(57)【要約】【課題】近距離対象物の距離測定の精度を維持しつつ高速応答を図る。【解決手段】演算実施判定部５２は、Ａ／Ｄ変換部２３から提供される２周波のドップラ信号の信号強度や、演算結果選択部５４から通知される過去の算出距離等に基づいて、対象物が所定範囲内に存在するか否かを判定する。対象物が所定範囲外の場合、ＦＦＴ方式演算部５１による算出距離が、演算結果選択部５４を介して演算結果出力部５５から出力される。対象物が所定範囲内の場合、タイムインターバル方式演算部５３による算出距離と、ＦＦＴ方式演算部５１による算出距離とのうちの、演算結果選択部５４により選択された方が、演算結果出力部５５から出力される。本発明は、プリクラッシュシステム等の高応答システムに適用可能である。【選択図】図１１
2008190964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の連続波である送信信号と、対象物からの反射波とを混合することによって生成された混合信号を用いて前記対象物との相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する測定装置において、
前記対象物が所定範囲内に存在するか否かを判定する判定部と、
タイムインターバル方式を用いて前記相対速度および距離のうち少なくとも一つを算出する第１の演算部と、
前記タイムインターバル方式とは異なる別方式を用いて前記相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する第２の演算部と
を備える測定装置。
【請求項２】
前記混合信号はドップラ信号であり、
前記判定部により前記対象物が所定範囲内に存在すると判定された場合には、前記第１の演算部は、前記ドップラ信号の周波数を検出して、その周波数を利用して前記対象物との相対速度を算出する
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記送信信号は第１の周波数を有する第１の送信信号と第２の周波数を有する第２の送信信号を含み、
前記混合信号は前記第１の送信信号を基に作成された第１のドップラ信号と前記第２の送信信号を基に生成された第２のドップラ信号を含み、
前記判定部により前記対象物が所定範囲内に存在すると判定した場合には、前記第１の演算部は、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号の位相差を検出して、その位相差を利用して前記対象物との距離を算出する
請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１のドップラ信号または前記第２のドップラ信号の信号強度が所定強度以上になった場合、前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定する
請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記第１のドップラ信号または前記第２のドップラ信号の波形が飽和している場合、前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定する
請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記第２の演算部が演算した前記対象物との距離が所定距離以下の場合、前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定する
請求項１乃至３に記載の測定装置。
【請求項７】
前記別方式は、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号とに対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析処理を施すことで、前記位相差を検出するＦＦＴ方式である
請求項３に記載の測定装置。
【請求項８】
前記判定部が前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定した場合、
さらに、前記第２の演算部は、前記対象物ととの距離を算出し、
前記第１の演算部による算出結果と前記第２の演算部による算出結果とのうちの何れか一方を、前記対象物との距離として出力する第３の演算部をさらに備える
請求項３に記載の測定装置。
【請求項９】
前記第１の演算部または前記第２の演算部は、前記第１のドップラ信号のドップラ周波数と、前記第２のドップラ信号のドップラ周波数とのうちの少なくとも一方を検出し、検出したドップラ周波数を利用して、前記対象物の相対速度を算出する
請求項３に記載の測定装置。
【請求項１０】
所定周波数の連続波である送信信号と、対象物からの反射波とを混合することによって生成された混合信号を用いて前記対象物との相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する測定装置の測定方法において、
前記対象物が所定範囲内に存在するか否かを判定する判定ステップと、
タイムインターバル方式を用いて前記相対速度および距離のうち少なくとも一つを算出する第１の演算ステップと、
前記タイムインターバル方式とは異なる別方式を用いて前記相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する第２の算出ステップと
を含む測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物との距離または相対速度を測定する測定装置および方法に関する。特に、対象物が近距離に近づいてきたときでも、高速応答の距離測定または/および相対速度の測定ができるようになった測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車と他車との間の相対速度や距離を測定するセンサとして、ＣＷ(Continuous Wave)方式のレーダ、ＦＭＣＷ方式のレーダ、２周波ＣＷ(Continuous Wave)方式のレーダ（以下、２周波ＣＷレーダと称する）等が知られている（例えば特許文献１，２参照）。例えばこれらのうちの２周波ＣＷレーダは、送信信号の対象物での反射信号についてのドップラ信号の周波数（以下、ドップラ周波数と称する）や位相を検出し、その検出結果を用いて他車の相対速度や距離を測定する。
【０００３】
自動車（自車）には、このような２周波ＣＷレーダ等のセンサを用いて先行車（他車）との車間距離を所定に保ちながら自動追従できるACC（アダプティブ・クルーズ・コントロール）システムが搭載されている。また、近年では、このような２周波ＣＷレーダ等のセンサを用いて自車と他車に衝突しそうであること（プリクラッシュ）を検知して衝突時に衝撃を軽減するためのプリクラッシュシステムが搭載されてきた。
【０００４】
このように、自動車にはセンサからの信号を利用した用途の異なるシステムが複数搭載されるようになってきている。
【０００５】
このようなシステムでは、その性質上、他車が近距離に近づいてきたときの距離測定については、その精度を維持しつつも高速応答であることが要求される。
【特許文献１】特許第３２０３６００号公報
【特許文献２】特開２００４−６９６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の２周波ＣＷレーダのようにＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析処理を用いたセンサでは、解析処理には時間がかかるため応答性が悪いという問題がある。このため、他車（対象物）が所定以上の近距離に近づいてきた場合には、上述した要望に十分に応えられない状況である。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、高速応答の距離測定あるいは/および相対速度の測定ができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面の測定装置は、所定周波数の連続波である送信信号と、対象物からの反射波とを混合することによって生成された混合信号を用いて前記対象物との相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する測定装置であって、前記対象物が所定範囲内に存在するか否かを判定する判定部と、タイムインターバル方式を用いて前記相対速度および距離のうち少なくとも一つを算出する第１の演算部と、前記タイムインターバル方式とは異なる別方式を用いて前記相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する第２の演算部とを備える。
【０００９】
これにより、対象物が近距離に近づいてきたときでも、高速応答の距離測定や相対速度測定ができるようになる。
【００１０】
例えば、測定装置は、ＣＷ(Continuous Wave)方式のレーダ、ＦＭＣＷ方式のレーダ、２周波ＣＷ(Continuous Wave)レーダ等により構成される。
【００１１】
判定部、第１の演算部、および第２の演算部は、例えば、マイクロコンピュータにより、或いは、演算制御回路により、またはそれらの組合せにより構成される。この場合、各部は、必ずしも別々の単位（例えば回路基板等の単位）として構成する必要は無く、幾つかの手段を所定の1単位にまとめて構成するようにしてもよい。逆に、１つの手段は、１単位で構成する必要もなく、幾つかの単位に分割し構成するようにしてもよい。
【００１２】
前記混合信号はドップラ信号であり、前記判定部により前記対象物が所定範囲内に存在すると判定された場合には、前記第１の演算部は、前記ドップラ信号の周波数を検出して、その周波数を利用して前記対象物との相対速度を算出する。
【００１３】
前記送信信号は第１の周波数を有する第１の送信信号と第２の周波数を有する第２の送信信号を含み、前記混合信号は前記第１の送信信号を基に作成された第１のドップラ信号と前記第２の送信信号を基に生成された第２のドップラ信号を含み、前記判定部により前記対象物が所定範囲内に存在すると判定した場合には、前記第１の演算部は、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号の位相差を検出して、その位相差を利用して前記対象物との距離を算出する。
【００１４】
これにより、測定装置として、２周波ＣＷ(Continuous Wave)レーダを採用することが容易にできるようになる。
【００１５】
前記判定部は、前記第１のドップラ信号または前記第２のドップラ信号の信号強度が所定強度以上になった場合、前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定する。
【００１６】
これにより、かかる判定処理に伴う演算制御手段の負荷を低減させ、ひいては、演算制御手段の構成の簡素化やコスト削減ができるようになる。
【００１７】
前記判定部は、前記第１のドップラ信号または前記第２のドップラ信号の波形が飽和している場合、前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定する。
【００１８】
これにより、対象物が近距離に近づいたことをトリガとして従来行われていたアンプのゲイン調整が不要になる。
【００１９】
前記判定部は、前記第２の演算部が演算した前記対象物との距離が所定距離以下の場合、前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定する。
【００２０】
これにより、かかる判定処理に伴う演算制御手段の負荷を低減させ、ひいては、演算制御手段の構成の簡素化やコスト削減ができるようになる。
【００２１】
前記別方式は、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号とに対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析処理を施すことで、前記位相差を検出するＦＦＴ方式である。
【００２２】
これにより、遠距離に複数の対象物が存在する場合でも、複数の対象物のそれぞれの距離を測定できるようになる。
【００２３】
前記判定部が前記対象物が前記所定範囲内に存在すると判定した場合、さらに、前記第２の演算部は、前記対象物ととの距離を算出し、前記第１の演算部による算出結果と前記第２の演算部による算出結果とのうちの何れか一方を、前記対象物との距離として出力する第３の演算部をさらに備える。
【００２４】
これにより、距離の算出の精度がより一段とよくなる。
【００２５】
前記第１の演算部または前記第２の演算部は、前記第１のドップラ信号のドップラ周波数と、前記第２のドップラ信号のドップラ周波数とのうちの少なくとも一方を検出し、検出したドップラ周波数を利用して、前記対象物の相対速度を算出する。
【００２６】
これにより、測定装置は、対象物の距離のみならず相対速度も出力できるようになる。
【００２７】
本発明の第２の側面の測定方法は、上述した本発明の一側面の測定装置に対応する方法である。
【発明の効果】
【００２８】
以上のごとく、本発明によれば、距離測定および/または相対速度の測定が実行できる。特に、対象物が近距離に近づいてきたときでも、高速応答の距離測定ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明を適用した測定装置の一実施の形態の構成例を示している。
【００３０】
図１の例の測定装置は、２周波ＣＷレーダ１として構成されている。
【００３１】
２周波ＣＷレーダ１は、その名称の如く、２周波ＣＷ方式による測定を行うことができる。
【００３２】
ここで、２周波ＣＷ方式による測定の概略について説明する。
【００３３】
２周波ＣＷレーダ１は、周波数ｆ１のＣＷ(Continuous Wave)と、周波数ｆ２のＣＷとを時分割で切り替えた結果得られる信号（以下、２周波ＣＷと称する）を生成し、その２周波ＣＷを送信信号Ｓｓとして出力する。
【００３４】
この送信信号Ｓｓは測定対象物２において反射し、その反射信号が受信信号Ｓｒとして２周波ＣＷレーダ１に受信される。
【００３５】
このとき、２周波ＣＷレーダ１と測定対象物２との間に相対速度vが存在すれば、送信信号Ｓｓの周波数ｆ１,ｆ２のそれぞれに対してドップラ周波数△ｆ１,△ｆ２のそれぞれが発生し、その結果、受信信号Ｓｒの周波数は、周波数ｆ１＋△ｆ１,ｆ２+△ｆ２となる。換言すると、２つの周波数ｆ１＋△ｆ１,ｆ２＋△ｆ２を有する２周波ＣＷが、受信信号Ｓｒと等価な信号となる。
【００３６】
そこで、２周波ＣＷレーダ１は、この受信信号Ｓｒからドップラ周波数△ｆ１または△ｆ２を検出して、次の式（１）または式（２）の演算を行うことで、２周波ＣＷレーダ１に対する測定対象物２の相対速度ｖを求めることができる。
【００３７】
ｖ ＝ ｃ ＊ △ｆ１ ／ (２*ｆ１)        ・・・（１）
ｖ ＝ ｃ ＊ △ｆ２ ／ (２*ｆ２)        ・・・（２）
なお、ｃは光速を表している。
【００３８】
また、２周波ＣＷレーダ１は、ドップラ周波数△ｆ１であるドップラ信号の位相φ１と、ドップラ周波数△ｆ２であるドップラ信号の位相φ２とを、受信信号Ｓｒから検出して、次の式（３）の演算を行うことで、２周波ＣＷレーダ１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めることができる。
【００３９】
Ｌ ＝ ｃ ＊ （φ１ − φ２） ／ ４π ＊ （ｆ１ − ｆ２）      ・・・（３）
【００４０】
このような一連の処理により行われる測定が、２周波ＣＷ方式による測定である。
【００４１】
図１の例の２周波ＣＷレーダ１は、このような２周波ＣＷ方式による測定を行うべく、
発振部１１乃至演算制御部２４を含むように構成されている。
【００４２】
発振部１１は、演算制御部２４の制御に基づいて、周波数ｆ１のＣＷと周波数ｆ２のＣＷとを交互に切り替えて発振する。即ち、周波数ｆ１，ｆ２を有する２周波ＣＷが発振部１１から出力され、増幅部１２に提供される。
【００４３】
増幅部１２は、この２周波ＣＷに対して増幅処理等の各種処理を適宜施して、分岐部１３に提供する。
【００４４】
分岐部１３は、増幅部１２からの２周波ＣＷ、即ち、周波数ｆ１，ｆ２を有する２周波ＣＷを、増幅部１４と混合部１８とのそれぞれに提供する。
【００４５】
増幅部１４は、分岐部１３からの２周波ＣＷ、即ち、周波数ｆ１，ｆ２を有する２周波ＣＷを、増幅処理等の各種処理を適宜施し、その結果得られる信号を出力信号としてアンテナ部１５に提供する。この増幅部１４の出力信号が送信信号Ｓｓとして、電波の形態でアンテナ部１５から出力される。
【００４６】
なお、２周波ＣＷは、必要に応じて、所定の変調方式により変調された上で、送信信号Ｓｓとして、アンテナ部１５から出力される。この変調処理は、例えば増幅部１４において実行されるとする。
【００４７】
送信信号Ｓｓは測定対象物２で反射し、その反射信号が受信信号Ｓｒとしてアンテナ部１６に受信される。
【００４８】
なお、図１の例では、送信用のアンテナ部１５と受信用のアンテナ部１６とが別個に設けられているが、送信用と受信用とを併用する１つのアンテナ部を設けるようにしてもよい。
【００４９】
増幅部１７は、アンテナ部１６に受信された受信信号Ｓｒに対して、増幅処理等の各種処理を適宜施し、その結果得られる２周波ＣＷを出力信号として混合部１８に提供する。なお、増幅部１４が変調処理を実行している場合には、増幅部１７は、さらに、上述した２周波ＣＷを得るために、その変調処理に対応する復調処理を実行する。
【００５０】
この増幅部１７から出力される２周波ＣＷ、即ち、受信信号Ｓｒから得られた２周波ＣＷは、上述したように、周波数ｆ１＋△ｆ１と、周波数ｆ２＋△ｆ２とを有する。即ち、増幅部１７からは、あたかも、周波数ｆ１＋△ｆ１のＣＷと、周波数ｆ２＋△ｆ２のＣＷとが時分割で交互に切り替えられて順次出力されることになる。
【００５１】
混合部１８は、この増幅部１７から出力される２周波ＣＷ（周波数ｆ１＋△ｆ１，ｆ２＋△ｆ２を有する２周波ＣＷ）と、分岐部１３から出力される２周波ＣＷ（周波数ｆ１，ｆ２を有する２周波ＣＷ）とを混合し、その結果得られる混合信号Ｓｍｉｘ、具体的には例えば図２に示される波形を有する混合信号Ｓｍｉｘを、スイッチ部２０に出力する。
【００５２】
スイッチ部２０は、切り替えタイミング部１９の制御に基づいて、その出力先を、増幅部２１−１と増幅部２１−２とのうちの一方から他方へ切り替える。即ち、切り替えタイミング部１９は、演算制御部２４による発振部１１の発振周波数ｆ１，ｆ２の切り替えタイミングを監視し、周波数がｆ２からｆ１に切り替えられるタイミングで、スイッチ部２０の出力先を増幅部２１−１側に切り替え、また、周波数がｆ１からｆ２に切り替えられるタイミングで、スイッチ部２０の出力先を増幅部２１−２側に切り替える。
【００５３】
即ち、混合信号Ｓｍｉｘのうちの、発振部１１が周波数ｆ１のＣＷを発振している間に混合部１８から出力された信号は、スイッチ部２０を介して増幅部２１−１に提供されて増幅処理等の各種処理が適宜施され、さらに、ローパスフィルタ部２２−１により高域成分（ノイズ等）が除去された上で、信号Ｓ△ｆ１としてＡ／Ｄ変換部２３に提供される。この信号Ｓ△ｆ１が、ドップラ周波数△ｆ１を有するドップラ信号である。
【００５４】
一方、混合信号Ｓｍｉｘのうちの、発振部１１が周波数ｆ２のＣＷを発振している間に混合部１８から出力された信号は、スイッチ部２０を介して増幅部２１−２に提供されて増幅処理等の各種処理が適宜施され、さらに、ローパスフィルタ部２２−２により高域成分（ノイズ等）が除去された上で、信号Ｓ△ｆ２としてＡ／Ｄ変換部２３に提供される。この信号Ｓ△ｆ２が、ドップラ周波数△ｆ２を有するドップラ信号である。
【００５５】
即ち、図２に示されるように、混合部１８から出力された混合信号Ｓｍｉｘは、切り替えタイミング部１９乃至ローパスフィルタ部２２−２により、ドップラ周波数△ｆ１を有するドップラ信号Ｓ△ｆ１と、ドップラ周波数△ｆ２を有するドップラ信号Ｓ△ｆ２とのそれぞれに分離されて、Ａ／Ｄ変換部２３にそれぞれ提供される。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換部２３は、ドップラ周波数△ｆ１を有するドップラ信号Ｓ△ｆ１と、ドップラ周波数△ｆ２を有するドップラ信号Ｓ△ｆ２とのそれぞれに対して、Ａ／Ｄ変換（Analog to Digital変換）処理を施し、その結果得られるデジタルのドップラ信号Ｓ△ｆ１とドップラ信号Ｓ△ｆ２とのそれぞれを演算制御部２４に提供する。
【００５７】
演算制御部２４は、２周波ＣＷレーダ１全体の制御、例えば上述したように、発振部１１が発振するＣＷの周波数をｆ１とｆ２のうちの一方から他方へ切り替える制御等を行う。
【００５８】
また、演算制御部２４は、Ａ／Ｄ変換部２３からデジタルデータの形態で順次提供されてくるドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２とから、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２の検出や、それらの位相差φ１−φ２の検出を行う。そして、演算制御部２４は、それらの検出結果を上述した式（１）乃至（３）に代入して演算することで、測定対象物２の相対速度ｖや、２周波ＣＷレーダ１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めて、外部に出力する。
【００５９】
なお、演算制御部２４の詳細な構成例については、図１１を参照して後述する。
【００６０】
このように、演算制御部２４は、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２の検出や、それらに対応する位相差φ１−φ２の検出を行う必要がある。
【００６１】
この検出方式としては、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２に対して周波数解析処理、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析処理（以下、単にＦＦＴと称する）を施すことで、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２の検出や、それらに対応する位相差φ１−φ２の検出を行う方式が広く利用されている。以下、かかる方式を、ＦＦＴ方式と称する。
【００６２】
即ち、演算制御部２４は、ＦＦＴ方式を利用する場合には、図３に示されるような一連の処理を実行することで、測定対象物２の相対速度ｖや、２周波ＣＷレーダ１と測定対象物２との間の距離Ｌを求めて、外部に出力することができる。
【００６３】
詳細には、ステップＳａにおいて、演算制御部２４は、Ａ／Ｄ変換部２３から提供されるドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の波形を取得する。
【００６４】
ステップＳｂにおいて、演算制御部２４は、ステップＳａの処理で取得した各波形を利用して、ＦＦＴ方式によるドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２や、それらに対応する位相差φ１−φ２の検出を行う。
【００６５】
ステップＳｃにおいて、演算制御部２４は、ステップＳｂの検出結果を上述した式（１）乃至（３）に代入して演算することで、距離Ｌや相対速度ｖを算出する。
【００６６】
ここで、２周波ＣＷレーダ１をACCシステムやプリクラッシュシステムに搭載させる場合等について考える。この場合、上述したように、その性質上、他車が近距離に近づいてきたときの距離測定については、その精度を維持しつつも高速応答であることが要求される。
【００６７】
しかしながら、上述したように、従来の２周波ＣＷレーダでは、他車（対象物）が所定以上の近距離に近づいてきた場合には、応答速度が十分でないという問題点がある。これらの問題点のため、上述した要望に十分に応えられない状況である。
【００６８】
これに対して、本発明が適用される２周波ＣＷレーダ１は、この問題点を解決できる構成とされている。従って、２周波ＣＷレーダ１をACCシステムやプリクラッシュシステムに搭載させることで、上述した要望に十分に応えることできるようになる。
【００６９】
以下、本発明が適用される２周波ＣＷレーダ１が上述した問題点を解決可能である理由について説明していく。
【００７０】
一般的に、受信信号Ｓｒの強度のダイナミックレンジは検知距離のダイナミックレンジの４乗に比例する。このことは、例えば、測定対象物２の最大検知距離Ｌｍａｘを15mとしたときに最小検知距離Ｌｍｉｎを1m、50cm、10cmとそれぞれ設定したときの受信信号Ｓｒの強度のダイナミックレンジがそれぞれ、50,625倍、810,000倍、506,250,000倍と増加することを意味する。２周波ＣＷレーダ１等の実際の回路によって、これらの広いダイナミックレンジを有する受信信号Ｓｒを処理することを考えると、受信アンプ（図１の例では増幅部２１−１や２１−２等）によるゲイン調整やＡＤコンバータ（図１の例ではＡ／Ｄ変換部２３）の量子化分解能だけでは、信号処理を精度良く実行することは難しい。
【００７１】
即ち、近距離の測定対象物２についての受信信号Ｓｒは、歪んだり飽和する場合がある。このような場合、その受信信号Ｓｒから抽出されるドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２も、例えば図４に示されるように、歪んだり飽和することになる。このような歪んだり飽和しているドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２を利用して、ＦＦＴ方式により距離Ｌや相対速度ｖを算出したとしても、その算出結果は正確ではない、という第１の問題が生ずる。
【００７２】
また、２周波ＣＷレーダ１を自車に搭載し、衝突防止用途に用いることを考える。このとき、他車等の測定対象物２と自車との距離Ｌが短縮されればその分だけ衝突の可能性が高くなることは自明である。よって、測定対象物２が近距離に存在するようになるほど、２周波ＣＷレーダ１の応答時間を短縮させ、より精度よく衝突判定を行わせたい、という要望が存在する。しかしながら、従来の様にＦＦＴ方式だけを利用した場合には、かかる要望に応えることは困難である、という第２の問題が生ずる。
【００７３】
即ち、ＦＦＴ方式では、一般的に演算対象となる信号の最大周波数(ここではドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２)の波が、１０波分に相当する時間の信号サンプリングが少なくとも必要であるといわれており、これ以下の時間では演算精度の低下が生じる。すなわち、ＦＦＴ方式の応答速度は、このサンプリング時間と、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２や位相差φ１−φ２の検出に要する時間（いわゆる演算時間）との加算時間であることを考慮すると、サンプリング時間によって制約を受けることが容易にわかる。このような制約を受けるＦＦＴ方式では、測定対象物２が近距離に存在する場合には、必要な距離精度を維持しつつ応答速度を上げることは困難であるという問題、すなわち、上述した第２の問題が生ずることになる。
【００７４】
このように、従来の２周波ＣＷレーダでは、測定対象物２が近距離に存在する場合でもＦＦＴ方式を利用していたため、上述した第１の問題や第２の問題が生じていた。
【００７５】
そこで、本発明人は、かかる第１の問題や第２の問題を解決すべく、次のような手法を発明した。即ち、以下に述べる手法が適用された測定装置の一実施の形態が、図１の２周波ＣＷレーダ１である。
【００７６】
２周波ＣＷレーダ１が、測定対象物２を追跡する最中（距離Ｌを逐次算出している最中）、測定対象物２の距離Ｌが所定距離を超えていると判定している場合、ＦＦＴ方式を利用して距離Ｌや相対速度ｖを算出して、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定した場合、いわゆるタイムインターバル方式を利用して距離Ｌや相対速度ｖを算出する、という手法を本発明人は発明した。以下、かかる手法を、距離切替手法と称する。なお、距離切替手法では、その呼称からわかるように、相対速度ｖの算出自体は必須とはされていない。
【００７７】
ここで、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたか否かの判定手法については、特に限定されない。
【００７８】
例えば、上述したように、受信信号Ｓｒの強度（電力）は、測定対象物２の距離Ｌが短くなるほど大きくなっていくという性質がある。そこで、この性質を利用して、受信信号Ｓｒまたはそれに基づく信号（例えばドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２）の強度（電力）が所定以上である場合には、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定する手法を採用することができる。以下、かかる手法を、受信強度判定手法と称する。
【００７９】
なお、増幅部２１−１，２１−２のゲイン調整にも限界があるので、ある所定以上の受信強度の受信信号Ｓｒが受信されている場合には、図４を用いて上述したように、その信号波形は飽和することになる。従って、受信信号Ｓｒまたはそれに基づく信号（例えばドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２）が飽和している場合には、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定するといった手法も採用できる。かかる手法も、結局のところ、受信強度判定手法の一実施の形態であるといえる。
【００８０】
また例えば、２周波ＣＷレーダ１は、距離Ｌを逐次算出しているので、その算出距離Ｌが閾値以下となった場合、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定する手法を採用することができる。以下、かかる手法を、算出距離判定手法と称する。
【００８１】
また例えば、図１には図示はしないが、２周波ＣＷレーダ１とは別の測定装置（別の距離センサ等）の検出結果を用いて、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定する手法を採用することができる。以下、かかる手法を、別センサ判定手法と称する。
【００８２】
さらに例えば、上述した各種手法を組み合わせてもよい。例えば、受信強度判定手法と算出距離判定手法とを組み合わせた場合の処理例について、図１０を用いて後述することにする。
【００８３】
ここで、タイムインターバル方式について、説明する。
【００８４】
タイムインターバル方式とは、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の立ち上がり時間と立ち下がり時間を観察することで、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２の検出や、それらに対応する位相差φ１−φ２の検出を行う方式をいう。
【００８５】
なお、ここでいう立ち上がり時間や立ち下り時間とは、信号電圧が変化するのに要する時間を意味するのではない。即ち、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の波形が所定電圧値（例えば０Ｖ）を横切るタイミング（時刻）のうち、波形の変化状態が所定電圧値を境に上昇している状態のタイミングを、立ち上がり時間と称し、所定電圧値（例えば０Ｖ）を横切るタイミング（時刻）のうち、波形の変化状態が所定電圧値を境に下降している状態のタイミングを、立ち下り時間と称している。
【００８６】
また、立ち上がり時間や立ち下り時間（位置）を正確に観察するため、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２自体を利用するのではなく、それをさらに増幅させた信号、例えば、図５のステップＳＢ内に描画されているように、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２等を利用すると好適である。
【００８７】
図５の例では、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２の立ち上がりの時間差から位相差φ１−φ２が検出され、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２の各立ち上がりの繰り返し時間からドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２が検出される。
【００８８】
なお、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２は、図５の例では説明を容易なものとするため、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２の各立ち上がりの繰り返し時間から検出されるとしたが、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２の各立ち上がりと次の各立ち下がりとの間の時間、または、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２の各立ち下がりと次の各立ち上がりとの間の時間から検出されるようにしてもよい。
【００８９】
また、図５の例では、タイムインターバル方式の理解を容易なものとするため、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の増幅信号の一例として、パルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２が利用されているが、上述したように、増幅の趣旨は、各立ち上がり時間や立ち下り時間の計測の精度向上のためであり、タイムインターバル方式にパルス信号を利用することは必須ではない。
【００９０】
例えば、図６に示されるように、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２それ自体またはその増幅信号が利用されてもよい。
【００９１】
この場合、図６に示されるように、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２（増幅後の信号含む）の両信号が所定電圧値を横切る時間差、即ち、立ち上がりの時間差から位相差φ１−φ２が検出される。また、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２（増幅後の信号含む）のそれぞれが所定電圧値を横切る各時間間隔、即ち、各立ち上がりの繰り返し時間からドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２が検出される。
【００９２】
このように、タイムインターバル方式は、検出対象のドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２（増幅後の信号含む）が所定電圧値を横切る時間さえ正確に測定できればよいため、測定対象物２が近距離に存在することに起因する受信信号Ｓｒの飽和の影響は受けない。従って、受信信号Ｓｒが飽和しないように受信アンプ（例えば図１の例では増幅部２１−１，２１−２等）の増幅率を調整する制御が容易あるいは不要とすることが可能である。
【００９３】
また、図３と図５とを比較するに、両方式の相違点は基本的に、図３のステップＳｂと図５のステップＳＢにおける位相差φ１−φ２等の検出処理が異なる点だけである。ところが、図３のステップＳｂでは、上述したように、この検出処理のためには、ＦＦＴを行うためのデータの採取時間、即ち、サンプリング時間が必要になり、その分だけ処理時間が必要となる。これに対して、図５のステップＳＢでは、検出対象のドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２（増幅後の信号含む）が所定電圧値を横切る時間さえ正確に測定できればよいため、データの採取時間、即ち、サンプリング時間は不要であり、その分だけ、図３のステップＳｂよりも短時間で処理が終了する。その結果、距離算出までの全体の応答速度としては、タイムインターバル方式の方が、ＦＦＴ方式よりも高速であることがわかる。
【００９４】
従って、測定対象物が近距離に存在する場合には、タイムインターバル方式を効果的に利用することで、即ち、本発明の距離切替手法を適用することで、上述した第１の問題や第２の問題を解決できるようになる。
【００９５】
以下、図１の演算制御部２４の処理の観点から、距離切替手法についてさらに説明する。
【００９６】
演算制御部２４は、測定対象物２の距離Ｌが所定距離を超えていると判定している場合、ＦＦＴ方式を利用して距離Ｌや相対速度ｖを算出する。即ち、上述した図３のステップＳＳａ乃至Ｓｃの処理が実行される。
【００９７】
これに対して、演算制御部２４は、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定した場合、タイムインターバル方式を利用して距離Ｌや相対速度ｖを算出する。
【００９８】
詳細には、図５のステップＳＡにおいて、演算制御部２４は、Ａ／Ｄ変換部２３から提供されるドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の波形を取得する。なお、このとき、演算制御部２４が、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の増幅信号（図５のパルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２含む）を生成してもよい。或いは、Ａ／Ｄ変換部２３も含めた演算制御部２４の前段側において、ドップラ信号Ｓ△ｆ１，Ｓ△ｆ２の増幅信号（図５のパルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２含む）が予め生成されてもよい。
【００９９】
図５や図６のステップＳＢにおいて、演算制御部２４は、ステップＳＡの処理で取得した各波形を利用して、タイムインターバル方式によるドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２や、それらに対応する位相差φ１−φ２の検出を行う。
【０１００】
図５のステップＳＣにおいて、演算制御部２４は、ステップＳＢの検出結果を上述した式（１）乃至（３）に代入して演算することで、距離Ｌや相対速度ｖを算出する。
【０１０１】
なお、詳細については図１０を用いて後述するが、演算制御部２４は、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定した場合、タイムインターバル方式と並行してＦＦＴ方式も利用して、距離Ｌや相対速度ｖを算出してもよい（図１０のステップＳ５参照）。ただし、この場合には、演算制御部２４は、何れか一方の方式の算出結果を選択して、或いは両方式の算出結果を統合した結果を、外部に出力する（図１０のステップＳ６，Ｓ７参照）。
【０１０２】
また、本発明の距離切替手法の適用先は、２周波ＣＷレーダ１に限定されないが、その他の適用先については後述する。また、その他の適用先を説明する際にあわせて、より一般化したタイムインターバル方式の定義について説明する。
【０１０３】
このように、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定した場合、タイムインターバル方式に切り替えることによって、受信信号Ｓｒの歪みの影響を回避できる。また、同時に２周波ＣＷレーダ１の応答速度を向上させることもできる。
【０１０４】
ただし、タイムインターバル方式は、単一周波数が支配的な信号にしか用いることができないため、２周波ＣＷレーダ１に適用する場合には、それぞれ相対速度ｖが異なる測定対象物２が複数存在するときには原則として用いることができない。
【０１０５】
例えば、図７に示されるように、自車３１の前方に２周波ＣＷレーダ１が搭載されており、その自車３１の前方には、他車としての測定対象物２ａ，２ｂが存在したとする。この場合には、受信信号Ｓｒは、測定対象物２ａでの反射信号Ｓｒａと、測定対象物２ｂでの反射信号Ｓｒｂとの合成信号となる。
【０１０６】
ここで例えば、測定対象物２ａの相対速度ｖａが，測定対象物２ｂの相対速度ｖｂよりも低速であるする。この場合には、図８の左方に示されるように、測定対象物２ａでの反射信号Ｓｒａについてのドップラ信号Ｓ△ｆａのドップラ周波数△ｆａ（実際には２周波のドップラ周波数△ｆａ１，△ｆａ２が存在するが、説明の簡略上１つにまとめて表現する）は、測定対象物２ｂでの反射信号Ｓｒｂについてのドップラ信号Ｓ△ｆｂのドップラ周波数△ｆｂ（実際には２周波のドップラ周波数△ｆｂ１，△ｆｂ２が存在するが、説明の簡略上１つにまとめて表現する）と比較して低周波となる。
【０１０７】
従って、図７と図８の状態の場合には、測定対象物２ａでの反射信号Ｓｒａと、測定対象物２ｂでの反射信号Ｓｒｂとの合成信号である受信信号Ｓｒが２周波ＣＷレーダ１で受信され、その受信信号Ｓｒから抽出されるドップラ信号Ｓ△ｆ（実際には２周波のドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２が存在するが、説明の簡略上１つにまとめて表現する）は、図８の右方に示されるような波形の信号となってしまう。即ち、図８の左方に示されるドップラ信号Ｓ△ｆａ，Ｓ△ｆｂの合成信号が、図８の右方に示されるドップラ信号Ｓ△ｆとなっている。
【０１０８】
このような波形のドップラ信号Ｓ△ｆが、上述した図５のステップＳＡで取得された場合には、図５または図６のステップＳＢの検出結果、即ち、タイムインターバル方式によるドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２と位相差φ１−φ２は、測定対象物２ａ，２ｂのいずれについてのものではなく全く関係の無い値となってしまう。即ち、そのようなドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２や位相差φ１−φ２から算出される相対速度ｖや距離Ｌは、測定対象物２ａ，２ｂの何れのものでもない。
【０１０９】
このように、タイムインターバル方式は、２周波ＣＷレーダ１に適用する場合には、それぞれ相対速度ｖが異なる測定対象物２が複数存在するときには原則として用いることができない。
【０１１０】
ところが、本発明の距離切替手法では、タイムインターバル方式が用いられるのは、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきた場合である。このような場合には、例えば図９に示されるように測定対象物２ａが所定距離以下まで接近してきた場合には、送信信号Ｓｓのほぼ全てが測定対象物２ａで反射し、それより遠方の測定対象物２ｂまでほとんど到達しない。従って、このような場合の受信信号Ｓｒは、測定対象物２ａでの反射信号Ｓｒａであるとみなすことができる。
【０１１１】
また、測定対象物２ｂは、測定対象物２ａの遠方に存在するので、たとえ測定対象物２ｂでの反射信号Ｓｒｂが受信信号に含まれていたとしても、上述したダイナミックレンジの距離の関係から、その反射信号Ｓｒｂの受信強度は、反射信号Ｓｒａの受信強度よりは遥かに低く、受信号Ｓｒは反射信号Ｓｒａが支配的な信号となっている。
【０１１２】
以上のことから、１つの測定対象物２（図９の例では測定対象物２ａ）の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきた場合には、受信信号Ｓｒは、その接近してきた１つの測定対象物２（図９の例では測定対象物２ａ）での反射信号、即ち、単一周波数が支配的な信号のみであるとみなすことができる。従って、１つの測定対象物２（図９の例では測定対象物２ａ）の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきた場合には、タイムインターバル方式を用いることができるのである。
【０１１３】
ただし、より一段と精度を向上させたい場合等には、受信信号Ｓｒに単一周波数しか含まれていないか否かを判定し、単一周波数しか含まれていないと判定した場合にのみ、タイムインターバル方式を用い、それ以外の場合には、ＦＦＴ方式を用いるようにしてもよい。ただし、単一周波数であるかの判定には、ＦＦＴ方式による演算結果が必要となる。ＦＦＴ方式は、上述したように、応答速度の遅い方式であるため、判定の回数やタイミング等を考慮する必要がある。
【０１１４】
次に、図１の２周波ＣＷレーダ１の動作例について説明する。
【０１１５】
ただし、発振部１１乃至Ａ／Ｄ変換部２３までが実行する動作については、従来の動作と基本的に同様であり、また、上述した発振部１１乃至Ａ／Ｄ変換部２３の構成の説明を参照することで容易に理解可能であるため、ここではその説明については省略する。
【０１１６】
そこで、以下、図１０のフローチャートを参照して、２周波ＣＷレーダ１のうちの演算制御部２４の動作（処理）例について説明する。
【０１１７】
なお、図１０のフローチャートは、演算制御部２４の処理のうちの、距離Ｌの算出処理についてのみ記述している。ただし、演算制御部２４は、上述したように、距離Ｌに加えて或いはそれに代えて相対速度ｖの算出処理も実行できる。
【０１１８】
ステップＳ１において、演算制御部２４は、Ａ／Ｄ変換部２３からの信号波形を取得する。
【０１１９】
ステップＳ２において、演算制御部２４は、ステップＳ１の処理で取得された信号波形は、所定以上の電力を有しているか否かを判定する。
【０１２０】
なお、上述したように、かかる判定は、増幅部２１−１，２１−２のゲイン調整をしない場合やゲイン調整自体が限界になっている場合であって、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下に接近している場合には、ステップＳ１の処理で取得された信号波形は飽和している（図４参照）。従って、ステップＳ２の判定処理として、演算制御部２４は、信号波形は飽和しているか否かを判定するようにしてもいい。
【０１２１】
ステップＳ１の処理で取得された信号波形が所定以上の電力を有していない（飽和していない）場合には、ステップＳ２の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ３に進む。
【０１２２】
ステップＳ３において、演算制御部２４は、算出距離Ｌが閾値以下となったか否かを判定する。ここでいう算出距離Ｌとは、演算制御部２４自身が過去に算出してきた距離Ｌの履歴（後述するステップＳ７の出力結果であって、過去の出力結果）のうちの少なくとも１つ、例えば直前の演算結果等をいう。
【０１２３】
算出距離Ｌが閾値を越えている場合、ステップＳ３の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ４に進む。
【０１２４】
ステップＳ４において、演算制御部２４は、ＦＦＴ方式により距離Ｌを算出する。換言すると、演算制御部２４は、タイムインターバル方式の距離算出動作を禁止する。即ち、ステップＳ４の処理として、上述した図３のステップＳａ乃至Ｓｃの処理が実行される。ただし、ステップＳａの処理については、ステップＳ１の処理であるとみなしてもよい。  
【０１２５】
そして、ステップＳ７において、演算制御部２４は、ステップＳ４の処理の結果、即ち、算出距離Ｌ（ここではさらに相対速度ｖ）を出力する。ステップＳ８において、演算制御部２４は、処理の終了が指示されたか否かを判定する。処理の終了がまだ指示されていない場合、ステップＳ８の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。これに対して、処理の終了が指示された場合、ステップＳ８の処理でＹＥＳであると判定されて、演算制御部２４の処理は終了となる。
【０１２６】
即ち、ステップＳ２とＳ３の判定処理とは、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたか否かの判定処理の一例である。具体的には、ステップＳ２の判定処理が、上述した受信強度判定手法に対応する処理であり、ステップＳ３の判定処理が算出距離判定手法に対応する処理である。
【０１２７】
従って、ステップＳ２，Ｓ３の判定処理でＮＯであると判定された場合とは、測定対象物２の距離Ｌが所定距離を超えていると判定された場合を意味するので、ステップＳ４において、ＦＦＴ方式を利用した距離Ｌや相対速度ｖの算出が行われるのである。
【０１２８】
これに対して、ステップＳ２またはＳ３の判定処理でＹＥＳであると判定された場合とは、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたと判定された場合を意味するので、タイムインターバル方式を利用した距離Ｌや相対速度ｖの算出が行われるのである。
【０１２９】
ステップＳ５において、演算制御部２４は、ＦＦＴ方式とタイムインターバル方式との両方式により距離を算出する。即ち、ステップＳ５の処理として、上述した図３のステップＳａ乃至Ｓｃの処理とともに、図５や図６のステップＳＡ乃至ＳＣが実行される。ただし、ステップＳａ，ＳＡの処理については、ステップＳ１の処理であるとみなしてもよい。
【０１３０】
ステップＳ６において、演算制御部２４は、ＦＦＴ方式とタイムインターバル方式とのうち一方を、出力対象の算出距離Ｌとして選択する。
【０１３１】
例えば上述したように、演算制御部２４は、ステップＳ１の処理で取得された波形が単一周波数しか含まれていないと判定した場合には、タイムインターバル方式の演算結果を出力対象の算出距離Ｌとして選択する一方、複数周波数が含まれていると判定した場合には、ＦＦＴ方式の演算結果を出力対象の算出距離Ｌとして選択するようにしてもよい。
【０１３２】
また、例えば、応答速度と精度とのバランスを図りたいような場合等には、所定間隔でタイムインターバル方式による演算結果を出力し、ＦＦＴ方式による演算結果が算出されるたびに補正目的としてそれを出力するする、といった用途で２周波ＣＷレーダ１を使用することも可能である。かかる用途を実現すべく、演算制御部２４は、このステップＳ６の処理を実行するようにしてもよい。
【０１３３】
なお、図１０の例では、タイムインターバル方式と同時にＦＦＴ方式も利用されて、両方式でそれぞれ距離Ｌが個々に算出されているが、ＦＦＴ方式による並行算出は必須で無い。即ち、ステップＳ５の処理では、タイムインターバル方式のみを利用した距離Ｌの算出が行われてもよい。この場合、ステップＳ６の処理は不要となる。
【０１３４】
ステップＳ７において、演算制御部２４は、ステップＳ６の処理の選択結果、即ち、タイムインターバル方式とＦＦＴ方式とのうちの選択された方式の算出距離Ｌを出力する。ステップＳ８において、演算制御部２４は、処理の終了が指示されたか否かを判定する。処理の終了がまだ指示されていない場合、ステップＳ８の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。これに対して、処理の終了が指示された場合、ステップＳ８の処理でＹＥＳであると判定されて、演算制御部２４の処理は終了となる。
【０１３５】
このような図１０のフローチャートに従った処理を実行可能な演算制御部２４の詳細な機能的構成例が、図１１に示されている。即ち、図１１における各機能ブロックは、演算制御部２４が有する機能のうちの、図１０のフローチャートに従った処理を実現するための所定機能を有する機能ブロックである。換言すると、演算制御部２４が有するその他の機能、例えば、発振部１１が発振するＣＷの周波数をｆ１とｆ２のうちの一方から他方へ切り替える制御を行う機能ブロックについては、図１１には描画されていない。
【０１３６】
図１１における各機能ブロックは、ハードウエア単体で構成してもよいし、ソフトウエア単体で構成してもよいし、或いはそれらの組合せで構成してもよい。また、複数の機能ブロックを１つの機能ブロックにまとめても構わないし、或いは、１つの機能ブロックをさらに小単位の機能ブロックに分割してもよい。換言すると、図１１における各機能ブロックは、必ずしも演算制御部２４内に設ける必要は無く、２周波ＣＷレーダ１内であれば、演算制御部２４の外部に設けるようにしてもよい。
【０１３７】
図１１の例では、演算制御部２４は、ＦＦＴ方式演算部５１乃至演算結果出力部５５を含むように構成されている。
【０１３８】
ＦＦＴ方式演算部５１は、Ａ／Ｄ変換部２３から提供された信号波形を用いて、ＦＦＴ方式による距離Ｌおよび相対速度ｖの算出を行い、その算出結果を演算結果選択部５４に提供する。即ち、ＦＦＴ方式演算部５１は、図１０のステップＳ１，Ｓ４，Ｓ５の処理実行時に動作する。
【０１３９】
演算実施判定部５２は、Ａ／Ｄ変換部２３から提供された信号波形や、演算結果選択部５４から提供された情報（過去の距離Ｌの出力結果等）に基づいて、タイムインターバル方式の演算を行うか否かを判定し、その判定結果をタイムインターバル方式演算部５３と演算結果選択部５４に通知する。換言すると、演算実施判定部５２は、測定対象物２の距離Ｌが所定距離以下まで接近してきたか否かの判定を行う。即ち、演算実施判定部５２は、図１０のステップＳ１乃至Ｓ３の処理実行時に動作する。
【０１４０】
タイムインターバル方式演算部５３は、演算実施判定部５２から演算実施の許可が通知された場合、演算実施判定部５２を介してＡ／Ｄ変換部２３から提供された信号波形を用いて、タイムインターバル方式による距離Ｌおよび相対速度ｖの算出を行い、その算出結果を演算結果選択部５４に提供する。即ち、タイムインターバル方式演算部５３は、図１０のステップＳ１，Ｓ５の処理実行時に動作する。
【０１４１】
これに対して、タイムインターバル方式演算部５３は、演算実施判定部５２から演算実施の禁止が通知された場合、その動作を停止する。即ち、この場合、タイムインターバル方式による距離Ｌおよび相対速度ｖの算出は行われない。換言すると、タイムインターバル方式演算部５３は、図１０のステップＳ４の処理実行時には、その動作が停止する。
【０１４２】
演算結果選択部５４は、ＦＦＴ方式演算部５１による演算結果（距離Ｌおよび相対速度ｖ）と、タイムインターバル方式演算部５３による演算結果（距離Ｌおよび相対速度ｖ）とのうちの何れか一方を選択して、演算結果出力部５５に提供する。即ち、演算結果選択部５４は、図１０のステップＳ６の処理実行時に動作する。
【０１４３】
なお、タイムインターバル方式演算部５３の動作が停止しているとき、即ち、タイムインターバル方式演算部５３による演算結果が提供されてこないときには、演算結果選択部５４は、選択の判断をすることなく、ＦＦＴ方式演算部５１による演算結果をそのまま、演算結果出力部５５に提供するとする。
【０１４４】
また、演算結果選択部５４は、ＦＦＴ方式演算部５１による演算結果（距離Ｌおよび相対速度ｖ）と、タイムインターバル方式演算部５３による演算結果（距離Ｌおよび相対速度ｖ）とを統合した結果を、演算結果出力部５５に提供するようにしてもよい。
【０１４５】
演算結果出力部５５は、ＦＦＴ方式演算部５１による演算結果（距離Ｌおよび相対速度ｖ）と、タイムインターバル方式演算部５３による演算結果（距離Ｌおよび相対速度ｖ）とのうちの、演算結果選択部５４によって選択された演算結果を出力する。即ち、演算結果出力部５５は、図１０のステップＳ７の処理実行時に動作する。
【０１４６】
以上、本発明の距離切替手法が適用された測定装置の一例として、２周波ＣＷレーダ１について説明した。ただし、本発明の距離切替手法は、図１の構成の２周波ＣＷレーダ１のみならず、様々な構成の装置やシステムに適用可能である。なお、ここに、システムとは、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。
【０１４７】
例えば、図１２は、本発明の距離切替手法が適用された測定装置の一例であって、図１の２周波ＣＷレーダ１とは異なる構成の測定装置の構成例を示している。即ち、図１２の例の測定装置は、２周波ＣＷレーダ１００として構成されている。
【０１４８】
なお、図１２の２周波ＣＷレーダ１００において、図１の２周波ＣＷレーダ１と対応する箇所には対応する符号を付しており、これらの箇所の説明については適宜省略する。
【０１４９】
図１２の２周波ＣＷレーダ１００のうちの、発振部１１乃至Ａ／Ｄ変換部２３までの構成については、図１の２周波ＣＷレーダ１と同様である。
【０１５０】
図１２の２周波ＣＷレーダ１００の演算制御部１２４は、図１の演算制御部２４と基本的に同様の機能を有している。即ち、演算制御部１２４は、２周波ＣＷレーダ１００全体の制御、例えば、発振部１１が発振するＣＷの周波数をｆ１とｆ２のうちの一方から他方へ切り替える制御等を行う。
【０１５１】
ただし、図１２の例では、図１１の例との比較を容易にすべく、図１０のフローチャートに従った処理を実現するために必要な機能ブロックのみが図示されている。即ち、図１２における各機能ブロックは、演算制御部１２４が有する機能のうちの、図１０のフローチャートに従った処理を実現するための所定機能を有する機能ブロックである。
【０１５２】
図１２における各機能ブロックも、図１１におけるものと同様に、ハードウエア単体で構成してもよいし、ソフトウエア単体で構成してもよいし、或いはそれらの組合せで構成してもよい。また、複数の機能ブロックを１つの機能ブロックにまとめても構わないし、或いは、１つの機能ブロックをさらに小単位の機能ブロックに分割してもよい。換言すると、図１２における各機能ブロックは、必ずしも演算制御部１２４内に設ける必要は無く、２周波ＣＷレーダ１００内であれば、演算制御部１２４の外部に設けるようにしてもよい。例えば、演算制御部１２４をマイクロコンピュータ等で構成するような場合には、後述する増幅部１３１，１３２等についてはマイクロコンピュータ等とは別に、即ち、演算制御部１２４の外部に設けるようにしてもよい。
【０１５３】
演算制御部１２４のうちの、ＦＦＴ方式演算部５１乃至演算結果出力部５５は、図１の２周波ＣＷレーダ１の演算制御部２４についての図１１に示される各構成要素と基本的に同様である。
【０１５４】
ただし、図１１のタイムインターバル方式演算部５３で用いる信号波形は、Ａ／Ｄ変換部２３からのデジタル信号波形とされていた。
【０１５５】
これに対して、図１２の例のタイムインターバル方式演算部５３は、Ａ／Ｄ変換部２３からのデジタル信号波形を用いずに、増幅部２１−１，２１−２からのアナログのドップラ信号Ｓ△f1，Ｓ△ｆ２が信号増幅されてパルス化され、そのパルス信号から測定された立ち上がり時間や立ち下がり時間を用いて、ドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２やそれらの位相差φ１−φ２を検出するものである。
【０１５６】
このため、図１２の演算制御部１２４には、アナログ回路としての増幅部１３１，１３２、およびデジタル入力部１３３が設けられている。
【０１５７】
増幅部１３１，１３２のそれぞれは、増幅部２１−１，２１−２からのアナログのドップラ信号Ｓ△f1，Ｓ△ｆ２を大きな増幅率で増幅させ、飽和させることで、それぞれパルス信号（例えば図５のパルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２）を生成して、デジタル入力部１３３を介して、タイムインターバル方式演算部５３に入力させる。
【０１５８】
なお、図１の例と対応させるため、デジタル入力部１３３からタイムインターバル方式演算部５３に対して提供される情報は、パルス信号（例えば図５のパルス信号ＳＤ△ｆ１，ＳＤ△ｆ２）そのものであると説明した。即ち、この説明の場合、タイムインターバル方式演算部５３が、このパルス信号から立ち上がり時間や立ち下り時間を計測することになる。ただし、デジタル入力部１３３が、このパルス信号から立ち上がり時間や立ち下り時間を計測し、その計測結果をタイムインターバル方式演算部５３に提供するようにしてもよい。
【０１５９】
また、ドップラ信号Ｓ△f1，Ｓ△ｆ２については、その立ち上がり時間や立ち下り時間を明確にするために、即ち、図６でいう所定電圧値であって、例えば０Ｖを横切る時間を明確にすることを目的として、増幅されてパルス信号化される。従って、この目的を達成できるのであれば、図１や図１２の構成例に特に限定されず、例えば、増幅部１３１，１３２の代わりにコンパレータ等を採用して、パルス信号化させるようにしてもよい。
【０１６０】
さらにまた、本発明の距離切替手法は、２周波ＣＷ方式のみならず、その他の方式、例えばＣＷ方式や、ＦＭＣＷ方式の測定装置にも採用可能である。
【０１６１】
より一般的にいえば例えば、本発明の距離切替手法は、所定周波数の連続波である送信信号と、対象物からの反射波とを混合することによって生成された混合信号を用いて対象物との相対速度および距離のうち少なくとも１つを測定する測定装置に適用可能である。
【０１６２】
例えば、そのような測定装置のうちの、第１の周波数の送信信号の測定対象物での反射信号についての第１のドップラ信号と、第２の周波数の送信信号の測定対象物での反射信号についての第２のドップラ信号との位相差を利用して、対象物との間の距離を測定する測定装置にも本発明の距離切替手法は適用可能である。
【０１６３】
そして、かかる測定装置は、その距離測定に必要な位相差を検出する方式として、タイムインターバル方式と、それとは異なる別方式とを少なくとも利用できるとする。ここでいう「別方式」とは、当然ながら上述したＦＦＴ方式も含むが、ＦＦＴ方式に限定されないことを意味する。
【０１６４】
この場合、距離切替手法とは次のような手法となる。即ち、上述した測定装置が、対象物を追跡する最中（距離を逐次算出している最中）、対象物の所定範囲外に存在する（所定距離を越えた位置に存在する）と判定している場合、「別方式」を利用して位相差を検出して、その位相差を用いて距離を算出して、測定対象物が所定範囲内に存在する（所定距離以下の位置に存在する）と判定した場合、タイムインターバル方式を利用して位相差を検出して、その位相差を用いて距離を算出する、という手法が、一般化された距離切替手法である。
【０１６５】
ここで、一般化された距離切替手法に適するように、タイムインターバル方式を表現しなおすと、次のようになる。即ち、第１のドップラ信号に基づく第１の信号と、第２のドップラ信号に基づく第２の信号との両信号が所定電圧値を横切る時間差、即ち、上述した立ち上がりの時間差に基づいて、第１のドップラ信号と第２のドップラ信号との位相差を検出し、また、第１の信号と第２の信号のそれぞれが所定電圧値を横切る各時間間隔、即ち、上述した各立ち上がりの繰り返し時間に基づいて、第１のドップラ信号と第２のドップラ信号とのそれぞれのドップラ周波数を検出する、という方式がタイムインターバル方式である。
【０１６６】
さらに、測定装置は、「別方式」またはタイムインターバル方式を利用して、第１のドップラ信号のドップラ周波数と、第２のドップラ信号のドップラ周波数とのうちの少なくとも一方を検出し、検出したドップラ周波数を用いて、対象物の相対速度を算出するようにしてもよい。
【０１６７】
以上説明したように、本発明の距離切替手法を適用することで、所定距離以下に接近した検出対象物については、少なくともタイムインターバル方式を利用して距離が算出されるので、受信信号に歪みがあっても正確な距離算出が可能となり、さらに、その距離算出の応答速度も高速になる。よって、近距離であっても必要な距離精度を維持しつつ応答速度を上げることが可能になる。
【０１６８】
また、応答速度が高速になるということは、平均化の回数を増やすことができることも意味し、その結果、距離の算出結果の精度を向上させることにもつなげられる。
【０１６９】
さらにまた、測定対象物が近距離に近づいてきたことに起因するアンプ（図１の例では、増幅部２１−１，２１−２）のゲイン調整も不要になる。
【０１７０】
なお、距離切替方式では、測定対象物が複数存在する場合も考慮して、１つの測定対象物が近距離に存在する場合にのみ（それゆえ、受信信号が、その１つの測定対象物での反射信号とみなすことができる場合にのみ）、タイムインターバル方式が用いられている。
【０１７１】
ただし、例えば、送信アンテナを狭い指向性をもつものに切替える等の措置を施すことで、単一の測定対象物からのみの反射信号を受信号として受信できる状況に限定できるならば、測定装置は、タイムインターバル方式と別方式（ＦＦＴ方式含む）の並行処理を行うことで、応答速度向上の効果が期待できる。
【０１７２】
ところで、上述した一連の処理（或いはそのうちの一部分の処理）は、ハードウエアにより実行させることもできるが、ソフトウエアにより実行させることもできる。
【０１７３】
この場合、その一連の処理を実行する装置（上述した定義のシステム）またはその一部分は、例えば、図１３に示されるようなコンピュータで構成することができる。
【０１７４】
図１３において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２に記録されているプログラム、または記憶部２０８からＲＡＭ（Random Access Memory）２０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ２０３にはまた、ＣＰＵ２０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１７５】
ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、およびＲＡＭ２０３は、バス２０４を介して相互に接続されている。このバス２０４にはまた、入出力インタフェース２０５も接続されている。
【０１７６】
入出力インタフェース２０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部２０６、ディスプレイなどよりなる出力部２０７、ハードディスクなどより構成される記憶部２０８、および、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部２０９が接続されている。通信部２０９は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置との通信処理を行う。さらにまた、通信部２０９は、必要に応じて、図１等でいう測定対象物２を測定するための送信信号Ｓｓや受信信号Ｓｒの送受信処理も行う。
【０１７７】
入出力インタフェース２０５にはまた、必要に応じてドライブ２１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア２１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部２０８にインストールされる。
【０１７８】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１７９】
このようなプログラムを含む記録媒体は、図１３に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk-Read Only Memory),ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア（パッケージメディア）２１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２０２や、記憶部２０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１８０】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】本発明が適用される測定装置としての２周波ＣＷレーダの構成例を示すブロック図である。
【図２】２つのドップラ周波数△ｆ１，△ｆ２を有するドップラ信号の分離手法の一例を説明する図である。
【図３】ＦＦＴ方式を説明する図である。
【図４】近距離の測定対象物での反射信号が受信信号として受信された結果、飽和している様子を示す図である。
【図５】タイムインターバル方式を説明する図である。
【図６】タイムインターバル方式を説明する図である。
【図７】タイムインターバル方式の特徴を説明する図である。
【図８】タイムインターバル方式の特徴を説明する図である。
【図９】タイムインターバル方式の特徴を説明する図である。
【図１０】図１の演算制御部の処理例を説明するフローチャートである。
【図１１】図１の演算制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明が適用される測定装置としての２周波ＣＷレーダの構成例であって、図１とは異なる例を示すブロック図である。
【図１３】本発明が適用される測定装置の全部または一部分の構成の別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１８２】
１  ２周波ＣＷレーダ
２，２ａ，２ｂ  測定対象物
１１  発振部
１２  増幅部
１３  分岐部
１４  増幅部
１５  アンテナ部
１６  アンテナ部
１７  増幅部
１８  混合部
１９  切り替えタイミング
２０  スイッチ部
２１−１，２１−２  増幅部
２２−１，２２−２  ローパスフィルタ
２３  Ａ／Ｄ変換部
２４  演算制御部
３１  自車
５１  ＦＦＴ方式演算部
５２  演算実施判定部
５３  タイムインターバル方式演算部
５４  演算結果選択部
５５  演算結果出力部
１００  ２周波ＣＷレーダ
１２４  演算制御部
１３１  増幅部
１３２  増幅部
１３３  デジタル入力部
２０１  ＣＰＵ
２０２  ＲＯＭ
２０３  ＲＡＭ
２０４  バス
２０５  入出力インタフェース
２０６  入力部
２０７  出力部
２０８  記憶部
２０９  通信部
２１０  ドライブ
２１１  リムーバブルメディア
【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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