特許7124037方法、コンピュータプログラム製品、装置、および周波数変調連続波レーダーシステム
(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】
(24)【登録日】2022-08-15
(45)【発行日】2022-08-23
(54)【発明の名称】方法、コンピュータプログラム製品、装置、および周波数変調連続波レーダーシステム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/36 20060101AFI20220816BHJP
G01S 13/34 20060101ALI20220816BHJP
G06F 17/14 20060101ALI20220816BHJP
【ＦＩ】
G01S7/36
G01S13/34
G06F17/14
【請求項の数】
15
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020186310
(22)【出願日】2020-11-09
(65)【公開番号】P2021099309
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2022-03-16
(31)【優先権主張番号】19209487
(32)【優先日】2019-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】502208205
【氏名又は名称】アクシス アーベー
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ヴェンナシュテン， ヨハン
(72)【発明者】
【氏名】サクニーニ， アダム
【審査官】渡辺 慶人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０７４５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１８０７０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１７１００１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６８１０３４２（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】欧州特許出願公開第０３１７３８１２（ＥＰ，Ａ１）
【文献】小林 遼爾 ほか，ゼロ挿入補間干渉抑圧法を適用したＦＭＣＷレーダにおける検出誤り発生メカニズムと閾値設計に関する検討，電子情報通信学会技術研究報告，日本，一般社団法人電子情報通信学会，2018年08月23日，第118巻 第200号，Pages: 1-6，ISSN: 0913-5685
【文献】HE, Mi et al.，Polarimetric Extraction Technique of Atmospheric Targets Based on Double sLdr and Morphology，2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium，米国，IEEE，2011年10月20日，Pages: 3245-3248，インターネット: <URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6048811><DOI: 10.1109/IGARSS.2011.6049911>
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／６４
１３／００ － １７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
干渉低減されたレーダー画像を生成するための、コンピュータに実装された方法であって、処理ユニットにより、
ビート信号の測定シーケンスを受信することであって、各ビート信号は複数のセグメントを含み、各セグメントは或る振幅を有し、ｊ番目のビート信号のｉ番目のセグメントは、振幅Ａｉ，ｊを有するセグメントｉ，ｊとして識別可能であり、ここで、ｉ＝１、…、ａ、ｊ＝１、…、ｂである、ビート信号の測定シーケンスを受信すること、
ビート信号の前記測定シーケンス内で１つまたは複数の干渉セグメントを識別することであって、干渉セグメントは干渉を受けるセグメントである、１つまたは複数の干渉セグメントを識別すること、
ビート信号の前記測定シーケンスの改変された表現を、要素ｙｉ，ｊを有する行列Ｙ
ここで、ｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊであり、ｍｉ，ｊはマスキング値であり、前記マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されるか否かに依存し、前記マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントでない場合と比較して、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントである場合、より低い値に設定される、ビート信号の前記測定シーケンスを改変すること、
ビート信号の前記測定シーケンスの前記改変を表す改変用マスクを作成することであって、前記改変用マスクは、要素ｍｉ，ｊを有する行列Ｍ
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を含み、
これにより、ビート信号の前記測定シーケンスを改変することは干渉効果を少なくとも部分的に除去し、再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定することは、前記改変によって作成される画像アーチファクトを少なくとも部分的に除去する、方法。
【請求項2】
前記１つまたは複数の干渉セグメントの少なくとも１つは、セグメント振幅、
前記セグメント振幅と参照セグメント振幅との差、および、
前記セグメント振幅と参照セグメント振幅との前記差の微分
のうちの少なくとも１つを、１つまたは複数の閾値と比較することによって識別される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定するステップは、ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記再構成されるレンジ・ドップラ画像【請求項5】
セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別される場合、マスキング値ｍｉ，ｊを最小値に設定することをさらに含み、前記最小値は前記行列Ｍの最小値である、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記最小値は０である、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
干渉セグメントとして識別されるセグメントに対応する全てのマスキング値は同じ最小値に設定される、請求項５または６に記載の方法。
【請求項8】
セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されない場合、マスキング値ｍｉ，ｊを最大値に設定することをさらに含み、前記最大値は前記行列Ｍの最大値である、請求項５～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記マスキング値は、前記行列Ｍ内の少なくとも１つの窓関数を形成するように構成され、前記窓関数は、前記行列Ｍの行ｉ内の要素であって、前記行内の前記要素のうちの１つの要素は、干渉セグメントとして識別されるセグメントｉ，ｊに対応する要素ｉ，ｊであり、前記窓関数は、前記行に沿って要素ｉ，ｊの最小値から、干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する要素の最大値まで連続して増加する要素値を有するように構成される、前記行列Ｍの行ｉ内の要素、または、
前記行列Ｍの列ｊ内の要素であって、前記列内の前記要素のうちの１つの要素は、干渉セグメントとして識別されるセグメントｉ，ｊに対応する要素ｉ，ｊであり、前記窓関数は、前記列に沿って要素ｉ，ｊの最小値から、干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する要素の最大値まで連続して増加する要素値を有するように構成される、前記行列Ｍの列ｊ内の要素
を含む、請求項５～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記窓関数は、ハン窓、ブラックマン窓、ハミング窓、バートレット窓、またはフラットトップ窓のうちの１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像逆マスクＧを作成することであって、Ｇは要素ｇｕ，ｖを有する行列であり、各要素ｇｕ，ｖは、行列
の逆フーリエ変換であるように
を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
Ｇの前記要素ｇｕ，ｖは、ここで、
【請求項13】
コンピュータ可読命令を記憶するコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読命令は、処理ユニット上で実行されると、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を前記処理ユニットに実施させる、コンピュータプログラム製品。
【請求項14】
干渉低減されたレーダー画像を生成するための装置であって、当該装置は制御回路を備え、前記制御回路は、ビート信号の測定シーケンスを受信することであって、各ビート信号は複数のセグメントを含み、各セグメントは或る振幅を有し、ｊ番目のビート信号のｉ番目のセグメントは、振幅Ａｉ，ｊを有するセグメントｉ，ｊとして識別可能であり、ここで、ｉ＝１、…、ａ、ｊ＝１、…、ｂである、ビート信号の測定シーケンスを受信することと、
ビート信号の前記測定シーケンス内で少なくとも１つの干渉セグメントを識別することであって、前記干渉セグメントは干渉を受けるセグメントである、少なくとも１つの干渉セグメントを識別することと、
ビート信号の前記測定シーケンスの改変された表現を、要素ｙｉ，ｊを有する行列Ｙ
ここで、ｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊであり、ｍｉ，ｊはマスキング値であり、前記マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されるか否かに依存し、前記マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントでない場合と比較して、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントである場合、より低い値に設定される、ビート信号の前記測定シーケンスを改変することと、
ビート信号の前記測定シーケンスの前記改変を表す改変用マスクを作成することであって、前記改変用マスクは、要素ｍｉ，ｊを有する行列Ｍ
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を行うよう構成され、
これにより、ビート信号の前記測定シーケンスを改変することは干渉効果を少なくとも部分的に除去し、再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定することは、前記改変によって作成される画像アーチファクトを少なくとも部分的に除去する、装置。
【請求項15】
レーダーユニットおよび請求項１４に記載の装置を備える周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｍｏｄｕｌａｔｅｄ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ－ｗａｖｅ）レーダーシステムであって、前記レーダーユニットは、
信号の第１のシーケンスを送信するように構成された送信アンテナと、
前記送信アンテナによって送信される信号の前記第１のシーケンスに応答して、信号の第２のシーケンスを受信するように構成された受信アンテナと、
ビート信号のシーケンスを生成するために信号の前記第１のシーケンスおよび信号の前記第２のシーケンスを混合するように構成されたミキサーとを備え、
前記レーダーユニットは、ビート信号の前記シーケンスをビート信号の測定シーケンスとして前記装置に送出するように構成され、これにより、前記装置は前記干渉低減されたレーダー画像を生成する、レーダーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、レーダー画像化に関し、より詳細には、干渉低減されたレーダー画像を生成することに関する。
【背景技術】
【0002】
監視モニタリングのためにまた乗り物においてレーダーを使用することは、益々一般的になっており、なぜならば、これが、オブジェクトの距離、速度、および角度が測定されることを可能にするからである。例えば、レーダーユニットは、監視カメラに対する補完物として使用されて、シーン内のオブジェクトに関する情報を提供することができる。
【0003】
１つのタイプのレーダーは、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｍｏｄｕｌａｔｅｄ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ－ｗａｖｅ）レーダーである。ＦＭＣＷレーダーは、「チャープ（ｃｈｉｒｐ）」と呼ばれるレーダー波信号を送信する。チャープは、その周波数が、時間と共に、しばしば線形に変化する、周期的な、しばしば正弦的な信号である。ＦＭＣＷレーダーは、例えば、受信アンテナによって、レーダー波信号の反射を受信し、反射は、例えば、シーン内の可動オブジェクトからやって来る。送信信号を受信信号と混合することによって、ビート信号を生成することができる。ビート信号のシーケンスを生成するために、プロセスを順次反復することができる。ビート信号のシーケンスは、その後、例えばオブジェクトまでの距離およびオブジェクトの速度の情報を含むレンジ・ドップラ画像に変換することができる。ＦＭＣＷレーダーは、しばしば、チャープのシーケンスを送信し、その後、新しいチャープのシーケンスを送信する前に、しばらくの間、沈黙している。こうして、幾つかのビート信号のシーケンスを受信することができ、ビート信号の各シーケンスをフレームと呼ぶことができ、フレームは、シーンの所定の時点のスナップショット（ｓｎａｐｓｈｏｔ ｉｎ ｔｉｍｅ）に対応する。ＦＭＣＷレーダーシステムは、しばしば幾つかの受信アンテナを備える。少なくとも２つのアンテナが使用されるとき、オブジェクトに対する角度を推定することもできる。
【0004】
現在のレーダーシステムは多くの利点を有するが、改善の余地が存在する。
【0005】
レーダーの使用がより一般的になってきているため、異なるレーダーが互いに干渉し始めるリスクの増加が存在する。例示するために、交通量をモニターするために使用されるレーダーは、そばを通過する乗り物に搭載されたレーダーからの干渉を受ける場合がある。干渉の結果として、レーダーの機能は、悪化するまたは最悪の場合完全に失敗する場合がある。
【0006】
したがって、ＦＭＣＷレーダーシステムからのレーダー画像における干渉を低減する方法を提供することが本発明の目的である。ターゲット検出の高い可能性および誤ったターゲット検出の低い可能性を可能にするレーダー画像を提供することが、本発明のさらなる目的である。
【0007】
本発明の上記のまた他の目的は、独立請求項において規定される発明によって少なくとも部分的に満たされる。好ましい実施形態は、従属請求項において述べられる。
【発明の概要】
【0008】
本発明の第１の態様によれば、干渉低減されたレーダー画像を生成するための方法が提供され、方法は、
ビート信号の測定シーケンスを受信することであって、各ビート信号は複数のセグメントを含み、各セグメントは或る振幅を有し、ｊ番目のビート信号のｉ番目のセグメントは、振幅Ａｉ，ｊを有するセグメントｉ，ｊとして識別可能であり、ここで、ｉ＝１、…、ａ、ｊ＝１、…、ｂである、受信すること、
ビート信号の測定シーケンス内で１つまたは複数の干渉セグメントを識別することであって、干渉セグメントは干渉を受けるセグメントである、識別すること、
ビート信号の測定シーケンスの改変された表現を、要素ｙｉ，ｊを有する行列Ｙ
の形式で作成することによって、ビート信号の測定シーケンスを改変する（ｄｏｃｔｏｒ）ことであって、
ここで、ｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊであり、ｍｉ，ｊはマスキング値であり、マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されるか否かに依存し、マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントでない場合と比較して、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントである場合、より低い値に設定される、改変すること、
ビート信号の測定シーケンスの改変を表す改変用マスクを作成することであって、改変用マスクは、要素ｍｉ，ｊを有する行列Ｍ
である、作成すること、および、
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を推定することであって、再構成されるレンジ・ドップラ画像は、Ｍを使用して逆畳み込みされるＹのレンジ・ドップラ画像であり、レンジ・ドップラ画像は、ビート信号のシーケンスの表現の時間周波数変換である、推定すること
を含み、
これにより、ビート信号の測定シーケンスを改変することは干渉効果を少なくとも部分的に除去し、再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定することは改変によって作成される画像アーチファクトを少なくとも部分的に除去する。
ビート信号の測定シーケンスを受信することであって、各ビート信号は複数のセグメントを含み、各セグメントは或る振幅を有し、ｊ番目のビート信号のｉ番目のセグメントは、振幅Ａｉ，ｊを有するセグメントｉ，ｊとして識別可能であり、ここで、ｉ＝１、…、ａ、ｊ＝１、…、ｂである、受信すること、
ビート信号の測定シーケンス内で１つまたは複数の干渉セグメントを識別することであって、干渉セグメントは干渉を受けるセグメントである、識別すること、
ビート信号の測定シーケンスの改変された表現を、要素ｙｉ，ｊを有する行列Ｙ
ここで、ｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊであり、ｍｉ，ｊはマスキング値であり、マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されるか否かに依存し、マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントでない場合と比較して、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントである場合、より低い値に設定される、改変すること、
ビート信号の測定シーケンスの改変を表す改変用マスクを作成することであって、改変用マスクは、要素ｍｉ，ｊを有する行列Ｍ
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を含み、
これにより、ビート信号の測定シーケンスを改変することは干渉効果を少なくとも部分的に除去し、再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定することは改変によって作成される画像アーチファクトを少なくとも部分的に除去する。
【0009】
図１は、周波数変調連続波レーダーシステムからのビート信号の測定シーケンス１を概略的に示す。ビート信号の測定シーケンス１は、それぞれがセグメント３を有するｂ個のビート信号２のシーケンスを含む。セグメント３は、本明細書において、ビート信号の時間サンプルであって、時間サンプルが記録された時刻におけるビート信号の振幅を表す、時間サンプルとすることができる。ｂ個のビート信号２は、第１の信号から初めて、図１の水平軸に沿って互いに隣り合うように編成される。或るビート信号は、そのビート信号インデックスｊによって識別することができ、ここで、１≦ｊ≦ｂである。各ビート信号２のセグメント３は、垂直軸に沿って配置される。或るセグメントは、そのセグメントインデックスｉによって識別することができ、ここで、１≦ｉ≦ａである。
【0010】
レーダーシステムが、干渉、例えば、競合するレーダーシステムからの干渉を受ける場合、セグメントの一部は、不正確な振幅、例えば、競合するレーダーシステムが周りにない状態で、レーダーシステムが単独で作動していた場合に予想されるであろう振幅を反映しない振幅を有することになる。そのため、ビート信号の測定シーケンス１内の一部のセグメントは、干渉セグメント４とすることができる。干渉セグメント４は、例えば、レーダーシステム自身によって引き起こされるレーダー反射の振幅に比べて、競合するレーダーシステムの送信振幅により強く関連する振幅を有するセグメントとすることができる。
【0011】
ビート信号のシーケンス１は、時間周波数変換によってレンジ・ドップラ画像に変換することができる。これを行う１つの方法は、フーリエ変換、例えば、２Ｄフーリエ変換である。例えば、離散的フーリエ変換（ＤＦＴ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が、新しい行列を作成するために各列に対して実施され、それに続いて、新しい行列の各行についてＤＦＴが実施されて、レンジ・ドップラ画像を形成することができる。
【0012】
レンジ・ドップラ画像内の各ピクセルは、そのレンジ・ドップラビンにおけるリターンエコーの信号に対応する振幅として見ることができる。振幅は、本明細書で複素値とすることができる。レンジ・ドップラ画像がグラフィカルに提示されると、振幅の絶対値、すなわち、そのレンジ・ドップラビンにおけるリターンエコーの信号強度が提示される。こうして、レンジ・ドップラ画像は、それぞれの軸におけるレンジおよびドップラを有し、ピクセル値が、対応する反射信号強度である、２次元画像とすることができる。
【0013】
以下において、図２～５は、概念の選択を導入し、レンジ・ドップラ画像が作成されるときに生じる場合がある問題の幾つかを例示し、発明の概念の利点の一部を例示するために使用されることになる。しかしながら、図２～５の例は、特許請求される主題の範囲を制限するものと解釈されるべきでない。図２～５で使用されるデータは、測定データではなく、シミュレーテッドデータ（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｄａｔａ）である。しかしながら、シミュレーテッドデータを参照する述べる任意の動作が、対応する方法で、測定データを参照することができることが理解されるべきである。
【0014】
図２は、干渉がない状態での、ビート信号の測定シーケンス１のシミュレーションを示す。
【0015】
図２ｂは、１つの単一ビート信号２を示す。図２ｂのｘ軸は複数のセグメントを表すセグメントインデックスである。図２ｂのｙ軸はビート信号の振幅である。ビート信号の振幅は、図２ｂに示すように、セグメントごとに変動する場合がある。１つのセグメントの絶対振幅は、ビート信号のサンプルの、測定された信号電力レベルを表すことができる。
【0016】
図２ａは、干渉がない、ビート信号の全体のシミュレーテッドシーケンス１を、グレースケール画像の形式で示す。図２ａのｘ軸は複数のビート信号を表すビート信号インデックスである。図２ａのｙ軸は、各ビート信号の複数のセグメントを表すセグメントインデックスである。図２ａにおいて、ビート信号は、第１のビート信号１から初めて、ｘ軸に沿って互いに隣り合うように編成される。各ビート信号のセグメントはｙ軸に沿って配置される。こうして、図２ａの各列は、図２ｂで提示したタイプのビート信号に対応する。図２ａのグレースケール画像において、各セグメントの実数部は、デシベルスケール上のグレースケール値として表される。
【0017】
図２ｃは、図２ａのビート信号の測定（シミュレーテッド）シーケンスから作成されたレンジ・ドップラ画像を示す。レンジ・ドップラ画像において、可動オブジェクトは、増加した輝度のピクセルの群によって表すことになる。レンジ・ドップラ画像の各ピクセルの輝度は、信号のエネルギーレベルを表すことができ、また、レーダー信号を反射するオブジェクトの能力を基本的に表すことができる。輝度は、この図において、右側のスケールバーに対応するグレースケールで表される。特に、図２ｃのｘ軸は速度の尺度を表し、図２ｃのｙ軸は受信機からの距離の尺度を表す。その結果、レンジ・ドップラ画像の各ピクセルは、或る速度および受信機からの或る距離を表す。ピクセルの輝度が高ければ高いほど、信号のエネルギーレベルが高い。ピクセルの輝度が低ければ低いほど、信号のエネルギーレベルが低い。図２ｃのレンジ・ドップラ画像において、バックグラウンドノイズフロア（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ ｆｌｏｏｒ）より目立つ３つの可動オブジェクトが存在する。ノイズフロアは、この場合、－１６０．０ｄＢの値を有するグレースケールに対応し、信号対雑音比（ＳＮＲ）は４２．３ｄＢである。
【0018】
図３は、干渉を伴うビート信号の測定シーケンス１のシミュレーションを示し、干渉は、幾つかの干渉セグメント４を生じる。図３ａは、干渉を伴うビート信号の全体の測定（シミュレーテッド）シーケンス１を、グレースケール画像の形式で示す。図３ｂは、干渉を伴うビート信号のシミュレーテッドシーケンスの１つの単一ビート信号２を示す。干渉は、異なるビート信号２内の干渉セグメント４として見られる。この例のビート信号の測定（シミュレーテッド）シーケンス１において、干渉セグメント４は対角パターンを形成する。図３ｃは、図３ａのビート信号の測定（シミュレーテッド）シーケンスから作成されたレンジ・ドップラ画像を示す。図３のシミュレーションのために使用されるデータならびにデータの提示は、干渉の導入を除いて、図２のシミュレーションと類似する。図３において、干渉がノイズフロアを上げる場合があることを見ることができる。この場合、ノイズフロアは、－１４８．６ｄＢまで上げられ、ＳＮＲは３１．３ｄＢになる。付加ノイズは、例えば、真のオブジェクト（真の反射）を曖昧にする場合があり、付加ノイズは、同様に偽りのオブジェクトを生じさせる場合があり、人間オペレータまたは機械が結果として得られるレーダー画像を解釈することを難しくする。図３ｃの例において、図２ｃのレーダー画像内のおよその座標[９５，５５]において以前は見えているオブジェクトは、今やバックグラウンドノイズ内に消えている。
【0019】
干渉の悪い影響は、干渉を受けるセグメントをビート信号の測定シーケンス１内で識別し、これらのセグメントを、例えば、それらをゼロに設定することによってマスクすることによって、ある程度、軽減することができる。図３ａの干渉を伴うビート信号のシーケンスは、こうして、例えば、干渉を受けるビート信号のシーケンスの全てのセグメントをゼロに設定することによって改変することができる。しかしながら、改変を異なるように行うこともできることが理解されるべきである。例えば、干渉を受けるビート信号のシーケンスの全てのセグメントの振幅を、或るパーセンテージ、例えば９０％だけ減少させることができる。改変は、干渉を受けないセグメントに影響を及ぼす場合もある。改変は、例えば、識別された干渉セグメントに隣接するまたはそれに近いセグメントの振幅を減少させる場合がある。これは、識別ステップが必ずしも完全でない場合があるため、予防措置として行うことができる。
【0020】
図４は、図３からのシミュレーションの改変を示す。ビート信号の測定（シミュレーテッド）シーケンスの改変された表現６は、識別された干渉セグメントをゼロに設定することによって作成される。図４ａは、グレースケール画像の形式で、Ｙとして参照される行列フォーマット（ｍａｔｒｉｘ ｆｏｒｍａｔ）で、ビート信号の測定シーケンスの全体の改変された表現６を示す。図４ｂは、改変後の１つの単一ビート信号を示す。図４ｃは、Ｙのレンジ・ドップラ画像２０、すなわち、図４ａのビート信号の測定シーケンスの改変された表現から作成されたレンジ・ドップラ画像を示す。
【0021】
図４ｃに提示された、ビート信号の改変されたシーケンスに起因したレンジ・ドップラ画像は、図３ｃに提示された、改変前の干渉を伴うビート信号のシーケンスに起因したレンジ・ドップラ画像ほどにはノイジーでない。ノイズフロアが図４ｃにおいて－１６０．６ｄＢまで減少し、ＳＮＲが４０．９ｄＢまで変化しているように思われる。こうして、干渉を受けるビート信号のシーケンスのセグメントをゼロに設定することによって、ビート信号の改変されたシーケンスに起因したレンジ・ドップラ画像は、バックグラウンドノイズの点、改変前のビート信号のシーケンスに起因したレンジ・ドップラ画像より明瞭になることができる。その結果、識別されるオブジェクトを表すピクセルの群とバックグラウンドノイズとの間の輝度レベルの差は、図４ｃのレーダー画像において大きくなることができる。こうして、干渉を伴うビート信号の改変されたシーケンスに起因したレーダー画像において、オブジェクトを識別することがより容易になることができる。
【0022】
しかしながら、図４ｃのレンジ・ドップラ画像は（減少したノイズフロアの点で）図３ｃのレンジ・ドップラ画像より明瞭であるが、およその座標[４５，２３５]において識別されるオブジェクトから延在する回折スパイク（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｓｐｉｋｅ）として見られる、図４ｃのレーダー画像内のアーチファクトが存在する。
【0023】
図４ｃのアーチファクトと同様のアーチファクトが、シーン内に実際には存在しないオブジュエクトとして誤って解釈される可能性があり、したがって、アーチファクトがゴーストオブジェクトを形成する場合があることが本発明の認識である。図４ｃのアーチファクトと同様のアーチファクトが実際のオブジェクトを曖昧にする可能性があることが本発明のさらなる認識である。アーチファクトをゴーストオブジェクトとして解釈すること、または、アーチファクトによって曖昧にされる実際のオブジェクトを識別しないことは、レンジ・ドップラ画像が、人間オペレータによってではなく、機械によって自動的に解釈されるときに、特に問題となる場合がある。
【0024】
アーチファクトを予測することができ、アーチファクトが予測されると、アーチファクトを、位置特定し、結果として得られるレンジ・ドップラ画像から除去することができることがさらなる認識である。
【0025】
【0026】
図５ａは、図４ａのビート信号の測定（シミュレーテッド）シーケンスの改変を表す改変用マスク８を示す。上記で述べたように、改変用マスク８は、行列フォーマットでＭと呼ばれる。図５ａはバイナリー画像であり、白色エリアはマスキング値０、すなわち、図４ａにおいてゼロに設定されたセグメントを表し、黒色エリアはマスキング値１、すなわち、図４ａにおいて全くマスクされなかったセグメントを表す。
【0027】
図５ｂは、図５ａのバイナリー画像から導出されたレンジ・ドップラ画像を示す。図５ｂのレンジ・ドップラ画像は、図２ｃ、図３ｃ、および図４ｃのレンジ・ドップラ画像が受けたのと同じレーダー信号処理、例えば、フーリエ変換を、図５ａの改変用マスクに受けさせることによって生成することができる。
【0028】
図５ｂのレーダー画像において、回折スパイクの形のアーチファクトは、画像の中央に見られる。見られるように、アーチファクトは、図４ｃの３つのオブジェクトのアーチファクトと同様である。そのため、図５ａの改変用マスクの生成画像は、ビート信号の改変されたシーケンスによって引き起こされる、結果として得られたレンジ・ドップラ画像内のアーチファクトを予測することができる。図４ｃにおけるＹのレンジ・ドップラ画像は、改変用マスクＭのレンジ・ドップラ画像によって畳み込まれる正しいが未知のレンジ・ドップラ画像と考えることができる。
【0029】
正しいレンジ・ドップラ画像を完全に再構成することは可能でない場合があり、なぜならば、干渉によって一部の情報が取り消し不能に曖昧にされる場合があるからである。しかしながら、再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定であって、Ｍを使用して逆畳み込みされるＹのレンジ・ドップラ画像である、再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定が、再構成されるレンジ・ドップラ画像の他の推定と比べて、人間および／または機械によって正しく解釈される可能性が高い画像を提供することができることが本発明の認識である。図５ｃは、再構成されるレンジ・ドップラ画像２２のそのような推定を示す。図５ｃのノイズフロアは－１６９．９ｄＢであり、ＳＮＲは４８．５ｄＢである。
【0030】
図５ｃを図３ｃと比較すると、再構成されるレンジ・ドップラ画像２２の推定が、改変なしで干渉を伴うビート信号のシーケンスから直接導出されたレンジ・ドップラ画像より少ないバックグラウンドノイズを有することができることが明らかである。さらに、図４ｃと比較すると、再構成されるレンジ・ドップラ画像２２の推定が、改変が引き起こす場合があるアーチファクトを除去することができることが明らかである。
【0031】
人間および／または機械によって正しく解釈される可能性がある再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定は、ターゲット検出の高い確率および偽りのターゲット検出の低い確率を可能にする。例えば、小さいターゲット、例えば、歩行者であって、大きいターゲット、例えば、歩行者の近くでゆっくり移動する車に近い、歩行者は、大きいターゲットからのノイズによっても、回折スパイクによっても曖昧にされることなく、再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定において検出することができる。
【0032】
発明の概念によれば、測定ビート信号を、送信レーダー信号と受信レーダー信号の混合から導出される信号とすることができることが理解されるべきである。ビート信号の測定シーケンスは、例えば、１つの測定フレームを構成するビート信号のシーケンスとすることができる。
【0033】
さらに、干渉セグメントを識別することを多くの異なる方法で行うことができることが理解されるべきである。例えば、干渉セグメントを、ビート信号を参照ビート信号と比較することによって識別することができる。競合するレーダーシステムからのレーダー信号が、測定用レーダーシステムと比較して、時間的にオフセットするまたはわずかに異なる繰り返し周波数を有する可能性がある。その結果、ビート信号の測定シーケンスにおいて、異なるビート信号は、異なるセグメント内に分配される可能性がある。干渉セグメントは、例えば、ビート信号のシーケンス内で対角に配置することができる。したがって、ビート信号の干渉セグメントは、そのシーケンス内の異なるビート信号の対応するセグメントに関して計算される平均または中央値にほとんど影響を与えないことになる。そのため、参照ビート信号は、ビート信号のシーケンス内のビート信号の１つまたは複数の平均または中央値として計算することができる。ビート信号内のセグメントの振幅と参照ビート信号内の対応するセグメントの振幅との差が閾値より大きい場合、セグメントを干渉セグメントとして識別することができる。連続するビート信号が参照ビート信号と比較される場合、差の微分を計算することができる。差の微分が閾値より大きい場合、セグメントを干渉セグメントとして識別することができる。微分は、例えば、一次微分、二次微分、三次微分などとすることができる。
【0034】
２つ以上の干渉セグメントを、単一ビート信号内で識別することができることが理解されるべきである。一部のビート信号において、干渉セグメントが存在しない場合があることも理解されるべきである。干渉セグメントの識別を、オンザフライで（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）で行うことができることが理解されるべきである。それぞれの新しいビート信号が測定されるにつれて、新しいビート信号を、例えば、参照ビート信号と比較することができ、干渉セグメントを識別することができる。こうして、それぞれの新しい測定ビート信号が利用可能になるため、Ｙの各列およびＭの各列を作成することができる。識別は、こうして、全体のシーケンスが測定される前に行うことができる。識別が行われる前に、ビート信号の１つの測定シーケンスにおいて複数の測定ビート信号を最初に収集することができることも理解されるべきである。例えば、ビート信号の全体の測定シーケンスを、要素ｚｉ，ｊを有する行列Ｚ
として表すことができる。Ｚが作成されると、干渉セグメントの識別を実施することができ、Ｍを作成することができる。その後、Ｙを、
として作成することができ、ここで、
は、ハダマール積、すなわち、ＭおよびＺ内の要素の要素ごとの乗算を指す。以下において、Ｚは、改変前のビート信号の測定シーケンスを指すために使用されることになる。しかしながら、これが例証のためだけのものであることが理解されるべきである。方法は、Ｚが計算されない場合でも、測定ビート信号が利用可能になるにつれてＺがオンザフライで計算される場合に、または、ビート信号の全体のシーケンスが測定された後に、適用可能である。
【0035】
マスキング値を任意の小数（ｄｅｃｉｍａｌ ｎｕｍｂｅｒ）とすることができることが理解されるべきである。マスキング値を０～１の任意の小数とすることができることも理解されるべきである。マスキング値を０または１の数値とすることができることも理解されるべきである。
【0036】
ＹおよびＭからの再構成されるレンジ・ドップラ画像
を推定することを、幾つかの異なる方法で行うことができることが理解されるべきである。１つの方法は、
を解くこととすることができ、
ここで、
はＭのフーリエ変換であり、
はＹのフーリエ変換であり、
は畳み込み演算子である。式１は多くの解を有することができる。例えば、
を１つの解とすることができる。求める解を、推定され再構成されるレンジ・ドップラ画像がビート信号の測定シーケンスのレンジ・ドップラ画像と異なる解とすることができる、例えば、解が
を満たすことが理解されるべきである。
の多くの解の中で、１つの解が、改変がない、干渉なしのビート信号の測定シーケンスから得られるレンジ・ドップラ画像に対応することができることが理解されるべきである。この厳密な解を見出すことが可能でない場合があることも理解されるべきである。しかしながら、別の解が、依然として、再構成されるレンジ・ドップラ画像の他の推定に対する改善である場合がある。
ここで、
【0037】
１つまたは複数の干渉セグメントの少なくとも１つは、例えば、
セグメント振幅、
セグメント振幅と参照セグメント振幅との差、および、
セグメント振幅と参照セグメント振幅との差の微分
のうちの少なくとも１つを１つまたは複数の閾値と比較することによって識別することができる。
セグメント振幅、
セグメント振幅と参照セグメント振幅との差、および、
セグメント振幅と参照セグメント振幅との差の微分
のうちの少なくとも１つを１つまたは複数の閾値と比較することによって識別することができる。
【0038】
干渉セグメントは、例えば、閾値より大きい振幅を有する全ての要素を見出すことによって識別することができる。干渉セグメントは、例えば、参照セグメント振幅を計算し、セグメント振幅と参照セグメント振幅との差を閾値と比較することによって識別することもできる。参照セグメント振幅は、例えば、同じセグメントインデックスを有するビート信号の測定シーケンス内の全てのセグメント、または、同じセグメントインデックスを有するビート信号の測定シーケンス内のセグメントのサブセットの平均または中央値であるとすることができる。干渉セグメントは、例えば、セグメント振幅と参照セグメント振幅との差の微分を計算することによって識別することもできる。時間的に隣接する、すなわち、同じセグメントインデックスを有するが異なるビート信号インデックスを有する２つ以上のセグメントの振幅を比較することによって、差の微分を計算することができる。微分が閾値より大きい場合、２つ以上のセグメントの１つまたは複数を干渉セグメントとして識別することができる。
【0039】
これらは、干渉セグメントを識別する計算的に効率的な方法である場合がある。
【0040】
再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定するステップは、例えば、
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
の第１の予備推定を見出すこと、
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
の第２の予備推定を見出すこと、及び、
に比べて、Ｙに対する良好な最小二乗近似である場合、推定され再構成されるレンジ・ドップラ画像
として決定することであって、
はハダマール積（Ｈａｄａｍａｒｄ ｐｒｏｄｕｃｔ）を指し、Ｘ１は
の逆フーリエ変換であり、Ｘ２は
の逆フーリエ変換である、決定することを含むことができる。
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
【0041】
これは最適化プロセスを容易にする。異なる推定
を互いに比較することができ、最良の推定を選択することができる。例えば、Ｘ１およびＸ２は、
を生じたであろうビート信号のシーケンスを表す。干渉セグメントとして識別されるセグメントにおいて、Ｘ１およびＸ２が良い推定であるか、悪い推定であるかを見分けることが不可能である場合がある。しかしながら、他のセグメントにおいて、おそらくは正確な測定データが存在し、そのデータがＹにおいて表される。こうして、Ｘ１およびＸ２内の干渉セグメントが、未処理データがマスクされるのと同じ方法でマスクされる（Ｘ１およびＸ２内の対応するセグメントが干渉を含まない場合でも）場合、セグメントの残りをＹと比較することができる。これは、例えば、
を計算し、これらの行列を最小二乗の意味でＹと比較することによって実装することができる。例えば、
の各要素を、Ｙの対応する要素と比較することができ、残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ）を計算することができる。残差二乗和（ｓｕｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｑｕａｒｅｄ ｒｅｓｉｄｕａｌｓ）（重み付けありまたは重み付けなし）を、
について計算することができる。最小和は最適解を表すことができる。
【0042】
再構成されるレンジ・ドップラ画像
は、ウィーナー逆畳み込みを使用してＭを用いて逆畳み込みされるＹのレンジ・ドップラ画像とすることができる。
【0043】
ウィーナー逆畳み込みは、ゼロに近い要素による分割を回避する逆畳み込み法である。したがって、ウィーナー逆畳み込みは、ノイジーなレンジ・ドップラ画像の復元に特に適する場合がある。ウィーナー逆畳み込みは、マスキング値を用いて振幅を下げることによって一部のセグメントがマスクされたビート信号の測定シーケンスの改変された表現から導出されるレンジ・ドップラ画像の復元に特に適するとすることもできる。
【0044】
方法は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別される場合、マスキング値ｍｉ，ｊを最小値に設定することをさらに含むことができ、最小値は行列Ｍの最小値である。
【0045】
最小値は、本明細書では、ゼロに最も近い行列Ｍ内の値とすることができる。最小値に設定されたマスキング値は、干渉セグメントが、干渉セグメントとして識別されないセグメントより大きく減衰することを保証することができる。
【0046】
最小値を０とすることもできることが理解されるべきである。そのため、少なくとも一部の干渉セグメントについてのマスキング値をゼロに設定することができ、これにより、これらのセグメントが、改変プロセスにおいて完全にマスクされる。これらの干渉セグメントがシーンに関する関連情報を全く含まない場合がある。そして、これらの干渉セグメントの振幅をゼロに設定することは有利である場合がある。
【0047】
干渉セグメントとして識別されるセグメントに対応する全てのマスキング値を同じ最小値に設定することができることが同様に理解されるべきである。
【0048】
これは、例えば、干渉セグメントがいずれも、シーンに関する関連情報を含まないときに有利である場合がある。
【0049】
方法は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されない場合、マスキング値ｍｉ，ｊを最大値に設定することをさらに含むことができ、最大値は行列Ｍの最大値である。これは、非干渉セグメントについての振幅の再スケーリングが干渉セグメントについての振幅の再スケーリングと十分に異なることを保証することができる。
【0050】
最大値を１とすることができることが理解されるべきである。そのため、少なくとも一部の非干渉セグメントについてのマスキング値を１に設定することができ、これにより、これらのセグメントは、改変後にそれらの振幅を保持する。
【0051】
干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する全てのマスキング値を同じ最大値に設定することができることも理解されるべきである。新しいアーチファクトを導入しないように、全ての非干渉セグメントを同じ方法で処理することが有利である場合がある。
【0052】
マスキング値は、行列Ｍ内で少なくとも１つの窓関数を形成するように構成することができ、窓関数は、
行列Ｍの行ｉ内の要素であって、行内の要素のうちの１つの要素は、干渉セグメントとして識別されるセグメントｉ，ｊに対応する要素ｉ，ｊであり、窓関数は、行に沿って要素ｉ，ｊの最小値から、干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する要素の最大値まで連続して増加する要素値を有するように構成される、行列Ｍの行ｉ内の要素、または、
行列Ｍの列ｊ内の要素であって、列内の要素のうちの１つの要素は、干渉セグメントとして識別されるセグメントｉ，ｊに対応する要素ｉ，ｊであり、窓関数は、列に沿って要素ｉ，ｊの最小値から、干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する要素の最大値まで連続して増加する要素値を有するように構成される、行列Ｍの列ｊ内の要素
を含む。
行列Ｍの行ｉ内の要素であって、行内の要素のうちの１つの要素は、干渉セグメントとして識別されるセグメントｉ，ｊに対応する要素ｉ，ｊであり、窓関数は、行に沿って要素ｉ，ｊの最小値から、干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する要素の最大値まで連続して増加する要素値を有するように構成される、行列Ｍの行ｉ内の要素、または、
行列Ｍの列ｊ内の要素であって、列内の要素のうちの１つの要素は、干渉セグメントとして識別されるセグメントｉ，ｊに対応する要素ｉ，ｊであり、窓関数は、列に沿って要素ｉ，ｊの最小値から、干渉セグメントとして識別されないセグメントに対応する要素の最大値まで連続して増加する要素値を有するように構成される、行列Ｍの列ｊ内の要素
を含む。
【0053】
窓関数は、最大値から最小値への円滑な移行を提供することができる。これは、鋭利な縁がビート信号の測定シーケンスの改変された表現内に形成されることを防止することができる。本明細書の縁は、１つのセグメントから別のセグメントへの振幅の突然の変化を指す。鋭利な縁は、改変にって作成されるアーチファクトをより深刻にする場合がある。そのため、窓関数の使用は、推定され再構成されるレンジ・ドップラ画像の品質を改善することができる。行と列の両方に沿って窓関数を表示する行列の例は、
である。
【0054】
本明細書の０．０マスキング値は干渉セグメントの対角セクションをマスクし、１．０マスキング値は、セグメントであって、それらの振幅を保持するべきである、セグメントに対応する。０．５マスキング値は、０．０マスキング値から１．０マスキング値への円滑な移行を作成する。０．５マスキング値を有する行列要素は、本明細書において、干渉セグメントとして識別されないが、干渉セグメントの隣に位置するセグメントに対応することができる。
【0055】
窓関数は、ハン窓（Ｈａｎｎ ｗｉｎｄｏｗ）、ブラックマン窓（Ｂｌａｃｋｍａｎ ｗｉｎｄｏｗ）、ハミング窓（Ｈａｍｍｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）、バートレット窓（Ｂａｒｔｌｅｔｔ ｗｉｎｄｏｗ）、またはフラットトップ窓（ｆｌａｔ ｔｏｐ ｗｈｎｄｏｗ）を含むことができる。これらは、アーチファクト生成を効果的に低減する窓関数とすることができる。
【0056】
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を推定するステップは、
を形成するためにＹをフーリエ変換すること、
を形成するために
をフーリエ変換することであって、
の要素ごとの絶対値である、フーリエ変換すること、
を形成するためにＭをフーリエ変換すること、
を形成するために
をフーリエ変換することであって、
の要素ごとの絶対値である、フーリエ変換すること、
逆マスクＧを作成することであって、Ｇは要素ｇｕ，ｖを有する行列であり、各要素ｇｕ，ｖは、行列
の要素
の推定信号対雑音比に基づき、これにより、
は、大きい推定信号対雑音比の場合に比べて小さい推定信号対雑音比の場合により小さい値を形成する、作成すること、および、
の逆フーリエ変換であるように
を設定することであって、
はハダマール積を指す、設定すること
を含む。
逆マスクＧを作成することであって、Ｇは要素ｇｕ，ｖを有する行列であり、各要素ｇｕ，ｖは、行列
を含む。
【0057】
これは、フーリエ変換に基づくため、推定を実施する計算的に効率的な方法である場合がある。
【0058】
これは、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を推定する１つの方法とすることもでき、その方法は、既存のレーダーハードウェアに実装するのが容易である。既存のレーダーハードウェアは、例えば、
を送出することができる。そのため、再構成されるレンジ・ドップラ画像の上記推定の複数の部分を、既に実施している場合がある。推定の残りの部分を、例えば、他のところで実施することができる。
【0059】
Ｇのｇｕ，ｖ要素を、
に設定することができ、
ここで、
の複素共役を示し、
の絶対値を示し、Ｒ（ｕ，ｖ）は、要素ｕ，ｖにおける
の推定信号対雑音比の二乗に反比例する数字である。
ここで、
【0060】
【0061】
本発明の概念の第２の態様によれば、コンピュータ可読命令を記憶するコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品が提供され、コンピュータ可読命令は、処理ユニット上で実行されると、第１の態様による方法を処理ユニットに実施させる。
【0062】
本発明の第２の態様によるコンピュータプログラム製品は、本出願の特許請求の範囲によって包含される第１の態様による方法と同じ利点または同様の利点を有することができ、また、おそらくは、将来の分割出願の主題とすることができる。
【0063】
本発明の第３の態様によれば、干渉低減されたレーダー画像を生成するための装置が提供され、装置は制御回路を備え、制御回路は、
ビート信号の測定シーケンスを受信するように構成され、各ビート信号は複数のセグメントを含み、各セグメントは或る振幅を有し、ｊ番目のビート信号のｉ番目のセグメントは、振幅Ａｉ，ｊを有するセグメントｉ，ｊとして識別可能であり、ここで、ｉ＝１、…、ａ、ｊ＝１、…、ｂであり、
ビート信号の測定シーケンス内で少なくとも１つの干渉セグメントを識別するように構成され、干渉セグメントは干渉を受けるセグメントであり、
ビート信号の測定シーケンスの改変された表現を、要素ｙｉ，ｊを有する行列Ｙ
の形式で作成することによって、ビート信号の測定シーケンスを改変するように構成され、ここで、ｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊであり、ｍｉ，ｊはマスキング値であり、マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントとして識別されるか否かに依存し、マスキング値は、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントでない場合と比較して、セグメントｉ，ｊが干渉セグメントである場合、より低い値に設定され、
ビート信号の測定シーケンスの改変を表す改変用マスクを作成するように構成され、改変用マスクは、要素ｍｉ，ｊを有する行列Ｍ
であり、
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
を推定するように構成され、再構成されるレンジ・ドップラ画像は、Ｍを使用して逆畳み込みされるＹのレンジ・ドップラ画像であり、レンジ・ドップラ画像は、ビート信号のシーケンスの表現の時間周波数変換であり、時間周波数変換は、ビート信号のシーケンスの表現を時間領域から周波数領域に変換し、
これにより、ビート信号の測定シーケンスを改変することは干渉効果を少なくとも部分的に除去し、再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定することは、改変によって作成される画像アーチファクトを少なくとも部分的に除去する。
ビート信号の測定シーケンスを受信するように構成され、各ビート信号は複数のセグメントを含み、各セグメントは或る振幅を有し、ｊ番目のビート信号のｉ番目のセグメントは、振幅Ａｉ，ｊを有するセグメントｉ，ｊとして識別可能であり、ここで、ｉ＝１、…、ａ、ｊ＝１、…、ｂであり、
ビート信号の測定シーケンス内で少なくとも１つの干渉セグメントを識別するように構成され、干渉セグメントは干渉を受けるセグメントであり、
ビート信号の測定シーケンスの改変された表現を、要素ｙｉ，ｊを有する行列Ｙ
ビート信号の測定シーケンスの改変を表す改変用マスクを作成するように構成され、改変用マスクは、要素ｍｉ，ｊを有する行列Ｍ
ＹおよびＭから、再構成されるレンジ・ドップラ画像
これにより、ビート信号の測定シーケンスを改変することは干渉効果を少なくとも部分的に除去し、再構成されるレンジ・ドップラ画像を推定することは、改変によって作成される画像アーチファクトを少なくとも部分的に除去する。
【0064】
本発明の第３の態様による装置は、本出願の特許請求の範囲によって包含される第１および第２の態様と同じ利点または同様の利点を有することができ、また、おそらくは、将来の分割出願の主題とすることができる。
【0065】
本発明の概念の第４態様によれば、レーダーユニットおよび第３の態様による装置を備える周波数変調連続波ＦＭＣＷレーダーシステムが提供され、
レーダーユニットは、
信号の第１のシーケンスを送信するように構成される送信アンテナと、
送信アンテナによって送信される信号の第１のシーケンスに応答して、信号の第２のシーケンスを受信するように構成される受信アンテナと、
ビート信号のシーケンスを生成するために信号の第１のシーケンスおよび信号の第２のシーケンスを混合するように構成されるミキサーとを備え、
レーダーユニットは、ビート信号のシーケンスをビート信号の測定シーケンスとして装置に送出するように構成され、これにより、装置は干渉低減されたレーダー画像を生成する。
レーダーユニットは、
信号の第１のシーケンスを送信するように構成される送信アンテナと、
送信アンテナによって送信される信号の第１のシーケンスに応答して、信号の第２のシーケンスを受信するように構成される受信アンテナと、
ビート信号のシーケンスを生成するために信号の第１のシーケンスおよび信号の第２のシーケンスを混合するように構成されるミキサーとを備え、
レーダーユニットは、ビート信号のシーケンスをビート信号の測定シーケンスとして装置に送出するように構成され、これにより、装置は干渉低減されたレーダー画像を生成する。
【0066】
本発明の第４の態様によるＦＭＣＷレーダーシステムは、本出願の特許請求の範囲によって包含される第１、第２、および第３の態様と同じ利点または同様の利点を有することができ、また、おそらくは、将来の分割出願の主題とすることができる。
【0067】
本発明の第４の態様によるＦＭＣＷレーダーシステムは、費用効果的なレーダーシステムとすることができる。従来のレーダーシステムにおいて、幾つかの受信アンテナは、干渉効果を軽減するために使用することができる。複数のアンテナによって、空間的ヌルを、干渉の方向に向けて適用することができる。しかしながら、これは、大きいブラインド領域を示唆し、ブラインド領域は、少数の受信アンテナが使用されるとき大きい。そのため、満足のいく性能のために、従来のＦＭＣＷレーダーシステムは、多くの受信アンテナを必要とする場合がある。これは、ハードウェアコストの点と計算負荷の点の両方で費用がかかる場合がある。第３の態様による装置を使用して干渉効果を軽減することによって、少数のアンテナを必要とすることができ、それは、コストの一部を軽減することができる。
【0068】
本発明の概念の上記のならびにさらなる目的、特徴、および利点は、添付図面を参照した、以下の例証的かつ非制限的な詳細な説明を通してより良く理解される。図面において、同様の参照符号は、別段に述べられない限り、同様の要素のために使用されることになる。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】ビート信号の測定シーケンスの略図である。
【図2a】干渉がないビート信号のシーケンスの図である。
【図2b】干渉がない単一ビート信号の図である。
【図2c】干渉がないビート信号のシーケンスから作成されたレンジ・ドップラ画像である。
【図3a】干渉を伴うビート信号のシーケンスの図である。
【図3b】干渉を伴うビート信号のシーケンスの図である。
【図3c】干渉を伴うビート信号のシーケンスから作成されたレンジ・ドップラ画像である。
【図4a】ビート信号のシーケンスの改変された表現の図である。
【図4b】改変された単一ビート信号の図である。
【図4c】ビート信号のシーケンスの改変された表現から作成されたレンジ・ドップラ画像である。
【図5a】改変用マスクの図である。
【図5b】改変用マスクのレンジ・ドップラ画像である。
【図5c】再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定の図である。
【図6】ＦＭＣＷレーダーシステムの図である。
【図7】方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0070】
添付図面と連携して、本発明の技術的内容および詳細な説明が、好ましい実施形態に従って以降で述べられ、好ましい実施形態は、特許請求される範囲を制限するために使用されない。本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、また、本明細書で述べる実施形態に限定されるものと解釈されるべきでない；むしろ、これらの実施形態は、徹底性および完全性(ｔｈｏｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｔｅｎｅｓｓ)のため、また、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために提供される。
【0071】
図６は、ＦＭＣＷレーダーシステム２００を示す。レーダーシステム２００は、ビデオカメラに対する補完物として使用することができる。例えば、レーダーシステム２００をビデオカメラに含むことができる。レーダーシステム２００は、レーダーユニット２０１および干渉が低減されたレーダー画像２１２ａ、２１２ｂを生成するための１つまたは複数の装置を備える。レーダーシステムはレーダー処理デバイス２１４を備えることもできる。レーダーユニット２０１は、１つまたは複数の送信アンテナ２０４、１つまたは複数の受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂ、および１つまたは複数のミキサー２０８ａ、２０８ｂを備える。レーダーユニット２０１は、シンセサイザーを備えることもできる。
【0072】
送信アンテナ２０４は、信号のシーケンスを送信するように構成される。信号のシーケンスはフレームで送信することができる。例えば、送信アンテナ２０４は、信号のシーケンスを第１のフレームで送出することができる。その後、送信アンテナ２０４は、信号のさらなるシーケンスを第２のフレームで送出する前に、しばらくの間、沈黙状態であるとすることができる。
【0073】
特に、送信アンテナ２０４は、信号の第１のシーケンス２０３を送出することができる。信号の第１のシーケンス２０３は第１のフレームに対応することができる。信号の第１のシーケンス２０３をシンセサイザー２０２によって生成することができる。第１のシーケンス２０３内の各信号は、その周波数が時間と共に線形に増加する正弦曲線とすることができる－各信号はチャープと呼ぶことができる。
【0074】
送信される信号の第１のシーケンス２０３内の信号は、シーン内のオブジェクトに反射する。反射信号２０５は、その後、各受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂによって異なる角度で受信される。したがって、各受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂは、送信アンテナ２０４によって送信される信号の第１のシーケンス２０３に応答して、信号の第２のシーケンス２０７ａ、２０７ｂを受信する。反射信号２０５に加えて、受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂは、他のレーダーユニットの送信機など、レーダーユニット２０１の一部でない送信機から送信される信号を受信することができる。それらの信号は、受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂにおいて反射信号２０５と重ね合わされることになる。したがって、信号の受信される各シーケンス２０７ａ、２０７ｂは、反射信号２０５に由来する成分、および、干渉する送信機に由来する別の成分を有することができる。ここで、２つの受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂが示される。しかしながら、実際には、レーダーシステム２００は、任意の数の受信アンテナを有することができる。
【0075】
受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂによって受信される信号のシーケンス２０７ａ、２０７ｂのそれぞれは、その後、対応するミキサー２０８ａ、２０８ｂによって信号の第１のシーケンス２０３と混合される。原理上、各ミキサー２０８ａ、２０８ｂは、入力信号の積を計算することによって、その入力信号を混合する。ミキサー２０８ａ、２０８ｂによって生成される出力信号は、ビート信号の測定シーケンス１と呼ばれる。したがって、ビート信号のシーケンス１ａ、１ｂが、各受信アンテナ２０６ａ、２０６ｂについて生成される。ミキサー２０８ａ、２０８ｂは、その入力信号の周波数帯を変更するのに役立つ。送信機２０４によって送出される信号２０３はＧＨｚレンジにあるとすることができるが、ビート信号は、典型的には、ＭＨｚレンジ、例えば、０～１０ＭＨｚである。ビート信号の測定シーケンス１ａ、１ｂは、レーダーシステム２００のベースバンドデータを構成すると言うことができる。図１に示すように、１つのフレーム内のビート信号の幾つかの測定シーケンス１ａ、１ｂは、干渉を受ける場合がある。
【0076】
受信アンテナに対応するビート信号の各測定シーケンス１ａ、１ｂは、その後、干渉が低減されたレーダー画像を生成するために装置２１２ａ、２１２ｂに入力される。干渉が低減されたレーダー画像を生成するために装置２１２ａ、２１２ｂの役割は、レーダーユニット２０１から離れている送信機によって引き起こされる干渉を低減することである。干渉が低減されたレーダー画像を生成するために装置２１２ａ、２１２ｂは、再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定を出力する。
【0077】
再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定を、その後、レーダー処理デバイス２１４に渡すことができ、レーダー処理デバイス２１４は、画像を処理し始める。レーダー処理デバイス２１４は、シーン内のオブジェクトの距離、速度、および角度を計算する周波数解析などの、任意の知られているタイプのレーダー処理を実施することができる。レーダー処理デバイス２１４は、再構成されるレンジ・ドップラ画像の推定の自動検査および解析などのマシンビジョンタスクを実施することもできる。レーダー処理デバイス２１４は、例えば、１つのフレーム内のオブジェクトを識別し、オブジェクトの位置がシーンの所定のエリア内にあるか否かをチェックし、複数の後続のフレームを使用してシーン内のオブジェクトの経路を登録し、例えば、オブジェクトの経路およびオブジェクトの速度に基づいてオブジェクトの将来の位置を予測することができる。
【0078】
図７は、干渉が低減されたレーダー画像を生成するための方法１００のフローチャートを示す。
【0079】
ステップＳ１０２にて、ビート信号の測定シーケンス１が受信される。
【0080】
ステップＳ１０４にて、少なくとも１つの干渉セグメント４が識別される。干渉セグメント４は、例えば、閾値より大きい振幅を有する全ての要素を見出すことによって識別することができる。干渉セグメントは、例えば、参照セグメント振幅を計算し、セグメント振幅と参照セグメント振幅との差を閾値と比較することによって識別することもできる。参照セグメント振幅は、例えば、同じセグメントインデックスを有するビート信号の測定シーケンス１内の全てのセグメント、または、同じセグメントインデックスを有するビート信号の測定シーケンス１内のセグメントのサブセットの平均または中央値であるとすることができる。干渉セグメントは、例えば、セグメント振幅と参照セグメント振幅との差の微分を計算することによって識別することもできる。時間的に隣接する、すなわち、同じセグメントインデックスを有するが異なるビート信号インデックスを有する２つ以上のセグメントの振幅を比較することによって、差の微分を計算することができる。微分が閾値より大きい場合、２つ以上のセグメントの１つまたは複数を干渉セグメント４として識別することができる。
【0081】
ステップＳ１０６にて、ビート信号の測定シーケンス１が改変される。識別された干渉セグメント４の振幅は、例えば、他のセグメントの振幅を維持しながら、ゼロに設定することができる、すなわち、干渉セグメントにマスキング値ｍ＝０を与え、非干渉セグメントにマスキング値ｍ＝１を与える。別の代替法は、他のセグメントの振幅を維持しながら、識別された干渉セグメント４の振幅を減少させることである、すなわち、干渉セグメント４にマスキング値０＜ｍ＜１を与え、非干渉セグメントにマスキング値ｍ＝１を与えることである。もちろん、１より大きいマスキング値も可能である。セグメントインデックスｉおよびビート信号インデックスｊを有する各セグメントについて、セグメント振幅の改変された値を、セグメントインデックスｉおよびビート信号インデックスｊに対応する位置において行列Ｙに入力することができる。こうして、行列Ｙは、ｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊと設定することによって形成される。こうして、Ｙは、ビート信号の測定シーケンスの改変された表現６を形成する。Ｙにおいて１つのセグメントから別のセグメントへの振幅の突然の変化を回避しながら、円滑なマスキングを提供するために、窓関数を使用することができる。例えば、インデックスｉ，ｊを有するセグメントは干渉セグメント４であるが、周囲のセグメントは非干渉セグメントであると仮定する。干渉セグメント４をマスクするために、ｍｉ，ｊ＝０と設定することができる。ｉインデックスに沿う円滑な移行を提供するために、セグメント（ｉ±１，ｊ）および（ｉ±２，ｊ）が干渉セグメント４として識別されない場合でも、ｍｉ±１，ｊ＝０．３、ｍｉ±２，ｊ＝０．６、ｍｉ±３，ｊ＝１と設定することができる。もちろん、同じ原理を、ｊインデックスに沿う円滑化に適用することができる。窓関数は、例えば、ハン窓、ブラックマン窓、ハミング窓、バートレット窓、またはフラットトップ窓、あるいは、任意の標準的な窓関数を含むことができる。
【0082】
ステップＳ１０８にて、改変用マスク８が作成される。これは、例えば、改変Ｓ１０６と同時に行うことができる。Ｙ行列へのエントリーｙｉ，ｊ＝ｍｉ，ｊ×Ａｉ，ｊが作成されるたびに、行列Ｍにおいて、対応するエントリーを行うことができる。すなわち、マスキング値ｍｉ，ｊを、改変Ｓ１０６中に行われた変更を記録するために、Ｍ内のインデックスｉ，ｊに入力することができる。
【0083】
ステップＳ１１０にて、再構成されるレンジ・ドップラ画像
が推定される。これは、例えば、
を形成するためにＹをフーリエ変換すること、
を形成するために
をフーリエ変換することであって、
の要素ごとの絶対値である、フーリエ変換すること、
を形成するためにＭをフーリエ変換すること、
を形成するために
をフーリエ変換することであって、
の要素ごとの絶対値である、フーリエ変換すること、
逆マスクＧを作成すること
によって行うことができる。ここで、Ｇの各要素ｇｕ，ｖは、行列
の推定信号対雑音比に基づく。Ｇの要素は、
として計算することができる。ここで、Ｒ（ｕ，ｖ）は、要素ｕ，ｖにおける
の推定信号対雑音比の二乗に反比例する数字である。Ｒ（ｕ，ｖ）を、同様のシナリオにおいて以前に集めたデータに基づいて推定することができる。例えば、正規化パラメータと共にラプラスカーネル（Ｌａｐｌａｃｅ ｋｅｒｎｅｌ）から、以下のＰｙｔｈｏｎコードは、Ｒ（ｕ，ｖ）およびＧをどのように計算することができるかを例示する：
カーネル＝ｎｐ．ａｒｒａｙ（［［０，－１，０］，［－１，４，－１］，［０，－１，０］］）
ｋａｐｐａ＝０．１＃正規化パラメータ－先験的に選択される
Ｒｈａｔｈａｔ＝ｆｆｔｓｈｉｆｔ（ｆｆｔ２（カーネルｓ＝Ｍｈａｔ．ｓｈａｐｅ））
Ｍｈａｔｈａｔ＝ ｆｆｔｓｈｉｆｔ（ｆｆｔ２（ｎｐ．ａｂｓ（Ｍｈａｔ）））
Ｒ＿ｕｖ＝ｋａｐｐａ＊ｎｐ．ａｂｓ（Ｒｈａｔｈａｔ）＊＊２
Ｇ＝ ｎｐ．ｃｏｎｊ（Ｍｈａｔｈａｔ）／（ｎｐ．ａｂｓ（Ｍｈａｔｈａｔ）＊＊２＋Ｒ＿ｕｖ）
ここで、Ｒ＿ｕｖは、行列Ｒ（ｕ，ｖ）全体を表し、Ｍｈａｔは
を表す。
逆マスクＧを作成すること
によって行うことができる。ここで、Ｇの各要素ｇｕ，ｖは、行列
カーネル＝ｎｐ．ａｒｒａｙ（［［０，－１，０］，［－１，４，－１］，［０，－１，０］］）
ｋａｐｐａ＝０．１＃正規化パラメータ－先験的に選択される
Ｒｈａｔｈａｔ＝ｆｆｔｓｈｉｆｔ（ｆｆｔ２（カーネルｓ＝Ｍｈａｔ．ｓｈａｐｅ））
Ｍｈａｔｈａｔ＝ ｆｆｔｓｈｉｆｔ（ｆｆｔ２（ｎｐ．ａｂｓ（Ｍｈａｔ）））
Ｒ＿ｕｖ＝ｋａｐｐａ＊ｎｐ．ａｂｓ（Ｒｈａｔｈａｔ）＊＊２
Ｇ＝ ｎｐ．ｃｏｎｊ（Ｍｈａｔｈａｔ）／（ｎｐ．ａｂｓ（Ｍｈａｔｈａｔ）＊＊２＋Ｒ＿ｕｖ）
ここで、Ｒ＿ｕｖは、行列Ｒ（ｕ，ｖ）全体を表し、Ｍｈａｔは
【0084】
Ｇが計算されると、Ｇは、
を要素ごとに乗じられて、
を形成することができる。その結果は、その後、逆フーリエ変換されて、
を形成することができる。
【0085】
フーリエ変換は、ここでは２Ｄフーリエ変換とすることができる。例えば、新しい行列を作成するために、行列の各列について離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）を行い、それに続いて、新しい行列の各行についてＤＦＴを行うことができる。
【0086】
方法１００のステップが、必ずしも提示される順序で実施されない場合があることが理解されるべきである。例えば、ビート信号の測定シーケンス１全体が、最初に受信され、行列Ｚによって表すことができる。干渉セグメント４は、行列演算によって識別されてＳ１０４、改変用マスクＭを作成するＳ１０８ことができる。改変用マスクＭは、その後、Ｚに適用されて、ビート信号の測定シーケンス１を改変するＳ１０６ことができる。これは、Ｙ＝Ｍ＊Ｚと設定することによって行うことができ、＊は、要素ごとの乗算を表す。別の例において、方法はオンザフライで実施される。測定された新しいビート信号が受信されるＳ１０２と、Ｓ１０４、Ｓ１０６、およびＳ１０８のステップを、その特定の測定されたビート信号について実施することができ、Ｍおよび／またはＹおよび／またはＺ内の対応するｊ列を埋めることができる。測定された次のビート信号が受信されると、Ｍおよび／またはＹおよび／またはＺ内の後続のｊ列を埋めることができる。識別ステップＳ１０４にて、参照セグメント振幅を、例えば、最後の５つの測定されたビート信号、最後の１０の測定されたビート信号、または同じフレーム内の全ての先行するビート信号に基づいて計算することができる。
【0087】
上記において、発明の概念は、制限された数の例を参照して主に述べられた。しかしながら、当業者によって容易に認識されるように、上記で開示した例以外の例が、添付特許請求項によって規定される発明の概念の範囲内で同様に可能である。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】