(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで高精度の速度を算出することのできるレーダ装置を提供する。【解決手段】レーダ装置は、予め定められた繰り返し周波数の送信波を送信する送信部と、送信波の物体での反射波を受信する受信部と、受信された反射波に基づいて、物体の位置および速度を算出する位置速度算出部７０と、算出された物体の位置および速度に基づいて、所定の数値範囲内に含まれる折り返し数の候補ごとに、算出された速度を当該候補に基づいて補正することにより将来算出される予定の物体の速度および位置を予測する予測部７６と、過去に予測された所定時刻の位置および速度の折り返し数の候補ごとの組と、算出された所定時刻の位置および速度の組との比較結果に基づいて、速度の折り返し数を決定する折り返し数決定部７７と、決定された折り返し数に基づいて、算出された速度を補正する速度補正部７８と、を備える。【選択図】図６
2019132670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた繰り返し周波数の送信波を送信する送信部と、
前記送信波の物体での反射波を受信する受信部と、
受信された前記反射波に基づいて、前記物体の位置および速度を算出する位置速度算出部と、
算出された前記物体の位置および速度に基づいて、所定の数値範囲内に含まれる折り返し数の候補ごとに、算出された前記速度を当該候補に基づいて補正することにより将来算出される予定の前記物体の速度および位置を予測する予測部と、
過去に予測された所定時刻の前記位置および前記速度の前記折り返し数の候補ごとの組と、算出された前記所定時刻の前記位置および前記速度の組との比較結果に基づいて、速度の折り返し数を決定する折り返し数決定部と、
決定された前記折り返し数に基づいて、算出された前記速度を補正する速度補正部と、を備えるレーダ装置。
【請求項２】
さらに、
前記予測部が予測した前記物体の速度および位置の前記折り返し数の候補ごとの組を記憶する記憶部を備える、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記記憶部は、さらに、前記折り返し数決定部が決定した前記折り返し数を記憶しており、
前記予測部は、さらに、前記記憶部に記憶されている前記折り返し数に基づいて、前記所定の数値範囲を決定する、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記予測部は、前記記憶部に記憶されている、前記物体の速度および位置の前記折り返し数の候補ごとの組ならびに前記折り返し数に基づいて、前記所定の数値範囲を決定する、請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記折り返し数決定部は、複数の期間における前記比較結果に基づいて、前記折り返し数を決定する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波などの電波を利用したレーダ装置が、走行車両の観測用途等で用いられている。このようなレーダ装置では、ドップラ周波数が送信波の繰り返し周波数以下となる速度までしか算出することができない。このため、観測対象となる物体の速度が大きい場合には、ドップラ周波数が観測可能な上限である繰り返し周波数を超えてしまい、算出された速度が真の速度よりも低速な速度として観測される「折り返し」と呼ばれる現象が発生する。このため、正確な速度を算出することができない。
【０００３】
このような問題を解決するために、２種類の繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波に基づいてそれぞれ速度を算出し、算出した速度の差から、折り返し数を決定し、速度補正をするレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８９１１５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】四分一浩二、外２名、”拡大するミリ波技術の応用”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２９年１２月１３日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.spc.co.jp/spc/pdf/giho21_09.pdf〉
【非特許文献２】稲葉敬之、桐本哲郎、”車載用ミリ波レーダ”、自動車技術、２０１０年２月、第６４巻、第２号、Ｐ．７４−７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているレーダ装置によると、２種類の繰り返し周波数の信号を送信している。つまり、繰り返し周波数の信号を発生するための送信部が２つ必要となり、送信部が１つの場合に比べ、装置が大型化し、コストが掛かるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、装置を大型化させることなく、低コストで高精度の速度を算出することのでき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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様に係るレーダ装置は、予め定められた繰り返し周波数の送信波を送信する送信部と、前記送信波の物体での反射波を受信する受信部と、受信された前記反射波に基づいて、前記物体の位置および速度を算出する位置速度算出部と、算出された前記物体の位置および速度に基づいて、所定の数値範囲内に含まれる折り返し数の候補ごとに、算出された前記速度を当該候補に基づいて補正することにより将来算出される予定の前記物体の速度および位置を予測する予測部と、過去に予測された所定時刻の前記位置および前記速度の前記折り返し数の候補ごとの組と、算出された前記所定時刻の前記位置および前記速度の組との比較結果に基づいて、速度の折り返し数を決定する折り返し数決定部と、決定された前記折り返し数に基づいて、算出された前記速度を補正する速度補正部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、装置を大型化させることなく、低コストで高精度の速度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る物体の検知期間および各シーケンスの一例を示す図である。
【図３】各シーケンスにおいて送信される送信波の一例を示す図である。
【図４】図３に示した送信波（チャープ信号）を示す図である。
【図５】レーダ装置における送信部および差分信号生成部がそれぞれ生成する送信波および差分信号の各波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る検知処理部の構成を示す図である。
【図７】速度の折り返しについて説明するための図である。
【図８】折り返し数決定部による折り返し数の決定処理について説明するための図である。
【図９】レーダ装置の検知処理部による速度補正処理の流れ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】
【００１１】
［本願発明の実施形態の概要］
最初に本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）本発明の一実施形態に係るレーダ装置は、予め定められた繰り返し周波数の送信波を送信する送信部と、前記送信波の物体での反射波を受信する受信部と、受信された前記反射波に基づいて、前記物体の位置および速度を算出する位置速度算出部と、算出された前記物体の位置および速度に基づいて、所定の数値範囲内に含まれる折り返し数の候補ごとに、算出された前記速度を当該候補に基づいて補正することにより将来算出される予定の前記物体の速度および位置を予測する予測部と、過去に予測された所定時刻の前記位置および前記速度の前記折り返し数の候補ごとの組と、算出された前記所定時刻の前記位置および前記速度の組との比較結果に基づいて、速度の折り返し数を決定する折り返し数決定部と、決定された前記折り返し数に基づいて、算出された前記速度を補正する速度補正部と、を備える。
【００１２】
この構成によると、予測部が過去に予測した折り返し数ごとの算出される予定の現在（所定時刻）の物体の位置および速度のうち、位置速度算出部が算出した現在（所定時刻）の物体の位置および速度に最も近い位置および速度が決定される。また、決定された位置および速度に対応する折り返し数の候補が、速度の折り返し数として決定される。さらに、決定された折り返し数に基づいて速度が補正される。このように、本構成では、繰り返し周波数の信号を発生するための送信部が１つの場合であっても、速度の折り返し数を決定し、速度を補正することができる。このため、装置を大型化させることなく、低コストで高精度の速度を算出することができる。
【００１３】
（２）好ましくは、上述のレーダ装置は、さらに、前記予測部が予測した前記物体の速度および位置の前記折り返し数の候補ごとの組を記憶する記憶部を備える。
【００１４】
この構成によると、折り返し数決定部は、過去に予測された折り返し数の候補ごとの物体の速度および位置を参照して、折り返し数を決定することができる。
【００１５】
（３）さらに好ましくは、前記記憶部は、さらに、前記折り返し数決定部が決定した前記折り返し数を記憶しており、前記予測部は、さらに、前記記憶部に記憶されている前記折り返し数に基づいて、前記所定の数値範囲を決定する。
【００１６】
この構成によると、予測部が速度を補正する際に用いる折り返し数の候補範囲である所定の数値範囲を、決定された折り返し数に基づいて変更することができる。これにより、上記範囲の絞り込みを行うことができるため、高速にその後の算出速度の補正処理までを実行することができる。
【００１７】
（４）また、前記予測部は、前記記憶部に記憶されている、前記物体の速度および位置の前記折り返し数の候補ごとの組ならびに前記折り返し数に基づいて、前記所定の数値範囲を決定してもよい。
【００１８】
この構成によると、物体が複数存在する場合には、物体の速度および位置の折り返し数の候補ごとの組が物体ごとに異なるため、当該組ごと、すなわち、物体ごとに所定の数値範囲を決定することができる。
【００１９】
（５）また、前記折り返し数決定部は、複数の期間における前記比較結果に基づいて、前記折り返し数を決定してもよい。
【００２０】
この構成によると、複数の折り返し数の候補の内、比較結果が最も多く分類される折り返し数の候補を、折り返し数と決定することができる。これにより、あるタイミングでの比較結果が誤っていたとしても、正確な折り返し数を算出することができる。このため、高精度の速度を算出することができる。
【００２１】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００２２】
［レーダ装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図１を参照して、レーダ装置１００は、送信部１と、複数の受信部２と、複数の差分信号生成部３と、信号処理部５と、検知処理部７とを備える。
【００２３】
レーダ装置１００は、例えば、高速道路の合流部付近などに設置され、本線を走行する車両と合流車線を走行する車両との位置および速度を検出する装置である。検出された位置および速度は、サーバ等に送信され、路車間通信により車両の合流支援を行う合流支援処理などに用いられる。なお、レーダ装置１００の設置場所および使用用途は、これに限定されるものではない。たとえば、レーダ装置１００は、車両に設置され、周囲に存在する車両の検知用途に用いられてもよい。
【００２４】
送信部１は、予め定められた繰り返し周波数のシーケンスごとに送信波を送信する。送信部１は、送信アンテナ２１と、パワーアンプ２２と、方向性結合器２３と、ＶＣＯ（Voltage-Controlled Oscillator）２４と、電圧発生部２５とを含む。
【００２５】
受信部２は、送信部１と同じ位置に配置され、送信波の物体での反射波を受信する。受信部２は、受信アンテナ３１と、ローノイズアンプ３２とを含む。
【００２６】
差分信号生成部３は、ミキサ３３と、ＩＦ（Intermediate Frequency）アンプ３４と、ローパスフィルタ３５と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３６とを含む。
【００２７】
図１では、物体の方向を検出するために、受信部２および差分信号生成部３をそれぞれ複数備えているが、物体の方向を検出する必要がなければ、受信部２および差分信号生成部３は１つずつ備えられていればよい。
【００２８】
電波センサ１０１は、たとえば、非特許文献１または非特許文献２に記載された、ＦＭ−ＣＷ方式を用いて物体を検知するレーダである。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態に係る物体の検知期間および各シーケンスの一例を示す図である。なお、図２において、横軸は時間を示す。
【００３０】
図２を参照して、検知期間は、例えば、レーダ装置が物体の検知結果を１回出力する期間を示す。
【００３１】
検知期間は、例えば、たとえば、物体の移動速度に基づいて、長さＰｍの期間として設定される。
【００３２】
検知期間には、たとえばＳｅｑ１〜ＳｅｑＭのＭ個のシーケンスが含まれる。ここで、Ｍは、２以上の整数である。１つのシーケンスにおいて、１つのパターンの送信波が送信部１から送信される。シーケンスの周期の逆数が、送信波の繰り返し周波数に相当する。
【００３３】
送信波は、例えば、電波または音波である。送信波は、例えば、２４ＧＨｚ帯、７９ＧＨｚ帯または７６ＧＨｚ帯のミリ波であってもよいし、２０ｋＨｚ以上の周波数を有する超音波であってもよい。ただし、周波数帯域は上記したものに限定されるものではない。
【００３４】
図３は、各シーケンスにおいて送信される送信波の一例を示す図である。横軸が時間を示し、縦軸が振幅を示す。送信波は周波数が時間とともに直線的に増加するチャープ信号である。
【００３５】
図４は、図３に示した送信波（チャープ信号）を示す図である。横軸が時間を示し、縦軸が周波数を示す。チャープ信号は、掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓにより特徴づけられる。また、チャープ信号の傾きＳは、周波数の時間的な変化率を示す。図４に示す例では、Ｆ２＝７７ＧＨｚ、Δｆ＝４ＧＨｚ、Ｔｓ＝４０μｓ、Ｓ＝１００ＭＨｚ／μｓである。
【００３６】
図１を参照して、電圧発生部２５は、掃引開始周波数Ｆ２、周波数掃引幅Δｆおよび掃引時間Ｔｓに基づいて、大きさが一定の割合で増加する電圧（以下、「ＦＭ変調電圧」とも称する。）を生成してＶＣＯ２４へ出力する。
【００３７】
ＶＣＯ２４は、電圧発生部２５から受ける電圧の大きさに応じた周波数を有する送信波ＲＦｔを生成する。
【００３８】
より詳細には、ＶＣＯ２４は、電圧発生部２５から受けるＦＭ変調電圧に応じて、周波数掃引幅がΔｆである送信波ＲＦｔを生成して方向性結合器２３へ出力する。
【００３９】
方向性結合器２３は、ＶＣＯ２４から受ける送信波ＲＦｔを各差分信号生成部３へ分配する。
【００４０】
パワーアンプ２２は、ＶＣＯ２４から受ける送信波ＲＦｔを増幅し、増幅後の送信波ＲＦｔを送信アンテナ２１経由で対象エリアへ送信する。
【００４１】
受信部２は、対象エリア等からの反射波を受信する。より詳細には、受信部２における受信アンテナ３１は、対象エリアにおける物体、具体的には、歩行者および自動車等の移動可能な物体、ならびにガードレールおよび支柱等の停止している物体によって反射された電波を受信することが可能である。以下では、物体が移動可能な物体である場合に適した、レーダ装置１００の動作を説明する。
【００４２】
ローノイズアンプ３２は、受信アンテナ３１が受信した反射波ＲＦｒを増幅し、差分信号生成部３へ出力する。
【００４３】
図５は、レーダ装置１００における送信部１および差分信号生成部３がそれぞれ生成する送信波および差分信号の各波形の一例を示す図である。なお、図５において、横軸は時間を示し、縦軸は、紙面上部から順に、送信波ＲＦｔおよび反射波ＲＦｒの周波数、ならびに、差分信号の周波数を示す。また、送信波ＲＦｔの周波数は実線で示され、反射波ＲＦｒの周波数は破線で示されている。図５では、送信波ＲＦｔに対する反射波ＲＦｒの遅延が、遅延時間τとして示されている。
【００４４】
差分信号生成部３は、送信部１によって送信される送信波ＲＦｔの周波数成分と受信部２によって受信される反射波ＲＦｒの周波数成分との差の周波数成分を有する差分信号を生成する。
【００４５】
より詳細には、差分信号生成部３におけるミキサ３３は、送信部１から受ける送信波ＲＦｔとローノイズアンプ３２から受ける反射波ＲＦｒとの差の周波数成分を有するアナログの差分信号Ｂａを生成する。
【００４６】
差分信号Ｂａの周波数Ｆｂの時間変化は、図５に示される。ミキサ３３は、生成した差分信号ＢａをＩＦアンプ３４へ出力する。
【００４７】
ＩＦアンプ３４は、ミキサ３３から受ける差分信号Ｂａを増幅し、ローパスフィルタ３５へ出力する。
【００４８】
ローパスフィルタ３５は、ＩＦアンプ３４において増幅された差分信号Ｂａの周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させる。
【００４９】
Ａ／Ｄコンバータ３６は、ローパスフィルタ３５を通過した差分信号Ｂａを所定のサンプリング周期ごとにｑビット（ｑは２以上の整数）のデジタルの差分信号Ｂｄに変換する。Ａ／Ｄコンバータ３６は、変換後の差分信号Ｂｄを信号処理部５へ出力する。
【００５０】
信号処理部５は、シーケンスが終了するごとに、当該シーケンスにおいて所定のサンプリング周期でサンプリングされた差分信号Ｂｄに対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を行うことにより、パワースペクトルＰｏＳおよび位相スペクトルＰｈＳを生成する。ここで、パワースペクトルＰｏＳは、差分信号Ｂｄに含まれる各周波数成分の振幅を示す。また、位相スペクトルＰｈＳは、差分信号Ｂｄに含まれる各周波数成分の位相を示す。信号処理部５は、生成した差分信号ＢｄのパワースペクトルＰｏＳおよび位相スペクトルＰｈＳを、検知処理部７に出力する。
【００５１】
なお、信号処理部５は、各差分信号生成部３から出力される差分信号Ｂｄに対して上述のＦＦＴ処理を行う。
【００５２】
検知処理部７は、信号処理部５から出力された差分信号ＢｄのパワースペクトルＰｏＳおよび位相スペクトルＰｈＳに基づいて、物体の距離、速度および方向を算出する。
【００５３】
図６は、本発明の実施の形態に係る検知処理部の構成を示す図である。
図６を参照して、検知処理部７は、位置速度算出部７０と、予測部７６と、折り返し数決定部７７と、速度補正部７８と、記憶部７９とを備える。
【００５４】
位置速度算出部７０は、信号処理部５からシーケンスごとに出力された差分信号ＢｄのパワースペクトルＰｏＳおよび位相スペクトルＰｈＳに基づいて、物体の距離、速度および方向を算出する。
【００５５】
位置速度算出部７０は、距離算出部７１と、速度算出部７２と、方向算出部７３と、位置算出部７４と、位置・速度平均算出部７５とを備える。
【００５６】
距離算出部７１は、信号処理部５から、差分信号ＢｄのパワースペクトルＰｏＳおよび位相スペクトルＰｈＳを受ける。距離算出部７１は、パワースペクトルＰｏＳに基づいて物体の距離（レーダ装置１００から物体までの距離）を算出する。つまり、距離算出部７１は、パワースペクトルＰｏＳに対してピーク検出処理を行う。より詳細には、位置速度算出部７０は、パワースペクトルＰｏＳを解析して、所定の閾値以上の強度を有するピークを検出する。以下では、説明の簡単化のために検出されたピークは１つであるとする。ただし、ピークが複数検出された場合には、ピークごとに同様の処理を行うことで、各物体の位置および速度を算出することができる。
【００５７】
検出したピークに対応する周波数が、図５に示した差分信号Ｂａの周波数Ｆｂである。
【００５８】
ここで、送信波ＲＦｔに対する反射波ＲＦｒの遅延時間τは、以下の式１で示すことができる。
τ＝２ｄ／ｃ  …（式１）
ｄは物体の距離であり、ｃは光速である。
【００５９】
図５に示したように、送信波ＲＦｔのチャープ信号の傾きはＳであることより、送信波ＲＦｔと反射波ＲＦｒの周波数差はＳτである。つまり、検出したパワースペクトルＰｏＳのピーク周波数がＳτとなる。このため、ピーク周波数をチャープ信号の傾きＳで割ることにより、遅延時間τを算出することができる。
よって、式１を変形した式２から、物体の距離ｄを算出することができる。
ｄ＝ｃτ／２  …（式２）
【００６０】
距離算出部７１は、検知期間に含まれるシーケンスごとに物体の距離ｄを算出する。距離算出部７１は、算出した物体の距離ｄを速度算出部７２および方向算出部７３に出力する。また、距離算出部７１は、検出した差分信号Ｂａの周波数Ｆｂにおける位相を位相スペクトルＰｈＳから検出し、周波数Ｆｂおよび当該周波数Ｆｂにおける位相を、速度算出部７２に出力する。
【００６１】
速度算出部７２は、時間的に連続する２つのシーケンスにおける位相から、物体の速度を算出する。つまり、速度算出部７２は、距離算出部７１から取得した物体の距離ｄに対応する周波数Ｆｂにおける位相と、信号処理部５から取得した１つ前のシーケンスにおける周波数Ｆｂにおける位相とから、物体の速度を算出する。
【００６２】
速度算出部７２は、各シーケンスについて検出した位相の差である位相差Δφ１を算出する。
速度算出部７２は、以下の式３に基づき、物体の速度ｖを算出する。
ｖ＝λΔφ１／（４πＴｃ）  …（式３）
なお、λは送信波ＲＦｔの波長を示し、Ｔｃは送信波ＲＦｔの繰返し周期を示す。
【００６３】
速度算出部７２は、検知期間に含まれる２回目以降のシーケンスのシーケンスごとに、当該シーケンスでの物体の速度ｖを算出する。
【００６４】
方向算出部７３は、２つの差分信号生成部３から出力される差分信号Ｂｄの位相を用いて、物体の方向を算出する。
【００６５】
具体的には、方向算出部７３は、距離算出部７１から取得した物体の距離ｄに対応する周波数Ｆｂにおける位相と、当該位相の生成元の反射波ＲＦｒとは異なる受信アンテナ３１で受信された反射波ＲＦｒの位相スペクトルＰｈＳから検出される周波数Ｆｂにおける位相とから、差分信号Ｂｄの位相の差である位相差φ２を算出する。
方向算出部７３は、以下の式４に基づき、物体の方向θを算出する。
θ＝ｓｉｎ−１（λΔφ２／２πＬ）  …（式４）
なお、Ｌは受信アンテナ３１間の距離を示す。
【００６６】
方向算出部７３は、検知期間に含まれるシーケンスごとに物体の方向を算出する。
【００６７】
位置算出部７４は、距離算出部７１が算出した物体の距離ｄと、方向算出部７３が算出した物体の方向θとに基づいて、物体のｘ座標およびｙ座標を算出する。つまり、以下の式５および式６により、物体のｘ座標およびｙ座標を算出する。
ｘ＝ｄｃｏｓθ  …（式５）
ｙ＝ｄｓｉｎθ  …（式６）
【００６８】
位置・速度平均算出部７５は、速度算出部７２において検知期間に含まれる２回目以降のシーケンスで算出されたＭ−１個の物体の速度ｖを平均することにより、物体の平均速度を算出する。また、位置・速度平均算出部７５は、位置算出部７４において検知期間に含まれる２回目以降のシーケンスで算出されたＭ−１個の物体のｘ座標およびｙ座標をそれぞれ平均することにより、平均ｘ座標および平均ｙ座標を物体の平均位置として算出する。
【００６９】
なお、上述した位置速度算出部７０による速度、距離、方向および位置の算出方法は一例であり、その他の方法を用いてこれらを算出してもよい。また、本実施の形態では、物体の位置をｘ座標およびｙ座標からなる２次元座標としているが、物体の位置をｘ座標、ｙ座標およびｚ座標からなる３次元座標に拡張することも可能である。例えば、１台の受信部２を基準として水平方向および垂直方向に他の受信部２をそれぞれ配置することにより物体の方向として水平方向および垂直方向の方向が得られる場合には、物体の距離ｄと、２つの方向とに基づいて、３次元座標を算出することができる。
【００７０】
予測部７６は、各検知期間について、所定の数値範囲内に含まれる折り返し数の候補ごとに、当該候補に基づいて速度算出部７２が算出した物体の速度を補正する。予測部７６は、補正後の速度に基づいて、次の検知期間における折り返し数の候補ごとの物体の位置を予測する。なお、物体は等速運動をすると仮定し、次の検知期間において、速度算出部７２により算出される予定の物体の速度は、速度算出部７２が算出した物体の速度とする。予測部７６は、予測した折り返し数の候補ごとの算出される予定の物体の速度および位置を、記憶部７９に記憶させる。
【００７１】
図７は、速度の折り返しについて説明するための図である。図７の横軸は物体の真の速度Ｖｒを示し、縦軸は速度算出部７２で算出される物体の速度Ｖｃを示す。折り返し数をｎとした場合、以下の関係式（式７）が成り立つ。
Ｖｒ＝Ｖｃ＋２×ｎ×Ｖｎ  …（式７）
ここで、Ｖｎは、速度算出部７２が算出可能な最大速度、すなわち、ナイキスト速度を示す。
【００７２】
例えば、所定の数値範囲を−１〜＋１とした場合には、予測部７６は、折り返し数の候補ｎ＝−１、０、１の各々と、速度算出部７２が算出した速度Ｖｃとを用いて、各候補ｎについて、式７に従って物体の予測速度Ｖｒを算出する。ｎ＝ｉ（ｉは整数）について算出した予測速度をＶｒ（ｉ）と記載する。つまり、上述の例では、予測部７６は、Ｖｒ（−１）、Ｖｒ（０）およびＶｒ（１）を算出する。
【００７３】
また、予測部７６は、予測速度Ｖｒ（ｉ）で物体が移動したと仮定した場合に、次の検知期間における物体の存在位置を予測する。現検知期間から次の検知期間までの物体の移動距離は、Ｖｒ（ｉ）×Ｐｍである。このため、予測部７６は、位置算出部７４が算出した現検知期間の物体の位置から、移動距離（Ｖｒ（ｉ）×Ｐｍ）だけ移動した位置を、折り返し数の候補ｉについての物体の位置と予測する。ここで、物体の移動方向は、Ｖｒ（ｉ）が正の場合には物体からレーダ装置１００に向かってくる方向である、Ｖｒ（ｉ）が負の場合にはレーダ装置１００から物体が離れる方向である。
【００７４】
折り返し数決定部７７は、１つ前の検知期間において予測部７６が予測した、現検知期間（所定時刻）における折り返し数の候補ごとの物体の予測位置および予測速度の組と、位置速度算出部７０が算出した現検知期間（所定時刻）における物体の位置および速度の組とを比較することにより、折り返し数を決定する。なお、予測部７６の予測結果は、記憶部７９から読み出される。
【００７５】
図８は、折り返し数決定部７７による折り返し数の決定処理について説明するための図である。横軸は物体の速度を示し、縦軸は物体の位置を示す。なお、図８では、説明の都合上、物体の位置の代わりに送信部１または受信部２から物体までの距離を示しているが、物体の２次元的な位置を用いて折り返し数の決定処理を行うのが望ましい。
【００７６】
例えば、１つ前の検知期間において算出された物体の位置および速度の座標が黒丸９１で示されているものとする。当該速度をＶｒ（０）とした場合に、Ｖｒ（０）で物体が等速運度をしたと仮定した場合の次の検知期間、すなわち現検知期間における物体の予測位置および予測速度の範囲を破線領域９２で示す。なお、予測速度は、実際の速度ではなく、速度算出部７２により算出される予定の見かけ上の速度である。
【００７７】
同様に、Ｖｒ（０）を１回折り返した速度Ｖｒ（１）で物体が等速運動したと仮定した場合の現検知期間における物体の予測位置および予測速度の範囲を破線領域９３で示す。また、Ｖｒ（０）を−１回折り返した速度Ｖｒ（−１）で物体が等速運動したと仮定した場合の現検知期間における物体の予測位置および予測速度の範囲を破線領域９４で示す。
【００７８】
破線領域９２〜９４は、例えば、楕円であり、楕円の中心が予測位置および予測速度を示す。また、楕円の位置方向の径は、例えば予測位置からレーダ装置１００までの距離の５％の値であり、楕円の速度方向の径は、例えば、予測速度の１０％の値である。ただし、楕円の径の値はこれらに限定されるものではない。たとえば、楕円の径を固定値としてもよい。
【００７９】
折り返し数決定部７７は、現検知期間において位置速度算出部７０が算出した物体の位置および速度の組が、いずれの破線領域９２〜９４に含まれるかを判定する。つまり、折り返し数決定部７７は、２回目以降の検知期間において、算出された物体の位置および速度の組が、いずれの破線領域９２〜９４に含まれるかを判定する。
【００８０】
折り返し数決定部７７は、現検知期間において算出された物体の位置および速度の組が破線領域９２に含まれる場合には、折り返し数を０と決定する。また、折り返し数決定部７７は、現検知期間において算出された物体の位置および速度の組が破線領域９３に含まれる場合には、折り返し数を１と決定する。さらに、折り返し数決定部７７は、現検知期間において算出された物体の位置および速度の組が破線領域９４に含まれる場合には、折り返し数を−１と決定する。
【００８１】
なお、折り返し数決定部７７は、複数の期間における判定結果（比較結果）に基づいて、折り返し数を決定してもよい。たとえば、複数の検知期間において、算出された物体の位置および速度の組が最も多く含まれると判定された破線領域に対応する折り返し数を、当該複数の検知期間における折り返し数と決定してもよい。
【００８２】
速度補正部７８は、折り返し数決定部７７が決定した折り返し数に基づいて、物体の速度を補正する。つまり、速度補正部７８は、速度算出部７２が算出した現検知期間における物体の速度Ｖｃと、折り返し数決定部７７が決定した折り返し数ｎとに基づいて、式７に基づいて補正後の物体の速度Ｖｒを算出する。
【００８３】
記憶部７９は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、揮発性メモリまたは不揮発性メモリなどにより構成される。
【００８４】
［レーダ装置の処理フロー］
図９は、レーダ装置１００の検知処理部７による速度補正処理の流れを示すフローチャートである。
【００８５】
レーダ装置１００は、以下に説明するループＡを検知期間ごとに繰り返し実行する。ループＡは、ループＢ（ステップＳ１〜Ｓ５）およびステップＳ６〜Ｓ１２から構成される。
【００８６】
まず、レーダ装置１００は、検知期間に含まれるシーケンスごとに、以下に説明するステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返し実行する（ループＢ）。
【００８７】
距離算出部７１は、パワースペクトルＰｏＳに基づいて物体の距離を算出する（Ｓ１）。なお、物体の距離の算出は、２つある差分信号生成部３のうち、一方の差分信号生成部３から出力される差分信号ＢｄのパワースペクトルＰｏＳに基づいて行われる。ただし、距離算出部７１は、２つの差分信号生成部３から出力される差分信号ＢｄのパワースペクトルＰｏＳの各々に基づいて２つの距離を算出し、算出した２つの距離の平均値を、物体の距離と決定してもよい。
【００８８】
方向算出部７３は、２つの差分信号生成部３から出力される差分信号Ｂｄの位相を用いて、物体の方向を算出する（Ｓ２）。
【００８９】
現シーケンスが２回目以降のシーケンスの場合には（Ｓ３でＹＥＳ）、ステップＳ４およびＳ５の処理が実行される。
【００９０】
つまり、位置算出部７４は、距離算出部７１が算出した物体の距離ｄと、方向算出部７３が算出した物体の方向θとに基づいて、物体の位置を示すｘ座標およびｙ座標を算出する（Ｓ４）。
【００９１】
また、速度算出部７２は、時間的に連続する２つのシーケンスにおける位相から、物体の速度を算出する（Ｓ５）。
【００９２】
なお、物体の速度の算出は、２つある差分信号生成部３のうち、一方の差分信号生成部３から出力される差分信号Ｂｄの位相に基づいて行われる。ただし、速度算出部７２は、２つの差分信号生成部３から出力される差分信号Ｂｄの位相の各々に基づいて２つの速度を算出し、算出した２つの速度の平均値を、物体の速度と決定してもよい。
【００９３】
ループＢの処理の後、位置・速度平均算出部７５は、ループＢで算出された複数のシーケンスにおける位置および速度をそれぞれ平均し、物体の平均位置および平均速度を算出する（Ｓ６）。
【００９４】
予測部７６は、所定の数値範囲内に含まれる折り返し数の候補ごとに、当該候補に基づいてステップＳ６で算出された物体の平均速度を補正する。これにより、予測部７６は、次の検知期間において位置速度算出部７０で算出される予定の物体の速度および位置を予測する（Ｓ７）。予測方法は、上述した通りである。
【００９５】
現検知期間が２回目以降の検知期間の場合には（Ｓ８でＹＥＳ）、ステップＳ９〜Ｓ１２の処理が実行される。
【００９６】
つまり、折り返し数決定部７７は、１つ前の検知期間のステップＳ７において予測部７６が予測した、現検知期間における折り返し数の候補ごとの物体の予測位置および予測速度の組と、ステップＳ６で算出された現検知期間における物体の平均位置および平均速度の組とを比較する（Ｓ９）。つまり、図８に示した例において、折り返し数決定部７７は、現検知期間における物体の平均位置および平均速度の組が、破線領域９２〜９４のうちのいずれに含まれるかを判断する。
【００９７】
折り返し数決定部７７は、ステップＳ９での判断結果に基づいて、現検知期間における物体の平均位置および平均速度の組が含まれると判断された破線領域に対応する折り返し数の候補を、物体の速度の折り返し数と決定する（Ｓ１０）。
【００９８】
速度補正部７８は、折り返し数決定部７７が決定した折り返し数に基づいて、ステップＳ６で算出された平均速度を補正する（Ｓ１１）。
【００９９】
位置・速度平均算出部７５および速度補正部７８は、ステップＳ７で算出された平均位置およびステップＳ１１での補正後の速度を、当該検知期間における物体の位置および速度として出力する（Ｓ１２）。
【０１００】
［実施の形態の効果］
以上説明したように、本発明の実施の形態によると、折り返し数決定部７７は、予測部７６が過去に予測した折り返し数の候補ごとの算出される予定の現在の物体の位置および速度のうち、位置速度算出部７０が算出した現在の物体の位置および速度に最も近い位置および速度を決定する。また、折り返し数決定部７７は、決定した位置および速度に対応する折り返し数の候補を、速度の折り返し数として決定する。速度補正部７８は、決定された折り返し数に基づいて物体の速度を補正する。このような処理の流れにより、折り返し数を決定し、物体の速度を補正することができる。レーダ装置１００では、繰り返し周波数の信号を発生するための送信部が１つの場合であっても、速度の折り返し数を決定することができる。このため、装置を大型化させることなく、低コストで高精度の速度を算出することができる
【０１０１】
また、折り返し数決定部７７は、複数の検知期間において算出された物体の位置および速度の組について、予測部７６が予測した物体の位置および速度との比較を行い、折り返し数を決定することもできる。このため、ある検知期間での比較結果が誤っていたとしても、正確な折り返し数を算出することができる。これにより、高精度の速度を算出することができる。
【０１０２】
［変形例］
なお、記憶部７９は、上述した予測部７６の予測結果の他に、折り返し数決定部７７が決定した折り返し数ｎを記憶していてもよい。
【０１０３】
記憶部７９に記憶された折り返し数ｎは、予測部７６が物体の位置および速度を予測する際に用いる、折り返し数の候補の範囲の決定に用いられる。例えば、上述の例では、折り返し数の候補範囲は−１以上１以下の整数の範囲（−１，０，１）としたが、記憶部７９に記憶された折り返し数ｎが、例えば１である場合には、次のシーケンスにおいて折り返し数が２つ離れた−１に変化することは考えにくい。このため、予測部７６は、次のシーケンスにおいては、折り返し数の候補範囲を、１を中心とした±１の範囲に変更する。つまり、当該範囲を０以上２以下の整数（０，１，２）とする。これにより、最新の折り返し数に適応させながら次の折り返し数の候補範囲を決めることができる。
【０１０４】
本変形例によると、予測部７６が速度を補正する際に用いる折り返し数の範囲を、折り返し数決定部７７により決定された折り返し数に基づいて変更することができる。これにより、折り返し数の候補範囲の絞り込みを行うことができるため、高速にその後の算出速度の補正処理までを実行することができる。
【０１０５】
なお、予測部７６は、記憶部７９に記憶されている、物体の速度および位置の前記折り返し数の候補ごとの組ならびに折り返し数に基づいて、当該組ごとに所定の数値範囲を決定してもよい。物体が複数存在する場合には、物体の速度および位置の折り返し数の候補ごとの組が物体ごとに異なるため、当該組ごと、すなわち、物体ごとに所定の数値範囲を決定することができる。
【０１０６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０７】
１      送信部
２      受信部
３      差分信号生成部
５      信号処理部
７      検知処理部
２１    送信アンテナ
２２    パワーアンプ
２３    方向性結合器
２４    ＶＣＯ（Voltage-Controlled Oscillator）
２５    電圧発生部
３１    受信アンテナ
３２    ローノイズアンプ
３３    ミキサ
３４    ＩＦアンプ
３５    ローパスフィルタ
３６    Ａ／Ｄコンバータ
７０    位置速度算出部
７１    距離算出部
７２    速度算出部
７３    方向算出部
７４    位置算出部
７５    位置・速度平均算出部
７６    予測部
７７    折り返し数決定部
７８    速度補正部
７９    記憶部
９１    黒丸
９２    破線領域
９３    破線領域
９４    破線領域
１００  レーダ装置
１０１  電波センサ
【図１】
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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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