特開 2022-167685 ＦＭＣＷレーダ信号処理装置及びＦＭＣＷレーダ信号処理プログラム

(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】P2022167685

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】ＦＭＣＷレーダ信号処理装置及びＦＭＣＷレーダ信号処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/34 20060101AFI20221027BHJP

【ＦＩ】

G01S13/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021073651

(22)【出願日】2021-04-23

(71)【出願人】

【識別番号】318006365

【氏名又は名称】ＪＲＣモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】西山 拓真

(72)【発明者】

【氏名】小田 康明

(72)【発明者】

【氏名】矢野 邦哲

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB24

5J070AC02

5J070AC06

5J070AC11

5J070AD06

5J070AH31

5J070AH35

5J070AK40

(57)【要約】

【課題】本開示は、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、信号処理量及びデータメモリ量を削減することを目的とする。
【解決手段】本開示は、第１段階では、第１次元方向及び第２次元方向において、フーリエ変換を実行したうえで、第１次元方向の逆空間方向及び第２次元方向の逆空間方向において、物標を検出する。そして、第２段階では、第３次元方向において、フーリエ変換を実行するにあたり、物標が検出されないデータを抽出しないで、物標が検出されたデータのみを抽出したうえで、第３次元方向の逆空間方向において、物標を検出する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ－Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダを用いるＦＭＣＷレーダ信号処理装置であって、
複数のサンプル数だけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数及び複数のアンテナ数だけ算出するビート信号算出部と、
時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第１次元方向において、前記ビート信号算出部で算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第２次元方向及び第３次元方向の全座標値を含むビート信号を抽出する第１フーリエ変換部と、
前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換部でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値及び前記第３次元方向の特定座標値を含む位相値を抽出する第２フーリエ変換部と、
前記第１次元方向及び前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度のうちのいずれか２つを検出する第１物標検出部と、
前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換部でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の物標座標値及び前記第３次元方向の全座標値を含む位相値を抽出する第３フーリエ変換部と、
前記第３次元方向において、前記第３フーリエ変換部でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値を含む位相値を抽出する第４フーリエ変換部と、
前記第１次元方向、前記第２次元方向及び前記第３次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する第２物標検出部と、
を備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ信号処理装置。

【請求項2】

前記ＦＭＣＷレーダ信号処理装置の全体でのフーリエ変換回数は、Ｎ２×Ｎ３＋Ｂ１＋Ｔ１×Ｎ３＋Ｔ２である（Ｎ２及びＮ３は、それぞれ前記第２次元方向及び前記第３次元方向の全座標値数、Ｂ１は、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ前記第１次元方向及び前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値数。）
ことを特徴とする、請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ信号処理装置。

【請求項3】

前記ＦＭＣＷレーダ信号処理装置の全体での物標検出回数は、Ｂ１×Ｂ２＋Ｂ３×Ｔ３である（Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は、それぞれ前記第１次元方向、前記第２次元方向及び前記第３次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｔ３は、前記第２物標検出部での全検出数。）
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦＭＣＷレーダ信号処理装置。

【請求項4】

前記ＦＭＣＷレーダ信号処理装置の全体での最小限の必要なメモリ量は、Ｂ１×Ｎ２×Ｎ３×Ｄである（Ｂ１は、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｎ２及びＮ３は、それぞれ前記第２次元方向及び前記第３次元方向の全座標値数、Ｄは、前記第１フーリエ変換部での各フーリエ変換結果のデータ型に応じたデータ量。）
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のＦＭＣＷレーダ信号処理装置。

【請求項5】

ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ－Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダを用いるＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムであって、
複数のサンプル数だけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数及び複数のアンテナ数だけ算出するビート信号算出ステップと、
時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第１次元方向において、前記ビート信号算出ステップで算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第２次元方向及び第３次元方向の全座標値を含むビート信号を抽出する第１フーリエ変換ステップと、
前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換ステップでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値及び前記第３次元方向の特定座標値を含む位相値を抽出する第２フーリエ変換ステップと、
前記第１次元方向及び前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度のうちのいずれか２つを検出する第１物標検出ステップと、
前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換ステップでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の物標座標値及び前記第３次元方向の全座標値を含む位相値を抽出する第３フーリエ変換ステップと、
前記第３次元方向において、前記第３フーリエ変換ステップでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値を含む位相値を抽出する第４フーリエ変換ステップと、
前記第１次元方向、前記第２次元方向及び前記第３次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する第２物標検出ステップと、
を順にコンピュータに実行させるためのＦＭＣＷレーダ信号処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ－Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダを用いるＦＭＣＷレーダ信号処理技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ＦＭＣＷレーダを用いるＦＭＣＷレーダ信号処理技術が、特許文献１及び非特許文献１に開示されており、ミリ波帯等の高周波帯及びＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）等のアンテナ配列に適用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－３１５４４７号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】ミリ波レーダの基礎１［距離・速度・角度検出について］、［ｏｎｌｉｎｅ］、丸文株式会社、［令和３年４月７日検索］、＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｒｕｂｕｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｅｒｖｉｃｅ／ｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｑｕａｒｅ／ａ７ｉｊｋｄ００００００ｄｔｙｄ．ｈｔｍｌ＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術のＦＭＣＷレーダ信号処理装置の構成を図１に示す。従来技術のＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムの手順を図２に示す。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１は、送信アンテナ１、受信アンテナ２－１～２－ａ、ミキサ３－１～３－ａ、発振器４、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部５－１～５－ａ、距離解析部６－１～６－ａ、データ記憶部７、速度解析部８－１～８－ａ、データ記憶部９、角度解析部１０、データ記憶部１１及び物標検出部１２を備える。

【0006】

ミキサ３－１～３－ａ、発振器４及びＡ／Ｄ変換部５－１～５－ａは、複数のサンプル数Ｎｓだけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数Ｎｃ及び複数のアンテナ数Ｎａだけ算出する（図２の左上欄）。

【0007】

距離解析部６－１～６－ａは、時間経過方向において、ミキサ３－１～３－ａ等で算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向の全座標値を含むビート信号を抽出する（図２の左上欄及び右上欄）。距離解析部６－１～６－ａでのフーリエ変換回数は、Ｎｃ×Ｎａである。

【0008】

データ記憶部７は、距離解析部６－１～６－ａでのフーリエ変換結果を記憶する（図２の右上欄）。データ記憶部７での必要なメモリ量は、Ｂｒ×Ｎｃ×Ｎａ×Ｄである（Ｂｒは、距離ビン方向の全ビン数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。）。

【0009】

速度解析部８－１～８－ａは、チャープ回数方向において、距離解析部６－１～６－ａでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、距離ビン方向の全ビン値及びアンテナ配列方向の全座標値を含む位相値を抽出する（図２の右上欄及び左下欄）。速度解析部８－１～８－ａでのフーリエ変換回数は、Ｂｒ×Ｎａである。

【0010】

データ記憶部９は、速度解析部８－１～８－ａでのフーリエ変換結果を記憶する（図２の左下欄）。データ記憶部９での必要なメモリ量は、Ｂｒ×Ｂｖ×Ｎａ×Ｄである（Ｂｖは、速度ビン方向の全ビン数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。）。

【0011】

角度解析部１０は、アンテナ配列方向において、速度解析部８－１～８－ａでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、距離ビン方向及び速度ビン方向の全ビン値を含む位相値を抽出する（図２の左下欄及び右下欄）。角度解析部１０でのフーリエ変換回数は、Ｂｒ×Ｂｖである。

【0012】

データ記憶部１１は、角度解析部１０でのフーリエ変換結果を記憶する（図２の右下欄）。データ記憶部１１での必要なメモリ量は、Ｂｒ×Ｂｖ×Ｂａ×Ｄである（Ｂａは、角度ビン方向の全ビン数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。）。

【0013】

物標検出部１２は、閾値検出を行なったうえで、距離ビン方向、速度ビン方向及び角度ビン方向の物標ビン値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する（図２の右下欄）。物標検出部１２での物標検出回数は、Ｂｒ×Ｂｖ×Ｂａである。

【0014】

ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体でのフーリエ変換回数は、Ｎｃ×Ｎａ＋Ｂｒ×Ｎａ＋Ｂｒ×Ｂｖである。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体でのフーリエ変換計算量は、Ｎｃ×Ｎａ×Ｂｒ×ｌоｇ_２Ｂｒ＋Ｂｒ×Ｎａ×Ｂｖ×ｌоｇ_２Ｂｖ＋Ｂｒ×Ｂｖ×Ｂａ×ｌоｇ_２Ｂａである。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体での物標検出回数は、Ｂｒ×Ｂｖ×Ｂａである。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体での最小限の必要なメモリ量は、Ｂｒ×Ｂｖ×Ｂａ×Ｄである（メモリの上書きをしている。）。

【0015】

例えば、Ｎｓ＝１２８、Ｎｃ＝１２８、Ｎａ＝１６、Ｂｒ＝１２８、Ｂｖ＝２５６、Ｂａ＝３２であるとする。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体でのフーリエ変換回数は、３６，８６４である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体でのフーリエ変換計算量は、１１，２７２，１９２である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体での物標検出回数は、１，０４８，５７６である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体での最小限の必要なメモリ量は、１，０４８，５７６×Ｄである。そして、フーリエ変換でゼロ補間するときや、アレイアンテナを仮想拡張するときに、データ型に応じたデータ量Ｄが増えるため、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１の全体での最小限の必要なメモリ量が増える。

【0016】

このように、従来技術では、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ１を実機に実装するにあたり、信号処理量及びデータメモリ量を削減することが困難であった。

【0017】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、信号処理量及びデータメモリ量を削減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

前記課題を解決するにあたり、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちのいずれかを、第１次元方向、第２次元方向及び第３次元方向と定義する。そして、距離ビン方向、速度ビン方向及び角度ビン方向のうちのいずれかを、第１次元方向の逆空間方向、第２次元方向の逆空間方向及び第３次元方向の逆空間方向と定義する。

【0019】

前記課題を解決するために、第１段階では、第１次元方向及び第２次元方向において、フーリエ変換を実行したうえで、第１次元方向の逆空間方向及び第２次元方向の逆空間方向において、物標を検出する。そして、第２段階では、第３次元方向において、フーリエ変換を実行するにあたり、物標が検出されないデータを抽出しないで、物標が検出されたデータのみを抽出したうえで、第３次元方向の逆空間方向において、物標を検出する。

【0020】

具体的には、本開示は、ＦＭＣＷレーダを用いるＦＭＣＷレーダ信号処理装置であって、複数のサンプル数だけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数及び複数のアンテナ数だけ算出するビート信号算出部と、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第１次元方向において、前記ビート信号算出部で算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第２次元方向及び第３次元方向の全座標値を含むビート信号を抽出する第１フーリエ変換部と、前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換部でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値及び前記第３次元方向の特定座標値を含む位相値を抽出する第２フーリエ変換部と、前記第１次元方向及び前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度のうちのいずれか２つを検出する第１物標検出部と、前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換部でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の物標座標値及び前記第３次元方向の全座標値を含む位相値を抽出する第３フーリエ変換部と、前記第３次元方向において、前記第３フーリエ変換部でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値を含む位相値を抽出する第４フーリエ変換部と、前記第１次元方向、前記第２次元方向及び前記第３次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する第２物標検出部と、を備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ信号処理装置である。

【0021】

また、本開示は、ＦＭＣＷレーダを用いるＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムであって、複数のサンプル数だけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数及び複数のアンテナ数だけ算出するビート信号算出ステップと、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第１次元方向において、前記ビート信号算出ステップで算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちの第２次元方向及び第３次元方向の全座標値を含むビート信号を抽出する第１フーリエ変換ステップと、前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換ステップでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値及び前記第３次元方向の特定座標値を含む位相値を抽出する第２フーリエ変換ステップと、前記第１次元方向及び前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度のうちのいずれか２つを検出する第１物標検出ステップと、前記第２次元方向において、前記第１フーリエ変換ステップでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第１次元方向の逆空間方向の物標座標値及び前記第３次元方向の全座標値を含む位相値を抽出する第３フーリエ変換ステップと、前記第３次元方向において、前記第３フーリエ変換ステップでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値を含む位相値を抽出する第４フーリエ変換ステップと、前記第１次元方向、前記第２次元方向及び前記第３次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する第２物標検出ステップと、を順にコンピュータに実行させるためのＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムである。

【0022】

これらの構成によれば、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、フーリエ変換回数、物標検出回数及びデータメモリ量を削減することができる。

【0023】

また、本開示は、前記ＦＭＣＷレーダ信号処理装置の全体でのフーリエ変換回数は、Ｎ２×Ｎ３＋Ｂ１＋Ｔ１×Ｎ３＋Ｔ２である（Ｎ２及びＮ３は、それぞれ前記第２次元方向及び前記第３次元方向の全座標値数、Ｂ１は、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ前記第１次元方向及び前記第２次元方向の逆空間方向の物標座標値数。）ことを特徴とするＦＭＣＷレーダ信号処理装置である。

【0024】

この構成によれば、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、フーリエ変換回数をＮ２×Ｎ３＋Ｂ１＋Ｔ１×Ｎ３＋Ｔ２に削減することができる。

【0025】

また、本開示は、前記ＦＭＣＷレーダ信号処理装置の全体での物標検出回数は、Ｂ１×Ｂ２＋Ｂ３×Ｔ３である（Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は、それぞれ前記第１次元方向、前記第２次元方向及び前記第３次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｔ３は、前記第２物標検出部での全検出数。）ことを特徴とするＦＭＣＷレーダ信号処理装置である。

【0026】

この構成によれば、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、物標検出回数をＢ１×Ｂ２＋Ｂ３×Ｔ３に削減することができる。

【0027】

また、本開示は、前記ＦＭＣＷレーダ信号処理装置の全体での最小限の必要なメモリ量は、Ｂ１×Ｎ２×Ｎ３×Ｄである（Ｂ１は、前記第１次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｎ２及びＮ３は、それぞれ前記第２次元方向及び前記第３次元方向の全座標値数、Ｄは、前記第１フーリエ変換部での各フーリエ変換結果のデータ型に応じたデータ量。）ことを特徴とするＦＭＣＷレーダ信号処理装置である。

【0028】

この構成によれば、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、最小限の必要なデータメモリ量をＢ１×Ｎ２×Ｎ３×Ｄに削減することができる。

【発明の効果】

【0029】

このように、本開示は、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置を実機に実装するにあたり、信号処理量及びデータメモリ量を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】従来技術のＦＭＣＷレーダ信号処理装置の構成を示す図である。

【図2】従来技術のＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムの手順を示す図である。

【図3】第１実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理装置の構成を示す図である。

【図4】第１実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムの手順を示す図である。

【図5】第２実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理装置の構成を示す図である。

【図6】第２実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムの手順を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0032】

（第１実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理装置）
第１段階では、時間経過方向及びチャープ回数方向において、フーリエ変換を実行したうえで、距離ビン方向及び速度ビン方向において、物標を検出する。第２段階では、アンテナ配列方向において、フーリエ変換を実行するにあたり、物標が検出されないデータを抽出しないで、物標が検出されたデータのみを抽出したうえで、角度ビン方向において、物標を検出する。以下では、各段階を具体的に説明する。

【0033】

第１実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理装置の構成を図３に示す。第１実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムの手順を図４に示す。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２は、送信アンテナ２１、受信アンテナ２２－１～２２－ａ、ミキサ２３－１～２３－ａ、発振器２４、Ａ／Ｄ変換部２５－１～２５－ａ、距離解析部２６－１～２６－ａ、データ記憶部２７、速度解析部２８、物標検出部２９、リスト記憶部３０、速度解析部３１、角度解析部３２、物標検出部３３及びリスト記憶部３４を備える。

【0034】

ミキサ２３－１～２３－ａ、発振器２４及びＡ／Ｄ変換部２５－１～２５－ａは、複数のサンプル数Ｎｓだけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数Ｎｃ及び複数のアンテナ数Ｎａだけ算出する（図４の左上欄）。

【0035】

距離解析部２６－１～２６－ａは、時間経過方向において、ミキサ２３－１～２３－ａ等で算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向の全座標値を含むビート信号を抽出する（図４の左上欄及び中上欄）。距離解析部２６－１～２６－ａでのフーリエ変換回数は、Ｎｃ×Ｎａである。

【0036】

データ記憶部２７は、距離解析部２６－１～２６－ａでのフーリエ変換結果を記憶する（図４の中上欄）。データ記憶部２７での必要なメモリ量は、Ｂｒ×Ｎｃ×Ｎａ×Ｄである（Ｂｒは、距離ビン方向の全ビン数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。）。

【0037】

速度解析部２８は、チャープ回数方向において、距離解析部２６－１～２６－ａでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、距離ビン方向の全ビン値及びアンテナ配列方向の特定座標値（１個の座標値）を含む位相値を抽出する（図４の中上欄及び右上欄）。速度解析部２８でのフーリエ変換回数は、Ｂｒ×１＝Ｂｒである。

【0038】

物標検出部２９は、閾値検出を行なったうえで、距離ビン方向及び速度ビン方向の物標ビン値に基づいて、物標距離及び物標速度を検出する（図４の右上欄）。物標検出部２９での物標検出回数は、Ｂｒ×Ｂｖである（Ｂｖは、速度ビン方向の全ビン数。）。

【0039】

リスト記憶部３０は、物標検出部２９での物標検出結果及びフーリエ変換強度を記憶する（図４の右上欄）。リスト記憶部３０での必要なメモリ量は、Ｔｒ×Ｄ又はＴｖ×Ｄである（Ｔｒ（図４では１）は、距離ビン方向の全検出数、Ｔｖ（図４では１）は、速度ビン方向の全検出数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。同一の距離／速度ビン値において、複数の物標が存在することがあるため、ＴｒとＴｖとは、異なることもあり得る。）。

【0040】

速度解析部３１は、チャープ回数方向において、距離解析部２６－１～２６－ａでのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、距離ビン方向の物標ビン値（図４では、１個のビン値）及びアンテナ配列方向の全座標値を含む位相値を抽出する（図４の左下欄及び中下欄）。速度解析部３１でのフーリエ変換回数は、Ｔｒ×Ｎａである。

【0041】

ここで、速度解析部２８は、アンテナ配列方向の特定座標値（１個の座標値）を含む位相値のみをフーリエ変換する。そこで、速度解析部３１は、アンテナ配列方向の全座標値を含む位相値をフーリエ変換する。すると、角度解析部３２の処理が可能となる。

【0042】

角度解析部３２は、アンテナ配列方向において、速度解析部３１でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、速度ビン方向の物標ビン値（図４では、１個のビン値）を含む位相値を抽出する（図４の中下欄及び右下欄）。角度解析部３２でのフーリエ変換回数は、Ｔｖである（Ｔｖ（図４では１）は、速度ビン方向の全検出数。）。

【0043】

物標検出部３３は、閾値検出を行なったうえで、距離ビン方向、速度ビン方向及び角度ビン方向の物標ビン値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する（図４の右下欄）。物標検出部３３での物標検出回数は、Ｂａ×Ｔａである（Ｂａは、角度ビン方向の全ビン数、Ｔａ（図４では１）は、物標検出部３３での全検出数。）。

【0044】

リスト記憶部３４は、物標検出部３３での物標検出結果及びフーリエ変換強度を記憶する（図４の右下欄）。リスト記憶部３４での必要なメモリ量は、Ｔａ×Ｄである（Ｄは、データ型に応じたデータ量。同一の距離／速度／角度ビン値において、複数の物標が存在することがあるため、Ｔａは、Ｔｒ及びＴｖと異なることもあり得る。）。

【0045】

ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体でのフーリエ変換回数は、Ｎｃ×Ｎａ＋Ｂｒ＋Ｔｒ×Ｎａ＋Ｔｖである。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体でのフーリエ変換計算量は、Ｎｃ×Ｎａ×Ｂｒ×ｌоｇ_２Ｂｒ＋Ｂｒ×Ｂｖ×ｌоｇ_２Ｂｖ＋Ｔｒ×Ｎａ×Ｂｖ×ｌоｇ_２Ｂｖ＋Ｔｖ×Ｂａ×ｌоｇ_２Ｂａである。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体での物標検出回数は、Ｂｒ×Ｂｖ＋Ｂａ×Ｔａである。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体での最小限の必要なメモリ量は、Ｂｒ×Ｎｃ×Ｎａ×Ｄである（速度解析部２８より以降において、データ記憶部２７から必要なデータを読み出し、途中の演算結果を保存することなく破棄すればよいため、データ記憶部２７のメモリ量を確保すれば足りる。）。

【0046】

例えば、Ｎｓ＝１２８、Ｎｃ＝１２８、Ｎａ＝１６、Ｂｒ＝１２８、Ｂｖ＝２５６、Ｂａ＝３２であるとする。ただし、最悪条件として、物標検出部３３での全検出数は、最大検出数の５１２であり、距離ビン方向の物標ビン値数は、全ビン値数の１２８である。

【0047】

ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体でのフーリエ変換回数は、４，７３６である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体でのフーリエ変換計算量は、６，３７３，３７６である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体での物標検出回数は、４９，１５２である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体での最小限の必要なメモリ量は、２６２，１４４×Ｄである。そして、フーリエ変換でゼロ補間するときや、アレイアンテナを仮想拡張するときに、データ型に応じたデータ量Ｄが増えるとしても、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２の全体での最小限の必要なメモリ量が大きくは増えない。

【0048】

このように、第１実施形態では、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ２を実機に実装するにあたり、信号処理量及びデータメモリ量を削減することが容易になる。

【0049】

（第２実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理装置）
第２実施形態では、第１実施形態を拡張する。時間経過方向、チャープ回数方向及びアンテナ配列方向のうちのいずれかを、第１次元方向、第２次元方向及び第３次元方向と定義する。距離ビン方向、速度ビン方向及び角度ビン方向のうちのいずれかを、第１次元方向の逆空間方向、第２次元方向の逆空間方向及び第３次元方向の逆空間方向と定義する。

【0050】

第１段階では、第１次元方向及び第２次元方向において、フーリエ変換を実行したうえで、第１次元方向の逆空間方向及び第２次元方向の逆空間方向において、物標を検出する。第２段階では、第３次元方向において、フーリエ変換を実行するにあたり、物標が検出されないデータを抽出しないで、物標が検出されたデータのみを抽出したうえで、第３次元方向の逆空間方向において、物標を検出する。以下では、各段階を具体的に説明する。

【0051】

第２実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理装置の構成を図５に示す。第２実施形態のＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムの手順を図６に示す。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ３は、送信アンテナ４１、受信アンテナ４２－１～４２－ａ、ミキサ４３－１～４３－ａ、発振器４４、Ａ／Ｄ変換部４５－１～４５－ａ、第１解析部４６、データ記憶部４７、第２解析部４８、物標検出部４９、リスト記憶部５０、第２解析部５１、第３解析部５２、物標検出部５３及びリスト記憶部５４を備える。

【0052】

ミキサ４３－１～４３－ａ、発振器４４及びＡ／Ｄ変換部４５－１～４５－ａは、複数のサンプル数だけサンプリングした送信信号と受信信号との間のビート信号を、複数のチャープ数及び複数のアンテナ数だけ算出する（図６の左上欄）。複数のサンプル数、複数のチャープ数及び複数のアンテナ数のうちのいずれかを、Ｎ１、Ｎ２及びＮ３と定義する。

【0053】

第１解析部４６は、第１次元方向において、ミキサ４３－１～４３－ａ等で算出されたビート信号をフーリエ変換するにあたり、第２次元方向及び第３次元方向の全座標値を含むビート信号を抽出する（図６の左上欄及び中上欄）。第１解析部４６でのフーリエ変換回数は、Ｎ２×Ｎ３である。

【0054】

データ記憶部４７は、第１解析部４６でのフーリエ変換結果を記憶する（図６の中上欄）。データ記憶部４７での必要なメモリ量は、Ｂ１×Ｎ２×Ｎ３×Ｄである（Ｂ１は、第１次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。）。

【0055】

第２解析部４８は、第２次元方向において、第１解析部４６でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、第１次元方向の逆空間方向の全座標値及び第３次元方向の特定座標値（１個の座標値）を含む位相値を抽出する（図６の中上欄及び右上欄）。第２解析部４８でのフーリエ変換回数は、Ｂ１×１＝Ｂ１である。

【0056】

物標検出部４９は、閾値検出を行なったうえで、第１次元方向及び第２次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度のうちのいずれか２つを検出する（図６の右上欄）。物標検出部４９での物標検出回数は、Ｂ１×Ｂ２である（Ｂ２は、第２次元方向の逆空間方向の全座標値数。）。

【0057】

リスト記憶部５０は、物標検出部４９での物標検出結果及びフーリエ変換強度を記憶する（図６の右上欄）。リスト記憶部５０での必要なメモリ量は、Ｔ１×Ｄ又はＴ２×Ｄである（Ｔ１（図６では１）は、第１次元方向の逆空間方向の全検出数、Ｔ２（図６では１）は、第２次元方向の逆空間方向の全検出数、Ｄは、データ型に応じたデータ量。同一の第１／第２次元方向の逆空間方向の座標値において、複数の物標が存在することがあるため、Ｔ１とＴ２とは、異なることもあり得る。）。

【0058】

第２解析部５１は、第２次元方向において、第１解析部４６でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、第１次元方向の逆空間方向の物標座標値（図６では、１個の座標値）及び第３次元方向の全座標値を含む位相値を抽出する（図６の左下欄及び中下欄）。第２解析部５１でのフーリエ変換回数は、Ｔ１×Ｎ３である。

【0059】

ここで、第２解析部４８は、第３次元方向の特定座標値（１個の座標値）を含む位相値のみをフーリエ変換する。そこで、第２解析部５１は、第３次元方向の全座標値を含む位相値をフーリエ変換する。すると、第３解析部５２の処理が可能となる。

【0060】

第３解析部５２は、第３次元方向において、第２解析部５１でのフーリエ変換結果の位相値をフーリエ変換するにあたり、第２次元方向の逆空間方向の物標座標値（図６では、１個の座標値）を含む位相値を抽出する（図６の中下欄及び右下欄）。第３解析部５２でのフーリエ変換回数は、Ｔ２である（Ｔ２（図６では１）は、第２次元方向の逆空間方向の全検出数。）。

【0061】

物標検出部５３は、閾値検出を行なったうえで、第１次元方向、第２次元方向及び第３次元方向の逆空間方向の物標座標値に基づいて、物標距離、物標速度及び物標角度を検出する（図６の右下欄）。物標検出部５３での物標検出回数は、Ｂ３×Ｔ３である（Ｂ３は、第３次元方向の逆空間方向の全座標値数、Ｔ３（図６では１）は、物標検出部５３での全検出数。）。

【0062】

リスト記憶部５４は、物標検出部５３での物標検出結果及びフーリエ変換強度を記憶する（図６の右下欄）。リスト記憶部５４での必要なメモリ量は、Ｔ３×Ｄである（Ｄは、データ型に応じたデータ量。同一の第１／第２／第３次元方向の逆空間方向の座標値において、複数の物標が存在することがあるため、Ｔ３は、Ｔ１及びＴ２と異なることもあり得る。）。

【0063】

ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ３の全体でのフーリエ変換回数は、Ｎ２×Ｎ３＋Ｂ１＋Ｔ１×Ｎ３＋Ｔ２である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ３の全体でのフーリエ変換計算量は、Ｎ２×Ｎ３×Ｂ１×ｌоｇ_２Ｂ１＋Ｂ１×Ｂ２×ｌоｇ_２Ｂ２＋Ｔ１×Ｎ３×Ｂ２×ｌоｇ_２Ｂ２＋Ｔ２×Ｂ３×ｌоｇ_２Ｂ３である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ３の全体での物標検出回数は、Ｂ１×Ｂ２＋Ｂ３×Ｔ３である。ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ３の全体での最小限の必要なメモリ量は、Ｂ１×Ｎ２×Ｎ３×Ｄである（第２解析部４８より以降において、データ記憶部４７から必要なデータを読み出し、途中の演算結果を保存することなく破棄すればよいため、データ記憶部４７のメモリ量を確保すれば足りる。）。

【0064】

このように、第２実施形態でも、ＦＭＣＷレーダ信号処理装置Ｒ３を実機に実装するにあたり、信号処理量及びデータメモリ量を削減することが容易になる。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本開示のＦＭＣＷレーダ信号処理装置及びＦＭＣＷレーダ信号処理プログラムは、ミリ波帯等の高周波帯及びＭＩＭＯ等のアンテナ配列に適用することができる。

【符号の説明】

【0066】

Ｒ１：ＦＭＣＷレーダ信号処理装置
１：送信アンテナ
２－１、２－ａ：受信アンテナ
３－１、３－ａ：ミキサ
４：発振器
５－１、５－ａ：Ａ／Ｄ変換部
６－１、６－ａ：距離解析部
７：データ記憶部
８－１、８－ａ：速度解析部
９：データ記憶部
１０：角度解析部
１１：データ記憶部
１２：物標検出部
Ｒ２：ＦＭＣＷレーダ信号処理装置
２１：送信アンテナ
２２－１、２２－ａ：受信アンテナ
２３－１、２３－ａ：ミキサ
２４：発振器
２５－１、２５－ａ：Ａ／Ｄ変換部
２６－１、２６－ａ：距離解析部
２７：データ記憶部
２８：速度解析部
２９：物標検出部
３０：リスト記憶部
３１：速度解析部
３２：角度解析部
３３：物標検出部
３４：リスト記憶部
Ｒ３：ＦＭＣＷレーダ信号処理装置
４１：送信アンテナ
４２－１、４２－ａ：受信アンテナ
４３－１、４３－ａ：ミキサ
４４：発振器
４５－１、４５－ａ：Ａ／Ｄ変換部
４６：第１解析部
４７：データ記憶部
４８：第２解析部
４９：物標検出部
５０：リスト記憶部
５１：第２解析部
５２：第３解析部
５３：物標検出部
５４：リスト記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】