(57)【要約】【課題】短時間で高精度に自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することができるレーダ装置及びレーダ信号処理方法を得ることを目的とする。【解決手段】スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号を第４のスペクトル信号として距離速度算出部１７に出力する混合器１６を設け、距離速度算出部１７が、混合器１６から出力された第４のスペクトル信号から自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出する。【選択図】図１
2016102675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両から電波を空間に放射する一方、物体に反射されて戻ってきた前記電波の反射波を受信し、前記電波の周波数と前記反射波の周波数との差分の周波数を有するビート信号を取得するビート信号取得手段と、
前記ビート信号取得手段により取得されたビート信号の周波数を分析することで第１のスペクトル信号を得るスペクトル信号取得手段と、
前記自車両と先行車両との間の相対距離及び相対速度を計測する観測機器の計測結果から、前記先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号を算出するスペクトル信号算出手段と、
前記スペクトル信号取得手段により取得された第１のスペクトル信号から前記スペクトル信号算出手段により算出された第２のスペクトル信号を減算するスペクトル信号減算手段と、
前記スペクトル信号減算手段による減算後のスペクトル信号から前記自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出する距離速度算出手段と
を備えたレーダ装置。
【請求項２】
前記スペクトル信号算出手段は、ナビゲーション装置から得られる前記自車両の周辺に存在している構造物と前記自車両との間の相対距離と、前記ナビゲーション装置又は前記自車両の速度センサから得られる前記自車両の速度とから、前記構造物の周波数成分を示す第３のスペクトル信号を算出し、
前記スペクトル信号減算手段は、前記スペクトル信号取得手段により取得された第１のスペクトル信号から前記スペクトル信号算出手段により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記スペクトル信号算出手段は、前記構造物が交差点のコーナであり、前記ナビゲーション装置から得られる前記交差点のコーナと前記自車両との間の相対距離と、前記自車両の速度とから、前記交差点のコーナの周波数成分を示す第３のスペクトル信号を算出することを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記ビート信号取得手段から周波数が一定の電波を放射させる期間と、周波数がアップチャープする電波を放射させる期間と、周波数がダウンチャープする電波を放射させる期間とを切り替える制御器を備えていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記スペクトル信号取得手段は、前記ビート信号取得手段から周波数が一定の電波が放射されている期間中に、前記ビート信号取得手段により取得されたビート信号からドップラ周波数を算出し、
前記スペクトル信号減算手段は、前記ビート信号取得手段から周波数がアップチャープする電波が放射されている期間中に、前記スペクトル信号取得手段により取得された第１のスペクトル信号から前記スペクトル信号算出手段により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算して、減算後のスペクトル信号をアップ時スペクトル信号とする一方、前記ビート信号取得手段から周波数がダウンチャープする電波が放射されている期間中に、前記スペクトル信号取得手段により取得された第１のスペクトル信号から前記スペクトル信号算出手段により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算して、減算後のスペクトル信号をダウン時スペクトル信号とし、
前記距離速度算出手段は、前記アップ時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分と、前記ダウン時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分との中で、互いの周波数成分の差分が前記ドップラ周波数の２倍になっている周波数成分の組み合わせを特定し、その特定した周波数成分の組み合わせから、前記自車両と前記歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記距離速度算出手段は、前記アップ時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分と、前記ダウン時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分との中で、互いの周波数成分の差分が前記ドップラ周波数の２倍になっており、かつ、互いの周波数成分の信号強度の差分が閾値以内になっている周波数成分の組み合わせを特定し、その特定した周波数成分の組み合わせから、前記自車両と前記歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記ビート信号取得手段から放射される電波の周波数帯が２４ＧＨｚ帯、２６ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯又は７９ＧＨｚ帯であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記ビート信号取得手段から放射される電波が垂直偏波、水平偏波又は円偏波であることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項９】
ビート信号取得手段が、自車両から電波を空間に放射する一方、物体に反射されて戻ってきた前記電波の反射波を受信し、前記電波の周波数と前記反射波の周波数との差分の周波数を有するビート信号を取得するビート信号取得ステップと、
スペクトル信号取得手段が、前記ビート信号取得ステップで取得されたビート信号の周波数を分析することで第１のスペクトル信号を得るスペクトル信号取得ステップと、
スペクトル信号算出手段が、前記自車両と先行車両との間の相対距離及び相対速度を計測する観測機器の計測結果から、前記先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号を算出するスペクトル信号算出ステップと、
スペクトル信号減算手段が、前記スペクトル信号取得ステップで取得された第１のスペクトル信号から前記スペクトル信号算出ステップで算出された第２のスペクトル信号を減算するスペクトル信号減算ステップと、
距離速度算出手段が、前記スペクトル信号減算ステップでの減算後のスペクトル信号から前記自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出する距離速度算出ステップと
を備えたレーダ信号処理方法。
【請求項１０】
前記スペクトル信号算出ステップでは、ナビゲーション装置から得られる前記自車両の周辺に存在している構造物と前記自車両との間の相対距離と、前記ナビゲーション装置又は前記自車両の速度センサから得られる前記自車両の速度とから、前記構造物の周波数成分を示す第３のスペクトル信号を算出し、
前記スペクトル信号減算ステップでは、前記スペクトル信号取得ステップで取得された第１のスペクトル信号から前記スペクトル信号算出ステップで算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算することを特徴とする請求項９記載のレーダ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出するレーダ装置及びレーダ信号処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、走行中の車両の前方の道路状況や障害物の有無などを検出し、その検出結果から、接触や衝突などの事故の危険状況を予測して、危険が最小となる走行軌跡を算出するリスク最小軌跡生成装置が開示されている。
このリスク最小軌跡生成装置では、複数のセンサ装置（ナビゲーション装置、路側監視装置、レーダ、カメラ、ハンドル角等の走行状態検出センサ）からデータを取り込み、取り込んだ全てのデータを用いて、危険箇所を設定することで、リスク最小軌跡を算出するようにしている。
【０００３】
以下の特許文献２には、複数の対象物が存在する場合でも、各々の対象物までの相対距離及び相対速度を容易に検出することができるようにするために、ＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ：周波数変調した連続波）レーダ方式とドップラレーダ方式を併用しているレーダ装置が開示されている。
このレーダ装置では、電波の周波数を固定している際に受信する反射波のスペクトル信号と、電波の周波数をアップチャープしている際に受信する反射波のスペクトル信号と、電波の周波数をダウンチャープしている際に受信する反射波のスペクトル信号とのうち、ピークレベルが近いスペクトル信号同士で組み合わせる処理（ペアリング処理）を行うことで、対象物までの相対距離及び相対速度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５４９６７号公報（段落番号［０００５］）
【特許文献２】特開平７−７７５７５号公報（段落番号［００１５］から［００１６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、特許文献２の場合、複数の対象物が存在する場合でも、各々の対象物までの相対距離及び相対速度を検出することができる。しかし、放射して戻ってきた電波の反射波が、歩行者に反射された反射波だけでなく、先行車両や構造物（例えば、交差点のコーナ、道路標識など）に反射された反射波なども含まれるため、ピークレベルが近いスペクトル信号同士の組み合わせ数が増大する。このため、各々の対象物までの相対距離及び相対速度を算出するまでに多くの処理時間を要するとともに、相対距離及び相対速度の演算精度が低下してしまうという課題があった。
特許文献１の場合、危険が最小となる走行軌跡を算出することができるが、危険箇所を設定する際に、複数のセンサ装置のデータを独立に用いるものであって、自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度の算出精度を高めるために、ナビゲーション装置や路側監視装置などから取り込まれたデータを用いているものではない。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、短時間で高精度に自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することができるレーダ装置及びレーダ信号処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るレーダ装置は、自車両から電波を空間に放射する一方、物体に反射されて戻ってきた前記電波の反射波を受信し、その電波の周波数と反射波の周波数との差分の周波数を有するビート信号を取得するビート信号取得手段と、ビート信号取得手段により取得されたビート信号の周波数を分析することで第１のスペクトル信号を得るスペクトル信号取得手段と、自車両と先行車両との間の相対距離及び相対速度を計測する観測機器の計測結果から、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号を算出するスペクトル信号算出手段と、スペクトル信号取得手段により取得された第１のスペクトル信号からスペクトル信号算出手段により算出された第２のスペクトル信号を減算するスペクトル信号減算手段とを設け、距離速度算出手段が、スペクトル信号減算手段による減算後のスペクトル信号から自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、スペクトル信号取得手段により取得された第１のスペクトル信号からスペクトル信号算出手段により算出された第２のスペクトル信号を減算するスペクトル信号減算手段を設け、距離速度算出手段が、スペクトル信号減算手段による減算後のスペクトル信号から自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出するように構成したので、短時間で高精度に自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の処理内容（レーダ信号処理方法）を示すフローチャートである。
【図３】発振器２により生成される送信信号、受信アンテナ６の受信信号及びビート信号の周波数の関係を示す説明図である。
【図４】自車両と先行車両との間の相対距離Ｒ及び相対速度Ｖと、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号との関係を示す説明図である。
【図５】自車両の前方に１人の歩行者と、２台の先行車両と、２箇所の交差点のコーナ（構造物）とが存在している状況を示す説明図である。
【図６】図５のような状況下で取得される第１のスペクトル信号を示す説明図である。
【図７】図５のような状況下で算出される第２のスペクトル信号を示す説明図である。
【図８】図５のような状況下で算出される第３のスペクトル信号を示す説明図である。
【図９】図５のような状況下で混合器１６から出力される第４のスペクトル信号を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
図１において、電波送信部１は発振器２、方向性結合器３及び送信アンテナ４から構成されており、自車両から電波を空間に放射する。
発振器２は制御器１５により指示される周波数、振幅及び位相を有する送信信号を生成して、その送信信号を方向性結合器３に出力する。
方向性結合器３は発振器２から出力された送信信号を送信アンテナ４に与えるとともに、その送信信号の一部を電波受信部５のミキサ部７に出力する。
送信アンテナ４は方向性結合器３から与えられた送信信号を電波として空間に放射する。
【００１１】
送信アンテナ４から放射される電波の周波数帯としては、例えば、電波法令に認許された周波数への適応として、特定小電力無線局の２４ＧＨｚから２９ＧＨｚの帯域、６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚから７９ＧＨｚを用いればよい。そこで、この実施の形態１では、電波の周波数帯が２４ＧＨｚ帯、２６ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯又は７９ＧＨｚ帯であるものとする。
また、送信アンテナ４から放射される電波の種類は特に問わないが、この実施の形態１では、垂直偏波、水平偏波又は円偏波であるものとする。
また、送信アンテナ４の種類は特に問わないが、この実施の形態１では、指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ又はパッチアンテナであるものとする。
【００１２】
電波受信部５は受信アンテナ６及びミキサ部７から構成されており、電波送信部１から放射された後、物体（例えば、歩行者、先行車両、交差点のコーナや道路標識等の構造物など）に反射されて戻ってきた電波の反射波を受信し、その反射波の受信信号の周波数と方向性結合器３から出力された送信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号を取得する。
受信アンテナ６は物体に反射されて戻ってきた電波の反射波を受信し、その反射波の受信信号をミキサ部７に出力する。
受信アンテナ６の種類は特に問わないが、この実施の形態１では、指向性アンテナ、アレイアンテナ、ホーンアンテナ又はパッチアンテナであるものとする。
ミキサ部７は受信アンテナ６から出力された受信信号と方向性結合器３から出力された送信信号をミキシングすることで、その受信信号の周波数と送信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号を取得する。
なお、電波送信部１及び電波受信部５からビート信号取得手段が構成されている。
【００１３】
スペクトル信号取得部８はＡＤサンプリング部９及びＦＦＴ処理部１０から構成されており、ミキサ部７により取得されたビート信号の周波数を分析することで第１のスペクトル信号を取得する処理を実施する。なお、スペクトル信号取得部８はスペクトル信号取得手段を構成している。
ＡＤサンプリング部９はミキサ部７により取得されたビート信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理を実施し、ディジタル信号であるビート信号をＦＦＴ処理部１０に出力する。
ＦＦＴ処理部１０はＡＤサンプリング部９から出力されたビート信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理することで、歩行者、先行車両や交差点のコーナなどの周波数成分を含む第１のスペクトル信号を取得する。
また、ＦＦＴ処理部１０は後述する制御器１５の制御の下で、電波送信部１から周波数が一定の電波が放射されている期間中に、ミキサ部７により取得されたビート信号からドップラ周波数を算出する処理を実施する。
【００１４】
周辺機器部１１は車車間通信装置１２及びナビゲーション装置１３から構成されている。
この実施の形態１では、周辺機器部１１は、本レーダ装置の外部機器であるものとして説明するが、周辺機器部１１が本レーダ装置に実装されているものであってもよい。
車車間通信装置１２は自車両と先行車両との間の相対距離及び相対速度を計測する観測機器である。
図１では、車車間通信装置１２が周辺機器部１１に搭載されている例を示しているが、自車両と先行車両との間の相対距離及び相対速度を計測する観測機器であればよく、車車間通信装置１２の代わりに、路車間通信装置が周辺機器部１１に搭載されていてもよい。
ナビゲーション装置１３は地図情報を記憶しており、ＧＰＳ信号などを受信して、自車両の走行位置などを把握している一般的な車載装置である。
【００１５】
インタフェース回路１４は車車間通信装置１２により計測された自車両と先行車両との間の相対距離及び相対速度を用いて、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号を算出する処理を実施する。
また、インタフェース回路１４はナビゲーション装置１３から自車両の周辺に存在している構造物（例えば、交差点のコーナ）と自車両との間の相対距離を示す情報を収集するとともに、ナビゲーション装置１３又は自車両の速度センサから自車両の速度を示す情報を収集し、構造物と自車両との間の相対距離及び自車両の速度を用いて、構造物の周波数成分を示す第３のスペクトル信号を算出する処理を実施する。なお、インタフェース回路１４はスペクトル信号算出手段を構成している。
【００１６】
制御器１５は発振器２により生成される送信信号の周波数、振幅及び位相を指定するものであり、制御器１５を制御することで、周波数が一定の電波を放射させる期間と、周波数がアップチャープする電波を放射させる期間と、周波数がダウンチャープする電波を放射させる期間とを切り替える処理を行う。
【００１７】
混合器１６はスペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号を第４のスペクトル信号として距離速度算出部１７に出力する処理を実施する。
即ち、混合器１６は制御器１５の制御の下で、電波送信部１からアップチャープする電波が放射されている期間中に、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号である第４のスペクトル信号をアップ時スペクトル信号として出力する一方、電波送信部１からダウンチャープする電波が放射されている期間中に、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号である第４のスペクトル信号をダウン時スペクトル信号として出力する。なお、混合器１６はスペクトル信号減算手段を構成している。
【００１８】
距離速度算出部１７はピーク検出器１８とペアリング処理部１９から構成されており、混合器１６から出力された第４のスペクトル信号から自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出する処理を実施する。なお、距離速度算出部１７は距離速度算出手段を構成している。
ピーク検出器１８は混合器１６から出力されたアップ時スペクトル信号及びダウン時スペクトル信号のピーク信号を検出することで、アップ時スペクトル信号に含まれている歩行者を示す周波数成分と、ダウン時スペクトル信号に含まれている歩行者を示す周波数成分とを抽出する。
ペアリング処理部１９はピーク検出器１８により抽出されたアップ時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分と、ダウン時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分との中で、互いの周波数成分の差分がＦＦＴ処理部１０から出力されたドップラ周波数の２倍になっており、かつ、互いの周波数成分の信号強度の差分が閾値以内になっている周波数成分の組み合わせを特定し、その特定した周波数成分の組み合わせから、自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出する処理を実施する。
【００１９】
図１の例では、レーダ装置の構成要素であるスペクトル信号取得部８、インタフェース回路１４、制御器１５、混合器１６及び距離速度算出部１７のそれぞれが専用のハードウェア（例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、スペクトル信号取得部８、インタフェース回路１４、制御器１５、混合器１６及び距離速度算出部１７がコンピュータによって構成されているものであってもよい。
スペクトル信号取得部８、インタフェース回路１４、制御器１５、混合器１６及び距離速度算出部１７がコンピュータによって構成される場合、スペクトル信号取得部８、インタフェース回路１４、制御器１５、混合器１６及び距離速度算出部１７の処理内容が記述されているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の処理内容（レーダ信号処理方法）を示すフローチャートである。
【００２０】
図３は発振器２により生成される送信信号、受信アンテナ６の受信信号及びビート信号の周波数の関係を示す説明図である。
図３において、ｆ０は周波数無変調時の周波数、Ｆｍは周波数変調帯域幅、Ｔｍは周波数変調周期の半周期、Ｂｕはアップチャープ時のビート信号の周波数、Ｂｄはダウンチャープ時のビート信号の周波数を示している。
【００２１】
したがって、送信アンテナ４から放射される電波の伝搬速度がＣ、電波を反射する物体と自車両との間の相対距離がＲであるとすれば、送信アンテナ４から電波が放射されてから受信アンテナ６が当該電波の反射波を受信するまでの時間である送受信の遅延時間Ｔｄは、下記の式（１）のように表される。
2016102675.tif 000003
【００２２】
また、電波を反射する物体と自車両との間の相対速度がＶ、周波数ｆ０のときの電波の波長がλであるとすれば、ドップラ周波数ｆｄは、下記の式（２）のように表される。
2016102675.tif 000004
【００２３】
また、アップチャープ時のビート信号の周波数、即ち、アップチャープ時のビート信号をＦＦＴ処理することで得られるスペクトル信号Ｂｕは、下記の式（３）のように表される。
2016102675.tif 000005
さらに、ダウンチャープ時のビート信号の周波数、即ち、ダウンチャープ時のビート信号をＦＦＴ処理することで得られるスペクトル信号Ｂｄは、下記の式（４）のように表される。
2016102675.tif 000006
【００２４】
式（３）及び式（４）より、電波を反射する物体と自車両との間の相対距離Ｒは、下記の式（５）のように表され、電波を反射する物体と自車両との間の相対速度Ｖは、下記の式（６）のように表される。
2016102675.tif 000007
2016102675.tif 000008
【００２５】
次に動作について説明する。
まず、制御器１５は、周波数がｆ０で一定の送信信号を生成する指示を発振器２に出力する。
電波送信部１の発振器２は、制御器１５の指示の下、周波数ｆ０の送信信号（無変調の信号）を生成し、その送信信号を方向性結合器３に出力する。
方向性結合器３は、発振器２から周波数ｆ０の送信信号を受けると、その送信信号を送信アンテナ４に与えるとともに、その送信信号の一部を電波受信部５のミキサ部７に出力する。
これにより、送信アンテナ４から周波数ｆ０の送信信号が周波数無変調の電波として空間に放射される。
【００２６】
電波受信部５の受信アンテナ６は、電波送信部１から放射された後、物体（例えば、歩行者、先行車両、交差点のコーナや道路標識等の構造物など）に反射されて戻ってきた電波の反射波を受信し、その反射波の受信信号をミキサ部７に出力する。
ミキサ部７は、受信アンテナ６から受信信号を受けると、その受信信号と方向性結合器３から出力された送信信号をミキシングすることで、その受信信号の周波数と送信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号を取得し、そのビート信号をスペクトル信号取得部８に出力する
【００２７】
スペクトル信号取得部８のＡＤサンプリング部９は、ミキサ部７からビート信号を受けると、そのビート信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタル信号であるビート信号をＦＦＴ処理部１０に出力する。
ＦＦＴ処理部１０は、ＡＤサンプリング部９からビート信号を受けると、そのビート信号をＦＦＴ処理することで、ドップラ周波数ｆｄを算出し、そのドップラ周波数ｆｄを距離速度算出部１７のペアリング処理部１９に出力する（図２のステップＳＴ１）。
ビート信号のＦＦＴ結果からドップラ周波数ｆｄを算出する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００２８】
次に、制御器１５は、周波数がアップチャープする送信信号を生成する指示を発振器２に出力する。
電波送信部１の発振器２は、制御器１５の指示の下、図３に示すように、周波数がアップチャープする送信信号を生成し、その送信信号を方向性結合器３に出力する。
方向性結合器３は、発振器２からアップチャープの送信信号を受けると、その送信信号を送信アンテナ４に与えるとともに、その送信信号の一部を電波受信部５のミキサ部７に出力する。
これにより、送信アンテナ４からアップチャープの送信信号が周波数変調電波として空間に放射される。
【００２９】
電波受信部５の受信アンテナ６は、電波送信部１から放射された後、物体（例えば、歩行者、先行車両、交差点のコーナや道路標識等の構造物など）に反射されて戻ってきた電波の反射波を受信し、その反射波の受信信号をミキサ部７に出力する。
ミキサ部７は、受信アンテナ６から受信信号を受けると、その受信信号と方向性結合器３から出力された送信信号をミキシングすることで、その受信信号の周波数と送信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号（周波数Ｂｕの信号）を取得し、そのビート信号をスペクトル信号取得部８に出力する（ステップＳＴ２）。
【００３０】
スペクトル信号取得部８のＡＤサンプリング部９は、ミキサ部７からビート信号を受けると、そのビート信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタル信号であるビート信号をＦＦＴ処理部１０に出力する。
ＦＦＴ処理部１０は、ＡＤサンプリング部９からビート信号を受けると、そのビート信号をＦＦＴ処理することで、歩行者、先行車両や交差点のコーナなどの周波数成分を含む第１のスペクトル信号、即ち、アップチャープ時のスペクトル信号Ｂｕを取得し、アップチャープ時のスペクトル信号Ｂｕを混合器１６に出力する（ステップＳＴ３）。
【００３１】
図４は自車両と先行車両との間の相対距離Ｒ及び相対速度Ｖと、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号との関係を示す説明図である。
車車間通信装置１２は、図４に示すように、自車両と先行車両との間の相対距離Ｒ及び相対速度Ｖを計測する。
インタフェース回路１４は、送信アンテナ４からアップチャープの電波が放射されているときに、車車間通信装置１２により計測された相対距離Ｒ及び相対速度Ｖを収集し、その相対距離Ｒ及び相対速度Ｖと、当該電波の周波数無変調時の周波数ｆ０と、当該電波の周波数変調帯域幅Ｆｍと、周波数変調周期の半周期Ｔｍと、電波の伝搬速度Ｃとを式（３）に代入することで、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号、即ち、アップチャープ時のスペクトル信号Ｂｕを算出し、アップチャープ時のスペクトル信号Ｂｕを混合器１６に出力する（ステップＳＴ４）。
【００３２】
また、インタフェース回路１４は、送信アンテナ４からアップチャープの電波が放射されているときに、ナビゲーション装置１３から自車両の周辺に存在している構造物（例えば、交差点のコーナ）と自車両との間の相対距離Ｒを示す情報を収集するとともに、ナビゲーション装置１３又は自車両の速度センサから自車両の速度（構造物は静止物であるため、自車両の速度は、自車両と構造物との間の相対速度Ｖに相当する）を示す情報を収集する。
インタフェース回路１４は、その相対距離Ｒ及び相対速度Ｖと、当該電波の周波数無変調時の周波数ｆ０と、当該電波の周波数変調帯域幅Ｆｍと、周波数変調周期の半周期Ｔｍと、電波の伝搬速度Ｃとを式（３）に代入することで、構造物の周波数成分を示す第３のスペクトル信号、即ち、アップチャープ時のスペクトル信号Ｂｕを算出し、アップチャープ時のスペクトル信号Ｂｕを混合器１６に出力する（ステップＳＴ５）。
【００３３】
次に、制御器１５は、周波数がダウンチャープする送信信号を生成する指示を発振器２に出力する。
電波送信部１の発振器２は、制御器１５の指示の下、図３に示すように、周波数がダウンチャープする送信信号を生成し、その送信信号を方向性結合器３に出力する。
方向性結合器３は、発振器２からダウンチャープの送信信号を受けると、その送信信号を送信アンテナ４に与えるとともに、その送信信号の一部を電波受信部５のミキサ部７に出力する。
これにより、送信アンテナ４からダウンチャープの送信信号が周波数変調電波として空間に放射される。
【００３４】
電波受信部５の受信アンテナ６は、電波送信部１から放射された後、物体（例えば、歩行者、先行車両、交差点のコーナや道路標識等の構造物など）に反射されて戻ってきた電波の反射波を受信し、その反射波の受信信号をミキサ部７に出力する。
ミキサ部７は、受信アンテナ６から受信信号を受けると、その受信信号と方向性結合器３から出力された送信信号をミキシングすることで、その受信信号の周波数と送信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号（周波数Ｂｄの信号）を取得し、そのビート信号をスペクトル信号取得部８に出力する（ステップＳＴ６）。
【００３５】
スペクトル信号取得部８のＡＤサンプリング部９は、ミキサ部７からビート信号を受けると、そのビート信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタル信号であるビート信号をＦＦＴ処理部１０に出力する。
ＦＦＴ処理部１０は、ＡＤサンプリング部９からビート信号を受けると、そのビート信号をＦＦＴ処理することで、歩行者、先行車両や交差点のコーナなどの周波数成分を含む第１のスペクトル信号、即ち、ダウンチャープ時のスペクトル信号Ｂｄを取得し、ダウンチャープ時のスペクトル信号Ｂｄを混合器１６に出力する（ステップＳＴ７）。
【００３６】
車車間通信装置１２は、図４に示すように、自車両と先行車両との間の相対距離Ｒ及び相対速度Ｖを計測する。
インタフェース回路１４は、送信アンテナ４からダウンチャープの電波が放射されているときに、車車間通信装置１２により計測された相対距離Ｒ及び相対速度Ｖを収集し、その相対距離Ｒ及び相対速度Ｖと、当該電波の周波数無変調時の周波数ｆ０と、当該電波の周波数変調帯域幅Ｆｍと、周波数変調周期の半周期Ｔｍと、電波の伝搬速度Ｃとを式（４）に代入することで、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号、即ち、ダウンチャープ時のスペクトル信号Ｂｄを算出し、ダウンチャープ時のスペクトル信号Ｂｄを混合器１６に出力する（ステップＳＴ８）。
【００３７】
また、インタフェース回路１４は、送信アンテナ４からダウンチャープの電波が放射されているときに、ナビゲーション装置１３から自車両の周辺に存在している構造物と自車両との間の相対距離Ｒを示す情報を収集するとともに、ナビゲーション装置１３又は自車両の速度センサから自車両の速度（＝相対速度Ｖ）を示す情報を収集する。
インタフェース回路１４は、その相対距離Ｒ及び相対速度Ｖと、当該電波の周波数無変調時の周波数ｆ０と、当該電波の周波数変調帯域幅Ｆｍと、周波数変調周期の半周期Ｔｍと、電波の伝搬速度Ｃとを式（４）に代入することで、構造物の周波数成分を示す第３のスペクトル信号、即ち、ダウンチャープ時のスペクトル信号Ｂｄを算出し、ダウンチャープ時のスペクトル信号Ｂｄを混合器１６に出力する（ステップＳＴ９）。
【００３８】
図５は自車両の前方に１人の歩行者と、２台の先行車両と、２箇所の交差点のコーナ（構造物）とが存在している状況を示す説明図である。
図５において、自車両と歩行者との間の相対距離はＲ０、自車両と２台の先行車両との間の相対距離はそれぞれＲ２，Ｒ３、自車両と２箇所の交差点のコーナとの間の相対距離はそれぞれＲ１，Ｒ４である。
図６は図５のような状況下で取得される第１のスペクトル信号を示す説明図である。
図５のような状況下では、１人の歩行者、２台の先行車両及び２箇所の交差点のコーナの周波数成分を含む第１のスペクトル信号のうち、アップチャープ時のスペクトル信号は、歩行者に係るＢｕ０の周波数成分、２台の先行車両に係るＢｕ２，Ｂｕ３の周波数成分、２箇所の交差点のコーナに係るＢｕ１，Ｂｕ４の周波数成分を含んでいる。
また、ダウンチャープ時のスペクトル信号は、歩行者に係るＢｄ０の周波数成分、２台の先行車両に係るＢｄ２，Ｂｄ３の周波数成分、２箇所の交差点のコーナに係るＢｄ１，Ｂｄ４の周波数成分を含んでいる。
【００３９】
図７は図５のような状況下で算出される第２のスペクトル信号を示す説明図である。
図５のような状況下では、先行車両の周波数成分を示す第２のスペクトル信号のうち、アップチャープ時のスペクトル信号は、２台の先行車両に係るＢｕ２，Ｂｕ３の周波数成分を含んでいる。
また、ダウンチャープ時のスペクトル信号は、２台の先行車両に係るＢｄ２，Ｂｄ３の周波数成分を含んでいる。
【００４０】
図８は図５のような状況下で算出される第３のスペクトル信号を示す説明図である。
図５のような状況下では、交差点のコーナの周波数成分を示す第３のスペクトル信号のうち、アップチャープ時のスペクトル信号は、２箇所の交差点のコーナに係るＢｕ１，Ｂｕ４の周波数成分を含んでいる。
また、ダウンチャープ時のスペクトル信号は、２箇所の交差点のコーナに係るＢｄ１，Ｂｄ４の周波数成分を含んでいる。
【００４１】
以下、混合器１６及び距離速度算出部１７の動作説明は、図５の状況下での処理内容とする。
混合器１６は、制御器１５の制御の下で、電波送信部１からアップチャープする電波が放射されている期間中に、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号、即ち、周波数成分Ｂｕ０，Ｂｕ１，Ｂｕ２，Ｂｕ３，Ｂｕ４を含んでいるアップチャープ時のスペクトル信号から、インタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号、即ち、周波数成分Ｂｕ１，Ｂｕ２，Ｂｕ３，Ｂｕ４を含んでいるアップチャープ時のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号、即ち、周波数成分Ｂｕ０を含んでいる第４のスペクトル信号をアップ時スペクトル信号として距離速度算出部１７に出力する（ステップＳＴ１０）。
【００４２】
また、混合器１６は、制御器１５の制御の下で、電波送信部１からダウンチャープする電波が放射されている期間中に、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号、即ち、周波数成分Ｂｄ０，Ｂｄ１，Ｂｄ２，Ｂｄ３，Ｂｄ４を含んでいるダウンチャープ時のスペクトル信号から、インタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号、即ち、周波数成分Ｂｄ１，Ｂｄ２，Ｂｄ３，Ｂｄ４を含んでいるダウンチャープ時のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号、即ち、周波数成分Ｂｄ０を含んでいる第４のスペクトル信号をダウン時スペクトル信号として距離速度算出部１７に出力する（ステップＳＴ１０）。
図９は図５のような状況下で混合器１６から出力される第４のスペクトル信号を示す説明図である。
第４のスペクトル信号は、歩行者を示す周波数成分Ｂｕ０，Ｂｄ０を含んでいる。
【００４３】
距離速度算出部１７のピーク検出器１８は、混合器１６からアップ時スペクトル信号及びダウン時スペクトル信号を受けると、アップ時スペクトル信号及びダウン時スペクトル信号のピーク信号を検出することで、アップ時スペクトル信号に含まれている歩行者を示す周波数成分Ｂｕ０と、ダウン時スペクトル信号に含まれている歩行者を示す周波数成分Ｂｄ０とを抽出する。
ペアリング処理部１９は、ピーク検出器１８によりアップ時スペクトル信号に含まれている歩行者を示す周波数成分Ｂｕ０と、ダウン時スペクトル信号に含まれている歩行者を示す周波数成分Ｂｄ０とが抽出されると、双方のスペクトル信号から抽出された周波数成分の対応関係を特定する（ステップＳＴ１１）。
図５の状況下では、歩行者が１人であるため、アップ時スペクトル信号及びダウン時スペクトル信号から抽出される周波数成分が１つずつであり、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ０が直ちに対応付けられるが、複数の歩行者が存在する場合、アップ時スペクトル信号及びダウン時スペクトル信号から抽出される周波数成分が人数分ずつとなるため、直ちに周波数成分を対応付けることができない。
【００４４】
例えば、歩行者が２人であり、アップ時スペクトル信号から周波数成分Ｂｕ０，Ｂｕ５が抽出され、ダウン時スペクトル信号から周波数成分Ｂｄ０，Ｂｄ５が抽出されている場合には、以下のように周波数成分の対応付けを行う。
まず、ペアリング処理部１９は、周波数成分Ｂｕ０，Ｂｕ５と周波数成分Ｂｄ０，Ｂｄ５との組み合わせ毎に、周波数の差分を算出する。
即ち、ペアリング処理部１９は、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ０の周波数差（Ｂｄ０−Ｂｕ０）、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ５の周波数差（Ｂｄ５−Ｂｕ０）、周波数成分Ｂｕ５と周波数成分Ｂｄ０の周波数差（Ｂｄ０−Ｂｕ５）、周波数成分Ｂｕ５と周波数成分Ｂｄ５の周波数差（Ｂｄ５−Ｂｕ５）とを算出する。
【００４５】
ペアリング処理部１９は、組み合わせ毎に周波数差を算出すると、周波数成分の組み合わせの中で、周波数差がＦＦＴ処理部１０から出力されたドップラ周波数ｆｄの２倍になっている周波数成分の組み合わせを特定する。
式（４）から式（３）を減算すると、Ｂｄ−Ｂｕ＝２Ｖｆ０／Ｃ＋２Ｖｆ０／Ｃ＝２ｆｄになることからも明らかなように、組み合わせに係る周波数成分が、同一の歩行者に係るものであれば、組み合わせに係る周波数成分の周波数差が、ドップラ周波数ｆｄの２倍になる。
したがって、一方の歩行者に係る周波数成分がＢｕ０，Ｂｄ０であり、他方の歩行者に係る周波数成分がＢｕ５，Ｂｄ５である場合、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ０の周波数差（Ｂｄ０−Ｂｕ０）がドップラ周波数ｆｄの２倍になり、周波数成分Ｂｕ５と周波数成分Ｂｄ５の周波数差（Ｂｄ５−Ｂｕ５）がドップラ周波数ｆｄの２倍になることが考えられるので、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ０の対応付けを行うとともに、周波数成分Ｂｕ５と周波数成分Ｂｄ５の対応付けを行う。
なお、歩行者が２人であれば、ＦＦＴ処理部１０からは、２人の歩行者に係るドップラ周波数ｆｄが出力され、また、先行車両や交差点のコーナなどに係るドップラ周波数ｆｄが出力されるので、各々のドップラ周波数ｆｄについて、周波数成分の組み合わせを特定する必要がある。
【００４６】
また、組み合わせに係る周波数成分が、同一の歩行者に係るものであれば、組み合わせに係る周波数成分の信号強度が概ね等しくなる。即ち、同一の歩行者では、電波の有効反射面積や相対距離がほぼ等しいため、組み合わせに係る周波数成分の信号強度が概ね等しくなる。
そこで、ペアリング処理部１９は、ドップラ周波数ｆｄの２倍になる周波数成分の組み合わせを対応付けているが、その組み合わせの中で、信号強度の差分が予め設定された閾値より小さい周波数成分の組み合わせに絞り込むようにする。
即ち、ペアリング処理部１９は、ピーク検出器１８により抽出されたアップ時スペクトル信号に含まれている１つ以上の周波数成分と、ダウン時スペクトル信号に含まれている１つ以上の周波数成分との中で、互いの周波数成分の差分がＦＦＴ処理部１０から出力されたドップラ周波数の２倍になっており、かつ、互いの周波数成分の信号強度の差分が閾値以内になっている周波数成分の組み合わせを特定するようにする。
【００４７】
図５の状況下では、上述したように、ペアリング処理部１９は、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ０の対応付けを行う。
ペアリング処理部１９は、周波数成分Ｂｕ０と周波数成分Ｂｄ０の対応付けを行うと、その周波数成分Ｂｕ０，Ｂｄ０と、電波の周波数変調帯域幅Ｆｍと、周波数変調周期の半周期Ｔｍと、電波の伝搬速度Ｃとを式（５）に代入することで、自車両と歩行者との間の相対距離Ｒを算出する（ステップＳＴ１２）。
また、ペアリング処理部１９は、周波数成分Ｂｕ０，Ｂｄ０と、電波の周波数変調帯域幅Ｆｍと、電波の伝搬速度Ｃとを式（６）に代入することで、自車両と歩行者との間の相対速度Ｖを算出する（ステップＳＴ１３）。
【００４８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算し、減算後のスペクトル信号を第４のスペクトル信号として距離速度算出部１７に出力する混合器１６を設け、距離速度算出部１７が、混合器１６から出力された第４のスペクトル信号から自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出するように構成したので、短時間で高精度に自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することができる効果を奏する。
即ち、歩行者、先行車両や構造物の周波数成分を含んでいる第１のスペクトル信号から、先行車両の周波数成分を含んでいる第２のスペクトル信号及び構造物の周波数成分を含んでいる第３のスペクトル信号を減算することで、歩行者の周波数成分だけを含んでいる第４のスペクトル信号が得られるため、第４のスペクトル信号から高精度に自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出することができる。
【００４９】
また、この実施の形態１によれば、ペアリング処理部１９が、ピーク検出器１８により抽出されたアップ時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分と、ダウン時スペクトル信号に含まれている１つ以上の歩行者を示す周波数成分との中で、互いの周波数成分の差分がＦＦＴ処理部１０から出力されたドップラ周波数の２倍になっており、かつ、互いの周波数成分の信号強度の差分が閾値以内になっている周波数成分の組み合わせを特定し、その特定した周波数成分の組み合わせから、自車両と歩行者との間の相対距離及び相対速度を算出するように構成したので、第１のスペクトル信号の中に多くの物体に係る周波数成分が含まれている場合でも、アップ時スペクトル信号に含まれている周波数成分と、ダウン時スペクトル信号に含まれている周波数成分との組み合わせ数を減らすことができるようになり、その結果、相対距離及び相対速度の算出処理時間の短縮と算出精度の向上を図ることができる効果を奏する。
【００５０】
この実施の形態１では、混合器１６が、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２及び第３のスペクトル信号を減算するものを示しているが、交差点のコーナなどの構造物が存在しない状況下では、インタフェース回路１４が第３のスペクトル信号を算出する処理を実施せずに、スペクトル信号取得部８により取得された第１のスペクトル信号からインタフェース回路１４により算出された第２のスペクトル信号を減算するようにしてもよい。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほかに、演算処理が軽減されるため、更に相対距離及び相対速度の算出処理時間の短縮化を図ることができる。
【００５１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  電波送信部（ビート信号取得手段）、２  発振器、３  方向性結合器、４  送信アンテナ、５  電波受信部（ビート信号取得手段）、６  受信アンテナ、７  ミキサ部、８  スペクトル信号取得部（スペクトル信号取得手段）、９  ＡＤサンプリング部、１０  ＦＦＴ処理部、１１  周辺機器部、１２  車車間通信装置（観測機器）、１３  ナビゲーション装置、１４  インタフェース回路（スペクトル信号算出手段）、１５  制御器、１６  混合器（スペクトル信号減算手段）、１７  距離速度算出部（距離速度算出手段）、１８  ピーク検出器、１９  ペアリング処理部。
【図１】
2016102675.tif 000009
【図２】
2016102675.tif 000010
【図３】
2016102675.tif 000011
【図４】
2016102675.tif 000012
【図５】
2016102675.tif 000013
【図６】
2016102675.tif 000014
【図７】
2016102675.tif 000015
【図８】
2016102675.tif 000016
【図９】
2016102675.tif 000017