(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の走査において所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングしたペアデータから前記物体に対応する物体データを検出するレーダ装置であって、
前記物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出する第１導出手段と、
前記物体データの距離が所定距離を下回る場合に、前記第１期間における走査角度範囲、および、前記第１期間におけるピーク信号の最も低い第１最低周波数から、該第１最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第１特定周波数までの距離範囲に対応する第１特定範囲内の複数のピーク信号と、前記第２期間における走査角度範囲、および、前記第２期間におけるピーク信号の最も低い第２最低周波数から、該第２最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第２特定周波数までの距離範囲に対応する第２特定範囲内の複数のピーク信号とを１つのペアデータに集約して代表ペアデータを導出する第２導出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記第２導出手段は、前記代表ペアデータの予測データである予測代表ペアデータを導出し、複数のペアデータの中から前記予測代表ペアデータの相対速度と最も差の小さいペアデータの相対速度を前記代表ペアデータの相対速度として導出すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置であって、
前記第２導出手段は、前記第１期間および第２期間のピーク信号の周波数のうち最も低い周波数、および、前記代表ペアデータの相対速度に基づき前記代表ペアデータの距離を導出すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のレーダ装置であって、
前記第２導出手段は、前記特定範囲内に存在するピーク信号のうち、信号レベルが最大のピーク信号のレベルに応じた角度導出手法で前記代表ペアデータの角度を導出すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置であって、
前記物体データを車両を制御する車両制御装置に出力する出力手段と、
過去の走査において前記物体のデータとして確定した前記物体データに基づき今回の走査におけるペアデータを予測した予測データを導出し、該予測データの相対速度と、前記今回の走査において導出された今回ペアデータの相対速度との差が所定値以下である場合に、前記今回ペアデータが前記過去の走査において導出された前記物体データと時間的な連続性を有するデータであると判定する判定手段と、
前記過去の走査において導出された前記物体データ、および、前記今回の走査において導出された前記物体データが同一の物体に基づくデータの場合に、前記車両制御装置に出力される前記今回の走査における前記物体データに対して、前記過去の走査における前記物体データと同一の指標を設定する設定手段と、
をさらに備え、
前記設定手段は、前記今回の走査において前記今回ペアデータに対応する物体データのうち前記特定範囲に含まれる物体データである代表物体データが、前記過去の走査における物体データと時間的な連続性を有している場合に、前記代表物体データに対して前記過去の走査における前記物体データと同一の指標を設定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
一の走査において所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングしたペアデータから前記物体に対応する物体データを検出する信号処理方法であって、
（ａ）前記物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出する工程と、
（ｂ）前記物体データの距離が所定距離を下回る場合に、前記第１期間における走査角度範囲、および、前記第１期間におけるピーク信号の最も低い第１最低周波数から、該第１最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第１特定周波数までの距離範囲に対応する第１特定範囲内の複数のピーク信号と、前記第２期間における走査角度範囲、および、前記第２期間におけるピーク信号の最も低い第２最低周波数から、該第２最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第２特定周波数までの距離範囲に対応する第２特定範囲内の複数のピーク信号とを１つのペアデータに集約して代表ペアデータを導出する工程と、
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検出における信号処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置を搭載した車両（以下、単に「車両」という。）が、その前方を走行する車両（以下、「前方車両」という。）をレーダ装置を用いて検出し、車両が前方車両との所定の車間距離を確保して、当該前方車両を追従走行する技術（例えば、車間自動制御システム（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control））がある。例えば、高速道路などで約100mの距離を確保して、車両が前方車両を追従走行する。また、渋滞などの際に車両と前方車両との距離が4ｍ以内の近距離の場合に、車両と前方車両との距離を約2m〜4mほど確保して、低速(例えば、10km/h以下）で前方車両を追従走行する場合がある。
【０００３】
しかし、車両と前方車両との距離が近距離の場合、前方車両を検出するためのレーダ装置からの送信波が、車両と前方車両との間で多重反射し、多重反射した反射波をレーダ装置が受信するときがある。また、レーダ装置からの送信波が、前方車両の後端部で反射するだけでなく、前方車両の車体底部と道路との間に入り込み、車体底部や路面等に反射した反射波をレーダ装置が受信するときがある。その結果、反射波を受信した後の物体の検出処理に伴うＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理により生成されるＦＦＴデータのＵＰ区間のピーク信号と、ＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングする際に、本来ペアリングすべきピーク信号同士をペアリングできないときがあった。また、本来ペアリングすべきではない誤ったピーク信号の組み合わせでペアリングするミスペアリングが発生するときがあった。なお、ここで、「ピーク信号」とは、送信信号と受信信号とをミキシングことで得られるビート信号をＦＦＴ処理した後に、周波数方向に生成される複数の信号のうち、信号のパワーが所定の閾値を超える信号をいう。
【０００４】
そして、レーダ装置から所定の角度範囲に送信波を出力する１回の走査(スキャン）により検出されるペアデータと、過去の走査により検出されたペアデータとのうち、車両からの距離が2ｍ〜4ｍのペアデータの時間方向の同一性（以下、「連続性」という。）を判定する条件を次のように設定していた。なお、「ペアデータ」とは、ＵＰ区間のピーク信号と、ＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングすることにより生成されるデータであり、主に車両と物体との相対距離、車両と物体との相対速度、車両からみた物体の角度の情報を備えている。
【０００５】
判定条件の一例として、過去の走査のうち前回の走査におけるペアデータ（以下、「前回ペアデータ」ともいう。）を基に導出される前回の走査における物体の反射点のデータ（以下、「前回物体データ」という。）を次のように今回の走査における連続性判定に用いる。
【０００６】
つまり、前回走査において物体のデータとして確定した前回物体データに基づき今回の走査におけるペアデータ（以下、「今回ペアデータ」ともいう。）を予測する予測データを導出し、この予測データの相対速度と、実際の今回ペアデータの相対速度との差が、例えば2km/h以下である場合に今回ペアデータが連続性を有するデータとなる。その結果、今回ペアデータと前回物体データとにより今回走査における物体の反射点のデータ（以下、「今回物体データ」ともいう。）が生成され、当該今回物体データが車両の各装置を制御する車両制御装置に出力されるデータとなっていた。
【０００７】
つまり、時間的な連続性を有する物体データを同一の物体としてレーダ装置で同一のターゲット番号を設定して車両制御装置に出力していた。以下では、前回物体データと、今回物体データとのうち少なくともいずれか一のデータを単に「物体データ」ということがある。
【０００８】
なお、連続性の判定条件である2km/h以下の条件を緩和した場合、つまり、連続性の判定条件を前回物体データから予測した今回ペアデータの予測相対速度と、実際の今回ペアデータの相対速度との差を2km/h以下から、2km/hよりも大きい値（例えば、10km/h以下）とした場合、つまり、連続性を有するデータとして判定する範囲を広くした場合は、次のような問題がある。
【０００９】
今回ペアデータがミスペアリングにより検出されたものである場合、本来は当該今回ペアデータに対応する前方車両が停止しているときでも、連続性判定の結果、次のような処理をレーダ装置が行う場合がある。つまり、前方車両が前回の走査時と比べて相対速度差が10km/h以下で動き出したとする相対速度の情報を含む今回物体データをレーダ装置が車両制御装置に出力する場合がある。その結果、車両制御装置は前方車両に対して追従するよう車両を制御することで、実際には停止している前方車両と車両とが衝突する可能性がある。そのため、ミスペアリングを考慮すると相対速度の条件は、連続性を有するデータとして検出する範囲をできるだけ狭くする必要がある。なお、本発明と関連する技術を説明する資料としては特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３００５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、連続性の判定条件を前回物体データから予測した今回ペアデータの予測相対速度と、実際の今回ペアデータの相対速度との差が小さい値（例えば、2km/h以下）としたままでは、前方車両が例えば2km/hよりも大きい相対速度で動き出した場合、例えば5km/hで動き出した場合は、前回物体データと今回ペアデータとの連続性はないものとして判定される。その結果、今回ペアデータは、前回の走査時に前方車両が停止した位置よりも離れた位置（停止位置よりも更に車両に対して前方の位置）に存在する初めて検出された連続性のない（新規の）今回ペアデータとなり、当該今回ペアデータに対応するデータがレーダ装置から車両制御装置に出力される。
【００１２】
また、前回の走査における物体データと、今回の走査において新たに検出された今回ペアデータとの連続性はないものの、前方車両は、まだ車両の前方に停止したまま（前回の走査時に検出された位置に存在する）として車両制御装置にデータが出力される。つまり、今回の走査で検出されていなくとも今回の走査以降の複数回の走査において、車両の前方の位置（過去に停止していた位置）に存在するものとして取り扱う処理（以下、「外挿処理」という。）がレーダ装置で行われる。その結果、新たに検出された移動後の前方車両に対応する今回ペアデータと比べて、外挿処理により検出された前方車両に対応するデータ（以下、「外挿データ」という。）の車両に対する距離が近くなり、外挿データが車両の追従対象となる。その結果、実際の車両の追従対象である前方車両は既に移動しているにもかかわらず、外挿データの位置に変化がないことから、車両はそのまま停止した状態となり、前方車両に追従走行するという車両制御を十分に行えない可能性があった。
【００１３】
本発明は、車両に対して近距離に存在する物体の検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、一の走査において所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングしたペアデータから前記物体に対応する物体データを検出するレーダ装置であって、前記物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出する第１導出手段と、前記物体データの距離が所定距離を下回る場合に、前記第１期間における走査角度範囲、および、前記第１期間におけるピーク信号の最も低い第１最低周波数から、該第１最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第１特定周波数までの距離範囲に対応する第１特定範囲内の複数のピーク信号と、前記第２期間における走査角度範囲、および、前記第２期間におけるピーク信号の最も低い第２最低周波数から、該第２最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第２特定周波数までの距離範囲に対応する第２特定範囲内の複数のピーク信号とを１つのペアデータに集約して代表ペアデータを導出する第２導出手段と、を備える。
【００１６】
また、本発明の第２導出手段は、前記代表ペアデータの予測データである予測代表ペアデータを導出し、複数のペアデータの中から前記予測代表ペアデータの相対速度と最も差の小さいペアデータの相対速度を前記代表ペアデータの相対速度として導出する。
【００１７】
また、本発明の前記第２導出手段は、前記第１期間および第２期間のピーク信号の周波数うち最も低い周波数、および、前記代表ペアデータの相対速度に基づき前記代表ペアデータの距離を導出する。
【００１８】
また、本発明の第２導出手段は、前記特定範囲内に存在するピーク信号のうち、信号レベルが最大のピーク信号のレベルに応じた角度導出手法で前記代表ペアデータの角度を導出する。
【００１９】
また、本発明は、前記物体データを車両を制御する車両制御装置に出力する出力手段と、過去の走査において前記物体のデータとして確定した前記物体データに基づき今回の走査におけるペアデータを予測した予測データを導出し、該予測データの相対速度と、前記今回の走査において導出された今回ペアデータの相対速度との差が所定値以下である場合に、前記今回ペアデータが前記過去の走査において導出された前記物体データと時間的な連続性を有するデータであると判定する判定手段と、前記過去の走査において導出された前記物体データ、および、前記今回の走査において導出された前記物体データが同一の物体に基づくデータの場合に、前記車両制御装置に出力される前記今回の走査における前記物体データに対して、前記過去の走査における前記物体データと同一の指標を設定する設定手段と、をさらに備え、前記設定手段は、前記今回の走査において前記今回ペアデータに対応する物体データのうち前記特定範囲に含まれる物体データである代表物体データが、前記過去の走査における物体データと時間的な連続性を有している場合に、前記代表物体データに対して前記過去の走査における前記物体データと同一の指標を設定する。
【００２０】
さらに、本発明は、一の走査において所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物体での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで導出し、前記第１期間および前記第２期間のピーク信号をペアリングしたペアデータから前記物体に対応する物体データを検出する信号処理方法であって、（ａ）前記物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出する工程と、（ｂ）前記物体データの距離が所定距離を下回る場合に、前記第１期間における走査角度範囲、および、前記第１期間におけるピーク信号の最も低い第１最低周波数から、該第１最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第１特定周波数までの距離範囲に対応する第１特定範囲内の複数のピーク信号と、前記第２期間における走査角度範囲、および、前記第２期間におけるピーク信号の最も低い第２最低周波数から、該第２最低周波数の２倍の周波数を所定周波数減少させた第２特定周波数までの距離範囲に対応する第２特定範囲内の複数のピーク信号とを１つのペアデータに集約して代表ペアデータを導出する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１〜７の発明によれば、物体データの距離が所定距離を下回る場合に、第１導出手段の処理とは異なる処理により物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出ことで、レーダ装置の走査範囲内の物体の反射点の検出精度を向上させることができる。
【００２２】
また、特に請求項２の発明によれば、代表ペアデータを導出することで、特定範囲内に存在する物体の反射点の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【００２３】
また、特に請求項３の発明によれば、予測データの相対速度と最も差の小さいペアデータの相対速度を代表ペアデータの相対速度として導出することで、特定範囲内に存在する物体の反射点の相対速度の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。  
【００２４】
また、特に請求項４の発明によれば、第１期間および第２期間のピーク信号の周波数のうち最も低い周波数、および、代表ペアデータの相対速度に基づき代表ペアデータの距離を導出することで、車両に対して近距離に存在する物体の反射点の距離の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【００２５】
また、特に請求項５の発明によれば、信号レベルに応じた角度導出手法により代表ペアデータの角度を導出することで、特定範囲内に存在する物体の反射点の角度の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【００２６】
さらに、特に請求項６の発明によれば、特定範囲内外の同一のターゲットに対して同一のターゲット番号を設定することで、時間的な連続性を有した状態で一の物体に対する車両の挙動を適正に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、車両の全体図である。
【図２】図２は、車両制御システムのブロック図である。
【図３】図３は、レーダ装置の送信信号および受信信号の波形を主に示す図である。
【図４】図４は、信号処理部の全体処理を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、信号処理部の全体処理を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、フラグ更新の処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、特定範囲ペアリングの処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、ＵＰ区間の平均ピーク信号の導出を説明する図である。
【図９】図９は、ＵＰ区間のピーク信号の重心位置のグラフを示す図である。
【図１０】図１０は、走査ごとの平均ピーク信号の導出処理を示す図である。
【図１１】図１１は、平均ペアデータの導出を示す図である。
【図１２】図１２は、ペアデータの相対速度およびその差分の表を示す図である。
【図１３】図１３は、ＵＰ区間における角度ごとのピーク信号を示す図である。
【図１４】図１４は、ＵＰ区間における角度ごとのピーク信号を示す図である。
【図１５】図１５は、代表レベルの導出を示す図である。
【図１６】図１６は、代表ペアデータの導出の有無に応じた実験結果を示す図である。
【図１７】図１７は、各処理に対応した物体データを示す図である。
【図１８】図１８は、時間的な連続性を有する物体の検出を示す図である。
【図１９】図１９は、時間的な連続性を有する物体の検出を示す図である。
【図２０】図２０は、出力処理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】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下に示す実施の形態は例示であり、本願発明の技術的範囲をこれらに限定するものではない。
【００２９】
＜第１の実施の形態＞
＜１．構成＞
＜１−１．車両全体図＞
図１は、車両１の全体図である。車両１には本実施形態の車両制御システムであるレーダ装置２と、車両制御装置３とが備えられている。レーダ装置２は車両前方のフロント部分に設けられている。レーダ装置２は一の走査で走査範囲ＲＥの範囲を走査して、車両１と物体との相対距離、および、相対速度を導出するとともに、車両１からみた物体の角度に対応する横位置（車両１と物体との車幅方向の距離）を導出する。なお、レーダ装置２の搭載位置は車両前方のフロント部分に限らず、車両１の後方および側方の少なくともいずれか一方でもよい。
【００３０】
車両制御装置３は車両１の内部に設けられた装置であり、車両１の各装置を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit)である。
【００３１】
＜１−２．システムブロック図＞
図２は車両制御システム１０のブロック図である。車両制御システム１０は、レーダ装置２と車両制御装置３とが電気的に接続され、主にレーダ装置２で検出された物体データを車両制御装置３に出力する。そして、車両制御装置３が物体データに基づき車両１の各種装置の動作を制御するシステムである。また、車両制御システム１０の車両制御装置３は、車速センサ４０、および、ステアリングセンサ４１などの車両１に設けられる各種センサと電気的に接続されている。さらに、車両制御装置３はブレーキ５０、スロットル５１、および、警報器５２などの車両１に設けられる各種装置と電気的に接続されている。
【００３２】
レーダ装置２は、変調部１１、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillation）１２、方向性結合器１３、送信アンテナ１４、受信アンテナ１５、ミキサ１６、ＡＤ（Analog Digital）変換部１７、モータ駆動部１８、モータ１９、エンコーダ２０、および、信号処理部３０を備える。また、以下に述べる実施の形態では、レーダ装置２のアンテナ走査方式をアンテナを所定の角度方向に駆動させるメカスキャン方式として説明を行なう。
【００３３】
変調部１１は、後述する信号処理部３０からの信号に基づき電圧が時間経過とともに例えば三角波状に変化する変調信号を生成する。ＶＣＯ１２は、電圧で発振周波数を制御する電圧制御発振器であり、例えば76GHｚの発振信号を変調信号により周波数変調を行うことで送信信号として出力する。そして、方向性結合器１３は、送信アンテナ１４に対して出力される送信信号を後述するミキサ１６に対して出力する。
【００３４】
送信アンテナ１４は、ＶＣＯ１２から出力された送信信号を送信波としてレーダ装置２の外部（車両１の外部）に出力する。送信アンテナ１４から出力された送信波は物体にあたって反射し、反射波として受信アンテナ１５に受信される。
【００３５】
受信アンテナ１５は、反射波を受信するアンテナである。受信された反射波は受信信号として後段のミキサ１６に出力される。
【００３６】
ここで、送信アンテナ１４、および、受信アンテナ１５は、平面アンテナｆａとして一体のアンテナとして構成されている。そして、レーダ装置２は物体の反射点の角度を検出するために、後述するモータ駆動部１８およびモータ１９を用いて、平面アンテナｆａを所定の角度範囲で旋回させる。例えば、平面アンテナｆａの角度はレーダ装置２を車両１の前方のバンパー部分に備える場合、平面アンテナｆａのアンテナ面が車両１の進行方向と垂直の状態（車両１の車幅方向と平行の状態）にあるときを0度とする。そして、平面アンテナｆａは、例えば0度の状態から左右にそれぞれ10度ずつ（±10度）旋回する。
【００３７】
ミキサ１６は、受信アンテナ１５で受信された反射波である受信信号と方向性結合器１３を介して出力された送信信号とをミキシングする。ミキシングにより、車両に対する物体の反射点の距離や相対速度の情報を含むビート信号が生成される。
【００３８】
ＡＤ変換部１７は、アナログ信号であるビート信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された信号は、後段の信号処理部３０に出力される。
【００３９】
モータ駆動部１８は、信号処理部３０からの信号に基づき、モータ１９の駆動を制御する。つまり、物体の反射点を検出する角度範囲内に送信波を出力するために、平面アンテナｆａが角度方向に旋回するようモータ１９を駆動させる。
【００４０】
モータ１９は、平面アンテナｆａを角度方向に旋回させるように動作する。エンコーダ２０は複数のスリットを有しており、モータ１９の動作に伴い、当該スリットを通過する図示しない発光部からの光の通過数と通過方向の情報を信号処理部３０に出力する。なお、これらの情報に基づきレーダ装置２のアンテナｆａの角度、つまり物体の反射点の角度が導出される。
【００４１】
信号処理部３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、および、ＲＯＭを備えるコンピュータであり、レーダ装置２の各部との信号の入出力に基づき、後述する特定範囲（例えば、図８に示す特定範囲ｔｅ）内の代表ペアデータおよび代表物体データを導出するための処理等を行う。なお、信号処理部３０による代表ペアデータおよび代表物体データの導出処理は、後にフローチャート等を用いて詳細に説明する。
【００４２】
車両制御装置３は、車両１の各種装置の動作を制御する。詳細には、車両制御装置３は、後述する車速センサ４０、および、ステアリングセンサ４１などの各種センサから情報を取得する。そして、車両制御装置３は、各種センサから取得した情報、および、レーダ装置２の信号処理部３０から取得した物体データに応じて、ブレーキ５０、スロットル５１、および、警報器５２などの各種装置を作動させて車両１の挙動を制御する。
【００４３】
車両制御装置３による制御の例としては、車両１のブレーキ５０およびスロットル５１などの装置の動作を制御する。つまり、前方車両に追従走行する場合のブレーキ５０およびスロットル５１の少なくとも一の装置を制御して、車両１と前方車両との間で所定の車間距離を確保した状態で車両１を追従走行させる。
【００４４】
また、車両制御装置３は、警報器５２を制御して衝突危険性のある場合に警告の表示を行わせ、ブレーキ５０を制御して行う車両１の速度を低下させる。さらに、車両制御装置３は、衝突時にシートベルトにより乗員を座席に固定させて衝撃に備えたり、ヘッドレストを固定させて乗員の身体へのダメージを軽減する制御も行う。
【００４５】
車速センサ４０は、車両１の車軸の回転数に基づいて車両の速度に応じた信号を出力する。車両制御装置３は、車速センサ４０からの信号に基づいて、現時点の車両１の速度を時速（km/h）で取得する。
【００４６】
ステアリングセンサ４１は、車両１のドライバーの操作によるステアリングホイールの回転角を検知し、角度情報を車両制御装置３に送信する。
【００４７】
ブレーキ５０は、車両１のドライバーの操作により車両１の速度を減速させる。また、ブレーキ５０は、車両制御装置３の制御により車両１の速度を減速させる。例えば、車両１と前方車両との距離を一定の距離に保つように車両１の速度を減速させる。
【００４８】
スロットル５１は、車両１のドライバーの操作により車両１の速度を加速させる。また、スロットル５１は、車両制御装置３の制御により車両１の速度を加速させる。例えば、車両１と前方車両との距離を一定の距離に保つように車両１の速度を加速させる。
【００４９】
警報器５２は、車両制御装置３からの信号により作動する。例えば、警報器５２は、車両１と前方車両との衝突可能性がある場合に衝突に備えて、車両１のドライバーに警告音を出力する。
【００５０】
なお、以下では、車両１が車両１に対して近距離（例えば、自車線内で車両１に対して車両進行方向の前方距離4ｍ以内）に存在する前方車両への追従走行を行う場合に、レーダ装置２が前方車両に対応する物体データを導出し、車両制御装置３が当該物体データにより車両１の各装置を制御するための処理について主に説明する。
【００５１】
＜２．処理＞
＜２−１．ＦＭ−ＣＷの信号処理＞
次に、レーダ装置２により物体の反射点を検出する信号処理方式の一例としてＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）の方式について説明する。なお、本実施形態では、ＦＭ−ＣＷの方式を例に説明を行うが、送信信号の周波数が上昇するＵＰ区間と、送信信号の周波数が下降するＤＯＷＮ区間のような複数の区間を組み合わせて物体の反射点を検出する方式であれば、このＦＭ−ＣＷの方式に限定されない。
【００５２】
また、下記に記載の数式や図３に示すＦＭ−ＣＷの信号とビート周波数についての各記号は以下に示すものである。ｆｕｐ：ＵＰ区間の距離周波数、ｆｄｎ：ＤＯＷＮ区間の距離周波数、ｆｒ：距離周波数、ｆｄ：速度周波数、ｆｏ：送信波の中心周波数、△ｆ：周波数偏移幅、ｆｍ：変調波の繰り返し周波数、ｃ：光速（電波の速度）、Ｔ：車両１から物体までの電波の往復時間、ｆｂ：ビート周波数、Ｒ：車両１から物体までの距離、Ｖ：車両１に対する物体の相対速度、Ｖｒ：代表相対速度。
【００５３】
図３は、レーダ装置２の送信信号および受信信号を主に示す図である。図３上図は、ＦＭ−ＣＷの送信信号および受信信号の信号波形を示す図である。また、図３下図は、送信信号と受信信号との差分周波数により生じるビート周波数を示す図である。図３上図の横軸は時間（ms）、縦軸は周波数（GHz）を示している。図中、実線で示す送信信号は、所定周期で周波数が変わる性質を有しており、周波数が上昇するＵＰ区間と、所定の周波数まで上昇した後に所定の周波数まで下降するＤＯＷＮ区間とがある。そして、送信信号は、所定の周波数まで下降した後に再度所定の周波数まで上昇をするように一定の変化を繰り返す。また、受信信号は、送信アンテナ１４から出力された送信波が物体にあたって反射した反射波となり、この反射波を受信アンテナ１５が受信して図３の破線で示すような受信信号となる。受信信号についても送信信号と同じようにＵＰ区間とＤＯＷＮ区間とが存在する。なお、本実施形態で用いられる周波数帯の例としては76GHz帯の周波数があげられる。
【００５４】
また、車両１と物体の反射点との距離に応じて、送信信号に比べて受信信号に時間的な遅れ（T=2R/c）が生じる。さらに、車両１と物体の反射点との間に速度差を有する場合は、送信信号に比べて受信信号が周波数ｆｓの軸に平行にシフトする。このドップラーシフト分がｆｄとなる。
【００５５】
図３下図は横軸を時間（ms）、縦軸を周波数（KHz）として、ＵＰ区間の送信信号および受信信号の差分周波数と、ＤＯＷＮ区間の送信信号および受信信号の差分周波数とを示すビート周波数を示す図である。
【００５６】
ここで、車両１に対する物体の距離は（１）式により導出され、車両１に対する物体の相対速度は（２）式により導出される。
【００５７】
【数１】
0005982134.tif 000002
【００５８】
【数２】
0005982134.tif 000003
＜２−２．全体処理＞
図４および図５は、信号処理部３０の全体処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１０１では、信号処理部３０がＡＤ変換部１７から出力されたＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のビート信号のそれぞれのデジタルデータに対してＦＦＴ処理を行い、主に周波数と信号レベルとをパラメータとする変換データを生成して、ステップＳ１０２の処理に進む。
【００５９】
ステップＳ１０２では、信号処理部３０がＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間における変換データのうち所定の閾値を超える信号レベルを有する信号であるピーク信号を抽出してステップＳ１０３の処理に進む。
【００６０】
ステップＳ１０３では、信号処理部３０はグルーピングの処理を次のように行う。つまり、信号処理部３０は、レーダ装置２の物体の反射点を検知する角度範囲内で抽出されたＵＰ区間、および、ＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間のピーク信号において、ピーク信号の周波数、および、ピーク信号の信号レベル等に基づいて、角度方向に複数のピーク信号を１つのグループとしてステップＳ１０４の処理に進む。なお、グルーピングは、複数のピーク信号ではなく、一のピーク信号のみで行ってもよい。また、以下では、複数のピーク信号をグルーピングした信号、および、一のピーク信号をグルーピングした信号のいずれの信号もピーク信号として説明を行う。
【００６１】
ステップＳ１０４では、信号処理部３０がペアリングを行う。信号処理部３０がＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをピーク信号の周波数、および、ピーク信号の信号レベル等に基づいて、一のペアデータとするペアリングを行い、ステップＳ１０５の処理に進む。
【００６２】
ステップＳ１０５では、信号処理部３０は、今回ペアデータと前回物体データから予測された今回ペアデータの予測データ（以下、「予測ペアデータ」という。）との差の値が所定値以内の場合に、今回ペアデータと前回物体データとに時間的な連続性があると判定する。そして、このように連続性があると判定されたペアデータを以下では「過去対応ペアデータ」という。
【００６３】
また、信号処理部３０は、今回ペアデータと予測ペアデータとの差の値が所定値以内ではない場合に、今回ペアデータと前回物体データとに時間的な連続性がないと判定する。そして、このように連続性がないと判定されたペアデータを以下では「新規ペアデータ」という。ステップＳ１０５では、信号処理部３０はこのように連続性判定を行い、ステップＳ１０６の処理に進む。
【００６４】
なお、ステップＳ１０５の連続性判定の処理では、上述した連続性判定と併せてフィルタリングの処理を行う。このフィルタリングは、予測ペアデータと過去対応ペアデータの距離、相対速度、角度、および、信号レベルの情報から今回物体データの距離、相対速度、角度、および、信号レベルを導出するものであり、具体的には次のような処理が行われる。
【００６５】
信号処理部３０は、予測ペアデータの距離に0.5の重み付けを行い、今回ペアデータの距離に0.5の重み付けを行って、両方の値を足し合わせたものを今回物体データの距離として導出する。また、信号処理部３０は、予測ペアデータの相対速度に0.75の重み付けを行い、今回ペアデータの相対速度に0.25の重み付けを行って、両方の値を足し合わせたものを今回ペアデータの相対速度として導出する。また、信号処理部３０は、予測ペアデータの角度に0.5の重み付けを行い、今回ペアデータの角度に0.5の重み付けを行って、両方の値を足し合わせたものを今回物体データの角度として導出する。さらに、信号処理部３０は、今回物体データの最大の信号レベルを今回物体データの信号レベルとして導出する。
【００６６】
なお、新規ペアデータの場合は、新規ペアデータの距離、相対速度、角度、および、信号レベルが今回物体データの距離、相対速度、角度、および、信号レベルとなる。
【００６７】
ステップＳ１０６では、信号処理部３０は、所定の条件に適合する物体データは車両制御装置３への出力対象から除外する処理を行い、ステップＳ１０７の処理に進む。例えば、信号処理部３０が、車両１の走行する自車線に隣接する隣接車線において、車両１の前方を走行する車両（以下、「隣接車両」という。）からの反射波のうち、隣接車両の車体と近接した位置に検出される隣接車両の自車線側のサイドミラーに対応する物体データを車両制御装置３への出力の対象から除外する処理である。
【００６８】
ステップＳ１０７では、信号処理部３０は、一の物体に係る複数の物体データに対して一の物体データにまとめる処理を行い、ステップＳ１１１の処理に進む。つまり、複数の物体データの各相対速度が略同一で、それぞれ物体データの距離および横位置が所定範囲内であれば、信号処理部３０は複数の物体データは、同一物体からの一の反射点であるとみなし、当該複数の物体データを一の物体データにまとめる処理を行う。
【００６９】
ここで、信号処理部３０は、ステップＳ１０５の連続性判定の処理までに導出された過去対応ペアデータ、および、新規ペアデータ等を用いて、ステップＳ１０６以降の処理とは別にステップＳ１０８以降の処理を行う。
【００７０】
ステップＳ１０８では、後述する近距離対応処理である特定範囲ペアリングの処理（ステップＳ１０９）を行うか否かを示すフラグの更新処理を行う。即ち、信号処理部３０は、物体データに対応するデータが特定範囲ペアリング処理の実行条件を満たすか否かを判断し、満たす場合はフラグ（以下、「特定範囲フラグ」という。）をＯＮに設定し、満たさない場合は特定範囲フラグをＯＦＦに設定する。実行条件としては、例えば、物体データに対応するデータの示す距離が4m以内の場合である。その後、ステップＳ１０９の処理に進む。
【００７１】
ここで、物体データに対応するデータとは、今回物体データ、および、前回物体データに基づき予測された今回物体データの予測データ（以下、「予測物体データ」という。）の少なくともいずれか一のデータである。この物体データに対応するデータを用いた処理は、図６のフローチャートの処理で詳細に説明する。
【００７２】
ステップＳ１０９では、信号処理部３０は、後述する図７のステップＳ７０１の判定に基づき次の処理を行う。つまり、信号処理部３０は、ステップＳ１０８で設定された特定範囲フラグがＯＮの場合（ステップＳ７０１がＹｅｓ）に、近距離対応処理である特定範囲ペアリング処理を行なう。前方の物体が例えば4ｍ以内の近距離に存在する場合、多重反射等の影響によりミスペアリングが発生しやすく距離、相対速度の算出を正しく行なえなくなる可能性が高くなる。そこで、前方の物体が近距離に存在する場合は、通常の処理とは異なる近距離対応処理を行なう。車両１の前方の物体が他の車両で近距離に存在する場合、アンテナｆaの走査範囲が±10度であることから、受信信号は基本的に全て同一の前方の物体によるものであるとみなすことができる。そこで、車両１に対して近距離に対応する特定範囲ｔｅ内のＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の複数のピーク信号に基づいて特定範囲ｔｅ内における一のペアデータである代表ペアデータを導出する。その後、ステップＳ１１０の処理に進む。
ここで、特定範囲とは、車両１の前方に位置する範囲であって、レーダ装置２が物体の反射点の角度を検出する角度範囲(例えば、±10度の範囲）、および、レーダ装置２により検出された最も低い周波数(以下「最低周波数」という。）のピーク信号から所定周波数（最低周波数×2−1bin(1bin＝約390Hz））離れた周波数に対応する距離範囲に基づく範囲である。このような距離範囲の設定は、最低周波数に対応する周波数の倍数となる周波数には最低周波数の倍波が存在するためである。つまり、倍波は本来物体として存在しないものであるため、特定範囲内に倍波を含まないように距離範囲を最低周波数の２倍の周波数に対して１binに対応する周波数を減算した距離を特定範囲の距離範囲とするものである。また、近距離の物体の反射点を検出する必要性から、所定周波数は、車両１からの距離が例えば、4m以内の距離に対応する周波数（例えば、4kHz〜6kHzの周波数）となる。つまり、特定範囲ｔｅの位置は、当該特定範囲ｔｅ内のピーク信号の全てが一の物体の反射点に対応するピーク信号となる必要がある。
【００７３】
ステップＳ１１０では、信号処理部３０は代表ペアデータに対して、ステップＳ１０５で説明したフィルタリングと同じ処理を行い、代表物体データを導出して、ステップＳ１１３の処理に進む。つまり、信号処理部３０は、今回の走査における代表ペアデータと、前回走査の代表物体データから今回走査の代表ペアデータを予測したデータ（以下、「予測代表ペアデータ」という。）とにより、今回走査における代表物体データを導出する。
【００７４】
ステップＳ１１１では、信号処理部３０は、代表物体データを含む複数の物体データのうちから車両制御装置３に出力する優先順位の高い物体データを車両制御装置３に出力して処理を終了する。ここで、優先順位の高い物体データとは、例えば相対速度が他の物体データと比べて大きい物体データ、距離が他の物体データと比べて小さい物体データなどである。これにより、車両１に対して近距離に存在する物体の反射点の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【００７５】
次に、図５で説明した各ステップのうちステップＳ１０８のフラグ更新の処理、および、ステップＳ１０９の特定範囲ペアリングの処理について詳細に説明する。
＜２−３．フラグ更新処理＞
図６は、フラグ更新の処理を示すフローチャートである。ステップＳ５０１では、信号処理部３０は、特定範囲フラグの状態を判定する。そして、特定範囲フラグがＯＮの場合（ステップＳ５０１がＹｅｓ）は、ステップＳ５０２の処理に進む。
【００７６】
ステップＳ５０２では、信号処理部３０は前回物体データのうち特定範囲ｔｅ内に存在する代表物体データに基づき、予測物体データを導出して、ステップＳ５０３の処理に進む。
【００７７】
ステップＳ５０３では、信号処理部３０は次の判定に基づく処理を行う。予測物体データと車両１との距離が５ｍを上回る場合（ステップＳ５０３がＹｅｓ）は、ステップＳ５０４の処理に進む。なお、信号処理部３０は、予測物体データと車両１との距離が５ｍを下回る場合（ステップＳ５０３がＮｏ）は、特定範囲ペアリング処理を実行すべく特定範囲フラグをＯＮに設定したままで、ステップＳ１０９の処理に進む。
【００７８】
ステップＳ５０４では、特定範囲ペアリング処理を実行しないように信号処理部３０が特定範囲フラグをＯＦＦに設定して、ステップＳ１０９の処理に進む。
【００７９】
次にステップＳ５０１に戻り、前回の走査において信号処理部３０が特定範囲フラグをＯＦＦに設定していた場合（ステップＳ５０１がＮｏ）は、ステップＳ５０５の処理に進む。
【００８０】
ステップＳ５０５では、信号処理部３０は、今回物体データと車両１との距離が４ｍを下回る場合（ステップＳ５０５がＹｅｓ）、つまり、今回走査において代表物体データが存在する場合は、ステップＳ５０６の処理に進む。
【００８１】
なお、信号処理部３０は、今回物体データと車両１との距離が４ｍを超える場合（ステップＳ５０５がＮｏ）、つまり、今回走査において代表物体データが存在しない場合は、特定範囲フラグの設定をＯＦＦ設定としたままで、ステップＳ１１１の処理に進む。
【００８２】
ステップＳ５０６では、特定範囲ペアリング処理を実行すべく信号処理部３０が特定範囲フラグをＯＮに設定して、ステップＳ１０９の処理に進む。
＜２−４．特定範囲ペアリング処理＞
図７は、特定範囲ペアリングの処理を示すフローチャートである。ステップＳ７０１では、信号処理部３０が特定範囲フラグがＯＮか否かを判定して、特定範囲フラグがＯＮの場合（ステップＳ７０１がＹｅｓ）は、ステップＳ７０２の処理に進む。なお、特定範囲フラグがＯＦＦの場合（ステップＳ７０１がＮｏ）は、図５のフローチャートに示すように処理を終了する。
【００８３】
ステップＳ７０２では、代表ペアデータの相対速度である代表相対速度を導出して、ステップＳ７０３の処理に進む。以下では、代表相対速度の導出の具体的な処理説明を図８〜図１２を用いて説明する。
【００８４】
図８は、ＵＰ区間の平均ピーク信号の導出を説明する図である。図８左図は走査範囲ＲＥ内において、グルーピングされたＵＰ区間のピーク信号ｆｕ１、ピーク信号ｆｕ２、ピーク信号ｆｕ３、および、ピーク信号ｆｕ４が導出された状態を示している。そして、図８中央図に示すように、レーダ装置２の物体の反射点を検出する角度範囲である角度φａの範囲内で、最低周波数であるピーク信号ｆｕ１の周波数から所定周波数離れた周波数に対応する距離Ｌｇの範囲に基づく特定範囲ｔｅを信号処理部３０が設定する。そして、図８右図に示すように、信号処理部３０は、特定範囲ｔｅ内に存在するピーク信号（ピーク信号ｆｕ１、ｆｕ２、および，ｆｕ３の複数のピーク信号に基づいて、後述する平均ピーク信号ｆｕａを導出する。なお、ピーク信号ｆｕ４は特定範囲ｔｅ内に存在しないため、平均ピーク信号ｆｕａの導出の要素とはならない。
【００８５】
次に、平均ピーク信号ｆｕａの導出について図９および図１０を用いて詳細に説明する。図９は、ＵＰ区間のピーク信号の重心位置のグラフを示す図である。図９の横軸は周波数（kHz）、縦軸は信号レベル（dBV）を示す。図９のピーク信号ｆｕ１（周波数ｆｒ１、信号レベルｐ１）、ピーク信号ｆｕ２（周波数ｆｒ２、信号レベルｐ２）、および、ピーク信号ｆｕ３（周波数ｆｒ３、信号レベルｐ３）は、図８に示す特定範囲ｔｅ内のピーク信号に対応している。そして、これらのピーク信号の重心位置ｇｃが（３）式により導出される。なお、この重心位置ｇｃは周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇの情報を有しており、この重心位置ｇｃの周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇを有するピーク信号を「重心ピーク信号」という。
【００８６】
【数３】
0005982134.tif 000004
図１０は、走査ごとの平均ピーク信号の導出処理を示す図である。なお、図１０では例えば100msごとに第１走査から順に第２走査、第３走査、第４走査と物体の反射点を導出するための走査が行われる。
【００８７】
まずレーダ装置２の最初の走査である第１走査では、重心ピーク信号（第１重心ピーク）が導出され、当該第１重心ピークが第１重心ピークの周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇのそれぞれを平均したピーク信号（第１平均ピーク）となる。そして、次の走査である第２走査では、第１走査の第１重心ピークと、第２走査で導出された重心ピーク信号（第２重心ピーク）との周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇのそれぞれを平均したピーク信号（第２平均ピーク）が導出される。そして、第３走査では、第１走査で導出された第１重心ピークと、第２走査で導出された第２重心ピークと、第３走査で導出された重心ピーク信号（第３重心ピーク）との周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇのそれぞれを平均したピーク信号（第３平均ピーク）が導出される。さらに、第４走査では、第２走査で導出された第２重心ピークと、第３走査で導出された第３重心ピークと、第４走査で導出された重心ピーク信号（第４重心ピーク信号）との周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇのそれぞれを平均したピーク信号(第４平均ピーク信号）が導出される。
【００８８】
このように走査回数が進むに伴い、信号処理部３０は、今回の走査と過去２回の走査(合計３回の走査）の重心ピーク信号の周波数ｆｒｇおよび信号レベルｐｇのそれぞれを平均した平均ピーク信号を導出する。このような移動平均処理により、図８に示す平均ピーク信号ｆｕａが導出される。なお、図１０はＵＰ区間におけるピーク信号の平均ピーク信号の導出について説明したが、ＤＯＷＮ区間についても同様に平均ピーク信号（例えば、図１１に示す平均ピーク信号ｆｄａ）の導出が行われる。
【００８９】
次に、平均ペアデータｆｕｄの導出について説明する。図１１は、平均ペアデータの導出を示す図である。信号処理部３０は、ＵＰ区間の平均ピーク信号ｆｕａと、ＤＯＷＮ区間の平均ピーク信号ｆｄａとをペアリングして、平均ペアデータｆｕｄを導出する。なお、ここで、ＤＯＷＮ区間の平均ピーク信号ｆｄａの導出は、ＵＰ区間の特定範囲ｔｅと同じ範囲（同じ角度範囲、および、同じ距離範囲）である特定範囲ｔｅ内に存在するピーク信号ｆｄ１、ｆｄ２、ｆｄ３に基づき行われる。つまり、ＤＯＷＮ区間の重心ピーク信号の導出処理、および、移動平均による平均ピークの導出処理により、平均ピーク信号ｆｄａが導出され、当該平均ピーク信号ｆｄａが平均ペアデータｆｕｄのＤＯＷＮ区間のペアリング対象となる。
【００９０】
図１２は、各ペアデータの相対速度およびその差分の表を示す図である。データ項目には、予測代表ペアデータ、平均ペアデータ、過去対応ペアデータ、および、新規ペアデータが示されている。また、相対速度の項目には、各データの相対速度が示されており、予測代表ペアデータの相対速度5.0km/h、平均ペアデータの相対速度4.5km/h、過去対応ペアデータの相対速度3.0km/h、新規ペアデータの相対速度9.5km/hが示されている。さらに、差分の項目には、各種データと予測代表ペアデータとの相対速度差が示されている。そして各データの差分は、平均ペアデータ0.5km/h、過去対応ペアデータ2.0km/h、新規ペアデータ4.5km/hとなっており、信号処理部３０は、予測代表ペアデータの相対速度と最も差の小さいペアデータの相対速度を代表ペアデータの相対速度として導出する。ここで、図１２では、平均ペアデータが予測代表ペアデータとの相対速度差が最も小さいため、信号処理部３０は、平均ペアデータの相対速度を代表ペアデータの相対速度として導出する。
【００９１】
このように、信号処理部３０は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のピーク信号から導出される複数のペアデータのうち、予測代表ペアデータの相対速度と最も差の小さい一のペアデータの相対速度を代表ペアデータの相対速度として導出する。これにより、車両１に対して特定範囲内に存在する物体の反射点の相対速度の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【００９２】
図７に戻り、ステップＳ７０３では、信号処理部３０は、代表相対速度が導出されたか否かを判定する。信号処理部３０が代表ペアデータの一のパラメータである代表相対速度を導出した場合（ステップＳ７０３がＹｅｓ）は、ステップＳ７０４の処理に進む。
【００９３】
また、信号処理部３０が代表相対速度を導出できなかった場合（ステップＳ７０３がＮｏ）は、ステップＳ７０７の処理に進む。なお、信号処理部３０が代表ペアデータを導出できなかった場合とは、代表相対速度の導出において、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のいずれか一方の区間には平均ペアデータｆｕｄの平均ピーク信号（例えば、ＵＰ区間の平均ピーク信号ｆｕａ）は存在するものの、他方の区間に平均ピーク信号（例えば、ＤＯＷＮ区間の平均ピーク信号ｆｄａ）が存在しない場合である。また、両方の区間の平均ピーク信号が存在しない場合である。このステップＳ７０７の処理については後に説明し、次にステップＳ７０４の処理について説明する。
【００９４】
ステップＳ７０４では、信号処理部３０は、代表ペアデータの距離である代表距離を導出して、ステップＳ７０５の処理に進む。ここで、代表距離は代表相対速度と、特定範囲ｔｅの設定の際に用いられる最低周波数とに基づいて導出される。ここで、最低周波数を用いるのは、基本的に特定範囲ｔｅ内のピーク信号は一の物体からの反射点に基づくものであり、車両１とその物体の車両１に最も近い部分（例えば、前方車両の後方のバンパー部分）との距離を正確に導出するためである。代表距離の具体的な導出は、（４）式および（５）式のいずれか一方の式を用いて導出される。つまり、最低周波数がＵＰ区間のピーク信号の周波数の場合は、（４）式で導出され、最低周波数がＤＯＷＮ区間のピーク信号の周波数の場合は、（５）式で導出される。
【００９５】
【数４】
0005982134.tif 000005
【００９６】
【数５】
0005982134.tif 000006
このように、信号処理部３０は、最低周波数、および、代表ペアデータの相対速度に基づき代表ペアデータの距離を導出する。これにより、車両１に対して近距離に存在する物体の反射点の距離の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【００９７】
ステップＳ７０５では、信号処理部３０は代表ペアデータの角度である代表角度を導出して、ステップＳ７０６の処理に進む。代表角度の導出においては、ＵＰおよびＤＯＷＮ区間の角度はそれぞれの区間での各ピーク信号の角度の平均または最大レベルのピーク信号の角度により算出するが、算出にあたってサイドローブにより検出されたピークは平均値算出に用いないようにしている。以下、ＵＰおよびＤＯＷＮ各区間の角度の算出手法について説明する。
【００９８】
図１３および図１４は、ＵＰ区間における角度ごとのピーク信号を示す図である。図１３および図１４のグラフの横軸は角度［度］を示しており、縦軸はピーク信号の信号レベル［dBV］を示している。
【００９９】
図１３では、信号レベルが閾値（例えば、-60dBV）を超える複数のピーク信号（ピーク信号ｆｕ１、ピーク信号ｆｕ２、ピーク信号ｆｕ３）と、ピーク信号ｆｕ１の左右の角度方向に閾値を超えないレベルのサイドローブｆs１、および、ｆｓ２が示されている。また、これらの信号は、全て特定範囲ｔｅ内の信号である。
【０１００】
図１３では、信号レベルが最大のピーク信号はピーク信号ｆｕ１であり、このピーク信号ｆｕ１のレベルが所定レベル（例えば−35dBV）を下回る場合、信号処理部３０は、複数のピーク信号のうち他のピーク信号と比べて最大角度に対応するピーク信号（角度θ１に対応するピーク信号ｆｕ１）と、他のピーク信号と比べて最小角度に対応するピーク信号（角度θ２に対応するピーク信号ｆｕ３）との間の角度（角度θα）をＵＰ区間の角度として導出する。そして、信号処理部３０は、同様の手法でＤＯＷＮ区間の角度を導出し、両方の区間の角度を平均した角度を代表ペアデータの角度である代表角度として導出する。
【０１０１】
また、図１４ではピーク信号ｆｕ１１、ピーク信号ｆｕ１２、ピーク信号ｆｕ１３、および、サイドローブｆｓ３、および、ｆｓ４が検出されている。そして、図１４に示すように、信号レベルが最大のピーク信号であるピーク信号ｆｕ１１のレベルが所定レベルを上回る場合、信号処理部３０は、ピーク信号ｆｕ１１に対応する角度（角度θβ）をＵＰ区間の角度として導出する。同様の手法でＤＯＷＮ区間の角度を導出し、両方の区間の角度を平均した角度を代表ペアデータの角度である代表角度として導出する。
【０１０２】
つまり、信号処理部３０は、特定範囲ｔｅ内に存在するピーク信号のうち、信号レベルが最大のピーク信号のレベルに応じた角度導出手法で代表ペアデータの角度を導出する。このようにピーク信号の信号レベルに適した角度導出手法により代表ペアデータの角度を導出することで、車両１に対して近距離に存在する物体の反射点の角度の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【０１０３】
このように、代表角度の導出を信号レベルが最大のピーク信号の信号レベルに応じた異なる角度導出手法で行うのは次の理由による。例えば、信号レベルが最大のピーク信号であるピーク信号ｆｕ１の信号レベルとサイドローブ（例えば、サイドローブｆｓ１、ｆｓ２）の信号レベルとの差の値は、略一定（例えば、メインローブであるピーク信号ｆｕ１のレベルに対してサイドローブｆｓ１およびｆｓ２のレベルは約-28dBV）である。そのため、例えば、メインローブｆｕ１の信号レベルが所定レベル（-35dBV）を下回るレベルなら、サイドローブｆｓ１およびｆｓ２は所定の閾値（-60dBV）を超えないレベル値（-63dBV）となる。
【０１０４】
しかし、メインローブｆｕ１のレベル値が所定レベルを超える場合は、サイドローブｆｓ１およびｆｓ２は所定の閾値を超える。この場合、一の角度導出手法である最小の角度と最大の角度との平均の角度を代表角度とする処理を行うと、物体の反射点に対応する信号ではないサイドローブｆｓ１およびｆｓ２の角度も代表角度を導出するための要素となり、代表ペアデータの代表角度を精度良く導出できない。そのため、メインローブｆｕ１の信号レベルが所定のレベルを超える場合は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の複数のピーク信号のうち、信号レベルが最大のピーク信号の角度を代表ペアデータの代表角度として導出する。
【０１０５】
図７に戻りステップＳ７０６では、信号処理部３０は、代表ペアデータの信号レベルである代表レベルを導出して、ステップＳ１１２の処理に進む。この代表レベルの導出について図１５を用いて説明する。図１５は、代表レベルの導出を示す図である。つまり、図１５に示すように、信号処理部３０は特定範囲ｔｅ内のＵＰ区間のピーク信号（ピーク信号ｆｕ１、ｆｕ２、ｆｕ３）、および、ＤＯＷＮ区間のピーク信号（ピーク信号ｆｄ１、ｆｄ２、ｆｄ３）のうち信号レベルが最も大きいピーク信号ｆｕ１のレベルを代表ペアデータの代表レベルとして導出する。これにより、車両１に対して近距離に存在する物体の反射点のレベルの検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【０１０６】
次に、図７のステップＳ７０３に戻り、代表相対速度の導出ができなかった場合（ステップＳ７０３がＮｏ）の処理について説明する。ステップＳ７０７では、信号処理部３０は前回走査の代表ペアデータから今回走査の代表ペアデータの予測データを導出し、このデータを構成するピーク信号（以下、「予測ピーク信号」という。）を導出する。そして、予測ピーク信号を平均ピーク信号が導出できなかった区間の平均ピーク信号として設定し、ステップＳ７０８の処理に進む。つまり、信号処理部３０は、一方の区間のみに平均ピーク信号が存在する場合は、他方の区間のピーク信号として予測ピーク信号を適用し、両方の区間に平均ピーク信号が存在しない場合は、この両方の区間の平均ピーク信号として予測ピーク信号を適用する。
【０１０７】
ステップＳ７０８では、予測ピーク信号を適用したＵＰ区間、および、ＤＯＷＮ区間の平均ピーク信号に基づいて、代表相対速度、代表距離、代表角度、代表パワーのパラメータを備えた代表ペアデータを導出して、ステップＳ１１０の処理に進む。
【０１０８】
つまり、代表相対速度については、平均ペアデータの相対速度が代表ペアデータの相対速度となる。また、代表距離については、ピーク信号の最近周波数と代表相対速度とに基づく距離が代表ペアデータの距離となる。また、代表角度については、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間において信号レベルが最大のピーク信号のレベルに応じて導出された角度が代表ペアデータの角度となる。さらに、代表パワーについては、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間における信号レベルが最大のピーク信号のレベルが代表ペアデータの信号レベルとなる。
【０１０９】
このように、信号処理部３０は、ステップＳ１０４、および、ステップＳ１０５のペアリング処理、および、連続性判定により物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出する処理を行う。そして、物体データの距離が所定距離（例えば、４ｍ）を下回る場合に、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５の処理とは異なる処理であるステップＳ１０９の特定範囲ペアリングの近距離対応処理により物体データの距離、および、相対速度の少なくとも一方を導出する。これにより、物体の反射点の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
【０１１０】
また、信号処理部３０は、ステップＳ１０９の特定範囲ペアリングの処理によりＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間におけるアンテナｆａの走査角度範囲(例えば、±10度）、および、所定周波数間隔（例えば、最低周波数から最低周波数×2−1binまで）に対応する距離範囲に基づく特定範囲ｔｅ内の複数のピーク信号に基づいて、一のペアデータである代表ペアデータを導出する。これにより、特定範囲ｔｅ内に存在する物体の反射点の検出精度を向上させることができ、前方車両に対する追従走行を実現できる。
＜３．実験結果＞
図１６は、代表ペアデータの導出の有無に応じた実験結果を示す図である。図１６の上図、および、下図の横軸は時間［ms］を示し、縦軸は、距離［m］、および、相対速度［m/s］を示す。図１６の上図は、信号処理部３０が従来の処理により近距離の物体を導出した場合の実験結果を示すものである。図１６上図の実線で物体の距離を示す距離線ｒ１と、一点鎖線で物体の相対速度を示す速度線ｖ１との時間方向の連続性は時刻ｔ２まで継続しており、その後、距離および相対速度の情報が導出されなくなる。つまり、レーダ装置２が物体を検出できない（ロストした）状態となる。
【０１１１】
また、時刻ｔ１で別の物体（新規物体）に関する実線で新規物体の距離を示す距離線ｒ２と、一点鎖線で新規物体の相対速度を示す速度線ｖ２とが導出されている。つまり、本来は、距離線ｒ１およびｒ２と、速度線ｖ１およびｖ２との情報は同一の物体の情報であるにもかかわらず、それぞれの距離および相対速度の情報が別の物体の情報として検出されている。なお、距離線ｒ１および速度線ｖ１に対応する物体のｔ１およびｔ２の間の距離および相対速度のデータは、外挿処理により導出された外挿データであり、物体が存在するものとして複数回の走査の間、外挿処理が行われている。
【０１１２】
図１６の下図は、特定範囲ｔｅを設定して特定範囲ペアリングの処理により近距離の物体を導出した場合であり、図１６の上図と比べて、時刻ｔ１および時刻ｔ２において距離線ｒ１および速度線ｖ１が一の物体に対応しており、導出された距離および相対速度のデータが時間方向の連続性を有している。これにより車両１は前方車両に対する追従走行を実現できる。
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態は、第１の実施の形態における図５のステップＳ１１１の出力処理において、各走査ごとに同一の物体に対応する物体データに対して、同一のターゲット番号（以下「ＩＤ」という。）を設定する処理のうち、特に代表物体データにおけるＩＤの設定処理について説明する。つまり、信号処理部３０が、走査ごとに特定範囲ｔｅ外から特定範囲ｔｅ内に時間的な連続性を有して移動する一の物体に対応する物体データに対して、特定範囲ｔｅの内外で同一ＩＤを設定する処理である。
【０１１３】
また、信号処理部３０が、走査ごとに特定範囲ｔｅ内から特定範囲ｔｅ外に時間的な連続性を有して移動する一の物体に対応する物体データに対して、特定範囲ｔｅの内外で同一ＩＤを設定する処理である。以下、この第２の実施の形態の処理について詳細に説明する。なお、第２の実施の形態における構成は第１の実施の形態と略同一である。以下では、相違点を中心に説明する。
【０１１４】
図１７は、各処理に対応した物体データを示す図である。図１７のステップＳ１０６〜ステップＳ１０７の処理により導出される過去対応ペアデータ、および、新規ペアデータの少なくともいずれか一方のペアデータに対応する物体データ（以下、「一般物体データ」という。）が、ステップＳ１１１の出力処理の対象となる。また、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１０の処理で導出される代表物体データもステップＳ１１３の出力処理の対象となる。
【０１１５】
以下、このステップＳ１１１の出力処理の詳細な処理を図１８〜図２０を用いて説明する。図１８、および、図１９は、時間的な連続性を有する物体の検出を示す図である。図１８左図は、走査範囲ＲＥ内の特定範囲ｔｅ外で時間的に連続して検出された物体を示す。なお、この物体は詳細には物体の反射点であるが、物体の複数の反射点に対応する複数の物体データがステップＳ１０９、および、ステップＳ１１１の処理により、一の物体データにまとめられたため、以下では単に「物体」として説明する。
【０１１６】
図１８左図では、最初の走査の第１走査で物体Ｔ１、次の走査の第２走査で物体Ｔ２、更に次の走査の第３走査で物体Ｔ３が信号処理部３０により検出されている。なお、物体Ｔ１〜Ｔ３は同一の物体であることから、レーダ装置２の信号処理部３０から車両制御装置３に出力するターゲット番号であるＩＤは、物体Ｔ１、Ｔ２、および、Ｔ３に対して同じＩＤ（例えば、ＩＤ０）が設定されている。
【０１１７】
次に、図１８右図では、左図よりも更に次の走査の第４走査で特定範囲ｔｅ内に代表物体データに対応する物体Ｔ４ａと一般物体データに対応する物体Ｔ４ｂとが示されている。この場合、図１９に示すように信号処理部３０は、代表物体データに対応する物体Ｔ４ａのデータに対してＩＤ０を設定する。つまり、信号処理部３０は、今回物体データのうち特定範囲ｔｅ内に含まれる代表物体データである物体Ｔ４ａが、過去の走査における物体データに対応する物体Ｔ３と時間的な連続性を有している場合に、代表物体データに対応する物体Ｔ４ａに対して、過去の走査における物体Ｔ３と同一の指標（ＩＤ）を設定する。
【０１１８】
このように、特定範囲内外の同一のターゲットに対して同一のＩＤを設定することで、時間的な連続性を有した状態で一の物体に対する車両の挙動を適正に制御できる。なお、このようなＩＤの設定の詳細な処理を次の図２０に示す出力処理のフローチャートを用いて説明する。
＜４．出力処理＞
図２０は、出力処理を示すフローチャートである。ステップＳ９０１では、信号処理部３０は前回走査における代表物体データの導出処理の結果、特定範囲フラグがＯＮか否かを判定し、特定範囲フラグがＯＦＦの場合は、ステップＳ９０２の処理に進む。なお、特定範囲フラグがＯＮの場合（ステップＳ９０１がＹｅｓ）は、ステップＳ９０５の処理に進む。このステップＳ９０５の処理については後述する。
【０１１９】
ステップＳ９０２では、今回走査における代表物体データ導出処理の結果、信号処理部３０が特定範囲フラグがＯＮか否かを判定する。近距離フラグがＯＮの場合（ステップＳ９０２がＹｅｓ）は、ステップＳ９０３の処理に進む。
【０１２０】
ステップＳ９０３では、信号処理部３０は、前回走査の物体データのＩＤと同じＩＤを今回走査の代表物体データに設定して、ステップＳ９０８の処理に進む。つまり、図１８および図１９で説明したように、信号処理部３０は、一の走査において特定範囲ｔｅ外に存在する一般物体データのＩＤと同一のＩＤを、次の走査で特定範囲ｔｅ内に存在し、前回走査の一般物体データと時間的な連続性を有する代表物体データに設定する。
【０１２１】
なお、ステップＳ９０２において、特定範囲フラグがＯＦＦの場合（ステップＳ９０２がＮｏ）、ステップＳ９０４の処理に進む。そして、ステップＳ９０４では、信号処理部３０は、前回走査の一般物体データのＩＤと同じＩＤを今回走査の一般物体データのＩＤとして設定してステップＳ９０８の処理に進む。つまり、信号処理部３０は、一の走査において、特定範囲ｔｅ外に存在する一般物体データのＩＤと同一のＩＤを、次の走査で特定範囲ｔｅ外に存在し、前回走査の一般物体データと時間的な連続性を有する一般物体データに設定する。
【０１２２】
次に、ステップＳ９０１に戻り、特定範囲フラグがＯＦＦの場合（ステップＳ９０１がＹｅｓの場合）の、ステップＳ９０５の処理に進む。ステップＳ９０５では、今回走査の代表物体データの導出処理の結果、特定範囲フラグがＯＮか否かを信号処理部３０が判定する。特定範囲フラグがＯＮの場合（ステップＳ９０５がＹｅｓ）は、ステップＳ９０６の処理に進む。
【０１２３】
ステップＳ９０６では、信号処理部３０は、前回走査の代表物体データのＩＤと同じＩＤを今回走査の代表物体データに設定して、ステップＳ９０８の処理に進む。つまり、信号処理部３０は、一の走査において特定範囲ｔｅ内に存在する代表物体データのＩＤと同一のＩＤを、次の走査で特定範囲ｔｅ内に存在し、前回走査の代表物体データと時間的な連続性を有する代表物体データに設定する。
【０１２４】
なお、ステップＳ９０５において、特定範囲フラグがＯＦＦの場合（ステップＳ９０５がＮｏ）は、前回走査の代表物体データのＩＤと同じＩＤを、前回走査の代表物体データから予測した今回走査の物体データの予測位置からの距離が所定距離（例えば、±１ｍの距離）以内で特定範囲ｔｅ外に存在する今回走査の物体データに設定して、ステップＳ９０７の処理に進む。なお、複数の物体データが存在する場合は相対速度差が最も小さい物体データにＩＤを設定し、物体データが存在しない場合は、ＩＤを削除する。
【０１２５】
ステップＳ９０８では、信号処理部３０が導出した全ての物体データに対して、車両制御装置３への出力処理が完了した場合（ステップＳ９０８がＹｅｓ）は、処理を終了する。また、信号処理部３０が導出する全ての物体データに対して、車両制御装置３への出力処理が完了していない場合（ステップＳ９０８がＮｏ）は、ステップＳ９０１の処理に戻り繰り返し処理が実行される。
【０１２６】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。なお、上記実施の形態で説明した形態、および、以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
【０１２７】
上記の実施の形態において、レーダ装置２のアンテナ走査方式をメカスキャン方式として説明を行なった。しかし、アンテナを駆動させずに物体の方向推定にＤＢＦ（Digital Beam Forming)、ＰＲＩＳＭ（Propagator method based on an Improved Spatial-smoothing Matrix)、ＭＵＳＩＣ(Multiple Signal Classification)、および、ＥＳＰＲＩＴ(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)などのうちいずれか一のアルゴリズムを用いて物体の反射点の角度を演算する電子スキャン方式においても上記実施の形態の技術を適用してもよい。
【０１２８】
また、上記実施の形態において、平面アンテナｆａにて送受信される送信波および受信波は、電波、レーザ、または、超音波などの信号であり、平面アンテナｆａから送信され、物体にあたってはね返り、反射波として受信することで、物体の反射点を検出できるものであればよい。
【０１２９】
また、上記実施の形態において、アンテナを平面アンテナｆａとしているが、送信波を出力し、送信波の物体からの反射波を受信可能なアンテナであれば、平面アンテナｆａ以外にレンズアンテナ、または、反射鏡アンテナ等であってもよい。また、送信アンテナ１４と受信アンテナ１５と一のアンテナとして送信、および、受信の両方を行なうことができる送受信兼用のアンテナを用いてもよい。
【０１３０】
また、上記実施の形態において、レーダ装置２は、車両に搭載する以外の各種用途（例えば、飛行中の航空機および航行中の船舶の監視の少なくともいずれか１つ）に用いてもよい。
【０１３１】
また、上記実施の形態において、図１７に示すステップＳ１１１等のフィルタリングにおける各データへの重み付けは一例であり、重み付けの値は上記実施の形態における値と異なる値であってもよい。
【０１３２】
また、上記実施の形態において、信号処理部３０が代表角度を導出する場合、所定のレベルに対してヒステリシスを設けてもよい。つまり、角度導出手法を切替えの基準となる信号レベルを２つ設ける。詳細には、信号レベルについて、第１レベル（例えば-35dBV）、第２レベル（例えば-30dBV）を設定し、メインローブが第１レベルを下回る場合、信号処理部３０は、最小角度と最大角度の平均を一の区間の角度とし、他の区間の角度との平均の角度を代表角度として導出する。この場合、メインローブの信号レベルが第２レベルを超えるまでこの処理を継続する。また、メインローブが第２レベルを超える場合、信号処理部３０はメインローブに対応する角度を代表ペアデータの角度である代表角度として導出する。この場合メインローブの信号レベルが第１レベルを下回るまでこの処理を継続する。
【０１３３】
また、上記実施の形態において、図７のステップＳ７０７の処理である予測ピーク信号の導出処理は、代表相対速度を導出する前、つまりステップＳ７０２処理の前（ステップＳ７０１の処理の後）に実施するようにしてもよい。また、ステップＳ７０３の処理は、代表相対速度が導出されたか否かの判断に換えて、代表相対速度を導出するための平均ピーク信号が導出されたか否かの判断としてもよい。そして、平均ピークが導出されていない場合（ＵＰ区間の平均ピーク信号、および、ＤＯＷＮ区間の平均ピーク信号の少なくともいずれか一方のピーク信号が導出されていない場合）に、代表相対速度を導出する処理（ステップＳ７０２の処理）の前に導出した予測ピーク信号を用いて、ステップＳ７０８の処理で代表ペアデータを導出するようにしてもよい。
【０１３４】
また、上記第２の実施の形態において、前回走査の特定範囲ｔｅ内に代表物体データが存在し、今回走査で、特定範囲ｔｅ内に前回走査で導出された代表物体データと、一般物体データの２つの物体データが存在する場合、代表物体データを車両制御装置３への出力対象とするよう説明した。しかしながら、代表物体データに対する一般物体データの相対速度差が所定の相対速度差を超える場合（例えば、相対速度差が1.7m/sを超える場合）は、特定範囲ｔｅ内の２つの物体データは、別々の物体のデータであるとして、別々のＩＤを設定して車両制御装置３に出力する。つまり、代表物体データには前回走査の代表物体データのＩＤと同じＩＤを設定し、一般物体データには代表物体データとは別のＩＤを設定して車両制御装置３に出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１・・・・・車両
２・・・・・レーダ装置
３・・・・・車両制御装置
１０・・・・車両制御システム
１１・・・・変調部
１２・・・・ＶＣＯ
１３・・・・方向結合器
１４・・・・送信アンテナ
１５・・・・受信アンテナ
１６・・・・ミキサ
１７・・・・ＡＤ変換部
【図１】
0005982134.tif 000007
【図２】
0005982134.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005982134.tif 000012
【図７】
0005982134.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005982134.tif 000016
【図１１】
0005982134.tif 000017
【図１２】
0005982134.tif 000018
【図１３】
0005982134.tif 000019
【図１４】
0005982134.tif 000020
【図１５】
0005982134.tif 000021
【図１６】
0005982134.tif 000022
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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