(57)【要約】【課題】目標までの距離に応じて最適な距離分解能・相対速度分解能を設定可能なレーダ装置を提供する。【解決手段】周波数変調すると共にパルス化した電波を送受信して目標２０３までの距離と相対速度を求めるＦＭパルス方式のレーダ装置において、送信タイミングから一定時間毎にサンプリングタイミングを定めるレンジゲート手段２０５と、レンジゲート毎に、周波数上昇区間あるいは周波数下降区間においてサンプリングを行うサンプリング手段２０６と、サンプリング手段２０６で得られたサンプリングデータをもとに、フーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、レンジゲート毎に計測時間を変更する計測時間変更手段２０７を備える。【選択図】図１１
2009150707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電波の周波数を三角波による変調信号により周波数変調する周波数変調手段と、上記周波数変調手段によって周波数変調された信号をパルス化して送信パルス信号として目標に送信する送信手段と、上記目標で反射した信号を受信パルス信号として受信し、周波数変調された送信電波の一部と受信パルス信号との周波数差よりビート信号を生成する受信手段と、上記受信手段が生成するビート信号により上記目標までの距離と相対速度を求める距離・相対速度算出手段を有したFMパルス方式のレーダ装置において、
上記送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に上記受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段と、
上記レンジゲート設定手段が設定したレンジゲート毎に、上記周波数変調信号の周波数上昇区間あるいは周波数下降区間において上記受信パルス信号のサンプリングを行うサンプリング手段と、
上記サンプリング手段で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、上記レンジゲート毎に上記計測時間を変更する計測時間変更手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、計測用データとして用いるサンプリングデータの数を変更することにより、計測時間を変更することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、サンプリングデータを間引いて選択して計測用データを生成し、フーリエ変換に用いる計測用データ数を一定とした時、間引く個数を変更することにより、計測時間を変更することを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、サンプリングデータを複数個加算して計測用データを生成し、フーリエ変換に用いる計測用データ数を一定とした時、加算個数を変更することにより、計測時間を変更することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、近距離レンジゲートでは計測時間を長くし、遠距離レンジゲートでは計測時間を短くすることを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、遠距離レンジゲートの計測時間を近距離レンジゲートの計測時間の１／２ｎ（nは自然数）とすることを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーダ装置において、
フーリエ変換結果から目標の検出有無を判断する目標検出手段を備え、
上記計測時間変更手段は、サンプリングデータを複数個に分割して、計測用データを複数セット設定し、
上記目標検出手段は、複数セットの計測用データを用いて得られたそれぞれのフーリエ変換結果の振幅または電力を加算
あるいは平均した後に目標検出を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段によるサンプリングデータの分割数を２ｎ（ｎは自然数）とすることを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、フーリエ変換の入力として用いる第１の計測用データを設定し、上記第１の計測用データを用いて算出された距離および相対速度に基づいて、第２の計測用データを設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、前回の観測で算出された相対速度に基づいて、計測時間を設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、過去N回（Nは自然数）の観測で算出された相対速度に基づいて、計測時間を設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、前回の観測で算出された距離および相対速度に基づいて、計測時間を設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、過去N回（Nは自然数）の観測で算出された距離および相対速度に基づいて、計測時間を設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、自車速に基づいて、計測時間を変更することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、自車速が所定速度以下の時には計測時間を長く設定し、それ以外の時には計測時間を短く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１６】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、ナビゲーションシステムからの情報に基づいて、計測時間を変更することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、一般道路走行中と判定された場合は計測時間を長く設定し、高速道路を走行中と判定された場合は計測時間を短く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１８】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、計測用データ数が２ｎ（ｎは自然数）となるように設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレーダ装置において、フーリエ変換のためにＦＦＴを用いることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２０】
請求項１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、計測用データを周波数上昇区間あるいは周波数下降区間の中央のサンプリングデータを基準として設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２１】
目標に送信する送信電波の一部と上記目標で反射されて受信する受信パルス信号との周波数差より得られるビート信号から上記目標までの距離と相対速度を求めるパルス方式のレーダ装置において、
上記送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に上記受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段と、
上記レンジゲート設定手段が設定したレンジゲート毎に、所定時間サンプリングを行うサンプリング手段と、
上記サンプリング手段で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、上記レンジゲート毎に上記計測時間を変更する計測時間変更手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のレーダ装置において、
上記計測時間変更手段は、フーリエ変換の入力として用いる第１の計測用データを設定し、上記第１の計測用データを用いて算出された相対速度に基づいて、第２の計測用データを設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２３】
目標に送信する送信電波の一部と上記目標で反射されて受信する受信パルス信号との周波数差より得られるビート信号から上記目標までの距離と相対速度を求めるパルス方式のレーダ装置において、
上記送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に上記受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段と、
上記レンジゲート設定手段が設定したレンジゲート毎に、所定時間サンプリングを行うサンプリング手段と、
上記サンプリング手段で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、上記目標までの距離や相対速度に応じて上記計測時間を変更する計測時間変更手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標までの距離と相対速度を求めるレーダ装置において、レンジゲート（Range Gate）毎に計測用データの計測時間を変更することにより、最適な相対速度分解能あるいは距離分解能を得るレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載され、アダプティブクルーズ・コントロール（ACC）や衝突軽減制動装置等に用いられるレーダ装置の１つとして、目標までの距離と相対速度を同時に検出可能なFMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダ装置（以下、FMCWレーダ装置と呼ぶ）が知られている。
なお、FMCW方式とは、レーダの発信方式の一つであり、送信波と受信波（送信波が目標で反射された反射波）の周波数の差を計算することにより対象物（目標）までの距離や速度を計算できる。
【０００３】
このFMCWレーダは、CW（Continuous Wave）レーダの送信信号にFM変調を加えたものである。従来のFMCWレーダの構成を図２２１に示す。
図２３は、従来のFMCWレーダの動作原理を説明するための図であり、図２３（ａ）は目標との相対速度が０の場合を、図２３（ｂ）は相対速度がある場合を示している。
発振器３１２の周波数を変調信号発生器３１１からの三角波で変調し、送信アンテナ３１４から外部に放射すると、送信信号の周波数と時間の関係は、図２３２の実線に示すようになる。
一方、送信信号が目標で反射されて受信アンテナ３１５で受信する信号は、距離による時間遅れと、相対速度に相当する周波数偏移を受ける。
【０００４】
目標との相対速度が０の時は、受信アンテナ３１５で受信する信号（受信波）は時間遅れのみを受け、図２３（ａ）の点線のようになる。
相対速度がある場合には、図２３（ｂ）の点線で示すように、受信アンテナ３１５で受信する信号（受信波）は、目標の移動によるドップラ周波数が重畳される。（図２３（ｂ）は目標が接近している場合を示す）。
なお、図２３において、“τ”は送信波と受信波の時間差、“△Ｆ”は変調幅、“Ｔｍ”は計測時間、“ｆｍ”は変調周波数である。
【０００５】
図２２に示すように、この信号（即ち、目標で反射され、受信アンテナ３１５で受信した信号）を方向性結合器３１３を通して取り出した送信信号の一部とミキサ３１６でミキシングすると、ビート信号が得られる。なお、３１７はミキサ３１６からのビート信号を増幅するアンプである。
目標が移動する場合には、ビート周波数は、変調サイクル毎に（即ち、後述するアップフェーズとダウンフェーズの各区間毎に）に、式（１）、式（２）のように変化する。
U = fr - fd               （１）
D= fr + fd                （２）
ここで、Uは周波数上昇区間（アップフェーズ）のビート周波数、Dは周波数下降区間（ダウンフェーズ）のビート周波数、frは相対速度が０の時のビート周波数、fdは相対速度に基づくドップラ周波数である。
従って、変調の各サイクル毎にビート信号U、Dを別々に測定すれば、式（３）、（４）に示すように、fr、fd、、目標までの距離Rと相対速度Vを求めることができる。
fr = (U + D)/2 (∝R)      （３）
fd = (D -U)/2 (∝V)       （４）
【０００６】
ここで、目標までの距離Rと相対速度Vの具体的な求め方について説明しておく。
式（１）、式（２）に示したように、アップフェーズで観測されたビート周波数（U）とダウンフェーズで観測されたビート周波数（D）には、目標の距離Ｒにより決まる周波数frと、目標の相対速度Ｖにより決まる周波数fdの両方が含まれており、式（１）、式（２）は未知数frとfdを含む連立方程式と考えることができる。
従って、観測されたビート周波数UとDがあれば、frとfdを求めることができ、このfrとfdから距離Ｒと相対速度を下記の式により求めることができる。
Ｒ = （（ｃ／4）×△Ｆ×fm）×fr
Ｖ = （ｃ／2f0）×fd
ここで、ｃ：電波伝搬速度（３×１０８m/s）、f0：キャリア周波数
なお、上述した技術は、FMCWレーダ装置において一般的なものであり、公知・公用の技術に該当するので、特に先行技術文献は開示しない。
【０００７】
上述したFMCWレーダ装置においては、目標が複数存在する場合、ビート信号が複数の目標それぞれに対して発生し、各ビート信号と各目標との対応関係を知ることが困難となる。
そこで、目標までの距離に基づいて、変調周波数（fm）を変更することにより、近距離では目標の相対速度を高精度に検出できるとともに、遠距離では複数目標のビート信号の対応が容易となるレーダ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
つまり、特許文献１（特開平０８−２１１１４５号公報）には、目標までの距離に基づいて変調周波数（fm）を変更することが開示されており、「目標が近距離にあるときはfmを小さくして相対速度周波数を相対的に大きくすることにより目標の相対速度を高精度に検出でき、また目標が遠距離にあるときはfmを大きくして相対速度周波数を相対的に小さくすることにより複数目標のビート信号の対応付けが容易となる」ことが記載されている。
【特許文献１】特開平０８−２１１１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１においては、レーダによる距離測定結果が正しかった場合にのみ有効であり、ビート信号の対応を誤り、距離と相対速度を間違えた場合には、変調周波数（fm）の設定は最適ではなくなる。
即ち、前掲の式（３）、式（４）から正しく目標の距離と相対測度を求めるには、アップフェーズで観測されたビート周波数Uとダウンフェーズで観測されたビート周波数Dが同じ目標からの反射波かせ生じるビート周波数であることが必要であるが、目標が複数個存在する場合は、それぞれのフェーズで複数のビート周波数が観測されることになる。
従って、組み合わせるUとDが同一目標のものであれば、距離と相対速度は正しく算出させるが、組み合わせるUとDを間違えると、嘘の距離と相対速度は正しく算出することになり、変調周波数（fm）の設定は最適ではなくなる。
さらに、送信アンテナから送信される電波のビーム幅がある程度広い場合には、近距離目標と遠距離目標の両方を同時に検出する場合があり、近距離用の変調周波数（fm）が設定された場合、遠距離目標については、アップフェーズとダウンフェーズのビート周波数の対応関係が把握しにくくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、目標までの距離が近い場合でも遠い場合でも、最適な距離分解能あるいは相対速度分解能を得るレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるレーダ装置は、送信電波の周波数を三角波による変調信号により周波数変調する周波数変調手段と、上記周波数変調手段によって周波数変調された信号をパルス化して送信パルス信号として目標に送信する送信手段と、上記目標で反射した信号を受信パルス信号として受信し、周波数変調された送信電波の一部と受信パルス信号との周波数差よりビート信号を生成する受信手段と、上記受信手段が生成するビート信号により上記目標までの距離と相対速度を求める距離・相対速度算出手段を有したFMパルス方式のレーダ装置において、上記送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に上記受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段と、上記レンジゲート設定手段が設定したレンジゲート毎に、上記周波数変調信号の周波数上昇区間あるいは周波数下降区間において上記受信パルス信号のサンプリングを行うサンプリング手段と、上記サンプリング手段で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、上記レンジゲート毎に上記計測時間を変更する計測時間変更手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、送信タイミングから一定時間毎にサンプリングタイミングを定めるレンジゲート手段を設け、レンジゲート毎に計測時間を変更することにより、目標までの距離に応じて最適な距離分解能・相対速度分解能を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
図１において、１０１は制御部、１０２は電圧発生回路、１０３は電圧制御発振器（VCO：Voltage Controlled Oscillator）、１０４は分配器、１０５はスイッチ、１０６は送受信アンテナ、１０７はミキサ、１０８はバンドパスフィルタ、１０９はアンプ、１１０はアナログデジタル（Ａ／Ｄ：Analog to Digital）変換器、１１１はメモリ、１１２は信号処理部である。
【００１３】
また、図２は本実施の形態によるレーダ装置の動作を説明するための図であり、図１および図２を用いて、本実施の形態によるレーダ装置の動作について説明する。
まず、制御部１０１によりタイミング等が制御された電圧発生回路１０２が、図２（ａ）に示す「時間的に三角波状に変化する電圧」を発生し、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１０３に印加する。
ＶＣＯ１０３は、印加された電圧に応じて、周波数が時間的に変化する周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）を生成し、分配器１０４へ出力する。
図２（ｂ）は、分配器１０４へ出力される「周波数が時間的に変化する周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）」を示している。
【００１４】
分配器１０４は、入力されたＦＭＣＷの一部を送信信号として、スイッチ１０５へ出力し、残りをローカル信号として、ミキサ１０７へ出力する。
スイッチ１０５は、所定のタイミングで所定時間だけ送受信アンテナ１０６に導通し、パルス状の送信信号を空間に放射する。
スイッチ１０５は、所定時間経過後に、受信側へ切り替えられる。
目標からの反射波は、送受信アンテナ１０６で受信され、図２（ｃ）の受信信号（破線で示す）となる。（図ではパルス化されている様子は省略）
その後、スイッチ１０５を介し、ミキサ１０７へ出力される。
【００１５】
ミキサ１０７は、この受信信号と分配器１０４が出力する図２（ｃ）のローカル信号（実線で示す）を入力してミキシングを行い、ビート信号を生成する。
このビート信号について、時間に対する周波数変化を図２（ｄ）に、時間に対する電圧変化を図２（ｅ）に示す。
ミキサ１０７で生成されたビート信号は、バンドパスフィルタ１０８で不要な周波数成分を除去された後、アンプ１０９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１０へ出力される。
Ａ／Ｄ変換器１１０は、制御部１０１によって、図２（ａ）のアップフェーズあるいはダウンフェーズの計測時間に同期してビート信号を入力し、デジタル電圧値としてメモリ１１１へ出力する。
【００１６】
信号処理部１１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、あるいはＣＰＵとＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、制御部１０１によって、図２（ａ）のアップフェーズあるいはダウンフェーズの計測時間が終了した時点で、アップフェーズにおけるビート信号のデジタル電圧値あるいはダウンフェーズにおけるビート信号のデジタル電圧値を入力し、目標までの距離、相対速度や角度などを算出して、算出結果を他の装置へ出力する。
【００１７】
図３は、本実施の形態によるレーダ装置の各タイミング説明するための図であり、図３を用いて各信号のタイミングを詳細に説明する。
図３（ａ）は、前述したＶＣＯ３０３から出力されるFMCWを示す。図３では、このFMCWのうち、アップフェーズに注目して説明する。
図３（ｂ）に示すように、アップフェーズの間に、パルスは１０２４回送信される。
図３（ｃ）に示すように、送信パルスは、パルス幅Ｔｗ、パルス周期Ｔｉで送信され、各々の送信パルスに対して、対象（即ち、目標）からの反射波が受信される。
受信側では、図３（ｄ）に示すように、レンジゲート（０〜Ｎ）を設定し、各レンジゲート毎にビート信号がサンプリングされる。
なお、レンジゲート（Range Gate）とは、送信パルスを送出してから、反射されてくる受信パルスをサンプリングするタイミングを決めるものである。
受信パルスをサンプリングするタイミングは、図１に示した制御部１０１で設定され、その設定されたタイミングでＡ／Ｄ変換器１１０により受信信号がＡ／Ｄ変換される。
【００１８】
図４は、各レンジゲート毎の計測用データ（即ち、目標までの距離や目標の速度を計測するためのデータ）と変調信号との関係を示している。
ここでは、近距離レンジゲートと遠距離レンジゲートの２つに大きく分けており、例えば、レンジゲート０、１を近距離レンジゲート、２〜Ｎを遠距離レンジゲートとすることができる。また、図４ではアップフェーズの場合を示している。
なお、図４に示したデータ＃０、＃１、・・・＃１０２３は、図３に示したの送信パルス０、１、・・・１０２３点に対応している。
図４に示すように、近距離レンジゲートでは、アップフェーズ全域にわたって取得されたサンプリングデータ（#0〜#1023）を計測用データとして使用し、遠距離レンジゲートでは、アップフェーズの半分の範囲のサンプリングデータ（#0〜#511）を計測用データとして使用する。
この結果、近距離レンジゲートでは、計測時間はTm、変調幅はΔF、遠距離レンジゲートでは、計測時間はTm/2、変調幅はΔF/2となる。
【００１９】
背景技術の説明で前述したように、目標が移動する場合、ビート周波数は以下のように表わすことができる。
U = fr -fd                  （１）
D = fr + fd                  （２）
ここで、Uは周波数上昇区間（アップフェーズ）のビート周波数、Dは周波数下降区間（ダウンフェーズ）のビート周波数、frは相対速度が０の時のビート周波数、fdは相対速度に基づくドップラ周波数である。
従って、変調の各サイクル毎にビート信号U、Dを別々に測定すれば、式（３）、（４）に示すように、fr、fd、、目標までの距離Rと相対速度Vを求めることができる。
fr = (U + D)/2 (∝R)      （３）
fd = (D -U)/2 (∝V)      （４）
【００２０】
目標までの距離Rおよび相対速度Vは、式（３）、（４）を詳細に書くと以下のように表わすことができる。
Ｒ ＝ （cTm/２ΔF）×fr      （５）
Ｖ ＝ （c/２fc）×fd         （６）
ここで、cは光速、Tmはフェーズ毎の計測時間、ΔFは変調幅、fcはキャリア周波数である。
今、各フェーズで得られたビート信号の周波数をＦＦＴ（First Fourier transform）を用いて求めることを考えると、ＦＦＴ後の周波数の刻み幅（以下、周波数ビンと呼ぶ）は、計測時間（Tm）によって決まり、1/Tmで与えられる。
【００２１】
距離分解能ΔR、相対速度分解能ΔVは、周波数ビン（ｂｉｎ）当たりの距離および相対速度と考えられるから、
式（５）、式（６）より、以下のように与えられる。
ΔR ＝ （cTm/２ΔF）×(1/Tm)＝ c/２ΔF     （７）
ΔV ＝ （c/２fc）×(1/Tm)                  （８）
なお、式（７）は、式（５）において１ビン当たりの周波数（＝1/Tm）をfrに代入したものであり、式（８）は、式（６）において１ビン当たりの周波数（＝1/Tm）をfdに代入したものである。
式（７）、式（８）より、変調幅（ΔF）が大きいほど、距離分解能（ΔR）は高くなり、計測時間が長いほど、相対速度分解能（ΔV）が高くなる。
つまり、近距離レンジゲートでは、距離分解能・相対速度分解能が高い設定となり、近距離での距離精度や相対速度精度を向上することができる。
【００２２】
一方、遠距離レンジゲートでは、距離分解能・相対速度分解能が低い設定となる。
ここで、ビート周波数のとり得る範囲について考える。
例として、ＦＦＴ点数を512、ΔF= 150[MHz]、Tm = 7[ms]、fc= 76.5[GHz]、c = 3×108[m/s]とすると、
ΔR = 1[m]、  ΔV= 1[km/h]
となる。
ＦＦＴへ入力するビート信号は実数であるので、ＦＦＴで変換されるスペクトルは0Hzを中心に対称となる。
よって、512点数のＦＦＴの場合には、0〜255周波数ビンまでが有効となる。
例えば、「R = 150m、V= 0 km/hの目標が存在する」とすると、アップフェーズおよびダウンフェーズにおける目標相当の周波数ビンは以下のようになる（図５参照）。
Ubin = 150、  Dbin= 150
別例として、R = 200m、V= 150km/hで接近してくる目標の場合には、
Ubin = 50、  Dbin= 160
となり、Dbinが255binを基準とした折り返しの位置に現れる（図６参照）。
【００２３】
以下、この折り返し現象のことをレンジオーバーと呼ぶことにする。
このような場合、Dbinについては、折り返しにより160binにあるのか、元々160binにあるのかの区別が付かないため、双方を想定した処理が必要となり、処理負荷が高くなり、望ましくない。
レンジオーバーを回避するためには、距離分解能ΔRおよび相対速度分解能ΔVを低く設定することが有効である。
例えば、ＦＦＴ点数を512、ΔF= 75[MHz]、Tm = 3.5[ms]、fc= 76.5[GHz]、c = 3×108[m/s]とすると、
ΔR = 2[m]、  ΔV= 2[km/h]
となる。
R=200m、V=150km/hで接近してくるの目標の場合には、
Ubin = 25、  Dbin= 175
となり、レンジオーバーを防ぐことができる。
図４に示すように、本実施の形態では、遠距離レンジゲートで計測時間をTm/2、変調幅をΔF/2としているので、レンジオーバーが起こりにくい設定としている。
また、ビート信号の対応関係が把握しやすくなる。
【００２４】
次に、信号処理の流れを図７のフローチャートを用いて説明する。
以下、それぞれのステップについて説明する。
まず、ステップＳ７０１では、図３にて説明したタイミングで、アップフェーズおよびダウンフェーズでのビート信号をレンジゲート毎にサンプリングし、デジタル電圧値を記録する。
次に、ステップＳ７０２では、あるレンジゲートについて、実際の計測に使用するデータ（計測用データ）を設定する。
つまり、図４を用いて説明したように、例えば、近距離レンジゲート（０、１）であれば、フェーズ全域にわたって取得されたデジタル電圧値データ（#0〜#1023）を計測用データとする。
また、それ以外の遠距離レンジゲート（２〜Ｎ）であれば、フェーズの半分の範囲で取得されたデジタル電圧値データ（#0〜#511）を計測用データと設定する。
【００２５】
ステップＳ７０３では、ステップＳ７０２にて設定された計測用データに対して、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を実施して、周波数スペクトルに変換する。
ここで、周波数変換のために、DFT（Discrete Fourier transform）を用いてもよい。
ステップＳ７０４では、ステップＳ７０３で求めた周波数スペクトルの振幅または電力を算出し、所定の誤警報確率を仮定した検出閾値を設定する。検出閾値よりも大きな振幅または電力をもつ周波数をピークビート周波数とする。あるいは、検出閾値よりも大きく、かつ極大値となっている周波数をピークビート周波数としてもよい。
つまり、ステップＳ７０４では、ビート周波数のピーク検出処理を行う。
【００２６】
ステップＳ７０５では、アップ、ダウンの両フェーズのピークビート周波数から目標までの距離と相対速度を算出する。
レンジゲートは所定距離範囲で設定されているので、計算された距離が着目レンジゲートの距離範囲内であるかどうかをチェックし、範囲内であれば、正式にオブジェクトとして登録し、範囲外であれば、登録しないことにする。
ステップＳ７０６では、全レンジゲートについて、処理が終了したかどうかがチェックされ、終了していなければ、Ｓ９０２へ、終了していれば、処理を終了する。
【００２７】
以上、本実施の形態によれば、レンジゲート毎に計測時間を変更でき、近距離レンジゲートでは計測時間を長く、遠距離レンジゲートでは計測時間を短く設定しているので、近距離も遠距離も最適な距離分解能・相対速度分解能を得ることができる。
特に近距離での距離分解能・相対速度分解能を高く設定することにより、距離精度・相対速度精度の向上を図ることができる。
【００２８】
また、図８に示すように、近距離レンジゲートの計測用データを設定する際、フェーズ全域にわたって取得されたデジタル電圧値データ（#0〜#1023）を間引きして計測用データ（#0〜#511）としてもよい。
この場合、近距離レンジゲートにおいて、ＦＦＴ点数を1024点から512点に削減でき、処理負荷を低減することができる。
【００２９】
さらに、図９に示すように、近距離レンジゲートの計測用データを設定する際、フェーズ全域にわたって取得されたデジタル電圧値データ（#0〜#1023）を複数個加算して纏め（本図の場合、２つのデータを加算）、#0〜#511の計測用データをしてもよい。
この場合、上記同様、ＦＦＴ点数を1024点から512点に削減できるので、処理負荷を低減することができる。
さらに、データを加算処理しているので、信号対雑音比（SNR）を向上することができる。
【００３０】
また、処理負荷低減のため、周波数変換にはＦＦＴを用いることが望ましい。そのために、計測用データ数は、2n（nは自然数）とするとよい。
本実施の形態では、近距離レンジゲートの計測用データ数を1024としている。
さらに、遠距離レンジゲートの計測時間を設定する際、近距離レンジゲートの計測時間の1/2n（nは自然数）にすることが望ましい。
本実施の形態のように、遠距離レンジゲートの計測時間を近距離レンジゲートの計測時間の1/2とすると、フェーズにおける全サンプリングデータ（デジタル電圧値データ）数を1024として、近距離レンジゲートの計測用データを#0〜#1023とした場合、遠距離レンジゲートの計測用データは#0〜#511となる。
この時、遠距離レンジゲートの計測用データに対して、ＦＦＴを実行でき、処理負荷を低減することができる。
【００３１】
また、計測用データを設定する際、フェーズの中央のサンプリングデータを基準として設定してもよい。
図１０に遠距離レンジゲートの計測用データをフェーズの中央のサンプリングデータを基準に設定する例を示す。
本実施の形態のように、FM方式の場合は一般的に三角波を変調信号として用いるが、ＶＣＯ（電圧制御発信器）の特性から、フェーズの傾きは完全には直線とならない。
特に、フェーズの両端は線形性が崩れるケースが多い。よって、フェーズ両端の線形性が崩れている場合にその付近のデータを用いてＦＦＴすると、スペクトルが広がってしまい、周波数の分解能を損ねるだけでなく、信号のレベルも低下してしまい、検出性能の低下につながる。
従って、フェーズのデータとしては、フェーズの中央付近のデータを優先して使用することが望ましい。
【００３２】
図１１は、上記した実施の形態１によるレーダ装置の発明の概念を説明するための図である。図１１に示した各手段について、図１と対比しながら説明する。
周波数変調手段２０１は、図１に示した制御部１０１からのタイミング信号により三角波を電圧発生回路１０２（図１参照）で生成し、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１０３（図１参照）により周波数変調波を発生する。即ち、周波数変調手段２０１は、送信電波の周波数を三角波による変調信号により周波数変調する。
送信手段２０２は、周波数変調手段２０１から出力する周波数変調波をパルス化して目標２０３に送信する。即ち、送信手段２０２は、周波数変調手段２０１によって周波数変調された信号をパルス化して送信パルス信号として目標２０３に送信する。
【００３３】
受信手段２０４は、目標２０３で反射した信号を受信パルス信号として受信し、ミキサ１０７（図１参照）によって、周波数変調された送信電波の一部と受信パルス信号とのビート信号を生成する。即ち、受信手段２０４は、目標２０３で反射した信号を受信パルス信号として受信し、周波数変調された送信電波の一部と受信パルス信号との周波数差よりビート信号を生成する。
レンジゲート設定手段２０５は、受信パルス信号のサンブリングタイミングを設定するデジタル回路であり、制御部１０１（図１参照）に設けられている。レンジゲート設定手段２０５は、上記送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定する。
【００３４】
サンプリング手段２０６は、受信パルス信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器１１０（図１参照）であり、レンジゲート設定手段２０５が設定したレンジゲート毎に、周波数変調信号の周波数上昇区間あるいは周波数下降区間において受信パルス信号のサンプリングを行う。
計測時間変更手段２０７は、信号処理部１１２（図１参照）に搭載されているソフトウェアであり、サンプリング手段２０６で得られたサンプリングデータを基にしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、レンジゲート毎に計測時間を変更する。
距離・相対速度算出手段２０８は、信号処理部１１２（図１参照）に搭載されているソフトウェアであり、受信手段２０４が生成するビート信号により目標２０３までの距離と相対速度を求めるものである。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態によるレーダ装置は、送信電波の周波数を三角波による変調信号により周波数変調する周波数変調手段２０１と、周波数変調手段２０１によって周波数変調された信号をパルス化して送信パルス信号として目標２０３に送信する送信手段２０２と、目標２０３で反射した信号を受信パルス信号として受信し、周波数変調された送信電波の一部と受信パルス信号との周波数差よりビート信号を生成する受信手段２０４と、受信手段２０４が生成するビート信号により目標２０３までの距離と相対速度を求める距離・相対速度算出手段２０８を有したFMパルス方式のレーダ装置において、
送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段２０５と、レンジゲート設定手段２０５が設定したレンジゲート毎に、周波数変調信号の周波数上昇区間あるいは周波数下降区間において受信パルス信号のサンプリングを行うサンプリング手段２０６と、サンプリング手段２０６で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、レンジゲート毎に計測時間を変更する計測時間変更手段２０７を備えている。
従って、本実施の形態よれば、レンジゲート毎に計測時間を変更することにより、目標までの距離に応じて最適な距離分解能・相対速度分解能を設定することができる。
【００３６】
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、計測用データとして用いるサンプリングデータの数を変更することにより、計測時間を変更する。
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、サンプリングデータを間引いて選択して計測用データを生成し、フーリエ変換に用いる計測用データ数を一定とした時、間引く個数を変更することにより、計測時間を変更する。
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、サンプリングデータを複数個加算して計測用データを生成し、フーリエ変換に用いる計測用データ数を一定とした時、加算個数を変更することにより、計測時間を変更する。
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、近距離レンジゲートでは計測時間を長くし、遠距離レンジゲートでは計測時間を短くする。
【００３７】
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、遠距離レンジゲートの計測時間を近距離レンジゲートの計測時間の１／２ｎ（nは自然数）とする。
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、計測用データ数が２ｎ（ｎは自然数）となるように設定する。
また、本実施の形態によるレーダ装置は、フーリエ変換のためにＦＦＴを用いる。
また、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、計測用データを周波数上昇区間あるいは周波数下降区間の中央のサンプリングデータを基準として設定する。
【００３８】
実施の形態２．
本実施の形態におけるレーダ装置の構成は、前掲の図１と同様である。
以下、実施の形態１と異なる部分のみについて説明する。
図１２は、実施の形態２におけるレンジゲート毎の計測用データと変調信号との関係を示した図である。
ここでは、近距離レンジゲートと遠距離レンジゲートの２つにレンジゲートを大きく分けており、例えば、レンジゲート０、１を近距離レンジゲート、２〜Ｎを遠距離レンジゲートとしている。
また、図１２ではアップフェーズの場合を示している。
近距離レンジゲートでは、アップフェーズ全域にわたって取得されたサンプリングデータ（#0〜#1023）を計測用データとして使用し、遠距離レンジゲートでは、アップフェーズの半分の範囲のサンプリングデータ（#0〜#511）を２セット用意し、計測用データとして使用する。
この結果、近距離レンジゲートでは、計測時間はTm、変調幅はΔF、遠距離レンジゲートでは、計測時間はTm/2、変調幅はΔF/2となる。
【００３９】
遠距離レンジゲートでは、図１３に示すようにアップフェーズ、ダウンフェーズそれぞれについて、２セットの計測用データ（例えば、アップフェーズ１１とアップフェーズ１２の計測用データ）が得られる。
本実施の形態においては、前述の実施の形態１で説明したＳ７０４のピーク検出処理においては、それぞれのフェーズについて、２セットの計測用データの周波数変換結果（ＦＦＴ結果）を平均化処理あるいは加算処理を行い、検出処理を行う。（図１４参照）。
【００４０】
以上、本実施の形態によれば、複数セットの計測用データを用いて得られた周波数変換結果の振幅あるいは電力を加算あるいは平均した後に、目標検出を行うので、ノイズ成分の振幅または電力の変動（ばらつき）が小さくなり、所定の誤警報確率で検出閾値を設定する場合、より低い閾値に設定でき、検出性能を向上することができる。
また、本実施の形態では、サンプリングデータの分割数を２として、計測用データを２セット用意したが、この分割数は２n（nは自然数）にすることが望ましい。
なぜなら、例えば、全サンプリングデータ数を1024とした場合、分割数を２nにすることにより、周波数変換にＦＦＴを実行でき、処理負荷を低減することができるからである。
【００４１】
さらに、アップフェーズ、ダウンフェーズのセットを複数用意してもよい。
図１５は、アップフェーズ、ダウンフェーズを２セット設定した例を示している。
この時、２セットのフェーズの計測用データを用いた全ての周波数変換結果（ＦＦＴ結果）を平均化処理あるいは加算処理を行う。
ノイズ成分は無相関であるため、周波数変換結果（ＦＦＴ結果）を平均化処理あるいは加算処理を行うことにより、ノイズ成分の振幅または電力の変動（ばらつき）がさらに小さくなり、所定の誤警報確率で検出閾値を設定する場合、さらに低い閾値に設定でき、検出性能を向上することができる。
図１６は、２セットのアップフェーズの計測用データを用いたＦＦＴ結果を平均化処理あるいは加算処理してピーク検出処理を行う場合を示している。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によるレーダ装置は、前述した実施の形態１によるレーダ装置において、さらに、フーリエ変換結果から目標の検出有無を判断する目標検出手段（図なし）を備え、計測時間変更手段２０７は、サンプリングデータを複数個に分割して、計測用データを複数セット設定し、目標検出手段は、複数セットの計測用データを用いて得られたそれぞれのフーリエ変換結果の振幅または電力を加算あるいは平均した後に目標検出を行う。
また、本実施の形態によるレーダ装置は、計測時間変更手段２０７によるサンプリングデータの分割数を２ｎ（ｎは自然数）とする。
【００４３】
実施の形態３．
本実施の形態におけるレーダ装置の構成は、前掲の図１と同様である。
以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
図１７は、遠距離レンジゲートの計測用データと、変調信号との関係を示している。
前述したように、距離分解能ΔRおよび相対速度分解能ΔVを高く設定すると、精度向上を図ることができる反面、レンジーバーが起こる可能性がある。
よって、まず、レンジオーバーの発生しない計測時間となるような第１の計測用データを設定し、距離および相対速度を算出する。そして、算出された距離および相対速度の値に基づき、第２の計測用データを設定する。
例えば、相対速度値が小さい場合には、ドップラーシフトが小さくなるので、レンジオーバーしにくくなり、より長い計測時間を設定できることになる。
図１７では、第１の計測用データを計測時間Tm/2（変調幅=ΔF/2）、第２の計測用データを計測時間Tm（変調幅=ΔF）とする例を示している。
【００４４】
例えば、ＦＦＴ点数を512、ΔF= 150[MHz]、Tm = 7[ms]、fc= 76.5[GHz]、c = 3×108[m/s]とし、「R=200m、V=0km/hの目標が存在する」とすると、第１の計測用データの設定では、
ΔR = 2[m]、  ΔV= 2[km/h]
となるので、
Ubin = 100、  Dbin= 100
にピークが現れる。
また、第２の計測用データの設定では、
ΔR = 1[m]、  ΔV= 1[km/h]
となるので、
Ubin = 200、  Dbin= 200
にピークが現れることになり、レンジオーバーは発生しない。
【００４５】
よって、まず、第１の計測用データを設定し、距離および相対速度を算出し、その結果に基づいて、レンジオーバーが発生しないような長い計測時間を有する第２の計測用データを設定することにより、レンジオーバーを回避しつつ、精度を向上させることができる。
次に、本実施の形態における信号処理の流れを、図１８のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１８０１では、図３を用いて説明したタイミングで、アップフェーズ、ダウンフェーズでのビート信号を、レンジゲート毎にサンプリングし、デジタル電圧値を記録する。
【００４６】
次に、ステップＳ１８０２では、あるレンジゲートについて、第１の計測用データを設定する。
ステップＳ１８０３では、Ｓ１８０２にて設定された計測用データに対して、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を実施して、周波数スペクトルに変換する。ここで、周波数変換のために、DFT（Discrete Fouriertransform）を用いてもよい。
ステップＳ１８０４では、ステップＳ１８０３で求めた周波数スペクトルの振幅または電力を算出し、所定の誤警報確率を仮定した検出閾値を設定する。検出閾値よりも大きな振幅または電力をもつ周波数をピークビート周波数とする。
あるいは、検出閾値よりも大きく、かつ極大値となっている周波数をピークビート周波数としてもよい。
【００４７】
ステップＳ１８０５では、アップ、ダウンの両フェーズのピークビート周波数から目標までの距離と相対速度を算出する。
レンジゲートは所定距離範囲で設定されているので、計算された距離が着目レンジゲートの距離範囲内であるかどうかをチェックし、範囲内であれば、正式にオブジェクトとして登録し、範囲外であれば、登録しないことにする。
ステップＳ１８０６では、ステップＳ１８０５で算出された距離および相対速度に基づいて、第２の計測用データを用いた時に、レンジオーバーしないかどうかがチェックされる。
レンジオーバーしないと判定された時には、ステップＳ１８０７へ進み、レンジオーバーすると判定された時には、ステップＳ１８１１へ進む。
なお、同一レンジゲート内に複数の目標が存在する場合には、全ての目標について、レンジオーバーの有無をチェックする。
【００４８】
ステップＳ１８０７では、第２の計測用データを設定し、ステップＳ１８０８にて設定された計測用データに対して、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を実施して、周波数スペクトルに変換する。
ステップＳ１８０９では、ステップＳ１８０８で求めた周波数スペクトルの振幅または電力を算出し、所定の誤警報確率を仮定した検出閾値を設定する。検出閾値よりも大きな振幅または電力をもつ周波数をピークビート周波数とする。
あるいは、検出閾値よりも大きく、かつ極大値となっている周波数をピークビート周波数としてもよい。
【００４９】
ステップＳ１８１０では、アップ、ダウンの両フェーズのピークビート周波数から目標までの距離と相対速度を算出する。
レンジゲートは所定距離範囲で設定されているので、計算された距離が着目レンジゲートの距離範囲内であるかどうかをチェックし、範囲内であれば、正式にオブジェクトとして登録し、範囲外であれば、登録しないことにする。
ステップＳ１８１１では、全レンジゲートについて、処理が終了したかどうかがチェックされ、終了していなければ、ステップＳ１８０２へ、終了していれば、処理を終了する。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態においては、計測時間変更手段２０７は、フーリエ変換の入力として用いる第１の計測用データを設定し、この第１の計測用データを用いて算出された距離および相対速度に基づいて、第２の計測用データを設定する。
つまり、本実施の形態によれば、まず第１の計測用データを設定し、距離および相対速度を算出し、その結果に基づいて、レンジオーバーが発生しないような長い計測時間を有する第２の計測用データを設定することにより、レンジオーバーを回避しつつ、精度を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、周波数変換にＦＦＴを適用する場合を想定し、第２の計測用データに対応する計測時間を、第１の計測用データに対応する計測時間の２倍にする例を示したが、周波数変換にDFTを適用する場合には、第１の計測用データを用いた距離と相対速度の算出結果に基づき、レンジオーバーが発生しないように、できるだけ長い計測時間を第２の計測用データで設定してもよい。
【００５１】
実施の形態４．
本実施の形態におけるレーダ装置の構成は、前掲の図１と同様である。
以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
本実施の形態では、前回の観測で算出した相対速度に基づいて、計測時間を設定することを特徴とする。
前回の観測で算出された相対速度が比較的大きい場合は、レンジオーバーの可能性があることから、短い計測時間を有する計測用データを設定する。
図１９は、本実施の形態における信号処理を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１９０１では、図３を用いて説明したタイミングで、アップフェーズ、ダウンフェーズでのビート信号をレンジゲート毎にサンプリングし、デジタル電圧値を記録する。
ステップS１９０２では、あるレンジゲートの計測用データを設定する（例えば、Tm/2）。
【００５２】
ステップS１９０３では、前回算出された相対速度値がチェックされる。、前回の観測で算出された相対速度が所定の閾値以下である場合には、ステップS１９０４に進み、精度を重視するために、長い計測時間（例えば、Tm）を実現するような計測用データを設定する。それ以外の場合は、ステップS１９０５へ進む。
なお、同一レンジゲート内に複数の目標が存在する場合には、全ての目標について、前回の観測で算出された相対速度をチェックする。
【００５３】
ステップS１９０５では、ステップＳ１９０２あるいはS１９０４にて設定された計測用データに対して、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を実施して、周波数スペクトルに変換する。ここで、周波数変換のために、DFT（Discrete Fouriertransform）を用いてもよい。
ステップS１９０６では、ステップＳ１９０５で求めた周波数スペクトルの振幅または電力を算出し、所定の誤警報確率を仮定した検出閾値を設定する。検出閾値よりも大きな振幅または電力をもつ周波数をピークビート周波数とする。
あるいは、検出閾値よりも大きく、かつ極大値となっている周波数をピークビート周波数としてもよい。
【００５４】
ステップＳ１９０７では、アップ、ダウンの両フェーズのピークビート周波数から目標までの距離と相対速度を算出する。
レンジゲートは所定距離範囲で設定されているので、計算された距離が着目レンジゲートの距離範囲内であるかどうかをチェックし、範囲内であれば、正式にオブジェクトとして登録し、範囲外であれば、登録しないことにする。
ステップS１９０８では、全レンジゲートについて、処理が終了したかどうかがチェックされ、終了していなければ、ステップＳ１９０２へ、終了していれば、処理を終了する。
以上、本実施の形態によれば、前回の観測で算出した相対速度に基づいて、計測時間を設定するので、レンジオーバーを回避しつつ、精度を向上させることができる。
【００５５】
本実施の形態では、前回の観測で算出した相対速度を利用したが、過去N回（Nは自然数）の観測で算出した相対速度に基づいて計測時間を設定してもよい。
この場合、過去の相対速度の履歴も考慮するので、例えば、目標の相対加速度が大きい場合には、今回の相対速度を予測して、計測時間を設定でき、より確実にレンジオーバーを回避することができる。
また、前回の観測で算出した距離および相対速度に基づいて、計測時間を設定してもよい。
この場合、距離も考慮するので、より確実にレンジオーバーを回避することができる。
【００５６】
さらに、過去N回（Nは自然数）の観測で算出した距離および相対速度に基づいて計測時間を設定してもよい。
この場合、過去の相対速度の履歴も考慮するので、例えば、目標の相対加速度が大きい場合には、今回の相対速度を予測して、計測時間を設定でき、かつ距離も考慮しているので、より確実にレンジオーバーを回避することができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、前回の観測で算出された相対速度に基づいて、計測時間を設定する。
また、計測時間変更手段２０７は、過去N回（Nは自然数）の観測で算出された相対速度に基づいて、計測時間を設定する。
また、計測時間変更手段２０７は、前回の観測で算出された距離および相対速度に基づいて、計測時間を設定する。
また、計測時間変更手段２０７は、過去N回（Nは自然数）の観測で算出された距離および相対速度に基づいて、計測時間を設定する。
【００５８】
実施の形態５．
本実施の形態におけるレーダ装置の構成は、前掲の図１と同様である。
以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
本実施の形態では、自車速に基づいて、計測時間を設定することを特徴とする。
自車速が低い場合は、一般道路走行や渋滞時での走行の可能性が高いと判断し、精度を重視して、計測時間を長く設定し、それ以外の場合は、レンジオーバーの回避を重視して、計測時間を短く設定する。
図２０は、本実施の形態における信号処理を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ２００１では、図３を用いて説明したタイミングで、アップフェーズ、ダウンフェーズでのビート信号をレンジゲート毎にサンプリングし、デジタル電圧値を記録する。
【００５９】
ステップS２００２では、あるレンジゲートの計測用データを設定する（例えば、Tm/2）。
ステップS２００３では、自車速と所定の閾値とが比較される。
自車速が所定の閾値以下の場合は、ステップS２００４に進み、計測時間をより長く設定し（例えば、Tm）、それ以外の場合は、ステップS２００５に進む。
ステップS２００５では、ステップＳ２００２あるいはステップS２００４にて設定された計測用データに対して、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を実施して、周波数スペクトルに変換する。ここで、周波数変換のために、DFT（Discrete Fouriertransform）を用いてもよい。
【００６０】
ステップS２００６では、ステップＳ２００５で求めた周波数スペクトルの振幅または電力を算出し、所定の誤警報確率を仮定した検出閾値を設定する。
検出閾値よりも大きな振幅または電力をもつ周波数をピークビート周波数とする。
あるいは、検出閾値よりも大きく、かつ極大値となっている周波数をピークビート周波数としてもよい。
ステップＳ２００７では、アップ、ダウンの両フェーズのピークビート周波数から目標までの距離と相対速度を算出する。
レンジゲートは所定距離範囲で設定されているので、計算された距離が着目レンジゲートの距離範囲内であるかどうかをチェックし、範囲内であれば、正式にオブジェクトとして登録し、範囲外であれば、登録しないことにする。
ステップS２００８では、全レンジゲートについて、処理が終了したかどうかがチェックされ、終了していなければ、ステップＳ２００２へ、終了していれば、処理を終了する。
このように、本実施の形態によれば、自車速が低い場合は計測時間をより長く設定するので、一般道路走行や渋滞時での走行時において、距離・相対速度の精度を高めることができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、自車速に基づいて、計測時間を変更する。
また、計測時間変更手段２０７は、自車速が所定速度以下の時には計測時間を長く設定し、それ以外の時には計測時間を短く設定する。
【００６２】
実施の形態６．
本実施の形態におけるレーダ装置の構成は、前掲の図１と同様である。
以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
本実施の形態によるレーダ装置では、ナビゲーションシステムからの情報に基づいて、計測時間を設定することを特徴とする。
ナビゲーションシステムからの情報により一般道路走行中と判定された場合は計測時間を長く設定し、高速道路を走行中と判定された場合は計測時間を短く設定する。
図２１に、本実施の形態における信号処理のフローチャートを示す。
まず、ステップＳ２１０１では、図３を用いて説明したタイミングで、アップフェーズ、ダウンフェーズでのビート信号をレンジゲート毎にサンプリングし、デジタル電圧値を記録する。
ステップS２１０２では、あるレンジゲートの計測用データを設定する（例えば、Tm/2）。
ステップS２１０３では、一般道路走行中か否かが判定される。
ナビゲーションシステムからの情報により、一般道路走行中と判定された場合は、S２１０４に進み、計測時間をより長く設定し（例えば、Tm）、それ以外の場合は、S２１０５に進む。
【００６３】
ステップS２１０５では、ステップＳ２１０２あるいはS２１０４にて設定された計測用データに対して、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を実施して、周波数スペクトルに変換する。ここで、周波数変換のために、DFT（Discrete Fouriertransform）を用いてもよい。
ステップS２１０６では、ステップＳ２１０５で求めた周波数スペクトルの振幅または電力を算出し、所定の誤警報確率を仮定した検出閾値を設定する。
検出閾値よりも大きな振幅または電力をもつ周波数をピークビート周波数とする。
あるいは、検出閾値よりも大きく、かつ極大値となっている周波数をピークビート周波数としてもよい。
【００６４】
ステップＳ２１０７では、アップ、ダウンの両フェーズのピークビート周波数から目標までの距離と相対速度を算出する。
レンジゲートは所定距離範囲で設定されているので、計算された距離が着目レンジゲートの距離範囲内であるかどうかをチェックし、範囲内であれば、正式にオブジェクトとして登録し、範囲外であれば、登録しないことにする。
ステップS２１０８では、全レンジゲートについて、処理が終了したかどうかがチェックされ、終了していなければ、ステップＳ２１０２へ、終了していれば、処理を終了する。
以上のように、本実施の形態によれば、ナビゲーションシステムからの情報により、一般道路走行と判定された場合には、計測時間をより長く設定するので、距離・相対速度の精度を高めることができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によるレーダ装置の計測時間変更手段２０７は、ナビゲーションシステムからの情報に基づいて、計測時間を変更する。
また、計測時間変更手段２０７は、一般道路走行中と判定された場合は計測時間を長く設定し、高速道路を走行中と判定された場合は計測時間を短く設定する。
【００６６】
実施の形態７．
実施の形態１〜６では、FMパルス方式の例を示したが、周波数変調せずに、単なるパルス方式として、レンジゲート毎に計測時間を変更してもよい。この場合は、レンジゲート毎に最適な相対速度分解能を設定することができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、レンジゲート毎に計測時間を変更でき、近距離レンジゲートでは計測時間を長く、遠距離レンジゲートでは計測時間を短く設定しているので、近距離も遠距離も最適な相対速度分解能を得ることができる。
特に近距離での相対速度分解能を高く設定することにより、相対速度精度の向上を図ることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、レンジゲート毎に計測時間を変更したが、最も簡素化した例として、周波数変調せずに、単なるパルス方式を用い、各レンジゲートで一律の計測時間を設け（レンジゲート毎には計測時間を変更しない）、相対速度、自車速やナビゲーションシステムからの情報に基づいて、上記計測時間を変更してもよい。
この場合でも、最適な相対速度分解能を設定することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によるレーダ装置は、目標２０３に送信する送信電波の一部と目標２０３で反射されて受信する受信パルス信号との周波数差より得られるビート信号から目標２０３までの距離と相対速度を求めるパルス方式のレーダ装置において、
送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段２０５と、レンジゲート設定手段２０５が設定したレンジゲート毎に、所定時間サンプリングを行うサンプリング手段２０６と、サンプリング手段２０６で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、レンジゲート毎に計測時間を変更する計測時間変更手段２０７を備えている。
また、計測時間変更手段２０７は、フーリエ変換の入力として用いる第１の計測用データを設定し、第１の計測用データを用いて算出された相対速度に基づいて、第２の計測用データを設定する。
【００７０】
また、本実施の形態によるレーダ装置は、目標２０３に送信する送信電波の一部と目標２０３で反射されて受信する受信パルス信号との周波数差より得られるビート信号から目標２０３までの距離と相対速度を求めるパルス方式のレーダ装置において、送信パルス信号の送信タイミングをもとにして、一定時間毎に受信パルス信号のサンプリングタイミングを定めるレンジゲートを設定するレンジゲート設定手段２０５と、レンジゲート設定手段２０５が設定したレンジゲート毎に、所定時間サンプリングを行うサンプリング手段２０６と、サンプリング手段２０６で得られたサンプリングデータをもとにしてフーリエ変換の入力として用いる計測用データを設定し、計測用データの初めから終わりまでのサンプリングに要した時間を計測時間とした時、目標２０３までの距離や相対速度に応じて計測時間を変更する計測時間変更手段２０７を備えている。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
この発明は、目標までの距離に応じて最適な距離分解能・相対速度分解能を設定できる車載用レーダ装置の実現に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成示す図である。
【図２】実施の形態１によるレーダ装置の動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態１によるレーダ装置における各信号のタイミングを説明するための図である。
【図４】実施の形態１におけるレンジゲート毎の計測用データと変調信号の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるビート周波数の振る舞いを説明するための図である。
【図６】実施の形態１におけるビート周波数の振る舞いを説明するための図である。
【図７】実施の形態１における信号処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】実施の形態１における計測用データと変調信号との関係の他の例を示す図である。
【図９】実施の形態１における計測用データと変調信号との関係の他の例を示す図である。
【図１０】実施の形態１における計測用データと変調信号との関係の他の例を示す図である。
【図１１】実施の形態１によるレーダ装置の発明の概念を説明するための図である。
【図１２】実施の形態２における計測用データと変調信号との関係を示す図である。
【図１３】実施の形態２における計測用データと変調信号との関係の他の例を示す図である。
【図１４】実施の形態２におけるピーク検出処理を説明するための図である。
【図１５】実施の形態２における計測用データと変調信号との関係の他の例を示す図である。
【図１６】実施の形態２におけるピーク検出処理の他の例を説明するための図である。
【図１７】実施の形態３における計測用データと変調信号との関係を示す図である。
【図１８】実施の形態３における信号処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】実施の形態４における信号処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】実施の形態５における信号処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】実施の形態６における信号処理を説明するためのフローチャートである。
【図２２】従来のFMCWレーダの構成を説明するための図である。
【図２３】従来のFMCWレーダの動作原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０１  制御部                      １０２  電圧発生回路
１０３  電圧制御発振器（VCO）      １０４は分配器
１０５  スイッチ                    １０６  送受信アンテナ
１０７  ミキサ                      １０８  バンドパスフィルタ
１０９  アンプ                      １１０  Ａ／Ｄ変換器
１１１  メモリ                      １１２  信号処理部
２０１  周波数変調手段              ２０２  送信手段
２０３  目標                        ２０４  受信手段
２０５  レンジゲート設定手段        ２０６  サンプリング手段
２０７  計測時間変更手段            ２０８  距離・相対速度算出手段
【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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【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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