(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信チャネルで得た受信信号を信号処理してターゲットからのエコーを検出するレーダの信号処理回路において、
複数の受信チャネルの受信信号を所定のビン毎の信号強度の信号に変換し、これらを平均してビン毎に信号について複数チャネルの平均値を算出する平均値算出手段と、
得られたビン毎の平均値に対して前後のビンにおける平均値についての移動平均を行い、各ビンにおける判別しきい値を決定する判別しきい値決定手段と、
決定された判別しきい値と前記平均値の比較に基づき、ターゲットのエコーを検出する検出手段と、
を有することを特徴とするレーダの信号処理回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路において、
前記判別しきい値決定手段において、移動平均演算が適用できない最小ビンまたは最大ビン近傍の判別しきい値を移動平均が可能なビン領域で求めた判別しきい値に対する外挿演算により求める外挿手段を有し、
前記移動平均が可能なビン領域で求めた判別しきい値と前記外挿手段により外挿された判別しきい値を用いてターゲットを検出することを特徴とするレーダの信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信信号を信号処理してターゲットからのエコーを検出するレーダの信号処理回路、特にしきい値の設定および複数チャネル受信の際の処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種のレーダが知られており、ターゲットの検出精度を高めるために多くの提案がなされている。
【０００３】
レーダの信号処理においては、基本的に反射波の強度が十分高いことをもって、ターゲットを検出する。例えば、ＦＭＣＷ方式においては、送信波の周波数を順次変更し、送信波と受信波の混合によって得られるビート信号に基づいて、ターゲットを検出する。従って、周波数によってターゲットが分離でき、受信信号についての信号処理においては、周波数解析が利用される。
【０００４】
すなわち、この周波数解析において、ピークを検出することでターゲットを検出することができる。ここで、このピーク検出は、各周波数ビン毎の信号強度を所定の判別しきい値と比較して行うが、このしきい値はバックグラウンドの信号強度に応じて変更することが必要である。このため、通常は複数の周波数ビンについて移動平均を行い、得られた平均値に基づいてしきい値を決定している。
【０００５】
また、多受信チャネルを有するレーダにおいては、各チャネル毎にしきい値を決定し、ターゲットを検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、判別しきい値を移動平均により決定していると、必要な数の前後のビンが存在しない周波数の小さいビンや、周波数の大きなビンについて、判別しきい値が設定できないという問題があった。
【０００７】
また、複数チャネルのすべてについて、移動平均演算を行い、判別しきい値を算出すると、その演算量が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、適切な判別しきい値の設定が行え、また演算量を低減できるレーダの信号処理回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の受信チャネルで得た受信信号を信号処理してターゲットからのエコーを検出するレーダの信号処理回路において、複数の受信チャネルの受信信号を所定のビン毎の信号強度の信号に変換し、これらを平均してビン毎に信号について複数チャネルの平均値を算出する平均値算出手段と、得られたビン毎の平均値に対して前後のビンにおける平均値についての移動平均を行い、各ビンにおける判別しきい値を決定する判別しきい値決定手段と、決定された判別しきい値と前記平均値の比較に基づき、ターゲットのエコーを検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
このように、複数の受信チャネルの信号について平均演算を行い信号を１つにすることで、信号雑音の分散の影響を低減することができ、ターゲットエコーの確実な検出が行える。また、移動平均による判別しきい値を平均値についてのみ行えばよいため、計算量が少なくてよい。
【００１３】
また、前記した平均値に基づく、前記判別しきい値決定手段において、移動平均演算が適用できない最小ビンまたは最大ビン近傍の判別しきい値を移動平均が可能なビン領域で求めた判別しきい値に対する外挿演算により求める外挿手段を有し、前記移動平均が可能なビン領域で求めた判別しきい値と前記外挿手段により外挿された判別しきい値を用いてターゲットを検出することが好適である。このように、判別しきい値を外挿するため、移動平均ができない最小ビン近傍や最大ビン近傍においても判別しきい値を設定することができる。そこで、近距離および遠距離にあるターゲットについてもその検出が可能になる。特に、車載のレーダにおいては、かなり近距離のターゲット（例えば、すぐ前の先行車両）も対象としたいという要求がある。判別しきい値の外挿により最小ビン近傍のターゲットを検出することで、近距離のターゲットの検出が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るレーダの全体構成を示す概略構成図である。送信機１０には、送信アンテナ１２が接続されている。この送信アンテナ１２は、送信機１０から供給される送信信号を送信波として前方に放射する。
【００１６】
図において、送信アンテナ１２の前方には、ターゲット１４が存在し、送信波はこのターゲット１４によって反射される。
【００１７】
一方、送信アンテナ１２に隣接して、３つの受信アンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられており、ターゲット１４によって送信波が反射された反射波は、受信アンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃによって受信される。そして、受信アンテナ１６には、高周波スイッチ１８を介し受信機２０が接続されており、受信アンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃにおいて得られた受信信号は順次受信機２０に供給され、ここで受信処理が行われる。
【００１８】
さらに、送信機１０、受信機２０には、信号処理回路２２が接続されている。この信号処理回路２２は、ターゲット検出のための各種の信号処理を行う。
【００１９】
また、本実施形態のレーダは、連続波方式の１つであるＦＭＣＷ方式を採用しており、周波数が順次繰り返し変化する送信波を利用し、ターゲット１４までの相対距離、ターゲット１４との相対速度を検出するとともに、ビーム形成により方位検出を行う。
【００２０】
なお、高周波スイッチ１８により、３つの受信アンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃからの受信信号を順次受信機２０に供給する構成としたが、受信機２０を３つ設けそれぞれ独立した受信チャネルとして受信処理を行ってもよい。受信アンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃをさらに多く設けてもよいし、送信アンテナ１２を複数設けることも好適である。
【００２１】
次に、信号処理回路２２における処理について説明する。まず、受信アンテナが１つだけである１受信チャネルのレーダとして説明する。このレーダはＦＭＣＷ方式であり、受信信号と送信信号と混合して、両者の周波数差に対応するビート信号を得る。そして、このビート信号について、周波数分析を行い、ビン特性を得る。すなわち、各周波数ビン毎の振幅（信号強度）を検出する。
【００２２】
そして、移動平均演算により判別しきい値を算出する。図２に、ビン特性および移動平均演算により算出された判別しきい値の一例を示す。このように、各ビンにおける信号強度に応じて、判別しきい値が算出される。
【００２３】
ここで、この移動平均のための式は、
【数１】
0004419222.tif 000002
で表される。ここで、ｎは対象ビンの番号、Ｎは平均の対象となるビンの個数である。
【００２４】
この式においては、対象ビンは平均演算に含まれていない。これは、ターゲットエコーが入っていた場合において、そのビンにおける判別しきい値が不当に大きくならないようにするためである。ただし、必要であれば対象ビンを含めてもよい。
【００２５】
そして、判別しきい値は、
【数２】
0004419222.tif 000003
で表される。ここで、Ａオフセットは、ターゲットエコーのピークのみを検出するために判別しきい値をオフセットさせる値であり、信号の状況に合わせて調整する。
【００２６】
また、この図２の例では、Ｎ＝１６としている。従って、図２において、第０〜第７ビンについて、判別しきい値を得ることができない。
【００２７】
本実施形態においては、このビン領域における判別しきい値を外挿によって求めて利用する。図３に、第０〜第７ビンの領域に外挿したときの結果を示す。この場合、第８〜第１５ビンの判別しきい値に基づいて、最小二乗法を用いて二次関数を生成し、第０〜第７ビンの領域の判別しきい値を外挿している。これによって、図２では、検出判定を実施できなかった第３ビンのターゲットエコーが検出されることがわかる。
【００２８】
例えば、車載レーダにおいては、車両の直前の先行車両も検出したいという要望があり、この場合に最小ビンの近傍にターゲットエコーが現れる場合も多い。本実施形態による判別しきい値の外挿によりこのようなターゲットエコーを確実に検出することができる。また、最大ビンの近傍のターゲットエコーも同様の判別しきい値の外挿によって検出できる。
【００２９】
なお、この例では、外挿に最小二乗法を利用したが、これ以外の方法を用いてもよい。例えば、スプライン関数の方が適切であればこれを用いればよい。すなわち、受信信号のビン特性に合わせて、外挿に用いる最適な関数を選択すればよい。また移動平均によって判別しきい値が算出できる最小および最大ビンの判別しきい値をそのままそれより小さいおよび大きいビンのそれとして用いることもできる。
【００３０】
次に、複数の受信チャネルを有する場合のチャネル間平均操作による雑音信号成分の分散低減について説明する。図１においては、受信アンテナを３つ設け、これをスイッチングし、３系列に受信信号を得る。なお、送信アンテナを１つとし受信アンテナを８つ設けたり、送信アンテナを２つとし受信アンテナを４つ設けたりすることによって、８受信チャネルの受信が行える。なお、高周波スイッチを設けず、各アンテナに対し送信機または受信機をそれぞれ設けてもよい。
【００３１】
このような構成により、８受信チャネルのそれぞれにおいて、受信信号（本例では、ビート信号）が得られる。そして、本実施形態においては、これら８チャンネルのビート信号を平均して全チャネル平均の信号を算出する。図４に、８受信チャネルのそれぞれの周波数分析結果（ビン特性）と、これらを平均して得た全チャネル平均のビン特性を示す。
【００３２】
このように、１チャンネルのビン特性では、雑音により各ビンにおける信号強度が大きく変動しているが、平均操作によって信号雑音成分の分散が低減されていることがわかる。これにより、平均結果のビン特性について平均演算を実施して判別しきい値を定める際に、個々のチャネルの信号の場合よりしきい値を小さくできる。例えば、ｃｈ７の信号と平均後の信号において、ターゲットエコーが１つだけ検出されるための判別しきい値を比べてみる。図５にその様子を示す。このように、ｃｈ７のビン特性では、第３７ビンにある強い雑音信号を検出しないようにするためには、図に示してあるように、判別しきい値をかなり高めに設定する必要がある。このため、本来検出しなくてはならない第１３５ビンのエコーも検出できるか否かの微妙な状況になっている。これに対して、平均操作を行った後のビン特性では、判別しきい値を低めに設定できるため、余裕を持って第１３５ビンのエコーを検出することができる。
【００３３】
さらに、この平均後のビン特性についても、判別しきい値を外挿することで、判別しきい値は最初および最後のビンにまで設定できる。
【００３４】
このような処理の全体動作について、図６に基づいて説明する。まず、各チャネルの受信信号を取得する（Ｓ１１）。そして、これらについてのビン特性を算出する（Ｓ１２）。各ビン毎に平均操作を行い、ビン特性の全チャネル平均を求める（Ｓ１３）。全チャネル平均特性について、移動平均を行い、判別しきい値を求める（Ｓ１４）。両側の部分について判別しきい値を外挿する（Ｓ１５）。そして、全チャネル平均のビン特性と判別しきい値を比較し、判別しきい値以上のビンをエコーとして検出する（Ｓ１６）。
【００３５】
このように、複数チャネルの受信信号を得た場合に、これを平均することで、信号雑音成分の分散を低減することができる。従って、適切な判別しきい値の設定が可能になる。また、移動平均による判別しきい値の計算も一度ですむため、計算量を削減できる。さらに、判別しきい値の外挿の演算も一度ですむ。このようにして、より確実なターゲットエコーの検出をより効率的な演算によって行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、判別しきい値を外挿するため、移動平均ができない最小ビン近傍および最大ビン近傍においても判別しきい値を設定することができる。そこで、近距離および遠距離にあるターゲットについてもその検出が可能になる。特に、車載のレーダにおいては、かなり近距離のターゲット（例えば、すぐ前の先行車両）も対象としたいという要求がある。判別しきい値の外挿により最小ビン近傍のターゲットを検出することで、近距離のターゲットの検出が可能になる。
【００３７】
また、複数の受信チャネルについて平均を演算することで、信号雑音の分散の影響を低減することができ、ターゲットエコーの確実な検出が行える。また、移動平均による判別しきい値を平均値についてのみ行えばよいため、計算量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の構成を示す図である。
【図２】  １受信チャネルにおけるビン特性および判別しきい値を示す図である。
【図３】  判別しきい値の外挿状態を示す図である。
【図４】  ８受信チャンネルにおける各ビン特性と、全チャネル平均のビン特性を示す図である。
【図５】  １受信チャネルおよび平均におけるエコー検出を示す図である。
【図６】  処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  送信機、１２  送信アンテナ、１４  ターゲット、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  受信アンテナ、１８  高周波スイッチ、２０  受信機、２２  信号処理回路。
【図１】
0004419222.tif 000004
【図２】
0004419222.tif 000005
【図３】
0004419222.tif 000006
【図４】
0004419222.tif 000007
【図５】
0004419222.tif 000008
【図６】
0004419222.tif 000009