JP4396436B2 - 物標検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーダを用いた物標検出装置に関する。

従来、電磁波としてミリ波を用いる小電力ミリ波レーダは、レーダから１００メートル程度の状況を探知でき、また、霧中、降雨、降雪時でも使用できることが知られている。現在のミリ波レーダの空中線電力は１０ｍｍワット以下が主流であり、６０ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯或いは９０ＧＨｚ帯等の電波が使用されている。

このようなレーダは、車両用であれば、通常はその前面に設置され、先行車との車間距離や相対速度を検知し、検知された車間距離や相対速度を表示したり、かかる測定値に基づいて衝突防止を行う。また、レーダ取付位置を適当に変更することで、後方監視、側方監視、死角監視を行ったり、かかる監視に基づいて警報を行うことができる。

或いは、レーダの測定値に基づいて車間距離制御、自動ブレーキ制御などを行うことができ、このレーダはＡＣＣ（自動車間制御装置）、ＰＢＡ（プリクラッシュ・ブレーキアシスト）、ＰＳＢ（プリクラッシュ・シートベルト）システムに適用することができる。

このように、レーダは、車両の安全運転を支援することができ、ＩＴＳ（高度道路交通システム）を構成する重要システムとしても期待されている。また、従来から、かかるレーダは、軍用としても用いられている。

ＦＭ−ＣＷ(Frequency Modulated-Continuous Wave)レーダは、周波数変調した連続波を用いる。送信用のアンテナから放射される電磁波は、時間の経過と共に周波数が直線的に高くなる及び／又は低くなるように設定されている。すなわち、送信信号（電磁波：電波、光）の周波数と時間は比例している。要するに、送信信号の周波数は、周波数増加を行う場合であれば、時間が経過するにつれて高くなる。

送信信号をアンテナから送り出し、距離Ｒにある物標に当てると、反射して受信用のアンテナに戻ってくる。電磁波は、どの周波数でも速度が一定（ｃ＝光速）なので、反射波の時間と周波数の関係を示すグラフは、離隔に伴って少し右側にずれることとなる。このずれ量は、電磁波の遅延時間τ１である。

なお、距離Ｒだけ離れた物標までの電磁波の往復時間τ１＝２Ｒ／ｃである。ここで、電磁波の遅延時間τ１は、物標までの距離Ｒが遠いほど大きくなる。周波数掃引時間内において時間の経過と共に周波数は増加／又は減少するので、送信信号に対する受信信号の遅延時間τ１は、受信時における送信信号と受信信号の周波数差に比例することとなる。

これらの差の周波数をビート周波数ｆｂとし、掃引時間をΔｔ、掃引周波数幅をΔｆとすると、遅延時間τ１＝（１／ｃ）×２Ｒ×（ε_r）^1/2＝Δｔ／Δｆ＝ｆｂ∝Ｋｆｂの関係がある。Ｋは定数、ε_rは電磁波の伝搬媒質中の比誘電率であり、空気中では１となる。したがって、ビート周波数ｆｂを計測すれば、遅延時間τ１が判明し、遅延時間τ１が分かれば距離Ｒが判明する。これがＦＭ−ＣＷレーダの概念的な動作原理である。

ＦＭ−ＣＷ方式レーダの受信用アンテナの出力信号は、時間領域の波形である。受信用アンテナから出力される受信信号に送信信号をミキシングすると、ビート信号を得ることができる。フーリエ変換は、与えられた波形を多くの単純な正弦波に分解し、各正弦波の周波数成分を示す変換である。ビート信号の時間領域の波形にフーリエ変換を施すと、その周波数成分を取り出すことができる。

ビート信号をサンプリングしてＡＤ変換した場合、これは不連続値の集合であるため、デジタル的なフーリエ変換としては離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いることができる。周波数の掃引時間内で、ビート信号に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施すと、周波数スペクトルのようにビート信号の有する周波数の振幅が現れる。

離散フーリエ変換（ＤＦＴ）は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のアルゴリズムを用いて実行することができる。なお、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は、離散フーリエ変換の対称性に着目して、その演算量を減らし高速に変換を行う手法である。このように、ビート信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施すと、周波数軸上のビート周波数ｆｂに対応しているところに、ピークが現れることとなる。

上述のように、物標までの距離Ｒは、遅延時間τ１に比例し、遅延時間τ１はビート周波数ｆｂに比例するので、周波数軸上のビート周波数ｆｂの位置は、物標までの距離Ｒに対応することとなる。この周波数軸上のスペクトルを、周波数が距離に対応するという意味で「距離パワースペクトル」という。複数の物標がある場合には、その反射率に応じて複数のビート周波数のピークが距離パワースペクトル上に表れることとなる。また、周波数増加期間及び周波数減少期間の双方を周波数掃引時に設定すると、双方の期間におけるビート周波数の差から物標との間の相対速度を求めることもできる。

このようなＦＭ−ＣＷ方式のレーダは、例えば、下記特許文献１〜５に記載されている。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダでは、ＤＢＦ（デジタル・ビーム・フォーミング）方式のレーダが用いられている。ＤＢＦ方式のレーダは、実空間内において送信信号の電磁波をビームとして走査しているわけではなく、全方位からの干渉波を複数の受信用アンテナ素子で受信し、受信用アンテナ素子の物理的離隔距離に基づく受信信号間の位相差を調整することで、特定方位のみからの受信信号を再合成し、送信信号を仮想的に走査した場合に得られるデータを得る手法である。

なお、受信信号間の位相差を利用したモノパルス方式のレーダは、例えば、下記特許文献６に記載されている。

さらに、ＤＢＦ方式の限界を超えた超分解アルゴリズム(Superresolution Algorithm)のレーダも知られている、超分解アルゴリズムは、アレーアンテナを用いた信号の到来方向推定およびレーダターゲットの識別などにおいて、従来のビームフォーミング法並びにフーリエ変換の限界を超えた高分解能性を実現する手法の総称である。超分解アルゴリズムとしては、MUSIC法、ESPRIT法、MODE法などが知られている。

ところで、レーダ装置を例えば車両用のシステムに適用する場合には、物体をできるだけ早く検出し、制御を行うことが重要である。一方で、そのようなシステムに適用する場合は、ノイズを物体と検出する場合もあり、検出結果の信頼性向上のために、複数回の検出結果から物体を確定する方法がとられる。

ノイズの影響を受けずに、物体を検出するためのＦＭ−ＣＷレーダは、例えば下記特許文献７に記載されており、この文献は、ビート信号のピーク周波数を適切に検出するために判定閾値を適切に設定する方法を開示している。

また、受波器の出力に含まれるバックグラウンドノイズのレベルに応じて適切に検出感度を変化させたり、データ補間を行って、誤動作を無くすものは、例えば特許文献８に記載されている。

さらに、下記特許文献９では、距離センサと画像センサとによってそれぞれ検出された先行車両の位置、速度の相関関係を表わす値と、それぞれ算出された位置及び速度の信頼性に関する値を算出すると共に、算出した値に基づくセンサーフュージョンにより、それら車両が、監視対象である１つの車両であるか否かを判断している。
特開平１１−１３３１４２号公報 特開２０００−７５０２８号公報 特開２００３−２７０３４１号公報 特開２０００−２５８５２４号公報 特開２０００−９８３１号公報 特開平９−１５２４７８号公報 特開平８−２２６９６３号公報 特開平８−１８４６６６号公報 特開２００２−９９９０６号公報

しかしながら、上述の従来の物標検出装置、特に特許文献９に記載の物標検出装置においては、異なる種類のレーダを用いたセンサーフュージョンを行っているため、物標検出精度は高くなるが、その一方で、それぞれのレーダの検出結果が一致しない場合には最終結果が出せないので、検出周期が長くなる虞がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、物標を高速に検知することが可能な物標検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る物標検出装置は、第１検出範囲を有し距離パワースペクトルを得るための演算が長時間演算の第１レーダと、第１検出範囲に重複する第２検出範囲を有し距離パワースペクトルを得るための演算が短演算時間の第２レーダと、第１レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第１判定手段と、第２レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第２判定手段と、第１判定手段の存在判定結果から物標の存在を確定する存在確定手段と、存在確定手段によって前回の存在が確定した物標が、前回の存在判定で前記第１及び第２レーダの重複範囲において存在が確定した場合には、第２レーダの演算結果を第２判定手段に入力して、当該第２判定手段で前回の物標の確定後の今回の存在判定を行わせる指定手段とを備えることを特徴とする。

なお、「短演算時間」及び「長演算時間」なる用語は、互いに相対的な時間長の規定であることとする。

また、各レーダの演算結果は、例えばレーダ前方の領域における距離パワースペクトルであり、物標存在判定は特定の距離におけるスペクトルのレベルが閾値を超えているかどうかなどで判断することができる。

第1レーダの演算結果は、第２レーダの演算結果よりも短い時間で得ることができる。

この物標検出装置では、第１及び第２レーダの重複範囲において物標の存在が確定した場合には、次の物標の存在の有無は、低い確度であっても確定できるため、指定手段は、存在確定手段によって存在が確定した物標が重複範囲に存在する場合、短演算時間の第２レーダの演算結果を第２判定手段に入力し、前回の物標の確定後の今回の存在を、第２判定手段で判定させる。これにより、物標を高速に検知できる。今回の存在判定で確定した物標のデータは現在の制御に用いることができる。なお、重複領域では前回において物標が確定した場合には、この結果を用いて、今回において物標の確定を第２レーダ、第２判定手段で行うことができるが、非重複領域においては、前回確定後の物標が移動して入ってきた場合であっても、第２レーダの検出結果のみでは制御対象の制御は行わないことが好ましい。

第２の発明に係る物標検出装置は、第１検出範囲を有する長演算時間の第１レーダと、第１検出範囲に重複する第２検出範囲を有する短演算時間の第２レーダと、第１レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第１判定手段と、第２レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第２判定手段と、記第１判定手段の存在判定結果から物標の存在を確定する存在確定手段と、存在確定手段によって前回の存在が確定した物標が、前回の存在判定で前記第１及び第２レーダの重複範囲において存在が確定した場合には、第２レーダの演算結果を第２判定手段に入力して、当該第２判定手段で前回の物標の確定後の今回の存在判定を行わせる指定手段とを備え、重複範囲において物標の存在が確定した場合、指定手段は第１レーダの演算結果を第１判定手段に入力して第１判定手段で物標の存在判定を行わせ、第１判定手段が１回の物標存在判定を行う間に、第２判定手段が複数回の物標存在判定を行いつつ、第２判定手段の判定結果に基づいて制御対象の制御を行うことを特徴とする。

ここで、「制御対象」とは、例えばＡＣＣ、ＰＢＡ等のシステムのことである。

第１レーダは長演算時間であるので、相対的には第２レーダと比較して正確な演算を行うことができる。重複範囲において、物標の存在が確定している場合には、第２レーダの演算結果を第２判定手段に入力し、相対的に高速に演算を行うが、第１判定手段が１回の物標存在判定を行う場合には、指定手段は、第１レーダの演算結果を第１判定手段に入力して第１判定手段で物標の存在判定を行わせることで、より正確な判定結果を得ることができる。

すなわち、基本的には、重複範囲で物標存在が確定した場合には、第２レーダ及び第２判定手段を用いて高速の物標存在判定を行いつつ、第１レーダの演算も並行して行っており、第１レーダの演算結果がでた場合には、第１レーダ及び第１判定手段によって物標存在判定を正確に行い、高速性と正確性を両立させる。

第３の発明に係る物標検出装置は、重複範囲において物標の存在が確定した場合、第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、この第１判定手段の判定結果に基づいて制御対象の制御を行うことを特徴とする。すなわち、判定結果としては、第１判定手段の結果と、第２判定手段の結果があるが、第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、こちらの結果を制御に使用することで相対的に正確な制御を行うことができる。

第４の発明に係る物標検出装置は、重複範囲において物標の存在が確定した場合、第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量（相対速度や方位など）を、第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量で補正する補正手段を備えることを特徴とする。なお、演算結果から得られるとは、直接的に得られるという意味だけでなく、演算結果を得るためのデータを処理して得られるという意味を含む。

すなわち、重複範囲では同じ物標を第１及び第２レーダで検出しているが、第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を、補正手段によって、より正確な物標関係物理量に基づいて補正することで、第２レーダ側で得られる物標関係物理量の正確性を向上させることができる。

第５の発明に係る物標検出装置は、重複範囲における第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量に基づいて、重複範囲における第１レーダの第１検出範囲を制限することを特徴とする。

すなわち、第２レーダから物標関係物理量が得られた場合、物標の検出に必要な第１レーダの第１検出範囲を絞り込むことができるため、第１検出範囲を制限することで、演算時間を短縮し、高速な演算を行うことができる。

第６の発明に係る物標検出装置では、存在確定手段は、第１レーダと第２レーダの検出範囲の重複範囲において、第１判定手段と第２判定手段との判定結果から物体の存在を確定することを特徴とする。
重複範囲において、双方のレーダの判定結果（センサフュージョン）によって確定した物標は、検出結果の精度、信頼度が高いため、物標の確定後は、第２レーダでの物標判定を行う第２判定手段によって物標の存在判定を行っても、精度を高く保つことができる。
第７の発明に係る物標検出装置は、第１検出範囲を有する第１レーダと、第１検出範囲に重複する第２検出範囲を有し第１レーダよりも検出精度が低い第２レーダと、第１及び第２検出範囲の重複範囲において第１及び２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量の差が規定値以上の場合には、第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量で補正する補正手段を備える物標検出装置であり、第２レーダは複数の受信用アンテナ素子を備えたミリ波レーダであり、上記の物標関係物理量は、物標との間の距離及び物標に向かう方位であり、補正手段は、複数の受信用アンテナ素子から出力される信号の位相を、第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量に第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量が一致するまで移相させることで、補正を行うことを特徴とする。

この物標検出装置によれば、重複範囲では同じ物標を第１及び第２レーダで検出しているが、物標関係物理量の差が規定値以上の場合には、補正手段によって、第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を、より正確な第１レーダからの物標関係物理量に基づいて補正することで、第２レーダ側で得られる物標関係物理量の正確性を向上させることができる。

第８の発明に係る物標検出装置では、第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量は、外的要因による所定物理量に起因する誤差が既に修正されているものであることを特徴とする。ここで、所定物理量とは温度などの電子機器に影響を与える物理量のことである。第1レーダは所定物理量による誤差が補正された演算結果を出力するので、これに基づいて第2レーダの演算結果、物標関係物理量を補正すれば、すなわち、重複範囲における第1レーダの物標関係物理量に第2レーダの物標関係物理量をあわせれば、第2レーダの物標関係物理量を正確にすることができる。

第９の発明に係る物標検出装置では、補正手段は、第１又は第２レーダで検出された物標の周囲に他の物標が存在しない場合に補正を行うことを特徴とする。

この物標検出装置においては、物標の周囲に他の物標が存在すると、すなわち、路側物や障害物或いは車両が存在すると、演算結果にこれらの物標に基づくノイズが含まれることとなる。したがって、これらの物標が存在する場合は、補正の時期としては好適であるとは限らない。したがって、補正手段は、かかる時期ではない場合に補正を行い、より正確な補正を行うこととした。

補正手段が受信用アンテナ素子から出力される信号間の位相調整を行うと、レーダの指向性が変化する。すなわち、信号が同位相であれば信号強度は高くなるが、特定の方位に存在する物標からの信号強度を高くするためには、この物標からの反射波の信号強度が高くなるように信号間位相を調整すればよい。第２レーダから得られる物標関係物理量、この場合は方位であるが、これが温度等の影響により正確な値からずれている場合がある。この場合には、より正確な値を提供する第1レーダの物標関係物理量に、第２レーダの物標関係物理量が一致するまで、信号の位相を移相させることで、正確な補正を行うことができる。

本発明の物標検出装置によれば、物標を高速に検知することができる。

以下、実施の形態に係る物標検出装置について説明する。なお、同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、実施の形態に係る物標検出装置１００のブロック図である。

物標検出装置１００は、検出範囲Ｒ１を有する第１のレーダ１００ａと、検出範囲Ｒ２を有する第２のレーダ１００ｂと、双方のレーダ１００ａ，１００ｂの出力に基づいて演算を行う演算部１００ｃを備えている。扇形の遠距離狭角検出範囲Ｒ１と、扇形の近距離広角検出範囲Ｒ２とは、それぞれの中心を共通として、部分的に重複している。遠距離狭角検出範囲Ｒ１においては、非重複検出範囲をＲ２ａとし、重複検出範囲（重複範囲）をＲ１ｂとする。近距離広角検出範囲Ｒ２においては、左右の非重複検出範囲をＲ１ａ，Ｒ１ｃとし、中央の重複検出範囲をＲ２ｂとする。

検出範囲Ｒ１を有する第１のレーダ１００ａはＤＢＦ（デジタル・ビーム・フォーミング）のＦＭ−ＣＷ方式レーダであり、検出範囲Ｒ２を有する第２のレーダ１００ｂは、受信信号の位相差検出をする２チャンネル・モノパルス方式レーダである。

まず、第１のレーダ１００ａとしてのＦＭ−ＣＷ方式レーダについて説明し、次に、第２のレーダ１００ｂとしての２チャンネル・モノパルス方式レーダ１００ｂについて説明し、しかる後、これら複数のレーダを用いた物標検出装置の実施形態について説明する。
（第１のレーダ）

図２は、第１のレーダ１００ａとしてのＦＭ−ＣＷ方式レーダのブロック図である。

このＦＭ−ＣＷ方式レーダは、送信１チャネル、受信８チャネルのＤＢＦレーダである。したがって、受信用アレーアンテナ１は各チャネルに対応する８個の受信用アンテナ素子ＣＨ１〜ＣＨ８を備えている。各アンテナ素子ＣＨ１〜ＣＨ８はアイソレータ群１２を構成する個々のアイソレータを介して、それぞれに対応するミキサ１１−１〜１１−８に接続されている。

ミキサ１１−１〜１１−８は、各アンテナ素子に到達した受信信号に、送信信号の一部をミキシングして、ビート信号を得る。ミキサ１１−１〜１１−８には、ローカル信号としての送信信号成分が与えられる。詳説すれば、この送信信号成分は、電圧制御型発振器（ＶＣＯ）１４から、分岐回路１５およびアイソレータ群１３を介して、ミキサ１１−１〜１１−８に与えられる。

電圧制御型発振器１４は、中心周波数がｆ０（たとえば６０ＧＨｚ）のバラクタ制御型ガン発振器であり、変調用の直流電源２２から出力される制御電圧によって、ｆ０±ΔＦまでの被変調波を出力する。すなわち、電圧制御型発振器１４に入力される制御電圧が上昇すると、電圧制御型発振器１４から出力される電圧の周波数が高くなり、電圧制御型発振器１４に入力される制御電圧が低下すると、電圧制御型発振器１４から出力される電圧の周波数が低くなる。

直流電源２２は変調用信号源２３の制御により周期的に出力電圧値を変化させる。電圧制御型発振器１４へ入力される制御電圧は、三角波であるとする。

電圧制御型発振器１４から出力されたＦＭ被変調波は、分岐回路１５を介して送信用アンテナ２１に与えられた送信信号として放射される。送信用アンテナ２１から出力される送信信号の周波数の時間波形は、電圧制御型発振器１４へ入力される制御電圧に比例するので、三角波となる。

一方、電圧制御型発振器１４から出力されたＦＭ被変調波は、分岐回路１５によって８チャネルに分岐されてローカル信号となり、各ミキサ１１−１〜１１−８において８チャネルの受信信号とそれぞれミキシングされ、チャネル別ビート信号を生成する。各チャネル毎のビート信号は、目標物までの距離や相対速度に応じて変化する。すなわち、ビート信号から、距離や相対速度を求めることができる。以下、詳説する。

まず、目標物の相対速度が零の場合のビート周波数変化について説明する。

図３（ａ）は、電圧制御型発振器１４（送信用アンテナ２１）から出力される送信信号周波数（＝ＶＣＯへの制御電圧に比例）の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度が零の目標物から再放射されて各アンテナ素子ＣＨ１〜ＣＨ８から出力される受信信号周波数の変化とを示したグラフである。このグラフの縦軸は周波数、横軸は時間を示す。

なお、図３（ａ）における実線は、送信信号周波数の時間的変化を示し、破線は受信信号周波数の時間的変化を示している。図３（ｂ）は、目標物の相対速度が零の場合において、各ミキサの出力電圧（ビート信号）の周波数（ビート周波数）を示すグラフであり、時間軸（横軸）は図３（ａ）とタイミングを一致させてある。なお、送信信号周波数と受信信号周波数の差分が、ビート周波数となる。

このグラフから判るように、送信信号には、連続波に三角状の周波数変調を掛けた変調信号を用いる。変調波の中心周波数はｆ０、周波数偏移幅はΔＦ、三角波の繰り返し周波数はｆｍである。

図３（ａ）に示すように、送信信号の送信タイミングと、受信信号の受信タイミングとの間には、目標物の相対速度が零のときには、目標物までの距離Ｒに応じた遅延時間τ１（τ１＝２Ｒ／ｃ：ｃは光速）が生じる。

次に、目標物の相対速度がＶの場合のビート周波数変化について説明する。

図４（ａ）は、電圧制御型発振器１４から出力される送信周波数の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度がＶの目標物から再放射されて各アンテナ素子ＣＨ１〜ＣＨ８から出力される受信周波数の変化とを示したグラフであり、縦軸に周波数、横軸に時間を示す。

なお、図４（ａ）における実線は、送信信号周波数の時間的変化を示し、破線は受信信号周波数の時間的変化を示している。図４（ｂ）は、目標物の相対速度がＶの場合の各ミキサの出力電圧（ビート信号）の周波数（ビート周波数）を示すグラフであり、時間軸（横軸）は図４（ａ）とタイミングを一致させてある。

送信信号の送信タイミングと、受信信号の受信タイミングとの間には、目標物の相対速度がＶのときには、目標物までの距離Ｒに応じた遅延時間τ１（τ１＝２Ｒ／ｃ：ｃは光の速度）と、相対速度Ｖに相当する周波数偏移Ｄを受ける。なお、図４（ａ）に示す例は、受信信号周波数が同グラフにおいて上方に偏移しており、目標物が接近する場合を示している。これはドップラ効果に起因する。

相対速度が零のときのビート周波数をｆｒ、相対速度Ｖのときのドップラ周波数をｆｄ、周波数が増加する区間（アップ区間）のビート周波数をｆｂ１、周波数が減少する区間（ダウン区間）のビート周波数をｆｂ２とすると、ｆｂ１＝ｆｒ−ｆｄ、ｆｂ２＝ｆｒ＋ｆｄが成立するので、これをｆｒとｆｄについて解けば、ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２、ｆｄ＝（ｆｂ１−ｆｂ２）／２となり、目標物の距離Ｒと速度Ｖを以下の式により求めることができる。
R=(C/(4・ΔF・fm))・fr=(C/(4・ΔF・fm))・(fb1+fb2)/2
V=(C/(2・f0))・fd=(C/(2・f0))・(fb1-fb2)/2

すなわち、周波数アップ区間のビート周波数ｆｂ１と、周波数ダウン区間のｆｂ２を測定すれば、任意のビーム方向について目標物の距離Ｒおよび相対速度Ｖを求めることができるので、ビーム走査を行いながら距離Ｒおよび速度Ｖを順次算出すれば、目標物の方位、距離、速度を探知することができる。

再び、図２を参照すると、ミキサ群１１、アイソレータ群１２、１３、発振器１４、分岐回路１５で構成される高周波回路１０の後段に、低雑音増幅器２４、高速Ａ／Ｄ変換器２５、ＤＢＦ信号処理部２６、複素ＦＦＴ演算部２７が設けられている。

低雑音増幅器（アンプ）２４は、ミキサ１１−１〜１１−８から出力された８チャネルのビート信号をパラレルに増幅するものである。また、アンプ２４は、アンチエリアシングのためにカットオフ周波数７７ｋＨｚのローパスフィルタを内蔵している。

高速Ａ／Ｄ変換器２５は、８チャネルの各ビート信号をパラレル且つ同時にＡ／Ｄ変換する回路であり、２００ｋＨｚでビート信号のサンプリングを行う。このサンプリング周波数で、ＦＭ変調における三角波の周波数アップ区間と周波数ダウン区間において、それぞれ１２８ポイントのサンプリングを行う。

ＤＢＦ信号処理部２６は、高速Ａ／Ｄ変換器２５からチャネル別のデジタル・ビート信号を取得し、ＤＢＦ処理および距離・速度演算を行ってターゲット（目標物）の認識処理を行う。複素ＦＦＴ演算部２７は、ＤＢＦ信号処理部２６における一連の処理の中の複素ＦＦＴ演算を代行して実行する演算部であり、ＤＢＦ信号処理部２６からチャネル別デジタル・ビート信号を受け取り、これに対して複素ＦＦＴ演算を実施してその結果をＤＢＦ信号処理部２６に戻す。なお、各チャネルごとに得られるビート信号を複素ＦＦＴ演算して得られるパワースペクトルを、周波数が距離に対応するため「距離パワースペクトル」と呼ぶ。距離パワースペクトルの例を図５に示す。

ＤＢＦ信号処理部２６では、フェーズドアレーアンテナレーダの移相器の機能をデジタル信号処理で行うことで、ビーム走査やサイドローブ特性等の調整をデジタル状態で行うものであり、全てのアンテナのチャネルからの受信信号をＡＤ変換後に一旦取り込んだ後、各チャネルのビート信号に基づいて、目標物の方位θにおける距離Ｒと速度Ｖを演算する。ビーム走査の方位は任意に設定することができる。

すなわち、ビームを送信する車両の進行方向Ｘに対して、角度θの方向から到来する電波を間隔ｄで配列されたｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナで受信する場合（本例ではｎ＝８個）、アンテナ素子（ＣＨ１）に対する電波の伝搬経路長を基準とすると、アンテナ素子（ＣＨ２）、…、アンテナ素子（ＣＨｎ）に対する各伝搬経路長は、それぞれｄｓｉｎθ、…、（ｎ−１）ｄｓｉｎθだけ長くなる。したがって、その分だけアンテナ素子（ＣＨ２）、…、アンテナ素子（ＣＨｎ）に到達する電波の位相がアンテナ素子（ＣＨ１）に到達する電波の位相よりも遅れる。

この遅れ量は、それぞれ（２πｄｓｉｎθ）／λ、…、（２（ｎ−１）πｄｓｉｎθ）／λとなる。ここで、λは電波の波長である。この遅れ分だけチャネル毎に位相を進めて合成することにより、θ方向からの電波が全アンテナ素子において同位相で受信されたものと同様となり、指向性がθ方向に向けられたことになる。すなわち、目的の角度θからの受信信号を検出できるように、各チャネルの信号の位相を調整すれば、この調整量が角度θに対応する。

このように、ＤＢＦの大きな特徴は、全アンテナ素子（全受信チャネル）の信号を一旦デジタル信号として取り込んでしまうと、それをもとに任意の方向にビーム合成ができるため、一回の信号取り込みで複数のビームを形成することができることにあり、かかるデジタル処理はＤＢＦ信号処理部２６によって実行される。

ＤＢＦ信号処理部２６は、高速Ａ／Ｄ変換器２５からチャネル別デジタル・ビート信号を取得し、ＤＢＦ処理および距離・速度演算を行って物標（目標物）の認識処理を行う。なお、本実施形態のビーム振り幅は、−１０度〜＋１０度までであり、０．５度刻みの角度分解能で４０ビームの形成を実行する。

角度毎に合成したビーム信号から、上述の式により、角度毎の相対速度、相対距離を算出し、これらの情報から目標物の認識処理を行う。目標認識処理は用途に応じて従来技術を適用すればよい。

上述のように、ＤＢＦ信号処理部２６は、高速Ａ／Ｄ変換器２５からチャネル別デジタル・ビート信号を取得し、複素ＦＦＴ演算部２７でチャネル別信号を複素ＦＦＴ演算し、ＦＦＴ演算の結果から距離パワースペクトルを演算し、位相遅れ量を考慮することにより、角度θに対するビームを合成し、合成したビームに対して距離Ｒと速度Ｖを演算する処理を行うことで、所望の方向θにおける物標の距離ＲとＶを演算して、目標物を認識する。

複素ＦＦＴ演算部２７は、上述のように、ＤＢＦ信号処理部２６における一連の処理の中の複素ＦＦＴ演算を代行して実行する演算部であり、ＤＢＦ信号処理部２６からチャネル別デジタル・ビート信号を受け取り、これに対して複素ＦＦＴ演算を実施してその結果をＤＢＦ信号処理部２６に戻す。

なお、上述のように、各チャネルビート信号をサンプリングしてＡＤ変換した場合、これは不連続値の集合であるため、これを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）でＤＦＴ処理すると、周波数軸上のビート周波数ｆｂに対応しているところにピークが現れるが、周波数軸上のビート周波数ｆｂの位置は、物標までの距離Ｒに対応することとなる。各チャネルの周波数スペクトルが得られた場合に、チャネル間の位相を調整すれば特定の指向角における距離パワースペクトルを得ることができる。
（第2のレーダ）

図６は、第２のレーダ１００ａとしての２チャンネル・モノパルス方式レーダのブロック図である。

２チャンネルのモノパルス方式レーダは、物標としての目標物Ｍからの反射波Ｒｅｆを、離隔配置された２つの受信用アンテナ素子Ａ１，Ａ２で受信する。これらのアンテナＡ１，Ａ２の間隔をＤとすると、車両の前方方向からの角度、すなわち、受信信号の入射角θは、２つの受信信号の経路差を「ｘ」とすると、ｘ＝Ｄｓｉｎθ≒Ｄθで与えられ、この経路差「ｘ」に基づく位相差Δφ＝２π（ｘ／λ）で与えられ、θ≒Δφ・λ／（２π・Ｄ）で与えられる。

処理回路５０は、送信用アンテナ５２に信号を伝達する発振器５３と、受信用アンテナ素子Ａ１，Ａ２からの信号に発振器５３の出力を混合するミキシング回路ＭＸ１，ＭＸ２と、ミキシング回路ＭＸ１，ＭＸ２によって低周波化された受信信号が入力される演算部５１とを備えている。演算部５１が、入力される２つの受信信号の、位相差Δφを計測すれば、角度θを求めることができる。なお、位相差Δφは、２つの受信信号を方形波に変換し、方形波間の排他的論理和などをとり、その出力の期間をカウンタでカウントすれば求めることができる。

また、発振器５３を電圧制御型発振器として、送信信号に三角波の制御電圧を入力すると、ＦＭ変調された送信信号が送信用アンテナ２１から出力されることになり、送信信号と受信信号をミキシングしてなるビート信号は、高速フーリエ変換すると、物標までの距離に応じたパワースペクトルとなる。角度θにおける距離パワースペクトルが必要な場合は、２つの受信信号のパワースペクトルの角度θに対応した位相差Δφだけ、位相が進んだ方のスペクトルを遅らせ、同相で増幅すればよい。

また、角度情報を加えない場合は、受信信号から、広角の検出範囲内における全方位検出値の方位平均の距離パワースペクトルを得ることができる。この２チャンネル・モノパルス方式レーダは、ＤＢＦのＦＭ−ＣＷ方式レーダと比較して、演算量が少ないため、高速に出力を出すことができ、十分な検出精度が得られるが、ＤＢＦ方式レーダと比較すると検出精度は劣る。
（第１実施形態）

図７は、第１実施形態に係る物標検出装置の検出アルゴリズムを説明するための車両の状態を示す図である。

自車両Ｓ１が第１レーダ１００ａで遠距離狭角検出範囲Ｒ１を走査しつつ、第２レーダ１００ｂで近距離広角検出範囲Ｒ２を走査しながら、走行している状態が示されている。同図では、自車両Ｓ１の前方には、先行車Ｓ３が走行中である状態が示されている。近距離広角検出範囲Ｒ２における先行車Ｓ３の後部位置をＰ２とする。

第2レーダ１００ｂ（検出範囲Ｒ２）から得られる方位平均の距離パワースペクトル（演算結果）は、物標までの距離（受信信号周波数）と受信レベル（ｄＢｓｍ）の関係を示す（図示せず）。このスペクトルでは、先行車Ｓ３の後部位置Ｐ２において、ピークが観察される。すなわち、このスペクトルは、位置Ｐ２に、反射波が得られる物標（目標物）が存在するということを意味する。

したがって、レーダからのスペクトルに適当な閾値を設定しておき、スペクトルの例えば位置Ｐ２におけるピークが当該閾値を超えた場合には、物標が存在すると判定することができる。これを存在の検出とする。但し、一度の検出では存在の確度は低いため、数度の検出が行われた場合に、その存在を確定する。

第１レーダ１００ａ（検出範囲Ｒ１）から得られる方位平均の距離パワースペクトル（演算結果）も、物標までの距離（受信信号周波数）と受信レベル（ｄＢｓｍ）の関係を示す（図示せず）。このスペクトルでは、先行車Ｓ３の後部位置Ｐ２において、ピークが観察される。すなわち、このスペクトルでも、位置Ｐ２に、反射波が得られる物標（目標物）が存在するということを意味する。

演算部１００ｃには、第１レーダ１００ａのスペクトル（演算結果）が入力され、上記閾値判定によって物標存在検出が行われる（第１判定手段）。

演算部１００ｃには、第２レーダ１００ｂのスペクトル（演算結果）が入力され、それぞれ、上記閾値判定によって物標存在検出が行われる（第２判定手段）。

なお、上述のように、第1レーダ１００ａでは演算量が多く、第2レーダ１００ｂでは演算量が少ない。これは相対的なものである。したがって、第1レーダ１００ａの演算時間は長時間であり、第2レーダ１００ｂの演算時間は短時間である。もちろん、これも相対的なものであり、本例では長時間とはいっても数十分というようなオーダではない。

高精度の演算結果が必要な場合には、第１レーダ１００ａの演算結果を用い、高速な演算を行う場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果を用いる傾向でデータ処理することが好ましいが、重複範囲Ｒ２ｂ内で物標の存在が確定している場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果に基づく第２判定手段の信頼性は高くなるので、この場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果を選択して第２判定手段で物標の存在判定を行わせる（指定手段）。

以上、説明したように、この物標検出装置は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１を有する長演算時間の第１レーダ１００ａと、遠距離狭角検出範囲Ｒ１に重複する近距離広角検出範囲Ｒ２を有する短演算時間の第２レーダ１００ｂと、第１レーダ１００ａの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第１判定手段と、第２レーダ１００ｂの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第２判定手段と、第１判定手段の存在判定結果から物標の存在を確定する存在確定手段と、存在確定手段によって前回の存在が確定した物標が（図８（ｂ）の演算期間Ｔ５以降）、第１及び第２レーダの重複範囲Ｒ２ｂにおいて存在する場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果を第２判定手段に入力して、当該第２判定手段で前回の物標の確定後の今回の存在判定を（図８（ｂ）の演算期間Ｔ６内の演算期間ｔ１〜ｔ５で）行わせる指定手段とを備えている。なお、「短演算時間」及び「長演算時間」なる用語は、互いに相対的な時間長の規定である。

この物標検出装置では、第１及び第２レーダの重複範囲Ｒ２ｂにおいて物標の存在が確定した場合には、次の物標の存在の有無は、低い確度であっても確定できるため、指定手段は、存在確定手段によって存在が確定した物標が重複範囲に存在する場合、短演算時間の第２レーダ１００ｂの演算結果を第２判定手段に入力し、前回の物標の確定後の今回の存在を、第２判定手段で判定させる。これにより、物標を高速に検知できる。もちろん、第２判定手段は、第１判定手段とのセンサーフュージョンを行うことで、さらに高速性と正確性を両立させることができるようになる。今回の存在判定で確定した物標のデータは現在の制御に用いることができる。なお、重複領域では前回において物標が確定した場合には、この結果を用いて、今回において物標の確定を第２レーダ１００ｂ、第２判定手段で行うことができるが、非重複領域においては、前回確定後の物標が移動して入ってきた場合であっても、第２レーダ１００ｂの検出結果のみでは制御対象の制御は行わないことが好ましい。
すなわち、図１の検出範囲Ｒ１ａ、Ｒ２ｃ（非重複領域）内に、確定後の物標が移動して入ってきた場合であっても、第２レーダ１００ｂの検出結果のみでは制御対象の制御は行わないことが好ましい。一方、検出範囲Ｒ１ａにおいては、高精度な第１レーダ１００ａで物標を検出した場合は、この結果を用いて制御を行うことができる。なお、外側の検出範囲Ｒ２ａ，Ｒ２ｃのみに存在していた物標の確定を行わず、物標が重複領域に入ってきた場合には、検出範囲Ｒ２ａ、Ｒ２ｃの情報を用いて、重複範囲と非重複範囲との境界付近に重点的検出範囲を設定して検出範囲を狭めることで、演算量を低減させて物標の確定までの演算時間を短縮し、制御を行える状態にすることが好ましい。また、このような場合においても、第２レーダ１００ｂだけでは、物標の存在の有無の確定を行わず、第１レーダ１００ａで物標の確定を行うこともできる。すなわち、上述の実施形態では、重複領域Ｒ２ｂにおいて物標の存在を確定しているが、物標の存在は領域Ｒ１ａでも確定することができる。

また、上述の装置では、例えば従来の４〜５倍の演算周期で衝突判定を行うことができるため、例えば、これを用いた衝突回避システムに適用する場合、これに用いられる衝突予測時間を短時間で求めることができる。この結果、制御時における警報、ブレーキ、シートベルトなどをリアルタイムに制御することができる。

以下、詳説する。

図８は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。各演算期間で「検出」が行われているかどうかは、場合によって異なるため、同図では「判定中」で示す。

同図（ａ）は、第１レーダ（ＤＢＦ−ＦＭ−ＣＷレーダ）のみで判定を行うタイムチャートを示し、同図（ｂ）は第１及び第２レーダ（モノパルス方式レーダ）を用いて判定を行うタイムチャートを示す。

ＤＢＦのＦＭ−ＣＷ方式レーダ（検出範囲Ｒ１を検査）は、演算量が多い（距離パワースペクトルを得るための演算時間が長い）が検出精度が高く、また、モノパルス方式レーダ（検出範囲Ｒ２を検査）は、演算量が少なく（距離パワースペクトルを得るための演算時間が短い）、十分な検出精度が得られるもののＤＢＦ方式に比べると検出精度が劣るという特性を有する。

同図（ａ）の例では、演算期間Ｔ１〜Ｔ４における判定結果に応じて、演算期間Ｔ５において物標存在の「確定」がなされ、この確定後の演算期間Ｔ６において「確定」が行われ、各確定の演算期間の終了時において制御対象（ＡＣＣシステムなど）の制御が行われる。車両制御としては、車間距離制御、自動ブレーキ制御、ＰＢＡ（プリクラッシュ・ブレーキアシスト）、ＰＳＢ（プリクラッシュ・シートベルト）システムの制御が挙げられる。

同図（ａ）における制御周期は、以下に説明する同図（ｂ）における制御周期と比較すると、相対的には長時間ということになる。

同図（ｂ）の例では、遠距離狭角検出範囲Ｒ１を走査するＦＭ−ＣＷ方式レーダの１つの演算期間（例えば、Ｔ１）において、近距離広角検出範囲Ｒ２を走査するモノパルス方式レーダでは５つの演算期間（ｔ１〜ｔ５）が設定されている。すなわち、第1のレーダ１００ａ（ＤＢＦのＦＭ−ＣＷ方式レーダ：図１参照）が１つの出力（距離パワースペクトル）を発生する間に、第２のレーダ１００ｂ（モノパルス方式レーダ：図１参照）は５つの出力（距離パワースペクトル）を発生する。

演算部１００ｃ（図１参照）は、それぞれから出力された距離パワースペクトルに閾値を設定しておき、この閾値を受信レベルが超えた場合に、物標が存在するものと判定し、１度の検出が行われる。

同図（ｂ）では、近距離広角検出範囲Ｒ２の１度の演算期間内において、物標の存在が一度検出された場合には、「高速検出フラグ（検出フラグ：確度レベルＬ」を１とし、高速検出フラグが１である演算期間の数（本例の場合は、数＝５（ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５）が、遠距離狭角検出範囲Ｒ１の１つの演算期間（＝Ｔ１）内でカウントされる。

遠距離狭角検出範囲Ｒ１の１度の演算期間内において、物標の存在が一度検出された場合（距離パワースペクトルの受信レベルが閾値を超えた場合）には、「高精度検出フラグ（検出フラグ：確度レベルＭ）」を１とし、高精度検出フラグが１である演算期間の数がカウントされ、カウント値が規定値を超えた場合には、物標の存在が確定し、「確定フラグ（検出フラグ（確度レベルＨ））が１となる（演算時間Ｔ５において確定フラグがたつ）。

すなわち、ある演算期間（Ｔ１）内において、確度レベルＬの検出フラグが規定数以上あり、確度レベルＭの検出フラグもたち、Ｔ１〜Ｔ５の期間内において、確度レベルＭの検出フラグの数が規定値を超えた場合には、確度レベルＨの検出フラグ、すなわち、確定フラグがたつ（演算期間Ｔ５参照）。なお、確度レベルＬ、Ｍ、Ｈは、それぞれ、確度が低い状態、中間の状態、高い状態を示す。確定フラグＨがたった場合には、同一物標が重複範囲内に位置している旨が確定する。

演算期間Ｔ５において、物標の存在が「確定」した場合、その次の演算期間Ｔ６では、第２レーダ１００ｂの演算結果を採用して、その演算期間毎に制御を行う。すなわち、制御周期は同図（ａ）よりも短縮されている。

換言すれば、重複範囲Ｒ２ｂにおいて物標の存在が確定した場合、指定手段は第１レーダ１００ａの演算結果を第１判定手段（Ｒ１の演算期間Ｔ６）に入力して第１判定手段で物標の存在判定を行わせ、第１判定手段が１回の物標存在判定を行う間に、第２判定手段が複数回の物標存在判定を行いつつ、第２判定手段（Ｒ２の演算期間Ｔ６内の各演算期間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５）の判定結果に基づいて制御対象の制御を行っている。

第１レーダ１００ａは長演算時間であるので、相対的には第２レーダ１００ｂと比較して正確な演算を行うことができる。重複範囲Ｒ２ｂにおいて、物標の存在が確定している場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果を第２判定手段に入力し、相対的に高速に演算を行うが、第１判定手段が１回の物標存在判定を行う場合には（演算期間Ｔ６）、指定手段は、第１レーダ１００ａの演算結果を第１判定手段に入力して第１判定手段で物標の存在判定を行わせることで、より正確な判定結果を得ることができる。

すなわち、基本的には、重複範囲Ｒ２ｂで物標存在が確定した場合には、第２レーダ１００ｂ及び第２判定手段を用いて高速の物標存在判定を行いつつ、第１レーダ１００ａの演算も並行して行っており、第１レーダ１００ａの演算結果がでた場合には、第１レーダ及び第１判定手段によって物標存在判定を正確に行い、演算期間Ｔ６の終了時期に制御を行い、高速性と正確性を両立させる。

換言すれば、重複範囲Ｒ２ｂにおいて物標の存在が確定した場合（演算期間Ｔ５）、第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には（演算期間Ｔ６）、この第１判定手段の判定結果に基づいて制御対象の制御を行っている。物標存在の判定結果としては、第１判定手段の結果と、第２判定手段の結果があるが、第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、こちらの結果を制御に使用することで相対的に正確な制御を行うことができるのである。

なお、従来から知られる２つの異なるレーダを用いた場合のセンサ−フュージョンの手法も採用することができる。また、レーダの演算結果を互いに補うこともできる。

図９は、車両走行中の近距離広角検出範囲Ｒ２内の物標認識処理を行うフローチャートである。

まず、重複範囲Ｒ２ｂ内において、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と同一の物標を検出しているかどうかについて判定する（Ｓ１０１）。すなわち、重複領域Ｒ２ｂにおいて存在が確定した物体に関して、双方のレーダによる相対速度と方位が一致（差が規定値以内）であれば、同一物体であると判断できる。判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、ステップＳ１０２に進み、「Ｎｏ」である場合は、今回の処理を終了する。

ステップＳ１０２では、物体確定フラグ（Ｈ）がセットされているかどうかについて判断する。判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、車両制御を行い（Ｓ１０３）、「Ｎｏ」である場合は、今回の処理を終了する。

図１０は、車両走行中の遠距離狭角検出範囲Ｒ１内の物標認識処理を行うフローチャートである。まず、遠距離狭角検出範囲Ｒ１内において物標が検出されているかどうかについて判定する（Ｓ２０１）。判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、ステップＳ２０２に進み、「Ｎｏ」である場合は、今回の処理を終了する。

ステップＳ２０２においては、連続して同一物標を検出し、かつ、規定回数以上検出したかどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、物標確定フラグをセットし（Ｓ２０３）、「Ｎｏ」である場合は、今回の処理を終了する。物標確定フラグがセットされた場合には、演算結果から得られる物標関係物理量（方位、相対速度等）に基づき、車両制御を行う（Ｓ２０４）。

図１１は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。各演算期間で「検出」が行われているかどうかは、場合によって異なるため、同図では「判定中」で示す。第２判定手段の演算期間ｔ１〜ｔ５は、第１判定手段の各演算期間Ｔ１〜Ｔ７内において、複数存在する。遠距離狭角検出範囲Ｒ１における物標存在判定を行う第１判定手段において、物標の存在が確定した場合（演算期間Ｔ５）、この演算期間内において、近距離広角検出範囲Ｒ２では５つの演算期間が設定され、各演算期間内における物標（先行車両）Ｓ３の位置をｂ１〜ｂ５で示す。また、物標の存在確定後の演算期間Ｔ６における先行車両Ｓ３の位置をｃ１〜ｃ５で示す。

図１２は、走行中の車両の状態を示す図である。同図では、自車両Ｓ１の前方には先行車両Ｓ３が存在し、先行車両Ｓ１は自車両に対して相対的に接近している状態が示されている。

重複範囲内Ｒ２ｂにおいて物標の存在が確定した場合（演算期間Ｔ５）、これ以降の第２レーダ１００ｂ（図１参照）の演算期間（位置ｂ５，ｃ１〜ｃ５に対応）では、第２レーダ１００ｂの各演算結果から得られる物標関係物理量（方位、相対速度）は、第１レーダ１００ａ（図１参照）の演算期間Ｔ５で求められた物標関係物理量（方位、相対速度）に基づいて補正される。すなわち、本例では、第１レーダ１００ａの物標関係物理量は、位置ｂ４において更新されており、この第１レーダ１００ａで求められている物標関係物理量に基づいて、位置ｂ５以降において第２レーダ１００ｂで求められた物標関係物理量は補正される。

例えば、位置ｂ４における第２レーダ１００ａの物標関係物理量が、このときの第１レーダ１００ａの物標関係物理量に一致する補正量を演算し、この補正量で位置ｂ５以降において第２レーダで求められた物標関係物理量、演算結果を補正することとする。

例えば、物標関係物理量が物標の方位である場合、位置ｂ４に対応する時間において、第１レーダ１００ａで求められる方位が１０．５度であり、第２レーダ１００ｂで求められる方位が１０度である場合には、＋５％のずれが補正量となり、位置ｂ５では、第２レーダ１００ｂで求められた方位に５％を乗ずればよい。

なお、補正量のとり方については、各物標関係物理量の差分をとったり、これまでの差分の変化率からの推定値を用いたりすることもできる。また、物標関係物理量としては、物標の方位（車両前方方向距離、車両横方向距離）、相対速度であるが、この情報の更新タイミングを考慮して補正を行うもできる。なお、上述の例では、位置ｂ４において第１レーダ１００ａの物標関係物理量が更新され、次の演算期間も同じタイミングで物標関係物理量が更新されることとしている。

補正を行うためには、位置ｂ４における、第２レーダ１００ｂで求められた物標関係物理量が、第１レーダ１００ａで求められた物標関係物理量に一致していることとなるように、第２レーダ１００ｂの受信用アンテナ素子からの信号の位相を移相すればよい。上記の例では、補正量を比率として求めて、これを後の演算期間（ｂ５以降）の物標関係物理量に乗じることとし、これに対応する分だけ信号を移相させている。

図１３は、上述の補正を用い、車両走行中の近距離広角検出範囲Ｒ２内の物標認識処理を行うフローチャートである。

ステップＳ１０１〜Ｓ１０３は、図９に示したものと同一であるため、説明を省略する。本例では、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との間に、補正用のステップＳ３０１、Ｓ３０２を有する。

すなわち、物標確定フラグがセットされている場合（Ｓ１０２）、遠距離狭角検出範囲Ｒ１における物標関係物理量（距離、相対速度）と、近距離広角検出範囲Ｒ２における物標関係物理量（距離、相対速度）との差が、規定値以上であるかを判定する（Ｓ３０１）。判定結果が「Ｎｏ」である場合には、現在の第２レーダ１００ｂの物標関係物理量を信頼して車両制御を行う（Ｓ１０３）。また、判定結果が「Ｙｅｓ」である場合は、近距離広角検出範囲Ｒ２における物標関係物理量を補正し（Ｓ３０２）、補正された物標関係物理量を用いて車両制御を行う（Ｓ１０３）。なお、補正の方法は上述の通りである。

以上の通り、この物標検出装置では、重複範囲Ｒ２ｂにおいて物標の存在が確定した場合、第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果から得られる物標関係物理量（相対速度や方位など）を、第１レーダ１００ａの演算結果から得られる物標関係物理量で補正する補正手段を備えている。

すなわち、重複範囲Ｒ２ｂでは同じ物標を第１レーダ１００ａ及び第２レーダ１００ｂで検出しているが、第２レーダ１００ｂの演算結果から得られる物標関係物理量を、補正手段によって、より正確な物標関係物理量に基づいて補正することで、第２レーダ側で得られる物標関係物理量の正確性を向上させることができる。

図１４は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。各演算期間で「検出」や「確定」が行われているかどうかは、場合によって異なるため、同図では「判定中」で示す。

図１５は、走行中の車両の状態を示す図である。

先行車両Ｓ３は、自車両Ｓ１に対して相対的に近接する方向に移動している。時間の経過に伴って、自車両Ｓ１に対する先行車両Ｓ３の相対位置はｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，Ｃとなる。第１レーダ１００ａの演算には時間がかかるため、第１レーダ１００ａの演算が終了してから物標を確認しようとすると、物標は時々刻々と移動しているので、文字通り、第１レーダ１００ａによる物標存在判定結果は、判定中のままであることが考えられる。

そこで、演算に時間のかかる第１レーダ１００ａの第１検出範囲Ｒ１を制限することで、演算結果を算出する時間を短縮し、物標存在の「確定」が行われた場合には、第２レーダ１００ｂの演算結果の信頼性が向上するので、この演算結果を利用して制御を行うこともできるようになる。なお、第２レーダ１００ｂの演算時間は、例えば、第１レーダ１００ａの演算時間の１／４である。

第１検出範囲Ｒ１の制限においては、第２検出範囲Ｒ２において得られた物標関係物理量を用いる。すなわち、第２レーダ１００ｂの物標関係物理量（方位、距離）に物標が存在するものと考えられるので、存在すると思われる物標を含む領域に第１検出範囲Ｒ１を縮小する。この際、さらに舵角情報を用いることもできる。例えば、ＤＢＦ−ＦＭ−ＣＷ方式レーダにおいては、ＤＦＴスキャン又はＤＦＴ演算範囲を設定する。この範囲内における距離パワースペクトル（ＦＦＴ演算結果）に閾値以上のピークが存在する場合、各チャネルの距離パワースペクトルから方位に依存したパワースペクトルを求めることもできる。

この物標検出装置では、重複範囲Ｒ２ｂにおける第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量に基づいて、重複範囲Ｒ２ｂにおける第１レーダの第１検出範囲を制限する。第２レーダ１００ｂから物標関係物理量が得られた場合、物標の検出に必要な第１レーダ１００ａの第１検出範囲Ｒ１を絞り込むことができるため、第１検出範囲Ｒ１を制限することで、演算時間を短縮し、高速な演算を行うことができる。

次に、物標の存在を確定する手順について詳細に説明する。

図１６は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。

遠距離狭角検出範囲Ｒ１の最初の演算期間Ｔ１において物標の存在判定演算の結果が「検出」を示すものであり（高精度検出フラグ＝１）、演算期間Ｔ１の間に近距離広角検出範囲Ｒ２において５回の物標の存在判定演算（ｔ１〜ｔ５）が行われた場合、センサーフュージョンにより物標の存在を判定する。

すなわち、センサーフュージョンでは、第１及び第２のレーダで少なくとも１回の物標が「検出（確度レベルＬ）」され、且つ、例えば、第２のレーダで１つの演算期間Ｔ１内に所定回数（例えば３回）以上の「高速検出フラグ」がたった場合に、この演算期間Ｔ１内で物標が「検出（確度レベルＭ）」されたものと判定され、この条件を満たさない場合には、物標は「未検出」であるものと判定される。

本例では、演算期間Ｔ１において、第１のレーダにおいて物標の存在が「検出（確度レベルＬを満たしている）」されているので、演算期間Ｔ１の全体としては、物標は「検出」であると判定する。演算期間Ｔ１の結果、物標は存在しているものとし（検出）、高精度検出フラグを１とする。

続いて、遠距離狭角検出範囲Ｒ１の次の演算期間Ｔ２において物標が未検出であり（高精度検出フラグ＝０）、演算期間Ｔ２の間に近距離広角検出範囲Ｒ２において５回の物標検出が行われると（高速検出フラグ＝１×５）、センサーフュージョンにより物標の存在を判定する。

この場合、上記条件を満たさないため、「未検出」が確定し、高精度検出フラグを０とする。

センサーフュージョンによる判定結果が「検出：確度レベルＭ」を示す場合、遠距離狭角検出範囲Ｒ１の物標存在判定結果（高精度検出フラグ＝１）が所定回数（例えば４回）行われた場合には、物標の存在の仮確定状態（確度レベルＭ）が本確定状態（確度レベルＨ）となり、この検出結果に基づいて車両制御を行う。車両制御としては、上述のように、車間距離制御、自動ブレーキ制御、ＰＢＡ（プリクラッシュ・ブレーキアシスト）、ＰＳＢ（プリクラッシュ・シートベルト）システムの制御が挙げられる。

すなわち、１回の演算期間（例えば、Ｔ１）内における「高精度検出フラグ」＝１の状態は、センサーフュージョンによって「仮確定：確度レベルＭ」することができ、この状態が幾つか重なると、物標の存在が「本確定：確度レベルＨ」するのである。

物標の存在が「本確定：確度レベルＨ」した場合、近距離広角検出領域Ｒ２の検出結果の信頼性も高くなるため、その後の演算期間Ｔ６以降では、第２のレーダによる近距離広角検出範囲Ｒ２の演算期間毎に、このときの物標の存在の有無、物標までの距離、相対速度、方位を演算部１００ｃ（図１参照）は出力し、この出力に基づいて車両制御を行う。

なお、演算期間Ｔ６以降では、それぞれの期間（Ｔ６，Ｔ７・・・）内の最後の微少期間内で、正確な値を出力する第１のレーダの出力に基づいて、演算部１００ｃは、物体存在の有無、相対速度、方位を出力し、この出力に基づいて、車両制御を行う。

図１７は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標検出と確定のタイミングを示すタイムチャートである。

本例では、演算期間Ｔ１における物標の存在の「検出」（高精度検出フラグ＝１）の後、演算期間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４毎に、「未検出」（高精度検出フラグ＝０）、「検出」（高精度検出フラグ＝１：確度レベルＭ）、「未検出」（高精度検出フラグ＝０）が連続し、続いて「検出」（高精度検出フラグ＝１：確度レベルＭ）が行われることで、物標の存在が本「確定：確度レベルＨ」する。

すなわち、演算期間Ｔ１における「検出」の後の４回の演算期間Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５のうち、２回の演算期間内で「検出」が含まれるかどうかを判定し、演算期間Ｔ５における「高精度検出フラグ＝１」の後、「本確定フラグ＝１」とする。演算期間Ｔ６以降は、上述の場合と制御と同じである。

図１８は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標検出と確定のタイミングを示すタイムチャートである。

本例では、演算期間Ｔ１における物標の存在の「検出」（高精度検出フラグ＝１：確度レベルＭ）の後、演算期間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４毎に、「未検出」（高精度検出フラグ＝０）、「未検出」（高精度検出フラグ＝０）、「検出」（高精度検出フラグ＝１：確度レベルＭ）が連続し、続いて「検出」が行われるが、「未検出」の２連続があるため、物標の存在が確定せず、演算期間Ｔ６以降も「検出」が続く。

図１９は、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標検出と確定のタイミングを示すタイムチャートである。

本例では、遠距離狭角検出範囲Ｒ１で物標の存在の「検出」（高精度検出フラグ＝１）の後、演算期間Ｔ２，Ｔ３、Ｔ４毎に「検出：確度レベルＭ」、「検出：確度レベルＭ」、「検出：確度レベルＭ」が連続し、続いて演算期間Ｔ５において「未検出」が行われるが、演算期間Ｔ５では、「未検出」であるため、「検出：確度レベルＭ」の数は条件を満たしているが、演算期間Ｔ５の時点では「本確定フラグ＝０」である。

本例では、連続する４回の演算期間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５内において、３回の「検出：確度レベルＭ」を含むため、センサーフュージョンによって演算期間Ｔ５に対応する第２のレーダで「検出：確度レベルＬ」が規定回数以上出力されている場合には、演算期間Ｔ６において、第１のレーダで「検出：確度レベルＭ」が行われた場合、これを「確定フラグ＝１：確度レベルＨ」にする。

図２０は、補間処理を含む物標認識処理Ｒ１を示すフローチャートである。

まず、遠距離狭角検出範囲Ｒ１（検出範囲が制限されている場合を含む）内で物標の存在が検出されたかどうか（確度レベルＨ）を判定する（Ｓ５０１）。ステップＳ５０１において、物標の存在が検出された場合（確度レベルＨ）、次に、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２との間の重複検出範囲Ｒ１ｂ（Ｒ２ｂ）において、物標の存在が検出されたかどうか（確度レベルＨ）を判定する（Ｓ５０２）。なお、重複検出範囲ではセンサーフュージョンが可能である。

重複検出範囲に物標が存在しない場合（Ｎｏ）、存在しないデータの補間処理を行うこともできる。本実施形態では、補間処理は前回までの検出結果の相対速度から今回の物標の位置を予測し、これを検出結果とすることで行っている。なお、本発明における補間処理の方法は、これに限定されるものではなく、前回までの検出結果から、例えば、線形予測などの公知の手法を用いて今回の検出結果を予測してもよいし、より簡便な方法として前回の結果を今回の検出結果としてもよい。

ステップＳ５０２においてＹｅｓである場合、すなわち、物標が重複検出範囲内に存在し、センサーフュージョンが可能である場合、ステップＳ５０３において補間フラグをリセットし（補間フラグ＝０）、次のステップＳ５０４へと進む。

ステップＳ５０４では、連続した幾つかの検出サイクル（例えば、演算期間Ｔ１×５）内において、（条件（１））同一物標が存在する旨の「高精度検出フラグ＝１：確度レベルＭ」が規定回数以上カウントされ（確定フラグ＝１：確度レベルＨ）、且つ、（条件（２））補間フラグがセットされてないかどうか（補間フラグ＝０）について判定する。

すなわち、補間処理のないセンサーフュージョン状態で、規定数以上の「検出フラグ：確度レベルＭ」が含まれる場合には、物標の存在の「確定フラグ：確度レベルＨ」をセットし（Ｓ５０５）、上述のように車両制御を実行する（Ｓ５０６）。

ステップＳ５０１において「Ｎｏ」である場合、すなわち、遠距離狭角検出範囲Ｒ１（重点的検出範囲Ｒｘ）内で物標の存在が検出されない場合、近距離広角検出範囲Ｒ２内だけで物標が存在する旨の「Ｒ２単体物標確定フラグ」がセット（＝１）されているかどうか（Ｓ６１１参照）について判定する（Ｓ５０７）。なお、近距離広角検出範囲内単体での物標存在の確定フラグは、検出サイクル内における「高速検出フラグ＝１」のカウント数が規定値を超えた場合にセットされる。

ステップＳ５０７において「Ｙｅｓ」である場合、物標が同一物標であるかどうかを判定する。すなわち、ステップＳ５０８では、近距離広角検出範囲Ｒ２内の物標の距離・相対速度と、前回の遠距離狭角検出範囲Ｒ１の物標の距離・相対速度のそれぞれの差が、双方とも規定値以内であるかどうかについて判定する。

すなわち、各レーダ出力間の検出誤差が一定の範囲内にあるかどうかについて判定する。検出誤差が一定の範囲内にある場合、すなわち、ステップＳ５０８において「Ｙｅｓ」である場合、同一物標であると判定できるので、次に、ステップＳ５０９に進み、「Ｎｏ」である場合には終了する。

ステップＳ５０９では、連続検出規定回数がゼロではないかどうかについて判定する。すなわち、高速度検出フラグを１回セットすると連続検出規定回数が１つ加算される。換言すれば、少なくとも１回の高速度検出フラグが現時点でセットされているかどうかについて判定し、この物標に物標確定フラグをセットする。

連続検出規定回数がゼロである場合（ステップＳ５０９において「Ｎｏ」）、現時点での物標の存在の確度は低下し、そうでない場合には、物標存在が確定する。ステップＳ５０７において近距離広角検出範囲Ｒ２単体の物標確定フラグがセットされており、同一物標であって（Ｓ５０８）、現時点で物標が検出されている場合（Ｓ５０９）、現在の近距離広角検出範囲Ｒ２のデータ（物標関係物理量）の補間処理を行う。

すなわち、距離狭角検出範囲Ｒ１では物標を検出していないにもかかわらず（Ｓ５０１）、近距離広角検出範囲Ｒ２では、近距離広角検出範囲単体の物体確定フラグがセットされていた場合（Ｓ５０７）、遠距離狭角検出範囲Ｒ１の前回値（距離・速度、或いは物標情報）と、近距離広角単体物標確定フラグかセットされた今回値（距離・速度、或いは物標情報）とを比較し、この誤差が規定値以内である場合には、これらが同一物標であると判断し、同一物標であると判断した場合は、前回が補間処理であるかを判定し（Ｓ５１０）、前回が補間処理でない場合には、補間処理を行う。また、初期補間処理も行う。

なお、初期補間処理とは、物体の確定前において遠距離狭角検出範囲Ｒ１で物標を検出した状態から検出していない状態となったとき、遠距離狭角検出範囲Ｒ１が物標を検出していない状態より以前において近距離広角検出範囲Ｒ２の演算周期よりも高速な周期で検出できるため、近距離広角検出範囲Ｒ２で複数回連続していて、たまたま遠距離狭角検出範囲Ｒ１が検出するタイミングで物体を見失った状態となったときには、高速に連続して検出できていた結果を採用して、遠距離狭角検出範囲Ｒ１のデータを物標検出状態となるよう補間することで、確定までに掛かる処理時間を短縮することができる。なお、この補間処理による検出状態は、連続検出規定回数に加算されないことが好ましい。例えば、確定前に３回連続検出して、たまたま４回目に何かの陰になって検出ができない状態となったときに連続検出回数が０にリセットされるのを防止し、３回連続検出状態を維持することができ、確定までに掛かる処理時間が短縮される。なお、連続した補間処理は行わない。

ステップＳ５１０において「Ｙｅｓ」の場合、前回の演算期間において補間処理が行われていないかどうかについて判定するが（Ｓ５１０）、前回、補間処理が行われている場合には、連続検出規定回数のカウントをリセットする（Ｓ５１３）。また、前回、補間処理が行われていない場合には、補間処理を行い、補間フラグをセットする（Ｓ５１１）。また、初期補間処理も行う。但し、連続した補間処理は行わない。

ここで補間処理をしている場合には、物標が近距離広角検出範囲Ｒ２から遠距離狭角検出範囲Ｒ１との重複検出範囲に移動した場合（Ｓ５０１，Ｓ５０２）、補間フラグがたっているため、ステップＳ５０４の条件（２）を満たすことができず、ステップＳ５０６の確定フラグはセットされないことになる（Ｓ５０６）。

図２１は、車両走行中の近距離広角検出範囲Ｒ２における物標認識処理を行うフローチャートである。

まず、ステップＳ６０４では、遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２の重複検出範囲Ｒ２ｂ内において、第１のレーダと第２のレーダそれぞれで、同一の物標を検出したかどうかについて判定する。ステップＳ６０４において、同一の物標を検出したと判定される場合には、物標存在の確定フラグ（確度レベルＨ）がセットされているかどうかについて判定する（Ｓ６０５）。確定フラグがセットされている場合には、ステップＳ６０６を実行し、セットされていない場合には処理を終了する。

ステップＳ６０６においては、第１のレーダから求められる距離・相対速度と第２のレーダから求められる距離・相対速度とのそれぞれの差が、規定値以上であるかどうかについて判定する。規定値以上である場合には、第２のレーダ（低精度）から求められら距離及び相対速度を補正する（Ｓ６０７）。補正の方法は上述の通りである。

ステップＳ６０６又はＳ６０７を経ることで、レーダ出力間の差分が規定値以内となった距離及び相対速度を用いて、車両制御を行う（Ｓ６０８）。

ステップＳ６０４において、「Ｎｏ」と判定される場合には、重複検出範囲Ｒ２ｂにおいて、第２のレーダのみで物標が検出されているかどうかについて判定する（Ｓ６０９）。判定結果が「Ｎｏ」である場合には処理を終了し、「Ｙｅｓ」である場合には、続いてステップＳ６１０を実行する。ステップＳ６１０では、第２のレーダで、連続して同一物標を検出しているかどうかについて判定する（Ｓ６１０）。

第２のレーダのみで、同一物標を連続して検出している場合には（Ｓ６１０で「Ｙｅｓ」）、近距離広角検出領域Ｒ２単体で物標を検出している旨の近距離広角検出領域Ｒ２の単体物標確定フラグをセットし（Ｓ６１１）、処理を終了する。第２のレーダのみで、同一物標を連続して検出していない場合には（Ｓ６１０でＮｏ）、そのまま処理を終了する。このＲ２単体物標確定フラグは、図２０のステップＳ５０７の判定に利用される。

上述のように、物標が存在するかどうかを確定するためには、すなわち、確定フラグをセットするためには、数度の検出を必要とする。すなわち、幾つかの検出サイクル内において、高精度検出フラグが規定値以上の回数だけセットされた場合には、確定フラグがセットされる。

以上のように、この物標検出装置は、第１及び第２検出範囲の重複範囲Ｒ２ｂにおいて第１及び２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量の差が規定値以上の場合には、第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量で補正する補正手段を備えている。

この物標検出装置によれば、重複範囲では同じ物標を第１及び第２レーダで検出しているが、物標関係物理量の差が規定値以上の場合には、補正手段によって、第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を、より正確な第１レーダからの物標関係物理量に基づいて補正することで、第２レーダ側で得られる物標関係物理量の正確性を向上させることができる。

ここで、第１レーダ１００ａの出力は温度等の外的要因による誤差が修正されているものとする。第１及び第２レーダで同一物標を検出した場合に、第１レーダ１００ａの物標関係物理量で第２レーダ１００ｂの物標関係物理量を補正すればよいが、外的要因の誤差によって同一物標であるかどうかについて判断を迷う場合がある。以下、これを解決する手法について説明する。

図２２は、走行中の車両の状態を示す図である。第１レーダ１００ａ（図１参照）は、物標の位置（物標関係物理量：方位、距離）を正確に検出しているものとする。すなわち、第１レーダ１００ａの演算結果（距離パワースペクトル）のピーク位置に物標が存在し、各チャネルの距離パワースペクトルの温度特性データは記憶装置内に格納されており、格納された温度特性データで距離パワースペクトルが修正（補正）されている。例えば、基準温度からの温度差によって方位が規定量ずれる場合には、温度センサの出力から温度差を算出し、ずれ量分だけ演算結果を修正する。

第１レーダ１００ａから得られる物標の位置をＰ１とする。第２レーダ１００ｂで検出された物標が、これと同一物標であるならば、位置Ｐ１を含む「同一物標認識範囲」ＲＳ内に位置するはずである。

しかしながら、第２レーダ１００ｂから得られる物標の位置Ｐ２は、同一物標認識範囲ＲＳの外側に位置することがある。これは温度等の影響によって、第２レーダ１００ｂで検出された物標の位置がずれたためである。ここでは、方位がずれたものとする。方位がずれるというのは、受信用アンテナ素子から得られる信号の位相差がずれているためであり、温度等の影響によってズレ得る方位内の位置の範囲を位相差ズレ考慮同一物標認識範囲ＲＳ’とする。この位相差ズレ考慮同一物標認識範囲ＲＳ’に、第２レーダ１００ｂで検出された物標の位置がある場合には、これは異なる物標であると判定することができる。本例では、位相差ズレ考慮同一物標認識範囲ＲＳ’は、予めＲＯＭに格納された近距離広角モノパルス方式レーダのバラツキ範囲である。

第２レーダ１００ｂで検出された物標の位置Ｐ２が、同一物標認識範囲ＲＳの外側であって、且つ、位相差ズレ考慮同一物標認識範囲ＲＳ’内である場合には、それぞれのレーダで検出された物標の相対速度の差が規定値以内である場合に限り、そして、ノイズ源となるような物標が他に存在しないと判定できる場合に限り、これらを同一物標であると判定し、第２レーダ１００ｂから得られる位置（物標関係物理量）Ｐ２を、第１レーダ１００ａから得られる位置Ｐ１に一致させるように補正する。

図２３は、上記制御を行うためのフローチャートである。

まず、ステップＳ７０１では、条件（Ａ）、条件（Ｂ）、条件（Ｃ）が全て成立しているかどうかについて判定する。
（条件（Ａ）） 重複領域Ｒ２ｂにおいて、双方のレーダから求められる物標までの距離（位置）・方位の差が規定値以上であるため、位置Ｐ２が同一物標認識範囲の外側に位置する。
（条件（Ｂ）） 第２レーダ１００ｂから求められた位置Ｐ２が、位相差ズレ考慮同一物標認識範囲ＲＳ’の内側に位置する。
（条件（Ｃ）） 双方のレーダから求められる物標との相対速度の差が規定値以内である。

ステップＳ７０１において、「Ｙｅｓ」である場合、位置Ｐ１又はＰ２から所定距離以内にノイズの原因となる路側物や並走車両がないかどうかについて判定する（Ｓ７０２）。これは、例えば、必要に応じて設定される所望の検出範囲内における距離パワースペクトルのレベル上昇の有無によって判定することができ、レベル上昇がある場合にはノイズの原因となる物が存在すると判定することができる。

ノイズの原因となる物がない場合には、上述の条件（Ｂ）、（Ｃ）が、規定回数以上連続して成立しているかどうかについて判定する（Ｓ７０３）。成立する場合には、近距離広角検出範囲Ｒ２における第２レーダ１００ｂによる物標位置Ｐ２、すなわち、受信信号間の位相差を補正する。補正の手法は上述の通りである。

なお、ステップＳ７０１〜Ｓ７０３において、判定条件が成立しない場合には、いずれも処理を終了する。

以上、説明したように、この物標検出装置では、第１レーダ１００ａの演算結果から得られる物標関係物理量（相対速度、相対距離、相対位置）は所定物理量に起因する誤差が既に修正されているものである。所定物理量とは温度などの電子機器に影響を与える物理量のことである。第1レーダ１００ａは所定物理量による誤差が補正された演算結果を出力するので、これに基づいて第2レーダ１００ｂの演算結果、物標関係物理量を補正すれば、すなわち、重複範囲Ｒ２ｂにおける第1レーダ１００ａの物標関係物理量に第2レーダの物標関係物理量をあわせれば、第2レーダ１００ｂの物標関係物理量を正確にすることができる。

また、この補正手段は、第１又は第２レーダで検出された物標の周囲に他の物標が存在しない場合に補正を行う（Ｓ７０２）。物標の周囲に他の物標が存在すると、すなわち、路側物や障害物或いは車両が存在すると、演算結果にこれらの物標に基づくノイズが含まれることとなる。したがって、これらの物標が存在する場合は、補正の時期としては好適であるとは限らないため、補正手段は、かかる時期ではない場合に補正を行い、より正確な補正を行うこととした。

なお、以上の好適な物標検出装置では、第２レーダ１００ｂは複数の受信用アンテナ素子を備えたミリ波レーダ（モノパルス方式レーダ含む）であり、上記の物標関係物理量は、物標との間の距離及び物標に向かう方位であり、補正手段は、複数の受信用アンテナ素子から出力される信号の位相を、第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量に第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量が一致するまで移相させることで、補正を行っている。

補正手段が受信用アンテナ素子から出力される信号間の位相調整を行うと、レーダの指向性が変化する。すなわち、信号が同位相であれば信号強度は高くなるが、特定の方位に存在する物標からの信号強度を高くするためには、この物標からの反射波の信号強度が高くなるように信号間位相を調整すればよい。第２レーダ１００ｂから得られる物標関係物理量、この場合は方位であるが、これが温度等の影響により正確な値からずれている場合がある。この場合には、より正確な値を提供する第1レーダの物標関係物理量に、第２レーダの物標関係物理量が一致するまで、信号の位相を移相させることで、正確な補正を行うことができる。

更に、レーダの組合せは、本発明の効果を得ることができる範囲であれば、組合せが異なるレーダ群からなることとしてもよい。

すなわち、第１検出範囲Ｒ１の検出には、相対的に高精度の超分解アルゴリズムのレーダを用い、第２検出範囲Ｒ２の検出には、相対的に低精度のＤＢＦ−ＦＭ−ＣＷ方式のレーダを用いた場合においても、本発明の効果を得ることができる。超分解アルゴリズムのレーダとしては、MUSIC法、ESPRIT法、MODE法などを用いたレーダが知られている。

例えば、第１検出範囲Ｒ１にMUSIC法のレーダを、第２検出範囲Ｒ２にＤＢＦ−ＦＭ−ＣＷ方式のレーダを適用したり、或いは、第１検出範囲Ｒ１にESPRIT法のレーダを、第２検出範囲Ｒ２にモノパルス方式レーダを適用したりすることができる。

なお、上述の物標検出装置では、第１レーダ１００ａと第２レーダ１００ｂの検出範囲の重複範囲Ｒ２ｂにおいて、第１判定手段と第２判定手段（図８（ｂ）の判定）との判定結果から物体の存在を確定している。重複範囲Ｒ２ｂにおいて、双方のレーダの判定結果（センサフュージョン）によって確定した物標は、検出結果の精度、信頼度が高いため、物標の確定後は（図８（ｂ）の演算期間Ｔ５以降）、第２レーダ１００ｂでの物標判定を行う第２判定手段によって物標の存在判定を行っても（演算期間ｔ１、ｔ２・・・ｔ５）、精度を高く保つことができる。この場合の各レーダの物標存在検出精度は、いずれのレーダが高くても構わないが、第１レーダ１００ａは補正の基準として機能するため、この補正基準レーダが相対的に検出精度が高い方が好ましい。

例えば、各レーダの検出範囲が、近距離広角検出範囲と遠距離狭角検出範囲の組合せである場合などのように、相対的に車両から近距離の前方範囲を検出する検出方式をよりも、相対的に車両から遠距離の検出範囲を、高精度な方式のレーダで検出することが好ましい。

さらに、好ましい態様によれば、重複領域、すなわち、高精度な検出方法によって存在が検出された物標は、側方のセンサは高精度なセンサより比較すれば、ノイズに弱いので、検出のための条件を緩めることで、確定された物標を見失わないで、検出し続けることができる。また、高精度に検出した物標の場合のみ閾値を下げることもでき、この場合には、ノイズがある場合であっても、検出結果の信頼性を下げずに検出を続けることができる。

さらに、上述の検出範囲は２つであるが、これらは重複範囲を有するものであれば、３以上であってもよいし、検出範囲の限界距離が同じであるもの異なるもの、検出可能な開き角が同一或いは異種であるもの等、種々の組合せを用いることができる。

本発明は、物標検出装置に利用できる。

実施の形態に係る物標検出装置１００のブロック図である。 第１のレーダ１００ａとしてのＦＭ−ＣＷ方式レーダのブロック図である。 電圧制御型発振器１４（送信用アンテナ２１）から出力される送信信号周波数（＝ＶＣＯへの制御電圧に比例）の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度が零の目標物から再放射されて各アンテナ素子ＣＨ１〜ＣＨ８から出力される受信信号周波数の変化とを示したグラフである。 電圧制御型発振器１４から出力される送信周波数の変化と、距離Ｒの位置にあり相対速度がＶの目標物から再放射されて各アンテナ素子ＣＨ１〜ＣＨ８から出力される受信周波数の変化とを示したグラフであり、縦軸に周波数、横軸に時間を示す。 ０パッド処理を施したデータに対してＦＦＴを実行したときの結果を示すグラフである。 第２のレーダ１００ａとしての２チャンネル・モノパルス方式レーダのブロック図である。 第１実施形態に係る物標検出装置の検出アルゴリズムを説明するための車両の状態を示す図である。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。 車両走行中の近距離広角検出範囲Ｒ２内の物標認識処理を行うフローチャートである。 車両走行中の遠距離狭角検出範囲Ｒ１内の物標認識処理を行うフローチャートである。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。 走行中の車両の状態を示す図である。 上述の補正を用い、車両走行中の近距離広角検出範囲Ｒ２内の物標認識処理を行うフローチャートである。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。 走行中の車両の状態を示す図である。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標の「検出」と「確定」のタイミングを示すタイムチャートである。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標検出と確定のタイミングを示すタイムチャートである。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標検出と確定のタイミングを示すタイムチャートである。 遠距離狭角検出範囲Ｒ１と近距離広角検出範囲Ｒ２における物標検出と確定のタイミングを示すタイムチャートである。 補間処理を含む物標認識処理Ｒ１を示すフローチャートである。 車両走行中の近距離広角検出範囲Ｒ２における物標認識処理を行うフローチャートである。 走行中の車両の状態を示す図である。 近距離広角検出範囲Ｒ２の物体認識処理を行うためのフローチャートである。

符号の説明

１００ａ・・・第１レーダ、１００ｂ・・・第２レーダ、１００ｃ・・・演算部。

Claims (9)

1. 物標検出装置において、
   第１検出範囲を有し距離パワースペクトルを得るための演算が長演算時間の第１レーダと、
   前記第１検出範囲に重複する第２検出範囲を有し距離パワースペクトルを得るための演算が短演算時間の第２レーダと、
   前記第１レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第１判定手段と、
   前記第２レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第２判定手段と、
   前記第１判定手段の存在判定結果から物標の存在を確定する存在確定手段と、
   前記存在確定手段によって前回の存在が確定した物標が、前回の存在判定で前記第１及び第２レーダの重複範囲において存在が確定した場合には、前記第２レーダの演算結果を前記第２判定手段に入力して、当該第２判定手段で前回の物標の確定後の今回の存在判定を行わせる指定手段と、
   を備えることを特徴とする物標検出装置。
2. 物標検出装置において、
   第１検出範囲を有する長演算時間の第１レーダと、
   前記第１検出範囲に重複する第２検出範囲を有する短演算時間の第２レーダと、
   前記第１レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第１判定手段と、
   前記第２レーダの演算結果に基づき物標の存在判定を行う第２判定手段と、
   前記第１判定手段の存在判定結果から物標の存在を確定する存在確定手段と、
   前記存在確定手段によって前回の存在が確定した物標が、前回の存在判定で前記第１及び第２レーダの重複範囲において存在が確定した場合には、前記第２レーダの演算結果を前記第２判定手段に入力して、当該第２判定手段で前回の物標の確定後の今回の存在判定を行わせる指定手段と、
   を備え、
   前記重複範囲において前記物標の存在が確定した場合、前記指定手段は前記第１レーダの演算結果を前記第１判定手段に入力して当該第１判定手段で物標の存在判定を行わせ、
   前記第１判定手段が１回の物標存在判定を行う間に、前記第２判定手段が複数回の物標存在判定を行いつつ、前記第２判定手段の判定結果に基づいて制御対象の制御を行う、ことを特徴とする物標検出装置。
3. 前記重複範囲において前記物標の存在が確定した場合、前記第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、この第１判定手段の判定結果に基づいて制御対象の制御を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の物標検出装置。
4. 前記重複範囲において前記物標の存在が確定した場合、前記第１判定手段が１回の物標存在判定を行った場合には、前記第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を、前記第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量で補正する補正手段を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の物標検出装置。
5. 前記重複範囲における前記第２レーダの演算結果に基づいて、前記重複範囲における前記第１レーダの前記第１検出範囲を制限する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の物標検出装置。
6. 前記存在確定手段は、前記第１レーダと前記第２レーダの検出範囲の前記重複範囲において、前記第１判定手段と第２判定手段による前回の存在判定の結果を用いて、今回の物体の存在を確定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物標検出装置。
7. 物標検出装置において、
   第１検出範囲を有する第１レーダと、
   前記第１検出範囲に重複する第２検出範囲を有し前記第１レーダよりも検出精度が低い第２レーダと、
   前記第１及び第２検出範囲の重複範囲において前記第１及び第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量の差が規定値以上の場合には、前記第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量を前記第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量で補正する補正手段を備える物標検出装置であって、
   前記第２レーダは複数の受信用アンテナ素子を備えたミリ波レーダであり、
   前記物標関係物理量は、前記物標との間の距離及び物標に向かう方位であり、
   前記補正手段は、複数の前記受信用アンテナ素子から出力される信号間の位相を、前記第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量に前記第２レーダの演算結果から得られる物標関係物理量が一致するまで移相させることで、前記補正を行う、ことを特徴とする物標検出装置。
8. 前記第１レーダの演算結果から得られる物標関係物理量は、外的要因による所定物理量に起因する誤差が既に修正されているものである、ことを特徴とする請求項７に記載の物標検出装置。
9. 前記補正手段は、前記第１又は第２レーダで検出された物標の周囲に他の物標が存在しない場合に前記補正を行う、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の物標検出装置。
   

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