トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験




【発明の名称】 ＦＭ−ＣＷレーダ装置
【発明者】 【氏名】平尾 学
【要約】 【課題】ターゲット認識にサイクル数の連続性を用いているため、マルチパスによるレベル変化の激しい等悪条件下では認識速度が低下したり、ターゲットを見失うことがある。

【解決手段】ターゲットとして認識されている確定ターゲットを更新する場合三角波の上下区間におけるビート信号のスペクトラムのピークを組み合わせた仮ピークペアのうち、確定判別条件を満足する仮ピークペアが存在しなかった時は更新対象の確定ターゲットの推定範囲内において上下区間のいずれか一方にビート信号のスペクトラムのピークが存在するかを判別し、ピークが存在する時は上下区間のいずれかにそのピークと対をなす仮想ピークがあると想定し、仮想ピークを含む仮ピークペアに基づいて確定ターゲットの更新を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 三角波によってＦＭ変調された連続波をターゲットに送信すると共に、ターゲットから反射された反射波を受信し、送信波と受信波をミキシングして得られたビート信号の周波数解析を行うことにより、ターゲットとの距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、ターゲットとして認識されている確定ターゲットを更新する場合、三角波の上下区間におけるビート信号のスペクトラムのピークを組み合わせた仮ピークペアのうち、確定判別条件を満足する仮ピークペアが存在しなかった時は、更新対象の確定ターゲットの推定範囲内において三角波の上下区間のいずれか一方にビート信号のスペクトラムのピークが存在するかどうかを判別し、ピークが存在する時は上下区間のいずれかにそのピークと対をなす仮想ピークがあると想定し、仮想ピークを含む仮ピークペアに基づいて確定ターゲットの更新を行うことを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。
【請求項２】 前記仮想ピークを想定した場合に確定ターゲットの更新に失敗した時は、確定ターゲットの推定範囲よりも広い拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在するかを判別し、仮ピークペアが存在する時はその確定ターゲットに基づいて仮ピークペアを推定し、推定された仮ピークペアを確定ターゲットとして更新することを特徴とする請求項１に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
【請求項３】 三角波によってＦＭ変調された連続波をターゲットに送信すると共に、ターゲットから反射された反射波を受信し、送信波と受信波をミキシングして得られたビート信号の周波数解析を行うことにより、ターゲットとの距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、新たに出現した障害物をターゲットとして確定判別する場合、現サイクルから所定サイクル前までに三角波の上下区間に現われるビート信号のスペクトラムの仮ピークペアを監視し、且つ、仮ピークペアの速度に応じてサイクル数と仮ピークペアの出現数による確定判別条件を異ならせて、仮ピークペアを確定ターゲットとして確定するかを判別することを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、障害物との距離や相対速度の検出等に用いられるＦＭ−ＣＷレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車等に搭載されるレーダ装置は、前方や後方を走行する他の自動車などを監視して自車との距離及び相対速度を同時に測定する装置として知られている。特に、前方を走行する自動車の監視は自動車の追突あるいは衝突事故を未然に防ぐものであり、今後大いに役立つものと期待されている。また、車載レーダには、ミリ波帯の電波を応用したミリ波レーダ装置があり、ミリ波レーダ装置の方式にも三角波によるＦＭ変調波の連続波を用いたＦＭ−ＣＷレーダ方式が知られている。
【０００３】このようなＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波によってＦＭ変調された連続波を送信波として前方に位置する自動車等の障害物に向けて送信し、障害物によって反射されて戻ってきた反射波を受信波として取り入れて、その時の送信波と受信波をミキシングして得られたビート信号を、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）のような周波数解析手法を用いて信号処理することにより障害物との距離及び相対速度を算出するものである。
【０００４】この距離及び相対速度の算出には、三角波の上り区間と下り区間に対応するビート信号のスペクトラムにおいて、障害物を示すピーク周波数が用いられる。単一の障害物の場合、上り区間のピーク周波数ｆａと下り区間のピーク周波数ｆｂから距離Ｒと相対速度Ｖは、それぞれピーク周波数の和算値と差分値に比例する形、即ち、距離Ｒ＝Ａ・（（ｆａ＋ｆｂ）／２）
相対速度Ｖ＝Ａ・（（ｆａ−ｆｂ）／２） （Ａ：定数）
による演算式により求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置においては、障害物が複数存在する場合は、上り区間と下り区間のスペクトラムに障害物の数だけピークが現われるため、複数の障害物の距離と相対速度を検出するためにはこれらの上り区間のピークと下り区間のピークを正確に組み合わせることが必要である。そこで、従来は一つの方法として、上り区間と下り区間のスペクトラムのピークの全組み合わせによる障害物の距離と相対速度から一定時間後の障害物の位置を推測して整合がとれているピーク同士を組み合わせることで、それぞれ複数の障害物との距離、相対速度を求めている。
【０００６】しかしながら、従来においてはターゲットの認識にサイクル数の連続性を用いているため、近接する複数の障害物の相対速度が緩やかである場合は、障害物のすれ違う時間が長いため、スペクトラム同士の干渉が起こり、ターゲットを見失い易い等の問題があった。また、道路の舗装状態によりマルチパスの影響が大きい場合は、スペクトラムのレベル変動が大きくなり、ターゲットの認識に時間がかかったり、ターゲットを見失うという問題があった。
【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、ターゲットを見失うことなく、確実に追従することが可能なＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００８】また、本発明は、新たに現われたターゲットを高速に認識可能なＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、上記目的を達成するため、三角波によってＦＭ変調された連続波をターゲットに送信すると共に、ターゲットから反射された反射波を受信し、送信波と受信波をミキシングして得られたビート信号の周波数解析を行うことによりターゲットとの距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、ターゲットとして認識されている確定ターゲットを更新する場合、三角波の上下区間におけるビート信号のスペクトラムのピークを組み合わせた仮ピークペアのうち、確定判別条件を満足する仮ピークペアが存在しなかった時は、更新対象の確定ターゲットの推定範囲内において三角波の上下区間のいずれか一方にビート信号のスペクトラムのピークが存在するかどうかを判別し、ピークが存在する時は上下区間のいずれかにそのピークと対をなす仮想ピークがあると想定し、仮想ピークを含む仮ピークペアに基づいて確定ターゲットの更新を行うことを特徴としている。
【００１０】また、本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、三角波によってＦＭ変調された連続波をターゲットに送信すると共に、ターゲットから反射された反射波を受信し、送信波と受信波をミキシングして得られたビート信号の周波数解析を行うことにより、ターゲットとの距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、新たに出現した障害物をターゲットとして確定判別する場合、現サイクルから所定サイクル前までに三角波の上下区間に現われるビート信号のスペクトラムの仮ピークペアを監視し、且つ、仮ピークペアの速度に応じてサイクル数と仮ピークペアの出現数による確定判別条件を異ならせて、仮ピークペアを確定ターゲットとして確定するかを判定することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、まず、１は前方に位置する自動車等の障害物に送信波を送信するレーダヘッドである。レーダヘッド１は三角波によってＦＭ変調された連続波を生成する送信部、生成された連続波を送信する送信アンテナ、障害物から反射された反射波を受信する受信アンテナ、受信波と送信波をミキシングするミキシング部等を備えていて、ミキシングして得られたビート信号を出力する。レーダヘッド１からのビート信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）２でノイズ成分が除去された後、増幅器３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換してマイクロプロセッサ５に供給される。
【００１２】マイクロプロセッサ５は、周波数解析処理器５１、ターゲット認識器５２、危険判別器５３から成っている。周波数解析処理器５１は、Ａ／Ｄ変換器４により一定時間でサンプリングされたビート信号の離散値データからＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等の周波数成分解析手法を用いてスペクトラムを抽出する。ターゲット認識器５２は周波数解析処理器５１で算出されたスペクトラムに基づいて障害物までの距離と相対速度を算出し、危険判別器５３はターゲットまでの距離と相対速度に基づいて障害物に対する危険度を判別する。危険度合が所定値以上であった時は警報器６に通知し、警報器６により警報表示、警報音等による警報を発して使用者に危険であることを報知する。
【００１３】図２はターゲット認識器５２の内部構成を示すブロック図である。図２において、ピーク周波数検出器５２１は周波数解析処理器５１で得られたスペクトラムから一定以上のしきい値をもつピークを検出する。ターゲット追従器５２２はすでに確定しているターゲットの次サイクルでの推定位置にピークペアがあるかどうかを判別してターゲットの追従を行う。仮ピークペア検出器５２３は確定ターゲット以外の新規ターゲットに対して最も適合度合いが高いピークペアを仮ピークペアとして求める。ターゲット確定器５２４は前サイクルで推定した位置に仮ピークペア検出器５２３で求められた仮ピークペアがあるかどうかを判別してターゲットの確定を行う。距離及び相対速度検出器５２５は、確定しているターゲットについてそのピークペアから当該レーダ装置と障害物の距離及び相対距離を算出する。
【００１４】次に、本実施形態の具体的な動作について説明する。図３は本実施形態の全体的な動作を示すフローチャートである。なお、図３はマイクロプロセッサ５によるメインルーチンを示している。マイクロプロセッサ５はメインルーチンの他に周波数解析処理等各種のプログラムを実行する。また、本実施形態では、自動車に図１の装置が搭載され、前方に走行する自動車等を障害物とする場合を例として説明する。まず、メインルーチンがスタートする前に車両のエンジンを作動させるため、イグニッションキーを操作して電源が投入されたものとする。また、電源投入から一定時間経過後にマイクロプロセッサ５のリセットが解除され、リセットの解除によりマイクロプロセッサ５が起動され、零番地からプログラムを実行する。
【００１５】図３において、マイクロプロセッサ５は、まず、イニシャライズ処理を行い（Ｓ３１）、各種変数を初期化する。次いで、周波数解析処理（Ｓ３２）、ターゲット認識処理（Ｓ３３）、危険判別処理（Ｓ３４）を行う。この周波数解析処理、ターゲット認識処理、危険判別処理は、それぞれマイクロプロセッサ５の周波数解析処理器５１、ターゲット認識器５２、危険判別器５３の処理である。具体的に説明すると、まず、レーダヘッド１において送信波と障害物から反射された反射波を受信した受信波とをミキシングしてビート信号が生成される。ビート信号はＬＰＦ２、増幅器３を通ってＤ／Ａ変換器４に供給され、Ｄ／Ａ変換器４ではレーダヘッド１から三角波によって周波数変調された連続波が送信されると同時にＡ／Ｄ変換を開始する。
【００１６】Ａ／Ｄ変換器４によるビート信号の離散値化されたデータは逐一マイクロプロセッサ５の内部メモリに蓄積される。また、このＡ／Ｄ変換は一定のサンプリング時間毎に実行され、そのためにサンプリング時間の監視にはタイマー割り込等が用いられる。Ａ／Ｄ変換器４によるビート信号の離散値化は三角波の一周期分実行され、この時点で三角波の上り区間と下り区間に相当するビート信号の離散値データがマイクロプロセッサ５に蓄積される。周波数解析処理器５１では三角波の上下区間に相当するビート信号の離散値データからＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等に代表される周波数解析手法により各々の区間の離散的なスペクトラムが生成される（Ｓ３２）。ＦＦＴ等の周波数解析手法については周知であるので詳しい説明を省略する。
【００１７】ターゲット認識器５２では、詳しく後述するように離散的なスペクトラムに基づいて障害物との距離と相対速度を検出し（Ｓ３３）、危険判別器５３はターゲット識別器５２で得られた距離と相対速度に基づいて自車の障害物に対する危険度を判定し（Ｓ３４）、危険度が高いと判断した時は警報器６で危険であることを報知する。周波数解析処理器５１、ターゲット認識器５２、危険判別器５３は三角波の一周期毎（１サイクル毎）に図３のＳ３２〜Ｓ３４の処理を繰り返し行い、先行する自動車等の障害物に対する危険度が高くなると警報器６から警報を発して使用者に報知する。
【００１８】図４はターゲット認識器５２の具体的な処理を示すフローチャートである。図４において、まず、ピーク周波数検出器５２１は三角波の上り区間、下り区間に相当するビート信号の離散的なスペクトラムから上り区間のピーク周波数、下り区間のピーク周波数をそれぞれ検出する（Ｓ４０）。このピーク周波数は一定以上のしきい値を持つスペクトラムを抜き出し、その中心周波数を求めることで検出することができる。このようにして障害物と等しい数のスペクトラムのピークが上下区間で同一数得られる。
【００１９】次に、仮ピークペア検出器５２３は仮ピークペアを算出する（Ｓ４１）。仮ピークペアとは、上り区間と下り区間におけるスペクトラムのピークの仮の組み合わせをいう。なお、この場合、図５に示すようにレーダ車の前方に３台の先行者が走っているものとする。矢印は先行方向を示している。また、図６は三角波、図７は図６に示す三角波によりＦＭ変調された電波によって得られたビート信号をＦＦＴ等の周波数解析を行うことにより得られたスペクトラムを示している。この時は先行車が３台であるため、それに対応して上り区間、下り区間ともに３つのピークが現われる。
【００２０】図８は仮ピークペア算出処理を詳細に示すフローチャートである。図８において、まず、上り区間に未検索のピークがあるかどうかを調べる（Ｓ８１）。これは、図７に示すように順々に上り区間のピークに対応して下り区間のピークを仮ピークペアとして算出していくためである。もし、上り区間に未検索のピークが残っていれば、Ｓ８２に進み、そうでなければリターンに進む。この時は、最初の検索であるためＳ８２に進み、上り区間で最も低周波のピークを選択してＰｋｕｐ（ｉ）とする。これは、順々に周波数の低いピークから検索して仮ピークペアを求めるためである。この時は、図７に示すように最も低周波のｆｕｐａが選ばれる。
【００２１】次いで、Ｐｋｕｐ（ｉ）に対する下り区間の仮ピークペア検索範囲を設定する（Ｓ８３）。これは、Ｐｋｕｐ（ｉ）に対応する下り区間のピークの存在する範囲を限定するもので、効率的に仮ピークペアを算出するためのものである。実際には、相対速度が零の場合は上り区間と下り区間のピーク位置は一致するが、零でない場合はその位置は異なる。ここで、相対速度の検出範囲を例えば±２００ｋｍ／ｈとすると、それにより下り区間の検索範囲が決まる。この時は、図７に示すように検索範囲ａを設定したものとする。検索範囲を設定すると、下り区間の検索範囲にあるピークを順々に検索し、未検索のピークがあるかどうかを調べる（Ｓ８４）。この時は、図７に示すようにピークｆｕｐａに対応する下り区間の検索範囲ａにピークｆｄｎａとピークｆｄｎｂが存在する。すべてを検索していなければＳ８５へ進み、すべてを検索したならばＳ８１に戻る。ここでは、最初の検索なのでＳ８５へ進む。
【００２２】Ｓ８５では下り区間の検索範囲で最も低周波数のピークを選択してＰＫｄｎ（ｊ）とする。これも、順々に周波数の低いピークから検索して仮ピークペアを求めるためである。この時は、ピークｆｄｎａが選ばれ、上り区間のピークｆｕｐａと下り区間のピークｆｄｎａが仮ピークペアとして得られる。また、仮ピークペアの集合ＰＰｉ｛（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）｝に要素として加え（Ｓ８５）、Ｓ８４に戻る。Ｓ８４では同様に下り区間の検索範囲ａに未検索のピークがあるかどうかを調べる。この時は、ピークｆｕｐａに対応する下り区間の検索範囲ａにはピークｆｄｎｂが存在するので、Ｓ８５で同様に最も低周波のピークｆｄｎｂを選択し、上り区間のピークｆｕｐａと下り区間のピークｆｄｎｂが仮ピークペアとして得られる。
【００２３】また、仮ピークペアの集合ＰＰｉ｛（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐａ、ｆｄｎｂ）｝に要素として加え（Ｓ８６）、再びＳ８４に戻る。Ｓ８４では同様に下り区間の検索範囲ａに未検索のピークがあるかどうかを調べ、この時は上り区間のピークｆｕｐａに対応する下り区間の検索範囲には未検索のピークは存在しないので、Ｓ８１へ進む。Ｓ８１では同様に上り区間に未検索のピークがあるかどうかを調べ、この時は未検索のピークｆｕｐｂ、ｆｕｐｃがあるので、再びＳ８２へ進む。Ｓ８２ではピークｆｕｐａの場合と同様に最も低周波のｆｕｐｂを選択し、Ｓ８３で未検索のピークＰｋｕｐ（ｉ）に対して下り区間の仮ピークペア検索範囲を設定し、その後、検索範囲内に存在するピークＰｋｄｎ（ｊ）とのペアを仮ピークペアとして求める処理を行う。検索範囲は図７に示すように検索範囲ｂを設定したものとする。
【００２４】この時は、上り区間のピークｆｕｐｂに対して検索範囲ｂ内にはピークｆｄｎａとピークｆｄｎｂが存在しており、Ｓ８５で最も低周波のピークＰｄｎａが選ばれ、上り区間のピークｆｕｐｂに対し下り区間のｆｄｎａが仮ピークペアとして得られ、仮ピークペアの集合ＰＰ2 ｛（ｆｕｐｄ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐｂ、ｆｄｎｂ）｝に加えられる。また、Ｓ８４〜Ｓ８６の処理を繰り返し行い、上り区間のピークｆｕｐｂに対し下り区間のｆｄｎｂが仮ピークペアとして得られ、仮ピークペアの集合に要素として加えられる。Ｓ８４で下り区間の検索範囲ｂ内に未検索のピークがなくなると、Ｓ８１に戻って上り区間に未検索のピークがあるかどうかを調べる処理を行う。
【００２５】この時は、上り区間にピークｆｕｐｃが存在しているので、Ｓ８２でそのピークｆｕｐｃが選ばれ、Ｓ８３で下り区間の検索範囲が設定される。この時は図７に示すように検索範囲ｃが設定されたものとする。次いで、Ｓ８４で検索範囲ｃ内に未検索のピークがあるかどうかを調べ、この時は上り区間のピークｆｕｐｃに対し下り区間の検索範囲ｃ内にピークｆｄｎｃが存在しているので、上り区間のピークｆｕｐｃに対して下り区間のピークｆｄｎｃが仮ピークペアとして得られ、仮ピークペアの集合ＰＰ3 ｛（ｆｕｐｃ、ｆｄｎｃ）｝に加えられる。次にＳ８１に戻り、上り区間のすべてのピークについて検索したので仮ピーク算出処理を終了する。以上により（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐａ、ｆｄｎｂ）、（ｆｕｐｂ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐｂ、ｆｄｎｂ）、（ｆｕｐｃ、ｆｄｎｃ）が仮ピークペアとして得られる。
【００２６】図４に戻る。仮ピークペア算出処理を終了すると、Ｓ４２ですでにターゲットとして認識されている確定ターゲットの確定更新を行う。図９は確定ターゲットの確定更新処理を詳細に示すフローチャートである。図９において、まず、Ｓ９０ですでにターゲットとして認識されている確定ターゲットがあるかどうかを調べる。確定ターゲットとは後述する仮ピークペアの確定判別においてターゲットとして認識された障害物を指している。即ち、現在、図４のターゲット認識処理を三角波の１周期（１サイクル）毎に行っていて、この時図５に示すように自車の前に３台の自動車が走行していると、図７の（ｆｕｐａ、ｆｄｎａ）、（ｆｕｐｂ、ｆｄｎｂ）、（ｆｕｐｃ、ｆｄｎｃ）が確定ターゲットとして認識されている。確定ターゲットがなければ未確定のターゲットのみか、或いはしきい値以上のスペクトラムのピークが存在しないかのいずれかであり、確定更新は実行せずにそのままリターン処理する。
【００２７】一方、確定ターゲットがある場合はＳ９１で確定ターゲットすべてについて確定判別を行ったかどうかを調べて、すべての確定ターゲットについて確定更新を行ったならリターン処理する。未だすべての確定ターゲットについて確定更新を行っていないなら、未確認の確定ターゲットについてＳ９２以降で確定更新を行う。確定更新は第１〜第３確定更新処理の３段階で行うようになっていて、第１確定更新処理で失敗した時は第２の確定更新処理を行い、第２の確定更新処理で失敗した時は更に第３確定更新処理を行う。
【００２８】まず、第１確定更新処理を図１０に基づいて説明する。図１０において、始めにＳ１００で更新の対象となる確定ターゲットと、先に得られた複数の仮ピークペアのうち以下の確定判別条件を満たす仮ピークペアが存在するかどうかを調べる。これは、以下の（１）、（２）式により判別を行う。
【００２９】
Ｒns−Ｒerror ＜Ｒn ＜Ｒns＋Ｒerror …（１）
Ｖrns −Ｖerror ＜Ｖrn＜Ｖrns ＋Ｖerror …（２）
（１）、（２）式のＲns、Ｒerror 、Ｖrns 、Ｖerror は、Ｒns＝Ｒn-a ＋ａ×Δｔ×［（Ｖrn＋Ｖrn-a）／２］
Ｒerror ＝ΔＲ＋ａ×Δｔ×ΔＶrＶrns ＝Ｖrn-a−（Ｖmycar −Ｖmycar-a ）
Ｖerror ＝ΔＶr ＋ａ×Δｔ×Ｇmaxである。但し、Ｒn は仮ピークペアから算出される距離Ｒn-a は前サイクルの確定ターゲットから算出される距離Ｖrnは仮ピークペアから算出される相対速度Ｖrn-aは前サイクルの確定ターゲットから算出される相対速度Ｖmycar は現サイクルの自車速度Ｖmycar-1 は前サイクルの自車速度ΔＲは距離誤差ΔＶr は相対速度誤差Δｔはサイクル周期Ｇmax は加速減速度の最大値である。
【００３０】ここで、上記判別式を満足しなかった場合は、Ｓ１０４で第１確定更新処理は未完了としてリターンする。上記判別式を満足する場合は、Ｓ１０１でその仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更新し、Ｓ１０２でその仮ピークペアを以後行う仮ピークペアの新規確定判別の対象から除外し、Ｓ１０３で第１確定更新処理により確定ターゲットの更新処理を完了したとしてリターンする。次に、図９のＳ９３で第１確定更新処理を完了したかどうかを判定し、完了していればＳ９１から同様の処理を行い、残りの確定ターゲットの更新処理を行う。一方、第１確定更新処理が未完了である時は、確定ターゲットの更新に失敗した時であり、Ｓ９４で第２確定更新処理を行う。第１確定更新処理を失敗する原因としてはレーダ特性により図７のピークが各サイクル毎に現われず、確定更新できない等が挙げられる。
【００３１】第２確定更新処理を図１１に基づいて説明する。図１１において、まず、Ｓ１１０で更新対象となる確定ターゲットの推定範囲内において上下区間のいずれか一方にビート信号のスペクトラムのピークが存在するかどうかを調べる。即ち、レーダ特性により上り区間と下り区間のうち一方のピークが消失することがあるため、確定ターゲットの推定範囲内の上下いずれか一方にピークが存在すれば、ピークが消失していても確定ターゲットの更新を行い、救済しようというものである。Ｓ１１０で推定範囲内の上下いずれかにピークが存在すれば、Ｓ１１１でそのピークと対をなす仮想ピークが上下いずれかにあるものとして（１）、（２）式の条件式を満足するピークが存在するかどうかを判定する。もし、Ｓ１１０で（１）、（２）式を満足するピークが見つからなかった時はＳ１１５で第２確定更新処理は未完了としてリターンする。
【００３２】一方、Ｓ１１０で（１）、（２）式を満足するピークが一方に見つかった時はＳ１１１でその確定ターゲットからそのピークを含む仮ピークペアを推定し、Ｓ１１２で推定された仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更新する。次いで、Ｓ１１３でその仮ピークペアを以後行う仮ピークペアの新規確定判別の対象から除外し、Ｓ１１４で第２確定更新処理により確定ターゲットの更新を完了としてリターンする。ここで、第２確定更新処理においてＳ１１０で更新対象となる確定ターゲットの推定範囲内に上下いずれか一方にピークが存在するか否かを判定しているが、これは前述のようにレーダ特性により上下区間の一方のピークが消失する時に有効である。
【００３３】即ち、マルチパス等の影響があった場合や受信レベルの低いターゲットを捕捉する場合、つまり、しきい値ぎりぎりのターゲットは上下区間のレベルの若干の差により一方のピークが検出できないことがあるが、検出できなかったピークの代わりに仮想ピークを推定することにより、確定ターゲットの更新を行うことができる。また、図１３に示すようにターゲットが近接しすぎると、ターゲットのスペクトラムが干渉を起こし、一方のスペクトラムが吸収されたり、あるいはスペクトラムの干渉によりピークの検出がばらついたりすることがある。このような場合、図１１の第２確定更新処理を行うことにより確定ターゲットの更新が可能である。
【００３４】次に、図９のＳ９５で第２確定更新処理を完了したかどうかを判定し、完了していればＳ９１から残りの確定ターゲットに対して同様の処理を行う。また、第２確定更新処理を失敗し、第２確定更新処理が未完了である時はＳ９６に進んで第３確定更新処理を行う。図１２は第３確定更新処理を詳細に示すフローチャートである。図１２において、まず、Ｓ１２０で第３確定更新処理をｋ回連続して実行したかどうかを判定する。第３確定更新処理は、後述するように確定ターゲットの更新を推定して行うため、回数制限を設けて推定による誤判定を防いでいる。Ｓ１２０でｋ回連続して実行していなければ、Ｓ１２１でその確定ターゲットの拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在するかどうかを判定する。拡張推定範囲とは第２確定更新処理で用いた標準推定範囲を更に一定区間拡張したものである。Ｓ１２１で拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在する時は、Ｓ１２２に進んで、その確定ターゲットから仮ピークペアを以下の（３）、（４）式を用いて推定する。
【００３５】
Ｒn ＝Ｒn-a ＋ａ×Δｔ×［（Ｖrn＋Ｖrn-a）／２］ …（３）
Ｖrn＝Ｖrn-a−（Ｖmycar −Ｖmycar-a ） …（４）
Ｒn は前サイクルの確定ターゲットから推定される距離Ｒn-a は前サイクルの確定ターゲットから算出される距離Ｖrnは前サイクルの確定ターゲットから推定される相対速度Ｖrn-1は前サイクルの確定ターゲットから算出される相対速度Ｖmycar は現サイクルの自車速度Ｖmycar-1 は前サイクルの自車速度Δｔはサイクル周期である。
【００３６】次いで、Ｓ１２３で推定された仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更新し、Ｓ１２４でその仮ピークペアを以後行う仮ピークペアの新規確定判別の対象から除外する。また、Ｓ１２５で第３確定更新処理により確定ターゲットの更新処理を完了としてリターンする。一方、Ｓ１２０で第３確定更新処理をｋ回実行しても確定更新を未完了であった時やＳ１２１で確定ターゲットの拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在しなかった時は、Ｓ１２６で第３確定更新処理により確定ターゲットの更新処理は未完了としてリターンする。本実施形態では、第３確定更新処理において確定ターゲットの拡張推定範囲内に仮ピークペアが存在している時に（３）、（４）式を用いて仮ピークペアを推定し、その仮ピークペアを新たな確定ターゲットとして更新しているので、図１３に示すようにスペクトラム干渉によりピーク位置が標準推定範囲から大きく逸脱した場合でも確定ターゲットの更新を行うことができる。
【００３７】次に、図９のＳ９７で第３確定更新処理が完了したかどうかを判定し、完了していればＳ９１に戻って残りの確定ターゲットについて同様の処理を行う。また第３確定更新処理を未完了であれば、Ｓ９８でその確定ターゲットの確定を解除し、再度Ｓ９１に戻って残りの確定ターゲットに対して同様の処理を行う。以下Ｓ９１〜Ｓ９８の処理を繰り返し行い、すべての確定ターゲットについて処理を終了したところで確定ターゲットの更新処理を完了する。
【００３８】確定ターゲットの更新処理を完了すると、図４のＳ４３で新規ピークペアの確定判別処理を行う。これは、現在確定している確定ターゲット以外に新たに出現した障害物をターゲットとして確定するための判別を行う処理である。例えば、現在図５に示すように３台の自動車が確定ターゲットとして更新されていて、これ以外に新たに自動車等の障害物が出現したらＳ４３の処理を行うことで、その障害物を新たなターゲットとして確定するものである。なお、Ｓ４３で新たに出現した障害物をターゲットとして確定すると、次のサイクルでは確定ターゲットとして認識される。
【００３９】図１４は新規ピークペアの確定判別処理を詳細に示すフローチャートである。図１４において、まず、Ｓ１４０で定数ａ＝Ｎ１サイクルとし、Ｓ１４１で現サイクルをＮサイクルとした時にＮ−ａサイクルに仮ピークペアがあるかどうかを判定する。（Ｎ−ａ）サイクルに仮ピークペアがあれば、Ｓ１４２でその仮ピークペアと現サイクルにおいて（１）、（２）式の条件式を満足する仮ピークペアがあるかどうかを判定する。もし、（１）、（２）式を満足する仮ピークペアが存在すれば、Ｓ１４３〜１４５でターゲットの確定判別のためにターゲットの時間的な連続性を判定する。即ち、Ｎ１サイクルの間に仮ピークペアを監視し、その間にｎ回条件式を満たすとターゲットとして確定するものである。これによりターゲットの連続性を回数から時間に変換し、ターゲットの確定を高速化することが可能である。
【００４０】図１５は新規ピークペアの初期速度と判定条件の関係を示している。初期速度をＶ１，Ｖ２，Ｖ３に分け、速度がＶ１の時は判定条件はｎ／Ｎ１、Ｖ２の時はｎ／Ｎ２、Ｖ３の時はｎ／Ｎ３としている。但し、速度はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３である。各速度は一定の範囲を持っている。具体的には、Ｓ１４３〜Ｓ１４５で仮ピークペアの速度に応じて判定条件を異ならせ、仮ピークペアの速度がＶ１の時はＳ１４３、速度がＶ２の時はＳ１４４、速度がＶ３の時はＳ１４５でそれぞれ対応する判定条件で判定を行う。ここで、仮ピークペアの速度がＶ１であれば、Ｓ１４３でその仮ピークペアはＮ１回中ｎ回満たしているかを判定する。例えば、Ｎ１＝５、Ｎ２＝４、Ｎ３＝３、ｎ＝３とすると、仮ピークペアが５サイクル中に３回出現するかを判定する。
【００４１】この時は、Ｓ１４３において５サイクル中１回であるため、Ｓ１４７，Ｓ１４８へ進み、ａ＝ａ−１として再度Ｓ１４１からの処理を行い、Ｓ１４３でその仮ピークペアは５サイクル中３回出現するかを判定する。以下、同様の処理を繰り返し行い、Ｓ１４３で５サイクル３回を満足すればＳ１４６でその仮ピークペアを確定ターゲットとする。
【００４２】図１６は仮ピークペアの初期速度がＶ１の場合にＮ１＝５、ｎ＝３とした時にＳ１４３の確定判別が満たされるパターンの例を示している。図１６（ａ）のパターン１の場合は仮ピークペアがサイクル毎に交互に現われ、仮ピークペアは５サイクル中３回現われている。また、図１６（ｂ）のパターン２、図１６（ｃ）のパターン３の場合は仮ピークペアの現われるサイクルは異なっているが、いずれの場合も仮ピークペアは５サイクル中３回現われている。図１６のいずれの場合もＳ１４３の条件を満足し、Ｓ１４６でその仮ピークペアを確定ターゲットとする。
【００４３】本実施形態では、このようにサイクルの連続性に比べてＮ１という時間で連続性をいくつかのパターンで判定するため、非常に柔軟性に富んでいる。これにより、低速度のターゲットに対しては比較的時間をかけて誤認識のないようにし、高速度のターゲットに対しては短時間ですばやく認識することができる。これは特に複数の低速度ターゲットが近接している場合等では上下区間のペアリングが短時間では難しく、誤認識を招く恐れがある場合に効果的である。なお、低速度ターゲットの認識は自車と相対位置関係の変化が遅く若干時間を要しても悪影響はなく、一方高速度ターゲットは短時間でもその振る舞いが大きく認識が容易であるため問題は生じない。また、高速度ターゲットは自車との相対位置変化が大きいため、すばやく認識する必要がある。
【００４４】一方、仮ピークペアの速度がＶ２である時はＳ１４４でその仮ピークペアはＮ２回中ｎ回を満たしているか、即ち、４サイクル中３回現われているかを判定する、また、仮ピークペアの速度がＶ３である時はＳ１４５でその仮ピークペアはＮ３回中ｎ回を満たしているか、即ち、３サイクル中３回現われているかを判定する。以下、同様の処理を繰り返し行い、それぞれ条件を満たしていれば、Ｓ１４６でその仮ピークペアを確定ターゲットとする。次に、Ｓ１４７でＮ−１サイクルまで調べ終わると、リターンし新規ピークペアの確定判別処理を完了する。確定されたターゲットについては、以後レーダ検知範囲から外れて消滅するまで追従する。
【００４５】新規ピークペアの確定判別を完了すると、図４のＳ４４で確定ターゲットの距離と相対速度を算出する処理を行う。距離Ｒと相対速度Ｖは以下の式により得られる。
【００４６】
Ｒ＝ｋｒ×｛（Ｐｋｕｐ１（Ｎ）＋ＰＫｄｎ１（Ｎ））／２｝ …（５）
Ｖ＝ｋｖ×｛（Ｐｋｕｐ１（Ｎ）−ＰＫｄｎ１（Ｎ））／２｝ …（６）
ｋｒ，ｋｖはＦＭ−ＣＷレーダの各パラメータにより定まる定数である。以上で図４の１サイクルのターゲット認識処理を終了する。ターゲット認識処理を完了すると、図３のＳ３４で危険判別処理を行う。即ち、算出されたターゲットとの距離及び相対速度に基づいてターゲットが自車に対して危険であるかどうかを判定し、危険である時は警報器６によりドライバーに報知する。以上で１サイクル（三角波の１周期）の処理を終了し、以下同様の処理を三角波の１サイクル毎に繰り返し行う。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、確定ターゲットを更新する場合、マルチパス等の影響があっても受信レベルの小さいターゲットであっても、更には近接したターゲットのスペクトラムが干渉を起こした場合であっても確定ターゲットを確実に更新でき、ターゲットを見失うことなく追従することができる。また、新たに出現したターゲットを確定判別する場合、速度に応じて確定判別条件を異ならせることにより全速度のターゲットの確定判別を正確に行うことができる。この際、低速度ターゲットに対しては比較的時間をかけて誤認識がなく、高速度ターゲットに対しては短時間ですばやく認識することができる。更に、ターゲットの連続性を単なるサイクルの連続回数ではなく、一定時間内の連続性で認識しているので、マルチパス等によりデータが欠落してもターゲットを見失うことなく認識でき、新たに現われたターゲットを高速で認識できる。従って、複数の障害物の正確な距離と相対速度を検出でき、信頼性の高いＦＭ−ＣＷレーダ装置を実現することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００４２３７
【氏名又は名称】日本電気株式会社
【出願日】 平成１１年６月２９日（１９９９．６．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００６５３８５
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 穣平
【公開番号】 特開２００１−１３２４０（Ｐ２００１−１３２４０Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願平１１−１８４１１４