(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、
該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、
前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、
該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、
前記周波数解析手段が、前記窓関数として、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急が異なる複数の窓関数を選択的に適用するレーダであって、
周波数スペクトルの低周波数域では、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用して当該周波数スペクトルを求め、周波数スペクトルの高周波数域では、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用して当該周波数スペクトルを求めるようにしたことを特徴とするレーダ。
【請求項２】
周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、
該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、
前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、
該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、
前記周波数解析手段が、前記窓関数として、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急が異なる複数の窓関数を選択的に適用するレーダであって、
前記周波数解析により求められる周波数スペクトルの低域に突出部が現れるものと予測される場合に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、前記周波数スペクトルの高域に突出部が現れるものと予測される場合に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことを特徴とするレーダ。
【請求項３】
前記物標探知手段による物標探知を繰り返し行い、前回以前の探知により求めた物標までの距離に応じて、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急の異なる窓関数を適用するようにした請求項２に記載のレーダ。
【請求項４】
周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、
該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、
前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、
該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、
前記周波数解析手段が、前記窓関数として、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急が異なる複数の窓関数を選択的に適用する、車両に搭載される車載用レーダであって、
自車両が低速走行時に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、高速走行時に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことを特徴とするレーダ。
【請求項５】
周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、
該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、
前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、
該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、
前記周波数解析手段が、前記窓関数として、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急が異なる複数の窓関数を選択的に適用する、車両に搭載される車載用レーダであって、
前記レーダは、自車両の前方の水平角方向に探知ビームを走査する機能を備え、自車両の正面方向に対する走査角が大きな範囲で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、自車両の正面方向に対する走査角が小さな範囲で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことを特徴とするレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を用いて物標の探知を行う装置に関し、特に送信信号と受信信号のビート信号の周波数スペクトルを基に探知を行うレーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用レーダとしてミリ波帯の電波を用いるＦＭ−ＣＷ方式のレーダが開発されている。この方式は、所定周波数を中心として所定周波数範囲で電波をＦＭ変調し、送信信号と受信信号とのビートをとり、そのビート信号の送信信号の周波数が上昇している上り変調区間のビート周波数と、送信信号の周波数が下降している下り変調区間のビート周波数を同定することによってアンテナから物標までの距離と、アンテナに対する物標の相対速度を求めるものである。【０００３】
上記ＦＭ変調の変調波形は上記上り変調区間と下り変調区間とでそれぞれ一定傾斜で周波数変調し、全体として三角波状の変調波で送信波を変調する。一般的なＦＭ−ＣＷレーダでは、この送信波の変調のためにＶＣＯ（電圧制御発振器）を用いているが、ＶＣＯは温度特性や経年変化などにより発振特性が変化しやすく、変調波形に歪みが生じる。このように変調波に歪みが生じると、上り変調区間と下り変調区間で三角波状変調波の傾斜角が一定でなくなる。すなわち三角波が非直線状になる。【０００４】
このように三角波状変調波に歪みが生じると、次に述べるように、離散フーリエ変換を行っても、周波数スペクトルに鋭い突出部が得られず、物標探知が困難になったり、誤差が大きくなったりする問題が生じる。【０００５】
すなわち従来は、図１８のようにビート信号のサンプリングを行い、そのサンプリングデータに窓関数を掛けて、離散フーリエ変換を行うことによって周波数スペクトルを求め（周波数解析し）、その周波数スペクトルに含まれている物標からの反射信号に起因して生じた突出部の抽出を行う（以下単にピーク抽出という。）
図１６の（Ａ）は変調波である三角波に歪みがない場合、（Ｂ）はそのビート信号の上り変調区間と下り変調区間での周波数変化を示している。また、同図の（Ｃ）は三角波が歪んでいる場合、（Ｄ）はその場合のビート信号の上り変調区間と下り変調区間での周波数変化を示している。【０００６】
このように変調波である三角波が歪んでいると、上り変調区間と下り変調区間でビート信号の周波数が一定とはならない。【０００７】
図１７は、変調波に歪みがある場合とない場合について周波数スペクトルを求めた結果を示している。ａは図１６の（Ａ）に示したように変調波に歪みがない場合の結果、ｂは図１６の（Ｃ）に示したように歪みがある場合の結果である。変調歪みがなければ、サンプリング区間でのビート信号の周波数変動がないので、帯域幅の非常に狭い突出部が生じる。それに対して変調歪みがあるとサンプリング区間に亘ってビート信号の周波数が連続的に変動することになり、それにともなって帯域幅の広い突出部が生じてしまう。そのため物標探知が困難になるという問題や、距離の高精度な探知が行えないという問題が生じる。【０００８】
そこで、ＶＣＯの電圧−周波数特性の逆形状（逆関数）の制御電圧をＶＣＯに与えることによって、時間−周波数特性を線形にするものが特許文献１〜３に開示されている。また、ビート信号のサンプリング時に補正を加えてＶＣＯの非直線性を補正するものが特許文献４に開示されている。更にＶＣＯの温度特性に応じた周波数制御信号をＶＣＯに与えるようにしたものが特許文献５に開示されている。
【特許文献１】特開平７−０５５９２４号公報
【特許文献２】特開平７−１９８８３３号公報
【特許文献３】特開平８−３２７７２８号公報
【特許文献４】特開平７−１２８４３９号公報
【特許文献５】特開平１０−１９７６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜５に示されている方法では、ＤＡコンバータやＤＳＰ（デジタル信号処理装置）を用いて生成される補正バイアス電圧により、ＶＣＯから直線性の高い三角波を発生させるものであるが、そのためにＤＡコンバータやＤＳＰ（ＤＳＰによる演算処理部）が必要になり、装置が複雑になってコストも嵩むという問題があった。【００１０】
また、ＶＣＯの個体ばらつきに応じて補正値を個々に求める必要があったり、個々のＶＣＯの温度特性の測定を行って補正する必要があるので、その測定・調整・設定作業に手間がかかり、製造コストが嵩むという問題があった。更にフィードバックループを用いた補正ではないので、経年変化による補正のずれが生じてしまう。また、ＰＬＬなどのフィードバックループを用いて補正を行えば、経年変化による問題は解消できるが、回路構成が複雑となり非常にコスト高になるという問題があった。【００１１】
そこで、この発明の目的は、装置を複雑化・高コスト化することなく変調波歪みによる問題を解消して、物標探知を容易且つ高精度化したレーダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）この発明のレーダは、周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、前記周波数解析手段が、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅（重み）減衰の緩急が異なる複数（種）の窓関数を選択的に適用するようにし、
周波数スペクトルの低周波数域では、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用して当該周波数スペクトルを求め、周波数スペクトルの高周波数域では、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用して当該周波数スペクトルを求めるようにしたことを特徴としている。【００１３】
（２）また、この発明のレーダは、周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、前記周波数解析手段が、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅（重み）減衰の緩急が異なる複数（種）の窓関数を選択的に適用するようにし、
前記周波数解析により求められる周波数スペクトルの低域に突出部が現れるものと予測される場合に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、前記周波数スペクトルの高域に突出部が現れるものと予測される場合に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことを特徴としている。【００１４】
（３）また、この発明のレーダは、（２）において、前記物標探知手段による物標探知を繰り返し行い、前回以前の探知により求めた物標までの距離に応じて、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急の異なる窓関数を適用するようにしたことを特徴としている。【００１５】
（４）また、この発明のレーダは、周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、前記周波数解析手段が、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅（重み）減衰の緩急が異なる複数（種）の窓関数を選択的に適用するようにした、車両に搭載された車載用レーダであって、
自車両が低速走行時に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、高速走行時に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことを特徴としている。【００１６】
（５）また、この発明のレーダは、周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、該ビート信号をサンプリングし、窓関数を掛けて離散周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、前記反射信号に起因して前記周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数を求める手段と、該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行う物標探知手段とを備え、前記周波数解析手段が、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅（重み）減衰の緩急が異なる複数（種）の窓関数を選択的に適用するようにした、車両に搭載された車載用レーダであって、
自車両の前方の水平角方向に探知ビームを走査する機能を備え、自車両の正面方向に対する走査角が大きな範囲で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、自車両の正面方向に対する走査角が小さな範囲で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
（１）この発明によれば、離散周波数スペクトルを求める際にサンプリングデータに掛ける窓関数として、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅（重み）減衰の緩急が異なる複数の窓関数を選択的に適用するようにし、物標からの反射信号に起因して周波数スペクトル中に現れる突出部の形状がより鋭くなる窓関数を選択的に適用することによって周波数スペクトルに鋭い突出部を生じさせることができる。または、幾つかの窓関数が適用された結果の周波数スペクトルから突出部を選択することによって、周波数スペクトルに現れる鋭い突出部を利用できる。そのため、変調波形の歪みによる大きな影響を受けることなく、物標の探知を容易且つ高精度に行うことができる。すなわち、周波数スペクトルの低周波数域で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、周波数スペクトルの高周波数域で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用して周波数スペクトルを求めるようにしたことにより、周波数スペクトルの低周波数域から高周波域にわたって鋭い突出部を生じさせることができ、広範囲にわたって確実な物標探知および高精度化が図れる。【００１８】
（２）また、この発明によれば、周波数スペクトルの低域に突出部が現れるものと予測される場合に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、周波数スペクトルの高域に突出部が現れるものと予測される場合に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことにより、周波数スペクトル上のどの周波数に突出部が現れる場合でも鋭い突出部を生じさせることができ、広範囲にわたって確実な物標探知および高精度化が図れる。【００１９】
（３）また、この発明によれば、物標探知手段による物標探知を繰り返し行い、前回以前の探知により求めた物標までの距離に応じて、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩急の異なる窓関数を適用するようにしたことにより、探知すべき物標に応じて、その物標に起因して周波数スペクトル上に常に鋭い突出部を生じさせることができ、ＳＮ比の悪い信号であっても物標を確実に追尾できるようになる。【００２０】
（４）また、この発明によれば、自車両の低速走行時に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、高速走行時に、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことにより、低速走行時には近距離に存在する可能性のある物標までの距離を高精度に探知可能となり、高速走行時には遠距離に存在する可能性のある物標を確実に探知可能となる。【００２１】
（５）また、この発明によれば、自車両の正面方向に対する走査角が大きな範囲で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな窓関数を適用し、自車両の正面方向に対する走査角が小さな範囲で、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な窓関数を適用するようにしたことにより、自車両の正面方向については遠距離に存在する物標（他車両）の探知精度が高まり、それより左右の斜め前方方向については近距離での探知精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係るレーダのブロック図である。
【図２】同レーダの物標までの距離と物標の相対速度により変化する送信信号と受信信号の周波数変化の例を示す図である。
【図３】信号およびデータの処理の流れを示す図である。
【図４】窓関数の周波数スペクトルと突出部の裾野部分の広がりとの関係を示す図である。
【図５】第１・第２の窓関数の形状の例を示す図である。
【図６】物標が近距離にある場合と遠距離にある場合とで、第１・第２の窓関数を適用した場合の周波数スペクトルに現れる突出部の形状を示す図である。
【図７】変調歪みがある場合の物標までの距離の違いによるサンプリング区間の周波数変化の例を示す図である。
【図８】第１・第２の窓関数について周波数スペクトルに現れる突出部の帯域幅と周波数との関係を示す図である。
【図９】複数種の窓関数と帯域幅の変化の例を示す図である。
【図１０】第１と第２の窓関数を適用して周波数解析を行った結果を示す図である。
【図１１】物標探知のための処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係るレーダの信号およびデータの処理の流れを示す図である。
【図１３】第３の実施形態に係るレーダの信号およびデータの処理の流れを示す図である。
【図１４】第４の実施形態に係るレーダの窓関数の適用の例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態に係るレーダの窓関数の適用の例を示す図である。
【図１６】変調歪みがある場合とない場合とでビート信号の周波数変化の例を示す図である。
【図１７】周波数スペクトルに現れる突出部の変調歪みの影響を示す図である。
【図１８】従来のレーダにおける信号およびデータの処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１−ＲＦブロック
２−信号処理ブロック
３−誘電体レンズ
４−１次放射器
１６−スキャンユニット
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の実施形態に係るレーダの構成をブロック図として図１に示す。
図１において、１はＲＦブロック、２は信号処理ブロックである。ＲＦブロック１は、レーダ測定用の電波を送受信し、送信波と受信波とのビート信号を信号処理ブロック２へ出力する。信号処理ブロック２の変調カウンタ１１は、結果的にＤＡコンバータ１０から三角波信号を発生させるためのカウントを行い、その値をＤＡコンバータ１０へ出力する。ＤＡコンバータ１０は、それをアナログ電圧信号に変換してＲＦブロック１のＶＣＯ（電圧制御発振器）８へ与える。これにより送信波をＦＭ変調する。すなわち、ＶＣＯ８の発振信号はアイソレータ７、カプラ６、サーキュレータ５を介して１次放射器４へ供給される。この１次放射器４は、誘電体レンズ３の焦点面または焦点面付近にあって、誘電体レンズ３は、１次放射器４から放射されるミリ波信号を鋭いビームとして送信する。物標（車両など）からの反射信号が誘電体レンズ３を介し１次放射器４へ入射されると、受信信号がサーキュレータ５を介してミキサ９へ導かれる。ミキサ９には、この受信信号とカプラ６からの送信信号の一部であるローカル信号とを入力して、その周波数差の信号に相当するビート信号を中間周波信号として信号処理ブロック２のサンプルホールド回路を含むＡＤコンバータ１２へ出力する。ＡＤコンバータ１２は、これをデジタルデータに変換する。ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）１３は、ＡＤコンバータ１２から入力したデータ列をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して、後述するように、物標の相対距離および相対速度を算出する。【００２５】
ＲＦブロック１内の１６で示す部分は、１次放射器４を誘電体レンズ３の焦点面またはそれに平行な面内を平行移動させるスキャンユニットである。この１次放射器４が設けられている可動部と固定部側との間に０ｄＢカプラを構成している。Ｍで示す部分は、その駆動用モータを示している。このモータによって、例えば１００ｍｓ周期で−１０度から＋１０度の範囲をビーム走査する。
信号処理ブロック２内のマイクロプロセッサ１４は、変調カウンタ１１およびスキャンユニット１６を制御する。このマイクロプロセッサ１４は、スキャンユニット１６に対してビーム方位を所定角度に向けるとともに、その静止時間内に上り変調区間と下り変調区間の一山分の三角波でＶＣＯ８を変調するように、カウント周期を定める。また、このマイクロプロセッサ１４は、ＤＳＰ１３が求めた、上り変調区間の周波数スペクトルに現れる突出部と、下り変調区間の周波数スペクトルに現れる突出部とのペアを抽出（ペアリング）する。【００２６】
図２は、物標までの距離と相対速度に起因する、送信信号と受信信号の周波数変化のずれの例を示している。送信信号の上り変調区間における送信信号と受信信号との周波数差がアップビートの周波数ｆBUであり、送信信号の下り変調区間における送信信号と受信信号との周波数差がダウンビートの周波数ｆBDである。この送信信号と受信信号の三角波の時間軸上のずれ（時間差）が、アンテナから物標までの電波の往復時間に相当する。また、送信信号と受信信号の周波数軸上のずれがドップラシフト量であり、これはアンテナに対する物標の相対速度に起因して生じる。この時間差とドップラシフト量によってアップビートｆBUとダウンビートｆBDの値が変化する。逆に、このアップビートとダウンビートの周波数を検出することによって、レーダから物標までの距離およびレーダに対する物標の相対速度を算出する。【００２７】
図３は図１に示したＤＳＰ１３での信号処理の系統をブロック図として示したものである。この第１の実施形態では、ビート信号のサンプリングを行い、そのサンプリングデータ列に対して第１の窓関数を掛け、離散フーリエ変換を行って第１の周波数解析を行う。同様に、サンプリングデータ列に対して第２の窓関数を掛け、離散フーリエ変換を行うことによって第２の周波数解析を行う。そして、この第１・第２の周波数スペクトルからスペクトルピーク抽出を行う。【００２８】
このようにして、ビート信号の離散周波数スペクトルをＦＦＴ等により求める際、切り出した信号のサンプルに対して窓関数を掛けることで信号の不連続性による影響を抑える。【００２９】
図４は、窓関数を掛ける信号処理と、その結果の周波数スペクトルとの例を示す図である。ここで、（Ａ）はビート信号を時間波形で示している。このビート信号のデータ列に対して、（Ｂ）に示す所定の窓関数を掛けることにより、（Ｃ）に示すように、一定データ数（例えば１０２４個のデータ）のデータ列を求める。この窓関数を掛けたデータ列をＦＦＴ演算することにより、（Ｄ）に示すような離散周波数スペクトルを求める。【００３０】
図４の（Ｄ）において、丸印は各離散周波数での信号強度（パワー）である。また、実線は、図４の（Ｂ）に示した窓関数の連続スペクトルである。このように窓関数を掛けたビート信号の周波数スペクトルは、ビート信号と窓関数の畳み込みとなるため、窓関数のスペクトルに応じてスペクトルが周波数軸方向に膨らみ、突出部に裾野部分ができる。【００３１】
図５はここで用いる２つの窓関数の形状を示している。第１の窓関数はサンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰が緩やかであるハミング（Hamming ）窓またはハニング（Hanning ）窓である。第２の窓関数は減衰が急なブラックマンハリス（Blackman-Harris ）窓やカイザー（Kaiser）窓（β＝２０〜１００）である。【００３２】
このようにサンプリング区間の中心から両端にかけての振幅の減衰の緩急が異なる２つの窓関数を用いて変調歪みのあるビート信号を周波数解析すれば図６のようになる。図６の（Ａ）は物標が近距離にある場合、（Ｂ）は物標が遠距離にある場合について示している。横軸は周波数（ＦＦＴｂｉｎ）縦軸は信号強度である。また（１）は第１の窓関数を適用した場合、（２）は第２の窓関数を適用した場合の周波数スペクトルに現れる突出部の形状を示している。【００３３】
このように物標が近距離にある場合、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰が緩やかな第１の窓関数を用いた方が帯域幅の狭い突出部が得られる。逆に物標が遠距離にある場合には、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰が急な第２の窓関数を用いた方が帯域幅の狭い突出部が得られる。【００３４】
このように物標が遠距離にある場合に帯域幅が広がるのは、変調歪みに伴う上り変調区間と下り変調区間でのビート信号の変動幅が拡大されるからである。【００３５】
図７はその様子を示している。ここで（Ａ）は変調波である三角波に歪みがあって、物標が近距離に存在する場合の送信信号と受信信号の周波数変化を示している。（Ｂ）はそのビート信号の上り変調区間と下り変調区間での周波数変化を示している。また、（Ｃ）は、物標が遠距離に存在する場合の送信信号と受信信号の周波数変化を示している。（Ｄ）はそのビート信号の上り変調区間と下り変調区間での周波数変化を示している。ここでＳＳはサンプリング区間である。【００３６】
このようにサンプリング区間ＳＳにおけるビート信号の周波数変位が大きい場合にはサンプリング区間ＳＳの中心から両端にかけての振幅減衰が急である第２の窓関数を適用すれば、サンプリング区間の中央部のデータが重視され、サンプリング区間の両端付近は軽視されることになるので、サンプリング区間ＳＳでのビート信号の周波数変化の影響が小さくなり、周波数スペクトルに現れる突出部の帯域幅の広がりを抑えることができる。【００３７】
図８は第１と第２の窓関数を適用した場合について、周波数スペクトル上に現れる各周波数における突出部の帯域幅について示している。ここで横軸は周波数（ＦＦＴｂｉｎ）、縦軸は３ｄＢ帯域幅（ＦＦＴｂｉｎ）である。第１の窓関数を適用した場合、周波数が高くなるほど、すなわち物標が遠距離になるほど、その突出部の帯域幅は比例的に広がる。それに対して、第２の窓関数を適用した場合には、帯域幅の広がりが周波数に関わらずほぼ一定となる。【００３８】
そして、この例では３９ｂｉｎ付近を境として、それより低域では第１の窓関数を適用した方が帯域幅が狭くなり、それより高域では第２の窓関数を適用した方が帯域幅が狭くなる。【００３９】
従って、この２つの窓関数を用いる場合には、周波数が３９ｂｉｎ以下で第１の窓関数を適用して求めた周波数スペクトルを採用し、それ以上の周波数帯域では第２の窓関数を適用して求めた周波数スペクトルを採用する。【００４０】
このような周波数に対する帯域幅の変化は、用いる窓関数によって異なる。例えば図９のようにβが２０以上のカイザー窓を用いればハニング窓の場合より周波数変化に対する帯域幅変化が小さくなる。またカイザー窓のβを大きくするほど周波数変化に対する帯域幅変化は小さくなる。【００４１】
さて、図１０は、距離の異なる３つの物標からの反射信号が含まれているビート信号を、図３に示した第１・第２の周波数解析によって求めた周波数スペクトルの例を示している。（Ａ）は第１の窓関数を適用して離散フーリエ変換した結果、（Ｂ）は第２の窓関数を適用して離散フーリエ変換した結果である。すでに図８で示したように、第１の窓関数を適用した場合には、近距離ほど突出部の帯域幅が狭くなり、第２の窓関数を適用した場合には距離に関わらず帯域幅はほぼ等しい。この場合、ＦＦＴｂｉｎで３９以下の周波数帯域は（Ａ）に示した周波数スペクトルデータを採用し、それ以上の周波数帯域では（Ｂ）に示した周波数スペクトルデータを採用する。【００４２】
この例では近距離に現れている突出部Ｐ１は帯域幅が狭くて鋭いピークが現れるので高精度な距離および速度の測定が可能となる。また中距離と遠距離の突出部Ｐ２，Ｐ３についても帯域幅が比較的狭いため、高精度な測定が可能となる。しかもサンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰が急で、通過する信号の電力が小さい第２の窓関数を適用したことにより、スペクトルピークが鋭くなり、ピークの両側に現れるサイドローブのレベルも低く抑えられ、その分高いＳＮ比の下で突出部の検出が可能となり、遠距離からの微弱な反射信号をも容易に検知できるようになる。【００４３】
次に、物標探知のための全体の処理手順を図１１を基に説明する。
図１１の（Ａ）はビーム走査とともに周波数解析を行う手順であり、まずビームの方位を初期化し、ビート信号のサンプリングを行い、そのサンプリングデータ列に所定の窓関数を掛けてＦＦＴにより離散周波数スペクトルを求める。そして、ビーム方位が終値になるまでビーム方位を順次変位させて上記サンプリングと周波数解析を繰り返す。【００４４】
同図の（Ｂ）は周波数スペクトルから物標の探知を行う処理手順であり、まず上記周波数スペクトルから、それに含まれている突出部を抽出し、そのピーク周波数を求める。そして、同一物標に起因して生じた、上り変調区間での突出部と下り変調区間での突出部の組み合わせ（ペアリング）を行う。そして、上り変調区間と下り変調区間でのピーク周波数に基づいて物標までの距離と相対速度を算出する。方位方向はそのデータを求めた時点でのビーム方位である。【００４５】
このようにして求めた物標の位置と速度に関する情報を外部（ホスト装置）へ出力するとともに次回のペアリングの参照情報として用いるために一時記憶する。【００４６】
次に、第２の実施形態に係るレーダの構成を図１２を基に説明する。
第１の実施形態では、図３に示したようにビート信号のサンプリング区間をサンプリングして所定数のデータ数を得て、そのデータに対して第１・第２の周波数解析を行ったが、この図１２に示す例では、サンプリングデータの間引きを行って第１の周波数解析を行う。すなわち第１の周波数解析では、第２の周波数解析で用いるサンプリングデータ数より少ないデータ数のデータについて周波数解析する。【００４７】
図１０に示したように、第１の窓関数を適用して得る周波数スペクトルは、近距離（低域）を利用するので、サンプリングデータ数は少なくて済む。従って、このように間引き処理を行って、少ないデータ数について周波数解析を行うようにすれば、必要な演算処理能力が抑えられるので、演算処理能力の限られたＤＳＰを用いて高速な探知が可能となる。【００４８】
次に、第３の実施形態に係るレーダについて図１３を基に説明する。
第１・第２の実施形態では第１・第２の周波数解析を同時並行的に行う例を示したが、これは時間的に分割して行ってもよい。例えば図１３に示すように、ビート信号のサンプリングデータに対して第１の窓関数を適用して離散フーリエ変換を行うタイミングと、第２の窓関数を適用して離散フーリエ変換を行うタイミングとは別であってもよい。また、周波数スペクトル上の低域（近距離）で第１の窓関数を適用し、高域（遠距離）で第２の窓関数を適用すればよいので、求める周波数帯域に応じて第１・第２の窓関数を適用するようにしてもよい。【００４９】
すなわち図１１の（Ｂ）に示したように方位方向のビーム走査を行うとともに毎回物標の探知を行うことによって、各物標が現在どの位置にあるかは十分に予測可能であり、前回までの探知により求められた物標までの距離に応じて、適用する窓関数を選択するようにしてもよい。例えば、物標までの距離が所定値より近距離であることが予測されている場合、すなわち周波数スペクトルの所定周波数より低域に突出部が現れる場合には、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな第１の窓関数を適用すればよい。逆に、物標までの距離が所定値より遠距離であることが予測されている場合、すなわち周波数スペクトルの所定周波数より高域に突出部が現れる場合には、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な第２の窓関数を適用すればよい。【００５０】
次に、第４の実施形態に係るレーダの窓関数設定処理について図１４を基に説明する。
この例は車載用レーダであり、自車両の走行速度に応じて窓関数の切り替えを行うものである。まず自車速データＶｓを入力する。このデータは車両に設けられているスピードメータからのデータを利用する。自車速データＶｓが所定のしきい値ＴＶｓより低速である場合には、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな第１の窓関数を適用する。自車速データＶｓが上記しきい値ＴＶｓ以上であれば、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な第２の窓関数を適用する。【００５１】
このように自車両が低速走行時に上記第１の窓関数を適用することによって、周波数スペクトルの低域すなわち近距離での探知精度（距離および速度の分解能）が高まる。逆に高速走行時には第２の窓関数を適用することによって、周波数スペクトルの高域すなわち遠距離での探知精度が高まる。このように実際の走行環境に応じた所定距離範囲を重点的に探知できるようになる。【００５２】
次に、第５の実施形態に係るレーダの窓関数の適用について図１５を基に説明する。
この例では自車両の前方の水平角方向に探知ビームを走査するとともに、その方位角が自車両の正面を中心とする狭い方位範囲Ｓと、それより外側の方位範囲Ｌ，Ｒとで適用する窓関数を切り替える。ビーム方位が方位範囲Ｓでは、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の急な第２の窓関数を適用する。ビーム方位が方位範囲Ｌ，Ｒでは、サンプリング区間の中心から両端にかけての振幅減衰の緩やかな第１の窓関数を適用する。【００５３】
これにより自車両の正面方向については遠距離に存在する物標（他車両）の探知精度を高め、それより左右の斜め前方方向については、近距離での探知精度を高める。これにより側方から自車両の前方に車線変更して割り込むような車両の検知を確実に行えるようになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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