(57)【要約】  レーダ送信部Ｔｘは、俯角方向φに傾けられた送信アンテナから高周波のレーダ送信信号を送信する。レーダ受信部Ｒｘは、路面を走行する車両にて反射された反射波信号を用いて車両の車高及び車速を推定する。テンプレート生成部１９は、Ｎ個の車両の車高及び車速に応じた反射波信号における位相成分の変化量をＮ個のテンプレートとして生成する。Ｎ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐは、Ｎ個のテンプレートのいずれかと、反射波信号とレーダ送信信号の送信符号との相関値とを基に相関演算する。
2013140747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面から所定の高さの位置に設置されたレーダ装置であって、
所定の俯角方向に傾けられた送信アンテナから高周波のレーダ送信信号を、前記所定の高さの位置から前記路面に向かって送信するレーダ送信部と、
前記路面を走行する車両にて反射された前記レーダ送信信号である反射波信号を用いて前記路面を走行する車両の位置パラメータ及び車速を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号とを基に相関演算する相関演算部と、
Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するテンプレート生成部と、
前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかと、前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値とを基に相関演算するＮ個のテンプレート相関演算部と、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたＮ個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の位置パラメータ及び車速を基に車種判別を行う出力選択部と、を有するレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記位置パラメータは、前記車両の高さ、又は、前記レーダ装置と前記車両との距離であるレーダ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値を、所定回数加算する加算部と、を更に有し、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記加算部の出力と前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかを基に相関演算するレーダ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部は、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力のうち所定の閾値を超える出力が複数ある場合に、前記所定の閾値を超える出力の最大値を推定値として選択するレーダ装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部は、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力のうち所定の閾値を超える出力が複数ある場合に、前記所定の閾値を超える複数の出力を用いて補間処理し、前記補間処理後の出力を推定値として選択するレーダ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート生成部は、
Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の実数成分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するレーダ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート生成部は、
Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の虚数分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するレーダ装置。
【請求項８】
請求項３〜７のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記加算部の出力を所定の間隔にてダウンサンプルするダウンサンプル部と、
前記ダウンサンプル後の前記加算部の出力と、前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかを基に相関演算する相関演算部と、を含むレーダ装置。
【請求項９】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記所定の俯角方向は、
前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に、前記レーダ装置と前記レーダ装置の直下を走行する前記車両との間の前記レーダ送信信号の行路が含まれる方向であって、
前記テンプレート生成部は、
各々のサンプルタイミングにおけるレンジビンに前記レーダ送信信号の行路が含まれる場合の前記車両の位置パラメータを用いて、前記車両の位置パラメータ及び車速に応じたＮｐ（＜Ｎ）個のテンプレートを生成するレーダ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記生成された前記Ｎｐ個のテンプレートに応じて、前記加算部の出力を、前記Ｎｐ（＜Ｎ）個の前記テンプレート相関演算部に出力する距離選択出力部と、を更に有するレーダ装置。
【請求項１１】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記加算部の出力を基に、前記路面からの路面反射波信号を検出し、前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に対応する検出エリアに前記車両が通過開始タイミングを検出する路面反射波信号検出部と、を更に有し、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記路面反射波信号の検出時刻以降における前記加算部の各出力を基に相関演算するレーダ装置。
【請求項１２】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記加算部の出力を基に、前記路面からの路面反射波信号を検出し、前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に対応する検出エリアに前記車両が通過開始タイミング及び通過終了タイミングを検出する路面反射波信号検出部と、を更に有し、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたＮ個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の車速を推定値として選択し、前記通過開始タイミング及び前記通過終了タイミングを基に前記車両の車長を推定する出力選択部と、を有するレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の走行速度又は車種を判別するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両感知器は、例えば道路上又は道路脇の支柱上部に設けられ、車両感知器の直下の車両走行レーンを通過する車両の走行速度又はその車種を判別する。近年、車両感知器に、マイクロ波又はミリ波を用いたレーダ装置の適用が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開平０５−５２９５０号公報
【特許文献２】日本国特公昭５８−２５９６２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】弓場竜著、「車載ミリ波レーダの車両感知器への適用の検討」、社団法人  情報処理学会  研究報告、２００４−ＩＴＳ−１８、２００４年９月２８日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のレーダ装置では、車両判別精度が車両の形状に依存するという課題があった。【０００６】
本開示は、上述従来の事情に鑑みてなされたもので、ひとつのレーダ装置であっても、車両の形状に拘わらず、車両の車種判別精度を改善するレーダ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】
【０００７】
本開示は、路面から所定の高さの位置に設置されたレーダ装置であって、所定の俯角方向に傾けられた送信アンテナから高周波のレーダ送信信号を、前記所定の高さの位置から前記路面に向かって送信するレーダ送信部と、前記路面を走行する車両にて反射された前記レーダ送信信号である反射波信号を用いて前記路面を走行する車両の位置パラメータ及び車速を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号とを基に相関演算する相関演算部と、Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するテンプレート生成部と、前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかと、前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値とを基に相関演算するＮ個のテンプレート相関演算部と、前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたＮ個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の位置パラメータ及び車速を基に車種判別を行う出力選択部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、車両の形状に拘わらず、車両の車種判別精度を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）第１の実施形態のレーダ装置のＹＺ平面上における配置状況を示す模式図、（ｂ）第１の実施形態のレーダ装置のＸＺ平面上における配置状況を示す模式図
【図２】第１の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡略に示すブロック図
【図３】第１の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図４】レーダ送信信号の送信区間Ｔｗと送信周期Ｔｒとの関係を示す図
【図５】送信信号生成部の変形例の内部構成を示すブロック図
【図６】レーダ送信信号、遅延時間τ１の受信信号及び遅延時間τ２の受信信号の関係を示す図
【図７】（ａ）アンテナ高５ｍ，車両高３ｍ，周波数６０ＧＨｚにおける行路差の変化を示すグラフ、（ｂ）アンテナ高５ｍ，車両高３ｍ，周波数６０ＧＨｚにおける位相成分の変化を示すグラフ
【図８】アンテナ高５ｍ，同一車両高３ｍ，周波数６０ＧＨｚにおける車速毎のテンプレートの位相の実成分の変化を示すグラフ、（ａ）車速が３０ｋｍ／ｈの場合、（ｂ）車速が６０ｋｍ／ｈの場合、（ｃ）車速が９０ｋｍ／ｈの場合、（ｄ）車速が１２０ｋｍ／ｈの場合
【図９】第１の実施形態の変形例における車高車速テンプレート相関演算部の内部構成を示すブロック図
【図１０】（ａ）第２の実施形態のレーダ装置のＹＺ平面上における配置状況を示す模式図、（ｂ）第２の実施形態のレーダ装置のＸＺ平面上における配置状況を示す模式図
【図１１】第２の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１２】第２の実施形態の変形例における車高車速テンプレート相関演算部の内部構成を示すブロック図
【図１３】第３の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１４】第４の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１５】（ａ）第５の実施形態のレーダ装置のＸＺ平面上における複数の車両走行レーンに対する配置状況を示す模式図、（ｂ）第５の実施形態のレーダ装置の信号処理部の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１６】第６の実施形態のレーダ装置が搭載された車両の配置状況を示す模式図
【図１７】第６の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡易に示すブロック図
【図１８】第６の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１９】従来の車両測定システムの実施例の構成図
【図２０】従来のミリ波レーダの計測速度と道路座標系における車両速度との関係を示す模式図
【図２１】（ａ）従来のレーダ装置のドップラ信号検出帯域図、（ｂ）従来のレーダ装置のドップラ信号速度情報図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（各実施形態の内容に至る経緯）
先ず、本開示に係るレーダ装置の各実施形態を説明する前に、各実施形態の内容に至る経緯として、車両感知器にレーダ装置を用いた従来技術を、図１９〜図２１を参照して説明する。
【００１１】
図１９は、特許文献１に示す従来の車両測定システムの実施例の構成図である。図１９に示す車両測定システムでは、複数（例えば２つ）のレーダ部１０ａ，１０ｂが用いられている。レーダ部１０ａ，１０ｂは、アンテナ１１ａ，１１ｂから電波１６ａ，１６ｂを基準面５ｂａに向けて照射し、基準面５ｂａ又は車両２ＴＲから反射された電波１８ａ，１８ｂを受信する。レーダ部１０ａ，１０ｂは、電波１８ａ，１８ｂから、車両２ＴＲが２つのレーダ部１０ａ，１０ｂ間の距離Ｒを通過する時間を算出し、更に、通過時間を基にして車両長及び車両速度を算出する。
【００１２】
図２０は、非特許文献１に示す従来のミリ波レーダの計測速度と道路座標系における車両速度との関係を示す模式図である。図２０では、ミリ波レーダは、路側に設けられた支柱上部から斜め下方の道路に向かって電波を放射し、放射電波のビーム幅以内の検出範囲の路面及び道路構造物からの反射波を受信する。
【００１３】
検出範囲に車両が進入すると、ミリ波レーダは、車両からの反射波を受信し、時刻ｔ，（ｔ＋Δｔ）におけるミリ波レーダと車両との間の距離ｒ（ｔ），ｒ（ｔ＋Δｔ）を算出し、車両の走行速度を算出する。更に、ミリ波レーダは、距離ｒ（ｔ），ｒ（ｔ＋Δｔ）及び時間間隔Δｔを基にして相対速度ｖを算出し、相対速度ｖ及び時間間隔Δｔから車両の車長を算出して車両の車種を判別する。
【００１４】
図２１（ａ）は特許文献２に示す従来のレーダ装置のドップラ信号検出帯域図、図２１（ｂ）は従来のレーダ装置のドップラ信号速度情報図である。図２１（ａ）では、レーダ装置は、路側に設けられた支柱上部から斜め下方の道路に向けて電波を放射する。図２１（ｂ）では、車両の進行に伴って得られるドップラ信号の速度情報は、車両がレーダ装置のアンテナに近づくにつれて低下し、アンテナ直下にて最小値となり、アンテナの直下を通過すると上昇する。
【００１５】
レーダ装置は、ドップラ信号の速度情報の変化を基に、車両の進行方向とアンテナの設定位置及び電波の反射点を結ぶ直線との角度θが小さい場合に車両速度ｖ１を検出し、車両の通過につれて変化する速度成分ｖがｖ＜αｖ１（０＜α＜１）となる車種信号（時間Ｔ）を基にしてｖ１Ｔを演算する。これにより、レーダ装置は、車両の車種及び車長を判別できる。
【００１６】
しかし、上記特許文献１では複数のレーダ装置が必要となるため、設置コスト及び設置場所が制約される。また、上記非特許文献１及び特許文献２では、レーダ装置は、車両前面の先端部において反射された反射波信号を基に車両を検出し、更に車両の種別を判別する。このため、車両の形状によっては、車両前面の先端部における反射波信号の受信レベルが小さくなる場合がある。
【００１７】
例えば、レーダ装置が車両の中間部における反射波信号を車両前面の先端部からの反射波信号として検出すると、車長の測定に誤差が生じる。このため、レーダ装置における車種判別精度が劣化することがあった。
【００１８】
そこで、以下の各実施形態では、車両の形状に拘わらず、車両の車種判別精度を改善するレーダ装置の例を説明する。
【００１９】
本開示に係るレーダ装置の各実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態：レーダ装置１）
図１（ａ）は第１の実施形態におけるレーダ装置１のＹＺ平面上における配置状況を示す模式図、図１（ｂ）は第１の実施形態のレーダ装置１のＸＺ平面上における配置状況を示す模式図である。図２は、第１の実施形態のレーダ装置１の内部構成を簡略に示すブロック図である。図３は、第１の実施形態のレーダ装置１の内部構成を詳細に示すブロック図である。図４は、レーダ送信信号の送信区間Ｔｗと送信周期Ｔｒとの関係を示す図である。図５は、送信信号生成部２の変形例の内部構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１（ａ）及び（ｂ）において、レーダ装置１の検出対象となる車両ＴＫの進行方向をＹ軸の正方向とし、路面ＧＮＤに垂直な方向をＺ軸の正方向とし、ＹＺ平面に垂直な軸をＸ軸とし、レーダ装置１の直下となるＸＹ平面上の位置を原点Ｏとする。車高ｚを有する車両ＴＫは、車速ｖにて＋Ｙ軸方向に走行する。
【００２２】
レーダ装置１は、路面ＧＮＤから所定の高さＨの位置であって、車両走行レーンＸＬの真上（見込み角γ（ｚ）＝０）或いは車両走行レーンＸＬに対する見込み角γ（０）の車両走行レーン上のポール又は道路側面の支柱に設置されている（図１（ｂ）参照）。また、レーダ装置１は、ＺＹ平面上において、所定の俯角φの方向に傾けられている。本実施形態では、レーダ装置１の俯角φは９０°である（図１（ａ）参照）。
【００２３】
以下の説明では、ＸＺ平面上において、レーダ装置１の直下の路面に向く方向とレーダ装置１から送信されるレーダ送信信号の車高ｚの車両ＴＫへの行路の方向との間の角度を「見込み角γ（ｚ）」という（図１（ｂ）参照）。この場合、ＸＺ平面における俯角α（ｚ）はπ／２−γ（ｚ）となる。
【００２４】
レーダ装置１は、レーダ送信部Ｔｘにより生成されたレーダ送信信号を送信アンテナＴｘ−ａｎｔから送信し、レーダ送信信号が車両ＴＫにより反射された反射波信号を受信アンテナＲｘ−Ａｎｔにおいて受信する。レーダ装置１は、受信された反射波信号を信号処理し、車両ＴＫの車高ｚ及び車速ｖを推定する。
なお、以下の各実施形態では、レーダ装置１の検出対象として車両ＴＫを例示しているが、検出対象は車両ＴＫに限定されず、例えば人でも良い。
【００２５】
先ず、レーダ装置１の各部の構成について簡略に説明する。
【００２６】
図２に示すレーダ装置１は、基準信号発振器Ｌｏ、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘを含む構成である。レーダ送信部Ｔｘは、送信信号生成部２、及び、送信アンテナＴｘ−ａｎｔが接続された送信ＲＦ部３を有する構成である。基準信号発振器Ｌｏは、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘに接続され、基準信号発振器Ｌｏからの信号をレーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘに共通に供給することで、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘの処理が同期する。
【００２７】
レーダ受信部Ｒｘは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０、及び信号処理部１１を有する。信号処理部１１は、相関演算部１７、車高車速テンプレート生成部１９、合計Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐ（ｐ＝１〜Ｎｒｅｐ）及び出力選択部２０を少なくとも有する。
【００２８】
（レーダ送信部）
次に、レーダ送信部Ｔｘの各部の構成を、図３を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図３に示す送信信号生成部２は、符号生成部４、変調部５、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６及びＤ／Ａ変換部７を含む。なお、ＬＰＦ６は、送信信号生成部２の外部に設けられても良く、ＬＰＦ６の出力はＤ／Ａ変換部７に入力される。
【００３０】
図３に示す送信ＲＦ部３は、周波数変換部８及び増幅器９を含む。
【００３１】
次に、レーダ送信部Ｔｘの各部の動作を詳細に説明する。
【００３２】
送信信号生成部２は、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍に逓倍した送信基準クロック信号を生成する。送信信号生成部２の各部は、生成された送信基準クロック信号に基づいて動作する。
【００３３】
送信信号生成部２により生成される送信信号は、図４に示す送信周期Ｔｒの送信区間Ｔｗ［秒］では、符号長Ｌｐの符号系列Ｃｎの１つの符号あたり送信基準クロック信号のＮｏ［個］のサンプルを用いて変調されている。即ち、送信信号生成部２におけるサンプリングレートは（Ｎｏ×Ｌｐ）／Ｔｗとなる。従って、送信区間Ｔｗ［秒］では、Ｎｒ（＝Ｎｏ×Ｌｐ）［個］のサンプルを用いて変調されている。各送信周期Ｔｒの無信号区間（Ｔｒ−Ｔｗ）［秒］では、Ｎｕ［個］のサンプルを用いて変調されている。
【００３４】
送信信号生成部２は、符号長Ｌｐの符号系列Ｃｎの変調によって、数式（１）に示すベースバンドの送信信号ｒ（ｋ、Ｍ）を周期的に生成する。ｎは１〜Ｌｐであり、Ｌｐは符号系列Ｃｎの符号長を表す。ｊは、ｊ２＝−１を満たす虚数単位である。ｋはレーダ送信部Ｔｘにおける送信周期Ｔｒの開始時刻を基準（ｋ＝１）とした離散時刻を表し、ｋ＝１〜（Ｎｒ＋Ｎｕ）であり、送信信号の生成のための変調タイミングを表す離散時刻である。
【００３５】
Ｍはレーダ送信信号の送信周期Ｔｒの序数を表す。送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋにおける送信信号を表し、同相信号成分Ｉ（ｋ，Ｍ）と、虚数単位ｊが乗算された直交信号成分Ｑ（ｋ，Ｍ）との加算結果となる（数式（１）参照）。
【００３６】
【数１】
2013140747.tif 000003
【００３７】
符号生成部４は、送信周期Ｔｒ毎に、符号長Ｌｐの符号系列Ｃｎの送信符号を生成する。符号系列Ｃｎの要素は、例えば、［−１，１］の２値、若しくは［１，−１，ｊ，−ｊ］の４値を用いて構成される。送信符号は、レーダ装置１が低レンジサイドローブ特性を有するために、例えば、相補符号のペアを構成する符号系列、Ｂａｒｋｅｒ符号系列、Ｇｏｌａｙ符号系列、Ｍ系列符号、及び、スパノ符号を構成する符号系列のうち少なくとも１つを含む符号であることが好ましい。符号生成部４は、生成された符号系列Ｃｎの送信符号を変調部５に出力する。以下、符号系列Ｃｎの送信符号を、便宜的に送信符号Ｃｎと記載する。
【００３８】
なお、符号生成部４は、送信符号Ｃｎとして相補符号のペアを生成するには、２個の送信周期（２Ｔｒ）を用いて、送信周期毎に交互にペアとなる送信符号Ｐｎ，Ｑｎをそれぞれ生成する。即ち、符号生成部４は、第Ｍ番目の送信周期では相補符号のペアを構成する一方の送信符号Ｐｎを生成して変調部５に出力し、続く第（Ｍ＋１）番目の送信周期では相補符号のペアを構成する他方の送信符号Ｑｎを生成して変調部５に出力する。同様に、符号生成部４は、第（Ｍ＋２）番目以降の送信周期では、第Ｍ番目及び第（Ｍ＋１）番目の２個の送信周期を一つの単位として、送信符号Ｐｎ，Ｑｎを繰り返し生成して変調部５に出力する。
【００３９】
変調部５は、符号生成部４から出力された送信符号Ｃｎを入力し、入力された送信符号Ｃｎをパルス変調し、数式（２）のベースバンドの送信信号ｒ（ｋＴｘ，Ｍ）を生成する。パルス変調は、振幅変調、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying））又は位相変調（ＰＳＫ（Phase Shift Keying）であり、以下の各実施形態においても同様である。
【００４０】
例えば位相変調（ＰＳＫ）は、符号系列Ｃｎが例えば［−１，１］の２値の位相変調ではＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）となり、符号系列Ｃｎが例えば［１，−１，ｊ，−ｊ］の４値の位相変調ではＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）若しくは４相ＰＳＫとなる。即ち、位相変調（ＰＳＫ）では、ＩＱ平面上のコンスタレーションにおける所定の変調シンボルが割り当てられる。
【００４１】
変調部５は、生成された送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）のうち、予め設定された制限帯域以下の送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）を、ＬＰＦ６を介してＤ／Ａ変換部７に出力する。なお、ＬＰＦ６は送信信号生成部２において省略されてもよく、以下の各実施形態でも同様である。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換部７は、変調部５から出力されたデジタルの送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）をアナログの送信信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部７は、アナログの送信信号を送信ＲＦ部３に出力する。
【００４３】
送信ＲＦ部３は、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍数に逓倍したキャリア周波数帯域の送信基準信号を生成する。送信ＲＦ部３の各部は、生成された送信基準信号に基づいて動作する。
【００４４】
周波数変換部８は、Ｄ／Ａ変換部７から出力されたアナログの送信信号を入力し、入力された送信信号と送信基準信号とを用いて、ベースバンドの送信信号をアップコンバートする。周波数変換部８は、高周波（例えばミリ波の帯域）のレーダ送信信号を生成し、生成されたレーダ送信信号を増幅器９に出力する。
【００４５】
増幅器９は、周波数変換部８から出力されたレーダ送信信号を入力し、入力されたレーダ送信信号の信号レベルを所定の信号レベルに増幅し、送信アンテナＴｘ−ａｎｔに出力する。増幅されたレーダ送信信号は、送信アンテナＴｘ−ａｎｔを介して送信される。
【００４６】
送信アンテナＴｘ−ａｎｔは、送信ＲＦ部３から出力されたレーダ送信信号を送信する。図４に示すレーダ送信信号は、送信周期Ｔｒのうち送信区間Ｔｗの間に送信され、無信号区間（Ｔｒ−Ｔｗ）の間には送信されない。
【００４７】
なお、送信ＲＦ部３及び受信ＲＦ部１０には、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号が所定倍に逓倍された信号が共通に供給されている。これにより、送信ＲＦ部３及び複数の受信ＲＦ部の間の処理が同期する。
【００４８】
なお、送信信号生成部２には、符号生成部４を設けず、送信信号生成部２により生成された送信符号Ｃｎを予め記憶する送信符号記憶部ＣＭを設けてもよい（図５参照）。送信符号記憶部ＣＭは、送信信号生成部２が相補符号のペアとなる送信符号を生成する場合に対応して、相補符号のペア、例えば、送信符号Ｐｎ及びＱｎを記憶してもよい。送信符号記憶部ＣＭは、第１の実施形態に限らず、後述の各実施形態にも同様に適用できる。図５に示す送信信号生成部２ｒは、送信符号記憶部ＣＭ、送信符号制御部ＣＴ３、変調部５ｒ、ＬＰＦ６ｒ及びＤ／Ａ変換部７を含む。
【００４９】
送信符号制御部ＣＴ３は、基準信号発振器Ｌｏから出力されたリファレンス信号を所定倍に逓倍した基準クロック信号に基づいて、送信周期Ｔｒ毎に、送信符号Ｃｎ（又は相補符号のペアを構成する送信符号Ｐｎ，送信符号Ｑｎ）を、送信符号記憶部ＣＭから巡回的に読み出して変調部５ｒに出力する。変調部５ｒに出力された以降の動作は上述した変調部５及びＬＰＦ６と同様のため、動作の説明は省略する。
【００５０】
（レーダ受信部）
次に、レーダ受信部Ｒｘの各部の構成を、図３を参照して説明する。
【００５１】
図３に示すレーダ受信部Ｒｘは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０、及び信号処理部１１を有する。受信ＲＦ部１０は、増幅器１２、周波数変換部１３及び直交検波部１４を有する。信号処理部１１は、Ａ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８、車高車速テンプレート生成部１９、Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃ｐ（ｐは１からＮｒｅｐまでを示し、Ｎｒｅｐは所定の自然数）、出力選択部２０及び検出結果出力部２１を有する。
レーダ受信部Ｒｘは、送信周期Ｔｒ毎に、信号処理部１１における信号処理区間として周期的に演算する。
【００５２】
次に、レーダ受信部Ｒｘの各部の動作を詳細に説明する。
【００５３】
受信アンテナＲｘ−ａｎｔは、レーダ送信部Ｔｘから送信されたレーダ送信信号が車両ＴＫの車両反射部Ｐ（図１（ａ）参照）により反射された反射波信号を受信する。受信アンテナＲｘ−ａｎｔにて受信された受信信号は、受信ＲＦ部１０に入力される。
【００５４】
受信ＲＦ部１０は、送信ＲＦ部３と同様に、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍に逓倍したキャリア周波数帯域の受信基準信号を生成する。受信ＲＦ部１０の各部は、生成された受信基準信号に基づいて動作する。
【００５５】
増幅器１２は、受信アンテナＲｘ−ａｎｔにて受信された高周波の受信信号を入力し、入力された受信信号の信号レベルを増幅して周波数変換部１３に出力する。
【００５６】
周波数変換部１３は、増幅器１２から出力された受信信号を入力し、入力された高周波の受信信号と受信基準信号とを用いて、高周波の受信信号をダウンコンバートする。周波数変換部１３は、ベースバンドの受信信号を生成し、生成された受信信号を直交検波部１４に出力する。
【００５７】
直交検波部１４は、周波数変換部１３から出力された受信信号を直交検波することで、同相信号（In-phase signal）及び直交信号（Quadrate signal）を用いて構成される受信信号を生成する。直交検波部１４は、生成された受信信号のうち、同相信号をＡ／Ｄ変換部１５に出力し、直交信号をＡ／Ｄ変換部１６に出力する。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換部１５は、直交検波部１４から出力されたベースバンドの同相信号を離散時刻ｋ毎にサンプリングし、アナログデータの同相信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１５は、変換されたデジタルデータの同相信号成分を、相関演算部１７に出力する。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換部１５は、レーダ送信部Ｔｘにより生成される送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）の１つのパルス幅（パルス時間）Ｔｐ（＝Ｔｗ／Ｌｐ）あたりＮｓ［個］をサンプリングする。即ち、Ａ／Ｄ変換部１５のサンプリングレートは（Ｎｓ×Ｌｐ）／Ｔｗ＝Ｎｓ／Ｔｐとなる。
【００６０】
同様に、Ａ／Ｄ変換部１６は、直交検波部１４から出力されたベースバンドの直交信号に対して、Ａ／Ｄ変換部１５と同様に動作し、変換されたデジタルデータの直交信号成分を、相関演算部１７に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部１６のサンプリングレートはＮｓ／Ｔｐとなる。
【００６１】
以下、Ａ／Ｄ変換部１５，１６により変換された第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋにおける受信信号を、受信信号の同相信号成分Ｉｒ（ｋ，Ｍ）及び受信信号の直交信号成分Ｑｒ（ｋ，Ｍ）を用いて、数式（２）の複素信号ｘ（ｋ，Ｍ）として表す。
【００６２】
【数２】
2013140747.tif 000004
【００６３】
図６の第１段は、レーダ送信信号の送信タイミングを表す。図６の第１段では、離散時刻ｋは、各レーダ送信周期Ｔｒが開始するタイミングを基準（ｋ＝１）とし、信号処理部１１は、レーダ送信周期Ｔｒが終了する前までのサンプル点であるｋ＝Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏまでの動作を周期的におこなう。即ち、信号処理部１１は、離散時刻ｋ＝１〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏにおいて周期的に動作する。離散時刻ｋ＝Ｎｓ（Ｎｒ／Ｎｏ）は、各送信周期Ｔｒにおける送信区間Ｔｗの終了直前時点を示す。以下、Ａ／Ｄ変換部１５，１６から出力されたデジタルの受信信号ｘ（ｋ，Ｍ）を「離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）」という。
【００６４】
相関演算部１７は、Ａ／Ｄ変換部１５，１６から出力された各離散サンプル値Ｉｒ（ｋ，Ｍ），Ｑｒ（ｋ，Ｍ）、即ち受信信号としての離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）を入力する。相関演算部１７は、リファレンス信号を所定倍に逓倍された受信基準クロック信号に基づいて、離散時刻ｋ毎に、図６の第１段に示す各送信周期Ｔｒにおいて送信される符号長Ｌｐの送信符号Ｃｎを周期的に生成する。ｎは１〜Ｌｐであり、Ｌｐは符号系列Ｃｎの符号長を表す。
【００６５】
相関演算部１７は、入力された離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）と送信符号Ｃｎとのスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を演算する。ＡＣ（ｋ，Ｍ）は、離散時刻ｋにおけるスライディング相関値を表す。以下、スライディング相関値を、単に相関値という。
【００６６】
具体的には、相関演算部１７は、図６の第１段に示す各送信周期Ｔｒ、即ち各離散時刻ｋ＝１〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏに対して、数式（３）に従って相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を演算する。相関演算部１７は、数式（３）に従って演算された離散時刻ｋ毎の相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を加算部１８に出力する。＊（アスタリスク）は、複素共役演算子である。
【００６７】
【数３】
2013140747.tif 000005
【００６８】
図６の第２段及び第３段は、レーダ送信信号に対する受信タイミングを表す。図６の第２段では、レーダ送信信号の送信開始時から遅延時間τ１の経過後に受信アンテナＲｘ−ａｎｔにおいて受信信号が受信された場合の測定期間の範囲が示されている。図６の第３段では、レーダ送信信号の送信開始時から遅延時間τ２の経過後に受信アンテナＲｘ−ａｎｔにおいて受信信号が受信される場合の測定期間の範囲が示されている。遅延時間τ１及びτ２は、それぞれ数式（４）及び（５）により示される。
【００６９】
【数４】
2013140747.tif 000006
【００７０】
【数５】
2013140747.tif 000007
【００７１】
相関演算部１７は、本実施形態を含む各実施形態において、離散時刻ｋ＝１〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏにおいて演算する。なお、相関演算部１７は、レーダ装置１の測定対象となる車両ＴＫの存在範囲に応じて、測定レンジ、即ち離散時刻ｋの範囲を限定してもよい。これにより、レーダ装置１は、相関演算部１７の演算量を更に低減できる。即ち、レーダ装置１は、信号処理部１１における演算量の削減に基づく消費電力量を更に低減できる。
【００７２】
また、レーダ装置１は、相関演算部１７が離散時刻ｋ＝Ｎｓ（Ｌｐ＋１）〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏ−ＮｓＬｐの範囲における相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を演算する場合には、レーダ送信信号の送信区間Ｔｗにおける反射波信号の測定を省略できる。
【００７３】
レーダ装置１は、レーダ送信信号がレーダ受信部Ｒｘに直接的に回り込んだとしても、回り込みによる影響を排除して測定できる。また、測定レンジ（離散時刻ｋの範囲）を限定する場合、加算部１８以降の各部も同様の限定された測定レンジにおいて動作するため、各部の処理量を削減でき、レーダ装置１における消費電力を低減できる。
【００７４】
加算部１８は、相関演算部１７から出力された離散時刻ｋ毎の相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を入力する。加算部１８は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒにおいて離散時刻ｋ毎に演算された相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を基に、所定回数（Ｎｃ回）の送信周期Ｔｒの期間（Ｎｃ×Ｔｒ）にわたって相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を加算する。
【００７５】
具体的には、加算部１８は、所定回数（Ｎｃ回）の送信周期Ｔｒの期間（Ｎｃ×Ｔｒ）にわたる相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）の離散時刻ｋ毎の加算により、第ｍ番目の加算相関値ＣＩ（ｋ，ｍ）を、離散時刻ｋ毎に数式（６）に従って演算する。Ｎｃは、加算部１８における加算回数を表す。ｍは、加算部１８の加算回数Ｎｃを１個の単位とした場合における加算回数の序数を表す。加算部１８は、加算された相関値ＣＩ（ｋ，ｍ）を、Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃ｐに出力する。ｐ＝１からＮｒｅｐまでであり、Ｎｒｅｐは所定の自然数である。
【００７６】
【数６】
2013140747.tif 000008
【００７７】
加算部１８は、相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）のＮｃ回の加算により車両ＴＫからの反射波信号が高い相関を有する時間範囲において、反射波信号に含まれる雑音成分を抑圧し、反射波信号の受信品質（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）を改善できる。更に、加算部１８は、反射波信号の受信品質を改善できるので、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度を向上できる。
【００７８】
なお、理想的な加算利得を得るためには、相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）の加算回数Ｎｃの加算区間において相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）の位相成分がある程度の範囲に揃う必要がある。つまり、ターゲットが移動している場合、移動にともなう位相成分の変動が生じるため、加算回数Ｎｃは、車両ＴＫの想定最大移動速度を基に設定されることが好ましい。車両ＴＫの想定最大移動速度が大きいほど、車両ＴＫからの反射波信号に含まれるドップラ周波数の変動量が大きく、高い相関値を有する離散時間間隔が短くなる。このため、加算回数Ｎｃが小さくなり、加算部１８の加算による利得向上効果が小さくなる。
【００７９】
なお、本実施形態を含む各実施形態では、Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐの前段に加算部１８が設けられる。これにより、加算部１８の加算演算によって相関演算部１７の出力の加算利得を得られ、更に、サンプル点のダウンサンプル効果が得られるため、各車高車速テンプレート相関演算部のテンプレート長を低減できる。即ち、各々の車高車速テンプレート相関演算部のバッファサイズの回路規模を低減できる。
【００８０】
なお、本実施形態を含む各実施形態のレーダ装置に加算部を設けなくても良いが（Ｎｃ＝０）、サンプル点のダウンサンプル効果が得られないため、各々の車高車速テンプレート相関演算部の演算量を増加することで対応できる。
【００８１】
車高車速テンプレート生成部１９は、図７（ａ）及び（ｂ）に示す性質を基に、レーダ装置１と走行する車両の位置関係を示すパラメータから、車両におけるレーダ送信信号の反射点を多様な車種の形状を基に想定した車高車速テンプレートを生成する。例えば、図７（ａ）はアンテナ高５ｍ，車両高３ｍ，周波数６０ＧＨｚにおける行路差の変化を示すグラフであり、図７（ｂ）はアンテナ高５ｍ，車両高３ｍ，周波数６０ＧＨｚにおける位相成分の変化を示すグラフである。
【００８２】
ここで、車高車速テンプレート生成部１９が着目する性質について説明する。図７（ａ）では、車両反射部Ｐにより反射された反射波信号には、車両反射部Ｐがレーダ送信信号のビーム幅θＢＷ以内（例えば２０°程度）を移動する間に、路面ＧＮＤから車両反射部Ｐまでの高さｚ及びレーダ装置１の直下から車両反射部ＰまでのＹ軸方向の距離Ｌに依存する行路差２（Ｄ（θ（Ｌ，ｚ））−Ｄ（θ（０，３）））が生じる（数式（７），（８）参照）。なお、図７（ａ）における行路差の基準はレーダ装置１の直下としている。
【００８３】
【数７】
2013140747.tif 000009
【００８４】
【数８】
2013140747.tif 000010
【００８５】
従って、レーダ送信信号の車両反射部Ｐにて反射された反射波信号がレーダ装置１において受信されるまでの遅延時間Ｔｄは、数式（９）により示される。Ｃは光速を表す。また、図７（ｂ）では、車両反射部Ｐにて反射された反射波信号には、ｅｘｐ（ｊ４πＤ（θ（Ｌ，ｚ））／λ）の位相変化が生じる。Ｌは、レーダ装置１の直下を０（ゼロ）としてＬｍｉｎからＬｍａｘの範囲を可変する。なお、ＬｍｉｎからＬｍａｘはビーム幅θＢＷに含まれる範囲のＹ軸上の位置に対応する。
【００８６】
【数９】
2013140747.tif 000011
【００８７】
車高車速テンプレート生成部１９は、図７（ａ）及び（ｂ）に示す性質を基に、１台の車両ＴＫにおいて、複数の車高ｚｕ及び車速ｖｑ［ｍ／ｓ］の組合せに応じた反射波信号の位相変化を、テンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］として数式（１０）に従って生成する。
【００８８】
数式（１０）において、＃ｐは、合計Ｎｒｅｐ個となる車高ｚｕ及び車速ｖｑのパラメータセットの組合せの序数を表し、＃ｐは＃１から＃Ｎｒｅｐまでである。それぞれ自然数であるｕとｑとＮｒｅｐとの間には、ｕ×ｑ＝Ｎｒｅｐが成り立つ。また、ｎｉは、テンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］の位相成分のサンプル数であって、０からｆｌｏｏｒ［（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／（ｖｑ×Ｔｒｓ）］までである。ｆｌｏｏｒ［ｘ］は、ｘの小数点を切り捨てる演算子である。ＴｒｓはＡ／Ｄ変換部１５，１６のサンプリング周期を表し、Ｔｒｓ＝Ｔｐ／Ｎｓである。
【００８９】
【数１０】
2013140747.tif 000012
【００９０】
図８はアンテナ高５ｍ，同一車両高３ｍ，周波数６０ＧＨｚにおける車速毎のテンプレートの位相の実成分の変化を示すグラフであって、図８（ａ）では車速が３０ｋｍ／ｈの場合、図８（ｂ）では車速が６０ｋｍ／ｈの場合、図８（ｃ）では車速が９０ｋｍ／ｈの場合、図８（ｄ）では車速が１２０ｋｍ／ｈの場合が示されている。車高が同じ場合には、車速に応じて時間軸方向に伸長する波形となる。
【００９１】
なお、車高車速テンプレート生成部１９は、複数の車高ｚｕ及び車速ｖｑの組合せに応じた反射波信号の位相変化を所定ビット数（例えば、１ビット又は２ビット）にて量子化したテンプレートを生成しても良い。１ビットにて量子化するとテンプレートは２値を用いて表現でき、２ビットにて量子化するとテンプレートは４値を用いて表現できる。従って、車高車速テンプレート生成部１９の記憶容量を削減でき、各々の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐの回路規模を低減できる。
【００９２】
なお、本実施形態では、車両走行レーンを走行する車両高をひとつのパラメータとして、車高車速テンプレートを生成する説明を行ったが、車高ｚの代わりにレーダ装置１と検出するエリア内を通過する車両ＴＫとの位置関係を表すパラメータ（位置パラメータ）を用いたテンプレートを生成しても良い。
【００９３】
例えば、レーダ装置１と検出するエリア内を通過する車両ＴＫとの位置関係を表すパラメータとして、レーダ装置１からの距離（＝Ｈ−ｚ）を用いることができ、また、レーダ装置１の位置は、レーダ装置１の設置時に測定できるため、レーダ装置１から車両ＴＫまでの距離を求めることで、車両ＴＫの位置も求めることができ、レーダ装置１からの距離と行路Ｄ（θ（Ｌ，ｚ））との関係から車両距離／車速テンプレートとして生成しても同様な効果が得られる。また、以下の各実施形態においても同様である。
【００９４】
各々の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐの動作は同様のため、車高車速テンプレート相関演算部＃ｐを例示して説明する。車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、ｐ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）（数式（１１）参照）と、離散時刻ｋ毎に得られた加算部１８のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）個のＣＩ（ｋ，ｍ）とを用いて、数式（１２）に従って離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する。車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、相関演算の結果としての相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）を出力選択部２０に出力する。
【００９５】
【数１１】
2013140747.tif 000013
【００９６】
【数１２】
2013140747.tif 000014
【００９７】
出力選択部２０は、合計Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃ｐ（ｐは１からＮｒｅｐまでの自然数）からの各相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）を基に、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）があるか否かを判定する。出力選択部２０は、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）があると判定した場合に、即ち、数式（１３）が成立する場合に、車両ＴＫがレーダ装置１のビーム幅θＢＷ以内を通過したとして、車両ＴＫを車両流量のための車両通過数としてカウントする。ｐｓｅｌは、数式（１３）が成立するテンプレートの序数を表す。
【００９８】
【数１３】
2013140747.tif 000015
【００９９】
出力選択部２０は、テンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高ｚｕ及び車速ｖｑを、車両ＴＫの車高及び車速の推定値として選択し、更に、車種判別する。出力選択部２０は、車種判別として、例えば車高を基にして大型車又は小型車のいずれであるかを判別する。出力選択部２０は、車高及び車速の推定値並びに車種判別結果を検出結果出力部２１に出力する。
【０１００】
なお、数式（１３）を満たす車高車速テンプレート相関演算部の出力が複数ある場合には、出力選択部２０は、複数の相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐｓｅｌ，ｍ）のうち、最大値を用いて、車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。
【０１０１】
又は、出力選択部２０は、数式（１３）を満たす複数の車高車速テンプレート相関演算部の各相関値を用いて補間処理して車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。これにより、レーダ装置１は、テンプレート数を増加させずに、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度を向上でき、回路規模を低減できる。
【０１０２】
検出結果出力部２１は、道路交通量を監視する交通システム（不図示）に、出力選択部２０からの出力情報（車両ＴＫの車種判別結果、車高及び車速の推定値）を、所定のインターフェースのネットワークを介して送信する。
【０１０３】
以上により、本実施形態のレーダ装置１は、車両ＴＫの車高及び車速に応じた反射波信号における位相変化のテンプレートと反射波信号との相関演算により、車両ＴＫの形状によって車両ＴＫの車両反射部Ｐからの反射波信号の受信レベルが小さい場合でも、車高及び車速の推定精度を改善できる。更に、レーダ装置１は、反射波信号とレーダ送信信号との相関値を所定回数加算しているため、反射波信号のＳＮＲを向上でき、車高及び車速の推定精度をより改善できる。
【０１０４】
また、レーダ装置１は地面から高さＨの高所に設置され、レーダ装置１の直下に近いビーム幅θＢＷ程度の範囲ではドップラ周波数の変動量に起因する反射波信号の位相変化量は小さい。このため、レーダ装置１は、Ａ／Ｄ変換部１５，１６を低速なサンプリングレートにでき、回路規模を低減できる。
【０１０５】
なお、車高車速テンプレート生成部１９は、１台の車両ＴＫにおいて、複数の車高ｚｕ及び車速ｖｑ［ｍ／ｓ］の組合せに応じた反射波信号の位相変化の実数成分或いは虚数成分を用いてテンプレートを、数式（１４）に従って生成しても良く、以降の各実施形態においても同様である。数式（１４）において、Ｒｅ［ｘ］は、複素数ｘの実数値を与える演算子である。
【０１０６】
【数１４】
2013140747.tif 000016
【０１０７】
車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、ｐ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）（数式（１４）参照）と、離散時刻ｋ毎に得られた加算部１８のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）個のＣＩ（ｋ，ｍ）とを用いて、数式（１２）に従って離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する。出力選択部２０以降の処理は同様であるため、説明を省略する。
【０１０８】
なお、車高車速テンプレート生成部１９は、１台の車両ＴＫにおいて、複数の車高ｚｕ及び車速ｖｑ［ｍ／ｓ］の組合せに応じた反射波信号の位相変化の虚数成分を用いてテンプレートを、数式（１５）に従って生成しても良く、以降の各実施形態においても同様である。数式（１５）において、Ｉｍ［ｘ］は、複素数ｘの実数値を与える演算子である。
【０１０９】
【数１５】
2013140747.tif 000017
【０１１０】
車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、ｐ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）（数式（１５）参照）と、離散時刻ｋ毎に得られた加算部１８のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）個のＣＩ（ｋ，ｍ）とを用いて、数式（１２）に従って離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する。出力選択部２０以降の処理は同様であるため、説明を省略する。
【０１１１】
なお、本実施形態では、レーダ装置１は所定の符号長Ｌｐの符号系列を用いてレーダ送信信号を生成する動作を説明したが、レーダ装置１は、単パルス、即ち符号長Ｌｐ＝１の符号を用いてレーダ送信信号を生成しても良い。その場合、レーダ送信部Ｔｘは、符号長Ｌｐ＝１の単パルスＣ１の送信符号を用いてレーダ送信信号を生成する。
【０１１２】
レーダ受信部Ｒｘでは、相関演算部１７は、送信周期Ｔｒ毎に、Ａ／Ｄ変換部１５，１６からの離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）と符号長Ｌｐ＝１の単パルスＣ１とを用いて相関演算する。相関演算部１７は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒにおける相関値を、数式（３）に従って演算する。
【０１１３】
なお、本実施形態では、各々の車高車速テンプレート相関演算部は、車速ｖｑに応じたテンプレート長を用いて相関演算した。また、各々の車高車速テンプレート相関演算部は、各々の車高車速テンプレート相関演算部が用いるテンプレート長が同程度となるように、テンプレート及び加算部１８の出力を、間引き処理又はダウンサンプル処理した後に相関演算しても良い。
【０１１４】
なお、本実施形態では、各々の車高車速テンプレート相関演算部は、車速ｖｑに応じたテンプレート長を用いて、時間領域での相関演算を行ったが、これに限定されず、例えば、高速フーリエ変換処理を用いて周波数領域に変換し、周波数領域での相関演算を行っても同様な効果が得られる。
【０１１５】
即ち、車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、ｐ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）と、離散時刻ｋ毎に得られた加算部１８のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）個のＣＩ（ｋ，ｍ）とを用いて、それぞれ周波数領域に変換するＦＦＴサイズＮ＿ＦＦＴ(＃ｐ)のＦＦＴ演算を施し、得られた周波数要素毎の積演算を、数式（１６）を用いて行う。
【０１１６】
【数１６】
2013140747.tif 000018
【０１１７】
この場合、ＦＦＴサイズＮ＿ＦＦＴ（＃ｐ）は、テンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）を超えるサイズとして、テンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）を超えるデータはゼロ埋めする。なお、ＦＦＴサイズは２の冪乗（２の累乗）とすることが望ましい。
【０１１８】
ここで、ＩＦＦＴはＦＦＴサイズＮ＿ＦＦＴ（＃ｐ）の逆フーリエ変換を表す。周波数領域を利用した相関演算は、時間領域による相関演算に比べ回路規模を低減できる。
【０１１９】
なお、テンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）を周波数領域に変換するＦＦＴ演算結果を予め実施し、車高車速テンプレート生成部１９に記憶しても良い。テンプレートに対する周波数領域に変換するＦＦＴ演算が不要になるため回路規模を低減できる。
【０１２０】
離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する、車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、相関演算の結果としての相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）を出力選択部２０に出力する。
【０１２１】
図９は、第１の実施形態の変形例における車高車速テンプレート相関演算部＃ｐの内部構成を示すブロック図である。車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、車速ｖｑ用ダウンサンプル部３１ｐ及び車速ｖｑ用テンプレート相関演算部３２ｐを含む構成である。
【０１２２】
車速ｖｑ用ダウンサンプル部３１ｐは、加算部１８からの出力ＣＩ（ｋ，ｍ）を、所定のΔｍ（ｖｑ）の間隔において間引き処理又はダウンサンプル処理する。Δｍ（ｖｑ）は、数式（１７）により示される。ｖｍａｘは、車両ＴＫの想定最大速度である。車速ｖｑ用ダウンサンプル部３１ｐは、間引き処理又はダウンサンプル処理後の相関値を、車速ｖｑ用テンプレート相関演算部３２ｐに出力する。
【０１２３】
【数１７】
2013140747.tif 000019
【０１２４】
車速ｖｑ用テンプレート相関演算部３２ｐは、ｐ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）と、離散時刻ｋ毎に得られた加算部１８のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）個の相関値がΔｍ（ｖｑ）の間隔において間引き処理又はダウンサンプル処理された相関値とを用いて、数式（１８）に従って離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する。車速ｖｑ用テンプレート相関演算部３２ｐは、相関演算の結果としての相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）を出力選択部２０に出力する。
【０１２５】
【数１８】
2013140747.tif 000020
【０１２６】
従って、車両ＴＫの車速ｖｑが低速なほど間引き間隔又はダウンサンプル間隔Δｍ（ｖｑ）が大きくなる。これにより、レーダ装置１は、各々の車高車速テンプレート相関演算部の演算量及び演算に必要となるバッファ量を低減でき、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度の劣化を抑制し、更に、回路規模を低減できる。
【０１２７】
（第２の実施形態：レーダ装置１Ａ）
図１０（ａ）は第２の実施形態のレーダ装置１ＡのＹＺ平面上における配置状況を示す模式図、図１０（ｂ）は第２の実施形態のレーダ装置１ＡのＸＺ平面上における配置状況を示す模式図である。図１０（ａ）及び（ｂ）において、原点、各軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）は図１（ａ）及び（ｂ）と同様のため、説明を省略する。車高ｚを有する車両ＴＫは、車速ｖにて＋Ｙ軸方向に走行する。
【０１２８】
第２の実施形態では、レーダ装置１Ａの設置場所は第１の実施形態のレーダ装置１と同様であるが、レーダ装置１の俯角（φ＝９０°）と異なり、レーダ装置１Ａの俯角φ≠９０°とする（図１０（ａ）参照）。具体的には、レーダ装置１Ａの俯角φは、ビーム幅θＢＷ以内に、レーダ装置１Ａの直下の行路Ｄ（０）が含まれる方向、即ち、θ＝０となる場合のレーダ送信信号の行路が含まれる方向である（図１０（ａ）参照）。俯角φとビーム幅θＢＷとには数式（１９）が成り立つ。レーダ装置１Ａの車両走行レーン方向のビーム幅θＢＷに含まれるθの範囲は、数式（２０）に示される。なお、数式（２０）は第１の実施形態のレーダ装置１においても成立しても良い。
【０１２９】
【数１９】
2013140747.tif 000021
【０１３０】
【数２０】
2013140747.tif 000022
【０１３１】
従って、第２の実施形態では、レーダ装置１Ａの直下における行路Ｄ（０）（＝（Ｈ−ｚ）／ｃｏｓγ（ｚ）、数式（７）参照）を、レーダ装置１Ａの離散時刻ｋにおける測定レンジビンＲｋ（ｚ）（以下、単に「Ｒｋ」とも表記する）に対応付けできる。測定レンジビンは、離散時刻ｋにおける離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）に対応するレーダ装置１Ａからの距離である。測定レンジビンＲｋ（ｚ）は、数式（２１）により示される。離散時刻ｋ（ｚ）（以下、単に「ｋ」とも表記する）は数式（２２）により示される。ΔＲは、Ａ／Ｄ変換部１５，１６のサンプリング周期Ｔｒｓ当たりの距離に相当し、ΔＲ＝Ｔｒｓ×Ｃ／２である。
【０１３２】
【数２１】
2013140747.tif 000023
【０１３３】
【数２２】
2013140747.tif 000024
【０１３４】
また、レーダ受信部Ｒｘにおける離散時刻（サンプルタイミング）ｋにおける測定レンジビンＲｋは、距離範囲Ｒａｎｇｅ（ｋ）にある車両ＴＫからの反射波信号を含むため、数式（２３）が成立する。このため、レーダ装置１Ａは、数式（２４）を満たす車高ｚｕのテンプレートを用いて、加算部１８の出力を相関演算する。
【０１３５】
【数２３】
2013140747.tif 000025
【０１３６】
【数２４】
2013140747.tif 000026
【０１３７】
図１１は、第２の実施形態のレーダ装置１Ａの内部構成を詳細に示すブロック図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる内容について説明し、第１の実施形態と同様な内容の説明は省略する。レーダ装置１Ａは、基準信号発振器Ｌｏ、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＡを含む。
【０１３８】
レーダ受信部ＲｘＡは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０及び信号処理部１１Ａを有する。信号処理部１１Ａは、Ａ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８、距離選択出力部３５、車高車速テンプレート生成部１９Ａ、合計Ｎｐｋ個の車高車速テンプレート相関演算部＃ｓ（ｓは１以上Ｎｐｋまでの自然数、ｓ＜ｐ）、出力選択部２０Ａ及び検出結果出力部２１を有する。
【０１３９】
車高車速テンプレート生成部１９Ａは、数式（２４）を満たす車高ｚｕ（ｋ）と所定の車速検出範囲の車速ｖｑとの組合せに応じた反射波信号の位相変化を、テンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋ）［ｚｕ（ｋ），ｖｑ］（ｎｉ）として数式（２５）に従って生成する。数式（２５）において、＃ｓ（ｋ）は合計Ｎｐｋ個（Ｎｐｋ＜Ｎｒｅｐ）となる車高ｚｕ（ｋ）及び車速ｖｑのパラメータセットの組合せの序数を表し、ｓは１以上Ｎｐｋまでの自然数である。それぞれ自然数であるｕ（ｋ）とｑとＮｐｋとの間には、ｕ（ｋ）×ｑ＝Ｎｐｋが成り立つ。
【０１４０】
【数２５】
2013140747.tif 000027
【０１４１】
なお、離散時刻ｋ（ｚ）における測定レンジビンＲｋ（ｚ）に対し、数式（２４）を満たす車高ｚｕ（ｋ）の範囲が、レーダ装置１Ａが推定する車両ＴＫの車高の規定の範囲［ｚｍｉｎ，ｚｍａｘ］に含まれていない場合、車高車速テンプレート生成部１９Ａはテンプレートを生成しないため、＃ｓ（ｋ）＝０となる。
【０１４２】
なお、車高車速テンプレート生成部１９Ａは、数式（２４）を満たし、且つ、数式（２０）のθの範囲における各行路Ｄ（−θＢＷ／２＋π／２−φ），Ｄ（θＢＷ／２＋π／２−φ）がＲａｎｇｅ（ｋ）の前後の範囲であるＲａｎｇｅ（ｋ−１），Ｒａｎｇｅ（ｋ＋１）にそれぞれ含まれない範囲となる場合の車高ｚｕ（ｋ）の範囲を用いて、数式（２５）に従ってテンプレートを生成しても良い。
【０１４３】
これにより、各々の車高車速テンプレート相関演算部の相関演算結果としてのピーク相関値が複数の測定レンジビンを跨らないため、相関演算に用いられるテンプレートの数が絞られ、信号処理部１１Ａの処理量が低減する。
【０１４４】
距離選択出力部３５は、加算部１８から出力された加算後の相関値ＣＩ（ｋ，ｍ）を基に次のように処理する。具体的には、距離選択出力部３５は、離散時刻ｋ（ｚ）における測定レンジビンＲｋ（ｚ）に対して数式（２４）を満たす車高ｚｕ（ｋ）の範囲が［ｚｍｉｎ，ｚｍａｘ］に含まれていない場合、即ち、＃ｓ（ｋ）＝０では、加算部１８の出力を無視する。或いは、相関演算部１７又は加算部１８は、相関演算部１７及び加算部１８における演算において、＃ｓ（ｋ）＝０となる離散時刻ｋの演算結果を予め除いても良い。これにより、距離選択出力部３５の処理量が低減する。
【０１４５】
距離選択出力部３５は、離散時刻ｋにおける測定レンジビンＲｋ（ｚ）に対して数式（２４）を満たす車高ｚｕ（ｋ）の範囲が［ｚｍｉｎ，ｚｍａｘ］に含まれている場合、即ち、＃ｓ（ｋ）＞０では、加算部１８から出力された加算後の相関値ＣＩ（ｋ，ｍ）を、離散時刻ｋ（ｚ）の測定レンジビンＲｋ（ｚ）におけるテンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋ）［ｚｕ（ｋ），ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高車速テンプレート相関演算部＃ｓに出力する。なお、Ｎｐｋは＃ｓ（ｋ）＞０となる離散時刻ｋの個数に対応する。
【０１４６】
各々の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｐｋの動作は同様のため、車高車速テンプレート相関演算部＃ｓを例示して説明する。車高車速テンプレート相関演算部＃ｓは、離散時刻ｋｓにおける測定レンジビンＲｋｓに応じたテンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ）［ｚｕ（ｋ），ｖｑ］（ｎｉ）と距離選択出力部３５の出力（ＣＩ（ｋｓ，ｍ））とを基に相関演算する。
【０１４７】
具体的には、車高車速テンプレート相関演算部＃ｓは、ｓ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ）［ｚｕ（ｋ），ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ））（数式（１１）参照）と、離散時刻ｋｓ毎に得られた距離選択出力部３５のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ））個のＣＩ（ｋｓ，ｍ）とを用いて、数式（２６）に従って離散時刻ｋｓのタイミングを揃えて相関演算する。車高車速テンプレート相関演算部＃ｓは、相関演算の結果としての相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋｓ，ｓ（ｋｓ），ｍ）を出力選択部２０Ａに出力する。
【０１４８】
【数２６】
2013140747.tif 000028
【０１４９】
出力選択部２０Ａは、合計Ｎｐｋ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｐｋからの各相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋｓ，ｓ（ｋｓ），ｍ）を基に、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋｓ，ｓ（ｋｓ），ｍ）があるか否かを判定する。出力選択部２０Ａは、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値があると判定した場合に、即ち、数式（２７）が成立する場合に、車両ＴＫがレーダ装置１Ａのビーム幅θＢＷ以内を通過したとして、車両ＴＫを車両流量のための車両通過数としてカウントする。ｓｓｅｌは、数式（２７）が成立する場合のテンプレートの序数を表す。
【０１５０】
【数２７】
2013140747.tif 000029
【０１５１】
出力選択部２０Ａは、テンプレートＲＥＰ＃ｓｓｅｌ［ｚｕ（ｋ），ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高ｚｕ（ｋ）及び車速ｖｑを、車両ＴＫの車高及び車速の推定値として選択し、更に、車種判別する。出力選択部２０Ａは、車種判別として、例えば車高を基にして大型車又は小型車のいずれであるかを判別する。出力選択部２０Ａは、車高及び車速の推定値並びに車種判別結果を検出結果出力部２１に出力する。
【０１５２】
なお、数式（２７）を満たす車高車速テンプレート相関演算部の出力が複数ある場合には、出力選択部２０Ａは、複数の相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｓｓｅｌ，ｍ）のうち最大値を用いて、車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。
【０１５３】
又は、出力選択部２０Ａは、数式（２７）を満たす複数の車高車速テンプレート相関演算部の各相関値を用いて補間処理して車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。これにより、レーダ装置１Ａは、テンプレート数を増加させずに、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度を向上でき、回路規模を低減できる。
【０１５４】
本実施形態では、各々の車高車速テンプレート相関演算部は、車速ｖｑに応じたテンプレート長を用いて相関演算した。また、各々の車高車速テンプレート相関演算部は、各々の車高車速テンプレート相関演算部が用いるテンプレート長が同程度となるように、テンプレート及び加算部１８の出力を、間引く又はダウンサンプルした後に相関演算しても良い。
【０１５５】
図１２は、第２の実施形態の変形例における車高車速テンプレート相関演算部＃ｓの内部構成を示すブロック図である。車高車速テンプレート相関演算部＃ｓは、車速ｖ１用ダウンサンプル部４１１，車速ｖ２用ダウンサンプル部４１２，…，車速ｖｑ用ダウンサンプル部４１ｑ、及び車速ｖ１用テンプレート相関演算部４２１，車速ｖ２用テンプレート相関演算部４２２，…，車速ｖｑ用テンプレート相関演算部４２ｑを含む構成である。
【０１５６】
車高車速テンプレート相関演算部＃ｓは、離散時刻ｋｓに対応する測定レンジビンＲｋ（ｚ）におけるｓ（ｋｓ）個のテンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋ）［ｚｕ（ｋ），ｖｑ］（ｎｉ）を用いて、それぞれ次のように動作する。なお、１個の車高車速テンプレート相関演算部において、各々のダウンサンプル部とテンプレート相関演算部の動作は同様であるため、車速ｖｑ用ダウンサンプル部４１ｑ及び車速ｖｑ用テンプレート相関演算部４２ｑを例示して動作を説明する。
【０１５７】
車速ｖｑ用ダウンサンプル部４１ｑは、距離選択出力部３５からの出力ＣＩ（ｋ，ｍ）を、所定のΔｍ（ｖｑ）の間隔において間引き処理又はダウンサンプル処理する。Δｍ（ｖｑ）は、数式（１７）により示される。ｖｍａｘは、車両ＴＫの想定最大速度である。車速ｖｑ用ダウンサンプル部３１ｐは、間引き処理又はダウンサンプル処理後の相関値を、車速ｖｑ用テンプレート相関演算部４２ｑに出力する。
【０１５８】
車速ｖｑ用テンプレート相関演算部４２ｑは、ｓ（ｋｓ）番目のテンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ）［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ））と、離散時刻ｋ毎に得られた距離選択出力部３５のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ））個の相関値がΔｍ（ｖｑ）の間隔において間引き処理又はダウンサンプル処理された相関値とを用いて、数式（２８）に従って離散時刻ｋｓのタイミングを揃えて相関演算する。車速ｖｑ用テンプレート相関演算部４２ｐは、相関演算の結果としての相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋｓ，ｓ（ｋｓ），ｍ）を出力選択部２０Ａに出力する。
【０１５９】
【数２８】
2013140747.tif 000030
【０１６０】
従って、車両ＴＫの車速ｖｑが低速なほど間引き間隔又はダウンサンプル間隔Δｍ（ｖｑ）が大きくなる。これにより、レーダ装置１Ａは、各々の車高車速テンプレート相関演算部の演算量及び演算に必要となるバッファ量を低減でき、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度の劣化を抑制し、更に、回路規模を低減できる。
【０１６１】
（第３の実施形態：レーダ装置１Ｂ）
第３の実施形態では、第１の実施形態のレーダ装置１のレーダ受信部Ｒｘに路面反射波信号検出部５０を更に設ける（図１３参照）。第３の実施形態でも数式（２０）が成り立ち、車両ＴＫが＋Ｙ方向に走行する場合にビーム幅θＢＷに含まれるθの範囲において最も車両ＴＫが早く検出されるθは、数式（２９）により示される。
【０１６２】
【数２９】
2013140747.tif 000031
【０１６３】
数式（２９）に示すθの方向に対するレーダ装置１Ｂから路面ＧＮＤまでの距離Ｄｒｏａｄは、数式（３０）により示される。従って、レーダ受信部ＲｘＢにおける離散時刻ｋＤｒｏａｄ（＝ｆｌｏｏｒ［Ｄｒｏａｄ／ΔＲ］＋１）において路面反射波信号の強弱を検出することで、レーダ装置１Ｂは、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入した時点を検出できる。
【０１６４】
【数３０】
2013140747.tif 000032
【０１６５】
図１３は、第３の実施形態のレーダ装置１Ｂの内部構成を詳細に示すブロック図である。第３の実施形態では、第１の実施形態と異なる内容について説明し、第１の実施形態と同様な内容の説明は省略する。レーダ装置１Ｂは、基準信号発振器Ｌｏ、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＢを含む構成である。
【０１６６】
レーダ受信部ＲｘＢは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０及び信号処理部１１Ｂを有する構成である。信号処理部１１Ｂは、Ａ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８、車高車速テンプレート生成部１９、合計Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐ（ｐ＝１〜Ｎｒｅｐ）、路面反射波信号検出部５０、出力選択部２０及び検出結果出力部２１を有する構成である。
【０１６７】
路面反射波信号検出部５０は、加算部１８の出力ＣＩ（ｋ，ｍ）から、路面反射波信号が検出される離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける加算部１８の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルを基に、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入した時点を検出する。
【０１６８】
具体的には、路面反射波信号検出部５０は、離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける加算部１８の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルが所定レベルＴＬｅｖ＿ｒｏａｄ以上である場合には、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入していないと判定する。
【０１６９】
また、路面反射波信号検出部５０は、離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける加算部１８の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルが所定レベルＴＬｅｖ＿ｒｏａｄ未満である場合には、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入し始めたと判定する。更に、路面反射波信号検出部５０は、進入開始時点の加算部１８の出力ＣＩ（ｋ，ｍｓｔａｒｔ）の出力タイミングを、開始トリガ信号として各々の車高車速テンプレート相関演算部＃ｐに出力する。つまり、ｍをスタート位置に固定してｍｓｔａｒｔとして算出する。
【０１７０】
また、路面反射波信号検出部５０は、開始トリガ信号を出力した後、離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける加算部１８の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルが所定レベルＴＬｅｖ＿ｒｏａｄを再び超える場合には、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内の進入が終了したと判定する。更に、路面反射波信号検出部５０は、進入終了時点の加算部１８の出力ＣＩ（ｋ，ｍｓｔａｒｔ）の出力タイミングを、終了トリガ信号として各々の車高車速テンプレート相関演算部＃ｐに出力する。
【０１７１】
車高車速テンプレート相関演算部＃ｐは、路面反射波信号検出部５０からの開始トリガ信号を基に、ｐ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｐ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）と、離散時刻ｋ毎に得られた加算部１８のＣＩ（ｋ，ｍｓｔａｒｔ）以降のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｐ）個の相関値とを用いて、数式（３１）に従って離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する。なお、ｍｓｔａｒｔは固定値である。
【０１７２】
【数３１】
2013140747.tif 000033
【０１７３】
出力選択部２０は、合計Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃ｐ（ｐは１以上Ｎｒｅｐ以下の自然数）からの各相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ）のうち、路面反射波信号検出部５０からの開始トリガ信号の出力タイミングから、終了トリガ信号の出力タイミングまでに出力された相関値を用いて、次の動作をおこなう。即ち、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ）があるか否かを判定する。
【０１７４】
出力選択部２０は、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ）があると判定した場合に、即ち、数式（１３）が成立する場合に、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ以内を通過したとして、車両ＴＫを車両流量のための車両通過数としてカウントする。ｐｓｅｌは、数式（１３）が成立するテンプレートの序数を表す。
【０１７５】
なお、数式（１３）を満たす車高車速テンプレート相関演算部の出力が複数ある場合には、出力選択部２０は、複数の相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐｓｅｌ）のうち最大値を用いて、車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。
【０１７６】
又は、出力選択部２０は、数式（１３）を満たす複数の車高車速テンプレート相関演算部の各相関値を用いて補間処理して車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。これにより、レーダ装置１Ｂは、テンプレート数を増加させずに、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度を向上でき、回路規模を低減できる。
【０１７７】
出力選択部２０は、テンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高ｚｕ及び車速ｖｑを、車両ＴＫの車高及び車速の推定値として選択し、更に、車種判別する。出力選択部２０は、車種判別として、例えば車高を基にして大型車又は小型車のいずれであるかを判別する。出力選択部２０は、車高及び車速の推定値並びに車種判別結果を検出結果出力部２１に出力する。
【０１７８】
これにより、レーダ装置１Ｂは、車両走行レーンに車両ＴＫが走行していない場合に路面反射波信号の有無を基に、テンプレートを用いた相関演算の開始時点を検出でき、路面反射波信号が検出されない期間を、テンプレートを用いた相関演算期間とできる。このため、レーダ装置１Ｂは、スライディング相関演算を用いずに、車高車速テンプレート相関演算部の回路規模を簡易化できる。スライディング相関演算には、テンプレート長のＦＩＲフィルタ、即ちテンプレートサイズの個数のレジスタと乗算器とが必要となるが、レーダ装置１Ｂでは、テンプレートサイズの逆数の個数のレジスタと乗算器とにより相関演算できる。
【０１７９】
更に、レーダ装置１Ｂは、テンプレートを用いた相関演算の開始時点を検出できるため、車両ＴＫが存在しない期間における車高車速テンプレート相関演算部の演算処理を不要とできるため、レーダ受信部ＲｘＢにおける消費電力を低減できる。
【０１８０】
なお、出力選択部２０は、テンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高ｚｕ及び車速ｖｑを、車両ＴＫの車高及び車速の推定値として選択する代わりに、以下の手法に車種判別を行っても良い。
【０１８１】
即ち、出力選択部２０はテンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車速の推定値である車速ｖｑ［ｍ／ｓ］と、開始トリガ信号の出力タイミングＴｓｔａｒｔから、終了トリガ信号の出力タイミングＴｅｎｄまでの時間間隔（Ｔｅｎｄ−Ｔｓｔａｒｔ）を基に、レーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ以内を通過した車両の車長Ｌｃａｒを、数式（３２）を用いて推定し、車長推定値を用いて車種判別する。
【０１８２】
出力選択部２０は、車種判別として、例えば車長を基にして大型車又は小型車のいずれであるかを判別する。出力選択部２０は、車長及び車速の推定値並びに車種判別結果を検出結果出力部２１に出力する。
【０１８３】
【数３２】
2013140747.tif 000034
【０１８４】
なお、出力選択部２０は上述した車長推定に加え、さらに車高推定結果を用いて車種判別を行っても良い。これにより車高推定及び車長推定の２つの推定値を用いることで、出力選択部２０の、車種判別精度を向上ができる。
【０１８５】
（第４の実施形態：レーダ装置１Ｃ）
第４の実施形態では、第２の実施形態のレーダ装置１Ａのレーダ受信部ＲｘＡに路面反射波信号検出部５０Ｃを更に設ける（図１４参照）。図１４は、第４の実施形態のレーダ装置１Ｃの内部構成を詳細に示すブロック図である。第４の実施形態では、第２又は第３の実施形態と異なる内容について説明し、第２又は第３の実施形態と同様な内容の説明は省略する。レーダ装置１Ｃは、基準信号発振器Ｌｏ、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＣを含む構成である。
【０１８６】
レーダ受信部ＲｘＣは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０及び信号処理部１１Ｃを有する構成である。信号処理部１１Ｃは、Ａ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８、距離選択出力部３５、車高車速テンプレート生成部１９Ａ、合計Ｎｐｋ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｐｋ（ｓ＝１〜Ｎｐｋ）、路面反射波信号検出部５０Ｃ、出力選択部２０Ｃ及び検出結果出力部２１を有する構成である。
【０１８７】
路面反射波信号検出部５０Ｃは、距離選択出力部３５の出力ＣＩ（ｋ，ｍ）から、路面反射波信号が検出される離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける距離選択出力部３５の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルを基に、車両ＴＫがレーダ装置１Ｃのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入した時点を検出する。
【０１８８】
具体的には、路面反射波信号検出部５０Ｃは、離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける距離選択出力部３５の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルが所定レベルＴＬｅｖ＿ｒｏａｄ以上である場合には、車両ＴＫがレーダ装置１Ｂのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入していないと判定する。
【０１８９】
また、路面反射波信号検出部５０Ｃは、離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける距離選択出力部３５の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルが所定レベルＴＬｅｖ＿ｒｏａｄ未満である場合には、車両ＴＫがレーダ装置１Ｃのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内に進入し始めたと判定する。更に、路面反射波信号検出部５０Ｃは、進入開始時点の距離選択出力部３５の出力ＣＩ（ｋ，ｍｓｔａｒｔ）の出力タイミングを、開始トリガ信号として各々の車高車速テンプレート相関演算部＃ｓに出力する。つまり、ｍを固定値としてＣＩを算出する。
【０１９０】
また、路面反射波信号検出部５０Ｃは、開始トリガ信号を出力した後、離散時刻ｋＤｒｏａｄにおける加算部１８の出力ＣＩ（ｋＤｒｏａｄ，ｍ）の出力レベルが所定レベルＴＬｅｖ＿ｒｏａｄを再び超える場合には、車両ＴＫがレーダ装置１Ｃのビーム幅θＢＷ程度の車両走行レーンのエリア内の進入が終了した判定する。更に、路面反射波信号検出部５０Ｃは、進入終了時点の加算部１８の出力ＣＩ（ｋ，ｍｓｔａｒｔ）の出力タイミングを、終了トリガ信号として各々の車高車速テンプレート相関演算部＃ｓに出力する。
【０１９１】
車高車速テンプレート相関演算部＃ｓは、路面反射波信号検出部５０Ｃからの開始トリガ信号を基に、ｓ番目のテンプレートＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ）［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）のサンプル数を表すテンプレート長Ｌｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ））と、離散時刻ｋｓ毎に得られた距離選択出力部３５のＣＩ（ｋｓ，ｍｓｔａｒｔ）以降のＬｅｎｇｔｈ（ＲＥＰ＃ｓ（ｋｓ））個の相関値とを用いて、数式（３３）に従って離散時刻ｋのタイミングを揃えて相関演算する。なお、ｍｓｔａｒｔは固定値である。
【０１９２】
【数３３】
2013140747.tif 000035
【０１９３】
出力選択部２０Ｃは、合計Ｎｒｅｐ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐから入力される各相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ）のうち、路面反射波信号検出部５０Ｃからの開始トリガ信号の出力タイミングから、終了トリガ信号の出力タイミングまでに出力された相関値を用いて、次の動作をおこなう。
【０１９４】
即ち、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ）があるか否かを判定する。出力選択部２０Ｃは、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ）があると判定した場合に、即ち、数式（１３）が成立する場合に、車両ＴＫがレーダ装置１のビーム幅θＢＷ以内を通過したとして、車両ＴＫを車両流量のための車両通過数としてカウントする。ｐｓｅｌは、数式（１３）が成立するテンプレートの序数を表す。
【０１９５】
なお、数式（１３）を満たす車高車速テンプレート相関演算部の出力が複数ある場合には、出力選択部２０Ｃは、複数の相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐｓｅｌ）のうち最大値を用いて、車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。
【０１９６】
又は、出力選択部２０は、数式（１３）を満たす複数の車高車速テンプレート相関演算部の各相関値を用いて補間処理して車両ＴＫの車高及び車速の推定値を選択しても良い。これにより、レーダ装置１は、テンプレート数を増加させずに、車両ＴＫの車高及び車速の推定精度を向上でき、回路規模を低減できる。
【０１９７】
出力選択部２０Ｃは、テンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高ｚｕ及び車速ｖｑを、車両ＴＫの車高及び車速の推定値として選択し、更に、車種判別する。出力選択部２０Ｃは、車種判別として、例えば車高を基にして大型車又は小型車のいずれであるかを判別する。出力選択部２０は、車高及び車速の推定値並びに車種判別結果を検出結果出力部２１に出力する。
【０１９８】
これにより、レーダ装置１Ｃは、車両走行レーンに車両ＴＫが走行していない場合に路面反射波信号の有無を基に、テンプレートを用いた相関演算の開始時点を検出でき、路面反射波信号が検出されない期間を、テンプレートを用いた相関演算期間とできる。
【０１９９】
このため、レーダ装置１Ｃは、スライディング相関演算を用いずに、車高車速テンプレート相関演算部の回路規模を簡易化できる。スライディング相関演算には、テンプレート長のＦＩＲフィルタ、即ちテンプレートサイズの個数のレジスタと乗算器とが必要となるが、レーダ装置１Ｂでは、テンプレートサイズの逆数の個数のレジスタと乗算器とにより相関演算できる。
【０２００】
更に、レーダ装置１Ｃは、テンプレートを用いた相関演算の開始時点を検出できるため、車両ＴＫが存在しない期間における車高車速テンプレート相関演算部の演算処理を不要とできるため、レーダ受信部ＲｘＣにおける消費電力を低減できる。
【０２０１】
なお、出力選択部２０Ｃは、テンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車高ｚｕ及び車速ｖｑを、車両ＴＫの車高及び車速の推定値として選択する代わりに、以下の手法を用いて車種判別しても良い。
【０２０２】
出力選択部２０ＣはテンプレートＲＥＰ＃ｐｓｅｌ［ｚｕ，ｖｑ］（ｎｉ）に対応する車速の推定値である車速ｖｑ［ｍ／ｓ］と、開始トリガ信号の出力タイミングＴｓｔａｒｔから、終了トリガ信号の出力タイミングＴｅｎｄまでの時間間隔（Ｔｅｎｄ−Ｔｓｔａｒｔ）を基に、レーダ装置１Ｃのビーム幅θＢＷ以内を通過した車両の車長Ｌｃａｒを、数式（３２）を用いて推定し、車長推定値を用いて車種判別する。
【０２０３】
出力選択部２０Ｃは、車種判別として、例えば車長を基にして大型車又は小型車のいずれであるかを判別する。出力選択部２０は、車長及び車速の推定値並びに車種判別結果を検出結果出力部２１に出力する。
【０２０４】
なお、出力選択部２０Ｃは上述した車長推定に加え、さらに車高推定結果を用いて車種判別を行っても良い。これにより車高推定及び車長推定の２つの推定値を用いることで、出力選択部２０Ｃの、車種判別精度を向上できる。
【０２０５】
（第５の実施形態：レーダ装置１Ｄ）
上述した各実施形態では、レーダ装置の検出対象となる車両の車両走行レーンは１つであった。第５の実施形態では、レーダ装置１Ｄの検出対象となる車両の車両走行レーンは複数（例えば２つ）である。レーダ装置１Ｄは、上述した各実施形態の車高車速テンプレート生成部と車高車速テンプレート相関演算部の組とを、検出対象となる車両の車両走行レーン毎に設けることで、複数の車両走行レーンに対して車両を検出できる。
【０２０６】
図１５（ａ）は第５の実施形態のレーダ装置１ＤのＸＺ平面上における複数の車両走行レーンに対する配置状況を示す模式図であって、図１５（ｂ）は第５の実施形態のレーダ装置の信号処理部１１Ｄの内部構成を詳細に示すブロック図である。図１５（ａ）において、原点、各軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）は図１（ａ）と同様のため、説明を省略する。
【０２０７】
図１５（ａ）において、第１車両走行レーンＸＬ１は第２車両走行レーンＸＬ２より原点Ｏ側であり、車両ＴＫ１（車高ｚ１）は第１車両走行レーンＸＬ１を走行し、車両ＴＫ２（車高ｚ２）は第２車両走行レーンＸＬ２を走行する。また、レーダ装置１Ｄから車両ＴＫ１への見込み角はγ（ｚ１）であり、レーダ装置１Ｄから車両ＴＫ２への見込み角はγ（ｚ２）である。
【０２０８】
図１５（ｂ）に示す信号処理部１１Ｄは、Ａ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８、距離選択出力部３５、第１車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６１、第２車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６２、第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１、第２車両走行レーン用相関演算部Ｇ２、及び検出結果出力部２１を有する。
【０２０９】
第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１は、ｓ個の車高車速テンプレート相関演算部＃１〜＃ＮＰｋ、第１車両走行レーン用路面反射波信号検出部５１、及び出力選択部２０Ａを含む。第２車両走行レーン用相関演算部Ｇ２は、第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１と同様な構成を有し、以下の説明では、第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１を例示して、第１車両走行レーンＸＬ１を走行する車両ＴＫ１を検出する動作について説明する。
【０２１０】
第１車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６１及び第２車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６２の動作は同様であるため、第１車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６１を例示して動作を説明する。第１車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６１は、第１車両走行レーンＸＬ１を走行する車両（例えば車両ＴＫ１）におけるテンプレートを、数式（２５）に従って生成する。
【０２１１】
第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１は、第１車両走行レーン用車高車速テンプレート生成部６１からのテンプレートを用いて、距離選択出力部３５からの出力ＣＩ（ｋｓ，ｍ）との相関演算を処理する。第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１の各部の動作は、第４の実施形態（図１４参照）の車高車速テンプレート相関演算部＃ｓ、路面反射波信号検出部５０Ｃ及び出力選択部２０Ｃと同様であるため、説明を省略する。
【０２１２】
検出結果出力部２１は、第１車両走行レーン用相関演算部Ｇ１及び第２車両走行レーン用相関演算部Ｇ２の各演算結果をまとめて、道路交通量を監視する交通システム（不図示）に、所定のインターフェースのネットワークを介して送信する。
【０２１３】
以上により、レーダ装置１Ｄは、複数の車両走行レーンを走行する各車両に対し、上述した各実施形態のレーダ装置と同様に、各車両の形状によって車両からの反射波信号の受信レベルが小さい場合でも、各車両の車速及び車高または車長の推定精度を改善でき、車種判別できる。
【０２１４】
（第６の実施形態：レーダ装置１Ｅ）
以上、上述した各実施形態では、レーダ装置を、路面ＧＮＤから所定の高さＨの位置に設置した場合を前提として説明したが、移動体（例えば車両）にレーダ装置が搭載された場合でも、本開示に係るレーダ装置は、ターゲットとレーダ装置との間の距離関係と、ターゲットとレーダ装置が設置された移動体との相対的な速度関係とに応じた反射波信号の位相変化のテンプレートと、送信信号とターゲットにより反射された送信信号（受信信号）との相関演算により、静止しているターゲットの距離及び方位角を推定できる。
【０２１５】
以下、第６の実施形態として、本開示に係るレーダ装置が車両に設置された場合の実施形態を説明する。
【０２１６】
図１６は、第６の実施形態のレーダ装置１Ｅが搭載された車両ＴＫの配置状況を示す模式図である。レーダ装置１Ｅの車両ＴＫへの搭載位置は、例えばレーダ装置１Ｅのアンテナ指向性が車両側面、車両前部あるいは車両後部の側面方向、斜め前方あるいは斜め後方のいずれかである。なお、図１６では、本実施形態のレーダ装置１Ｅは、車両側面に搭載されている。
【０２１７】
図１７は、第６の実施形態のレーダ装置１Ｅの内部構成を簡略に示すブロック図である。図１８は、第６の実施形態のレーダ装置１Ｅの内部構成を詳細に示すブロック図である。本実施形態のレーダ装置１Ｅにおけるレーダ送信信号の送信区間Ｔｗと送信周期Ｔｒは、図４に示すレーダ装置１のレーダ送信信号の送信区間Ｔｗと送信周期Ｔｒと同様である。
【０２１８】
図１６は、レーダ装置１Ｅが搭載された車両ＴＫの上面図を示す。ここで、レーダ装置１Ｅの送信アンテナ及び受信アンテナの各主ビーム方向をＹ軸方向とし、レーダ装置１Ｅの送信アンテナの主ビーム方向に垂直な方向をＸ軸とする。また、レーダ装置１Ｅの送信アンテナ及び受信アンテナの各開口面の中心をＸ軸及びＹ軸が交差する原点とする。
【０２１９】
図１６では、点Ｑは原点（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）である。なお、図１６では、車両側面にレーダ装置１Ｅが搭載され、車両ＴＫの進行方向とＸ軸は一致しているが、車両ＴＫの進行方向とＸ軸は一致していなくても良い。
【０２２０】
ここで、検出対象となるターゲットは静止しており、レーダ装置１Ｅが搭載された車両ＴＫの速度ベクトルをＶｓとし、Ｘ軸となす角をΨとすると、車両ＴＫの速度ベクトルのＸ軸成分はＶｓｃｏｓΨ、Ｙ軸成分はＶｓｓｉｎΨとなる。Ψは、レーダ装置１Ｅが車両ＴＫに搭載された取り付け角度に依存するパラメータであり、既知の固定値である。
【０２２１】
レーダ装置１Ｅの主ビーム方向は、車両側面に対し傾き角φの方向とする。図１６では、レーダ装置１Ｅの傾き角φ＝９０°としているが、レーダ装置１Ｅの主ビーム方向はレーダ装置１Ｅの傾き角φ＝９０°に限定されない。
【０２２２】
レーダ装置１Ｅは、レーダ送信部Ｔｘにより生成されたレーダ送信信号を送信アンテナＴｘ−ａｎｔから送信し、レーダ送信信号がターゲットにより反射された反射波信号を受信アンテナＲｘ−Ａｎｔにおいて受信する。
【０２２３】
レーダ装置１Ｅは、受信された反射波信号を信号処理することで、レーダ装置１Ｅからターゲットの車両反射部Ｐ（Ｒ，θ）までの距離Ｒ及びレーダ装置１Ｅからみた静止しているターゲットの方位角θを推定する。ここで、Ｒはレーダ装置１Ｅからターゲットの車両反射部Ｐまでの距離、θはＹ軸を基準としたターゲットの車両反射部Ｐまでの角度を表す。
【０２２４】
次に、レーダ装置１Ｅの各部の構成について以下、概略を説明する。
【０２２５】
図１７に示すレーダ装置１は、基準信号発振器Ｌｏ、レーダ装置速度検出部４０、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＥを含む。レーダ送信部Ｔｘは、送信信号生成部２、及び、送信アンテナＴｘ−ａｎｔが接続された送信ＲＦ部３を有する。基準信号発振器Ｌｏは、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＥに接続され、基準信号発振器Ｌｏからの信号をレーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＥに共通に供給することで、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部ＲｘＥの処理が同期する。
【０２２６】
レーダ受信部ＲｘＥは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０、及び信号処理部１１Ｅを有する。信号処理部１１Ｅは、相関演算部１７、距離／方位テンプレート生成部１９Ｅ、合計Ｎｒｅｐ個の距離／速度テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐ（ｐ＝１〜Ｎｒｅｐ）及び出力選択部２０を少なくとも有する。
【０２２７】
（レーダ送信部）
レーダ送信部Ｔｘの構成及び動作は、上述した各実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０２２８】
（レーダ受信部）
次に、レーダ受信部Ｒｘの各部の構成を、図１８を参照して説明する。
【０２２９】
図１８に示すレーダ受信部Ｒｘは、受信アンテナＲｘ−ａｎｔが接続された受信ＲＦ部１０、及び信号処理部１１Ｅを有する。受信ＲＦ部１０は、増幅器１２、周波数変換部１３及び直交検波部１４を有する。信号処理部１１Ｅは、Ａ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８、距離／方位テンプレート生成部１９Ｅ、Ｎｒｅｐ個の距離／速度テンプレート相関演算部＃ｐ（ｐは１からＮｒｅｐまでを示し、Ｎｒｅｐは所定の自然数）、出力選択部２０及び検出結果出力部２１を有する。
【０２３０】
レーダ装置速度検出部４０は、レーダ装置１Ｅが搭載された移動体の移動速度及び移動方向を検出して距離／方位テンプレート生成部１９Ｅに出力する。例えば移動体が車両ＴＫの場合、レーダ装置速度検出部４０は、車輪の単位時間当たりの回転数を検出することで、移動速度を検出する。また、レーダ装置速度検出部４０は、ハンドルの回転量から車輪の傾き量を換算して移動方向を検出する。レーダ装置速度検出部４０が検出した移動体の速度ベクトルをＶｓとする。
【０２３１】
レーダ受信部ＲｘＥは、送信周期Ｔｒ毎に、信号処理部１１における信号処理区間として周期的に演算する。
【０２３２】
次に、レーダ受信部ＲｘＥの各部の動作を詳細に説明する。
【０２３３】
受信ＲＦ部１０、及び信号処理部１１ＥにおけるＡ／Ｄ変換部１５，１６、相関演算部１７、加算部１８の動作は、上述した各実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０２３４】
距離／方位テンプレート生成部１９Ｅは、以下に示す性質を基に、レーダ装置１Ｅとターゲットとの位置関係を示すパラメータを用いて、距離／速度テンプレートを生成する。
【０２３５】
ここで、距離／方位テンプレート生成部１９Ｅが着目する性質について説明する。
【０２３６】
車両ＴＫが速度Ｖｓによって移動するに伴い、ターゲットにより反射された反射波信号では、レーダ装置１Ｅからターゲットの車両反射部Ｐ（Ｒ、θ）までの距離Ｒにおけるレーダ装置１Ｅからみたターゲットの相対速度ＶＲは、数式（３４）に従って検出される。
【０２３７】
【数３４】
2013140747.tif 000036
【０２３８】
数式（３４）に従い、図１６に示すＹ軸方向を基準としてレーダ装置１Ｅからターゲットの車両反射部Ｐまでの方向との方位角θにより、レーダ装置１Ｅにより検出される相対速度は変化する。ここで、車両ＴＫの移動速度ＶｓのＸ軸成分ＶｓｃｏｓΨ、Ｙ軸成分ＶｓｓｉｎΨはレーダ装置速度検出部４０の検出値であり、未知のパラメータは、図１６に示すＹ軸方向を基準としてレーダ装置１Ｅからターゲットの車両反射部Ｐまでの方向との方位角θである。
【０２３９】
また、図１６に示すＹ軸方向を基準としてレーダ装置１Ｅからターゲットの車両反射部Ｐまでの方向との方位角θは、数式（３５）に従って、時間変動する。
【０２４０】
【数３５】
2013140747.tif 000037
【０２４１】
距離／方位テンプレート生成部１９Ｅは、上述した性質を基に、ターゲットに対し、複数の距離Ｒｕ及び方位θｑの組合せに応じた反射波信号の位相変化を、テンプレートＲＥＰ＃ｐ［Ｒｕ，θｑ］として数式（３６）に従って生成する。
【０２４２】
数式（３６）において、＃ｐは、合計Ｎｒｅｐ個となる距離Ｒｕ及び方位θｑのパラメータセットの組合せの序数を表し、＃ｐは＃１から＃Ｎｒｅｐまでである。それぞれ自然数であるｕとｑとＮｒｅｐとの間には、ｕ×ｑ＝Ｎｒｅｐが成り立つ。また、ｎｉは、テンプレートＲＥＰ＃ｐ［Ｒｕ，θｑ］の位相成分のサンプル数である。なお、方位θｑの時間変化は、数式（３７）により示される。
【０２４３】
【数３６】
2013140747.tif 000038
【０２４４】
【数３７】
2013140747.tif 000039
【０２４５】
なお、距離／方位テンプレート生成部１９Ｅは、複数の距離Ｒｕ及び方位θｑの組合せに応じた反射波信号の位相変化を所定ビット数（例えば、１ビット又は２ビット）にて量子化したテンプレートを生成しても良い。１ビットにて量子化するとテンプレートは２値を用いて表現でき、２ビットにて量子化するとテンプレートは４値を用いて表現できる。従って、距離／方位テンプレート生成部１９Ｅの記憶容量を削減でき、各々の距離／速度テンプレート相関演算部＃１〜＃Ｎｒｅｐの回路規模を低減できる。
【０２４６】
出力選択部２０は、合計Ｎｒｅｐ個の距離／速度テンプレート相関演算部＃ｐ（ｐは１からＮｒｅｐまでの自然数）からの各相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）を基に、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）があるか否かを判定する。出力選択部２０は、所定の閾値ＴＨ＿Ｌｅｖｅｌを超える相関値ＨＶ＿ＣＩ（ｋ，ｐ，ｍ）があると判定した場合に、即ち、数式（３８）が成立する場合に、距離／速度テンプレートの距離Ｒｕ及び方位θｑをターゲットの距離及び方位の検出値として検出結果出力部２１に出力する。
【０２４７】
【数３８】
2013140747.tif 000040
【０２４８】
以上により、本実施形態のレーダ装置１Ｅは、移動体（例えば車両）にレーダ装置１Ｅが搭載された場合に、静止しているターゲットとレーダ装置１Ｅとの間の距離関係と、ターゲットとレーダ装置１Ｅが搭載された移動体との相対的な速度関係とに応じた反射波信号の位相変化のテンプレートと、送信信号とターゲットにより反射された送信信号（受信信号）との相関演算により、ターゲットの距離及び方位角を推定できる。
【０２４９】
以上、図面を参照して各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２５０】
なお、本出願は、２０１２年３月１９日出願の日本特許出願（特願２０１２−０６２４９３）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
【産業上の利用可能性】
【０２５１】
本開示は、車両の形状に拘わらず、車両の車種判別精度を改善するレーダ装置として有用である。
【符号の説明】
【０２５２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  レーダ装置
２  送信信号生成部
３  送信ＲＦ部
４  符号生成部
５  変調部
６  ＬＰＦ
７  Ｄ／Ａ変調部
８、１３  周波数変換部
９、１２  増幅器
１０  受信ＲＦ部
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ  信号処理部
１４  直交変調部
１５、１６  Ａ／Ｄ変換部
１７  相関演算部
１８  加算部
１９  車高車速テンプレート生成部
２０、２０Ａ  出力選択部
２１  検出結果出力部
３５  距離選択出力部
５０  路面反射波信号検出部
＃１、＃ｐ、＃Ｎｒｅｐ、＃Ｎｐｋ  車高車速テンプレート相関演算部
Ｒｘ、ＲｘＡ、ＲｘＢ、ＲｘＣ  レーダ受信部
Ｔｘ  レーダ送信部
【図１】
2013140747.tif 000041
【図２】
2013140747.tif 000042
【図３】
2013140747.tif 000043
【図４】
2013140747.tif 000044
【図５】
2013140747.tif 000045
【図６】
2013140747.tif 000046
【図７】
2013140747.tif 000047
【図８】
2013140747.tif 000048
【図９】
2013140747.tif 000049
【図１０】
2013140747.tif 000050
【図１１】
2013140747.tif 000051
【図１２】
2013140747.tif 000052
【図１３】
2013140747.tif 000053
【図１４】
2013140747.tif 000054
【図１５】
2013140747.tif 000055
【図１６】
2013140747.tif 000056
【図１７】
2013140747.tif 000057
【図１８】
2013140747.tif 000058
【図１９】
2013140747.tif 000059
【図２０】
2013140747.tif 000060
【図２１】
2013140747.tif 000061
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月17日(2013.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面から所定の高さの位置に設置されたレーダ装置であって、
所定の俯角方向に傾けられた送信アンテナから高周波のレーダ送信信号を、前記所定の高さの位置から前記路面に向かって送信するレーダ送信部と、
前記路面を走行する車両にて反射された前記レーダ送信信号である反射波信号を用いて前記路面を走行する車両の位置パラメータ及び車速を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号とを基に相関演算する相関演算部と、
Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するテンプレート生成部と、
前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかと、前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値とを基に相関演算するＮ個のテンプレート相関演算部と、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたＮ個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の位置パラメータ及び車速を基に車種判別を行う出力選択部と、を有するレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記位置パラメータは、前記車両の高さ、又は、前記レーダ装置と前記車両との距離であるレーダ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記レーダ送信信号の送信符号との相関値を、所定回数加算する加算部と、を更に有し、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記加算部の出力と前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかを基に相関演算するレーダ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部は、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力のうち所定の閾値を超える出力が複数ある場合に、前記所定の閾値を超える出力の最大値を推定値として選択するレーダ装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部は、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力のうち所定の閾値を超える出力が複数ある場合に、前記所定の閾値を超える複数の出力を用いて補間処理し、前記補間処理後の出力を推定値として選択するレーダ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート生成部は、
Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の実数成分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するレーダ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート生成部は、
Ｎ個の前記車両の位置パラメータ及び車速に応じた、前記反射波信号における位相成分の虚数分の変化量を、Ｎ個のテンプレートとして生成するレーダ装置。
【請求項８】
請求項３〜７のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記加算部の出力を所定の間隔にてダウンサンプルするダウンサンプル部と、
前記ダウンサンプル後の前記加算部の出力と、前記生成された前記Ｎ個のテンプレートのいずれかを基に相関演算する相関演算部と、を含むレーダ装置。
【請求項９】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記所定の俯角方向は、
前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に、前記レーダ装置と前記レーダ装置の直下を走行する前記車両との間の前記レーダ送信信号の行路が含まれる方向であって、
前記テンプレート生成部は、
各々のサンプルタイミングにおけるレンジビンに前記レーダ送信信号の行路が含まれる場合の前記車両の位置パラメータを用いて、前記車両の位置パラメータ及び車速に応じたＮｐ（＜Ｎ）個のテンプレートを生成するレーダ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記生成された前記Ｎｐ個のテンプレートに応じて、前記加算部の出力を、前記Ｎｐ（＜Ｎ）個の前記テンプレート相関演算部に出力する距離選択出力部と、を更に有するレーダ装置。
【請求項１１】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記加算部の出力を基に、前記路面からの路面反射波信号を検出し、前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に対応する検出エリアに前記車両が通過開始タイミングを検出する路面反射波信号検出部と、を更に有し、
各々の前記テンプレート相関演算部は、
前記路面反射波信号の検出時刻以降における前記加算部の各出力を基に相関演算するレーダ装置。
【請求項１２】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ受信部は、
前記加算部の出力を基に、前記路面からの路面反射波信号を検出し、前記レーダ送信信号のビーム幅範囲に対応する検出エリアに前記車両が通過開始タイミング及び通過終了タイミングを検出する路面反射波信号検出部と、を更に有し、
前記Ｎ個のテンプレート相関演算部の各出力を基に、前記生成されたＮ個のテンプレートのうちいずれかのテンプレートに応じた前記車両の車速を推定値として選択し、前記通過開始タイミング及び前記通過終了タイミングを基に前記車両の車長を推定する出力選択部と、を有するレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記路面から所定の高さの位置は、車両走行レーン上のポール又は道路側面の支柱であるレーダ装置。
【国際調査報告】
2013140747.tif 000062
2013140747.tif 000063