(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が漸次上昇する上り変調部及び周波数が漸次下降する下り変調部を有するレーダ波の送信信号と、対象物により反射された前記レーダ波の受信信号とを混合することにより得られるビート信号から、信号強度がピークとなる信号成分の周波数であるピーク周波数を検出するピーク周波数検出手段と、
該ピーク周波数検出手段が検出する前記上り変調部のピーク周波数及び前記下り変調部のピーク周波数の中から、既に検出されている対象物である確定対象物に対応するピーク周波数の組合せを抽出し、該ピーク周波数の組合せであるピークペアに基づいて前記確定対象物との距離及び相対速度を表す対象物情報を求める対象物情報演算手段と、
前記確定対象物に対応するピークペア以外のピーク周波数に基づいて、前記確定対象物とは異なる新規の対象物を検出する新規対象物検出手段と、
を備え、予め設定された測定サイクル毎に前記確定対象物についての対象物情報を出力する車両に搭載されたＦＭＣＷレーダ装置において、
前記新規対象物検出手段は、
前記対象物情報演算手段にて抽出されたピークペア以外のピーク周波数について、前記上り変調部のピーク周波数と前記下り変調部のピーク周波数とを組み合わせてなる仮ピークペアを設定する仮ピークペア設定手段と、
該仮ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアから特定される仮対象物と、既に設定されている継続仮対象物との連続性を判定する連続性判定手段と、
前記継続仮対象物のうち、予め設定された合否判定時間の間連続して、前記連続性判定手段にて前記仮対象物との連続性が繰り返し肯定されたものを、前記新規の対象物として抽出する新規対象物抽出手段と、
前記連続性判定手段にて前記継続仮対象物との連続性が否定された仮対象物を新規の継続仮対象物として設定する継続仮対象物設定手段と、
該継続仮対象物設定手段が設定する新規の継続仮対象物についての前記合否判定時間を、該新規の継続仮対象物に対応する仮ピークペアから得られる情報に基づいて設定する合否判定時間設定手段と、
を備え、
前記合否判定時間設定手段は、前記新規の継続仮対象物が自車線上にある場合に、前記合否判定時間を小さく設定することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】
前記合否判定時間設定手段は、前記合否判定時間をＴｇ、前記仮ピークペアから距離を求める際の距離分解能をΔＤ、前記新規の継続仮対象物との相対速度をＶ、任意の余裕時間をＴｃとして、前記合否判定時間Ｔｇを、次式
Ｔｇ＝ΔＤ／Ｖ＋Ｔｃ
に従って設定することを特徴とする請求項１記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項３】
周波数が漸次上昇する上り変調部及び周波数が漸次下降する下り変調部を有するレーダ波の送信信号と、対象物により反射された前記レーダ波の受信信号とを混合することにより得られるビート信号から、信号強度がピークとなる信号成分の周波数であるピーク周波数を検出するピーク周波数検出手段と、
該ピーク周波数検出手段が検出する前記上り変調部のピーク周波数及び前記下り変調部のピーク周波数の中から、既に検出されている対象物である確定対象物に対応するピーク周波数の組合せを抽出し、該ピーク周波数の組合せであるピークペアに基づいて前記確定対象物との距離及び相対速度を表す対象物情報を求める対象物情報演算手段と、
前記確定対象物に対応するピークペア以外のピーク周波数に基づいて、前記確定対象物とは異なる新規の対象物を検出する新規対象物検出手段と、
を備え、予め設定された測定サイクル毎に前記確定対象物についての対象物情報を出力するＦＭＣＷレーダ装置において、
前記新規対象物検出手段は、
前記対象物情報演算手段にて抽出されたピークペア以外のピーク周波数について、前記上り変調部のピーク周波数と前記下り変調部のピーク周波数とを組み合わせてなる仮ピークペアを設定する仮ピークペア設定手段と、
該仮ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアから特定される仮対象物と、既に設定されている継続仮対象物との連続性を判定する連続性判定手段と、
前記継続仮対象物のうち、予め設定された合否判定時間の間連続して、前記連続性判定手段にて前記仮対象物との連続性が繰り返し肯定されたものを、前記新規の対象物として抽出する新規対象物抽出手段と、
前記連続性判定手段にて前記継続仮対象物との連続性が否定された仮対象物を新規の継続仮対象物として設定する継続仮対象物設定手段と、
該継続仮対象物設定手段が設定する新規の継続仮対象物についての前記合否判定時間を、該新規の継続仮対象物に対応する仮ピークペアから得られる情報に基づいて設定する合否判定時間設定手段と、
を備え、
前記合否判定時間設定手段は、前記合否判定時間をＴｇ、前記仮ピークペアから距離を求める際の距離分解能をΔＤ、前記新規の継続仮対象物との相対速度をＶ、任意の余裕時間をＴｃとして、前記合否判定時間Ｔｇを、次式
Ｔｇ＝ΔＤ／Ｖ＋Ｔｃ
に従って設定することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項４】
前記新規対象物抽出手段は、前記仮対象物との連続性は肯定されたが前記合否判定時間には満たない継続対象物が一つだけ存在する場合に、該継続仮対象物を直ちに新規の対象物として抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項５】
周波数が漸次上昇する上り変調部及び周波数が漸次下降する下り変調部を有するレーダ波の送信信号と、対象物により反射された前記レーダ波の受信信号とを混合することにより得られるビート信号から、信号強度がピークとなる信号成分の周波数であるピーク周波数を検出するピーク周波数検出手段と、
該ピーク周波数検出手段が検出する前記上り変調部のピーク周波数及び前記下り変調部のピーク周波数の中から、既に検出されている対象物である確定対象物に対応するピーク周波数の組合せを抽出し、該ピーク周波数の組合せであるピークペアに基づいて前記確定対象物との距離及び相対速度を表す対象物情報を求める対象物情報演算手段と、
前記確定対象物に対応するピークペア以外のピーク周波数に基づいて、前記確定対象物とは異なる新規の対象物を検出する新規対象物検出手段と、
を備え、予め設定された測定サイクル毎に前記確定対象物についての対象物情報を出力するＦＭＣＷレーダ装置において、
前記新規対象物検出手段は、
前記対象物情報演算手段にて抽出されたピークペア以外のピーク周波数について、前記上り変調部のピーク周波数と前記下り変調部のピーク周波数とを組み合わせてなる仮ピークペアを設定する仮ピークペア設定手段と、
該仮ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアから特定される仮対象物と、既に設定されている継続仮対象物との連続性を判定する連続性判定手段と、
前記継続仮対象物のうち、予め設定された合否判定時間の間連続して、前記連続性判定手段にて前記仮対象物との連続性が繰り返し肯定されたものを、前記新規の対象物として抽出する新規対象物抽出手段と、
前記連続性判定手段にて前記継続仮対象物との連続性が否定された仮対象物を新規の継続仮対象物として設定する継続仮対象物設定手段と、
該継続仮対象物設定手段が設定する新規の継続仮対象物についての前記合否判定時間を、該新規の継続仮対象物に対応する仮ピークペアから得られる情報に基づいて設定する合否判定時間設定手段と、
を備え、
前記新規対象物抽出手段は、前記仮対象物との連続性は肯定されたが前記合否判定時間には満たない継続対象物が一つだけ存在する場合に、該継続仮対象物を直ちに新規の対象物として抽出することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項６】
前記継続仮対象物設定手段は、前記新規の継続仮対象物が一つだけ存在する場合に、該継続仮対象物を直ちに新規の対象物として抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項７】
周波数が漸次上昇する上り変調部及び周波数が漸次下降する下り変調部を有するレーダ波の送信信号と、対象物により反射された前記レーダ波の受信信号とを混合することにより得られるビート信号から、信号強度がピークとなる信号成分の周波数であるピーク周波数を検出するピーク周波数検出手段と、
該ピーク周波数検出手段が検出する前記上り変調部のピーク周波数及び前記下り変調部のピーク周波数の中から、既に検出されている対象物である確定対象物に対応するピーク周波数の組合せを抽出し、該ピーク周波数の組合せであるピークペアに基づいて前記確定対象物との距離及び相対速度を表す対象物情報を求める対象物情報演算手段と、
前記確定対象物に対応するピークペア以外のピーク周波数に基づいて、前記確定対象物とは異なる新規の対象物を検出する新規対象物検出手段と、
を備え、予め設定された測定サイクル毎に前記確定対象物についての対象物情報を出力するＦＭＣＷレーダ装置において、
前記新規対象物検出手段は、
前記対象物情報演算手段にて抽出されたピークペア以外のピーク周波数について、前記上り変調部のピーク周波数と前記下り変調部のピーク周波数とを組み合わせてなる仮ピークペアを設定する仮ピークペア設定手段と、
該仮ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアから特定される仮対象物と、既に設定されている継続仮対象物との連続性を判定する連続性判定手段と、
前記継続仮対象物のうち、予め設定された合否判定時間の間連続して、前記連続性判定手段にて前記仮対象物との連続性が繰り返し肯定されたものを、前記新規の対象物として抽出する新規対象物抽出手段と、
前記連続性判定手段にて前記継続仮対象物との連続性が否定された仮対象物を新規の継続仮対象物として設定する継続仮対象物設定手段と、
該継続仮対象物設定手段が設定する新規の継続仮対象物についての前記合否判定時間を、該新規の継続仮対象物に対応する仮ピークペアから得られる情報に基づいて設定する合否判定時間設定手段と、
を備え、
前記継続仮対象物設定手段は、前記新規の継続仮対象物が一つだけ存在する場合に、該継続仮対象物を直ちに新規の対象物として抽出することを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項８】
前記合否判定時間設定手段は、前記仮ピークペアから算出される相対速度が大きいほど、前記合否判定時間を小さく設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項９】
前記新規対象物検出手段は、
前記仮ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアのそれぞれについて、該仮ピークペアにより特定される仮対象物との距離及び相対速度を表す仮対象物情報を求める仮対象物情報演算手段と
該仮対象物情報演算手段が求めた仮対象物情報に基づき、前記継続仮対象物のそれぞれについて、次回の測定サイクルで検出されるべき仮対象物との距離及び相対速度の予測値からなる予測情報を求める予測情報演算手段と、
を備え、
前記連続性判定手段は、前回の測定サイクルで求めた前記予測情報と予め設定された許容範囲内で一致する前記仮対象物情報がある場合に、該仮対象物情報に対応する仮対象物と、前記予測情報に対応する継続仮対象物との連続性を肯定することを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１０】
前記許容範囲は、前記仮対象物情報演算手段での仮対象物情報の演算値の分解能以上に設定されていることを特徴とする請求項９記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１１】
前記新規対象物検出手段は、
前記仮ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアのそれぞれについて、該仮ピークペアにより特定される仮対象物との距離及び相対速度を表す仮対象物情報を求める仮対象物情報演算手段と
該仮対象物情報演算手段が求めた仮対象物情報に基づき、前記継続仮対象物のそれぞれについて、次回の測定サイクルで検出されるべきピーク周波数の組み合わせからなる予測ピークペアを求める予測ペア演算手段と、
を設け、
前記連続性判定手段は、前回の測定サイクルで求めた前記予測ピークペアと、予め設定された許容範囲内で一致する仮ピークペアがある場合に、該仮ピークペアにて特定される仮対象物と、前記予測ピークペアに対応する継続仮対象物との連続性を肯定することを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１２】
コンピュータを、請求項１乃至請求項１１いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置を構成する各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の衝突防止や一定距離追従走行等に使用され、レーダ波の送受信により移動体の外部に存在する対象物との相対速度や距離を検出するＦＭＣＷレーダ装置、及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にＦＭＣＷレーダ装置では、次のようにして対象物との距離Ｄや相対速度Ｖ（以下「対象物情報」ともいう）を求めている。即ち、まず、三角波状の変調信号により周波数変調され、周波数が漸次増減する送信信号をレーダ波として送信し、対象物により反射されたレーダ波を受信する。そして、受信信号に送信信号をミキシングすることによりビート信号を発生させ、このビート信号の周波数（ピーク周波数）を、信号処理器等を用いて送信信号の周波数が増加する上り変調部及び周波数が減少する下り変調部の各区間毎に特定する。この特定された上り変調部のピーク周波数ｆｂ１及び下り変調部のピーク周波数ｆｂ２に基づいて、対象物との距離Ｄや相対速度Ｖを次式（１）（２）を用いて算出する。
【０００３】
Ｄ＝｛Ｃ／（８ΔＦ・ｆｍ）｝・（ｆｂ１＋ｆｂ２）        （１）
Ｖ＝｛Ｃ／（４ｆ０）｝・（ｆｂ１−ｆｂ２）              （２）
なお、△Ｆは送信信号の周波数変位幅、ｆ０は送信信号の中心周波数、１／ｆｍは１周期の変調に要する時間、Ｃは光速を表す。
【０００４】
ところで、実際の使用環境においては複数の対象物が同時に存在するため、上り変調部及び下り変調部のそれぞれにて、対象物の数に応じた複数のピーク周波数が検知される。
また、ＦＭＣＷレーダ装置を搭載した移動体と検知される対象物との移動速度が異なる（相対速度Ｖ≠０）場合には、ドップラー効果によってピーク周波数がシフトする。つまり、複数の対象物が同時に存在する場合、ピーク周波数は、必ずしも対象物までの距離順に並ぶわけではなく、上り変調部側と下り変調部側とのピーク周波数を組み合わせる際に、単純に周波数順に組み合わせてしまうと、対象物情報を正しく得ることができない。
【０００５】
そこで、従来では、上り変調部と下り変調部とでピーク周波数が正しく組み合わされているか否かを、次のようにして判断していた。即ち、両変調部のピーク周波数を適当に組み合わせたものを仮ピークペアとし、その仮ピークペアにより特定される仮対象物の挙動から、一定時間経過後に検出されるべきピーク周波数の組み合わせ（予測ピークペアという）を予測する。そして、一定時間経過後に、実際に検出されるピーク周波数の中に、予測ピークペアとほぼ一致するものが存在する時には、そのピーク周波数の組み合わせは真のピークペアであると判断するのである。
【０００６】
例えば、仮ピークペアにより特定される仮対象物が、１００ｍ先を時速５０ｋｍ／ｈで走行しているものとして求められた場合、一定時間後、例えば１秒後に仮対象物は、１１３．９ｍ付近を時速５０ｋｍ／ｈ程度で走行しているものと予測されるため、このような値を持つピーク周波数の組み合わせが存在するか否かを判断すればよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように仮ピークペアから特定される仮対象物の挙動を予測することにより、仮ピークペアの真偽を判断する方法では、対象物情報を出力するまでに時間を要してしまい、急速に接近する対象物の認識等、速やかな認識が必要となる場合には適さないという問題があった。
【０００８】
即ち、ＦＭＣＷレーダ装置では、周知の通り、使用するレーダ波の変調幅によって距離分解能が決まる。そして、仮対象物の挙動の予測を正しく行うには、少なくとも、仮対象物が距離分解能幅以上の移動をする必要がある。その移動に必要な時間が、ＦＭＣＷレーダ装置では、通常、初期検出時間として設定されており、これが短いほど速やかな認識が可能となる。しかし、この初期検出時間は、距離分解能幅をΔＤ、検出可能とすべき対象物との相対速度の下限をＶmin とした場合、ΔＤ／Ｖmin 以上に設定する必要がある。つまり、相対速度の小さい対象物の検出精度を確保しようとすると、必然的に初期検出時間が長くなってしまい、特に、認識の信頼性をより向上させるためのマージンなども含めると、初期検出時間は更に長くなってしまうのである。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために、相対速度の小さな対象物を検出する際の精度、及び相対速度の大きな対象物を検出する際の応答性のいずれにも優れたＦＭＣＷレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明である請求項１乃至１１いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置では、ピーク周波数検出手段が、ビート信号から信号強度がピークとなる信号成分の周波数であるピーク周波数を検出し、その検出した上り変調部のピーク周波数及び下り変調部のピーク周波数の中から、対象物情報演算手段が、確定対象物に対応するピーク周波数の組合せを抽出し、そのピーク周波数の組合せであるピークペアに基づいて確定対象物との距離及び相対速度を表す対象物情報を求める。これと共に、新規対象物検出手段が、対象物情報演算手段が抽出するピークペア以外のピーク周波数に基づいて、確定対象物とは異なる新規の対象物を検出する。なお、これらの処理は、測定サイクル毎に繰り返し実行される。
【００１１】
このうち新規対象物検出手段では、仮ピークペア設定手段が、対象物情報演算手段にて抽出されたピークペア以外のピーク周波数について、上り変調部のピーク周波数と下り変調部のピーク周波数とを組み合わせてなる仮ピークペアを設定し、連続性判定手段が、その仮ピークペアから特定される仮対象物と、既に設定されている継続仮対象物との連続性を判定する。
【００１２】
そして、新規対象物抽出手段が、その継続対象物のうち、予め設定された合否判定時間の間連続して、連続性判定手段にて仮対象物との連続性が繰り返し肯定されてきたものを新規の対象物として抽出する。この抽出された新規の対象物が、次回の測定サイクルでは確定対象物として、対象物情報演算手段での処理対象に追加される。
【００１３】
また、継続仮対象物設定手段は、連続性判定手段にて継続仮対象物との連続性が否定された仮対象物を、新規の継続仮対象物として設定し、その新規の継続仮対象物についての合否判定時間を、合否判定時間設定手段が、その新規の継続仮対象物に対応する仮ピークペアから得られる情報に基づいて設定する。
【００１４】
つまり、この新規の継続仮対象物と、新規対象物抽出手段にて仮対象物との連続性は肯定されたが合否判定時間には満たない継続対象物とが、次回の測定サイクルでは、上述の既に設定された継続仮対象物として、連続性判定手段での処理対象となる。
【００１５】
このように、本発明のＦＭＣＷレーダ装置では、仮対象物が実際の対象物であることを確認するのに要する合否判定時間を、仮ピークペアから得られる情報、即ち、仮対象物との距離や相対速度等に基づいて設定するようにされている。つまり、その情報から判明する仮対象物の挙動に応じて、例えば、衝突等の危険性の高い仮対象物は合否判定時間を短くすることで高い応答性を確保し、また、危険性の低い仮対象物は合否判定時間を長くすることで高い信頼性を確保することが可能となる。
【００１７】
そして、特に、請求項１記載のＦＭＣＷレーダ装置は、車両に搭載されたものであり、合否判定時間設定手段は、新規の継続仮対象物が自車線上にある場合に、前記合否判定時間を小さく設定する。これは、自車線上にある対象物は、他車線上にある対象物より、衝突等の危険性が高いと考えられるため有効である。
【００１８】
また、請求項２又は請求項３記載のＦＭＣＷレーダ装置では、合否判定時間設定手段は、合否判定時間をＴｇ、仮ピークペアから仮対象物との距離を求める際の距離分解能をΔＤ、新規の継続仮対象物との相対速度をＶ、任意の係数をＫ、任意の余裕時間をＴｃとして、合否判定時間Ｔｇを、次式
Ｔｇ＝Ｋ・ΔＤ／Ｖ＋Ｔｃ
に従って設定する。
【００１９】
この式によれば、相対速度Ｖが大きいほど、合否判定時間Ｔｇを短くすることができ、また、係数Ｋ及び余裕時間Ｔｃを増減することにより、相対速度Ｖ以外の要因でも、合否判定時間Ｔｇを調整することができる。但し、Ｔｇ＜ΔＤ／Ｖとなることのないように、Ｋ≧１，Ｔｃ≧０であることが望ましい。
【００２０】
次に、請求項４又は請求項５記載のＦＭＣＷレーダ装置では、新規対象物抽出手段は、仮対象物との連続性は肯定されたが合否判定時間には満たない継続対象物が一つだけ存在する場合に、その継続仮対象物を直ちに新規の対象物として抽出し、また、請求項６又は請求項７記載のＦＣＷレーダ装置では、継続仮対象物設定手段は、新規の継続仮対象物が一つだけ存在する場合に、その継続仮対象物を直ちに新規の対象物として抽出する。
【００２１】
つまり、継続仮対象物が一つしかなく、これに対応する仮ピークペアの組み合わせが正しいことが明らかである場合には、合否判定時間の経過を待つことなく、直ちに新規の対象物、即ち確定対象物として抽出されることになる。従って、本発明によれば、確定対象物についての対象物情報の出力が無意味に遅れたり、実行しなくてもよい不必要な処理のために処理能力が費やされてしまうことを防止できる。
【００２２】
また、請求項８記載のように、合否判定時間設定手段は、仮ピークペアから算出される新規の継続仮対象物との相対速度が大きいほど、合否判定時間を小さく設定してもよい。
これは、急接近している危険性の高い対象物ほど、大きな相対速度を持ち、このような対象物を検出する際には高い応答性が要求されるからである。しかも、相対速度が大きい対象物（継続仮対象物）ほど、距離分解能幅だけ移動するのに要する時間は短くなるため、相対速度が大きい時に合否判定時間を短く設定しても、合否合否判定時間（初期検出時間）が一定である従来装置と比較して、対象物の検出精度が大きく低下することはない。
また、連続性判定手段は、請求項９記載のように、仮対象物情報演算手段が求めた仮対象物情報の中で、前回の測定サイクルの時に予測情報演算手段が求めた予測情報と、予め設定された許容範囲内で一致するものがある場合に、この仮対象物情報に対応する仮対象物と、予測情報に対応する継続仮対象物との連続性を肯定するように構成してもよい。
【００２３】
この場合、許容範囲は、請求項１０記載のように、仮対象物情報演算手段での仮対象物情報の演算値の分解能以上に設定されていることが望ましい。即ち、仮対象物の相対速度が小さく、次の測定サイクルまでに、距離分解能以上移動することができない場合でも、これを連続性なしとして消去されてしまうことがないようにするためである。
【００２４】
また、連続性判定手段は、請求項１１記載のように、ピークペア設定手段が設定する仮ピークペアの中に、前回の測定サイクルの時に予測ペア演算手段が求めた予測ピークペアと、予め設定された許容範囲内で一致するものがある場合に、その仮ピークペアにて特定される仮対象物と、予測ピークペアに対応する継続仮対象物との連続性を肯定するように構成してもよい。
【００２５】
ところで、請求項１乃至請求項１１いずれか記載のＦＭＣＷレーダ装置を構成する各手段は、請求項１２記載のように、コンピュータを機能させるためのプログラムとして構成してもよい。
この場合、そのプログラムを、例えば、ＦＤ，ＭＯ，ＤＶＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ハードディスク，メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶し、その記憶したプログラムを必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてプログラムを記録しておき、このＲＯＭ或いはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いてもよい。また、プログラムは、記録媒体に記憶されたものに限らず、ネットワークを介してロードして起動することにより用いてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本実施形態における車載用のＦＭＣＷレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態のＦＭＣＷレーダ装置２は、変調信号Ｓｍに応じて所定の周波数に変調されたレーダ波を送信する送信器１２、送信器１２から放射され、対象物に反射されたレーダ波を受信する受信器１４を備えた送受信部１０と、送信器１２に変調信号Ｓｍを供給すると共に、受信器１４から出力される中間周波のビート信号Ｂに基づき、対象物を検出するための処理を実行する信号処理部２０とにより構成されている。
【００２８】
そして、本実施形態では、当該装置２によって自動車前方の対象物を検出するために、送受信部１０が自動車の前面に取り付けられ、信号処理部２０が、車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられている。
ここで、まず送信器１２は、送信信号として、ミリ波帯の高周波信号を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２ｂと、変調信号Ｓｍを電圧制御発振器１２ｂの調整レベルに変換して電圧制御発振器１２ｂに供給する変調器（ＭＯＤ）１２ａと、電圧制御発振器１２ｂからの送信信号を電力分配して受信器１４に供給するローカル信号を生成する電力分配器（ＣＯＵＰ）１２ｃと、送信信号に応じてレーダ波を放射する送信アンテナ１２ｄとにより構成されている。
【００２９】
また、受信器１４は、レーダ波を受信する受信アンテナ１４ａと、受信アンテナ１４ａからの受信信号に電力分配器１２ｃからのローカル信号を混合するミキサ（ＭＩＸ）１４ｂと、ミキサ１４ｂの出力を増幅する前置増幅器（ＡＭＰ）１４ｃと、前置増幅器１４ｃの出力から不要な高周波成分を除去し、送信信号及び受信信号の周波数の差成分であるビート信号Ｂを抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４ｄと、ビート信号Ｂを必要な信号レベルに増幅する後置増幅器（ＡＭＰ）１４ｅとにより構成されている。
【００３０】
一方、信号処理部２０は、起動信号Ｃ１により起動され、三角波状の変調信号Ｓｍを発生する三角波発生器２２と、起動信号Ｃ２により起動され、受信器１４からのビート信号ＢをデジタルデータＤに変換するＡ／Ｄ変換器２４と、ＣＰＵ２６ａ，ＲＯＭ２６ｂ，ＲＡＭ２６ｃを中心に構成され、起動信号Ｃ１，Ｃ２を送出して三角波発生器２２及びＡ／Ｄ変換器２４を動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器２４を介して得られるデジタルデータＤに基づき対象物との距離、相対速度の検出を行う対象物検出処理を実行する周知のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）２６と、マイコン２６の指令に基づき高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の演算を実行する演算処理装置２８とにより構成されている。
【００３１】
なお、Ａ／Ｄ変換器２４は、起動信号Ｃ２により動作を開始すると、所定時間間隔毎にビート信号ＢをＡ／Ｄ変換して、ＲＡＭ２６ｃの所定領域に書き込むと共に、所定回数のＡ／Ｄ変換を終了すると、ＲＡＭ２６ｃ上に設定された終了フラグ（図示せず）をセットして、動作を停止するように構成されている。
【００３２】
そして、起動信号Ｃ１により三角波発生器２２が起動され、変調器１２ａを介して電圧制御発振器１２ｂに変調信号Ｓｍが入力されると、電圧制御発振器１２ｂは、変調信号Ｓｍの三角波状の波形の上り勾配に応じて周波数が増大（以後、この区間を「上り変調部」と呼ぶ）し、それに引き続く下り勾配に応じて周波数が減少（以後、この区間を「下り変調部」と呼ぶ）するように変調された送信信号を出力する。
【００３３】
また、本実施形態では、送信アンテナ１２ｄと受信アンテナ１４ａとを左右に動かして方位を特定するスキャニングレーダ装置に関するものである。なお、方位の特定方法としては、これに限定されるものではなく、例えば、受信アンテナ１４ａを複数設置し、位相差によって方位を特定する位相差モノパルスレーダ装置等によっても可能である。
【００３４】
ここで図２は、送信信号の変調状態を表す説明図である。
図２に示すように、変調信号Ｓｍにより、送信信号の周波数は、１／ｆｍの期間にΔＦだけ増減するように変調され、その変化の中心周波数はｆ０である。なお、２００ｍｓ間隔で周波数が変調されているのは、後述する対象物検出処理が、２００ｍｓ周期で実行されるからである。
【００３５】
この送信信号に応じたレーダ波が送信器１２から送出され、対象物に反射したレーダ波が、受信器１４にて受信される。すると、受信器１４では、受信アンテナ１４ａから出力される受信信号と、送信器１２からの送信信号とが混合されることにより、ビート信号Ｂが生成される。なお、受信信号は、レーダ波が対象物までの間を往復する時間だけ送信信号に対して遅延し、且つ、対象物との間に相対速度がある場合には、これに応じてドップラシフトを受ける。このため、ビート信号Ｂは、この遅延成分とドップラ成分とを含んだものとなる。
【００３６】
そして、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器２４によりビート信号ＢをＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤは、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１，ＤＢ２に順次格納される。ところで、Ａ／Ｄ変換器２４は、三角波発生器２２の起動と共に起動され、変調信号Ｓｍが出力されている間に、所定回数のＡ／Ｄ変換を行うようにされているため、データブロックＤＢ１には、送信信号の上り変調部に対応した上り変調部データが格納され、データブロックＤＢ２には、送信信号の下り変調部に対応した下り変調部データが格納されることになる。
【００３７】
このようにして各データブロックＤＢ１，ＤＢ２に格納されたデータは、マイコン２６及び演算処理装置２８にて処理され、対象物の検出のために使用される。
次に、マイコン２６のＣＰＵ２６ａにて実行される対象物検出処理を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。なお、この対象物検出処理は、前述したように２００ｍｓ周期（測定サイクル）で起動される。
【００３８】
本処理が起動されると、まず、ステップ（以下単に「Ｓ」と記す）１１０では、ＲＡＭ２６ｃに格納されたデジタルデータＤを読み出し、続くＳ１２０では、データブロックＤＢ１，ＤＢ２のデータ毎に、そのデータ、即ち上り変調部データ及び下り変調部データを演算処理装置２８に入力して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の演算を実行させる。
【００３９】
なお、演算処理装置２８に入力されるデータは、ＦＦＴの演算により表れるサイドローブを抑制するために、ハニング窓や三角窓等を用いた周知のウィンドウ処理が施される。そして、その演算結果として、演算処理装置２８からは、各周波数毎の複素ベクトルが得られる。
【００４０】
続くＳ１３０では、複素ベクトルの絶対値、即ちその複素ベクトルが示す周波数成分の振幅に基づき、周波数スペクトル上でピークとなる全ての信号成分を検出して、その周波数をピーク周波数として特定する。つまり、ビート信号の信号成分の中で、対象物からの反射波に基づくものと考えられる信号成分の周波数を全て特定する。
【００４１】
続くＳ１４０では、既に検出されている対象物（以下「確定対象物」という）に対して実行する確定対象物処理を実行する。
この確定対象物処理では、先のＳ１３０で求めたピーク周波数の中に、前回の測定サイクルの際に各確定対象物毎に求めた予測ピークペア（後述する）と、予め設定された許容範囲内で一致するものがあれば、これを、その確定対象物からの反射波により発生したもの（ピークペア）として抽出し、その抽出したピークペアに基づいて確定対象物との距離Ｄ及び相対速度Ｖからなる対象物情報を算出する。なお、距離Ｄ及び相対速度Ｖの算出には、上り変調部のピーク周波数をｆｂ１、下り変調部のピーク周波数をｆｂ２として、上述の（１）（２）式を用いればよい。
【００４２】
更に、全ての確定対象物について、その算出された対象物情報に基づいて、確定対象物が、次回の測定サイクルの際に検出されるべき状態を表す予測情報を求め、その予測情報に基づいて検出されるべき一対のピーク周波数を表す予測ピークペアを算出する。
【００４３】
続くＳ１５０では、Ｓ１３０で求めたピーク周波数のうち、Ｓ１４０にて抽出されたピークペア以外のものについて、上り変調部のピーク周波数と下り変調部のピーク周波数とを組み合わせてなる組み合わせリストを作成する。例えば、上り変調部及び下り変調部のそれぞれにピーク周波数が３個ずつ存在する場合、組み合わせの数は全部で９通りである。このようにして組み合わされたピーク周波数のペアを、以下では仮ピークペアとも呼ぶ。
【００４４】
ここでは、全ての組み合わせを求めているが、過去の履歴、対象物の運動状態等を考慮して、例えば、路側物など検出の必要のないものからの反射波に基づくものであることが明らかである場合には、そのピーク周波数を削除して、組み合わせを減らすようにしてもよい。
【００４５】
続くＳ１６０では、仮ピークペアにて特定される仮対象物が実在するものと仮定し、全ての仮ピークぺアについて、その仮対象物についての対象物情報（以下「仮対象物情報」という）を求める。
なお、この演算の結果、仮対象物情報が、通常ではあり得ない値となった場合には、その仮対象物（仮ピークペア）を削除してもよい。
【００４６】
続くＳ１７０では、仮ピークペアが、同一の対象物に基づくピーク周波数を正しく組み合わせたものであるか否かを判定する組合せ合否判定処理を実行する。この組合せ合否判定処理の詳細を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４７】
本処理が起動されると、まず、Ｓ２１０では、今回の測定サイクルで、後述する処理Ｓ２２０〜Ｓ２９０を実行していない未処理の継続仮対象物が有るか否かを判断し、そのような未処理の継続仮対象物がなければ、そのまま本処理を終了する。
【００４８】
一方、未処理の継続仮対象物がある場合、Ｓ２２０に移行して、未処理の継続仮対象物の中の一つを抽出し、続くＳ２３０では、その抽出した継続仮対象物（以下、本処理の説明中では「処理対象の継続仮対象物」という）と、先のＳ１５０にて設定した仮ピークペアにて特定される仮対象物のそれぞれとの間に、連続性があるか否かを判定する連続性判定処理を実行する。
【００４９】
この連続性判定処理では、処理対象の継続仮対象物について、前回の測定サイクルで求められたその継続仮対象物の予測情報（距離及び相対速度の予測値）と、先のＳ１６０で求めた仮対象物情報とを比較し、予め設定された許容範囲内で一致した場合に、両者の連続性を肯定する。
【００５０】
なお、仮対象物情報を構成する距離及び相対速度は、それぞれ送受信するレーダ波の仕様や、マイコンでのデータの取扱方法（ビット幅等）で決定される距離分解能ΔＤ，速度分解能ΔＶの倍数になっているため、上述の許容範囲は、これらの分解能以上に設定されている。
【００５１】
続くＳ２４０では、上記連続性判定処理の結果、処理対象の継続仮対象物との連続性が肯定された仮対象物があったか否かを判断し、連続性が肯定された仮対象物がある場合には、Ｓ２５０に移行して、処理対象の継続仮対象物について設定された連続サイクル数ＣＣをインクリメント（ＣＣ←ＣＣ＋１）する。
【００５２】
続くＳ２６０では、その連続サイクル数ＣＣが、処理対象の継続仮対象物について設定された合否判定サイクル数ＪＣ以上であるか否かを判断する。
そして、連続サイクル数ＣＣが合否判定サイクル数ＪＣ以上である場合には、Ｓ２７０に移行し、処理対象の継続仮対象物を、確定対象物として登録（継続仮対象物としての登録は削除）し、連続性が肯定された仮対象物の対象物情報に基づいて、次回の測定サイクルで検出されるべき予測ピークペアを求めて、Ｓ２１０に戻る。
【００５３】
また、Ｓ２６０にて、連続サイクル数ＣＣが合否判定サイクル数ＪＣ未満であると判定された場合には、Ｓ２８０に移行し、継続仮対象物としての登録を継続させるものとして、処理対象の継続対象物との連続性があると判定された仮対象物の仮対象物情報に基づいて、その継続仮対象物が、次回の測定サイクルのときにあるべき状態（距離及び相対速度の予測値）を表す予測情報を算出した後、Ｓ２１０に戻る。
【００５４】
また、先のＳ２４０にて、処理対象の継続仮対象物について、連続性が肯定された仮対象物が一つもないと判定された場合には、Ｓ２９０に移行し、その処理対象の継続仮対象物の登録を削除してＳ２１０に戻る。
つまり、組合せ合否判定処理では、合否判定サイクル数の間連続して、仮対象物との連続性が肯定された継続仮対象物については、これを確定対象物として認め、合否判定サイクルに達するまでに、仮対象物との連続性が否定された継続仮対象物については、先の測定サイクルで、その継続仮対象物の元となった仮ピークペアの組合せは誤りであったとして削除するようにされている。
【００５５】
この組合せ合否判定処理が終了すると、図４に戻り、続くＳ１８０では、先のＳ１７０にて継続仮対象物との連続性が否定され仮対象物を、新規の継続仮対象物として登録する継続仮対象物登録処理を実行する。
この継続仮対象物登録処理の詳細を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５６】
本処理が起動されると、まずＳ４１０では、継続仮対象物との連続性が否定された仮対象物のうち、今回の測定サイクルで、後述する処理Ｓ４２０〜Ｓ４６０を実行していない未処理の仮対象物が有るか否かを判断し、そのような未処理の仮対象物がなければ、そのまま本処理を終了する。
【００５７】
一方、未処理の仮対象物がある場合、Ｓ４２０に移行して、未処理の仮対象物の中の一つを抽出し、続くＳ４３０では、その抽出した仮対象物を新規の継続仮対象物（以下、本処理の説明中では「処理対象の継続仮対象物」という）として登録する。
【００５８】
続く、Ｓ４４０では、その処理対象の継続仮対象物についての合否判定サイクル数ＪＣを設定する。
この場合、対象物情報として求められる距離Ｄの距離分解能をΔＤ、処理対象の継続仮対象物について先のＳ１６０にて求められた相対速度をＶとして、合否判定時間Ｔｇを（３）式により算出し、更に、測定サイクルの周期をΔｔとして、合否判定サイクル数ＪＣを（４）式により算出する。
【００５９】
Ｔｇ＝Ｋ・ΔＤ／Ｖ＋Ｔｃ                    （３）
ＪＣ＝［Ｔｇ／Δｔ］                        （４）
なお（３）式において、Ｋ（≧１）は任意の係数、Ｔｃ（≧０）は任意の余裕時間であり、本実施形態では、Ｋ＝１，Ｔｃ＝０とする。また（４）式において、［ｘ］はｘの小数点以下を切り上げることを意味する。つまり、ｎを非負の整数として、ｎ・Δｔ＜Ｔｇ＜（ｎ＋１）・Δｔならば、ＪＣ＝ｎ＋１となる。
【００６０】
但し、ＪＣには上限が設けられており、処理対象の継続仮対象物との相対速度Ｖが０、もしくは０に限りなく近い場合に（例えば追従走行中における前方車両や、停車中における路側物との相対速度）、合否判定サイクル数ＪＣが大きくなり過ぎないようにされている。
【００６１】
続くＳ４５０では、処理対象の継続仮対象物について、仮対象物との連続性が肯定された回数を表す連続サイクル数ＣＣをゼロクリアし、更にＳ４６０では、処理対象の継続仮対象物について、先のＳ１６０にて求めた仮対象物情報に基づいて予測情報を求めて、Ｓ４１０に戻る。
【００６２】
つまり、継続仮対象物設定処理では、既に登録されている継続仮対象物との連続性が否定された全ての仮対象物を、新規の継続仮対象物として登録し、登録したそれぞれの継続仮対象物について、組合せ合否判定処理で必要となる合否判定サイクル数ＪＣや予測情報の設定、連続サイクル数ＣＣの初期化を行うようにされている。
【００６３】
この継続仮対象物設定処理が終了すると、図４に戻り、続くＳ１９０では、先のＳ１４０にて算出された対象物情報、及びＳ２７０にて新たに確定対象物とされたものについての対象物情報（Ｓ１６０にて算出された仮対象物情報）を出力して本処理を終了する。
【００６４】
このようにして本実施形態のＦＭＣＷレーダ装置２から出力された対象物情報は、例えば、別途実行される判断処理において、危険の有無を判断するため等に使用され、危険ありと判断された場合には、図示しない警報器を鳴動させて運転者に危険を知らせるといった処理や、自車両と同一車線を走行する先行車両に追従して走行するオートクルーズ制御などに使用される。
【００６５】
ここで、例えば、測定サイクルがΔｔ＝２００ｍｓ、距離分解能がΔＤ＝１ｍであり、距離が１００ｍの位置に、相対速度の小さい仮対象物Ａ（Ｖ＝−５ｋｍ／ｈ）と、相対速度の大きい仮対象物Ｂ（Ｖ＝−８０ｋｍ／ｈ）とが検出された場合を考える。
【００６６】
仮対象物Ａの場合、合否判定時間はＴｇ＝７２０ｍｓであり、従って合否判定サイクル数はＪＣ＝４に設定される。また、仮対象物Ａは、次回の測定サイクルまでに約０．２８ｍ移動し、相対速度は殆ど変化しないと予測されるため、予測情報は、Ｒ＝１００．２８ｍ，Ｖ＝−５ｋｍ／ｈとなる。
【００６７】
一方、仮対象物Ｂの場合、合否判定時間はＴｇ＝４５ｍｓであり、従って合否判定サイクル数はＪＣ＝１に設定される。また、仮対象物Ｂは、次回の測定サイクルまでに約４．４４ｍ移動し、相対速度は殆ど変化しないと予測されるため、予測情報は、Ｒ＝１０４．４４ｍ，Ｖ＝−８０ｋｍ／ｈとなる。
【００６８】
そして、仮対象物の連続性の判定は、上述したように、次の測定サイクルの時に、予測情報と許容範囲内で一致するものが存在するか否かで判定される。しかし、図７に示すように、相対速度の小さい仮対象物Ａの場合、次の測定サイクルとなる２００ｍｓ後での移動距離は、上述の予測値（０．２８ｍ）程度であり、距離分解能ΔＤに満たないため、予測した距離に仮対象物があるのかを判定することができない。ところが、上述の合否判定サイクル数（ＪＣ＝４）だけ後の測定サイクル、即ち８００ｍｓ（＝Δｔ×ＪＣ）後であれば、その移動距離は、予測値の４倍の１．１２ｍ程度であり、距離分解能を越えているため、予測した距離に仮対象物があるか否かの判定が可能となるのである。
【００６９】
一方、相対速度の大きい仮対象物Ｂの場合、次の測定サイクルとなる２００ｍｓ後での移動距離は、上述の予測値（４．４４ｍ）程度であり、距離分解能ΔＤを越えているため、直ちに、予測した距離に仮対象物があるか否かの判定が可能となる。
【００７０】
このように、最初に仮対象物として検出されてから、本物の対象物（確定対象物）であるとして、対象物情報が出力されるまでに、仮対象物Ａでは４サイクル分の時間（８００ｍｓ）を必要とし、仮対象物Ｂでは１サイクル分の時間（２００ｍｓ）を必要とする。つまり、相対速度の大きい仮対象物Ｂを検出する際には、その検出精度を低下させることなく、３サイクル分もの時間（即ち６００ｍｓ）を短縮でき、応答性の良い検出が可能となる。
【００７１】
また、従来装置のように、合否判定サイクル数が一定である場合には、図８（ａ）に示すように、相対速度の大小、即ち危険の有無に関係なく、一定時間を経過しなければ対象物情報が出力されないが、本実施形態のように、合否判定サイクル数を相対速度に応じて可変設定した場合には、図８（ｂ）に示すように、仮対象物として検出された順番に関わりなく、相対速度の大きいものほど速やかに対象物情報が得られることになる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態のＦＭＣＷレーダ装置２では、仮対象物が実際の対象物であることを確認するのに要する合否判定サイクル数ＪＣ（又は合否判定時間Ｔｇ）が、その仮対象物との相対速度等が大きいほど、小さく設定されるため、相対速度の大きい仮対象物、例えば急速に接近する危険性の高い仮対象物に対する応答性の良い検出と、相対速度の小さい仮対象物、例えば緩やかに接近する危険性の低い仮対象物に対する確実な検出とを両立させることができる。
【００７３】
なお、上記実施形態において、Ｓ１１０〜Ｓ１３０がピーク周波数検出手段、Ｓ１４０が対象物情報演算手段、Ｓ１５０〜Ｓ１８０が新規対象物検出手段に相当し、特に、Ｓ１５０が仮ピークペア設定手段、Ｓ２１０〜Ｓ２４０が連続性判定手段、Ｓ２５０〜Ｓ２８０が新規対象物抽出手段、Ｓ４１０〜Ｓ４３０が継続仮対象物設定手段、Ｓ４４０が合否判定時間設定手段、Ｓ１６０が仮対象物情報演算手段、Ｓ２８０，Ｓ４６０が予測情報演算手段に相当する。
【００７４】
ところで、上記実施形態では、継続仮対象物と仮対象物との連続性を判定する際に、連続サイクル数ＣＣが合否判定サイクル数ＪＣに達するまでに、一度でも連続性が否定された場合には、継続仮対象物の登録を削除するようにされているが、仮対象物の信頼性（受信強度、ピーク数）により補間等の操作をすることによって、サイクルの連続性が必ずしも完全でなくても、継続仮対象物の登録を継続するように構成してもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、継続仮対象物と仮対象物との連続性を判定する際に、予測情報を用いているが、確定対象物に対応するピークペアを抽出する場合と同様に、予測ピークペアを求め、これをピーク周波数と直接比較することで連続性を判定するように構成してもよい。
【００７６】
更に、上記実施形態では、相対速度に応じて合否判定サイクル数ＪＣを可変設定しているが、例えば、仮対象物の方位を求めることが可能である場合、その方位から、仮対象物が自車線上にあるか否かを判断し、自車線上にある時には、係数Ｋや余裕時間Ｔｃを小さくすることで、合否判定サイクル数ＪＣを小さくし、応答性の良い対象物の検出が可能となるように構成してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態の組合せ合否判定処理において、処理すべき継続仮対象物が一つしか存在しない場合、又は上記実施形態の継続仮対象物登録処理において、処理すべき仮対象物が一つしか存在しない場合には、これらを直ちに確定対象物として登録するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態のＦＭＣＷレーダ装置の構成を表すブロック図である。
【図２】  送信信号の周波数変化を表すグラフである。
【図３】  ＲＡＭに格納されるデータを表す説明図である。
【図４】  対象物検出処理の内容を表すフローチャートである。
【図５】  組合せ合否判定処理の内容を表すフローチャートである。
【図６】  継続仮対象物登録処理の内容を表すフローチャートである。
【図７】  実施形態のＦＭＣＷレーダ装置の動作及び効果を表すための説明図である。
【図８】  実施形態のＦＭＣＷレーダ装置の効果を表すための説明図である。
【符号の説明】
２…ＦＭＣＷレーダ装置、１０…送受信部、１２…送信器、１２ａ…変調器、１２ｂ…電圧制御発振器、１２ｃ…電力分配器、１２ｄ…送信アンテナ、１４…受信器、１４ａ…受信アンテナ、１４ｂ…ミキサ、１４ｃ…前置増幅器、１４ｄ…ローパスフィルタ、１４ｅ…後置増幅器、２０…信号処理部、２２…三角波発生器、２４…Ａ／Ｄ変換器、２６…マイクロコンピュータ、２８…演算処理装置。
【図１】
0003801068.tif 000002
【図２】
0003801068.tif 000003
【図３】
0003801068.tif 000004
【図４】
0003801068.tif 000005
【図５】
0003801068.tif 000006
【図６】
0003801068.tif 000007
【図７】
0003801068.tif 000008
【図８】
0003801068.tif 000009