(57)【要約】【課題】複数の物標データが存在する場合でも正しい組合せをペアデータとして確定する技術を提供する。【解決手段】  レーダ装置は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれで、過去処理の物標データにより導出される今回処理の物標データの予測位置に基づき予測領域を設定し、少なくとも一方の区間の予測領域内に、今回処理の物標データが複数存在するか否かを判定する。そして少なくとも一方の区間の予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、レーダ装置はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の物標データ同士で複数パターンの組合せを行い、最も確からしい組合せをペアデータとして確定する確定ペアリングを行う。これによりレーダ装置は、予測領域内に複数の物標データが存在する場合でも正しい組合せをペアデータとして確定でき、物体が実際に存在する位置を導出できる。【選択図】図１
2015137915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられ、物標からの反射波を受信して前記物標の位置を導出するレーダ装置であって、
所定周期で周波数変調する送信信号の周波数が上昇するＵＰ区間と、周波数が下降するＤＯＷＮ区間とのそれぞれで、物標データを導出する導出手段と、
前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間のそれぞれで、過去処理の前記物標データに基づき今回処理の前記物標データの予測位置の範囲である予測領域を設定する設定手段と、
前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在するか否かを判定する判定手段と、
前記少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の物標データ同士で複数パターンの組合せを行い、最も確からしい組合せをペアデータとして確定する確定ペアリングを行うペアリング手段と、
を備えるレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記ペアリング手段は、前記ＵＰ区間において前記予測位置に最も近い位置の物標データと、前記ＤＯＷＮ区間において前記予測位置に最も近い位置の物標データとがペアリングの所定条件を満たす場合に、該物標データ同士の組み合わせをペアデータとして確定し、前記所定条件を満たさないときは、他の組み合わせを前記ペアデータとして確定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記過去処理における前記物標データが、前記車両に対して近距離を示す所定距離範囲内で、かつ、前記車両の走行する自車線内の位置に存在する近距離物標か否かをする判断する判断手段をさらに備え、
前記ペアリング手段は、前記過去処理における前記物標データが前記近距離物標の場合に、前記他の組み合わせを前記ペアデータとして確定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のレーダ装置において、
前記ペアリング手段は、前記物標データの縦距離が大きくなる程、前記予測領域の角度範囲を狭めて前記確定ペアリングを行うこと、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記ペアリング手段は、少なくとも一方の区間の前記予測領域内に今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、前記予測領域内の前記ＵＰ区間の物標データと、前記予測領域内の前記ＤＯＷＮ区間の物標データとの全ての組み合わせのうち最も確からしい組合せをペアデータとして確定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のレーダ装置において、
前記車両の走行する車線経路を取得する取得手段と、
前記車線経路に基づき前記物標データの相対横距離を演算する演算手段と、
前記ペアリング手段は、前記相対横距離に基づき自車線内の前記物標データの組み合わせをペアデータとして確定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記予測領域内で角度に基づき複数の領域を設定する設定手段、
をさらに備え、
前記ペアリング手段は、前記複数の領域のうち組合せ可能な領域内に存在する前記物標データの組み合わせをペアデータとして確定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のレーダ装置と、
前記レーダ装置からの物標情報に基づき車両の挙動を制御する車両制御装置と、
を備えることを特徴とする車両制御システム。
【請求項９】
車両に設けられ、物標からの反射波を受信して前記物標の位置を導出する信号処理方法であって、
所定周期で周波数変調する送信信号の周波数が上昇するＵＰ区間と周波数が下降するＤＯＷＮ区間とのそれぞれで、物標データを導出する工程と、
前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間のそれぞれで、過去処理の前記物標データに基づき今回処理の前記物標データの予測位置の範囲である予測領域を設定する工程と、
前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在するか否かを判定する工程と、
前記少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の物標データ同士で複数パターンの組合せを行い、最も確からしい組合せをペアデータとして確定する確定ペアリングを行う工程と、
を備える信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物標の位置を導出する信号処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に備えられたレーダ装置は、送信アンテナから送信波を出力し、送信波を反射する物標からの反射波を受信アンテナで受信して、車両（レーダ装置）に対する物標の位置等を含む物標情報を導出する。具体的にはレーダ装置は、所定周期で周波数変調する送信波に対応する送信信号と、反射波に対応する受信信号とをミキシングしてビート信号を生成する。
【０００３】
次にレーダ装置はビート信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理して周波数スペクトラムを生成し、この周波数スペクトラムにおいて所定の閾値を超える信号（以下、「周波数ピーク信号」という。）を抽出する。そしてレーダ装置は、ＵＰ区間の周波数ピーク信号とＤＯＷＮ区間の周波数ピーク信号とを所定条件に基づき組み合わせるペアリングを行い、ペアデータを確定する。レーダ装置は、今回処理のペアデータとそれに対応する過去処理の物標に関するデータとをフィルタリングしたデータ（以下、「フィルタデータ」という。）を導出する。
【０００４】
そしてレーダ装置は、前回処理のフィルタデータに基づき今回処理のＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの周波数ピーク信号を予想した信号（以下、「予測ピーク信号」という。）を導出する。この予測ピーク信号は、予測周波数および予測角度等のパラメータを有する。つまり予測ピーク信号は、今回処理の物標の予測位置を示す信号である。レーダ装置は過去処理のフィルタデータと時間的な連続性を有する今回処理の周波数ピーク信号（以下、「履歴ピーク信号」という。）を、予測周波数に基づきＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で抽出する。
【０００５】
次にレーダ装置は履歴ピーク信号に基づき方位演算を行った後、方位演算処理により導出された角度スペクトラムにおいて、所定の閾値を超えるピーク信号（以下、「角度ピーク信号」という。）をＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で導出する。物標データである角度ピーク信号の角度が物標の角度に相当する。なお方位演算において１つの周波数ピーク信号から導出できる角度ピーク信号の最大数は、例えば３つである。
【０００６】
レーダ装置は予測角度に基づいて、ＵＰ区間の角度ピーク信号とＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号とをペアリングする。具体的にはレーダ装置は、ＵＰ区間の予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号とを組合せ、両方の区間の角度ピーク信号の信号レベル差が所定値以下であれば、同一の反射点からの反射波に基づく角度ピーク信号とし、今回処理のペアデータ（以下、「履歴ペアデータ」という。）として確定していた。
【０００７】
レーダ装置は履歴ペアデータをフィルタリングしたフィルタデータに基づき車両から物標までの距離、および、車両に対する物標の角度を導出すると共に、車両に対する物標の相対速度を導出する。そして、物標の位置および相対速度等の情報が車両制御装置に出力される。その結果車両制御装置は、物標の位置等に応じて必要な車両制御を行う。なお、本発明と関連する技術としては、例えば特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２２０１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、レーダ装置が予測角度に最も近い角度のＵＰ区間の角度ピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号とを組み合わせても、両方の区間の角度ピーク信号の信号レベル差が所定値を超える場合は、両方の区間の角度ピーク信号はペアデータとして確定されない。
【００１０】
ここで、両方の区間の角度ピーク信号の信号レベル差が所定値を超えるのは、ＵＰ区間の角度ピーク信号とＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号とが異なる反射点からのピーク信号であるためである。そして異なる反射点の角度ピーク信号が、予測角度に近い角度となるのは次の理由による。レーダ装置がＵＰ区間の角度ピーク信号に対応する反射波を受信するタイミングと、ＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号に対応する反射波を受信するタイミングとの間には約数msecの時間差があり、その時間差の間に自車両や物標が移動することで、ＵＰ区間の送信波が反射する箇所と、ＤＯＷＮ区間の送信波が反射する箇所とが異なる箇所となるためである。また自車両が走行する自車線内で、自車両の前方を走行する車両（以下、「前方車両」という。）からの反射波は、比較的多くの複数の反射点が得られるが、それらの反射点を方位演算において導出可能な角度ピーク信号の最大数に限定すると、角度ピーク信号の角度と物標の本来の角度とに微小な誤差が生じることがあるためである。
【００１１】
このように組み合わせの対象のＵＰ区間の角度ピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号との信号レベル差が所定値を超える場合、レーダ装置は今回処理において履歴ペアデータを導出できない。その結果レーダ装置は、前回処理のフィルタデータから今回処理の履歴ペアデータを予測したデータを今回処理の履歴ペアデータと仮定して物標の連続性を確保する処理（以下、「外挿処理」という。）を行う。このような外挿処理が行われると物標の実際の位置とは異なる位置が導出されることがあり、物標情報の信頼性が低下する可能性があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、外挿処理を極力少なくしつつ正しい組合せをペアデータとして確定する技術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】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、車両に設けられ、物標からの反射波を受信して前記物標の位置を導出するレーダ装置であって、所定周期で周波数変調する送信信号の周波数が上昇するＵＰ区間と、周波数が下降するＤＯＷＮ区間とのそれぞれで、物標データを導出する導出手段と、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間のそれぞれで、過去処理の前記物標データに基づき今回処理の前記物標データの予測位置の範囲である予測領域を設定する設定手段と、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在するか否かを判定する判定手段と、前記少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の物標データ同士で複数パターンの組合せを行い、最も確からしい組合せをペアデータとして確定する確定ペアリングを行うペアリング手段と、を備える。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記ペアリング手段は、前記ＵＰ区間において前記予測位置に最も近い位置の物標データと、前記ＤＯＷＮ区間において前記予測位置に最も近い位置の物標データとがペアリングの所定条件を満たす場合に、該物標データ同士の組み合わせをペアデータとして確定し、前記所定条件を満たさないときは、他の組み合わせを前記ペアデータとして確定する。
【００１５】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載のレーダ装置において、前記過去処理における前記物標データが、前記車両に対して近距離を示す所定距離範囲内で、かつ、前記車両の走行する自車線内の位置に存在する近距離物標か否かをする判断する判断手段をさらに備え、前記ペアリング手段は、前記過去処理における前記物標データが前記近距離物標の場合に、前記他の組み合わせを前記ペアデータとして確定する。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項１または２に記載のレーダ装置において、前記ペアリング手段は、前記物標データの縦距離が大きくなる程、前記予測領域の角度範囲を狭めて前記確定ペアリングを行う。
【００１７】
また、請求項５の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記ペアリング手段は、少なくとも一方の区間の前記予測領域内に今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、前記予測領域内の前記ＵＰ区間の物標データと、前記予測領域内の前記ＤＯＷＮ区間の物標データとの全ての組み合わせのうち最も確からしい組合せをペアデータとして確定する。
【００１８】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のレーダ装置において、前記車両の走行する車線経路を取得する取得手段と、前記車線経路に基づき前記物標データの相対横距離を演算する演算手段と、前記ペアリング手段は、前記相対横距離に基づき自車線内の前記物標データの組み合わせをペアデータとして確定する。
【００１９】
また、請求項７の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記予測領域内で角度に基づき複数の領域を設定する設定手段、をさらに備え、前記ペアリング手段は、前記複数の領域のうち組合せ可能な領域内に存在する前記物標データの組み合わせをペアデータとして確定する。
【００２０】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のレーダ装置と、前記レーダ装置からの物標情報に基づき車両の挙動を制御する車両制御装置と、を備える。
【００２１】
また、請求項９の発明は、車両に設けられ、物標からの反射波を受信して前記物標の位置を導出する信号処理方法であって、所定周期で周波数変調する送信信号の周波数が上昇するＵＰ区間と周波数が下降するＤＯＷＮ区間とのそれぞれで、物標データを導出する工程と、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間のそれぞれで、過去処理の前記物標データに基づき今回処理の前記物標データの予測位置の範囲である予測領域を設定する工程と、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在するか否かを判定する工程と、前記少なくとも一方の区間の前記予測領域内に、今回処理の前記物標データが複数存在する場合に、前記ＵＰ区間および前記ＤＯＷＮ区間の物標データ同士で複数パターンの組合せを行い、最も確からしい組合せをペアデータとして確定する確定ペアリングを行う工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１ないし９の発明によれば、予測領域内に複数の物標データが存在する場合でも正しい組合せをペアデータとして確定しやすくなり、外挿処理を減らすことができ、物体が実際に存在する位置を導出できる。
【００２３】
また、特に請求項２の発明によれば、予測位置に最も近い位置の物標データの組み合わせが所定条件を満たす場合と、満たさない場合のいずれの場合でも、正しい組合せをペアデータとして確定でき、物体が実際に存在する位置を導出できる。
【００２４】
また、特に請求項３の発明によれば、自車線の範囲外に存在する物標データをペアリング候補から除外して、自車線内の近距離に存在する物標データのみをペアリングの候補とでき、誤った組合せをペアデータとして確定することを防止できる。
【００２５】
また、特に請求項４の発明によれば、車両の走行する自車線外に存在する物標データを予測領域の領域外に存在するデータとして、再ペアリング処理の選択の対象から除外でき、誤った組合せをペアデータとして確定することを防止できる。
【００２６】
また、特に請求項５の発明によれば、予測領域内に複数の物標データが存在する場合でも、確実に正しい組合せをペアデータとして確定でき、物体が実際に存在する位置を導出できる。
【００２７】
また、特に請求項６の発明によれば、車両がカーブ車線を走行する場合でも、車両の走行する自車線内に存在する物標データのみをペアリング候補にできるため、誤った組合せをペアデータとして確定することを防止できる。
【００２８】
また、特に請求項７の発明によれば、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間において、ペアリング不可能な領域に存在する物標データの組み合わせを排除でき、誤った組み合わせをペアデータとして確定することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、車両制御システムのブロック図である
【図２】図２は、送信アンテナの送信波の送信範囲を示す図である。
【図３】図３は、送信信号と受信信号とに基づき導出されるビート信号について説明する図である。
【図４】図４は、信号処理部が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。
【図５】図５は、信号処理部が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。
【図６】図６は、ＥＳＰＲＩＴの処理内容を説明する図である。
【図７】図７は、履歴ペアリング、静止物ペアリング、および、その他ペアリングの処理を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、履歴ピーク抽出を説明する図である。
【図９】図９は、予測角度範囲内の角度ピーク信号の導出と、予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号の選択とについて説明する図である。
【図１０】図１０は、履歴ペアリング処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号の組み合わせを示す図である。
【図１２】図１２は、角度差が最小の組み合わせで、角度信号レベル差が所定値以下の組み合わせを示す図である。
【図１３】図１３は、角度ピーク信号が比較的近距離に存在する場合の予測領域について説明する図である。
【図１４】図１４は、角度ピーク信号が比較的遠距離に存在する場合の予測領域について説明する図である。
【図１５】図１５は、角度ピーク信号の縦距離が大きくなる程、角度範囲を狭めた状態を示す図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態の処理のフローチャートである。
【図１７】図１７は、再ペアリング処理の対象となる角度ピーク信号の存在する領域の自車線領域を示す図である。
【図１８】図１８は、第３の実施の形態の処理のフローチャートである。
【図１９】図１９は、カーブ車線において隣接車両の角度ピーク信号が予測領域の領域内に含まれる状態を示す図である。
【図２０】図２０は、相対横距離に基づく再ペアリング処理の候補の選択を説明する図である。
【図２１】図２１は、第４の実施の形態の処理のフローチャートである。
【図２２】図２２は、ＵＰ区間の予測領域の領域内の角度ピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の予測領域の領域内の角度ピーク信号との組み合わせの候補を示す図である。
【図２３】図２３は、第５の実施の形態の処理のフローチャートである。
【図２４】図２４は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の予測領域内を複数の領域に分けた状態を示す図である。
【図２５】図２５は、第６の実施の形態の処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
＜１．システムブロック図＞
＜１−１．全体構成＞
図１は、車両制御システム１のブロック図である。車両制御システム１は自車両の挙動を制御するシステムであり、レーダ装置１０と、車両制御装置２０と、車速センサ２１と、ステアリングセンサ２２と、スロットル２３と、ブレーキ２４とを有している。レーダ装置１０と車両制御装置２０とは電気的に接続されている。車両制御装置２０は車速センサ２１と、ステアリングセンサ２２と、スロットル２３と、ブレーキ２４と電気的に接続されている。
【００３２】
車両制御装置２０はレーダ装置１０から取得した物標情報に基づいて車両制御を行う。例えば車両制御装置２０は、前方車両の物標情報に基づき自車両と前方車両との所定の車間距離を確保した状態で、前方車両を追従走行するＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）の制御を行う。
【００３３】
車速センサ２１は、自車両の車軸の回転数に基づき自車両の速度に応じた信号を車両制御装置２０に出力する。車両制御装置２０は、車速センサ２１からの信号に基づき現時点の自車両の速度を導出する。
【００３４】
ステアリングセンサ２２は、自車両のドライバーの操作によるステアリングホイールの回転角を導出し、車両制御装置２０に出力する。なお車両制御装置２０は、ステアリングセンサ２２から取得した情報に基づき自車両の走行する自車線の経路に関するカーブ半径の値を導出し、レーダ装置１０に出力する。
【００３５】
スロットル２３は、自車両のドライバーの操作により自車両の速度を増加させる。またスロットル２３は、車両制御装置２０の制御により自車両の速度を増加させる。例えばスロットル２３は、ＡＣＣの制御において自車両と前方車両との距離を一定値に保つように自車両の速度を増加させる。
【００３６】
ブレーキ２４は、自車両のドライバーの操作により自車両の速度を低下させる。またブレーキ２４は、車両制御装置２０の制御により自車両の速度を低下させる。例えばブレーキ２４は、ＡＣＣの制御において自車両と前方車両との距離を一定値に保つように自車両の速度を低下させる。
【００３７】
次にレーダ装置１０について説明する。レーダ装置１０は、アンテナ１０１と、ミキサ１３（１３ａ〜１３ｄ）と、ＡＤ（Analog to Digital)変換器１４（１４ａ〜１４ｄ）と、信号生成部１５と、発振器１６と、スイッチＳＷと、記憶部１７と、信号処理部１８とを有する。
【００３８】
アンテナ１０１は、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２とを有している。送信アンテナ１１は、送信アンテナ１１ａ、および、１１ｂの２本のアンテナで構成される。送信アンテナ１１は、スイッチＳＷのスイッチングにより所定周期で切り替えられる。これにより２本の送信アンテナのうちの少なくともいずれか１本の送信アンテナが、送信波を出力する。
【００３９】
受信アンテナ１２は、受信アンテナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および、１２ｄの４本のアンテナで構成される。４本の受信アンテナは、物標からの反射波を受信し、受信信号をミキサ１３に出力する。
【００４０】
＜１−２．送信範囲＞
送信アンテナ１１ａ、および、１１ｂの送信範囲について図２を用いて説明する。図２は、送信アンテナ１１ａおよび１１ｂの送信波の送信範囲を示す図である。図２ではｘｙｚ座標軸を用いて方向を説明する。ｘｙｚ座標軸は、自車両ＣＡ（以下、「車両ＣＡ」という。）に対して相対的に固定される。車両ＣＡの車幅方向がｘ軸方向に対応し、車両ＣＡの進行方向がｙ軸方向に対応する。また、車両ＣＡの高さ方向（車高方向）がｚ軸方向に対応する。なお、図２は車両ＣＡの高さ方向（ｚ軸方向）の上方（＋ｚ側）から下方（−ｚ側）を見た図である。
【００４１】
送信アンテナ１１ａからの送信波は、送信範囲Ｔｒ１の範囲に出力される。送信範囲Ｔｒ１の水平ビーム方向はレーダ装置１０の送信軸Ｃｅの延伸方向であり、車両ＣＡが前進する進行方向と同じ方向である。送信範囲Ｔｒ１は水平角度範囲で送信軸Ｃｅを±0度とした場合、この送信軸Ｃｅに対して±約7度、すなわち約14度の範囲である。またこの送信波の送信距離は約150ｍに設定されている。送信範囲Ｔｒ１の水平角度範囲は、車両ＣＡが自車線ＲＣの略中央に位置する場合、自車線ＲＣの幅（約3.6m）を含む範囲である。
【００４２】
また送信アンテナ１１ｂからの送信波は、送信範囲Ｔｒ２の範囲に出力される。送信範囲Ｔｒ２の水平ビーム方向は送信軸Ｃｅの延伸方向であり、車両ＣＡが前進する進行方向と同じ方向である。送信範囲Ｔｒ２は水平角度範囲で送信軸Ｃｅに対し±約30度、すなわち約60度の範囲である。またこの送信波の送信距離は約70ｍに設定されている。送信範囲Ｔｒ２の水平角度範囲は、車両ＣＡが自車線ＲＣの略中央に位置する場合、自車線ＲＣと、自車線ＲＣの左側に隣接する左車線ＲＬと、自車線ＲＣの右側に隣接する右車線ＲＲの幅（約3.6m×3＝約10.8m）を含む範囲である。
【００４３】
なお、この送信アンテナ１１ｂから出力される送信波は、後述する物標の方位演算を行う場合に位相折返しが生じても物標の方位を正しく導出するために用いられる。位相折返しとは、物標からの反射波の位相が360度回転して物標が存在する本来の角度とは異なる角度が導出されることである。レーダ装置１０は送信アンテナ１１ａと送信アンテナ１１ｂとから異なる送信範囲（送信範囲Ｔｒ１およびＴｒ２）の送信波を出力し、各送信波に対応する反射波の受信レベルに応じて物標の正確な角度を導出する。
【００４４】
図１に戻り、ミキサ１３はミキサ１３ａ〜１３ｄの４つのミキサを有する。ミキサ１３は各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）に設けられている。ミキサ１３は受信アンテナ１２で受信した反射波に対応する受信信号と、送信波に対応する送信信号とを混合する。ミキサ１３は受信信号と送信信号との差の信号であるビート信号を、ＡＤ変換器１４に出力する。
【００４５】
ＡＤ変換器１４はＡＤ変換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および、１４ｄの４つのＡＤ変換器を有する。ＡＤ変換器１４は受信アンテナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および、１２ｄのそれぞれに設けられている。ＡＤ変換器１４はミキサ１３から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。具体的にはＡＤ変換器１４は、アナログ信号であるビート信号を所定周期でサンプリングする。ＡＤ変換器１４はサンプリングしたビート信号を量子化しデジタル信号に変換して、信号処理部１８に出力する。
【００４６】
信号生成部１５は変調用の三角波信号を生成し、発振器１６に出力する。発振器１６は三角波信号をミリ波帯（例えば、76.5GHz）の信号を三角波信号で周波数変調し、スイッチＳＷに出力する。
【００４７】
スイッチＳＷは送信アンテナ１１ａおよび１１ｂのいずれかに接続される。スイッチＳＷは接続する送信アンテナを所定のタイミング（例えば、5msec）ごとに切替える。スイッチＳＷはミリ波帯の信号である送信信号を、送信アンテナ１１ａおよび１１ｂのいずれかのアンテナに出力する。
【００４８】
＜１−３．各信号の説明＞
次に上述の送信信号と、受信信号と、ビート信号との各信号について図を用いて説明する。図３は送信信号ＴＳと、受信信号ＲＳとに基づき導出されるビート信号ＢＳについて説明する図である。なお図３および以下で説明する数式で用いられる各記号は次の内容を表す。ｆ０：送信波の中心周波数、△Ｆ：周波数偏移幅、ｆｍ：変調波の繰り返し周波数、ｃ：光速（電波の速度）、Ｔ：車両ＣＡと物標との電波の往復時間、fｓ：送信／受信周波数、Ｒ：縦距離、Ｖ：相対速度。
【００４９】
図３（ａ）は送信信号ＴＳ、および、受信信号ＲＳの信号波形を示す図である。図３（ｂ）は送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの差分により生じるビート周波数を示す図である。図３（ｃ）はビート周波数に対応するビート信号ＢＳを示す図である。
【００５０】
図３（ａ）の縦軸は周波数［GHz］、横軸は時間［msec］を示す。図中の送信信号ＴＳは周波数ｆ０（例えば、76.5GHz）を中心周波数として、所定周波数（例えば76.6GHz）まで上昇した後、所定周波数（例えば、76.4GHz）まで下降をするように200MHzの間で一定の変化を繰り返す。
【００５１】
送信信号ＴＳは、所定周波数まで周波数が上昇する区間（以下、「ＵＰ区間」という。）を有する。ＵＰ区間は区間Ｕ１（時刻ｔ０〜ｔ１）、および、区間Ｕ２（時刻ｔ２〜ｔ３）が該当する。また送信信号ＴＳは、所定周波数まで上昇した後に所定の周波数まで下降する区間（以下、「ＤＯＷＮ区間」という。）を有する。ＤＯＷＮ区間は区間Ｄ１（時刻ｔ１〜ｔ２）および区間Ｄ２（時刻ｔ３〜ｔ４）が該当する。そして第１送信区間Ｔｘ１（時刻ｔ０〜ｔ２）は、送信アンテナ１１ａが送信波を出力する区間である。第２送信区間Ｔｘ２（時刻ｔ２〜ｔ４）は、送信アンテナ１１ｂが送信波を出力する区間である。
【００５２】
信号処理区間Ｔｘ３（時刻ｔ４〜ｔ５）は、信号処理部１８が送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとに基づいて、物標の位置を導出する処理を行う区間である。なお受信信号ＲＳは、送信信号ＴＳと同様に所定周波数まで周波数が上昇するＵＰ区間と、所定周波数まで周波数が下降するＤＯＷＮ区間とがある。
【００５３】
送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの間には、車両ＣＡに対する物標の距離に応じて時間的な遅れ（時間Ｔ）が生じる。車両ＣＡの速度と物標の速度との間に速度差がある場合には、送信信号ＴＳに対して受信信号ＲＳにドップラーシフト分の差が生じる。
【００５４】
図３（ｂ）の縦軸は周波数［kHz］、横軸は時間［msec］を示す。図中のビート周波数ＢＦは、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの差の周波数である。例えば区間Ｕ１ではビート周波数ＢＦ１が導出され、区間Ｄ１ではビート周波数ＢＦ２が導出される。このように各区間において、送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの周波数差を示すビート周波数ＢＦが導出される。
【００５５】
図３（ｃ）の縦軸は振幅［V]、横軸は時間［msec]を示す。図中のビート信号ＢＳは、ビート周波数ＢＦに対応するアナログ信号である。ビート信号ＢＳはＡＤ変換器１４によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。なお受信アンテナ１２が、物標の複数の反射点から複数の反射波を受信した場合、当該複数の反射波に応じたビート信号が導出される。
【００５６】
図１に戻り記憶部１７は、信号処理部１８により実行される各種演算処理の実行プログラムを記憶する。また記憶部１７は、信号処理部１８が導出した複数の物標情報を記録する。例えば記憶部１７は、過去処理および今回処理において導出された物標情報１７ａを記憶する。物標情報１７ａは物標の位置情報、および、速度情報を含む情報である。位置情報は物標から反射した反射波が受信アンテナ１２に受信されるまでの距離（以下、「縦距離」という。）と、物標の位置から送信軸Ｃｅまでの車両横方向（車幅方向）の距離（以下、「横距離」という。）とを含む情報である。この横距離は、物標の角度に対して三角関数の演算を行うことで導出される。また速度情報は、車両ＣＡに対する物標の相対速度を含む情報である。
【００５７】
信号処理部１８は、送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとから導出される上述のビート信号ＢＳに基づき物標情報を導出する。以下、信号処理部１８が行う物標情報の導出処理を図４および図５の処理フローチャートを用いて説明する。
【００５８】
＜２．処理フローチャート＞
＜２−１．全体処理＞
図４および図５は、信号処理部１８が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。信号処理部１８は送信波を生成する指示信号を信号生成部１５に出力する（ステップＳ１０１）。信号生成部１５は信号処理部１８から指示信号に基づき送信信号ＴＳに対応する送信波を生成する。生成された送信波は車両ＣＡの外部に出力される。
【００５９】
受信アンテナ１２は、送信波が物標に反射した反射波を受信し、受信信号ＲＳをミキサ１３に出力する。受信信号ＲＳと送信信号ＴＳとが、ミキサ１３によりミキシングされ、送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの差分の信号であるビート信号が生成される。ビート信号ＢＳはＡＤ変換器１４によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、信号処理部１８出力にされる。
【００６０】
信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で、デジタル信号のビート信号ＢＳに対してＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０２）。その結果、信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で、ビート信号ＢＳに関する周波数ごとの信号レベル値と位相情報とを有するＦＦＴデータを取得する。なおＦＦＴデータは、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄごとに取得される。
【００６１】
信号処理部１８はＦＦＴデータにおける周波数スペクトラムから信号レベル値が所定の閾値を超える信号を、周波数ピーク信号として抽出する「ピーク抽出」の処理を行う（ステップＳ１０３）。なお、このピーク抽出の処理ではＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で周波数ピーク信号が抽出され、周波数ピーク信号の数が確定する。
【００６２】
そして信号処理部１８は、ピーク抽出処理で抽出された周波数ピーク信号の中から、過去処理で導出された物標と時間的に連続性する今回処理の物標の周波数ピーク信号を抽出する「履歴ピーク抽出」の処理を行う（ステップＳ１０４）。履歴ピーク抽出の詳細な処理内容は後述する。
【００６３】
次に信号処理部１８は車両ＣＡの車速センサ４０の自車速の情報からＵＰ区間の周波数ピーク信号とＤＯＷＮ区間の周波数ピーク信号との周波数差が車両ＣＡの自車速に相当し、信号レベル値が略同じ周波数ピーク信号を静止物に対応する周波数ピーク信号（以下、「静止物ピーク信号」という。）として抽出する「静止物ピーク抽出」の処理を行う（ステップＳ１０５）。ここで静止物とは、車両ＣＡの速度と略同じ相対速度を有する物標である。また特定速度で移動し車両ＣＡの速度と異なる相対速度を有する物標は、移動物である。
【００６４】
信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、所定の方位演算アルゴリズムを用い、周波数ピーク信号に基づき方位演算を行う（ステップＳ１０６）。方位演算アルゴリズムは、例えばＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）である。信号処理部１８はＥＳＰＲＩＴを用いて、ＵＰ区間の角度ピーク信号に対応する角度θｕｐと、ＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号に対応する角度θｄｎを導出する。信号処理部１８はＵＰ区間の角度ピーク信号とＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号とがペアリングされることで、（１）式により物標の角度θmを導出する。
【００６５】
【数１】
2015137915.tif 000003
＜２−２．ＥＳＰＲＩＴによる方位演算＞
ＥＳＰＲＩＴの処理について説明する。図６は、ＥＳＰＲＩＴの処理内容を説明する図である。ＥＳＰＲＩＴは、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄを位置のずれた２つのサブアレーに分け、この２つのサブアレーの位相差から到来波（反射波）の到来方向を推定する手法である。
【００６６】
図６ではアンテナはＫ素子リニアアレーであり、到来波数はＬとし、第ｉ到来波の角度はθｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）とする。ＥＳＰＲＩＴは回転不変式（rotational invariance）「Ｊ１ＡΦ＝Ｊ２Ａ」に基づき、アレー全体の平行移動によって生じる各到来波の位相回転を推定する手法である。行列Ｊ１、および、行列Ｊ２は、（Ｋ−１）×Ｋの変換行列である。Ｋは受信アンテナ１２の本数である。Ａはそれぞれθ１〜θＬを変数とするアレー応答ベクトルからなる方向行列である。ΦはＬ次の対角行列である。
【００６７】
図６ではＫ素子のリニアアレーにおいて、第１素子から第（Ｋ−１）素子はサブアレー＃１となり、第２素子から第Ｋ素子はサブアレー＃２となる。これにより上記回転不変式のＪ１Ａは、行列Ａの１〜（Ｋ−１）行目をＪ２Ａは行列の２〜Ｋ行目を抽出することを意味する。すなわちＪ１Ａは、サブアレー＃１の方向行列を表す。Ｊ２Ａはサブアレー＃２の方向行列を表す。
【００６８】
ここでＡが既知であれば、Φが求められてパスの到来角が推定される。しかしＡは推定すべきものであるため、直接Φを求解することができない。そこでＫ次元受信信号ベクトルのＫ×Ｋ共分散行列Ｒｘｘを求められる。そしてＲｘｘが固有値展開され、その結果得られる固有値から熱雑音電力σ２よりも大きい固有値に対応する固有ベクトルを用いて、信号部分空間行列Ｅｓが生成される。
【００６９】
生成された信号部分空間行列Ｅｓと行列Ａとは双方の間に唯一存在するＬ次の正則行列Ｔを用いてＡ＝ＥｓＴ−１と表せる。ここでＥｓはＫ×Ｌ行列である。ＴはＬ×Ｌの正則行列である。Ａ＝ＥｓＴ−１の式が上記回転不変式に代入されると（Ｊ１Ｅｓ）（ＴΦＴ−１）＝Ｊ２Ｅｓが得られる。この式からＴΦＴ−１を求めて固有値展開すれば、固有値がΦの対角成分となる。その結果、固有値から到来波の角度が推定される。これにより信号処理部１８は、ある周波数で異なる角度に存在する複数の物標のうち、受信アンテナ１２の総アンテナ本数から１を減算した数と同じ数の物標の角度を導出する。つまり信号処理部１８は、レーダ装置１０の４本の受信アンテナ１２を用いて、略同一の縦距離に存在する物標の角度を最大３つまで導出できる。
【００７０】
次に図５の処理フローチャートについて説明する。信号処理部１８はＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングするペアリング処理を行う（ステップＳ１０７）。このペアリング処理では、ピーク抽出された周波数ピーク信号の種類に応じて異なるペアリング手法でペアリングが行われる。
【００７１】
具体的にはステップＳ１０４の履歴ピーク抽出で抽出された履歴ピーク信号については、ＵＰ区間の履歴ピーク信号とＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号とで「履歴ペアリング」の処理が行われる。また、ステップＳ１０５の静止物ピーク抽出で抽出された静止物ピーク信号については、ＵＰ区間の静止物ピーク信号とＤＯＷＮ区間の静止物ピーク信号とで「静止物ペアリング」の処理が行われる。さらに、ステップＳ１０３のピーク抽出で抽出された全ピーク信号のうち履歴ピーク信号と静止物ピーク信号とを除いた残りのピーク信号については、ＵＰ区間の残りのピーク信号とＤＯＷＮ区間の残りのピーク信号とで「その他ペアリング」の処理が行われる。
【００７２】
図７は、履歴ペアリング、静止物ペアリング、および、その他ペアリングの処理を説明するフローチャートである。信号処理部１８は、履歴ピーク抽出により抽出された履歴ピーク信号を用いて履歴ペアリングの処理を行う（ステップＳ１２１）。履歴ペアリングの処理は、例えばマハラノビス距離を用いて行われる。具体的にはＵＰ区間の物標データである角度ピーク信号とＤＯＷＮ区間の物標データである角度ピーク信号との「角度差」、および、「角度信号レベル差」の２つのパラメータ値から、ＵＰ区間の角度ピーク信号とＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号との組み合わせの確からしさを（２）式により導出する。（２）式において、ＲＤはマハラノビス距離、θｄｇは角度差、θｐｇは角度信号レベル差を表す。
【００７３】
【数２】
2015137915.tif 000004
信号処理部１８は、マハラノビス距離が所定値（例えば、60）以下の場合、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号の組み合わせをペアデータとして確定する。なお信号処理部１８は、あるパターンの組み合わせによるマハラノビス距離が所定値を超える場合は、他のパターンの組合せによるペアリングの可否を検討する。この処理については後述する。
【００７４】
次に信号処理部１８は、静止物ピーク抽出により抽出した静止物ピーク信号を用いて、静止物ペアリングの処理を行う（ステップＳ１２２）。信号処理部１８は静止物ピーク信号に対応する角度ピーク信号のうち、ＵＰ区間の角度ピーク信号の角度を基準として±約6度の角度範囲、すなわち約12度の角度範囲に存在するＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号で、両区間の角度ピーク信号の角度差が最少の角度ピーク信号を導出する。また信号処理部１８はＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号の角度を基準として±約6度の角度範囲、すなわち約12度の角度範囲に存在するＵＰ区間の角度ピーク信号で、両区間の角度ピーク信号の角度差が最少の角度ピーク信号を導出する。そして信号処理部１８は、ＵＰ区間側からみた角度差が最少の組み合わせと、ＤＯＷＮ区間側からみた角度差が最少の組み合わせとが同一の角度ピーク信号の組み合わせとなる場合で、両方の角度ピーク信号の信号レベル値の差が所定値（例えば、
20ｄB）以内のとき、この組み合わせをペアデータとして確定する。
【００７５】
次に信号処理部１８はピーク抽出処理で抽出された全ピーク信号のうち履歴ピーク信号と静止物ピーク信号とを除いた残りのピーク信号を用いて、その他ペアリングの処理を行う（ステップＳ１２３）。信号処理部１８はその他ペアリングの処理を例えば（２）式に示したマハラノビス距離を用いて行い、マハラノビス距離が最少の組み合わせを正しい組合せとしてペアデータを確定する。
【００７６】
そして信号処理部１８はこれらのステップＳ１２１〜Ｓ１２３のペアリング処理において、確定したペアデータのパラメータの値と（３）式および（４）式とを用いて、当該確定したペアデータの縦距離、相対速度、および、（１）式により導出された角度に基づく横距離を導出する（ステップＳ１２４）。（３）式および（４）式において、ｆｕｐはＵＰ区間の周波数ピーク信号の周波数、ｆｄｎはＤＯＷＮ区間の周波数ピーク信号の周波数を表す。
【００７７】
【数３】
2015137915.tif 000005
【００７８】
【数４】
2015137915.tif 000006
図５のステップＳ１０８の処理に戻り、信号処理部１８は今回の物標導出処理によりペアリングされた今回ペアデータと、前回処理によってペアリングされた前回ペアデータとの間に時間的に連続する関係が存在するか否かを判定する連続性判定を行う（ステップＳ１０８）。ここで前回ペアデータと今回ペアデータとに時間的に連続する関係がある（連続性がある）場合とは次のような場合である。信号処理部１８が前回ペアデータに基づいて今回ペアデータを予測した予測ペアデータを生成し、今回ペアデータと予測ペアデータとの縦距離、横距離、および、相対速度における差の値が所定値以内の場合、前回ペアデータと今回ペアデータとは連続性がある。これにより今回処理により導出された物標と、過去処理により導出された物標とが同一物標であると判定される。なお信号処理部１８は、複数の今回ペアデータが縦距離等の差の値が所定値以内の範囲に存在する場合は、最も予測ペアデータとの差の値が小さい今回ペアデータを前回ペアデータとの連続性があるデータと判定する。
【００７９】
また信号処理部１８は、今回ペアデータと予測ペアデータとの縦距離、横距離、および、相対速度の差の値が所定値を超える場合は、今回ペアデータと前回ペアデータとの間に時間的に連続する関係がない（連続性がない）と判定する。そしてこのように連続性がないと判定されたペアデータは、今回処理において初めて導出された新規ペアデータとなる。
【００８０】
次に信号処理部１８は、今回ペアデータの連続性が所定回数（例えば、２回）以上か否かを判定する（ステップＳ１０９）。例えば今回ペアデータの連続性が２回とは、前々回処理で新規ペアデータとして導出され（連続性なし）、前回処理で前々回処理のペアデータとの連続性があり（連続性１回目）、今回処理で前回処理のペアデータとの連続性がある（連続性２回目）場合である。このように信号処理部１８は、前々回、前回、および、今回の少なくとも３回の処理で同一の物標が時間的に連続して導出されていると判定した場合（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、今回ペアデータに対してフィルタ処理を行う（ステップＳ１１０）。なお信号処理部１８は、今回ペアデータの連続性が２回未満の場合（ステップＳ１０９でＮｏ）は処理を終了する。
【００８１】
ステップＳ１１０の処理に戻り、信号処理部１８は今回ペアデータと予測ペアデータとの間で縦距離、相対速度、横距離、および、信号レベルの値のフィルタリングを行い(ステップＳ１１０)、フィルタリングされたペアデータであるフィルタデータを今回処理の物標の物標情報として導出する。
【００８２】
信号処理部１８はフィルタ処理において、例えば横距離について予測ペアデータの横距離に0.75の値の重み付けを行い、今回ペアデータの横距離に0.25の値の重み付けを行って、両方の値を足し合わせたものを今回処理のフィルタデータの横距離として導出する。なお、縦距離、相対速度、および、信号レベルの値についても同様にフィルタ処理を行う。
【００８３】
次に信号処理部１８は、今回処理の次に行われる処理（次回処理）において、ステップＳ１０４の履歴ピーク抽出の処理等に用いる予測ピーク信号（予測周波数、予測角度等）を導出する（ステップＳ１１１）。具体的には信号処理部１８は、車両制御を行う上で優先順位の高い２０個の物標情報を導出し、この物標情報のＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれで今回処理の物標情報から次回処理の予測周波数および予測角度等を算出する。そして信号処理部１８は、後述するように予測周波数に基づき履歴ピーク抽出を行い、予測角度に基づき履歴ペアリングを行う。なお予測周波数は、物標の相対速度に応じてＵＰ区間の予測周波数とＤＯＷＮ区間の予測周波数は異なる値となる。予測角度は一つ物標の角度であるため、ＵＰ区間の予測角度とＤＯＷＮ区間の予測角度とは同じ角度となる。
【００８４】
なおＡＣＣの制御における物標情報の優先順位の例は、車両ＣＡとの縦距離が比較的小さい移動物で、自車線上を走行する前方車両に対応する物標は、優先順位が高く、車両ＣＡとの縦距離が比較的大きい静止物に対応する物標は、優先順位が低くなる。
【００８５】
次に信号処理部１８は、複数のフィルタデータを一つの物体に対応するデータにまとめるデータ結合の処理を行う（ステップＳ１１２）。例えば信号処理部１８により導出された複数のフィルタデータの縦距離および横距離が、比較的近距離で相対速度が略同じ場合、このような複数のフィルタデータは、一つの物体からの複数の反射点に対応するデータである可能性が高い。そのため信号処理部１８は、複数のフィルタデータを一つにまとめて同一物体のデータとして取扱う。
【００８６】
そして信号処理部１８は、ステップＳ１１２の処理でデータ結合されたフィルタデータのうち車両制御の必要性の優先順位の高いフィルタデータを車両制御装置２０に出力する（ステップＳ１１３）。
＜３．履歴ピーク抽出と履歴ペアリング＞
次に、履歴ピーク抽出（図４のステップＳ１０４）と、履歴ペアリング（図７のステップＳ１２１）の詳細内容について図８〜図１２を用いて具体的に説明する。
【００８７】
図８は、履歴ピーク抽出を説明する図である。図８の縦軸は信号レベル［dB］、横軸は周波数［kHｚ］を示す。図８（ａ）はＵＰ区間の履歴ピーク抽出を示しており、図８（ｂ）はＤＯＷＮ区間の履歴ピーク抽出を示している。信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、前回処理での次回予測（図５のステップＳ１１１）により導出された予測周波数を基準とする高周波数側、および、低周波数側の各々3BINの予測周波数範囲内で履歴ピーク信号を抽出する。なお1BINは約468Hzである。
【００８８】
図８（ａ）に示す場合では、周波数ピーク信号Ｐｕ（周波数ｆｕ、信号レベル値Ｌ１）が予測周波数ｆｕｅを基準とする予測周波数範囲内に存在しており、この周波数ピーク信号Ｐｕが予測周波数ｆｕｅに最も近い周波数のピーク信号である。なお周波数ピーク信号ＰｕはステップＳ１０３のピーク抽出の処理において、閾値の信号レベルＬ０を超えて抽出された信号である。信号処理部１８は予測周波数範囲内で予測周波数ｆｕｅに最も近い周波数の周波数ピーク信号Ｐｕを履歴ピーク信号Ｐｕとして抽出する。
【００８９】
図８（ｂ）に示す場合では、周波数ピーク信号Ｐｄ（周波数ｆｄｎ、信号レベルＬ１ａ）が予測周波数ｆｄｅを基準とする予測周波数範囲内に存在しており、この周波数ピーク信号Ｐｄが予測周波数ｆｄｅに最も近い周波数のピーク信号である。なお周波数ピーク信号ＰｄはステップＳ１０３のピーク抽出の処理において、閾値の信号レベルＬ０を超えて抽出された信号である。信号処理部１８は予測周波数範囲内で予測周波数ｆｄｅに最も近い周波数の周波数ピーク信号Ｐｄを、履歴ピーク信号Ｐｄとして抽出する。
【００９０】
次に信号処理部１８は、方位演算によりＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号から角度ピーク信号を分離導出して、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で、予測角度範囲内の角度ピーク信号を導出し、予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号を選択する。図９は、予測角度範囲内の角度ピーク信号の導出と、予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号の選択とについて説明する図である。信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、前回処理の次回予測（図５のステップＳ１１１）により導出された予測角度を基準とする±約4度の角度範囲内における角度ピーク信号を導出し、予測角度に最も近い角度の角度ピーク信号を選択する。
【００９１】
図９（ａ）に示す場合では、角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｕ２とが予測角度θｅ（例えば、±0度）を基準とする予測角度範囲内に存在しており、角度ピーク信号Ｐｕ２が予測角度θｅに最も近い角度のピーク信号である。なお角度ピーク信号Ｐｕ１およびＰｕ２は、角度スペクトラムから角度ピーク信号を抽出する閾値の信号レベルＲ０を超える信号である。このように信号処理部１８は予測角度範囲内の角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｕ２とを導出し、角度ピーク信号Ｐｕ２を予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号として選択する。
【００９２】
図９（ｂ）に示す場合では、角度ピーク信号Ｐｄ１が予測角度θｅを基準とする予測角度範囲内に存在しており、角度ピーク信号Ｐｄ１が予測角度θｅに最も近い角度のピーク信号である。なお角度ピーク信号Ｐｄ１は、角度スペクトラムから角度ピーク信号を抽出する閾値の信号レベルＲ０を超える信号である。このように信号処理部１８は予測角度範囲内の角度ピーク信号Ｐｄ１を導出し、角度ピーク信号Ｐｄ１を予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号として選択する。
【００９３】
以上のようにして、従来は予測角度に最も近い角度ピーク信号Ｐｕ２とＰｄ１とを選択し、これらの角度ピーク信号の信号レベル差等がペアデータの確定条件を満たしていれば、ペアリングの処理におけるペアデータとして確定し、条件を満たしていなければペアデータとして確定せずに、外挿処理を行っていた。このような従来の処理に対し本実施の形態では、選択された角度ピーク信号Ｐｕ２とＰｄ１とがペアデータの確定条件を満たさない場合、これらの角度ピーク信号の組み合わせによるペアデータを確定させない処理は同じ処理となる。しかし信号処理部１８は、外挿処理を行う前に他の組み合わせが、上述のペアデータの確定条件とは別の確定条件を満たすか否かを検討する。つまり信号処理部１８は、図９の例ではＵＰ区間の予測角度範囲に角度ピーク信号Ｐｕ２とは別の角度ピーク信号Ｐｕ１が存在するため、他の組み合わせとしてこの角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｄ１とを選択する。そして信号処理部１８は、これらの組み合わせが別の確定条件を満たすか否かが判断する。言い換えると、最初に選択された角度ピーク信号の組み合わせがペアリングの許可条件を満たさない場合、次に選択された角度ピーク信号の組み合わせが再ペアリングの許可条件を満たすか否かが判断される。このように履歴ペアリングの処理の中には「ペアリング」と「再ペアリング」の２種類のペアリングの処理がある。
【００９４】
以上のような予測角度範囲内の角度ピーク信号の導出、および、予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号の選択の処理を含む履歴ペアリング処理について図１０を用いて説明する。図１０は、履歴ペアリング処理を説明するフローチャートである。図１０では信号処理部１８は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で、予測角度θｅを基準とする予測角度範囲内（±約4度以内）に角度ピーク信号が存在するか否かを判定する（ステップＳ１３１）。ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のいずれかの区間で、予測角度範囲内に角度ピーク信号が存在しない場合（ステップＳ１３１でＮｏ）、信号処理部１８は履歴ペアデータを確定することなく処理を終了する。なお履歴ペアデータが確定されない場合、信号処理部１８はステップＳ１０８の連続性判定処理で、前回処理のフィルタデータから今回処理の履歴ペアデータを予測したデータを今回処理の履歴ペアデータと仮定して物標の連続性を一時的に確保する外挿処理を行う。
【００９５】
信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間で、予測角度範囲内に角度ピーク信号が存在する場合（ステップＳ１３１でＹｅｓ）、それぞれの区間で予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号を選択する（ステップＳ１３２）。具体的には信号処理部１８は、図９で説明したＵＰ区間の角度ピーク信号Ｐｕ２と、ＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号Ｐｄ１とを選択する。
【００９６】
次に信号処理部１８は、マハラノビス距離を用いたペアリングの組み合わせがペアデータとして確定したか否か、すなわちペアリングの許可条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１３３）。例えば信号処理部１８は図１１に示すような組合せでペアデータが確定したか否かを判定する。図１１は、予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号の組み合わせを示す図である。ＵＰ区間の予測領域Ｓｕは周波数ピーク信号Ｐｕの周波数ｆｕと予測角度θｅとの交点を予測位置とし、当該予測位置から周波数方向（ｙ軸方向）の±約3BIN、および、角度方向（ｘ軸方向）の±約4度に相当する略長方形の領域である。このように予測領域は、予測周波数範囲と予測角度範囲とで構成される領域であり、予測位置の範囲である。この予測領域Ｓｕの領域内の角度ピーク信号が、ペアリングの組み合わせの候補となる。なお、予測領域の形状は長方形以外の他の形状（例えば、台形や楕円形等）であってもよい。
【００９７】
図１１の例では、予測領域Ｓｕの領域内には角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｕ２とが存在する。信号処理部１８は予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号Ｐｕ２を組合せの対象として選択する。
【００９８】
ＤＯＷＮ区間の予測領域Ｓｄは、周波数ピーク信号Ｐｄの周波数ｆｄと予測角度θｅとの交点を予測位置とし、予測位置から周波数方向の±約3BIN、および、角度方向の±約4度に相当する領域となる。この予測領域Ｓｄの領域内の角度ピーク信号が、履歴ペアリングの組み合わせの候補となる。図１１の例では、予測領域Ｓｄの領域内には角度ピーク信号Ｐｄ１が存在する。信号処理部１８は予測角度θｅに最も近い角度の角度ピーク信号Ｐｄ１を組合せの対象として選択する。
【００９９】
図１０のステップＳ１３３に戻り、信号処理部１８はマハラノビス距離を用いて、角度ピーク信号の組み合わせの確からしさを判定する。具体的には信号処理部１８は、上述の（２）式を用いて、ＵＰ区間の角度ピーク信号Ｐｕ２と、ＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号Ｐｄ１の角度差（θｕ２−θｄ１）および角度信号レベル差（Ｒ２−Ｒ１ａ）からマハラノビス距離を導出する。信号処理部１８は、マハラノビス距離が所定値以下の場合（ステップＳ１３３でＹｅｓ）、ペアリングの許可条件が成立したとして角度ピーク信号Ｐｕ２とＰｕ１との組み合わせをペアデータとして確定する（ステップＳ１３４）。
【０１００】
ステップＳ１３３の処理において、信号処理部１８はマハラノビス距離が所定値を超える場合（ステップＳ１３３でＮｏ）、角度ピーク信号Ｐｕ２とＰｄ１との組み合わせは同一物標の組み合わせではないとして、そのパターンによる組合せをペアデータとして確定させずに別の組み合わせが、再ペアリングの許可条件を満たすか否かを判断する。
【０１０１】
具体的には信号処理部１８は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の少なくともいずれかの区間で角度ピーク信号が複数存在するか否かを判定し（ステップＳ１３５）、少なくともいずれかの区間で角度ピーク信号が複数存在する場合（ステップＳ１３５でＹｅｓ）、別のパターンによる組合せの中から角度差が最小の組み合わせを選択する（ステップＳ１３６）。
【０１０２】
そして信号処理部１８は、角度差が最小の組み合わせとなる角度ピーク信号同士の角度信号レベル差が所定値（例えば、3.5ｄB）以下か否かを判定し（ステップＳ１３７）、角度信号レベル差が所定値以下の場合（ステップＳ１３７でＹｅｓ）、その組合せをペアデータとして確定する（ステップＳ１３４）。
【０１０３】
具体的には信号処理部１８は、図１２に示すような組合せをペアデータとして確定する。図１２は、角度差が最小の組み合わせで、角度信号レベル差が所定値以下の組み合わせを示す図である。ＵＰ区間の予測領域Ｓｕの領域内には角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｕ２の２つのピーク信号が存在し、ＤＯＷＮ区間の予測領域Ｓｄの領域内には角度ピーク信号Ｐｄ１のピーク信号が存在する。このような場合、上述の図１０のステップＳ１３５の少なくともいずれかの区間で角度ピーク信号が複数存在する条件が充足される。そして信号処理部１８は、予測領域Ｓｕと予測領域Ｓｄの領域内の角度ピーク信号のうち、ペアリングの許可条件を満たすか否かの判断に用いられた角度ピーク信号Ｐｕ２を除いて、角度差が最小となる角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｄ１との組み合わせを再ペアリングの許可条件を満たすか否かの判断の対象として導出する。
【０１０４】
このように信号処理部１８は、ペアリングの許可条件を満たすか否かに用いられた両方の区間の角度ピークのうち、ペアリングの許可条件の判断に用いられた一方の区間の角度ピーク信号と、他方の区間においてペアリングの許可条件の判断に用いられていない別の角度ピーク信号とにより再ペアリングの許可条件の判断を行う。
【０１０５】
なお図１２に示す場合では、ＤＯＷＮ区間の予測領域Ｓｄの領域内には角度ピーク信号Ｐｄ１が１つのみ存在するため、ステップＳ１３６の角度差が最小の組み合わせを選択する処理では、角度ピーク信号Ｐｄ１が選択される。しかし予測領域Ｓｄの領域内に、角度ピーク信号Ｐｄ１とは別の他の角度ピーク信号が存在する場合で、当該他の角度ピーク信号が角度ピーク信号Ｐｄ１よりも角度ピーク信号Ｐｕ１との角度差が小さいときは角度ピーク信号Ｐｄ１とは異なる他の角度ピーク信号が選択される。
【０１０６】
角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｄ１との角度信号レベル差が所定値以下の場合、図１０のステップＳ１３７の角度ピーク信号のレベル差が所定値以下の条件が充足され、信号処理部１８はこの組合せをペアデータとして確定する。これにより予測領域内に複数の角度ピーク信号が存在する場合に外挿処理を極力少なくしつつ正しい組み合わせをペアデータとして確定でき、物体が実際に存在する位置を導出できる。
【０１０７】
なおステップＳ１３５のＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の少なくともいずれかの区間で角度ピーク信号が複数存在しない場合（ステップＳ１３５でＮｏ）や、ステップＳ１３７の角度ピーク信号の角度信号レベル差が所定値を超える場合（ステップＳ１３７でＮｏ）、信号処理部１８は履歴ペアデータを確定することなく処理を終了し、ステップＳ１０８の処理で外挿処理を行う。
【０１０８】
このように本実施の形態では、信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれで、予測周波数と予測角度とに基づく予測位置に最も近い位置の角度ピーク信号の組み合わせを行う。信号処理部１８は角度ピーク信号の組み合わせがマハラノビス距離を用いたペアリングの許可条件を満たした場合に、その組合せを最も確からしい組合せとしてペアデータを確定する。
【０１０９】
そして信号処理部１８は、予測位置に最も近い位置の角度ピーク信号の組み合わせが、マハラノビス距離を用いたペアリングの許可条件を満たさない場合は、別のペアリングである再ペアリングの条件を満たすか否かを判定し、再ペアリング条件を満たすときは、その組み合わせを最も確からしい組合せをペアデータとして確定する。これにより予定位置に最も近い位置の角度ピーク信号の組み合わせでペアリングの条件を満たす場合と、満たさない場合のいずれの場合でも正しい組み合わせをペアデータとして確定でき、外挿処理を極力減らしつつ物体が実際に存在する位置を導出できる。
【０１１０】
再ペアリング処理の許可条件は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の少なくともいずれかの区間に複数の角度ピーク信号が存在するかの条件と、ＵＰ区間の角度ピーク信号とＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号の角度差が最小の組み合わせの信号レベル差が所定値以下か否かの条件である。
【０１１１】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のレーダ装置１０の信号処理部１８は、第１の実施の形態で説明した履歴ペアリングの処理において、物標の縦距離が大きくなる程、予測領域の角度範囲を狭め、角度ピーク信号の組み合わせをペアデータとして確定する処理を行う。
【０１１２】
予測領域の角度範囲である予測角度範囲は、角度範囲が一定（例えば、±4度）のままでも横距離に直すと物標の縦距離が大きくなる程広くなる。そのため自車線の物標が比較的遠距離に存在する場合、第１の実施の形態のように信号処理部１８が別の組合せパターンでの再ペアリングの処理を行ったとき、隣接車線等の自車線の範囲外に存在する物標の角度ピーク信号が予測領域内に含まれ、誤った組み合わせをペアデータとして確定する可能性がある。第２の実施の形態で説明する処理は、誤った組合せをペアデータとして確定することを防止するための処理である。
【０１１３】
第２の実施の形態のレーダ装置１０の構成および処理は、第１の実施の形態とほぼ同様であるが、履歴ペアリングの処理が一部異なる。以下、図１３〜図１６を用いて相違点を中心に説明する。なお角度ピーク信号は、周波数ピーク信号を角度分離した信号である。そのため周波数ピーク信号の周波数は、角度ピーク信号の縦距離に相当する。
【０１１４】
図１３は、角度ピーク信号が車両ＣＡに対して比較的近距離に存在する場合の予測領域Ｓｕ１について説明する図である。本実施の形態では、ＵＰ区間の処理を例に説明するが、ＤＯＷＮ区間の処理もＵＰ区間の処理と同様に行われる。ＵＰ区間の角度ピーク信号Ｐｕ１、Ｐｕ２、および、Ｐｕ３は、周波数ｆｕ１の周波数ピーク信号を角度分離した信号である。周波数ｆｕ１は例えば、縦距離約30ｍに相当する。予測領域Ｓｕ１は周波数ｆｕ１と予測角度θｅとの交点の予測位置から周波数方向（ｙ軸方向）に±約3BIN、角度方向（ｘ軸方向）に±約4度の領域である。予測領域Ｓｕ１の横距離は予測角度θｅを横距離±0ｍとすると横距離約±約1.8ｍ、すなわち約3.6ｍの範囲であり、自車線ＲＣを含む範囲となる。そのため予測領域Ｓｕ１内には自車線ＲＣを走行する前方車両Ｔａの角度ピーク信号Ｐｕ１と、Ｐｕ２のみが含まれる。言い換えると予測領域Ｓｕ１の領域内には右車線ＲＲを走行する隣接車両Ｔｂの角度ピーク信号Ｐｕ３は含まれない。
【０１１５】
次に角度ピーク信号が車両ＣＡに対して比較的遠距離に存在する場合について説明する。図１４は、角度ピーク信号が比較的遠距離に存在する場合の予測領域Ｓｕ２について説明する図である。図１４では、ＵＰ区間の角度ピーク信号Ｐｕ１、Ｐｕ２、Ｐｕ３は、縦距離約60ｍに相当する周波数ｆｕ２の周波数ピーク信号を角度分離した信号である。予測領域Ｓｕ２は周波数ｆｕ２と予測角度θｅとの交点の予測位置から周波数方向（ｙ軸方向）に±約3BIN、角度方向（ｘ軸方向）に±約4度の領域である。予測領域Ｓｕ２の横距離は予測角度θｅを横距離±0ｍとすると横距離±約4.2ｍ、すなわち約8.4ｍの範囲であり、自車線ＲＣと隣接車線の右車線ＲＲおよび左車線ＲＬとを含む範囲となる。そのため予測領域Ｓｕ２内には自車線ＲＣを走行する前方車両Ｔａの角度ピーク信号Ｐｕ１およびＰｕ２と、右車線ＲＲを走行する隣接車両Ｔｂの角度ピーク信号Ｐｕ３とが含まれる。このように前方車両Ｔａと隣接車両Ｔｂの角度ピーク信号が再ペアリング処理の対象となるため、信号処理部１８が別の組合せパターンでの再ペアリングの処理を行った場合、その処理において誤った組合せでペアデータが確定される可能性がある。
【０１１６】
そのため信号処理部１８は、角度ピーク信号の縦距離が大きくなる程、予測領域の角度範囲を狭める処理を行う。図１５は、角度ピーク信号の縦距離が大きくなる程、角度範囲を狭めた状態を示す図である。図１５に示すように信号処理部１８は、±約4度の角度範囲の予測領域Ｓｕ１よりも狭い±約2度の角度範囲の予測領域Ｓｕ３の領域内から再ペアリング処理の候補となる角度ピーク信号を選択する。具体的には信号処理部１８は、予測領域Ｓｕ３の領域内の自車線ＲＣを走行する前方車両Ｔａの角度ピーク信号Ｐｕ１と、Ｐｕ２のみを再ペアリング処理の組み合わせの候補として選択する。言い換えると信号処理部１８は、予測領域Ｓｕ３の領域外の右車線ＲＲを走行する隣接車両Ｔｂの角度ピーク信号Ｐｕ３は組合せの候補として選択しない。これによりレーダ装置１０は、再ペアリング処理において車両ＣＡが走行する自車線ＲＣの範囲外に存在する角度ピーク信号を再ペアリング処理の候補から除外できる。
【０１１７】
なお、角度ピーク信号の縦距離に応じた予測領域の予測角度範囲の値は一例であり、自車線ＲＣの範囲外に存在する角度ピーク信号を除外できる角度範囲であれば、別の角度範囲であってもよい。例えば、角度ピーク信号の縦距離が約50ｍの場合に予測領域の角度範囲を±約2度、角度ピーク信号の縦距離が100ｍのときに予測領域の角度範囲を±約1度等としてもよい。
【０１１８】
図１６は、第２の実施の形態の処理のフローチャートである。信号処理部１８はマハラノビス距離が所定値を超える場合（ステップＳ１３３でＮｏ）、角度ピーク信号の縦距離に応じた予測角度範囲を設定し、その予測角度範囲内の角度ピーク信号を選択する（ステップＳ１４１）。つまり、信号処理部１８はステップＳ１３１の処理で、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、所定の角度範囲内（例えば±約4度、すなわち約8度の角度範囲内）の角度ピーク信号を選択し、ステップＳ１４１の処理で、角度ピーク信号の縦距離に応じた予測角度範囲内の角度ピーク信号を選択する。例えば角度ピーク信号の縦距離が30ｍの場合は、予測角度範囲は±約4度となるため、ステップＳ１３１で選択された角度ピーク信号と同じ角度ピーク信号が選択される。また角度ピーク信号の縦距離が60mの場合は、予測角度範囲は±約2度となるため、所定の角度範囲よりも狭い角度範囲の範囲内に存在する角度ピーク信号が選択される。
【０１１９】
信号処理部１８は、周波数ピーク信号の縦距離に応じた角度範囲内に存在する角度ピーク信号を選択した（ステップＳ１４１）後、組み合わせを検索する処理である再ペアリング処理（ステップＳ１３５〜ステップＳ１３７）を行う。このように、レーダ装置１０は角度ピーク信号の縦距離が大きくなる程、予測領域の角度範囲を狭めることで、車両ＣＡが走行する自車線ＲＣの範囲外の角度ピーク信号を再ペアリングの候補から除外でき、自車線ＲＣの範囲内に存在する角度ピーク信号のみを再ペアリングの候補とできる。
【０１２０】
なお、この第２の実施の形態の処理では、信号処理部１８はステップＳ１３１の処理で、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、所定の角度範囲内の角度ピーク信号を選択し、その後ステップＳ１４１の処理で、角度ピーク信号の縦距離に応じた予測角度範囲内の角度ピーク信号を選択することを説明した。それ以外の処理として、信号処理部１８は最初に角度ピーク信号の縦距離に応じた予測角度範囲内の角度ピーク信号を選択する処理を行ってもよい。すなわち信号処理部１８は、ステップＳ１３１の処理に替えて、ステップＳ１４１の処理を行うようにしてもよい。
【０１２１】
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態のレーダ装置１０の信号処理部１８は、第１の実施の形態で説明した履歴ペアリングの処理において、物標データである角度ピーク信号が車両ＣＡに対して比較的近距離の位置で、かつ、車両ＣＡの走行する自車線ＲＣ内の位置に存在する物標データの場合に、再ペアリング処理（図１０のステップＳ１３５〜ステップＳ１３７）を行う。言い換えると信号処理部１８は、角度ピーク信号が車両ＣＡに対して比較的遠距離の位置に存在する場合や、左車線ＲＬおよび右車線ＲＲの少なくともいずれかの隣接車線に存在し、車両ＣＡの走行する自車線ＲＣ内の位置に存在しない場合は、再ペアリング処理は行わず予測角度に基づくペアリング処理のみを行う。このような処理により信号処理部１８は、物標情報を導出する際の処理負荷を軽減でき、自車線に存在する角度ピーク信号と隣接車線に存在する角度ピーク信号との誤った組合せでのペアデータの確定を防止できる。
【０１２２】
第３の実施の形態のレーダ装置１０の構成および処理は、第１の実施の形態とほぼ同様であるが、履歴ペアリングの処理が一部異なる。以下、図１７〜図１８を用いて相違点を中心に説明する。
【０１２３】
図１７は、再ペアリング処理の対象となる角度ピーク信号の存在する領域の自車線領域ＭＬを示す図である。この自車線領域ＭＬは、車両ＣＡが自車線ＲＣの略中央に存在する場合に、その位置を縦距離0ｍとしたときに車両ＣＡから縦距離約30ｍで、車両ＣＡの位置を横距離±0ｍとする横距離±約1.5ｍ、すなわち約3.0ｍの範囲の長方形の領域である。なお、自車線領域ＭＬの形状は長方形以外の形状（例えば、台形や楕円形等）であってもよい。本実施の形態では、ＵＰ区間の処理を例に説明するが、ＤＯＷＮ区間の処理もＵＰ区間の処理と同様に行われる。
【０１２４】
信号処理部１８は、過去処理の物標であるフィルタデータの位置が自車線領域ＭＬの領域内の場合は、このフィルタデータと時間的に連続するピーク信号である今回処理の角度ピーク信号も自車線領域ＭＬの領域内に存在するものとして、当該角度ピーク信号がペアリングの許可条件を満たさない場合は、再ペアリング処理の対象とする。具体的には図１７に示す前方車両Ｔａの角度ピーク信号Ｐｕ１およびＰｕ２は、周波数ｆｕ１に基づく予測周波数範囲と、予測角度θｅに基づく予測角度範囲との予測領域Ｓｕ１１の領域内に存在する。そして角度ピーク信号Ｐｕ１およびＰｕ２のそれぞれに対応する各フィルタデータは、自車線領域ＭＬの領域内に存在する。
【０１２５】
これに対し、隣接車両Ｔｂの角度ピーク信号Ｐｕ１２は、周波数ｆｕ１２に基づく予測周波数範囲と、予測角度（例えば、+4度）に基づく予測角度範囲との予測領域Ｓｕ１２の領域内に存在する。そして角度ピーク信号Ｐｕ１２のフィルタデータは、前回処理では自車線領域ＭＬの領域外に存在する。
【０１２６】
このように信号処理部１８は、フィルタデータが自車線領域ＭＬの領域内の角度ピーク信号Ｐｕ１と、角度ピーク信号Ｐｕ２とを予測角度に基づくペアリング処理の対象とし、ペアリングの許可条件を満たさない場合は再ペアリング処理の対象とする。
【０１２７】
また信号処理部１８は、フィルタデータが自車線領域ＭＬの領域外の角度ピーク信号Ｐｕ１２を予測角度に基づくペアリング処理の対象とし、ペアリングの許可条件を満たさない場合は再ペアリング処理の対象とはせずに、外挿処理の対象とする。
【０１２８】
図１８は、第３の実施の形態の処理のフローチャートである。信号処理部１８はマハラノビス距離が所定値を超える場合（ステップＳ１３３でＮｏ）、前回処理のフィルタデータが自車線領域ＭＬの領域内か否かを判定する（ステップＳ１４２）。すなわち、連続性を判定しようとしているデータがＡＣＣ制御等の車両制御に対して最も優先度の高いデータであるか否かを判定する。
【０１２９】
信号処理部１８は、前回処理のフィルタデータが自車線領域ＭＬの領域内の場合（ステップＳ１４２でＹｅｓ）は、このフィルタデータに対応する今回処理の角度ピーク信号で、ステップＳ１３２において選択された組合せとは異なる組合せの角度ピーク信号を再ペアリング処理の対象とし、再ペアリング処理（ステップＳ１３５〜ステップＳ１３７）を行う。このようにレーダ装置１０は、過去処理のフィルタデータが自車線領域ＭＬの領域内に存在する場合、そのフィルタデータと時間的な連続性を有する角度ピーク信号に対してペアリング処理を行い、ペアリングの許可条件が充足されない場合は、再ペアリングの処理を行う。またレーダ装置１０は、過去処理のフィルタデータが自車線領域ＭＬの領域外に存在する場合、そのフィルタデータに対応する角度ピーク信号に対してペアリング処理のみを行い、ペアリングの許可条件が充足されない場合は、再ペアリング処理は行わずに外挿処理を行う。これによりレーダ装置１０は、物標情報を導出する際の処理負荷の軽減と、自車線ＣＲに存在する角度ピーク信号と隣接車線に存在する角度ピーク信号との誤った組合せでのペアデータの確定を防止できる。
【０１３０】
＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態のレーダ装置１０の信号処理部１８は、第１の実施の形態で説明した履歴ペアリングの処理において、相対横距離に基づく自車線範囲内に存在する角度ピーク信号のみを再ペアリング処理の対象とする。
【０１３１】
具体的には信号処理部１８は次のような処理を行う。信号処理部１８は車両ＣＡの走行する自車線ＲＣの経路に関するカーブ半径の値を車両制御装置２０から取得する。カーブ半径の値は、ステアリングセンサ２２による回転角から車両制御装置２０が導出する。なおカーブ半径はカメラによる道路形状認識等の他の手段により導出してもよい。そして信号処理部１８はカーブ半径の値を基準とした物標データである角度ピーク信号の相対横距離を演算し、相対横距離が自車線ＲＣ内の角度ピーク信号を再ペアリング処理の対象とする。
【０１３２】
ここで、横距離には絶対横距離と相対横距離がある。絶対横距離は、レーダ装置１０からの送信波が送信される方向に延伸する送信軸Ｃｅを横距離±0ｍとしたときに、この送信軸に略直交する方向の距離をいう。相対横距離は、送信軸Ｃｅをカーブ半径の値に基づき湾曲させた軸（例えば、図２０の基準軸Ｃｅ１）に略直交する方向の距離、言い換えると自車線に直交方向の距離をいう。信号処理部１８は、横距離を導出する場合は１つの物標に対してこれらの２つの横距離のうち少なくともいずれかの横距離を導出する。
【０１３３】
そして車両ＣＡが所定値以下のカーブ半径の車線を走行する場合、信号処理部１８が予測領域の領域内の全ての角度ピーク信号を再ペアリングの組み合わせの対象とすると、その対象の中に隣接車線を走行する隣接車両の角度ピーク信号を含むときがある。その結果、誤った組合せをペアデータとして確定する可能性がある。第４の実施の形態の処理は、車両ＣＡが所定値以下のカーブ半径の車線を走行する場合に、誤った組合せをペアデータと確定する要因となる角度ピーク信号を再ペアリングの組み合わせの候補から除外するための処理である。
【０１３４】
第４の実施の形態のレーダ装置１０の構成および処理は、第１の実施の形態とほぼ同様であるが、履歴ペアリングの処理が一部異なる。以下、図１９〜図２１を用いて相違点を中心に説明する。なお、本実施の形態では、ＵＰ区間の処理を例に説明するが、ＤＯＷＮ区間の処理もＵＰ区間の処理と同様に行われる。
【０１３５】
カーブ半径が所定値以下のカーブ車線においては、ステアリングの回転方向に車体が傾き、送信軸Ｃｅが車体の傾きと同じ方向に傾くことで、信号処理部１８は予想領域の領域内に隣接車線の角度ピーク信号を含むことがあった。図１９は、カーブ車線において隣接車両Ｔｃの角度ピーク信号Ｐｕ４が予測領域Ｓｕ５の領域内に含まれる状態を示す図である。この図１９に示すように、カーブの入口付近のステアリングの回転に伴い車両ＣＡの車体が傾き、送信軸Ｃｅが車体と同じ方向に傾くことで、信号処理部１８は車体の左車線ＲＬに存在する隣接車両Ｔｃの角度ピーク信号Ｐｕ４を予測領域Ｓｕ５の範囲内に含み、再ペアリング処理の組み合わせの候補とすることがあった。
【０１３６】
そのため信号処理部１８は、予測領域の条件と併せて相対横距離の条件に基づき再ペアリングの組み合わせの候補を選択する。信号処理部１８は車両制御装置２０からカーブ半径の値を取得し、下記（５）式により相対横距離を導出する。（５）式においてＳｒｄは相対横距離、Ｓａｄは絶対横距離、ＣＲはカーブ半径を表す。なお、絶対横距離は上述の（１）式から導出されるペアデータの角度から三角関数を用いて導出される横距離である。そのため、角度ピーク信号の相対横距離は今回処理の角度ピーク信号に対応する前回処理のフィルタデータの相対横距離となる。
【０１３７】
【数５】
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図２０は、相対横距離に基づく再ペアリング処理の候補の選択を説明する図である。信号処理部１８は、予測領域Ｓｕ５の領域内の角度ピーク信号のうち、基準軸Ｃｅ１を±0ｍとした場合の相対横距離±約1.8m、すなわち約3.6mの範囲に存在する角度ピーク信号Ｐｕ１およびＰｕ２のみを再ペアリングの組み合わせの候補とする。言い換えると信号処理部１８は、予測領域Ｓｕ５の領域内であっても相対横距離−1.8mの範囲外（例えば、相対横距離−2.2m）の角度ピーク信号Ｐｕ４を、再ペアリング処理の組み合わせの候補とはしない。これによりレーダ装置１０は車両ＣＡが、カーブ車線を走行する場合でも、車両ＣＡの走行する自車線ＲＣ内に存在する角度ピーク信号のみを再ペアリング処理の候補とできる。
【０１３８】
図２１は、第４の実施の形態の処理のフローチャートである。信号処理部１８は、マハラノビス距離が所定値を超える場合（ステップＳ１３３でＮｏ）、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、ステップＳ１３２で選択された組合せとは異なる別の組み合わせで、予測領域の領域内に存在する角度ピークの相対横距離が±約1.8m以内か否かを判定する（ステップＳ１４３）。信号処理部１８は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の予測領域の領域内に存在する別の組み合わせの角度ピーク信号の相対横距離が、約±約1.8m以内の場合（ステップＳ１４３でＹｅｓ）、再ペアリング処理（ステップＳ１３５〜ステップＳ１３７）を行う。なお信号処理部１８は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の少なくともいずれかの区間で、角度ピーク信号の相対横距離が約±約1.8mを超える場合（ステップＳ１４３でＮｏ）は、処理を終了する。これにより、レーダ装置１０は車両ＣＡがカーブ車線を走行する場合でも、車両の走行する自車線ＲＣ内に存在する角度ピーク信号のみを再ペアリングの候補にできる。
【０１３９】
＜第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態のレーダ装置１０の信号処理部１８は、第１の実施の形態で説明した履歴ペアリングの処理において、ＵＰ区間の予測領域内の角度ピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の予測領域内の角度ピーク信号との全ての組み合わせのうち、最も確からしい組合せでペアリングを行う。第５の実施の形態のレーダ装置１０の構成および処理は、第１の実施の履歴ペアリングの処理と一部が異なる。以下、図２２〜図２３を用いて相違点を中心に説明する。
【０１４０】
図２２は、ＵＰ区間の予測領域Ｓｕ６の領域内の角度ピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の予測領域Ｓｄ６の領域内の角度ピーク信号との組み合わせの候補を示す図である。ＵＰ区間の予測領域Ｓｕ６の領域内の角度ピーク信号Ｐｕ１、Ｐｕ２、および、Ｐｕ３は、周波数ｆｕ３の周波数ピーク信号から角度分離された角度ピーク信号である。ＤＯＷＮ区間の予測領域Ｓｄ６の領域内の角度ピーク信号Ｐｄ１、および、Ｐｄ３は、周波数ｆｄ３の周波数ピーク信号から角度分離された角度ピーク信号である。信号処理部１８は、角度ピーク信号Ｐｕ１、Ｐｕ２、および、Ｐｕ３と、角度ピーク信号Ｐｄ１、および、Ｐｄ３との全ての組み合わせに基づく、マハラノビス距離を用いたペアリング処理を行う。この場合、信号処理部１８は６通りの組み合わせがペアリングの許可条件を満たすか否かを判断する。
【０１４１】
図２３は、第５の実施の形態の処理のフローチャートである。信号処理部１８はＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の両方の区間で、予測角度θｅを基準とする予測角度範囲内（±約4度以内）に角度ピーク信号が存在するか否かを判定する（ステップＳ１３１）。ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のいずれかの区間で、予測角度範囲内に角度ピーク信号が存在しない場合（ステップＳ１３１でＮｏ）、信号処理部１８はペアデータを確定することなく処理を終了する。
【０１４２】
信号処理部１８は予測角度範囲内に角度ピーク信号が存在する場合（ステップＳ１３１でＹｅｓ）、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号の全ての組み合わせのうちマハラノビス距離が所定値以下（例えば、60以下）となる組合せが存在するか否かを判定する（ステップＳ１４４）。信号処理部１８はマハラノビス距離が所定値以下となる組合せが存在する場合（ステップＳ１４４でＹｅｓ）、その組合せをペアデータとして確定する（ステップＳ１３４）。なお信号処理部１８は、マハラノビス距離が所定値以下となる組合せが存在しない場合（ステップＳ１４４でＮｏ）は、処理を終了する。また信号処理部１８は、マハラノビス距離が所定値以下となる組合せが複数存在する場合は、マハラノビス距離が最小の組み合わせをペアデータとして確定する。これによりレーダ装置１０は、予測領域の領域内に複数の角度ピーク信号が存在する場合でも、確実に正しい組合せでペアデータを確定でき、物体が実際に存在する位置を導出できる。
【０１４３】
＜第６の実施の形態＞
次に、第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態のレーダ装置１０の信号処理部１８は、第１の実施の形態で説明した履歴ペアリングの処理において、予測領域内に複数の領域を設定し、再ペアリング処理を行う際、複数の領域のうち再ペアリング可能な領域を、角度ピーク信号の予測領域内の位置に基づき選択する。第６の実施の形態のレーダ装置１０の構成および処理は、第１の実施の履歴ペアリングの処理と一部が異なる。以下、図２４および図２５を用いて相違点を中心に説明する。
【０１４４】
図２４は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の予測領域内を複数の領域に分けた状態を示す図である。信号処理ｂ１８は、ＵＰ区間の予測領域Ｓｕ、および、ＤＯＷＮ区間の予測領域Ｓｄ内において、角度に基づき中央領域ＴＥ、左領域ＬＥ、および、右領域ＲＥの３つの領域を設定する。中央領域ＴＥ、左領域ＬＥ、および、右領域ＲＥは、それぞれ予測領域Ｓｕ（Ｓｄ）内において周波数は同じ範囲（±約3BIN）で、角度が異なる範囲として設定される。具体的には中央領域ＴＥは角度-2度〜+2度の範囲となり、左領域ＬＥは角度-2度〜-4度の範囲となり、
右領域ＲＥは角度+2度〜+4度の範囲として設定される。
【０１４５】
これらの領域は信号処理部１８が、再ペアリング処理を行う場合に設定され、一方の区間の中央領域ＴＥに角度ピーク信号が存在する場合は、その角度ピーク信号と、他方の区間の中央領域ＴＥ、左領域ＬＥ、および、右領域ＲＥのいずれかの領域内に存在する角度ピーク信号とが組み合わせ可能となる。また一方の区間の左領域ＬＥに角度ピーク信号が存在する場合は、その角度ピーク信号と、他方の区間の左領域ＬＥおよび中央領域ＴＥのいずれかの領域内に存在する角度ピーク信号とが組み合わせが可能となり、他方の区間の右領域ＲＥに存在する角度ピーク信号とは組み合わせられない。
【０１４６】
さらに一方の区間の右領域ＲＥに角度ピーク信号が存在する場合は、その角度ピーク信号と、他方の区間の右領域ＲＥおよび中央領域ＴＥのいずれかの領域内に存在する角度ピーク信号との組み合わせが可能となり、他方の区間の左領域ＬＥに存在する角度ピーク信号とは組み合わせられない。つまり信号処理部１８は、一方の区間の左右いずれかの領域内に角度ピーク信号が存在する場合、その角度ピーク信号と他方の区間の反対の領域に存在する角度ピーク信号との組み合わせは行わない。
【０１４７】
具体的には図２４に示すように、信号処理部１８はＵＰ区間の予測角度（θｅ）に最も近い角度ピーク信号Ｐｕ２と、ＤＯＷＮ区間の予測角度（θｅ）に最も近い角度ピーク信号Ｐｄ１との組み合わせで、マハラノビス距離が所定値を超える場合に、予測領域Ｓｕ（Ｓｄ）を３つの領域に分ける。
【０１４８】
そして信号処理部１８は、角度ピーク信号Ｐｕ２と、Ｐｄ１との組み合わせとは異なる他の組合せパターンを設定する。つまり信号処理部１８は、角度ピーク信号Ｐｕ１が存在する左領域ＬＥに基づきＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号の組み合わせを選択する。信号処理部１８は角度ピーク信号Ｐｕ１に対して、ＤＯＷＮ区間の左領域ＬＥに存在する角度ピーク信号Ｐｄ１を組合せの候補として選択する。そして信号処理部１８は、角度ピーク信号Ｐｕ１とＰｄ１との組み合わせの角度信号レベル差が所定値以下の場合に、両者の組み合わせをペアデータとして確定する。
【０１４９】
なお、仮にＤＯＷＮ区間の中央領域ＴＥに他の角度ピーク信号が存在する場合は、この他の角度ピーク信号も角度ピーク信号Ｐｕ１との組み合わせの対象となり、信号処理部１８は角度ピーク信号Ｐｕ１との角度信号レベル差が小さい方の角度ピーク信号との組合せを、ペアデータとして確定する。またＤＯＷＮ区間の右領域ＲＥに他の角度ピーク信号が存在する場合は、信号処理部１８はこの他の角度ピーク信号を角度ピーク信号Ｐｕ１との組み合わせの候補とはしない。このようにレーダ装置１０は、左領域ＬＥに存在する角度ピーク信号と右領域ＲＥに存在する角度ピークとのように、角度が大きく異なる角度ピーク信号の組み合わせをペアリングの対象から除外することで、正しい組合せによるペアデータを確定できる。
【０１５０】
図２５は、第６の実施の形態の処理のフローチャートである。信号処理部１８は、マハラノビス距離が所定値を超える場合（ステップＳ１３３でＮｏ）、再ペアリング処理において、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の少なくともいずれかの区間で角度ピーク信号が複数存在するか否かを判定する（ステップＳ１３５）。信号処理部１８は、少なくともいずれかの区間で角度ピーク信号が複数存在する場合（ステップＳ１３５でＹｅｓ）、予測領域Ｓｕ（Ｓｄ）の角度に基づき複数の領域(中央領域ＴＥ、左領域ＬＥ、および、右領域ＲＥ）を設定する（ステップＳ１４５）。
【０１５１】
そして信号処理部１８は、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の角度ピーク信号で、組合せ可能な領域内に存在する角度ピーク信号のうち両方の角度ピーク信号の角度差が最小の組み合わせを選択する（ステップＳ１４６）。信号処理部１８は角度信号レベル差が所定値以下の場合（ステップＳ１３７でＹｅｓ）、その組合せでペアデータを確定する（ステップＳ１３４）。これによりレーダ装置１０は、組合せ不可能な領域に存在する角度ピーク信号の組み合わせを排除でき、組合せ可能な領域に存在する正しい組合せをペアデータとして確定できる。
【０１５２】
なお、予測領域内の複数の領域の個数は一例であり、３つ以外の個数(例えば、４つ等）が設定されてもよく、また領域を分ける角度の値も実施の形態中に示した角度の値とは異なる値であってもよい。
【０１５３】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
【０１５４】
上記各実施の形態では、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の本数をそれぞれ２本と４本として説明したが、送信アンテナ１１の本数、および、受信アンテナ１２の本数は上記以外の本数であってもよい。
【０１５５】
また上記各実施の形態では、送信範囲Ｔｒ１およびＴｒ２の範囲について、送信軸Ｃｅを±0degとする角度を具体的な値で示して説明したが、これらの角度は一例であり、他の角度であってもよい。
【０１５６】
また上記各実施の形態では、物標の縦距離は物標から反射した反射波がレーダ装置１０の受信アンテナ１２に受信されるまでの距離であると説明した。これに対して物標の縦距離は、物標の角度が送信軸Ｃｅ(±0deg)以外の角度位置に存在する場合に、受信アンテナ１２に受信されるまでの距離と物標の角度とを用いた三角関数の演算により、物標の角度が送信軸Ｃｅ上（±0deg）であると仮定したときの距離としてもよい。
【０１５７】
また上記各実施の形態では、レーダ装置１０が用いる角度推定方式はＥＳＰＲＩＴを例に説明した。しかしこれ以外にもＤＢＦ（Digital Beam Forming)、ＰＲＩＳＭ（Propagator method based on an Improved Spatial-smoothing Matrix)、および、ＭＵＳＩＣ(Multiple Signal Classification)などのうちいずれか一の角度推定方式を用いてもよい。
【０１５８】
また上記各実施の形態では、レーダ装置１０は車両ＣＡ以外の他の機器に用いられてもよい。例えばレーダ装置１０は、航空機および船舶等に用いられてもよい。
【０１５９】
また上記各実施の形態では、プログラムに従ったＣＰＵの演算処理によってソフトウェア的に各種の機能が実現されると説明したが、これら機能のうちの一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。また逆に、ハードウェア回路によって実現されるとした機能のうちの一部は、ソフトウェア的に実現されてもよい。
【符号の説明】
【０１６０】
１      レーダ装置
１０    車両制御システム
１１    送信アンテナ
１２    受信アンテナ
１３    ミキサ
１４    ＡＤ変換部
１５    信号生成部
１６    発振器
１７    記憶部
１８    信号処理部
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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