特開 2015-49074 レーダ及び物体検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-49074(P2015-49074A)

(43)【公開日】2015年3月16日

(54)【発明の名称】レーダ及び物体検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/522 20060101AFI20150217BHJP

   G01S 13/06 20060101ALI20150217BHJP

   G01S 7/285 20060101ALI20150217BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/522

   G01S13/06

   G01S7/285 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-179214(P2013-179214)

(22)【出願日】2013年8月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116920

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 光

(72)【発明者】

【氏名】南 義明

(72)【発明者】

【氏名】小田 悠司

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 敬之

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB01

5J070AC02

5J070AC06

5J070AH04

5J070AH31

5J070AH35

5J070AK22

5J070AK35

5J070BA01

(57)【要約】

【課題】相関特性のサイドローブレベルが高い場合にも個々の物体を分離・検出できるようにできるレーダ及び物体検出方法を提供する。
【解決手段】速度・距離検出部３５は、検出用データ取得部３１がサンプリングした反射波に基づいて、物体との速度Ｖ及び距離Ｒを検出する。減算信号生成部３６は、検出した速度Ｖ及び距離Ｒに基づいて、複素振幅Ａ（Ｖ，Ｒ）において速度Ｖと距離Ｒとからなる位相項が積算されている減算信号を生成する。減算処理部３７は、生成された減算信号を検出用データ取得部３１がサンプリングした反射波から減算する。速度・距離検出部３５は、減算信号を減算された反射波を新たな反射波として、速度Ｖ及び距離Ｒを検出する。これにより、相関特性のサイドローブレベルを低減し、個々の物体に係る信号間の干渉を少なくして、個別の信号をより明確にし、より小さい信号を高精度で検出できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

符号で変調された送信信号を繰り返し送信する送信部と、
物体に反射した前記送信信号の反射波を所定のサンプリング周期でサンプリングする検出用データ取得部と、
前記検出用データ取得部がサンプリングした前記反射波に基づいて、前記物体との相対速度及び距離を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記相対速度及び前記距離に基づいて、複素振幅において前記相対速度と前記距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成する減算信号生成部と、
前記減算信号生成部が生成した前記減算信号を前記検出用データ取得部がサンプリングした前記反射波から減算する減算処理部と、
を備え、
前記検出部は、前記減算処理部により前記減算信号を減算された前記反射波を新たな前記反射波として、前記相対速度及び前記距離を検出する、レーダ。

【請求項2】

前記検出部は、前記検出用データ取得部がサンプリングした前記反射波のサンプルに対して前記符号を復元したものをフーリエ変換したものに基づいて、前記相対速度及び前記距離を検出する、請求項１に記載のレーダ。

【請求項3】

前記検出用データ取得部は、前記相対速度を検出するための速度検出用データとして、前記物体に反射した前記送信信号それぞれの反射波の１つの前記符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングしたものを取得し、
前記検出部は、前記検出用データ取得部が取得した前記速度検出用データに基づいて、前記相対速度を検出し、
前記検出用データ取得部は、前記距離を検出するための距離検出用データとして、前記物体に反射した前記送信信号の前記反射波を前記符号を復元できるサンプリング周期でサンプリングしたものを取得し、
前記検出部は、前記速度検出用データに基づいて検出した前記相対速度に基づいて、前記検出用データ取得部が取得した前記距離検出用データのドップラーシフトを補償し、ドップラーシフトを補償された前記距離検出用データに基づいて、前記距離を検出し、
前記減算信号生成部は、前記検出部が検出した前記相対速度及び前記距離に基づいて、複素振幅において前記相対速度と前記距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成し、
前記減算処理部は、前記減算信号生成部が生成した前記減算信号を前記検出用データ取得部がサンプリングした前記距離検出用データから減算し、
前記検出部は、前記減算処理部により前記減算信号を減算された前記距離検出用データを新たな前記距離検出用データとして、前記距離を検出する、請求項１又は２に記載のレーダ。

【請求項4】

符号で変調された送信信号を繰り返し送信する送信工程と、
物体に反射した前記送信信号の反射波を所定のサンプリング周期でサンプリングする検出用データ取得工程と、
前記検出用データ取得工程でサンプリングした前記反射波に基づいて、前記物体との相対速度及び距離を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した前記相対速度及び前記距離に基づいて、複素振幅において前記相対速度と前記距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成する減算信号生成工程と、
前記減算信号生成工程で生成した前記減算信号を前記検出用データ取得工程でサンプリングした前記反射波から減算する減算処理工程と、
を備え、
前記検出工程では、前記減算処理工程により前記減算信号を減算された前記反射波を新たな前記反射波として、前記相対速度及び前記距離を検出する、物体検出方法。

【請求項5】

前記検出工程では、前記検出用データ取得工程がサンプリングした前記反射波のサンプルに対して前記符号を復元したものをフーリエ変換したものに基づいて、前記相対速度及び前記距離を検出する、請求項４に記載の物体検出方法。

【請求項6】

前記検出用データ取得工程では、前記相対速度を検出するための速度検出用データとして、前記物体に反射した前記送信信号それぞれの反射波の１つの前記符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングしたものを取得し、
前記検出工程では、前記検出用データ取得工程でが取得した前記速度検出用データに基づいて、前記相対速度を検出し、
前記検出用データ取得工程では、前記距離を検出するための距離検出用データとして、前記物体に反射した前記送信信号の前記反射波を符号を復元できるサンプリング周期でサンプリングしたものを取得し、
前記検出工程では、前記速度検出用データに基づいて検出した前記相対速度に基づいて、前記検出用データ取得工程で取得した前記距離検出用データのドップラーシフトを補償し、ドップラーシフトを補償された前記距離検出用データに基づいて、前記距離を検出し、
前記減算信号生成工程では、前記検出工程で検出した前記相対速度及び前記距離に基づいて、複素振幅において前記相対速度と前記距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成し、
前記減算処理工程では、前記減算信号生成工程で生成した前記減算信号を前記検出用データ取得工程でサンプリングした前記距離検出用データから減算し、
前記検出工程では、前記減算処理工程により前記減算信号を減算された前記距離検出用データを新たな前記距離検出用データとして、前記距離を検出する、請求項４又は５に記載の物体検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーダ及び物体検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

直接シーケンススペクトル拡散（ＤＳ‐ＳＳ:Direct Sequence Spread Spectrum）方式のレーダが提案されている。図９に示すように、ＤＳ−ＳＳ方式のレーダでは、送信部２より所定の系列（例えば、図１０においてはＭ系列）の一定の周期の符号で変調された送信信号が繰り返し送信される。検出用データ取得部３では、物体に反射した送信信号それぞれの反射波について、サンプリング周期（Ｎ＋１）Ｔｗにて等価時間サンプリングが行われることにより、サンプリング信号が取得される。図１１に示すように、乗算部４では、サンプリング周期（Ｎ＋１）Ｔｗの等価時間サンプリング後の符号方向ｈ＝０〜Ｎ−１及び距離方向ｋ＝０〜Ｎ−１のサンプリング信号に対して、遅延時間（距離）ｋごとに変調符号を参照関数として複素共役積にて同一符号で補償が行われる。ＦＦＴ部５では、距離ｋごとに符号方向にフーリエ変換が行われる。これにより、速度・距離検出部６では、距離Ｒごとの物体の速度（相対速度）Ｖが求められる。

【0003】

例えば、特許文献１では、所定の符号系列を含む送信信号を１以上の目標体に送信する手段と、１以上の目標体により反射された信号を受信する手段と、異なる時点で得た受信信号の和及び差を算出し、和信号及び差信号間の位相差から目標体のドップラー周波数偏移を求める手段とを有するＤＳ‐ＳＳ方式のレーダが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２３２６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の技術では、速度の異なる複数のターゲットがある場合には相関特性のサイドローブレベルが高く、個々の物体に係る信号間の干渉が生じるという問題があり、改善が望まれている。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、相関特性のサイドローブレベルが高い場合にも個々の物体を分離・検出できるようにするレーダ及び物体検出方法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】

【0007】

本発明は、符号で変調された送信信号を繰り返し送信する送信部と、物体に反射した送信信号の反射波を所定のサンプリング周期でサンプリングする検出用データ取得部と、検出用データ取得部がサンプリングした反射波に基づいて、物体との相対速度及び距離を検出する検出部と、検出部が検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成する減算信号生成部と、減算信号生成部が生成した減算信号を検出用データ取得部がサンプリングした反射波から減算する減算処理部とを備え、検出部は、減算処理部により減算信号を減算された反射波を新たな反射波として、相対速度及び距離を検出するレーダである。

【0008】

この構成によれば、送信部は、符号で変調された送信信号を繰り返し送信する。検出用データ取得部は、物体に反射した送信信号の反射波を所定のサンプリング周期でサンプリングする。検出部は、検出用データ取得部がサンプリングした反射波に基づいて、物体との相対速度及び距離を検出する。これにより、物体を検出することができる。また、減算信号生成部は、検出部が検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成する。減算処理部は、減算信号生成部が生成した減算信号を検出用データ取得部がサンプリングした反射波から減算する。検出部は、減算処理部により減算信号を減算された反射波を新たな反射波として、相対速度及び距離を検出する。これにより、相関特性のサイドローブレベルを低減し、個々の物体に係る信号間の干渉を少なくして、個別の信号をより明確にし、より小さい信号を高精度で検出することができる。

【0009】

この場合、検出部は、検出用データ取得部がサンプリングした反射波のサンプルに対して符号を復元したものをフーリエ変換したものに基づいて、相対速度及び距離を検出することが好適である。

【0010】

この構成によれば、検出部は、検出用データ取得部がサンプリングした反射波のサンプルに対して符号を復元したものをフーリエ変換したものに基づいて、物体の相対速度及び距離を検出する。これにより、周波数分解して、信号の真のピークを求めることが可能となる。

【0011】

この場合、検出用データ取得部は、相対速度を検出するための速度検出用データとして、物体に反射した送信信号それぞれの反射波の１つの符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングしたものを取得し、検出部は、検出用データ取得部が取得した速度検出用データに基づいて、相対速度を検出し、検出用データ取得部は、距離を検出するための距離検出用データとして、物体に反射した送信信号の反射波を符号を復元できるサンプリング周期でサンプリングしたものを取得し、検出部は、速度検出用データに基づいて検出した相対速度に基づいて、検出用データ取得部が取得した距離検出用データのドップラーシフトを補償し、ドップラーシフトを補償された距離検出用データに基づいて、距離を検出し、減算信号生成部は、検出部が検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成し、減算処理部は、減算信号生成部が生成した減算信号を検出用データ取得部がサンプリングした距離検出用データから減算し、検出部は、減算処理部により減算信号を減算された距離検出用データを新たな距離検出用データとして、距離を検出することが好適である。

【0012】

この構成によれば、検出用データ取得部は、相対速度を検出するための速度検出用データとして、物体に反射した送信信号それぞれの反射波の１つの符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングしたものを取得し、検出部は、検出用データ取得部が取得した速度検出用データに基づいて、相対速度を検出する。これにより、サンプルを増やすことにより、同じノイズが含まれていても、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、より小さい信号を検出することができる。そのため、検出部が、検出用データ取得部がサンプリングした反射波に基づいて、物体の相対速度を検出することにより、より遠方の物体の相対速度をより高精度に検出することができる。

【0013】

また、検出用データ取得部は、距離を検出するための距離検出用データとして、物体に反射した送信信号の反射波を符号を復元できるサンプリング周期でサンプリングしたものを取得し、検出部は、速度検出用データに基づいて検出した相対速度に基づいて、検出用データ取得部が取得した距離検出用データのドップラーシフトを補償し、ドップラーシフトを補償された距離検出用データに基づいて、距離を検出する。これにより、より高い精度で検出された相対速度でドップラー補償がなされた距離検出用データに基づいて、物体との距離を検出することができる。

【0014】

また、減算信号生成部は、検出部が検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成し、減算処理部は、減算信号生成部が生成した減算信号を検出用データ取得部がサンプリングした距離検出用データから減算し、検出部は、減算処理部により減算信号を減算された距離検出用データを新たな距離検出用データとして、距離を検出する。これにより、相関特性のサイドローブレベルを低減し、個々の物体に係る信号間の干渉を少なくして、個別の信号をより明確にし、より小さい信号を高精度で検出することができる。

【0015】

また、本発明は、符号で変調された送信信号を繰り返し送信する送信工程と、物体に反射した送信信号の反射波を所定のサンプリング周期でサンプリングする検出用データ取得工程と、検出用データ取得工程でサンプリングした反射波に基づいて、物体との相対速度及び距離を検出する検出工程と、検出工程で検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成する減算信号生成工程と、減算信号生成工程で生成した減算信号を検出用データ取得工程でサンプリングした反射波から減算する減算処理工程とを備え、検出工程では、減算処理工程により減算信号を減算された反射波を新たな反射波として、相対速度及び距離を検出する、物体検出方法である。

【0016】

この場合、検出工程では、検出用データ取得工程がサンプリングした反射波のサンプルに対して符号を復元したものをフーリエ変換したものに基づいて、相対速度及び距離を検出することが好適である。

【0017】

また、検出用データ取得工程では、相対速度を検出するための速度検出用データとして、物体に反射した送信信号それぞれの反射波の１つの符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングしたものを取得し、検出工程では、検出用データ取得工程でが取得した速度検出用データに基づいて、相対速度を検出し、検出用データ取得工程では、距離を検出するための距離検出用データとして、物体に反射した送信信号の反射波を符号を復元できるサンプリング周期でサンプリングしたものを取得し、検出工程では、速度検出用データに基づいて検出した相対速度に基づいて、検出用データ取得工程で取得した距離検出用データのドップラーシフトを補償し、ドップラーシフトを補償された距離検出用データに基づいて、距離を検出し、減算信号生成工程では、検出工程で検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成し、減算処理工程では、減算信号生成工程で生成した減算信号を検出用データ取得工程でサンプリングした距離検出用データから減算し、検出工程では、減算処理工程により減算信号を減算された距離検出用データを新たな距離検出用データとして、距離を検出することが好適である。

【発明の効果】

【0018】

本発明のレーダ及び物体検出方法によれば、相関特性のサイドローブレベルが高い場合にも個々の物体を分離・検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態のＤＳ‐ＳＳレーダを示すブロック図である。

【図2】第１実施形態の物体の距離に応じた反射波のサンプリングタイミングを示す図である。

【図3】（ａ）〜（ｆ）は第１実施形態のＤＳ‐ＳＳレーダのシミュレーションの結果を示し、（ａ）は減算処理前の速度ビン及び距離ビンを示し、（ｂ）は減算処理前の速度の検出結果を示し、（ｃ）は減算処理前の距離の検出結果を示し、（ｄ）は減算処理後の速度ビン及び距離ビンを示し、（ｅ）は減算処理後の速度の検出結果を示し、（ｆ）は減算処理後の距離の検出結果を示す。

【図4】第２実施形態のＤＳ‐ＳＳレーダを示すブロック図である。

【図5】第２実施形態のＤＳ‐ＳＳレーダの信号処理を示す図である。

【図6】第２実施形態のＤＳ‐ＳＳレーダの減算処理を示す図である。

【図7】第２実施形態に物体の距離に応じた減算信号を示す図である。

【図8】（ａ）〜（ｄ）は第２実施形態のＤＳ‐ＳＳレーダのシミュレーションの結果を示し、（ａ）は減算処理前の目標１の距離の検出結果を示し、（ｂ）は減算処理前の目標２の距離の検出結果を示し、（ｃ）は減算処理後の目標１の距離の検出結果を示し、（ｄ）は減算処理後の目標２の距離の検出結果を示す。

【図9】従来のＤＳ‐ＳＳレーダを示すブロック図である。

【図10】ＤＳ‐ＳＳレーダで送信される信号を示す図である。

【図11】従来のＤＳ‐ＳＳレーダの信号処理を示す図である。

【図12】（ａ）〜（ｄ）は雑音無しの一目標についての信号処理結果を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）は速度特性を示し、（ｃ）（ｄ）は距離特性を示す。

【図13】符号長Ｎ＝１２７における送信信号とドップラーシフト後の受信信号の周波数スペクトルを示すグラフである。

【図14】従来のＤＳ‐ＳＳレーダのシミュレーションにおけるレーダの近距離モードのパラメータと期待される性能とを示す表である。

【図15】従来のＤＳ‐ＳＳレーダのシミュレーションの条件と結果とを示す表である。

【図16】図１５の条件Ｎｏ．１のシミュレーションの結果を示すグラフである。

【図17】（ａ）〜（ｄ）は図１５の条件Ｎｏ．１のシミュレーションの結果を示すグラフであり、（ａ）は目標１についての速度ビンを示し、（ｂ）は目標１についての距離ビンを示し、（ｃ）は目標２についての速度ビンを示し、（ｄ）は目標２についての距離ビンを示す。

【図18】Ａ／Ｄサンプリング前の受信電力を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図面を参照して、本発明の実施形態に係るレーダ及び物体検出方法の例について説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態のＤＳ−ＳＳレーダ１０は、送信部２１、検出用データ取得部３１、乗算部３２、ＦＦＴ部３３、ピークサーチＤＦＴ部３４、速度・距離検出部３５、減算信号生成部３６及び減算処理部３７を備える。

【0021】

送信部２１は、図１０に示すように、チップ（ｃｈｉｐ）毎にＭ系列符号で位相を符号変調した信号を連続で繰り返し送信する。信号の１チップのチップ幅をＴｗ、信号に含まれる符号ｎ＝０〜Ｎ−１の符号長をＮ、１回の信号処理に必要な観測時間Ｔｃに対する周期ｍ＝０〜Ｍ−１の周期数をＭとする。

【0022】

検出用データ取得部３１は、図１１に示すように、目標となる個々の物体に反射した送信信号それぞれの反射波について、サンプリング周期（Ｎ＋１）Ｔｗにて等価時間サンプリングが行われることにより、サンプリング信号が取得される。

【0023】

乗算部３２は、図１１に示すように、サンプリング周期（Ｎ＋１）Ｔｗの等価時間サンプリング後の符号方向ｈ＝０〜Ｎ−１及び距離方向ｋ＝０〜Ｎ−１のサンプリング信号に対して、遅延時間（距離）ｋごとに変調符号を参照関数として複素共役積にて同一符号で補償が行われる。

【0024】

ＦＦＴ部３３は、距離ｋごとに符号方向にフーリエ変換を行う。

【0025】

ピークサーチＤＦＴ部３４は、減算処理を行う際の目標速度の推定誤差を低減するためにＦＦＴの速度推定結果から検出されたドップラ周波数のピーク周波数番号の前後１ビンの範囲に対して、ＤＦＴによる目標の速度Ｖの推定を行う。

【0026】

これにより、速度・距離検出部３５では、距離Ｒごとの物体の速度（相対速度）Ｖ及び複素振幅Ａ（Ｖ，Ｒ）が求められる。図２に示すように、目標の距離に応じて、計測のサンプリングタイミングが異なっている。

【0027】

減算信号生成部３６は、速度・距離検出部３５が検出した速度Ｖ及び距離Ｒに基づいて、下式（１）のように、複素振幅Ａ（Ｖ，Ｒ）において速度Ｖと距離Ｒとからなる位相項が積算されている減算信号を生成する。これにより、疑似的に検出された個々の目標からの受信信号が生成される。

【数1】

【0028】

減算処理部３７は、減算信号生成部３６が生成した減算信号を検出用データ取得部３１が取得した原信号から減算し、減算後の信号を次回の入力とする。乗算部３２、ＦＦＴ部３３、ピークサーチＤＦＴ部３４及び速度・距離検出部３５は、減算処理部により減算信号を減算された反射波を次回の新たな反射波として、他の目標の速度Ｖ及び距離Ｒを検出する。

【0029】

本実施形態では、送信部２１は、符号で変調された送信信号を繰り返し送信する。検出用データ取得部３１は、物体に反射した送信信号の反射波を所定のサンプリング周期でサンプリングする。ＦＦＴ部３３、ピークサーチＤＦＴ部３４及び速度・距離検出部３５は、検出用データ取得部３１がサンプリングした反射波に基づいて、物体との速度Ｖ及び距離Ｒを検出する。これにより、物体を検出することができる。また、減算信号生成部３６は、速度・距離検出部３５が検出した速度Ｖ及び距離Ｒに基づいて、複素振幅Ａ（Ｖ，Ｒ）において速度Ｖと距離Ｒとからなる位相項が積算されている減算信号を生成する。減算処理部３７は、減算信号生成部３６が生成した減算信号を検出用データ取得部３１がサンプリングした反射波から減算する。ＦＦＴ部３３、ピークサーチＤＦＴ部３４及び速度・距離検出部３５は、減算処理部３７により減算信号を減算された反射波を新たな反射波として、速度Ｖ及び距離Ｒを検出する。これにより、相関特性のサイドローブレベルを低減し、個々の物体に係る信号間の干渉を少なくして、個別の信号をより明確にし、より小さい信号を高精度で検出することができる。

【0030】

また、本実施形態によれば、ＦＦＴ部３３、ピークサーチＤＦＴ部３４及び速度・距離検出部３５は、検出用データ取得部３１がサンプリングした反射波のサンプルに対して符号を復元したものをフーリエ変換したものに基づいて、物体の速度Ｖ及び距離Ｒを検出する。これにより、周波数分解して、信号の真のピークを求めることが可能となる。

【0031】

以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態のＤＳ−ＳＳレーダ１００は、送信部１２１、速度検出用データ取得部１３１、ＦＦＴ部１３２、サンプル方向ノンコヒーレント加算部１３３、ピークサーチＤＦＴ部１３４、速度検出部１３５、距離検出用データ取得部１４１、ドップラ補償部１４２、乗算部１４３、符号方向コヒーレント加算部１４４、距離検出部１４５、減算信号生成部１４６及び減算処理部１４７を備えている。

【0032】

送信部１２１は、上記第１実施形態と同様に、図１０に示すように、チップ（ｃｈｉｐ）毎にＭ系列符号で位相を符号変調した信号を連続で繰り返し送信する。上述したように、信号の１チップのチップ幅をＴｗ、信号に含まれる符号ｎ＝０〜Ｎ−１の符号長をＮ、１回の信号処理に必要な観測時間Ｔｃに対する周期ｍ＝０〜Ｍ−１の周期数をＭとする。

【0033】

速度検出用データ取得部１３１は、物体に反射した送信信号の反射波に対し、図５に示すように、速度推定区間観測時間Ｔｃ＿Ｖ、周期数Ｍｖ（ただし、符号長Ｎの整数倍とする)の区間の受信信号に対して、等価時間サンプリングをｓｐ間隔サンプル（ただし、符号長Ｎより小さく、ｓｐは好適には２のべき乗とする）で行う。これにより、サンプリング間隔Ｎの同一符号のサンプリングデータがｓｐ個得られる。つまり、本実施形態では、Ｓ／Ｎを向上させるために、反射波の１つの符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングすることにより、サンプリング間隔Ｎの同一符号のサンプリングデータが複数個得られる。１つの符号について、最少で２チップのサンプリングデータが得られ、最多で全チップのサンプリングデータが得られる。ここで，Ｍ系列符号の符号長は２^ｎ−１と２のべき乗とならないため，等価時間サンプリングを行う際は、周期毎にサンプリング取得のタイミングを１チップずつ遅らせるようにすると好適である。

【0034】

ＦＦＴ部１３２は、図５に示すように、等価時間サンプリング後の同一符号毎のサンプリングデータに対して、周期数ｍ方向に離散フーリエ変換を行い、サンプル数分の速度推定結果を得る。

【0035】

サンプル方向ノンコヒーレント加算部１３３は、図５に示すように、周期数ｍ方向の離散フーリエ変換後のサンプル数分の速度推定結果に対して各電力の加算すなわち、ノンコヒーレント加算を行う。

【0036】

ピークサーチＤＦＴ部１３４は、距離推定におけるドップラー補償を行う際に物体の相対速度の推定誤差を低減するためにサンプル方向のノンコヒーレント加算後の速度推定結果から検出されたドップラー周波数のピーク周波数番号の前後１ビンの範囲に対して、離散フーリエ変換による物体の相対速度の推定を行う。

【0037】

速度検出部１３５は、離散フーリエ変換により推定された物体の相対速度を出力し、ドップラ補償部４２に送信する。本実施形態では、速度検出部１３５は、後述するように減算信号の生成に速度推定区間の複素振幅を用いる場合は、速度検出部１３５は、減算信号生成部１４６に推定された物体の相対速度を送信する。

【0038】

距離検出用データ出区部１４１は、距離検出用データ取得部１４１は、図５に示すように、距離推定区間観測時間Ｔｃ＿Ｒ、周期数Ｍｒ（＝Ｎ）の区間の受信信号に対して、等価時間サンプリングをＮ＋１間隔サンプルで行い、符号方向のサンプリングデータを得る。

【0039】

等価時間サンプリングの受信信号は、ドップラシフトの影響を受け時間方向に位相が不連続となる。そこで、ドップラ補償部１４２は、図５に示すように、速度検出部１３５によって得られた目標の速度の情報を用いてドップラ補償を行う。

【0040】

乗算部１４３は、図５に示すように、ドップラ補償後の受信信号に対して、送信信号の参照関数であるＭ系列符号を距離遅延に１チップずらしたものと乗算し符号補償を行う。

【0041】

符号方向コヒーレント加算部１４４は、図５に示すように、乗算後の受信信号に対して符号方向にサンプル数Ｍｒのコヒーレント加算を行う。

【0042】

距離検出部１４５は、符号方向のコヒーレント加算により得られた物体の距離を出力する。後述するように減算信号の生成に速度推定区間の複素振幅を用いる場合は、距離検出部１４５は、減算信号生成部１４６に推定された物体の相対速度を送信する。

【0043】

減算信号生成部１４６は、速度検出部１３５から得られた速度Ｖ、距離検出部１４５から得られた距離Ｒ及び図７に示すような、距離推定後の複素振幅Ａ（Ｒ）に基いて、下式（２）のように、複素振幅Ａ（Ｒ）において速度Ｖと距離Ｒとからなる位相項が積算されている減算信号を生成する。これにより、疑似的に検出された個々の目標からの受信信号が生成される。

【数2】

【0044】

あるいは、本実施形態では、減算信号生成部１４６は、速度Ｖ、距離Ｒ及び速度推定後の複素振幅Ａ（Ｖ）に基づいて、下式（３）のように複素振幅Ａ（Ｖ）において速度Ｖと距離Ｒとからなる位相項が積算されている減算信号を生成する。これにより、疑似的に検出された個々の目標からの受信信号が生成される。

【数3】

【0045】

減算処理部１４７は、図６に示すように、速度推定結果によって得られた検出目標数Ｋ個の速度に対する上述した従来のＤＳ−ＳＳ方式と同様の距離推定処理を行い、その距離に対応する距離の検出されたすべての目標を一括で減算し、減算された距離検出用データを次回の新たな距離検出用データとして、再び距離の推定を行う。

【0046】

本実施形態によれば、速度検出用データ取得部１３１は、相対速度を検出するための速度検出用データとして、物体に反射した送信信号それぞれの反射波の１つの符号の２箇所以上を繰り返しサンプリングしたものを取得し、サンプル方向ノンコヒーレント加算部１３３、ピークサーチＤＦＴ部１３４及び速度検出部１３５は、速度検出用データ取得部１３１が取得した速度検出用データに基づいて、相対速度を検出する。これにより、サンプルを増やすことにより、同じノイズが含まれていても、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、より小さい信号を検出することができる。そのため、速度検出部１３５が、速度検出用データ取得部１３１がサンプリングした反射波に基づいて、物体の相対速度を検出することにより、より遠方の物体の相対速度をより高精度に検出することができる。

【0047】

また、距離検出用データ取得部１４１は、距離を検出するための距離検出用データとして、物体に反射した送信信号の反射波を符号を復元できるサンプリング周期でサンプリングしたものを取得し、ドップラ補償部１４２、符号方向コヒーレント加算部１４４及び距離検出部１４５は、速度検出用データに基づいて検出した相対速度に基づいて、距離検出用データ取得部１４１が取得した距離検出用データのドップラーシフトを補償し、ドップラーシフトを補償された距離検出用データに基づいて、距離を検出する。これにより、より高い精度で検出された相対速度でドップラー補償がなされた距離検出用データに基づいて、物体との距離を検出することができる。

【0048】

また、減算信号生成部１４６は、速度検出部１３５及び距離検出部１４５が検出した相対速度及び距離に基づいて、複素振幅において相対速度と距離とからなる位相項が積算されている減算信号を生成し、減算処理部１４７は、減算信号生成部１４６が生成した減算信号を距離検出用データ取得部１４１がサンプリングした距離検出用データから減算し、符号方向ノンコヒーレント加算部１４４及び距離検出部１４５は、減算処理部１４７により減算信号を減算された距離検出用データを新たな距離検出用データとして、距離を検出する。これにより、相関特性のサイドローブレベルを低減し、個々の物体に係る信号間の干渉を少なくして、個別の信号をより明確にし、より小さい信号を高精度で検出することができる。

【0049】

以下、図１に示す第１実施形態のＤＳ−ＳＳレーダ１０についてのシミュレーション結果を示す。処理結果の一例として、２つの目標の信号電力差が約３０ｄＢにおけるシミュレーション結果を図３（ａ）〜（ｆ）に示す。このシミュレーションでは、目標１の距離Ｒ１＝１０ｍ、目標１の速度Ｖ１＝３０ｋｍ／ｈ、目標２の距離Ｒ２＝５０ｍ、目標２の速度Ｖ２＝４０ｋｍ／ｈ、目標１及び目標２との信号電力差Ｓ１／Ｓ２＝３０ｄＢとし、ノイズ無しの条件とした。

【0050】

減算処理によるフロアレベルの改善を検証するために検出目標の誤差Ｒｅｒｒｏｒ＝０ｍ、Ｖｅｒｒｏｒ＝０ｋｍ／ｈとし、振幅の損失も無損失とした。減算前のフロアレベルが約３１ｄＢに対し、減算処理後は約６１ｄＢと２つ目標の信号電力差Ｓ１／Ｓ２に相当する約３０ｄＢの相関特性のサイドローブレベル改善がなされていることが判る。

【0051】

また、図４に示す第２実施形態のＤＳ−ＳＳレーダ１００についてのシミュレーション結果を示す。処理結果の一例として、２つの目標の信号電力差が約４０ｄＢにおけるシミュレーション結果を図８（ａ）〜（ｄ）に示す。このシミュレーションでは、目標１の距離Ｒ１＝１０ｍ、目標１の速度Ｖ１＝３０ｋｍ／ｈ、目標２の距離Ｒ２＝１００ｍ、目標２の速度Ｖ２＝６０ｋｍ／ｈ、目標１及び目標２との信号電力差Ｓ１／Ｓ２＝４０ｄＢとし、ノイズ無しの条件とした。減算処理を行うことにより、信号電力が４０ｄＢ小さい目標２に対するフロアレベルが約６２ｄＢまで改善し目標が検出されていることが判る。

【0052】

次に、比較のため、図９に示す従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１についてのシミュレーション結果を示す。まず、雑音無しの１つの目標となる物体が存在する条件下の処理結果を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。符号長Ｎ＝１２７である。図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、目標の距離・速度に対応する速度ビンと距離ビンにおいてフロアが低下しており、目標の存在しない距離・速度において相関特性のサイドローブレベルが高く、符号長に依存した１０ｌｏｇ（１２７）≒２１ｄＢとなることが確認される。これらの要因として目標の存在しない距離においては乗算後の位相が不連続となるため、目標の存在しない距離に目標のドップラ成分が雑音として拡散していることが考えられる。

【0053】

図１３に符号長Ｎ＝１２７における送信信号及びドップラシフト後の受信信号を離散フーリエ変換した結果を示す。図１３より、送信信号では周波数番号０のみを低くするフィルタ特性を有し、周波数番号１０のドップラシフト後の周波数スペクトルは周波数番号１０のみを低くしていることが分かる。このことから、目標の存在しない速度においても目標のドップラ成分が雑音として拡散することが考えられる。本方式におけるＳ／Ｎ改善能力はＦＦＴによるＳ／Ｎ改善利得に依存し、１０ｌｏｇ（Ｎ）（符号長Ｎ＝２０４７のとき約３３ｄＢ）と予想される。

【0054】

次に、従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１において、２つの物体を検出するシミュレーションを実施した。レーダパラメータ及び期待される性能を図１４に示し、シミュレーション条件を図１５に示す。この従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１におけるシミュレーションでは、２つの目標をそれぞれ距離１０ｍと距離１００ｍとに配置し、距離減衰を考慮した場合（−４０ｄＢ）と考慮無しの場合とにおけるシミュレーションを行った。雑音は、ＳＮＲ＝０ｄＢ、−１０ｄＢ及び−２０ｄＢとした。図１５に、それぞれのシミュレーション条件におけるＳ／Ｎの改善の結果を示す。目標検出の閾値を目標検出の最小Ｓ／ＮであるＳ／Ｎｍｉｎ＝１３ｄＢとし、この閾値を超えた物を検出可能な対象とした。参考のために、シミュレーション条件Ｎｏ．５の結果を図１６及び図１７（ａ）〜（ｄ）に示す。図１５より、本実施形態のＤＳ−ＳＳレーダ１０では距離の検出が困難ではあるが目標の検出は可能な距離減衰を考慮した条件において（−４０ｄＢ）、従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１では、目標の検出すら困難であることが判る。

【0055】

従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１におけるＡ／Ｄサンプリング前の受信電力を図１８に示す。このとき送受信アンテナのゲイン、自動車と人間とのレーダ反射断面積ＲＣＳ及び信号処理利得は、それぞれ上述した従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１における最大探知距離計算と同様の値を用いた。また、送信波の漏れ込みのアイソレーションを５０ｄＢとした。図１８は自動車又は人間の反射電力と、信号処理後の雑音の電力との交点以下に相当する距離では、目標の信号は雑音以下に埋もれてしまうことを示している。また、従来の方式のＤＳ−ＳＳレーダ１の相関特性のサイドローブレベルが３３ｄＢとなるため、これ以上の目標電力差のある多目標環境においては強信号の目標の相関特性のサイドローブに弱信号が埋もれてしまうことが考えられる。

【0056】

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。

【符号の説明】

【0057】

１…ＤＳ-ＳＳレーダ、２…送信部、３…検出用データ取得部、４…乗算部、５…ＦＦＴ部、６…速度・距離検出部、１０…ＤＳ‐ＳＳレーダ、２１…送信部、３１…検出用データ取得部、３２…乗算部、３３…ＦＦＴ部、３４…ピークサーチＤＦＴ部、３５…速度・距離検出部、３６…減算信号生成部、３７…減算処理部、１００…ＤＳ‐ＳＳレーダ、１２１…送信部、１３１…速度検出用データ取得部、１３２…ＦＦＴ部、１３３…サンプル方向ノンコヒーレント加算部、１３４…ピークサーチＤＦＴ部、１３５…速度検出部、１４１…距離検出用データ取得部、１４２…ドップラ補償部、１４３…乗算部、１４４…符号方向コヒーレント加算部、１４５…距離検出部、１４６…減算信号生成部、１４７…減算処理部。

【図1】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図13】

【図14】

【図15】

【図18】

【図3】

【図12】

【図16】

【図17】