(57)【要約】【課題】静止している物体の周波数成分を精度よく検出し、この検出した周波数成分を除いた残りの周波数成分から移動している物体を検出して、移動している物体の誤検出をも抑制する。【解決手段】送受信手段１は、周波数が上昇する周波数上昇区間と周波数が下降する周波数下降区間とを有する送信波を送信して物体からの反射波を受信する。ミキサ２は、送信波および反射波を混合して、ビート信号を生成する。周波数算出手段３は、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおけるビート信号の周波数成分を算出する。静止物体周波数検出手段４は、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方における周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における同じ周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している物体の周波数成分として検出する。【選択図】図１
2008111779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体との距離および速度を算出する物体検知装置において、
周波数が上昇する周波数上昇区間と前記周波数が下降する周波数下降区間とを有する送信波を送信して前記物体からの反射波を受信する送受信手段と、
前記送信波および前記反射波を混合して、ビート信号を生成するミキサと、
前記周波数上昇区間と前記周波数下降区間とにおける前記ビート信号の周波数成分を算出する周波数算出手段と、
前記周波数上昇区間と前記周波数下降区間との一方における前記周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における同じ前記周波数成分のレベルが前記高閾値より小さい低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している前記物体の前記周波数成分として検出する静止物体周波数検出手段と、
を有することを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記静止物体周波数検出手段は、前記周波数上昇区間と前記周波数下降区間との一方における前記周波数成分のレベルが前記高閾値を超えていなくても、両区間の前記周波数成分が前記高閾値と前記低閾値との間にある中間閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、前記周波数成分を静止している前記物体の周波数成分として検出することを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記中間閾値は、前記高閾値と前記低閾値との中間の値であることを特徴とする請求項２記載の物体検知装置。
【請求項４】
静止している前記物体の前記周波数成分を除いた残周波数成分から、移動している前記物体の前記周波数成分を検出する移動物体周波数検出手段を有することを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項５】
物体との距離および速度を算出する物体検知装置の物体検知方法において、
送受信手段によって、周波数が上昇する周波数上昇区間と前記周波数が下降する周波数下降区間とを有する送信波を送信して前記物体からの反射波を受信し、
ミキサによって、前記送信波および前記反射波を混合して、ビート信号を生成し、
周波数算出手段によって、前記周波数上昇区間と前記周波数下降区間とにおける前記ビート信号の周波数成分を算出し、
静止物体周波数検出手段によって、前記周波数上昇区間と前記周波数下降区間との一方における前記周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における同じ前記周波数成分のレベルが前記高閾値より小さい値の低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している前記物体の前記周波数成分として検出する、
ことを特徴とする物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体検知装置および物体検知方法に関し、特に物体との距離および速度を算出する物体検知装置および物体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭ−ＣＷ波（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いて、例えば、車両などの移動物体の距離および速度を検知する物体検知装置がある。物体検知装置は、ミリ波などの電波を周波数掃引しながら送信し、それが物体に反射して返ってきた反射波の周波数と、現在送信している電波の周波数との周波数差を検出することで、移動物体との距離および速度を算出する。
【０００３】
物体が移動する場合、ドップラ効果により反射波の周波数が変化するので、距離に依存する周波数差（往復時間差で生じる）と、速度に依存する周波数差（ドップラ効果で生じる）とによる影響を切り分ける必要がある。そのため、近接した時間における周波数上昇区間と周波数下降区間との周波数差を検出し、所定の演算で各々の要素単独に起因する周波数差を求める。移動物体による周波数変位は、定性的に下記の（ａ）〜（ｄ）のようになり、具体的な数式等は省略するが、周波数上昇区間と周波数下降区間との２つの条件下で周波数変位を計測すれば、連立方程式を解くことで距離と速度のそれぞれの単独の影響によって生じる周波数差を求めることができる。
【０００４】
（ａ）反射受信波の周波数は、往復遅延時間分前に送出されたものであるから、周波数上昇区間においては、距離に応じて現在の送信周波数より低くなる。
（ｂ）反射受信波の周波数は、往復遅延時間分前に送出されたものであるから、周波数下降区間においては、距離に応じて現在の送信周波数より高くなる。
【０００５】
（ｃ）近づいてくる物体からの反射波は、ドップラ効果により速さに応じて周波数が高くなる。従って、上記（ａ）においては周波数差が小さくなり、上記（ｂ）においては周波数差が大きくなる。なお、ここでは仮に、往復時間差で生じる周波数差＞ドップラ効果で生じる周波数差とする。
【０００６】
（ｄ）遠ざかって行く物体からの反射波は、ドップラ効果により速さに応じて周波数が低くなる。従って、上記（ａ）においては周波数差が大きくなり、上記（ｂ）においては周波数差が小さくなる。なお、ここでは仮に、往復時間差で生じる周波数差＞ドップラ効果で生じる周波数差とする。
【０００７】
図７は、物体検知装置から出力される送信波の周波数変化の例を示した図である。物体検知装置からは、例えば図に示すような周波数を三角波状に変化させた送信波が出力される。送信波は、図に示すように周波数上昇区間１０１と周波数下降区間１０２とに分けられる。なお、図の横軸は時間で縦軸は周波数である。
【０００８】
図８は、送信波と反射波とのビートのスペクトラムを示した図である。図の（Ａ）は、物体が静止（物体が動いていないまたは極めて遅いもの）している場合の送信波と反射波とのビート信号（うなり）のスペクトラムを示している。図の（Ｂ）は、物体が近づいている場合のビート信号のスペクトラムを示している。図の（Ｃ）は、物体が遠ざかっている場合のビート信号のスペクトラムを示している。なお、図の横軸は周波数で縦軸は反射波のパワーのレベルを示している。
【０００９】
物体が静止している場合、図の（Ａ）に示すように、周波数上昇区間（ＵＰ）におけるビート信号の周波数１１１と、周波数下降区間（ＤＯＷＮ）におけるビート信号の周波数１１２は重なる。なお、図の（Ａ）では、区別するために周波数１１１と周波数１１２とを少し離して図示している。
【００１０】
物体が近づく場合、図の（Ｂ）に示すように、周波数上昇区間におけるビート信号の周波数１１３と、周波数下降区間におけるビート信号の周波数１１４は、物体との速度（以下、速度と記述した場合、物体検知装置と物体との相対速度を意味する）が０であるときのピーク位置（周波数ｆ１）を挟んで対称的に現れる。
【００１１】
物体が遠ざかる場合、図の（Ｃ）に示すように、周波数下降区間におけるビート信号の周波数１１５と、周波数上昇区間におけるビート信号の周波数１１６は、物体との速度が０であるときのピーク位置（周波数ｆ１）を挟んで対称的に現れる。ただし、図の（Ｂ）に対し、ＵＰ，ＤＯＷＮの周波数が現れる位置が入れ替わる。
【００１２】
物体検知装置は、周波数ｆ１から、物体との距離（以下、距離と記述した場合、物体検知装置と物体との相対距離を意味する）を算出することができる。また、周波数ｆ１を挟んで現れる周波数上昇区間と周波数下降区間とのビート信号の位置によって、物体が近づいているのか遠ざかっているのか算出することができる。また、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおけるビート信号の周波数差より、物体との速度を算出することができる。
【００１３】
一般に、物体検知装置は、内部発振器の出力（送信波）と反射波とをミキシングして低周波側（周波数差成分（前述のビート信号））を抽出したものをＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、デジタル信号処理でそのスペクトラムを解析する。具体的には、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおけるビート信号の周波数（以下、距離周波数と呼ぶ）において、所定の閾値より高いピーク成分をリストアップした後、種々のアルゴリズムを使用してそれらのペアリングを行い、各ターゲット（静止物体および移動物体）の距離や速度を算出する。
【００１４】
ここで、静止物体における距離周波数のスペクトラムは、図８の（Ａ）で説明したように周波数上昇区間と周波数下降区間とで同じ周波数となるが、移動物体のスペクトラムは、図の（Ｂ），（Ｃ）で説明したように周波数上昇区間と周波数下降区間とで異なる周波数となる。従って、物体検知装置は、まず、両区間で同じ周波数となり、かつ両者のレベル差が所定の範囲内である距離周波数のペアを静止物体に対応するものと分類し、その後、それを省いた残りの距離周波数のスペクトラムを周波数上昇区間と周波数下降区間とで異なる移動物体に対応するものとして分類する。
【００１５】
図９は、距離周波数のリストアップを説明する図である。距離および速度を測定するターゲットは、１つとは限らない。また、物体検知装置に戻ってくる反射波には、様々なノイズが含まれる。従って、物体検知装置が算出する距離周波数は、図に示すように様々な周波数を含んでおり、物体検知装置は、図に示す距離周波数の中から、所定の閾値を超えるレベルのみを抽出する。なお、物体検知装置は、周波数上昇区間と周波数下降区間のそれぞれの区間において、距離周波数のリストアップを行う。
【００１６】
図１０は、ペアリングを説明する図である。図の（Ａ）には、所定の閾値より高いピーク成分のみに限定してリストアップした周波数上昇区間の距離周波数のスペクトラムが示してある。図の（Ｂ）には、所定の閾値より高いピーク成分のみに限定してリストアップした周波数下降区間の距離周波数のスペクトラムが示してある。
【００１７】
上述したように、物体が静止している場合、両区間の距離周波数は一致する。従って、物体検知装置は、まず、両区間で距離周波数が一致し、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であるものを静止物体における距離周波数であると認識する。例えば、図に示すように、点線部分の距離周波数は、両区間で周波数が一致しており、物体検知装置は、この距離周波数を静止物体における距離周波数であると認識する。
【００１８】
次いで、物体検知装置は、静止物体における距離周波数を除いて、従来からある種々のアルゴリズムにより、同一ターゲットに起因するものと考えられる距離周波数のペアリングを行い、ペアとなった距離周波数を移動物体における距離周波数であると認識する。そして、物体検知装置は、図８で説明したように、ペアとなった距離周波数から、移動物体の距離および速度を算出する。例えば、物体検知装置は、図に示すように、距離周波数１２１，１２２をペアと認識すると、距離周波数１２１，１２２から移動物体における距離および速度を算出する。
【００１９】
なお、従来、過去に検知された物体の検知情報から将来のピーク信号周波数を予測し、このピーク信号周波数を含む予測エリアにおいて、閾値変更手段により変更された閾値以上のピーク信号を物体の検知ピークとして判定する物体検知装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、距離周波数のリストアップの際、距離周波数のレベルが閾値付近に存在しているとする。この場合、距離周波数のレベルは、周波数上昇区間と周波数下降区間のそれぞれでランダムに閾値を超えたり超えなかったりする。例えば、周波数上昇区間の距離周波数がリストアップされたのに対し、ペアとなるべき周波数下降区間の距離周波数がリストアップされない場合がある。そのため、ペアとなる距離周波数の一方がリストアップされないために、本来、静止物体に起因する距離周波数成分が移動物体に起因する距離周波数成分であると誤認識されてしまう場合があるという問題点があった。
【００２１】
また、移動物体のペアリングは、周波数上昇区間と周波数下降区間とで異なる距離周波数を、限られた判断材料で組み合わせしなければならず、確実な判断は難しい。従って、ペアリングを行う距離周波数の候補に、少数でも静止物体に起因するものが混入していると、判断がますます困難になり、移動物体の検出精度が悪化するという問題点があった。
【００２２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、静止している物体の周波数成分を精度よく検出するとともに、残りの周波数成分から移動している物体を検出して、移動している物体の誤検出をも抑制する物体検知装置および物体検知方法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】
【００２３】
本発明では上記問題を解決するために、図１に示すような物体との距離および速度を算出する物体検知装置において、周波数が上昇する周波数上昇区間と周波数が下降する周波数下降区間とを有する送信波を送信して物体からの反射波を受信する送受信手段１と、送信波および反射波を混合して、ビート信号を生成するミキサ２と、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおけるビート信号の周波数成分を算出する周波数算出手段３と、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方における周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における同じ周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している物体の周波数成分として検出する静止物体周波数検出手段４と、を有することを特徴とする物体検知装置が提供される。
【００２４】
このような物体検知装置によれば、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方における周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における同じ周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している物体の周波数成分として検出する。これにより、静止している物体の周波数成分を精度よく検出する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の物体検知装置では、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方における周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における同じ周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している物体の周波数成分として検出するようにした。これによって、静止している物体の周波数成分を精度よく検出することができるだけでなく、精度よく検出した静止している物体の周波数成分を除いた残りの周波数成分から移動している物体を検出できるので、移動している物体の誤検出をも抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、物体検知装置の概要を示した図である。図に示すように物体検知装置は、送受信手段１、ミキサ２、周波数算出手段３、および静止物体周波数検出手段４を有している。
【００２７】
送受信手段１は、周波数が上昇する周波数上昇区間と周波数が下降する周波数下降区間とを有する送信波を送信して物体からの反射波を受信する。
ミキサ２は、物体へ送信した送信波および物体から反射した反射波を混合して、ビート信号を生成する。
【００２８】
周波数算出手段３は、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおけるビート信号の周波数成分を算出する。
静止物体周波数検出手段４は、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方におけるビート信号の周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間におけるビート信号の同じ周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えていれば、静止している物体の周波数成分として検出する。
【００２９】
すなわち、静止物体周波数検出手段４は、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方の周波数成分のレベルが高閾値を超えていれば、他方の区間の同じ周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値さえ超えていれば、これら周波数成分を、静止物体における周波数成分のペア候補として拾いあげ、両者のレベル差が所定の範囲内であれば静止物体として検出する。
【００３０】
このように、物体検知装置は、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方における周波数成分のレベルが高閾値を超え、他方の区間における周波数成分のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えていれば、静止している物体の周波数成分として検出する。
【００３１】
これによって、静止している物体の周波数成分を精度よく検出することができるだけでなくので、精度よく検出したこの周波数成分を除いた残りの周波数成分から移動している物体を検出できるので、移動している物体の誤検出をも抑制することができる。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２は、物体検知装置のブロック構成図の例である。図に示すように物体検知装置は、ＩＦ部１１、制御部１２、周波数掃引発振器１３、フィルタ１４，２３，２６、アンプ１５，１９，２１，２４，２７、スイッチ１６，２０、方向性結合器１７、アンテナ１８、ミキサ２２、アナログ信号処理部２５、Ａ／Ｄ変換器２８、およびデジタル信号処理部２９を有している。
【００３３】
ＩＦ部１１は、例えば、物体検知装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）などの上位装置と接続され、通信を行っている。ＩＦ部１１は、上位装置からの指示を制御部１２およびデジタル信号処理部２９に通知し、制御部１２およびデジタル信号処理部２９からの制御結果を上位装置に通知する。
【００３４】
制御部１２は、周波数掃引発振器１３を制御する。周波数掃引発振器１３は、制御部１２からの制御に応じて、ミリ波などの電波を周波数掃引しながら無線送信するための送信波を出力する。送信波の周波数は、周波数が上昇する周波数上昇区間と、周波数が下降する周波数下降区間とに分けられる。例えば、送信波の周波数は、図７で示したように周波数上昇区間と周波数下降区間とに分けられる。
【００３５】
周波数掃引発振器１３から出力される送信波は、フィルタ１４によって余分な周波数がカットされる。すなわち、フィルタ１４は、必要な周波数成分の送信波のみがアンテナ１８から無線送信されるように周波数をカットする。
【００３６】
アンプ１５は、フィルタ１４から出力される信号を増幅し、スイッチ１６に出力する。スイッチ１６は、オン／オフし、オンしたときのみ送信波を方向性結合器１７に出力する。
【００３７】
方向性結合器１７は、スイッチ１６から出力される送信波を、アンテナ１８にのみ出力するようにし、アンプ１９に出力しないようにする。また、方向性結合器１７は、アンテナ１８によって受信される受信波を、アンプ１９にのみ出力するようにし、スイッチ１６に出力しないようにする。
【００３８】
アンテナ１８は、方向性結合器１７から出力される送信波をターゲットに向けて無線送信し、ターゲットから反射して戻ってきた受信波を受信する。
アンプ１９は、方向性結合器１７から出力される受信波を増幅し、スイッチ２０に出力する。スイッチ２０は、オン／オフし、オンしたときのみ受信波をミキサ２２に出力する。
【００３９】
アンプ２１は、フィルタ１４から出力される送信波を増幅してミキサ２２に出力する。ミキサ２２は、スイッチ２０から出力される受信波と、アンプ２１から出力される送信波とを混合し、ビート信号をフィルタ２３に出力する。
【００４０】
フィルタ２３は、所定の周波数帯のビート信号のみをアンプ２４に出力し、ビート信号に含まれるノイズを除去する。アンプ２４は、フィルタ２３から出力されるビート信号を増幅し、アナログ信号処理部２５に出力する。
【００４１】
アナログ信号処理部２５は、例えば、ホールド回路や積分回路などで構成されている。受信波は、スイッチ２０のスイッチングにより細断された波形となるため、アナログ信号処理部２５のホールド回路や積分回路によって、ビート信号を連続した波形となるようにする。
【００４２】
フィルタ２６は、アナログ信号処理部２５の出力に含まれた余計な信号をビート信号から除去する。アンプ２７は、フィルタ２６から出力されるビート信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器２８に出力する。Ａ／Ｄ変換器２８は、ビート信号をアナログ−デジタル変換し、デジタル信号処理部２９に出力する。
【００４３】
デジタル信号処理部２９は、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）によって、ビート信号の周波数成分（距離周波数）を算出する。そして、デジタル信号処理部２９は、複数の閾値を用いて、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおける同じ距離周波数のピーク群を検出し、静止物体の距離周波数として検出する。次いで、デジタル信号処理部２９は、所定のアルゴリズムによって、静止物体の距離周波数を除いた残りの距離周波数のペアリングを行い、移動物体の距離周波数を検出する。デジタル信号処理部２９は、検出した静止物体の距離周波数から静止物体の距離を算出し、検出した移動物体の距離周波数から移動物体の距離および速度を算出する。
【００４４】
図３は、デジタル信号処理部の機能ブロック図である。図に示すように、デジタル信号処理部２９は、周波数処理部３１、静止物体検出部３２、静止物体算出部３３、移動物体検出部３４、および移動物体算出部３５を有している。デジタル信号処理部２９は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で実現される。または、ハードウエアで実現される。
【００４５】
周波数処理部３１は、例えば、ＦＦＴによって、ビート信号の周波数成分を算出する。
静止物体検出部３２は、周波数上昇区間と周波数下降区間とにおいて、複数の異なる閾値を設定し、設定した複数の閾値を超えるレベルを有する同じ周波数の距離周波数を検出する。すなわち、静止物体検出部３２は、複数の異なる閾値を用いて、静止物体の距離周波数をリストアップする。
【００４６】
静止物体検出部３２は。周波数上昇区間と周波数下降区間との一方における距離周波数のレベルが高閾値を超え、他方の区間における距離周波数のレベルが高閾値より小さい低閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、静止している物体の周波数成分として検出する。
【００４７】
例えば、静止物体検出部３２は、２つの異なる閾値を設定したとする。静止物体検出部３２は、周波数上昇区間と周波数下降区間のどちらか一方において、高い方の閾値を超えた距離周波数が存在した場合、他方の区間の同じ距離周波数においては、低い方の閾値を超えており、かつ両者のレベル差が所定の範囲内であれば、その距離周波数のペアを静止物体の距離周波数として検出する。
【００４８】
なお、閾値は、３以上設定することもできる。例えば、閾値の数を３となるように中間的な閾値（高い方の閾値と低い方の閾値の間にある閾値）を設定する。この場合、周波数上昇区間と周波数下降区間との一方のレベルが高閾値を超えなくても、両区間の距離周波数のレベルがともに中間的な閾値を超えれば、静止物体の距離周波数として検出する。このような中間的な閾値を超えたか超えていないかの判断を加えることで、統計的に推測される期待値と、検出有無の整合性を改善する（正の相関性を高める）ことができる。
【００４９】
静止物体算出部３３は、静止物体検出部３２で検出された静止物体の距離周波数に基づいて、静止物体との距離を算出する。
移動物体検出部３４は、所定のアルゴリズムに基づいて、静止物体検出部３２で検出された距離周波数を除いた距離周波数の群の中から、移動物体のペアとなる距離周波数を検出する。静止物体検出部３２は、複数の閾値を設定して、静止物体の距離周波数を精度よく検出するので、移動物体検出部３４が検出する移動物体の距離周波数の中には、ペアリング精度の阻害要因となる静止物体に起因する距離周波数の混入が少なくなり、移動物体の誤検出が低減される。
【００５０】
移動物体算出部３５は、移動物体検出部３４で検出された移動物体の距離周波数に基づいて、移動物体との距離および速度を算出する。
図４は、静止物体の距離周波数の検出を説明する図である。図には、Ａ〜Ｊの複数の距離周波数が示してある。縦軸４１は、距離周波数のレベルを示している。Ａ〜Ｊの各距離周波数の左側は、周波数上昇区間（ＵＰ）での距離周波数のレベルを示し、右側は、周波数下降区間（ＤＯＷＮ）での距離周波数のレベルを示している。
【００５１】
また、静止物体の距離周波数を検出するための閾値４２〜４４が示してある。また、図には、閾値と閾値の間の領域４５〜４８が示してある。ここで、「真の平均レベル」（ノイズや観測時間の違いによる静止物体の反射特性変化を含む距離周波数の平均レベル）が図４のレベルゼロよりごく僅かに高い（殆ど同じ）レベルに相当するような静止物体が存在していたとして、誤差を伴って観測される距離周波数のレベルが領域４５の間のレベルとなる確率は、４０％であると仮定する。以下同様に、領域４６の間のレベルとなる確率は、１０％であると仮定する。領域４７の間のレベルとなる確率は、４０％であると仮定する。領域４８の間のレベルとなる確率は、１０％であると仮定する。すなわち、観測される距離周波数のレベルは、中間の閾値４２を中心に分布していると仮定する。そして、閾値４２を離れるほど、観測される確率が小さくなり、領域４６を上回るレベルで、または領域４８を下回るレベルで観測されることはないと仮定する。
【００５２】
「真の平均レベル」（観測では知り得ない）を、レベルゼロと殆ど同じとしているので、誤差により高め、低めに観測される分布はレベルゼロの上下に殆ど同等に分布するとして上記の確率を仮定したものである。また、「真の平均レベル」をレベルゼロと殆ど同じながらごく僅かだけ高いレベルと仮定しているので、レベルゼロを本来の検出の目標閾値とする場合（そのように設定するとは限らないが）は、前述の静止物体は存在を検出されることが望ましいものである。
【００５３】
なお、図のＡ〜Ｊに示す周波数上昇区間と周波数下降区間との距離周波数は、離れて示しているが、同じ周波数の距離周波数であり、静止物体の距離周波数として検出されるべきものとする。
【００５４】
まず、閾値が１つの場合における静止物体の距離周波数の検出ついて説明する。閾値は、一般に距離周波数のレベルが存在する領域４５〜４８の中心に設定される。従って、閾値４２を、静止物体を検出するための閾値とする。これはレベルゼロを本来の検出の目標閾値とする例と言える。
【００５５】
図のＡ，Ｂ，Ｅのように距離周波数が出現する場合、距離周波数は閾値４２を超えており、物体検知装置は、適正にこれらの距離周波数を静止物体の距離周波数であると検出できる。
【００５６】
一方、Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇでは、周波数上昇区間と周波数下降区間の距離周波数の一方が閾値４２を超えているにも関わらず、他方が閾値４２を超えていないので、物体検知装置は、これらの距離周波数を静止物体の距離周波数と検出しない。ペアとしての期待値（後述）はゼロなので、静止物体として検出しないこと自体は問題ではないが、閾値を超えた片方（周波数上昇区間または周波数下降区間）を移動物体の距離周波数の候補であると誤認識してしまう。すなわち、物体検知装置は、ペアの距離周波数の１つが閾値４２を超えているので、異なった周波数にペアとなる距離周波数が存在すると誤認識してしまう。
【００５７】
Ｈ，Ｉ，Ｊでは、距離周波数は、ともに閾値４２を超えていないので、物体検知装置は、静止物体および移動物体の距離周波数として検出することはない。すなわち、本来、Ｈ，Ｉ，Ｊは、静止物体の距離周波数であるが、物体検知装置は、これらの距離周波数を認識せず、上記のＣ，Ｄ，Ｆ，Ｇのように、移動物体の距離周波数であると誤認識することはない。
【００５８】
このように、閾値が１つの場合、物体検知装置は、Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇに示すパターンの距離周波数を、移動物体の距離周波数の候補として誤認識してしまう。なお、図の矢印４９には、１閾値におけるＡ〜Ｊの各距離周波数の検出状態を示している。
【００５９】
次に、閾値が２つの場合における静止物体の距離周波数の検出について説明する。閾値４３，４４を、静止物体の距離周波数を検出するための閾値とする。
図のＡのように距離周波数が出現した場合、周波数上昇区間および周波数下降区間の両方の距離周波数が閾値４３を超えており、物体検知装置は、Ａの距離周波数を静止物体の距離周波数であるとして検出する。
【００６０】
Ｂ，Ｃでは、一方の区間の距離周波数のみが、高い方の閾値４３を超え、他方の区間の距離周波数は、閾値４３を超えていない。この場合であっても、物体検知装置は、一方の距離周波数が高い方の閾値４３を超えていれば、ペアとなる他方の距離周波数が閾値４３を超えていなくても、低い方の閾値４４を超えてさえいれば、これらの距離周波数を静止物体の距離周波数として検出する。これらはペアとしての期待値（後述）が正なので、静止物として検出されること自体も望ましいことであるが、以下のメリットが大きい。
【００６１】
１閾値の場合では、Ｃの距離周波数を移動候補の距離周波数と誤認識されるが、２閾値の場合では、Ｃの距離周波数の状態であっても、適正に静止物体の距離周波数であると検出できるので、誤って移動物体の距離周波数の候補に混入しない。
【００６２】
ただし、閾値が２つの場合でも、Ｅに示すように、距離周波数のどちらも高い方の閾値４３を超えていないと、２閾値では判別されないが、図から期待値が中央閾値（目標閾値であることが考えられる）より高いと見てとれるにも関わらず物体検知装置は、静止物体の距離周波数として検出しない。なお、図の矢印５０は、２閾値におけるＡ〜Ｊの各距離周波数の検出状態を示している。
【００６３】
次に、閾値が３つの場合における静止物体の距離周波数の検出について説明する。閾値４３，４４の間の閾値４２を３つ目の閾値とする。
図のＡ，Ｂ，Ｃの場合、物体検知装置は、２閾値の場合と同様に、距離周波数を静止物体の距離周波数として検出する。
【００６４】
Ｅでは、距離周波数のどちらも高い方の閾値４３を超えていない。この場合であっても、物体検知装置は、周波数上昇区間および周波数下降区間の両区間の距離周波数が、中間の閾値４２を超えていれば、静止物体の距離周波数として検出する。すなわち、中間の閾値４２を取り入れることによって、上記の２閾値の処理に、上記の１閾値の処理を加えた距離周波数の検出を行っている。
【００６５】
従って、２閾値の場合では、Ｅの距離周波数を２閾値では判別されないが、図から期待値が中央閾値（目標閾値であることが考えられる）より高いと見てとれるにも関わらず静止物体の距離周波数はないと判断するが、３閾値の場合では、Ｅの距離周波数であっても、適正に静止物体の距離周波数であると検出できる。なお、図の矢印５１は、３閾値におけるＡ〜Ｊの各距離周波数の検出状態を示している。
【００６６】
次に、図４の各閾値間において、静止物体に起因する距離周波数成分が移動物体のペアリング候補として誤認識の確率について説明する。
図５，６は、図４の各閾値間における誤認識の確率を説明する図である。図６に示す表は、図５の表の右端からつながっているものである。
【００６７】
図５，６に示す各ピークの確率の欄には、図４のＡ〜Ｊに示す距離周波数の状態がどのような確率で発生するかを示している。なお、図５，６のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，Ｉは、２つ欄が設けられているが、それぞれの左右の欄は、図４のＡ〜Ｊに示す距離周波数の右側および左側に対応する。また、図５，６のＵＰ，ＤＷは、周波数上昇区間での確率、周波数下降区間での確率を示している。
【００６８】
図４で説明したように、領域４６に現れる距離周波数の確率は、１０％であると仮定した。従って、例えば、図４に示すＡの状態の距離周波数が現れる確率は、周波数上昇区間および周波数下降区間ともに１０％となる。よって、図５，６のＡの、各ピーク確立のＵＰ，ＤＷの欄は、１０％となる。
【００６９】
また、図４で説明したように、領域４５，４６に現れる距離周波数の確率は、それぞれ１０％，４０％であると仮定した。従って、例えば、図４のＢの左側に示す状態の距離周波数が現れる確率は、周波数上昇区間においては１０％、周波数下降区間においては４０％となる。よって、図５，６に示すＢの左欄の、各ピーク確率のＵＰ，ＤＷの欄は、それぞれ１０％，４０％となる。
【００７０】
図５，６に示す組み合わせの確率の欄には、Ａ〜Ｊの周波数上昇区間と周波数下降区間との両区間における距離周波数の状態が起こり得る確率が示してある。例えば、Ａの組み合わせの確率（両区間でのＡの状態となる確率）は、各ピーク確率のＵＰ，ＤＷの確率１０％，１０％を乗算した１％となる。Ｂの左側の組み合わせの確率は、各ピーク確率のＵＰ，ＤＷの確率１０％，４０％を乗算した４％となる。
【００７１】
なお、図４の距離周波数の状態は、領域４５〜４８に収まる全てのパターンを示している。従って、組み合わせの確率を合計すると、その確率は１００％となる。
図５，６に示す誤って移動候補と判断する確率の欄には、物体検知装置が静止物体の距離周波数であるにも関わらず、移動物体の距離周波数の候補として誤認識してしまう確率が示してある。閾値が１〜３の場合についてそれぞれ示してある。
【００７２】
図４に示すＡの状態は、全閾値の場合において、誤認識することなく、静止物体の距離周波数として認識する。従って、Ａの状態の誤って移動候補と判断する確率は、全閾値において０％となる。
【００７３】
図４に示すＣの状態は、図４で説明したように、１閾値の場合に、移動候補として誤認識してしまう。従って、図５，６の誤って移動候補と判断するＣの１閾値の欄には、Ｃの状態となりうる確率が記載されている。すなわち、図５，６のＣの誤って移動候補と判断する１閾値の欄には、Ｃの組み合わせの確率４％が格納されることになる。
【００７４】
図４に示すＤの状態は、図４で説明したように、１〜３閾値全てにおいて、移動候補として誤認識されてしまう。従って、図５，６の誤って移動候補と判断する１〜３閾値の欄には、Ｄの状態となりうる確率が記載されている。すなわち、図５，６のＤの誤って移動候補と判断する全閾値の欄には、Ｄの組み合わせの確率１％が格納されることになる。
【００７５】
Ａ〜Ｊの各閾値の誤って移動候補と判断する確率の合計値は、合計確率の欄に示すように、それぞれ５０％，２％，２％となる。すなわち、閾値を複数にした方が、移動物体の距離周波数と誤認識する確率を低減することができる。
【００７６】
図５，６に示す静止確定と判断する確率の欄には、物体検知装置が静止物体の距離周波数であると検出する確率が示してある。閾値が１〜３の場合についてそれぞれ示してある。
【００７７】
図４に示すＡの状態は、全閾値において、誤認識することなく、静止物体の距離周波数として認識される。従って、Ａの状態の距離周波数を静止状態の距離周波数であると判断する確率は、全閾値において、Ａの状態を示す確率となる。すなわち、図５，６のＡの静止確定と判断する確率の欄には、全閾値において、Ａの組み合わせの確率１％が格納される。
【００７８】
図４に示すＣの状態は、１閾値において、移動候補と誤認識される。従って、Ｃの距離周波数を静止状態の距離周波数であると判断する確率の欄には、１閾値においては、０％が格納される。なお、２閾値と３閾値の場合は、静止物体の距離周波数と判断されるので、この場合の距離周波数を静止状態の距離周波数であると判断する確率の欄には、Ｃの組み合わせの確率４％が格納される。
【００７９】
図４に示すＥの状態は、１閾値と３閾値の場合において、静止物体の距離周波数と適正に検出される。従って、Ｅの距離周波数を静止状態の距離周波数であると判断する確率の欄には、２閾値と３閾値において、１６％が格納される。なお、２閾値の場合は、Ｅの状態は、静止物体および移動物体なしと判断するので、２閾値におけるＥの距離周波数を静止状態の距離周波数であると判断する確率の欄には、０％が格納される。
【００８０】
図５，６に示すレベルの期待値の欄には、図４で示した領域４５〜４８の範囲内に距離周波数のレベルが観測された場合の真のレベルの期待値が格納される。例えば、図４に示すように、距離周波数のレベルを−２，−１，０，＋１，＋２とする。この場合、Ｂの左側の１閾値における期待値は、周波数上昇区間と周波数下降区間ともに、０と＋２の間にあるので、それぞれ＋１となる。従って、これらを平均して、Ｂの左側の１閾値における期待値は、＋１となる。また、Ｂの左側の２閾値における期待値は、＋１と＋２の間にある期待値は＋１．５、−１と＋１の間にある期待値は０であるので、これらを平均して、＋０．７５となる。さらに、Ｂの左側の３閾値における期待値は、＋１と＋２の間にある期待値は＋１．５、０と＋１の間にある期待値は０．５であるので、これらを平均して、＋１．０となる。
【００８１】
これらの期待値はレベルゼロを基準にしたものなので、（そう設定するとは限らないが、仮に）レベルゼロを本来の目標閾値と同じレベルに設定した場合は、この期待値が正であれば、静止物体として検出されることが望ましく、負であれば検出されないことが望ましいことになる。
【００８２】
複数の閾値を使用することのメリットは２つあり、これまで主に２項に焦点をあてて説明してきたが、ここで１項に関連して確率的な考えで補足説明する。
１．静止物体の検出精度の向上。
２．静止物体起因の信号が移動物体の候補郡に混入する確率が小さくなること。
【００８３】
図５，６に示すレベルの期待値の欄の記述から、1閾値の場合と比較して、２閾値や３閾値の場合は期待値の区切りが細かくなって、期待の精度が向上することが予想できる。また、期待値と静止物体としての検出有無判断との整合性に関して下記のようになっていることが見て取れる。１閾値の場合、＋１が静止物体の距離周波数があると判定され、０および−１がなしと判定される。２閾値の場合、＋０．５では、ありとなしの判定がある。３閾値の場合、＋０．５以上があり、０以下でなしと判定される。
【００８４】
２閾値の場合と比較して、３閾値の場合は、期待値の正負と検出有無の整合性が高くなっている。具体的には同じ期待値が違う結果となるケースがなくなっている。
Ａ〜Ｊの各閾値の各静止確定と判断する確率の合計値は、３３％で、理想的な値と考えられる５０％と差があるが、これは期待値ゼロが一律に検出なしとなったためで、３つの閾値の一律のシフト（０．２５相当）で容易に補正できる。
【００８５】
１閾値と２閾値の比較では、静止物体の検出制度に限れば、Ｅのケースのように前者のほうが適切に処理できる場合もあり一長一短であるが、移動物候補への誤った混入防止の点では確実に後者が有利である。
【００８６】
移動物体のペアリングは、周波数上昇区間と周波数下降区間で違う周波数のものを限られた判断材料から組み合わせなければならず、確実な判断は難しい。この中に、少数でも静止物体に起因するものが混入すると、判断がますます難しくなり、ペアリングミスが増加して移動物体の検出、識別精度が著しく阻害される。１つの誤った距離周波数の混入が、１つの誤った移動物体の距離周波数ペアの生成につながるだけではなく、複数の移動候補に対するペアリング処理に混乱を引き起こし、連鎖的に誤った距離周波数のペアリングを生成してしまう可能性もある。混入するものの数が増えれば誤処理の可能性も急速に増加する。
【００８７】
これに対し、図２の物体検知装置は、複数の閾値を用いて、静止物体の距離周波数の検出を行うので、移動物体の距離周波数の中には、ペアリング精度を阻害する要因となる静止物体起因の距離周波数の誤った混入が抑制され、移動物体の誤検出が低減される。
【００８８】
また、閾値付近の距離周波数が、閾値を超えたり超えなかったりすること自体は、本質的にやむをえないことであり、仕様の最適化、低ノイズ設計、アナログおよびディジタルフィルタなどによって改善することが可能である。静止物体に関しては、複数回掃引による平均値処理でさらに大きく精度を上げることも可能である。また、移動物体に関しては、過去の動きから移動先を予測して処理する方法も提供されているが、新たに視界に入った移動物の速やかな処理が重要となるケースや、仕様によっては十分なハード資源（高速デバイスや大容量メモリ）を適用できないケースもあり、適用が困難な場合もある。
【００８９】
これに対し、物体検知装置は、距離周波数導出の最小単位の中だけの完結した処理でも実現可能なものであり、大きな資源の投入増加によるコストアップを要せずに性能向上を図ることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】物体検知装置の概要を示した図である。
【図２】物体検知装置のブロック構成図の例である。
【図３】デジタル信号処理部の機能ブロック図である。
【図４】静止物体の距離周波数の検出を説明する図である。
【図５】図４の各閾値間における誤認識の確率を説明する図である。
【図６】図４の各閾値間における誤認識の確率を説明する図である。
【図７】物体検知装置から出力される送信波の周波数変化の例を示した図である。
【図８】送信波と反射波とのビートのスペクトラムを示した図である。
【図９】距離周波数のリストアップを説明する図である。
【図１０】ペアリングを説明する図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  送受信手段
２  ミキサ
３  周波数算出手段
４  静止物体周波数検出手段
【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】
2008111779.tif 000009
【図８】
2008111779.tif 000010
【図９】
2008111779.tif 000011
【図１０】
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