特許 6980979 レーダ装置および物標検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6980979

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】レーダ装置および物標検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20211202BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/02 216

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-190271(P2017-190271)

(22)【出願日】2017年9月29日

(65)【公開番号】特開2019-66248(P2019-66248A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 渉志

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１７４０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５９４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８５０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２９７４１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ − １３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物標を検知可能な方位の範囲内で複数の物標が同時に存在し得る方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルと前記方位の組合せとが対応付けられた情報を記憶する記憶部と、
送信波を送信する送信部と、
前記送信波が物標で反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する受信部と、
前記複数の受信アンテナで受信した前記反射波および前記モードベクトルに基づいて前記物標の方位を示す角度スペクトラムを順次算出し、角度スペクトラムが最も高かった前記モードベクトルに対応付けられた方位の組合せを同時に存在する前記物標の方位の組合せとして導出する導出部と
を備え、
前記モードベクトルは、前記複数の物標毎のモードベクトルを加算したものであり、前記複数の物標毎のモードベクトルは、前記複数の受信アンテナで受信される反射波の位相に対応したものである
ことを特徴とするレーダ装置。

【請求項2】

前記モードベクトルは、
同時に存在し得る各物標の前記角度スペクトラムの差毎に作成される
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項3】

前記記憶部は、
物標を検知可能な方位の範囲内で物標が存在し得る単一の方位毎に作成された単一方位モードベクトルと前記単一の方位とが対応付けられた情報をさらに記憶し、
前記導出部は、
前記反射波および前記単一方位モードベクトルに基づいて単一の物標の角度スペクトラムを順次算出し、角度スペクトラムが最も高かった前記単一方位モードベクトルに対応付けられた方位に基づき前記方位の組合せの導出に採用する前記モードベクトルを選択する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。

【請求項4】

物標を検知可能な方位の範囲内で複数の物標が同時に存在し得る方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルと前記方位の組合せとが対応付けられたモードベクトル情報を記憶する工程と、
送信波を送信する工程と、
前記送信波が物標で反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する工程と、
前記複数の受信アンテナで受信した前記反射波および前記モードベクトル情報に基づいて前記物標の方位を示す角度スペクトラムを順次算出し、角度スペクトラムが最も高かった前記モードベクトルに対応付けられた方位の組合せを同時に存在する前記物標の方位の組合せとして導出する工程と
を含み、
前記モードベクトルは、前記複数の物標毎のモードベクトルを加算したものであり、前記複数の物標毎のモードベクトルは、前記複数の受信アンテナで受信される反射波の位相に対応したものである
ことを特徴とする物標検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、レーダ装置および物標検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、周波数変調した変調波の送信波を送信し、送信波が物標で反射された反射波を受信し、反射波を信号処理して生成した受信信号と、物標が存在し得る方位毎に作成されたモードベクトルとに基づいて物標が存在する方位を導出するレーダ装置がある。

【0003】

かかるレーダ装置は、反射波とモードベクトルとに基づいて物標の方位を示す角度スペクトラムを順次算出し、角度スペクトラムが最も高かったモードベクトルに対応付けられた方位を物標が存在する方位として導出する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１８５０３９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、従来のレーダ装置は、レーダ装置からの距離が略同一の位置に物標が複数存在する場合に、各物標のそれぞれの方位を導出できない場合がある。

【0006】

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、レーダ装置からの距離が略同一の位置に存在する複数の各物標の方位を導出することができるレーダ装置および物標検知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】

実施形態の一態様に係るレーダ装置は、記憶部と、送信部と、受信部と、導出部とを備える。記憶部は、物標を検知可能な方位の範囲内で複数の物標が同時に存在し得る方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルと前記方位の組合せとが対応付けられた情報を記憶する。送信部は、送信波を送信する。受信部は、前記送信波が物標で反射された反射波を受信する。導出部は、前記反射波および前記モードベクトルに基づいて前記物標の方位を示す角度スペクトラムを順次算出し、角度スペクトラムが最も高かった前記モードベクトルに対応付けられた方位の組合せを同時に存在する前記物標の方位の組合せとして導出する。

【発明の効果】

【0008】

実施形態の一態様に係るレーダ装置および物標検知方法は、レーダ装置からの距離が略同一の位置に存在する複数の各物標の方位を導出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、実施形態に係るモードベクトル情報の一例を示す説明図である。

【図3】図３は、実施形態の対比例に係る一般的なレーダ装置の方位導出方法を示す説明図である。

【図4】図４は、実施形態の対比例に係る一般的なレーダ装置の方位導出方法を示す説明図である。

【図5】図５は、実施形態に係るモードベクトル情報の一例を示す説明図である。

【図6】図６は、実施形態に係るレーダ装置の方位導出方法の説明図である。

【図7】図７は、実施形態に係るモードベクトル情報の一例を示す説明図である。

【図8】図８は、実施形態に係るレーダ装置が実行する処理を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施形態に係るレーダ装置が実行する処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および物標検知方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。まず、図１を参照し、実施形態に係るレーダ装置１の構成の一例について説明する。

【0011】

図１は、実施形態に係るレーダ装置１を示すブロック図である。なお、図１では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

【0012】

換言すれば、図１に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。

【0013】

レーダ装置１は、車両（以下、「自車両」と記載する）に搭載され、自車両の周囲に存在する物標を検知する。なお、レーダ装置１は、航空機や船舶に搭載されて周囲の物標を検知することも可能である。

【0014】

以下では、レーダ装置１がＦＣＭ（Fast Chip Modulation）方式によって物標を検知する装置である場合について説明する。なお、レーダ装置１が物標を検知する方式は、ＦＣＭ方式に限定されるものではなく、ＦＭ−ＣＷ方式であってもよい。

【0015】

図１に示すように、レーダ装置１は、送信系を構成する構成要素として、送信部２と、送信アンテナ４とを備える。送信部２は、信号生成部２１と、発振器２２とを備える。

【0016】

また、レーダ装置１は、受信系を構成する構成要素として、受信アンテナ５−１〜５−４と、受信部６−１〜６−４とを備える。受信部６−１〜６−４はそれぞれ、ミキサ６１と、Ａ／Ｄ変換部６２とを備える。また、レーダ装置１は、信号処理系を構成する構成要素として、信号処理装置７を備える。

【0017】

なお、以下では、説明の簡略化のため、単に「受信アンテナ５」と記載した場合には、受信アンテナ５−１〜５−４を総称するものとする。かかる点は、「受信部６」についても同様とする。

【0018】

送信部２は、送信波を生成する処理を行う。信号生成部２１は、後述する信号処理装置７が備える送信制御部７１の制御により、のこぎり波状に周波数が周期的に変化する送信波を生成するための変調信号を生成して発振器２２へ出力する。

【0019】

発振器２２は、かかる信号生成部２１によって生成された変調信号に基づいて、変調した周期的に周波数が変化する変調波の送信波（複数の連続するチャープ）を生成して送信アンテナ４へ出力する。

【0020】

送信アンテナ４は、発振器２２によって生成された送信波を、たとえば、自車両の前方へ送出する。なお、図１に示すように、発振器２２によって生成された送信波は、後述するミキサ６１に対しても分配される。

【0021】

受信アンテナ５は、送信アンテナ４から送出された送信波が物標において反射することで、かかる物標から到来する反射波を受信する。受信部６のそれぞれは、受信した各反射波を信号処理装置７へ渡すまでの前段処理を行う。

【0022】

具体的には、ミキサ６１のそれぞれは、上述のように分配された送信波と、受信アンテナ５のそれぞれにおいて受信された反射波とをミキシングし、送信波と反射波との差の絶対値をとることにより、ビート信号を生成する。なお、受信アンテナ５とミキサ６１との間にはそれぞれ対応する増幅器を配してもよい。

【0023】

Ａ／Ｄ変換部６２は、ミキサ６１において生成されたビート信号をデジタル変換し、信号処理装置７に対して出力する。かかるＡ／Ｄ変換部６２は、ミキサ６１によって生成されたビート信号を所定周期のタイミングでＡＤサンプリングすることによってアナログのビート信号をデジタルの受信信号に変換する。

【0024】

信号処理装置７は、送信制御部７１と、検知部７２と、記憶部７３とを備える。記憶部７３は、例えば、ハードディスクドライブや不揮発性メモリ、レジスタといった記憶デバイスであり、モードベクトル情報７４を記憶する。

【0025】

モードベクトル情報７４は、物標が存在し得る方位毎に作成されるモードベクトルと、物標の方位とが対応付けられた情報であり、後述する方位演算部８３が物標の方位を導出する場合に使用される情報である。かかるモードベクトル情報７４の一例については、図２、図５、および図７を参照して後述する。

【0026】

送信制御部７１は、送信波を生成して出力させるように信号生成部２１の動作を制御する。検知部７２は、ＦＣＭ方式によって物標の方位、物標までの距離、および物標との相対速度を算出して物標を検知する。

【0027】

ここで、検知部７２がＦＣＭ方式によって物標までの距離、および物標との相対速度を算出する算出方法について簡単に説明する。検知部７２は、各Ａ／Ｄ変換部６２から入力されるビート信号に基づいて、物標までの距離、および物標との相対速度を算出する。

【0028】

このとき、検知部７２には、送信波の１周期毎（チャープ毎）にビート信号が入力される。かかる場合、送信部２によって送信波が送信されてから、送信波が物標で反射された反射波が受信部６によって受信されるまでの時間（遅延時間）が物標とレーダ装置１との距離に比例して増減するため、ビート信号の周波数は物標までの距離に比例する。

【0029】

このため、検知部７２は、ビート信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理すると、ＦＦＴ処理の処理結果では、物標の距離に対応する周波数の位置にピークが出現する。

【0030】

このとき、ＦＦＴ処理では、所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント（以下、「距離ＢＩＮ」と記載する）毎に受信レベルや位相情報が抽出されるため、正確には物標との距離に対応する周波数の距離ＢＩＮにピークが出現する。したがって、検知部７２は、ピーク周波数を検出することで物標までの距離を求めることができる。

【0031】

また、ＦＣＭ方式では自車両と物標との間に相対速度が生じている場合は、検知部７２へ順次入力されるビート信号間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現れる。このため、検知部７２は、ビート信号間のドップラ周波数を検出して相対速度を算出する。

【0032】

例えば、レーダ装置１と物標との相対速度が０の場合、反射波にドップラ成分は生じていないため、各チャープに対応する反射波の位相は全て同じになる。一方、レーダ装置１と物標との間に相対速度がある場合、各チャープに対応する反射波の間にドップラの位相変化が生じる。また、ビート信号をＦＦＴ処理して得られたピーク情報にはこの位相情報が含まれている。

【0033】

このため、検知部７２は、各ビート信号から得られた同じ物標のピーク情報について、時系列で２回目のＦＦＴ処理を行うことにより、位相情報からドップラ周波数を算出することができる。そして、２回目のＦＦＴ処理の処理結果では、その周波数位置にピークが出現する。

【0034】

このとき、２回目のＦＦＴ処理では、速度分解能に応じて所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント（以下、「速度ＢＩＮ」と記載する）毎に位相情報が抽出されるため、物標の相対速度に対応する周波数の速度ＢＩＮにピークが出現する。したがって、検知部７２は、ピーク周波数を検出することで物標との相対速度を求めることができる。

【0035】

かかる検知部７２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。

【0036】

検知部７２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された物標検知プログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する複数の処理部を備える。具体的には、検知部７２は、ＦＦＴ部８１、ピーク抽出部８２、方位演算部８３、および距離相対速度演算部８４を備える。

【0037】

なお、検知部７２が備える各処理部は、それぞれ一部または全部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

【0038】

ＦＦＴ部８１は、各受信部６のＡ／Ｄ変換部６２から順次入力されるビート信号について１回目のＦＦＴ処理を行い、所定の周波数間隔で設定された距離ＢＩＮ毎に処理結果を求める。

【0039】

さらに、ＦＦＴ部８１は、１回目のＦＦＴ処理の処理結果を複数のビート信号について同一の距離ＢＩＮ毎に２回目のＦＦＴ処理を行い、所定の周波数間隔で設定された速度ＢＩＮ毎に処理結果を求める。

【0040】

そして、ＦＦＴ部８１は、１回目のＦＦＴ処理の処理結果と、２回目のＦＦＴ処理の処理結果とをピーク抽出部８２へ出力する。ピーク抽出部８２は、１回目のＦＦＴ処理の処理結果、および２回目のＦＦＴ処理の処理結果から、それぞれピークを抽出して方位演算部８３へ出力する。

【0041】

方位演算部８３は、複数の受信アンテナ５によって受信された各反射波の位相差に基づいて、レーダ装置１に対する物標の方位を導出し、導出した物標の方位と、ピーク抽出部８２によって抽出されたピークとを距離相対速度演算部８４へ出力する。

【0042】

実施形態に係る方位演算部８３は、複数の物標が同時に存在し得る方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルと方位の組合せとが対応付けられたモードベクトル情報７４を使用することで、同一距離の位置に存在する複数の物標の方位を導出可能としている。かかる方位演算部８３による方位の導出方法の一例については、レーダ装置１の全体構成を説明した後に説明する。

【0043】

距離相対速度演算部８４は、方位演算部８３を介してピーク抽出部８２から入力される１回目のＦＦＴ処理の処理結果から抽出されたピークの周波数を検出し、ピークの周波数が検出された距離ＢＩＮに対応する距離を物標までの距離として導出する。

【0044】

また、距離相対速度演算部８４は、方位演算部８３を介してピーク抽出部８２から入力される２回目のＦＦＴ処理の処理結果から抽出されたピークの周波数を検出し、ピークの周波数が検出された速度ＢＩＮに対応する速度を物標の相対速度として導出する。

【0045】

そして、距離相対速度演算部８４は、導出した物標までの距離、物標との相対速度、方位演算部８３によって導出された物標の方位とを含む物標情報を外部装置へ出力する。ここで、外部装置は、たとえば車両制御装置１０である。

【0046】

車両制御装置１０は、自車両の各装置を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両制御装置１０は、たとえば、車速センサ１１と、舵角センサ１２と、スロットル１３と、ブレーキ１４と、電気的に接続されている。

【0047】

車両制御装置１０は、レーダ装置１から取得した物標情報に基づき、たとえばＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）やＰＣＳ（Pre-Crash Safety System）等の車両制御を行う。

【0048】

たとえば、車両制御装置１０は、ＡＣＣを行う場合、レーダ装置１から取得した物標情報を使用し、先行車との車間距離を一定距離に保ちつつ、自車両が先行車に追従するように、スロットル１３やブレーキ１４を制御する。また、車両制御装置１０は、随時変化する自車両の走行状況、すなわち車速や舵角等を、車速センサ１１や舵角センサ１２等から都度取得し、レーダ装置１へフィードバックする。

【0049】

また、たとえば、車両制御装置１０は、ＰＣＳを行う場合、レーダ装置１から取得した物標情報を使用し、自車両の進行方向に衝突の危険性がある先行車や静止物等が存在することが検知される場合には、ブレーキ１４を制御して自車両を減速させる。また、たとえば、自車両の搭乗者に対して図示略の警報器を用いて警告したり、車室内のシートベルトを引き込んで搭乗者を座席に固定したりする。

【0050】

次に、図２〜図７を参照し、実施形態に係る方位演算部８３による方位の導出方法の一例について説明する。ここでは、モードベクトルを使用して物標の方位を導出する一般的なレーダ装置による方位の導出方法を説明した後に、実施形態に係るレーダ装置１の方位演算部８３が行う方位の導出方法について説明する。

【0051】

図２、図５、および図７は、実施形態に係るモードベクトル情報の一例を示す説明図である。図３および図４は、実施形態の対比例に係る一般的なレーダ装置の方位導出方法を示す説明図である。図６は、実施形態に係るレーダ装置の方位導出方法の説明図である。

【0052】

まず、一般的なレーダ装置が使用するモードベクトルについて説明する。例えば、レーダ装置が等間隔で並ぶ４本の受信アンテナを備える場合に、隣接する受信アンテナの間隔がｄ、一列に並ぶ受信アンテナの列方向に垂直な方向（例えば、自車両の進行方向）に対する反射波の到来方向がθ、反射波の波長がλであるとする。

【0053】

かかる場合、隣接する受信アンテナが受信する反射波の位相差φは、φ＝（２π／λ）ｄｓｉｎ（θ）となる。ここで、第１受信アンテナ、第２受信アンテナ、第３受信アンテナ、および第４受信アンテナが、この順に並んでいるとする。

【0054】

このとき、第１受信アンテナにおけるある時刻ｔの反射波の振幅がａ（ｔ）であるとすると、同時点の第２受信アンテナにおける反射波の振幅は、ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊ（２π／λ）ｄｓｉｎ（θ）］となる。

【0055】

そして、例えば、方位θから振幅１の理想的な反射波が到来する場合、ある時刻での等移動面の基準を第１受信アンテナとして考えると、同時刻において第１受信アンテナで受信される反射波に対する他の受信アンテナで受信される反射波の位相は次のようになる。
第２受信アンテナ：ｅｘｐ［−ｊ（２π／λ）ｄｓｉｎ（θ）］
第３受信アンテナ：ｅｘｐ［−ｊ（２π／λ）２ｄｓｉｎ（θ）］
第４受信アンテナ：ｅｘｐ［−ｊ（２π／λ）３ｄｓｉｎ（θ）］

【0056】

よって、このときのモードベクトルＡ（θ）＝［Ａ１（θ），Ａ２（θ），Ａ３（θ），Ａ４（θ）］におけるＡ１（θ），Ａ２（θ），Ａ３（θ），Ａ４（θ）は、それぞれ次のようになる。
Ａ１（θ）＝１
Ａ２（θ）＝ｅｘｐ［−ｊ（２π／λ）ｄｓｉｎ（θ）］
Ａ３（θ）＝ｅｘｐ［−ｊ（２π／λ）２ｄｓｉｎ（θ）］
Ａ４（θ）＝ｅｘｐ［−ｊ（２π／λ）３ｄｓｉｎ（θ）］

【0057】

このため、一般的なレーダ装置は、例えば、物標を検知可能な方位の範囲が自車両の進行方向を０ｄｅｇとして左右１０ｄｅｇずつの範囲（−１０ｄｅｇ〜＋１０ｄｅｇ）の場合、図２に示すモードベクトル情報を記憶する。図２に示すように、モードベクトル情報は、−１０ｄｅｇから＋１０ｄｅｇまでの１ｄｅｇ毎の各単一方位に、それぞれ各方位におけるモードベクトルが対応付けられた情報である。

【0058】

このように、一般的なレーダ装置は、物標を検知可能な方位の範囲内で物標が存在し得る単一方位毎に作成された単一方位モードベクトルと単一方位とが対応付けられたモードベクトル情報を記憶する。

【0059】

そして、一般的なレーダ装置は、受信した反射波から抽出したビート信号のピークと、かかるモードベクトル情報とに基づいて、物標の方位を導出する。具体的には、レーダ装置は、まず、ビート信号のピークと各方位に対応付けられた単一方位モードベクトルのそれぞれとに基づいて、方位毎の角度スペクトラムを算出する。

【0060】

ここでは、レーダ装置は、−１０ｄｅｇから＋１０ｄｅｇまでの１ｄｅｇ毎の各方位について角度スペクトラムを算出することになるので、計２１の角度スペクトラムを算出する。角度スペクトラムの算出には、例えば、Ｃａｐｏｎ法やＤＢＦ（Digital Beam Forming）法を用いることができる。

【0061】

そして、レーダ装置は、算出した１０の角度スペクトラムのうち、最も高かった角度スペクトラムの算出に使用した単一方位モードベクトルに対応付けられた方位を物標が存在する方位として導出する。

【0062】

しかしながら、かかる一般的なレーダ装置では、レーダ装置からの距離が略同一の位置に複数の物標が存在する場合に、各物標のそれぞれの方位を導出できない場合がある。また、レーダ装置は、レーダ装置からの距離が略同一の複数の物標によって反射される反射波の強度が異なる場合、反射波の強度が弱い方の物標の方位を導出できない場合がある。

【0063】

例えば、図３に示すように、自車両Ｃの進行方向（０ｄｅｇ）に対して＋２ｄｅｇの方位に他車両Ｃ１が存在し、他車両Ｃ１の脇（自車両Ｃの進行方向である０ｄｅｇに対して＋４ｄｅｇ）の方位に人Ｐが存在する場合がある。かかる場合、人Ｐからの反射波の強度が他車両Ｃ１からの反射波の強度に比べて弱い。

【0064】

このため、一般的なレーダ装置は、角度スペクトラムを算出した場合に、人Ｐの角度スペクトラムが他車両Ｃ１の角度スペクトラムに埋もれ、図４に示すような＋２ｄｅｇの点だけにピークＰ１が出現する角度スペクトラムを算出する。その結果、一般的なレーダ装置は、他車両Ｃ１の方位は導出できるものの、他車両Ｃ１の脇に存在する人Ｐの方位を導出することができず、人Ｐの存在を検知することができない。

【0065】

そこで、実施形態に係るレーダ装置１は、図２に示すモードベクトル情報に加えて、図５に示すモードベクトル情報を含むモードベクトル情報７４を記憶部７３に記憶する。図５に示すように、レーダ装置１がさらに記憶するモードベクトル情報は、物標Ａおよび物標Ｂという２つの物標が同時に存在し得る全ての方位の組合せと、各方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルとが対応付けられた情報である。

【0066】

図５に示す例では、物標Ａが存在し得る方位が−１０ｄｅｇ〜＋１０ｄｅｇで１ｄｅｇ刻みに２１あり、物標Ａが存在し得る一つの方位について、物標Ｂが存在し得る方位が−１０ｄｅｇ〜＋１０ｄｅｇで１ｄｅｇ刻みに２１ある。つまり、図５に示す例では、物標Ａおよび物標Ｂが同時に存在し得る方位の組合せは、２１×２１＝４４１通り存在する。

【0067】

各方位の組合せに対応付けられるモードベクトルは、物標Ａが存在する方位毎に作成される各モードベクトルと、物標Ｂが存在する方位毎に作成される各モードベクトルとを加算することで作成される。

【0068】

例えば、物標Ａの方位―１０ｄｅｇ、物標Ｂの方位が―９ｄｅｇという組合せには、
物標Ａが―１０ｄｅｇに存在する場合のモードベクトル
Ａ（−１０ｄｅｇ）＝［Ａ１（−１０ｄｅｇ）），Ａ２（−１０ｄｅｇ），
Ａ３（−１０ｄｅｇ），Ａ４（−１０ｄｅｇ）］と、
物標Ｂが―９ｄｅｇに存在する場合のモードベクトル
Ｂ（−９ｄｅｇ）＝［Ｂ１（−９ｄｅｇ），Ｂ２（−９ｄｅｇ），Ｂ３（−９ｄｅｇ），Ｂ４（−９ｄｅｇ）］とを加算して作成される次のモードベクトル
Ａ（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ（−９ｄｅｇ）＝［Ａ１（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ１（−９ｄｅｇ），Ａ２（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ２（−９ｄｅｇ），Ａ３（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ３（−９ｄｅｇ），Ａ４（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ４（−９ｄｅｇ）］が対応付けられる。

【0069】

レーダ装置１は、かかる各方位の組合せに対応付けられた全てのモードベクトルと、ビート信号のピークとに基づいて、物標Ａおよび物標Ｂのそれぞれの方位を導出する。具体的には、レーダ装置１は、方位の組合せ毎に、モードベクトルとビート信号のピークとに基づいて、４４１の角度スペクトラムを算出する。角度スペクトラムの算出には、例えば、Ｃａｐｏｎ法やＤＢＦ法を用いることができる。

【0070】

そして、レーダ装置１は、算出した角度スペクトラムを、例えば、図６に示すような３次元の座標系にプロットする。図６に示す座標系では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を定義し、Ｘ軸を物標Ａの方位、Ｙ軸を物標Ｂの方位、Ｚ軸を角度スペクトラムとしている。

【0071】

ここで、例えば、物標Ａが＋２ｄｅｇの方位に存在し、物標Ｂが＋４ｄｅｇの方位に存在する場合、図６に示すように、Ｘ＝＋２ｄｅｇ、Ｙ＝＋４ｄｅｇの位置に角度スペクトラムのピークＰ２が出現する。

【0072】

そこで、レーダ装置１は、最も高い角度スペクトラムの算出に使用したモードベクトルに対応付けられた方位の組合せ（ここでは、物標Ａの方位：＋２ｄｅｇ、物標Ｂの方位：＋４ｄｅｇ）を物標Ａと物標Ｂとが存在する方位の組合せとして導出する。こうして、レーダ装置１は、ビート信号のピークと図５に示すモードベクトル情報とに基づいて、物標Ａおよび物標Ｂのそれぞれが存在する方位を導出することができる。

【0073】

なお、ここでは、レーダ装置１は、全通り（ここでは、４４１通り）の方位の組合せについて角度スペクトラムを算出して物標Ａおよび物標Ｂの方位を導出したが、算出する角度スペクトラムの数を低減して物標Ａおよび物標Ｂの方位を導出することも可能である。

【0074】

例えば、レーダ装置１は、まず、一般的なレーダ装置と同様の方法で物標Ａおよび物標Ｂが存在する方位にあたりを付け、あたりを付けた方位近傍の方位、すなわち絞り込まれた方位の組合せ毎に角度スペクトラムを算出して物標Ａおよび物標Ｂの方位を導出することができる。具体的には、レーダ装置１は、最初にビート信号のピークと、図２に示すモードベクトル情報とに基づいて、物標Ａおよび物標Ｂが存在する大まかな単一方位を導出する。

【0075】

その後、レーダ装置１は、導出した単一方位から所定方位範囲内の方位の組合せに対応付けられた所定数のモードベクトルを図５に示すモードベクトル情報から選択し、選択したモードベクトルとビート信号のピークとに基づいて角度スペクトラムを順次算出する。

【0076】

そして、レーダ装置１は、算出した角度スペクトラムのうち、最も高い角度スペクトラムの算出に使用したモードベクトルに対応付けられた方位の組合せを物標Ａと物標Ｂとが存在する方位の組合せとして導出する。これにより、レーダ装置１は、物標Ａおよび物標Ｂの方位を導出するために算出する角度スペクトラムの数を低減することにより処理負荷を低減することができる。

【0077】

なお、図２および図５に示すモードベクトル情報は、レーダ装置１が記憶するモードベクトル情報７４の一例である。レーダ装置１は、例えば、図７に示す他のモードベクトル情報を記憶することも可能である。

【0078】

他のモードベクトル情報は、同時に存在し得る各物標の角度スペクトラムの差（ここでは、「パワー差」と称する）毎に作成される。具体的には、図７に示すように、他のモードベクトル情報は、物標Ｂの角度スペクトラムが物標Ａの角度スペクトラムよりも１０ｄＢ低い場合の物標Ａおよび物標Ｂの方位の組合せに、それぞれ方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルが対応付けられている。

【0079】

また、他のモードベクトル情報は、物標Ｂの角度スペクトラムが物標Ａの角度スペクトラムよりも２０ｄＢ低い場合、３０ｄＢ低い場合、４０ｄＢ低い場合についても、方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルが対応付けられている。

【0080】

例えば、物標Ｂの角度スペクトラムが物標Ａの角度スペクトラムよりも１０ｄＢ低い場合の物標Ａの方位が―１０ｄｅｇ、物標Ｂの方位が―９ｄｅｇという組合せには、
物標Ａが―１０ｄｅｇに存在する場合のモードベクトル
Ａ（−１０ｄｅｇ）＝［Ａ１（−１０ｄｅｇ）），Ａ２（−１０ｄｅｇ），
Ａ３（−１０ｄｅｇ），Ａ４（−１０ｄｅｇ）］と、
物標Ｂが―９ｄｅｇに存在し、物標Ｂの角度スペクトラムが物標Ａの角度スペクトラムよりも１０ｄＢ低い場合のモードベクトル
Ｂ（−９ｄｅｇ）＝［Ｂ１（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ，Ｂ２（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ，Ｂ３（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ，Ｂ４（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ］とを加算して作成される次のモードベクトル
Ａ（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ＝［Ａ１（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ１（−９ｄｅｇ−１０ｄＢ），Ａ２（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ２（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ，Ａ３（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ３（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ，Ａ４（−１０ｄｅｇ）＋Ｂ４（−９ｄｅｇ）−１０ｄＢ］が対応付けられる。

【0081】

レーダ装置１は、かかるパワー差および各方位の組合せに対応付けられたモードベクトルとビート信号のピークとに基づいて、各パワー差および方位の組合せ毎に、角度スペクトラムを順次算出する。

【0082】

そして、レーダ装置１は、最も高かった角度スペクトラムの算出に使用したモードベクトルに対応付けられた方位の組合せから、物標Ａおよび物標Ｂが存在する方位を導出する。さらに、レーダ装置１は、最も高かった角度スペクトラムを物標Ａの角度スペクトラムとして導出する。

【0083】

そして、レーダ装置１は、最も高かった角度スペクトラムの算出に使用したモードベクトルに対応付けられたパワー差を物標Ａの角度スペクトラムから減算した角度スペクトラムを物標Ｂの角度スペクトラムとして導出する。

【0084】

このように、レーダ装置１は、図７に示すモードベクトルを使用することによって、同時に存在する物標Ａおよび物標Ｂの方位に加え、物標Ａおよび物標Ｂの角度スペクトラムを導出することができる。

【0085】

これにより、レーダ装置１は、例えば、反射波の強度が異なる物標Ａおよび物標Ｂがレーダ装置１から略同一の距離に存在する場合に、物標Ａおよび物標Ｂのそれぞれの各方位を導出することができる。

【0086】

これにより、レーダ装置１は、例えば、図３に示すように、自車両Ｃの右斜め前方に他車両Ｃ１が存在し、他車両Ｃ１の脇に人Ｐが存在する場合に、他車両Ｃ１および人Ｐの正確な方位を導出することができる。

【0087】

次に、図８および図９を参照し、実施形態に係るレーダ装置１が実行する処理について説明する。図８および図９は、実施形態に係るレーダ装置１が実行する処理を示すフローチャートである。

【0088】

レーダ装置１は、電源が投入されている期間に所定周期で図８に示す処理を繰り返し実行する。具体的には、図８に示すように、レーダ装置１は、まず、物標へ向けて送信部２から送信波を送信する（ステップＳ１０１）。このとき、レーダ装置１は、送信部２から受信部６へ送信波を入力する。

【0089】

続いて、レーダ装置１は、送信波が物標で反射した反射波を受信する（ステップＳ１０２）。続いて、レーダ装置１は、送信波および受信波に基づいてビート信号を生成する（ステップＳ１０３）。そして、レーダ装置１は、生成したビート信号をＦＦＴ処理する（ステップＳ１０４）。

【0090】

このとき、レーダ装置１は、ビート信号を１回ＦＦＴ処理し、さらに、１回目のＦＦＴ処理結果をＦＦＴ処理する。つまり、レーダ装置１は、２回のＦＦＴ処理を行う。続いて、レーダ装置１は、１回目および２回目のＦＦＴ処理の処理結果から、それぞれピークを抽出する（ステップＳ１０５）。

【0091】

その後、レーダ装置１は、１回目のＦＦＴ処理の処理結果から抽出したピークに基づいて、物標が存在する方位を導出する方位導出処理を行う（ステップＳ１０６）。かかる方位導出処理の詳細については、図９を参照して後述する。

【0092】

続いて、レーダ装置１は、１回目のＦＦＴ処理の処理結果に基づいて物標までの距離を導出し、２回目のＦＦＴ処理の処理結果に基づいて物標との相対速度を導出して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。

【0093】

次に、レーダ装置１が実行する方位導出処理について説明する。図９に示すように、レーダ装置１は、方位導出処理を開始すると、まず、ビート信号の１回目のＦＦＴ処理の処理結果からピークを取得する（ステップＳ２０１）。

【0094】

続いて、レーダ装置１は、物標が存在する方位の絞り込みを行うか否かを判定する（ステップＳ２０２）。このとき、レーダ装置１は、現状の処理負荷が所定の処理負荷以上である場合に方位の絞り込みを行い、処理負荷が所定の処理負荷未満の場合には絞り込みを行わない。

【0095】

そして、レーダ装置１は、方位の絞り込みを行わないと判定した場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、全モードベクトルに基づいて角度スペクトラムを算出し（ステップＳ２０９）、処理をステップＳ２０７へ移す。

【0096】

また、レーダ装置１は、方位の絞り込みを行うと判定した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１で取得したピークと、単一方位モードベクトルとに基づいて単一方位毎に角度スペクトラムを順次算出する（ステップＳ２０３）。

【0097】

その後、レーダ装置１は、算出した単一方位毎の角度スペクトラムのうち、角度スペクトラムが最高だった単一方位モードベクトルに対応付けられた単一方位を取得する（ステップＳ２０４）。続いて、レーダ装置１は、ステップＳ２０４で取得した単一方位に基づいて、複数の物標の各方位を導出するために使用するモードベクトルを選択する（ステップＳ２０５）。

【0098】

例えば、レーダ装置１は、ステップＳ２０４で取得した単一方位近傍の方位の組合せが対応付けられた所定数のモードベクトルを選択する。すなわち、レーダ装置１は、ステップＳ２０３で取得した単一方位を含む所定の方位範囲内に含まれる方位の組合せが各々対応付けられた複数のモードベクトルを選択する。

【0099】

そして、レーダ装置１は、ステップＳ２０１で取得したピークと、選択した全てのモードベクトルのぞれぞれとに基づいて、モードベクトル毎に角度スペクトラムを順次算出する（ステップＳ２０６）。

【0100】

その後、レーダ装置１は、角度スペクトラムが最高だったモードベクトルに対応付けられた方位の組合せを取得する（ステップＳ２０７）。そして、レーダ装置１は、ステップＳ２０７で取得した方位の組合せを同時に存在する複数の各物標の方位の組合せとして導出し（ステップＳ２０８）、処理を終了する。

【0101】

上述したように、実施形態に係るレーダ装置１は、記憶部７３と、送信部２と、受信部６と、導出部の一例である方位演算部８３とを備える。記憶部７３は、物標を検知可能な方位の範囲内で複数の物標が同時に存在し得る方位の組合せ毎に作成されたモードベクトルと方位の組合せとが対応付けられたモードベクトル情報７４を記憶する。

【0102】

送信部２は、送信波を送信する。受信部６は、送信波が複数の物標で反射された反射波を複数の受信アンテナ５によって受信する。方位演算部８３は、反射波およびモードベクトルに基づいて物標の方位を示す角度スペクトラムを順次算出し、角度スペクトラムが最も高かったモードベクトルに対応付けられた方位の組合せを同時に存在する物標の方位の組合せとして導出する。これにより、レーダ装置１は、レーダ装置１からの距離が略同一の位置に存在する複数の各物標の方位を導出することができる。

【0103】

なお、上述した実施形態では、レーダ装置１が物標Ａおよび物標Ｂという同時に存在する２つの物標の各方位を導出する場合について説明したが、同時に存在する３つ以上の物標の各方位を導出することも可能である。

【0104】

レーダ装置１は、同時に存在する３つ以上の物標の各方位を導出する場合、３つ以上の物標が同時に存在し得る方位の組合せと、各方位の組合せ毎に作成されるモードベクトルとが対応付けられたモードベクトル情報を記憶する。そして、レーダ装置１は、同時に存在する２つの物標が存在する各方位を導出する場合と同様の手順により、各物標が存在する方位を導出することができる。

【0105】

また、上述した実施形態では、レーダ装置１が物標を検知可能な方位の範囲内に存在する全ての物標について、同時に存在する２つの物標の方位を導出したが、自車両からの距離が比較的遠い物標については、近接する２つの物標を区別する必要性が低い。

【0106】

このため、レーダ装置１は、例えば、自車両からの距離が所定距離（例えば、２０ｍ）以内の位置に存在する物標について、図５に示すモードベクトル情報を使用して物標の方位を導出してもよい。

【0107】

そして、レーダ装置１は、自車両からの距離が所定距離（例えば、２０ｍ）よりも遠い位置に存在する物標については、図２に示すモードベクトル情報を使用して物標の方位を導出してもよい。これにより、レーダ装置１は、物標の方位導出に要する処理負荷をさらに低減することができる。

【0108】

また、上述した実施形態では、レーダ装置１は、まず、一般的なレーダ装置と同様の方法で物標Ａおよび物標Ｂが存在する方位を絞り込んでから物標Ａおよび物標Ｂの方位を導出したが、これは一例である。

【0109】

レーダ装置１は、例えば、ビート信号をＦＦＴ処理した処理結果のパワーに基づいて物標Ａおよび物標Ｂが存在する方位を絞り込んでから物標Ａおよび物標Ｂの方位を導出する構成であってもよい。かかる構成によっても、レーダ装置１は、物標の方位導出に要する処理負荷を低減することができる。

【0110】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0111】

１ レーダ装置
２ 送信部
４ 送信アンテナ
５ 受信アンテナ
６ 受信部
７ 信号処理装置
２１ 信号生成部
２２ 発振器
６１ ミキサ
６２ Ａ／Ｄ変換部
７１ 送信制御部
７２ 検知部
７３ 記憶部
７４ モードベクトル情報
８１ ＦＦＴ部
８２ ピーク抽出部
８３ 方位演算部
８４ 距離相対速度演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】