(57)【要約】検出された障害物が複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかを判別可能なレーダ装置を得る。ミキサ（５）は、送信信号と受信信号とからビート信号を生成し、周波数分析部（６）は、ビート信号から第１の周波数スペクトルを算出し、障害物検出部（７）は、第１の周波数スペクトルから障害物を検出し、物体重畳判定部（８）は、予め記憶している複数の第２の周波数スペクトルと第１の周波数スペクトルとを比較し、類似する第２の周波数スペクトルがある場合には、障害物が単数の物体であると判定し、類似する第２の周波数スペクトルがない場合には、障害物が複数の物体であると判定する。
2016080156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を外部に送信する送信アンテナと、
前記送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、
前記送信信号と前記受信信号との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、
前記ビート信号に対して周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを算出する周波数分析部と、
前記第１の周波数スペクトルから障害物を検出する障害物検出部と、
前記障害物検出部で前記障害物が検出された場合に前記障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを前記第１の周波数スペクトルから判定する物体重畳判定部と
を備え、
前記物体重畳判定部は、
所定の単数の物体が障害物として存在する場合に前記周波数分析部で算出されると予測される周波数スペクトルであり、前記所定の単数の物体の凹凸形状が反映された周波数スペクトルである第２の周波数スペクトルを前記所定の単数の物体ごとに予め記憶するスペクトル記憶部と、
前記第２の周波数スペクトルのそれぞれと前記第１の周波数スペクトルとを比較して前記障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定するスペクトル比較部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記物体重畳判定部は、外部から情報を取得して、前記スペクトル記憶部に記憶される前記第２の周波数スペクトルを更新するスペクトル取得部を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記スペクトル比較部は、前記第２の周波数スペクトルのそれぞれと前記第１の周波数スペクトルとの類似度を算出し、算出した類似度がいずれも所定の閾値を下回った場合に前記障害物が複数の物体であると判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記第１の周波数スペクトルから前記障害物までの相対距離を算出する相対距離算出部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記スペクトル比較部は、前記相対距離に応じて前記第２の周波数スペクトルの強度を変更した後に前記第１の周波数スペクトルと比較して前記障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定することを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記物体重畳判定部の判定結果から前記相対距離に含まれる誤差を推定する誤差推定部を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記誤差推定部は、
前記障害物が複数の物体である場合に前記相対距離に含まれる前記誤差と前記障害物が単数の物体である場合に前記相対距離に含まれる前記誤差とを予め記憶する誤差記憶部と、
前記物体重畳判定部の判定結果に応じて前記相対距離に含まれる前記誤差を出力する誤差出力部と
を備えることを特徴とする請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記誤差記憶部は、前記相対距離に含まれる前記誤差を前記周波数分析部で用いられる分析パラメータごとに予め記憶し、
前記誤差出力部は、前記分析パラメータに応じて前記相対距離に含まれる前記誤差を出力する
ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記障害物が複数の物体である場合に前記複数の物体のうち最も近い物体の位置を推定する位置推定部を備え、
前記物体重畳判定部は、周波数をずらした複数の前記第２の周波数スペクトルを組み合わせて第３の周波数スペクトルを生成するスペクトル組合せ部を備え、
前記スペクトル比較部は、前記第３の周波数スペクトルと前記第１の周波数スペクトルとの類似度を算出して最も類似度が高い第３の周波数スペクトルを求め、
前記位置推定部は、前記第２の周波数スペクトルと前記最も類似度が高い第３の周波数スペクトルとの周波数のずれ量から前記複数の物体間の距離を求め、求められた前記複数の物体間の距離と前記相対距離とから前記最も近い物体の位置を推定する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
スペクトル組合せ部は、複数の前記第２の周波数スペクトルのそれぞれの強度を変更した後に組み合わせて前記第３の周波数スペクトルを生成することを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記スペクトル比較部は、前記相対距離に応じて前記第３の周波数スペクトルの強度を変更した後に前記第１の周波数スペクトルとの類似度を算出することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記ビート信号に含まれる不要な周波数成分を除去する不要波除去部と、
前記第１の周波数スペクトルから前記障害物との相対速度を算出する相対速度算出部と、
前記障害物が複数の物体である場合に前記複数の物体のうち不要な物体を選択する不要物体選択部と、
前記相対距離および前記相対速度に基づいて前記不要な物体の移動予測を行う移動予測部と
前記移動予測部の移動予測結果に基づいて前記ビート信号に含まれる前記不要な物体からの周波数成分が前記不要波除去部で除去される周波数成分となるように前記送信信号の周波数の単位時間当たりの変化を制御する送信信号制御部と
を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＦＭ変調された電波を送信して周辺の障害物を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載され、電波を使って周辺の障害物（大型車、普通四輪車、二輪車等）を検出し、自車（自機）と検出した障害物との相対距離および相対速度を計測するレーダ装置がある。また、検出した障害物が、二輪車であるか、四輪車であるかを判定する車載用レーダ装置も提案されている。例えば、特許文献１では、車載用レーダ装置において、隣接した複数のビームを形成し、隣接するビームに対する受信信号の強度を比較することにより二輪車か四輪車かを判定する。また、特許文献１では、予め幾つかの車種（大型車、普通四輪車、二輪車等）からの受信信号の強度のデータを自車からの相対距離ごとに記憶しておき、検出した障害物からの受信信号の強度および相対距離と比較することにより、車種を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１６２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来のレーダ装置では、複数の物体が接近している場合には、高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ」と称する）等の周波数分析を実施すると複数の周波数スペクトルが重なってしまう。したがって、検出された障害物は複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかが判別できないという課題があった。この結果、例えば、検出された障害物との相対距離および相対速度に複数の物体の情報が混入し、誤差が大きくなっていることを判別できなかった。また、例えば、検出した障害物の車種を判定する場合には、誤判定が多くなる可能性があった。【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、検出された障害物が複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかを判別可能なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明におけるレーダ装置は、送信信号を外部に送信する送信アンテナと、送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、送信信号と受信信号との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、ビート信号に対して周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを算出する周波数分析部と、第１の周波数スペクトルから障害物を検出する障害物検出部と、障害物検出部で障害物が検出された場合に障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する物体重畳判定部とを備え、物体重畳判定部は、所定の単数の物体が障害物として存在する場合に周波数分析部で算出されると予測される周波数スペクトルであり、所定の単数の物体の凹凸形状が反映された周波数スペクトルである第２の周波数スペクトルを所定の単数の物体ごとに予め記憶するスペクトル記憶部と、第２の周波数スペクトルのそれぞれと第１の周波数スペクトルとを比較して障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定するスペクトル比較部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明におけるレーダ装置は、送信信号を外部に送信する送信アンテナと、送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナと、送信信号と受信信号との差の信号であるビート信号を生成するミキサと、ビート信号に対して周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを算出する周波数分析部と、第１の周波数スペクトルから障害物を検出する障害物検出部と、障害物検出部で障害物が検出された場合に障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する物体重畳判定部とを備え、物体重畳判定部は、所定の単数の物体が障害物として存在する場合に周波数分析部で算出されると予測される周波数スペクトルであり、所定の単数の物体の凹凸形状が反映された周波数スペクトルである第２の周波数スペクトルを所定の単数の物体ごとに予め記憶するスペクトル記憶部と、第２の周波数スペクトルのそれぞれと第１の周波数スペクトルとを比較して障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定するスペクトル比較部とを備えるので、検出された障害物が複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかを判別可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるレーダ装置における送信信号の一例を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるレーダ装置における物体重畳判定部の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるレーダ装置における第１の周波数スペクトルおよび第２の周波数スペクトルを説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１によるレーダ装置における誤差推定部の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるレーダ装置における誤差推定部からの出力を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるレーダ装置における処理フローの一例を表す図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３によるレーダ装置における物体重畳判定部の構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態３によるレーダ装置におけるスペクトル組合せ部の動作を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態３によるレーダ装置における処理フローの一例を表す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態４によるレーダ装置における処理フローの一例を表す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４によるレーダ装置における送信信号の一例を表す図である。
【図１６】本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態５によるレーダ装置における物体重畳判定部の構成と外部サーバとを表す図である。
【図１８】本発明の実施の形態５によるレーダ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態５によるレーダ装置のハードウェア構成の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成図である。図１に示すように、本実施の形態のレーダ装置は、制御電圧生成部１と、発振器２と、送信アンテナ３と、受信アンテナ４と、ミキサ５と、周波数分析部６と、障害物検出部７と、物体重畳判定部８と、相対速度算出部９と、相対距離算出部１０と、誤差推定部１１とを備えている。本実施の形態のレーダ装置は、車両に搭載され、誤差推定部１１の出力は、レーダ装置の外部に備える制御部１２へと入力される。以下では、本実施の形態のレーダ装置が搭載された車両を自車両と称する。
【００１０】
なお、制御電圧生成部１、周波数分析部６、障害物検出部７、物体重畳判定部８、相対速度算出部９、相対距離算出部１０および誤差推定部１１は、電子回路で構成することができる。また、制御電圧生成部１、周波数分析部６、障害物検出部７、物体重畳判定部８、相対速度算出部９、相対距離算出部１０および誤差推定部１１は、メモリに記憶されたプログラムを計算機で処理することによって実現することもできる。
【００１１】
制御電圧生成部１は、任意の固有周波数の連続波であるＣＷ信号およびＦＭ変調されたＦＭ信号からなる送信信号を生成するための制御電圧を生成する。図２は、本実施の形態のレーダ装置における送信信号の一例を表す図であり、横軸は時間、縦軸は周波数を表す。但し、図２に示す送信信号はあくまでも一例であり、その波形にとらわれるものではない。例えば、ＣＷ信号の後に三角波形のＦＭ信号を生成してもよい。発振器２は、制御電圧に応じて周波数が変化する送信信号を生成する。送信信号の周波数を送信周波数と称する。送信アンテナ３は、送信信号を外部に送信する。
【００１２】
受信アンテナ４は、送信アンテナ３により送信された送信信号に対する外部からの受信信号を受信する。受信信号の周波数を受信周波数と称する。ミキサ５は、送信信号と受信信号との差であるビート信号を生成する。ビート信号の周波数をビート周波数と称する。周波数分析部６は、ビート信号の周波数分析を行い、ビート信号の周波数スペクトルである第１の周波数スペクトルを求める。障害物検出部７は、第１の周波数スペクトルから車両周辺の障害物の有無を検出する。障害物検出部７は、例えば、第１の周波数スペクトルのピーク強度を用いて、障害物の有無を検出する。障害物検出部７は、第１の周波数スペクトルの強度分布を用いて、障害物の有無を検出する構成とすることもできる。
【００１３】
物体重畳判定部８は、障害物検出部７で障害物が検出された場合に、障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する。物体重畳判定部８は、後述するように、障害物が複数の物体が接近したものであるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルの分布形状から判定する。相対速度算出部９は、検出された障害物と自車両との相対速度を第１の周波数スペクトルから算出する。相対距離算出部１０は、自車両から検出された障害物までの相対距離を第１の周波数スペクトルから算出する。
【００１４】
誤差推定部１１は、相対速度算出部９で算出された相対速度に含まれる誤差、および相対距離算出部１０で算出された相対距離に含まれる誤差を物体重畳判定部８の判定結果から推定する。誤差推定部１１は、障害物との相対速度、障害物までの相対距離、および推定された誤差を出力する。レーダ装置の外部に設けられる制御部１２は、障害物との相対速度、障害物までの相対距離、および推定された誤差から、自車両に対する最適な制御の内容、タイミングを判断し、判断結果に基づいた制御を行う。制御部１２が行う制御としては、接近検出等の警報を発すること、ブレーキの制御、ハンドルの制御、アクセルの制御などが考えられる。警報については、表示装置を介して発することもできるし、スピーカを介して発することもできる。以上が、本実施の形態のレーダ装置の構成である。
【００１５】
次に、本実施の形態のレーダ装置における物体重畳判定部８の構成について説明する。図３は、本実施の形態のレーダ装置における物体重畳判定部８の構成図である。図３に示すように、物体重畳判定部８は、スペクトル記憶部８１とスペクトル比較部８２とを備える。スペクトル記憶部８１は、所定の単数の物体が障害物として存在する場合に、周波数分析部６で算出されると予測される周波数スペクトルを物体ごとに予め記憶する。すなわち、障害物として存在すると想定される物体について、その物体が単独で存在する場合に、周波数分析部６で算出される周波数スペクトルを予め求めておき、物体ごとにスペクトル記憶部８１に記憶しておく。スペクトル記憶部８１に記憶される周波数スペクトルを第２の周波数スペクトルと称する。
【００１６】
なお、第２の周波数スペクトルとしては、所定の検出条件における代表的な周波数スペクトルのみを物体ごとに１つずつ記憶してもよいし、物体ごとに複数の検出条件における複数の周波数スペクトルを記憶してもよい。検出条件とは、物体までの相対距離などを指す。また、第２の周波数スペクトルを記憶する物体としては、大型四輪車、普通四輪車、二輪車のそれぞれ複数種類などが考えられ、移動体以外を含んでもよい。
【００１７】
スペクトル比較部８２は、周波数分析部６で算出される第１の周波数スペクトルと、スペクトル記憶部８１に記憶される第２の周波数スペクトルのそれぞれとを比較して、検出された障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定する。
【００１８】
図４は、本実施の形態のレーダ装置における第１の周波数スペクトルおよび第２の周波数スペクトルを説明するための模式図である。図４（ａ）は、送信信号が障害物で反射し、受信信号となる様子を表す模式図である。図４（ａ）では、障害物が単数の物体（大型四輪車）である場合を表している。障害物である大型四輪車は、高さによって自車両からの相対距離が異なり、送信信号が反射される位置によって、送信信号が送信されてから受信信号が受信されるまでの時間も異なる。図４（ｂ）は、障害物で反射した受信信号がレーダ装置に到達する時間と受信信号の強度の一例を表す図であり、横軸は時間、縦軸は受信信号の強度である。図４（ｃ）は、受信信号から得られたビート信号を周波数分析して得られた周波数スペクトルの一例を表す図であり、横軸は周波数、縦軸はスペクトル強度となる。
【００１９】
例えば、図４に示すような大型四輪車の断面形状で反射した受信信号が到来する時間とその強度を予め計測し、その計測した遅延プロファイルから周波数スペクトルを算出し、第２の周波数スペクトルとしてスペクトル記憶部８１に記憶する。遅延プロファイルから周波数スペクトルを算出する際には、本実施の形態のレーダ装置で用いられるのと同じサンプリング条件や周波数分析のパラメータを用いる。サンプリング条件として、サンプリングレートや量子化の際のビット数などがある。周波数分析のパラメータとしては、ＦＦＴによる周波数分析を行う際のＦＦＴ点数などがある。ＦＦＴ点数は、ＦＦＴ処理を行うためのデータ数である。なお、周波数スペクトルとしては、背面だけでなく、前面や後側方等からの周波数スペクトルも加えてもよく、二輪車等では検出できる、車輪によるドップラ成分の情報を付加してもよい。
【００２０】
スペクトル比較部８２では、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルのそれぞれとを比較するが、この際には距離に応じて電波が減衰する特性を考慮してもよい。具体的には、相対距離算出部１０で算出した相対距離に応じて第２の周波数スペクトルの強度を変更した後に、第１の周波数スペクトルと比較して障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定してもよい。この場合、相対距離が長ければ、第２の周波数スペクトルの強度を弱くし、相対距離が短ければ、第２の周波数スペクトルの強度を強くすることが考えられる。
【００２１】
次に、本実施の形態のレーダ装置における誤差推定部１１の構成について説明する。図５は、本実施の形態のレーダ装置における誤差推定部１１の構成図である。図５に示すように、誤差推定部１１は、誤差記憶部１１１と誤差出力部１１２とを備える。誤差記憶部１１１は、相対速度算出部９で算出される相対速度に含まれる誤差と、相対距離算出部１０で算出される相対距離に含まれる誤差とを予め記憶する。誤差記憶部１１１に記憶される誤差としては、障害物検出部７で検出された障害物が複数の物体である場合の誤差と、単数の物体である場合の誤差とが記憶される。
【００２２】
誤差出力部１１２は、物体重畳判定部８における判定結果に応じて、誤差記憶部１１１に記憶される誤差を読み出し、相対速度および相対距離に付加して出力する。誤差出力部１１２は、物体重畳判定部８において、障害物が複数の物体が接近したものであると判定された場合には、障害物が複数の物体である場合の誤差を出力し、障害物が単数の物体であると判定された場合には、障害物が単数の物体である場合の誤差を出力する。
【００２３】
なお、本実施の形態のレーダ装置では、検出された障害物が複数の物体の場合と、単数の物体の場合とで異なった誤差を記憶する構成としているが、他の構成とすることもできる。相対距離が短いほど受信信号の強度が強くなり、受信信号のＳ／Ｎ比が改善する。したがって、誤差記憶部１１１は、相対距離によっても異なった誤差を記憶し、誤差出力部１１２は、物体重畳判定部８における判定結果と相対距離とに応じて誤差を読み出してもよい。
【００２４】
また、相対距離および相対速度に含まれる誤差は、周波数分析回路６で用いられる分析パラメータによっても変化する。例えば、周波数分析部６でＦＦＴを用いて周波数分析する場合には、ＦＦＴ点数などが分析パラメータとなる。周波数分析部６でアナログデータの量子化も行う場合には、量子化の際のサンプリング条件も分析パラメータに含むこともできる。したがって、誤差記憶部１１１は、周波数分析部６で用いられる分析パラメータによっても異なった誤差を記憶し、誤差出力部１１２は、物体重畳判定部８における判定結果と分析パラメータとに応じて誤差を読み出してもよい。
【００２５】
図６は、誤差推定部１１からの出力を説明するための図である。図６において、横軸は相対速度、縦軸は相対距離を表す。図６のＡは、相対速度算出部９で算出された相対速度および相対距離算出部１０で算出された相対距離を表す。図６のＢは、障害物が単数の物体である場合における相対速度算出部９で算出された相対速度および相対距離算出部１０で算出された相対距離の誤差の範囲を表す。図６のＣは、障害物が複数の物体である場合における相対速度算出部９で算出された相対速度および相対距離算出部１０で算出された相対距離の誤差の範囲を表す。
【００２６】
図６は、相対速度および相対距離に誤差の範囲を付加した出力の例であるが、誤差推定部１１は他の形式で出力してもよい。例えば、誤差を加味した上で、もっとも危険な状態である可能性が高い最接近となる相対距離を出力してもよい。また、例えば、誤差を加味した上で、もっとも速く接近してくる相対速度を出力してもよい。さらに、相対速度と相対距離から算出できる衝突までの時間であるＴＴＣ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を出力してもよい。
【００２７】
次に、本実施の形態のレーダ装置の動作を更に詳しく述べる。図７は、本実施の形態のレーダ装置における処理フローの一例を表す図である。以下、図７を用いて、本実施の形態のレーダ装置の処理の流れを説明する。本実施の形態のレーダ装置は、測定を開始すると、ステップＳ７０１の処理を行う。ステップＳ７０１では、制御電圧生成部１が制御電圧を生成し、発振器２が制御電圧に応じて周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ３が送信信号を外部に送信する。
【００２８】
次に、ステップＳ７０２では、受信アンテナ４が受信信号を受信し、ミキサ５が送信信号と受信信号の差であるビート信号を生成し、周波数分析部６がビート信号の周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを求め、障害物検出部７が第１の周波数スペクトルから自車両周辺の障害物の有無を検出する。なお、周波数分析部６は、ＦＦＴなどによりビート信号の周波数分析を行う。
【００２９】
ここで、障害物検出部７が行う障害物の検出について述べる。障害物が存在する場合、ＣＷ信号を送信した際の受信信号からは、レーダ装置と障害物との相対速度から発生するドップラ成分が検出される。その際検出されるドップラ周波数ｆｄは、その相対速度Ｖと送信周波数ｆに依存した下記の式（１）で表されることになる。また、ＦＭ信号を送信した際の受信信号からは、相対距離Ｒに応じた下記の式（２）の周波数ｆｒと上記ドップラ周波数ｆｄとが加算された周波数（ｆｄ＋ｆｒ）の周波数成分が検出される。式（２）において、Δｆは送信信号の周波数の単位時間当たりの変化量を示し、Ｃは光の速度を示している。
【００３０】
【数１】
2016080156.tif 000003
【００３１】
【数２】
2016080156.tif 000004
【００３２】
障害物が存在する場合には、上記の周波数ｆｄおよび（ｆｄ＋ｆｒ）の周波数成分が、第１の周波数スペクトルに発生することになる。障害物検出部７では、第１の周波数スペクトルの強度を任意の閾値と比較し、第１の周波数スペクトルに閾値を超える周波数成分が存在する場合には、障害物が存在すると判定する。一方、第１の周波数スペクトルに閾値を超える周波数成分が存在しない場合には、障害物が存在しないと判定する。なお、前記の閾値に関しては、周辺に存在する壁や電柱等の構造物から反射される周辺ノイズとの関係から移動平均をとる手法など様々な手法が提案されているが、本提案はそのような手法に何ら限定されるものではない。
【００３３】
上記の説明では説明を簡略化したが、一般的には、図４に示すように障害物の複数の点で送信信号が反射され、受信信号となる。相対距離Ｒが異なる複数の点で送信信号が反射する場合には、上記の周波数（ｆｄ＋ｆｒ）に対応する周波数成分が複数発生し、第１の周波数スペクトルが生成される。したがって、第１の周波数スペクトルの強度分布は、送信信号を反射する複数の反射点までの相対距離と、各反射点での反射強度とに依存する。すなわち、第１の周波数スペクトルの強度分布は、障害物における各反射点の位置関係と、各反射点における反射強度とに依存するので、障害物の形状、材質に依存する。よって、第１の周波数スペクトルの強度分布は、障害物によって異なったものとなる。同様に、第２の周波数スペクトルの強度分布も、物体によって異なったものとなる。すなわち、第２の周波数スペクトルの強度分布も、物体における各反射点の位置関係と、各反射点における反射強度とを反映したものとなる。言い換えると、第２の周波数スペクトルの強度分布も、物体の凸凹形状を反映したものとなる。
【００３４】
さらに、障害物が複数の物体が接近したものである場合には、各物体からの反射波が合成されたものが受信信号となる。この場合には、第１の周波数スペクトルには、複数の物体の情報が混在することになる。障害物検出部７において、障害物の検出は以上のように行われる。ステップＳ７０２で障害物が存在すると判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ７０３へと移行する。一方、ステップＳ７０２で障害物が存在しないと判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ７０１へと戻る。
【００３５】
ステップＳ７０３では、相対速度算出部９は障害物との相対速度を算出し、相対距離算出部１０は障害物までの相対距離を算出する。ＦＭ変調された送信波を用いたレーダ装置で一般的に用いられるペアリングの処理も、必要に応じて実行される。障害物との相対速度の算出は、ＣＷ信号を送信した際の受信信号に対する第１の周波数スペクトルに基づいて行われる。具体的には、相対速度算出部９では、ＣＷ信号を送信した際に計測できる相対速度に依存したドップラ成分の周波数ｆｄを抽出し、下記の式（３）に代入することで相対速度を検出できる。周波数ｆｄを抽出する方法としては、例えば、第１の周波数スペクトルの強度が最大となる周波数を抽出することが考えられる。
【００３６】
【数３】
2016080156.tif 000005
【００３７】
一方、障害物までの相対距離の算出は、ＣＷ信号およびＦＭ信号を送信した際の受信信号に対する第１の周波数スペクトルに基づいて行われる。具体的には、相対距離算出部１０では、例えばＦＭ信号を送信した際に計測できる相対速度と相対距離とに依存したドップラ周波数（ｆｄ＋ｆｒ）を抽出し、ＣＷ信号を送信した際に計測できる相対速度に依存したドップラ周波数ｆｄを減算して、距離に応じた周波数ｆｒを算出し、下式（４）に代入することで、相対距離を算出できる。周波数（ｆｄ＋ｆｒ）を抽出する方法としては、例えば、第１の周波数スペクトルの強度が最大となる周波数を抽出することが考えられる。
【００３８】
【数４】
2016080156.tif 000006
【００３９】
次に、ステップＳ７０４では、物体重畳判定部８が、障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する。物体重畳判定部８では、スペクトル記憶部８１に記憶される複数の第２の周波数スペクトルのそれぞれと、第１の周波数スペクトルとを比較して、障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定する。具体的には、第２の周波数スペクトルのそれぞれの強度分布の形状と、第１の周波数スペクトルの強度分布の形状との類似度を算出し、算出した類似度がいずれも所定の閾値を下回った場合には、障害物が複数の物体であると判定する。一方、算出した類似度のいずれかが所定の閾値以上となった場合には、障害物が単数の物体であると判定する。
【００４０】
前述の通り、第１の周波数スペクトルの強度分布は、障害物によって異なったものとなる。また、第２の周波数スペクトルは、障害物として存在すると想定される物体について、その物体が単独で存在する場合の周波数スペクトルを予め求めたものである。したがって、第２の周波数スペクトルの強度分布の形状と、第１の周波数スペクトルの強度分布の形状との類似度を求めることで、障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを判定することが可能となる。
【００４１】
なお、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとでは、障害物までの相対距離の違いによって周波数軸方向にスペクトルが移動することが考えられるが、物体重畳判定部８では強度分布の形状の類似度を求めるので、この影響は抑制される。強度分布の形状とは、所定の基準周波数におけるスペクトルの強度に対する各周波数におけるスペクトルの相対的な強度の分布である。強度分布の形状の類似度を求める際には、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとでは、基準周波数は同一とする必要はない。強度分布の形状の類似度を算出する手法としては、相関分析手法や特徴点抽出によるパターンマッチングなどの様々な手法が考えられる。
【００４２】
以上が、ステップＳ７０４におけるレーザ装置の動作である。なお、物体重畳判定部８では、障害物が複数の物体である可能性があれば、複数の物体であると判定されることになる。ステップＳ７０４で、障害物が複数の物体であると判定されると、レーダ装置の処理はステップＳ７０５に移行する。一方、ステップＳ７０４で、障害物が単数の物体であると判定されると、レーダ装置の処理はステップＳ７０６に移行する。
【００４３】
ステップＳ７０５では、誤差推定部１１は、障害物が複数の物体である場合の誤差を相対速度および相対距離に付加して出力する。また、ステップＳ７０６では、誤差推定部１１は、障害物が単数の物体である場合の誤差を相対速度および相対距離に付加して出力する。なお、障害物が単数の物体である場合の誤差は、第１の周波数スペクトルと類似する第２の周波数スペクトルによって、異なる値とすることもできる。
【００４４】
前述の通り、障害物が複数の物体が接近したものである場合には、第１の周波数スペクトルには、複数の物体の情報が混在することになる。したがって、一般的に、第１の周波数スペクトルから求められる相対速度および相対距離に含まれる誤差は、障害物が単数の物体である場合と比較して大きくなる。このことを考慮し、ステップＳ７０５で付加される誤差は、ステップＳ７０６で付加される誤差よりも大きくする。また、前述の通り、物体重畳判定部８は、障害物が複数の物体である可能性があれば、複数の物体であると判定する。したがって、障害物が複数の物体である可能性がある場合には、誤差推定部１１では大きな誤差を付加することになる。以上が、本実施の形態のレーダ装置の処理となる。
【００４５】
ステップＳ７０７およびステップＳ７０８は、制御部１２の処理となる。ステップＳ７０７では、制御部１２は、レーダ装置から出力された障害物との相対速度と誤差、および障害物までの相対距離と誤差に基づいて、自車両に対する制御が必要か否かを判断する。自車両に対する制御が必要であると判断した場合には、制御部１２の処理は、ステップＳ７０８に移行する。自車両に対する制御が必要でないと判断した場合には、制御部１２は処理を終了し、レーダ装置がＳ７０１の処理を開始する。ステップＳ７０８では、制御部１２は、自車両に対する最適な制御の内容、タイミングを判断し、判断結果に基づいた制御を行う。
【００４６】
以上で述べたように、本実施の形態のレーダ装置は、送信信号を外部に送信する送信アンテナ３と、送信信号に対する外部からの受信信号を受信する受信アンテナ４と、送信信号と受信信号との差の信号であるビート信号を生成するミキサ５と、ビート信号に対して周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを算出する周波数分析部６と、第１の周波数スペクトルから障害物を検出する障害物検出部７と、障害物検出部で障害物が検出された場合に障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する物体重畳判定部８とを備えるので、検出された障害物が複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかを判別可能となる。
【００４７】
また、第１の周波数スペクトルから障害物との相対速度を算出する相対速度算出部９と、第１の周波数スペクトルから障害物までの相対距離を算出する相対距離算出部１０と、物体重畳判定部８の判定結果から相対距離および相対速度に含まれる誤差を推定する誤差推定部１１とを備えるので、障害物の状態に応じて適切な誤差を出力することができる。この結果、障害物との相対速度と、障害物までの相対距離と、相対距離および相対速度に含まれる誤差とに応じて、レーダ装置が搭載される車両を適切に制御することが可能となる。
【００４８】
従来のレーダ装置では、障害物として複数の物体が接近している場合に、検出される障害物との相対距離、相対速度等に複数の物体の情報が混入し、誤差が大きくなる可能性があった。よって、従来のレーダ装置を車両に搭載し、検出された障害物との相対距離、相対速度などを利用して接近警報を発したり、車両を停止したりする制御を行う場合、適切な制御ができない可能性があった。一方、本実施の形態のレーダ装置によれば、障害物として複数物体が接近しており、複数物体からの受信信号に対する周波数スペクトルが重畳していることを判別可能であり、より適切な制御を行うことが可能となるという顕著な効果を奏する。なお、本実施の形態のレーダ装置は、車両に搭載される例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４９】
実施の形態２
図８は、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成図である。本実施の形態のレーダ装置は、相対速度算出部９と、相対距離算出部１０と、誤差推定部１１とを備えない点で、実施の形態１におけるものとは異なる。また、本実施の形態のレーダ装置の外部には、車種判別部１３を備える。なお、図８において、実施の形態１の図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものであり、詳細な説明は省略する。以下、本実施の形態のレーダ装置について説明する。
【００５０】
実施の形態１におけるものと同様に、障害物検出部８は、第２の周波数スペクトルのそれぞれの強度分布の形状と、第１の周波数スペクトルの強度分布の形状との類似度を算出し、算出した類似度がいずれも所定の閾値を下回った場合には、障害物が複数の物体であると判定する。一方、算出した類似度のいずれかが所定の閾値以上となった場合には、障害物が単数の物体であると判定する。
【００５１】
車種判別部１３は、第２の周波数スペクトルのそれぞれについて、対応する車種を予め記憶している。物体重畳判定部８で障害物が単数の物体であると判定された場合には、車種判別部１３は、第２の周波数スペクトルのいずれが第１の周波数スペクトルと類似するかに応じて、対応する車種を出力する。一方、物体重畳判定部８で障害物が複数の物体であると判定された場合には、車種判別部１３は、車種を判定不能と出力する。なお、第１の周波数スペクトルと類似する第２の周波数スペクトルが複数存在する場合には、もっとも類似する第２の周波数スペクトルを選択することが考えられる。
【００５２】
本実施の形態のレーダ装置では、複数の物体が接近している場合に、単数の物体として検出してしまう可能性を低減できる。したがって、検出した障害物の車種を判定する場合には、複数の物体を単数の物体として検出することによる車種の誤判定を抑制することが可能となる。
【００５３】
実施の形態３
図９は、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成図である。本実施の形態のレーダ装置は、実施の形態１におけるものとは、物体重畳判定部８ｂの構成が異なる。また、本実施の形態のレーダ装置は、誤差推定部１１の代わりに位置推定部１４を備える点で、実施の形態１におけるものと異なる。なお、図９において、実施の形態１の図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものであり、詳細な説明は省略する。以下、本実施の形態のレーダ装置について説明する。
【００５４】
図１０は、本実施の形態のレーダ装置における物体重畳判定部８ｂの構成図である。図１０に示すように、物体重畳判定部８ｂは、スペクトル記憶部８１とスペクトル比較部８２ｂとスペクトル組合せ部８３とを備える。スペクトル記憶部８１は、実施の形態１におけるものと同一のものである。スペクトル組合せ部８３は、スペクトル記憶部８１に記憶される第２の周波数スペクトルを複数組み合わせて第３の周波数スペクトルを生成する。スペクトル組合せ部８３は、複数の第２の周波数スペクトルを組み合わせる際に、それぞれの周波数をずらした状態で組み合わせる。
【００５５】
図１１は、本実施の形態のレーダ装置におけるスペクトル組合せ部８３の動作を説明するための模式図である。図１１の（ａ）から（ｅ）において、横軸は周波数を表し、縦軸はスペクトルの強度を表す。図１１（ａ）および（ｂ）は、スペクトル記憶部８１に記憶される第２の周波数スペクトルの例を表す。例えば、図１１（ａ）は、大型四輪車に対応する第２の周波数スペクトルであり、図１１（ｂ）は、二輪車に対応する第２の周波数スペクトルである。図１１（ｃ）および（ｄ）は、第２の周波数スペクトルの周波数をずらした周波数スペクトルを表す。周波数をずらすとは、周波数スペクトルの強度分布を周波数軸方向に平行移動させることを表す。図１１では、図１１（ａ）の第２の周波数スペクトルを周波数の高い方向に、図１１（ｂ）の第２の周波数スペクトルを周波数の低い方向にずらしている。
【００５６】
図１１（ｅ）は、図１１（ｃ）および（ｄ）の周波数スペクトルを組み合わせて得られる第３の周波数スペクトルを表す。本実施の形態のレーダ装置においては、周波数スペクトルを組み合わせる際に、周波数スペクトルを加算している。なお、ここでは、２つの第２の周波数スペクトルの両方の周波数をずらす例について述べたが、これに限定されるものではない。片方のみの周波数をずらすように構成してもよく、組み合わせる周波数スペクトル同士の周波数方向の位置関係を相対的に変化させられれば良い。また、組み合わせる第２の周波数スペクトルは、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００５７】
さらに、スペクトル組合せ部８３は、複数の第２の周波数スペクトルを組み合わせる際に、第２の周波数スペクトルのそれぞれの強度を変更した後に組み合わせて、第３の周波数スペクトルを生成することもできる。具体的には、スペクトル組合せ部８３は、単純に周波数スペクトルを加算して第３の周波数スペクトルを生成するのではなく、それぞれの周波数スペクトルに係数を乗算してから加算する重み付け加算を行って第３の周波数スペクトルを生成することもできる。スペクトル組合せ部８３は、組み合わせる第２の周波数スペクトル、周波数スペクトルに乗算する係数、および周波数スペクトルを組み合わせる際の周波数をずらす方向、大きさを様々に変化させて、第３の周波数スペクトルを順次生成する。
【００５８】
スペクトル比較部８２ｂは、まず、第２の周波数スペクトルのそれぞれと第１の周波数スペクトルとを比較して、障害物が複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかを判別する。障害物が複数の物体であると判定された場合には、次に、第３の周波数スペクトルと第１の周波数スペクトルとの類似度を算出し、最も類似度が高い第３の周波数スペクトルを求める。なお、スペクトル比較部８２ｂでは、第３の周波数スペクトルと第１の周波数スペクトルとを比較するが、この際には距離に応じて電波が減衰する特性を考慮してもよい。具体的には、相対距離算出部１０で算出された相対距離に応じて第３の周波数スペクトルの強度を変更した後に、第１の周波数スペクトルと比較してもよい。
【００５９】
位置推定部１４は、障害物が複数の物体であると判定された場合には、第２の周波数スペクトルと、スペクトル比較部８２ｂで求められた最も類似度が高い第３の周波数スペクトルとの周波数のずれ量から、複数の物体間の距離を求める。すなわち、位置推定部１４は、スペクトル組合せ部８３が、どれだけ第２の周波数スペクトルの周波数をずらしたかの情報に基づいて、複数の物体間の距離を求める。さらに、位置推定部１４は、複数の物体間の距離と、相対距離算出部１０で算出された相対距離とから、レーダ装置に最も近い物体の位置を推定する。一方、障害物が単数の物体であると判定された場合には、位置推定部１４は、相対距離算出部１０で算出された相対距離から、レーダ装置に最も近い物体の位置を推定する。位置推定部１４は、障害物との相対速度と、レーダ装置に最も近い物体の位置とを出力する。
【００６０】
図１２は、本実施の形態のレーダ装置における処理フローの一例を表す図である。以下、図１２を用いて、本実施の形態のレーダ装置の処理の流れを説明する。本実施の形態のレーダ装置は、測定を開始すると、ステップＳ１２０１の処理を行う。ステップＳ１２０１では、制御電圧生成部１が制御電圧を生成し、発振器２が制御電圧に応じて周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ３が送信信号を外部に送信する。
【００６１】
次に、ステップＳ１２０２では、受信アンテナ４が受信信号を受信し、ミキサ５が送信信号と受信信号の差であるビート信号を生成し、周波数分析部６がビート信号の周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを求め、障害物検出部７が第１の周波数スペクトルから自車両周辺の障害物の有無を検出する。ステップＳ１２０２で障害物が存在すると判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ１２０３へと移行する。一方、ステップＳ１２０２で障害物が存在しないと判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ１２０１へと戻る。
【００６２】
ステップＳ１２０３では、相対速度算出部９は障害物との相対速度を算出し、相対距離算出部１０は障害物までの相対距離を算出する。次に、ステップＳ１２０４では、物体重畳判定部８ｂが、障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する。ステップＳ１２０４で、障害物が複数の物体であると判定されると、レーダ装置の処理はステップＳ１２０５に移行する。一方、ステップＳ１２０４で、障害物が単数の物体であると判定されると、レーダ装置の処理はステップＳ１２０８に移行する。なお、ステップＳ１２０１からＳ１２０４までの処理は、実施の形態１のステップＳ７０１からＳ７０４までの処理と同様である。
【００６３】
ステップＳ１２０５では、物体重畳判定部８ｂが、複数の第２の周波数スペクトルを組み合わせて第３の周波数スペクトルを生成し、第３の周波数スペクトルと第１の周波数スペクトルとの類似度を求める。物体重畳判定部８ｂは、組み合わせる第２の周波数スペクトル、周波数スペクトルに乗算する係数、および周波数スペクトルを組み合わせる際の周波数をずらす方向、大きさを様々に変化させて、第３の周波数スペクトルを順次生成し、第１の周波数スペクトルとの類似度が最も高い第３の周波数スペクトルを求める。
【００６４】
次に、ステップＳ１２０６では、位置推定部１４が、障害物として検出された複数の物体間の距離を求める。複数の物体が存在する場合、各物体に対応する周波数スペクトルが発生する周波数は、レーダ装置から各物体までの相対距離に応じて異なる。位置推定部１４では、この現象を活用し、上述の動作で複数の物体間の距離を求める。次に、ステップＳ１２０７では、位置推定部１４は、複数の物体間の距離と、相対距離算出部１０で算出された相対距離とから、レーダ装置に最も近い物体の位置を推定する。具体的には、位置推定部１４は、相対距離算出部１０で算出された相対距離から複数の物体間の距離を差し引いて、最も近い物体の位置を推定する。一方、ステップＳ１２０８では、位置推定部１４は、相対距離算出部１０で算出された相対距離をレーダ装置に最も近い物体の位置とする。以上が、本実施の形態のレーダ装置の処理となる。
【００６５】
ステップＳ１２０９およびステップＳ１２１０は、制御部１２の処理となる。ステップＳ１２０９では、制御部１２は、レーダ装置から出力された障害物との相対速度と、レーダ装置に最も近い物体の位置とに基づいて、自車両に対する制御が必要か否かを判断する。自車両に対する制御が必要であると判断した場合には、制御部１２の処理は、ステップＳ１２１０に移行する。自車両に対する制御が必要でないと判断した場合には、制御部１２は処理を終了し、レーダ装置がＳ１２０１の処理を開始する。ステップＳ１２１０では、制御部１２は、自車両に対する最適な制御の内容、タイミングを判断し、判断結果に基づいた制御を行う。
【００６６】
本実施の形態のレーダ装置においては、障害物として複数の物体が近接している場合に、位置推定部１４が複数の物体間の距離を推定する。したがって、障害物として複数の物体が近接している場合でも、レーダ装置から各物体までの相対距離をそれぞれ求めることが可能となり、レーダ装置から最も近い物体の位置を求めることも可能となる。したがって、本実施の形態のレーダ装置を車両に搭載することにより、より適切な車両の制御を行うことが可能となるという顕著な効果を奏する。
【００６７】
実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成図である。本実施の形態のレーダ装置は、実施の形態１におけるものとは、誤差推定部１１を備えない点で構成が異なる。また、本実施の形態のレーダ装置は、不要波除去部１５と、スイッチ１６ａ、１６ｂと、受信制御部１７と、不要物体選択部１８と、移動予測部１９と、送信信号制御部２０とを備える点で、実施の形態１におけるものと異なる。なお、図１３において、実施の形態１の図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものであり、詳細な説明は省略する。以下、本実施の形態のレーダ装置について説明する。
【００６８】
不要波除去部１５は、周波数分析部６で周波数分析を行う前に、ビート信号に含まれる不要な周波数成分を除去する。スイッチ１６ａ、１６ｂは、不要波除去部１５の働きをＯＮ／ＯＦＦするために、ミキサ５から周波数分析部６への信号の経路を切り替える。受信制御部１７は、スイッチ１６ａ、１６ｂの動作を制御する。不要物体選択部１８は、障害物が複数の物体である場合に、複数の物体のうち不要な物体を選択し、ビート信号に含まれる不要な物体からの周波数成分を選択する。移動予測部１９は、不要物体選択部１８で選択された不要な物体の移動予測を行う。送信信号制御部２０は、移動予測部１９における移動予測結果に基づいて、ビート信号に含まれる不要な物体からの周波数成分が、不要波除去部１５で除去される周波数成分となるように、送信信号の周波数の単位時間当たりの変化を制御する。
【００６９】
図１４は、本実施の形態のレーダ装置における処理フローの一例を表す図である。以下、図１４を用いて、本実施の形態のレーダ装置の処理の流れを説明する。本実施の形態のレーダ装置は、測定を開始すると、ステップＳ１４０１の処理を行う。ステップＳ１４０１では、受信制御部１７は、スイッチ１６ａ、１６ｂを制御し、不要波除去部１５の働きがＯＦＦとなるようにビート信号の伝達経路を切り替える。次に、ステップＳ１４０２では、制御電圧生成部１ｂが、所定の制御電圧を生成し、発振器２が制御電圧に応じて周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ３が送信信号を外部に送信する。ステップＳ１４０２では、例えば、レーダ装置は、周波数を時間とともに上昇させるアップチャープと周波数を時間とともに下降させるダウンチャープとが均等な三角波形となるような送信信号を送信する。図１５は、本実施の形態のレーダ装置における送信信号の一例を表す図であり、横軸は時間、縦軸は周波数を表す。
【００７０】
次に、ステップＳ１４０３では、受信アンテナ４が受信信号を受信し、ミキサ５がビート信号を生成し、周波数分析部６がビート信号の周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを求め、障害物検出部７が第１の周波数スペクトルから自車両周辺の障害物の有無を検出する。ステップＳ１４０３で障害物が存在すると判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ１４０４へと移行する。一方、ステップＳ１４０３で障害物が存在しないと判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ１４０２へと戻る。
【００７１】
ステップＳ１４０４では、相対速度算出部９は障害物との相対速度を算出し、相対距離算出部１０は障害物までの相対距離を算出する。次に、ステップＳ１４０５では、物体重畳判定部８ｂが、障害物が複数の物体であるか単数の物体であるかを第１の周波数スペクトルから判定する。ステップＳ１４０５で、障害物が複数の物体であると判定されると、レーダ装置の処理はステップＳ１４０６に移行する。一方、ステップＳ１４０５で、障害物が単数の物体であると判定されると、レーダ装置の処理はステップＳ１４１３に移行する。なお、ステップＳ１４０３からＳ１４０５までの処理は、実施の形態１のステップＳ７０２からＳ７０４までの処理と同様である。
【００７２】
ステップＳ１４０６では、不要物体選択部１８が、複数の物体のうち不要な物体を選択し、ビート信号に含まれる不要な物体からの周波数成分を選択する。具体的には、不要物体選択部１８は、第１の周波数スペクトルのうちで、不要な物体からの周波数成分と思われるものを選択する。なお、不要な物体とは、障害物として検出された複数の物体のうち、検出対象から除外する物体を意味する。また、不要な物体を選択する基準としては、複数の物体のうちレーダ装置からの相対距離が遠い物体とすることが考えられる。この場合には、第１の周波数スペクトルのうちで周波数の高い成分を除去することになる。レーダ装置からの相対距離が遠い物体を除外することで、相対距離の近い物体の位置を正確に計測できる。
【００７３】
次に、ステップＳ１４０７では、移動予測部１９が、相対速度算出部９で算出された相対速度と相対距離算出部１０で算出された相対距離とに基づいて、不要な物体の移動予測を行い、次の送信信号の送信時における不要な物体の位置と相対速度を予測する。具体的には、例えば算出した相対速度は次回測定でも継続するとして、この相対速度で次回測定までの時間に相対距離が変化すると考えることができる。更に、過去の相対距離と相対速度とを用いて移動を予測する手段として、例えばカルマンフィルタを用いる方法がある。このように統計処理を用いることで、次回測定時点での物体の相対位置と相対速度を正確に把握することができる。
【００７４】
次に、ステップＳ１４０８では、受信制御部１７は、スイッチ１６ａ、１６ｂを制御し、不要波除去部１５の働きがＯＮとなるようにビート信号の伝達経路を切り替える。次に、ステップＳ１４０９では、送信信号制御部２０が、移動予測部１９における移動予測結果に基づいて、送信信号の周波数の単位時間当たりの変化を制御するための送信制御信号を生成する。
【００７５】
送信信号制御部２０は、次の送信信号に対するビート信号に含まれる不要な物体からの周波数成分が、不要波除去部１５で除去される周波数成分となるように、送信制御信号を生成する。送信信号制御部２０は、送信制御信号によって、送信信号の周波数の単位時間当たりの変化を制御する。次に、ステップＳ１４１０では、制御電圧生成部１ｂが、送信信号制御部２０からの送信制御信号に基づいて制御電圧を生成し、発振器２が制御電圧に応じて周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ３が送信信号を外部に送信する。
【００７６】
次に、ステップＳ１４１１では、受信アンテナ４が受信信号を受信し、ミキサ５がビート信号を生成し、不要波除去部１５がビート信号に含まれる不要な周波数成分を除去し、周波数分析部６が不要な周波数成分が除去されたビート信号の周波数分析を行って第１の周波数スペクトルを求め、障害物検出部７が第１の周波数スペクトルから自車両周辺の障害物の有無を検出する。ステップＳ１４１１で障害物が存在すると判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ１４１２へと移行する。一方、ステップＳ１４１１で障害物が存在しないと判定された場合には、レーダ装置の処理はステップＳ１４１３へと移行する。
【００７７】
ステップＳ１４１２では、不要な周波数成分が除去された第１の周波数スペクトルに基づいて、相対速度算出部９は障害物との相対速度を修正し、相対距離算出部１０は障害物までの相対距離を修正する。以上が、本実施の形態のレーダ装置の処理となる。
【００７８】
ステップＳ１４１３およびステップＳ１４１４は、制御部１２の処理となる。ステップＳ１４１３では、制御部１２は、レーダ装置から出力された障害物との相対速度と、障害物までの相対距離とに基づいて、自車両に対する制御が必要か否かを判断する。自車両に対する制御が必要であると判断した場合には、制御部１２の処理は、ステップＳ１４１４に移行する。自車両に対する制御が必要でないと判断した場合には、制御部１２は処理を終了し、レーダ装置がＳ１４０１の処理を開始する。ステップＳ１４１４では、制御部１２は、自車両に対する最適な制御の内容、タイミングを判断し、判断結果に基づいた制御を行う。
【００７９】
本実施の形態のレーダ装置は、検出された障害物が複数の物体が近接したものである場合に、検出対象から除外する不要な物体を選択し、ビート信号から不要な物体からの周波数成分を除去し、不要な物体からの周波数成分が除去されたビート信号に基づいて、障害物までの相対距離と、障害物との相対速度とを求めるように構成されている。したがって、本実施の形態のレーダ装置を車両に搭載することで、検出された障害物が複数の物体が近接したものであっても、自車両に最も近い物体の位置を正確に求めることも可能となり、より適切な車両の制御を行うことが可能となるという顕著な効果を奏する。また、本実施の形態のレーダ装置は、検出された障害物が単数の物体である場合には、不要な物体の選択などを行わないため、常に不要な物体の選択などを行う場合と比較して、処理が早くなり、障害物の検出周期を早くできるという効果も奏する。
【００８０】
実施の形態５．
図１６は、本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成図である。本実施の形態のレーダ装置は、第２の周波数スペクトルを随時更新できるように構成したものである。本実施の形態のレーダ装置は、実施の形態１におけるものとは、物体重畳判定部８ｃの構成が異なる。なお、図１６において、実施の形態１の図１におけるものと同一の番号を付したものは同一のものであり、詳細な説明は省略する。以下、本実施の形態のレーダ装置について説明する。
【００８１】
図１７は、本実施の形態のレーダ装置における物体重畳判定部８ｃの構成と外部サーバ２００とを表す図である。図１７に示すように、物体重畳判定部８ｃは、スペクトル記憶部８１に記憶される第２の周波数スペクトルを随時更新できるように、スペクトル取得部８４を備える。物体重畳判定部８ｃは、スペクトル記憶部８１およびスペクトル比較部８２も備えるが、これらは実施の形態１におけるものと同一のものである。なお、外部サーバ２００は、レーダ装置が搭載される車両の外部に設けられる。
【００８２】
スペクトル取得部８４は、無線通信によって、外部サーバ２００に記憶されている周波数スペクトルを取得し、スペクトル記憶部８１に予め記憶されている第２の周波数スペクトルを更新する。まず、スペクトル取得部は、外部サーバ２００に記憶されている周波数スペクトルの中に、スペクトル記憶部８１に記憶されている第２の周波数スペクトルよりも新しいものがあるか否かを判断することで、外部サーバ２００から周波数スペクトルを取得するか否かを判断する。スペクトル取得部８４は、例えば、周波数スペクトルの更新日時を外部サーバ２００に問い合わせて、周波数スペクトルを取得するか否かを判断する。この問合せは、ユーザの操作にしたがって実行してもよいし、定期的に実行してもよい。別の例としては、外部サーバ２００が、周波数スペクトルの更新が発生するたびに、スペクトル取得部８４に通知してもよい。
【００８３】
外部サーバ２００に記憶される周波数スペクトルは、新たな車両が発売された場合などに更新される。外部サーバ２００に記憶される周波数スペクトルは、車両以外の障害物に対応する周波数スペクトルを含んでもよい。本実施の形態のレーダ装置は、外部から情報を取得して、スペクトル記憶部８１に記憶される第２の周波数スペクトルを更新するスペクトル取得部８４を備えるので、第２の周波数スペクトルを最新の状態に維持することができる。したがって、本実施の形態のレーダ装置によれば、新たな車両が販売されたり、車両形状が変更になったりした場合にも、検出された障害物が複数の物体が接近したものであるか、単数の物体であるかを判別可能となる。
【００８４】
なお、実施の形態１でも述べた通り、制御電圧生成部１、周波数分析部６、障害物検出部７、物体重畳判定部８ｃ、相対速度算出部９、相対距離算出部１０および誤差推定部１１は、電子回路（処理回路）で構成することができる。また、制御電圧生成部１、周波数分析部６、障害物検出部７、物体重畳判定部８ｃ、相対速度算出部９、相対距離算出部１０および誤差推定部１１は、メモリに記憶されたプログラムを計算機（プロセッサ）で処理することによって実現することもできる。
【００８５】
図１８は、専用の処理回路を用いて、本実施の形態のレーダ装置を構成した場合のハードウェア構成図である。送信装置３０１は、発振器２と、送信アンテナ３とを備える。受信装置３０２は、受信アンテナ４と、ミキサ５とを備える。処理回路３０３は、制御電圧生成部１と、周波数分析部６と、障害物検出部７と、物体重畳判定部８と、相対速度算出部９と、相対距離算出部１０と、誤差推定部１１との機能を実現する。
【００８６】
図１９は、プロセッサとメモリとを用いて、本実施の形態のレーダ装置を構成した場合のハードウェア構成図である。送信装置３０１は、発振器２と、送信アンテナ３とを備える。受信装置３０２は、受信アンテナ４と、ミキサ５とを備える。プロセッサ３０４およびメモリ３０５は、制御電圧生成部１と、周波数分析部６と、障害物検出部７と、物体重畳判定部８と、相対速度算出部９と、相対距離算出部１０と、誤差推定部１１との機能を実現する。なお、他の実施の形態のレーダ装置も同様のハードウェア構成で実現することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１、１ｂ  制御電圧生成部、２  発振器、３  送信アンテナ、４  受信アンテナ、５  ミキサ、６  周波数分析部、７  障害物検出部、８、８ｂ、８ｃ  物体重畳判定部、９  相対速度算出部、１０  相対距離算出部、１１  誤差推定部、１２  制御部、１３  車種判別部、１４  位置推定部、１５  不要波除去部、１６ａ、１６ｂ  スイッチ、１７  受信制御部、１８  不要物体選択部、１９  移動予測部、２０  送信信号制御部、８１  スペクトル記憶部、８２、８２ｂ  スペクトル比較部、８３  スペクトル組合せ部、８４  スペクトル取得部、１１１  誤差記憶部、１１２  誤差出力部、２００  外部サーバ、３０１  送信装置、３０２  受信装置、３０３  処理回路、３０４  プロセッサ、３０５  メモリ。
【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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【国際調査報告】
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