(57)【要約】【課題】物標の検出処理に用いられるメモリの記憶容量の増加を抑制しつつ、物標の検出精度を向上させることができるレーダ装置および物標検出方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係るレーダ装置は、送信部と、受信部と、送信制御部と、生成部と、信号処理部と、を備える。受信部は、物標によるチャープ波の反射波に応じた受信信号を出力する。送信制御部は、第１送信期間に所定数のチャープ波を送信部に送信させた後、第２送信期間に所定数よりも数が多いチャープ波を送信部に送信させる。生成部は、送信信号と受信信号とからビート信号を生成する。信号処理部は、第１送信期間に生成部で生成されるビート信号に基づいて物標との距離を導出し、当該導出した距離により限定した距離の範囲で、第２送信期間に生成部で生成されるビート信号に基づいて物標との距離および相対速度を導出する。【選択図】図１Ｂ
2018059813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を送信する送信部と、
物標による前記チャープ波の反射波に応じた受信信号を出力する受信部と、
第１送信期間に所定数のチャープ波を前記送信部に送信させた後、第２送信期間に前記所定数よりも数が多いチャープ波を前記送信部に送信させる送信制御部と、
前記送信信号と前記受信信号とからビート信号を生成する生成部と、
前記第１送信期間に前記生成部で生成されるビート信号に基づいて物標との距離を導出し、当該導出した距離により限定した距離の範囲で、前記第２送信期間に前記生成部で生成されるビート信号に基づいて前記物標との距離および相対速度を導出する信号処理部と、を備える
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、
前記第１送信期間に前記生成部で生成されるビート信号に基づいて前記物標との距離に加え前記物標との相対速度を導出し、当該導出した距離および相対速度により限定した距離および相対速度の範囲で、前記第２送信期間に前記生成部で生成されるビート信号に基づいて前記物標との距離および相対速度を導出する
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】
前記信号処理部は、
前記第１送信期間に前記生成部から出力されるビート信号に対してＦＦＴ処理を行う第１処理部と、
前記第１処理部による前記ＦＦＴ処理の結果に基づいて、前記物標との距離を導出する第１導出部と、
前記第２送信期間に前記生成部から出力されるビート信号に対して、前記第１導出部によって導出された前記距離により限定した距離の範囲で２次元ＦＦＴ処理の結果を取得する第２処理部と、
前記第２処理部による前記２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、前記物標との距離および相対速度を導出する第２導出部と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、
前記第１送信期間に前記生成部から出力されるビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行う第１処理部と、
前記第１処理部による前記２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、前記物標との距離および相対速度を導出する第１導出部と、
前記第２送信期間に前記生成部から出力されるビート信号に対して、前記第１導出部によって導出された前記距離と前記相対速度により限定した距離および相対速度の範囲で２次元ＦＦＴ処理を取得する第２処理部と、
前記第２処理部による前記２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、前記物標との距離および相対速度を導出する第２導出部と、を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
所定期間毎に周波数が連続的に増加または減少する送信信号によって第１送信期間に所定数のチャープ波を送信する第１送信工程と、
前記第１送信期間において前記チャープ波が物標によって反射された反射波に応じた受信信号を出力する第１出力工程と、
前記第１送信期間における前記送信信号と前記受信信号とからビート信号を生成する第１生成工程と、
前記第１送信期間において前記生成されるビート信号に基づいて物標との距離を導出する第１導出工程と、
前記第１送信期間の後の第２送信期間において、前記所定期間毎に周波数が連続的に増加または減少する送信信号によって、前記所定数よりも数が多いチャープ波を送信する第２送信工程と、
前記第２送信期間において前記チャープ波が物標によって反射された反射波に応じた受信信号を出力する第２出力工程と、
前記第２送信期間における前記送信信号と前記受信信号とからビート信号を生成する第２生成工程と、
前記第１導出工程で導出された距離により限定した範囲で、前記第２送信期間に前記第２生成工程で生成されるビート信号に基づいて前記物標との距離および相対速度を導出する第２導出工程と、を含む
ことを特徴とする物標検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、レーダ装置および物標検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物標を検出するレーダ装置として、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して物標との距離および相対速度を検出するＦＣＭ（Fast  Chirp  Modulation）方式のレーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＦＣＭ方式は、チャープ波を生成する送信信号と物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたビート信号の周波数と位相変化とから物標との距離と相対速度とを検出する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−００３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ＦＣＭ方式のレーダ装置は、ビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行っており、１回目のＦＦＴ処理の結果を示す情報がメモリに記憶され、かかるメモリに記憶された情報に基づいて、２回目のＦＦＴ処理を行う。そのため、例えば、速度分解能を上げるために送信波の出力時間を長くしようとすると、ＦＦＴ処理の結果を記憶するメモリの記憶容量が増加する。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、物標の検出処理に用いられるメモリの記憶容量の増加を抑制しつつ、物標の検出精度を向上させることができるレーダ装置および物標検出方法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】
実施形態の一態様に係るレーダ装置は、送信部と、受信部と、送信制御部と、生成部と、信号処理部とを備える。前記送信部は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を送信する。前記受信部は、物標による前記チャープ波の反射波に応じた受信信号を出力する。前記送信制御部は、第１送信期間に所定数のチャープ波を前記送信部に送信させた後、第２送信期間に前記所定数よりも数が多いチャープ波を前記送信部に送信させる。前記生成部は、前記送信信号と前記受信信号とからビート信号を生成する。前記信号処理部は、前記第１送信期間に前記生成部で生成されるビート信号に基づいて物標との距離を導出し、当該導出した距離により限定した距離の範囲で、前記第２送信期間に前記生成部で生成されるビート信号に基づいて前記物標との距離および相対速度を導出する。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様に係るレーダ装置および物標検出方法によれば、物標の検出処理によるメモリの使用量の増加を抑制しつつ、物標の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係るレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態に係るレーダ装置による物標検出処理の説明図である。
【図２】図２は、実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、送信信号の周波数と、受信信号の周波数と、ビート周波数との関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、送信信号の周波数と、受信信号の周波数と、ビート周波数との関係の他の例を示す図である。
【図５】図５は、送信制御部によって送信部から出力される送信波の状態の一例を示す図である。
【図６】図６は、ビート信号に対してＦＦＴ処理を行った結果を示す図である。
【図７】図７は、時間的に連続するビート信号のＦＦＴ処理の結果とビート信号間のピークの位相変化の一例を示す図である。
【図８】図８は、周波数解析部の構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、距離ビンと各ビート信号との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、距離ビンと速度ビンとの関係を示す図である。
【図１１】図１１は、ピーク位置と所定範囲との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、信号処理部が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２に示すステップＳ１２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、図１２に示すステップＳ１３の処理の流れの一例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】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および物標検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
［１．レーダ装置による物標検出方法］
図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図１Ａに示すように、実施形態に係るレーダ装置１は、自動車などの車両Ａに搭載されており、前方の物標（例えば、他車両、歩行者、ガードレールなどの静止物など）を検出する。
【００１２】
レーダ装置１は、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して検出範囲Ｌ内に存在する各物標との距離および相対速度を検出するＦＣＭ（Fast  Chirp  Modulation）方式のレーダ装置である。
【００１３】
かかるレーダ装置１は、チャープ波を生成する送信信号と物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたチャープ波毎のビート信号に対して２次元高速フーリエ変換（Fast  Fourier  Transform）処理（以下、２次元ＦＦＴ処理と記載する）を行って物標との距離および相対速度を検出する。
【００１４】
かかる２次元ＦＦＴ処理において、複数のビート信号のそれぞれに対する１回目の高速フーリエ変換処理（以下、ＦＦＴ処理と記載する）の結果がビート信号毎に記憶される。かかるＦＦＴ処理の結果は、ビート信号の周波数スペクトルであり、ビート信号の周波数毎（後述する周波数ビン毎）のパワー値（レベル）である。その後、かかるＦＦＴ処理の結果に対して２回目のＦＦＴ処理が実行される。これにより、時間的に連続する複数のビート信号の周波数スペクトルにおける周波数毎（後述する周波数ビン毎）のパワー値（レベル）の時間的変化を周波数分布で表した周波数スペクトルが２回目のＦＦＴ処理の結果として得られる。
【００１５】
送信するチャープ波の数（以下、チャープ数と記載する場合がある）を増加させることによって、物標との相対速度に対する検出精度である速度分解能を上げることができるが、チャープ数を増加させる分だけ１回目のＦＦＴ処理の回数が増加する。そのため、かかるＦＦＴ処理結果を記憶するための記憶容量が増加する。
【００１６】
そこで、レーダ装置１は、まず、少ない数のチャープ波に対応するビート信号によって物標との距離および相対速度を大まかに検出した後、数を増加させたチャープ波に対応するビート信号に対して、大まかに検出した距離および相対速度に基づいて限定した範囲で２次元ＦＦＴ処理を行う。これにより、２次元ＦＦＴ処理における演算結果を記憶するメモリの記憶容量の増加を抑制することができ、物標の検出処理によるメモリの使用量の増加を抑制することができる。
【００１７】
なお、大まかに検出した距離および相対速度に基づく限定範囲で２次元ＦＦＴ処理の結果を記憶することができればよく、全ての範囲で２次元ＦＦＴ処理を行う一方でメモリに記憶する対象を大まかに検出した距離および相対速度に基づく限定範囲の２次元ＦＦＴ処理の結果としてもよい。このことは以下においても同様である。
【００１８】
図１Ｂは、レーダ装置１による物標検出処理の説明図である。図１Ｂに示すように、レーダ装置１は、第１送信期間Ｔ１において、所定数のチャープ波を送信した後、第２送信期間Ｔ２に所定数よりも数が多いチャープ波を送信する。
【００１９】
レーダ装置１は、第１送信期間Ｔ１の送信信号と受信信号によって生成されるビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行って、各物標との距離および相対速度を導出する。図１Ｂに示す例では、第１送信期間Ｔ１のビート信号に対する２次元ＦＦＴ処理によって、３つの物標との大まかな距離および相対速度が導出されていることを示す。
【００２０】
第１送信期間Ｔ１の複数のビート信号によって検出される距離および相対速度は、チャープ数が少ないため、検出精度が低いものの、２次元ＦＦＴ処理の対象となるビート信号数が少ない。そのため、かかるビート信号に対するＦＦＴ処理の演算結果を記憶するためのメモリの記憶容量の増加が抑制される。
【００２１】
次に、レーダ装置１は、第２送信期間Ｔ２の送信信号と受信信号によって生成されるビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行う。このとき、レーダ装置１は、図１Ｂに示すように、検出した３つの物標との距離および相対速度をそれぞれ含む３つの限定範囲Ａ１〜Ａ３に対して２次元ＦＦＴ処理を行う。図１Ｂに示す例では、検出される物標の数は、３つであるが、検出される物標の数は、検出範囲Ｌ内に存在する物標の数に応じて変わり、２つ以下や４つ以上がある。
【００２２】
かかる２次元ＦＦＴ処理では処理対象の距離および相対速度の範囲が限定されるため、２次元ＦＦＴ処理の演算結果を記憶するメモリの記憶容量の増加が抑制される。したがって、物標の検出処理によるメモリの使用量の増加を抑制しつつも、第２送信期間Ｔ２を長くして速度分解能を向上させることができる。なお、レーダ装置１は、距離および相対速度の範囲の少なくとも一方を限定して２次元ＦＦＴ処理を行うことができる。以下、実施形態に係るレーダ装置１の構成例について具体的に説明する。
【００２３】
［２．レーダ装置１の構成例］
図２は、実施形態に係るレーダ装置１の構成を示す図である。図２に示すように、レーダ装置１は、送信部１０と、受信部２０と、生成部３０と、処理部４０とを備え、車両Ａの挙動を制御する車両制御装置２と接続される。
【００２４】
かかる車両制御装置２は、レーダ装置１による物標の検出結果に基づいて、ＰＣＳ（Pre-crash  Safety  System）やＡＥＢ(Advanced  Emergency  Braking  System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種用途（例えば、飛行機や船舶の監視等）に用いられてもよい。
【００２５】
［２．１．送信部１０］
送信部１０は、信号生成部１１と、発振器１２と、送信アンテナ１３とを備える。信号生成部１１はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器１２に供給する。発振器１２は、信号生成部１１で生成された変調信号に基づいて、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ信号である送信信号ＳＴを所定期間Ｔｃ（以下、チャープ期間Ｔｃと記載する）毎に生成して、送信アンテナ１３へ出力する。
【００２６】
送信アンテナ１３は、発振器１２からの送信信号ＳＴを送信波ＳＷへ変換し、かかる送信波ＳＷを車両Ａの外部に出力する。送信アンテナ１３が出力する送信波ＳＷは、チャープ期間Ｔｃ毎に、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ波である。送信アンテナ１３から車両Ａの前方に送信された送信波ＳＷは、他の車両などの物標で反射されて反射波となる。
【００２７】
［２．２．受信部２０］
受信部２０は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ２１を備える。各受信アンテナ２１は物標からの反射波を受信波ＲＷとして受信し、かかる受信波ＲＷを受信信号ＳＲへ変換して生成部３０へ出力する。なお、図２に示す受信アンテナ２１の数は、４つであるが、３つ以下または５つ以上であってもよい。
【００２８】
［２．３．生成部３０］
生成部３０は、送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとからビート信号ＳＢを生成する。生成部３０は、複数のミキサ３１と、複数のＡ／Ｄ変換器３２とを備える。ミキサ３１およびＡ／Ｄ変換器３２は、受信アンテナ２１毎に設けられる。
【００２９】
受信アンテナ２１から出力された受信信号ＳＲは、不図示の増幅器（例えば、ローノイズアンプ）で増幅された後にミキサ３１へ入力される。ミキサ３１は、送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号ＳＢを生成し、Ａ／Ｄ変換器３２へ出力する。
【００３０】
これにより、送信信号ＳＴの周波数ｆＳＴ（以下、送信周波数ｆＳＴと記載する）と受信信号ＳＲの周波数ｆＳＲ（以下、受信周波数ｆＳＲと記載する）との差となるビート周波数ｆＳＢ（＝ｆＳＴ−ｆＳＲ）を有するビート信号ＳＢが生成される。ミキサ３１で生成されたビート信号ＳＢは、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタルの信号に変換された後に処理部４０に出力される。
【００３１】
図３は、送信周波数ｆＳＴと、受信周波数ｆＳＲと、ビート周波数ｆＳＢとの関係の一例を示す図である。図３に示すように、ビート信号ＳＢは、チャープ波毎に生成される。なお、ここでは、１回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂ１」とし、２回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂ２」とし、ｐ回目のチャープ波によって得られるビート信号を「Ｂｐ」としている。
【００３２】
また、図３に示す例では、送信周波数ｆＳＴは、チャープ波毎に、基準周波数ｆ０から時間に伴って傾きθ（＝（ｆ１−ｆ０）／Ｔｍ）で増加し、最大周波数ｆ１に達すると基準周波数ｆ０に短時間で戻るノコギリ波状である。
【００３３】
なお、図４に示すように、送信周波数ｆＳＴは、チャープ波毎に、基準周波数ｆ０から最大周波数ｆ１へ短時間で到達し、かかる最大周波数ｆ１から時間に伴って傾きθ（＝（ｆ１−ｆ０）／Ｔｍ）で減少し、基準周波数ｆ０に達するノコギリ波状であってもよい。図４は、送信周波数ｆＳＴと、受信周波数ｆＳＲと、ビート周波数ｆＳＢとの関係の他の例を示す図である。
【００３４】
［２．４．処理部４０］
処理部４０は、送信制御部４１と、パラメータ変更部４２と、信号処理部４３とを備える。信号処理部４３は、周波数解析部４４、ピーク抽出部４５、方位演算部４６および距離・相対速度演算部４７を備える。かかる処理部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置１全体を制御する。
【００３５】
かかるマイクロコンピュータのＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部４１、パラメータ変更部４２、信号処理部４３として機能する。なお、送信制御部４１、パラメータ変更部４２および信号処理部４３は全部をＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等のハードウェアで構成することもできる。
【００３６】
かかる処理部４０は、後述する第１処理モードおよび第２処理モードのうち選択された処理モードで処理を実行する。処理モードの選択は、例えば、不図示の入力部への入力内容に基づいて行われる。また、処理部４０は、物標の検出状態（例えば、物標の数や大きさ）や車両Ａの走行状態（例えば、車両Ａの速度、走行している道路種別）などに基づいて、処理モードの選択を行うこともできる。
【００３７】
［２．４．１．送信制御部４１］
送信制御部４１は、送信部１０の信号生成部１１を制御し、信号生成部１１からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器１２へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号ＳＴが発振器１２から送信アンテナ１３へ出力される。
【００３８】
図５は、送信制御部４１によって送信部１０から出力される送信波の状態の一例を示す図である。送信制御部４１は、図５に示すように、第１送信期間Ｔ１（＝Ｔｃ×Ｍ１）において、Ｍ１個のチャープ波が送信され、その後の第２送信期間Ｔ２（＝Ｔｃ×Ｍ２）において、Ｍ２（＞Ｍ１）個のチャープ波が送信されるように信号生成部１１を制御する処理を繰り返し行う。チャープ波の変調幅Δｆは、Δｆ＝ｆ１―ｆ０で表すことができる。
【００３９】
［２．４．２．パラメータ変更部４２］
パラメータ変更部４２は、送信制御部４１において信号生成部１１を制御するためのパラメータ（以下、送信パラメータと記載する）を変更することができる。
【００４０】
例えば、パラメータ変更部４２は、レーダ装置１における物標の検出状態や車両Ａの走行状態（例えば、車両Ａの速度、走行している道路種別）などに基づいて、送信パラメータを変更することができる。また、パラメータ変更部４２は、不図示の入力部への入力内容や車両周辺の状態（例えば、天気や道路の混雑状況）に基づいて、送信パラメータを変更したりすることができる。
【００４１】
送信パラメータは、例えば、第１送信期間Ｔ１、第２送信期間Ｔ２、チャープ波の変調幅Δｆなどである。パラメータ変更部４２は、第１処理モードと第２処理モードとで第１送信期間Ｔ１を変更することができる。例えば、パラメータ変更部４２は、第１処理モードで設定する第１送信期間Ｔ１を第２処理モードで設定する第１送信期間Ｔ１よりも短くすることができる。
【００４２】
［２．４．３．周波数解析部４４］
周波数解析部４４は、各Ａ／Ｄ変換器３２から出力されるビート信号ＳＢに対してそれぞれ高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）処理（以下、ＦＦＴ処理と記載する）を行う。かかるＦＦＴ処理によっては、周波数分解能に応じた周波数間隔で設定された周波数ビンごとに信号のレベルや位相が抽出される。なお、かかる周波数解析部４４についての説明に関し、以下、主として任意の一つのＡ／Ｄ変換器３２から出力されるビート信号ＳＢに対するＦＦＴ処理を説明する。
【００４３】
上述したように、送信信号ＳＴに基づく送信波ＳＷは、送信アンテナ１３から送信され、かかる送信波ＳＷが物標で反射して反射波となり、かかる反射波が受信波ＲＷとして受信アンテナ２１で受信されて受信信号ＳＲとして出力される。送信波ＳＷが送信アンテナ１３から送信されてから受信信号ＳＲが出力されるまでの期間は、物標とレーダ装置１との間の距離に比例して増減し、ビート信号ＳＢの周波数であるビート周波数ｆＳＢは、物標とレーダ装置１との間の距離（以下、物標との距離と記載する）に比例する。
【００４４】
そのため、ビート信号ＳＢに対してＦＦＴ処理を行って生成したビート信号ＳＢの周波数スペクトルには、物標との距離に対応する周波数ビン（以下、距離ビンｆｒと記載する場合がある）にピークが出現する。したがって、かかるピークが存在する距離ビンｆｒを特定することで、物標との距離を検出することができる。
【００４５】
なお、周波数解析部４４によるＦＦＴ処理における距離ビンｆｒの総数をｍ（ｍは自然数）とし、距離ビンｆｒは、周波数が低い方から順にｆｒ１〜ｆｒｍで表されるものとする。例えば、最も周波数が低い距離ビンｆｒは、ｆｒ１であり、次に周波数が低い距離ビンｆｒは、ｆｒ２であり、最も周波数が高い距離ビンｆｒは、ｆｒｍである。
【００４６】
図６は、一つのビート信号ＳＢ（例えば、図４に示すＢ１）に対してＦＦＴ処理を行った結果を示す図であり、横軸を周波数として、縦軸をパワーの大きさとしている。図６に示す例では、距離ビンｆｒ１０にピークが出現しており、かかる距離ビンｆｒ１０に対応する距離に物標が存在することを示す。
【００４７】
ところで、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロである場合、受信信号ＳＲにドップラ成分は生じず、各チャープ波に対応する受信信号ＳＲ間で位相は同じであるため、各ビート信号ＳＢの位相も同じである。一方、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、受信信号ＳＲにドップラ成分が生じ、各チャープ波に対応する受信信号ＳＲ間で位相が異なるため、時間的に連続するビート信号ＳＢ間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。
【００４８】
このように、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号ＳＢ間において同一物標のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。そこで、各ビート信号ＳＢをＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトルを時系列に並べて２回目のＦＦＴ処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビンにピークが出現する周波数スペクトルを得ることができる。かかるピークが出現した周波数ビン（以下、速度ビンと記載する場合がある）を検出することで、物標との相対速度を検出することができる。
【００４９】
図７は、時間的に連続するビート信号ＳＢ（Ｂ１〜Ｂ８）のＦＦＴ処理結果とビート信号ＳＢ間のピークの位相変化の一例を示す図である。図７に示す例では、距離ビンｆｒ１０にピークがあり、かかるピークの位相が変化していることを示している。
【００５０】
このように、ビート信号ＳＢに対して２回のＦＦＴ処理を行い、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンを検出することで、物標との距離および相対速度を検出することができる。なお、周波数解析部４４によるＦＦＴ処理における速度ビンｆｖの総数をｎ（ｎは自然数）とし、速度ビンｆｖは、周波数が低い方から順にｆｖ１〜ｆｖｎで表されるものとする。例えば、最も周波数が低い速度ビンｆｖは、ｆｖ１であり、次に周波数が低い速度ビンｆｖは、ｆｖ２であり、最も周波数が高い速度ビンｆｖは、ｆｖｎである。
【００５１】
図８は、周波数解析部４４の構成の一例を示す図である。図８に示すように、周波数解析部４４は、第１変換処理部５１（第１処理部の一例）と、距離・相対速度演算部５２（第１導出部の一例）と、第２変換処理部５３（第２処理部の一例）と、記憶部５４（メモリの一例）とを備える。
【００５２】
［２．４．３．１．第１変換処理部５１］
第１変換処理部５１は、第１送信期間Ｔ１において生成部３０によって受信アンテナ２１毎に生成されるＭ１個のビート信号ＳＢに対してＦＦＴ処理を行う。
【００５３】
第１変換処理部５１は、処理部４０が第１処理モードに設定されている場合、第１送信期間Ｔ１で得られたＭ１個のビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行う。また、第１変換処理部５１は、処理部４０が第２処理モードに設定されている場合、第１送信期間Ｔ１で得られたＭ１個のビート信号ＳＢに対して１回のＦＦＴ処理（１次元ＦＦＴ処理）を行う。
【００５４】
まず、第１処理モードの場合の処理について説明する。第１変換処理部５１は、第１処理モードにおいて、第１送信期間Ｔ１におけるＭ１個のビート信号ＳＢのそれぞれに対して１回目のＦＦＴ処理（１次元ＦＦＴ処理）を行い、かかるＦＦＴ処理の結果を記憶部５４に記憶し、かかる１回目のＦＦＴ処理の結果に対して２回目のＦＦＴ処理（１次元ＦＦＴ処理）を行う。
【００５５】
例えば、第１変換処理部５１は、下記式（１）の演算によって、ビート信号ＳＢ毎に各距離ビンｆｒ（ｆｒ１〜ｆｒｍ）について１回目のＦＦＴ処理を行う。なお、「ｆ（ｘ）」は、Ａ／Ｄ変換器３２による各ビート信号ＳＢに対するｘ回目のＡ／Ｄ変換値（瞬時値）であり、「Ｎ」は、Ａ／Ｄ変換器３２による各ビート信号ＳＢに対するＡ／Ｄ変換のサンプリング数である。また、かかるＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数をｆｓとすると、距離ビンｆｒの基本周波数（周波数分解能）Δｆｒは、Δｆｒ＝ｆｓ／Ｎで表される。
【数１】
2018059813.tif 000003
【００５６】
これにより、ｍ（距離ビンｆｒの総数）×Ｍ１（ビート信号ＳＢの総数）分のＦＦＴ処理が行われ、かかる処理結果が記憶部５４に記憶される。図９は、距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍと各ビート信号ＳＢ（Ｂ１〜ＢＭ１）との関係を示す図である。図９に示すように、ビート信号ＳＢ毎に距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍのＦＦＴ結果（図９に示すＲ１〜Ｒｍ）が演算され、かかる演算結果が記憶部５４に記憶される。なお、図９に示すＲ１〜Ｒｍは、各距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍにおけるビート信号ＳＢのパワー値（レベル）を示す。
【００５７】
第１送信期間Ｔ１のビート信号ＳＢに対するＦＦＴ処理の結果は、物標との距離および相対速度を大まかに把握するためのものであり、速度分解能を低くすることができるため、ビート信号ＳＢの総数Ｍ１は小さくすることができる。言い換えると、第１送信期間Ｔ１のチャープ波の数を少なくできる。そのため、１回目のＦＦＴ処理結果を記憶する記憶部５４の記憶容量（使用量）の増加を抑えることができる。
【００５８】
その後、第１変換処理部５１は、記憶部５４に記憶された１回目のＦＦＴ処理結果に対して２回目のＦＦＴ処理を行う。この場合、第１変換処理部５１は、距離ビンｆｒ毎に各速度ビンｆｖについて２回目のＦＦＴ処理を行い、かかるＦＦＴ処理の結果（以下、ＦＦＴ処理結果と記載する場合がある）を記憶部５４に記憶する。
【００５９】
例えば、第１変換処理部５１は、下記式（２）の演算によって、距離ビンｆｒ毎に各速度ビンｆｖ（ｆｖ１〜ｆｖｎ）について２回目のＦＦＴ処理を行う。なお、「ｆ（ｆｒ，ｙ）」は、ある距離ビンｆｒに対するｙ番目のビート信号ＳＢのパワー値であり、「Ｍ１」は、第１送信期間Ｔ１におけるビート信号ＳＢの総数である。また、かかるビート信号ＳＢの生成周波数をｆｃ（＝１／Ｔｃ）とすると、速度ビンｆｖの基本周波数（周波数分解能）Δｆｖは、Δｆｖ＝ｆｃ／Ｍ１で表される。
【数２】
2018059813.tif 000004
【００６０】
次に、第２処理モードの場合の処理について説明する。第１変換処理部５１は、第２処理モードにおいて、第１処理モードの場合と同様に、第１送信期間Ｔ１で得られたＭ１個のビート信号ＳＢに対して１回目のＦＦＴ処理を行う。したがって、第１処理モードの場合と同様に、１回目のＦＦＴ処理結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができる。なお、第１変換処理部５１は、第２処理モードにおいて、１回目のＦＦＴ処理の結果に対して２回目のＦＦＴ処理は行わない。
【００６１】
かかる第２処理モードの場合、物標との距離の目安を特定するものの、物標との相対速度は特定しないため、第１処理モードの場合に比べ、チャープ数Ｍ１（ビート信号ＳＢの数）を減らすことができる。そのため、第２処理モードの場合、第１処理モードの場合に比べ、１回目のＦＦＴ処理結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができ、また、第１送信期間Ｔ１を短縮し、第１変換処理部５１による演算時間を低減することができる。
【００６２】
［２．４．３．２．距離・相対速度演算部５２］
距離・相対速度演算部５２は、第１変換処理部５１のＦＦＴ処理結果を記憶部５４から取得し、かかるＦＦＴ処理結果に基づいて、物標との距離および相対速度を導出する。かかる距離・相対速度演算部５２は、距離ビンおよび速度ビンの組み合わせ毎のＦＦＴ処理結果であるｍ×ｎ個のＦ（ｆｒ、ｆｖ）のうち、所定値以上の値（レベル）を有する距離ビンおよび速度ビンを、ピークが存在する距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖとして特定する。
【００６３】
例えば、距離・相対速度演算部５２は、第１変換処理部５１が第１処理モードによる２次元ＦＦＴ処理を行った場合、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果からピークが存在する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせを特定する。
【００６４】
距離・相対速度演算部５２は、例えば、ｍ×ｎ個の距離ビンおよび速度ビンの組み合わせの中から、所定値以上の値を有するピークが存在する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせを、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせとして特定する。距離・相対速度演算部５２は、ピークが存在するとして特定した距離ビンおよび速度ビンの組み合わせに基づいて、物標との距離および相対速度を演算する。
【００６５】
ここで、ピークが出現する距離ビンｆｒの周波数を「ｆＲ」とすると、物標との距離は、下記式（３）で表すことができる。なお、下記式（３）において、送信信号ＳＴの周波数変調幅Δｆは、Δｆ＝ｆ１−ｆ０で表され、チャープ周期ｆｍ［Ｈｚ］は、ｆｍ＝１／Ｔｍ（図３参照）で表される。なお、「ｃ」は光速である。
【数３】
2018059813.tif 000005
【００６６】
また、ピークが出現する速度ビンｆｖの周波数を「ｆＶ」とすると、物標との距離は、下記式（４）で表すことができる。なお、下記式（４）において、「ｆｃ」は、送信信号の中心周波数であり、ｆｃ＝（ｆ１―ｆ０）／２である。「Ｃｎ」はチャープ数であり、第１送信期間Ｔ１においては、Ｃｎ＝Ｍ１である。
【数４】
2018059813.tif 000006
【００６７】
距離・相対速度演算部５２は、ピークが存在する距離ビンおよび距離ビンの組み合わせを特定する情報、または、上記式（３）、（４）の演算結果を、物標との距離および相対速度の導出結果として出力する。
【００６８】
なお、全ての受信アンテナ２１のビート信号ＳＢに対応する２次元ＦＦＴ処理において、所定値以上の値を有する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせが同一なくてもよい。例えば、距離・相対速度演算部５２は、所定数以上の受信アンテナ２１のビート信号ＳＢに対応する２次元ＦＦＴ処理において、所定値以上の値を有する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせが同一であれば、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせとして特定することができる。
【００６９】
距離・相対速度演算部５２は、所定値以上の値を有する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせについて、かかる組み合わせに隣接する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせが所定値以上の値を有する場合に、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせとして特定することもできる。
【００７０】
また、距離・相対速度演算部５２は、第１変換処理部５１が第２処理モードにおいて１回のＦＦＴ処理を行った場合、かかるＦＦＴ処理の結果からピークが存在する距離ビンを特定する。例えば、距離・相対速度演算部５２は、ｍ×ｎ個の距離ビンおよび速度ビンの組み合わせの中から、所定値以上の値を有する距離ビンを、ピークが存在する距離ビンとして特定することができる。距離・相対速度演算部５２は、ピークが存在するとして特定した距離ビンに基づいて、物標との距離を演算する。
【００７１】
なお、ピークの特定方法は、第１処理モードの場合と同様である。すなわち、距離・相対速度演算部５２は、第２処理モードにおいて受信アンテナ２１のビート信号ＳＢ間の関係や隣接する距離ビンが有するパワー値などを考慮して、ピークが存在する距離ビンとして特定することができる。
【００７２】
［２．４．３．３．第２変換処理部５３］
第２変換処理部５３は、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離および相対速度または導出された距離に基づいて、第２送信期間Ｔ２において生成部３０によって受信アンテナ２１毎に生成されるＭ２個のビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行う。第２変換処理部５３は、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果を記憶部５４に記憶する。
【００７３】
かかる第２変換処理部５３は、処理部４０が第１処理モードに設定されている場合、離・相対速度演算部５２によって導出された距離および相対速度により限定した所定範囲Ａｒｖ（以下、限定範囲Ａｒｖと記載する場合がある）に対して２次元ＦＦＴ処理を行う。また、処理部４０が第２処理モードに設定されている場合、第２変換処理部５３は、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離により限定した所定範囲Ａｒ（以下、限定範囲Ａｒと記載する場合がある）に対して２次元ＦＦＴ処理を行う。
【００７４】
まず、第１処理モードの場合について説明する。第２変換処理部５３は、第１処理モードにおいて、下記式（５）の演算によって、Ｍ２個のビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行う。
【数５】
2018059813.tif 000007
【００７５】
上記式（５）において、「Ｆ（ｆｒ，ｆｖ）」は、距離ビンおよび速度ビンの一つの組み合わせに対する処理結果を示す。図１０は、距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍと速度ビンｆｖ１〜ｆｖｎとの関係を示す図であり、距離ビンｆｒと速度ビンｆｖの組み合わせに対する２次元ＦＦＴの処理結果をＦ１１〜Ｆｍｎとして表している。すなわち、図１０に示すＦ１１〜Ｆｍｎは、各距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍと、各速度ビンｆｖ１〜ｆｖｎとの組み合わせそれぞれにおける信号のパワー値を示す。例えば、距離ビンｆｒ１および速度ビンｆｖ１の組み合わせにおける信号のパワー値は、Ｆ（ｆｒ１，ｆｖ１）であり、図１０においては、Ｆ（ｆｒ１，ｆｖ１）をＦ１１として表している。
【００７６】
上記式（５）の演算を距離ビンｆｒと速度ビンｆｖの全ての組み合わせについての２次元ＦＦＴ処理の結果を記憶部５４に記憶すると、ｍ（距離ビンｆｒの総数）×ｎ（速度ビンｆｖの総数）分の２次元ＦＦＴ処理の結果が記憶部５４に記憶される。
【００７７】
そこで、第２変換処理部５３は、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離と相対速度の組み合わせに対応する距離ビンｆｒと速度ビンｆｖとの組み合わせＰｒｖ（以下、ピーク位置Ｐｒｖと記載する）を含む限定範囲Ａｒｖを決定する。そして、第２変換処理部５３は、Ｍ２個のビート信号ＳＢに対する２次元ＦＦＴ処理を、限定範囲Ａｒｖに対してのみ行い、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果を記憶部５４に記憶する。
【００７８】
図１１は、ピーク位置Ｐｒｖと限定範囲Ａｒｖとの関係を示す図である。図１１に示す例では、ピーク位置Ｐｒｖは、距離ビンｆｒ５と速度ビンｆｖ５の組み合わせであり、限定範囲Ａｒｖは、距離ビンｆｒ３〜ｆｒ７と速度ビンｆｖ３〜ｆｖ７との組み合わせを含む範囲である。
【００７９】
ピーク位置Ｐｒｖが一つしかない場合、第２変換処理部５３は、図１１に示す限定範囲Ａｒｖ（例えば、２５個の組み合わせ）に対してのみ２次元ＦＦＴ処理を行う。すなわち、ピーク位置Ｐｒｖを含む所定範囲（５ビンの距離ビンｆｒ×５ビンの速度ビンｆｖの範囲）に対してのみ２次元ＦＦＴ処理を行う。そのため、第２送信期間Ｔ２の長さを長くし、チャープ数Ｍ２を増加させた場合であっても、第２変換処理部５３が行う２次元ＦＦＴ処理についての演算結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができる。
【００８０】
また、第２変換処理部５３は、ビート信号ＳＢを取得する毎に限定範囲Ａｒｖに対してのみ２次元ＦＦＴ処理を繰り返し行い、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果を積算していくことで、限定範囲Ａｒｖでの２次元ＦＦＴ処理の最終的な結果を得ることができる。これにより、２次元ＦＦＴ処理前に全てのビート信号ＳＢのデータをメモリに保存しておく処理が必要なくなるため、メモリ容量を削減できる。なお、２次元ＦＦＴ処理の結果の積算は、限定範囲Ａｒｖの距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖの組み合わせ毎に行われる。
【００８１】
なお、図１１に示す例では、ピーク位置Ｐｒｖから２つ離れた距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖの範囲を限定範囲Ａｒｖとしたが係る例に限定されない。例えば、第２変換処理部５３は、ピーク位置Ｐｒｖから１つまたは３つ以上離れた距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖの範囲を限定範囲Ａｒｖとすることができる。また、第２変換処理部５３は、例えば、図１１に示す限定範囲Ａｒｖのうち「Ｆ３３」、「Ｆ３７」、「Ｆ７３」、「Ｆ７７」を除いた範囲を限定範囲Ａｒｖとすることもできる。
【００８２】
また、第２変換処理部５３は、第１処理モードにおいて、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離に対応する距離ビン（以下、ピーク位置Ｐｒと記載する）から限定範囲Ａｒを決定し、かかる限定範囲Ａｒにおいて、上記式（１）の演算を行うこともできる。例えば、ピーク位置Ｐｒが、距離ビンｆｒ５である場合、限定範囲Ａｒは、距離ビンｆｒ３〜ｆｒ７の範囲である。
【００８３】
これにより、１回目のＦＦＴ処理の回数を減らすことができ、１回目のＦＦＴ処理結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができる。なお、第２変換処理部５３は、ピーク位置Ｐｒから１つまたは３つ以上離れた距離ビンｆｒまでの範囲を限定範囲Ａｒとすることができる。
【００８４】
また、第２変換処理部５３は、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離に対応する速度ビンから限定範囲Ａｖを決定し、上記式（１）の演算結果のうち限定範囲Ａｖおよび限定範囲Ａｒを含む限定範囲Ａｒｖにおいて、下記式（６）の演算を行う。
【数６】
2018059813.tif 000008
【００８５】
限定範囲Ａｖは、例えば、距離・相対速度演算部５２によって導出された速度に対応する速度ビン（以下、ピーク位置Ｐｖと記載する）から所定数離れた速度ビンｆｖまでの範囲である。ピーク位置Ｐｖが、速度ビンｆｖ５である場合、限定範囲Ａｖは、速度ビンｆｖ３〜ｆｖ７の範囲である。
【００８６】
これにより、２回目のＦＦＴ処理の回数を限定範囲Ａｒｖに対応する回数に減らすことができ、２回目のＦＦＴ処理結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができる。なお、第２変換処理部５３は、ピーク位置Ｐｖから１つまたは３つ以上離れた速度ビンｆｖまでの範囲を限定範囲Ａｖとすることができる。
【００８７】
次に、第２処理モードの場合について説明する。第２変換処理部５３は、第２処理モードで距離・相対速度演算部５２によって導出された距離に対応する距離ビンから限定範囲Ａｒを決定し、かかる限定範囲Ａｒにおいて、上記式（１）の演算を行う。
【００８８】
限定範囲Ａｒは、例えば、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離に対応する距離ビン（以下、ピーク位置Ｐｒと記載する）から所定数離れた距離ビンｆｒまでの範囲である。例えば、ピーク位置Ｐｒが、距離ビンｆｒ５である場合、限定範囲Ａｒは、距離ビンｆｒ３〜ｆｒ７の範囲である。かかる限定範囲Ａｒは、速度ビンｆｖは限定されず、距離ビンｆｒ３〜ｆｒ７に対して速度ビンｆｖは全範囲（ｆｖ１〜ｆｖｎ）である。
【００８９】
これによっても、１回目のＦＦＴ処理の回数を減らすことができ、１回目のＦＦＴ処理の処理結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができる。なお、第２変換処理部５３は、ピーク位置Ｐｒから１つまたは３つ以上離れた距離ビンｆｒまでの範囲を限定範囲Ａｒとすることができる。
【００９０】
次に、第２変換処理部５３は、上記式（１）の演算結果のうち限定範囲Ａｒにおいて、上記式（６）の演算を行う。これにより、限定範囲Ａｒ内にある距離ビンｆｒの数をｍ１とした場合、距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍおよび速度ビンｆｖ１〜ｆｖｎのすべての範囲で上記式（６）の演算を行う場合に比べ、２回目のＦＦＴ処理の結果をｍ１／ｍ倍のデータ量にすることができる。
【００９１】
例えば、限定範囲Ａｒ内の距離ビンｆｒが距離ビンｆｒ３〜ｆｒ７の場合、第２変換処理部５３は、距離ビンｆｒ３〜ｆｒ７と速度ビンｆｖ１〜ｆｖｎとの組み合わせの範囲に限定して、上記式（６）の演算を行う。これにより、２回目のＦＦＴ処理の結果をｍ×ｎ個分から５×ｎ個分へ低減することができる。そのため、２回目のＦＦＴ処理の結果を記憶する記憶部５４の記憶容量の増加を抑えることができる。
【００９２】
なお、第２変換処理部５３は、第１送信期間Ｔ１におけるチャープ数Ｍ１が少ないほど、限定範囲Ａｒや限定範囲Ａｒｖを大きくし、チャープ数Ｍ１が多いほど、限定範囲Ａｒや限定範囲Ａｒｖを小さくすることができる。
【００９３】
また、第２変換処理部５３は、レーダ装置１における物標の検出状態（例えば、物標の数や大きさ）や車両Ａの走行状態（例えば、車両Ａの速度、走行している道路種別）などに基づいて、限定範囲Ａｒや限定範囲Ａｒｖの大きさを変更することができる。また、第２変換処理部５３は、不図示の入力部への入力内容や車両周辺の状態（例えば、天気や道路の混雑状況）に基づいて、限定範囲Ａｒや限定範囲Ａｒｖの大きさを変更することができる。
【００９４】
なお、距離・相対速度演算部５２の導出結果が物標との距離および相対速度そのものではなくピークが存在する距離ビンおよび速度ビンの組み合わせである場合、かかる組み合わせから限定範囲Ａｒｖを特定する。例えば、第２変換処理部５３は、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンに対応する距離ビンおよび速度ビンをピーク位置Ｐｒｖとすることができる。ここで、「対応する」とは、例えば、一致または包含される関係を意味する。また、同様に、距離・相対速度演算部５２の導出結果が物標との距離そのものではなくピークが存在する距離ビンである場合、かかる距離ビンから限定範囲Ａｒを特定することができる。
【００９５】
［２．４．４．ピーク抽出部４５］
ピーク抽出部４５は、第２変換処理部５３の２次元ＦＦＴ処理の結果を記憶部５４から取得し、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンを特定する。ピーク抽出部４５は、距離ビンおよび速度ビンの組み合わせ毎のＦＦＴ処理結果であるｍ×ｎ個のＦ（ｆｒ、ｆｖ）のうち、所定値以上の値を有する距離ビンおよび速度ビンをピークが存在する距離ビンおよび速度ビンとすることができる。
【００９６】
なお、ピーク抽出部４５において２次元ＦＦＴ処理の結果からピークが存在する距離ビンおよび速度ビンを特定する処理は、距離・相対速度演算部５２による処理と同様である。
【００９７】
［２．４．５．方位演算部４６］
方位演算部４６は、所定の角度演算処理により、ピーク抽出部４５において特定されたピークが存在する各距離ビンの信号から、同一距離ビンに存在する複数の物標についての情報を分離し、それら複数の物標それぞれの角度を推定する。方位演算部４６は、４つの受信アンテナ２１の受信信号ＳＲに基づく４つのビート信号ＳＢの全ての周波数スペクトルにおいて同一ピーク周波数ビンの信号（以下、ピーク信号と記載する）に注目し、それらピーク信号の位相情報に基づいて物標の角度を推定する。方位演算部４６における方位の推定は、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation  of  Signal  Parameters  via  Rotational  Invariance  Techniques）、ＤＢＦ（Digital  Beam  Forming）、または、ＭＵＳＩＣ（Multiple  Signal  Classification）などの所定の方位推定方式を用いて行われる。
【００９８】
［２．４．６．距離・相対速度演算部４７］
距離・相対速度演算部４７は、ピーク抽出部４５によってピークが存在するとして特定された距離ビンおよび速度ビンの組み合わせに基づいて、物標との距離および相対速度を導出する。
【００９９】
例えば、距離・相対速度演算部４７は、上記式（３）の演算によって物標との距離を導出することができる。また、距離・相対速度演算部４７は、上記式（４）の演算によって物標との速度を導出することができる、なお、上記式（４）において、Ｃｎ＝Ｍ２である。
【０１００】
上述した例では、ピーク抽出部４５と距離・相対速度演算部４７とを分けて説明したが、距離・相対速度演算部４７は、ピーク抽出部４５を含む構成であってもよく、また、方位演算部４６を含む構成であってもよい。
【０１０１】
なお、上述では、ＦＣＭ方式のレーダ装置１を一例として説明したが、レーダ装置１は、ＦＣＭのレーダ装置に限定されない。すなわち、レーダ装置１は、距離や相対速度を導出する際に、距離や相対速度を限定することによって、物標の検出処理に用いられるメモリの記憶容量の増加を抑制しつつ、物標の検出精度を向上させることができるレーダ装置であればよい。
【０１０２】
［３．処理部４０による処理］
次に、フローチャートを用いて、レーダ装置１の処理部４０が実行する処理の流れの一例を説明する。図１２は、処理部４０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートであり、繰り返し実行される処理である。
【０１０３】
図１２に示すように、処理部４０は、第１処理モードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。第１処理モードが選択されていると判定した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、処理部４０は、第１処理モードの処理を実行する（ステップＳ１２）。かかるステップＳ１２の処理は、図１３に示すステップＳ２１〜Ｓ２９の処理であり、後で詳述する。
【０１０４】
一方、第１処理モードが選択されていないと判定した場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、処理部４０は、第２処理モードの処理を実行する（ステップＳ１３）。かかるステップＳ１３の処理は、図１４に示すステップＳ３１〜Ｓ４０の処理であり、後で詳述する。
【０１０５】
図１３は、図１２に示すステップＳ１２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、処理部４０は、送信部１０を制御して、第１送信期間Ｔ１において、Ｍ１個のチャープ波を送信させる（ステップＳ２１）。処理部４０は、第１送信期間Ｔ１に生成部３０によって生成されるＭ１個のビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ２２）。
【０１０６】
処理部４０は、ステップＳ２２の２次元ＦＦＴ処理の結果に基づき、物標との距離および相対速度を導出し（ステップＳ２３）、導出した距離および相対速度により限定した距離および相対速度の範囲である限定範囲Ａｒｖを決定する（ステップＳ２４）。
【０１０７】
次に、処理部４０は、第２送信期間Ｔ２において、送信部１０を制御して、１つのチャープ波を送信させ（ステップＳ２５）、生成部３０によって生成される１つのビート信号を取得する（ステップＳ２６）。処理部４０は、ステップＳ２４で限定した距離および相対速度の範囲である限定範囲Ａｒｖで、ステップＳ２６で取得した１つのビート信号ＳＢに対して部分的な２次元ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ２７）。
【０１０８】
このように、処理部４０は、複数（例えば、２５６個）のチャープ波に基づくビート信号ＳＢを全て取得した後に２次元ＦＦＴ処理を実行するのではなく、１つのチャープ波に基づくビート信号ＳＢが取得されるごとに、２次元ＦＦＴ処理に関する計算結果を積算していく。これにより、２次元ＦＦＴ処理前の複数（例えば、２５６個）のデータをメモリに保存する必要がなくなるため、メモリ容量を削減できる。なお、この演算は上記式（５）により実行される。
【０１０９】
処理部４０は、送信部１０からＭ２個のチャープ波を送信させたか否かを判定し（ステップＳ２８）、送信部１０からＭ２個のチャープ波を送信させていない場合（ステップＳ２８；Ｎｏ）、処理をステップＳ２５へ移行する。
【０１１０】
一方、送信部１０からＭ２個のチャープ波を送信させた場合（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、処理部４０は、部分的な２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標との距離および相対速度を導出し（ステップＳ２９）、図１３に示す処理を終了し、所定時間毎に図１２のステップＳ１１の処理から繰り返す。
【０１１１】
図１４は、図１２に示すステップＳ１３の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１４に示すように、処理部４０は、送信部１０を制御して、第１送信期間Ｔ１において、Ｍ１個のチャープ波を送信させる（ステップＳ３１）。処理部４０は、第１送信期間Ｔ１に生成部３０によって生成されるＭ１個のビート信号に対して１次元ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ３２）。
【０１１２】
処理部４０は、ステップＳ３２の１次元ＦＦＴ処理の結果に基づき、物標との距離を導出し（ステップＳ３３）、導出した距離により限定した距離の範囲である限定範囲Ａｒを決定する（ステップＳ３４）。
【０１１３】
次に、処理部４０は、第２送信期間Ｔ２において、送信部１０を制御して、１つのチャープ波を送信させ（ステップＳ３５）、生成部３０によって生成される１つのビート信号ＳＢを取得する（ステップＳ３６）。処理部４０は、ステップＳ３４で限定した距離の範囲である限定範囲Ａｒで、ステップＳ３６で取得した１つのビート信号ＳＢに対して部分的な１回目のＦＦＴ処理を行う（ステップＳ３７）。
【０１１４】
処理部４０は、送信部１０からＭ２個のチャープ波を送信させたか否かを判定し（ステップＳ３８）、送信部１０からＭ２個のチャープ波を送信させていない場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）、処理をステップＳ３５へ移行する。
【０１１５】
一方、送信部１０からＭ２個のチャープ波を送信させた場合（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）、処理部４０は、部分的な１回目のＦＦＴ処理の結果に対して２回目のＦＦＴ処理を行う（ステップＳ３９）。そして、処理部４０は、２回目のＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標との距離および相対速度を導出し（ステップＳ４０）、図１４に示す処理を終了し、所定時間毎に図１２のステップＳ１１の処理から繰り返す。
【０１１６】
以上のように、実施形態に係るレーダ装置１は、送信部１０と、受信部２０と、送信制御部４１と、生成部３０と、信号処理部４３とを備える。送信部１０は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号ＳＴによってチャープ波を送信する。受信部２０は、物標によるチャープ波の反射波に応じた受信信号ＳＲを出力する。送信制御部４１は、第１送信期間Ｔ１に所定数のチャープ波を送信部１０に送信させた後、第２送信期間Ｔ２に所定数よりも数が多いチャープ波を送信部１０に送信させる。生成部３０は、送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとからビート信号ＳＢを生成する。信号処理部４３は、第１送信期間Ｔ１に生成部３０で生成されるビート信号ＳＢに基づいて物標との距離を導出し、導出した距離により限定した距離の範囲（限定範囲Ａｒ、Ａｒｖ）で、第２送信期間Ｔ２に生成部３０で生成されるビート信号ＳＢに基づいて物標との距離および相対速度を導出する。第２送信期間Ｔ２において、チャープ波を多く送信することで、１回の検出で得られるビート信号ＳＢの数が多くなる。これにより、第２送信期間Ｔ２では、第１送信期間Ｔ１に比べて、物標との距離および速度に関する情報を多く取得でき、ピークが存在する正確な距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖを検出することができる。また、第１送信期間Ｔ１では、すべて距離ビンｆｒとすべての速度ビンｆｖを検索対象としたのに対して、第２送信期間Ｔ２では、第１送信期間Ｔ１で検索したピーク位置周辺の限定された距離ビンｆｒと速度ビンｆｖとを検索対象とする。そのため、第２送信期間Ｔ２におけるチャープ波の数を増加させて物標の検出精度を向上させた場合であっても物標の検出処理による記憶部５４の使用量の増加や処理部４０の処理負荷を抑制することができる。
【０１１７】
また、信号処理部４３は、第１送信期間Ｔ１に生成部３０で生成されるビート信号ＳＢに基づいて物標との距離に加え物標との相対速度を導出し、当該導出した距離および相対速度により限定した距離および相対速度の範囲で、第２送信期間Ｔ２に生成部３０で生成されるビート信号ＳＢに基づいて物標との距離および相対速度を導出する。このように、距離のみならず相対速度の範囲を限定してビート信号ＳＢに基づいて物標との距離および相対速度を導出することから、第２送信期間Ｔ２におけるチャープ波の数を増加させて物標の検出精度を向上させた場合であっても物標の検出処理による記憶部５４の使用量の増加をさらに抑制することができる。
【０１１８】
また、信号処理部４３は、第１変換処理部５１（第１処理部の一例）と、距離・相対速度演算部５２（第１導出部の一例）と、第２変換処理部５３（第２処理部の一例）と、距離・相対速度演算部４７（第２導出部の一例）とを備える。第１変換処理部５１は、第１送信期間Ｔ１に生成部３０から出力されるビート信号ＳＢに対してＦＦＴ処理を行う。距離・相対速度演算部５２は、第１変換処理部５１によるＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標との距離を導出する。第２変換処理部５３は、第２送信期間Ｔ２に生成部３０から出力されるビート信号ＳＢに対して、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離により限定した距離の範囲（限定範囲Ａｒ）で２次元ＦＦＴ処理の結果を取得する。距離・相対速度演算部４７は、第２変換処理部５３による２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標との距離および相対速度を導出する。このように、限定した距離の範囲で２次元ＦＦＴ処理を取得することから、物標の検出精度を向上させるために第２送信期間Ｔ２の長さを長くし、チャープ数Ｍ２を増加させた場合であっても、第２変換処理部５３が行う２次元ＦＦＴ処理についての演算結果を記憶する記憶部５４の記憶容量（使用量）の増加を抑えることができる。なお、第１変換処理部５１によるＦＦＴ処理の結果は、ビート信号ＳＢの周波数スペクトルの情報であり、距離ビンｆｒ毎のビート信号ＳＢのパワー値の情報を含む。また、第２変換処理部５３による２次元ＦＦＴ処理の結果は、時間的に連続する複数のビート信号の周波数スペクトルにおける距離ビンｆｒ毎のビート信号ＳＢのパワー値の時間的変化を周波数分布で表した周波数スペクトルを示す情報であり、距離ビンｆｒ毎に各速度ビンｆｖの値（レベル）の情報を含む。
【０１１９】
また、第１変換処理部５１は、第１送信期間Ｔ１に生成部３０から出力されるビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行うこともできる。距離・相対速度演算部５２は、第１変換処理部５１による２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標との距離および相対速度を導出する。第２変換処理部５３は、第２送信期間Ｔ２に生成部３０から出力されるビート信号ＳＢに対して、距離・相対速度演算部５２によって導出された距離と相対速度により限定した距離および相対速度の範囲で２次元ＦＦＴ処理の結果を取得する。距離・相対速度演算部４７は、第２変換処理部５３による２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて、物標との距離および相対速度を導出する。このように、限定した距離および相対速度の範囲で２次元ＦＦＴ処理を取得することから、物標の検出精度を向上させるために第２送信期間Ｔ２の長さを長くし、チャープ数Ｍ２を増加させた場合であっても、第２変換処理部５３が行う２次元ＦＦＴ処理についての演算結果を記憶する記憶部５４の記憶容量（使用量）の増加をさらに抑えることができる。なお、第１変換処理部５１および第２変換処理部５３による２次元ＦＦＴ処理の結果は、時間的に連続する複数のビート信号の周波数スペクトルにおける距離ビンｆｒ毎のビート信号ＳＢのパワー値の時間的変化を周波数分布で表した周波数スペクトルを示す情報であり、距離ビンｆｒ毎に各速度ビンｆｖの値（レベル）の情報を含む。
【０１２０】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  レーダ装置
１０  送信部
２０  受信部
３０  生成部
４０  処理部
４１  送信制御部
４２  パラメータ変更部（変更部の一例）
４３  信号処理部
４４  周波数解析部
４７  距離・相対速度演算部（第２導出部の一例）
５１  第１変換処理部（第１処理部の一例）
５２  距離・相対速度演算部（第１導出部の一例）
５３  第２変換処理部（第２処理部の一例）
５４  記憶部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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