(57)【要約】【課題】検波点と追尾フィルタの追尾点の差が大きい場合に、ターゲットの追尾精度を向上させること。【解決手段】物体の追尾点を更新することで車両周辺の物体を検出する物体検出装置１００であって、物体の位置を検出する位置検出手段１１と、追尾点と物体の移動規則から物体の予測位置を予測する位置予測手段（例えば、Ｓ３００、式（１））と、位置検出手段が検出した物体の位置、及び、位置予測手段が予測した予測位置に基づき、追尾点を更新する追尾点更新手段（例えば、Ｓ５００、式（５））と、追尾点から第１の所定範囲内に位置検出手段が検出した物体が存在する場合、位置検出手段が検出した物体の距離情報を用いて、位置検出手段が検出した物体の位置を補正する補正手段（例えば、Ｓ５０４、ダミー検波点作成部２２）と、を有し、追尾点更新手段は、補正手段が補正した物体の位置、及び、位置予測手段が予測した予測位置に基づき、追尾点を更新する、ことを特徴とする。【選択図】図１
2014006122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出した物体の位置により物体の追尾点を更新することで車両周辺の物体を検出する物体検出装置であって、
物体の位置を検出する位置検出手段と、
前記追尾点と物体の移動規則から物体の予測位置を予測する位置予測手段と、
前記位置検出手段が検出した物体の位置、及び、前記位置予測手段が予測した予測位置に基づき、前記追尾点を更新する追尾点更新手段と、
前記追尾点から第１の所定範囲内に前記位置検出手段が検出した物体が存在する場合、前記位置検出手段が検出した物体の距離情報を用いて、前記位置検出手段が検出した物体の位置を補正する補正手段と、を有し、
前記追尾点更新手段は、前記補正手段が補正した物体の位置、及び、前記位置予測手段が予測した予測位置に基づき、前記追尾点を更新する、
ことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記追尾点から前記第１の所定範囲内に前記位置検出手段が検出した物体が存在する場合であって、
さらに、前記追尾点から第２の所定範囲内に、前記位置検出手段が検出した物体が存在する場合、前記追尾点更新手段は、前記追尾点から前記第２の所定範囲内にある前記位置検出手段が検出した物体の位置、及び、前記位置予測手段が予測した予測位置に基づき、前記追尾点を更新する、
ことを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記第１の所定範囲は、当該物体検出装置から前記追尾点までの距離を一定とする円の円周を中心とし、半径方向に第１の幅を有する円周領域である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記第２の所定範囲は、当該物体検出装置から前記追尾点までの距離を一定とする円の円周を中心とし、半径方向に第２の幅を有する円周領域のうち、前記追尾点の方位を中心に所定の角度を有する扇状領域である、
ことを特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
【請求項５】
路面に対する静止物を除き、物体まで距離の差が互いに閾値以内の物体を特定する物体特定手段を有し、
前記補正手段は、前記物体特定手段が特定した物体に対してのみ、物体の位置を補正する、
ことを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
【請求項６】
車幅方向をｘ方向、車長方向をｙ方向とした場合、
前記補正手段は、前記追尾点の過去の位置情報から前記位置検出手段が検出した物体のｘ座標を決定し、
ｘが一定となる線上で、当該物体検出装置までの距離が、前記位置検出手段が検出した物体までの距離と等しくなる点のｙ座標を決定し、
前記ｘ座標と前記ｙ座標を前記位置検出手段が検出した物体の補正後の位置とする、
ことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記位置検出手段は、電波を車両周辺に送信し、車両周辺の物体から反射した反射波に基づき物体までの距離と物体の方位を検出し、距離と方位から物体の位置を特定する、
ことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の周辺の物体の位置を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転席からの死角をレーダで監視することで、隣接した走行レーンを走行する後側方や並走車両などの他車両などの地物の存在を運転者に知らせる物体検出装置が知られている。例えば、運転者がウィンカスイッチをＯＮにした際、物体検出装置は後側方に障害物があることを検出すると、警報音を吹鳴するなどして運転者に注意喚起する。
【０００３】
レーダにより検出されるターゲットの位置（検波点）は若干、ばらつくことが知れており、従来から、検波点を追尾フィルタに入力して追尾点を生成し、追尾点によりターゲットを追尾している。そして、この追尾結果に基づき警報等を発している（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、今回のサンプリング時刻における観測結果を示す位置Ｒ1と前回サンプリング時刻の情報に基づき予測された推定位置Ｐ0とから、今回のサンプリング時刻の観測対象物体の位置である確定位置Ｐ1を算出する車載型周辺監視装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーダの検出範囲内に複数のターゲットが存在している場合（例えば、接近して存在する場合）、複数のターゲットからの反射波により干渉が生じ、検波点の位置のばらつきが大きくなる。この結果、追尾点の近傍に検波点がなくなり、追尾フィルタが追尾点を更新するための検波点が得られない場合がある。
【０００６】
図１４（ａ）は、レーダの検波点の検出結果を示す図の一例である。レーダ位置（自車位置）が座標の原点に示され、検波点の相対位置が"×"でプロットされている。自車量の幅方向をＸ軸（左方向を負、右方向を正）、車軸に垂直な方向をＹ軸（前方を正、後方を負）としている。
【０００７】
図１４（ａ）は、ガードレールの内側（車線内）を自転車が走行している状況の検波点の検出結果を示している。図１４（ａ）の検出結果は時間の経過を含んでいるので、自転車は移動している。レーダの検出範囲内に複数のターゲットが存在する場合、検波点はレーダ位置を中心に円周方向にばらついてしまう。自車両の真後ろ付近にまで検波点がばらつく場合があることが分かる。
【０００８】
図１４（ｂ）は、検波点のばらつきを模式的に示す図の一例である。黒丸の追尾点が互いに直線で接続されており、その周囲に検波点が検出されている。図では２つの追尾点が追尾されている。レーダ位置に近い追尾点ほど時間的に新しく、２つのターゲットが互いに接近している。
追尾点から所定距離内に検波点が検出される場合、検波点を用いて次のタイミングの追尾点を決定できる。しかし、検波点が、レーダの反射波の干渉により、レーダ位置を中心とする円の円周方向に大きくばらついたため、最後の追尾点から所定距離内に検波点が検出されなくなっている。検波点が１つになる場合もある。
検波点のばらつきにより、検波点が追尾点の近くに存在しなくなった場合、物体検出装置はターゲットの運動モデルを用いて推定位置を算出することができる。しかし、運動モデルから求められるターゲットの動きは、ターゲットの実際の動きとずれている場合があるため、ターゲットの位置の検出精度が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、検波点と追尾フィルタの追尾点の差が大きい場合に、ターゲットの追尾精度を向上させることができる物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、物体の追尾点を更新することで車両周辺の物体を検出する物体検出装置であって、物体の位置を検出する位置検出手段（例えば、検波部１１）と、前記追尾点と物体の移動規則から物体の予測位置を予測する位置予測手段（例えば、式（１））と、前記位置検出手段が検出した物体の位置、及び、前記位置予測手段が予測した予測位置に基づき、前記追尾点を更新する追尾点更新手段（例えば、式（５））と、前記追尾点から第１の所定範囲内に前記位置検出手段が検出した物体が存在する場合、前記位置検出手段が検出した物体の距離情報を用いて、前記位置検出手段が検出した物体の位置を補正する補正手段（例えば、ダミー検波点作成部２２）と、を有し、前記追尾点更新手段は、前記補正手段が補正した物体の位置、及び、前記位置予測手段が予測した予測位置に基づき、前記追尾点を更新する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
検波点と追尾フィルタの追尾点の差が大きい場合に、ターゲットの追尾精度を向上させることができる物体検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の物体検出装置の特徴的な特徴を説明する図の一例である。
【図２】レーダ装置を含む車載システムの構成例を示す図である。
【図３】レーダ装置の概略構成図の一例である。
【図４】本実施形態の物体検出装置の機能ブロック図の一例である。
【図５】送信信号、受信信号、及び、ビート信号の周波数を模式的に説明する図の一例である。
【図６】方位の決定について説明する図の一例である。
【図７】フーリエ変換により得られるビート信号の電力を説明する図の一例である。
【図８】追尾部がカルマンフィルタにより追尾点を追尾する手順を示すフローチャート図の一例である（従来技術）。
【図９】追尾部が追尾点を追尾する手順を示すフローチャート図の一例である。
【図１０】ダミー検波点による追尾を模式的に説明する図の一例である。
【図１１】追尾点の一覧を模式的示す図の一例である。
【図１２】追尾部が追尾点を追尾する手順を示すフローチャート図の一例である。
【図１３】ダミー検波点による追尾を模式的に説明する図の一例である。
【図１４】レーダの検波点の検出結果を示す図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の物体検出装置の特徴的な概略を説明する図の一例である。図１（ａ）に示すように、物体検出装置は、レーダがターゲットに反射して得られる反射波を受信し解析して、周期的に検波点の位置（図の三角）を測定する。また、検波点が測定される毎に、例えばカルマンフィルタに検波点を適用して追尾点（図の丸）を算出する。
【００１４】
レーダの検出範囲にターゲットが複数存在する等の理由で、追尾点の所定範囲内（図の点線の丸）に検波点が見つからない場合、本実施形態の物体検出装置は以下のようにダミーの検波点（以下、ダミー検波点という）を作成し、ダミー検波点をカルマンフィルタに適用して追尾点の算出を継続する。
【００１５】
図１（ｂ）はダミー検波点の作成方法を説明する図の一例である。本実施形態では、ダミー検波点を作成する際、検波点がレーダ位置に対し円周方向にばらつくことを考慮する。円周方向にばらつくことは、ｘ座標の位置ずれは大きいがｙ座標は比較的、ターゲットの位置を反映していることを意味する。そこで、追尾点の過去のｘ座標を利用してダミー検波点のｘ座標（＝Ｘ´）を求め、Ｘ´と距離Ｒを利用してダミー検波点のｙ座標（＝Ｙ´）を求める。
【００１６】
追尾点Ａのダミー検波点Ａ´（Ｘ´、Ｙ´'）は例えば、以下のようにして求める。
Ｘ´：追尾点の過去のＸ値の平均や直近値
Ｙ´：レーダ位置を中心に検波点までの距離Ｒの円の円周と、ｘ座標＝Ｘ´の直線の交点をＹ´とする。
【００１７】
Ｙ´＝√（Ｒ２−Ｘ´２）
すなわち、先にＸ´を定め、そのＹ座標であるＹ´を、検波点までの距離Ｒから求める。こうすることで、検波点のうちばらつきの大きいｘ座標は追尾点から推定し、検波点が分布する円周上の点を利用してｙ座標を求めることができる。このように推定されたダミー検波点をカルマンフィルタに適用して追尾点を算出するので、運動モデルを用いるよりも追尾点の精度を維持することができる。
【００１８】
〔構成例〕
図２は、レーダ装置を含む車載システム３００の構成例を示す図である。このレーダ装置１００が、特許請求の範囲の物体検出装置に相当する。レーダ装置１００と運転支援ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２００がＣＡＮ（Controller  Area  Network）などの車載ネットワークを介して接続されている。レーダ装置１００は、後述するように、ターゲット（ターゲットを物標という場合がある）までの距離、相対速度、及び、方位（以下、これらをまとめて物標情報という場合がある）を周期的に運転支援ＥＣＵ２００に送信している。方位と距離から自車両に対するターゲットの相対的な位置が求められる。また、ターゲットは、レーダを反射するものであれば物標情報のターゲットとなりうるため、立体物の他、マンホールや路面、壁などの平面物がターゲットの場合もある。
【００１９】
本実施形態のレーダ装置１００の電波の送受信部は、樹脂など電波を通過させる素材で作成されている車両の後方バンパの左端コーナーと右端コーナーの内側にそれぞれ配置されている。レーダの送信方向の中心は、車軸と平行な方向に対し４５〜７０度程度となるように配置されている。照射角度（レーダの検出範囲）は例えば９０〜１２０度など、設計できる。仰角はほぼゼロ（路面に平行）である。
【００２０】
なお、並走走行車両を検出するレーダ装置１００の他に、自車両の前方にレーダ装置１００が取り付けられている場合がある。本実施形態の追尾方法は物体の検出範囲（レーダ装置のレーダの照射範囲）に関係なく適用可能である。
【００２１】
運転支援ＥＣＵ２００は物標情報に基づきＢＳＭ（Blind  Spot  Monitoring−System）やＣＴＷ（Cross  Traffic  Warning）など各種の運転支援を提供する。運転支援ＥＣＵ２００には、ウィンカスイッチ２０１、車輪速センサ２０２、操舵角センサ２０３、及び、作動デバイス２０４が接続されている。この他、ヨーレートセンサなど車載される一般的なセンサを有している。ウィンカスイッチ２０１は、ウィンカレバーの操作方向を検出する。車輪速センサ２０２は、各輪に配置されたロータの回転を、車体側のセンサが磁束変化などから取り出し、車輪パルスとして検出する。単位時間の車輪パルスの数から回転速度が求められ、さらにタイヤの径を考慮することで車速を求めることができる。操舵角センサ２０３は、ステアリングシャフトの回転角度を検出するセンサである。検出原理には様々なものがあるが、例えば、ステアリングシャフト側にＳ極とＮ極の磁性体を配置しておき、ステアリングシャフトの周囲をリング状に囲み、リング側で磁性の変化を検出することで回転角度を検出する。
【００２２】
作動デバイス２０４は、ターゲットとの異常接近を回避するための運転支援に用いられる各種の車載装置である。作動デバイス２０４として、例えば、警報ブザー、音声出力装置、及び、ステアリングモータがある。警報ブザーは、メータパネルのブザーを吹鳴することで車線変更するとターゲットと異常接近するおそれがあることを注意喚起し、音声出力装置はメッセージ（例えば「後側方に他車両が存在します」など）をスピーカから出力する。ステアリングモータは、後側方に他車両が存在する場合に、運転者がステアリングホイールを操舵すると、ステアリングシャフトに回転トルクを与え、操舵方向と逆方向に反力を生じさせる。運転者としては操舵にそれまでより大きな操舵力が必要になるので、運転者に並走走行車両の存在を注意喚起することができる。
【００２３】
図３は、レーダ装置１００の概略構成図の一例を示す。レーダ装置１００は、複数のアンテナと接続された基板１１上にＶＣＯ（電圧制御発振器）１６、ＡＳＩＣ１７及びマイコン１８を有するように構成される。図示する構成図は一例であって、ＡＳＩＣ１７の機能をマイコン１８で実装することやマイコン１８の機能をＡＳＩＣ１７で実装してもよい。また、図示する以外にＤＳＰを備えていてもよい。
【００２４】
アンテナには送信アンテナ１２と複数の受信アンテナ１４-1〜１４-nがある。送信アンテナ１２は、送信回路１３により所定の周波数に変調されたレーダ波を送信する。後述するように、送信波の周波数は、三角波状に増減するように制御され、上昇区間と下降区間のそれぞれでビート周波数が計測される。なお、このようなレーダをＦＭＣＷ（Frequency-modulated  continuous-wave）と呼ぶが、本実施形態ではレーダの照射方向を短時間毎に切り替えるパルスレーダを用いてもよい。
【００２５】
送信回路１３は、ＶＣＯ１６が生成した例えばミリ波帯の高周波信号を電圧に変換して送信信号として送信アンテナ１２に供給する。また、送信回路１３は、ＶＣＯ１６が生成した送信信号（高周波信号）をｎ個の受信アンテナ１４-1〜１４-nの受信回路１５-1〜１５-nに分配する分配回路を有している。
【００２６】
受信アンテナは図ではｎ個であるが、方位を検出するためには最低２つの受信アンテナがあれば足りる。受信アンテナ１４-1〜１４-nは受信回路１５-1〜１５-nを含め、それぞれ同じ構成を有している。受信アンテナ１４-1〜１４-nはターゲットで反射した反射波を受信して受信回路１５-1〜１５-nに出力する。受信回路１５-1〜１５-nは、受信アンテナ１４-1〜１４-nから取得した受信信号と、送信回路１３から取得した送信信号をミキサで混合し、増幅した後、不要な周波数成分を除去して、基板１１側に出力する。混合された信号は、送信信号と受信信号の周波数の差により生じるビート信号である。ビート信号の周波数をビート周波数という。
【００２７】
各受信回路１５-1〜１５-nはビート信号を生成して基板１１側に送出する。各受信アンテナ１４-1〜１４-n及び受信回路１５-1〜１５-nをチャネルという場合がある。なお、図では省略しているが、各受信回路１５-1〜１５-nと基板１１とはスイッチを介して接続されており、同時には１つの受信回路１５-1〜１５-nがビート信号を生成するようになっている。
【００２８】
基板１１側のＶＣＯ１６はマイコン１８により制御され、上昇区間と下降区間とを有する三角波により高周波信号が変調される。また、ＡＳＩＣ１７は、各受信回路１５-1〜１５-nに対応して設けられたＡ／Ｄ変換回路２１-1〜２１-n、Ａ／Ｄ変換回路２１-1〜２１-nの後段に設けられたバッファ２２-1〜２２-n、及び、ＦＦＴ処理部２３を有している。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換回路２１-1〜２１-nはビート信号をデジタルデータに変換し、チャネル毎に後段のバッファ２２-1〜２２-nに記憶する。各バッファ２２-1〜２２-nは、上昇区間バッファと下降区間バッファに分かれている。上昇区間で受信アンテナ１４-1〜１４-nが受信したビート信号は上昇部バッファに記憶され、下降区間で受信アンテナ１４-1〜１４-nが受信したビート信号は下降部バッファに記憶される。
【００３０】
ＦＦＴ処理部２３は、各チャネル毎にビート信号にＦＦＴ処理を施す。ＦＦＴ処理によりビート信号は、周波数と電力の関係のデータに変換される。受信アンテナ１４-1〜１４-nが受信する電波には反射波以外の成分も含まれているが、ＦＦＴ処理により、電力がピークの周波数をビート周波数と推定できる。
【００３１】
マイコン１８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース、及び、その他の一般的な回路を備えた情報処理装置である。マイコン１８は後述する本実施形態の特徴的な処理を行う。
【００３２】
図４は、本実施形態の物体検出装置の機能ブロック図の一例を示す。物体検出装置は、検波部１１、追尾部１２、及び、警報部１３を有している。検波部１１は、図３の主にアンテナからＡＳＩＣまでが対応し、追尾部１２は主にマイコンが対応し、警報部１３は図２の作動デバイスが対応する。
【００３３】
検波部１１は、ビート信号にＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）を施しターゲットまでの距離、相対速度、及び、方位を算出する。追尾部１２は、例えば、カルマンフィルタを用いて検波点の追尾を行い、ターゲット位置を高精度に推定する。追尾部１２は、一覧作成部２１及びダミー検波点作成部２２を有している。これらについては後述する。警報部１３は、後側方車両や並走装甲車両の存在を運転者に注意喚起する。以下、検波部１１、追尾部１２、及び、警報部１３について順番に説明する。
【００３４】
＜検波部による距離、相対速度、方位の算出＞
レーダ装置１００は、ＦＦＴ処理部２３が処理した処理結果により距離と相対速度を算出し、ＦＦＴ処理で得られたピーク周波数のビート信号の位相により方位を算出する。
【００３５】
図５は、送信信号、受信信号、及び、ビート信号の周波数を模式的に説明する図の一例である。図５（ａ）は自車両とターゲットの相対速度がゼロの場合を、図５（ｂ）は自車両とターゲットの路面に対する速度が異なる場合をそれぞれ示す。
【００３６】
送信信号Ｓは、周波数の上昇と下降を繰り返す。周波数の変動量をΔＦ、中心周波数をｆ０、１／ｆｍを上昇区間と下降区間の繰り返し周期、とする。上昇区間において周波数は増大しており、下降区間において周波数は減少する。また、送信アンテナ１２が送信信号Ｓを送信してから受信アンテナ１４-1〜１４-nが受信信号Ｒを受信するまでには、ターゲットまでの間の距離を電波が光の速さＣで往復する時間が必要になる。よって、相対速度がゼロの場合、送信信号と受信信号の周波数には、ターゲットとの距離及びｆｍに応じた差が生じる。この差がビート周波数ｆｂであり、相対速度がゼロの場合、上昇区間のビート周波数ｆｂ１と下降区間のビート周波数ｆｂ２とは等しい。
【００３７】
相対速度がゼロでない場合、送信信号Ｓの周波数は、ターゲットで反射する際に、相対速度に応じてドップラシフトされるため、受信信号Ｒの周波数はターゲットとの距離及びｆｍによる変化分以上に変化する（又は変化が低減される）。ドップラ周波数をｆｄとする。自車両がターゲットに接近している場合、上昇区間では、ドップラ周波数ｆｄだけ受信信号の周波数がシフトする（大きくなる）ので、受信信号と送信信号の周波数の差は小さくなり、下降区間では、受信信号と送信信号の周波数の差は大きくなる。したがって、上昇区間のビート周波数ｆｂ１と下降区間のビート周波数ｆｂ２とは等しくならない。
【００３８】
相対速度がゼロの場合のビート周波数をｆｒとすると、ビート周波数ｆｂ１、ｆｂ２は以下のように表すことができる。
ｆｂ１＝ｆｒ−ｆｄ  
ｆｂ２＝ｆｒ＋ｆｄ  
これを変形すると下式が得られる。
ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２
ｆｄ＝（ｆｂ２−ｆｂ１）／２
目標物の距離Ｒと相対速度Ｖは下式から求めることができる。
Ｒ＝（Ｃ／（４・ΔＦ・ｆｍ））・ｆｒ
Ｖ＝（Ｃ／（２・ｆ０））・ｆｄ  
図６は、方位の決定について説明する図の一例である。図６（ａ）はターゲットがレーダ装置１００の正面に存在する場合の受信信号を模式的に示す図である。ターゲットが正面に存在する場合、ターゲットと２つの受信アンテナ１４-1、１４-2の間に経路差がほとんど生じないので、受信アンテナ１４-1と受信アンテナ１４-2の受信信号の位相は同位相となる。なお、レーダ装置１００はビート信号を処理対象とするが、受信信号が同位相ならビート信号も同位相になる。
【００３９】
図６（ｂ）はターゲットがレーダ装置１００の正面に対し、角度θの方位に存在する場合の経路差を示している。ターゲットと受信アンテナ１、２の間に経路差ｘが生じる。アンテナ間の距離をｄとした場合、経路差ｘはｄ・sinθである。位相差Δφと方位θの間には以下の関係がある。λは受信信号の波長である。
Δφ＝２π×（ｄ・sinθ／λ）
したがって、位相差Δφが求められれば、λ、ｄは固定値なので、下式から方位θを求めることができる。
θ＝ａｒｃｓｉｎ（λ・Δφ／（２・π・ｄ））
位相差Δφは、ＦＦＴ処理部２３が受信チャネル毎に行うフーリエ変換の結果から求められる。
【００４０】
図７に示すように各受信チャネルの上昇区間と下降区間毎にフーリエ変換を行うことで、周波数成分が多い周波数に電力のピークが現れる。このピークが得られる周波数がビート周波数である。上記のように、上昇区間のビート周波数ｆｂ１と下降区間のビート周波数ｆｂ２から距離Ｒと相対速度Ｖが求められる。
【００４１】
また、フーリエ変換により、ビート周波数の周波数関数が実数と虚数を含む複素数として得られる。複素数（Ｚ＝ａ＋ｉｂ）の振幅は√（ａ２＋ｂ２）であり、位相はarctan（b/a）なので、受信アンテナ毎にビート周波数の位相を算出できる。受信チャネル１４-1の位相φと受信チャネル１４-2の位相φの差が位相差Δφである。
【００４２】
このような方位の求め方をモノパルス方式という。本実施形態ではモノパルス方式による方位の決定について説明したが、方位の求め方はＤＢＦ（Digital  Beam  Forming)処理、ＭＵＳＩＣ（Multiple  Signal  Classification）解析、Ｃａｐｏｎ解析など知られており、モノパルス方式に限定するものではない。
【００４３】
＜追尾部によるターゲットの位置の推定＞
本実施形態では一例としてカルマンフィルタによりターゲットの位置を追尾する。位置を適当な二次元座標で示すため、追尾部１２は距離Ｒと方位θから検波点の位置を（ｘ、ｙ）で表す。カルマンフィルタは、最適制御のために状態変数ｘ（ベクトル）の最も確からしい推定値を求める手法である。カルマンフィルタでは式（１）の状態方程式と式（２）の観測方程式により系の状態を記述する。
【００４４】
【数１】
2014006122.tif 000003
ｘは状態変数のベクトルであり、本実施形態はｘ方向の位置ｘとｘ方向の速度ｖｘ（ｘの一次微分）、及び、ｙ方向の位置ｙとｙ方向の速度ｖｙ（ｙの一次微分）の４つの要素を有している。
【００４５】
ｚは観測値を示すベクトルであり、本実施形態では距離Ｒと方位から求められた位置（ｘ、ｙ）を要素とする。ｗｔはプロセスのノイズ、ｖｔは観測値のノイズである。カルマンフィルタではノイズはガウス分布に従うと仮定されており、ノイズの平均値はゼロであり、プロセスのノイズの標準偏差をＳ、観測値のノイズの標準偏差をＱとする。
【００４６】
Ｆは時刻ｔにおける系の状態と時刻ｔ＋１の系の状態を関係づける行列である。Ｈは、状態変数ｘと観測値ｚとを結びつける行列である。
【００４７】
微小時間内のターゲットの運動モデルを等速直線運動と仮定すると、Ｆ，Ｈを次のように求めることができる。τは検波点のサンプリング時間であり、τの間に速度ｖｘ、ｖｙで進んだ位置が時刻ｔ＋１の位置（ｘ、ｙ）となる。なお、Ｆ，Ｈは一例であり、例えばＨで速度を考慮するなど適宜、設計できる。
【００４８】
【数２】
2014006122.tif 000004
カルマンフィルタでは、２つの状態の推定値がある。１つは事前推定と呼ばれる推定値
【００４９】
【数３】
2014006122.tif 000005
であり、時刻ｔにおける観測値が得られる前に推定された時刻ｔの状態である（以下、事前推定又は事前推定の値という）。もう１つは、事後推定
【００５０】
【数４】
2014006122.tif 000006
であり、時刻ｔにおける観測値から推定された時刻ｔの状態である（以下、事後推定又は事後推定の値という）。
【００５１】
事前推定の値と観測値の誤差の共分散行列をＰｔ、事後推定の値と観測値の誤差の共分散行列をＰ´ｔ、と定義する。
【００５２】
事前推定の値と事後推定の値は、観測値が含む誤差がそれほど大きくないと仮定すると、大きくは異なっていないと考えられる。そこで、カルマンフィルタでは、カルマンゲインと呼ばれる係数（行列）を用いて、事後推定の値を、事前推定の値と観測値から推定する式を以下のように記述する。
【００５３】
【数５】
2014006122.tif 000007
式（５）は、事後推定の値と事前推定の値との差が、事前推定の値からＨにより予測される値と観測値ｚｔとの差にカルマンゲインＫを乗じた値と等しいことを意味している。よって、右辺第２項を第１項の事前推定の値に加算することで、事後推定の値を修正することができることを意味している。カルマンゲインＫは、右辺第２項の補正係数であり、どの程度、事後推定の値を修正するかを決定する。
【００５４】
カルマンゲインＫは、事後推定の値と観測値の誤差の共分散行列Ｐ´ｔが最小となるように求められる。過程は省略するが、これによりカルマンゲインが求められ、共分散行列Ｐ´ｔが以下のように求められる。なお、Iは単位行列である。
【００５５】
【数６】
2014006122.tif 000008
図８は、追尾部１２がカルマンフィルタにより追尾点を追尾する手順を示すフローチャート図の一例である（従来技術）。図８の処理は新たにターゲットが検出される毎に、各ターゲットが検出されている間、対し繰り返し実行される。これにより、ターゲットが追尾される。
【００５６】
追尾部１２には予め、事前推定の値の初期値と、事前推定の誤差の共分散行列Ｐｔの初期値とが与えられている（Ｓ１００）。初期値はいずれもゼロとすればよい。
【００５７】
追尾部１２は、まず、式（６）を用いてカルマンゲインＫを計算する（Ｓ２００）。
【００５８】
次に、追尾部１２は、事前推定の値を更新しておく（Ｓ３００）。これにより、次回のステップＳ５００で事後推定の値の計算が可能になる。なお、初期状態では事後推定の値が得られていないのでガードレールや自転車など想定される物標の観測値（定数）を与えてやる。
【００５９】
次に、観測値ｚｔが検出されると（Ｓ４００のＹｅｓ）、追尾部１２は式（５）により、カルマンゲインＫ、事前推定の値、及び、観測値ｚｔを用いて、事後推定の値を更新する（Ｓ５００）。観測値ｚｔは、追尾点から所定距離内のものが探索される。または、観測値ｚｔは、最新の事前推定の値を用いてもよい。この事後推定の値が最も新しい追尾点であり、次回の観測値（検波点）は新しい追尾点、又は、最新の事前推定の値を中心に探索される。一定の範囲内に検波点がない場合、カルマンフィルタによる追尾でなく運動モデルにより追尾される。
【００６０】
次に、追尾部１２は、式（７）を用いて、事後推定の誤差の共分散行列Ｐ´ｔを更新する（Ｓ６００）。共分散行列Ｐ´ｔを更新することで、事前推定の誤差の共分散行列Ｐｔの更新が可能となる。
【００６１】
追尾部１２は、事前推定の誤差の共分散行列Ｐｔを更新する（Ｓ７００）。これにより、次回のステップＳ２００でカルマンゲインＫの計算が可能になる。
このように、次回の観測値ｚｔに対しては、Ｓ７００で更新された事前推定の誤差の共分散行列Ｐｔによりカルマンゲインが算出され（Ｓ２００）、このカルマンゲインとＳ３００で更新された事前推定の値により事後推定の値が算出される（Ｓ５００）。
【００６２】
なお、本実施形態ではカルマンフィルタにより説明したが、αβフィルタ、αβγフィルタ、又は、粒子フィルタなど、物体追跡に好適なフィルタであれば同様に用いることができる。
【００６３】
＜警報部によるターゲットの存在の注意喚起＞
追尾部１２が検波点（観測値ｚｔ）から最も確からしいターゲットの位置を推定するので、警報部１３は検波点そのものを用いて注意喚起するよりも、正確な注意喚起が可能になる。
【００６４】
警報部１３は、例えば、自車両から所定距離内の警報エリアにターゲット（追尾点）が侵入した場合、警告ランプを点灯してターゲットに存在を報知する。そして、さらに運転者がウィンカをＯＮしたタイミングで警報音を吹鳴することでターゲットと異常接近するおそれがあることを運転者に注意喚起する。
【００６５】
〔本実施形態の追尾１〕
図９は、追尾部１２が追尾点を追尾する手順を示すフローチャート図の一例を、図１０はダミー検波点による追尾を模式的に説明する図の一例を、それぞれ示す。
【００６６】
追尾部１２は１回のレーダの走査（1回のビート信号のサンプリング）毎に図９の手順を繰り返す。図１０に示すように、それまでのレーダ走査で２つの追尾点Ａ，Ｂが追尾されているとする。
【００６７】
図８のステップＳ５００にて追尾点が算出されると（又は、最新の事前推定の値を使用する場合はＳ３００の後）、一覧作成部２１は、全ての追尾点又は事前推定の値から、干渉の影響を受けそうな追尾点を抽出して一覧を作成する（Ｓ５０１）。複数のターゲットが近くに存在する場合、検波点はレーダ装置１００からの距離一定の円の円周方向にばらつく。よって、複数の追尾点（ターゲット）のうち、距離Ｒが近い、追尾点間の間隔が短いなどの条件を満たす複数の追尾点の検波点は、干渉の影響を受ける可能性がある。一覧作成部２１は、例えば、距離Ｒの差が閾値の追尾点を抽出する。
【００６８】
図１１は追尾点の一覧を模式的示す図の一例である。追尾点に対し、距離Ｒ、相対速度Ｖ、方位θ、及び、電力Ｐが対応づけられている。追尾点は位置（ｘ、ｙ）として得られるので、距離Ｒは位置（ｘ、ｙ）から求められる。相対速度Ｖは状態変数ｘから求めてもよいし、追尾点を算出するために使用した観測値（検波点）を用いてもよい。方位θは位置（ｘ、ｙ）から求められる。電力Ｐは追尾点を算出するために使用した観測値（検波点）を用いる。
【００６９】
次に、ダミー検波点作成部２２は、追尾点の一覧の追尾点を含む、全ての追尾点について、図９のＳ５０２〜５０７の処理を行う。
【００７０】
まず、ダミー検波点作成部２２は、着目している追尾点が追尾点の一覧に含まれる追尾点か否かを判定する（Ｓ５０２）。
【００７１】
追尾点Ａに着目した場合、Ｓ５０２の判定はＹｅｓになり、ダミー検波点作成部２２は追尾点Ａに対し半径方向の閾値ΔＲ内に検波点があるか否かを判定する（Ｓ５０３）。ΔＲは、特許請求の範囲の第１の幅（第１の所定範囲）に相当する。つまり、検波点が円周方向にばらつくことを考慮して、Ｘ軸方向のずれが大きくても、距離Ｒが近い検波点を探索する。閾値ΔＲ内に複数の検波点がある場合、最も相対距離が近い検波点又は最も距離Ｒが近い検波点を選択する。
【００７２】
追尾点Ａに対し半径方向の閾値ΔＲ内に検波点がある場合（Ｓ５０３のＹｅｓ）、ダミー検波点作成部２２はダミー検波点を作成する（Ｓ５０４）。まず、ダミー検波点のＸ´座標を次のように求める。
Ｘ´：追尾点Ａの最終Ｘ値、Ｘ値の履歴の平均値等
閾値ΔＲ内に見つかった検波点の半径Ｒの円と、Ｘ´＝一定の直線の交点を求める。交点がダミー検波点である。交点のｘ座標はＸ´なので、これからダミー検波点のｙ座標であるＹ´は以下のようになる。
Ｙ´：√（Ｒ２−Ｘ´２）
図１０では、追尾点Ａのダミー検波点Ａ´は、追尾点Ａよりも、ややｙ座標が大きい位置に得られている。
【００７３】
追尾部１２は、ダミー検波点Ａ´を観測値ｚｔとして、図８のカルマンフィルタの追尾処理を行う（Ｓ５０５）。これにより、式（５）の観測値ｚｔにダミー検波点Ａ´が適用され、追尾点Ａを更新できる。
【００７４】
次に、ダミー検波点作成部２２は、ステップＳ５０２に戻り、次に着目する追尾点について同様の処理を繰り返す。図１０では、追尾点ＢよりもややＸ軸側に、追尾点Ｂのダミー検波点Ｂ´が作成されている。なお、図１０の例では、追尾点Ｂは追尾点Ａと同じ検波点を用いてダミー検波点Ｂ´が作成されている。
【００７５】
このように、追尾点に、複数のターゲットからの反射波が影響するおそれがある場合、検波点のずれが大きいｘ座標を用いずに、追尾点のｘ座標を利用して検波点の距離Ｒと同一の距離Ｒ上にある点をダミー検波点とする。これにより、干渉の影響を受ける可能性がある検波点のうち精度がよいことが期待できる情報（半径Ｒ）を取り出してカルマンフィルタを更新できる。
【００７６】
したがって、複数のターゲットが存在するため、検波点にレーダの干渉の影響がある場合でも、検波点が有する情報のうちずれが小さい情報を取り出して追尾を継続することができる。
【００７７】
ステップＳ５０２において、着目した追尾点が追尾点の一覧に登録されていない場合（Ｓ５０２のＮｏ）、追尾部１２は、従来のペアリングを行う（Ｓ５０６）。従来のペアリングとは、着目している追尾点の所定距離内に検波点があるか否かを判定し、ある場合には該検波点をカルマンフィルタの更新用に決定することをいう。着目している追尾点の近くに検波点がない場合、運動モデル（例えば、等速直線運動）に基づき着目している追尾点の位置を更新する。
【００７８】
また、ステップＳ５０３において、追尾点Ａに対し半径方向の閾値ΔＲ内に検波点がない場合（Ｓ５０３のＮｏ）、検波点とのずれが大きいので、追尾部１２は従来のペアリングを行う（Ｓ５０６）。
【００７９】
そして、追尾部１２は、従来のペアリングにより特定した検波点を用いて図８のカルマンフィルタの追尾処理を行う（Ｓ５０７）。これにより、式（５）の観測値ｚｔに検波点が適用され、追尾点Ａ、Ｂを更新できる。
【００８０】
この処理を繰り返すうちに、レーダの干渉が少なくなってくると、追尾点Ａとダミー検波点Ａ´で更新される次の追尾点Ａ、追尾点Ｂとダミー検波点Ｂ´で更新される次の追尾点Ｂは、追尾点の一覧に載らなくなる。よって、通常のペアリング（Ｓ５０６）が可能になる。
【００８１】
〔本実施形態の追尾２〕
上記した本実施形態の追尾１では、追尾点の一覧の追尾点に対し、ステップＳ５０３で検波点が見つかればダミー検波点を作成した。しかし、レーダの干渉が検波点に影響を及ぼすおそれがあっても、反射強度が大きいターゲットの付近に、検波点は密集しやすいことが予想される（図１４ではガードレールの近くに検波点が密集している。）。
【００８２】
したがって、検波点にレーダの干渉が影響するおそれがあっても、追尾点の近くに検波点があればその検波点の誤差が小さいと推定することができる。そこで、この場合、ダミー検波点を作成せずにカルマンフィルタを更新するレーダ装置１００について説明する。検波点を用いることで、ダミー検波点を作成するよりも、処理負荷の増大を抑制し、追尾点の精度を向上させることができる。
【００８３】
図１２は、追尾部１２が追尾点を追尾する手順を示すフローチャート図の一例を、図１３はダミー検波点による追尾を模式的に説明する図の一例を、それぞれ示す。
【００８４】
図１２のステップＳ５０１〜Ｓ５０３までの処理は図１０と同様である。図１３に示すように、追尾点Ａ、Ｂの２つが追尾点の一覧に登録されているものとする。
【００８５】
ステップＳ５０３において、追尾点Ａに対し半径方向の閾値ΔＲ内に検波点がある場合（Ｓ５０３のＹｅｓ）、ダミー検波点作成部２２はすぐにダミー検波点を作成せず、ダミー検波点作成部２２は、追尾点Ａに対し近傍領域Ｅに検波点があるか否かを判定する（Ｓ５１１）。近傍領域Ｅは、特許請求の範囲の第２の所定範囲に相当する。近傍領域Ｅは、図１３では追尾点Ａを囲む扇形状で表されている。この近傍領域Ｅの半径方向の長さは閾値ΔＲ´、方位方向の角度はｇ〔度〕である。すなわち、図１３では、追尾点Ａから方位方向のｇ度内かつ追尾点Ａから半径方向のΔＲ´内に検波点が検出されている。追尾点Ｂの近傍領域には検波点が検出されない。このように追尾点に近傍の検波点を選択することで、検波点がレーダの干渉の影響を受けるおそれがある場合でも、検波点を用いたカルマンフィルタの更新が可能になる。
【００８６】
追尾点の近傍に検波点がある場合（Ｓ５１１のＹｅｓ）、ステップＳ５１１で検出された検波点を用いてカルマンフィルタを更新する（Ｓ５１２）。したがって、ダミー検波点を作成しなくても、追尾点近傍の検波点により追尾点を更新できる。
【００８７】
追尾点の近傍に検波点がない場合（Ｓ５１１のＮｏ）、処理はステップＳ５０４に進み、ダミー検波点作成部２２はダミー検波点を作成する（Ｓ５０４）。図１０と同様に、追尾部１２は、ダミー検波点Ｂ´を用いて図８のカルマンフィルタの追尾処理を行う（Ｓ５０５）。これにより、式（５）の観測値ｚｔにダミー検波点Ｂ´が適用され、追尾点Ｂを更新できる。
【００８８】
したがって、図１２のレーダ装置１００によれば、レーダの干渉の影響を受けそうな検波点で追尾される追尾点について、近傍に検波点がある場合は該検波点を優先してカルマンフィルタを更新するので、反射強度の強い検波点を用いて追尾点を更新でき、追尾点の精度を維持できる。近傍に検波点がない場合は、追尾点に対しΔＲ内の検波点からダミー検波点を作成してカルマンフィルタを更新するので、追尾点の精度を維持できる。
【符号の説明】
【００８９】
１１    検波部
１２    追尾部
１３    警報部
２１    一覧作成部
２２    ダミー検波点作成部
１００  レーダ装置
【図１】
2014006122.tif 000009
【図２】
2014006122.tif 000010
【図３】
2014006122.tif 000011
【図４】
2014006122.tif 000012
【図５】
2014006122.tif 000013
【図６】
2014006122.tif 000014
【図７】
2014006122.tif 000015
【図８】
2014006122.tif 000016
【図９】
2014006122.tif 000017
【図１０】
2014006122.tif 000018
【図１１】
2014006122.tif 000019
【図１２】
2014006122.tif 000020
【図１３】
2014006122.tif 000021
【図１４】
2014006122.tif 000022