(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状の送信信号を発生し、この送信信号の周波数を複数のステップ周波数に順次変調し周波数変調後の送信信号を送信波として目標に照射し、この目標から反射された上記送信波の反射波を受信して得た受信信号を周波数分析することによって上記目標の相対速度と距離を算出する車載用のレーダ装置において、
上記目標からの反射波を受信する受信機と、
上記受信機から転送される受信信号を入力し、受信信号中の特定の周波数成分を抑圧する高域通過フィルタと、
上記高域通過フィルタの抑圧処理をオン・オフするためのスイッチと、
上記スイッチを、受信信号のレンジ番号により目標までの距離が所定値以上の時オンし、所定値未満の時はオフするスイッチ制御手段と
上記スイッチによる受信機での受信信号または高域通過フィルタ処理後の受信信号を入力し周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備え,
上記スイッチ制御手段は、
自車の移動速度を取得する速度情報取得手段と、
自車速度に応じて上記高域通過フィルタをオンにする上記所定の距離が定められた高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブルと、
上記速度情報取得手段からの自車の移動速度と、上記受信機よりの受信信号を入力し、その受信信号のレンジ番号が、高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブルに定められた高域通過フィルタをオンにする上記所定の距離よりも遠方に該当するときは、高域通過フィルタをオンにする信号を、上記所定の距離よりも近い距離に該当するときは、高域通過フィルタをオフにする信号を出力する高域通過フィルタ処理実施判定手段を備える構成にされた
ことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を目標に照射し、目標からの反射波を受信して目標の速度や目標までの距離等を検出するレーダ装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
交通事故の防止や運転者の負荷軽減等を目的として、自動車等の車両にレーダ装置を搭載して車両周囲の障害物等を自動的に検出し、その検出結果を反映して車両走行の安全性を高めようとする研究が盛んに行われている。
車両の走行制御に供するレーダ装置には、障害物や他の車両等の相対速度情報を高精度に検出することが要求され、現在では高級車を中心に搭載されて実用化の段階に入っている技術もある。
【０００３】
自動車搭載用レーダの普及にあたっては低価格化が鍵となる。レーダ装置の低価格化を図る上では、低速の信号処理で実現可能なＦＭＣＷ(Frequency Modulated Continuous Wave)方式や２周波ＣＷ(Continuous Wave)方式が現在有利である。
【０００４】
ＦＭＣＷ方式は、周波数上昇期間と周波数下降期間という２つの観測期間において目標からの反射波を受信して得た受信信号と送信信号とのビート信号を生成し、周波数上昇期間で得たビート信号と周波数下降期間で得たビート信号とを組み合わせて目標の相対速度と距離とを検出する方式である。この方式において複数目標を受信した場合、ｕｐ掃引とｄｏｗｎ掃引での検出周波数のペアリングを行わなければならない。
【０００５】
一方、２周波ＣＷ方式は、２つの周波数ｆ１、ｆ２の送信波を一定期間ずつ送信して、それぞれの受信波の周波数と位相情報から目標を検出する方式である。２周波ＣＷ方式は、送受信系が簡素であり信号処理負荷はＦＭＣＷ方式と同等であるため、低コスト化を優先する場合のレーダ方式として有効である。しかしながら、二つの送信周波数に対する受信信号の目標周波数成分の位相差から距離を求めるという原理に基づいているため、等速の複数目標が存在する場合には多重波(位相の異なる同じ周波数の複数波)環境となり距離計測に誤作動が発生するという問題が生じる。
【０００６】
以上のように、従来のこのようなレーダ装置では等速度で移動する複数目標を検出することは難しい。これに対して、送信周波数を細かい周波数差でステップ状に変化させ、送信波をパルス化することで等速複数目標の距離分離を可能にした多周波ステップＩＣＷ(Interrupted Continuous Wave)方式が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００７】
車載用レーダでは非常に近距離の目標の検出が望まれており、送信波をパルス化するにあたっては精度よく送信波をオン・オフするデバイスや回路が必要である。ところが、車載用レーダは低コスト化が課題の一つになっており、パルスのオン・オフを高速・高精度に実施できる高価なデバイス等を採用することが難しい。その結果、送信波をパルス化するため瞬時に出力をオフにすることができず、送信波出力が０になる前に反射波の受信処理が開始されてしまい、受信機に送信波が一部混入してしまうことが避けられない。これは、送受信アンテナを共用する、しないにかかわらず生じる課題である。
【０００８】
【非特許文献１】稲葉敬之、“多周波ステップICWレーダによる多目標分離法”、信学論Ｂ、2006-3、Vol.J89-B No.3 pp.373-383。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
多周波ステップＩＣＷ方式を用いた車載用レーダは，目標の移動速度にかかわらず複数目標の検出が可能である．しかしながら，送信波の漏れ込みを同時に受信すると遠方の目標対雑音電力比が小さい目標を検出することが困難になる場合があった。
【００１０】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。すなわち、多周波ステップＩＣＷ方式を用いた車載用レーダにおいて、送信波の漏れ込みを抑圧するフィルタを備え、且つフィルタを動作させる距離範囲を限定することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るレーダ装置は、
パルス状の送信信号を発生し、この送信信号の周波数を複数のステップ周波数に順次変調し周波数変調後の送信信号を送信波として目標に照射し、この目標から反射された上記送信波の反射波を受信して得た受信信号を周波数分析することによって上記目標の相対速度と距離を算出する車載用のレーダ装置において、
上記目標からの反射波を受信する受信機と、
上記受信機から転送される受信信号を入力し、受信信号中の特定の周波数成分を抑圧する高域通過フィルタと、
上記高域通過フィルタの抑圧処理をオン・オフするためのスイッチと、
上記スイッチを、受信信号のレンジ番号により目標までの距離が所定値以上の時オンし、所定値未満の時はオフするスイッチ制御手段と
上記スイッチによる受信機での受信信号または高域通過フィルタ処理後の受信信号を入力し周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備え,
上記スイッチ制御手段は、
自車の移動速度を取得する速度情報取得手段と、
自車速度に応じて上記高域通過フィルタをオンにする上記所定の距離が定められた高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブルと、
上記速度情報取得手段からの自車の移動速度と、上記受信機よりの受信信号を入力し、その受信信号のレンジ番号が、高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブルに定められた高域通過フィルタをオンにする上記所定の距離よりも遠方に該当するときは、高域通過フィルタをオンにする信号を、上記所定の距離よりも近い距離に該当するときは、高域通過フィルタをオフにする信号を出力する高域通過フィルタ処理実施判定手段を備える構成にされる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るレーダ装置によれば、目標から反射した反射波を受信し、この受信信号を入力して、受信信号中の特定の周波数成分、例えば相対速度０に対応する信号成分を抑圧するためのフィルタを備え、目標までの距離が所定値以上のレンジ番号の受信信号を受信したときに上記フィルタ処理を実施して出力し、所定値未満のレンジ番号の受信信号を受信したときは上記フィルタ処理を実施しないで出力し、その出力信号を周波数分析して目標信号を抽出し、目標信号から目標までの距離を計測するように構成されているので、従来の多周波ステップＩＣＷ方式を用いた車載用レーダでは困難であった、送信波の漏れ込みを同時に受信した場合の遠方目標の検出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による自動車等の車両に搭載されるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１は送受信アンテナ、２は送信機、３はサーキュレータ、４は受信機、５は受信機４からの受信信号の処理経路を切り替えるスイッチ、６はスイッチ５の切り替えを制御するスイッチ制御手段、７は入力される信号の周波数０の成分に対して阻止領域を形成する高域通過フィルタ、８は高域通過フィルタ７から転送された信号について周波数分析を行う周波数分析手段、９は周波数分析手段８の結果から目標信号を抽出する目標検出手段、１０は検出された目標信号から目標までの距離を計算する目標距離算出手段である。
図２は、多周波ステップＩＣＷ方式における送信信号の変調方法と送受信のタイミングを示す図である。
【００１４】
図３は、高域通過フィルタ７の内部構成を示すブロック図である。図３において、２２は所望の抑圧量を実現できるように予め設計されたフィルタ係数を記憶しておくフィルタ係数記憶手段、２０はスイッチ５より転送された受信信号を夫々Ｔｓ〜（Ｍ−１）×Ｔｓだけ遅延させる複数の遅延器、２１は夫々の遅延器２０からの各遅延信号とフィルタ係数ｈｌとを夫々乗算する複数の乗算器、２３は各乗算器２１の出力信号を全て加算する加算器である。
図４は、高域通過フィルタ７の振幅特性の一例を示す振幅特性図である。
図５は、スイッチ制御手段６の内部構成を示すブロック図である。図５において、１１は速度センサ等から自車の移動速度を取得する速度情報取得手段、１２は高域通過フィルタ７の処理を実施するための自車の移動速度と目標までの距離の情報を記憶した高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル、１３は速度情報取得手段１１から転送される自車速度と高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル１２を比較して、高域通過フィルタの処理を実施する距離を算出し、受信信号の受信タイミングにより高域通過フィルタの処理を実施するか否かを判定してスイッチの制御信号をスイッチ５へ転送する高域通過フィルタ処理実施判定手段である。
【００１５】
続いて、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の動作について説明する。レーダ装置に要求される速度分解能を満足するために周波数分析処理の原理上必要とされる最小観測時間をＴCとする。
送信機２は、送信信号を発生し、発生した送信信号の周波数を所定の波形に変調する回路である。送信機２では電圧制御発信器を備えていて、この電圧制御発信器への入力電圧を制御することにより、周期的に周波数を変調させた基準信号を送信信号として発生する。この基準信号はＲＦ（Radio Frequency）帯域の送信信号に周波数変換される。そして、ＲＦ変換された送信信号を所定のパルス繰り返し時間でパルス化することにより、送信パルス信号を発生する。
【００１６】
送信機２での発生した基準信号は、上記最小観測時間にＴC内において、基準信号の周波数をΔｆずつ増加させる周波数変調過程をＭ回反復する。ここで、Ｍは２以上の自然数である。図２は、このようにして発生した基準信号の波形図である。反復される周波数変調過程は、時間ＴPRI毎にＮ段階（ただしＮは２以上の自然数）に亘って基準信号の周波数をΔｆずつ増加させるものである。１回の周波数変調過程の時間幅ＴSはＴS＝ＴPRI×Ｎで与えられる。また変調される周波数の範囲（帯域幅）ＢはＢ＝Δｆ×Ｎから得られる。
このようにして発生した基準信号はＲＦ帯域の送信信号に変換され、さらに送信パルス信号に変換されてサーキュレータ３を介してアンテナ１より送信波として周波数変調過程のパルス繰返し番号ｍごとに放射方向を少しずつ変化させて放射される。目標に照射された送信波はその一部がエコー（反射波）として再びアンテナ１に到来する。
【００１７】
サーキュレータ３は、送信機２で発生させた送信パルス信号とアンテナ１との接続及び受信機４、とアンテナ１との接続を時分割で切り替えるスイッチである。すなわち送信パルス信号を送信波として目標に照射するタイミングでは、送信機２とアンテナ１とを直結する。一方、送信波が目標で反射されてエコー（反射波）としてアンテナ１に戻ってくるタイミングでは、受信機４とアンテナ１とを直結するようになっている。こうすることによって、アンテナ１を送受兼用とすることができ、回路規模や装置規模を小さくすることができる。
【００１８】
受信機４は、より低速の信号処理回路で受信信号を処理可能とするために、サーキュレータ３から転送されるＲＦ帯域の受信信号をビデオ帯域の信号に周波数変換するとともに、ベースバンド変換を行う部位である。
アンテナ１は、反射波を受信してアナログ受信信号を出力する。アナログ受信信号は受信機４でベースバンド変換され、ベースバンド変換後の受信信号が出力される。目標の個数をＩとし、周波数変調過程の繰返し番号をｍ、ステップ周波数のステップ番号をｎとした場合に、周波数変調過程のパルス繰返し番号ｍにおけるステップ番号ｎのベースバンド変換後の受信信号をＸ(ｎ，ｍ)とすると、Ｘ（ｎ，ｍ）は式（１）で表される。
【００１９】
【数１】
0005361208.tif 000002
【００２０】
ここで、σi、ｖi、Ｒiは各目標のレーダ反射断面積、相対速度、距離であり、φiは目標個別の定位相項である。
【００２１】
受信信号は同じく受信機４で、Ａ／Ｄ変換されてディジタル受信信号に変換される。スイッチ５は、受信機４から転送されるベースバンドのディジタル受信信号を高域通過フィルタ７に転送するか、周波数分析手段８へ転送するかを切り替える装置である。このスイッチの切り替えのタイミングは、スイッチ制御手段６によって制御される。
【００２２】
車載用のレーダ装置は、近距離の目標を検出することを目的とすることが多い。ここでは、それに加えてやや遠方の目標まで検出することを目的としたレーダ装置を前提とする。
車載用レーダ装置は、自動車本体の価格が抑えられている現状から、低コスト化が重要である。そのため、レーダ装置を構成する部品や回路にも高性能の製品を使用することができないことが多い。それ故、送信信号が直接受信機に漏れ込むことがある。送信パルス形成時の送信信号オン・オフ制御は高速且つ安定した処理を実施できるデバイスを使用することが望ましいが、必ずしもそのような製品を使用できないからである。
【００２３】
車載用のレーダ装置では、このような送信信号の漏れ込みを自車からみて相対速度０の目標として検出してしまう。しかも、全ての距離にそのような偽の目標が存在しているものと認識してしまい、正常な目標検出を行うことが難しくなる。また、遠方の目標のような反射電力の小さい信号が検出できなくなる可能性がある。そこで、本実施の形態では、この送信信号の漏れ込みを高域通過フィルタ７で抑圧して目標検出性能を改善することができるレーダ装置を提示する。
【００２４】
図３に高域通過フィルタ７の構造の一例を示す。図３はＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタによる実現例であるが、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタでも構わない。
スイッチ５より転送されたディジタル受信信号は、図２に示したように送信パルス送出後に受信信号を一定のサンプリング間隔でディジタル信号として取り込まれている。このサンプリングのタイミングがレーダからの距離の違いとなって表れる。高域通過フィルタ７では、このようにして収集された受信信号を距離毎に且つ、変調時の周波数毎に処理することによって上記送信信号の漏れ込みが抑圧される。まず、ディジタル受信信号（以下、受信信号と記す）はレンジ番号毎に分け、且つ変調時の周波数ｆｎで送信されたときの受信信号をＸ（ｎ，ｍ，ｒ）とする。ここでｒはレンジ番号である。
【００２５】
この受信信号を図４に示すような振幅特性を持つディジタルフィルタで処理することにより、ドップラー周波数０、即ち自車レーダとの相対速度が０の信号成分を抑圧することができる。
フィルタ係数ｈｌは、所望の抑圧量を実現できるように予め設計しておき、フィルタ係数記憶手段２２に記憶しておく。スイッチ５より転送された受信信号は、遅延器２０によってＴｓ〜（Ｍ−１）×Ｔｓだけ遅延を受けた後、それぞれ乗算器２１でフィルタ係数ｈｌと乗算される。乗算器２１の出力信号は全て加算器２３で加算されて出力信号ＸＨＰＦ（ｎ，ｍ，ｒ）となる。これを数式で表すと次式のようになる。
【００２６】
【数２】
0005361208.tif 000003
【００２７】
式（２）の処理をｎとｒを固定してｍ方向、即ちパルスヒット方向に実施する。これを全てのｒとｎの組み合わせについて実施する。
【００２８】
送信信号の漏れ込みはレーダにとっては目標検出に不要な信号であるので、できれば全ての距離に存在する漏れ込み信号を抑圧したい。しかしながら、上記高域通過フィルタ７の処理は全ての距離からの受信信号に対して実施するわけではなく、スイッチ制御手段６の結果に従って、スイッチ５が切り替えられて、受信信号に対する高域通過フィルタ処理がオン・オフされる。高域通過フィルタ７をオン・オフする理由を以下に説明する。ここで、自車レーダから目標までの距離が近距離、及び遠距離の場合について分けて説明する。
【００２９】
目標が遠距離であるとき：
現時点での目標との距離が遠くても検出しておきたいのは、自車よりも高速度で走行し後ろから接近してくる車両や、自車より速度が遅く自車が後ろから徐々に距離が近づいていくような前を走行中の車両、或いはその他の物体である。相対速度が０、即ち自車と等速で走行しているような車両は距離が離れていることもあり、当面は自車走行の支障にはならない。前述したように、送信信号の漏れ込みは相対速度０の成分として検出されるので、高域通過フィルタ処理を実施することで抑圧することができる。同時に上記のような遠距離で自車と等速で移動している車両からのエコー（反射波）も抑圧してしまうが、自車の走行の支障となる可能性は低く、無視しておいて構わない。それよりも、自車に接近する目標の検出の妨げになる不要信号を抑圧することを優先して、高域通過フィルタ７による処理を実施する。
【００３０】
目標が近距離であるとき：
現時点での目標との距離が近い場合、目標の移動速度にかかわらず全てを検出しておく必要がある。車間距離があまり空けられなくて前車を追走している時に、前車が自車と等速で移動していても、急ブレーキをかけられたり、急な進路変更をされたりする可能性があるため注視しておかなければならない。ところが、高域通過フィルタ７の振幅特性は、図４に示したようにドップラー周波数０に周波数成分が集中する送信信号の漏れ込み成分を除去するように設計されているので、同時に相対速度０の目標信号まで抑圧してしまう。このような状況は、検出すべき目標を見失っていることになり危険である。そこで、このような状況が起こりうる距離では高域通過フィルタ７の処理を実施しない。幸いなことに、目標との距離が近いため、目標からの反射信号電力が送信信号の漏れ込み電力よりも大きいことが多く、高域通過フィルタ処理を実施しなくても運用上問題にならないと考えられる。
【００３１】
ここでスイッチ制御手段６の動作について説明する。高域通過フィルタ７の処理を実施するか否かの判定のポイントは、車載レーダ装置で等速移動目標がどの距離から無視できるかということである。本実施の形態１では、スイッチ制御手段６が自車の速度に応じて高域通過フィルタ７をオンにする距離をテーブルとして保持しておき、それに従ってスイッチ５をオン・オフするように動作する。自車速度と高域通過フィルタ７をオンにする距離のテーブルを備えたスイッチ制御手段６の構成例を図５に示す。
【００３２】
スイッチ制御手段６では、まず速度情報取得手段１１から自車の移動速度が高域通過フィルタ処理実施判定手段１３に転送される。これは速度センサ等から得られる数値である。次に、高域通過フィルタ処理実施判定手段１３では、高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル１２を参照して、得られた自車速度に対応する高域通過フィルタ処理実施距離を求める。例えば、高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル１２は、速度３０〜４０ｋｍ／ｈのときＲ１ｍ以遠、速度４１〜５０ｋｍ／ｈのときＲ２ｍ以遠、速度５１〜６０ｋｍ／ｈのときＲ３ｍ以遠、というように自車速度が求まれば高域通過フィルタをオンにする距離ＲＨＰＦが出力されるように設定しておく。この結果に基づいて、受信信号のレンジ番号がＲＨＰＦより小さい時は高域通過フィルタ７の処理を実施せず、レンジ番号がＲＨＰＦ以上の時だけ高域通過フィルタ処理を施すようにスイッチ５を切り替える制御信号を転送する。
【００３３】
周波数分析手段８は、複数の周波数変調過程に亘って同一のステップ周波数に変調された送信信号の反射波から得られた受信信号を、一部高域通過フィルタ７で処理したものを周波数分析する。この処理は、記憶されている受信信号Ｘ(ｎ，ｍ，ｒ)のうち、レンジ番号ｒ毎にｎを固定して、複数のパルス繰返し番号ｍに対して得られるＸ(ｎ，ｍ，ｒ)を取得して周波数分析することに相当する。周波数分析方法としてフーリエ変換を用いるとすれば、周波数分析結果は式（３）で表される。
【００３４】
【数３】
0005361208.tif 000004
【００３５】
なお、以下の説明において、式（３）におけるｋを周波数成分番号と呼ぶ。
【００３６】
目標検出手段９は、式（３）で得られる周波数分析結果から目標を検出する。まず式（３）で表されるＦk(ｎ，ｒ)の振幅値の和を、例えば式（４）のように算出する。
【００３７】
【数４】
0005361208.tif 000005
【００３８】
続いて、目標検出手段９は、式（４）のＧk（ｒ）の値がピークとなる周波数成分番号ｋを求める。この処理は、式（４）の左辺Ｇkの値を極大とする周波数成分番号ｋpeak（ｒ）を探索することによって実施される。一方、式（２）で表される高域通過フィルタ７通過後の受信信号のピーク周波数ｆpeak(ｎ，ｒ)は式（５）で与えられる。
【００３９】
【数５】
0005361208.tif 000006
【００４０】
目標検出手段９は、式（４）を極大とするピーク周波数番号と式（５）とから目標の相対速度ｖiを求めて、このｖiを相対速度として出力する。
また、この相対速度の算出に用いたピーク周波数の情報を周波数分析情報として出力する。周波数分析情報とは、例えば周波数分析手段８が出力する周波数分析結果（式（３）の結果）とこの周波数分析結果の振幅値のピークとなる周波数成分番号（式（４）の値を極大にするｋ）を含む情報である。
【００４１】
目標距離算出手段１０は、式（３）における一つのｎについて求められた複数の周波数変調過程に亘るピーク周波数を他のｎについても求め、それぞれのピーク周波数の位相間変位（変化の度合い、変化率）に基づいて等速複数目標の距離を分離する部位である。この処理は、周波数変調過程においてステップ周波数を単調増加、あるいは単調減少させる場合には、ｎ方向についてのピーク周波数の位相勾配を求めることに相当する。
【００４２】
具体的には、目標距離算出手段１０は、反復される複数の周波数変調過程の同一ステップ周波数に変調した送信波のエコー（反射波）を受信して得た受信信号を、超分解能周波数推定法により周波数分析する。このような超分解能周波数推定法としては、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique）法、ＭＬ(Maximum Likelihood)法、Capon法、最大エントロピー法、線形予測法、最小ノルム法を用いることができるが、ここではＭＵＳＩＣ法を例に具体的な処理の例について説明する。
【００４３】
まず、目標検出手段９によって求められた周波数分析手段８によるフーリエ変換出力での振幅値がピークとなる周波数の一つを周波数番号ｋpeakとする。目標距離算手段１０は、周波数分析結果において、周波数番号ｋpeakに対応する周波数成分と、この周波数成分の前後のいくつかの周波数成分とを組み合わせて周波数平均処理を行う。
【００４４】
以下の説明においては、例として周波数番号ｋpeakに対応する周波数成分とこの周波数成分の前後の周波数成分を一つずつ用いるものとする。すなわち、周波数番号ｋpeak−１に対応する周波数成分、周波数番号ｋpeakに対応する周波数成分、周波数番号ｋpeak＋１に対応する周波数成分の３つを用いる。
【００４５】
周波数番号ｋpeakの周波数成分に複数の目標が存在する場合に、それぞれの目標の距離を分離するためには、送信信号の周波数変調過程の各ステップ周波数部分間で、受信信号間の周波数を分離する必要がある。周波数変調過程のステップ周波数番号ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）が異なる周波数を分離可能とするために、まずステップ周波数番号ｎの異なるデータサンプリングをＮsからなるサブ行列Ｆqとして、
【００４６】
【数６】
0005361208.tif 000007
【００４７】
を定義し、このサブ行列Ｆqの相関行列の平均処理を式（７）のように行う。
【００４８】
【数７】
0005361208.tif 000008
【００４９】
ここで、Ｈは行列の複素共役転置、<  >はｑに関する平均操作を示す。
【００５０】
続いて目標距離算出手段１０は、式（７）によって周波数平均して得られた相関行列Ｒの固有値展開を行い、雑音の固有値に対応する固有ベクトルｅα（α＝１，…，ＮS−Ｐ）からなる雑音空間Ｅ＝［ｅ1  …  ｅNs-Ｐ］を求める。ここで、Ｐは信号数であり、例えば、雑音の固有値より大きな固有値数から得られる。
【００５１】
このあと目標距離算出手段１０は、周波数推定処理を行って複数の目標の距離をそれぞれ算出する。この周波数推定処理は次のようなものである。即ち、式（８）のようにモードベクトルａ(Ｒ)と雑音空間Ｅによって表される評価関数ＭＵＳＩＣ（Ｒ）の値を極大にするモードベクトルを算出する。
【００５２】
【数８】
0005361208.tif 000009
【００５３】
【数９】
0005361208.tif 000010
【００５４】
ここでモードベクトルａ(Ｒ)は式（９）によって与えられる。
即ち、式（８）の評価関数ＭＵＳＩＣ(Ｒ)を極大にする式（９）のモードベクトルａ(Ｒ)を与えるＲを複数算出し、それらを複数の各目標の距離として出力する。
【００５５】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、従来の多周波ステップＩＣＷ方式を用いた車載用レーダでは困難であった、送信波の漏れ込みを同時に受信した場合の遠方目標の検出が可能になる。
【００５６】
なお、上述の説明においては周波数分析方法としてフーリエ変換を例にとって説明したが、超分解能法で周波数分析を行うように変更することはこの分野に属する通常の知識を有する者にとって容易である。
【００５７】
また、周波数変調過程において、送信機２では基準信号の周波数をΔｆずつ段階的に単調増加させるものとした。しかしながらここで要求される構成としては、複数の周波数に変調させることのみであるから、周波数を単調減少させる構成やランダムな周波数に変調させる構成など、他の方法で周波数変調を行ってもよい。
【００５８】
また、実施の形態１では、多周波ステップＩＣＷ方式を用いたレーダを前提にして説明をしてきたが、距離毎に高域通過フィルタをオン・オフ制御する方法は、送信信号に周波数変調を実施しないような通常のパルスドップラー方式を用いたレーダ装置においても同様な効果が期待できる。
【００５９】
また、実施の形態１では送信アンテナと受信アンテナを共用する構成のレーダ装置を提示したが、送信アンテナと受信アンテナを別に備えた構成のレーダ装置においても同様な効果が期待できる。
【００６０】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成図である。図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。実施の形態１によるレーダ装置と比べて特徴的な部分は、信号選択手段３０を設けた点と、高域通過フィルタ７を経由した信号と高域通過フィルタ７を経由しない信号とを保持する点にある。
【００６１】
続いて、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の動作について説明する。この発明の実施の形態２によるレーダ装置においても、送信機２により送信信号が生成されアンテナ１から放射され、その反射波が受信されるまでの処理は実施の形態１と同様である。本実施の形態２では、受信機４から出力される受信信号を高域通過フィルタ７、周波数分析手段８、目標検出手段９で処理された結果と高域通過フィルタ７を介さずに周波数分析手段８、目標検出手段９で処理された結果の両方が保持され、これらは信号選択手段３０に転送される。
【００６２】
信号選択手段３０には、２組のＧｋ（ｒ）のピーク値、ピークを示す周波数成分番号ｋと式（５）による目標相対速度が入力される。信号選択手段３０では、まず、高域通過フィルタ７を経由しない処理結果のデータで、ピーク値が周波数０の信号成分のピークを示すＧ０（ｒ）であるかどうかがチェックされる。ピーク値が周波数０の成分でない場合、移動目標が正しく検出されていると判断して、この高域通過フィルタ７を経由しない目標検出結果をそのまま目標距離算出手段１０へ転送する。一方、信号選択手段３０に入力されるＧｋ（ｒ）のピーク値が、周波数０成分の番号に等しい場合、送信信号漏れ込みによる誤検出が発生していると判断して、高域通過フィルタ７を経由した目標検出結果を目標距離算出手段１０へ転送する。これを全てのレンジ番号に対して行うことで、距離毎に高域通過フィルタ処理が切り替えられた処理結果を得ることができる。
【００６３】
また、信号選択手段３０における判定を全てのレンジ番号に対して実施するのではなく、連続して高域通過フィルタ経由のデータが選択された場合はそれ以遠の距離でも同様の結果となる可能性が高いため、高域通過フィルタ７を経由した処理結果を自動的に選択しても構わない。
【００６４】
本実施の形態２では、高域通過フィルタ７を経由した処理結果と経由しない処理結果を双方とも保持する構成になっているが、実施の形態１に示したように、スイッチで高域通過フィルタのオン・オフを制御する構成でも構わない。
【００６５】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、従来の多周波ステップＩＣＷ方式を用いた車載用レーダでは困難であった、送信波の漏れ込みを同時に受信した場合の遠方目標の検出が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明のレーダ装置は、交通事故の防止や運転者の負荷軽減等を目的とし、例えば、自動車等の車両に搭載されて車両周囲の障害物等を自動的に検出し、その検出結果を反映して車両走行の安全性を高めるために利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】多周波ステップＩＣＷ方式における送信信号の変調方法と送受信のタイミングを示す図である。
【図３】高域通過フィルタの内部構成を示すブロック図である。
【図４】高域通過フィルタの振幅特性の一例を示す振幅特性図である。
【図５】スイッチ制御手段の内部構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１；送受信アンテナ、２；送信機、３；サーキュレータ、４；受信機、５；スイッチ、６；スイッチ制御手段、７；高域通過フィルタ、８；周波数分析手段、９；目標検出手段、１０；目標距離算出手段、１１；速度情報取得手段、１２；高域通過フィルタ処理実施距離判定テーブル、１３；高域通過フィルタ処理実施判定手段、２０；遅延器、２１；乗算器、２２；フィルタ係数記憶手段、２３；加算器。
【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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