JP6270901B2 - Ｆｍｃｗレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象となる物体（以下、ターゲットと呼ぶ）の距離、相対速度、角度などを測定するＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダ装置に関するものである。

従来から、ＦＭＣＷレーダ装置は、車載用レーダ装置として活用されており、例えば、ＦＭＣＷレーダ装置によって測定されるターゲットの距離、相対速度、角度などの測定結果は、自車両が前方の障害物に衝突した際の被害を軽減する衝突被害軽減ブレーキシステム（ＣＭＢ：Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ Ｂｒａｋｅ）、前方の車両に追従するアダプティブクルーズコントロールシステム（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）などで使用されている。

従来のＦＭＣＷレーダ装置では、時間経過につれて送信信号の周波数が高くなるアップチャープ期間と時間経過につれて送信信号の周波数が低くなるダウンチャープ期間を設け、アップチャープ期間とダウンチャープ期間で検出されたピークをペアリングすることによって、ターゲットの距離、相対速度などを計算する方法が知られている。

しかしながら、特に車載環境においては、ガードレール、車両、人、壁などの多数の反射物体が道路上に存在しており、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間に、反射物体の数の分だけの反射が得られる。したがって、ペアリングの際に誤ったピークとペアを取る可能性があり、その結果として、本来存在しないはずのターゲットを誤検出したり、本来存在するはずのターゲットを検出できなかったりする可能性がある。

ここで、ＦＭＣＷレーダにおけるペアリング誤りを低減する方法としては、受信信号の周波数スペクトルに表れるピークの強度がほぼ同一である組み合わせを同一物標によるものとしてペアリングする方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

また、ビート周波数の追尾処理を行い、ビート周波数時系列データからターゲットの距離および距離変化量を算出することで、ペアリング誤りを低減する方法が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−３４３０８４号公報 特開２０１０−１９８２４号公報 特開２０１２−０６８０３５号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に記載の従来技術では、ピークの強度を用いてペアリングを行うので、ピークの強度が似通った反射が複数ある場合には正しいペアが得られない可能性がある。

また、特許文献２に記載の従来技術では、ビート周波数の追尾処理により、ペアリング前にターゲットの距離および距離変化率を計算したうえで、ペアリングを行うことで、ペアリング精度の向上を図っている。しかしながら、等速直線運動を仮定しているので、自車両およびターゲットが加減速して、ビート周波数の追尾処理によって計算された距離および相対速度に誤差を生じた場合、アップチャープ期間における距離および相対速度と、ダウンチャープ期間における距離および相対速度との差が大きくなる。その結果、正しくペアリングを行うことができないという問題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ペアリング誤りを低減することが可能なＦＭＣＷレーダ装置を得ることを目的とする。

本発明におけるＦＭＣＷレーダ装置は、第１のチャープ期間および第２のチャープ期間が設けられた送信信号を生成する送信信号生成器と、送信信号を空間に放射する送信器と、ターゲットから反射された送信信号を受信することで受信信号を取得する受信器と、受信信号と送信信号とを混合することでビート信号を生成するビート信号生成器と、信号処理器と、を備え、信号処理器は、第１のチャープ期間におけるビート信号を周波数分析することで第１のビート周波数分布を生成し、第２のチャープ期間におけるビート信号を周波数分析することで第２のビート周波数分布を生成するビート周波数分布生成部と、第１のビート周波数分布から第１のピーク周波数を検出し、第２のビート周波数分布から第２のピーク周波数を検出するピーク検出部と、今回処理周期での第１のピーク周波数と、今回処理周期よりも前の前回処理周期での第１のピーク周波数とから、第１のピーク周波数変化量を算出し、今回処理周期での第２のピーク周波数と、前回処理周期での第２のピーク周波数とから第２のピーク周波数変化量を算出するピーク周波数変化量算出部と、第１のピーク周波数変化量と第２のピーク周波数変化量の両方を使って、距離変化量と相対速度変化量とを算出し、距離変化量と相対速度変化量とから、今回処理周期での相対速度推定値を算出し、相対速度推定値と今回処理周期での第１のピーク周波数とから、第１の仮距離を算出し、相対速度推定値と今回処理周期での第２のピーク周波数とから、第２の仮距離を算出し、第１の仮距離と第２の仮距離との差が設定閾値以下の場合、今回処理周期での第１のピーク周波数と第２のピーク周波数とをペアリングするペアリング部と、を有するものである。

本発明によれば、ペアリング誤りを低減することが可能なＦＭＣＷレーダ装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるＦＭＣＷレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における送信信号生成器によって生成される送信信号の変調パターンの一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における送信信号生成器によって生成される送信信号の波形を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における信号処理器の構成を示すブロック図である

以下、本発明によるＦＭＣＷレーダ装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、実施の形態では、ＦＭＣＷレーダ装置が自車両に搭載される場合を例示する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるＦＭＣＷレーダ装置１の構成を示すブロック図である。なお、図１では、ＦＷＣＷレーダ装置１が搭載されている自車両の走行速度を観測する走行速度センサ２と、その自車両のヨーレートを観測するヨーレートセンサ３と、その自車両を制御する車両制御装置４も併せて図示されている。

図１におけるＦＭＣＷレーダ装置１は、制御器１１、送信信号生成器１２、送信器１３、受信器１４、ビート信号生成器１５、Ａ／Ｄ変換器１６および信号処理器１７を備える。なお、本実施の形態１では、ＦＭＣＷレーダ装置１は、アンテナ構成および測角処理に依存するものではないが、１つのアンテナＴｘ１と、２つのアンテナＲｘ１，Ｒｘ２とを備えた位相モノパルス方式のＦＭＣＷレーダ装置としてＦＭＣＷレーダ装置１を構成する場合を例示する。

制御器１１は、後述するＶＣＯ制御信号、送信制御信号、Ａ／Ｄ制御信号および信号処理制御信号を出力することで、ＦＭＣＷレーダ装置１の各構成要素の動作タイミングなどを制御する。制御器１１は、例えば、専用のロジック回路、汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の少なくとも１つを用いて構成されている。また、制御器１１は、データ記憶回路、すなわちメモリに記憶されたプログラムを実行するように構成されている。

送信信号生成器１２は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１２１および送信制御アンプ１２２を有する。ＶＣＯ１２１は、制御器１１から入力されたＶＣＯ制御信号、すなわち、ＶＣＯ１２１の制御電圧に応じて、時間的に周波数が変化するように変調された送信信号を生成する。また、ＶＣＯ１２１は、生成した送信信号を送信制御アンプ１２２に出力する。

ここで、送信信号の変調パターンの一例について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態１における送信信号生成器１２によって生成される送信信号の変調パターンの一例を示す説明図である。なお、図２において、横軸は、時間であり、縦軸は、周波数である。

図２に示すように、送信信号には、予め設定された一定の観測期間内で、第１のチャープ期間としてのアップチャープ期間と、第２のチャープ期間としてのダウンチャープ期間とが設けられている。アップチャープ期間では、時間経過につれて送信信号の周波数が高くなり、その周波数は、予め設定された変調時間および変調周波数幅で変調される。ダウンチャープ期間では、時間経過につれて送信信号の周波数が低くなり、その周波数は、予め設定された変調時間および変調周波数幅で変調される。

なお、本実施の形態１では、図２に示すように、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間が送信信号に設けられる場合を主に説明する。しかしながら、送信信号において、必ずしもアップチャープ期間およびダウンチャープ期間の両方を設ける必要があるわけではなく、後述するように、少なくとも距離分解能または相対速度分解能の異なるチャープの組み合わせを設ければよい。

ここで、距離分解能または相対速度分解能は、後述するように変調時間または変調周波数幅によって決定される。そこで、送信信号において、例えば、変調時間および変調周波数幅の異なる複数のアップチャープ期間を設けてもよいし、変調時間および変調周波数幅の異なる複数のダウンチャープ期間を設けてもよい。

図１の説明に戻り、送信制御アンプ１２２は、制御器１１から入力された送信制御信号に応じて、ＶＣＯ１２１から入力された送信信号を既定の大きさに増幅し、増幅後の送信信号を送信器１３およびビート信号生成器１５に出力する。

このように、送信信号生成器１２は、第１のチャープ期間としてのアップチャープ期間と、第２のチャープ期間としてのダウンチャープ期間とが設けられた送信信号を生成し、その送信信号を送信器１３およびビート信号生成器１５に出力する。

送信器１３は、アンテナＴｘ１を有する。受信器１４は、アンテナＲｘ１およびアンテナＲｘ２を有する。

アンテナＴｘ１は、送信制御アンプ１２２から入力された増幅後の送信信号を空間へ送信する。空間へ送信された送信信号としての電磁波は、ターゲット（図示せず）に照射され、ターゲットから反射された電磁波は、各アンテナＲｘ１，Ｒｘ２によって受信される。

各アンテナＲｘ１，Ｒｘ２は、受信した電磁波を受信信号としてビート信号生成器１５に出力する。

このように、送信器１３は、送信信号を空間に放射し、受信器１４は、ターゲットから反射された送信信号を受信することで受信信号を取得する。

ビート信号生成器１５は、ミキサ１５１、ミキサ１５２、分配回路１５３およびフィルタリング回路１５４を有する。

ミキサ１５１は、アンテナＲｘ１から入力された受信信号と、送信制御アンプ１２２から分配回路１５３を介して入力された送信信号とから、ビート信号を生成し、そのビート信号をフィルタリング回路１５４に出力する。同様に、ミキサ１５２は、アンテナＲｘ２から入力された受信信号と、送信制御アンプ１２２から分配回路１５３を介して入力された送信信号とから、ビート信号を生成し、そのビート信号をフィルタリング回路１５４に出力する。

フィルタリング回路１５４は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）およびアンプによって構成される。フィルタリング回路１５４は、各ミキサ１５１，１５２から入力されたビート信号に対してフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理後のビート信号をＡ／Ｄ変換器１６に出力する。フィルタリング処理が行われることで、ビート信号は、ＢＰＦによってレーダの検知に不要な低い周波数成分と、高い周波数成分とが抑圧され、アンプによって規定の大きさに増幅される。

このように、ビート信号生成器１５は、受信信号と送信信号とを混合することでビート信号を生成する。

Ａ／Ｄ変換器１６は、制御器１１から入力されたＡ／Ｄ制御信号に従って、フィルタリング回路１５４から入力された各ビート信号の電圧値をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換後の信号を信号処理器１７に出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器１６は、アンテナＲｘ１に対応するビート信号の電圧値と、アンテナＲｘ２に対応するビート信号の電圧値とを、既定のサンプリング周波数およびサンプリング点数でＡ／Ｄ変換する。

Ａ／Ｄ変換器１６から信号処理器１７へ入力される信号は、Ａ／Ｄ変換後のデジタルデータであり、具体的には、アップチャープ期間におけるビート信号のデジタルデータＤ＿Ｕ＿Ｒｘ１，Ｄ＿Ｕ＿Ｒｘ２と、ダウンチャープ期間におけるビート信号のデジタルデータＤ＿Ｄ＿Ｒｘ１，Ｄ＿Ｄ＿Ｒｘ２である。デジタルデータＤ＿Ｕ＿Ｒｘ１，Ｄ＿Ｄ＿Ｒｘ１は、アンテナＲｘ１に対応し、デジタルデータＤ＿Ｕ＿Ｒｘ２，Ｄ＿Ｄ＿Ｒｘ２は、アンテナＲｘ２に対応する。

制御器１１は、Ａ／Ｄ変換器１６によるＡ／Ｄ変換が完了した後、信号処理制御信号を信号処理器１７に出力する。信号処理器１７は、制御器１１から入力された信号処理制御信号に従って、Ａ／Ｄ変換器１６によって入力されたＡ／Ｄ変換後のデジタルデータに対してレーダ信号処理を行うことで、ターゲットの距離、相対速度、角度などの情報をターゲット情報として算出する。また、信号処理器１７は、算出したターゲット情報を車両制御装置４に出力する。なお、信号処理器１７は、走行速度センサ２、ヨーレートセンサ３などによって観測された車両情報を使用して、ターゲット情報を算出するように構成されていてもよい。

予め設定された処理周期Ｔ［ｓ］でＦＭＣＷレーダ装置１の各構成要素を制御器１１が動作させることで、ターゲット情報が周期的に出力される。なお、処理周期Ｔとしては、例えば、１００［ｍｓ］とすればよい。

上記のように制御器１１を構成する場合、処理周期Ｔごとの送信信号の波形は、図３に示すとおりとなる。図３は、本発明の実施の形態１における送信信号生成器１２によって生成される送信信号の波形を示す説明図である。図３に示すように、処理周期Ｔで、アップチャープ期間とダウンチャープ期間が繰り返される。

車両制御装置４は、信号処理器１７から入力されたターゲット情報を基に、ＣＭＢ、ＡＣＣなどといった各種制御用アプリケーションを動作させる。

次に、信号処理器１７について、図４を参照しながらさらに説明する。図４は、本発明の実施の形態１における信号処理器１７の構成を示すブロック図である。図４における信号処理器１７は、ビート周波数分布生成部１７１、ピーク検出部１７２、ピーク周波数変化量算出部１７３、ペアリング部１７４、追尾処理部１７５および制御対象選択部１７６を有する。

ビート周波数分布生成部１７１は、Ａ／Ｄ変換器１６から入力されたＡ／Ｄ変換後の各デジタルデータに対して、窓関数乗算、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの周波数分析処理を行うことで、そのＡ／Ｄ変換後の各デジタルデータに対応する各ビート周波数分布を生成する。また、ビート周波数分布生成部１７１は、生成した各ビート周波数分布をピーク検出部１７２に出力する。

具体的には、ビート周波数分布生成部１７１は、Ａ／Ｄ変換器１６から入力されたデジタルデータＤ＿Ｕ＿Ｒｘ１に対して、周波数分析処理を行うことで、アップチャープ期間におけるビート信号のビート周波数分布ＦＤ＿Ｕ＿Ｒｘ１を生成する。同様に、ビート周波数分布生成部１７１は、デジタルデータＤ＿Ｕ＿Ｒｘ２に対して、周波数分析処理を行うことで、アップチャープ期間におけるビート信号のビート周波数分布ＦＤ＿Ｕ＿Ｒｘ２を生成する。

また、ビート周波数分布生成部１７１は、デジタルデータＤ＿Ｄ＿Ｒｘ１に対して、周波数分析処理を行うことで、ダウンチャープ期間におけるビート信号のビート周波数分布ＦＤ＿Ｄ＿Ｒｘ１を生成する。同様に、ビート周波数分布生成部１７１は、デジタルデータＤ＿Ｄ＿Ｒｘ２に対して、周波数分析処理を行うことで、ダウンチャープ期間におけるビート信号のビート周波数分布ＦＤ＿Ｄ＿Ｒｘ２を生成する。

ここで、ビート周波数分布生成部１７１によって生成される各ビート周波数分布は、ＦＦＴ処理後の信号の分布であるので、離散的な周波数分布となる。以降では、ＦＦＴ処理後の信号の各サンプルを周波数ビンと呼ぶ。各周波数ビンには、周波数ビン番号が割り当てられている。

なお、ＦＦＴ処理を行う際の周波数分解能が高いほど、後述するピーク周波数変化量算出部１７３は、ピーク周波数変化量をより精度良く算出することができる。その結果、後述するペアリング部１７４によるベアリングの精度をより向上させることができる。

このように、ビート周波数分布生成部１７１は、第１のチャープ期間としてのアップチャープ期間におけるビート信号を周波数分析することで、第１のビート周波数分布を生成する。また、ビート周波数分布生成部１７１は、第２のチャープ期間としてのダウンチャープ期間におけるビート信号を分析することで、第２のビート周波数分布を生成する。

ピーク検出部１７２は、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間の各期間においてターゲットからの反射波を検出するために、ビート周波数分布生成部１７１から入力された各ビート周波数分布から、ピークとなる周波数ビン（以下、ピーク周波数ビンと呼ぶ）を検出する。具体的には、ピーク検出部１７２は、例えば、各ビート周波数分布において、パワーが極大で、かつ予め設定された閾値よりも大きな周波数ビンを抽出するなどして、その周波数ビンをピーク周波数ビンとして検出する。

以降では、ピーク周波数ビンの周波数ビン番号をピーク周波数ビン番号と呼ぶ。ピーク周波数ビン番号は、反射点が複数ある場合には、複数得られる。

上記のように構成することで、アンテナＲｘ１，Ｒｘ２ごとにアップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号が得られるとともに、アンテナＲｘ１，Ｒｘ２ごとにダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号が得られる。

なお、ピーク検出部１７２は、ターゲットからの反射波に相当するピーク周波数ビンを得ることが可能な構成であれば、上記の構成に限定されず、どのような構成でもあってもよい。例えば、ピーク検出部１７２の構成の別例として、以下の例が挙げられる。

第１の例として、ピーク検出部１７２は、ビート周波数分布ＦＤ＿Ｕ＿Ｒｘ１から各周波数成分の振幅を計算し、ビート周波数分布ＦＤ＿Ｕ＿Ｒｘ２から各周波数成分の振幅を計算し、それらを加算することで、アップチャープ期間における加算後のビート周波数分布を計算する。続いて、ピーク検出部１７２は、加算後のビート周波数分布から、パワーが極大で、かつ予め設定された閾値よりも大きな周波数ビンを抽出するなどして、その周波数ビンをピーク周波数ビンとして検出する。

第２の構成例として、２以上の複数のアンテナを配置し、公知のＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）を適用することで、ピーク検出部１７２は、アップチャープ期間におけるＤＢＦ後のビート周波数分布を計算する。続いて、ピーク検出部１７２は、ＤＢＦ後のビート周波数分布から、パワーが極大で、かつ予め設定された閾値よりも大きな周波数ビンを抽出するなどして、その周波数ビンをピーク周波数ビンとして検出する。

なお、特許文献３に記載されている従来技術、すなわち、ＦＦＴのサンプル間を補間してより高精度にピーク周波数を計算する方法を適用してピーク周波数ビンを検出するようにピーク検出部１７２を構成してもよい。すなわち、ピーク検出部１７２は、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおけるビート周波数分布が離散的な周波数ビン番号ごとの振幅として得られているときに、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれのビート周波数分布の中において、振幅が予め設定された閾値を上回っており、かつ、前後の周波数ビン番号と比較して少なくとも極大値であることを条件として、その条件を満たした周波数ビン番号を仮のピーク周波数として検出する。続いて、ピーク検出部１７２は、検出された仮のピーク周波数の前後のビン番号の振幅から、周波数分解能より小さい単位で、真の周波数ピークを推定し、推定された真のピーク周波数をピーク周波数ビンとして検出する。

このように、ピーク検出部１７２は、第１のビート周波数分布および第２のビート周波数分布のそれぞれの周波数に周波数ビン番号が割り当てられているとき、第１のビート周波数分布から仮の第１のピーク周波数ビン番号を検出し、仮の第１のピーク周波数ビン番号から、周波数分解能よりも小さい単位で真の第１のピーク周波数ビン番号を推定し、真の第１のピーク周波数ビン番号を前記第１のピーク周波数として検出する。また、ピーク検出部１７２は、第２のビート周波数分布から仮の第２のピーク周波数ビン番号を検出し、仮の第２のピーク周波数ビン番号から、周波数分解能よりも小さい単位で真の第２のピーク周波数ビン番号を推定し、真の第２のピーク周波数ビン番号を第２のピーク周波数として検出する。

上記のようにピーク検出部１７３を構成することで、後述するピーク周波数変化量算出部１７３は、ピーク周波数変化量をより精度良く算出することができる。その結果、後述するペアリング部１７４によるベアリングの精度をより向上させることができる。

以上の構成例のように、ピーク検出部１７２は、第１のビート周波数分布から第１のピーク周波数を検出し、第２のビート周波数分布から第２のピーク周波数を検出する。

なお、本実施の形態１では、第１のビート周波数分布および第２のビート周波数分布のそれぞれの周波数に周波数ビン番号が割り当てられているケースを例示している。このケースの場合、ピーク検出部１７２は、第１のビート周波数分布から第１のピーク周波数ビン番号を第１のピーク周波数として検出し、第２のビート周波数分布から第２のピーク周波数ビン番号を第２のピーク周波数として検出する。

ピーク周波数変化量算出部１７３は、前回処理周期と今回処理周期との間において、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号の相関を取るとともに、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号の相関を取る。続いて、ピーク周波数変化量算出部１７３は、それらの相関結果から、前回処理周期と今回処理周期で同一のターゲットからの反射波に相当すると考えられるピーク周波数ビン番号の差であるピーク周波数ビン番号変化量を、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれで算出する。

ここで、今回処理周期とは、ターゲットからの反射波がＦＭＣＷレーダ装置１によって観測された最新の処理周期のことを指し、前回処理周期とは、今回処理周期より以前の処理周期のことを指す。

例えば、２つのターゲットＡ，Ｂが存在する場合において、前回処理周期に相当するｎ番目の処理周期で、ターゲットＡ，Ｂに対応するピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ），Ｂ（ｎ）が得られ、今回処理周期に相当するｎ＋１番目の処理周期で、ターゲットＡ，Ｂに対応するピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ＋１），Ｂ（ｎ＋１）が得られているケースを考える。

上記のケースの場合、ピーク周波数変化量算出部１７３は、ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ），Ｂ（ｎ）と、ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ＋１），Ｂ（ｎ＋１）との相関を取る。なお、相関を取る方法としては、例えば、ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ），Ｂ（ｎ）と、ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ＋１），Ｂ（ｎ＋１）との間で、ピーク周波数ビン番号の差が予め設定された閾値よりも小さいなどの条件が成立する場合には相関が取れると判断し、その条件が成立しない場合には相関が取れないと判断する方法が挙げられる。

例えば、ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ）とピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ＋１）との間で相関が取れ、ピーク周波数ビン番号Ｂ（ｎ）とピーク周波数ビン番号Ｂ（ｎ＋１）との間で相関が取れる場合、ピーク周波数変化量算出部１７３は、以下のように、相関が取れるピーク周波数ビン番号ごとに、ピーク周波数ビン番号変化量を算出する。

ピーク周波数ビン番号変化量Ａ（ｎ＋１）
＝ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ＋１）−ピーク周波数ビン番号Ａ（ｎ）
ピーク周波数ビン番号変化量Ｂ（ｎ＋１）
＝ピーク周波数ビン番号Ｂ（ｎ＋１）−ピーク周波数ビン番号Ｂ（ｎ）

ピーク周波数変化量算出部１７３は、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおいて上記のように計算することで、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号変化量と、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号変化量とを、前回処理周期と今回処理周期との間で相関が取れるピーク周波数ビン番号の数だけ計算する。また、ピーク周波数変化量算出部１７３は、その計算結果をペアリング部１７４に出力する。

このように、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期での第１のピーク周波数と、前回処理周期での第１のピーク周波数とから、第１のピーク周波数変化量を算出する。また、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期での第２のピーク周波数と、前回処理周期での第２のピーク周波数とから第２のピーク周波数変化量を算出する。

具体的には、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期での第１のピーク周波数と、前回処理周期での第１のピーク周波数との差を第１のピーク周波数変化量として算出する。また、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期での第２のピーク周波数と、前回処理周期での第２のピーク周波数との差を第２のピーク周波数変化量として算出する。

ペアリング部１７４は、ピーク周波数変化量算出部１７３から入力されたアップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおけるピーク周波数ビン番号変化量を用いて、ペアリングを行う。また、ペアリング部１７４は、そのペアリング結果から、ターゲット情報を算出する。以下、数式を用いながら、ペアリング部１７４の動作について具体的に説明する。

ここで、ＦＭＣＷレーダ装置１において、光速をＣ［ｍ／ｓ］、変調周波数幅をＢ［Ｈｚ］、送信波の波長をλ［ｍ］、周波数分解能をΔｆ［Ｈｚ］とする。この場合、１周波数ビンあたりの距離分解能ΔＲ［ｍ／ビン］、および１周波数ビンあたりの相対速度分解能ΔＶ［ｍ／ｓ／ビン］は、以下の式（１）、（２）のように表される。

ΔＲ＝Ｃ／（２×Ｂ） ・・・（１）
ΔＶ＝Δｆ×λ／２ ・・・（２）

また、ＦＭＣＷレーダの原理から、ｎ番目の処理周期において、距離Ｒ（ｎ）［ｍ］、相対速度Ｖ（ｎ）［ｍ／ｓ］のターゲットからの反射波が観測された場合、相対速度の単位について、接近方向をマイナス、離反方向をプラスとすると、ターゲットが接近するときにドップラ効果によってビート周波数が高くなる。したがって、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｕ（ｎ）［ビン］、およびダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｄ（ｎ）［ビン］は、以下の式（３）、（４）のように表される。

Ｕ（ｎ）＝−Ｒ（ｎ）／ΔＲ−Ｖ（ｎ）／ΔＶ ・・・（３）
Ｄ（ｎ）＝ Ｒ（ｎ）／ΔＲ−Ｖ（ｎ）／ΔＶ ・・・（４）

また、ｎ＋１番目の処理周期において、距離Ｒ（ｎ＋１）［ｍ］、相対速度Ｖ（ｎ＋１）［ｍ／ｓ］のターゲットからの反射波が観測された場合、上記と同様に考えると、アップチャープのピーク周波数ビン番号Ｕ（ｎ＋１）［ビン］、およびダウンチャープのピーク周波数ビン番号Ｄ（ｎ＋１）［ビン］は、以下の式（５）、（６）のように表される。

Ｕ（ｎ＋１）＝−Ｒ（ｎ＋１）／ΔＲ−Ｖ（ｎ＋１）／ΔＶ ・・・（５）
Ｄ（ｎ＋１）＝ Ｒ（ｎ＋１）／ΔＲ−Ｖ（ｎ＋１）／ΔＶ ・・・（６）

続いて、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号変化量ｄＵ（＝Ｕ（ｎ＋１）−Ｕ（ｎ））と、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号変化量ｄＤ（＝Ｄ（ｎ＋１）−Ｄ（ｎ））とを用いると、式（３）〜（６）から、以下の式（７）、（８）が得られる。
ｄＵ＝−（Ｒ（ｎ＋１）−Ｒ（ｎ））／ΔＲ−（Ｖ（ｎ＋１）−Ｖ（ｎ））／ΔＶ
・・・（７）
ｄＤ＝ （Ｒ（ｎ＋１）−Ｒ（ｎ））／ΔＲ−（Ｖ（ｎ＋１）−Ｖ（ｎ））／ΔＶ
・・・（８）

また、式（７）、（８）において、Ｒ（ｎ＋１）−Ｒ（ｎ）を処理周期あたりの距離変化量ｄＲ［ｍ／周期］、Ｖ（ｎ＋１）−Ｖ（ｎ）を処理周期当たりの相対速度変化量ｄＶ［ｍ／ｓ／周期］とおくと、以下の式（９）、（１０）が得られる。

ｄＵ＝−ｄＲ／ΔＲ＋ｄＶ／ΔＶ ・・・（９）
ｄＤ＝ ｄＲ／ΔＲ＋ｄＶ／ΔＶ ・・・（１０）

式（９）、（１０）において、ｄＵおよびｄＤは、観測可能な値であり、ΔＲおよびΔＶは、式（１）、（２）によって決まる固定値である。したがって、式（９）、（１０）の連立方程式を解くことで、距離変化量ｄＲおよび相対速度変化量ｄＶを計算することができる。

続いて、処理周期をＴ［ｓ］とおき、処理周期当たりの相対速度変化量ｄＶが十分小さい場合には、処理周期当たりの距離変化量ｄＲと、相対速度Ｖ（ｎ＋１）との間において、以下の式（１１）に示す関係を満たす。つまり、相対速度Ｖ（ｎ＋１）は、以下の式（１１）に従って、距離変化量ｄＲから計算され、相対速度推定値として推定される。

Ｖ（ｎ＋１）＝ｄＲ／Ｔ ・・・（１１）

ただし、処理周期当たりの相対速度変化量ｄＶが十分小さいといえない場合には、ｎ番目の処理周期〜ｎ＋１番目の処理周期Ｔまでの加速度、すなわち、相対速度変化量ｄＶが一定であると仮定して、距離変化量ｄＲおよび相対速度変化量ｄＶから、相対速度Ｖ（ｎ＋１）を計算するようにしてもよい。

このように、ペアリング部１７４は、第１のピーク周波数変化量と第２のピーク周波数変化量とから、距離変化量と相対速度変化量とを算出し、距離変化量と相対速度変化量とから、今回処理周期での相対速度推定値を算出する。

続いて、式（１１）を式（５）に代入すると、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｕ（ｎ＋１）は、以下の式（１２）のように表される。

Ｕ（ｎ＋１）＝−Ｒ（ｎ＋１）／ΔＲ−（ｄＲ／Ｔ）／ΔＶ ・・・（１２）

また、式（１２）を変形することで、以下の式（１３）が得られる。

ΔＲ×Ｕ（ｎ＋１）＝−Ｒ（ｎ＋１）−ΔＲ×（ｄＲ／Ｔ）／ΔＶ
Ｒ（ｎ＋１）＝−ΔＲ×Ｕ（ｎ＋１）−ΔＲ×（ｄＲ／Ｔ）／ΔＶ ・・・（１３）

式（１３）から分かるように、ｎ＋１番目の処理周期の距離Ｒ（ｎ＋１）は、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｕ（ｎ＋１）から計算される。この距離Ｒ（ｎ＋１）をアップチャープ期間における仮距離と呼ぶ。アップチャープ期間における仮距離は、式（１３）に従って計算される。

このように、ペアリング部１７４は、相対速度推定値と今回処理周期での第１のピーク周波数とから、アップチャープ期間における第１の仮距離を算出する。

上記と同様に、式（１１）を式（６）に代入すると、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｄ（ｎ＋１）は、以下の式（１４）のように表される。

Ｄ（ｎ＋１）＝Ｒ（ｎ＋１）／ΔＲ−（ｄＲ／Ｔ）／ΔＶ ・・・（１４）

また、式（１４）を変形することで、以下の式（１５）が得られる。

ΔＲ×Ｄ（ｎ＋１）＝Ｒ（ｎ＋１）−ΔＲ×（ｄＲ／Ｔ）／ΔＶ
Ｒ（ｎ＋１）＝ΔＲ×Ｄ（ｎ＋１）＋ΔＲ×（ｄＲ／Ｔ）／ΔＶ ・・・（１５）

式（１５）から分かるように、ｎ＋１番目の処理周期の距離Ｒ（ｎ＋１）は、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｄ（ｎ＋１）から計算される。この距離Ｒ（ｎ＋１）をダウンチャープ期間における仮距離と呼ぶ。ダウンチャープ期間における仮距離は、式（１５）に従って計算される。

このように、ペアリング部１７４は、相対速度推定値と今回処理周期での第２のピーク周波数とから、ダウンチャープ期間における第２の仮距離を算出する。

ここで、実際には、観測による誤差等の影響で、アップチャープ期間における仮距離と、ダウンチャープ期間における仮距離との間には、差があると考えられる。

そこで、ペアリング部１７４は、アップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号と、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号のペアリングを行う際に、そのアップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号を用いてアップチャープ期間における仮距離を計算し、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号を用いてダウンチャープ期間における仮距離を計算する。続いて、ペアリング部１７４は、アップチャープ期間における仮距離とダウンチャープ期間における仮距離との差を計算し、その差が設定閾値以下となる場合に、それらの仮距離に対応するアップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおけるピーク周波数ビン番号同士をペアリングする。このように構成することで、誤ペアリングの発生を抑制することが可能となる。

このように、ペアリング部１７４は、第１の仮距離と第２の仮距離との差が設定閾値以下の場合、今回処理周期での第１のピーク周波数と第２のピーク周波数とをペアリングする。

ペアリング部１７４は、ペアリングが成立したピーク周波数ビン番号Ｕ（ｎ＋１）およびピーク周波数ビン番号Ｄ（ｎ＋１）とから、公知のＦＭＣＷレーダ方式のレーダと同様の方法で、以下の式（１６）、（１７）に従って、距離Ｒ（ｎ＋１）および相対速度Ｖ（ｎ＋１）を算出する。

Ｒ（ｎ＋１）＝（−Ｕ（ｎ＋１）＋Ｄ（ｎ＋１））×ΔＲ÷２ ・・・（１６）
Ｖ（ｎ＋１）＝（−Ｕ（ｎ＋１）−Ｄ（ｎ＋１））×ΔＶ÷２ ・・・（１７）

なお、ペアリング部１７４によるペアリングの際には、さらにほかの条件を併用してもよい。条件の例としては、ピーク周波数ビン番号に対応するピークの振幅、電力、角度などが挙げられる。

ここで、上記の角度について、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおいて、アンテナＲｘ１の位相と、アンテナＲｘ２の位相とから、位相モノパルス方式によって、角度を算出すればよい。また、他の測角方式、例えば、ＭＵＳＩＣ方式（ＭＵｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＳＰＲＩＴ方式（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｖｉａ Ｒｏｔｅｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）などを適用可能なハードウェア構成およびソフトウェア構成を採用することで、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおいて、角度を算出してもよい。

なお、ペアリング後の角度も、位相モノパルス方式、ＭＵＳＩＣ方式、ＥＳＰＲＩＴ方式などの公知の測角方式を適用すれば、算出可能である。前述のように、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間それぞれで角度が算出されている場合、各チャープ期間の角度を平均化した値をペアリング後の角度としてもよいし、いずれか一方の角度を代表値として選択し、その代表値をペアリング後の角度としてもよい。ただし、上記の測角方式は一例であり、本発明は、測角方式に依存することなく成立する。

なお、本実施の形態１では、アップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおけるピーク周波数ビン番号同士をペアリングする構成する場合を例示している。しかしながら、式（１３）、（１５）から推測できるように、必ずしもアップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおけるピーク周波数ビン番号同士でペアリングするように構成する必要はなく、以下のように構成してもよい。

すなわち、例えば、第１のチャープ期間および第２のチャープ期間のそれぞれにおけるピーク周波数ビン番号同士でペアリングするように構成してもよい。なお、この場合、第１のチャープ期間では、距離分解能がΔＲ１［ｍ／ビン］、相対速度分解能がΔＶ１［ｍ／ｓ／ビン］となり、第２のチャープ期間では、距離分解能がΔＲ２［ｍ／ビン］、相対速度分解能がΔＶ２［ｍ／ｓ／ビン］となる。また、第２のチャープ期間では、少なくとも距離分解能または相対速度分解能が第１のチャープ期間と異なる。以下、このような構成について、具体的に説明する。

第１のチャープ期間における１周波数ビンあたりの距離分解能をΔＲ１［ｍ／ビン］、第１のチャープ期間における１周波数ビンあたりの相対速度分解能をΔＶ１［ｍ／ｓ／ビン］、第２のチャープ期間における１周波数ビンあたりの距離分解能をΔＲ２［ｍ／ビン］、第２のチャープ期間における１周波数ビンあたりの相対速度分解能をΔＶ２［ｍ／ｓ／ビン］、ｎ番目の処理周期でのターゲットの距離をＲ（ｎ）［ｍ］、相対速度をＶ（ｎ）［ｍ／ｓ］、ｎ＋１番目の処理周期でのターゲットの距離をＲ（ｎ＋１）［ｍ］、相対速度をＶ（ｎ＋１）［ｍ／ｓ］とおく。

上記の場合、ｎ番目の処理周期での第１のチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｃ１（ｎ）、ｎ番目の処理周期での第２のチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｃ２（ｎ）、ｎ＋１番目の処理周期での第１のチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｃ１（ｎ＋１）、ｎ＋１番目の処理周期での第２のチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号Ｃ２（ｎ＋１）は、以下の式（１８）〜（２１）のように表される。

Ｃ１（ｎ）＝Ｒ（ｎ）／ΔＲ１＋Ｖ（ｎ）／ΔＶ１ ・・・（１８）
Ｃ２（ｎ）＝Ｒ（ｎ）／ΔＲ２＋Ｖ（ｎ）／ΔＶ２ ・・・（１９）
Ｃ１（ｎ＋１）＝Ｒ（ｎ＋１）／ΔＲ１＋Ｖ（ｎ＋１）／ΔＶ１ ・・・（２０）
Ｃ２（ｎ＋１）＝Ｒ（ｎ＋１）／ΔＲ２＋Ｖ（ｎ＋１）／ΔＶ２ ・・・（２１）

なお、式（３）〜（６）では、各項に適宜マイナスの係数を乗算していたが、ここでは式を一般化するため、マイナスの係数は必要に応じてΔＲ１、ΔＶ１、ΔＲ２、ΔＶ２に含まれるものとする。例えば、式（３）、（４）を式（１８）、（１９）のように表す場合、Ｃ１（ｎ）＝Ｕ（ｎ）、Ｃ２（ｎ）＝Ｄ（ｎ）とすると、ΔＲ１、ΔＶ１、ΔＲ２、ΔＶ２は、以下の式（２２）〜（２５）のように表される。

ΔＲ１＝−ΔＲ ・・・（２２）
ΔＲ２＝ ΔＲ ・・・（２３）
ΔＶ１＝−ΔＶ ・・・（２４）
ΔＶ２＝−ΔＶ ・・・（２５）

続いて、第１のチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号変化量ｄＣ１（＝Ｃ１（ｎ＋１）−Ｃ１（ｎ））と、第２のチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号変化量ｄＣ２（＝Ｃ２（ｎ＋１）−Ｃ２（ｎ））とを用いると、式（１８）〜（２１）から、以下の式（２６）、（２７）が得られる。

ｄＣ１＝ｄＲ／ΔＲ１＋ｄＶ／ΔＶ１ ・・・（２６）
ｄＣ２＝ｄＲ／ΔＲ２＋ｄＶ／ΔＶ２ ・・・（２７）

式（２６）、（２７）において、ｄＣ１およびｄＣ２は、観測可能な値であり、ΔＲ１、ΔＲ２、ΔＶ１およびΔＶ２は、固定値である。したがって、式（２６）、（２７）の連立方程式を解くことで、距離変化量ｄＲおよび相対速度変化量ｄＶを計算することができる。

以降、式（１３）、（１５）の導出過程と同様に計算すれば、第１のチャープ期間における仮距離および第２のチャープ期間における仮距離を計算するための式として、式（１３）、（１５）と同様の式が得られる。このように得られた式に従って、第１のチャープ期間における仮距離は、ピーク周波数ビン番号Ｃ１（ｎ＋１）から計算され、第２のチャープ期間における仮距離は、ピーク周波数ビン番号Ｃ２（ｎ＋１）から計算される。

ここまで説明したペアリング部１７４による処理を実現するためには、ピーク周波数変化量算出部１７３は、前回処理周期と今回処理周期との間において、同一のターゲットからの反射と考えられるピーク周波数ビン番号の相関を適切に取る必要がある。

ここで、相関を取る方法としては、最もピーク周波数ビン番号の差の小さい前回処理周期でのピーク周波数ビン番号と今回処理周期でのピーク周波数ビン番号は、同一のターゲットからの反射に由来するものであるとして、そのピーク周波数ビン番号の差を計算する方法がある。この方法は、比較的簡単な処理であるので、処理負荷が小さく、メモリ量も抑えることができるというメリットがある。

また、前回処理周期と今回処理周期で総当たり的にピーク周波数ビン番号の差を計算し、ペアリングに利用する方法も挙げられる。この場合、必ずしも同一のターゲットからの反射に由来するとは限らないピーク周波数ビン番号を用いて、ピーク周波数ビン番号の差を計算してしまう。しかしながら、単純にアップチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号と、ダウンチャープ期間におけるピーク周波数ビン番号のすべてを総当たり的にペアリングする構成と比較して、本実施の形態１の構成では、アップチャープ期間における仮距離とダウンチャープ期間における仮距離との差が設定閾値よりも大きい場合、それらの仮距離に対応するアップチャープ期間およびダウンチャープ期間のそれぞれにおけるピーク周波数ビン番号同士をペアリングすることはない。したがって、本実施の形態１の構成では、誤ペアリングの発生を抑制することが可能となる。

なお、特許文献２に記載の周波数軸上で追尾処理を行うような方法を用いて、ピーク周波数ビン番号変化量を算出するように構成してもよい。

すなわち、ピーク周波数変化量算出部１７３は、毎回の処理周期において、前回処理周期での平滑後のピーク周波数ビン番号および平滑後のピーク周波数ビン番号変化量から、今回処理周期でのピーク周波数ビン番号を予測し、その予測値を予測ピーク周波数ビン番号として算出する。このように、ピーク周波数変化量算出部１７３は、前回処理周期での平滑後の第１のピーク周波数および平滑後の第１のピーク周波数変化量から、今回処理周期での第１の予測ピーク周波数を予測する。また、ピーク周波数変化量算出部１７３は、前回処理周期での平滑後の第２のピーク周波数および平滑後の第２のピーク周波数変化量から、今回処理周期での第２の予測ピーク周波数を予測する。

続いて、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期でのピーク周波数ビン番号と予測ピーク周波数ビン番号との間で相関を取る。このように、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期での第１のピーク周波数と、第１の予測ピーク周波数との間で相関を取る。また、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期での第２のピーク周波数と、第２の予測ピーク周波数との間で相関を取る。

続いて、ピーク周波数変化量算出部１７３は、相関が取れた今回処理周期でのピーク周波数ビン番号と予測ピーク周波数ビン番号とを、追尾フィルタ処理によって平滑することで、平滑後のピーク周波数ビン番号および平滑後のピーク周波数ビン番号変化量を算出する。このように、ピーク周波数変化量算出部１７３は、相関が取れた今回処理周期での第１のピーク周波数と、第１の予測ピーク周波数とに対して、追尾フィルタ処理を施すことで、平滑後の第１のピーク周波数および平滑後の第１のピーク周波数変化量を算出する。また、ピーク周波数変化量算出部１７３は、相関が取れた今回処理周期での第２のピーク周波数と、第２の予測ピーク周波数とに対して、追尾フィルタ処理を施すことで、平滑後の第２のピーク周波数および平滑後の第２のピーク周波数変化量を算出する。

続いて、ピーク周波数変化量算出部１７３は、その平滑後のピーク周波数ビン番号変化量を、今回処理周期でのピーク周波数ビン番号変化量とする。このように、ピーク周波数変化量算出部１７３は、平滑後の第１のピーク周波数を今回処理周期での第１のピーク周波数とし、平滑後の第２のピーク周波数を今回処理周期での第２のピーク周波数とする。

なお、追尾フィルタ処理は、センサから得られる観測誤差を含んだ、距離、相対速度、角度などの観測値真値を推定するための処理であり、具体的には、αβフィルタ、カルマンフィルタなどが知られている。

このように、ピーク周波数変化量算出部１７３は、前回処理周期での第１のピーク周波数および第２のピーク周波数のそれぞれと、今回処理周期での第１のピーク周波数および第２のピーク周波数のそれぞれとに対して時系列的な処理を施すことで、第１のピーク周波数変化量および第２のピーク周波数変化量を算出する。

なお、以下に示す方法を用いて、ピーク周波数ビン番号変化量を算出するようにピーク周波数変化量算出部１７３を構成してもよい。

すなわち、ピーク周波数変化量算出部１７３は、前回処理周期でペアリングが成立した場合に得られる、その前回処理周期での距離および相対速度をもとに、今回処理周期での距離および相対速度を予測する。続いて、ピーク周波数変化量算出部１７３は、その予測された距離および相対速度から、式（３）、（４）などに示すＦＭＣＷレーダ方式の原理に基づいて、今回処理周期でのピーク周波数ビン番号を予測する。

続いて、ピーク周波数変化量算出部１７３は、今回処理周期において、その予測されたピーク周波数ビン番号付近にピーク周波数ビン番号が観測されている場合、その観測されたピーク周波数ビン番号は、前回処理周期においてペアリングが成立していたターゲットに由来するものであると仮定して相関を取ることで、１処理周期当たりのピーク周波数ビン番号変化量を算出する。その算出されたピーク周波数ビン番号変化量は、ペアリング部１７４によるペアリングの際に利用される。

追尾処理部１７５は、ペアリング後に得られたターゲット情報の観測値について、時系列で相関を取るために公知の追尾処理を行うことで、追尾フィルタによる各観測値の平滑化を行ったり、ターゲットを一時的に検出できなかった場合、補間、外挿などを行ったりする。なお、本実施の形態１では、ターゲット情報を例に挙げたが、必要に応じて極座標から直交座標に座標変換するように構成してもよい。

制御対象選択部１７６は、車両制御および各種警報を行うために、車両制御装置４における各種アプリケーションにて必要となるターゲットを選択ターゲットとして抽出する。例えば、ＡＣＣ、ＣＭＢなどのような前方用のアプリケーションが車両制御装置４に組み込まれている場合、制御対象選択部１７６は、走行速度センサ２またはヨーレートセンサ３の検出値によって、自車両の進行方向を推定し、自車両線内に存在するターゲットのうち、最も自車両に近いターゲットを選択ターゲットとして選択する。

なお、本実施の形態１では、走行速度センサ２およびヨーレートセンサ３のみを、注目ターゲット抽出のためのセンサとして記載したが、アプリケーションの仕様に合わせて、注目ターゲットを抽出するために必要なセンサ類は、適宜追加される。

なお、以上のとおり説明した実施の形態１の構成およびその構成の動作に限定されることはなく、本発明の範囲内において、実施の形態１を適宜、変形したり省略したりすることが可能である。

例えば、前述のように、送信器１３および受信器１４のそれぞれのアンテナの本数は、適宜、増やしたり減らしたりしても、各アンテナの本数に応じて、送信信号生成器１２、ビート信号生成器１５およびＡ／Ｄ変換器１６のそれぞれを構成すれば、本発明は成立する。また、信号処理器１７の構成要素の一部または全部を車両制御装置４の中に組み込むといったように、ＦＭＣＷレーダ装置１の構成要素の一部を分離独立しても、本発明は成立する。

また、本実施の形態１では、処理周期Ｔが一定時間であるものとして説明したが、必ずしも、処理周期Ｔが一定である必要はない。処理周期Ｔが一定でない場合、例えば式（７）、（８）などに従って、処理周期当たりの距離変化量、相対速度変化量およびピーク周波数ビン番号変化量を用いて処理を行っていたものを、単位時間当たりの変化量と置き換えて、処理を構成すればよい。

以上、本実施の形態１によれば、第１のチャープ期間における第１のピーク周波数変化量と、第２のチャープ期間における第２のピーク周波数変化量とを用いて、第１のチャープ期間における第１の仮距離と第２のチャープ期間における第２の仮距離とを算出し、第１の仮距離と第２の仮距離との差が設定閾値以下の場合、今回処理周期での第１のピーク周波数と第２のピーク周波数とをペアリングするように構成されている。これにより、仮距離が大きく離れたピーク周波数同士ではペアが成立しない。したがって、ＦＭＣＷレーダ装置において、すべての第１のピーク周波数とすべての第２のピーク周波数でペアを取る場合と比較して、ペアリングの誤りの発生頻度を低減することができる。

また、上記の構成において、特許文献１に記載の従来技術のようにピークの強度などの条件と組み合わせて使用してもよい。この場合、特許文献１に記載の従来技術のように、ピークの強度がほぼ同じであったとしても、第１の仮距離と第２の仮距離との差が設定閾値よりも大きければ、誤ペアとして排除することができる。さらに、上記の構成において、等速直線運動を前提とした処理ではないため、自車両およびターゲットが加減速する場合であっても有効である。

１ ＦＭＣＷレーダ装置、２ 走行速度センサ、３ ヨーレートセンサ、４ 車両制御装置、１１ 制御器、１２ 送信信号生成器、１３ 送信器、１４ 受信器、１５ ビート信号生成器、１６ Ａ／Ｄ変換器、１７ 信号処理器、１２１ ＶＣＯ、１２２ 送信制御アンプ、１５１ ミキサ、１５２ ミキサ、１５３ 分配回路、１５４ フィルタリング回路、１７１ ビート周波数分布生成部、１７２ ピーク検出部、１７３ ピーク周波数変化量算出部、１７４ ペアリング部、１７５ 追尾処理部、１７６ 制御対象選択部。

Claims (8)

1. 第１のチャープ期間および第２のチャープ期間が設けられた送信信号を生成する送信信号生成器と、
   前記送信信号を空間に放射する送信器と、
   ターゲットから反射された前記送信信号を受信することで受信信号を取得する受信器と、
   前記受信信号と前記送信信号とを混合することでビート信号を生成するビート信号生成器と、
   信号処理器と、
   を備え、
   前記信号処理器は、
   前記第１のチャープ期間における前記ビート信号を周波数分析することで第１のビート周波数分布を生成し、前記第２のチャープ期間における前記ビート信号を周波数分析することで第２のビート周波数分布を生成するビート周波数分布生成部と、
   前記第１のビート周波数分布から第１のピーク周波数を検出し、前記第２のビート周波数分布から第２のピーク周波数を検出するピーク検出部と、
   今回処理周期での前記第１のピーク周波数と、前記今回処理周期よりも前の前回処理周期での前記第１のピーク周波数とから、第１のピーク周波数変化量を算出し、前記今回処理周期での前記第２のピーク周波数と、前記前回処理周期での前記第２のピーク周波数とから第２のピーク周波数変化量を算出するピーク周波数変化量算出部と、
   前記第１のピーク周波数変化量と前記第２のピーク周波数変化量の両方を使って、距離変化量と相対速度変化量とを算出し、前記距離変化量と前記相対速度変化量とから、前記今回処理周期での相対速度推定値を算出し、前記相対速度推定値と前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数とから、第１の仮距離を算出し、前記相対速度推定値と前記今回処理周期での前記第２のピーク周波数とから、第２の仮距離を算出し、前記第１の仮距離と前記第２の仮距離との差が設定閾値以下の場合、前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数と前記第２のピーク周波数とをペアリングするペアリング部と、
   を有するＦＭＣＷレーダ装置。
2. 前記第１のチャープ期間は、アップチャープ期間であり、
   前記第２のチャープ期間は、ダウンチャープ期間である
   請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
3. 前記第２のチャープ期間は、前記第１のチャープ期間と距離分解能または相対速度分解能が異なる
   請求項１に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
4. 前記ピーク検出部は、
   前記第１のビート周波数分布および前記第２のビート周波数分布のそれぞれの周波数に周波数ビン番号が割り当てられているとき、前記第１のビート周波数分布から第１のピーク周波数ビン番号を前記第１のピーク周波数として検出し、前記第２のビート周波数分布から第２のピーク周波数ビン番号を前記第２のピーク周波数として検出する
   請求項１から３のいずれか１項に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
5. 前記ピーク検出部は、
   前記第１のビート周波数分布および前記第２のビート周波数分布のそれぞれの周波数に周波数ビン番号が割り当てられているとき、前記第１のビート周波数分布から仮の第１のピーク周波数ビン番号を検出し、前記仮の第１のピーク周波数ビン番号から、周波数分解能よりも小さい単位で真の第１のピーク周波数ビン番号を推定し、前記真の第１のピーク周波数ビン番号を前記第１のピーク周波数として検出し、前記第２のビート周波数分布から仮の第２のピーク周波数ビン番号を検出し、前記仮の第２のピーク周波数ビン番号から、周波数分解能よりも小さい単位で真の第２のピーク周波数ビン番号を推定し、前記真の第２のピーク周波数ビン番号を前記第２のピーク周波数として検出する
   請求項１から３のいずれか１項に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
6. 前記ピーク周波数変化量算出部は、
   前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数と、前記前回処理周期での前記第１のピーク周波数との差を前記第１のピーク周波数変化量として算出し、前記今回処理周期での前記第２のピーク周波数と、前記前回処理周期での前記第２のピーク周波数との差を前記第２のピーク周波数変化量として算出する
   請求項１から５のいずれか１項に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
7. 前記ピーク周波数変化量算出部は、
   前記前回処理周期での前記第１のピーク周波数および前記第２のピーク周波数のそれぞれと、前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数および前記第２のピーク周波数のそれぞれとに対して時系列的な処理を施すことで、前記第１のピーク周波数変化量および前記第２のピーク周波数変化量を算出する
   請求項１から５のいずれか１項に記載のＦＭＣＷレーダ装置。
8. 前記ピーク周波数変化量算出部は、前記時系列的な処理として、毎回の処理周期において、
   前記前回処理周期での平滑後の第１のピーク周波数および平滑後の第１のピーク周波数変化量から、前記今回処理周期での第１の予測ピーク周波数を予測し、前記前回処理周期での平滑後の第２のピーク周波数および平滑後の第２のピーク周波数変化量から、前記今回処理周期での第２の予測ピーク周波数を予測し、
   前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数と、前記第１の予測ピーク周波数との間で相関を取り、前記今回処理周期での前記第２のピーク周波数と、前記第２の予測ピーク周波数との間で相関を取り、
   相関が取れた前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数と、前記第１の予測ピーク周波数とに対して、追尾フィルタ処理を施すことで、前記平滑後の第１のピーク周波数および前記平滑後の第１のピーク周波数変化量を算出し、相関が取れた前記今回処理周期での前記第２のピーク周波数と、前記第２の予測ピーク周波数とに対して、前記追尾フィルタ処理を施すことで、前記平滑後の第２のピーク周波数および前記平滑後の第２のピーク周波数変化量を算出し、
   前記平滑後の第１のピーク周波数を前記今回処理周期での前記第１のピーク周波数とし、前記平滑後の第２のピーク周波数を前記今回処理周期での前記第２のピーク周波数とする
   請求項７に記載のＦＭＣＷレーダ装置。

Images