(57)【要約】【課題】アンテナの指向性制御によらずに、検知した対象物が上方構造物であるか否か判別する。【解決手段】電波を送信する送信アンテナ３と、送信された電波が対象物により反射された電波を受信する受信アンテナ１ｎと、受信された電波を所定の時間間隔で取得する受信波取得部７と、受信波取得部７の取得回数の関数として、受信された電波の電力を算出する受信電力算出部２２と、関数から複数の代表点を抽出する代表点抽出部２８と、代表点に基づいて対象物を前記受信アンテナの光軸より高い位置にある上方構造物であるか否か判定する判定処理部２９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送信する送信アンテナと、
前記送信された電波が対象物により反射された電波を受信する受信アンテナと、
前記受信された電波を所定の時間間隔で取得する受信波取得部と、
前記受信波取得部の取得回数の関数として、前記受信された電波の電力を算出する受信電力算出部と、
前記関数から複数の代表点を抽出する代表点抽出部と、
前記代表点に基づいて前記対象物を前記受信アンテナの光軸より高い位置にある上方構造物であるか否か判定する判定処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記代表点抽出部は、前記関数の極値を取る点を抽出し、
前記判定処理部は、前記極値に基づいて前記上方構造物であるか否か判定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】
前記判定処理部は、前記極値の数を計数し、前記極値の数が所定の閾値を越えた場合、前記対象物を前記上方構造物と判定することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
極値の数と、前記対象物と前記受信アンテナの光軸との高さの差を関係づけて記憶する記憶部を更に備え、
前記判定処理部は、前記記憶部から前記計数した極値の数に対応する前記高さの差を抽出することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を近似した近似関数を算出し、前記近似関数に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定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６】
前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を１次関数で近似し、前記１次関数の１次の係数が所定の閾値を越えた場合、前記対象物を前記上方構造物と判定することを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を１次関数で近似し、所定の前記取得回数における前記１次関数の値と前記受信された電波の電力または前記代表点における電力との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を１次関数で近似し、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を２次以上の関数で近似し、所定の前記取得回数における前記１次関数の値と前記２次以上の関数の値との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記判定処理部は、予め決められた前記取得回数における前記代表点の電力に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定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１０】
前記判定処理部は、前記予め決められた前記取得回数における前記代表点における電力と所定の前記取得回数における前記代表点における電力との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点の電力の関係を２次以上の関数で近似し、前記予め決められた前記取得回数における前記代表点の電力と所定の前記取得回数における前記２次以上の関数の値とを算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記判定処理部は、前記代表点における電力に基づいて前記対象物の反射断面積を算出し、前記反射断面積に基づいて、所定の前記取得回数における前記受信された電波の電力の推定値を算出し、前記推定値に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定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１３】
前記判定処理部は、所定の前記取得回数における前記電力の推定値と前記取得回数における前記代表点における電力との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項１２に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を近似した近似関数を算出し、所定の前記取得回数における前記電力の推定値と前記近似関数の値との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項１２に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記代表点抽出部は、所定の前記取得回数の範囲における前記受信された電波の電力から複数の代表点を抽出し、
前記判定処理部は、前記所定の取得回数における前記複数の代表点に基づいて前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定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１６】
前記判定処理部は、前記所定の取得回数において前記取得回数に対する前記複数の代表点の軌跡が下に凸であれば、前記対象物を前記上方構造物であると判定することを特徴とする請求項１５に記載のレーダ装置。
【請求項１７】
前記判定処理部は、前記所定の取得回数において前記複数の代表点を前記取得回数の順に繋いだ曲線に極小値がある場合、前記対象物を前記上方構造物であると判定することを特徴とする請求項１５に記載のレーダ装置。
【請求項１８】
前記判定処理部は、前記所定の取得回数において前記取得回数に対する前記複数の代表点の電力を２次関数で近似し、前記２次関数が極小値または最小値を取る取得回数を算出し、前記極小値または前記最小値を取る取得回数に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする請求項１５に記載のレーダ装置。
【請求項１９】
前記取得回数と、前記対象物と前記受信アンテナの光軸との高さの差とを関係づけて記憶する記憶部を更に備え、
前記判定処理部は、前記記憶部から前記極小値または前記最小値を取る取得回数に対応する前記高さの差を抽出することを特徴とする請求項１８に記載のレーダ装置。
【請求項２０】
受信アンテナにより受信された電波を所定の時間間隔で取得を行う第１のステップと、
前記取得の回数の関数として、前記受信された電波の電力を算出する第２のステップと、
前記関数から複数の代表点を抽出する第３のステップと、
前記代表点に基づいて前記対象物を前記受信アンテナの光軸より上方にある上方構造物であるか否か判定する第４のステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波レーダ（以下、レーダと称する）は、通常、自動車の車体前方に搭載され、車間警報、車速制御などに用いられている。車載レーダとしては、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダ、多周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダ、及びパルスレーダ等の方式を利用した電子走査型のレーダが用いられている。
【０００３】
レーダを搭載した自車の周囲に障害物が存在する場合、車載レーダは自車と障害物との相対的な距離、方位、速度などの情報を有した物標データを車間警報、車速制御システムに供給する。車間警報、車速制御システムは、その物標の位置情報に応じて、自車と障害物との距離を維持させたり、衝突が予想される場合には警報を発したり、自車を減速させたりするといった自車の制御（以下、衝突軽減制御と称する）を行う（例えば、特許文献１参照）。そのため、車載レーダは、自車両に衝突する危険性がある対象物を迅速にかつ正確に検知する性能が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７５８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般車道において、高架橋、スノーシェルター、土石シェルター等、レーダの受信アンテナ光軸の高さより十分に高い位置に反射構造物（以下、上方構造物と称する）が存在する。これらの上方構造物は、保安規定から、車高よりも十分高い位置（具体的には、４．５ｍ以上）に設置が義務付けられているため、車両の走行の妨げとはならない。
【０００６】
しかしながら、従来のレーダ装置は、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知するという問題があった。そうすると、衝突事故が物理的に発生しない安全な走行状況にも関わらず、車両制御機器は上記レーダ装置の誤検知により衝突の危険性がある状況であると判断してしまう。この誤検知が原因で、不要な警報の発信または不要な自車両の減速といった制御が行われ、運転者への不快をもたらしてしまう。
【０００７】
上記問題に対して、アンテナの指向性制御を用いた手法が開発されているが、その導入にはアンテナの高性能化または高機能化が伴う。しかしながら、小型化、低コスト化が求められる車載用レーダにおいては、アンテナの指向性制御によって上方構造物の検知を完全に抑制するのは困難である。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アンテナの指向性制御によらずに、検知した対象物が上方構造物であるか否か判別するレーダ装置及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］上記の課題を解決するために、本発明の一態様であるレーダ装置は、電波を送信する送信アンテナと、前記送信された電波が対象物により反射された電波を受信する受信アンテナと、前記受信された電波を所定の時間間隔で取得する受信波取得部と、前記受信波取得部の取得回数の関数として、前記受信された電波の電力を算出する受信電力算出部と、前記関数から複数の代表点を抽出する代表点抽出部と、前記代表点に基づいて前記対象物を前記受信アンテナの光軸より高い位置にある上方構造物であるか否か判定する判定処理部と、を備えることを特徴とする。
上記レーダ装置によれば、適切な代表点を抽出することによりスパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１０】
［２］上記［１］記載のレーダ装置において、前記代表点抽出部は、前記関数の極値を取る点を抽出し、前記判定処理部は、前記極値に基づいて前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１１】
［３］上記［２］記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記極値の数を計数し、前記極値の数が所定の閾値を越えた場合、前記対象物を前記上方構造物と判定することを特徴とする。
これによれば、上方構造物の高さが高くなるほど極値の数が多くなる関係をもつことから、所定の閾値を適切に設定することにより、ロバストに対象物を上方構造物と判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１２】
［４］上記［３］に記載のレーダ装置において、極値の数と、前記対象物と前記受信アンテナの光軸との高さの差を関係づけて記憶する記憶部を更に備え、前記判定処理部は、前記記憶部から前記計数した極値の数に対応する前記高さの差を抽出することを特徴とする。
これによれば、計数した極値の数から対象物と受信アンテナの光軸との高さの差を抽出することができるので、上記高さの差から対象物の高さを算出することができる。従って、対象物が上方構造物である場合、対象物の高さと自車両の地上からの高さとを比較することにより、自車両が対象物と衝突するか否か判定することができる。これにより、対象物とレーダ装置を搭載した自車両との衝突の危険性を、予め自車両の運転者へ知らせることができる。一方、対象物が上方構造物でない場合、算出した対象物の高さから、対象物である車両の種類を推定することができる。
【００１３】
［５］上記［１］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を近似した近似関数を算出し、前記近似関数に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、適切な近似関数を算出することにより、算出された近似関数の特性から対象物が上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１４】
［６］上記［５］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を１次関数で近似し、前記１次関数の１次の係数が所定の閾値を越えた場合、前記対象物を前記上方構造物と判定することを特徴とする。
これによれば、所定の閾値が適切に選択されることにより、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなく、ロバストに上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１５】
［７］上記［５］に記載のレーダ装置において、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を１次関数で近似し、所定の前記取得回数における前記１次関数の値と前記受信された電波の電力または前記代表点における電力との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、１次関数の値と受信された電力との差と所定の閾値とを比較することにより、上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１６】
［８］上記［５］に記載のレーダ装置において、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を１次関数で近似し、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を２次以上の関数で近似し、所定の前記取得回数における前記１次関数の値と前記２次以上の関数の値との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、同距離における１次関数の値と２次以上の関数の値の差が大きくなるので、スパイクノイズ等による受信電力の極値の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。従って、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１７】
［９］上記［１］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、予め決められた前記取得回数における前記代表点の電力に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、予め決められた取得回数（例えば、対象物との距離１５０［ｍ］に相当する取得回数）を適切に決めることによって、その取得回数における代表点の電力に基づいて、対象物を上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１８】
［１０］上記［９］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記予め決められた前記取得回数における前記代表点の電力と所定の前記取得回数における前記代表点の電力との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、予め決められた取得回数（例えば、対象物との距離１５０［ｍ］に相当する取得回数）における代表点の電力と、所定の取得回数（例えば、対象物との距離１００［ｍ］に相当する取得回数）における代表点の電力との差に基づいて、対象物を上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００１９】
［１１］上記［９］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点の電力の関係を２次以上の関数で近似し、前記予め決められた前記取得回数における前記代表点の電力と所定の前記取得回数における前記２次以上の関数の値とを算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、２次以上の近似式の値と初期値との差に基づいて、スパイクノイズ等による受信電力の極値の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２０】
［１２］上記［１］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記代表点における電力に基づいて前記対象物の反射断面積を算出し、前記反射断面積に基づいて、所定の前記取得回数における前記受信された電波の電力の推定値を算出し、前記推定値に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、電力の推定値を受信された電波の電力または代表点の電力と比較することにより、上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２１】
［１３］上記［１２］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を近似した近似関数を算出し、所定の前記取得回数における前記電力の推定値と前記近似関数の値との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、代表点の電力と電力の推定値との差に基づいて、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなくロバストに対象物を上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２２】
［１４］上記［１２］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記取得回数と前記代表点における電力の関係を近似した近似関数を算出し、所定の前記取得回数における前記電力の推定値と前記近似関数の値との差を算出し、前記差に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、所定の取得回数における電力の推定値と近似関数の値との差に基づいて、ロバストに対象物を上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２３】
［１５］上記［１］に記載のレーダ装置において、前記代表点抽出部は、所定の前記取得回数の範囲における前記受信された電波の電力から複数の代表点を抽出し、前記判定処理部は、前記所定の取得回数における前記複数の代表点に基づいて前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、所定の取得回数の範囲において取得回数に対する複数の代表点に基づいて、対象物を上方構造物であるか否か判定することができるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２４】
［１６］上記［１５］に記載のレーダ装置において、前記所定の取得回数において前記取得回数に対する前記複数の代表点の軌跡が下に凸であれば、前記対象物を前記上方構造物であると判定することを特徴とする。
これによれば、予め決められた取得回数における複数の代表点のうちで極小値を取る点があれば、対象物を上方構造物であると判定できるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２５】
［１７］上記［１５］に記載のレーダ装置において、前記所定の取得回数において前記複数の代表点を前記取得回数の順に繋いだ曲線に極小値がある場合、前記対象物を前記上方構造物であると判定することを特徴とする。
これによれば、スパイクノイズ等による受信電力の極大値の変動およびレーダ装置のサンプリング周波数が低いことによる受信電力値の取得漏れによる影響を受けずに、ロバストに対象物を上方構造物であると判定できるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２６】
［１８］上記［１５］に記載のレーダ装置において、前記判定処理部は、前記所定の取得回数に対する前記複数の代表点の電力を２次関数で近似し、前記２次関数が極小値または最小値を取る取得回数を算出し、前記極小値または前記最小値を取る取得回数に基づいて、前記対象物を前記上方構造物であるか否か判定することを特徴とする。
これによれば、スパイクノイズ等による受信電力の極大値の変動およびレーダ装置のサンプリング周波数が低いことによる受信電力値の取得漏れによる影響を受けずに、ロバストに対象物を上方構造物であると判定できるので、上方構造物を衝突危険対象物として誤検知することを防ぐことができる。
【００２７】
［１９］上記［１８］に記載のレーダ装置において、前記取得回数と、前記対象物と前記受信アンテナの光軸との高さの差とを関係づけて記憶する記憶部を更に備え、前記判定処理部は、前記記憶部から前記極小値または前記最小値を取る取得回数に対応する前記高さの差を抽出することを特徴とする。
これによれば、記憶部から極小値を取る距離に対応する高さの差を抽出することができるので、その高さの差を用いて対象物の高さを算出することができる。これにより、対象物が上方構造物である場合、対象物の高さと自車両の地上からの高さとを比較することにより、自車両が対象物と衝突するか否か判定することができる。これにより、予め対象物とレーダ装置を搭載した自車両との衝突の危険性を、予め自車両の運転者へ知らせることができる。一方、対象物が上方構造物でない場合、算出した対象物の高さから、対象物である車両の種類を推定することができる。
【００２８】
［２０］上記の課題を解決するために、本発明の一態様であるコンピュータプログラムは、受信アンテナにより受信された電波を所定の時間間隔で取得を行う第１のステップと、前記取得の回数の関数として、前記受信された電波の電力を算出する第２のステップと、前記関数から複数の代表点を抽出する第３のステップと、前記代表点に基づいて前記対象物を前記受信アンテナの光軸より上方にある上方構造物であるか否か判定する第４のステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。
上記コンピュータプログラムによれば、取得の回数に対する受信された電波の関数から、複数の代表点を抽出し、その複数の代表点に基づいて対象物を上方構造物であるか否か判定することができる。従って、適切な代表点を抽出することによりスパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、アンテナの指向性制御によらずに、検知した対象物が上方構造物であるか否か判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の各実施形態で共通する電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】送信波及び受信波により、三角波の上昇領域及び下降領域におけるビート信号の生成を説明する概念図である。
【図３】複数本のアンテナの配列している面に対して垂直方向の軸に対する反射波の到来角度を算出する方法を示した図である。
【図４】物標抽出処理全体のフローチャートである。
【図５】数値シミュレーションに用いた車両と上方構造物の位置関係を示した模式図である。
【図６】上方構造物または光軸上構造物を想定したシミュレーションにより推定された受信電力を距離の関数として表した図である。
【図７】対象物との距離に対する上方構造物の受信電力と、その極大点を表した図である。
【図８】極大点の抽出処理を示したフローチャートである。
【図９】対象物との距離に対する受信電力曲線上に表される受信電力の極大点と、それぞれの極大点の数を表した図である。
【図１０】高低差に対する極大値の検出数を表した図である。
【図１１】極大値の検出数Ｋと高低差Δｈとが関係付けられたテーブルを説明するための図である。
【図１２】極大点の検出数を用いた上方構造物判別処理を示したフローチャートである。
【図１３】距離に対する受信電力曲線の極大値を繋いだ曲線とその極大値を繋いだ曲線の近似直線を示した図である。
【図１４】１次近似直線の１次の係数と高低差との関係を示した図である。
【図１５】１次近似直線の１次の係数を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。
【図１６】受信電力の極大値曲線と、その１次近似直線と、その３次近似曲線と、１次近似直線上の電力値と３次近似曲線上の電力値との差分の絶対値の和を表した図である。
【図１７】１次近似式から算出された電力と３次近似式から算出された電力との差分の絶対値の和を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。
【図１８】受信電力の極大値曲線と、その初期電力値を表す直線と、その３次近似曲線と、初期電力値と３次近似曲線上の電力値との差分の絶対値の和を表した図である。
【図１９】初期電力値と受信電力値の極大値との差分の和を、上方構造物と光軸上構造物とで比較した図である。
【図２０】初期電力値と３次近似式から算出された電力との差分の和を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。
【図２１】予測の自由空間伝搬曲線と理論上の自由空間伝搬減衰曲線との比較を説明するための図である。
【図２２】予測の自由空間減衰値（電力の推定値）と受信電力の極大値との差分を距離ｄｚに対して示した図である。
【図２３】予測の自由空間減衰値（電力の推定値）と受信電力の極大値との差分を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。
【図２４】直接波成分の第１ヌル点を用いた上方向構造物の識別方法を説明するための図である。
【図２５】距離に対する受信電力の極大値の変化に極小値が存在するか否かを判別することによる上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。
【図２６】高低差Δｈ毎に２次近似式により算出された極小値をとる距離と、高低差Δｈ毎に算出された第１ヌル点に対応する距離の理論値との比較を説明するための図である。
【図２７】極小値を取る距離ｄｌｍと高低差Δｈとが関係付けたテーブルである。
【図２８】２次近似式により算出された極小値をとる距離を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の本発明の各実施形態で共通する電子走査型レーダ装置（ＦＭＣＷ方式ミリ波レーダ）について図面を参照して説明する。図１は本発明の各実施形態で共通する電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【００３２】
同図において、本発明の各実施形態で共通する電子走査型レーダ装置１は、受信アンテナ１１〜１ｎと、ミキサ２１〜２ｎと、送信アンテナ３と、分配器４と、フィルタ５１〜５ｎ（ｎは正の整数）、ＳＷ（スイッチ）６と、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ、受信波取得部）７と、制御部８と、三角波生成部９と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０と、信号処理部２０とを用いて構成されている。
【００３３】
上記信号処理部２０は、記憶部２１と、受信電力算出部２２と、ＤＢＦ検知部２３と、距離検出部２４と、速度検出部２５と、方位確定部２６と、物標引継ぎ処理部２７と、代表点抽出部２８と、判定処理部２９と、物標出力処理部３０とを用いて構成されている。
【００３４】
次に、図１を参照して、本発明の各実施形態で共通する電子走査型レーダ装置の動作を説明する。
受信アンテナ１１〜１ｎは、送信波が対象物にて反射し、この対象物から到来する反射波、すなわち受信波を受信する。
ミキサ２１〜２ｎ各々は、送信アンテナ３から送信される送信波と、各受信アンテナ１１〜１ｎそれぞれにおいて受信された受信波が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号を生成する。
【００３５】
上記送信アンテナ３は、三角波生成部９において生成された三角波信号を、ＶＣＯ１０において周波数変調した送信信号を対象物に対して送信波として送信する。
分配器４は、ＶＣＯ１０からの周波数変調された送信信号を、上記ミキサ２１〜２ｎおよび送信アンテナ３に分配する。
【００３６】
フィルタ５１〜５ｎ各々は、それぞれミキサ２１〜２ｎにおいて生成された各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したＣｈ１〜Ｃｈｎのビート信号に対して帯域制限を行い、ＳＷ（スイッチ）６へ帯域制限されたビート信号を供給する。
ＳＷ６は、制御部８から入力されるサンプリング信号に対応して、フィルタ５１〜５ｎ各々を通過した各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したＣｈ１〜Ｃｈｎのビート信号を、順次切り替えて、ＡＤＣ（受信波取得部）７に供給する。
【００３７】
ＡＤＣ（受信波取得部）７は、上記ＳＷ６から上記サンプリング信号に同期して入力される各受信アンテナ１１〜１ｎ各々に対応したＣｈ１〜Ｃｈｎのビート信号を、上記サンプリング信号に同期して所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換し、信号処理部２０における記憶部２１の波形記憶領域に順次記憶させる。換言すれば、ＡＤＣ（受信波取得部）７は、ビート信号を所定の時間間隔で取得する。
【００３８】
制御部８は、マイクロコンピュータなどにより構成されており、図示しないＲＯＭなどに格納された制御プログラムに基づき、図１に示す電子走査型レーダ装置全体の制御を行う。
信号処理部２０内の記憶部２１は、Ａ／Ｄコンバータ７においてデジタル変換されたデジタル信号を各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとに格納する。
【００３９】
また、記憶部２１は、自車両の地上からの高さと自車両が積載する荷物の地上からの高さとを保持する。また、記憶部２１は、後述する極大値の検出数と高低差とを関係付けたテーブル１００を保持する。また、記憶部２１は、後述する第１ヌル点に対応する距離の理論値と高低差とを関係付けたテーブル２７０を保持する。
【００４０】
＜距離、相対速度、水平角度（方位）を検出する原理＞
次に、図２を用いて、本発明の各実施形態で共通する信号処理部２０において用いられる、電子走査型レーダ装置と対象物との距離、相対速度、角度（方位）を検出する原理について簡単に説明する。
【００４１】
図２は、図１の三角波生成部９において生成された信号をＶＣＯ１０において、中心周波数ｆ０、変調幅Δｆで周波数変調した送信信号と、その送信信号が対象物に反射されて受信信号として入力される状態を示す。図２の例は対象物が１つの場合を示している。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、送信する信号に対し、対象物からの反射波である受信信号が、レーダと対象物との距離に応じて右方向（時間遅れ方向）に遅延されて受信される。さらに、ドップラー効果によって対象物との相対速度に応じて、送信信号に対して上下方向（周波数方向）に変動する。
【００４３】
受信電力算出部２２は、記憶部２１に格納された各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとのビート信号（図２（ａ）の下図）に対して、フーリエ変換を行う。ここで、フーリエ変換後の複素数データの振幅を信号レベルと呼ぶこととする。
【００４４】
受信電力算出部２２は、何れかのアンテナにおける複素数データまたは、全アンテナの複素数データの加算値を周波数スペクトル化することにより、スペクトルの各ピーク値に対応するビート周波数、すなわち距離に依存した対象物の存在として検出することができる。ここで、全アンテナの複素数データの加算により、ノイズ成分が平均化されてＳ／Ｎ比が向上する。
【００４５】
フーリエ変換の結果、図２（ｂ）に示されるように、対象物が１つの場合、上昇領域及び下降領域にそれぞれに１つのピーク値を有することなる。ここで、図８（ｂ）は横軸が周波数、縦軸が信号強度となっている。
【００４６】
そして、受信電力算出部２２は、図２（ｂ）に示すビート周波数毎の信号レベルから、予め設定された数値（閾値）を超える信号レベルを検出することによって、対象物が存在していることを判定する。ここで、信号レベルのピーク値を受信波の強度と称す。
【００４７】
受信電力算出部２２は、信号レベルのピークを検出した場合、ピーク値のビート周波数（ビート信号の上り部分及び下り部分の双方）を対象物周波数として距離検出部２４、速度検出部２５へ供給する。受信電力算出部２２は、周波数変調幅Δｆを距離検出部２４へ供給し、中心周波数ｆ０を速度検出部２５へ供給する。
【００４８】
また、受信電力算出部２２は、所定のサイクルで信号レベルの下り部分のピーク値の二乗を受信電力として算出する。後述する距離検出部２４から入力された対象物との距離の関数として、前記受信電力を代表点抽出部２８へ供給する。
【００４９】
受信電力算出部２２は、信号レベルのピークを検出できなかった場合、物標候補がないという情報を物標出力処理部３０に供給する。
なお、ビート信号の上り部分のピーク値、またはビート信号の上り部分のピーク値とビート信号の下り部分のピーク値の平均を信号レベルとして使用してもよい。
【００５０】
複数の対象物が存在する場合、フーリエ変換後には、ビート信号の上り部分とビート信号の下り部分のそれぞれに対象物の数と同じ数のピークが表れる。レーダと対象物の距離に比例して、受信信号が遅延し、図２（ａ）の上段における受信信号は右方向にシフトするので、レーダと対象物との距離が離れるほど、図２（ａ）の下段におけるビート信号の周波数は大きくなる。
【００５１】
複数の対象物に対応する信号レベルのピークが複数検出された場合には、上りの部分および下りの部分のピーク値ごとに、周波数が小さいものから順番に番号をつけて、判定処理部２９へ供給する。ここで、上りおよび下りの部分において、同じ番号のピークは、同じ対象物に対応しており、それぞれの識別番号を対象物の番号とする。
【００５２】
次に、距離検出部２４は、受信電力算出部２２から入力される上昇部分の対象物周波数ｆｕと、下降部分の対象物周波数ｆｄとから、下記式により距離ｒを算出する。距離検出部２４は、算出された対象物との距離を受信電力算出部２２と、物標引継ぎ処理部２７とへ供給する。また、距離検出部２４は、その対象物との距離を記憶部２１へ保存する。
ｒ＝｛Ｃ・Ｔ／（２・Δｆ）｝・｛（ｆｕ＋ｆｄ）／２｝
【００５３】
また、速度検出部２５は、受信電力算出部２２から入力される上昇部分の対象物周波数ｆｕと、下降部分の対象物周波数ｆｄとから、下記式により相対速度ｖを算出し、物標引継ぎ処理部２７へ供給する。
ｖ＝｛Ｃ／（２・ｆ０）｝・｛（ｆｕ−ｆｄ）／２｝
【００５４】
上記距離ｒ及び相対速度ｖを算出する式において、Ｃは光速度、Ｔは変調時間（上昇部分／下降部分）、ｆｕは上昇部分における対象物周波数、ｆｄは下降部分における対象物周波数である。
【００５５】
次に、本発明の各実施形態で共通する受信アンテナ１１〜１ｎは、図１に示すように、間隔ｄにより配置されたアレー状のアンテナである。上記受信アンテナ１１〜１ｎには、アンテナの配列している面に対する垂直方向の軸との角度φ方向から入射される、対象物からの到来波（入射波、すなわち送信アンテナ３から送信した送信波に対する対象物からの反射波）が入力する。
【００５６】
このとき、上記到来波は、上記受信アンテナ１１〜１ｎにおいて同一角度φにて受信される。端ともう１端の受信アンテナ間にて発生する受信信号の位相差は、受信信号の周波数ｆ、端ともう１端の受信アンテナ間の間隔ｄｎ−１および角度φから、位相差は、２πｆ・（ｄｎ−１・ｓｉｎφ／Ｃ）で算出される。
【００５７】
上記位相差を利用して、ＤＢＦ（デジタルビームフォーミング）処理部２３は、入力される各アンテナに対応した時間軸でフーリエ変換された複素データを、アンテナの配列方向にさらにフーリエ変換し、すなわち空間軸フーリエ変換を行う。そして、ＤＢＦ処理部２３は、角度分解能に対応した角度チャネル毎のスペクトルの強度を示す空間複素数データを算出し、ビート周波数毎に方位検出部２６に供給する。
【００５８】
方位検出部２６は、算出されたビート周波数毎の空間複素数データの値の大きさのうち、一番大きな値を取る角度φを対象物の方位として物標引継ぎ処理部２７に供給する。また、方位検出部２６は、その対象物の方位を記憶部２１に保存する。
【００５９】
物標引継ぎ処理部２７は、現在のサイクルで算出した対象物の距離、相対速度、方位の値と、記憶部２１から読み出した１サイクル前に算出された対象物の距離、相対速度、方位の値とのそれぞれの差分の絶対値が、それぞれの値毎に決められた値よりも小さい場合、１サイクル前に検知した対象物と今回検知した対象物を同じものと判定する。
【００６０】
その場合、物標引継ぎ処理部２７は、記憶部２１から読み出したその対象物の物標引継ぎ処理回数を１増やす。そうでない場合には、物標引継ぎ処理部２７は、新しい対象物を検知したとみなす。また、物標引継ぎ処理部２７は今回の対象物の距離、相対速度、方位およびその対象物の物標引継ぎ処理回数を記憶部２１に保存する。また、物標引継ぎ処理部２７は、代表点抽出部２８へ対象物の識別番号を供給する。
【００６１】
代表点抽出部２８は、受信電力算出部２２から供給された対象物との距離の関数である受信電力を受け取る。そして、代表点抽出部２８は、対象物との距離の関数である受信電力の極大値を代表値として抽出する。そして、代表点抽出部２８は、受信電力の極値を対象物との距離の関数として算出する。代表点抽出部２８は、算出した対象物との距離の関数である受信電力の極値を判定処理部２９に供給する。
【００６２】
なお、代表点抽出部２８は、極大値を代表値として抽出したがこれに限らず、極小値を代表値として抽出してもよい。また、代表点抽出部２８は、所定の距離区間内の平均値または中央値を代表値として抽出してもよい。また、代表点抽出部２８は、隣合う極大値と極小値との平均値または中央値を代表値として抽出してもよい。
【００６３】
判定処理部２９は、代表点抽出部２８から供給された対象物との距離の関数である受信電力の極値を受け取る。そして、判定処理部２９は、後述する上方構造物の判別アルゴリズムを用いて、対象物が衝突の危険性が伴う通常検知対象物であるか走行に支障をきたさない上方構造物であるかを判別し、その判別結果の情報を物標出力処理部３０に供給する。
【００６４】
物標出力処理部３０は、対象物が通常検知対象物である場合に、その対象物の識別番号を物標として供給する。物標出力処理部３０は、判定処理部２９から供給された複数の対象物の判別結果の情報を受け取り、そのどちらもが通常検知対象物である場合、記憶部２１からそれぞれの対象物の方位を読み出す。物標出力処理部３０は、それぞれの対象物の方位から、自車の車線上にある対象物を抽出し、自車の車線上にある対象物の識別番号を物標として不図示の外部装置に供給する。
【００６５】
これによって、その外部装置は、対象物が衝突の危険性を伴う通常検知対象物である場合に、衝突を回避するために減速するか、または運転手に注意を促すために警報を発することができる。
【００６６】
また、物標出力処理部３０は、複数の対象物の判別結果の情報を受け取り、そのどちらもが通常検知対象物である場合であって、２つ以上の対象物が自車の車線上にある場合、記憶部２１から読み出した物標引継ぎ処理回数が多い対象物の識別番号を物標として供給する。なお、物標出力処理部３０は、対象物が低背検知対象物である場合、または受信電力算出部２２から物標候補がないという情報が入力された場合には、物標なしという情報を供給する。
【００６７】
次に、物標抽出全体の処理の流れについて、図４のフローチャートを参照して説明する。図４は、物標抽出処理全体のフローチャートである。信号処理部２０は、ＡＤ変換された各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとのビート信号を記憶部２１に格納する（ステップＳ１０１）。
【００６８】
次に、受信電力算出部２２は、各受信アンテナ１１〜１ｎに対応したチャンネルごとのビート信号をフーリエ変換し、信号レベルを算出する（ステップＳ１０２）。
受信電力算出部２２は、アンテナ毎に時間方向にフーリエ変換した値をＤＢＦ処理部２３へ供給する。
【００６９】
また、受信電力算出部２２は、周波数変調幅Δｆ、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数を距離検出部２４へ供給する。
また、受信電力算出部２２は、中心周波数ｆ０、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数を速度検出部２５へ供給する。
【００７０】
また、受信電力算出部２２は、信号レベルの下り部分のピーク値を判定処理部２９へ供給する。
また、受信電力算出部２２は、受信波の強度を検出できなかった場合、物標候補がないことを物標出力処理部３０に供給する。
【００７１】
次に、ＤＢＦ処理部２３は、受信電力算出部２２から入力されたアンテナ毎に時間方向にフーリエ変換した値を、アンテナの配列方向にさらにフーリエ変換を行い、角度分解能に対応した角度チャネル毎の空間複素数を計算し、ビート周波数毎に方位検出部２６へ供給する（ステップＳ１０３）。
【００７２】
次に、距離検出部２４は、受信電力算出部２２から入力される周波数変調幅Δｆ、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数から、距離を算出する（ステップＳ１０４）。また、速度検出部２５は、受信電力算出部２２から入力される中心周波数、上昇部分の対象物周波数および下降部分の対象物周波数から、相対速度を算出する（ステップＳ１０４）。
【００７３】
方位検出部２６は、算出されたビート周波数毎の空間複素数のうち、一番振幅が大きな値を取る角度を、対象物が存在する方位として物標引継ぎ処理部２７に供給する（ステップＳ１０５）。
【００７４】
次に、物標引継ぎ処理部２７は、今回算出した対象物の距離、相対速度、方位の値と、記憶部２１から読み出した１サイクル前に算出された対象物の距離、相対速度、方位の値とのそれぞれの差分の絶対値が、それぞれの値毎に決められた値よりも小さい場合、１サイクル前に検知した対象物と今回検知した対象物を同じものと判定し、記憶部内の対象物の距離、相対速度、方位の値を更新し、判定処理部２９へ対象物の識別番号を供給する（ステップＳ１０６）。
【００７５】
次に、判定処理部２９は、物標引継ぎ処理部２７から入力された対象物が上方構造物かどうか判定し、対象物が上方構造物であるか前方構造物であるかの情報を物標出力処理部３０へ供給する（ステップＳ１０７）。
【００７６】
次に、物標出力処理部３０は、対象物が前方構造物である場合に、その対象物の識別番号を物標として供給する（ステップＳ１０８）。物標出力処理部３０は、複数の対象物の判定結果を受け取り、そのどちらもが前方構造物である場合、自車の車線上にある対象物の識別番号を物標として供給する。また、物標出力処理部３０は、複数の対象物の判定結果を受け取り、そのどちらもが前方構造物の場合であって、２つ以上の対象物が自車の車線上にある場合、記憶部２１から読み出した物標引継ぎ処理回数が多い対象物の識別番号を物標として供給する。
【００７７】
＜上方構造物の判別アルゴリズム＞
次に、判定処理部２９における、上方構造物の判別アルゴリズムを説明する。通常、電磁波が強く反射される構造物の条件として、十分に広い反射断面積を有すること、反射損失の少ない物体（あるいは導体）であること、反射面が平坦（つまり、反射以外の散乱が少ない）であること、反射面がアンテナの光軸に対して垂直を成すことあるいは反射面がコーナーリフレクタ構造を有すること、等が挙げられる。
【００７８】
これらの条件を考慮して、実際の道路環境を想定すると、高架橋、スノーシェルター、土石シェルター等の構造物が適合する。特に、高架橋の１つである鋼製脚橋は車両の反射断面積よりも十分に広くかつ平面である。また、鋼製脚橋は素材も完全金属体で、さらにコーナーリフレクタ構造を有している。従って、アンテナの光軸上に存在する構造物（以下、光軸上構造物と称する）の１つである前方車両よりもはるかに大きな反射電力レベルＰ（ｄｚ）が観測される場合がある（ｄｚは対象物との水平距離を表す）。
【００７９】
図５は、数値シミュレーションに用いた車両と上方構造物の位置関係を示した模式図である。同図において、車両４１は、レーダ装置を備えている。ｈ１は、そのレーダ装置のアンテナ光軸の高さである。ｈ２は、対象物４２の反射点の高さである。ｈ３は、車両４１の車高である。ｒ１は、車両４１と上方構造物４２との直接距離である。
【００８０】
ｒ２は、電波が車両４１と上方構造物４２との間を間接伝搬するときに、電波が車両と路面との間を進む距離である。ｒ３は、電波が車両４１と上方構造物４２との間を間接伝搬するときに、電波が路面と上方構造物との間を進む距離である。ｒ４（＝ｒ２＋ｒ３）は、間接伝搬時の伝搬距離である。
ｄｚは、車両４１と上方構造物４２との水平距離である。θ１は、間接伝搬の際に、路面と送信電波とが成す角度、または路面と受信電波とが成す角度である。
【００８１】
図６は、上方構造物または光軸上構造物を想定したシミュレーションにより推定された受信電力を距離の関数として表した図である。横軸は図５におけるｚ軸（アンテナ光軸）方向の距離ｄｚ（自車両と検知対象物との水平距離）である。縦軸は、受信電力Ｐ（ｄｚ）である。本計算におけるアンテナ条件は、メインローブの半値幅が４［ｄｅｇ］、メインローブとサイドローブの受信電力の比が３５［ｄＢ］である。
【００８２】
まず、上方構造物を想定したシミュレーションにより推定された受信電力について説明する。レーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１と対象物の反射点の高さｈ２との高低差Δｈ（＝ｈ２−ｈ１）は４．１５［ｍ］である。ここで、レーダの設置高は１［ｍ］である。また、上方構造物は高架橋の鉄骨部材を想定して、ＲＣＳ（Ｒａｄｅｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ）は３０［ｄＢ］である。この値は、後述する前方を走行する車両よりも十分にＲＣＳが広いことを意味する。
【００８３】
図６（ａ）は、上方構造物を想定したシミュレーションにより推定された受信電力を距離の関数として表した図である。図６（ａ）において、シミュレーションにより推定された受信電力曲線５１ａは、送信波と受信波との位相差を考慮した受信電力の距離に対する関係を表している。受信電力曲線５１ａは、対象物との距離ｄｚが２００［ｍ］より近くなると、検知閾値５２ａを超える点を有する。また、自由空間伝搬曲線５３ａは、空間減衰を考慮した場合の理論上の受信電力の距離に対する関係を表している。
【００８４】
続いて、光軸上構造物を想定したシミュレーションにより推定された受信電力について説明する。高低差Δｈ（＝ｈ２−ｈ１）は０［ｍ］である。ここで、構造物ｈ２の高さと、レーダの設置高ｈ１はともに１［ｍ］である。また、光軸上構造物は、前方を走行する車両を想定して、ＲＣＳ（Ｒａｄｅｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ、レーダ断面積）は０［ｄＢ］である。ここで、ＲＣＳとは、レーダの入射方向とレーダの反射する方向が１８０度反転する場合において、物体が電磁波を散乱する度合いを表す量である。
【００８５】
図６（ｂ）は、光軸上構造物を想定したシミュレーションにより推定された受信電力を距離の関数として表した図である。図６（ｂ）において、シミュレーションにより推定された受信電力曲線５１ｂは、送信波と受信波の位相を考慮した受信電力の距離に対する関係を表している。受信電力曲線５１ｂは、対象物との距離ｄｚが１６０［ｍ］より狭まると、検知閾値５２ｂを超える点を有する。また、自由空間伝搬曲線５３ｂは、空間減衰を考慮した場合の理論上の受信電力の距離に対する関係を表している。
【００８６】
ここで、図６（ａ）の受信電力曲線５１ａと図６（ｂ）の受信電力曲線５１ｂとを比べる。距離ｄｚが８０［ｍ］以上の範囲において、上方構造物のＲＣＳが大きいために、受信電力曲線５１ａが検知閾値５２ａをほとんどの部分で超えている。それに対し、光軸上構造物は、ＲＣＳが上方構造物のＲＣＳよりも小さいために、受信電力曲線５１ｂが、検知閾値５２ｂを超える部分は、半分程度である。
【００８７】
従って、レーダ装置は、対象物との距離に寄らず、上方構造物を検出してしまう。受信電力の大きさだけでは、対象物が上方構造物か光軸上構造物か判定することは困難である。
受信電力の軌跡には、図６で示したように複数の要素が含まれている。さらに、実際にレーダ装置を使用する環境では、マルチパスフェージングによる外来ノイズや回路の内部ノイズ等もランダムに加算されるため、非常に複雑な非線形関数として観測される。レーダは、このような複雑な軌跡から識別に用いられるいくつかの特徴を素早くかつ正確に抽出する必要がある。
【００８８】
そこで、判定処理部２９は、以下に示す方法のいずれかの方法を用いて、上方構造物を判別する。
＜第１の実施形態＞
初めに、第１の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。図７は、対象物との距離に対する上方構造物の受信電力と、その極大点を表した図である。同図において、受信電力曲線７１の極大点７２が、白丸で表示されている。
【００８９】
判定処理部２９は、電波の伝搬特性を受信電力曲線に対して、距離毎に前後にサンプルした受信電力を比較し、極大点を抽出する。具体的には、判定処理部２９は、Ｐ（ｄｚ，ｎ−１）＜Ｐ（ｄｚ，ｎ）かつＰ（ｄｚ，ｎ＋１）＜Ｐ（ｄｚ，ｎ）となる受信電力Ｐ（ｄｚ，ｎ）を抽出する。ここで、ｎは受信電力を算出した距離のインデックスを表す正の整数である。
【００９０】
極大点の抽出は、以下の３つの理由で、電波伝搬特性を把握する上で有効な手段である。まず１つ目の理由は、極大値は、距離が離れていても、検出閾値を超える値を取るので、出来る限り、遠方から解析処理を開始できることである。
【００９１】
２つ目の理由は、対象物が所定の距離にあるときに、その距離付近で取り得る受信電力のうち一番大きい受信電力を取得することができるので、ＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ）比を上げることができることである。これにより、ノイズとなる干渉波による影響を受けにくい。
３つ目の理由は、受信電力を安定して観測できるため、電波伝搬特性が計測器の性能に大きく依存しない点である。
【００９２】
次に、代表点抽出部２８が、受信電力算出部２２が受信電力を算出するサイクルと同じサイクルで、極大点を抽出する手順について説明する。図８は、極大点の抽出処理を示したフローチャートである。まず、代表点抽出部２８は、ｎ（ｎは２以上の正の整数）を２に初期化する（ステップ  Ｓ２０２）。次に、代表点抽出部２８は、現在のサイクルよりも２つ前の受信電力Ｐ（ｄｚ，ｎ−１）と、現在のサイクルよりも１つ前のＰ（ｄｚ，ｎ）と、現在の受信電力Ｐ（ｄｚ，ｎ＋１）と、を読み出す（ステップ  Ｓ２０２）。ここで、ｄｚ，ｎは、ｎ番目にサンプルした受信電力に対応する距離を表し、ｎが大きくなるほどその値ｄｚ，ｎは小さくなる。
【００９３】
次に、代表点抽出部２８は、Ｐ（ｄｚ，ｎ−１）とＰ（ｄｚ，ｎ）とを比較する（ステップＳ２０３）。Ｐ（ｄｚ，ｎ−１）がＰ（ｄｚ，ｎ）以上の場合（ステップＳ２０３  ＮＯ）、代表点抽出部２８は、ｎを１増やして（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２の処理に戻る。
一方、Ｐ（ｄｚ，ｎ−１）がＰ（ｄｚ，ｎ）より小さい場合（ステップＳ２０３  ＹＥＳ）、代表点抽出部２８は、Ｐ（ｄｚ，ｎ＋１）とＰ（ｄｚ，ｎ）とを比較する（ステップＳ２０４）。
【００９４】
Ｐ（ｄｚ，ｎ＋１）がＰ（ｄｚ，ｎ）以上の場合（ステップＳ２０４  ＮＯ）、代表点抽出部２８は、ｎを１増やして（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２の処理に戻る。
一方、Ｐ（ｄｚ，ｎ＋１）がＰ（ｄｚ，ｎ）より小さい場合（ステップＳ２０４  ＹＥＳ）、代表点抽出部２８は、Ｐ（ｄｚ，ｎ）を極大値として抽出する（ステップＳ２０６）。
【００９５】
次に、代表点抽出部２８は、全てのｎで調べていない場合（ステップＳ２０７  ＮＯ）、代表点抽出部２８は、ｎを１増やして（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２の処理に戻る。
一方、代表点抽出部２８は、全てのｎで調べた場合、極大点の抽出処理を終了する。以上で、本フローチャートは終了する。
【００９６】
なお、代表点抽出部２８は、極大値ではなく、極小値を抽出してもよい。これによって、距離に対する受信電力曲線は、極大値付近に比べて極小値付近で鋭いピークを有するので、極小値を取る距離をより正確に検出することができる。
その場合、代表点抽出部２８は、Ｐ（ｄｚ，ｎ−１）＞Ｐ（ｄｚ，ｎ）かつＰ（ｄｚ，ｎ＋１）＞Ｐ（ｄｚ，ｎ）となる受信電力Ｐ（ｄｚ，ｎ）を抽出すればよい。
【００９７】
続いて、極大値の数を例示するために、光軸上構造物と、上方構造物の高低差を規定し直す。一般的なレーダ設置高から、ｈ１は１［ｍ］である。光軸上構造物の場合、高低差Δｈは０［ｍ］である。
一般的に、車両の安全走行が確保された高さは路面から４．５［ｍ］以上である。従って、上方構造物の高さがその高さの最小値である４．５［ｍ］と設定されるので、高低差Δｈは３．５［ｍ］である。以上の条件で、それぞれの構造物に対して、受信電力の極大点と、それぞれの極大点の数を算出した例が、図８に示される。
【００９８】
図９は、対象物との距離に対する受信電力曲線上に表される受信電力の極大点と、それぞれの極大点の数を表した図である。同図において、光軸上構造物の受信電力曲線８１の極大値が白丸で示されている。また、上方構造物の受信電力曲線８２の極大値が白丸で示されている。
【００９９】
極大点の検出数Ｋは、光軸上構造物よりも上方構造物の方が多い。ここで、極大値の検出数Ｋは、距離に対する受信電力が１回振動する毎に１回検出されるので、受信電力の振動数の値は、極大値の検出数Ｋの値と同一である。従って、極大点の検出数Ｋは、光軸上構造物よりも上方構造物の方が多いということは、受信電力の振動数が光軸上構造物よりも上方構造物の方が多いことを意味する。
【０１００】
図１０は、高低差に対する極大値の検出数を表した図である。シミュレーションによって算出された極大値の検出数曲線９１から、高低差Δｈに対して、極大点の検出数が線形に増加している。すなわち、上方構造物の高さが高くなるほど、極大点の検出数が多くなる関係がある。極大値の検出数曲線９１は、線形近似線９２によって、線形近似することができる。
【０１０１】
高低差Δｈが３．５［ｍ］の直線９３が、極大値の検出数曲線９１と交わる点より、高低差Δｈが３．５［ｍ］の場合の極大点の検出数Ｋ（Δｈ＝３．５）は２６である。また、高低差Δｈが０［ｍ］の場合の極大点の検出数Ｋ（Δｈ＝０）は５である。従って、Ｋ（Δｈ＝３．５）−Ｋ（Δｈ＝０）≧２０である。
【０１０２】
図１１は、極大値の検出数Ｋと高低差Δｈとが関係付けられたテーブルを説明するための図である。同図において、テーブル１００は、図９における線形近似線９２から、抽出された極大値の検出数Ｋと高低差Δｈとの組み合わせを保持する。これによって、テーブル１００は、極大値の検出数Ｋと高低差Δｈとが１対１に関係付ける。
【０１０３】
記憶部２１は、予め極大値の検出数Ｋと高低差Δｈとが関係付けられたテーブル１００を保持する。判定処理部２９は、対象物の高さｈ２を推定するために、記憶部２１に格納されたテーブル１００から極大値の検出数Ｋに対応する高低差Δｈを抽出する。
あるいは、記憶部２１は、線形近似線９２の式の係数を保持する。判定処理部２９は、対象物の高さｈ２を推定するために、その式の係数を読み出す。そして、判定処理部２９は、線形近似線９２の式に極大値の検出数Ｋを代入することによって、高低差Δｈを算出する。
【０１０４】
図１２は、極大点の検出数を用いた上方構造物判別処理を示したフローチャートである。また、図１２は図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大点を抽出する（ステップＳ３０１）。次に、判定処理部２９は、その抽出した極大点の検出数Ｋを算出する（ステップＳ３０２）。極大点の検出数Ｋが所定の閾値Ｋｔｈ以下の場合（ステップＳ３０３  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する。
【０１０５】
一方、極大点の検出数Ｋが所定の閾値Ｋｔｈより大きい場合（ステップＳ３０３  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する。次に、判定処理部２９は、記憶部２１に保持されたテーブル１００を読み出し、極大点の検出数Ｋから高低差Δｈを抽出する（ステップＳ３０６）。次に、判定処理部２９は、抽出した高低差Δｈにレーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１を加算して、対象物の高さを算出する（ステップＳ３０７）。
【０１０６】
次に、判定処理部２９は、対象物の高さを算出した後に、レーダ装置を搭載した自車両が対象物（例えば、信号機または鉄道高架橋等）に衝突するか否か判定する（ステップＳ３０８）。判定処理部２９は、記憶部２１から予め保存されている自車両の地上からの高さを読み出す。
【０１０７】
そして、判定処理部２９は、読み出した自車両の地上からの高さが算出された対象物の高さ以上の場合（ステップＳ３０８  ＹＥＳ）、不図示のスピーカから警報を鳴らすよう制御する（ステップＳ３０９）。一方、読み出した自車両の地上からの高さが算出された対象物の高さより低い場合（ステップＳ３０８  ＮＯ）、判定処理部２９は、処理を終了する。以上で、本フローチャートは終了する。
【０１０８】
以上により、判定処理部２９は、対象物の高さと自車両との高さとを比較することにより、自車両が対象物と衝突するか否か判定することができる。これにより、判定処理部２９は、レーダ装置を搭載した車両の運転者に対して、予め対象物と自車両との衝突の危険性を知らせることができる。
【０１０９】
なお、本フローチャートでは、対象物を上方構造物と判定した場合に、テーブル１００から高低差を抽出して、その対象物の高さを推定したが、これに限らず、線形近似線９２の式から高低差を算出して、その対象物の高さを推定してもよい。
【０１１０】
また、本フローチャートでは、対象物を上方構造物と判定した場合に、その対象物の高さを推定したが、これに限らず、対象物を光軸上構造物と判定した場合に、その対象物の高さを推定してもよい。これにより、対象物の高さから、その対象物である車両の種類を推定することができる。
【０１１１】
また、本フローチャートでは、判定処理部２９は、記憶部２１から読み出した自車両の地上からの高さが対象物の高さ以上の場合、警報を鳴らすよう制御したが、これに限定するものではない。自車両が積載する荷物の地上からの高さが、自車両の地上からの高さより高い場合には、判定処理部２９は、記憶部２１から自車両が積載する荷物の地上からの高さを読み出し、自車両が積載する荷物の地上からの高さが対象物の高さ以上の場合、警報を鳴らすよう制御してもよい。
【０１１２】
また、判定処理部２９は、ステップＳ３０４において対象物を光軸上構造物と判定した後に、対象物の車種を推定してもよい。具体的には、例えば、判定処理部２９が、ステップＳ３０６とステップＳ３０７と同一の方法で対象物の高さを推定する。そして、判定処理部２９は、記憶部２１から自車両の地上からの高さを読み出す。
【０１１３】
そして、判定処理部２９は、対象物の高さｈ２の推定値が２［ｍ］より大きい場合、判定処理部２９は、対象物を普通トラックと判定する。一方、対象物の高さｈ２の推定値が２［ｍ］以下の場合、判定処理部２９は、対象物を乗用車と判定する。
【０１１４】
以上、第１の実施形態によれば、上方構造物の高さが高くなるほど極値の数が多くなる関係をもつことから、上方構造物の高さが高くなるほど、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなく、ロバストに対象物を上方構造物と判定することができる。
【０１１５】
また、計数した極値の数から対象物と受信アンテナの光軸との高さの差を抽出することができるので、上記高さの差から対象物の高さを算出することができる。従って、対象物が上方構造物である場合、対象物の高さと自車両の地上からの高さとを比較することにより、自車両が対象物と衝突するか否か判定することができる。これにより、予め対象物とレーダ装置を搭載した自車両との衝突の危険性を、予め自車両の運転者へ知らせることができる。一方、対象物が上方構造物でない場合、算出した対象物の高さから、対象物である車両の種類を推定することができる。
【０１１６】
＜第２の実施形態＞
続いて、第２の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。判定処理部２９は、以下に示す第２の実施形態の方法で上方構造物を判別する。図１３は、距離に対する受信電力曲線の極大値を繋いだ曲線（以下、極大値曲線と称する）とその極大値曲線の近似直線を示した図である。
【０１１７】
図１３（ａ）は、図６（ａ）で例示された上方構造物における距離に対する受信電力の関係を表した曲線の極大値曲線とその極大値曲線の近似直線を示した図である。同図における距離に対する受信電力曲線の極大値曲線１３１ａは、高低差Δｈが５．１５［ｍ］の上方構造物が存在すると仮定した場合に算出された受信電力から、上記の方法で算出されたものである。
【０１１８】
１次近似直線１３２ａは、距離に対する受信電力曲線の極大値曲線１３１ａの１次近似直線である。  
【０１１９】
ここで、上記近似直線または上記近似曲線の算出範囲は、距離ｄｚが１５０［ｍ］から直接波が第１ヌル点になる点１３５ａの距離ｄｎｕｌｌまでである。第１ヌル点とは、アンテナのメインローブと第１サイドローブとの間の狭間でアンテナの受信感度が０になる仰角である。第１ヌル点は、アンテナの指向性パターンにより決定される点である。
【０１２０】
図１３（ｂ）は、光軸上構造物における距離に対する受信電力の関係を表した曲線の極大値曲線とその極大値曲線の近似直線を示した図である。同図における受信電力の極大値曲線１３１ｂは、高低差Δｈが０［ｍ］の光軸上構造物が存在すると仮定した場合に算出された受信電力から、上記の方法で算出されたものである。
【０１２１】
１次近似直線１３２ｂは、受信電力の極大値曲線１３１ｂの１次近似直線である
ここで、上記近似直線または上記近似曲線の算出範囲は、距離ｄｚが１５０［ｍ］から第１ヌル点１３５ａの距離ｄｎｕｌｌまでである。
【０１２２】
図１４は、１次近似直線の１次の係数と高低差との関係を示した図である。折れ線１４１は、１次近似直線を２００［ｍ］の距離から算出した場合における一次近似直線の１次の係数と高低差との関係である。折れ線１４１は、１次近似直線を１５０［ｍ］の距離から算出した場合における一次近似直線の１次の係数と高低差との関係である。
【０１２３】
いずれの折れ線でも、高低差Δｈが約２［ｍ］から１次の係数（傾き）αの符号が正に反転している。従って、上方構造物における高低差Δｈが３．５［ｍ］以上では、１次の係数（傾き）αの符号は正である。従って、一次近似直線の１次の係数（傾き）αの符号は、上方構造物の判別に利用できる。
【０１２４】
図１５は、１次近似直線の１次の係数を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。また、図１５は図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大点を抽出する（ステップＳ４０１）。次に、判定処理部２９は、その極大点と距離との関係を近似した１次近似式を算出する（ステップＳ４０２）。
【０１２５】
１次の係数αが０よりも大きい場合（ステップＳ４０３  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ４０４）。
一方、１次の係数αが０以下の場合（ステップＳ４０３  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ４０４）。以上で、本フローチャートは終了する。
【０１２６】
以上、第２の実施形態によれば、距離に対する受信電力の極値を１次関数で近似できるため、１次関数の１次の係数が所定の閾値よりも大きい場合に、対象物を上方構造物と判定することができる。従って、所定の閾値が適切に決定されることにより、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなく、ロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。
【０１２７】
＜第３の実施形態＞
続いて、第３の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。図１６は、距離に対する受信電力の極大値曲線と、距離に対する受信電力の１次近似直線と、距離に対する受信電力の３次近似曲線と、各距離における１次近似直線上の電力値と３次近似曲線上の電力値との差分の絶対値を距離が狭まるに連れて加算した値（差分の絶対値の和）Σ｜ΔＰ１（ｄｚ）｜を距離に対して繋げた曲線とを表した図である。同図において、左側の縦軸は、受信電力の極大値曲線、１次近似直線、および３次近似曲線の受信電力［ｄＢｉ］を示している。一方、右側の縦軸は差分の絶対値の和Σ｜ΔＰ１（ｄｚ）｜［ｄＢ］を示している。
【０１２８】
図１６（ａ）は、高低差Δｈが４．１５［ｍ］の上方構造物において、距離に対する受信電力の極大値曲線１６１ａと、距離に対する受信電力の１次近似直線１６２ａと、距離に対する受信電力の３次近似曲線１６３ａと、各距離における１次近似直線１６２ａ上の電力値と３次近似曲線１６３ａ上の電力値との差分の絶対値を距離が狭まるに連れて加算した値（差分の絶対値の和）を距離に対して繋げた曲線１６４ａとを表した図である。同図において、距離ｄｚが狭まるにつれて、左肩上がりに差分の絶対値の和１６４ａが大きくなっている。
【０１２９】
図１６（ｂ）は、高低差Δｈが０［ｍ］の光軸上構造物において、距離に対する受信電力の極大値曲線１６１ｂと、距離に対する受信電力の１次近似直線１６２ｂと、距離に対する受信電力の３次近似曲線１６３ｂと、各距離における１次近似直線１６２ｂ上の電力値と３次近似曲線１６３ｂ上の電力値との差分を距離が狭まるに連れて加算した値（差分の絶対値の和）を距離に対して繋げた曲線１６４ｂとを表した図である。同図における差分の絶対値の和１６４ｂは、距離ｄｚが狭まっても、上記差分の絶対値の和１６４ａほど大きくはならない。
【０１３０】
図１６（ａ）で示すように上方構造物の距離１５０［ｍ］から距離ｄｎｕｌｌまでの区域では、アンテナ指向性の影響を受けるために、３次関数がその受信電力の極大値曲線に良くフィットする。一方、上記区域における光軸上構造物の受信電力の極大値曲線は、概ね線形関数として扱えるので、１次近似関数がその受信電力の極大値曲線に良くフィットする。
【０１３１】
以上の特性より、１次近似直線が、光軸上構造物の受信電力の極大値曲線に良くフィットし、１次近似直線が、上方構造物の受信電力の極大値曲線にフィットしないという関係がある。この関係を利用して、判定処理部２９は、上方構造物を識別する。
具体的には、判定処理部２９は、ある距離において、１次近似式から算出される電力と２次以上の近似式から算出される電力との差ΔＰ（ｄｚ）を用いて、上方構造物を識別する。
【０１３２】
なお、判定処理部２９は、ある距離において、１次近似式から算出される電力と受信電力の極大値曲線から抽出される電力との差を用いて、上方構造物を識別してもよい。
【０１３３】
ΔＰ（ｄｚ）を用いた識別方法として、その処理に掛かる時間が短いものから順に、以下の３つの方法がある。（１）ΔＰ（ｄｚ）と所定の閾値を超えた場合に上方構造物と判定する方法と、（２）距離毎にΔＰ（ｄｚ）が所定の閾値を超えたか判定し、ΔＰ（ｄｚ）が所定の閾値を超えた回数が所定のカウント閾値を越えた場合に上方構造物と判定する方法と、（３）一次近似式と２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線とに囲まれた区間の面積を算出し、算出した面積が所定の面積閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する方法とがある。
ここで、上方構造物判別の処理の早さと信頼性とは、トレードオフの関係となる。以下、上記の順番で、具体的に説明する。
【０１３４】
第１の方法において、判定処理部２９は、１次近似式を用いて、予め決められた距離における電力Ｐ１を算出する。そして、判定処理部２９は、２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線を用いて、その同じ距離における電力Ｐ３を算出する。そして、判定処理部２９は、Ｐ１とＰ３との差ΔＰまたはその差ΔＰの絶対値を算出する。そして、判定処理部２９は、算出されたΔＰまたはΔＰの絶対値が、所定の閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する。
【０１３５】
第２の方法において、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、１次近似式を用いて電力Ｐ１（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線を用いて電力Ｐ３（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、Ｐ１（ｄｚ）とＰ３（ｄｚ）との差ΔＰ（ｄｚ）またはその差ΔＰ（ｄｚ）の絶対値を算出する。
そして、判定処理部２９は、差ΔＰ（ｄｚ）またはその差ΔＰ（ｄｚ）の絶対値が所定の閾値を超える回数を計数する。判定処理部２９は、計数した回数が所定のカウント閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する。
【０１３６】
第３の方法において、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、１次近似式を用いて電力Ｐ１（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線を用いて電力Ｐ３（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、Ｐ１（ｄｚ）とＰ３（ｄｚ）との差ΔＰ（ｄｚ）の絶対値を算出する。
そして、判定処理部２９は、差ΔＰ（ｄｚ）の和ΣΔＰ（ｄｚ）または差ΔＰ（ｄｚ）の絶対値の和Σ｜ΔＰ（ｄｚ）｜を算出する。判定処理部２９は、算出した和ΣΔＰ（ｄｚ）または和Σ｜ΔＰ（ｄｚ）｜が所定の和閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する。
【０１３７】
続いて、第３の方法で算出した和ΣΔＰ（ｄｚ）について説明する。判定処理部２９は、和ΣΔＰ（ｄｚ）が所定の閾値を超えれば、対象物を上方構造物と判定する。一方、判定処理部２９は、和ΣΔＰ（ｄｚ）が所定の閾値以下であれば、対象物を光軸上構造物と判定する。
【０１３８】
ここで、所定の閾値は、上方構造物として識別する際に最低必要となる高低差Δｈと、アンテナ感度の仰角パターンとを用いて決定される。ここで、高低差Δｈは、レーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１と、上方構造物の高さｈ２とから決定される。従って、所定の閾値は、レーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１と、上方構造物として識別する際に最低必要となる上方構造物の高さと、アンテナ感度の仰角パターンとを用いて決定される。
【０１３９】
図１７は、１次近似式から算出された電力と３次近似式から算出された電力との差分の絶対値の和を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。また、図１７は図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。
まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大点を抽出する（ステップＳ５０１）。次に、判定処理部２９は、その極大点と距離との関係を近似した１次近似直線を算出する（ステップＳ５０２）。
【０１４０】
次に、判定処理部２９は、その極大点と距離との関係を近似した３次近似曲線を算出する（ステップＳ５０３）。次に、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、その１次近似式を用いて電力Ｐ１（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、その３次近似式を用いて電力Ｐ３（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、Ｐ１（ｄｚ）とＰ３（ｄｚ）との差の絶対値｜ΔＰ（ｄｚ）｜を算出する（ステップＳ５０４）。
【０１４１】
差の絶対値｜ΔＰ（ｄｚ）｜が所定の閾値Ｐｔｈを超えた場合（ステップＳ５０６  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ５０７）。
一方、差の絶対値｜ΔＰ（ｄｚ）｜が所定の閾値Ｐｔｈ以下の場合（ステップＳ５０６  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ５０８）。以上で、本フローチャートは終了する。
【０１４２】
以上、第３の実施形態によれば、上方構造物における距離に対する受信電力の極値は１次関数よりも２次以上の関数で良く近似できるため、同距離における１次関数の値と２次以上の関数の値の差が大きくなる。これによって、スパイクノイズ等による受信電力の極値の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。
【０１４３】
なお、第３の実施形態において、同距離における１次関数の値と２次以上の関数の値の差に基づいて、上方構造物であるか否か判定したが、これに限らず、同距離における１次関数の値と受信された電波の電力または代表点の１つである極大値における電力との差に基づいて、上方構造物であるか否か判定してもよい。
【０１４４】
＜第４の実施形態＞
続いて、第４の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。前述したように、一例として対象物に対する距離１５０［ｍ］付近の受信電力の極大値（以下、初期電力値と称する）から、第１ヌル点または距離４０［ｍ］に至るまでの受信電力Ｐ（ｄｚ）曲線を、光軸上構造物と、上方構造物とで比較する。
【０１４５】
図１８は、距離に対する受信電力の極大値曲線と、その初期電力値を距離に対して繋げた直線と、距離に対する受信電力の極大値の３次近似曲線と、各距離における３次近似曲線上の電力値からその初期電力値を引いた値（差分）ΔＰ２（ｄｚ）を距離に対して繋げた曲線とを表した図である。同図において、左側の縦軸は、受信電力の極大値曲線、初期電力値、および３次近似曲線の受信電力［ｄＢｉ］を示している。一方、右側の縦軸は、上記差分ΔＰ２（ｄｚ）［ｄＢ］を示している。
【０１４６】
図１８（ａ）は、高低差Δｈが４．１５［ｍ］の上方構造物の場合における距離に対する受信電力の極大値曲線１８１ａと、その初期電力値を距離に対して繋げた直線１８２ａと、距離に対する受信電力の極大値の３次近似曲線１８３ａと、各距離における３次近似曲線上の電力値からその初期電力値を引いた値を距離に対して繋げた曲線１８４ａとを表した図である。
【０１４７】
同図において、上方構造物の受信電力Ｐ（ｄｚ）曲線１８１ａは、距離ｄｚが狭まるに連れて、高次関数で減衰する。すなわちその曲線１８１ａは、左肩下がりである。
曲線１８４ａは、初期電力値から３次近似曲線１８３ａ上の電力値を引いた値を、距離ｄｚが狭まるごとに積算したものである。
【０１４８】
図１８（ｂ）は、高低差Δｈが０［ｍ］の光軸上構造物の場合における距離に対する受信電力の極大値曲線１８１ｂと、その初期電力値を距離に対して繋げた直線１８２ｂと、距離に対する受信電力の極大値の３次近似曲線１８３ｂと、各距離における３次近似曲線上の電力値からその初期電力値を引いた値を距離に対して繋げた曲線１８４ｂとを表した図である。
【０１４９】
同図において、光軸上構造物の受信電力Ｐ（ｄｚ）曲線１８１ｂは、距離ｄｚが狭まるに連れて、線形に増加する。すなわちその曲線１８１ｂは、左肩上がりである。
曲線１８４ｂは、初期電力値から３次近似曲線１８３ｂ上の電力値を引いた値を、距離ｄｚが狭まるごとに積算したものである。
【０１５０】
従って、判定処理部２９は、距離ｄｚが狭まるに連れて、受信電力値の極大値が初期電力値から減少している場合に、対象物を上方構造物と判定することができる。
具体的には、判定処理部２９は、初期電力値Ｐｓと２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線との受信電力の差ΔＰｓ（ｄｚ）を用いて、上方構造物を識別する。
【０１５１】
ΔＰｓ（ｄｚ）を用いた識別方法として、その処理に掛かる時間が短いものから順に、以下の３つの方法がある。（１）  ΔＰｓ（ｄｚ）またはΔＰｓ（ｄｚ）の絶対値が、所定の閾値より小さい場合に、上方構造物と判定する方法と、（２）距離毎に差ΔＰｓ（ｄｚ）が所定の閾値より下がる回数を計数すし、計数した回数が所定の第２のカウント閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する方法と、（３）初期電力値Ｐｓと２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線とに囲まれた区間の積分値を算出し、積分値が所定の積分閾値より下がった場合に、上方構造物と判定する方法とがある。
ここで、上方構造物判別の処理の早さと信頼性とは、トレードオフの関係となる。以下、上記の順番で、具体的に説明する。
【０１５２】
第１の方法において、判定処理部２９は、２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線を用いて、予め決められた距離ｄｚにおける受信電力Ｐ４（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、初期電力値Ｐｓと距離ｄｚにおける受信電力Ｐ４（ｄｚ）との差ΔＰｓまたはその差ΔＰｓの絶対値を算出する。そして、判定処理部２９は、算出されたΔＰｓまたはΔＰｓの絶対値が、所定の閾値より小さい場合に、上方構造物と判定する。
【０１５３】
第２の方法において、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線を用いて電力Ｐ４（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、初期電力値ＰｓとＰ４（ｄｚ）との差ΔＰｓ（ｄｚ）またはその差ΔＰｓ（ｄｚ）の絶対値を算出する。
そして、判定処理部２９は、差ΔＰｓ（ｄｚ）が所定の閾値より下がる回数を計数する。判定処理部２９は、計数した回数が所定の第２のカウント閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する。
【０１５４】
なお、第２の方法において、判定処理部２９は、以下のようにして、上方構造物を判定してもよい。判定処理部２９は、差ΔＰｓ（ｄｚ）の絶対値が所定の閾値を超える回数を計数する。判定処理部２９は、計数した回数が所定の第２のカウント閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する。
【０１５５】
第３の方法において、判定処理部２９は、予め決められた距離ｄｚ毎に、２次以上の近似式または受信電力の極大値曲線を用いて電力Ｐ４（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、初期電力値ＰｓとＰ４（ｄｚ）との差ΔＰｓ（ｄｚ）の絶対値を算出する。
そして、判定処理部２９は、差ΔＰｓ（ｄｚ）の和ΣΔＰｓ（ｄｚ）を算出する。そして、判定処理部２９は、算出した和ΣΔＰｓ（ｄｚ）が所定の第２の和閾値より下がった場合に、上方構造物と判定する。
【０１５６】
なお、判定処理部２９は、以下のように上方構造物を判定してもよい。判定処理部２９は、差ΔＰｓ（ｄｚ）の絶対値の和Σ｜ΔＰｓ（ｄｚ）｜を算出する。そして、判定処理部２９は、算出した和Σ｜ΔＰｓ（ｄｚ）｜が所定の絶対値和の閾値を超えた場合に、上方構造物と判定する。
【０１５７】
続いて、第３の方法で算出した和ΣΔＰｓ（ｄｚ）について説明する。図１９は、初期電力値と受信電力値の極大値との差分の和を、上方構造物と光軸上構造物とで比較した図である。上方構造物における初期電力値と受信電力値の極大値との差分の和を示した曲線１８４ａより、距離ｄｚが１００［ｍ］より狭まるに連れて、その和が０から単調減少する。
【０１５８】
一方、光軸上構造物における初期電力値と受信電力値の極大値との差分の和を示した曲線１８４ｂより、距離ｄｚが１００［ｍ］より狭まるに連れて、その和が０から単調増加する。
【０１５９】
従って、所定の閾値を設定すれば、判定処理部２９は、上方構造物を判別することができる。所定の閾値は、上方構造物として識別する際に最低必要となる高低差Δｈと、アンテナ感度の仰角パターンとを用いて決定される。ここで、高低差Δｈは、レーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１と、上方構造物の高さｈ２とから決定される。従って、所定の閾値は、レーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１と、上方構造物として識別する際に最低必要となる上方構造物の高さと、アンテナ感度の仰角パターンとを用いて決定される。
【０１６０】
図２０は、初期電力値と３次近似式から算出された電力との差分の和を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。また、図２０は図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。
まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大点を抽出する（ステップＳ６０１）。次に、判定処理部２９は、距離１５０［ｍ］付近の極大点を初期電力値Ｐｓとして抽出する（ステップＳ６０２）。
【０１６１】
次に、判定処理部２９は、距離ｄｚ毎に、初期電力値Ｐｓと受信電力の極大値の差分ΔPｓ（ｄｚ）を算出する（ステップＳ６０３）。次に、判定処理部２９は、距離ｄｚ毎に算出した差分ΔPｓ（ｄｚ）を所定の距離区間（例えば、１５０［ｍ］から第１ヌル点に対応する距離まで）積算し、その和ΣΔPｓ（ｄｚ）を算出する（ステップＳ６０４）。
【０１６２】
算出した和ΣΔPｓ（ｄ）が所定の閾値Ｐｔｈ２よりも小さい場合（ステップＳ６０５  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ６０６）。
一方、算出した和ΣΔPｓ（ｄｚ）が所定の閾値Ｐｔｈ２以上の場合（ステップＳ６０７  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ６０７）。以上で、本フローチャートは終了する。
【０１６３】
以上、第４の実施形態によれば、所定の距離における２次以上の近似式の値と初期電力値との差を算出することができる。受信アンテナの光軸上に存在する構造物である光軸上構造物の場合、距離が狭まるにつれて初期値から極値が増加するのに対し、上方構造物の場合、距離が狭まるにつれて初期値から極値が減少する。従って、２次以上の近似式の値と初期値との差に基づいて、スパイクノイズ等による受信電力の極値の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。
【０１６４】
なお、第４の実施形態によれば、所定の距離における２次以上の近似式の値と初期電力値との差を算出したが、これに限らず、所定の距離における代表点の電力と初期電力値との差を算出してもよい。
また、第４の実施形態における初期電力値は一例であり、予め決められた距離における代表点の電力であればよい。
【０１６５】
＜第５の実施形態＞
続いて、第５の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。前述した第４の実施形態においては、初期電力値を基準値として、その基準値と受信電力の極大値との差分を用いて、上方構造物を判別した。
第５の実施形態においては、上方構造物と光軸上構造物との差異を明確にするために、レーダ方程式から算出される自由空間伝搬時の受信電力の理論値を基準値として用いる。
レーダ方程式は以下の式（１）で表される。
【０１６６】
【数１】
2012018058.tif 000003
【０１６７】
ここで、Ｐｆｆ，ｓは自由空間伝搬時の受信電力値、Ｐｔは送信電力値、Ｇｔは、送信アンテナ利得、Ｇｒは受信アンテナ利得、σは反射断面積、λはレーダの波長である。反射断面積は、後述する式（２）から算出される。
この式（１）によって、図６（ａ）に示す自由空間伝搬減衰曲線５３ａが決定されている。この場合の主な変数は、距離ｒ１のみである。但し、λもドップラー効果により変動するが、自由空間伝搬減衰曲線５３ａを算出した条件では無視できる範囲である。
【０１６８】
Ｐｔ、ＧｔおよびＧｒはレーダ使用条件で決定される定数であるので、走行環境条件とは無関係である。よって、理論上の自由空間伝搬時の受信電力値Ｐｆｆ，ｓの距離に対する軌跡（すなわち自由空間伝搬減衰曲線）のカーブ形状は固有である。そして、その軌跡は、走行環境条件（反射条件）で変動する反射断面積σの決定によって、受信電力値の軸（縦軸）方向に移動する。
【０１６９】
判定処理部２９が、受信電力の極大値の初期値（例えば、距離１５０［ｍ］付近の受信電力の極大値）を算出する。ここで、反射断面積σは下記の式（２）から算出される。
【０１７０】
【数２】
2012018058.tif 000004
【０１７１】
ここで、Ｐ’ｆｆ，ｓは、推定減衰電力値であり、Ｌθ１は間接波成分の減衰量である。推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓは、対象物の観測距離において、間接波成分の減衰による振幅の減衰を考慮した受信電力の推定値である。判定処理部２９は、推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓとして、距離に対する受信電力の関係を表す曲線における極大値を用いて、反射断面積σを算出する。
【０１７２】
ここで、距離に対する受信電力の関係を表す曲線における極大値は、直接波と間接波の位相が揃うことにより、受信電力が強めあうことにより形成される。従って、その極大値は、スパイクノイズ等により影響されにくいので、推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓとして用いた場合に、反射断面積σを精度良く推定できる。
【０１７３】
なお、アンテナの仕様が既知であれば、距離ｒ１に対する振幅減衰量の理論値を算出することができるので、対象物の観測距離に対する振幅減衰量の理論値をＰ’ｆｆ，ｓとして用いてもよい。
【０１７４】
判定処理部２９は、推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓに受信電力の極大値の初期値を代入して、反射断面積σを算出する。そして、判定処理部２９は、算出した反射断面積σをレーダ方程式（１）に代入することにより、自由空間伝搬時の受信電力値Ｐｆｆ，ｓを推定した値である予測の自由空間減衰値（電力の推定値）を算出する。
【０１７５】
対象物が光軸上構造物の場合、受信アンテナは、対象物に反射した電波の直接波成分をメインローブで受信することができる。従って、自由空間伝搬時の受信電力値Ｐｆｆ，ｓと実際に観測される受信電力値とは近い値となる。
一方、対象物が上方構造物である場合には、アンテナ指向性の影響により、上記と同様の方法で算出した自由空間伝搬時の受信電力値Ｐｆｆ，ｓと実際に観測される受信電力値とは全く異なった値となる。
以上より、判定処理部２９は、自由空間伝搬時の受信電力値Ｐｆｆ，ｓと実際に観測される受信電力値との差を用いて、対象物が上方構造物であるか否かを判定する。
【０１７６】
従って、判定処理部２９は、自由空間伝搬時の受信電力値Ｐｆｆ，ｓと受信電力の極大値の差ΔＰｆｆ（ｄｚ）を用いて、上方構造物を識別する。
具体的には、判定処理部２９は、最初の受信電力の極大値（例えば、距離１５０［ｍ］付近の受信電力の極大値）を初期値として抽出する。この受信電力の極大値は、推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓを精度良く推定できる値である。
【０１７７】
さらに、推定精度を高めるために、間接波成分の減衰による受信電力の減少分を考慮してもよい。また、アンテナの仕様が既知であれば、距離ｄｚに対する上記受信電力の減少量の理論値を算出することができるので、その理論値を推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓに適用してもよい。
【０１７８】
図２１は、予測の自由空間伝搬曲線と自由空間伝搬減衰曲線の理論値との比較を説明するための図である。図２１（ａ）は、高低差Δｈが４．１５［ｍ］である上方構造物における予測の自由空間伝搬曲線と理論上の自由空間伝搬減衰曲線との比較を説明するための図である。同図において、受信電力値を距離に対して表した曲線２１１ａと、その受信電力値の極大値を距離に対して表した曲線２１２ａが示されている。
【０１７９】
また、１５０［ｍ］付近の受信電力値の極大値２１３ａから反射損出を考慮して、６［ｄＢ］減少させた値を推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓとして算出された予測の自由空間伝搬曲線２１４ａが示されている。また、予測の自由空間伝搬曲線２１４ａは、自由空間伝搬減衰曲線２１５ａと良くフィットしている。
【０１８０】
図２１（ｂ）は、高低差Δｈが０［ｍ］である光軸上構造物における予測の自由空間伝搬曲線と理論上の自由空間伝搬減衰曲線との比較を説明するための図である。同図において、受信電力値を距離に対して表した曲線２１１ｂと、その受信電力値の極大値を距離に対して表した曲線２１２ｂが示されている。
【０１８１】
また、１５０［ｍ］付近の受信電力値の極大値２１３ｂから反射損出を考慮して、６［ｄＢ］減少させた値を推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓとして算出された予測の自由空間伝搬曲線２１４ｂが示されている。また、予測の自由空間伝搬曲線２１４ｂは、自由空間伝搬減衰曲線２１５ｂより大きな電力値を取る曲線である。
【０１８２】
図２２は、予測の自由空間減衰値（電力の推定値）と受信電力の極大値との差分を距離ｄｚに対して示した図である。同図において、上方構造物の場合、予測の自由空間伝搬曲線上の点と受信電力の極大値との差分が、対象物との距離ｄｚが狭まるに連れて単調減少する。また、その値は、対象物との距離が１００［ｍ］より狭い場合に、０より小さい。
一方、光軸上構造物の場合、予測の自由空間伝搬曲線上の点と受信電力の極大値との差分が、対象物との距離ｄｚが狭まるに連れて単調減少する。しかし、その値は、距離４０［ｍ］から１５０［ｍ］の範囲内で０以上である。
【０１８３】
従って、判定処理部２９は、所定の距離の範囲（例えば、距離４０［ｍ］から１００［ｍ］までの範囲）において、予測の自由空間伝搬曲線上の点と受信電力の極大値との差分が０よりも小さい場合、対象物を上方構造物と判定する。
【０１８４】
図２３は、予測の自由空間減衰値（電力の推定値）と受信電力の極大値との差分を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。また、図２３は図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。
まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大点を抽出する（ステップＳ７０１）。次に、判定処理部２９は、所定の距離（たとえば、距離１５０［ｍ］）付近の受信電力値の極大値を抽出する。そして、判定処理部２９は、電波の反射損出を考慮して、その極大値から所定の値（例えば、６［ｄＢ］）を引いた電力値を推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓとして算出する（ステップＳ７０２）。
【０１８５】
次に、判定処理部２９は、算出した推定減衰電力値Ｐ’ｆｆ，ｓを式（２）に代入して、反射断面積σを算出する（ステップＳ７０３）。判定処理部２９は、算出した反射断面積σを式（１）に代入して、予測の自由空間減衰値（電力の推定値）を算出する（ステップＳ７０４）。次に、判定処理部２９は、距離ごとに受信電力の極大値と予測の自由空間減衰値（電力の推定値）との差ΔＰｆｆ（ｄｚ）を算出する（ステップＳ７０５）。
【０１８６】
距離ごとに算出された差ΔＰｆｆ（ｄｚ）が所定の回数以上連続して０より小さい場合（ステップＳ７０６  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ７０７）。一方、距離ごとに算出された差ΔＰｆｆ（ｄｚ）が、所定の回数以上連続して０以上の場合（ステップＳ７０６  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ７０７）。以上で、本フローチャートは終了する。
【０１８７】
以上、第５の実施形態によれば、所定の距離における極値と電力の推定値との差を算出することができる。光軸上構造物の場合、極値が電力の推定値よりも大きいのに対し、上方構造物の場合、極値が電力の推定値よりも小さい。従って、極値と電力の推定値との差に基づいて、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響を受けることなくロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。
【０１８８】
なお、第５の実施形態では上方構造物の判定にあたり、所定の距離における極値と電力の推定値との差を算出したが、これに限らず、所定の距離における受信された電力と電力の推定値との差を算出してもよいし、所定の距離における代表点の電力と推定値との差を算出してもよい。
【０１８９】
＜第６の実施形態＞
続いて、第６の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。図２４は、直接波成分の第１ヌル点を用いた上方向構造物の識別方法を説明するための図である。図２４（ａ）は、高低差Δｈが４．１５［ｍ］の上方構造物における受信電力を距離に対する関係を示した図である。同図において、受信電力の極大値曲線２４２ａは、受信電力曲線２４１ａの極大値が滑らかに繋がれた曲線である。
【０１９０】
区域２４３、区域２４４および区域２４５の受信電力の極大値曲線２４２ａの軌跡は、区域２４４を中心としたお椀型の軌跡となる。この軌跡は、以下の３つの要因で形成される。
第１に、区域２４３における距離が狭まることによる受信電力の極大値の減衰するのは、距離が狭まるに連れて直接波の到来角度が大きくなることにより、直接波を受けるアンテナ感度のメインローブにおける減衰が生じるからである。
【０１９１】
第２に、区域２４４において受信電力の極大値曲線２４２ａが極小値を取るのは、その距離において直接波の到来角度が、アンテナの第１ヌル点に相当する仰角になることにより、直接波を受けるアンテナ感度が最も小さくなるからである。
第３に、区域２４５において距離が狭まることによる受信電力の極大値の上昇するのは、距離が狭まるに連れて直接波の到来角度が大きくなることにより、直接波を受けるアンテナ感度の第１サイドローブにおける上昇が生じるからである。
【０１９２】
２次近似曲線２４６は、区域２４３、区域２４４および区域２４５の受信電力の極大値曲線２４２ａの軌跡に良くフィットする。従って、区域２４３、区域２４４および区域２４５が存在するならば、受信電力の極大値曲線２４２ａは、区域２４４の近辺に極小値がある２次近似曲線で近似されうる。
【０１９３】
図２４（ｂ）は、高低差Δｈが０［ｍ］の光軸上構造物における受信電力を距離に対して示した図である。同図において、受信電力の極大値曲線２４２ｂは、受信電力曲線２４１ｂの極大値が滑らかに繋がれた曲線である。
上方構造物と異なり、光軸上構造物の受信電力の極大値曲線２４２ｂには、アンテナ指向性と直接波の到来角度の変化とが無いため、その軌跡にお椀方の軌跡は存在しない。
【０１９４】
従って、判定処理部２９は、受信電力の極大値曲線２４２ｂに現れるお椀方の軌跡の存在する場合には、対象物を上方構造物と判定する。
具体的には、判定処理部２９は、受信電力から受信電力の極大値Ｐｍａｘを算出する。
そして、判定処理部２９は、算出された受信電力の極大値Ｐｍａｘ，ｉから（ｉは正の整数で、遠方からｉをカウントする）、所定の距離区間（例えば、距離４０［ｍ］から６０［ｍ］の区間）で観測される受信電力の極大値Ｐｍａｘ，ｉの最小値Ｐｍａｘ，ｍを抽出する（ｍは正の整数）。
【０１９５】
そして、判定処理部２９は、以下の式（３）と式（４）を両方満たすときに、対象物を上方構造物と判定する。
Ｐｍａｘ，ｍ−３＞Ｐｍａｘ，ｍ−２＞Ｐｍａｘ，ｍ−１＞Ｐｍａｘ，ｍ  …（３）
Ｐｍａｘ，ｍ＋３＞Ｐｍａｘ，ｍ＋２＞Ｐｍａｘ，ｍ＋１＞Ｐｍａｘ，ｍ  …（４）
一方、上記式を満たさない場合、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する。
【０１９６】
このように、判定処理部２９は、連続する大小関係が成立することによって、上方構造物を識別することができる。さらに、判定処理部２９は、アンテナの仕様と高低差Δｈが既知である場合は、受信電力の極大値の最小値Ｐｍａｘ，ｍの観測距離と区域２４４の距離の理論値を照合することにより、高低差Δｈを推定する。
【０１９７】
図２５は、距離に対する受信電力の極大値の変化に極小値が存在するか否かを判別することによる上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。また、２５は、図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。
まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大値Ｐｍａｘ，ｉを算出する（ステップＳ８０１）。距離検出部２４により検出された対象物との距離が所定の距離よりも小さい場合（例えば、距離が４５［ｍ］より小さい場合）、判定処理部２９は、受信電力の極大値Ｐｍａｘ，ｉの中から最小値Ｐｍａｘ，ｍを抽出する（ステップＳ８０２）。
【０１９８】
次に、判定処理部２９は、式（３）が成立するか否か判定する（ステップＳ８０３）。式（３）が成立しない場合（ステップＳ８０３  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ８０６）。一方、式（３）が成立する場合（ステップＳ８０３  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、式（４）が成立するか否か判定する（ステップＳ８０４）。
【０１９９】
式（４）が成立しない場合（ステップＳ８０４  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ８０６）。一方、式（４）が成立する場合判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ８０５）。以上で、本フローチャートは終了する。
【０２００】
以上、第６の実施形態によれば、予め決められた所定の距離の範囲で、距離に対する代表値の軌跡が下に凸であれば、対象物を上方構造物であると判定することができる。光軸上構造物の場合、距離に対する極値の関数が極小値を取らないのに対し、上方構造物の場合、距離に対する極値の関数が極小値を取る。従って、距離に対する極値の関数が極小値を取るか否かに基づいて、上方構造物であるか否か判定することができる。
【０２０１】
なお、第６の実施形態では、予め決められた所定の距離の範囲で、距離に対する代表値の軌跡が下に凸であれば、対象物を上方構造物であると判定したが、これに限らず、予め決められた所定の距離の範囲で、距離に対する極値の関数が極小値を取る場合、対象物を上方構造物であると判定してもよい。
【０２０２】
＜第７の実施形態＞
続いて、第７の実施形態における上方構造物の判別方法を説明する。第６の実施形態では、下記の２つの要因により、受信電力の極大値の中から最小値を抽出する際に、識別精度が悪くなる問題がある。第１の要因は、スパイクノイズ等による受信電力の極大値の変動である。第２の要因は、レーダ装置のサンプリング周波数が低いことによる受信電力値の取得漏れである。第７の実施形態では、この問題を解決するために、改良した上方構造物の判別方法を説明する。
【０２０３】
判定処理部２９は、区域２４４を中心に、区域２４３と区域２４５の幾つかの受信電力の極大値Ｐｍａｘを用いて、最小二乗法により２次近似式を算出する。ここで、その２次近似式は下記の式（５）で表される。
【０２０４】
【数３】
2012018058.tif 000005
【０２０５】
ここで、Ｐｍａｘ（ｄｚ）は、距離ｄｚにおける受信電力の極大値であり、ａは２次の係数であり、ｂは１次の係数であり、ｃは定数である。このとき、受信電力の極大値Ｐｍａｘ（ｄｚ）が極小値をとる距離ｄｌｍを算出するために上記の式（５）を変形すると、下記の式（６）で表される。
【０２０６】
【数４】
2012018058.tif 000006
【０２０７】
従って、受信電力の極大値Ｐｍａｘ（ｄｚ）が極小値をとる距離ｄｌｍは、以下の式（７）で表される。
【０２０８】
【数５】
2012018058.tif 000007
【０２０９】
判定処理部２９は、式（７）を用いて、受信電力の極大値Ｐｍａｘ（ｄｚ）が極小値をとる距離ｄｌｍを算出する。判定処理部２９は、式（７）で算出された極小値をとる距離ｄｌｍが距離４０［ｍ］以上で、かつ１５０［ｍ］以下の場合、対象物を上方構造物と判定する。
第７の実施形態の方法により、受信電力の極大値の中から最小値を算出する際に、２次関数で近似することによって、上記識別精度が悪くなる問題を解決することができる。
【０２１０】
具体的には、スパイクノイズ等による受信電力の極大値の変動があっても、距離に対する受信電力の極大値の関係を２次関数で近似することができる。これによって、スパイクノイズ等による受信電力の極大値の変動があっても、ロバストに受信電力の極大値の中から最小値を抽出することができる。
【０２１１】
また、レーダ装置のサンプリング周波数が低いことによる受信電力値に取得漏れがあっても、距離に対する受信電力の極大値の関係を２次関数で近似することができる。これによって、受信電力値に取得漏れがあっても、ロバストに受信電力の極大値の中から最小値を抽出することができる。
【０２１２】
図２６は、高低差Δｈ毎に２次近似式により算出された極小値をとる距離と、高低差Δｈ毎に算出された第１ヌル点に対応する距離の理論値との比較を説明するための図である。同図において、曲線２６１は、高低差Δｈ毎に２次近似式により算出された極小値をとる距離を滑らかに繋いだ曲線である。曲線２６２は、第１ヌル点に対応する距離の理論値を滑らかに繋いだ曲線である。
【０２１３】
同図において、曲線２６２の高低差Δｈは第１ヌル点に対応する距離の理論値に対して線形に変化する。ここで、曲線２６１と、曲線２６２とは良好に一致している。従って、第１ヌル点に対応する距離の理論値と高低差Δｈとの関係を用いて、２次近似式により算出された極小値をとる距離から高低差Δｈを推定することができる。
【０２１４】
図２７は、第１ヌル点に対応する距離の理論値と高低差Δｈとが関係付けたテーブルである。同図のテーブル２７０において、第１ヌル点に対応する距離の理論値と高低差Δｈとが１対１で関係付けられている。
記憶部２１は、極小値を取る距離ｄｌｍと高低差Δｈとが関係付けたテーブル２７０を保持する。
【０２１５】
従って、判定処理部２９は、記憶部２１に格納されたテーブル２７０から２次近似式により算出された極小値に対応する高低差Δｈを抽出する。これによって、判定処理部２９は、対象物の高低差Δｈを推定することができる。
【０２１６】
図２８は、２次近似式により算出された極小値をとる距離を用いた上方構造物の判別処理を示したフローチャートである。また、図２８は、図４のステップＳ１０７の上方構造物判別処理の詳細の１例を示したフローチャートである。
まず、代表点抽出部２８は、図８に示したフローチャートの手順で距離に対する受信電力の関係から、所定のサイクルで順次極大値Ｐｍａｘ，ｉを算出する（ステップＳ９０１）。距離検出部２４により検出された対象物との距離が所定の距離よりも狭まった場合（例えば、距離が４５［ｍ］より狭まった場合）、判定処理部２９は、その距離に対する受信電力値の極大値の曲線から、２次の近似関数を算出する距離区間を決定する（ステップＳ９０２）。
【０２１７】
次に、判定処理部２９は、算出した距離区間において、最小二乗法を用いて距離に対する電力値の極大値の２次の近似関数を算出する（ステップＳ９０３）。次に、判定処理部２９は、算出した２次の近似関数から式（７）を用いて、極小値をとる距離ｄｌｍを算出する（ステップＳ９０４）。
【０２１８】
判定処理部２９が、極小値をとる距離ｄｌｍが検知できない場合（ステップＳ９０５  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ９０６）。
一方、判定処理部２９が、極小値をとる距離ｄｌｍが検知できる場合（ステップＳ９０５  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、極小値をとる距離ｄｌｍと距離４０［ｍ］とを比較する（ステップＳ９０７）。
【０２１９】
極小値をとる距離ｄｌｍが４０［ｍ］以上であれば（ステップＳ９０７  ＹＥＳ）、テーブル２７０から高低差Δｈが３．５［ｍ］以上あるので、判定処理部２９は、対象物を上方構造物と判定する（ステップＳ９０８）。
一方、極小値をとる距離ｄｌｍが４０［ｍ］未満であれば（ステップＳ９０７  ＮＯ）、テーブル２７０から高低差Δｈが３．５［ｍ］未満なので、判定処理部２９は、対象物を光軸上構造物と判定する（ステップＳ９０９）。
【０２２０】
判定処理部２９は、記憶部２１に格納されたテーブル２７０から、極小値をとる距離ｄｌｍに対応する高低差Δｈを抽出する（ステップＳ９１０）。判定処理部２９は、算出された高低差Δｈにそのレーダ装置のアンテナ光軸の高さｈ１を加算して、対象物の高さｈ２の推定値を算出する（ステップＳ９１１）。
【０２２１】
対象物の高さｈ２の推定値が２［ｍ］より大きい場合（ステップＳ９１２  ＹＥＳ）、判定処理部２９は、対象物を普通トラックと判定する（ステップＳ９１３）。一方、対象物の高さｈ２の推定値が２［ｍ］以下の場合（ステップＳ９１２  ＮＯ）、判定処理部２９は、対象物を乗用車と判定する（ステップＳ９１４）。以上で、本フローチャートは終了する。
【０２２２】
なお、本フローチャートでは、対象物を光軸上構造物と判定した場合に、テーブル２７０から高低差を抽出して、その対象物の高さを推定したが、これに限らず、対象物を上方構造物と判定した場合に、テーブル２７０から高低差を抽出して、その対象物の高さを推定してもよい。
【０２２３】
また、判定処理部２９は、ステップＳ９０８において対象物を上方構造物と判定した後に、自車両が対象物と衝突するか否か判定してもよい。具体的には、例えば、判定処理部２９が、ステップＳ９１０とステップＳ９１１と同一の方法で対象物の高さを推定する。そして、判定処理部２９は、記憶部２１から自車両の地上からの高さを読み出す。そして、判定処理部２９は、読み出した自車両の地上からの高さが算出された対象物の高さ以上の場合、不図示のスピーカから警報を鳴らすよう制御する。
これにより、判定処理部２９は、予め対象物とレーダ装置を搭載した自車両との衝突の危険性を、予め自車両の運転者へ知らせることができる。
【０２２４】
また、第７の実施形態では、記憶部２１に格納されたテーブル２７０から高低差Δｈを抽出したが、これに限らず、下記の方法によって、高低差Δｈを算出してもよい。
記憶部２１が、アンテナ感度の仰角パターンによって第１ヌルの仰角度θと極小値を取る距離ｄｌｍとを関連付けたテーブルを予め保持する。判定処理部２９は、記憶部２１に格納されたそのテーブルから極小値を取る距離ｄｌｍに対応する第１ヌルの仰角度θを抽出する。そして、判定処理部２９は、極小値を取る距離ｄｌｍにｔａｎθを乗じることにより高低差Δｈを算出する。
【０２２５】
以上、第７の実施形態によれば、所定の距離区間における距離に対する極値の関数を２次関数で近似し、２次関数の極小値を取る距離を算出し、その距離に基づいて対象物を上方構造物であるか否か判定することができる。従って、スパイクノイズ等による受信電力の変動の影響またはレーダ装置のサンプリング周波数が低いことによる受信電力値の取得漏れの影響を受けることなく、ロバストに上方構造物であるか否か判定することができる。
【０２２６】
また、記憶部から極小値を取る距離に対応する高さの差を抽出することができるので、その高さの差を用いて対象物の高さを算出することができる。従って、対象物が上方構造物である場合、対象物の高さと自車両の地上からの高さとを比較することにより、自車両が対象物と衝突するか否か判定することができる。これにより、予め対象物とレーダ装置を搭載した自車両との衝突の危険性を、予め自車両の運転者へ知らせることができる。一方、対象物が上方構造物でない場合、算出した対象物の高さから、対象物である車両の種類を推定することができる。
【０２２７】
なお、第７の実施形態では、所定の距離において、距離に対する複数の代表点の電力を２次関数で近似し、２次関数が極小値を取る距離を算出し、極小値を取る距離に基づいて、対象物を上方構造物であるか否か判定したが、これに限定されるものではない。２次関数が最小値を取る距離を算出し、最小値を取る距離が所定の距離の範囲内で一番遠くない場合に、対象物を上方構造物であると判定してもよい。
また、所定の距離の範囲における複数の代表点を距離の順に繋いだ曲線に極小値がある場合、前記対象物を前記上方構造物であると判定してもよい。
【０２２８】
以上により、第１の実施形態から第７の実施形態までのそれぞれの方法によって、判定処理部２９は、対象物を上方構造物であるか否か判定することができる。また、第１の実施形態から第７の実施形態までの方法のうち、２個以上の方法の条件を満たすことによってのみ、上方構造物と判定してもよい。
【０２２９】
例えば、第１の実施形態で示す距離に対する受信電力曲線の極大値の数が所定の閾値を越えて、かつ第２の実施形態で示す距離に対する受信電力曲線の極大値の１次近似式の係数が０より大きいときに、対象物を上方構造物と判定してもよい。
これによって、精度を上げて、対象物を上方構造物であるか否か判定することができる。
【０２３０】
なお、本発明の各実施形態では、受信電力算出部２２は、検出された距離の関数として受信電力を算出したが、これに限らず、受信電力算出部２２が、時間の関数として受信された電波の電力を算出してもよいし、また受信された電波の電力を所定の時間間隔または距離間隔で電波を取得した際の取得回数に対する関数として算出してもよい。
例えば、対象物が止まっている場合、時間が経つとともに、レーダと対象物との距離が縮まる。これにより、受信電力を時間の関数と表した場合でも、判定処理部２９は、対象物を上方構造物であるか否か判定することができる。
【０２３１】
また、ＡＤＣ（受信波取得部）７が、受信された電波を所定の時間間隔で取得した回数（サンプル数）を計数し、受信電力算出部２２が、その回数の関数として受信された電波の電力を算出してもよい。
【０２３２】
さらに、本発明の各実施形態では、ＡＤＣ（受信波取得部）７が、所定のサンプリング周波数で、ミキシングされた受信波をデジタル信号へ変換したが、これに限ったものではない。他の受信波取得部が、所定の時間間隔で、受信アンテナで受信された電波を取得してもよい。その場合、受信電力算出部２２は、その取得回数の関数として受信された電波の電力を算出してもよい。
【０２３３】
また、本発明の各実施形態では、受信電力の距離に対する変化を表す曲線上に現れる極大値を用いたが、これに限らず、受信電力の距離に対する変化を表す曲線上に現れる極小値を用いてもよい。極小値前後の受信電力曲線は、極大値前後の受信電力曲線よりも、距離に対して急峻に変化しているので、極小値を用いる場合、極大値を用いる場合よりも、受信電力の極値における距離を正確に算出することができる。
【０２３４】
また、本発明の各実施形態では、電子走査型レーダ装置を用いて説明したが、これに限らず、機械操作式レーダ装置であってもよい。機械操作式レーダ装置を用いた時の受信電力の距離に対する変化は、電子走査型レーダ装置を用いた時の受信電力の距離に対する変化と、等価なものだからである。
【０２３５】
また、本発明の各実施形態である信号処理部２０の機能またはその機能の一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、その機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定期間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のコンピュータプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
【０２３６】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０２３７】
１１、１ｎ  受信アンテナ
２１、２ｎ  ミキサ
３  送信アンテナ
４  分配器
５１、５ｎ  フィルタ
６  ＳＷ
７  ＡＤＣ（受信波取得部）
８  制御部
９  三角波生成部
１０  ＶＯＣ
２０  信号処理部
２１  記憶部
２２  受信電力算出部
２３  ＤＢＦ処理部
２４  距離検出部
２５  速度検出部
２６  方位検出部
２７  物標引継ぎ処理部
２８  代表点抽出部
２９  判定処理部
３０  物標出力処理部
【図１】
2012018058.tif 000008
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
次に、本発明の各実施形態で共通する受信アンテナ１１〜１ｎは、図３に示すように、間隔ｄにより配置されたアレー状のアンテナである。上記受信アンテナ１１〜１ｎには、アンテナの配列している面に対する垂直方向の軸との角度φ方向から入射される、対象物からの到来波（入射波、すなわち送信アンテナ３から送信した送信波に対する対象物からの反射波）が入力する。