンドパスフィルタ４６ａの通過帯域よりも狭いために、第２スペクトル算出手段４８ｂに入力される信号は、第１スペクトル算出手段４８ａに入力される信号よりも距離分解能が低くなるためである。
【００８０】
以上のように、実施例４のレーダ装置もまた、実施例１〜３のレーダ装置と同様に、精度よくグルーピングを行うことができる。
【００８１】
［変形例］
本発明のレーダ装置は、実施例に示した距離、速度の測定方式に限定されるものではない。たとえば、ＦＭＣＷ方式と多周波ＣＷ方式とを組み合わせた方式など、従来知られている各種測定方式に適用することができる。いずれの方式においても、本来の距離測定に用いる第１スペクトル以外に、その距離測定に用いる受信波の周波数帯域の一部を用いて第２スペクトルを算出し、第２スペクトルの各ピークにおいて、そのピークに含まれる第１スペクトルのピーク群を１つのグループとしてグルーピングすれば、目標物毎のグルーピングを精度よく行うことができる。
【００８２】
また、方位の測定方式として、実施例に示したレーダ装置では、複数の受信アンテナを設けてＤＢＦや位相モノパルス方式によって方位を測定しているが、これに限るものではなく、たとえば、アンテナを機械的に走査することによって方位を測定してもよい。
【００８３】
また、実施例１〜４のレーダ装置は、目標物の距離、速度、方位を測定するものであったが、本発明のレーダ装置は、少なくとも距離を測定するものであればよく、速度や方位の測定は必ずしも必要ではない。
【００８４】
また、実施例２〜４においても、実施例１において説明したのと同様に、方位の検出結果を用いたグルーピングを併用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のレーダ装置は、たとえば車載レーダとして用いて歩行者の検出などを行うことができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０、２０、３０、４０ａ、ｂ：発振器
１１：方向性結合器
１２：送信アンテナ
１３−１〜１３−Ｋ：受信アンテナ
１４、４９：スイッチ
１５、４５ａ、ｂ：ミキサ
１６、３６ａ、ｂ、４６ａ、ｂ：バンドパスフィルタ
１７、３７ａ、ｂ：ＡＤ変換器
１８、２８、３８、４８：信号処理部
１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａ：第１スペクトル算出手段
１８ｂ、２８ｂ、３８ｂ、４８ｂ：第２スペクトル算出手段
１８ｃ、１８ｃ、３８ｃ、４８ｃ：グループ化部
４１：伸張器
４２ａ、ｂ：圧縮器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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