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(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】2024-05-27
(45)【発行日】2024-06-04
(54)【発明の名称】レーダ装置、対象物検出方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
G01S 13/24 20060101AFI20240528BHJP
G01S 13/931 20200101ALN20240528BHJP
【ＦＩ】
G01S13/24
G01S13/931
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020042646
(22)【出願日】2020-03-12
(65)【公開番号】P2021143930
(43)【公開日】2021-09-24
【審査請求日】2022-11-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】391045897
【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114292
【弁理士】
【氏名又は名称】来間 清志
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(72)【発明者】
【氏名】並木 一
(72)【発明者】
【氏名】日比野 勉
(72)【発明者】
【氏名】大谷 栄介
【審査官】▲高▼場 正光
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２１２４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９２０８８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】MOSES, Randolph L. 外１名，“AUTOREGRESSIVE MODELING OF RADAR DATA WITH APPLICATION TO TARGET IDENTIFICATION”，PROCEEDINGS OF THE 1988 IEEE NATIONAL RADAR CONFERENCE，1988年，Pages 220-224，<DOI: 10.1109/NRC.1988.10961 >
【文献】VAN GENDEREN, Piet 外１名，“Imaging of Stepped Frequency Continuous Wave GPR data using the Yule-Walker Parametric Method”，EUROPEAN RADAR CONFERENCE 2005，2005年，Pages 77-80，<DOI: 10.1109/EURAD.2005.1605568 >
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００ － Ｇ０１Ｓ ７／４２
Ｇ０１Ｓ １３／００ － Ｇ０１Ｓ １３／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部によって送信され、前記周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された複数の受信信号に基づいて、前記受信部からの距離に対する第１振幅情報を前記周波数帯ごとに取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記周波数帯ごとの前記第１振幅情報の中から、前記受信部から所定の距離に対応する前記第１振幅情報を前記周波数帯ごとに周波数別信号列情報として抽出する抽出部と、
前記周波数別信号列情報と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の前記受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する分離処理部と、
前記分離処理部で分離されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する位置推定部とを備え、
前記自己回帰モデルは、以下の式で表され、
ｘ ｎ ＝ａ １ ｘ ｎ－１ ＋ａ ２ ｘ ｎ―２ ＋・・・＋ａ ｐ ｘ ｎ－ｐ
ｘ ｋ （ｋ＝１～Ｎ）は、前記第１振幅情報であり、ｐは前記自己回帰モデルの次数である、レーダ装置。
【請求項2】
前記周波数別信号列情報に基づいて前記自己回帰モデルの係数を算出する算出部と、前記周波数別信号列情報と前記自己回帰モデルの係数とに基づいて、前記周波数別信号列情報を周波数方向に推定して拡張する拡張部と、を備え、
前記分離処理部は、前記拡張部により拡張された拡張周波数別信号列情報をフーリエ変換することにより、前記第１振幅情報を物標ごとに分離するように処理する、請求項１記載のレーダ装置。
【請求項3】
前記周波数別信号列情報に基づいて、前記自己回帰モデルの係数を算出する第１算出部と、前記自己回帰モデルの係数に基づいて、それぞれの前記物標信号に対応する位相情報と第２振幅情報とを算出する第２算出部とを備え、
前記分離処理部は、前記第２算出部で算出されたそれぞれの前記物標信号の前記位相情報と前記第２振幅情報とに基づいて、それぞれの前記物標信号を再構成し、
前記位置推定部は、前記分離処理部で再構成されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する請求項１記載のレーダ装置。
【請求項4】
周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する送信工程と、前記送信工程によって送信され、前記周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する受信工程と、
前記受信工程により受信された複数の受信信号に基づいて、前記受信信号を受信する受信部からの距離に対する第１振幅情報を前記周波数帯ごとに取得する取得工程と、
取得した前記周波数帯ごとの前記第１振幅情報の中から、前記受信部から所定の距離に対応する前記第１振幅情報を前記周波数帯ごとに周波数別信号列情報として抽出する抽出工程と、
前記周波数別信号列情報と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の前記受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する分離処理工程と、
前記分離処理工程で分離されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する位置推定工程とを備え、
前記自己回帰モデルは、以下の式で表され、
ｘ ｎ ＝ａ １ ｘ ｎ－１ ＋ａ ２ ｘ ｎ―２ ＋・・・＋ａ ｐ ｘ ｎ－ｐ
ｘ ｋ （ｋ＝１～Ｎ）は、前記第１振幅情報であり、ｐは前記自己回帰モデルの次数である、
対象物検出方法。
【請求項5】
コンピュータに、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する送信工程と、
前記送信工程によって送信され、前記周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する受信工程と、
前記受信工程により受信された複数の受信信号に基づいて、前記受信信号を受信する受信部からの距離に対する第１振幅情報を前記周波数帯ごとに取得する取得工程と、
取得した前記周波数帯ごとの前記第１振幅情報の中から、前記受信部から所定の距離に対応する前記第１振幅情報を前記周波数帯ごとに周波数別信号列情報として抽出する抽出工程と、
前記周波数別信号列情報と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の前記受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する分離処理工程と、
前記分離処理工程で分離されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する位置推定工程と、を実行させるためのプログラムであって、
前記自己回帰モデルは、以下の式で表され、
ｘ ｎ ＝ａ １ ｘ ｎ－１ ＋ａ ２ ｘ ｎ―２ ＋・・・＋ａ ｐ ｘ ｎ－ｐ
ｘ ｋ （ｋ＝１～Ｎ）は、前記第１振幅情報であり、ｐは前記自己回帰モデルの次数である、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーダ装置、対象物検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
レーダ装置は、例えば、車両等において、当該車両からみた物標の相対位置を検知するために用いられる。この時、車両におけるアプリケーション（例えば、車両の駐車可能な領域を検知）において、これら複数の物標の位置が互いに分離された状態で検出することが好ましいが、一の物標に対応する信号によって他の物標に対応する信号が埋もれてしまう場合がある。
【0003】
特許文献１には、パルスレーダで周波数を変え、物標に関する複数の測定結果を合成帯域で処理する過程で、サイドローブに埋もれてしまう物標の信号を検出するレーダ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－３１５７３８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、特許文献１に記載のレーダ装置では、物標が距離方向に互いに接近したような場合において、これら互いの物標を分離するものではない。複数の物標が距離方向に互いに接近した地点にある場合において、それぞれ個別の物標として区別できるか否かは、レーダ装置の距離分解能に依存するため、送信信号の帯域幅を拡大することにより距離分解能の向上を図ることができる。しかしながら、帯域幅を広帯域化した場合、広帯域に対応した構成がレーダ装置に必要となり、また、帯域幅の広い信号を送信した場合、他のレーダ装置に影響を与える可能性もある。
【0006】
本願発明では、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができるレーダ装置、対象物検出方法およびプログラム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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るレーダ装置は、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部によって送信され、前記周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の前記受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する分離処理部と、前記分離処理部で分離されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する位置推定部とを備える。
【0008】
本開示に係るレーダ装置は、上記開示において、前記複数の受信信号に基づいて、前記受信部からの距離に対する第１振幅情報を前記周波数帯ごとに取得する取得部と、前記取得部で取得した前記周波数帯ごとの前記第１振幅情報の中から、前記受信部から所定の距離に対応する前記第１振幅情報を前記周波数帯ごとに周波数別信号列情報として抽出する抽出部と、前記周波数別信号列情報に基づいて前記自己回帰モデルの係数を算出する算出部と、前記周波数別信号列情報と前記自己回帰モデルの係数とに基づいて、前記周波数別信号列情報を周波数方向に推定して拡張する拡張部と、を備え、前記分離処理部は、前記前記拡張部により拡張された拡張周波数別信号列情報をフーリエ変換することにより、前記第１振幅情報を物標ごとに分離するように処理する構成である。
【0009】
本開示に係るレーダ装置は、上記開示において、前記複数の受信信号に基づいて、前記受信部からの距離に対する第１振幅情報を前記周波数帯ごとに取得する取得部と、前記取得部で取得した前記周波数帯ごとの前記第１振幅情報の中から、前記受信部から所定の距離に対応する前記第１振幅情報を前記周波数帯ごとに周波数別信号列情報として抽出する抽出部と、前記周波数別信号列情報に基づいて、前記自己回帰モデルの係数を算出する第１算出部と、前記自己回帰モデルの係数に基づいて、それぞれの前記物標信号に対応する位相情報と第２振幅情報とを算出する第２算出部とを備え、前記分離処理部は、前記第２算出部で算出されたそれぞれの前記物標信号の前記位相情報と前記第２振幅情報とに基づいて、それぞれの物標信号を再構成し、前記位置推定部は、前記分離処理部で再構成されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する構成である。
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る対象物検出方法は、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する送信工程と、前記送信工程によって送信され、前記周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する受信工程と、前記受信工程により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の前記受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する分離処理工程と、前記分離処理工程で分離されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する位置推定工程とを備える。
【0011】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るプログラムは、コンピュータに、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する送信工程と、前記送信工程によって送信され、前記周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する受信工程と、前記受信工程により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の前記受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する分離処理工程と、前記分離処理工程で分離されたそれぞれの前記物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する位置推定工程と、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、受信した複数のフレーム間の情報の解析を短い時間で効率的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【0015】
（第１実施例について）
図１は、第１実施例に係るレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。第１実施例に係るレーダ装置１００は、中心周波数が異なる複数のパルス信号を送信し、送信された信号が物標に反射され、この反射信号を受信するパルス方式を採用する。また、レーダ装置１００は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両の周囲に存在する他の車両、歩行者、障害物等の対象物を検出する。具体的には、レーダ装置１００は、自動車のリアバンパに配置される。レーダ装置１００がリアバンパに配置された場合には、レーダ装置１００によって検出された対象物の情報は、後方駐車支援および後方衝突予測になどに利用される。なお、レーダ装置１００が配置される場所は、リアバンパに限定されず、フロントバンパでもよいし、リアバンパとフロントバンパの双方に配置されてもよい。
図１は、第１実施例に係るレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。第１実施例に係るレーダ装置１００は、中心周波数が異なる複数のパルス信号を送信し、送信された信号が物標に反射され、この反射信号を受信するパルス方式を採用する。また、レーダ装置１００は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両の周囲に存在する他の車両、歩行者、障害物等の対象物を検出する。具体的には、レーダ装置１００は、自動車のリアバンパに配置される。レーダ装置１００がリアバンパに配置された場合には、レーダ装置１００によって検出された対象物の情報は、後方駐車支援および後方衝突予測になどに利用される。なお、レーダ装置１００が配置される場所は、リアバンパに限定されず、フロントバンパでもよいし、リアバンパとフロントバンパの双方に配置されてもよい。
【0016】
レーダ装置１００は、図１に示すように、送信部５１と、受信部５２と、直交復調部１０と、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１と、メモリ１２と、信号処理部１３Ａと、データ処理部１４とを備える。
【0017】
送信部５１は、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する。送信部５１の具体的な構成について説明する。送信部５１は、局発制御部１と、局部発振部２と、局発周波数モニタ部３と、変調信号生成部４と、変調部５と、増幅部６と、送信アンテナ７とを備える。
【0018】
局発制御部１は、レーダ装置１００の各部を制御するとともに、局部発振部２が発生する局発信号の周波数を制御する。
【0019】
局部発振部２は、局発制御部１の制御に応じた周波数の局発信号を生成して出力する。変調信号生成部４は、局部発振部２から供給される局発信号をパルス波形に変調するための変調信号を生成して変調部５に供給する。なお、パルス変調以外にも、例えば、位相変調や周波数変調を行うようにしてもよく、周波数変調を行う場合の構成については、後述する。
【0020】
変調部５は、局部発振部２から供給される局発信号を、変調信号生成部４から供給される変調信号に基づいて変調し、増幅部６に供給する。
【0021】
増幅部６は、変調部５から供給されるパルス信号の電力を増幅して送信アンテナ７に供給する。
【0022】
送信アンテナ７は、１つまたは複数で構成され、増幅部６から供給されるパルス信号を対象物に向けて電磁波として送信する。
【0023】
受信部５２は、送信部５１によって送信され、周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する。受信部５２の具体的な構成について説明する。受信部５２は、受信アンテナ８と、増幅部９とを備える。
【0024】
受信アンテナ８は、１つまたは複数で構成され、対象物によって反射された電磁波（反射信号）を捕捉し、電気信号に変換して増幅部９に供給する。増幅部９は、受信アンテナ８から供給される電気信号の電力を増幅して直交復調部１０に供給する。
【0025】
直交復調部１０は、増幅部９から供給される電気信号を局部発振部２から供給される局発信号によってダウンコンバート（低い周波数に周波数変換）するとともに、相互に直交する信号によって直交復調し、得られたＩ，Ｑ成分をＡＤＣ１１に供給する。
【0026】
ＡＤＣ１１は、直交復調部１０から供給されるアナログ信号としてのＩ，Ｑ成分をデジタルデータにそれぞれ変換して出力する。
【0027】
メモリ１２は、ＡＤＣ１１から供給されたデジタルデータを記憶する。
【0028】
信号処理部１３Ａは、局発周波数モニタ部３から供給される局発信号の周波数を示す情報に基づいて、メモリ１２に記憶されているデジタルデータに対して所定の信号処理を行い、信号処理の結果をデータ処理部１４に供給する。具体的には、信号処理部１３Ａは、分離処理部１３Ａ－５と、位置推定部１３Ａ－６とを備える。
【0029】
分離処理部１３Ａ－５は、受信部５２により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する。
【0030】
位置推定部１３Ａ－６は、分離処理部１３Ａ－５で分離されたそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する。
【0031】
データ処理部１４は、信号処理部１３Ａから供給されるデジタルデータ（位置推定部１３Ａ－６により推定されたそれぞれの物標の位置に関する情報）に対して、クラスタリング処理およびトラッキング処理等を施し、対象物を検出する処理を実行する。なお、検出された対象物に関する情報は、図示しない上位装置（例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））に供給される。なお、データ処理部１４は、上位装置に備えられる構成でもよい。
【0032】
このようにして、レーダ装置１００は、分離処理部１３Ａ－５により複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離し、位置推定部１３Ａ－６によりそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定し、この推定した結果に基づいて、データ処理部１４により対象物の検出処理を行う。よって、レーダ装置１００は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0033】
ここで、信号処理部１３Ａの詳細な構成について説明する。信号処理部１３Ａは、上述した分離処理部１３Ａ－５および位置推定部１３Ａ－６に加えて、取得部１３Ａ－１と、抽出部１３Ａ－２と、算出部１３Ａ－３と、拡張部１３Ａ－４とを備える。
【0034】
取得部１３Ａ－１は、複数の受信信号に基づいて、受信部５２（受信アンテナ８）からの距離に対する第１振幅情報を周波数帯ごとに取得する。第１実施例では、中心周波数が異なる８つの送信信号（以下、周波数偏移信号と称する場合がある）を所定のタイミングで送信部５１から送信し、各送信信号をそれぞれ受信部５２で受信する構成を一例として説明するが、偏移する周波数の数は８つに限定されない。
【0035】
距離に対する第１振幅情報Ｉ１は、メモリ１２に格納することができ、（１）式の複素形式で示すことができる。
Ｉ１＝Ａ０ｅｉΨ ・・・（１）
Ｉ１＝Ａ０ｅｉΨ ・・・（１）
【0036】
Ａ０は、振幅（実数）を示し、Ψは、第１振幅情報の位相を示している。このような第１振幅情報は、ターゲット距離からの反射信号の情報を含んでいる。取得部１３Ａ－１は、各周波数帯の第１振幅情報を取得する。なお、距離に対する第１振幅情報として、時間に対する各受信信号の振幅（複素振幅の場合を含む）を用いることができる。
【0037】
抽出部１３Ａ－２は、詳細は後述するが、取得部１３Ａ－１で取得した周波数帯ごとの第１振幅情報の中から、受信部５２（受信アンテナ８）から所定の距離に対応する第１振幅情報を周波数帯ごとに周波数別信号列情報（以下では、周波数別信号列と称する場合がある）として抽出する。上述のように、距離に対する第１振幅情報として時間に対する各受信信号の振幅を用いる場合は、所定の距離に対応する第１振幅情報として、各周波数帯の送信信号を送信してから所定の時間において受信した受信信号の第１振幅情報を用いることができる。
【0038】
算出部１３Ａ－３は、周波数別信号列情報に基づいて自己回帰モデル（Ａｕｔｏ Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｍｏｄｅｌ）の係数（以下、ＡＲ係数と称することがある）を算出する。
【0039】
拡張部１３Ａ－４は、周波数別信号列情報とＡＲ係数とに基づいて自己回帰モデルによる演算処理を行い、周波数別信号列情報を周波数方向に推定して拡張する。
【0040】
分離処理部１３Ａ－５は、拡張部１３Ａ－４により拡張された拡張周波数別信号列情報をフーリエ変換することにより、第１振幅情報を物標ごとに分離するように処理する。なお、分離処理部１３Ａ－５は、抽出部１３Ａ－２により抽出された周波数別信号列情報と、拡張部１３Ａ－４により拡張された拡張周波数別信号列情報をフーリエ変換することにより、第１振幅情報を物標ごとに分離するように処理してもよい。
【0041】
ここで、中心周波数が異なる８つの測定周波数によりレーダ計測を行い、距離方向に対する信号強度を解析した結果について説明する。
【0042】
図２は、複数のターゲットが存在する場合において、各周波数帯の受信信号（周波数偏移信号）の強度の時系列変化の例を示す図である。横軸は、時系列情報を距離（ｃｍ）に換算した値となっている。この例では、互いに中心周波数がΔｆ異なる８つの送信信号ｆ０～ｆ７を用い、レーダ装置から１［ｍ］離れている場所に信号強度が「１」となるターゲットＴ０を配置し、また、レーダ装置から２［ｍ］離れている場所に信号強度が「２」となるターゲットＴ１を配置して、レーダ計測を行った場合のシミュレーション結果を示している。なお、図２の横軸は、パルス信号を送信部５１から送信し、受信部５２で受信するまでの相対的な時間差を距離に換算したものである。以下では、図２の横軸は、距離または時間（時系列）として説明する。Δｆは、例えば、５ＭＨｚ、または、１０ＭＨｚ程度としてもよい。
【0043】
理想的な状態であれば、それぞれのターゲットが分離されて、１［ｍ］の距離に信号強度が「１」となる信号波形が示され、また、２［ｍ］の距離に信号強度が「２」となる信号波形が示されることとなる。しかしながら、図２では、ターゲットが合成され、一つのピークを有する信号波形しか示されておらず、この状態ではターゲットを分離できておらず、各ターゲットの正しい距離が不明となる。
【0044】
ここで、本発明に係るレーダ装置１００の処理について説明する。受信した周波数偏移信号のそれぞれは、当該信号の周波数と、ターゲット距離とに応じて位相が変化している。この結果、図２に示されるように、受信した周波数偏移信号の周波数ごとに振幅に変化が生じている。
【0045】
（２）式は、パルス方式の場合の複素信号強度を示すモデルを示している。
【数1】
【0046】
図３は、測定周波数による反射信号の特性を示す図である。図３（ａ）は、周波数領域における測定周波数による反射信号の特性を示す図を示す。図３（ｂ）は、時間領域（ＩＱ平面）における測定周波数による反射信号の特性を示す図である。測定周波数を変更してレーダ計測を行うと、図３（ｂ）に示すように、ターゲット距離に応じた位相変化を生じさせることができる。本発明に係るレーダ装置１００は、このターゲット距離に応じた位相変化を利用してＡＲ処理を行う。
【0047】
測定周波数ｆ１による反射信号および測定周波数ｆ２による反射信号は、図３（ａ）に示すように、スペクトルマスク内において、中心周波数がシフトしている。また、ＩＱ平面において、同じターゲット距離において反射された測定周波数ｆ１による反射信号と測定周波数ｆ２による反射信号の間の角度（回転量θｑ）は、（３）式で定義される。
θｑ＝２π（ｆ１－ｆ２）ｒｑ／Ｃ ・・・（３）
ｃは、光速を示している。
θｑ＝２π（ｆ１－ｆ２）ｒｑ／Ｃ ・・・（３）
ｃは、光速を示している。
【0048】
また、抽出部１３Ａ－２により時系列のｊ番目（例えば、図２に示す距離Ｒｊ）の信号を周波数別の信号列としてメモリ１２から抽出した１次元（１Ｄ）縦ベクトルを（４）式に示す。なお、図２に示す距離Ｒｊとは、所定の距離範囲（例えば、１０ｃｍ～２０ｃｍなど）を含む概念である。また、（４）式では、周波数偏移数を示すＮが添え字になっており、本実施例では、「Ｎ＝８」であるが、「Ｎ＝８」に限定されない。縦ベクトル（４）の各ｘｋ（ｋ＝１～Ｎ）は、各周波数偏移信号で得られた距離Ｒｊにおける第１振幅情報を示す。
（ｘ１～ｘＮ）ｊ Ｔ ・・・（４）
（ｘ１～ｘＮ）ｊ Ｔ ・・・（４）
【0049】
ここで、ＡＲ係数を１次元縦ベクトルとし、ＡＲモデルをこの信号列に適用する。（５）式は、ＡＲ係数を示す。（６）式は、ＡＲモデルの例を示す。
（ａ１～ａｐ）ｊ Ｔ ・・・（５）
ｘｎ＝ａ１ｘｎ－１＋ａ２ｘｎ－２＋・・・＋ａｐｘｎ－ｐ ・・・（６）
（ａ１～ａｐ）ｊ Ｔ ・・・（５）
ｘｎ＝ａ１ｘｎ－１＋ａ２ｘｎ－２＋・・・＋ａｐｘｎ－ｐ ・・・（６）
【0050】
ＡＲ係数の個数ｐは、ＡＲモデルの次数を表し、表現できるターゲットの数に対応するものである。本実施例では、「ｐ＝３」とした。なお、次数は予め定めておいてもよいし、例えば、文献（菊間信良著 アダプティブアンテナ技術 第一版 平成１５年１０月）のｐ１３９，ｐ１４８に記載されているＡＩＣ（Ａｋａｉｋｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｒｉｔｅｒｉａ）やＭＤＬ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌｅｎｇｔｈ）を利用して決定されてもよい。
【0051】
ＡＲ係数を算出するため、行列形式の方程式を立式する。
ｂ＝ＸＡ ・・・（７）
ｂ＝ＸＡ ・・・（７）
【数2】
【0052】
また、行列サイズは、以下の通りである。
ｂ：（ｎ－ｐ）行１列
Ｘ：（ｎ－ｐ）行ｐ列
Ａ：ｐ行１列
ｂ：（ｎ－ｐ）行１列
Ｘ：（ｎ－ｐ）行ｐ列
Ａ：ｐ行１列
【0053】
算出部１３Ａ－３は、Ｘの一般化逆行列を用いてＡＲ係数を算出する。ここで、ＡＲ係数の算出には、Ｘの一般化逆行列以外の一般化逆行列を利用してもよい。例えば、共役転置（Ｈで表示）を左からかけたとき、ＸＨＸが正則であれば逆行列が存在するため、これを対角化することでＡＲ係数を求めることができる。ここで、ＸＨｂ＝ＸＨＸａ、を正規方程式という。よって、ＸＨＸの一般化逆行列を用いてもよい。
【0054】
一般化逆行列は、Ｘの特異値分解から計算できる。（８）式は、特異値分解を示す。（９）式は、一般化逆行列を示す。
Ｘ＝ＵＳＶＨ ・・・（８）
Ｘ＋＝ＶＳ＋ＵＨ ・・・（９）
Ｘ＝ＵＳＶＨ ・・・（８）
Ｘ＋＝ＶＳ＋ＵＨ ・・・（９）
【0055】
なお、本実施例では、（７）式に示す立式について説明したが、相関行列を用いた立式を行い、上述した文献に示されている線形予測法を用いてもよい。また、Ｙｕｌｅ－Ｗａｌｋｅｒ方程式として計算し、ＡＲ係数を求めてもよい。
【0056】
拡張部１３Ａ－４は、算出部１３Ａ－３により算出したＡＲ係数と周波数別信号列に基づいて（６）式のＡＲモデルにより周波数別信号を推定し、信号列を拡張する。拡張する信号列の数は、分離したいターゲット間の距離と測定周波数間隔によって決定することができる。拡張部１３Ａ－４は、例えば、２５６ポイント（６４０ＭＨｚ相当）まで拡張した周波数別の拡張信号列（拡張周波数別信号列）を作成する。
【0057】
分離処理部１３Ａ－５は、拡張周波数別信号列をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理して拡張周波数別応答信号列を算出する。位置推定部１３Ａ－６は、分離処理部１３Ａ－５により算出された拡張周波数別応答信号列に対してピーク検出処理を行う。
【0058】
ここで、拡張周波数別応答信号列について説明する。図４は、分離処理部１３Ａ－５により算出された拡張周波数別応答信号列を模式的に示す図である。図４の縦軸は、時系列番号を示し、横軸は、周波数応答ビン番号、すなわち、上述したＦＦＴ処理によりピークをとるターゲット距離に対応する情報を示している。図４の例では、ターゲットの数（すなわち、２個）に対応して、２つの周波数応答ビン番号においてピークが得られ、ターゲットＴ０とターゲットＴ１がそれぞれ区別されている。なお、図４には示されていないが、偽信号による偽ターゲットも含まれることがある。
【0059】
また、位置推定部１３Ａ－６は、時系列方向における極値検出による処理によりピーク検出を行う。本実施例では、位置推定部１３Ａ－６は、ターゲットＴ０（レーダ装置１００から１［ｍ］離れた位置に配置されたターゲット）とターゲットＴ１（レーダ装置１００から２［ｍ］離れた位置に配置されたターゲット）との距離を、時系列方向（時系列番号）においてピークとなる距離により検出する。なお、ピーク検出は、極値検出による処理に限定されず、閾値判定処理やＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）による処理により行われてもよい。
【0060】
図５は、位置推定部１３Ａ－６によるピーク検出の結果を模式的に示す図である。図５では、位置推定部１３Ａ－６により検出されたピークに対応する周波数応答ビン番号の全時系列番号のデータを取り出し、取り出したデータをプロットしたものである。本発明に係るレーダ装置１００は、図５に示すように、ターゲットＴ０とターゲットＴ１とを分離して区別することができる。なお、図５中の「Ｔｘ」は、偽信号による偽ターゲットを示している。このような場合、例えば、所定の信号強度以下のデータは、偽信号であると判断することができる。
【0061】
このようにして、レーダ装置１００は、分離処理部１３Ａ－５により拡張周波数別信号列をＦＦＴ処理して拡張周波数別応答信号列を算出し、位置推定部１３Ａ－６により拡張周波数別応答信号列に基づいてピークを検出することにより、ターゲットを分離し、レーダ装置１００からターゲットまでの距離をより正確に求めることができる。また、レーダ装置１００は、受信部５２を構成するすべての受信アンテナ８に対して上述した処理を行うことにより、各ターゲットの方位角も分離した状態で算出（推定）することができる。
【0062】
なお、ターゲットがレーダ装置１００に対して相対的に静止している場合には、分離処理部１３Ａ－５により算出された拡張周波数別応答信号列に基づいて、各ターゲットの位置を推定することが可能である。しかしながら、上述のように時系列方向における極値検出による処理によりピーク検出を行うことで、各ターゲットがレーダ装置１００に対して相対的に移動する場合においてもターゲット同士を分離して位置を推定することができるためより好ましい。
【0063】
つぎに、レーダ装置１００（特に信号処理部１３Ａ）の具体的な動作について説明する。図６は、レーダ装置１００による信号処理の手順を示すフローチャートである。図７は、図６に示すフローチャートに関する信号処理部１３Ａの構成ついての説明に供する図である。
【0064】
以下では、信号処理部１３Ａで信号処理を行う前の工程である、周波数偏移データを取得する周波数偏移データ取得工程ＳＴ１と、信号処理部１３Ａにより行われる、ＡＲによる拡張処理を行うＡＲ拡張処理工程ＳＴ２と、ターゲット信号の分離処理を行うターゲット信号分離処理工程ＳＴ３とについて説明する。まず、周波数偏移データ取得工程ＳＴ１の詳細について説明する。
【0065】
ステップＳＴ１１において、送信部５１は、最初の送信信号の番号（測定周波数の番号）を設定する。本工程では、送信部５１は、ｉ＝０、に設定する。
【0066】
ステップＳＴ１２において、送信部５１は、設定された測定周波数の番号「ｉ」に基づいて、測定周波数「ｆｉ」を設定する。本実施例では、８種類の中心周波数が異なる測定周波数を用いるので、測定周波数「ｆｉ」は、ｆ０～ｆ７である。
【0067】
ステップＳＴ１３において、レーダ装置１００は、レーダ計測を開始する。送信部５１は、設定された測定周波数の信号を送信する。受信部５２は、対象物により反射された反射信号を受信する。
【0068】
ステップＳＴ１４において、受信部５２は、対象物により反射された反射信号を受信信号として受信する。直交復調部１０は、送信信号と受信信号とを混合して、Ｉ，Ｑ成分を生成する。Ｉ，Ｑ成分は、時系列（距離）の信号である。ＡＤＣ１１は、アナログ信号としてのＩ，Ｑ成分をデジタル信号に変換する。
【0069】
ステップＳＴ１５において、メモリ１２は、直交復調された信号を測定周波数ごとに格納する。
【0070】
ステップＳＴ１６において、送信部５１は、測定周波数の番号「ｉ」を繰り上げる。測定周波数の番号「ｉ」の繰り上げを「ｉ＝ｉ＋１」と表現する。
【0071】
ステップＳＴ１７において、送信部５１は、ステップＳＴ１６で更新した測定周波数の番号「ｉ」が所定の数である「Ｎ－１」に達したか否かを判断する。Ｎは、周波数偏移数を示し、本実施例では「８」であるが、「８」に限定されない。「ｉ＝Ｎ－１」の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１８に進み、「ｉ＝Ｎ－１」ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１２に戻る。
【0072】
ステップＳＴ１８において、すべての測定周波数に関する周波数別信号列の取得が完了し、メモリ１２には、周波数別信号列が格納される。
【0073】
このようにして、周波数偏移データ取得工程ＳＴ１では、測定周波数を順次切り替えて複数回レーダ計測を行い、すべての測定周波数に関する周波数別信号列を取得（メモリ１２に格納）する。
【0074】
次に、ＡＲ拡張処理工程ＳＴ２の詳細について説明する。
【0075】
ステップＳＴ２１において、配列抽出部１５は、最初の周波数別信号列の時系列上の番号「ｊ」を設定する。本工程では、配列抽出部１５は、ｊ＝０、に設定する。配列抽出部１５は、上述した取得部１３Ａ－１および抽出部１３Ａ－２に相当する。
【0076】
ステップＳＴ２２において、配列抽出部１５は、設定された時系列のｊ番目の周波数別信号列をメモリ１２から取り出す。配列抽出部１５は、取り出した周波数別信号列をＡＲ係数算出部１６と信号拡張部１９に送信する。ＡＲ係数算出部１６は、上述した算出部１３Ａ－３に相当する。信号拡張部１９は、上述した拡張部１３Ａ－４に相当する。
【0077】
ステップＳＴ２３において、ＡＲ係数算出部１６は、配列抽出部１５から送信されてきた周波数別信号列から行列形式の方程式を生成する。行列形式の方程式は、上述した（７）式に相当する。ＡＲ係数算出部１６は、記憶部１７に格納されているＡＲ次数（ＡＲ係数の個数ｐ）に基づいて生成した方程式からＡＲ係数を算出する。本実施例では、ｐ＝３、として説明するが、ｐ＝３、に限定されない。なお、記憶部１７は、メモリ１２と同一であってもよい。
【0078】
ステップＳＴ２４において、ＡＲ係数算出部１６は、ステップＳＴ２３の工程で算出したＡＲ係数をＡＲ係数格納部１８に格納する。ＡＲ係数格納部１８は、メモリ１２と同一であってもよい。
【0079】
ステップＳＴ２５において、信号拡張部１９は、ＡＲ係数格納部１８に格納されているＡＲ係数と、配列抽出部１５により抽出された周波数別信号列に基づいて、ＡＲモデルにより周波数方向に信号を拡張した拡張信号列を算出する。この拡張信号列は、ターゲット距離に依存した周波数変化に対する位相変化を推定した信号列である。信号拡張部１９は、上述した拡張部１３Ａ－４に相当する。
【0080】
ステップＳＴ２６において、信号拡張部１９は、拡張信号列を時系列順にメモリ１２に格納する。
【0081】
ステップＳＴ２７において、配列抽出部１５は、周波数別信号列の時系列上の番号「ｊ」を繰り上げる。周波数別信号列の時系列上の番号「ｊ」の繰り上げを「ｊ＝ｊ＋１」と表現する。
【0082】
ステップＳＴ２８において、配列抽出部１５は、ステップＳＴ２７で更新した時系列信号の番号「ｊ」が所定の数である「Ｍ－１」に達したか否かを判断する。Ｍは、時系列信号のサンプル数を示している。「ｊ＝Ｍ－１」の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ２９に進み、「ｊ＝Ｍ－１」ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ２２に戻る。
【0083】
ステップＳＴ２９において、周波数別の拡張時系列信号（拡張周波数別信号列）の取得が完了し、メモリ１２には、この拡張周波数別信号列が格納される。
【0084】
このようにして、ＡＲ拡張処理工程ＳＴ２では、周波数偏移データ取得工程ＳＴ１で取得したすべての周波数別信号列をＡＲ拡張し、拡張周波数別信号列を取得する。
【0085】
つぎに、ターゲット信号分離処理工程ＳＴ３の詳細について説明する。
【0086】
ステップＳＴ３１において、ＦＦＴ計算部２０は、拡張周波数別信号列をＦＦＴ処理して拡張周波数別応答信号列を算出する。ＦＦＴ計算部２０は、上述した分離処理部１３Ａ－５に相当する。
【0087】
ステップＳＴ３２において、ピーク検出部２１は、拡張周波数別応答信号列の絶対値からピークを検出する処理を行う。ピーク検出部２１は、上述の位置推定部１３Ａ－６に相当する。
【0088】
ステップＳＴ３３において、配列抽出部２２は、ピークに対応した拡張周波数別応答信号列を全距離について抽出する。ステップＳＴ３３の工程で抽出された拡張周波数別応答信号列は、単一のターゲットとして区別された信号列である。配列抽出部２２は、上述の位置推定部１３Ａ－６に相当する。
【0089】
ステップＳＴ３４において、メモリ２３は、ステップＳＴ３３の工程により抽出された拡張周波数別応答信号列を単一のターゲットとして区別された信号列として格納する。なお、メモリ２３は、メモリ１２と同一でもよい。
【0090】
ステップＳＴ３５において、配列抽出部２２は、ステップＳＴ３２の工程で検出したすべてのピークに対応した拡張周波数別応答信号列を抽出したかどうかを判断する。すべてのピークに対応した拡張周波数別応答信号列を抽出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ３６に進み、すべてのピークに対応した拡張周波数別応答信号列を抽出していない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ３３に戻る。
【0091】
ステップＳＴ３６において、単一のターゲットとして区別された信号列の取得がすべて完了し、メモリ２３にはすべての単一のターゲットとして区別された信号列が格納される。
【0092】
このようにして、レーダ装置１００は、ＡＲ拡張処理工程ＳＴ２において、周波数偏移データ取得工程ＳＴ１で取得したすべての測定周波数に関する周波数別信号列に対してＡＲ処理を適用することで、ターゲット距離に依存した、周波数変化に対する位相変化を推定した結果である拡張周波数別信号列を生成し、ターゲット信号分離処理工程ＳＴ３において、この拡張周波数別信号列をＦＦＴ処理することで、距離方向においてターゲット別に分離する。よって、レーダ装置１００は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0093】
（第２実施例について）
第１実施例では、パルス方式を採用したレーダ装置１００の構成と動作について説明したが、本発明は、パルス方式に限定されず、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇するように変調を行った電波を送信するＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式や、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信するＦＣＭ（Ｆａｓｔ Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を採用してもよい。以下に、ＦＭＣＷ方式またはＦＣＭ方式を採用した第２実施例について説明する。なお、第１実施例に係るレーダ装置１００と同一の構成要素については同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
第１実施例では、パルス方式を採用したレーダ装置１００の構成と動作について説明したが、本発明は、パルス方式に限定されず、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇するように変調を行った電波を送信するＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式や、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信するＦＣＭ（Ｆａｓｔ Ｃｈｉｒｐ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を採用してもよい。以下に、ＦＭＣＷ方式またはＦＣＭ方式を採用した第２実施例について説明する。なお、第１実施例に係るレーダ装置１００と同一の構成要素については同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0094】
図８は、第２実施例に係るレーダ装置２００の構成を示すブロック図である。レーダ装置２００は、送信部６１と、受信部６２と、直交復調部１０と、ＡＤＣ１１と、メモリ１２と、信号処理部１３Ａと、データ処理部１４と、距離ＦＦＴ処理部３０とを備える。
【0095】
送信部６１は、局発制御部１と、局部発振部２と、局発周波数モニタ部３と、変調信号生成部４と、増幅部６と、送信アンテナ７とを備え、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇するように変調を行った電波、または、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信する。
【0096】
受信部６２は、受信アンテナ８と、増幅部９とを備え、送信部６１によって送信され、１または複数の物標によって反射された信号を受信信号として受信する。
【0097】
直交復調部１０は、受信部６２で受信した受信信号と送信部６１から送信された送信信号をミキシング（混合）し、レーダ装置２００とターゲットとの距離に比例したビート周波数をもつビート信号を生成する。
【0098】
ＡＤＣ１１は、直交復調部１０から供給されたアナログ信号のビート信号をデジタル信号に変換し、変換後の信号をメモリ１２に格納する。
【0099】
距離ＦＦＴ処理部３０は、メモリ１２に格納されているデジタル信号をＦＦＴ処理することにより、レーダ装置２００とターゲットの距離情報を算出し、算出した距離情報をメモリ１２に格納する。以下では、距離情報は、距離信号と称することがある。
【0100】
信号処理部１３Ａは、メモリ１２に格納されている距離情報に対して所定の信号処理を行い、信号処理の結果をデータ処理部１４に供給する。
【0101】
レーダ装置２００は、第１実施例に係るレーダ装置１００と同様に、すべての測定周波数に関する周波数別信号列に対してＡＲ処理を適用することでターゲット距離に依存した周波数変化に対する位相変化を推定した結果である拡張周波数別信号列を生成し、この拡張周波数別信号列をＦＦＴ処理することで、距離方向においてターゲット別に分離することができる。よって、レーダ装置２００は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0102】
（第３実施例について）
つぎに、ＡＲモデルによる周波数別信号列情報の拡張処理を行わず、ターゲット別信号の再構成を行う実施例について説明する。
つぎに、ＡＲモデルによる周波数別信号列情報の拡張処理を行わず、ターゲット別信号の再構成を行う実施例について説明する。
【0103】
図９は、第３実施例に係るレーダ装置３００の構成を示すブロック図である。レーダ装置３００は、第１実施例に係るレーダ装置１００と同様に、パルス方式を採用する。なお、第１実施例に係るレーダ装置１００と同一の構成要素については同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0104】
レーダ装置３００は、送信部５１と、受信部５２と、直交復調部１０と、ＡＤＣ１１と、メモリ１２と、信号処理部１３Ｂと、データ処理部１４とを備える。
【0105】
信号処理部１３Ｂは、メモリ１２に記憶されているデジタルデータに対して所定の信号処理を行い、信号処理の結果をデータ処理部１４に供給する。具体的には、信号処理部１３Ｂは、分離処理部１３Ｂ－５と、位置推定部１３Ｂ－６とを備える。
【0106】
分離処理部１３Ｂ－５は、受信部５２により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する。
【0107】
位置推定部１３Ｂ－６は、分離処理部１３Ｂ－５で分離されたそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する。
【0108】
データ処理部１４は、信号処理部１３Ｂから供給されるデジタルデータ（位置推定部１３Ｂ－６により推定されたそれぞれの物標の位置に関する情報）に対して、クラスタリング処理およびトラッキング処理等を施し、対象物を検出する処理を実行する。なお、検出された対象物に関する情報は、図示しない上位装置（例えば、ＥＣＵ）に供給される。なお、データ処理部１４は、上位装置に備えられる構成でもよい。
【0109】
ここで、信号処理部１３Ｂの詳細な構成について説明する。信号処理部１３Ｂは、上述した分離処理部１３Ｂ－５および位置推定部１３Ｂ－６に加えて、取得部１３Ｂ－１と、抽出部１３Ｂ－２と、第１算出部１３Ｂ－３と、第２算出部１３Ｂ－４とを備える。
【0110】
取得部１３Ｂ－１は、複数の受信信号に基づいて、受信部５２（受信アンテナ８）からの距離に対する第１振幅情報を周波数帯ごとに取得する。取得部１３Ｂ－１は、第１実施例に係るレーダ装置１００の取得部１３Ａ－１と同様の構成である。第３実施例では、中心周波数が異なる８つの送信信号（以下、周波数偏移信号と称する場合がある）を所定のタイミングで送信部５１から送信し、各送信信号をそれぞれ受信部５２で受信する構成を一例として説明するが、偏移する周波数の数は８つに限定されない。
【0111】
距離に対する第１振幅情報は、実数成分の振幅情報と、虚数成分の振幅情報を含んでいる。取得部１３Ｂ－１は、距離に対する振幅情報および距離に対する位相情報のいずれか一方または双方を周波数ごとに取得する。
【0112】
抽出部１３Ｂ－２は、取得部１３Ｂ－１で取得した周波数帯ごとの第１振幅情報の中から、受信部５２（受信アンテナ８）から所定の距離に対応する第１振幅情報を周波数帯ごとに周波数別信号列情報（以下では、周波数別信号列と称する場合がある）として抽出する。抽出部１３Ｂ－２は、第１実施例に係るレーダ装置１００の抽出部１３Ａ－２と同様の構成である。
【0113】
第１算出部１３Ｂ－３は、周波数別信号列情報に基づいて、自己回帰モデルの係数（ＡＲ係数）を算出する。
【0114】
第２算出部１３Ｂ－４は、ＡＲ係数に基づいて、それぞれの物標信号に対応する位相情報と第２振幅情報とを算出する。第２振幅情報は、物標信号に対応する振幅情報を意味する。
【0115】
分離処理部１３Ｂ－５は、第２算出部１３Ｂ－４で算出されたそれぞれの物標信号の位相情報と第２振幅情報とに基づいて、それぞれの物標信号を再構成する。
【0116】
位置推定部１３Ｂ－６は、分離処理部１３Ｂ－５で再構成されたそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する。
【0117】
このようにして、レーダ装置３００は、ＡＲモデルによる周波数別信号列情報の拡張処理を行わず、ターゲット別信号の再構成を行うことができる。
【0118】
つぎに、レーダ装置３００（特に信号処理部１３Ｂ）の具体的な動作について説明する。図１０は、レーダ装置３００による信号処理の手順を示すフローチャートである。図１１は、図１０に示すフローチャートに関する信号処理部１３Ｂの構成ついての説明に供する図である。なお、図６を用いて説明した第１実施例に係るレーダ装置１００による信号処理の手順に含まれている工程と同一の工程には、同一のステップ番号を付し、詳細な説明は省略する。
【0119】
以下では、信号処理部１３Ｂで信号処理を行う前の工程である、周波数偏移データを取得する周波数偏移データ取得工程ＳＴ１と、信号処理部１３Ｂにより行われる、ターゲット信号の分離処理を行うターゲット信号分離処理工程ＳＴ５とについて説明する。
【0120】
周波数偏移データ取得工程ＳＴ１（ステップＳＴ１１～ステップＳＴ１８）は、第１実施例に係るレーダ装置１００による信号処理の手順に係る周波数偏移データ取得工程ＳＴ１（ステップＳＴ１１～ステップＳＴ１８）と同様である。よって、周波数偏移データ取得工程ＳＴ１では、測定周波数を順次切り替えて複数回レーダ計測を行い、すべての測定周波数に関する周波数別信号列を取得（メモリ１２に格納）する。
【0121】
次に、ターゲット信号分離処理工程ＳＴ５の詳細について説明する。
【0122】
ステップＳＴ２１～ステップＳＴ２４は、第１実施例に係るレーダ装置１００による信号処理の手順（ＡＲ拡張処理工程ＳＴ２）に係るステップＳＴ２１～ステップＳＴ２４と同様である。
【0123】
ステップＳＴ４１において、特性多項式演算部３１は、ＡＲ係数格納部１８に格納されているＡＲ係数に基づいて特性多項式を生成し、根を算出する。特性多項式演算部３１は、根を算出することにより、ターゲット別信号（物標信号）の位相情報（位相項）を得ることができる。特性多項式演算部３１は、上述した第２算出部１３Ｂ－４に相当する。
【0124】
ステップＳＴ４２において、特性多項式演算部３１は、ターゲット別信号の位相情報を時系列順にメモリ３２に格納する。メモリ３２は、メモリ１２と同一であってもよい。
【0125】
ステップＳＴ４３において、ターゲット振幅算出部３３は、ターゲット別信号の位相情報と、信号列からターゲット別信号の第２振幅情報（振幅項）を算出するための行列形式の方程式を生成する。ターゲット振幅算出部３３は、上述した第２算出部１３Ｂ－４に相当する。
【0126】
ステップＳＴ４４において、ターゲット振幅算出部３３は、ステップＳＴ４３の工程で生成した方程式から最小二乗法によりターゲット別信号の第２振幅情報を算出する。
【0127】
ステップＳＴ４５において、ターゲット振幅算出部３３は、ステップＳＴ４４の工程で算出したターゲット別信号の第２振幅情報を時系列順にメモリ３４に格納する。メモリ３４は、メモリ１２と同一であってもよい。
【0128】
ステップＳＴ４６において、分離信号再構成処理部３５は、メモリ３２に格納されているターゲット別信号の位相情報と、メモリ３４に格納されているターゲット別信号の第２振幅情報とに基づいて、ターゲット別信号を再構成する。分離信号再構成処理部３５は、上述した分離処理部１３Ｂ－５および位置推定部１３Ｂ－６に相当する。
【0129】
ステップＳＴ４７において、配列抽出部１５は、周波数別信号列の時系列上の番号「ｊ」を繰り上げる。周波数別信号列の時系列上の番号「ｊ」の繰り上げを「ｊ＝ｊ＋１」と表現する。
【0130】
ステップＳＴ４８において、配列抽出部１５は、ステップＳＴ２７で更新した時系列信号の番号（ｊ）が所定の数である「Ｍ－１」に達したか否かを判断する。Ｍは、時系列信号のサンプル数を示している。「ｊ＝Ｍ－１」の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ４９に進み、「ｊ＝Ｍ－１」ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ２２に戻る。
【0131】
ステップＳＴ４９において、ターゲット別信号（物標信号）の取得が完了し、メモリ１２には、この物標信号が格納される。
【0132】
ここで、ＡＲ拡張処理工程ＳＴ２の具体的な演算処理の手順について説明する。
【0133】
ステップＳＴ４１の工程で生成する特性多項式は、（１０）式に示すように、時系列「ｊ」についてのＡＲ係数を有する多項式である。
ｓ（ｖ）＝ａ１ｖ１＋ ａ２ｖ２＋・・・＋ａｐｖｐ－１ ・・・（１０）
ｓ（ｖ）＝ａ１ｖ１＋ ａ２ｖ２＋・・・＋ａｐｖｐ－１ ・・・（１０）
【0134】
上述した特性多項式は、ＡＲ係数から（１１）式に示す同伴行列の固有値を求めるための多項式である。これを対角化することで固有値が求まる。この固有値がｐ個の特性多項式の根λｍ（ｍは、１～ｐの整数）となる。
【数3】
【0135】
また、ターゲット毎の振幅を並べた縦ベクトルを（１２）式のように置く。
（Ｂ１～Ｂｐ）ｊ Ｔ ・・・（１２）
（Ｂ１～Ｂｐ）ｊ Ｔ ・・・（１２）
【0136】
ｐ個の特性多項式の根λｍ（ｍは、１～ｐの整数）のべき乗を並べた行列を作り、（１３）式に示される方程式を考える。
【数4】
【0137】
この方程式を解くことでターゲット別振幅Ｂｍを推定することができる。ｐ個の特性多項式の根λｍとターゲット別振幅Ｂｍからターゲットが分離された状態の信号を再構成することができる。この方程式を解く際には、例えば、最小二乗法を用いることができる。
【0138】
このようにして、レーダ装置３００は、ターゲット信号分離処理工程ＳＴ５において、ＡＲ係数から特性多項式を生成し、根を求めることでターゲット別信号の位相情報を算出し、ターゲット別信号の位相情報と計測データの最小二乗法による演算によりターゲット別信号の第２振幅情報を算出し、算出したターゲット別信号の位相情報と第２振幅情報とに基づいて、ターゲット別信号を再構成する。よって、レーダ装置３００は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0139】
（第４実施例について）
第３実施例では、パルス方式を採用したレーダ装置３００の構成と動作について説明したが、パルス方式に限定されず、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇するように変調を行った電波を送信するＦＭＣＷ方式や、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信するＦＣＭ方式を採用してもよい。以下に、ＦＭＣＷ方式またはＦＣＭ方式を採用した第４実施例について説明する。なお、第１実施例に係るレーダ装置１００および第３実施例に係るレーダ装置３００と同一の構成要素については同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
第３実施例では、パルス方式を採用したレーダ装置３００の構成と動作について説明したが、パルス方式に限定されず、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇するように変調を行った電波を送信するＦＭＣＷ方式や、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信するＦＣＭ方式を採用してもよい。以下に、ＦＭＣＷ方式またはＦＣＭ方式を採用した第４実施例について説明する。なお、第１実施例に係るレーダ装置１００および第３実施例に係るレーダ装置３００と同一の構成要素については同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0140】
図１２は、第４実施例に係るレーダ装置４００の構成を示すブロック図である。レーダ装置４００は、送信部６１と、受信部６２と、直交復調部１０と、ＡＤＣ１１と、メモリ１２と、信号処理部１３Ｂと、データ処理部１４と、距離ＦＦＴ処理部３０とを備える。
【0141】
送信部６１は、局発制御部１と、局部発振部２と、局発周波数モニタ部３と、変調信号生成部４と、増幅部６と、送信アンテナ７とを備え、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇するように変調を行った電波、または、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信する。
【0142】
受信部６２は、受信アンテナ８と、増幅部９とを備え、送信部６１によって送信され、１または複数の物標によって反射された信号を受信信号として受信する。
【0143】
直交復調部１０は、受信部６２で受信した受信信号と送信部６１から送信された送信信号をミキシング（混合）し、レーダ装置２００とターゲットとの距離に比例したビート周波数をもつビート信号を生成する。
【0144】
ＡＤＣ１１は、直交復調部１０から供給されたアナログ信号のビート信号をデジタル信号に変換し、変換後の信号をメモリ１２に格納する。
【0145】
距離ＦＦＴ処理部３０は、メモリ１２に格納されているデジタル信号をＦＦＴ処理することにより、レーダ装置２００とターゲットの距離情報を算出し、算出した距離情報をメモリ１２に格納する。以下では、距離情報は、距離信号と称することがある。
【0146】
信号処理部１３Ｂは、メモリ１２に記憶されているデジタルデータに対して所定の信号処理を行い、信号処理の結果をデータ処理部１４に供給する。
【0147】
レーダ装置４００は、第３実施例に係るレーダ装置３００と同様に、ＡＲ係数から特性多項式を生成し、根を求めることでターゲット別信号の位相情報を算出し、ターゲット別信号の位相情報と計測データの最小二乗法による演算によりターゲット別信号の第２振幅情報を算出し、算出したターゲット別信号の位相情報と第２振幅情報とに基づいて、ターゲット別信号を再構成する。よって、レーダ装置３００は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0148】
（対象物検出方法について）
つぎに、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させるレーダ装置１００の対象物検出方法について説明する。図１３は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させる対象物検出方法の手順を示すフローチャートである。
つぎに、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させるレーダ装置１００の対象物検出方法について説明する。図１３は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させる対象物検出方法の手順を示すフローチャートである。
【0149】
ステップＳＴ５１において、送信部５１は、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する（送信工程）。
【0150】
ステップＳＴ５２において、受信部５２は、送信工程によって送信され、周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する（受信工程）。
【0151】
ステップＳＴ５３において、分離処理部１３Ａ－５は、受信工程により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する（分離処理工程）。
【0152】
ステップＳＴ５４において、位置推定部１３Ａ－６は、分離処理工程で分離されたそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する（位置推定工程）。
【0153】
このような構成によれば、対象物検出方法は、分離処理工程により複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離し、位置推定工程によりそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定し、この推定した結果に基づいて、対象物の検出処理を行う。よって、対象物検出方法は、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0154】
（プログラムについて）
狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させるためのプログラムは、主に以下の工程で構成されており、コンピュータ５００（ハードウェア）によって実行される。
狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させるためのプログラムは、主に以下の工程で構成されており、コンピュータ５００（ハードウェア）によって実行される。
【0155】
工程１（送信工程）：周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する工程。
工程２（受信工程）：送信工程によって送信され、周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する工程。
工程３（分離処理工程）：受信工程により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する工程。
工程４（位置推定工程）：分離処理工程で分離されたそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する工程。
工程２（受信工程）：送信工程によって送信され、周波数帯の異なる複数の送信信号が１または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する工程。
工程３（分離処理工程）：受信工程により受信された複数の受信信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する工程。
工程４（位置推定工程）：分離処理工程で分離されたそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定する工程。
【0156】
ここで、コンピュータ５００の構成と動作について図１４を用いて説明する。図１４は、コンピュータ５００の構成を示す図である。コンピュータ５００は、図１４に示すように、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、ストレージ５０３と、入出力Ｉ／Ｆ５０４と、通信Ｉ／Ｆ５０５とがバスＡ上に接続されて構成されている。これらの各構成要素の協働により、本開示に記載される機能、および／または、方法を実現する。
【0157】
メモリ５０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成される。ＲＡＭは、揮発メモリまたは不揮発性メモリで構成されている。
【0158】
ストレージ５０３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成される。ＲＯＭは、不揮発性メモリで構成されており、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙにより実現される。ストレージ５０３は、上述したメモリ１２に相当する。ストレージ５０３には、上述した工程１～工程４で実現されるプログラムなどの各種のプログラムが格納されている。
【0159】
入出力Ｉ／Ｆ５０４には、ＲＦ回路６００が接続されている。ＲＦ回路６００には、１または複数の送信アンテナ７と、１または複数の受信アンテナ８とが接続されている。ＲＦ回路６００は、局発制御部１と、局部発振部２と、局発周波数モニタ部３と、変調信号生成部４と、変調部５と、増幅部６，９などの機能を有する。
【0160】
プロセッサ５０１は、コンピュータ５００全体の動作を制御する。プロセッサ５０１は、ストレージ５０３からオペレーティングシステムや多様な機能を実現する様々なプログラムをメモリ５０２にロードし、ロードしたプログラムに含まれる命令を実行する演算装置である。
【0161】
具体的には、プロセッサ５０１は、ユーザの操作を受け付けた場合、ストレージ５０３に格納されているプログラム（例えば、本発明に係るプログラム）を読み出し、読み出したプログラムをメモリ５０２に展開し、プログラムを実行する。また、プロセッサ５０１が処理プログラムを実行することにより、信号処理部１３Ａと、データ処理部１４などの各機能が実現される。
【0162】
ここで、プロセッサ５０１の構成について説明する。プロセッサ５０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、これら以外の各種演算装置、またはこれらの組み合わせにより実現される。
【0163】
また、本開示に記載される機能、および／または、方法を実現するために、プロセッサ５０１、メモリ５０２およびストレージ５０３などの機能の一部または全部は、専用のハードウェアであるコンピュータ（以下、処理回路という）７００で構成されてもよい。図１５は、処理回路７００の構成を示す図である。処理回路７００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものである。処理回路７００には、ＲＦ回路６００が接続されている。ＲＦ回路６００には、１または複数の送信アンテナ７と、１または複数の受信アンテナ８とが接続されている。
【0164】
また、プロセッサ５０１は、単一の構成要素として説明したが、これに限られず、複数の物理的に別体のプロセッサの集合により構成されてもよい。本明細書において、プロセッサ５０１によって実行されるとして説明されるプログラムまたは当該プログラムに含まれる命令は、単一のプロセッサ５０１で実行されてもよいし、複数のプロセッサにより分散して実行されてもよい。また、プロセッサ５０１によって実行されるプログラムまたは当該プログラムに含まれる命令は、複数の仮想プロセッサにより実行されてもよい。
【0165】
通信Ｉ／Ｆ５０５は、所定の通信規格（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））に準拠したインターフェースであり、有線または無線により外部の上位装置（例えば、ＥＣＵなど）と通信を行う。
【0166】
このようにして、プログラムは、コンピュータ５００，７００で実行されることにより、分離処理工程により複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離し、位置推定工程によりそれぞれの物標信号に基づいて、それぞれの物標の位置を推定し、この推定した結果に基づいて、対象物の検出処理を行う。よって、プログラムは、狭帯域下においても、距離方向についてターゲットの分離性能を向上させることができる。
【0167】
以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【0168】
１局発制御部
２ 局部発振部
３ 局発周波数モニタ部
４ 変調信号生成部
５ 変調部
６ 増幅部
７ 送信アンテナ
８ 受信アンテナ
９ 増幅部
１０ 直交復調部
１１ ＡＤＣ
１２，２３，３２，３４ メモリ
１３Ａ，１３Ｂ 信号処理部
１３Ａ－１，１３Ｂ－１ 取得部
１３Ａ－２，１３Ｂ－２ 抽出部
１３Ａ－３ 算出部
１３Ａ－４ 拡張部
１３Ａ－５，１３Ｂ－５ 分離処理部
１３Ａ－６，１３Ｂ－６ 位置推定部
１３Ｂ－３ 第１算出部
１３Ｂ－４ 第２算出部
１４ データ処理部
１５，２２ 配列抽出部
１６ ＡＲ係数算出部
１７ 記憶部
１８ ＡＲ係数格納部
１９ 信号拡張部
２０ ＦＦＴ計算部
２１ ピーク検出部
３０ 距離ＦＦＴ処理部
３１ 特性多項式演算部
３３ ターゲット振幅算出部
３５ 分離信号再構成処理部
５１，６１ 送信部
５２，６２ 受信部
１００，２００，３００，４００ レーダ装置
２ 局部発振部
３ 局発周波数モニタ部
４ 変調信号生成部
５ 変調部
６ 増幅部
７ 送信アンテナ
８ 受信アンテナ
９ 増幅部
１０ 直交復調部
１１ ＡＤＣ
１２，２３，３２，３４ メモリ
１３Ａ，１３Ｂ 信号処理部
１３Ａ－１，１３Ｂ－１ 取得部
１３Ａ－２，１３Ｂ－２ 抽出部
１３Ａ－３ 算出部
１３Ａ－４ 拡張部
１３Ａ－５，１３Ｂ－５ 分離処理部
１３Ａ－６，１３Ｂ－６ 位置推定部
１３Ｂ－３ 第１算出部
１３Ｂ－４ 第２算出部
１４ データ処理部
１５，２２ 配列抽出部
１６ ＡＲ係数算出部
１７ 記憶部
１８ ＡＲ係数格納部
１９ 信号拡張部
２０ ＦＦＴ計算部
２１ ピーク検出部
３０ 距離ＦＦＴ処理部
３１ 特性多項式演算部
３３ ターゲット振幅算出部
３５ 分離信号再構成処理部
５１，６１ 送信部
５２，６２ 受信部
１００，２００，３００，４００ レーダ装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】