(57)【要約】【課題】検知性能が低下してしまう可能性のある悪環境を走行している際に、その旨を把握することが可能な技術を提供する。【解決手段】所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、前記抽出したピーク信号の内、角度情報が複数存在する静止物に対応するピーク信号の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する判定手段と、を備えている。【選択図】図２
2015141109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、
前記抽出したピーク信号の内、角度情報が複数存在する静止物に対応するピーク信号の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングするペアリング手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記ペアリングしたペアデータの内、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、
前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングするペアリング手段と、
前記ペアリングしたペアデータの内、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレーダ装置において、
前記判定手段は、所定の周波数毎に、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数を導出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記判定手段は、前記角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数が第１閾値以上の場合に、物標情報の導出環境が悪いと判定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーダ装置であって、
前記判定手段は、前回の判定処理にて、物標情報の導出環境が悪いと判定した場合には、今回の判定処理では、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下の場合に物標情報の導出環境が良いと判定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項に記載のレーダ装置であって、
前記判定手段は、過去に導出した所定回数分の角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出する信号処理方法であって、
（ａ）前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングする工程と、
（ｂ）前記ペアリングしたペアデータの内、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する工程と、
を備えていることを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物標を導出するレーダ装置に関する。
【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射出し、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導出していた。具体的には、レーダ装置は、まず、所定周期で周波数が変わ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。つまり、レーダ装置は、所定周期で周波数が上昇するＵＰ区間と、周波数が下降するＤＯＷＮ区間とのそれぞれの区間における送信信号と受信信号との差分周波数（ビート周波数）に基づく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）処理して周波数ごとの信号（変換信号）を生成する。そして、レーダ装置は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々について、変換信号のうちの信号レベルの高い所定数の信号をピーク信号として抽出する。その後、レーダ装置は、所定の条件に基づき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してペアデータを導出する。
【０００４】
次に、レーダ装置は、前回処理で導出したペアデータと今回処理で導出したペアデータとの間に時間的に連続する関係があるか否かを判断する。各ペアデータが時間的に連続する関係にある場合には、レーダ装置は、導出したペアデータに基づいて物標の位置情報や相対速度等の情報を導出する。
【０００５】
そして、レーダ装置は、導出した物標の位置情報や相対速度等の情報を車両制御装置に出力し、車両制御装置はその物標の情報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】
【０００６】
【特許文献１】特開2001-324566号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、車両が、トンネルやトラス橋のように、側方や上方に壁や天井といった構造物が存在するような環境を走行している際には、壁や天井からの反射波を多数受信してしまうため、誤ペアリングしてしまうことがあった。その結果、物標を正しく導出することができない場合があり、検知性能が低下してしまう場合があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、検知性能が低下してしまう可能性のある悪環境を走行している際に、その旨を把握することが可能な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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、前記抽出したピーク信号の内、角度情報が複数存在する静止物に対応するピーク信号の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する判定手段と、を備えているレーダ装置である。
【００１０】
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、前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングするペアリング手段をさらに備え、前記判定手段は、前記ペアリングしたペアデータの内、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する。
【００１１】
また、請求項３の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出するレーダ装置であって、前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングするペアリング手段と、前記ペアリングしたペアデータの内、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する判定手段と、を備えているレーダ装置である。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のレーダ装置において、前記判定手段は、所定の周波数毎に、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数を導出する。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、前記判定手段は、前記角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数が第１閾値以上の場合に、物標情報の導出環境が悪いと判定する。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のレーダ装置であって、前記判定手段は、前回の判定処理にて、物標情報の導出環境が悪いと判定した場合には、今回の判定処理では、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下の場合に物標情報の導出環境が良いと判定する。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項２ないし６のいずれか１項に記載のレーダ装置であって、前記判定手段は、過去に導出した所定回数分の角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する。
【００１６】
また、請求項８の発明は、所定周期で周波数が変わる送信信号と、該送信信号に基づく送信波の物標での反射波を受信した受信信号との差分周波数から得られるピーク信号を前記送信信号の周波数が上昇する第１期間と周波数が下降する第２期間とで抽出し、該抽出したピーク信号に基づいて物標の情報を導出する信号処理方法であって、（ａ）前記第１期間で抽出したピーク信号と第２期間で抽出したピーク信号とをペアリングする工程と、（ｂ）前記ペアリングしたペアデータの内、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて、物標情報の導出環境の良悪を判定する工程と、を備えている信号処理方法である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１ないし８の発明によれば、角度情報が複数存在する静止物に対応するペアデータの周波数の数に基づいて物標情報の導出環境の良悪を判定するため、同じ距離に複数の静止物が存在する状況が多数発生している場合などの悪環境を判定することができる。その結果、導出した物標情報の信頼性の高低を事前に把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、車両の全体図である。
【図２】図２は、車両制御システムのブロック図である。
【図３】図３は、アンテナのブロック図である。
【図４】図４は、送信波の送信範囲を示す図である。
【図５】図５は、送信波の送信範囲を示す図である。
【図６】図６は、物標導出処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、物標導出処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、送信波の出力タイミングを示す図である。
【図９】図９は、ビート信号を生成する方法を示す図である。
【図１０】図１０は、悪環境判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、静止物ペアデータを説明する図である。
【図１２】図１２は、同一ＢＩＮペア数を説明する図である。
【図１３】図１３は、最大同一ＢＩＮペア総数及び平均同一ＢＩＮペア総数を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜１．実施の形態＞
＜１−１．構成＞
まず、本発明の各構成について説明する。図１は、車両ＣＲの全体図である。車両ＣＲは、レーダ装置１０と、車両制御装置２０とを主に備えている。これらレーダ装置１０及び車両制御装置２０は、車両制御システム１の一部を構成する。図２は、車両制御システム１の概略構成を示すブロック図である。車両制御システム１は、車両ＣＲの挙動を制御するシステムであり、図２に示すように、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おり、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とも電気的に接続されている。レーダ装置１０については後に詳述することとし、まずはそれ以外の構成について説明する。
【００２１】
車両制御装置２０は、車両ＣＲの各装置を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両制御装置２０は、複数種類の車両制御の中から車両ＣＲの走行状況等に応じて、少なくとも１つの車両制御を行う。車両制御の例としては、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）制御やＰＣＳ（Pre-Crash Safety System）制御がある。ＡＣＣ制御は、車両が、前方を走行する他車両（以下「前方車両」という。）との車間距離を保った状態で前方車両を追従走行する制御である。具体的には、車両制御装置２０は、車両ＣＲの走行に伴いスロットル２３又はブレーキ２４を制御する。そして、車両制御装置２０は、前方車両との間で所定の車間距離を確保した状態で車両ＣＲを前方車両に追従して走行させる。これにより、車両ＣＲは、自車線内を前方車両に追従して走行することになる。
【００２２】
ＰＣＳ制御は、車両が、他車両との衝突に備えて車両の乗員を保護する制御である。具体的には、車両制御装置２０は、車両ＣＲが他車両に衝突する危険性がある場合に、車両ＣＲの乗員に対して不図示の警報機を用いて警告したり、ブレーキ２４を制御して車両ＣＲの速度を低下させたり、車室内のシートベルトにより乗員を座席に固定したりする。これにより、車両ＣＲが他車両と衝突した場合であっても、車両ＣＲの乗員への衝撃が軽減される。
【００２３】
車速センサ２１は、車両ＣＲの車軸の回転数に基づき車両ＣＲ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車両ＣＲの速度を導出する。
【００２４】
ステアリングセンサ２２は、車両ＣＲ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する。その結果、ステアリングセンサ２２は、車両ＣＲの車体の角度の情報を車両制御装置２０に出力する。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車両ＣＲの走行する自車線のカーブ半径の値を導出する。
【００２５】
スロットル２３は、車両ＣＲのドライバーの操作により車両ＣＲの速度を加速させる。また、スロットル２３は、車両制御装置２０の制御により車両ＣＲの速度を加速させる。例えば、スロットル２３は、車両ＣＲと前方車両との縦距離を一定値に保つように車両ＣＲの速度を加速させる。
【００２６】
ブレーキ２４は、車両ＣＲのドライバーの操作により車両ＣＲの速度を減速させる。また、ブレーキ２４は、車両制御装置２０の制御により車両ＣＲの速度を減速させる。例えば、ブレーキ２４は、車両ＣＲと前方車両との縦距離を一定値に保つように車両ＣＲの速度を減速させる。
【００２７】
次に、レーダ装置１０について説明する。レーダ装置１０は、車両ＣＲ前方のバンパー近傍に備えられている。このレーダ装置１０は、一回の走査で所定の走査範囲を走査して、物標情報を導出する。所定の走査範囲とは、路面に対する水平方向の所定範囲と、路面に対する垂直方向の所定範囲とを含む範囲である。また、導出する物標情報は、物標の路面に対する水平方向の位置（縦距離及び横距離）と、物標の路面に対する垂直方向の位置（高さ）と、車両ＣＲに対する物標の相対速度とを含む情報である。
【００２８】
縦距離とは、物標から反射した反射波がレーダ装置１０の受信アンテナに到達するまでの距離である。また、横距離とは、車両ＣＲの進行方向に仮想的に延伸する基準軸に対して略直交する方向における車両ＣＲに対する物標の距離である。横距離は、車両ＣＲに対する物標の角度の情報と縦距離とを用いた三角関数の演算を行うことで導出される。
【００２９】
なお、縦距離においても、物標から反射した反射波がレーダ装置１０の受信アンテナに到達するまでの距離ではなく、車両ＣＲの進行方向に仮想的に延伸する基準軸の方向における車両ＣＲに対する物標の距離としてもよい。この場合の縦距離も、車両ＣＲに対する物標の角度の情報と、物標から反射した反射波がレーダ装置１０の受信アンテナに到達するまでの距離とを用いた三角関数の演算を行うことで導出される。
【００３０】
このように、レーダ装置１０は、車両ＣＲに対する物標の位置情報を導出する。さらに、レーダ装置１０は、物標の速度や、車両ＣＲの速度に対する物標の速度である相対速度も導出する。
【００３１】
また、レーダ装置１０は、図１では搭載位置を車両ＣＲ前方のバンパー近傍としているが、これに限定されない。例えば、車両ＣＲの後方のバンパー近傍や車両ＣＲの側方のサイドミラー近傍等、車両制御装置２０の車両ＣＲの制御目的に応じて物標を導出できる搭載位置であれば他の部分であってもよい。
【００３２】
次に、レーダ装置１０の具体的な構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、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１７と、信号処理部１８とを備えている。
【００３３】
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、送信信号に係る送信波を車両外部に出力するアンテナである。送信アンテナ１１は、発振器１６に接続され、発振器１６から入力した送信信号に対応した送信波を車両外部に出力する。また、送信アンテナ１１は、４本のアンテナ（１１ａ〜１１ｄ）で構成されており、送信波を出力するアンテナが、スイッチ１７のスイッチングにより所定周期で切り替えられる。つまり、送信波は、４本の送信アンテナのうちのいずれか１本の送信アンテナから出力される。
【００３４】
受信アンテナ１２は、送信アンテナ１１から送信された送信波が物体にて反射した際の反射波を受信するアンテナである。受信アンテナ１２は、４本のアンテナ（１２ａ〜１２ｄ）で構成されており、各受信アンテナ１２ａ〜１２ｄで反射波を受信する。なお、送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２の詳細な構成や、送信アンテナ１１からの送信波の送信範囲などについては後述する。
【００３５】
ミキサ１３（１３ａ〜１３ｄ）は、各受信アンテナ１２（１２ａ〜１２ｄ）に接続されており、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を混合する際に、受信信号と送信信号との差の信号であるビート信号を生成し、ＡＤ変換器１４に出力する。
【００３６】
ＡＤ変換器１４（１４ａ〜１４ｄ）は、各ミキサ１３ａ〜１３ｄに接続されており、ミキサ１３から入力したアナログ信号のビート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し、このサンプリングしたビート信号を量子化してデジタル信号に変換する。そして、ＡＤ変換器１４は、変換したデジタル信号を信号処理部１８に出力する。
【００３７】
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、電圧で発振周波数を制御する電圧制御発振器である。発振器１６は、信号生成部１５で生成された変調用の三角波信号をミリ波帯（例えば、76.5GHz）の信号に変調し、スイッチ１７に出力する。
【００３８】
スイッチ１７は、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄのいずれかと、発振器１６とを接続する。スイッチは所定のタイミング（例えば、5msec）ごとに切り替えられ、その結果、発振器１６に接続される送信アンテナも同じタイミングで切り替えられることになる。つまり、送信波を出力する送信アンテナがスイッチ１７によって切り替えられる。
【００３９】
信号処理部１８は、不図示のＣＰＵ及びメモリを備えたコンピュータであり、フーリエ変換部１８ａと、ピーク抽出部１８ｂと、水平角度導出部１８ｃと、距離・相対速度導出部１８ｅと、垂直角度導出部１８ｄとを有している。
【００４０】
フーリエ変換部１８ａは、ＡＤ変換器１４によって変換されたデジタル信号を不図示のＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路を用いて周波数分析する。具体的には、フーリエ変換部１８ａは、デジタル信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数ごとの信号に分解したＦＦＴデータを生成する。
【００４１】
ピーク抽出部１８ｂは、ＦＦＴデータにおける周波数ごとの信号の中から、信号レベルが所定の閾値を超える信号をピーク信号として抽出する。
【００４２】
水平角度導出部１８ｃは、物標の路面に対する水平方向の角度情報を所定の角度推定方式を用いて導出する。具体的には、水平角度導出部１８ｃは、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄで受信した受信信号に基づくピーク信号から物標の路面に対する水平方向の角度情報を導出する。水平角度導出部１８ｃは、物標の路面に対する水平方向の角度情報を距離・相対速度導出部１８ｅに出力する。
【００４３】
垂直角度導出部１８ｄは、物標の路面に対する垂直方向の角度情報を導出する。具体的には、垂直角度導出部１８ｄは、物標が路面の上方に位置する上方物であるか、路面に位置する下方物であるかという高さ情報を導出する。
【００４４】
距離・相対速度導出部１８ｅは、縦距離及び相対速度を導出する。具体的には、距離・相対速度導出部１８ｅ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してペアデータを導出し、下記（１）式を用いて、ペアデータに対応する物標の縦距離を導出する。また、距離・相対速度導出部１８ｅは、下記（２）式を用いて、ペアデータに対応する物標の相対速度を導出する。
【００４５】
【数１】
2015141109.tif 000003
【００４６】
【数２】
2015141109.tif 000004
式中のＲは距離であり、ｆｕｐはＵＰ区間のピーク信号に対応する周波数であり、ｆｄｎはＤＯＷＮ区間のピーク信号に対応する周波数であり、ｃは光速（電波の速度）である。また、式中の△Ｆは周波数偏移幅であり、ｆｍは変調波の繰り返し周波数である。また、式中のＶは相対速度であり、ｆ０は送信波の中心周波数である。
【００４７】
なお、水平角度導出部１８ｃにより導出された水平方向の角度と、縦距離の情報から三角関数を用いた演算により、ペアデータに対応する物標の横距離が導出される。
【００４８】
＜１−２．アンテナの構成＞
次に、アンテナ１０１の構成について図３を用いてより詳細に説明する。図３は、アンテナ１０１の概略構成を示す図である。図３では、車両ＣＲにレーダ装置１０を取り付けた際に、車両ＣＲの上下方向（鉛直方向）となる方向をＹ軸方向とし、車両ＣＲの左右方向（車幅方向）となる方向をＸ軸方向として説明する。本実施の形態では、＋Ｙ軸方向が車両ＣＲに対して上向きの方向となり、＋Ｘ軸方向が車両ＣＲに対して左側の方向となる。
【００４９】
アンテナ１０１は、誘電体基板１０２の基板面に送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２とを有している。この送信アンテナ１１は、４本の送信アンテナ１１ａ〜１１ｄを有している。各送信アンテナ１１ａ〜１１ｄは、その長手方向が上下方向（Ｙ軸方向）となるように配置されている。また、送信アンテナ１１は、左右方向（Ｘ軸方向）に２本の送信アンテナを並列に配置した組を、上下方向（Ｙ軸方向）に２段設けた構成となっている。つまり、各送信アンテナ１１ａ〜１１ｄは、各々が上下方向を長手方向として２行２列に配置された構成を有している。
【００５０】
また、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄは、図示しない複数の伝送線路にアンテナ素子が複数設けられた構成を有している。伝送線路は、送信信号をアンテナ素子に伝達するものであり、アンテナ素子は、この送信信号に基づく送信波を出力する。
【００５１】
受信アンテナ１２は、４本の受信アンテナ１２ａ〜１２ｄを有している。各受信アンテナ１２ａ〜１２ｄは、その長手方向が上下方向（Ｙ軸方向）となるようにして、左右方向（Ｘ軸方向）に並列に配置されている。また、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄも、図示しない複数の伝送線路にアンテナ素子が複数設けられた構成を有している。受信アンテナ１２のアンテナ素子は、反射波を受信して伝送線路に受信信号を伝達する。
【００５２】
次に、送信アンテナ１１の各送信アンテナ１１ａ〜１１ｄの送信範囲について説明する。図４及び図５は、送信アンテナ１１から出力される送信波の送信範囲を説明する図である。
【００５３】
図４は、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄの路面に対する水平方向の送信範囲を示している。以下では、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄから出力される送信波を各々ＴＸ１〜ＴＸ４とする。
【００５４】
図４に示すように、アンテナ１１ａ及び１１ｃは、車両ＣＲの進行方向より所定の角度だけ右方向を中心軸とした送信範囲に送信波ＴＸ１及びＴＸ３を出力する。また、アンテナ１１ｂ及び１１ｄは、車両ＣＲの進行方向より所定の角度だけ左方向を中心軸とした送信範囲に送信波ＴＸ２及びＴＸ４を出力する。
【００５５】
すなわち、本実施の形態では、鉛直方向（Ｙ軸方向）に同じ位置にあるアンテナは、路面に対する水平方向の送信範囲が同じになっている。つまり、図３の例では、アンテナ１１ａ及び１１ｃから出力される送信波ＴＸ１及びＴＸ３の路面に対する水平方向の送信範囲が同じになり、アンテナ１１ｂ及び１１ｄから出力される送信波ＴＸ２及びＴＸ４の路面に対する水平方向の送信範囲が同じになる。
【００５６】
また、図５は、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄの鉛直方向の送信範囲を示している。図５に示すように、アンテナ１１ａ及び１１ｂは、路面に対する水平方向よりも所定の角度だけ上方向（＋Ｙ軸方向）を中心軸とした送信範囲に送信波ＴＸ１及びＴＸ２を出力する。また、アンテナ１１ｃ及び１１ｄは、路面に対する水平方向と略同じか水平方向よりも所定の角度だけ上方向（＋Ｙ軸方向）を中心軸とした送信範囲に送信波ＴＸ３及びＴＸ４を出力する。なお、ＴＸ３及びＴＸ４の送信範囲は、ＴＸ１及びＴＸ２の送信範囲よりも下側（−Ｙ軸方向）に位置している。
【００５７】
すなわち、本実施の形態では、水平方向（Ｘ軸方向）に同じ位置にあるアンテナにおける鉛直方向の送信範囲は同じになる。つまり、図３の例では、アンテナ１１ａ及び１１ｂから出力される送信波ＴＸ１及びＴＸ２の鉛直方向の送信範囲は同じになり、アンテナ１１ｃ及び１１ｄから出力される送信波ＴＸ３及びＴＸ４の鉛直方向の送信範囲は同じになる。
【００５８】
このように、本実施の形態の送信アンテナ１１は、４つの送信アンテナ１１ａ〜１１ｄが上下左右に２行２列に設けられている。また、各送信アンテナ１１ａ〜１１ｄのうち、進行方向右側に配置されたアンテナ１１ａ及び１１ｃから出力される送信波ＴＸ１及びＴＸ３は、進行方向より右側に送信範囲を有しており、左側に配置されたアンテナ１１ｂ及び１１ｄから出力される送信波ＴＸ２及びＴＸ４は、進行方向より左側に送信範囲を有している。また、上段のアンテナ１１ａ及び１１ｂから出力される送信波ＴＸ１及びＴＸ２は、下段のアンテナ１１ｃ及び１１ｄから出力される送信波ＴＸ３及びＴＸ４よりも上方向に送信範囲を有している。詳細は後述するが、これら左右方向２列に配置されたアンテナにより位相折り返しを判定し、上下２段に配置されたアンテナにより上方物の高さ情報を導出する。
【００５９】
＜１−３．全体の処理＞
次に、レーダ装置１０が物標情報を導出する処理について説明する。図６及び図７は、レーダ装置１０が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。
【００６０】
まず、信号処理部１８が、信号生成部１５を制御して送信波を生成する（ステップＳ１０１）。つまり、送信信号に対応する送信波が生成される。生成された送信波は、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄのうち、スイッチ１７に接続されているいずれかの送信アンテナから車両ＣＲ外部に出力される。
【００６１】
ここで、送信アンテナ１１ａ〜１１ｄが送信波を出力するタイミングについて図８を用いて説明する。図８は、各送信アンテナ１１ａ〜１１ｄの送信波の出力タイミングを説明する図である。図８では、縦軸は周波数［GHz］を示しており、横軸は時間［msec］を示している。図中の送信信号ＴＳは、中心周波数を例えば、76.5Gzとして、第１の所定周波数（例えば76.6GHz）まで上昇した後に第２の所定周波数（例えば76.4GHz）まで下降するように200MHzの間で一定の変化を繰り返す信号である。
【００６２】
時刻ｔ０〜ｔ１の期間を第１送信期間Ｔ１とし、時刻ｔ１〜ｔ２の期間を第２送信期間Ｔ２とすると、第１送信期間Ｔ１では、送信アンテナ１１ａから送信波が出力され、第２送信期間Ｔ２では、送信アンテナ１１ｂから送信波が出力される。つまり、第１送信期間Ｔ１では、スイッチ１７が送信アンテナ１１ａと接続し、送信アンテナ１１ａから送信波ＴＸ１が出力される。そして、時刻ｔ１でスイッチ１７の接続が送信アンテナ１１ａから送信アンテナ１１ｂに切り替わり、第２送信期間Ｔ２では、送信アンテナ１１ｂから送信波ＴＸ２が出力される。
【００６３】
その後の時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、信号処理部１８が、第１送信期間Ｔ１及び第２送信期間Ｔ２で送信アンテナ１１ａ及び１１ｂから出力された送信波ＴＸ１及びＴＸ２が物標で反射した反射波に基づいて物標を導出する。この時刻ｔ２〜ｔ３の期間を第１処理期間Ｐ１とする。
【００６４】
また、時刻ｔ３〜ｔ４の期間を第３送信期間Ｔ３とし、時刻ｔ４〜ｔ５の期間を第４送信期間Ｔ４とすると、第３送信期間では、送信アンテナ１１ｃから送信波が出力され、第４送信期間Ｔ４では、送信アンテナ１１ｄから送信波が出力される。つまり、第３送信期間Ｔ３では、スイッチ１７が送信アンテナ１１ｃと接続し、送信アンテナ１１ｃから送信波ＴＸ３が出力される。そして、時刻ｔ４でスイッチ１７の接続が送信アンテナ１１ｃから送信アンテナ１１ｄに切り替わり、第４送信期間Ｔ４では、送信アンテナ１１ｄから送信波ＴＸ４が出力される。
【００６５】
その後の時刻ｔ５〜ｔ６の期間では、信号処理部１８が、第３送信期間Ｔ３及び第４送信期間Ｔ４で送信アンテナ１１ｃ及び１１ｄから出力された送信波ＴＸ３及びＴＸ４が物標で反射した反射波に基づいて物標を導出する。この時刻ｔ５〜ｔ６の期間を第２処理期間Ｐ２とする。
【００６６】
なお、これら第１〜第４送信期間Ｔ１〜Ｔ４と、第１及び第２処理期間Ｐ１及びＰ２とを合計した期間、すなわち時刻ｔ０〜ｔ６までの期間が物標導出処理の１周期となり、以後同様の処理が繰り返される。
【００６７】
このようにして、各送信アンテナ１１ａ〜１１ｄから送信波ＴＸ１〜ＴＸ４が出力される。そして、出力された送信波が物標にて反射すると、その反射波を受信アンテナ１２が受信する。受信アンテナ１２が反射波を受信すると、ミキサ１３が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、送信信号と受信信号との差分の信号であるビート信号を生成する。そして、アナログ信号であるビート信号が、ＡＤ変換器１４によってデジタル信号に変換されて、信号処理部１８に入力される。
【００６８】
ここで、ビート信号を生成する方法について具体的に説明する。図９は、ビート信号を生成する方法を示す図である。図９では、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）の信号処理方法を例に用いている。なお、本実施の形態では、ＦＭ−ＣＷの方式を例に用いて説明するが、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区間といった複数の区間を組み合わせて物標を導出する方式であれば、ＦＭ−ＣＷの方式に限定されない。
【００６９】
また、本実施の形態では、上述したように、第１〜第４送信期間Ｔ１〜Ｔ４と、第１及び第２処理期間Ｐ１及びＰ２とを合わせた期間が物標導出処理の１周期となるが、図９では、その一部として第１及び第２送信期間Ｔ１及びＴ２と、第１処理期間Ｐ１とについて説明する。第３及び第４送信期間Ｔ３及びＴ４と、第２処理期間Ｐ２についても、第１処理期間Ｐ１の後に続いて同様の処理が行われる。
【００７０】
図９（ａ）は、ＦＭ−ＣＷ方式の送信信号ＴＳ及び受信信号ＲＳの信号波形を示す図であり、縦軸は周波数［GHz］を示し、横軸は時間［msec］を示している。送信信号ＴＳは、中心周波数をｆ０（例えば、76.5GHz）として、所定周波数（例えば、76.6GHz）まで上昇した後に所定周波数（例えば、76.4GHz）まで下降するように200MHzの間で一定の変化を繰り返す。このように、送信信号ＴＳは、所定周波数まで周波数が上昇する区間と、所定周波数まで周波数が下降する区間とがある。本明細書においては、周波数が上昇する区間を「ＵＰ区間」ともいい、周波数が下降する区間を「ＤＯＷＮ区間」ともいう。例えば、図９（ａ）では、区間Ｕ１及びＵ２がＵＰ区間となり、区間Ｄ１及びＤ２がＤＯＷＮ区間となる。
【００７１】
なお、送信アンテナ１１から送信された送信波が物体で反射して、受信アンテナ１２がその反射波を受信すると、その反射波に対応する受信信号ＲＳがミキサ１３に入力される。この受信信号ＲＳについても送信信号ＴＳと同じように所定周波数まで周波数が上昇する区間と、所定周波数まで周波数が下降する区間とが存在する。
【００７２】
また、車両ＣＲから物標までの距離に応じて、送信信号ＴＳに比べて受信信号ＲＳに時間的な遅れが生じる。さらに、車両ＣＲ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。
【００７３】
図９（ｂ）は、ビート周波数を示す図であり、縦軸は周波数［kHz］を示し、横軸は時間［msec］を示している。ビート周波数は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの差分により導出される。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、ビート周波数が導出される。
【００７４】
図９（ｃ）は、ビート周波数に対応するビート信号を示す図であり、縦軸は振幅［V]を示し、横軸は時間［msec]を示している。図９（ｃ）に示すように、ビート周波数に対応する信号として、アナログ信号のビート信号ＢＳが生成される。当該ビート信号ＢＳは、ＡＤ変換器１４によりデジタル信号に変換される。
【００７５】
なお、図９は、１つの反射点から受信した場合の受信信号ＲＳに対応するビート信号ＢＳを示している。これに対して、送信波が複数の反射点で反射し、受信アンテナ１２が複数の反射波を受信した場合には、受信信号ＲＳとして複数の反射波に対応する信号が検出される。この場合、ビート信号ＢＳは、複数の受信信号ＲＳと送信信号ＴＳとのそれぞれの差分を合成したものとなる。
【００７６】
図６に戻り、次に信号処理部１８は、デジタル信号のビート信号に対してＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０２）。具体的には、信号処理部１８は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々のビート信号に対してＦＦＴ処理を行う。これにより、信号処理部１８は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々で、ビート信号に関する周波数ごとの信号レベルの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、各受信アンテナ１２ａ〜１２ｄ毎に取得される。
【００７７】
次に、信号処理部１８は、ＦＦＴデータの中から物標の導出に用いるピーク信号を抽出する（ステップＳ１０３）。具体的には、信号処理部１８は、ＦＦＴデータのうち信号レベルの値が所定の閾値を超える信号をピーク信号とする。このピーク抽出処理は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々の区間で行われる。
【００７８】
なお、ピーク抽出処理において、信号処理部１８は、履歴ピーク抽出処理と静止物ピーク抽出処理も行う。履歴ピーク抽出処理とは、抽出されたピーク信号の中から、過去の物標導出処理で導出された物標と時間的な連続性を有するピーク信号（履歴ピーク信号）を抽出する処理のことである。また、静止物ピーク抽出処理とは、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号との周波数差が車両ＣＲの速度に対応する各区間のピーク信号を静止物に対応するピーク信号（静止物ピーク信号）として抽出する処理である。
【００７９】
そして、信号処理部１８は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、抽出されたピーク信号に基づいて方位演算を行う（ステップＳ１０４）。方位演算処理では、水平方向の角度情報を導出する。そこで、以下ではこれらを導出する処理について説明する。
【００８０】
まず、水平角度導出部１８ｃが、物標の路面に対する水平方向の角度情報を導出する。水平方向の角度情報を導出する際の角度推定方式としては、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）を用いることができる。具体的には、水平角度導出部１８ｃは、各受信アンテナ１２ａ〜１２ｄにおいて受信した反射波の受信信号の位相情報から相関行列の固有値及び固有ベクトル等を演算して、ＵＰ区間のピーク信号に対応する水平方向の角度情報と、ＤＯＷＮ区間のピーク信号に対応する水平方向の角度情報とを導出する。すなわち、ＵＰ区間とＤＯＷＮ区間のそれぞれで各周波数ピーク信号をＥＳＰＲＩＴ等により角度分解し、得られた角度スペクトラムにおける角度ピーク信号から水平方向の角度情報を導出する。
【００８１】
なお、ピーク信号の周波数情報は、物標の距離や相対速度の情報に対応しているが、１つのピーク信号の周波数に複数の物標の情報が含まれている場合がある。例えば、車両ＣＲに対する物標の位置情報において、距離が同じで角度が異なる複数の物標の情報が、同じ周波数のピーク信号に含まれている場合である。このような場合、異なる角度からの反射波の位置情報はそれぞれ異なるため、水平角度導出部１８ｃが、各反射波の位相情報に基づいて１つのピーク信号に含まれる複数の水平方向の角度情報を導出する。
【００８２】
また、垂直角度導出部１８ｄが、物標の路面に対する垂直方向の角度情報を導出する。なお、本実施の形態での垂直方向の角度情報とは、物標が路面の上方に位置する道路標識等の上方物であるか、路面に位置する下方物であるかという２値の高さ情報である。垂直方向の角度情報の導出手法は次の通りである。すなわち、送信波ＴＸ１またはＴＸ２により上方向に送信したときの物標データと、送信波ＴＸ３またはＴＸ４により下方向に送信したときの物標データに基づき、同じ周波数、水平方向角度を有するピーク信号の受信レベルを比較する。そして、前者の受信レベルが後者の受信レベルより大きい場合は、上方に位置する上方物標であり、前者の受信レベルが後者の受信レベルより小さい場合は路面に位置する路上物標であると判断する。なお、上方物標と判断した場合は、自車両がその物標に衝突する恐れはないため、制御対象から除外される。なお、垂直方向の角度情報を導出する際の角度推定方式として、上述したＥＳＰＲＩＴを用いてもよい。すなわち、上記と同様に、垂直角度導出部１８ｄは、各受信アンテナ１２ａ〜１２ｄにおいて受信した反射波の受信信号の位相情報から相関行列の固有値及び固有ベクトル等を演算して、ＵＰ区間のピーク信号に対応する角度情報と、ＤＯＷＮ区間のピーク信号に対応する角度情報とを導出する。また、垂直角度導出部１８ｄは、各反射波の位相情報に基づいて１つのピーク信号に含まれる複数の垂直方向の角度情報を導出する。
【００８３】
次に、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Ｓ１０５）。具体的には、履歴ピーク信号をペアリングする履歴ペアリング処理と、静止物ピーク信号をペアリングする静止物ペアリング処理と、その他ピーク信号をペアリングするその他ペアリング処理とを行う。
【００８４】
履歴ペアリング処理は、対応するＵＰ区間の履歴ピーク信号とＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号とをペアリングする処理であり、例えば、マハラノビス距離を用いた演算により行うことができる。
【００８５】
具体的には、レーダ装置１０を車両ＣＲに搭載する前に、予め試験的に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。そして、その中で正しい組み合わせでペアリングされた正常ペアデータと、誤った組み合わせでペアリングされたミスペアデータとの各データを複数取得する。そして、各正常ペアデータにおけるＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号との「信号レベルの値の差」、「角度の値の差」及び「角度スペクトラムの信号レベルの値の差」の３つのパラメータ値を用いて、複数の正常ペアデータの３つのパラメータごとの平均値を導出してメモリ等に記憶する。
【００８６】
そして、レーダ装置１０を車両ＣＲに搭載した後に、信号処理部１８が物標情報を導出する際には、ＵＰ区間の履歴ピーク信号とＤＯＷＮ区間の履歴ピーク信号との組み合わせについての３つのパラメータ値と、上記で導出した３つのパラメータごとの平均値と用いてマハラノビス距離を導出し、このマハラノビス距離が所定値以下であれば対応するペアデータであるとしてペアリングする。
【００８７】
また、静止物ペアリング処理は、対応する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をペアリングする処理である。ピーク抽出処理にて、車両ＣＲの速度と略同じ相対速度となる関係を有するＵＰ区間の静止物ピーク信号及びＤＯＷＮ区間の静止物ピーク信号を抽出しているため、静止物ペアリング処理では、これら抽出された各静止物ピーク信号をペアリングする。
【００８８】
また、ピーク抽出処理にて抽出されたピーク信号のうち、履歴ピーク信号及び静止物ピーク信号のいずれにも該当しないピーク信号については、新規物標に対応するピーク信号などが含まれているため、これらのピーク信号のペアリング処理を行う。このペアリング処理は、例えば、マハラノビス距離を用いた演算により行うことができる。
【００８９】
具体的には、履歴ピーク信号及び静止物ピーク信号以外の全てのピーク信号のうち、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号との全ての組み合わせについての上記３つのパラメータ値と、上記メモリ等に記憶された３つのパラメータごとの平均値とを用いてマハラノビス距離を導出する。そして、マハラノビス距離が最少となるペアデータを今回導出された新規物標に対応するペアデータとしてペアリングする。
【００９０】
なお、マハラノビス距離は、上記３つのパラメータ値ではなく、「角度の値の差」及び「角度スペクトラムの信号レベルの値の差」の２つのパラメータ値を用いて導出する方法を用いてもよい。
【００９１】
次に、距離・相対速度導出部１８ｅが、物標の縦距離及び相対速度を導出する。具体的には、距離・相対速度導出部１８ｅは、上記（１）式を用いて、ペアデータに対応する物標の縦距離を導出し、上記（２）式を用いて、ペアデータに対応する物標の相対速度を導出する。なお、水平角度導出部１８ｃにより導出された水平方向の角度情報を用いて、ペアデータに対応する物標の水平方向の角度を導出することもできる。また、導出した水平方向の角度と、縦距離との情報から三角関数を用いた演算により、ペアデータに対応する物標の横距離や高さを導出することもできる。
【００９２】
次に、信号処理部１８は、悪環境判定処理を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、信号処理部１８は、ペアリング処理（ステップＳ１０５）で生成したペアデータの中から所定の周波数毎に静止物ペアデータを探索し、複数の角度情報が存在する静止物ペアデータの数を導出する。そして、信号処理部１８は、その結果に応じて車両ＣＲが走行している環境が悪環境であるか否かを判定する。なお、悪環境とは、車両ＣＲが走行する環境であって、車両ＣＲに搭載しているレーダ装置１０が物標を導出する際に、信頼性の低い物標情報を導出してしまう可能性の高い環境のことである。例えば、トンネル内やトラス橋を走行している場合などが挙げられる。
【００９３】
また、信号処理部１８は、悪環境判定処理の結果が悪環境を示すものであるか否かを示す悪環境フラグも設定するようになっており、判定結果が悪環境を示すものである場合には悪環境フラグをＯＮに設定し、悪環境を示すものでない場合には悪環境フラグをＯＦＦに設定する。この悪環境判定処理の詳細については後述する。
【００９４】
次に、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、前回の物標導出処理にて確定している前回ペアデータとの間に時間的に連続する関係があるか否かの連続性判定処理を行う（ステップＳ１０７）。ここで、両者に時間的に連続する関係がある（連続性がある）場合とは、例えば、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、横距離及び相対速度の差の値が所定値以内の場合である。
【００９５】
連続性がある場合、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、所定値以内に複数の今回ペアデータが存在する場合、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時間的に連続する関係を有するものと判定することができる。
【００９６】
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、横距離及び相対速度の差の値が所定値以内ではない場合には、今回ペアデータと前回ペアデータとは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の物標導出処理において初めて導出されたデータ（新規ペアデータ）となる。
【００９７】
次に、信号処理部１８は、所定回数連続して連続性があると判定されたか否かを判断する（ステップＳ１０８）。すなわち、所定回数連続して連続性があると判定された場合には（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、信号処理部１８は、前回ペアデータと今回ペアデータとが同一物標であるとして、真の物標として確定して出力する処理を続いて行う。一方、所定回数連続して連続性があると判定されていない場合や、連続性がないと判定された場合には（ステップＳ１０８でＮｏ）、信号処理部１８は、物標を確定して出力する処理には進まずに今回の物標導出処理を終了する。
【００９８】
次に、信号処理部１８は、所定回数連続して連続性があると判定された場合、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、横距離及び信号レベルの値のフィルタ処理を行う（ステップＳ１０９）。信号処理部１８は、このフィルタ処理されたペアデータ（過去対応ペアデータ）を今回処理の物標情報として導出する。
【００９９】
例えば、両者に時間的に連続する関係がある場合に、信号処理部１８は、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の物標導出処理の過去対応ペアデータの横距離として導出する。また、縦距離、相対速度及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。そして、信号処理部１８は、導出した過去対応ペアデータを今回の物標情報として確定する。
【０１００】
次に、信号処理部１８は、複数の物標情報が一つの物体に対応する物標情報である場合にそれらをまとめる結合処理を行う（ステップＳ１１０）。これは、例えば、レーダ装置１０の送信アンテナ１１から送信波が射出され、その送信波が前方車両にて反射した場合、受信アンテナ１２が受信する反射波は複数存在する。つまり、同一物体における複数の反射点からの反射波が受信アンテナ１２に到来する。信号処理部１８は、それぞれの反射波に基づいて物標情報を導出するため、結果として位置情報の異なる物標情報が複数導出されることになる。
【０１０１】
しかしながら、もともとは一つの車両の物標情報なので、各物標情報を一つにまとめて同一物体の物標情報として取り扱うこととしている。そのため、複数の物標情報の各相対速度が略同一で、各物標情報の縦距離および横距離が所定範囲内であれば、信号処理部１８は複数の物標情報を同一物体における物標情報とみなし、当該複数の物標情報を一つの物標に対応する物標情報にまとめる結合処理を行う。
【０１０２】
そして、信号処理部１８は、ステップＳ１１０の処理で結合処理された物標情報を車両制御装置２０に出力する（ステップＳ１１１）。なお、この出力する物標情報には、悪環境フラグも含まれている。すなわち、信号処理部１８は、悪環境であるか否かを含めた物標情報を車両制御装置２０に出力する。また、車両制御装置２０に出力する物標情報に優先順位をつけておき、優先順位の高い物標情報から順に出力する構成としてもよい。
【０１０３】
なお、上述のように、レーダ装置１０は、複数の受信アンテナ１２で受信した受信信号の位相差により、物標の存在する角度を導出するようになっている。レーダ装置が検出できる位相差は−３６０°〜＋３６０°の範囲内であるため、この範囲を超える位相差を持つ角度位置に存在する物標からの受信信号に対しては、この範囲内に含まれるように換算された位相差を検出することになる。このため、物標が実際に存在する角度と、レーダ装置が推定した角度にずれが生じてしまうことがある。この現象を位相折り返しという。
【０１０４】
例えば、受信信号の位相差がＡ（−３６０°〜＋３６０°）場合には、レーダ装置は、位相差がＡ１（Ａ＋３６０°）の場合と、Ａ２（Ａ−３６０°）の場合とを含めて、いずれも位相差をＡとして角度推定を行うことになり３者間の区別がつかなくなる。
【０１０５】
そこで、本実施の形態では、位相折り返し対策として、送信方向が水平方法で異なる２本の送信アンテナ（１１ａ及び１１ｂと、１１ｃ及び１１ｄ）を設け、位相差から推定した物標の角度と、各送信アンテナに対する受信レベルとに基づいて位相折り返しの有無を判定している。
【０１０６】
具体的には、例えば、送信アンテナ１１ａの送信波が物標で反射した反射波の受信信号に対応する角度スペクトラムの信号レベルの値と、送信アンテナ１１ｂの送信波が同じ物標で反射した反射波の受信信号に対応する角度スペクトラムの信号レベルの値との差を導出する。そして、レーダ装置は、角度スペクトラムの信号レベルの差と、それに対応する物標の実際の角度とを表すテーブルを予め保持しておき、導出した角度スペクトラムの信号レベルの差に対応する実際の角度をテーブルを用いて導出する。これにより、実際に物標が存在する角度を導出することができる。
【０１０７】
なお、この位相折り返し対策の処理は、フィルタ処理（ステップＳ１０９）で物標情報を確定する際に行ってもよいし、方位演算処理（ステップＳ１０４）で水平方向の角度情報を導出した際に行ってもよい。
【０１０８】
＜１−４．悪環境判定処理＞
次に、本実施の形態に係る悪環境判定処理（ステップＳ１０６）について説明する。図１０は、悪環境判定処理を示すフローチャートである。本実施の形態に係る悪環境判定処理は、所定の周波数毎に静止物ペアデータを探索し、複数の水平方向の角度情報を有する静止物ペアデータの数を導出する。換言すればペアリングで得られた多数のペアデータにおいて、周波数が同じで水平角度が異なる（すなわち、同一距離で複数の角度情報を有する）静止物ペアデータが存在する場合を１とし、そのような異なる水平角度を持つ周波数の数を導出する。所定の周波数毎とは、例えば１ＢＩＮ毎（１ＢＩＮは約４６８Ｈｚ）である。そして、その数に応じて悪環境であるか否かを判定する。つまり、同じ距離に複数の静止物標が存在するような検出結果が多く得られた場合には、その検出された静止物標は、トンネルやトラス橋の壁や天井からの反射波によるものであると推定できるため、そのような場合には悪環境であると判定するものである。以下、悪環境判定処理について具体的に説明する。
【０１０９】
まず、ペアリング処理（ステップＳ１０５）で生成したペアデータのうち、静止物ペアデータを抽出する（ステップＳ２０１）。すなわち、一般的に悪環境とされるトンネルやトラス橋の壁や天井は静止物であるため、先行車等の移動物ペアデータ以外の静止物ペアデータのみを抽出する。なお、信号処理部１８は、車両ＣＲの速度と、距離・相対速度導出部１８ｅにて導出した、各ペアデータに対応する物標の相対速度とを比較し、その比較結果に応じて各ペアデータが静止物ペアデータであるか否かを判定する。
【０１１０】
そして、抽出した全静止物ペアデータの中から、同一ＢＩＮペア数を導出する（ステップＳ２０２）。同一ＢＩＮペア数とは、複数の水平方向の角度情報を有する静止物ペアデータの周波数の数である。つまり、同じＢＩＮに複数の静止物ペアデータが存在するＢＩＮの数とも言える。したがって、１つの静止物ペアデータを水平方向に角度分解した際に、複数の角度情報が存在する静止物ペアデータの周波数はカウント対象となるが、１つの角度情報しか存在しない静止物ペアデータの周波数はカウント対象とならない。
【０１１１】
ここで、同一ＢＩＮペア数を導出する方法について図を用いて説明する。図１１は、抽出した静止物ペアデータの一覧の例を示す図である。図１１では、移動物を含めた全ペアデータの中から静止物ペアデータのみを抽出した結果が示されており、便宜的にペア１、ペア２・・・と順に番号を付している。また、各ペア毎に周波数情報と水平角度情報とが対応付けられている。例えば、周波数情報の「ｆｕ１−ｆｄ１」は、ＵＰ区間の周波数（ＢＩＮ）がｆｕ１のピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の周波数（ＢＩＮ）がｆｄ１のピーク信号とがペアリングされていることを示している。また、水平角度情報の「θｕ１１−θｄ１１」は、ＵＰ区間の水平角度がθｕ１１のピーク信号と、ＤＯＷＮ区間の水平角度がθｄ１１のピーク信号とがペアリングされていることを示している。つまり、ペア１は、周波数（ＢＩＮ）が「ｆｕ１−ｆｄ１」であって角度情報が「θｕ１１−θｄ１１」のピーク信号である旨を示している。また、種別は、静止物ペアデータか移動物ペアデータかを示すものであるが、図１１は静止物ペアデータの抽出後のものであるため、全て静止物ペアデータとなっている。
【０１１２】
そして、このように周波数情報と水平角度情報とが対応付けられた静止物ペアデータを用いて同一ＢＩＮペア数を導出する。具体的には、ある静止物ペアデータを基準として、他の静止物ペアデータの中から同じ周波数の静止物ペアデータが存在しているか否かを探索する。つまり、周波数情報が同じである静止物ペアデータが他に存在しているか否かを探索する。周波数情報が同じ静止物ペアデータは、同じ周波数のペアデータを角度分解した際に複数導出された静止物ペアデータである。
【０１１３】
そして、同じ周波数の静止物ペアデータが他に存在する場合には、その周波数に対応する「同一ＢＩＮペア数」の値を１にする。つまり、同じ周波数に、基準の静止物ペアデータも含めて複数の静止物ペアデータが存在する場合には、その周波数の「同一ＢＩＮペア数」の値を１にする。一方、基準とした静止物ペアデータ以外に、同じ周波数に静止物ペアデータが存在しない場合には、そのＢＩＮの「同一ＢＩＮペア数」の値は０にする。
【０１１４】
この導出方法について図１１の例を用いて説明する。仮にペア１を基準の静止物ペアデータとした場合には、ペア２、ペア３・・・と他の全ての静止物ペアデータについて、ペア１と同じ周波数である「ｆｕ１−ｆｄ１」を周波数情報として有する静止物ペアデータがあるか探索する。図１１の例の場合、ペア２の周波数情報が「ｆｕ１−ｆｄ１」であり、同じ周波数情報を有する静止物ペアデータが他に存在すると判断される。すると、「ｆｕ１−ｆｄ１」の周波数に対応する「同一ＢＩＮペア数」の値を１にする。
【０１１５】
また、仮にペア３を基準の静止物ペアデータとした場合には、ペア４、ペア５・・・と他の全ての静止物ペアデータについて、ペア３と同じ周波数である「ｆｕ２−ｆｄ２」を周波数情報として有する静止物ペアデータがあるか探索する。図１１の場合、他に同じ周波数情報を有する静止物ペアデータは存在しないため、「ｆｕ２−ｆｄ２」の周波数に対応する「同一ＢＩＮペア数」の値を０にする。
【０１１６】
このようにして、同じ周波数に複数の静止物ペアデータが存在する場合には、その周波数に対応する「同一ＢＩＮペア数」の値を１にして、静止物ペアデータが１つしか存在しない場合には、その周波数に対応する「同一ＢＩＮペア数」の値を０にする。これを全ての静止物ペアデータが探索されるまで同様の処理を実行し、全ての周波数に対応する「同一ＢＩＮペア数」の値を導出する。
【０１１７】
ここで、図１１の例において導出された「同一ＢＩＮペア数」をまとめたものを図１２に示す。図１２は、「ｆｕ１−ｆｄ１」、「ｆｕ３−ｆｄ３」、「ｆｕ５−ｆｄ５」の周波数には複数の静止物ペアデータが存在し、「ｆｕ２−ｆｄ２」、「ｆｕ４−ｆｄ４」、「ｆｕ６−ｆｄ６」の周波数には静止物ペアデータは１つしか存在していないことを示している。
【０１１８】
図１０に戻り、全ての「同一ＢＩＮペア数」の値を導出すると、これら全ての「同一ＢＩＮペア数」の値を合計した「同一ＢＩＮペア総数」を導出する（ステップＳ２０３）。図１２の例を用いて説明すると、仮に「ｆｕ６−ｆｄ６」以降は全ての周波数で「同一ＢＩＮペア数」の値が０である場合には、同一ＢＩＮペア総数の値は「ｆｕ１−ｆｄ１」、「ｆｕ３−ｆｄ３」及び「ｆｕ５−ｆｄ５」の同一ＢＩＮペア数の１を合計した「３」となる。このような同一ＢＩＮペア総数の導出は走査毎に行われ、直近の１０走査分の同一ＢＩＮペア総数の値がメモリ等に記憶される。なお、１走査とは図８で説明したｔ０〜ｔ３、あるいはｔ３〜ｔ６までの期間をいう。またはｔ０〜ｔ６までの期間を１走査としてもよい。
【０１１９】
次に、最大同一ＢＩＮペア総数を導出する（ステップＳ２０４）。最大同一ＢＩＮペア総数とは、最新の１０走査分の同一ＢＩＮペア総数のうちの最大値である。つまり、メモリ等に記憶されている直近の１０走査分の同一ＢＩＮペア総数の値を読み出して比較し、その最大値を最大同一ＢＩＮペア総数として導出する。
【０１２０】
ここで、最大同一ＢＩＮペア総数の導出について図１３を用いて説明する。図１３は、今回から１０回前走査までの各走査において導出された同一ＢＩＮペア総数を示したものと、それぞれの走査における最大同一ＢＩＮペア総数を示す図である。図１３において、「回数」は走査回数を示している。すなわち、１は１回目の走査、２は２回目の走査、ｎはｎ回目の走査であることを示している。
【０１２１】
また、「今回」は今回走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数を示しており、「前回」は前回の走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数を示している。同様に、２回前〜１０回前は、各々２回前の走査〜１０回前の走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数を示している。また、「最大」は、最大同一ＢＩＮペア総数を示すものである。なお、「平均」については後述する。
【０１２２】
図１３の例では、１回目の走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数は「３」である。また、１回目の走査であり、過去２回前〜１０回前の走査はないため、最大同一ＢＩＮペア総数は「３」になる。次に、２回目の走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数は「７」である。また、過去２回前〜１０回前の走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数は、前回走査の「３」しかないため、それとの比較の結果、最大同一ＢＩＮペア総数は「７」となる。同様にして、３回目の走査においても最大同一ＢＩＮペア総数は「７」となる。
【０１２３】
また、ｎ回目（ｎ＞１０）の走査においては、今回を含めた最新の１０走査で導出した同一ＢＩＮペア総数の値を比較した結果、最大同一ＢＩＮペア総数は「６」となる。また、同様に、ｎ＋１回目の走査での最大同一ＢＩＮペア総数は「１３」となり、ｎ＋２回目の走査での最大同一ＢＩＮペア総数は「１５」となる。このようにして、最大同一ＢＩＮペア総数が導出される。
【０１２４】
図１０に戻り、次に、平均同一ＢＩＮペア総数を導出する（ステップＳ２０５）。平均同一ＢＩＮペア総数は、前回走査で導出した平均同一ＢＩＮペア総数と今回走査で導出した最大同一ＢＩＮペア総数（ステップＳ２０４）とを用いて導出する値である。
【０１２５】
この平均同一ＢＩＮペア総数の導出について説明する。まず、前提として、平均同一ＢＩＮペア総数は走査毎に導出され、導出された平均同一ＢＩＮペア総数はメモリに記憶される。このメモリには、初期状態においては初期値が記憶されており、平均同一ＢＩＮペア総数を導出する毎にその値を上書きする。つまり、メモリには初回走査時のみ初期値が記憶されていて、２回目の走査以降は前回の平均同一ＢＩＮペア総数の値が記憶されていることになる。
【０１２６】
平均同一ＢＩＮペア総数を導出する際には、まず、メモリに記憶されている値が初期値であるか否かを判断する。初期値である場合には、今回走査で導出した最大同一ＢＩＮペア総数を平均同一ＢＩＮペア総数とする。つまり、下記条件１のときは、式３を用いる。
条件１：メモリに記憶されている値＝初期値
式３：平均同一ＢＩＮペア総数＝最大同一ＢＩＮペア総数
一方、メモリに記憶されている値が初期値でない場合には、前回の平均同一ＢＩＮペア総数に対して所定の係数Ｃ（０＜Ｃ＜１）を乗算した値と、今回走査で導出した最大同一ＢＩＮペア総数に所定の係数（１−Ｃ）を乗算した値とを加算した値を平均同一ＢＩＮペア総数とする。つまり、下記条件２のときは、式４を用いる。
条件２：メモリに記憶されている値≠初期値
式４：平均同一ＢＩＮペア総数＝Ｃ×前回の平均同一ＢＩＮペア総数＋（１−Ｃ）×最大同一ＢＩＮペア総数
なお、係数Ｃの値は、例えばＣ＝０．９９である。ただし、これに限定されるものではなく、前回の平均同一ＢＩＮペア総数と今回の最大同一ＢＩＮペア総数との重みづけの割合に応じて適宜変更可能である。
【０１２７】
ここで、Ｃ＝０．９９とした場合に、平均同一ＢＩＮペア総数を導出する例について図１３を用いて説明する。図１３の「平均」は、各走査において導出された平均同一ＢＩＮペア総数を示すものである。
【０１２８】
図１３の例では、１回目の走査にて導出された同一ＢＩＮペア総数は「３」であるため、最大同一ＢＩＮペア総数も「３」になる。また、初回の走査であることからメモリに記憶されている値は初期値（例えば、最大値等、通常とりえない値）である。このため、１回目の走査で導出される平均同一ＢＩＮペア総数は、最大同一ＢＩＮペア総数と同じ「３」となる。
【０１２９】
２回目の走査にて導出された最大同一ＢＩＮペア総数は「７」であり、前回の平均同一ＢＩＮペア総数が「３」であることから、上述の式４を用いて平均同一ＢＩＮペア総数を導出すると「３．０４」となる。また、３回目の走査においても同様にして導出すると、平均同一ＢＩＮペア総数は「３．０７９６」となる。
【０１３０】
また、ｎ＋１回目以降の走査においても、上述した方法と同様にして平均同一ＢＩＮペア総数を導出することができる。例えば、ｎ回目の走査で導出された平均同一ＢＩＮペア総数を仮に「３」とすると、ｎ＋１回目〜ｎ＋３回目の走査では、各々「３．１」「３．２１９」「３．３４６８１」等のようになる。
【０１３１】
図１０に戻り、次に、このようにして導出された平均同一ＢＩＮペア総数が１０以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。つまり、静止物がトンネルやトラス橋の壁や天井などであるか否かを判断するために、同じ距離に複数の静止物が存在するといった状況が一定以上あるかを判断している。なお、この数は１０であることに限定されるものではなく、悪環境を判定することが可能な数値を適宜設定すればよい。
【０１３２】
平均同一ＢＩＮペア総数が１０以上である場合には（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、車両ＣＲの走行環境は悪環境であると判定されて、悪環境フラグがＯＮに設定される（ステップＳ２０７）。つまり、前回走査から悪環境フラグがＯＮに設定されている場合にはＯＮが継続することになり、ＯＦＦに設定されていた場合にはＯＦＦからＯＮに変更されることになる。
【０１３３】
一方、平均同一ＢＩＮペア総数が１０以上でない場合には（ステップＳ２０６でＮｏ）、悪環境フラグがＯＮに設定されているか否かを判断する（ステップＳ２０８）。平均同一ＢＩＮペア総数が１０未満であるということは、悪環境ではない可能性が高いものの、誤判定をできるだけ回避するために前回の走査にて設定された悪環境フラグを確認することとしている。
【０１３４】
前回走査の悪環境フラグがＯＦＦに設定されている場合には（ステップＳ２０８でＮｏ）、今回走査でも悪環境フラグの設定をＯＦＦのまま継続する（ステップＳ２１０）。つまり、前回走査の結果で悪環境でないと判定されている場合において、今回の走査でも平均同一ＢＩＮペア総数が１０未満であるということは、悪環境でない状態が維持されていると判断して悪環境フラグの設定をＯＦＦのまま継続する。
【０１３５】
一方、前回走査の悪環境フラグがＯＮに設定されている場合には（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、今回走査で導出した平均同一ＢＩＮペア総数が６以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。平均同一ＢＩＮペア総数が６以下である場合には（ステップＳ２０９でＹｅｓ）、悪環境でないと判定して悪環境フラグの設定をＯＦＦに変更する（ステップＳ２１０）。これに対して、平均同一ＢＩＮペア総数が６以下でない場合には（ステップＳ２０９でＮｏ）、悪環境フラグの設定をＯＮのまま継続する（ステップＳ２０７）。
【０１３６】
つまり、悪環境であると判定されている状態で、平均同一ＢＩＮペア総数が１０未満となった場合には、未だ悪環境内に存在しているにも関わらず一時的に１０未満になってしまった可能性もある。このため、平均同一ＢＩＮペア総数が１０未満であってもある程度の数値が導出されている場合には、すぐに悪環境でないと判定するのではなく、悪環境であるとの判定結果を維持することとしている。一方で、平均同一ＢＩＮペア総数が小さいと判断できるような数値である場合には、悪環境でないと判定するようになっている。
【０１３７】
なお、本実施の形態では、平均同一ＢＩＮペア総数が１０未満であっても悪環境であるとの判定結果を維持するための値を６としていたが、これに限定されるものではない。悪環境でないと判定が可能な数値であればよく、適宜設定可能である。
【０１３８】
このように、本実施の形態では、静止物ペアデータが複数存在する周波数の数の導出し、その合計値が一定値以上である場合には悪環境と判定している。すなわち、同じ距離の異なる角度に複数の静止物標が検出されている場合を１組とし、１回の走査で所定数以上の組が検出されている状態が続いている場合には、トンネルやトラス橋の壁や天井のような場所で反射した複数の反射波を受信している可能性が高い。このため、そのような反射波を受信した場合には悪環境であると判定することとしている。したがって、物標の検出結果を出力する際に、信頼性の低い結果であるか否かの情報を付加することができると共に、出力内容を適宜変更するなどといった対応も可能になる。
【０１３９】
＜２．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。
【０１４０】
上記実施の形態では、平均同一ＢＩＮペア総数を導出する際には、前回走査の平均同一ＢＩＮペア総数の値と今回走査の最大同一ＢＩＮペア総数の値とを用いた所定の式にて導出する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、直近の１０走査分の同一ＢＩＮペア総数の単純平均値を平均同一ＢＩＮペア総数の値としてもよい。
【０１４１】
これを図１３の例を用いて説明すると、１回目の走査では、同一ＢＩＮペア総数は今回分の「３」しかないため、平均同一ＢＩＮペア総数は、３／１＝３となる。２回目の走査では、同一ＢＩＮペア総数は、今回分の「７」と前回分の「３」とがあるため、平均同一ＢＩＮペア総数は、（７＋３）／２＝５となる。同様に、３回目の走査での平均同一ＢＩＮペア総数は、（４＋７＋３）／３＝４．６６７となる。
【０１４２】
ｎ回目以降も同様である。ｎ回目の走査での平均同一ＢＩＮペア総数は、（３＋５＋４＋６＋３＋３＋３＋３＋０＋２＋１）／１０＝３．３となる。ｎ＋１回目〜ｎ＋３回目も同様にして導出すると、各々４．５、５．８、７．４となる。
【０１４３】
このようにすると、今回走査にて導出した同一ＢＩＮペア総数を悪環境判定に直ぐに反映したい場合などに有効である。
【０１４４】
また、他の変形例として、平均同一ＢＩＮペア総数を用いることなく、今回の同一ＢＩＮペア総数が所定値以上か否かにより悪環境を判定してもよい。この場合、安定性にはやや欠けるものの応答性に優れる。この変形例において安定性をより向上させるには、今回の同一ＢＩＮペア総数が所定値以上の状態が所定回数継続した場合に悪環境と判定すればよい。
【０１４５】
また、上記実施の形態では、静止物ペアデータを用いて悪環境を判定していたが、本発明はこれに限定されるものではない。ペアデータを生成する前のピーク信号を用いて悪環境を判定することもできる。具体的には、ＵＰ区間又はＤＯＷＮ区間において抽出されたピーク信号に対して方位演算処理を実行した際に、複数の角度情報を有するピーク信号の数を導出し、その数に基づいて悪環境を判定する方法である。この場合、上記実施の形態では静止物ペアデータの周波数の数を用いているのに対して、ピーク信号の数を用いている点で相違するものの、悪環境を判定する方法自体は同様の考えで行うことができる。
【０１４６】
なお、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】
【０１４７】
１    車両制御システム
１０    レーダ装置
１１    送信アンテナ
１２    受信アンテナ
１３    ミキサ
１４    ＡＤ変換器
１５    信号生成部
１６    発振器
１７    スイッチ
１８    信号処理部
２０    車両制御装置
【図１】
2015141109.tif 000005
【図２】
2015141109.tif 000006
【図３】
2015141109.tif 000007
【図４】
2015141109.tif 000008
【図５】
2015141109.tif 000009
【図６】
2015141109.tif 000010
【図７】
2015141109.tif 000011
【図８】
2015141109.tif 000012
【図９】
2015141109.tif 000013
【図１０】
2015141109.tif 000014
【図１１】
2015141109.tif 000015
【図１２】
2015141109.tif 000016
【図１３】
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