(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間軸に沿って周波数が漸増する上り区間、及び時間軸に沿って周波数が漸減する下り区間を１周期として変調したレーダ波を繰り返し送信し、反射されたレーダ波である到来波を、複数のアンテナからなる受信アンテナにて受信する送受信手段と、
前記送受信手段がレーダ波を送受信する毎に、前記上り区間及び前記下り区間のそれぞれについて、前記受信アンテナにて受信した受信信号に送信に用いた送信信号を混合することで生成したビート信号を周波数解析し、周波数解析それぞれの結果において極大となる周波数成分を各々周波数ピークとして検出するピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段にて検出した前記上り区間における周波数ピーク及び前記下り区間における周波数ピークのそれぞれについて、前記アンテナの各々における受信信号の相関行列を導出し、その相関行列を固有値分解した結果から前記送受信手段にて受信した前記到来波の数を求め、その求めた到来波の数分、前記到来波が到来した方位を表す到来方位及び受信した到来波の電力を表す到来電力を推定し、それらの推定結果を含む方位情報を生成する方位推定手段と、
少なくとも、前記方位推定手段で生成した上り区間の周波数ピークそれぞれに対する方位情報と、下り区間の周波数ピークそれぞれに対する方位情報とを照合し、予め規定された条件を満たす前記上り区間の周波数ピークと前記下り区間の周波数ピークとを１つの組とした周波数ペアを生成するペアマッチング手段と、
前記ペアマッチング手段にて生成された周波数ペアに基づいて、各周波数ペアに対応し、かつ前記レーダ波を反射した物標までの距離、該物標の相対速度を導出すると共に、前記方位推定手段で推定した到来方位それぞれを、各周波数ペアに対応する物標の方位とし、それら前記物標までの距離、該物標の相対速度、及び該物標の方位を少なくとも含む物標情報を、前記周波数ペア毎に生成する物標情報生成手段と
を備え、
前記方位推定手段は、
複数の到来波のうち、隣接する２つの到来波に対する前記到来方位の間の角度範囲が、前記受信アンテナの特性によって予め決まる角度範囲である分離能以下である場合、該２つの到来波に対する到来方位の間に存在する方位を表す仮想方位を導出すると共に、該仮想方位からの到来波に対する到来電力を表す仮想電力を導出する仮想方位導出手段を備え、
前記仮想方位導出手段で導出された仮想方位及び仮想電力を、前記方位情報の１つとすることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記仮想方位導出手段は、
前記２つの物標からの到来波に対する到来方位の中間点となる位置を、前記仮想方位として導出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記仮想方位導出手段は、
受信波ビームを前記仮想方位に向けたときの電力を、前記仮想電力として導出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記方位推定手段は、
ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、またはＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｎｉｑｕｅｓ）により、前記到来方位及び前記到来電力を推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ波を送受信した結果に基づいて、物標を認識するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、時間軸に沿って周波数が漸増する上り区間、及び時間軸に沿って周波数が漸減する下り区間を１周期として変調したレーダ波を送信し、該レーダ波が物標にて反射することで生じた到来波を複数のアンテナがアレイ状に配置された受信アンテナにて受信した結果に基づいて、レーダ波を反射した物標に関する情報（以下、物標情報と称す）を生成するレーダ装置（いわゆるＦＭＣＷレーダ装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のレーダ装置では、上り区間及び下り区間のそれぞれについて、ビート信号を周波数解析した結果から、物標の候補を表す周波数ピークを求める。さらに、各周波数ピークについて、到来波の到来方位（即ち、基準軸に対する角度）及び到来波の受信電力である到来電力を導出する（即ち、方位推定を実行する）。そして、上り区間の周波数ピークと、下り区間の周波数ピークとの間で、到来方位の差が設定角度の範囲内であること、かつ到来電力の差が設定電力の範囲内であることなどの規定条件を満たした周波数ピークの組合せを１つの組（以下、周波数ペアと称す）として生成するペアマッチングを実行する。
【０００４】
さらに、レーダ装置では、ペアマッチングによって生成した周波数ペアに基づいて、ＦＭＣＷレーダに周知の手法から、物標までの距離、物標の相対速度を求め、それら物標までの距離、物標の相対速度、及び物標の方位としての到来方位を含む情報を物標情報として生成する。
【０００５】
ところで、方位推定の方法として、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＭＵＳＩＣ）やＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ＥＳＰＲＩＴ）といった、高分離能アルゴリズムが知られている。
【０００６】
この種の高分離能アルゴリズムでは、上り区間と下り区間とのそれぞれにおける各周波数ピークについて、受信信号の相関行列を生成して固有値分解した結果に基づいて、到来波の数を推定する。そして、例えば、高分離能アルゴリズムとしてＭＵＳＩＣを用いる場合、ＭＵＳＩＣスペクトルの中から、到来波の数分のピーク（ヌル点）を検出することで、到来方位及び到来電力を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４７２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、方位推定の性能を表す指標として、方位分離能が知られている。
このうち、レーダの方位分離能は、隣接する２つの物標からの到来波を正確に分離可能な角度を表し、受信アンテナを構成するアンテナの特性や該アンテナの配置間隔など、受信アンテナの物理的特性等によるハードウェアの性能や、方位推定手法等の信号処理による性能に基づいて決まる。
【０００９】
この結果、近接する２つの物標からの到来波について方位推定を実行する場合、それら２つの到来波に対する到来方位及び到来電力の推定精度は低下することがあった。
つまり、安定して分離できる角度差よりも小さい角度差に２つの物標が接近すると、その２つの物標からの到来波を正確に安定して分離できなくなるという問題があった。
【００１０】
例えば、レーダ装置が搭載された自動車の前方を、一台の大型トラックのような先行車両が走行し、その走行している先行車両の車幅方向全体が方位分離能の範囲内に収まっている場合を想定する。このような場合、先行車両においてレーダ波を反射するポイント（即ち、物標）は、レーダ波の上り区間とレーダ波の下り区間との間で、車両における左右両方の端となったり車両の中央部分となったりするなど変動するだけでなく、１台の先行車両に対して２つに分離してしまうなど、到来波の数が異なる可能性があった。
【００１１】
このとき、各到来波の到来方位は設定角度範囲内となる可能性が高いが、各到来波の到来電力は大きさにばらつきが生じ、それぞれの大きさが設定電力の範囲を超える可能性が高い。このため、レーダ装置において、ペアマッチングを実行しても、適切な周波数ペアを生成できず、レーダ装置にて生成される物標情報の信頼性が低下するという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、レーダ装置において生成する物標情報の信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するためになされた本発明では、送受信手段が、時間軸に沿って周波数が漸増する上り区間、及び時間軸に沿って周波数が漸減する下り区間を１周期として変調したレーダ波を繰り返し送信し、反射されたレーダ波である到来波を、複数のアンテナからなる受信アンテナにて受信する。
【００１４】
その送受信手段がレーダ波を送受信する毎に、ピーク検出手段が、上り区間及び下り区間のそれぞれについて、受信アンテナにて受信した受信信号に送信に用いた送信信号を混合することで生成したビート信号を周波数解析し、周波数解析それぞれの結果において極大となる周波数成分を各々周波数ピークとして検出すると、その周波数ピークのそれぞれについて、方位推定手段が、アンテナの各々における受信信号の相関行列を導出し、その相関行列を固有値分解した結果から送受信手段にて受信した到来波の数を求め、その求めた到来波の数分、到来波が到来した方位を表す到来方位及び受信した到来波の電力を表す到来電力を推定し、それらの推定結果を含む方位情報を生成する。
【００１５】
さらに、ペアマッチング手段が、少なくとも、上り区間の周波数ピークそれぞれに対する方位情報と、下り区間の周波数ピークそれぞれに対する方位情報とを照合し、予め規定された条件を満たす上り区間の周波数ピークと下り区間の周波数ピークとを１つの組とした周波数ペアを生成すると、物標情報生成手段が、その生成された周波数ペアに基づいて、各周波数ペアに対応し、かつレーダ波を反射した物標までの距離、該物標の相対速度を導出する共に、到来方位それぞれを、各周波数ペアに対応する物標の方位とし、それら物標までの距離、該物標の相対速度、及び該物標の方位を少なくとも含む物標情報を、周波数ペア毎に生成する。
【００１６】
ただし、本発明における方位推定手段では、仮想方位導出手段が、複数の到来波のうち、隣接する２つの物標からの到来波に対する到来方位の間の角度範囲が、受信アンテナの特性によって予め決まる角度範囲である分離能以下である場合、該２つの物標からの到来波に対する到来方位の間に存在する方位を表す仮想方位を導出すると共に、該仮想方位からの到来波に対する到来電力を表す仮想電力を導出し、その導出された仮想方位及び仮想電力を、方位情報の１つとする。
【００１７】
つまり、本発明のレーダ装置では、複数の到来波に対する各到来方位のうち、隣接する２つの物標からの到来波に対する到来方位の間の角度範囲が分離能以下、即ち、各到来波の到来電力に関する推定結果が不正確となる可能性が高い場合には、より確からしい方位情報として仮想方位及び仮想電力を導出する。
【００１８】
このため、本発明のレーダ装置であれば、上り区間と下り区間とにおいて反射波の数が異なり、上り区間と下り区間との間で同一物標からの方位情報が大きく異なるような場合であっても、適切にペアマッチングを実施し、周波数ペアを生成することができる。
【００１９】
これにより、本発明のレーダ装置によれば、当該レーダ装置が生成する物標情報の信頼性が低下することを抑制できる。
なお、本発明の仮想方位導出手段が導出する仮想方位及び仮想電力は、隣接する２つの物標からの到来波に対する到来方位の間の角度範囲が分離能以下となる到来波それぞれの到来方位及び到来電力に加えて生成しても良いし、隣接する２つの物標からの到来波に対する到来方位の間の角度範囲が分離能以下となる到来波それぞれの到来方位及び到来電力に替えて生成しても良い。
【００２０】
本発明の仮想方位導出手段では、２つの物標からの到来波に対する到来方位の中間点となる位置を、仮想方位として導出しても良い（請求項２）。
このようなレーダ装置によれば、簡易な手法で仮想方位を導出することができる。
【００２１】
また、本発明の仮想方位導出手段では、受信波ビームを仮想方位に向けたときの電力を、仮想電力として導出しても良い（請求項３）。
このようなレーダ装置によれば、簡易な手法で仮想電力を導出することができる。
【００２２】
さらに、本発明においては、到来方位及び到来電力の推定方法として、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＭＵＳＩＣ）、またはＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｎｉｑｕｅｓ（ＥＳＰＲＩＴ）を用いても良い（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】レーダ装置の概略構成を示す図である。
【図２】信号処理部が実行する物標認識の処理手順を示したフローチャートである。
【図３】方位解析処理の処理手順を示したフローチャートである。
【図４】仮想方位及び仮想電力を推定する手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
〈走行支援制御システムについて〉
図１は、本発明が適用されたレーダ装置を用いて構成され、自動車に搭載して用いられる走行支援制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【００２５】
走行支援制御システム１は、レーダ波を送信し、該レーダ波が反射されることで生じた反射波（以下、到来波とも称す）を受信することで、該レーダ波を反射した物標を検出し、該物標に関する情報（以下、物標情報とする）を生成するレーダ装置３０と、そのレーダ装置３０にて生成された物標情報に基づいて自車両を制御する走行支援電子制御装置（以下、走行支援ＥＣＵとする）１０とを備えている。
【００２６】
なお、本実施形態における物標とは、物体において、レーダ波を反射したポイントを表すものである。通常、１つの物体から１つの物標が検出されるものの、例えば、トラックの後部のように物体の大きさが大きい場合、１つの物体から複数検出されることがある。
【００２７】
また、本実施形態における物標情報は、検出した物標までの自車両からの距離と、予め規定された基準軸に対して物標が存在する方位（即ち、角度、以下、物標方位と称す）と、自車両と物標との間の相対速度とを少なくとも含むものである。
【００２８】
この走行支援ＥＣＵ１０は、少なくともＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、少なくともＬＡＮ通信バスを介して通信を行うためのバスコントローラを備えている。
【００２９】
また、走行支援ＥＣＵ１０には、図示しない警報ブザー、モニター、クルーズコントロールスイッチ、目標車間設定スイッチ等が接続されている他、ＬＡＮ通信バスを介して、ブレーキ電子制御装置（ブレーキＥＣＵ）や、エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、シートベルト電子制御装置（シートベルトＥＣＵ）等が接続されている。
【００３０】
つまり、走行支援ＥＣＵ１０は、レーダ装置３０からの物標情報に基づいて、自車両の走行を支援する走行支援制御を実行するように構成されている。本実施形態における走行支援制御として、例えば、先行車両と自車両との車間距離を予め設定された距離に保持するアダプティブクルーズ制御や、自車両と先行車両との車間距離が予め設定された距離以下となると、警告を出力したり、シートベルトを巻き上げたりするプリクラッシュセーフティ制御がある。
〈レーダ装置の構成について〉
次に、レーダ装置３０は、ＦＭＣＷ方式のいわゆるミリ波レーダ装置として構成されたものであり、時間に対して周波数が直線的に増加（漸増）する上り区間、及び周波数が直線的に減少（漸減）する下り区間を一変調周期として有するように変調されたミリ波帯の高周波信号を生成する発振器３１と、発振器３１が生成する高周波信号を増幅する増幅器３２と、増幅器３２の出力を送信信号Ｓｓとローカル信号Ｌｓとに電力分配する分配器３４と、送信信号Ｓｓに応じたレーダ波を放射する送信アンテナ３６と、レーダ波を受信するＮ個（Ｎは、２以上の自然数）のアンテナ３９1〜３９Nからなる受信アンテナ４０とを備えている。なお、受信アンテナ４０を構成するアンテナ３９1〜３９Nは、アレイ状に配置されており、アンテナ３９1〜３９Nのそれぞれに、チャンネルＣＨ1〜ＣＨNが割り当てられている。
【００３１】
また、レーダ装置３０は、受信アンテナ４０を構成するアンテナ３９1〜３９Nのいずれかを順次選択し、選択されたアンテナ３９1〜３９Nからの受信信号Ｓｒを後段に供給する受信スイッチ４１と、受信スイッチ４１から供給される受信信号Ｓｒを増幅する増幅器４２と、増幅器４２にて増幅された受信信号Ｓｒにローカル信号Ｌｓを混合して、送信信号Ｓｓと受信信号Ｓｒとの周波数の差を表すビート信号ＢＴを生成するミキサ４３と、ミキサ４３が生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去するフィルタ４４と、フィルタ４４の出力をサンプリングしデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４５と、ビート信号ＢＴのサンプリングデータを用いて、レーダ波を反射した物標を検出すると共に、その物標についての物標情報を生成する物標認識処理を実行する信号処理部４６とを備えている。
【００３２】
この信号処理部４６は、少なくとも、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、さらに、Ａ／Ｄ変換器４５を介して取り込んだデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理等を実行するための演算処理装置（例えば、ＤＳＰ）を備えている。
【００３３】
つまり、このように構成されたレーダ装置３０では、信号処理部４６からの指令に従って発振器３１が振動すると、その発振器３１で生成され、増幅器３２で増幅した高周波信号を、分配器３４が電力分配することにより、送信信号Ｓｓ及びローカル信号Ｌｓを生成し、このうち送信信号Ｓｓを送信アンテナ３６を介してレーダ波として送信する。
【００３４】
そして、送信アンテナ３６から送出されて物標に反射されたレーダ波（即ち、到来波）は、受信アンテナ４０を構成する全てのアンテナ３９1〜３９Nにて受信され、受信スイッチ４１によって選択されている受信チャンネルＣＨi（ｉ＝１〜Ｎ）の受信信号Ｓｒのみが増幅器３２で増幅された後、ミキサ４３に供給される。すると、ミキサ４３では、この受信信号Ｓｒに分配器３４からのローカル信号Ｌｓを混合することによりビート信号ＢＴを生成する。そして、このビート信号ＢＴは、フィルタ４４にて不要な信号成分が除去された後、Ａ／Ｄ変換器４５にてサンプリングされ、信号処理部４６に取り込まれる。
【００３５】
なお、受信スイッチ４１は、レーダ波の一変調周期の間に、全てのチャンネルＣＨ1からＣＨNが所定回（例えば、５１２回）ずつ選択されるよう切り替えられ、また、Ａ／Ｄ変換器４５は、この切り替えタイミングに同期してサンプリングを実行する。つまり、レーダ波の一変調周期の間に、各チャンネルＣＨ1〜ＣＨN毎かつレーダ波の上り、及び下り区間毎にサンプリングデータが蓄積されることになる。
〈物標認識処理について〉
次に、レーダ装置３０にて実行する物標認識処理について説明する。
【００３６】
ここで、図２は、物標認識処理の処理手順を示すフローチャートである。
この物標認識処理は、予め規定された規定時間間隔（即ち、測定サイクル）毎に起動されるものであり、起動されると、図２に示すように、まず、発振器３１を起動してレーダ波の送信を開始する（Ｓ１１０）。続いて、Ａ／Ｄ変換器４５を介してビート信号ＢＴのサンプリング値を取得し（Ｓ１２０）、必要なだけサンプリング値を取得すると、発振器３１を停止することにより、レーダ波の送信を停止する（Ｓ１３０）。
【００３７】
次に、Ｓ１３０にて取得したサンプリング値について周波数解析（本実施形態では、ＦＦＴ処理）を実行し、受信チャンネルＣＨ1〜ＣＨN毎かつ上り／下り区間毎にビート信号ＢＴのパワースペクトルを求める（Ｓ１４０）。このパワースペクトルは、ビート信号ＢＴに含まれる周波数と、各周波数における強度とを表したものである。
【００３８】
そして、上り区間について、パワースペクトル上に存在する各周波数ピークｆｂｕ1〜mを検出すると共に、下り区間について、パワースペクトル上に存在する各周波数ピークｆｂｄ1〜mを検出する（Ｓ１５０）。なお、検出された周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの各々は、到来波の発生源となった物標の候補（以下、物標候補と称す）が存在する可能性があることを意味する。
【００３９】
具体的に本実施形態のＳ１５０では、受信チャンネルＣＨ毎に求められたパワースペクトルを、全ての受信チャンネルで相加平均した平均スペクトルを導出する。そして、その平均スペクトルの中で、強度が予め設定された設定閾値を超える周波数のピーク点に対応する（即ち、平均スペクトルにおける強度が極大となる）周波数を周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄとして検出する。
【００４０】
続いて、周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの各々について、当該周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄに対応する物標候補の方位（即ち、基準軸に対する角度）を表す到来方位、及び当該物標候補からの到来波を受信した受信電力を表す到来電力を推定する方位解析を実行する（Ｓ１６０）。
【００４１】
そのＳ１６０にて推定した到来方位及び到来電力に基づいて、上り区間のビート信号ＢＴから求められた周波数ピークｆｂｕ1〜mと、下り区間のビート信号ＢＴから求められた周波数ピークｆｂｄ1〜mとを、同一物標にてレーダ波を反射したとみなせるもの同士でマッチングして登録するペアマッチングを実行する（Ｓ１７０）。以下、マッチングして登録された周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの組を、周波数ペアと称す。
【００４２】
具体的に本実施形態のＳ１７０では、上り区間の周波数ピークｆｂｕと下り区間の周波数ピークｆｂｄとの全ての組合せについて、到来電力の差、及び到来方位の角度差が予め規定された許容範囲内であるか否かを判定する。その判定の結果、到来電力の差及び到来方位の角度差が共に、許容範囲内であれば、対応する周波数ピークの組を周波数ペアとする。
【００４３】
さらに、登録された周波数ペアに対して、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置における周知の手法により、レーダ装置３０から物標候補までの距離、物標候補と自車両との相対速度を導出する（Ｓ１８０）。本実施形態のＳ１８０では、このとき、物標候補と自車両との相対速度、及び自車両の車速に基づいて、各物標候補の速度を導出すると共に、その物標候補が、停止物体であるか移動物体であるかを判定する。それらの導出した距離及び相対速度（速度）に物標候補が存在する方位を加えた情報を、各周波数ペアと対応付けた上で、物標候補として登録する。
【００４４】
続いて、今回の測定サイクルのＳ１８０で登録された周波数ペア（以下、今サイクルペアと称す）の情報（即ち、距離，速度，方位など）と、前回の測定サイクルで登録された周波数ペア（以下、前サイクルペアと称す）の情報とに基づき、同一物標に対応する周波数ペアを検出する履歴追尾処理を実行する（Ｓ１９０）。
【００４５】
具体的に本実施形態の履歴追尾処理（Ｓ１９０）では、前サイクルペアと今サイクルペアとの全ての組み合わせ（以下、組合せペアと称す）を設定し、その組合せペアの中からいずれか１つを取り出す。そして、取り出した組合せペアにおける前サイクルペアの情報に基づいて予測され、その前サイクルペアに対応する今サイクルペアが存在する位置（以下、予測位置とする）、及び今サイクルペアの速度（以下、予測速度とする）を導出する。この予測位置及び予測速度の導出は、周知の処理であるため、ここでの詳しい説明は省略するが、例えば、カルマンフィルタなどを用いて、時系列に沿った周波数ペア（即ち、物標候補）の挙動を予測し、その予測した結果を、予測位置及び予測速度とすることが考えられる。
【００４６】
そして、履歴追尾処理では、導出した予測位置及び予測速度と、今サイクルペアから導出された位置及び速度とに基づいて、両者の位置差分、及び速度差分を導出する。すなわち、位置差分とは、今サイクルペアから導出された位置（即ち、今サイクルペアに対応する物標候補の位置）と予測位置との差分であり、速度差分とは、今サイクルペアから導出された速度（即ち、今サイクルペアに対応する物標候補の速度）と予測速度との差分である。
【００４７】
続いて、位置差分が予め規定された基準距離より小さく、かつ速度差分が予め規定された上限速度差よりも小さい場合にのみ、当該組合せペアを構成する周波数ペアは同一物標に対応するもの（即ち、履歴追尾があるもの）として、今サイクルペアの接続カウンタのカウント値を、前サイクルペアの接続カウンタのカウント値に１を加算した値へと更新する。
【００４８】
つまり、本実施形態の履歴追尾処理では、前サイクルペアとの履歴追尾がある今サイクルペアは、対応する前サイクルペアの情報（接続カウンタのカウント値）が引き継がれ、前サイクルペアとの履歴追尾が無い今サイクルペアについては、接続カウンタのカウント値が「０」に維持される。
【００４９】
さらに、予め規定された認識閾値以上の履歴追尾が確認された周波数ペアを物標として認識し登録する（Ｓ２００）。具体的に本実施形態のＳ２００では、接続カウンタのカウント値が認識閾値以上であることを、認識閾値以上の履歴追尾が確認されたものとする。
【００５０】
次に、レーダ装置の物標認識処理において周知の外挿補間を実行する（Ｓ２１０）。
具体的に本実施形態の外挿補間は、前サイクルペアの中で、今サイクルペアと履歴追尾がないもののうち、履歴追尾が途絶えてから予め規定された外挿期間内のものについては、周波数ペアの外挿を許可することにより、周波数ペアの登録を継続する。そして、外挿期間が経過した後に、履歴追尾が再開された周波数ペアが検出されなければ、当該周波数ペアの登録を削除する。この外挿補間は、周知の処理であるため、これ以上の詳しい説明は省略する。
【００５１】
そして、Ｓ２００にて登録された物標についての物標情報を、走行支援ＥＣＵ１０に出力する（Ｓ２２０）。なお、Ｓ２２０で出力する物標情報に含まれる物標方位は、Ｓ２００にて登録された物標に対応する物標候補の到来方位である。
【００５２】
その後、今サイクルの物標認識処理を終了し、次の起動タイミングまで待機する。
〈方位解析処理について〉
次に、物標認識処理のＳ１６０にて実行する方位解析処理について説明する。
【００５３】
ここで、図３は、方位解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
この方位解析処理は、図３に示すように、物標認識処理のＳ１６０で起動されると、まず、上り区間のパワースペクトルから抽出された周波数ピークｆｂｕ、及び下り区間のパワースペクトルから抽出された周波数ピークｆｂｄのうち、本方位解析処理での処理が未処理であるものを１つ選択する（Ｓ３１０）。
【００５４】
続いて、下記（１）式に示すように、その選択された周波数の信号成分（ＦＦＴ処理結果データ）を、全チャンネルＣＨ1〜ＣＨNのパワースペクトルから抽出して配列してなる受信ベクトルＸｉ（ｋ）を生成する（Ｓ３２０）。本実施形態において、受信ベクトルＸｉ（ｋ）を生成する際には、データ数を増加するために複数のヌル（即ち、「０」値）を仮想データとして追加しても良い。
【００５５】
なお、（１）式において、符号“Ｔ”は、ベクトル転置を意味する。
【００５６】
【数１】
0005278484.tif 000002
その生成した受信ベクトルＸｉ（ｋ）に基づき、（２）式に従って相関行列Ｒｘｘ（ｋ）を生成する（Ｓ３３０）。なお、（２）式において、符号“Ｈ”は、複素転置行列を意味する。
【００５７】
【数２】
0005278484.tif 000003
そして、Ｓ３３０にて生成した相関行列Ｒｘｘの固有値λ1〜λN（但し、λ1≧λ2≧…≧λN）を求めると共に、固有値λ1〜λNに対応する固有ベクトルＥ1〜ＥNを算出する（Ｓ３４０）。
【００５８】
その固有値λ1〜λNの中で、予め規定された閾値Ｔｈ以下となる固有値λの数を、到来波数Ｌ（ただし、Ｌ＜Ｎ）として推定する（Ｓ３５０）。この到来波数Ｌを推定する手法は、周知の手法であり、数々の手法が提案されているので、ここでの詳しい説明は省略するが、例えば、閾値Ｔｈとして、熱雑音電力に相当する値を規定することが一例として考えられる。
【００５９】
そして、閾値Ｔｈ以下となる（Ｎ−Ｌ）個の固有値に対応した固有ベクトルからなる雑音固有ベクトルＥNOを、下記（３）式で定義し、自車の進行方向を基準とした方位θに対する受信アンテナ４０の複素応答をａ(θ)で表すものとして、（４）式に示す評価関数ＰMU(θ)を求める。
【００６０】
【数３】
0005278484.tif 000004
この評価関数ＰMU(θ)から得られる角度スペクトル（ＭＵＳＩＣスペクトル）は、到来波が到来した方向と一致する方位θにおいて発散して鋭いピークが立つように設定されている。このため、到来波の到来方位θ1〜θL、即ち、物標候補の方位は、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークを検出することにより求められる（Ｓ３６０）。
【００６１】
なお、本実施形態のＳ３６０では、到来方位θにおけるＭＵＳＩＣスペクトルの値が、到来波の受信電力を表す到来電力として求められる。
続いて、到来波数Ｌが２以上であるか否かを判定し（Ｓ３７０）、判定の結果、到来波数Ｌが２以上、即ち、到来波数Ｌが複数であれば（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、Ｓ３６０で求めた到来波の到来方位θ1〜θLのうち、隣接する２つの物標からの到来波における到来方位θの角度差を、絶対値で導出する（Ｓ３８０）。以下、このＳ３８０で導出される、隣接する２つの物標からの到来波における到来方位θの角度差の絶対値を角度差絶対値ａｂと称す。
【００６２】
そして、Ｓ３８０で導出した角度差絶対値ａｂが、予め規定された閾値α以下であるか否かを判定する（Ｓ３９０）。なお、本実施形態における閾値αは、隣接する２つの到来波の到来方位θを確実に分離可能な角度範囲を表す方位分離能として規定されている。この方位分離能は、受信アンテナ４０を構成するアンテナ３９の特性や、該アンテナ３９の配置間隔などに基づいて、周知の考え方によって決まる。
【００６３】
そして、Ｓ３９０での判定の結果、角度差絶対値ａｂが閾値α以下であれば（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、当該角度差絶対値ａｂに対応する２つの到来方位θ（図４中、到来方位θA，θB）の中間地点を方位（以下、仮想方位と称す）とし、その仮想方位からの到来波を受信した場合の電力（以下、仮想電力とする）を推定する（Ｓ４００）。具体的に本実施形態のＳ４００では、受信波ビームを仮想方位に向けたときの電力を、仮想電力として導出する（図４参照）。
【００６４】
その後、Ｓ４１０へと移行する。
一方、Ｓ３９０での判定の結果、角度差絶対値ａｂが閾値αよりも大きければ（Ｓ３９０：ＮＯ）、仮想方位及び仮想電力を推定する必要がないため、Ｓ４００を実行することなく、Ｓ４１０へと移行する。
【００６５】
そのＳ４１０では、隣接する２つの物標からの到来波全てについて、角度差絶対値ａｂを導出して、Ｓ３８０〜Ｓ４１０のステップを実行したか否かを判定する。その判定の結果、隣接する２つの物標からの到来波全てについて、角度差絶対値ａｂを導出して、Ｓ３８０〜Ｓ４１０のステップを実行していなければ（Ｓ４１０：ＮＯ）、Ｓ３６０へと戻り、新たな角度差絶対値ａｂを導出し、Ｓ３８０〜Ｓ４１０のステップを実行する。
【００６６】
なお、Ｓ４１０での判定の結果、隣接する２つの物標からの到来波全てについて、角度差絶対値ａｂを導出して、Ｓ３８０〜Ｓ４１０のステップを実行していれば（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、方位情報を登録する（Ｓ４２０）。
【００６７】
具体的に本実施形態のＳ４２０では、到来波の数Ｌが「１」であれば、その到来波の到来方位θ及び到来電力を方位情報として登録する。
また、到来波の数Ｌが「２」以上（即ち、複数）である場合、その複数の到来波の中に、角度差絶対値ａｂが閾値α以下となる到来波の組合せがなければ、複数の到来波それぞれについての到来方位θ及び到来電力を方位情報として登録する。一方、複数の到来波の中に、角度差絶対値ａｂが閾値α以下となる到来波の組合せがあれば、複数の到来波それぞれについて、到来方位θ及び到来電力を方位情報として登録することに加えて、Ｓ４００にて導出した仮想方位及び仮想電力を方位情報の１つとして、新たな周波数ピークと対応付けて登録する。
【００６８】
続いて、全ての周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄに対して、本方位解析処理での処理を実行したか否かを判定する（Ｓ４３０）。このＳ４３０での判定の結果、全ての周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄに対して、本方位解析処理での処理を実行していなければ（Ｓ４３０：ＮＯ）、Ｓ３１０へと戻り、本方位解析処理を未実行の周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄの中から、１つの周波数ピークを選択して、Ｓ３２０〜Ｓ４３０のステップを実行する。
【００６９】
一方、Ｓ４３０での判定の結果、全ての周波数ピークｆｂｕ，ｆｂｄに対して、本方位解析処理での処理を実行していれば（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、本方位解析処理を終了し、その後、物標認識処理のＳ１７０へと戻る。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態の方位解析処理では、角度差絶対値ａｂが閾値α以下となる到来波の組合せがあれば、その組合せを構成する到来波についての到来方位θA，θBの中間地点を仮想方位とし、その仮想方位に受信波ビームを向けたときの電力を、仮想電力として導出する。その仮想方位及び仮想電力を方位情報の１つとして、到来波の各々についての到来方位θ及び到来電力（即ち、方位情報）に加えて登録する。
【００７１】
つまり、本実施形態の方位解析処理では、複数の到来波に対する各到来方位のうち、隣接する２つの物標からの到来波に対する到来方位の間の角度範囲が分離能以下、即ち、各到来波の到来電力に関する推定結果が不正確となる場合には、より確からしい方位情報として仮想方位及び仮想電力を導出する。
【００７２】
したがって、物標認識処理にてペアマッチングを実行する際に、仮想方位及び仮想電力が利用される。
［実施形態の効果］
この結果、本実施形態の物標認識処理によれば、同一物標からの方位情報が上り区間と下り区間との間で大きく異なるような場合であっても、上り区間から抽出した周波数ピークｆｂｕと下り区間から抽出した周波数ピークｆｂｄとを適切にペアマッチングを実施し、周波数ペアを生成することができる。
【００７３】
これにより、レーダ装置３０によれば、当該レーダ装置３０が生成する物標情報の信頼性が低下することを抑制できる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００７４】
例えば、上記実施形態では、複数の到来波の中に、角度差絶対値ａｂが閾値α以下となる到来波の組合せがある場合、方位解析処理のＳ４２０において、複数の到来波それぞれについて、到来方位θ及び到来電力を方位情報として登録することに加えて、Ｓ４００にて導出した仮想方位及び仮想電力を方位情報の１つとして、新たな周波数ピークと対応付けて登録していたが、このような場合にＳ４２０にて登録する情報は、Ｓ４００にて導出した仮想方位及び仮想電力のみを方位情報として、新たな周波数ピークと対応付けて登録しても良い。
【００７５】
また、上記実施形態では、方位解析として、ＭＵＳＩＣ法による方法を説明したが、本発明における方位解析の手法は、これに限るものではなく、例えば、ＥＳＰＲＩＴ法でも良い。
【００７６】
つまり、相関行列Ｒｘｘを生成して固有値分解した結果に基づいて到来波数Ｌを推定し、その到来波数Ｌ分、到来方位θ及び到来電力を推定する手法であれば、方位解析の手法は、どのようなものでも良い。
【００７７】
また、上記実施形態のレーダ装置３０では、受信アンテナ４０から信号処理部４６までの構成（以下、受信系と称す）として、Ｎ個のアンテナ３９と、一つの受信スイッチ４１、増幅器４２、ミキサ４３、フィルタ４４、及びＡ／Ｄ変換器４５とを備えていたが、本発明における受信系は、受信スイッチ４１を備えていなくとも良い。この場合、受信系は、受信アンテナ４０を構成するアンテナ３９1〜３９Nそれぞれについて、個々のアンテナ３９1〜３９Nから供給される受信信号Ｓｒを増幅するＮ個の増幅器４２1〜４２Nと、増幅器４２1〜４２Nそれぞれにて増幅された受信信号Ｓｒにローカル信号Ｌｓを混合してビート信号ＢＴを生成するＮ個のミキサ４３1〜４３Nと、ミキサ４３1〜４３Nそれぞれが生成したビート信号ＢＴから不要な信号成分を除去するＮ個のフィルタ４４1〜４４Nと、フィルタ４４1〜４４Nそれぞれの出力をサンプリングしてデジタルデータに変換するＮ個のＡ／Ｄ変換器４５1〜４５Nとを備えていても良い。
［実施形態と特許請求の範囲との対応関係］
最後に、上記実施形態の記載と、特許請求の範囲の記載との関係を説明する。
【００７８】
上記実施形態における発振器３１，増幅器３２，分配器３４，送信アンテナ３６，受信アンテナ４０が、特許請求の範囲における送受信手段に相当し、上記実施形態における物標認識処理のＳ１４０，Ｓ１５０が、特許請求の範囲におけるピーク検出手段に相当する。上記実施形態における物標認識処理のＳ１６０が、特許請求の範囲における方位推定手段に相当し、物標認識処理のＳ１７０が、特許請求の範囲におけるペアマッチング手段に相当する。さらに、物標認識処理のＳ１８０が、特許請求の範囲における物標情報生成手段に相当し、方位解析処理のＳ３８０〜Ｓ４００が、特許請求の範囲における仮想方位導出手段に相当する。
【符号の説明】
【００７９】
１…走行支援制御システム  １０…走行支援ＥＣＵ  ３０…レーダ装置  ３１…発振器  ３２…増幅器  ３４…分配器  ３６…送信アンテナ  ３９…アンテナ  ４０…受信アンテナ  ４１…受信スイッチ  ４２…増幅器  ４３…ミキサ  ４４…フィルタ  ４５…Ａ／Ｄ変換器  ４６…信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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