(57)【要約】  連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を送信して、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が検出期間に観測されるステップと、送信したＣＷ波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するステップと、送信したＲＳＦ波形および取得したドップラーシフトデータに基づいて検出期間の戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するステップとを含む物標検出の方法。【選択図】図１
2015514971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を送信して、前記連続波（ＣＷ）波形および前記ランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が検出期間に観測されるステップと、
前記送信されたＣＷ波形に基づいて前記検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するステップと、
前記送信されたＲＳＦ波形および前記取得されたドップラーシフトデータに基づいて前記検出期間の前記戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するステップと、
を含む物標検出の方法。
【請求項２】
前記戻り信号を複数のアンテナで受信するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信されたＲＳＦ波形および前記取得されたドップラーシフトデータに基づいて前記検出期間の前記戻り信号を処理して、方位角情報を取得するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
送信期間中に前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形の振幅が減少するように振幅スケーリングを前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形に適用するステップを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記振幅スケーリングは線形である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
時分割多重化を用いて前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形を送信するステップを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
周波数分割多重化を用いて前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形を送信するステップを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
異なる検出期間に異なるＣＷ波形を送信するステップを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
（ａ）第１の反復において前記ＣＷ波形の前記戻り信号から最大有意ドップラー周波数を決定し、各後続の反復において残留信号から最大有意ドップラー周波数を決定するステップと、
（ｂ）前記決定されたドップラー周波数が有意水準を満足するかどうかを決定するステップと、
（ｃ）前記有意水準を満足する、決定された任意のドップラー周波数を推定するステップと、
（ｄ）第１の反復において、前記戻り信号から推定された任意のドップラー周波数を除去して残留信号を形成し、各後続の反復において推定された任意のドップラー周波数を除去して前記残留信号を更新するステップと、
（ｅ）ドップラー周波数が前記有意水準を満足しなくなるまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返し、その後、前記ドップラーシフトデータとして各推定されたドップラー周波数を使用するステップと、
により前記戻り信号を処理して前記ドップラーシフトデータを取得するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ドップラーシフトデータにおいて推定されたドップラー周波数ごとに：
（ａ）前記ドップラーシフトデータにおいて、推定されたドップラー周波数ごとに１つまたは複数のドップラーシフトが、複数の物標のそれぞれのドップラーシフトに対応する前記ＲＳＦ波形の前記戻り信号にあるかどうかを決定するステップと、
（ｂ）１つのドップラーシフトのみがある、推定されたドップラー周波数ごとに前記距離範囲およびドップラーを計算するステップと、
（ｃ）１つまたは複数のドップラーシフトがあるドップラー周波数ごとに：
（ｉ）各後続の反復においてＲＳＦ残留信号から最も有意の最大有意ドップラーシフトに対する前記推定されたドップラー周波数で、前記ＲＳＦ波形の前記戻り信号における最大有意ドップラーシフトに対する距離範囲およびドップラーシフトを計算するステップ、
（ｉｉ）前記第１の反復において前記ＲＳＦ波形の前記戻り信号から対象の任意の推定されたドップラー周波数を除去して、ＲＳＦ残留信号を形成するとともに、任意の後続の反復において前記ＲＳＦ残留信号を更新するステップ、および
（ｉｉｉ）距離範囲およびドップラー周波数が物標ごとに取得されるまでステップ（ｃ）（ｉ）および（ｃ）（ｉｉ）を反復するステップと、
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を生成するように構成され、前記連続波（ＣＷ）波形および前記ランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が検出期間に観測される信号発生器と、
前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形を送信するための送信機と、
戻り信号を受信するための受信機と、
前記送信されたＣＷ波形に基づいて前記検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するとともに、
前記送信されたＲＳＦ波形および前記取得されたドップラーシフトデータに基づいて前記検出期間の前記戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得する
ように構成された信号プロセッサと
を備える物標検出のための装置。
【請求項１２】
前記受信機は複数のアンテナを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記信号プロセッサは、前記送信されたＲＳＦ波形および前記取得されたドップラーシフトデータに基づいて、前記検出期間の前記戻り信号を処理して方位角情報を取得するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形が送信期間中に減少するように、前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形に振幅スケーリングを適用するように構成された振幅スケーラを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記振幅スケーリングは線形である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記送信機は、時分割多重化を使用して前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形を送信する、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記送信機は、周波数分割多重化を使用して前記ＣＷ波形および前記ＲＳＦ波形を送信する、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記送信機は、異なる検出期間に異なるＣＷ波形を送信する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
（ａ）第１の反復において前記ＣＷ波形の前記戻り信号から最大有意ドップラー周波数を決定し、各後続の反復において残留信号から最大有意のドップラー周波数を決定し、
（ｂ）前記決定されたドップラー周波数が有意水準を満足するかどうかを決定し、
（ｃ）前記有意水準を満足する、任意の決定したドップラー周波数を推定し、
（ｄ）第１の反復において前記戻り信号から任意の推定されたドップラー周波数を除去して残留信号を形成し、各後続の反復において任意の推定されたドップラー周波数を除去して前記残留信号を更新し、
（ｅ）ドップラー周波数が前記有意水準を満足しなくなるまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を反復し、その後、前記ドップラーシフトデータとして各推定されたドップラー周波数を使用すること、
により、前記信号プロセッサが、前記戻り信号を処理してドップラーシフトデータを取得する、請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
前記ドップラーシフトデータにおいて推定されたドップラー周波数ごとに、前記信号プロセッサが：
（ａ）前記ドップラーシフトデータにおいて、推定されたドップラー周波数ごとに１つまたは複数のドップラーシフトが、複数の物標のそれぞれのドップラーシフトに対応する前記ＲＳＦ波形の前記戻り信号にあるかどうかを決定し、
（ｂ）１つのドップラーシフトのみがある、推定されたドップラー周波数ごとに前記距離範囲およびドップラーを計算し、
（ｃ）１つまたは複数のドップラーシフトがあるドップラー周波数ごとに：
（ｉ）各後続の反復においてＲＳＦ残留信号から最も有意の最大有意ドップラーシフトに対する前記推定されたドップラー周波数で前記ＲＳＦ波形の前記戻り信号において最大有意ドップラーシフトに対する距離範囲およびドップラーシフトを計算し、
（ｉｉ）前記第１の反復において前記ＲＳＦ波形の前記戻り信号から対象の任意の推定されたドップラー周波数を除去して、ＲＳＦ残留信号を形成するとともに、任意の後続の反復において前記ＲＳＦ残留信号を更新し、かつ
（ｉｉｉ）距離範囲およびドップラー周波数が物標ごとに取得されるまでステップ（ｃ）（ｉ）および（ｃ）（ｉｉ）を反復する
ように構成された、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
送信された連続波（ＣＷ）波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するとともに、
送信されたランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形および前記取得されたドップラーシフトデータに基づいて前記検出期間の前記戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得する
ように構成された、物標検出のための装置用の信号プロセッサ。
【請求項２２】
１つまたは複数のプロセッサにより実行されるとき：
送信された連続波（ＣＷ）波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するステップと、
送信されたランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形および前記取得されたドップラーシフトデータに基づいて前記検出期間の前記戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するステップと、
を含む物標検出の方法を実施するコンピュータプログラムコード。
【請求項２３】
実行されたとき、前記１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を発生させて、前記連続波（ＣＷ）波形および前記ランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が前記検出期間に観測されるコードをさらに含む、請求項２２に記載のコンピュータプログラムコード。
【請求項２４】
請求項２２または請求項２３に記載のコンピュータプログラムコードを含む、有形のコンピュータ可読媒体、またはコンピュータ可読媒体のセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの物標についての情報を取得するための方法および装置に関する。一実施形態では、本発明は自動車産業に応用されるが、他の応用も考えられる。
【背景技術】
【０００２】
最近では、衝突防止／緩和、適応走行制御、および見えない場所の検出などの先進駆動支援システム応用のための小型レーダ装置の使用が、特に自動車産業においてますます普及し、広がってきている。
【０００３】
そのようなレーダ装置の実装技術に起因して、レーダ装置の設計に課される過酷な電力および複雑さの制約条件などの多くの直面すべき課題がある。例えば、一部の応用では、複数の物標を広い観測視野内で、やや手短に言えば、短い時間で、限られた処理能力により識別することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、物標についての情報を検出するための新規な技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様では、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を送信して、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が検出期間に観測されるステップと、送信されたＣＷ波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するステップと、送信されたＲＳＦ波形および取得されたドップラーシフトデータに基づいて検出期間の戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するステップと、を含む、物標検出の方法が提供される。
【０００６】
一実施形態においては、方法は複数のアンテナで戻り信号を受信するステップを含む。
【０００７】
一実施形態においては、方法は、送信されたＲＳＦ波形および取得されたドップラーシフトデータに基づいて検出期間の戻り信号を処理して、方位角情報を取得するステップを含む。
【０００８】
一実施形態においては、方法は、送信期間中に波形の振幅が減少するように、振幅スケーリングをＣＷ波形およびＲＳＦ波形に適用するステップを含む。
【０００９】
一実施形態においては、振幅スケーリングは線形である。
【００１０】
一実施形態においては、方法は時分割多重化を使用してＣＷ波形およびＲＳＦ波形を送信するステップを含む。
【００１１】
一実施形態においては、方法は周波数分割多重化を使用してＣＷ波形およびＲＳＦ波形を送信するステップを含む。
【００１２】
一実施形態においては、方法は異なる検出期間に異なるＣＷ波形を送信するステップを含む。
【００１３】
一実施形態においては、方法は、（ａ）第１の反復においてＣＷ波形の戻り信号から最大有意ドップラー周波数を決定し、各後続の反復において残留信号から最大有意ドップラー周波数を決定するステップと、（ｂ）決定されたドップラー周波数が有意水準を満足するかどうかを決定するステップと、（ｃ）有意水準を満足する、決定されたドップラー周波数を推定するステップと、（ｄ）第１の反復において、戻り信号から対象の推定されたドップラー周波数を除去して残留信号を形成し、各後続の反復において推定されたドップラー周波数を除去して残留信号を更新するステップと、（ｅ）ドップラー周波数が有意水準を満足しなくなるまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返し、その後、ドップラーシフトデータとしてそれぞれの推定されたドップラー周波数を使用するステップと、
により、戻り信号を処理してドップラーシフトデータを取得するステップを含む。
【００１４】
一実施形態においては、方法は、ドップラーシフトデータにおいて推定されたドップラー周波数ごとに：（ａ）ドップラーシフトデータにおいて推定されたドップラー周波数ごとに、１つまたは複数のドップラーシフトが、複数の物標のそれぞれのドップラーシフトに対応するＲＳＦ波形の戻り信号にあるかどうかを決定するステップと、（ｂ）１つのドップラーシフトのみがある、推定されたドップラー周波数ごとに、距離範囲およびドップラーを計算するステップと、（ｃ）１つまたは複数のドップラーシフトがあるドップラー周波数ごとに：（ｉ）各後続の反復においてＲＳＦ残留信号から最も有意の最大有意ドップラーシフトに対する推定されたドップラー周波数で、ＲＳＦ波形の戻り信号における最大有意ドップラーシフトに対する距離範囲およびドップラーシフトを計算するステップ、（ｉｉ）第１の反復においてＲＳＦ波形の戻り信号から対象の任意の推定されたドップラー周波数を除去して、ＲＳＦ残留信号を形成するとともに、任意の後続の反復においてＲＳＦ残留信号を更新するステップ、および（ｉｉｉ）距離範囲およびドップラー周波数が物標ごとに取得されるまで（ｉ）および（ｉｉ）のステップを反復するステップと、を含む。
【００１５】
本発明の第２の態様では、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を生成するように構成され、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が検出期間に観測される信号発生器と、ＣＷ波形およびＲＳＦ波形を送信するための送信機と、送信されたＣＷ波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するとともに、送信されたＲＳＦ波形および取得されたドップラーシフトデータに基づいて検出期間の戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するように構成された信号プロセッサと、を備える物標検出のための装置が提供される。
【００１６】
本発明の第３の態様では、送信された連続波（ＣＷ）波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するとともに、送信されたランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形および取得されたドップラーシフトデータに基づいて検出期間の戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するように構成された、物標検出のための装置用の信号プロセッサが提供される。
【００１７】
本発明の第４の態様では、１つまたは複数のプロセッサにより実行されるとき、送信された連続波（ＣＷ）波形に基づいて検出期間に受信した戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応するドップラー周波数シフトを示すドップラーシフトデータを取得するステップと、送信されたランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形および取得されたドップラーシフトデータに基づいて検出期間の戻り信号を処理して、１つまたは複数の物標に対応する距離範囲情報を取得するステップと、を含む物標検出の方法を実施するコンピュータプログラムコードが提供される。
【００１８】
一実施形態においては、コンピュータプログラムコードは、実行されるとき、１つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも１つに連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形を発生させて、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形から戻り信号が検出期間に観測されるコードを含む。
【００１９】
本発明はまた、コンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体、またはコンピュータ可読媒体のセットを提供する。
【００２０】
ここで添付図面を参照して、本発明の実施形態を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、一実施形態の物標情報収集システムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、複数のアンテナ用の図１の物標情報収集システムの受信機処理の概略ブロック図である。
【図３】図３は、送信した信号の振幅スケーリングを示している。
【図４】図４は、例に使用されたシミュレーションの概略を示している。
【図５】図５は、単一のアンテナに対する受信機処理の概略ブロック図である。
【図６】図６は、方法の概要を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態は、連続波（ＣＷ）波形およびランダムステップ周波数（ＲＳＦ）波形の組み合わせを送信することによって、１つまたは複数の物標についての情報を取得するステップ、１つまたは複数の物標から戻り信号を受信するステップ、および戻り信号を処理して物標（複数可）についての情報を抽出するステップに関する。当業者であれば、実施形態に応じて、物標が、自動車、自転車、歩行者などであってもよいことを理解するであろう。
【００２３】
本発明の有利な実施形態では、波形は、
・複数物標の検出に対して十分な距離範囲、速度、方位角の分解能および確度をもたらし、
・計算処理上の複雑さの要件を低減し、かつ
・干渉の影響を低減する
ように設計される。
【００２４】
有利な実施形態では、システムは複数のアンテナを使用する。そのような一実施形態では、システムは物標の距離範囲、角度および方位角に関する情報を抽出することができる。そのような一実施形態は、特に自動車を囲む「シーン」内で移動する複数の様々な物標についての情報を取得できることが望ましい自動車応用に適している。
【００２５】
別の実施形態では、システムは単一のアンテナを使用し、より小型パッケージのより単純なＲＦアーキテクチャを可能にする。この実施形態は方位角情報を与えないが、情報があまり必要とされない実施形態に応用することができる。例えば、そのようなシステムは、接近する自動車の運転者に、または運転者の自転車のすぐ背後の他の自転車に警告する自転車上の後ろ向き警告システムの一部を形成することができる。
【００２６】
図１〜図３は、複数のアンテナの実施形態の画像収集システムを示す。図１は、物標情報収集システム１００のブロック図である。システム１００は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により実行される波形ソフトウェアにより実装されてもよいデジタル波形発生器１１０を有する。波形発生器１１０は、ＣＷ波形発生部１１４と、ＲＳＦ波形発生部１１２とを実装する。ＲＳＦ波形およびＣＷ波形は、そのときマルチプレクサ１３０により多重化されてベースバンド波形を形成し、その後送信セクション１４０に与えられる。時分割多重化または周波数分割多重化のいずれかが使用可能である。時分割多重化が使用される場合、戻りＣＷ信号から抽出されたドップラー情報が、物標の距離範囲および方位角の決定のために必要な計算処理能力を著しく減少させるためにＲＳＦ信号を処理するのに使用される情報であるので、ＲＳＦ波形の前に各検出期間にＣＷ波形が送信されることが有利である。
【００２７】
当業者であれば、他の実施形態では、デジタル波形発生器が直接デジタル合成器（ＤＤＳ）によって実装されてもよいことを理解されよう。そのような一実施形態では、波形発生器１１０は、時間または周波数の領域のいずれかにおけるデジタル式フレキシブル波形発生部、例えば、ＣＷ波形発生部、ＲＳＦ波形発生部、またはＣＷ波形発生部およびＲＳＦ波形発生部の組み合せを使用する。ＲＳＦ、ＣＷまたは合成されたベースバンド波形は、その場合ミリ波にアップコンバートされ、次いで、送信のために送信機セクション１４０により増幅される。
【００２８】
送信機１４０はベースバンド波形を搬送波と混合することによりベースバンド波形をアップコンバートする。送信機１４０はまた、ダイナミックレンジを効果的に拡大するために、合成されたＣＷ波形およびＲＳＦ波形の振幅スケーリングを実装するプログラム可能な利得増幅器１４１を有する。換言すれば、振幅スケーリングは、サンプリング期間中、近い方の物標からの信号が、遠い方の物標からの戻り信号を弱めないようにスケールダウンされる。
【００２９】
送信された信号は、１つまたは複数の物標にシーン１５０内で衝突し、反射された戻り信号は、受信機１６０のアンテナアレーにより同時に収集される。戻り信号は低雑音増幅器により増幅される。次いで、信号は搬送波と混合され、さらに受信機１６０によりベースバンド波形に関連する信号と混合され、その後に信号は受信機処理セクション１７０に移動して物標（複数可）に対する距離範囲、ドップラーおよび方位角の情報を抽出する。この点において、図１に示すように、この抽出は送信されたＣＷ波形およびＲＳＦ波形に基づいて実行される。
【００３０】
この点において、本実施形態の目的のために、シーン１５０は、距離範囲がｒ１，．．．，ｒｑ、動径速度がｕ１，．．．，ｕｑ、および方位角がθ１，．．．，θｑであるｑ点の物標を含むと仮定される。システム１００の目的は、物標の数を決定し、物標の距離範囲、動径速度および方位角を推定することである。２つの戻り信号、すなわち連続波（ＣＷ）送信信号からの戻り信号と、ランダムステップ周波数（ＲＳＦ）送信信号からの戻り信号とがある。受信機１６０は、ｍ個の要素からなるアンテナアレーを有する。一例では、ｍ＝８である。
【００３１】
まず、ＣＷ信号を考える。送信機１４０により送信される信号は、
【数１】
2015514971.tif 000003
の形であり、ここでω０は搬送周波数である。ｍ要素の受信機アレーにより観測される信号は、
【数２】
2015514971.tif 000004
を満足すると仮定され、ここでτｉ＝２ｒｉ／ｃ、νｉ＝ｕｉω０／ｃ、ｉ＝１，．．．，ｑ、およびａ（・）∈Ｃｍはステアリングベクトルである。ｉ番目の物標の戻りの振幅βｉは物標の距離範囲に依存する。ステアリングベクトルは、アンテナ応答および方位角依存性時間遅延を含む。受信機処理モジュール１７０の信号抽出器２１１は、戻り信号を搬送波と混合し、サンプルを周期Ｔ１と混合するＣＷ波形抽出モジュール２１１を有する。結果のシーケンスは、
【数３】
2015514971.tif 000005
である。
【００３２】
サンプルｗ１（ｋＴ１）は、未知の共分散行列Ｑを有するそれぞれ独立したゼロ平均円形複素ガウス形確率変数であると仮定される。
【００３３】
ＲＳＦ波形発生モジュール１１２により生成されるＲＳＦ信号は短い間隔トーンのシーケンスまたはチップから構成される。Ｔ２はチップ間隔を意味し、ｎは間隔の数を意味することにする。そのとき、送信機１７０により送信される信号は、ｔ∈（（ｋ−１）Ｔ２，ｋＴ２）、ｋ＝１，．．．，ｎに対して、
【数４】
2015514971.tif 000006
であり、ここで、ｐ１，．．．，ｐｎは、整数１，．．．，ｎのランダム順列であり、Δは周波数間隔である。受信機アレーでの戻り信号は、
【数５】
2015514971.tif 000007
である。
【００３４】
信号抽出器２１０は、ＲＳＦ戻り信号を抽出するためのＲＳＦ抽出モジュール２１２を有する。サンプリングの前に、戻り信号はＲＳＦ抽出モジュールにより搬送周波数ω０と混合され、間隔（（ｋ−１）Ｔ２，ｋＴ２）にわたって、周波数ｐｋΔと混合される。時間ｋＴ２、ｋ＝１，．．．，ｎで混合およびサンプリング後に、ＲＳＦ抽出モジュールは
【数６】
2015514971.tif 000008
を取得し、ここでｗ２（ｋＴ）は未知の共分散マトリックスＱを有するそれぞれ独立したゼロ平均円形複素ガウス形確率変数であると仮定される。
【００３５】
図２は、Ｒｘ処理モジュール１７０の一部として信号抽出器２１０を示しているが、他のアーキテクチャが可能である。例えば、信号抽出器２１０は受信機１６０の一部とすることができる。別の実施形態では、受信機１６０は戻り信号を搬送波と混合し、その後戻り信号をＲｘ処理モジュールに与えて、信号抽出器が信号抽出を実行する。
【００３６】
図２に示すように、ＣＷ波形およびＲＳＦ波形戻り信号が信号抽出器２１０により抽出されると、物標の検出および推定が３つのステップで行われる：
１．ＣＷ信号を使用してドップラー処理モジュール２２０により対象のドップラー周波数を検出する。
２．ＲＳＦ信号を使用して距離範囲処理モジュール２３０により距離範囲−ドップラー平面で物標を検出し、推定する。
３．ＲＳＦ信号を使用して方位角処理モジュール２４０により物標の方位角を推定する。
【００３７】
［ドップラー周波数の検出］
受信機１６０により取得される測定シーケンスｚ１（Ｔ１），．．．，ｚ１（ｎＴ１）は、ドップラーを推定するのに使用することができる。この点において、システム１００は物標の数および物標のドップラーを正確に推定する必要がない。むしろ、ドップラー処理モジュール２２０は、ＲＳＦ信号を使用して距離範囲−ドップラー処理２３０の複雑さを低減するために高いドップラー領域を決定する。具体的には、ドップラー処理モジュール２２０は
【数７】
2015514971.tif 000009
であるように、ビンの最小セットＶ∈｛１，．．．，ｎ｝を求め、ここでｂａ＝［２π（ａ−１／２）／ｎＴ１、２π（ａ＋１／２）／ｎＴ１）である。ドップラー周波数検出のために、戻り信号は
【数８】
2015514971.tif 000010
と仮定され、ここでｂｉ∈Ｃｍは振幅のベクトルである。式（１）の非構造的モデルは、１つのパラメータによって完全に決定されるステアリングベクトルａ（θｉ）を任意の構造のベクトルｂｉと置換することに留意されたい。距離範囲依存フェーズはまた、その距離範囲が推定されないので、式（１）には現れない。単一物標の検出は統計量
ｍａｘ｛Ｉ１，．．．，Ｉｎ｝                                （２）
に基づき、ここで、ｋ＝１，．．．，ｎに対して、
【数９】
2015514971.tif 000011
ただし、＊は共役転置であり、
【数１０】
2015514971.tif 000012
である。
【００３８】
検定統計量の帰無分布を簡単にするために、フーリエ周波数のみが（２）に用いられている。これにより、検出処理の検出力を減少させることができるが、その理由はドップラー周波数がフーリエ周波数の間に入る場合があるからである。
【００３９】
式（２）の統計量は、有意ドップラー周波数のセットＶを決定するために再帰的処理の一部として使用される。ドップラー処理モジュール２２０は統計量（２）を計算し、その有意性を検定する。有意性の検定に通った場合、構成要素が推定され、推定された構成要素を除去することによって得られた残りについて検定が反復される。そうでない場合、すなわち有意性の検定に不合格となる場合、処理が終了する。これはアルゴリズム１に示されている。閾値Γｍ，ｎ（α）は、ｑ＝０、すなわち物標が存在しないときＰ（ｓ＞Γｍ，ｎ（α））＝αとなるように選択される。したがって、Γｍ，ｎ（α）はペリオドグラムピークの有意性の単一検定の水準を制御する。物標が存在しない場合、スケーリングされたペリオドグラム座標２ｎＩｋ、ｋ＝１，．．．，ｎは、自由度２ｍの漸近的にそれぞれ独立したχ２確率変数である。この特性は、閾値Γｎ，ｍ（α）を求めるために使用することができる。
【００４０】
［アルゴリズム１：有意ドップラー周波数の検出］
１  ｓｅｔ  ｃ＝１，Ｖ＝
【数１１】
2015514971.tif 000013
ａｎｄ  εｋ＝ｚ１（ｋＴ１），ｋ＝１，．．．，ｎ
２  ｗｈｉｌｅ  ｃ≠０  ｄｏ
３  ｃｏｍｐｕｔｅ
【数１２】
2015514971.tif 000014
４  ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｏｒｄｉｎａｔｅｓ（座標），ｆｏｒ  ｋ＝１，．．．，ｎ，
【数１３】
2015514971.tif 000015
５  ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｔｅｓｔ  ｓｔａｔｉｓｔｉｃ（検定統計量）
ｓ＝ｍａｘ｛Ｉ１，．．．，Ｉｎ｝
６  ｉｆ  ｓ＞Γｍ，ｎ（α）  ｔｈｅｎ
７    ｓｅｔ  Ｖ←Ｖ∪｛ｋ＊｝  ｗｈｅｒｅ  ｋ＊＝ａｒｇ  ｍａｘｋ  Ｉｋ
８    ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｅｓｔｉｍａｔｅｓ（推定値）  
【数１４】
2015514971.tif 000016
９    ｒｅｍｏｖｅ  ｔｈｅ  ｅｓｔｉｍａｔｅｄ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｂｙ  
ｓｅｔｔｉｎｇ、ｆｏｒ  ｔ＝１，．．．，ｎ，
【数１５】
2015514971.tif 000017
１０  ｅｌｓｅ
１１      ｓｅｔ  ｃ←０
１２    ｅｎｄ
１３  ｅｎｄ
【００４１】
対象のドップラー周波数がＣＷ信号から特定されると、ＲＳＦ信号を使用して、距離範囲ドップラー処理モジュール２３０により、距離範囲および正確なドップラーを推定する。アルゴリズム１により特定されるビンの数は、ドップラービンごとに２以上の物標があり得るので、必ずしも存在する物標の数に対応しないことに留意されたい。したがって、ＲＳＦ信号はまた、存在する物標の数を決定するのにも使用される。
【００４２】
距離範囲−ドップラーの検出および推定のために、ＲＳＦ信号モデル（６）の非構造的バージョンが距離範囲ドップラー処理モジュール２３０により使用される。
【数１６】
2015514971.tif 000018
【００４３】
実施形態では、量
【数１７】
2015514971.tif 000019
が使用され、ここで、
【数１８】
2015514971.tif 000020
である。
【００４４】
単一物標、すなわちｑ＝１に対して、Ｊ（ω，ψ）が（ω，ψ）＝（ν１，τ１）でピークを有する。同様に、良好に分離されたｑ個の物標に対して、ピークは（ω，ψ）＝（νｉ，τｉ）、ｉ＝１，．．．，ｑのあたりに生じる。しかしながら、距離範囲−ドップラー平面であまりよく分離されていない物標は、分離したピークを生成しない場合がある。アルゴリズム１の再帰的処理と同様の再帰的処理を使用して、接近して分離された物標の検出が可能になる。この処理はアルゴリズム２に述べられている。
【００４５】
前の場合と同様に、検出水準は、物標が存在しないとき、ペリオドグラム座標が漸近的にそれぞれ独立したχ２確率変数であるように、フーリエ周波数で計算される。これにより閾値の設定が単純になる。アルゴリズム３では、反復の数ｈに対する値を選択する必要である。この反復の数は通常かなり小さくすることができ、例えば３である。
【００４６】
［アルゴリズム２：ＲＳＦ信号を使用した距離範囲−ドップラー検出および推定］
１  ｓｅｔ  ｃ＝１，ｑ＝０  ａｎｄ  εｋ＝ｚ２（ｔＴ２），ｔ＝１，．．．，ｎ
２  ｌｅｔ  ｒ＝｜Ｖ｜  ａｎｄ  Ｖ＝｛ｋｌ，．．．，ｋｒ｝
３  ｗｈｉｌｅ  ｃ≠０  ｄｏ
４    ｆｏｒ  ｕ＝ｌ，．．．，ｒ，ｂ＝１，．．．，ｎ  ｄｏ
５      ｃｏｍｐｕｔｅ
【数１９】
2015514971.tif 000021
ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｏｒｄｉｎａｔｅ（座標）
【数２０】
2015514971.tif 000022
６    ｅｎｄ
７    ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｔｅｓｔ  ｓｔａｔｉｓｔｉｃ（検定統計量）  
ｓ＝ｍａｘ｛Ｊ１，．．．，Ｊｎｒ｝
８    ｉｆ  ｓ＞Γｍ，ｎｒ（α）  ｔｈｅｎ
９    ｓｅｔ  ｑ←ｑ＋１
１０  ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｅｓｔｉｍａｔｅ（推定値）
【数２１】
2015514971.tif 000023
ａｓ  ｆｏｌｌｏｗｓ：
【数２２】
2015514971.tif 000024
１１  ｇｉｖｅｎ  ｔｈｅ  ｉｎｉｔｉａｌ  ｅｓｔｉｍａｔｅ（最初の推定値）
【数２３】
2015514971.tif 000025
ｕｓｅ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ３  ｔｏ  ｒｅｆｉｎｅ  ｔｈｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  
ｔａｒｇｅｔ  ｅｓｔｉｍａｔｅ
１２  ｒｅｍｏｖｅ  ｔｈｅ  ｅｓｔｉｍａｔｅｄ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｂｙ  
ｓｅｔｔｉｎｇ，  ｆｏｒ  ｔ＝１，．．．，ｎ，
【数２４】
2015514971.tif 000026
１３  ｅｌｓｅ
１４    ｓｅｔ  ｃ←０
１５    ｅｎｄ
１６  ｅｎｄ
【００４７】
［アルゴリズム３：複数ドップラーおよび距離範囲の推定］
１  ｓｅｔ  
【数２５】
2015514971.tif 000027
２  ｆｏｒ  ｌ＝１，．．．，ｈ  ｄｏ
３    ｆｏｒ  ｉ＝１，．．．，ｑ  ｄｏ
４      ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ（残り），  ｆｏｒ  ｔ＝１，．．．，ｎ，
【数２６】
2015514971.tif 000028
ｅｓｔｉｍａｔｅ  ｔｈｅ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｔｈ  
ｔａｒｇｅｔ  ａｓ：
【数２７】
2015514971.tif 000029
５    ｅｎｄ
６  ｅｎｄ
【００４８】
アルゴリズムの最終ステップでは、方位角処理モジュール２４０がＲＳＦ信号を使用して方位角を推定する。この点において，物標の数および物標の距離範囲およびドップラーが知られていると仮定する。この処理がアルゴリズム４に示されている。
【００４９】
［アルゴリズム４：方位角の推定］
１  ｆｏｒ  ｉ＝１，．．．，ｑ  ｄｏ
２  ｃｏｍｐｕｔｅ  ｔｈｅ  ｒｅｓｉｄｕａｌ（残り），ｆｏｒ  ｔ＝１，．．．，ｎ，
【数２８】
2015514971.tif 000030
３  ｅｓｔｉｍａｔｅ  ｔｈｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（振幅）  ａｎｄ  
ａｚｉｍｕｔｈ（方位角）  ｏｆ  ｉｔｈ  ｔａｒｇｅｔ  ａｓ：
【数２９】
2015514971.tif 000031
ｗｈｅｒｅ
【数３０】
2015514971.tif 000032
４  ｅｎｄ
【００５０】
物標情報は、１つまたは複数の接続されたシステムによってアクセスできる物標データベース２５０に記憶することができる。例えば、物標ごとに情報に基づいて警報を発し、または対応策を取るためである。接続されたシステムの例には、衝突警報システム、自動ブレーキシステム、または自動走行制御システムが含まれる。
【００５１】
受信機１７０の限られたダイナミックレンジは、様々な距離範囲で物標を検出することが望ましいとき潜在的問題をもたらす。物標を検出するのに必要な送信出力は非常に大きいので、近傍の物標からの戻りが受信機１７０を飽和させてしまう。本実施形態は、遠方の物標からの戻り振幅と比較して近傍の物標からの戻り振幅を減衰させる振幅スケーリングを送信機１７０内に採用することによってこの問題を緩和する。これは、所与の周期にわたりサンプリング周期に等しい周期で周期的であるスケーリング関数ξ（・）により送信機１７０で実現することができる。ｄξ（ｔ）／ｄｔ＜０を満足する。これを確かめるために、送信ＣＷ信号に適用されるスケーリング関数を検討する。
【００５２】
戻り信号は
【数３１】
2015514971.tif 000033
である。
【００５３】
搬送波と混合し、周期Ｔ１でサンプリングした後、
【数３２】
2015514971.tif 000034
を得ることができ、ここで本実施形態はξ（・）の周期性を使用する。遅延τｉが減少するにつれて、近傍の物標が遠方の物標と比較して減衰するようにξ（Ｔ１−τｉ）の値が減少する。これは、図３に時間の線形関数であるスケーリング関数について示される。サンプリング時点での近傍の物標、すなわち、遠方の物標と比較して遅延がより少ない物標の振幅の減少は、疑いもなく明白である。時間に対する振幅スケーリングが時間遅延なし、遅延（τ＝Ｔ／１０）３２０および遅延（τ＝３Ｔ／５）３３０についてプロットされている。鉛直線３４０はサンプリング時点を示している。当業者であれば、他のスケーリング関数も使用することができること、例えば、信号は当初は遅いレートで、送信期間の終わり近くでは速くスケーリングできることを理解するであろう。
【００５４】
したがって、図６に示すように方法６００は、ＣＷ波形およびＲＳＦ波形を送信するステップ６１０、ＣＷ波形の戻り信号を処理してドップラーシフトデータを得るステップ６２０、ＲＳＦ波形の戻り信号を処理して距離範囲情報を得るステップ６３０、および一部の実施形態ではＲＳＦ波形を処理して方位角情報を得るステップ６４０として要約されることを理解されるであろう。
【実施例１】
【００５５】
シミュレーション解析では、図２に示す移動している自動車における実際の状況を模倣することを意図したシナリオを採用する。レーダのすぐ前で同じ方向に移動している１台の自動車と、隣のレーンでレーダに向かって移動している９台の自動車とがある。近づいてくる物標は、ほとんど同じ速度である。ＣＷ信号のパラメータは、ω０＝１５４πＧｒａｄ／ｓ、ｎ＝１０００、Ａ１＝５０００およびＴ１＝２ｍｓである。ＲＳＦ信号のパラメータは、ω０＝１５４πＧｒａｄ／ｓ、ｎ＝１０００、Δ＝πｋｒａｄ／ｓ、Ａ２＝５０００およびＴ２＝２ｍｓである。受信機アレーは、ｍ＝８の要素を有する。振幅スケーラ１４１により実装される振幅スケーリング関数は、図３に示すように、ｔ∈［ｋＴｉ，（ｋ＋１）Ｔｉ）に対して、ξ（ｔ）＝１−（ｔ−ｋＴｉ）／Ｔｉに設定する。
【００５６】
相加性雑音共分散行列を自由度２０のウィッシャート分布から導き、次いで、単位行列式にスケーリングする。これらのパラメータを用いると最近傍の物標からの戻りのＳＮＲは、７．４ｄＢであり、一方、最遠方の物標からの戻りのＳＮＲは、−１４．３ｄＢである。アルゴリズム１および２では、各有意検定の水準αの選択が必要である。本実施例では、両方のアルゴリズムをα＝１０−３で使用する。
【００５７】
アルゴリズムの性能を１０００個の測定実現値にわたり平均することにより評価した。測定実現値ごとに、アルゴリズムにより戻される推定値は、割り当てアルゴリズムを使用して物標に割り当てた。それらが割り当てられた物標のパラメータ値の一定領域内にある推定値は、真の物標検出とみなされ、そうでないものは誤った検出である。本実施例では、物標ごとの真の検出の数、ならびにパラメータの確度は、ＲＭＳ位置誤差により測定したように推定する。この結果を表１に示す。単一物標の位置推定に対するクラマー・ラオ境界（Ｃｒａｍｅｒ−Ｒａｏ  ｂｏｕｎｄ）も示す。結果によると、アルゴリズムは適度に大きい数の物標の位置を確実かつ正確に特定することができる。結果において留意すべき１つの特徴は、−１０．５９ｄＢの物標について得られた検出結果は、−１０．９２ｄＢおよび−１１．９５ｄＢの物標について得られた検出結果よりも悪いことである。これは、この物標のドップラー周波数が２つのフーリエ周波数間の中間点の近くに入るからである。
【００５８】
表１：図２のシナリオに対するシミュレーション結果
【表１】
2015514971.tif 000035
【００５９】
図５は、受信機１６０Ｂに単一のアンテナのみがある代替実施形態を示している。戻り信号は、図２に関連して上述した類似の方法でＲｘ処理モジュール１７０Ｂの信号抽出器４１０により抽出されるが、単一アンテナがあるだけなので角度情報を抽出するには情報が不十分である。したがって、ドップラーは、上記の図２に関連して説明した再帰的処理と同様の再帰的処理を使用してドップラープロセッサ４２０により推定するこができるが、距離範囲情報のみが距離範囲プロセッサ４３０により抽出され、物標データベース４４０に記憶される。
【００６０】
上記の記載では、一定のステップがプロセッサにより実行されるように説明されているが、そのようなステップはしばしば、例えばハードウェアまたはプログラミングの制約に起因して電子的に実装されるステップに対して実行すべきいくつかのサブステップを必要とすることを理解されたい。
【００６１】
好ましい実施形態の方法は、典型的には専用の回路において提供される。しかしながら、方法はまた、方法を実行するための処理回路を構成するのに使用されるプログラムコード、すなわち装置の１つまたは複数のプロセッサにより実施される１組の命令として供給することによっても提供することができる。そのようなプログラムコードは、いくつかの形態で供給することができる。例えば、プログラムコードは、プロセッサに関連する既存のメモリ装置、またはプログラムコードを含む新しいメモリにＥＰＲＯＭが置き換えられるような既存のメモリに書き込まれたデータ信号として供給することもできる。コードがメモリに書き込まれる場合、コードは、ディスク、サムドライブなどのような別の有形のコンピュータ可読媒体などの知られた技術にしたがって、または記憶装置から遠隔コンピュータにダウンロードすることによって供給することができる。さらにアーキテクチャに応じて、プログラムコードはいくつかの異なる場所に存在してもよい。例えば、方法の特有の態様を実行する別々のプロセッサに関連するメモリに存在してもよい。そのような例では、メモリの組は、コンピュータプログラムコードを含む１組のコンピュータ可読媒体を与える。実際のプログラムコードは任意の適切な形をとってもよく、また方法（記載されたアルゴリズムを含む）の上記の説明から熟練プログラマにより容易に作り出すことができる。
【００６２】
本明細書において「プロセッサ」という用語は、デジタル信号を生成し処理することができる任意の装置を総称的に意味するように使用される。しかしながら、典型的な実施形態は、デジタル信号処理の要求に最適化されたデジタル信号プロセッサを使用する。
【００６３】
本発明の当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく多くの変更を施すことができることを理解されよう。本発明の実施形態の一定の特徴を使用してさらなる実施形態を形成することができることも明白であろう。
【００６４】
例えば、上記の実施形態は各検出期間において、同じＣＷ波形を使用することを示しているが、ＣＷ波形は、検出期間同士の間で、またはあまり定期的でなく周波数ホッピングを行うことも可能であることを理解されたい。ＣＷ波形を周波数ホッピングすることにより、有利なことには他の物標情報収集システムからの干渉の可能性が減少する。さらに、例えばＲＳＦトーンがＣＷ波形と同じ周波数バンドに生成されることを回避するために、制約条件をＲＳＦ波形のランダム性の度合いに課してもよいことを理解されたい。
【００６５】
同様に、一部の実施形態では、受信機は、アンテナ要素よりも少ない受信チェーンを有してもよい。例えば、８つのアンテナ要素および８つの受信チェーンが戻り信号を同時に取得するのに使用される代わりに、４つのアンテナ要素（アンテナ要素の第１のサブセット）を、第１の時間に適切な切り換え回路を使用して４つの受信チェーンに接続して戻り信号を取得してもよく、第２の４つのアンテナ要素（第１のサブセットに相補的なサブセット）を第２の時間に４つの受信チェーンに接続してもよい。そのとき、２つの期間からのデータは、実際には、後続の処理において単一期間からのデータとして処理することができる。
【００６６】
本明細書において、従来技術が参照される場合、そのような参照は、従来技術がいかなる国においても当該技術分野で、共通の一般知識の一部を形成していることを承認するものではないことを理解されたい。
【００６７】
添付の特許請求の範囲および上記の本発明の説明において、文脈上明示の言葉または必然的な含意のゆえに他の解釈が必要とされる場合を除き、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という言葉、または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は包括的な意味で使用され、すなわち明言された特徴の存在を特定するものであり本発明の様々な実施形態においてさらなる特徴の存在または追加を排除するものではない。
【図１】
2015514971.tif 000036
【図２】
2015514971.tif 000037
【図３】
2015514971.tif 000038
【図４】
2015514971.tif 000039
【図５】
2015514971.tif 000040
【図６】
2015514971.tif 000041
【国際調査報告】
2015514971.tif 000042
2015514971.tif 000043
2015514971.tif 000044