(57)【要約】  【課題】窓関数に起因して周波数差信号のサンプリングデータに含まれる低周波成分を効果的に除去する。  【解決手段】送信信号と受信信号との周波数差に対応する周波数差信号の周波数に基づき物標の距離を求めるレーダ装置において、周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングして第１のサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段と、第１のサンプリングデータを処理して周波数差信号の周波数検出用データを求める周波数検出用データ算出手段とを有する。そして、周波数検出用データ算出手段によれば、第１のサンプリングデータに対し、サンプリング区間の中央付近に端部より大きい重み付けをする窓関数処理をして求められる第２のサンプリングデータから、当該第２のサンプリングデータの平均に前記窓関数処理をした除去成分が除去されるので、低周波成分を効果的に抑圧できる。【選択図】図９
2008298750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期で周波数変調したレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号の周波数差に基づき前記物標の距離を求めるレーダ装置において、
前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数差信号を生成する周波数差信号生成手段と、
前記周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングして第１のサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段と、
前記第１のサンプリングデータに対し、前記サンプリング区間の中央付近に第１の重み、前記中央付近から端部寄りに前記第１の重みより小さい第２の重みを重み付けする第１の窓関数処理をして第２のサンプリングデータを求め、前記第２のサンプリングデータの平均を前記第１のサンプリングデータから減算し、当該減算結果に対し前記第１の窓関数処理と同じ窓関数による第２の窓関数処理を行い、前記周波数差信号の周波数検出用データを求める周波数検出用データ算出手段とを有することを特徴とするレーダ装置。  
【請求項２】
所定の周期で周波数変調したレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号の周波数差に基づき前記物標の距離を求めるレーダ装置において、
前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数差信号を生成する周波数差信号生成手段と、
前記周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングして第１のサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段と、
前記第１のサンプリングデータに対し、前記サンプリング区間の中央付近に第１の重み、前記中央付近から端部寄りに前記第１の重みより小さい第２の重みを重み付けする第１の窓関数処理をして第２のサンプリングデータを求め、前記第２のサンプリングデータの平均に対し前記第１の窓関数処理と同じ窓関数による第２の窓関数処理を行い、当該第２の窓関数処理結果を前記第２のサンプリングデータから減算して、前記周波数差信号の前記周波数検出用データを求める周波数検出用データ算出手段とを有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
過去に求められた前記物標の距離が第１の距離のときは、前記周波数検出用データの第１の周波数帯域から前記周波数差信号の周波数を検出し、前記距離が前記第１の距離より小さい第２の距離のときは、前記周波数検出用データの前記第１の周波数帯域より狭い第２の周波数帯域から前記周波数差信号の周波数を検出する周波数検出手段をさらに有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
所定の周期で周波数変調したレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号の周波数差に基づき前記物標の距離を求めるレーダ装置の信号処理方法において、
前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数差信号を生成する周波数差信号生成工程と、
前記周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングして第１のサンプリングデータを生成するサンプリング工程と、
前記第１のサンプリングデータに対し、前記サンプリング区間の中央付近に第１の重み、前記中央付近から端部寄りに前記第１の重みより小さい第２の重みを重み付けする第１の窓関数処理をして第２のサンプリングデータを求め、前記第２のサンプリングデータの平均を前記第１のサンプリングデータから減算し、当該減算結果に対し前記第１の窓関数処理と同じ窓関数による第２の窓関数処理を行い、前記周波数差信号の周波数検出用データを求める周波数検出用データ算出工程とを有することを特徴とするレーダ装置の信号処理方法。    
【請求項５】
所定の周期で周波数変調したレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号の周波数差に基づき前記物標の距離を求めるレーダ装置の信号処理方法において、
前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数差信号を生成する周波数差信号生成工程と、
前記周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングして第１のサンプリングデータを生成するサンプリング工程と、
前記第１のサンプリングデータに対し、前記サンプリング区間の中央付近に第１の重み、前記中央付近から端部寄りに前記第１の重みより小さい第２の重みを重み付けする第１の窓関数処理をして第２のサンプリングデータを求め、前記第２のサンプリングデータの平均に対し前記第１の窓関数処理と同じ窓関数による第２の窓関数処理を行い、当該第２の窓関数処理結果を前記第２のサンプリングデータから減算して、前記周波数差信号の前記周波数検出用データを求める周波数検出用データ算出工程とを有することを特徴とするレーダ装置の信号処理方法。
【請求項６】
請求項４または５において、
過去に求められた前記物標の距離が第１の距離のときは、前記周波数検出用データの第１の周波数帯域から前記周波数差信号の周波数を検出し、前記距離が前記第１の距離より小さい第２の距離のときは、前記周波数検出用データの前記第１の周波数帯域より狭い第２の周波数帯域から前記周波数差信号の周波数を検出する周波数検出工程をさらに有することを特徴とするレーダ装置の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号との周波数差に対応する周波数差信号の周波数に基づき前記物標の距離を求めるレーダ装置とその信号処理方法に関し、特に、前記周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングしてサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段と、前記サンプリングデータに対し、窓関数処理を行って前記周波数差信号の周波数検出用データを求める周波数検出用データ算出手段とを有するレーダ装置とその信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載したレーダ装置を用いて先行車両との距離や相対速度、または車両周囲の障害物との距離を検出し、先行車両への追従走行や障害物との衝突回避動作を自車両に実行させる走行安全システムが知られている。かかるシステムには、簡単な信号処理回路により小型かつ低廉に構成できる、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulation-Continuous Wave）式のレーダ装置が広く採用される。
【０００３】
ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波の上昇区間で周波数が上昇し、下降区間で周波数が下降するように周波数変調したレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信する。すると、物標の距離に応じて送信信号と受信信号の周波数がずれ、送信信号と受信信号に周波数差が生じるので、この周波数差から物標の距離が計算できる。そのために、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数差信号を生成し、これをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して、その周波数を検出する。そして、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、その周波数から物標の距離を求めて、車両のアクチュエータを制御する電子制御装置に出力する。
【０００４】
周波数差信号のＦＦＴ処理は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やマイクロコンピュータにより行われる。このため、アナログの周波数差信号はサンプリングされて、ＦＦＴ処理用のデジタルのサンプリングデータが生成される。ここで、ＦＦＴ演算は、サンプリングされた有限個数のサンプリングデータと同じデータが、無限に並んでいるものとして行われる。すると、サンプリング区間の端部では周波数差信号の位相のずれが生じ、この位相のずれはノイズ成分としてＦＦＴ処理結果に反映される。よって、このようなノイズを低減させるため、ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、サンプリング区間の中央のデータに重みをつけ、端部のデータを減衰させる窓関数処理をサンプリングデータに行った後、ＦＦＴ処理を行う方法が知られている。
【０００５】
その結果、窓関数処理後のデータにおいて、窓関数処理による直流成分や低周波成分が発生する。よって、周波数差信号の信号成分が低周波帯域にある場合、その信号成分が窓関数による低周波成分に紛れて判別し難くなり、検出誤差の原因となる。そして、低周波帯域での検出誤差は、近距離にある物標の距離検出の精度を低下させる。
【０００６】
よって、かかるＦＭ−ＣＷレーダ装置において、ＦＦＴ処理を行う前にサンプリングデータを補正する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、サンプリングデータから、その直流成分に相当する平均を減算し、その結果に対し窓関数処理をするレーダ装置が記載されている。そして、このレーダ装置は、窓関数処理したサンプリングデータにＦＦＴ処理を行う。このレーダ装置によれば、サンプリングデータに含まれる直流成分を抑圧でき、その結果、低周波成分をある程度抑圧できる。
【特許文献１】特許第３７８８３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の方法では、サンプリングデータに含まれる低周波成分の抑圧が不十分で、低周波帯域で信号成分の検出精度に改善の余地がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、窓関数に起因して周波数差信号のサンプリングデータに含まれる低周波成分を効果的に抑圧し、近距離での距離検出精度を改善するレーダ装置、及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、所定の周期で周波数変調したレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号の周波数差に基づき前記物標の距離を求めるレーダ装置において、
前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数差信号を生成する周波数差信号生成手段と、前記周波数差信号を所定のサンプリング区間でサンプリングして第１のサンプリングデータを生成するサンプリングデータ生成手段とを有する。前記レーダ装置は、さらに、前記第１のサンプリングデータに対し、前記サンプリング区間の中央付近に第１の重み、前記中央付近から端部寄りに前記第１の重みより小さい第２の重みを重み付けをする窓関数処理をして第２のサンプリングデータを求め、前記第２のサンプリングデータの平均を求める周波数検出用データ算出手段を有する。
【００１０】
そして、前記周波数検出用データ算出手段は、前記平均に対し前記窓関数処理と同じ窓関数による窓関数処理を行った結果に相当する除去成分が、前記第２のサンプリングデータから除去された周波数検出用データを求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記側面によれば、ＦＦＴ処理される周波数検出用データは、第２のサンプリングデータから、窓関数処理によりサンプリング区間の中央でより大きい重み付けがされた平均を除去したデータであるので、直流成分に相当する平均を第２のサンプリングデータから除去する場合より効果的に窓関数に対応する低周波成分を抑圧できる。よって、周波数差信号のＦＦＴ処理結果から低周波帯域での信号成分を検出する際の検出精度を向上することができ、レーダ装置の近距離での距離検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１３】
本実施形態のレーダ装置は、例えば車両に搭載され、周波数変調したレーダ波を用いて車両前方を探索して先行車両の相対距離を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置である。まず、図１〜図３を用いて、本実施形態のレーダ装置が物標の距離を測定する原理について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のレーダ装置が送信する送信信号の周波数と、時間との関係を示す。図１において、縦軸は周波数、横軸は時間を示す。送信信号Ｗ１は、周期１／ｆｍ、中心周波数ｆ０、振幅ΔＦの三角波に従って周波数変調される連続波である。この送信信号Ｗ１は、三角波の振幅ΔＦを周波数変調幅として周波数の上昇と下降を繰返す。すなわち、送信信号Ｗ１の周波数は三角波の上昇区間で上昇し、下降区間で下降する。そして、送信信号Ｗ１は、物標により反射されると受信信号として受信される。
【００１５】
図２は、送信信号、受信信号、及びこれらの周波数差に対応する周波数差信号の周波数と時間との関係を示す。図２（Ａ）は物標が比較的遠距離にある場合、図２（Ｂ）は物標が比較的近距離にある場合を示す。なお、説明の便宜のため、図２（Ａ）、（Ｂ）において、物標の相対速度は等しいものとする。また、図２（Ａ）、（Ｂ）において、縦軸は周波数、横軸は時間を示す。
【００１６】
まず、図１に示した送信信号Ｗ１が遠距離にある物標により反射されると、図２（Ａ）上段に示すように、受信信号Ｗ２は、物標の距離に応じた時間的遅れ（ΔＴ１）と、物標の相対速度に応じたドップラ効果の影響による周波数偏移（ΔＤ）を受ける。すると、送信信号Ｗ１と受信信号Ｗ２の周波数上昇区間での周波数差はｆｕ１、下降区間での周波数差はｆｄ１となる。
【００１７】
そして、送信信号Ｗ１と受信信号Ｗ２の変調周期の位相差からは、送信信号Ｗ１と受信信号Ｗ２の周波数差に対応する周波数差信号ＢＳ１が求められる。すなわち、周波数差信号ＢＳ１は、図２（Ａ）下段に示すように、送信信号Ｗ１と受信信号Ｗ２の周波数上昇区間での周波数（以下、アップビートという）ｆｕ１、下降区間で周波数（以下、ダウンビートという）ｆｄ１の周波数変調信号である。
【００１８】
一方、物標が比較的近距離のときは、受信信号Ｗ２は図２（Ｂ）の上段に示すように時間的遅れΔＴ２を受ける。すなわち、図２（Ａ）の場合より物標の距離が近いので、受信信号Ｗ２の時間的遅れΔＴ２は、ΔＴ１より小さい。よって、送信信号Ｗ１と受信信号Ｗ２の周波数上昇区間での周波数差ｆｕ２は、遠距離の場合の周波数差ｆｕ１より小さく、周波数下降区間での周波数差ｆｄ２は、遠距離の場合の周波数差ｆｄ１より小さくなる。よって、送信信号Ｗ１と受信信号Ｗ２から得られる周波数差信号ＢＳ２は、図２（Ｂ）下段に示すように、アップビートｆｕ２、ダウンビートｆｄ２の周波数変調信号となる。そして、周波数変調信号ＢＳ２のアップビートｆｕ２は遠距離の場合のアップビートｆｕ１より低く、ダウンビートｆｄ２は遠距離の場合のダウンビートｆｄ１より低い周波数となる。
【００１９】
このように、周波数差信号のアップビートとダウンビートは、物標の距離に対応して変化する。よって、これを利用して物標の距離を検出するために、本実施形態のレーダ装置は、周波数差信号をＦＦＴ処理し、そのアップビートとダウンビートの周波数成分を検出する。
【００２０】
図３は、周波数差信号のＦＦＴ結果の例を示す。図３（Ａ）は、物標が遠距離にある場合、つまり図２（Ａ）で示した周波数差信号ＢＳ１をＦＦＴ処理した例である。一方、図３（Ｂ）は、物標が近距離にある場合、つまり図２（Ｂ）で示した周波数差信号ＢＳ２をＦＦＴ処理した例である。いずれも、横軸は周波数、縦軸は周波数成分のパワーを示す。
【００２１】
上述したように、周波数差信号のアップビートとダウンビートは、物標が遠距離にある場合より、物標が近距離にある場合の方が低い周波数となる。よって、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、周波数差信号ＢＳ１のアップビートｆｕ１、ダウンビートｆｄ１の周波数成分より、周波数差信号ＢＳ２のアップビートｆｕ２、ダウンビートｆｄ２の周波数成分の方が低い周波数帯域で検出される。そして、検出された周波数成分から、それぞれのアップビートとダウンビートが求められる。
【００２２】
そして、このようにして求められたアップビートとダウンビートから、次式により物標の距離Ｒが求められる。なお、次式は、物標が近距離にある場合の周波数差信号ＢＳ２のアップビートｆｕ２とダウンビートｆｄ２を例とし、Ｃは光速を示す。また、ΔＦは送信信号の周波数変調に用いられる三角波の振幅、ｆｍはその三角波の周波数である。
【００２３】
Ｒ＝Ｃ・（ｆｕ２＋ｆｄ２）／（８・ΔＦ・ｆｍ）
本実施形態のレーダ装置は、上述の原理を用いて、レーダ波の送受信を行い、送受信信号を処理して物標の距離を検出する。
【００２４】
図４は、本実施形態におけるレーダ装置の構成図である。このレーダ装置１は、三角波に対応した周波数変調信号を生成する変調信号発生器２と、その周波数変調信号に応じて周波数変調された連続波を生成する発振器４とを有し、生成した連続波を送信信号として送信アンテナ６に送信させる。
【００２５】
また、このレーダ装置１は、物標で反射された送信信号を受信信号として受信アンテナ８により受信受信すると、送信信号Ｗ１の一部と受信信号Ｗ２とを混合し、両者の周波数変調周期の位相差から、両者の周波数差に対応する周波数差信号を生成する周波数差信号生成手段１０と、周波数差信号から高周波ノイズを除去するフィルタ１２とを有する。
【００２６】
さらに、このレーダ装置１は、アナログの周波数差信号をＡＤ変換するバイアス印加回路１４及びＡＤ変換器１６を有する。バイアス印加回路１４は、アナログの周波数差信号を正電圧値のデジタル信号に変換するために、直流のバイアス電圧を印加する。そして、ＡＤ変換器１６は、バイアス電圧が印加された周波数差信号をサンプリングし、デジタルのサンプリングデータに変換する。
【００２７】
さらに、レーダ装置１は、ＡＤ変換機１６により生成されるデジタルのサンプリングデータを処理して物標の距離を検出し、検出した距離を車両の電子制御装置に出力する信号処理部２０を有する。信号処理部２０は、例えばマイクロコンピュータで構成される。信号処理部２０は、入力されたサンプリングデータから、後述するように直流成分を除去する直流成分除去手段２１、直流成分が除去されたサンプリングデータに窓関数処理等を行って、ＦＦＴ処理用の周波数検出用データを生成する周波数検出用データ生成手段２２、周波数検出用データをＦＦＴ処理し、周波数差信号のアップビートとダウンビートを検出する周波数検出手段２４、及び、検出されたアップビートとダウンビートから物標の距離を求めて出力する距離算出手段２６とを有する。これら各手段は、それぞれの手順を記述した処理プログラムにしたがって動作するＣＰＵにより実現される。
【００２８】
次に、図５〜図８を用いて、直流成分除去手段２１と、周波数検出用データ生成手段２２の処理について説明する。
【００２９】
図５は、バイアス印加回路１４が周波数差信号に印加するバイアス電圧の影響について説明する図である。図５では、物標が近距離にある場合の周波数差信号ＢＳ２を例とし、その一部が示される。なお、図５において縦軸は電圧、横軸は時間を示す。
【００３０】
図５（Ａ）に示すアナログの周波数差信号ＢＳ２を正電圧のデジタル信号に変換するために、バイアス印加回路１４は、図５（Ｂ）に示すように適当な直流電圧ＢＶをバイアス電圧として周波数差信号ＢＳ２に印加する。この結果、周波数差信号ＢＳ２を所定のサンプリング区間でサンプリングして得られるサンプリングデータＡ（ｎ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）には、バイアス電圧ＢＶ相当の直流成分が混入する。
【００３１】
このサンプリングデータＡ（ｎ）をＦＦＴ処理した場合の結果を図６（Ａ）に示すと、直流成分ＶＢに紛れて、低周波帯域でのアップビートｆｕ２の判別が難くなり、物標の距離が誤検出される原因となる。このため、本実施形態では、直流成分除去手段２１が、サンプリングデータＡ（ｎ）からその平均ＤＣ１を直流成分として減算する。これにより、図５（Ｃ）に示すように、直流成分が除去されたサンプリングデータＢ１（ｎ）が得られる。そして、サンプリングデータＢ１（ｎ）に基づくＦＦＴ処理結果が、図６（Ｂ）に示される。図６（Ｂ）では、直流成分ＶＢが抑圧されている。なお、本実施形態では、サンプリングデータＢ１（ｎ）が第１のサンプリングデータに対応する。また、バイアス印加回路１４、ＡＤ変換器１６、及び直流成分除去手段２１がサンプリングデータ生成手段１８に対応する。
【００３２】
ところで、サンプリングデータ生成手段１８は、連続したアナログの周波数差信号ＢＳ２から、有限のサンプリング区間における有限個の離散値としてサンプリングデータＡ（ｎ）を抽出した。すると、サンプリングデータＡ（ｎ）にはサンプリングにより発生するノイズも含まれており、このノイズはサンプリングデータＢ１（ｎ）に残存している。よって、周波数検出用データ生成手段２２は、このノイズに対し、次の処理を行う。
【００３３】
図７は、サンプリングにより発生するノイズ成分と、そのノイズ成分に対する周波数検出用データ生成手段２２の処理について説明する概念図である。
【００３４】
図７（Ａ）は、直流成分が除去された後のサンプリングデータＢ１（ｎ）と、そのサンプリング区間Ｐを示す。サンプリングデータＢ１（ｎ）は有限の個数であるが、この後の周波数検出手段２４によるＦＦＴ処理では、無限個のデータ列を想定して演算が行われる。よって、ＦＦＴ処理では、このＮ個のサンプリングデータＢ１（ｎ）と同じデータが無限に並んだデータ列が想定される。しかし、サンプリング区間Ｐの端部Ｅでは周波数差信号ＢＳ２の位相にずれが生じる。すると、想定される無限個のデータ列において、この位相のずれがノイズ成分となる。
【００３５】
よって、周波数検出用データ生成手段２２は、図７（Ｂ）に示すように、サンプリング区間Ｐにおいて端部Ｅのデータを減衰させ中央部Ｃのデータに重み付けする窓関数Ｗｎを、サンプリングデータＢ１（ｎ）に乗算する。すると、図７（Ｃ）に示すように、端部Ｅで減衰し中央部Ｃに重み付けされたサンプリングデータＢ２（ｎ）が得られる。本実施形態では、サンプリングデータＢ２（ｎ）が第２のサンプリングデータに対応する。
【００３６】
しかし、サンプリングデータＢ２（ｎ）には、窓関数Ｗ（ｎ）に対応する低周波の信号波形（点線で図示）が重畳している。よって、このサンプリングデータＢ２（ｎ）をＦＦＴ処理した場合の結果を図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）では、直流成分ＢＶは抑圧されているが、低周波成分ＷＦに紛れて低周波の信号成分ｆｄ２が判別し難くなり、このことが物標の距離が誤検出される原因となる。
【００３７】
ここで、図７（Ｃ）において、サンプリングデータＢ２（ｎ）からその平均ＤＣ２を減算した場合、平均ＤＣ２に対応する直流成分は除去される。しかし、その減算結果においては、図７（Ｄ）に示すように、窓関数Ｗ（ｎ）に対応する低周波成分が残存する。よって、これではＦＦＴ処理後の低周波帯域での周波数成分検出精度が不十分となる。
【００３８】
よって、本実施形態では、平均ＤＣ２に窓関数Ｗ（ｎ）を乗算して求められる除去成分を、サンプリングデータＢ２（ｎ）から除去することを特徴とする。すなわち、単に直流成分を除去するのではなく、サンプリング区間Ｐの中央Ｃに重み付けされ端部Ｅで減衰する除去成分を減じたサンプリングデータを求めることにより、窓関数Ｗ（ｎ）に対応する低周波成分を効果的に抑圧できる。そして、その結果に基づくＦＦＴ処理結果が、図８（Ｂ）に示される。図８（Ｂ）では、低周波成分ＷＦが抑圧されている。
【００３９】
これにより低周波帯域での周波数差信号のアップビート、ダウンビートの検出精度が向上し、したがって近距離での物標の距離の検出精度が向上する。
【００４０】
図９は、本実施形態におけるレーダ装置１の動作手順を示すフローチャート図である。図９（Ａ）のフローチャート図は、上述した直流成分除去手段２１、周波数検出用データ生成手段２２の、及び周波数検出手段２４、距離検出手段２６の処理の手順に対応する。なお、図９（Ａ）の手順では、物標が近距離にある場合の周波数差信号Ｂ２（図２）における処理を例とする。
【００４１】
まず、直流成分除去手段２１には、Ｎ個の離散値からなる、周波数差信号のサンプリングデータＡ（ｎ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）が入力される（Ｓ２）。そして、直流成分除去手段２１は、サンプリングデータＡ（ｎ）の平均ＤＣ１を求め（Ｓ４）、サンプリングデータＡ（ｎ）から平均ＤＣ１を減算してサンプリングデータＢ１（ｎ）を求める（Ｓ６）。
【００４２】
次に、周波数検出用データ生成手段２２は、サンプリングデータＢ１（ｎ）に対し窓関数Ｗ（ｎ）を乗算して、サンプリングデータＢ２（ｎ）を求める（Ｓ８）。そして、周波数検出用データ生成手段２２は、サンプリングデータＢ２（ｎ）の平均ＤＣ２を求める（Ｓ１０）。なお、平均ＤＣ２は、サンプリングデータＢ２（ｎ）のデータ数Ｎによる単純平均をさらに、ＦＦＴ処理のポイント数Ｐで除算して求められる。
【００４３】
そして、周波数検出用データ生成手段２２は、サンプリングデータＢ１（ｎ）から平均ＤＣ２を減算し、サンプリングデータＢ３（ｎ）を求める（Ｓ１２）。そして、周波数検出用データ生成手段２２は、サンプリングデータＢ３（ｎ）に窓関数Ｗ（ｎ）を乗算して、周波数検出用データＦ１（ｎ）を求める。
【００４４】
ここで、上記の手順により得られる周波数検出用データＦ１（ｎ）は、次式に示すように、サンプリングデータＢ２（ｎ）から、平均ＤＣ２に窓関数Ｗ（ｎ）を乗算した除去成分を除去したデータに相当する。
Ｆ１（ｎ）＝Ｗ（ｎ）×Ｂ３（ｎ）
＝Ｗ（ｎ）×｛Ｂ１（ｎ）−  ＤＣ２｝
＝Ｗ（ｎ）×Ｂ１（ｎ）−  Ｗ（ｎ）×ＤＣ２  
＝  Ｂ２（ｎ）  −  Ｗ（ｎ）×ＤＣ２
すなわち、周波数検出用データＦ１（ｎ）においては、サンプリングデータＢ２（ｎ）に含まれていた、窓関数Ｗ（ｎ）に対応する低周波成分が抑圧されている。
【００４５】
なお、手順Ｓ１２、Ｓ１４の代わりに、図９（Ｂ）に示す手順Ｓ１２ａで、算出済みのサンプリングデータＢ２（ｎ）から、窓関数Ｗ（ｎ）と平均ＤＣ２の乗算結果を減算しても同じ結果を得ることができる。
【００４６】
次に、周波数検出用データ生成手段２２は、周波数検出用データＦ１（ｎ）に複数のデータ「０」からなるデータ列を付加し、全データ数がＦＦＴのポイント数Ｐである周波数検出用データＦ２（ｎ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ、…、Ｐ）を生成する（Ｓ１６）。これにより、ＦＦＴ処理のときの周波数分解能を高めることができる。
【００４７】
そして、周波数検出手段２４が周波数検出用データＦ２（ｎ）に対しＦＦＴ処理を行う（Ｓ１８）。そして、周波数検出手段２４は、図８（Ｂ）に示すようなＦＦＴ処理結果からピークを形成するアップビートｆｕ２の周波数成分、およびダウンビートｆｄ２の周波数成分を検出し、それぞれの周波数を検出する（Ｓ２０）。
【００４８】
そして、距離算出手段２６は、検出した周波数に基づき、物標の距離を求める（Ｓ２２）。そして、距離算出手段２６は、求めた距離を信号処理部２０内部のメモリに記憶して（Ｓ２４）、車両の電子制御装置に出力する（Ｓ２６）。
【００４９】
ところで、上述の手順Ｓ８〜Ｓ１４を行うことにより、低周波領域での信号成分の検出精度が向上でき、この結果、近距離での物標の距離検出精度が向上する。しかし、これらの手順を実行しない場合よりデータ処理量はその分多くなる。そこで、本実施形態のレーダ装置１は、次に示す変形例の動作手順により、データ処理量が増加したことによる距離出力のタイミングの遅れを防ぐ。
【００５０】
図１０は、本実施形態の変形例におけるレーダ装置１の動作手順を説明するフローチャート図である。図１０のフローチャート図は、図９（Ａ）で示した手順Ｓ２０のサブルーチンに対応する。
【００５１】
本実施形態のレーダ装置１は、図９（Ａ）に示した手順を、例えば数１０ミリ秒に１回実行する。そして、各処理における検出結果は、図９（Ａ）の手順Ｓ２４で信号処理部２０内のメモリに格納される。
【００５２】
変形例では、周波数検出手段２４は、前回の処理で検出した距離をメモリから読み出し（Ｓ３０）、その距離が所定の基準値以下であるか否かを判断する（Ｓ３２）。ここで、レーダ装置１が搭載される車両１００と、先行車両２００との距離関係を図１１に示す。車両１００と先行車両２００とがそれ以上接近すると追突のおそれが大きくなるような至近距離を基準値Ｒ１とし、前回検出された距離Ｄがそれ以下のとき、つまり至近距離範囲のときは、今回の処理で検出される距離も至近距離範囲である可能性が大きい。よって、その場合は、走行の安全確保の観点から、車両の電子制御装置には早いタイミングで検出結果を出力することが望まれる。
【００５３】
よって、手順Ｓ３２での判断結果に応じて、周波数検出手段２４は、ＦＦＴ結果において周波数成分のピークを検出する対象となる周波数帯域を変更する。すなわち、前回の物標の距離が至近距離範囲外のときは（Ｓ３２のＮＯ）、図１２（Ａ）に示すように周波数帯域全域ＢＷ１でピークを形成するアップビートｆｕ１、ダウンビートｆｄ１の周波数成分とその周波数を検出する（Ｓ３４）。一方、前回の物標の距離が至近距離範囲内のときは（Ｓ３２のＹＥＳ）、図１２（Ｂ）に示すように、より狭い周波数帯域ＢＷ２でピークを形成するアップビートｆｕ２、ダウンビートｆｄ２の周波数成分とその周波数を検出する（Ｓ３６）。このとき、物標が近距離にある場合は、周波数差信号のアップビートｆｕ２、ダウンビートｆｄ２は低周波側に検出されるので、検出対象の周波数帯域ＢＷ２は、低周波側に設定される。
【００５４】
このように、物標が至近距離にある可能性が大きい場合は、処理するデータ量を減らすことで検出結果の出力を早くすることができる。
【００５５】
図１３は、レーダ装置１が車両に搭載された例を示す図である。レーダ装置１は車両１００の前部に搭載され、車両１００前面のバンパーやフロントグリル、ナンバープレート板脇などに設けられるレドームを透過して、車両１００の前方へのレーダ信号の送信と、反射信号の受信が行われる。また、レーダ装置１は車両１００の前方だけでなく、後部や側面部に搭載されてもよく、車両１００の後方や側方を探索するように構成することも可能である。その場合も上述した実施形態と同様に実施可能であり、同様の作用効果を奏する。
【００５６】
また、上述の説明におけるレーダ装置１は、送信アンテナ６が送信するレーダ信号を生成し、受信アンテナ８が受信する受信信号を処理する構成であり、送信アンテナ６と受信アンテナ８とを含まない。しかし、レーダ装置１が送信アンテナ６と受信アンテナ８とを含む構成としても、本実施形態は適用できる。
【００５７】
また、ＦＭ−ＣＷ式レーダ装置だけでなく、レーダ信号のサンプリングデータに窓関数処理を施し、その結果からＦＦＴなどの解析処理により周波数を検出するレーダ装置に、本実施形態は適用できる。
【００５８】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、周波数差信号に含まれた、窓関数に対応する低周波成分を効果的に抑圧できる。よって、周波数差信号のＦＦＴ処理結果から低周波帯域での信号成分を検出する際の検出精度を向上することができ、レーダ装置の近距離での距離検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態のレーダ装置が送信する送信信号の周波数と時間との関係を示す図である。
【図２】送信信号、受信信号、及びこれらの周波数差に対応する周波数差信号の周波数と時間との関係を示す図である。
【図３】周波数差信号のＦＦＴ結果の例を示す図である。
【図４】本実施形態におけるレーダ装置の構成図である。
【図５】バイアス印加回路１４が周波数差信号に印加するバイアス電圧の影響について説明する図である。
【図６】サンプリングデータＡ（ｎ）をＦＦＴ処理した場合の結果を示す図である。
【図７】サンプリングにより発生するノイズ成分と、そのノイズ成分に対する周波数検出用データ生成手段２２の処理について説明する概念図である。
【図８】サンプリングデータＢ２（ｎ）をＦＦＴ処理した場合の結果を図８に示す図である。
【図９】本実施形態におけるレーダ装置１の動作手順を示すフローチャート図である。
【図１０】本実施形態の変形例におけるレーダ装置１の動作手順を説明するフローチャート図である。
【図１１】レーダ装置１が搭載される車両１００と、先行車両２００との距離関係を示す図である。
【図１２】周波数検出手段２４がピークを検出する周波数帯域を示す図である。
【図１３】レーダ装置１が車両に搭載された例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：レーダ装置、２２：周波数検出用データ生成手段、２４：周波数検出手段、２６：距離検出手段、
Ｂ１（ｎ）：第１のサンプリングデータ、Ｗ（ｎ）：窓関数、Ｂ２（ｎ）：第２のサンプリングデータ
【図１】
2008298750.tif 000003
【図２】
2008298750.tif 000004
【図３】
2008298750.tif 000005
【図４】
2008298750.tif 000006
【図５】
2008298750.tif 000007
【図６】
2008298750.tif 000008
【図７】
2008298750.tif 000009
【図８】
2008298750.tif 000010
【図９】
2008298750.tif 000011
【図１０】
2008298750.tif 000012
【図１１】
2008298750.tif 000013
【図１２】
2008298750.tif 000014
【図１３】
2008298750.tif 000015