特許 7471749 移動速度の検出装置および検出方法

(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】

(24)【登録日】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】移動速度の検出装置および検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/60 20060101AFI20240415BHJP

   G01S 13/34 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

G01S13/60 200

G01S13/34

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020120558

(22)【出願日】2020-07-14

(65)【公開番号】P2022017795

(43)【公開日】2022-01-26

【審査請求日】2023-07-06

(73)【特許権者】

【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】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(74)【代理人】

【識別番号】100141678

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】石原 正庸

(72)【発明者】

【氏名】小田 康明

(72)【発明者】

【氏名】矢野 邦哲

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１３３０４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１８４５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７１２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００７９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１１９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８７３５２（ＪＰ，Ａ）

(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】

送信波を放射するとともに前記送信波が物体で反射して戻ってくる反射波を受信してレーダデータを出力するレーダ部と、
前記レーダデータの周波数解析を行い周波数スペクトルを生成するとともに前記物体との距離および相対速度を計算して前記距離、前記相対速度、および前記周波数スペクトルにおける受信強度の組み合わせからなるＶＲデータを生成する信号処理部と、
前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算して前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出して前記相対速度と前記受信強度積算値との組み合わせデータを生成する受信強度積算部と、
前記受信強度積算値の最大値に対応する前記相対速度の値（「相対速度値」と呼ぶ）を特定して前記相対速度値を自装置の移動速度として出力する移動速度推定部と、を有し、
前記相対速度値を特定する際に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に前記相対速度の値が入っている前記組み合わせデータのみを用いて前記受信強度積算値の前記最大値を検出する、
ことを特徴とする移動速度の検出装置。

【請求項2】

前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出する際に、前記距離の値が所定の範囲に入っている前記ＶＲデータのみを用いて前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動速度の検出装置。

【請求項3】

前記レーダデータが、周波数変調連続波方式のレーダが用いられて取得されたデータである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の移動速度の検出装置。

【請求項4】

送信波を放射するとともに前記送信波が物体で反射して戻ってくる反射波を受信するレーダ装置から出力されるレーダデータの周波数解析を行い周波数スペクトルを生成するとともに前記物体との距離および相対速度を計算して前記距離、前記相対速度、および前記周波数スペクトルにおける受信強度の組み合わせからなるＶＲデータを生成する処理と、
前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算して前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出して前記相対速度と前記受信強度積算値との組み合わせデータを生成する処理と、
前記受信強度積算値の最大値に対応する前記相対速度の値（「相対速度値」と呼ぶ）を特定して前記相対速度値を自装置の移動速度として出力する処理と、を有し、
前記相対速度値を特定する際に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に前記相対速度の値が入っている前記組み合わせデータのみを用いて前記受信強度積算値の前記最大値を検出する、
ことを特徴とする移動速度の検出方法。

【請求項5】

前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出する際に、前記距離の値が所定の範囲に入っている前記ＶＲデータのみを用いて前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算する、
ことを特徴とする請求項４に記載の移動速度の検出方法。

【請求項6】

前記レーダデータが、周波数変調連続波方式のレーダが用いられて取得されたデータである、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の移動速度の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、移動速度の検出装置および検出方法に関し、特に、レーダから送信された電波が物体の表面で反射して戻ってくる反射波を処理して取得されるレーダデータに基づいてレーダ装置自身の移動速度を推定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

物標を検知して前記物標の相対速度を推定する仕組みを有するレーダ装置として、水平面内で回転しながら信号の送受信を繰り返すように構成されたレーダアンテナと、自装置周囲の物標の位置を示すレーダ映像を表示する表示器と、自装置からの電波の放射方向成分における自装置と物標との相対速度を推定する速度推定部と、を備えるレーダ装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２６６２９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電波センサ／レーダ装置が用いられて取得されるレーダデータに基づいてレーダ装置自身の移動速度を推定することができれば、電波センサ／レーダ装置を取り付けることによって種々の機材や機器あるいは車両や設備などの移動速度を知ることができ、有用である。

【0005】

そこでこの発明は、レーダデータに基づいてレーダ装置自身の移動速度を推定することが可能な移動速度の検出装置および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】

【0006】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、送信波を放射するとともに前記送信波が物体で反射して戻ってくる反射波を受信してレーダデータを出力するレーダ部と、前記レーダデータの周波数解析を行い周波数スペクトルを生成するとともに前記物体との距離および相対速度を計算して前記距離、前記相対速度、および前記周波数スペクトルにおける受信強度の組み合わせからなるＶＲデータを生成する信号処理部と、前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算して前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出して前記相対速度と前記受信強度積算値との組み合わせデータを生成する受信強度積算部と、前記受信強度積算値の最大値に対応する前記相対速度の値（「相対速度値」と呼ぶ）を特定して前記相対速度値を自装置の移動速度として出力する移動速度推定部と、を有し、前記相対速度値を特定する際に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に前記相対速度の値が入っている前記組み合わせデータのみを用いて前記受信強度積算値の前記最大値を検出する、ことを特徴とする移動速度の検出装置である。

【0007】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の移動速度の検出装置において、前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出する際に、前記距離の値が所定の範囲に入っている前記ＶＲデータのみを用いて前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算する、ことを特徴とする。

【0008】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の移動速度の検出装置において、前記レーダデータが、周波数変調連続波方式のレーダが用いられて取得されたデータである、ことを特徴とする。

【0009】

また、請求項４に記載の発明は、送信波を放射するとともに前記送信波が物体で反射して戻ってくる反射波を受信するレーダ装置から出力されるレーダデータの周波数解析を行い周波数スペクトルを生成するとともに前記物体との距離および相対速度を計算して前記距離、前記相対速度、および前記周波数スペクトルにおける受信強度の組み合わせからなるＶＲデータを生成する処理と、前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算して前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出して前記相対速度と前記受信強度積算値との組み合わせデータを生成する処理と、前記受信強度積算値の最大値に対応する前記相対速度の値（「相対速度値」と呼ぶ）を特定して前記相対速度値を自装置の移動速度として出力する処理と、を有し、前記相対速度値を特定する際に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に前記相対速度の値が入っている前記組み合わせデータのみを用いて前記受信強度積算値の前記最大値を検出する、ことを特徴とする移動速度の検出方法である。

【0010】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の移動速度の検出方法において、前記相対速度の値別の受信強度積算値を算出する際に、前記距離の値が所定の範囲に入っている前記ＶＲデータのみを用いて前記受信強度を前記相対速度の値ごとに積算する、ことを特徴とする。

【0011】

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の移動速度の検出方法において、前記レーダデータが、周波数変調連続波方式のレーダが用いられて取得されたデータである、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１に記載の発明や請求項４に記載の発明によれば、レーダデータに基づいてレーダ装置自身の移動速度を推定することができるので、レーダ装置を取り付けることにより、受信アンテナ１系統の受信データのみから、種々の機材や機器あるいは車両や設備などの移動速度を知ることが可能となる。請求項１に記載の発明や請求項４に記載の発明によれば、特に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に相対速度の値が入っている組み合わせデータのみを用いて受信強度積算値の最大値を検出するようにしているので、静止ターゲットではない物体からの反射波についての受信強度に基づいて移動速度を誤推定したり、外乱などによって受信強度が著しく低下した時に推定される移動速度の異常値を出力したりすることを防止することができ、移動速度の推定値の急激な変動を回避して移動速度の推定値の連続性を保つことが可能となり、延いては、短期間の受信強度の低下による移動速度の推定値への影響を抑圧して移動速度を推定する技術としての信頼性を向上させることが可能となる。

【0013】

請求項２に記載の発明や請求項５に記載の発明によれば、距離の値が所定の範囲に入っているＶＲデータのみを用いて受信強度を相対速度の値ごとに積算するようにしているので、静止ターゲットではない物体からの反射波についての受信強度に基づいて移動速度を誤推定したり、外乱などによって受信強度が著しく低下した時に推定される移動速度の異常値を出力したりすることを防止することができ、様々な環境での自装置の移動速度を一層的確に推定することが可能となる。

【0014】

請求項３に記載の発明や請求項６に記載の発明によれば、周波数変調連続波方式のレーダと組み合わせて、上述の作用効果を奏することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の実施の形態に係る移動速度の検出装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１の移動速度の検出装置における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る移動速度の検出方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】（Ａ）は信号処理部から出力されるＶＲデータの例を示すとともにＶＲデータに対する強度積算距離範囲の設定の例を示す図である。（Ｂ）は（Ａ）のＶＲデータに関する、強度積算距離範囲を考慮した場合の相対速度と受信強度積算値との間の関係を表す図である。

【図4】（Ａ）は信号処理部から出力されるＶＲデータの他の例を示すとともにＶＲデータに対する強度積算距離範囲の設定の例を示す図である。（Ｂ）は（Ａ）のＶＲデータに関する、強度積算距離範囲を考慮した場合の相対速度と受信強度積算値との間の関係を表す図である。

【図5】移動速度の推定としての受信強度積算値の最大値の特定を説明する図である。（Ａ）は相対速度と受信強度積算値との間の関係の例である。（Ｂ）は最大値検出速度範囲の設定を説明する図である。（Ｃ）は最大値検出速度範囲に含まれる受信強度積算値の最大値を検出する処理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【0017】

図１は、この発明の実施の形態に係る移動速度の検出装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。図２は、移動速度の検出装置１における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る移動速度の検出方法の処理手順を示すフローチャートである。

【0018】

移動速度の検出装置１は、レーダによって取得されるレーダデータに基づいて装置自身の移動速度を推定する仕組みであり、主として、制御部２と、レーダ部３と、信号処理部４と、受信強度積算部５と、移動速度推定部６と、を備える。移動速度の検出装置１は、例えば、あくまで一例として挙げると、鉄道や自動車などの車両に搭載されて、移動速度の検出装置１自身の移動速度を推定することにより、前記車両の移動速度／走行速度を推定するために用いられる。

【0019】

制御部２は、移動速度の検出装置１の各部を制御するための機序であり、移動速度の検出に纏わる演算処理を行う中央処理装置２１（ＣＰＵ：Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit の略）、読み出し可能な記憶装置であるＲＯＭ２２（ＲＯＭ：Ｒead Ｏnly Ｍemory の略）、および、読み出し／書き込み可能な記憶装置であるＲＡＭ２３（ＲＡＭ：Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）などを備える機序として構成される。

【0020】

制御部２は、ＲＯＭ２２に格納されている、移動速度の検出装置１の動作を制御するためのプログラムを中央処理装置２１が実行することにより、ＲＡＭ２３を必要に応じて作業領域として使用しながら、前記プログラムに従って移動速度の検出装置１の各部の処理の開始、内容、および終了を統制して制御する。

【0021】

そして、この実施の形態に係る移動速度の検出装置１は、送信波を放射するとともに送信波が物体で反射して戻ってくる反射波を受信してレーダデータを出力するレーダ部３と、レーダデータの周波数解析を行い周波数スペクトルを生成するとともに物体との距離Ｒおよび相対速度Ｖを計算して距離Ｒ、相対速度Ｖ、および周波数スペクトルにおける受信強度Ｉの組み合わせからなるＶＲデータを生成する信号処理部４と、受信強度Ｉを相対速度Ｖの値ごとに積算して相対速度Ｖの値別の受信強度積算値Ｉsを算出して相対速度Ｖと受信強度積算値Ｉsとの組み合わせデータを生成する受信強度積算部５と、受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxに対応する相対速度Ｖの値Ｖm（「相対速度値」と呼ぶ）を特定して当該相対速度値を自装置の移動速度として出力する移動速度推定部６と、を有し、相対速度値を特定する際に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に相対速度Ｖの値が入っている前記組み合わせデータのみを用いて受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを検出する、ようにしている（図１参照）。

【0022】

この実施の形態に係る移動速度の検出装置１は、さらに、相対速度Ｖの値別の受信強度積算値Ｉsを算出する際に、距離Ｒの値が所定の範囲に入っているＶＲデータのみを用いて受信強度Ｉを相対速度Ｖの値ごとに積算する、ようにしている。

【0023】

また、この実施の形態に係る移動速度の検出方法は、送信波を放射するとともに送信波が物体で反射して戻ってくる反射波を受信するレーダ部３から出力されるレーダデータの周波数解析を行い周波数スペクトルを生成するとともに物体との距離Ｒおよび相対速度Ｖを計算して距離Ｒ、相対速度Ｖ、および周波数スペクトルにおける受信強度Ｉの組み合わせからなるＶＲデータを生成する処理（ステップＳ１～Ｓ４）と、受信強度Ｉを相対速度Ｖの値ごとに積算して相対速度Ｖの値別の受信強度積算値Ｉsを算出して相対速度Ｖと受信強度積算値Ｉsとの組み合わせデータを生成する処理（ステップＳ５）と、受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxに対応する相対速度Ｖの値Ｖm（即ち、相対速度値）を特定して当該相対速度値を自装置の移動速度として出力する処理（ステップＳ６）と、を有し、相対速度値を特定する際に、前回の処理において特定された相対速度値を含んで設定される所定の範囲に相対速度Ｖの値が入っている前記組み合わせデータのみを用いて受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを検出する、ようにしている（図２参照）。

【0024】

この実施の形態に係る移動速度の検出方法は、さらに、相対速度Ｖの値別の受信強度積算値Ｉsを算出する際に（ステップＳ５）、距離Ｒの値が所定の範囲に入っているＶＲデータのみを用いて受信強度Ｉを相対速度Ｖの値ごとに積算する、ようにしている。

【0025】

レーダ部３は、送信部３１と受信部３２とを備えて電波を送信するとともに受信する機能を備え、レーダ方式として例えばＦＭＣＷ（Ｆrequency Ｍodulated－Ｃontinuous Ｗave の略；周波数変調連続波）方式のレーダスキャンを行って取得されるレーダデータを出力する。

【0026】

ＦＭＣＷ方式では、周波数変調した連続波（具体的には電波；送信信号に相当する）を送信波として送信するとともに物体の表面で反射して戻ってくる反射波（具体的には電波；受信信号に相当する）を受信し、送信波と受信波（即ち、反射波）との差分（言い換えると、送信波と受信波との間の周波数差）を解析することにより、レーダ部３と物体との間の距離が計算され、また、計算された距離の周波数の位相を連続波ごとに計測して解析することにより、レーダ部３と物体との相対速度が計算される。

【0027】

ＦＭＣＷ方式のレーダは、時間の経過に応じて周波数変調を行う連続発振レーダであり、複数のチャープを含むバースト波を生成して送信する（別言すると、出射する、放射する）。バースト波に含まれる各チャープは、周波数が時間的に掃引されて、時間の経過に伴って周波数が線形的に変化する（具体的には、上昇／下降する）ように生成される。なお、チャープの周波数の変調幅や変調の周期（即ち、チャープの繰返し周期）は適宜調節されるようにしてよい。

【0028】

ここで、複数のチャープが所定の時間周期で送信され、一連で１つの纏まりとして構成される複数のチャープのことを「チャープフレーム」と呼ぶ。１つのチャープフレームが１回のレーダスキャンに相当し、各チャープフレームは独立して処理される。

【0029】

レーダ部３の送信部３１は、例えば、電圧発生器、電圧制御発振器、および送信アンテナなどを含む機序として構成される。

【0030】

電圧発生器は、時間軸上でレベルが次第に高くなる区間とレベルが次第に低くなる区間とが交互に連続して三角波状（または、鋸波状）に変化する制御電圧を生成して出力する。

【0031】

電圧制御発振器は、前記制御電圧に応じて時間軸上で周波数が次第に高くなる変調区間と周波数が次第に低くなる変調区間とが交互に連続して三角波状（または、鋸波状）に変化する送信信号を生成して出力する。

【0032】

送信アンテナは、前記送信信号に基づいて送信波を生成し、移動速度の検出装置１が搭載されている車両などの周辺の空間（「周辺空間」と呼ぶ；尚、前記車両などの進行方向に沿う空間を含む空間であることが好ましい）へと送信波として放射する。送信信号の一部は、所定の分配比で、ローカル信号として受信部３２へも伝送される。

【0033】

送信部３１は、例えば７９ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯、或いは６０ＧＨｚ帯の周波数を有する電波（尚、「ミリ波」とも呼ばれる）を生成して送信アンテナを介して周辺空間へと放射する。なお、この発明では、高周波数帯の電波を利用することが好ましい。

【0034】

レーダ部３の受信部３２は、例えば、受信アンテナ、ミキサ、およびＡ／Ｄ変換器などを含む機序として構成される。

【0035】

受信アンテナは、送信部３１の送信アンテナから放射された電波（即ち、送信波）が周辺空間に存在する物体の表面で反射して戻ってくる電波（即ち、反射波；「ドップラ反射波」とも呼ばれる）を含む電波を受信波として受信して、受信した受信波／反射波を受信信号へと変換して出力する。

【0036】

ミキサは、送信部３１から分配されて伝送される電波（送信信号；即ち、ローカル信号）と受信アンテナから出力される電波（受信信号）とをミキシングして差分信号（尚、アナログ信号である）を生成して出力する。

【0037】

Ａ／Ｄ変換器は、ミキサから出力される差分信号に対して所定のサンプリング周波数を用いてサンプリング処理（別言すると、アナログ－デジタル変換処理）を施して前記差分信号をデジタルデータに変換してデジタル信号化された差分信号を出力する。

【0038】

レーダスキャンが行われてレーダ部３から出力されるレーダデータとしての差分信号は、送信部３１から分配されて伝送される電波（送信信号；即ち、ローカル信号）の周波数成分と受信アンテナから出力される電波（受信信号）の周波数成分との差の周波数成分を有する信号（つまり、ビート周波数を有する信号であり、「ビート信号」とも呼ばれる）である。

【0039】

レーダスキャンが行われるたびに、レーダ部３からレーダデータが出力されて、前記レーダデータが信号処理部４へと入力される（ステップＳ１）。

【0040】

信号処理部４は、レーダ部３から出力されるレーダデータの周波数解析を行うとともに、周波数解析結果を用いて送信波を反射させた物体に関する距離情報および運動情報を計算する。信号処理部４は、周波数解析部４１、距離計算部４２、および速度計算部４３を含んで構成される。

【0041】

周波数解析部４１は、レーダ部３（具体的には、受信部３２のＡ／Ｄ変換器）から出力されるレーダデータ（別言すると、ビート波形データ）としての差分信号（ビート信号）の周波数解析を行う（ステップＳ２）。

【0042】

周波数解析部４１は、具体的には、１回のレーダスキャンあたりのサンプリング時間幅（例えば、１００ミリ秒間）ぶんのビート波形データ、具体的には差分信号（ビート信号）の振幅に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆast Ｆourier Ｔransform の略）処理を施して前記差分信号の振幅の周波数分布を示す周波数スペクトル（ビート周波数スペクトラム）を生成して出力する。周波数スペクトルは、差分信号に含まれる各周波数成分の振幅を示す。

【0043】

周波数スペクトルにおける振幅の大きさおよび周波数ビン（別言すると、ＦＦＴビン）は、物体からの反射波の受信強度およびビート周波数に相当する。そして、周波数スペクトルにおける受信強度およびビート周波数から、物体に関する距離情報や運動情報として、送信波を反射させた物体に関する相対距離および相対速度が求められる。

【0044】

距離計算部４２は、周波数解析部４１から出力される周波数スペクトルに基づいて、レーダ部３と物体との間の距離Ｒを計算して出力する（ステップＳ３）。距離Ｒは、ステップＳ２の処理における周波数解析の結果としての周波数スペクトルにおける周波数ビンごとに求められる。

【0045】

周波数スペクトルに基づく距離の計算の仕法は、公知の手法が存在し、また、この発明では特定の手法には限定されないので、ここでは詳細の説明は省略する。例えば、レーダ部３と送信波を反射する物体との間の距離は、送信波の周波数と受信波の周波数との差がレーダ部３と物体との間の距離に比例して増減する、ことを利用する手法などの公知の手法によって計算され得る。

【0046】

速度計算部４３は、周波数解析部４１から出力される周波数スペクトルに基づいて、レーダ部３と物体との相対速度Ｖ（具体的には、送信波が物体の表面で反射した時の瞬時の相対速度）を計算して出力する（ステップＳ４）。相対速度Ｖは、ステップＳ２の処理における周波数解析の結果としての周波数スペクトルにおける周波数ビンごとに求められる。

【0047】

周波数スペクトルに基づく相対速度の計算の仕法は、公知の手法が存在し、また、この発明では特定の手法には限定されないので、ここでは詳細の説明は省略する。例えば、レーダ部３と物体との相対速度は、レーダ部３と送信波を反射する物体とが相対的に移動しているときの前記物体の表面で反射して受信アンテナによって受信される電波（即ち、受信波）の周波数は、送信アンテナから送信される電波（即ち、送信波）の周波数に対して、前記物体の表面で反射した際に電波がレーダ部３との相対速度による影響を受け、ドップラ効果により、レーダ部３と前記物体との間の相対速度に応じてシフトする、ことを利用する手法などの公知の手法によって計算され得る。

【0048】

信号処理部４は、上記の処理により、レーダ部３から出力されるレーダデータに基づく、周波数解析の結果としての周波数スペクトルにおける周波数ビンごとに計算される、レーダ部３と物体との相対速度Ｖ（単位：ｋｍ／ｈ）と、レーダ部３と物体との間の距離Ｒ（単位：ｍ）と、前記周波数ビンごとの振幅の絶対値である受信強度Ｉとの組み合わせからなるデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）を出力する。信号処理部４から出力されるデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）のことを「ＶＲデータ」と呼ぶ。

【0049】

なお、周波数スペクトルにおける周波数ビンごとに距離Ｒおよび相対速度Ｖを計算して、距離Ｒの値と相対速度Ｖの値とが同じ組み合わせが複数存在する場合には、距離Ｒの値と相対速度Ｖの値とが同じ組み合わせ各々の受信強度Ｉの値の合計値を当該の距離Ｒの値と相対速度Ｖの値との組み合わせの受信強度Ｉの値とする。

【0050】

信号処理部４による処理は、所定の時間周期（別言すると、サンプリング時間幅）のレーダスキャンごとに行われる。すなわち、１回のレーダスキャンが行われるたびに、当該のレーダスキャンに関する、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合が生成されて出力される。

【0051】

ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の例を図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）では、横軸を相対速度Ｖとするとともに縦軸を距離Ｒとしたうえで、（Ｖ，Ｒ）の組み合わせに対応する受信強
度Ｉの値を、前記値の大きさに応じて色を変えて表示している。

【0052】

ここで、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）には、周囲の静止物（例えば、地面／路面や構造物、また、地面／土地に対して固定的に設置されている設備；「静止ターゲット」と呼ぶ）からの反射波に起因する、移動速度の検出装置１自身の移動速度に対応する（別言すると、相当する）速度成分が含まれる。この発明では、静止ターゲットからの反射波に着目して、移動速度の検出装置１自身の移動速度を推定する。この発明では、つまり、静止ターゲットを基準とする自装置の相対速度を割り出すことにより、移動速度の検出装置１自身の移動速度を推定する。

【0053】

受信強度積算部５は、信号処理部４から出力されるＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合について、相対速度の値別の受信強度積算値を算出する（ステップＳ５）。

【0054】

受信強度積算部５は、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合を用いて、相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値を積算して相対速度Ｖの値別の受信強度積算値Ｉsを算出する。受信強度積算値Ｉsは、すなわち、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合によって構成される図３（Ａ）に示すようなＶＲ平面における、相対速度Ｖの値ごとの、距離Ｒの方向についての受信強度Ｉの積算値である。なお、受信強度積算部５は、必要に応じて、相対速度Ｖの値を所定の幅で区切って速度ランク（別言すると、速度ビン）ごとに受信強度Ｉの値を積算するようにしてもよい。

【0055】

ここで、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合について、ステップＳ３の処理において計算される距離Ｒの全範囲を対象として相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値を積算すると、静止ターゲットからの反射波についての受信強度に関するピークであって移動速度の検出装置１自身の移動速度に対応する受信強度に関するピークに加えて、レーダ部３（特に、送信アンテナ，受信アンテナ）の近傍の物体であってレーダ部３とともに移動している物体からの反射波、例えば車両の構造の一部からの反射波についての受信強度に関するピークが現れる場合があるという問題がある。

【0056】

このため、静止ターゲットを基準とする自装置の相対速度を割り出すためには、レーダ部３の近傍の物体／構造であってレーダ部３とともに移動している物体／構造からの反射波についての受信強度を除外することが好ましい。

【0057】

また、自装置の相対速度を割り出す際の基準となる静止ターゲットは、ステップＳ３の処理において計算される距離Ｒの全範囲に分布しているわけではない。このため、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合について、ステップＳ３の処理において計算される距離Ｒの全範囲を対象として相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値を積算すると、雑音が多く積算されてＳ／Ｎ比（Ｓignal－to－Ｎoise ratio）が小さくなるという問題がある。

【0058】

上記の問題を踏まえ、この実施の形態では、受信強度積算値Ｉsを計算する際に、ステップＳ３の処理において計算される距離Ｒのうちの特定の範囲に限定して相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値を積算する。受信強度積算値Ｉsを計算する際の、距離Ｒの範囲のことを「強度積算距離範囲」と呼ぶ。

【0059】

具体的には、受信強度積算値Ｉsを計算する際に、例えば、送信／受信アンテナの指向性が考慮されるとともに下記の事項が考慮されるなどしたうえで、距離Ｒの範囲が限定されて強度積算距離範囲が適当な範囲に適宜設定される。
ア） レーダ部３の近傍に存在して移動速度の検出装置１とともに移動し、移動速度の検出装置１との相対速度Ｖの値が０になる物体が存在する範囲を除く。
イ） 地面／土地に対して移動する物体が存在することが明らかな範囲を除く。例えば、移動速度の検出装置１が鉄道に搭載されて前記鉄道の走行速度を推定する場合に他の鉄道が走行する範囲（例えば、隣接する線路の範囲）を除いたり、移動速度の検出装置１が自動車に搭載されて前記自動車の走行速度を推定する場合に他の自動車が走行する範囲（例えば、隣接する車線の範囲）を除いたりする。
ウ） 静止ターゲットが存在しない範囲や、静止ターゲットが存在しても反射波の受信強度が極端に弱くなる範囲を除く。

【0060】

強度積算距離範囲として、距離Ｒの範囲について、下限のみが設定されたり（即ち、距離Ｒの値が所定の値以上であるＶＲデータの受信強度Ｉの値のみを積算する）、上限のみが設定されたりする（即ち、距離Ｒの値が所定の値以下であるＶＲデータの受信強度Ｉの値のみを積算する）ようにしてもよく、或いは、下限と上限との両方が設定される（即ち、距離Ｒの値が所定の値以上かつ所定の値以下であるＶＲデータの受信強度Ｉの値のみを積算する）ようにしてもよい。

【0061】

図３（Ａ）に示すＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合を用いて、同図中に示すように強度積算距離範囲を設定したうえで算出される相対速度Ｖと受信強度積算値Ｉsとの組み合わせデータ（Ｖ，Ｉs）の集合を図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）では、横軸を相対速度Ｖとするとともに縦軸を受信強度積算値Ｉsとして表示している。なお、図３に示す例では、あくまで一例として、強度積算距離範囲の下限が１２ｍに設定されているとともに上限が３０ｍに設定されている。

【0062】

図３（Ｂ）に示す例では、レーダ部３（特に、送信アンテナ，受信アンテナ）の近傍の物体からの反射波についての受信強度に関するピークは現れていない一方で、静止ターゲットからの反射波についての受信強度に関するピークが現れており、すなわち、レーダ部３の近傍の物体の影響が排除されるとともに、静止ターゲットのＳ／Ｎ比が大きくとれるようになっており、自装置の相対速度が的確に割り出され、延いては移動速度の検出装置１自身の移動速度が的確に推定され得る。なお、移動速度の検出装置１と周囲の物体とが相互に近づくように相対的に移動している場合には、移動速度の検出装置１自身の移動速度に対応する受信強度に関するピークは、相対速度Ｖの値がマイナスの領域に現れる。

【0063】

受信強度積算部５は、ＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）について強度積算距離範囲を設定して、距離Ｒの値が強度積算距離範囲に入っているＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）のみを用いて相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値を積算して相対速度Ｖの値別の受信強度積算値Ｉsを算出し、相対速度Ｖと受信強度積算値Ｉsとの組み合わせからなるデータ（Ｖ，Ｉs）の集合を出力する。受信強度積算部５から出力されるデータ（Ｖ，Ｉs）のことを「受信強度積算値データ」と呼ぶ。

【0064】

移動速度推定部６は、受信強度積算部５から出力される受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の集合を用いて、移動速度の検出装置１自身の移動速度を推定する（ステップＳ６）。

【0065】

ここで、図３（Ａ）に示すようなＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合を用いて強度積算距離範囲を設定したうえで図３（Ｂ）に示すような受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の集合が算出される場合には、自装置の相対速度を割り出す際の基準となる静止ターゲットからの反射波についての受信強度に関するピークＡのみが現れており、受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の集合の中から受信強度積算値Ｉsの最大値を特定するとともに特定された受信強度積算値Ｉsの最大値と組み合わされている相対速度Ｖの値を特定することにより、移動速度の検出装置１自身の移動速度が推定される。

【0066】

一方で、図４（Ａ）に示すようなＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）の集合を用いて強度積算距離範囲を設定したうえで図４（Ｂ）に示すような受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の集合が算出される場合には、自装置の相対速度を割り出す際の基準となる静止ターゲットからの反射波についての受信強度に関するピークＡよりも大きいピークであって、静止ターゲットではない物体（例えば、他の車両などの移動する物体）からの反射波についての受信強度に関するピークＢが現れており、移動速度の検出装置１自身の移動速度とは異なる相対速度Ｖの値において受信強度積算値Ｉsの値が最大になる。したがって、受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の集合の中から受信強度積算値Ｉsの最大値を特定することによっては、移動速度の検出装置１自身の移動速度を推定することはできない。

【0067】

また、周囲の環境の影響を受けるなどして受信強度が著しく低下すると、移動速度の検出装置１自身の移動速度とは関係のない相対速度Ｖの値において受信強度積算値Ｉsの値が最大になることがあり得る。この場合には、移動速度の検出装置１自身の移動速度として異常値が出力されて移動速度の推定値が急激に変動してしまう。

【0068】

移動速度推定部６は、上記のような、移動速度の検出装置１自身の移動速度とは異なる相対速度Ｖの値において受信強度積算値Ｉsの値が最大になるという問題や、受信強度が著しく低下した際に移動速度の検出装置１自身の移動速度として異常値が出力されるという問題を回避し得るように、受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを特定する際に、前回の処理において特定された相対速度Ｖの値Ｖm（即ち、相対速度値）を含む特定の範囲に限定して受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを検出する。受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを検出する際の相対速度Ｖの範囲の下限値ｖminおよび上限値ｖmaxを決定するための、前回の処理において特定された相対速度Ｖの値Ｖm（即ち、相対速度値）からの隔たりの程度（具体的には、相対速度Ｖの大きさ）のことを「最大値検出速度幅」と呼ぶ。

【0069】

移動速度推定部６は、前回速度記憶部６１、速度範囲設定部６２、および最大値特定部６３を含んで構成される。

【0070】

前回速度記憶部６１は、前回の処理において受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxと対応する相対速度Ｖとして特定された相対速度Ｖの値Ｖm（即ち、相対速度値）を記憶する。前回速度記憶部６１に記憶される相対速度Ｖの値Ｖmのことを「前回値Ｖp」と呼ぶ（図５（Ａ），（Ｂ）参照）。

【0071】

ここで、ステップＳ１～Ｓ６の一連の処理はレーダ部３によるレーダスキャンごとに実行され、「今回の処理」とは、現在実行されているステップＳ１～Ｓ６の一連の処理におけるステップＳ６の処理のことを指し、また、「前回の処理」とは、現在実行されているステップＳ１～Ｓ６の一連の処理からみて直前／直近に実行されたステップＳ１～Ｓ６の一連の処理におけるステップＳ６の処理のことを指す。

【0072】

速度範囲設定部６２は、相対速度Ｖの前回値Ｖpに基づいて、今回の処理において処理対象とする相対速度Ｖの範囲を設定する（ステップＳ６－１）。

【0073】

速度範囲設定部６２は、具体的には、前回速度記憶部６１に記憶されている相対速度Ｖの前回値Ｖpを読み込み、読み込んだ前回値Ｖpに対して最大値検出速度幅を適用して、受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを検出する際の相対速度Ｖの範囲の下限値ｖminおよび上限値ｖmaxを決定する。相対速度Ｖの前回値Ｖpを含み、最大値検出速度幅が適用されて決定される下限値ｖminおよび上限値ｖmaxによって規定される（即ち、下限値ｖminから上限値ｖmaxまでの）相対速度Ｖの範囲のことを「最大値検出速度範囲」と呼ぶ（図５（Ｂ）参照）。

【0074】

最大値検出速度幅は、特定の値に限定されるものではなく、１回のレーダスキャンあたりのサンプリング時間幅や移動速度の推定対象になっている例えば車両や設備などの加速度が考慮されるなどしたうえで、適当な値に適宜設定される。具体的には例えば、移動速度の推定対象に関して想定される加速度に基づいて１回のレーダスキャンあたりのサンプリング時間幅の間に変化し得る速度の大きさが計算されたうえで、前記変化し得る速度の大きさを含むように最大値検出速度幅が設定される。なお、移動速度の推定対象が加速する際に変化し得る速度の大きさと減速する際に変化し得る速度の大きさとが考慮されるなどしたうえで、最大値検出速度範囲の下限値ｖminを決定するための、相対速度Ｖの前回値Ｖpからの隔たりの程度（図５（Ｂ）における下限側速度幅）と、最大値検出速度範囲
の上限値ｖmaxを決定するための、相対速度Ｖの前回値Ｖpからの隔たりの程度（図５（
Ｂ）における上限側速度幅）とが、同じであるように設定されてもよく、或いは、相互に異なるように設定されてもよい。

【0075】

最大値検出速度幅（上限側速度幅、下限側速度幅）は、相対速度Ｖに関する、具体的な速度値として設定されるようにしてもよく、或いは、速度ビン数として設定されるようにしてもよい。

【0076】

最大値特定部６３は、受信強度積算部５から出力される受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉ
s）の集合を用いて、受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを特定する（ステップＳ６－２）。

【0077】

最大値特定部６３は、受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の集合の中から、速度範囲設定部６２によって設定される最大値検出速度範囲に相対速度Ｖの値ｖが含まれる受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）を選定する。すなわち、ｖmin≦ｖ≦ｖmax となっている受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）を選定する。

【0078】

最大値特定部６３は、そのうえで、選定された受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）の中から、受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを特定し、特定された受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxと組み合わされている相対速度Ｖの値Ｖmを特定する（図５（Ｃ）参照）。このとき、最大値検出速度範囲の内側にある、静止ターゲットからの反射波についての受信強度に関するピークＡが受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxとして検出され、最大値検出速度範囲の外側にある、静止ターゲットではない物体からの反射波についての受信強度に関するピークＢは受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxとしては検出されない。

【0079】

最大値特定部６３は、特定された相対速度Ｖの値Ｖmを、移動速度の検出装置１自身の移動速度として出力する。

【0080】

最大値特定部６３は、また、特定された相対速度Ｖの値Ｖmを、相対速度Ｖの前回値Ｖpとして前回速度記憶部６１に記憶させる。

【0081】

上記のような移動速度の検出装置１や移動速度の検出方法によれば、レーダデータに基づいてレーダ装置（レーダ部３）自身の移動速度を推定することができるので、レーダ装置を取り付けることにより、受信アンテナ１系統の受信データのみから、種々の機材や機器あるいは車両や設備などの移動速度を知ることが可能となる。上記のような移動速度の検出装置１や移動速度の検出方法によれば、特に、相対速度Ｖの前回値Ｖp（即ち、相対
速度値）を含んで設定される最大値検出速度範囲に相対速度Ｖの値が入っている受信強度積算値データ（Ｖ，Ｉs）のみを用いて受信強度積算値Ｉsの最大値Ｉsmaxを検出するようにしているので、静止ターゲットではない物体からの反射波についての受信強度に基づいて移動速度を誤推定したり、外乱などによって受信強度が著しく低下した時に推定される移動速度の異常値を出力したりすることを防止することができ、移動速度の推定値の急激な変動を回避して移動速度の推定値の連続性を保つことが可能となり、延いては、短期間の受信強度の低下による移動速度の推定値への影響を抑圧して移動速度を推定する技術としての信頼性を向上させることが可能となる。

【0082】

上記のような移動速度の検出装置１や移動速度の検出方法によれば、また、距離Ｒの値が強度積算距離範囲に入っているＶＲデータのみを用いて受信強度Ｉを相対速度Ｖの値ごとに積算するようにしているので、静止ターゲットではない物体からの反射波についての受信強度に基づいて移動速度を誤推定したり、外乱などによって受信強度が著しく低下した時に推定される移動速度の異常値を出力したりすることを防止することができ、様々な環境での自装置の移動速度を一層的確に推定することが可能となる。

【0083】

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

【0084】

具体的には、上記の実施の形態ではレーダ方式としてＦＭＣＷ方式が用いられるようにしているが、レーダ方式としてＦＭＣＷ方式が用いられることはこの発明において必須の構成ではなく、上記の実施の形態におけるＶＲデータ（Ｖ，Ｒ，Ｉ）を作成することができるのであれば、どのようなレーダ方式が用いられてもよい。この点において、上記の実施の形態におけるレーダ部３や信号処理部４の具体的な構成は、上記の実施の形態における構成には限定されない。

【0085】

また、上記の実施の形態では受信強度積算値Ｉsが計算される際に距離Ｒの範囲が強度積算距離範囲に限定されて相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値が積算されるようにしているが、距離Ｒの範囲が強度積算距離範囲に限定されて受信強度積算値Ｉsが計算されることはこの発明において必須の構成ではなく、ステップＳ３の処理において計算される距離Ｒの全範囲を対象として相対速度Ｖの値ごとに受信強度Ｉの値が積算されるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0086】

１ 移動速度の検出装置
２ 制御部
２１ 中央処理装置
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
３ レーダ部
３１ 送信部
３２ 受信部
４ 信号処理部
４１ 周波数解析部
４２ 距離計算部
４３ 速度計算部
５ 受信強度積算部
６ 移動速度推定部
６１ 前回速度記憶部
６２ 速度範囲設定部
６３ 最大値特定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】