(57)【要約】【課題】上方構造物の検知を判別する電子走査型レーダ装置を提供する。【解決手段】送信波を送信する送信アンテナ３と、送信波が対象物に反射した受信波を受信する受信アンテナ１１から１ｎと、受信波の強度を算出する受信強度算出部２２と、受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する距離検出部２４と、距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が減少する場合、前記対象物を上方構造物と判定する上方構造物判別処理部２８とを有する。【選択図】図１
2011117896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を送信する送信アンテナと、
前記送信波が対象物に反射した受信波を受信する受信アンテナと、
前記受信波の強度を算出する受信強度算出部と、
前記受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する距離検出部と、
前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が減少する場合、前記対象物を上方構造物と判定する上方構造物判別処理部と、
を備えたことを特徴とする電子走査型レーダ装置。
【請求項２】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが正である場合に前記対象物を上方構造物と判定することを特徴とする請求項１に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項３】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが閾値より大きい場合に前記対象物を上方構造物と判定することを特徴とする請求項１に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項４】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して近似曲線で近似し、前記距離が狭まるに連れて前記近似曲線の値が減少する場合、ある場合に前記対象物を上方構造物と判定することを特徴とする請求項１に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項５】
送信波を送信する送信アンテナと、
前記送信波が対象物に反射した受信波を受信する受信アンテナと、
前記受信波の強度を算出する受信強度算出部と、
前記受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する距離検出部と、
前記上方構造物判別処理部は、前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が増加または一定の場合、前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする電子走査型レーダ装置。
【請求項６】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが負またはゼロの場合に前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする請求項５に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項７】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが閾値以下の場合に前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする請求項５に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項８】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して近似曲線で近似し、前記距離が狭まるに連れて前記近似曲線の値が増加または一定の場合、前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする請求項５に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項９】
前記上方構造物判別処理部は、前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が増加または一定の場合、前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする請求項１に記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項１０】
前記受信波の強度から前記対象物の方位を検出する方位検出部と、
前記距離と前記方位に基づいて前回のサイクルで検出した前記対象物と今回のサイクルで検出した前記対象物を紐付けする物標引継ぎ処理部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電子走査型レーダ装置。
【請求項１１】
受信アンテナにより受信した受信波の強度を算出する第１のステップと、
前記受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する第２のステップと、
前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が減少する場合、前記対象物を上方構造物と判定する第３のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知した対象物が上方構造物か否か判別する電子走査型レーダ装置およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波レーダ(以後、レーダ)は、通常、自動車の車体前方に搭載され、車間警報、車速制御などに用いられている。車載レーダとしては、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダ、多周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダ、及びパルスレーダ等の方式を利用した電子走査型のレーダが用いられている。レーダを搭載した自車の前方に障害物が存在する場合、レーダは自車と障害物との相対的な距離、方位、速度などの情報を有した物標データを車間警報、車速制御システムに出力する。車間警報、車速制御システムは、その物標の位置情報に応じて、自車と障害物との距離を維持させたり、衝突が予想される場合には警報を発したり、自車を減速させたりといった自車の制御を行う。
【０００３】
また、自車の前方に障害物が存在しない場合、レーダは何も検知しないため、レーダは物標データを出力しない。その場合、車間警報、車速制御システムは自車をあらかじめ設定された一定の車速で走行させるよう制御を行う。一方、図７に示すように車７１の前方に障害物７４は存在しないが、上方に構造物（例えば、看板、陸橋および橋脚など）７３が存在する場合には、上方構造物７３は、自車の進行を妨げるものではない為、車間警報、車速制御システムは自車をあらかじめ設定された一定の車速で走行させるよう制御を行うべきである。しかし、高さ方向の分解能がない車載レーダ７２は、アンテナ特性と上方構造物の反射強度によっては、あたかも前方に障害物があるかのように物標データを出力してしまう場合がある。そうすると、車間警報、車速制御システムは、前方に障害物が存在しないにも関わらず、警報を発したり、減速制御を掛けたりといった問題があった。
【０００４】
次に、従来のレーダによる上方構造物の誤検知のメカニズムについて説明する。図８（ａ）にレーダの受信アンテナの仰角方向（ＥＬ方向）の感度のパターンの例を示す。ＥＬ角度０ｄｅｇを中心とした最も信号レベルが高いピークを持つ山をメインローブと呼び、それ以降の山を角度が大きくなる毎に、第１サイドローブ、第２サイドローブ、第３サイドローブ、第４サイドローブと呼ぶ。ここで、受信波の強度とは、受信信号の強度を意味し、受信波の強度の山のパターンは、受信アンテナが受信する信号の波長および受信アンテナの指向性によって決まるものである。第１サイドローブの受信波の強度は、メインローブの受信波の強度よりも矢印８１で示す分だけ低くなっており、以下第２サイドローブ、第３サイドローブ、第４サイドローブについても、メインローブの受信波の強度よりも低くなっている。
【０００５】
図８（ｂ）は、車８２に搭載されたレーダ８３と上方構造物８４との距離および車載レーダ８３から見た上方構造物８４の仰角度をθと表している。
図８（ｃ）の実線８５は反射係数の大きな上方構造物の車載レーダにおける受信波の強度、点線８６は反射係数の小さな上方構造物の車載レーダにおける受信波の強度、実線８７は閾値を表している。
レーダと上方構造物の高低差は一定のため、自車つまりはレーダが上方構造物に接近するに従って（つまり距離が狭まるに従って）、仰角度θは大きくなり、レーダの受信信号レベルは図８（ａ）に示すビームパターンに従って低くなる。具体的には、図８（ｃ）に示すように、上方構造物が近づき仰角度が大きくなるに従い、反射信号を検出するローブがメインローブから順に、第１サイドローブ、第２サイドローブ、第３サイドローブ、第４サイドローブへとずれてゆく。
【０００６】
図８（ｃ）の点線８６で示すように上方構造物の反射係数が小さければ、上方構造物が近距離になり仰角度が大きくなると、サイドローブで反射した信号を検出するので、受信波の強度が閾値８７よりも小さくなり、その反射信号を検出できなくなって、誤動作しなくなるから問題がなかった。しかし、図８（ｃ）の実線８５で示すように上方構造物の反射係数が大きければ、上方構造物が近距離になり仰角度が大きくなっても、受信波の強度が閾値８７よりも大きいので、サイドローブの受信波の強度でも、反射信号を検出できてしまうという問題があった。
【０００７】
その問題に対し、上方構造物に対する検知を抑制する目的で、これまでアンテナによる検知抑制方法が採られてきた。その１つとして、仰角方向（ＥＬ方向）のサイドローブを低減する方法が提案されている。前述の通り、上方構造物の検知は遠方ではメインローブによるものであるが、距離が近づくに連れてサイドローブによる検知へと移行する。よって、サイドローブの受信波の強度が低減できれば、近場での検知を抑制することが可能である。アンテナのサイドローブの受信波の強度の低減には、複数設けたサブアレーの配置を調整する（特許文献１）など、様々の手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９４２０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、サイドローブの受信波の強度を完全に無くすことは出来ない為、サイドローブの受信波の強度低減分を超えるほど反射係数の大きい上方構造物が存在した場合、検知を抑制することは出来ない。特に、アンテナサイズに制約のある車載用レーダでは、アレー配置も制限される為、サイドローブの受信波の強度低減効果には限界があるという問題がある。
【００１０】
また、高さ方向にレーダのアレーを増やすことが提案されている。従来のアンテナは高さ方向の分解能を有していない。そこで、横方向同様に高さ方向にも複数のアレーを設け、ディジタル・ビーム・フォーミング（ＤＢＦ）等で到来波の角度を算出することが出来れば、上方構造物を受信アンテナが検知しても、前方に存在する障害物ではないことを認識できる。しかし、アンテナが高さ方向に大きくことなることや、アレー数増加に伴う回路の増加、信号処理の複雑化に伴うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などの演算器の処理負荷増大といった課題がある。以上のように、小型化、低コスト化が求められる車載用レーダにおいては、アンテナによる上方構造物の検知を完全に抑制するのは困難である。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アンテナに改変を加えることなく、検知した対象物が上方構造物か否か判別する電子走査型レーダ装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下［１］−［１１］の態様を提供するものである。
［１］送信波を送信する送信アンテナと、前記送信波が対象物に反射した受信波を受信する受信アンテナと、前記受信波の強度を算出する受信強度算出部と、前記受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する距離検出部と、前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が減少する場合、前記対象物を上方構造物と判定する上方構造物判別処理部と、を備えたことを特徴とする電子走査型レーダ装置。
本発明の第１の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離が狭まるに連れて、受信波の強度が減少する場合、対象物を上方構造物と判定する電子走査型レーダ装置を提供できる。
【００１３】
［２］前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが正である場合に前記対象物を上方構造物と判定すること特徴とする上記[１]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第２の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と受信波の強度の複数の組を線形近似し、その近似直線の傾きが正である場合に上方構造物と判定することができる。
【００１４】
［３］前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが閾値より大きい場合に前記対象物を上方構造物と判定することを特徴とする上記[１]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第３の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と受信波の強度の複数の組を線形近似し、その近似直線の傾きが閾値より大きい場合に上方構造物と判定することができる。
【００１５】
［４］前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して近似曲線で近似し、前記距離が狭まるに連れて前記近似曲線の値が減少する場合、ある場合に前記対象物を上方構造物と判定することを特徴とする上記[１]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第４の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と受信波の強度の複数の組を曲線で近似し、当該距離が狭まるに連れて近似曲線の値が減少する場合、対象物を上方構造物と判定することができる。
【００１６】
［５］送信波を送信する送信アンテナと、前記送信波が対象物に反射した受信波を受信する受信アンテナと、前記受信波の強度を算出する受信強度算出部と、前記受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する距離検出部と、前記上方構造物判別処理部は、前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が増加または一定の場合、前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする上記[１]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第５の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離が狭まるに連れて、受信波の強度が増加または一定の場合、対象物を前方構造物と判定することができる。
【００１７】
［６］前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが負またはゼロの場合に前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする上記[５]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第６の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と受信波の強度の複数の組を線形近似し、その近似直線の傾きが負またはゼロである場合に前方構造物と判定することができる。
【００１８】
［７］前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して一次関数で近似し、前記一次関数の傾きを算出し、前記傾きが閾値以下の場合に前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする上記[５]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第７の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と受信波の強度の複数の組を線形近似し、その近似直線の傾きが閾値以下である場合に前方構造物と判定することができる。
【００１９】
［８］前記上方構造物判別処理部は、前記距離と前記受信波の強度の複数の組に対して近似曲線で近似し、前記距離が狭まるに連れて前記近似曲線の値が増加または一定の場合、前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする上記[５]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第８の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と受信波の強度の複数の組を曲線で近似し、対象物と電子走査型レーダ装置との距離が狭まるに連れて近似曲線の値が増加または一定の場合、対象物を前方構造物と判定することができる。
【００２０】
［９］前記上方構造物判別処理部は、前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が増加または一定の場合、前記対象物を前方構造物と判定することを特徴とする上記[１]に記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第９の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離が狭まるに連れて、受信波の強度が減少する場合、対象物を上方構造物と判定し、受信波の強度が増加または一定の場合、対象物を前方構造物と判定することができる。
【００２１】
［１０］前記受信波の強度から前記対象物の方位を検出する方位検出部と、前記距離と前記方位に基づいて前回のサイクルで検出した前記対象物と今回のサイクルで検出した前記対象物を紐付けする物標引継ぎ処理部と、を備えたことを特徴とする上記[１]から[９]のいずれかに記載の電子走査型レーダ装置。
本発明の第１０の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離と対象物の方位から前回のサイクルで抽出した対象物と今回のサイクルで抽出した対象物を紐付けすることで複数の対象物を区別でき、対象物毎に、上方構造物であるか前方構造物であるか判定できる。
【００２２】
［１１］受信アンテナにより受信した受信波の強度を算出する第１のステップと、前記受信波に基づいて前記対象物までの距離を検出する第２のステップと、前記距離が狭まるに連れて前記受信波の強度が減少する場合、前記対象物を上方構造物と判定する第３のステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
本発明の第１１の態様によれば、対象物から電子走査型レーダ装置までの距離が狭まるに連れて受信波の強度が減少する場合、対象物を上方構造物と判定するプログラムを提供できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、アンテナに改変を加えることなく、検知した対象物が上方構造物か否か判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態である電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】送信波及び受信波により、三角波の上昇領域及び下降領域におけるビート信号の生成を説明する概念図である。
【図３】複数本のアンテナの配列している面に対して垂直方向の軸に対する反射波の到来角度を算出する方法を示した図である。
【図４】前方に存在する障害物の受信波の強度の距離特性と上方構造物の受信波の強度の距離特性を説明する図である。
【図５】物標抽出処理全体のフローチャートである。
【図６】上方構造物判別処理のフローチャートである。
【図７】車から見て水平前方には、障害物が存在しないが、上方に構造物が存在する場合に、車載レーダが水平前方に障害物があると誤検知してしまう例を説明する概念図である。
【図８】車載レーダが上方構造物を検知するという問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態による電子走査型レーダ装置（ＦＭＣＷ方式ミリ波レーダ）について図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成例を示すブロック図である。
この図において、本実施形態による電子走査型レーダ装置は、受信アンテナ１１〜１ｎ、ミキサ２１〜２ｎ、送信アンテナ３、分配器４、フィルタ５１〜５ｎ、ＳＷ（スイッチ）６、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）７、制御部８、三角波生成部９、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０、信号処理部２０を有している。
上記信号処理部２０は、メモリ２１、受信強度算出部２２、ＤＢＦ検知部２３、距離検出部２４、速度検出部２５、方位確定部２６、物標引継ぎ処理部２７、上方構造物判別処理部２８及び物標出力処理部２９を有している。
【００２６】
次に、図１を参照して、本実施形態による電子走査型レーダ装置の動作を説明する。
受信アンテナ１１〜１ｎは、送信波が対象物にて反射し、この対象物から到来する反射波、すなわち受信波を受信する。
ミキサ２１〜２ｎ各々は、送信アンテナ３から送信される送信波と、各受信アンテナ１１〜１ｎそれぞれにおいて受信された受信波が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号を生成する。
上記送信アンテナ３は、三角波生成部９において生成された三角波信号を、ＶＣＯ１０において周波数変調した送信信号を対象物に対して送信波として送信する。
分配器４は、ＶＣＯ１０からの周波数変調された送信信号を、上記ミキサ２１〜２ｎおよび送信アンテナ３に分配する。
【００２７】
フィルタ５１〜５ｎ各々は、それぞれミキサ２１〜２ｎにおいて生成された各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したＣｈ１〜Ｃｈｎのビート信号に対して帯域制限を行い、ＳＷ（スイッチ）６へ帯域制限されたビート信号を出力する。
ＳＷ６は、制御部８から入力されるサンプリング信号に対応して、フィルタ５１〜５ｎ各々を通過した各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したＣｈ１〜Ｃｈｎのビート信号を、順次切り替えて、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）７に出力する。
ＡＤＣ７は、上記ＳＷ６から上記サンプリング信号に同期して入力される各受信アンテナ１１〜１ｎ各々に対応したＣｈ１〜Ｃｈｎのビート信号を、上記サンプリング信号に同期してＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換し、信号処理部２０におけるメモリ２１の波形記憶領域に順次記憶させる。
制御部８は、マイクロコンピュータなどにより構成されており、図示しないＲＯＭなどに格納された制御プログラムに基づき、図７に示す電子走査型レーダ装置全体の制御を行う。
信号処理部２０内のメモリ２１は、Ａ／Ｄコンバータ７においてデジタル変換されたデジタル信号を各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとに格納する。
【００２８】
＜距離、相対速度、水平角度（方位）を検出する原理＞
次に、図２を用いて、本実施形態における信号処理部２０において用いられる、電子走査型レーダ装置と対象物との距離、相対速度、角度（方位）を検出する原理について簡単に説明する。
図２は、図１の三角波生成部９において生成された信号をＶＣＯ１０において、中心周波数ｆ０、変調幅Δｆで周波数変調した送信信号と、その送信信号が対象物に反射されて受信信号として入力される状態を示す。図２の例は対象物が１つの場合を示している。
図２（ａ）に示すように、送信する信号に対し、対象物からの反射波である受信信号が、レーダと対象物との距離に応じて右方向（時間遅れ方向）に遅延されて受信される。さらに、ドップラー効果によって対象物との相対速度に応じて、送信信号に対して上下方向（周波数方向）に変動する。
【００２９】
受信強度算出部２２は、メモリ２１に格納された各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとのビート信号（図２（ａ）の下図）に対して、フーリエ変換を行う。ここで、フーリエ変換後の複素数データの振幅を信号レベルと呼ぶこととする。受信強度算出部２２は、何れかのアンテナにおける複素数データまたは、全アンテナの複素数データの加算値を周波数スペクトル化することにより、スペクトルの各ピーク値に対応するビート周波数、すなわち距離に依存した対象物の存在として検出することができる。ここで、全アンテナの複素数データの加算により、ノイズ成分が平均化されてＳ／Ｎ比が向上する。
フーリエ変換の結果、図２（ｂ）に示されるように、対象物が１つの場合、上昇領域及び下降領域にそれぞれに１つのピーク値を有することなる。ここで、図８（ｂ）は横軸が周波数、縦軸が信号強度となっている。
【００３０】
そして、受信強度算出部２２は、図２（ｂ）に示すビート周波数毎の信号レベルから、予め設定された数値（閾値）を超える信号レベルを検出することによって、対象物が存在していることを判定する。ここで、信号レベルのピーク値を受信波の強度と称す。
受信強度算出部２２は、信号レベルのピークを検出した場合、ピーク値のビート周波数（ビート信号の上り部分及び下り部分の双方）を対象物周波数として距離検出部２４、速度検出部２５へ出力する。受信強度算出部２２は、周波数変調幅Δｆを距離検出部２４へ出力し、中心周波数ｆ０を速度検出部２５へ出力する。また、受信強度算出部２２は、信号レベルの下り部分のピーク値を上方構造物判別処理部２８へ出力する。
受信強度算出部２２は、信号レベルのピークを検出できなかった場合、物標候補がないという情報を物標出力処理部２９に出力する。
なお、ビート信号の上り部分のピーク値、またはビート信号の上り部分のピーク値とビート信号の下り部分のピーク値の平均を信号レベルとして使用してもよい。
【００３１】
複数の対象物が存在する場合、フーリエ変換後には、ビート信号の上り部分とビート信号の下り部分のそれぞれに対象物の数と同じ数のピークが表れる。レーダと対象物の距離に比例して、受信信号が遅延し、図２（ａ）における受信信号は右方向にシフトするので、レーダと対象物との距離が離れるほど、ビート信号の周波数は、小さくなる。
複数の対象物に対応する信号レベルのピークが複数検出された場合には、上りの部分および下りの部分のピーク値ごとに、周波数が小さいものから順番に番号をつけて、上方構造物判別処理部２８へ出力する。ここで、上りおよび下りの部分において、同じ番号のピークは、同じ対象物に対応しており、それぞれの識別番号を対象物の番号とする。
【００３２】
次に、距離検出部２４は、受信強度算出部２２から入力される上昇部分の対象物周波数ｆｕと、下降部分の対象物周波数ｆｄとから、下記式により距離ｒを算出し、物標引継ぎ処理部２７へ出力する。
ｒ＝｛Ｃ・Ｔ／（２・Δｆ）｝・｛（ｆｕ＋ｆｄ）／２｝
また、速度検出部２５は、受信強度算出部２２から入力される上昇部分の対象物周波数ｆｕと、下降部分の対象物周波数ｆｄとから、下記式により相対速度ｖを算出し、物標引継ぎ処理部２７へ出力する。
ｖ＝｛Ｃ／（２・ｆ０）｝・｛（ｆｕ−ｆｄ）／２｝
上記距離ｒ及び相対速度ｖを算出する式において、Ｃは光速度、Ｔは変調時間（上昇部分/下降部分）、ｆｕは上昇部分における対象物周波数、ｆｄは下降部分における対象物周波数である。
【００３３】
次に、本実施形態における受信アンテナ１１〜１ｎは、図１に示すように、間隔ｄにより配置されたアレー状のアンテナである。上記受信アンテナ１１〜１ｎには、アンテナの配列している面に対する垂直方向の軸との角度φ方向から入射される、対象物からの到来波（入射波、すなわち送信アンテナ３から送信した送信波に対する対象物からの反射波）が入力する。このとき、上記到来波は、上記受信アンテナ１１〜１ｎにおいて同一角度φにて受信される。端ともう１端の受信アンテナ間にて発生する受信信号の位相差は、受信信号の周波数ｆ、端ともう１端の受信アンテナ間の間隔ｄｎ−１および角度φから、位相差は、２πｆ・（ｄｎ−１・ｓｉｎφ／Ｃ）で算出される。
【００３４】
上記位相差を利用して、ＤＢＦ（デジタルビームフォーミング）処理部２３は、入力される各アンテナに対応した時間軸でフーリエ変換された複素データを、アンテナの配列方向にさらにフーリエ変換し、すなわち空間軸フーリエ変換を行う。そして、ＤＢＦ処理部２３は、角度分解能に対応した角度チャネル毎のスペクトルの強度を示す空間複素数データを算出し、ビート周波数毎に方位検出部２６に出力する。
方位検出部２６は、算出されたビート周波数毎の空間複素数データの値の大きさのうち、一番大きな値を取る角度φを対象物が存在する方位として物標引継ぎ処理部２７に出力する。
【００３５】
物標引継ぎ処理部２７は、今回算出した対象物の距離、相対速度、方位の値と、メモリ２１から読み出した１サイクル前に算出された対象物の距離、相対速度、方位の値とのそれぞれの差分の絶対値が、それぞれの値毎に決められた値よりも小さい場合、１サイクル前に検知した対象物と今回検知した対象物を同じものと判定する。その場合、物標引継ぎ処理部２７は、メモリ２１から読み出したその対象物の物標引継ぎ処理回数を１増やす。そうでない場合には、物標引継ぎ処理部２７は、新しい対象物を検知したとみなす。また、物標引継ぎ処理部２７は今回の対象物の距離、相対速度、方位およびその対象物の物標引継ぎ処理回数をメモリ２１に保存する。また、物標引継ぎ処理部２７は、上方構造物判別処理部２８へ対象物の識別番号を出力する。
【００３６】
＜上方構造物の判別アルゴリズム＞
次に、上方構造物判別処理部２８における、上方構造物の判別アルゴリズムを、図４を用いて説明する。図４（ａ）の曲線は、車載レーダと前方に存在する障害物の高さがほぼ同等と想定した時における、レーダと前方に存在する障害物の間の距離と信号レベルのピーク値の特性を示し、図４（ａ）の直線はその曲線の一次近似直線を表している。車載レーダと障害物の高さがほぼ同等のため、障害物からの反射波を、受信アンテナ１ｎは、常にＥＬビームパターンのメインローブで検知していることになる。反射波が複数回反射して受信アンテナで検知すること（マルチパス）によって、受信波の強度が落ち込むところがあるが、図４（ａ）の曲線は全体的な傾向としては、送信して対象物に反射して戻ってくる信号の距離減衰によって、遠方では受信波の強度が低く、近距離では受信波の強度が高くなる傾向にある。
【００３７】
一方、図４（ｂ）に、上方構造物の距離と受信波の強度の特性曲線とその曲線の一次近似直線を示す。車載レーダの高さに比べて、上部構造物が高い場所に存在するため、車載レーダと前方に存在する障害物の間の距離が離れている場合には、受信アンテナ１ｎは、ＥＬビームパターンのメインローブで検知する。一方、車が前方に移動し、車載レーダと前方に存在する障害物の間の距離が狭まるに連れて、仰角度θが大きくなるため、図８（ａ）に示す受信アンテナ１ｎのＥＬビームパターンに沿って、受信アンテナ１ｎの受信波の強度が減少する傾向にある。そのため、図４（ｂ）の曲線全体で見ると、車載レーダと前方に存在する障害物の間の距離が離れている場合には受信波の強度が高く、その距離が狭い場合には受信波の強度が低くなる傾向がある。
【００３８】
上方構造物判別処理部２８は、図４（ａ）に示すように、車載レーダと対象物間の距離と受信波の強度のデータを一次近似した際の一次近似直線の傾きが負またはゼロであれば、自車がこれから走行する経路上にある障害物（前方構造物）と判別する。一方、図４（ｂ）に示すように、車載レーダと対象物間の距離と受信波の強度のデータを一次近似した際の一次近似直線の傾きが正であれば、上方構造物判別処理部２８は、対象物を上方構造物と判別する。
【００３９】
上記の傾きを計算するために、上方構造物判別処理部２８は、最小二乗法で直線近似する際に使用する中間データを計算する。具体的には、ｎ個のデータ（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），．．．，（ｘｎ，ｙｎ）が得られた時の、近似直線をｙ＝ａｘ＋ｂとすると、傾きａと切片ｂは以下の式で求められる。
【００４０】
【数１】
2011117896.tif 000003
【００４１】
【数２】
2011117896.tif 000004
【００４２】
ここで、ｘ１，ｘ２，．．．，ｘｎは、距離検出部２４から入力された各サンプル時点での車載レーダから対象物までの距離を示し、ｙ１，ｙ２，．．．，ｙｎは、受信強度算出部２２から入力された各サンプル時点での下りのビート信号をフーリエ変換した信号のピーク値を示している。次に、中間データＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを以下の式で定義する。
【００４３】
【数３】
2011117896.tif 000005
【００４４】
【数４】
2011117896.tif 000006
【００４５】
【数５】
2011117896.tif 000007
【００４６】
【数６】
2011117896.tif 000008
【００４７】
そうすると、［数１］はＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いて、以下の式で表される。
【００４８】
【数７】
2011117896.tif 000009
【００４９】
同様にして、［数２］はＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いて、以下の式で表される。
【００５０】
【数８】
2011117896.tif 000010
【００５１】
［数７］から、傾きａは、未知数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤと既知数ｎによって算出されるので、
未知数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを計算すればよいことになる。未知数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを計算するには、［数３］から［数６］までのそれぞれの右辺で示されているように、それぞれの右辺第一項のシグマの中身を１からｎ−１まで総和したもの（前回までにサンプリングした車載レーダと対象物の距離と受信波の強度から算出された値を総和したもの）とｎ番目の値（今回サンプリングした値）を足すことにより計算することができる。
【００５２】
上記の上方構造物の判別アルゴリズムを参照しつつ、上方構造物判別処理部２８の具体的な処理について説明する。上方構造物判別処理部２８は、対象物の検知開始から１サンプル前までのＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを中間データとしてメモリ２１から読み出す。上方構造物判別処理部２８は、距離検出部２４から入力された対象物と車載レーダ間の距離ｘｎでサイクル毎に新たにサンプルした値と受信強度算出部２２から入力された信号のピーク値ｙｎから、ｘｎ２、ｙｎ、ｘｎｙｎ、ｘｎを算出し、それぞれの算出した値を、それぞれメモリ２１から読み出したＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに加えることにより、現在のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを算出する。その後、上方構造物判別処理部２８は、算出された現在のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いて、［数１］の傾きａを計算する。
【００５３】
傾きａが正の数の場合、上方構造物判別処理部２８は、対象物を上方構造物と判定する。傾きａが負またはゼロの場合、上方構造物判別処理部２８は、対象物を前方構造物と判定する。上方構造物判別処理部２８は、対象物が上方構造物であるか前方構造物であるかの情報を物標出力処理部２９に出力する。また、上方構造物判別処理部２８は、現在のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを新たな中間データとして、メモリ２１内に保存されているそれぞれの値を更新する。
【００５４】
物標出力処理部２９は、対象物が前方構造物である場合に、その対象物の識別番号を物標として出力する。物標出力処理部２９は、複数の対象物の判定結果を受け取り、そのどちらもが前方構造物である場合、自車の車線上にある対象物の識別番号を物標として出力する。また、物標出力処理部２９は、複数の対象物の判定結果を受け取り、そのどちらもが前方構造物である場合であって、２つ以上の対象物が自車の車線上にある場合、メモリ２１から読み出した物標引継ぎ処理回数が多い対象物の識別番号を物標として出力する。
なお、物標出力処理部２９は、対象物が上方構造物である場合、または受信強度算出部２２から物標候補がないという情報が入力された場合には、物標なしとしてゼロを出力する。
【００５５】
次に、物標抽出処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。信号処理部２０は、ＡＤ変換された各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとのビート信号をメモリ２１に格納する（ステップＳ５０１）。
次に、受信強度算出部２２は、各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとのビート信号をフーリエ変換し、信号レベルを算出する（ステップＳ５０２）。
受信強度算出部２２は、アンテナ毎に時間方向にフーリエ変換した値をＤＢＦ処理部２３へ出力する。
また、受信強度算出部２２は、周波数変調幅Δｆ、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数を距離検出部２４へ出力する。
また、受信強度算出部２２は、中心周波数ｆ０、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数を速度検出部２５へ出力する。
また、受信強度算出部２２は、信号レベルの下り部分のピーク値を上方構造物判別処理部２８へ出力する。
また、受信強度算出部２２は、受信波の強度を検出できなかった場合、物標候補がないことを物標出力処理部２９に出力する。
【００５６】
次に、ＤＢＦ処理部２３は、受信強度算出部２２から入力されたアンテナ毎に時間方向にフーリエ変換した値を、アンテナの配列方向にさらにフーリエ変換を行い、角度分解能に対応した角度チャネル毎の空間複素数を計算し、ビート周波数毎に方位検出部２６へ出力する（ステップＳ５０３）。
【００５７】
次に、距離検出部２４は、受信強度算出部２２から入力される周波数変調幅Δｆ、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数から、距離を算出する（ステップＳ５０４）。また、速度検出部２５は、受信強度算出部２２から入力される中心周波数、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数から、相対速度を算出する（ステップＳ５０４）。
【００５８】
方位検出部２６は、算出されたビート周波数毎の空間複素数のうち、一番振幅が大きな値を取る角度を、対象物が存在する方位として物標引継ぎ処理部２７に出力する（ステップＳ５０５）。
【００５９】
次に、物標引継ぎ処理部２７は、今回算出した対象物の距離、相対速度、方位の値と、メモリ２１から読み出した１サイクル前に算出された対象物の距離、相対速度、方位の値とのそれぞれの差分の絶対値が、それぞれの値毎に決められた値よりも小さい場合、１サイクル前に検知した対象物と今回検知した対象物を同じものと判定し、メモリ内の対象物の距離、相対速度、方位の値を更新し、上方構造物判別処理部２８へ対象物の識別番号を出力する（ステップＳ５０６）。
【００６０】
次に、上方構造物判別処理部２８は、物標引継ぎ処理部２７から入力された対象物が上方構造物かどうか判定し、対象物が上方構造物であるか前方構造物であるかの情報を物標出力処理部２９へ出力する（ステップＳ５０７）。
【００６１】
次に、物標出力処理部２９は、対象物が前方構造物である場合に、その対象物の識別番号を物標として出力する（ステップＳ５０８）。物標出力処理部２９は、複数の対象物の判定結果を受け取り、そのどちらもが前方構造物である場合、自車の車線上にある対象物の識別番号を物標として出力する。また、物標出力処理部２９は、複数の対象物の判定結果を受け取り、そのどちらもが前方構造物の場合であって、２つ以上の対象物が自車の車線上にある場合、メモリ２１から読み出した物標引継ぎ処理回数が多い対象物の識別番号を物標として出力する。
【００６２】
次に、上方構造物判別処理の詳細について、図６のフローチャートを参照して説明する。まず、上方構造物判別処理部２８は、距離検出部２４から入力された対象物と車載レーダ間の距離ｘの現在の値と受信強度算出部２２から入力された受信波の強度ｙから、ｘ２、ｙ、ｘｙおよびｘを算出し、それぞれの値をメモリ２１から読み出したそれぞれの前サイクルまでの総和であるＡ、Ｂ、Ｃ及びＤへ加算する（ステップＳ６０１）。  次に、上方構造物判別処理部２８は、更新した中間データＡ、Ｂ、Ｃ及びＤから［数７］を用いて、現在までに測定された距離ｘと受信波の強度の組を、最小二乗法で一次近似した時の近似式の傾きを計算する（ステップＳ６０２）。
【００６３】
次に、傾きが正（プラス）の場合（ステップＳ６０３  ＹＥＳ）、上方構造物判別処理部２８は、その対象物を上方構造物と判定し、対象物が上方構造物であるという情報を物標出力処理部２９へ出力する（ステップＳ６０４）。傾きが負またはゼロの場合（ステップＳ６０３  ＮＯ）、上方構造物判別処理部２８は対象物が前方構造物であるとみなし、対象物が前方構造物であるという情報を物標出力処理部２９へ出力する（ステップＳ６０５）。次に、上方構造物判別処理部２８は、更新した中間データＡ、Ｂ、Ｃ及びＤをメモリ２１に保存する（ステップＳ６０６）。
【００６４】
なお、ステップＳ６０２における近似式は、線形近似だけでなく、２次方程式などの多項式近似、対数近似、指数近似等の近似曲線でもよく、受信波の強度ｙが対象物と車載レーダ間の距離ｘが狭まるにつれて、増加するか減少するか分かればよい。この場合、受信波の強度ｙが対象物と車載レーダ間の距離ｘが狭まるに連れて減少すれば、上方構造物判別処理部２８は対象物を上方構造物と判定する。反対に、受信波の強度ｙが対象物と車載レーダ間の距離ｘが狭まるに連れて増加するかまたは一定の場合、上方構造物判別処理部２８は対象物を前方構造物と判定する。
また、ステップＳ６０３における上方構造物と判定する条件は、近似直線の傾きが所定の閾値よりも大きな値という条件でもよい。一方、近似直線の傾きが所定の閾値以下の場合に、上方構造物判別処理部２８は対象物を前方構造物と判定してもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１１、１ｎ  受信アンテナ
２１、２ｎ  ミキサ
３  送信アンテナ
４  分配器
５１、５ｎ  フィルタ
６  ＳＷ
７  ＡＤＣ
８  制御部
９  三角波生成部
１０  ＶＯＣ
２０  信号処理部
２１  メモリ
２２  受信強度算出部
２３  ＤＢＦ処理部
２４  距離検出部
２５  速度検出部
２６  方位検出部
２７  物標引継ぎ処理部
２８  上方構造物判別処理部
２９  物標出力処理部
【図１】
2011117896.tif 000011
【図２】
2011117896.tif 000012
【図３】
2011117896.tif 000013
【図４】
2011117896.tif 000014
【図５】
2011117896.tif 000015
【図６】
2011117896.tif 000016
【図７】
2011117896.tif 000017
【図８】
2011117896.tif 000018