(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アンテナ（３６）からレーダ波を送信すると共に、前記送信アンテナから送信したレーダ波が反射されることで生じた到来波を、複数のアンテナ素子（３９）からなる受信アンテナ（４０）にて受信する送受信サイクルを、予め規定された周期で繰り返し実行する送受信手段（４６，Ｓ１１０）と、
前記レーダ波を透過する部材であり、かつ少なくとも前記受信アンテナの開口面を覆う被覆部（７０）と、
前記送受信手段にて送受信サイクルを実行するごとに、前記レーダ波を送受信した結果に基づいて、前記レーダ波を反射した物標それぞれを検出する物標検出手段（４６，Ｓ１４０〜Ｓ１５０，Ｓ１７０，Ｓ１８０，Ｓ２００〜Ｓ２１０）と、
前記物標検出手段で検出した物標のそれぞれに対応する到来波に基づいて、当該到来波が到来した方位である到来方位を推定する方位推定手段（４６，Ｓ１６０）と、
前記方位推定手段での到来方位の推定の結果、前記物標検出手段で検出した全物標の中で、１つの物標に対して複数の到来方位が存在する物標が占める割合である複数検出割合が、規定された規定割合以上である付着状態を検出する状態検出手段（４６，Ｓ５１０〜Ｓ５６０）と、
前記状態検出手段にて付着状態であることを、規定された回数の送受信サイクルである規定サイクル回数に渡って検出すると、前記レーダ波を透過しノイズの要因となる物質が前記被覆部に付着しているものと判定する判定手段（４６，Ｓ５７０〜Ｓ６１０）と
を備え、
前記物標検出手段は、
前記受信アンテナで受信した到来波を周波数解析した結果に基づいて検出された周波数ピークそれぞれを、前記物標として検出し、
前記方位推定手段は、
前記周波数ピークのそれぞれについて、前記アンテナ素子の各々における受信信号の相関行列を導出し、その相関行列を固有値分解した結果から１つの物標に対する到来方位の数を推定し、
前記状態検出手段は、
前記相関行列を固有値分解した結果である固有値の中で、値が最大の固有値である最大固有値と該最大固有値以外の各固有値である比較固有値との比を表す固有値比を導出する比率導出手段（４６，Ｓ５２０）と、
前記比率導出手段で導出された固有値比のそれぞれが、１つの物標に対する前記到来波が１つであることを表すものとして予め規定された規定閾値以上であれば、前記１つの物標に対する到来方位の数が複数であるものと推定する波数推定手段（４６，Ｓ５３０）と
を備え、
その推定した到来波の数が複数である物標を、前記１つの物標に対して複数の到来方位が存在する物標として特定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記付着状態であることの確からしさが高いほど、前記規定サイクル回数を低下させる
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】
前記判定手段は、
前記物標検出手段で検出した物標の数が多いほど、前記付着状態であることの確からしさが高いものとする
ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
前記複数検出割合が高いほど、前記付着状態であることの確からしさが高いものとする
ことを特徴とする請求項２または請求項３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、物標を検出するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波帯域の電波をレーダ波として送信し、複数のアンテナ素子がアレイ状に配置された受信アンテナにて、該レーダ波が反射することで生じた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までの距離、及び各物標が存在する方位を検出する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に記載されたレーダ装置は、外表面に複数の電極が設けられたレドームを備えている。
【０００３】
このようなレーダ装置においては、レドームの外表面に設けられた電極のうちの所定数の電極間が導通状態となると、泥水や氷など（以下、ノイズ要因物質と称す）がレドームの外表面に付着したものと判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０５９０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ノイズ要因物質がレドームに付着すると、レーダ波を送受信する際に、ノイズ要因物質によるレーダ波の屈折や反射が生じ、レーダ装置では、物標までの距離及び物標が存在する方位を正確に検出できない、即ち、当該レーダ装置に動作不良が生じる。
【０００６】
このような動作不良の発生を検出するために、特許文献１に記載されたレーダ装置では、レドームの外表面に複数の電極が設けられているが、このような構造では、レドームの構造、ひいてはレーダ装置そのものの構造が複雑になるという問題があった。
【０００７】
つまり、従来のレーダ装置に対する技術では、レーダ装置の構造を複雑にすることなく、レーダ装置を覆う部材に対するノイズ要因物質の付着を検知できないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、レーダ装置において、構造を複雑にすることなく、ノイズ要因物質の付着を検知可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明は、送受信手段と、被覆部と、物標検出手段と、方位推定手段と、状態検出手段と、判定手段とを備えたレーダ装置である。
このうち、送受信手段は、送信アンテナからレーダ波を送信すると共に、送信アンテナから送信したレーダ波が反射されることで生じた到来波を、複数のアンテナ素子からなる受信アンテナにて受信する送受信サイクルを、予め規定された周期で繰り返し実行する。被覆部は、レーダ波を透過する部材であり、かつ少なくとも受信アンテナの開口面を覆う。
【００１０】
さらに、物標検出手段は、送受信手段にて送受信サイクルを実行するごとに、レーダ波を送受信した結果に基づいて、レーダ波を反射した物標それぞれを検出する。すると、方位推定手段は、物標検出手段で検出した物標のそれぞれに対応する到来波が到来した方位である到来方位を推定する。
【００１１】
そして、状態検出手段は、方位推定手段での到来方位の推定の結果、複数検出割合が、規定された規定割合以上である付着状態を検出する。なお、複数検出割合とは、物標検出手段で検出した全物標の中で、１つの物標に対して複数の到来方位が存在する物標が占める割合である。
【００１２】
さらに、規定された回数の送受信サイクルである規定サイクル回数に渡って、状態検出手段にて付着状態であることを検出すると、判定手段は、レーダ波を透過しノイズの要因となる物質が被覆部に付着しているものと判定する。
【００１３】
すなわち、ノイズ要因物質が被覆部に付着した場合、受信アンテナにて受信される到来波は、ノイズ要因物質によって拡散や屈折している可能性が高い。レーダ装置では、本来、１つの物標に対して１つの到来方位を検出するが、上述したように拡散や屈折した到来波を受信した場合には、検出された物標のそれぞれに対して複数の到来方位を検出する可能性が高い。
【００１４】
したがって、本発明においては、複数検出割合が規定割合以上となった状態を、規定サイクル回数に渡って検出した場合には、ノイズ要因物質が被覆部に付着しているものとして判定できる。
【００１５】
以上のことから、本発明のレーダ装置によれば、複数の電極を被覆部の外表面に設けることなく、被覆部の外表面にノイズ要因物質が付着したことを検出できる。
換言すれば、本発明によれば、レーダ装置において、構造を複雑にすることなく、ノイズ要因物質の付着を検知可能とする技術を提供できる。
【００１６】
そして、本発明のレーダ装置において、被覆部の外表面にノイズ要因物質が付着したことを当該レーダ装置の利用者等に通知すれば、被覆部に付着したノイズ要因物質を除去させることができ、レーダ装置を動作不良から正常動作へと復帰させることができる。
【００１７】
さらに、本発明のレーダ装置では、物標検出手段が、受信アンテナで受信した到来波を周波数解析した結果に基づいて検出された周波数ピークそれぞれを、物標として検出しても良い。この場合、方位推定手段は、周波数ピークのそれぞれについて、アンテナ素子の各々における受信信号の相関行列を導出し、その相関行列を固有値分解した結果から１つの物標に対する到来方位の数を推定しても良い。
【００１８】
一般的に、到来方位の推定方法の中で相関行列の固有値分解を用いる方法は、高分解能であり、到来方位の推定精度が高い方法である。
したがって、このようなレーダ装置によれば、到来方位の数の推定結果について、より信頼性の高いものとすることができ、ひいては、ノイズ要因物質が被覆部に付着したか否かを高精度で判定することができる。
【００１９】
また、本発明のレーダ装置における状態検出手段は、比率導出手段と、波数推定手段とを備えていても良い。
この場合、比率導出手段は、相関行列を固有値分解した結果である固有値の中で、値が最大の固有値である最大固有値と該最大固有値以外の各固有値である比較固有値との比を表す固有値比を導出する。そして、波数推定手段は、比率導出手段で導出された固有値比のそれぞれが、１つの物標に対する到来波が１つであることを表すものとして予め規定された規定閾値以上であれば、１つの物標に対する到来方位の数が複数であるものと推定する。
【００２０】
このようなレーダ装置によれば、到来方位の数の推定結果について、より信頼性の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用されたレーダ装置を中心とした走行支援システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】物体認識処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】方位解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】付着検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
〈走行支援システム〉
図１に示す走行支援システム１は、自動車に搭載して用いられるものであり、レーダ装置３０と、走行支援電子制御装置（以下、走行支援ＥＣＵとする）６０とを備えている。
【００２３】
レーダ装置３０は、ミリ波帯域の電波をレーダ波として送信し、該レーダ波が反射されることで生じた反射波（以下、到来波とも称す）を受信することで、該レーダ波を反射した物標を検出し、該物標に関する情報（以下、物標情報とする）を生成する。
【００２４】
なお、本実施形態における物標とは、物体において、レーダ波を反射したポイントを表すものである。通常、１つの物体は、１つの物標として検出される。また、本実施形態における物標情報は、検出した物標までの自車両からの距離と、予め規定された基準軸に対して物標が存在する方位（即ち、角度、以下、到来方位と称す）と、自車両と物標との間の相対速度とを少なくとも含むものである。
【００２５】
走行支援ＥＣＵ６０は、少なくともＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して通信を行うためのバスコントローラを備えている。
【００２６】
また、走行支援ＥＣＵ６０には、図示しない警報ブザー、モニター、クルーズコントロールスイッチ、目標車間設定スイッチ等が接続されている。さらに、走行支援ＥＣＵ６０には、ＬＡＮ通信バスを介して、ブレーキ電子制御装置（ブレーキＥＣＵ）や、エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、シートベルト電子制御装置（シートベルトＥＣＵ）等が接続されている。
【００２７】
つまり、走行支援ＥＣＵ６０は、レーダ装置３０からの物標情報に基づいて、自車両の走行を支援する走行支援制御を実行するように構成されている。走行支援制御としては、例えば、先行車両と自車両との車間距離を予め設定された距離に保持するアダプティブクルーズ制御や、自車両と先行車両との車間距離が予め設定された距離以下となると、警告を出力したり、シートベルトを巻き取ったりするプリクラッシュセーフティ制御がある。
〈レーダ装置〉
次に、レーダ装置３０は、発振器３１と、増幅器３２と、分配器３４と、送信アンテナ３６と、受信アンテナ４０と、受信スイッチ４１と、増幅器４２と、ミキサ４３と、フィルタ４４と、Ａ／Ｄ変換器４５と、信号処理部４６とを備え、ＦＭＣＷ方式のいわゆるミリ波レーダ装置として構成されている。
【００２８】
発振器３１は、時間に対して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）する下り区間を一変調周期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３２は、発振器３１が生成する高周波信号を増幅する。
【００２９】
分配器３４は、増幅器３２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。受信アンテナ４０は、レーダ波を受信するＮ個（Ｎは、２以上の自然数）のアンテナ３９1〜３９Nを備えている。アンテナ３９1〜３９Nは、アレイ状に配置されており、アンテナ３９1〜３９Nのそれぞれに、チャンネルＣＨ1〜ＣＨNが割り当てられている。
【００３０】
なお、本実施形態のレーダ装置３０には、送信アンテナ３６，及び受信アンテナ４０を覆う被覆部７０が設けられている。この被覆部７０は、レーダ波を透過する物質にて形成された部材であり、送信アンテナ３６におけるレーダ波の送信角度範囲、及び受信アンテナ４０における到来波の受信角度範囲を覆う。具体的には、被覆部７０は、レーダ装置３０に設けられた、いわゆるレドームや、レーダ装置３０が設置される自動車のフロントグリルなどである。
【００３１】
また、受信スイッチ４１は、アンテナ３９1〜３９Nのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナ３９1〜３９Nからの受信信号Ｓｒを後段に供給する。増幅器４２は、受信スイッチ４１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する。
【００３２】
ミキサ４３は、増幅器４２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。フィルタ４４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４５は、フィルタ４４の出力をサンプリングしデジタルデータに変換する。
【００３３】
信号処理部４６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を検出すると共に、その物標についての物標情報を生成する物標認識処理を実行する。この信号処理部４６は、少なくとも、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、さらに、Ａ／Ｄ変換器４５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）を備えている。
【００３４】
つまり、レーダ装置３０では、信号処理部４６からの指令に従って発振器３１が振動すると、その発振器３１で生成され、増幅器３２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３０では、これらの信号Ｓｓ，Ｌｓ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。
【００３５】
そして、送信アンテナ３６から送出されて物標に反射されたレーダ波（即ち、到来波）は、受信アンテナ４０を構成する全てのアンテナ３９1〜３９Nにて受信され、受信スイッチ４１によって選択されている受信チャンネルＣＨi（ｉ＝１〜Ｎ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器３２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４４にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器４５にてサンプリングされ、信号処理部４６に取り込まれる。
【００３６】
なお、受信スイッチ４１は、レーダ波の一変調周期の間に、全てのチャンネルＣＨ1からＣＨNが所定回（例えば、５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられ、また、Ａ／Ｄ変換器４５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、レーダ波の一変調周期の間に、チャンネルＣＨ1〜ＣＨN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。
〈物標認識処理〉
次に、レーダ装置３０にて実行する物標認識処理について説明する。
【００３７】
この物標認識処理は、予め規定された周期で起動されるものである。
この物標認識処理は、起動されると、図２に示すように、まず、発振器３１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４５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３１を停止することにより、レーダ波の送信を停止する（Ｓ１３０）。
【００３８】
次に、Ｓ１３０にて取得した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ＣＨ1〜ＣＨN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、各周波数における強度とを表したものである。
【００３９】
そして、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ｆｂｕ1〜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ｆｂｄ1〜mを検出する（Ｓ１５０）。なお、検出された周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの各々は、到来波の発生源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。
【００４０】
具体的に本実施形態のＳ１５０では、受信チャンネルＣＨ毎に求められたパワースペクトルを、全ての受信チャンネルで相加平均した平均スペクトルを導出する。そして、その平均スペクトルの中で、強度が予め設定された設定閾値を超える周波数のピーク点に対応する（即ち、平均スペクトルにおける強度が極大となる）周波数を周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄとして検出する。
【００４１】
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方位（即ち、基準軸に対する角度）を表す到来方位、及び当該物標候補からの到来波を受信した受信電力を表す到来電力を推定する方位解析処理を実行する（Ｓ１６０）。この方位解析処理の詳細については、後述する。
【００４２】
そのＳ１６０にて推定した到来方位及び到来電力に基づいて、ペアマッチングを実行する（Ｓ１７０）。このペアマッチングとは、周波数ピークｆｂｕ1〜mと、周波数ピークｆｂｄ1〜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周知の処理である。以下、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。
【００４３】
具体的に本実施形態のＳ１７０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。
【００４４】
さらに、登録された周波数ペアに対して、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置における周知の手法により、レーダ装置３０から物標候補までの距離、物標候補と自車両との相対速度を導出する（Ｓ１８０）。本実施形態のＳ１８０では、このとき、物標候補と自車両との相対速度、及び自車両の車速に基づいて、各物標候補の速度を導出すると共に、その物標候補が、停止物体であるか移動物体であるかを判定する。それらの導出した距離及び相対速度（速度）に物標候補が存在する方位を加えた情報を、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。
【００４５】
続いて、詳しくは後述するが、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着しているか否かを判定する付着検出処理を実行する（Ｓ１９０）。ここで言うノイズ要因物質とは、レーダ波を透過する物質であり、かつ被覆部７０に付着することでレーダ波を屈折させたり反射させたりする物質である。このノイズ要因物質としては、例えば、氷や、雨滴、泥水などがある。
【００４６】
さらに、今回の送受信サイクルのＳ１８０で登録された周波数ペア（以下、今サイクルペアと称す）の情報と、前回の送受信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履歴追尾処理を実行する（Ｓ２００）。
【００４７】
具体的に本実施形態の履歴追尾処理（Ｓ２００）では、前サイクルペアと今サイクルペアとの全ての組み合わせ（以下、組合せペアと称す）を設定し、その組合せペアの中からいずれか１つを取り出す。そして、取り出した組合せペアにおける前サイクルペアの情報（即ち、距離，速度，方位など）に基づいて予測され、その前サイクルペアに対応する今サイクルペアが存在する位置（以下、予測位置とする）、及び今サイクルペアの速度（以下、予測速度とする）を導出する。この予測位置及び予測速度の導出は、周知の処理であるため、ここでの詳しい説明は省略するが、例えば、カルマンフィルタなどを用いて、時系列に沿った周波数ペア（即ち、物標候補）の挙動を予測し、その予測した結果を、予測位置及び予測速度とすることが考えられる。
【００４８】
そして、履歴追尾処理では、導出した予測位置及び予測速度と、今サイクルペアから導出された位置及び速度とに基づいて、両者の位置差分、及び速度差分を導出する。すなわち、位置差分とは、今サイクルペアから導出された位置（即ち、今サイクルペアに対応する物標候補の位置）と予測位置との差分である。また、速度差分とは、今サイクルペアから導出された速度（即ち、今サイクルペアに対応する物標候補の速度）と予測速度との差分である。
【００４９】
さらに、位置差分が予め規定された基準距離より小さく、かつ速度差分が予め規定された上限速度差よりも小さい場合にのみ、当該組合せペアを構成する周波数ペアは同一物標に対応するもの（即ち、履歴追尾があるもの）として、今サイクルペアの接続カウンタのカウント値を、前サイクルペアの接続カウンタのカウント値に１を加算した値へと更新する。
【００５０】
つまり、本実施形態の履歴追尾処理では、前サイクルペアとの履歴追尾がある今サイクルペアは、対応する前サイクルペアの情報（接続カウンタのカウント値）が引き継がれ、前サイクルペアとの履歴追尾が無い今サイクルペアについては、接続カウンタのカウント値が「０」に維持される。
【００５１】
物標認識処理では、さらに、予め規定された認識閾値以上の履歴追尾が確認された周波数ペアを物標として認識し登録する（Ｓ２１０）。具体的に本実施形態のＳ２１０では、接続カウンタのカウント値が認識閾値以上であることを、認識閾値以上の履歴追尾が確認されたものとする。
【００５２】
そして、Ｓ２１０にて登録された物標についての物標情報を、走行支援ＥＣＵ６０に出力する（Ｓ２２０）。
なお、Ｓ１９０の付着検出処理にて、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着したことを表す付着フラグがセットされていれば、Ｓ２２０では、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着していることを含むダイアグ情報を走行支援ＥＣＵ６０に出力する。この場合、走行支援ＥＣＵ６０は、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着している旨を、警報ブザーやモニターを介して出力する。
【００５３】
その後、今サイクルの物標認識処理を終了し、次の起動タイミングまで待機する。
〈方位解析処理〉
方位解析処理は、物標認識処理のＳ１６０で起動されると、図３に示すように、まず、上り区間のパワースペクトルから抽出された周波数ピークｆｂｕ、及び下り区間のパワースペクトルから抽出された周波数ピークｆｂｄのうち、本方位解析処理での処理が未処理であるものを１つ選択する（Ｓ３１０）。
【００５４】
続いて、下記（１）式に示すように、その選択された周波数の信号成分（ＦＦＴ処理結果データ）を、全チャンネルＣＨ1〜ＣＨNのパワースペクトルから抽出して配列してなる受信ベクトルＸｉ（ｋ）を生成する（Ｓ３２０）。本実施形態において、受信ベクトルＸｉ（ｋ）を生成する際には、データ数を増加するために複数のヌル（即ち、「０」値）を仮想データとして追加しても良い。
【００５５】
なお、（１）式において、符号“Ｔ”は、ベクトル転置を意味する。
【００５６】
【数１】
0005978754.tif 000002
その生成した受信ベクトルＸｉ（ｋ）に基づき、（２）式に従って相関行列Ｒｘｘ（ｋ）を生成する（Ｓ３３０）。なお、（２）式において、符号“Ｈ”は、複素転置行列を意味する。
【００５７】
【数２】
0005978754.tif 000003
そして、Ｓ３３０にて生成した相関行列Ｒｘｘの固有値λ1〜λN（但し、λ1≧λ2≧…≧λN）を求めると共に、固有値λ1〜λNに対応する固有ベクトルＥ1〜ＥNを算出する（Ｓ３４０）。
【００５８】
その固有値λ1〜λNの中で、予め規定された閾値Ｔｈ以上となる固有値λの数を、到来波数Ｌ（ただし、Ｌ＜Ｎ）として推定する（Ｓ３５０）。この到来波数Ｌを推定する手法は、周知の手法であり、数々の手法が提案されているので、ここでの詳しい説明は省略するが、例えば、閾値Ｔｈとして、熱雑音電力に相当する値を規定することが一例として考えられる。
【００５９】
そして、閾値Ｔｈ以下となる（Ｎ−Ｌ）個の固有値に対応した固有ベクトルからなる雑音固有ベクトルＥNOを、下記（３）式で定義し、自車の進行方向を基準とした方位θに対する受信アンテナ４０の複素応答をａ（θ）で表すものとして、（４）式に示す評価関数ＰMU（θ）を求める。
【００６０】
【数３】
0005978754.tif 000004
この評価関数ＰMU（θ）から得られる角度スペクトル（ＭＵＳＩＣスペクトル）は、到来波が到来した方向と一致する方位θにおいて発散して鋭いピークが立つように設定されている。このため、到来波の到来方位θ1〜θL、即ち、物標候補の方位は、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークを検出することにより求められる（Ｓ３６０）。なお、本実施形態のＳ３６０では、下記（５）式により表される行列Ｓの第ｉ対角成分を求める。この行列Ｓの第ｉ対角成分は、到来方位θiの受信電力に相当し、本実施形態では、到来方位θiの到来電力としている（ただし、ｉ＝１〜Ｌ）。なお、（５）式中のＡは方向行列であり、σ2は、熱雑音電力であり、Ｒｘｘ−σ2Ｉは、瞬時値としての自己相関行列である。
【００６１】
【数４】
0005978754.tif 000005
続いて、Ｓ３１０にて抽出した周波数ピークに対する方位情報を登録する（Ｓ３７０）。具体的に本実施形態のＳ３７０では、到来波の数Ｌが「１」であれば、その到来波の到来方位θ及び到来電力を方位情報として登録し、到来波の数Ｌが「２」以上（即ち、複数）であれば、各到来波の到来方位θ及び到来電力を方位情報として登録する。なお、本実施形態のＳ３７０では、各周波数ピークに対して導出された固有値λのそれぞれを、対応する周波数ピークと対応付けて登録する。
【００６２】
そして、全ての周波数ピークｆｂｕ、及び周波数ピークｆｂｄに対して、Ｓ３１０からＳ３７０のステップを実行したか否かを判定する（Ｓ３８０）。その判定の結果、全ての周波数ピークｆｂｕ、及び周波数ピークｆｂｄに対して、Ｓ３１０からＳ３７０のステップを実行していなければ（Ｓ３８０：ＮＯ）、Ｓ３１０へと戻る。そのＳ３１０では、Ｓ３１０からＳ３７０のステップを未実行の周波数ピークを抽出して、Ｓ３２０へと移行する。
【００６３】
一方、Ｓ３８０での判定の結果、全ての周波数ピークｆｂｕ、及び周波数ピークｆｂｄに対して、Ｓ３１０からＳ３７０のステップを実行していれば（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、本方位解析処理を終了して、物標認識処理のＳ１７０へと戻る。
〈付着検出処理〉
付着検出処理は、物標認識処理のＳ１９０で起動されると、図４に示すように、まず、全ての周波数ペアのうち、本付着検出処理を未実行の周波数ペアを１つ抽出する（Ｓ５１０）。以下、Ｓ５１０にて抽出した周波数ペアを抽出ペアと称す。
【００６４】
続いて、抽出ペアに対する固有値比ＳｌMを導出する（Ｓ５２０）。このＳ５２０にて導出する固有値比ＳｌMとは、比較固有値λMのそれぞれを最大固有値λ1にて除した（ＳｌM＝λM／λ1）指標である。
【００６５】
ただし、ここで言う最大固有値λ1は、抽出ピークを構成する周波数ピークｆｂｕ、及び周波数ピークｆｂｄに対して方位解析処理にて導出した固有値λ1〜λNの中で、値が最大である固有値λである。また、ここで言う比較固有値λMは、固有値λ1〜λNの中で、最大固有値λ1以外の固有値λである。よって、符号Ｍは、２〜Ｎである。
【００６６】
この固有値比ＳｌMは、強い相関を有する到来波に対応する固有値λ同士の間で導出されたものであれば大きな値となり、到来波に対応する固有値λと熱雑音に対応する固有値λとの間で導出されたものであれば小さな値となる。
【００６７】
そして、抽出ペアに対する到来波の数を推定する（Ｓ５３０）。具体的には、Ｓ５３０では、Ｓ５２０で導出した固有値比ＳｌMの中で、予め規定された基準閾値Ｔｈ以上である固有値比ＳｌMの数に応じて、到来波の数を推定する。すなわち、基準閾値Ｔｈ以上である固有値比ＳｌMの数が「０」であれば、抽出ペアに対する到来波の数は「１」である。また、基準閾値Ｔｈ以上である固有値比ＳｌMの数が「１」であれば、抽出ペアに対する到来波の数は「２」であり、基準閾値Ｔｈ以上である固有値比ＳｌMの数が「２」であれば、抽出ペアに対する到来波の数は「３」であるものと推定する。
【００６８】
続いて、全ての周波数ペアに対して、Ｓ５１０からＳ５３０のステップを実行したか否かを判定する（Ｓ５４０）。
このＳ５４０での判定の結果、全ての周波数ペアに対してＳ５１０からＳ５３０のステップを実行していなければ（Ｓ５４０：ＮＯ）、Ｓ５１０へと戻る。そして、本付着検出処理を未実行の周波数ペアの中から、新たな周波数ペアを抽出ペアとして、Ｓ５２０，Ｓ５３０のステップを実行する。
【００６９】
一方、全ての周波数ペアに対してＳ５１０からＳ５３０のステップを実行していれば（Ｓ５４０：ＹＥＳ）、評価値ＶＢを算出する（Ｓ５５０）。本実施形態における評価値ＶＢとは、全周波数ペアの中で、１つの周波数ペアに対して複数の到来波の存在が推定された周波数ペアの割合である。
【００７０】
この評価値ＶＢが規定割合より大きいか否かを判定する（Ｓ５６０）。このＳ５６０での判定の結果、評価値ＶＢが規定割合より大きければ（Ｓ５６０：ＹＥＳ）、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着した付着状態であるものとして、付着カウンタのカウント値を増加させる（Ｓ５７０）。なお、付着カウンタとは、付着状態であることを検出した送受信サイクルの回数をカウントするカウンタであり、予め用意されたものである。
【００７１】
その後、Ｓ５９０へと移行する。
一方、Ｓ５６０での判定の結果、評価値ＶＢが規定割合以下であれば（Ｓ５６０：ＮＯ）、付着状態ではないものとして、付着カウンタのカウント値を減少させる（Ｓ５８０）。その後、Ｓ５９０へと移行する。
【００７２】
この規定割合とは、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着していることが確からしいことを表す基準値として規定されたものである。この規定割合は、実験などによって規定された固有値でも良い。また、規定割合は、物標認識処理のＳ１７０にて検出される周波数ペアの総数によって可変設定されるものでも良い。後者の場合、検出される周波数ペアの総数が多いほど、付着状態であるか否かの推定精度が高いものとして、規定割合を低い値に設定しても良い。
【００７３】
そして、Ｓ５７０において付着カウンタのカウント値を増加させる数、またはＳ５８０において付着カウンタのカウント値を減少させる数は、予め設定された固定値でも良いし、物標認識処理のＳ１７０にて検出される周波数ペアの数によって可変設定されても良い。後者の場合、検出される周波数ペアの総数が多いほど、付着状態であるか否かの推定精度が高いものとして、大きな数を変化させても良い。
【００７４】
続くＳ５９０では、付着カウンタのカウント値が規定閾値よりも大きいか否かを判定する。このＳ５９０での判定の結果、付着カウンタのカウント値が規定閾値よりも大きければ（Ｓ５９０：ＹＥＳ）、規定された送受信サイクルの回数、付着状態が継続しているものとして、付着フラグをセットする（Ｓ６００）。その後、本付着検出処理を終了し、物標認識処理のＳ２００へと戻る。
【００７５】
一方、Ｓ５９０での判定の結果、付着カウンタのカウント値が規定閾値以下であれば（Ｓ５９０：ＮＯ）、規定された送受信サイクルの回数、付着状態が継続していないものとして、付着フラグを解除する（Ｓ６１０）。その後、本付着検出処理を終了し、物標認識処理のＳ２００へと戻る。
【００７６】
なお、Ｓ５９０における規定閾値とは、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着していることが確からしいことを表す送受信サイクルの回数として規定されたもの（即ち、規定サイクル回数）である。この規定閾値は、実験などによって規定された固定値でも良いし、物標認識処理のＳ１７０にて検出される周波数ペアの総数によって可変設定されても良い。後者の場合、検出される周波数ペアの総数が多いほど、付着状態であるか否かの推定精度が高いものとして、少ない送受信サイクルの回数を設定しても良い。
【００７７】
つまり、レーダ装置３０では、通常、１つの物標に対して１つの到来方位を検出する。しかしながら、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着した場合には、受信アンテナ４０にて受信される到来波は、ノイズ要因物質によって拡散や屈折している可能性が高い。この場合には、検出された物標のそれぞれに対して複数の到来方位を検出する可能性が高い。
【００７８】
このことから、本実施形態の付着検出処理では、規定サイクル回数に渡って付着状態が検出された場合には、ノイズ要因物質が被覆部に付着しているものと判定する。
［実施形態の効果］
以上説明したように、レーダ装置３０においては、複数検出割合が規定割合以上となった状態を、規定サイクル回数に渡って検出した場合に、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着しているものとして判定できる。
【００７９】
なお、レーダ装置３０によれば、到来方位の推定方法として、相関行列の固有値分解を用いる方法（いわゆるＭＵＳＩＣ）を用いているため、到来方位の数の推定結果について、より信頼性の高いものとすることができる。さらに言えば、レーダ装置３０によれば、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着したか否かを高精度で判定することができる。
【００８０】
したがって、レーダ装置３０によれば、複数の電極を被覆部の外表面に設けることなく、被覆部の外表面にノイズ要因物質が付着したことを検出できる。
以上のことから、レーダ装置３０によれば、構造を複雑にすることなく、ノイズ要因物質の付着を検知可能とする技術を提供できる。
【００８１】
さらに、レーダ装置３０では、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着したことを走行支援ＥＣＵ６０へと出力し、その旨を、警報ブザーやモニターを介して走行支援ＥＣＵ６０が出力している。
【００８２】
この結果、ノイズ要因物質が被覆部７０に付着したこと、ひいては、レーダ装置３０に動作不良が生じている可能性を、自車の乗員等に認識させることができる。そして、自車の乗員等に、被覆部７０に付着したノイズ要因物質を除去させれば、レーダ装置３０を動作不良から正常動作へと復帰させることができる。
［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。
【００８３】
例えば、上記実施形態では、方位解析処理において到来方位を推定する方法として、ＭＵＳＩＣスペクトルに基づく推定方法（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＭＵＳＩＣ））を利用していたが、到来方位の推定方法は、これに限るものでない。
【００８４】
すなわち、本発明において、到来方位を推定方法は、固有値分解の結果に基づく周知のＡＩＣ（Ａｋａｉｋｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）や、ＭＤＬ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｌｅｎｇｔｈ）を用いても良いし、周知のＤＢＦを用いても良い。
【００８５】
ただし、到来方位の推定方法としてＡＩＣを利用する場合には、付着検出処理のＳ５５０にて導出する評価値ＶＢは、赤池の情報量規範ＡＩＣ（１）とＡＩＣ（ｍ）との比較結果であることが好ましい。到来方位の推定方法としてＭＤＬを利用する場合には、付着検出処理のＳ５５０にて導出する評価値ＶＢは、情報量規範としてのＭＤＬ（１）とＭＤＬ（ｍ）との比較結果であることが好ましい。なお、ここでの括弧内の数値，符号は、情報量規範それぞれの順序を表す指標である。
【００８６】
さらに、到来方位の推定方法としてＤＢＦを利用する場合には、周波数ピークのそれぞれに対する角度スペクトルのサイドローブの上昇度に基づいて評価値ＶＢを導出すればよい。これは、ＤＢＦによって到来方位を推定する場合、１つの物標に対して複数の到来波が存在すれば、電力指向性パターンは、１つの物標に対して１つの到来波が存在する場合に比べて、サイドローブの電力が上昇するためである。
【００８７】
また、上記実施形態では、物標認識処理のＳ１９０にて付着検出処理を実行していたが、付着検出処理の実行タイミングはこれに限るものではなく、例えば、方位解析処理の終了直後でも良いし、方位解析処理において、Ｓ３５０を実行した直後であっても良い。この場合、Ｓ３５０にて推定した１つの周波数ピークに対する到来波の数を抽出ペアに対する到来波の数としても良い。
【００８８】
つまり、付着検出処理は、１つの物標に対する到来波の数を推定可能なタイミングであれば、どのようなタイミングで実行されても良い。
なお、上記実施形態では、本発明を適用するレーダ装置をＦＭＣＷレーダ装置としていたが、本発明を適用するレーダ装置は、これに限るものではない。すなわち、本発明が適用されるレーダ装置は、例えば、連続波をレーダ波として送受信するレーダ装置（例えば、２周波ＣＷレーダ）でも良いし、パルス状に変調されたレーダ波を送受信するレーダ装置（例えば、パルスレーダ）でも良い。
【００８９】
換言すれば、本発明が適用されるレーダ装置は、レーダ波の送受信サイクルを、規定された周期で繰り返し実行すると共に、１つの物標に対する到来方位を推定可能なレーダ装置であれば、どのようなものでも良い。
【符号の説明】
【００９０】
１…走行支援システム  ３０…レーダ装置  ３１…発振器  ３２…増幅器  ３４…分配器  ３６…送信アンテナ  ３９…アンテナ  ４０…受信アンテナ  ４１…受信スイッチ  ４２…増幅器  ４３…ミキサ  ４４…フィルタ  ４５…Ａ／Ｄ変換器  ４６…信号処理部  ７０…被覆部  ６０…走行支援ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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