(57)【要約】【課題】複数の物標が近接し、それぞれの物標のアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群における極大値が形成される角度が異なる場合でも、ペアリングの失敗や誤ったペアリングを防止する。【解決手段】ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、周波数上昇／下降期間での送受信信号の周波数差に対応するアップ／ダウンビート信号のレベルピークを検出し、角度方向に分布するアップビート信号のレベルピーク群における複数の第１の極大値と、ダウンビート信号のレベルピーク群における複数の第２の極大値のうち、極大値の近似性と極大値が形成される角度の近似性とに基づき、第１、第２の極大値同士の対応付けを行う。よって、複数の物標が近接し、同一物標で第１の極大値と第２の極大値が形成される角度が異なる場合であっても、複数物標間でのペアリングの失敗や誤ったペアリングを防止することができる。【選択図】図１０
2009014631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が漸増する周波数上昇期間と漸減する周波数下降期間を交互に繰返すレーダ波を送信信号として所定の角度範囲に送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号とに基づき前記物標の相対距離または相対速度を検出するレーダ装置において、
前記周波数上昇期間での前記送信信号と前記受信信号との周波数差に対応するアップビート信号のレベルピークと、前記周波数下降期間での前記送信信号と前記受信信号との周波数差に対応するダウンビート信号のレベルピークとを検出するレベルピーク検出手段と、
前記角度方向に分布する前記アップビート信号のレベルピーク群における複数の第１の極大値と、前記角度方向に分布する前記ダウンビート信号のレベルピーク群における複数の第２の極大値のうち、極大値の近似性と極大値が形成される角度の近似性とに基づき、第１、第２の極大値同士の対応付けを行うペアリング手段と、
前記対応付けされた第１の極大値を示すアップビート信号の周波数と、第２の極大値を示すダウンビート信号の周波数から、前記物標の相対距離または相対速度を検出する距離・速度検出手段とを有することを特徴とするレーダ装置。  
【請求項２】
請求項１において、
前記ペアリング手段は、前記複数の第１の極大値と前記複数の第２の極大値との複数の組合せのうち、前記第１、第２の極大値同士の差と、前記第１、第２の極大値それぞれが形成される角度同士の差とにそれぞれ重み付けを行い、前記重み付けされた極大値同士の差と角度同士の差とに基づき前記対応付けを行うことを特徴とするレーダ装置。  
【請求項３】
請求項１において、
前記ペアリング手段は、１つの前記第１（または第２）の極大値に対し、極大値が形成される角度の差が規定値以内となる第１の数の前記第２（または第１）の極大値が検出されたときは、当該第１（または第２）の極大値と当該第２（または第１）の極大値の対応付けを行い、前記第１（または第２）の極大値に対し、極大値が形成される角度の差が規定値以内となる前記第１の数より大きい第２の数の前記第２（または第１）の極大値が検出されたときは、当該第１（または第２）の極大値と当該第２（または第１）の極大値の複数の組合せについて、極大値と極大値が形成される角度とに基づく前記対応付けを行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
周波数が漸増する周波数上昇期間と漸減する周波数下降期間を交互に繰返すレーダ波を送信信号として所定の角度範囲に送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信するレーダ装置の、前記送信信号と受信信号とに基づき前記物標の相対距離または相対速度を検出する物標検出方法において、
前記周波数上昇期間での前記送信信号と前記受信信号との周波数差に対応するアップビート信号のレベルピークと、前記周波数下降期間での前記送信信号と前記受信信号との周波数差に対応するダウンビート信号のレベルピークとを検出するレベルピーク検出工程と、
前記角度方向に分布する前記アップビート信号のレベルピーク群における複数の第１の極大値と、前記角度方向に分布する前記ダウンビート信号のレベルピーク群における複数の第２の極大値のうち、極大値の近似性と極大値が形成される角度の近似性とに基づき、第１、第２の極大値同士の対応付けを行うペアリング工程と、
前記対応付けされた第１の極大値を示すアップビート信号の周波数と、第２の極大値を示すダウンビート信号の周波数から、前記物標の相対距離または相対速度を検出する距離・速度検出工程とを有することを特徴とする物標検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数の漸増と漸減を交互に繰返すレーダ波を送信信号として所定の角度範囲に送信し、物標により反射された送信信号を受信信号として受信するレーダ装置、及びその物標検出方法に関し、特に、送信信号と受信信号の周波数差に基づき物標の相対距離または相対速度を検出するレーダ装置、およびその物標検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数変調された連続波をレーダ波として用いるＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）レーダ装置が知られている。ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波状に周波数が漸増する周波数上昇期間と、周波数が漸減する周波数下降期間を交互に繰返すレーダ波を送信信号として送信し、物標により反射された送信信号を受信信号として受信する。そして、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、送信信号と受信信号をミキシングして、両者の周波数差に対応するビート信号を生成する。そして、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、送信信号の周波数上昇期間でのビート信号（アップビート信号）の周波数（アップビート周波数）と、周波数下降期間でのビート信号（ダウンビート信号）の周波数（ダウンビート周波数）に基づいて、物標の相対距離と相対速度を検出する。
【０００３】
このようなＦＭ−ＣＷレーダ装置は、車両に搭載されて、先行車両などの物標の相対速度、及び相対距離の検出に用いられる。また、車載用のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、アンテナを揺動させることにより、所定の角度範囲を送信信号によりスキャンする。このとき、物標が存在すると、角度方向に分布するアップ／ダウンビート信号それぞれのレベルピーク群が形成される。そして、ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、各レベルピーク群において極大値が形成される角度を、物標が位置する角度として検出する。また、それぞれの極大値を示すアップビート周波数とダウンビート周波数から、その物標の相対速度、相対距離が算出される。特許文献１には、かかる車載用のＦＭ−ＣＷレーダ装置の例が記載されている。
【０００４】
上記のようなスキャン式のＦＭ−ＣＷレーダ装置が、所定の角度範囲をスキャンするとき、その角度範囲に単一の物標が存在する場合には、アップ／ダウンビート信号それぞれのレベルピーク群において、それぞれ単一の極大値が形成される。よって、それぞれの極大値を示すアップビート周波数とダウンビート周波数の対が一意に求められ、これに基づきその物標の相対速度、相対距離が算出される。
【０００５】
ところが、スキャンされる角度範囲に複数の物標が存在する場合は、アップ／ダウンビート信号のレベルピーク群のそれぞれにおいて、複数の極大値が形成される。そのため、各物標の相対距離、相対速度を算出するためには、同一の物標により形成される極大値同士の対応付け（ペアリング）が必要となる。
【０００６】
この点、従来の従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、極大値が形成される角度を、同一物標の判断基準としていた。すなわち、アップ／ダウンビート信号のレベルピーク群のそれぞれにおいて、角度が最も近似した極大値同士がペアリングされていた。
【特許文献１】特開２０００−６５９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車載用のレーダ装置においては、物標もレーダ装置も高速に移動しているので、送信されたレーダ波に対し、物標の反射面の角度が微妙に変化する。すると、物標の中心部以外の角度で、レベルピーク群の極大値が形成される場合がある。
【０００８】
すると、同一物標に対するアップ／ダウンビート信号で、極大値が形成される角度が異なり、極大値同士がペアリングされない場合がある。すると、その物標については相対距離、相対速度の検出ができないという問題が生じる。
【０００９】
また、複数の物標が角度的に近接していると、極大値が形成される角度同士が近接する。このため、異なる物標間で極大値同士がペアリングされる場合がある。すると、異なる物標のアップビート周波数とダウンビート周波数が用いられ、相対距離や相対速度が誤って検出されるという問題が生じる。
【００１０】
さらに、検出結果に基づいて自車両の動作が制御される場合、物標の相対距離、相対速度が検出されなかったり、誤って検出されたりすると、安全性が低下する。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、複数の物標の角度が近接し、それぞれの物標のアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群における極大値が形成される角度が異なる場合でも、ペアリングの失敗や誤ったペアリングを防止するレーダ装置、及び物標の検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、周波数が漸増する周波数上昇期間と漸減する周波数下降期間を交互に繰返すレーダ波を送信信号として所定の角度範囲に送信し、物標により反射された前記送信信号を受信信号として受信し、前記送信信号と受信信号とに基づき前記物標の相対距離または相対速度を検出するレーダ装置において、前記周波数上昇期間での前記送信信号と前記受信信号との周波数差に対応するアップビート信号のレベルピークと、前記周波数下降期間での前記送信信号と前記受信信号との周波数差に対応するダウンビート信号のレベルピークとを検出するレベルピーク検出手段と、前記角度方向に分布する前記アップビート信号のレベルピーク群における複数の第１の極大値と、前記角度方向に分布する前記ダウンビート信号のレベルピーク群における複数の第２の極大値のうち、極大値の近似性と極大値が形成される角度の近似性とに基づき、第１、第２の極大値同士の対応付けを行うペアリング手段と、前記対応付けされた第１の極大値を示すアップビート信号の周波数と、第２の極大値を示すダウンビート信号の周波数から、前記物標の相対距離または相対速度を検出する距離・速度検出手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
上記側面の好ましい実施態様によれば、前記ペアリング手段は、前記複数の第１の極大値と前記複数の第２の極大値との複数の組合せのうち、前記第１、第２の極大値同士の差と、前記第１、第２の極大値それぞれが形成される角度同士の差とにそれぞれ重み付けを行い、前記重み付けされた極大値同士の差と角度同士の差とに基づき前記対応付けを行うことを特徴とする。
【００１４】
上記側面の別の好ましい実施態様によれば、前記ペアリング手段は、１つの前記第１（または第２）の極大値に対し、差が規定値以内となる第１の数の前記第２（または第１）の極大値が検出されたときは、当該第１（または第２）の極大値と当該第２（または第１）の極大値の対応付けを行い、前記第１（または第２）の極大値に対し、差が規定値以内となる前記第１の数より大きい第２の数の前記第２（または第１）の極大値が検出されたときは、当該第１（または第２）の極大値と当該第２（または第１）の極大値の複数の組合せについて、極大値と極大値が形成される角度とに基づく前記対応付けを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記側面によれば、ペアリング手段は、角度方向に分布するダウンビート信号のレベルピーク群における複数の第１の極大値と、角度方向に分布するダウンビート信号のレベルピーク群における複数の第２の極大値のうち、極大値の近似性と極大値が形成される角度の近似性とに基づき、第１、第２の極大値同士の対応付けを行う。異なる物標間では、レーダ波の反射面の角度や形状が異なるので、アップ／ダウンビート信号のレベルが異なることに着目すると、極大値のレベルが一致すれば同一物標、異なれば別物標と判断できる。よって、複数の物標が近接し、各物標においてアップ／ダウンビート信号の極大値が形成される角度が異なるような場合であっても、角度の近似性に加え、さらに極大値の近似性に基づいてペアリングを行うことにより、複数物標間でのペアリングの失敗や誤ったペアリングを防止することができる。
【００１６】
上記実施態様によれば、第１、第２の極大値同士の差と、第１、第２の極大値それぞれが形成される角度同士の差とにそれぞれ重み付けを行うので、極大値間の差が小さいような場合において、角度の近似性を重視してペアリングをすることができる。あるいは、その逆に、極大値間の角度が近接する場合において、極大値の近似性を重視してペアリングすることができる。
【００１７】
上記の別の実施態様によれば、１つの前記第１（または第２）の極大値に対し、極大値が形成される角度の差が規定値以内となる前記第２（または第１）の極大値の数に応じて、角度差に基づくペアリングと、極大値とその角度差とに基づくペアリングとを切り替える。すなわち、ペアリングの候補が少ないときは、ペアリングの失敗や誤ったペアリングの可能性が小さいので角度差を用い、ペアリングの候補が多いときは、ペアリングの失敗や誤ったペアリングの可能性が大きいので極大値とその角度差とを用いる。そうすることによって、ペアリング処理全体としての効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１９】
図１は、本実施形態におけるレーダ装置が車両に搭載される例を示す。車両１の前部フロントグリル内に搭載されるレーダ装置１０は、周波数変調された連続波をレーダ波として用いるＦＭ−ＣＷレーダ装置である。レーダ装置１０は、アンテナを揺動させる機構を備え、車両前方中央を基準とした一定の角度範囲（例えば±８度）を送信信号によりスキャンする。そして、レーダ装置１０は、先行車両２などの物標により反射される送信信号を受信信号として受信し、自車両１の前方中央に対する先行車両２の中心部の角度θｃ、先行車両２の相対距離Ｒ、相対速度Ｖを検出する。そして、レーダ装置１０の検出結果に基づいて、車両１の図示されない制御装置が、車両２に追従走行したり、衝突を回避したりするように車両１の動作を制御する。    
【００２０】
図２は、レーダ装置１０が物標の相対速度、相対距離を検出する方法を説明する図である。図２（Ａ）は、レーダ装置１０の送信信号と受信信号の、時間に対する周波数変化を示す。レーダ装置１０が送信する送信信号の周波数は、実線で示すように、三角波の上昇期間に対応する周波数上昇期間ＵＰで漸増し、三角波の下降期間に対応する周波数下降期間ＤＮで漸減する。そして、これが交互に繰返される。そして、この送信信号が物標により反射されると、点線で示すように、相対距離に応じた時間的遅れΔＴと、相対速度に応じたドップラ効果の影響による周波数偏移ΔＤを受けて、受信信号として受信される。
【００２１】
このような送信信号と受信信号をミキシングすると、両者の周波数差に対応して、図２（Ｂ）に示すように周波数変化するビート信号が得られる。すなわち、周波数上昇期間ＵＰではアップビート周波数ｆｕのアップビート信号、周波数下降期間ＤＮでダウンビート周波数ｆｄのダウンビート信号が得られる。
【００２２】
レーダ装置１０は、このようなアップビート周波数ｆｕとダウンビート周波数ｆｄを用いて、物標の相対距離Ｒと相対速度Ｖを、次の式により算出する（なお、Ｃは光速、ｆｍは三角波の周波数、ｆ０は三角波の中心周波数、ΔＦは三角波の周波数偏移幅である）。
【００２３】
Ｒ＝Ｃ・（ｆｕ＋ｆｄ）／（８・ΔＦ・ｆｍ）
Ｖ＝Ｃ・（ｆｄ−ｆｕ）／（４．ｆ０）
図３は、本実施形態におけるレーダ装置１０の構成を示す。レーダ装置１０は、レーダ波を送受信するアンテナ１１と、アンテナ１１を揺動させるアンテナ駆動部１２を有する。また、レーダ装置１０は、送信信号の生成、アンテナ駆動部１２の制御、及びアップ／ダウンビート信号の生成を行う送受信回路１４を有する。さらに、レーダ装置１０は、アップ／ダウンビート信号を処理してそのレベルピークを検出する信号処理回路１５と、アップ／ダウンビート信号のレベルピーク群の分布から、物標の角度、相対速度、相対距離を検出して車両の制御装置に出力する信号処理装置２０を有する。
【００２４】
送受信回路１４は、図１に示した周波数変調された送信信号を生成し、その一部をアンテナ１１に送信させる。このとき、送受信回路１４は、アンテナ１１を揺動させて、レーダ装置前方中央を基準に±８度の角度範囲を送信信号Ｗ１によりスキャンする。そして、送受信回路１４は、所定の単位角度範囲ごとに一対の周波数上昇期間ＵＰと周波数下降期間ＤＮが対応するように、周波数変調周期とアンテナ１１の揺動動作を同期させる。
【００２５】
また、送受信回路１４は、送信信号の他の部分を受信信号とミキシングして、両者の周波数差に対応するアップ／ダウンビート信号を生成する。
【００２６】
信号処理回路１５は、例えば、特定用途用集積回路により構成され、その各部は機能モジュールに対応する。ＡＤ変換部１６は、アップ／ダウンビート信号をＡＤ変換する。そして、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理部１７は、デジタル信号化されたアップ／ダウンビート信号をＦＦＴ処理する。そして、レベルピーク検出部１８は、ＦＦＴ処理結果から、アップ／ダウンビート信号の周波数ごとのレベルピークを検出する。よって、レベルピーク検出部１８は、「レベルピーク検出手段」に対応する。
【００２７】
信号処理装置２０は、一例としてＣＰＵ、各種処理プログラムを格納するＲＯＭ、ＣＰＵによる演算の作業領域として用いられるＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成される。信号処理装置２０の各手段は、それぞれの処理プログラムに従って動作するＣＰＵにより実現される。
まず、データ受信手段２２は、上記処理結果データを受信し、ＲＡＭに格納する。そして、物標位置予測手段２４は、アンテナ１１の１回の往復を１スキャンとしたときの、前回スキャン時の物標の検出結果に基づき、今回の物標の角度、相対距離、相対速度等を予測する。この予測は、後述する、今回の検出結果の連続性判定に用いられる。
【００２８】
次に、グルーピング手段３２は、アップ／ダウンビート信号それぞれの、スキャンの角度方向に分布するレベルピーク群から、同一物標に対応するレベルピーク群をそれぞれ１つのグループにグルーピングする。ここで、グルーピングについて図４、図５を用いて説明する。
【００２９】
図４は、１つの物標に対する送受信信号から生成されたアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群の例を示す。図４（Ａ）、（Ｂ）の横軸は角度、縦軸はアップ／ダウンビート周波数、そして、プロットされた点の大きさは、各レベルピークの大きさを表す。また、枠内には、角度を横軸、縦軸をレベルピークの大きさとしたときの各レベルピーク群が示される。
【００３０】
まず、車両などの物標は横方向の広がりを有するので、同一物標に対する送受信信号からは、隣接した複数の角度でほぼ同一周波数のアップビート信号と、ほぼ同一周波数のダウンビート信号が生成される。よって、図４（Ａ）は、角度α±２度の範囲において検出された、アップビート周波数ｆｕ１のアップビート信号のレベルピーク群を示す。また、図４（Ｂ）は、角度α±２度の範囲において検出された、ダウンビート周波数ｆｄ１のダウンビート信号のレベルピーク群を示す。
【００３１】
なお、上述したように、アンテナ１１がスキャンする角度範囲において、所定の単位角度範囲ごとに一対の周波数上昇期間ＵＰと周波数下降期間ＤＮが対応させられる。よって、アップビート信号とダウンビート信号とは、各単位角度範囲内においてそれぞれ異なった角度で得られる。しかし、以下の説明においては、便宜上、角度α±ｎ度（ｎ＝１、２、…）は、各単位角度範囲の中心の角度を示すものとする。すなわち、角度α±ｎ度で得られるアップビート信号とダウンビート信号は、角度α±ｎ度を中心とする単位角度範囲内で検出されるアップビート信号またはダウンビート信号を意味する。
【００３２】
次に、受信信号のレベルは、物標の中心部において最も大きくなる。よって、同一の物標に対する送受信信号から生成されるアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群は、物標の中心の角度において極大値を示す。このことに着目すると、図４（Ａ）が示すアップビート信号のレベルピーク群においては、角度αで極大値ＵＰ１が形成される。よって、この極大値ＵＰ１に隣接して山状の分布を形成するレベルピーク群は、同一物標に対応する１つのグループＵＧ１としてグルーピングされる。同様に、図４（Ｂ）が示すダウンビート信号のレベルピーク群においても、角度αで極大値ＤＰ１が形成される。そして、この極大値ＤＰ１に隣接して山状の分布を形成するレベルピーク群は、同一物標に対応する１つのグループＤＧ１としてグルーピングされる。
【００３３】
このように、同一物標により生成されるアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群をそれぞれグルーピングして、その物標の角度、相対距離、相対速度を求めるときに、各グループの極大値を代表として用いる。すなわち、各グループの極大値が形成される角度が物標の角度として検出され、極大値を示すアップ／ダウンビート周波数からその物標の相対距離、相対速度が算出される。
【００３４】
ところで、レーダ装置１０がスキャンする角度範囲には、複数の物標が存在する場合がある。
【００３５】
図５は、複数の物標が存在する場合のグルーピングの例を示す。図５では、便宜上、極大値についてのみそのレベルの大きさをプロットした点の大きさで示し、極大値以外のレベルピークは、同サイズの白抜きの点で示す。
【００３６】
図５（Ａ）に示すように、アップビート信号のレベルピーク群においては、アップビート周波数ｆｕ１、ｆｕ２、ｆｕ３で、それぞれ極大値ＵＰ１、ＵＰ２、ＵＰ３を形成するレベルピーク群がそれぞれグループＵＧ１、ＵＧ２、ＵＧ３としてグルーピングされる。一方、図５（Ｂ）に示すように、ダウンビート信号のレベルピーク群には、ダウンビート周波数ｆｄ１、ｆｄ２、ｆｄ３で、極大値ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３をそれぞれ形成するレベルピーク群が、それぞれグループＤＧ１、ＤＧ２、ＤＧ３としてグルーピングされる。
【００３７】
このように、アップ／ダウンビート信号それぞれのレベルピーク群において、複数の極大値が形成され、それぞれの極大値ごとにグルーピングがなされる。すると、複数の物標それぞれについて、アップビート周波数とダウンビート周波数を用いて相対速度、相対距離を検出するためには、同一の物標から生成されたアップ／ダウンビート信号それぞれのレベルピーク群における極大値同士を対応付ける必要がある。この処理を、ペアリングという。
【００３８】
よって、グルーピング手段３２は、後述するペアリング処理に備えて、アップ／ダウンビート信号それぞれのレベルピーク群のグループについて、各グループの極大値のレベル、極大値が形成される角度、及び極大値を示す周波数からなるデータセットを、ＲＡＭのバッファ領域に格納する。
【００３９】
具体的には、図５（Ａ）に示すように、アップビート信号側の極大値ＵＰ１、ＵＰ２、ＵＰ３それぞれのデータセットが、極大値のレベルの大きさの順に、バッファ領域ＢＵＦ１１、ＢＵＦ１２、ＢＵＦ１３に順次格納される。また、図５（Ｂ）に示すように、ダウンビート信号側の極大値ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３それぞれのデータセットが、極大値のレベルの大きさの順に、バッファ領域ＢＵＦ２１、ＢＵＦ２２、ＢＵＦ２３に順次格納される。
【００４０】
次にペアリング手段３４は、バッファ領域に格納されたアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群の複数の極大値を互いにペアリングする。
【００４１】
図６は、ペアリングの手順を説明するフローチャート図である。図７は、ペアリングが行われる極大値を示す。なお、図７において、極大値ＵＰ１と極大値ＤＰ１、極大値ＵＰ２と極大値ＤＰ２、極大値ＵＰ３と極大値ＤＰ３は、それぞれ同一の物標に対応するものとする。
【００４２】
ペアリング手段３４は、アップビート信号側の極大値から、バッファに格納された順、つまり極大値のレベルの大きさの順に、ペアとなるダウンビート信号側の極大値を検索する。
【００４３】
まず、ペアリング手段３４は、アップビート信号側のレベルが最大の極大値ＵＰ１を抽出する（Ｓ１のＹＥＳ、Ｓ２）。そして、ペアリング手段３４は、極大値ＵＰ１を基準として、所定の検索条件を満たすダウンビート信号側の極大値を検索する（Ｓ４）。ここで、検索条件の基準となる極大値ＵＰ１を、検索基準極大値という。そして、検索条件を、例えば、極大値が形成される角度差が２度以内のものとすると、極大値ＤＰ１とＤＰ３が抽出される。なお、極大値のレベル差が所定範囲内、または、極大値を示す周波数の差が所定範囲内などの条件を加えた検索条件としてもよい。
【００４４】
次に、ペアリング手段３４は、検索された極大値が複数なので（Ｓ８のＹＥＳ）、検索基準極大値である極大値ＵＰ１と角度が最も近似する、つまり、角度差が最小となる極大値を、極大値ＤＰ１とＤＰ３から抽出する。このとき、極大値ＵＰ１が形成される角度は（α＋２）である。よって、極大値ＵＰ１と角度差が最小となる極大値を検索すると、角度（α＋２）に形成される極大値ＤＰ１が抽出される（Ｓ８、図７のＰ１）。
【００４５】
次に、ペアリング手段３４は、ダウンビート信号側の抽出された極大値ＤＰ１を検索基準極大値とし、検索条件を満たすアップビート信号側の極大値を検索する（Ｓ１０）。すると、極大値ＵＰ１、ＵＰ３が抽出される。そして、検索基準極大値である極大値ＤＰ１と角度差が最小となる極大値を、極大値ＵＰ１とＵＰ３から抽出する（Ｓ１２のＹＥＳ、Ｓ１４）。すると、角度（α＋２）に形成される極大値ＵＰ１が抽出される（図７のＰ２）。
【００４６】
すると、アップビート信号側からの検索結果と、ダウンビート信号側からの検索結果が一致する（Ｓ１６のＹＥＳ）。すなわち、極大値ＵＰ１と極大値ＤＰ１は、それぞれが形成される角度が最も近似している。よって、まず、極大値ＵＰ１とＤＰ１がペアリングされる（Ｓ１８）。
【００４７】
極大値ＵＰ１のペアリングがされると、ペアリング手段３４は、次にレベルが大きいアップビート信号側の極大値ＵＰ２を検索基準極大値として、上記同様の手順でペアリングを行う（Ｓ１のＹＥＳ、Ｓ２）。まず、角度（α−２）に形成される極大値ＤＰ２と２度以内の角度差の極大値が検索される（Ｓ４）。なお、このとき、すでにペアリングされた極大値ＤＰ１は検索対象から除外される。すると、角度（α−２）に形成される極大値ＤＰ２が抽出される（図７のＰ３）。この場合、他の候補が存在しないので（Ｓ６のＮＯ）、次に極大値ＤＰ２を検索基準極大値とすると、２度以内の角度（α−２）に形成される極大値ＵＰ２が抽出される（Ｓ１０、Ｓ１２のＮＯ、図７のＰ４）。よって、極大値ＵＰ２とＤＰ２がペアリングされる（Ｓ１８）。
【００４８】
そして、次にレベルが大きいアップビート信号側の極大値ＵＰ３を検索基準極大値として、検索が行われる（Ｓ１のＹＥＳ、Ｓ２）。このとき、すでにペアリングされた極大値ＤＰ１、ＤＰ２は検索対象から除外される。すると、極大値ＵＰ３が形成される角度αと２度以内の角度αに形成される、極大値ＤＰ３が抽出される（Ｓ４、）。そして、極大値ＤＰ３を検索基準極大値とすると、２度以内の角度に形成される極大値ＵＰ３が抽出される（Ｓ６のＮＯ、Ｓ１０、Ｓ１２のＮＯ、図７のＰ６）。よって、極大値ＵＰ３とＤＰ３がペアリングされる（Ｓ１８）。
【００４９】
上記の手順の結果、極大値ＵＰ１と極大値ＤＰ１、極大値ＵＰ２と極大値ＤＰ２、極大値ＵＰ３と極大値ＤＰ３は、それぞれ形成される角度が最も近似するので、互いにペアリングされる。すなわち、同一の物標により形成される極大値同士がペアリングされる。
【００５０】
このように、ペアリング手段３４は、ペアリングされた極大値を検索対象から除外し、残った極大値同士で同様の処理を行う。そうすることにより、最終的に、アップビート信号側、ダウンビート信号側のすべての極大値すべてについてペアリングが行われる。また、ペアリングの過程で、それぞれの物標の角度、つまり極大値が形成される角度が検出される。
【００５１】
ペアリングが終了すると距離・速度検出手段３５は、ペアリングされた極大値を示すアップビート周波数とダウンビート周波数に基づいて、物標の相対距離、相対速度を検出する。
【００５２】
次に、連続性判定手段３６は、前回のスキャンの検出結果から予測した今回の検出結果と、実際に今回のスキャンで検出された検出結果との誤差から連続性の有無を判定する。このとき、誤差が所定範囲内であれば、連続性有りと判定される。そして、連続性有りと判定された回数がＲＡＭに記憶される。
【００５３】
次に、出力可能判定手段４６は、所定回数以上連続性有りと判定された物標の検出結果を、車両の制御装置への出力可と判定する。
【００５４】
また、物標結合手段４８は、単一の物標から複数の角度等が検出された場合に、これらを結合させて単一物標の検出結果を生成する。
【００５５】
そして、データ出力手段５０は、出力可と判定された物標の検出結果を、車両の制御装置に出力する。
【００５６】
上記のようにして、物標の検出結果が出力されると、車両の制御装置は、この検出結果に基づいて、自車両の加減速を行い、先行車両と適切な車間距離を保つように追従走行制御を行ったり、衝突回避を行ったりする。
【００５７】
ところで、車載用のレーダ装置１０においては、物標もレーダ装置１０も高速に移動している。このため、送信されたレーダ波に対し、物標の反射面の角度が微妙に変化する。すると、物標の中心部以外で、アップ／ダウンビート信号のレベルピーク群の極大値が形成される場合がある。すると、同一物標からの受信信号に基づくアップ／ダウンビート信号で、レベルピーク群の極大値が形成される角度が異なる場合がある。次に、かかる場合のペアリングの例を示す。
【００５８】
図８は、極大値の角度がずれた場合のペアリングの例を示す。極大値ＵＰ１１と極大値ＤＰ１１、極大値ＵＰ１２と極大値ＤＰ１２、極大値ＵＰ１３と極大値ＤＰ１３は、それぞれ同一の物標に対応するものとする。しかし、この場合は、極大値ＵＰ１１、ＤＰ１１、及びＤＰ１３は、それぞれの物標の中心と異なる角度で形成されている。
【００５９】
まず、アップビート信号側でレベルが最も大きい極大値ＵＰ１１が形成される角度は（α＋３）である。すると、角度差が最小の極大値として、角度（α＋１）に形成される極大値ＤＰ１３が抽出される（Ｐ１１）。次に、極大値ＤＰ１３の角度（α＋１）から、角度差が最小の極大値を検索すると、角度αに形成される極大値ＵＰ１３が抽出される（Ｐ１２）。すると、両者の検索結果が異なるのでペアリングは失敗する。
【００６０】
極大値ＵＰ１１のペアリングが失敗したので、次に、２番目のレベルの極大値ＵＰ１２についてペアリングを行う。極大値ＵＰ１２が形成される角度は（α−２）である。すると、角度差が最小となる、角度（α−２）に形成される極大値ＤＰ１２が抽出される（Ｐ１３）。次に、極大値ＤＰ１２からも角度差が最小となる極大値を検索すると、角度（α−２）に形成される極大値ＵＰ１２が抽出される（Ｐ１４）。すると、両者の検索結果が一致し、ペアリングされる。
【００６１】
よって、この場合、本来極大値ＵＰ１１とＤＰ１１により検出されるべき物標、及び、極大値ＵＰ１３とＤＰ１３により検出されるべき物標の角度、相対速度、相対距離の検出が行われない。よって、これらの物標の検出結果の連続性が途切れ、車両の制御装置に出力されないという問題が生じる。
【００６２】
図９は、極大値の角度がずれた場合のペアリングの別の例を示す。図９が示す例では、極大値ＵＰ３の角度が、図１０の例と異なる。
【００６３】
まず、アップビート信号側でレベルが最も大きい極大値ＵＰ１１が形成される角度は（α＋２）である。すると、角度差が最小の極大値として、角度（α＋１）に形成される極大値ＤＰ１３が抽出される（Ｐ２１）。次に、極大値ＤＰ１３からも角度差が最小となる極大値を検索すると、角度（α＋２）に形成される極大値ＵＰ１１が抽出される（Ｐ２２）。すると、両者の検索結果が一致するのでペアリングされる。
【００６４】
次に、２番目のレベルの極大値ＵＰ１２についてペアリングを行う。極大値ＵＰ１２が形成される角度は（α−２）である。すると、角度差が最小となる、角度（α−２）に形成される極大値ＤＰ１２が抽出される（Ｐ２３）。次に、極大値ＤＰ１２からも角度差が最小となる極大値を検索すると、角度（α−２）に形成される極大値ＵＰ１２が抽出される（Ｐ２４）。すると、両者の検索結果が一致し、ペアリングがされる。
【００６５】
さらに、３番目のレベルの極大値ＵＰ１３についてペアリングを行う。極大値ＵＰ１３が形成される角度は（α-１）である。すると、角度差が最小となる、角度αに形成される極大値ＤＰ１１が抽出される（Ｐ２５）。次に、極大値ＤＰ１３からも角度差が最小となる極大値を検索すると、角度αに形成される極大値ＵＰ１３が抽出される（Ｐ２６）。すると、両者の検索結果が一致し、ペアリングされる。
【００６６】
しかし、この場合、極大値ＵＰ１１とＤＰ１３、極大値ＵＰ１３とＤＰ１１が、それぞれ異なる物標間でペアリングされる。すると、検出される物標の相対距離、相対速度が誤った結果となる。すると、かかる結果に基づき自車両の動作が制御された場合、走行の安全性が低下するおそれがある。
【００６７】
このように、角度差が最小となる、つまり角度が最も近似する極大値同士をペアリングする手順において、極大値の角度がずれた場合に、角度的に近接する物標が存在すると、ペアリングが失敗したり、誤ったペアリングがなされたりする。この点、アップ／ダウンビート信号のレベルの大きさに着目すると、異なる物標間では、レーダ波の反射面の角度や形状が異なるので、アップ／ダウンビート信号のレベルも異なる。例えば、トラックなどの大型車と乗用車とを比べると、前者の反射面は後者の反射面より面積的に大きいので、前者からの受信信号のレベルの方が、後者からの受信信号のレベルより大きい。よって、アップ／ダウンビート信号のレベルにもこれに応じて差が生じる。よって、アップ／ダウンビート信号それぞれのレベルピーク群の極大値のレベルが、一致または近似すれば同一物標と判断でき、異なれば別物標と判断できる。
【００６８】
そこで、本実施形態におけるレーダ装置１０は、極大値が形成される角度の差だけでなく、極大値のレベルも判断基準として、ペアリングを行う。
【００６９】
図１０は、本実施形態におけるペアリング手順を説明するフローチャート図である。図７〜８で示した極大値を例に説明する。
【００７０】
本実施形態では、ペアリング手段３４は、まず、極大値ＵＰ１１、ＵＰ１２、ＵＰ１３のそれぞれと、極大値ＤＰ１１、ＤＰ１２、ＤＰ１３のそれぞれ全ての組合せを作成する（Ｓ１００）。組合せのマトリクスの例が、図１１に示される。
【００７１】
そして、ペアリング手段３４は、すべての組合せにおいて、極大値が形成される角度の差と、極大値のレベルの差を求め、角度の差とレベルの差の合計を評価点ＳＣ１１、ＳＣ１２、…、ＳＣ３３として計算する（Ｓ１２０）。そして、ペアリング手段３４は、評価点が大きい極大値同士から順にペアリングする（Ｓ１３０）。
【００７２】
そうすることによって、同一物標から形成されるアップビート信号側の極大値とダウンビート信号側の極大値の角度がずれていても、レベル差が小さければペアリングされる。よって、ペアリングの失敗を防ぐことができる。また、異なる物標により形成される極大値の角度が近接していても、レベルの差が大きければ、これらを誤ってペアリングすることはない。よって、誤ったペアリングを防ぐことができる。
【００７３】
上記の変形例として、評価点に重みづけをしてもよい。
【００７４】
図１２は、評価点の重み付けの例を説明する図である。図１２（Ａ）は、角度差に対する評価点を示す。すなわち、角度差が小さいほど高い評価点が付される。図１２（Ｂ）は、レベル差に対する評価点を示す。すなわち、レベル差が小さいほど高い評価点が付される。なお、図１２（Ａ）（Ｂ）が示すように、レベル差より角度差により大きい重み付けがされている。そして、この場合は、評価点の合計が大きいものから順にペアリングがされる。
【００７５】
このようにして、極大値間のレベルの差が小さいような場合において、角度差を重視してペアリングをすることができる。あるいは、その逆に、極大値間の角度が近接する場合において、極大値のレベル差を重視してペアリングすることができる。
【００７６】
さらに、極大値のデータセットに、極大値が形成されるレベルピーク群のレベルピーク数を加えてもよい。この場合、レベルピークの数が一致すれば同一物標と判断できる。よって、レベルピーク数の差に対し、図１２（Ｃ）に示すような重み付けをした評価点を適用してもよい。
【００７７】
さらに、送受信回路１５に、アップ／ダウンビート信号の位相差を検出する手段を設け、極大値のデータセットに、その極大値が形成されるアップ／ダウンビート信号の位相差を加えてもよい。この場合、アップ／ダウンビート信号の位相が一致すれば同一物標と判断できる。よって、ペアリング手段３４は、この位相差に対し、図１２（Ｄ）に示すような重み付けをした評価点を適用してもよい。
【００７８】
これらの評価点の合計に基づいてペアリングを行うことにより、より確度の高いペアリングが可能となる。
【００７９】
また、上記のような重み付けを、状況に応じて可変としてもよい。例えば、前回スキャンで検出された物標の相対距離が所定の基準値より小さいとき、すなわち、比較的近距離のときは、複数物標の角度差が近接する可能性が大きい。その一方で、物標の反射面と送信信号との角度が大きくなるので、物標の中心以外で極大値が形成される可能性が大きくなる。よって、そのような場合に、図１２（Ａ）の点線で示すように角度差に対する重み付けを小さくする。そうすることで、角度差を重視した場合に生じるペアリングの失敗や誤ったペアリングを防ぐことができる。
【００８０】
さらに、上記の場合において、ペアリング手段３４は、車両の制御装置から、低速での追従走行のモードか、高速での追従走行のモードかを受信し、物標の距離を判断してもよい。すなわち、低速での追従走行モードのときは、追従走行の対象となる物標は比較的近距離に存在するので、その場合に角度差に対する重み付けを小さくしてもよい。
【００８１】
さらに、上記のような評価点計算による信号処理装置２０に対する処理負荷を軽減するために、次のような別の変形例も可能である。
【００８２】
図１３は、別の変形例におけるペアリング手順を説明するフローチャート図である。ペアリング手段３４は、まず、アップビート信号側の極大値から、ダウンビート信号側の極大値を検索する。このとき、極大値が形成される角度の差が１度以内のものを検索する（Ｓ２０１）。そして、まず検索結果が単数の場合は（Ｓ２０２のＹＥＳ）、図６、図７で示した通常の手順でペアリングを行う（Ｓ２０３）。この場合、角度が近接する物標が他にないので、通常の手順で正しいペアリングが行われる。一方、検索結果が複数の場合（Ｓ２０２のＮＯ）、ペアリング手段３４は、図１０〜図１２で示した、評価点を用いたペアリングを行う（Ｓ２０４）。この場合、極大値のすべての組合せについて評価点を計算してもよいし、より好適には、角度差が１度以内の複数の極大値の組合せについて評価点を計算してもよい。そして、最も高い評価点の組合せについてペアリングを行う。
【００８３】
このようにして、通常のペアリングが可能なときはこれを行い、ペアリングの失敗や誤ったペアリングの可能性が大きいときは、評価点を用いたペアリングを行う。そうすることにより、ペアリング処理全体としての処理効率を改善できる。
【００８４】
なお、上述においては、レーダ装置１０が車両の前方を探索する場合を例に説明したが、レーダ装置１０が車両の側方や後方を探索する場合であっても、本実施形態は適用できる。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の物標が近接し、それぞれの物標のアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群における極大値が形成される角度が異なる場合でも、ペアリングの失敗や誤ったペアリングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施形態におけるレーダ装置が車両に搭載される例を示す。
【図２】レーダ装置１０が物標の相対速度、相対距離を検出する方法を説明する図である。
【図３】本実施形態におけるレーダ装置１０の構成を示す図である。
【図４】１つの物標に対する送受信信号から生成されたアップ／ダウンビート信号のレベルピーク群の例を示す図である。
【図５】複数の物標が存在する場合のグルーピングの例を示す図である。
【図６】ペアリング手順を説明するフローチャート図である。
【図７】ペアリングの例を示す図である。
【図８】極大値の角度がずれた場合のペアリングの例を示す図である。
【図９】極大値の角度がずれた場合のペアリングの別の例を示す図である。
【図１０】本実施形態におけるペアリング手順を説明するフローチャート図である。
【図１１】複数の極大値の組合せのマトリクスの例を示す図である。
【図１２】評価点の重み付けの例を説明する図である。
【図１３】別の変形例におけるペアリング手順を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０：レーダ装置、１１：アンテナ、１８：レベルピーク検出部、３４：ペアリング手段、
３５：距離・速度検出手段
【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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