JP5916878B2

JP5916878B2 - レーダシステム

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Publication number: JP5916878B2
Application number: JP2014543032A
Authority: JP
Inventors: 靖青柳; 裕樹平山; 寛裕矢野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2013-05-01
Filing date: 2013-05-01
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-05-01
Also published as: CN105247385A; WO2014178131A1; JPWO2014178131A1; US20160109568A1; EP2993488B1; EP2993488A4; CN105247385B; US10247819B2; EP2993488A1

Description

本発明は、レーダシステムに関するものである。

近年、自車両周辺に存在する物体を検出するレーダ装置や、自車両周辺の画像を撮像する撮像装置等を車両に搭載し、これらレーダ装置や撮像装置等で検出された情報に基づいて、他車両等との衝突事故等の発生を未然に防止したり、衝突時の被害を軽減したりするように車両を制御する安全支援走行システムが提案されている。このようなシステムを実現するための方法として、例えば、非特許文献１には、車両の全方位をレーダでセンシングする技術の概念が提案されている。

また、複数のレーダ装置または撮像装置を設けて、これら複数のレーダ装置等からの信号に基づいて対象物を検出する場合の技術として、例えば、特許文献１〜２に示す技術が知られている。

特公平５−５１８７０号公報特開２００３−１０７１５１号公報

H.-L. Bloecheret al.," 79GHz UWB automotive short range radar-Spectrum allocation and technology trends", Adv. Radio Sci.,7,PP.61-65,2009.

ところで、レーダ装置としてパルスレーダを用いる場合、レーダの送受信の時間差が変動すると、距離測定に誤差が生じるため、その要因を極力排除する必要がある。例えば、近距離レーダのように送受信の時間差がナノ秒オーダとなる場合、レーダの送受信の時間差に影響を与える要因を、厳密に管理する必要が生じる。

特許文献１に開示されている技術では、レーダ装置のパルス生成部およびパルス受信部を共通機構として有し、複数のセンサ部分からの信号を高周波信号のまま共通機構で受信する構成となっている。この構成では、高周波信号の受信部であるパルス受信部を共通機構に備えているため、アンテナからパルス受信部までの距離も、レーダの送受信の時間差に影響を与える。すなわち、特許文献１に開示された技術で課題を解決するためには、レーダ装置間のケーブル長およびレーダ装置やケーブルの温度管理等を含めた複雑な管理を行う必要がある。また、アンテナからパルス受信部までの距離が長くなると、レーダ装置間のケーブル等による伝送遅延の影響で、パルス波形が変形してしまう場合があり、これも近距離レーダとしての性能を劣化させる要因となる。

特許文献２に開示されている技術は、複数のセンサ装置を指揮統制装置により制御する構成となっている。この構成では、複数のセンサ装置からの出力が、信号処理された後に指揮統制装置に伝送されるため、レーダシステムとしての消費電力が多い。さらに、特許文献２には、受信機の出力をそのまま無線通信手段を介して指揮統制装置に伝送することも示されているが、受信機の出力がビデオ信号であることから、無線通信手段を有線通信手段に置き換えると、前記特許文献１に記載の技術と同様となり、レーダの送受信の時間差およびパルス波形に影響を与えるという課題を有する。

そこで、本発明は、複数のレーダ装置の高周波信号の送受信の時間差およびパルス波形の管理を、使用環境変化の影響が小さくなるように行うことが容易で、かつ、システムとしての消費電力を低減することが可能なレーダシステムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、複数のレーダ装置と、中央処理装置とを有するレーダシステムであって、前記レーダ装置は、対象物に対して高周波信号を送信する送信手段と、前記対象物によって反射された信号を受信する受信手段と、前記送信手段および前記受信手段による送受信のタイミングを制御する個別制御手段と、前記受信手段の出力をデジタルデータに変換する変換手段を有し、前記中央処理装置は、前記複数のレーダ装置から伝送された情報を前記複数のレーダ装置の位置情報に関連付けて処理する統合処理手段と、前記複数のレーダ装置の個別制御手段の動作タイミングを制御する指揮制御手段と、前記統合処理手段によって処理が施される前のデジタルデータに対して、前記対象物を検出するための処理を実行する一の検出処理手段を有し、かつ、前記複数のレーダ装置と前記中央処理装置との間で、前記複数のレーダ装置各々の前記個別制御手段における送受信のタイミング制御と分離されたデジタル通信が行われていることを特徴とする。
このような構成によれば、複数のレーダ装置の高周波信号の送受信のタイミング管理を、温度変化等の使用環境変化の影響が小さくなるように行うことが容易になる。また、中央処理装置において、対象物に関するデータを統合する処理を実行することで、レーダ本体やレーダシステム外部にデータを統合処理する手段を実装する必要がなくなり、レーダシステムの導入コストを低減することが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記検出処理手段は、前記対象物の位置、速度、および、角度を検出するための処理を前記レーダ装置単位で実行し、前記統合処理手段は、前記検出処理手段によって検出された位置、速度、および、角度を示すデータを統合することにより、前記対象物を特定する処理を実行することを特徴とする。
このような構成によれば、レーダ装置の構成が簡略化され、レーダ装置の消費電力およびコストを低減し、結果として、システム全体のコストを低減することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記レーダ装置は、前記変換手段の出力であるデジタルデータに対して、前記対象物を検出するための処理の一部を施す個別検出処理手段をさらに有することを特徴とする。
このような構成によれば、検出処理の一部をレーダ装置において実行することで、レーダ装置から中央処理装置へ転送されるデータ量を減少させることができる。これにより、低速なインタフェースを使用することが可能になる。

また、他の発明は、前記検出処理手段は、前記対象物の位置、速度、および、角度を検出するための処理を前記レーダ装置単位で実行し、前記統合処理手段は、前記検出処理手段によって検出された位置、速度、および、角度を示すデータを統合することにより、前記対象物を特定する処理を実行することを特徴とする。
このような構成によれば、データ量を少なくすることができるので、レーダ装置から中央処理装置へ転送されるデータ量を減少させることができる。

また、他の発明は、前記統合処理手段によって得られた前記対象物のデータに基づいて、前記対象物と自己との関係に基づいて危険の有無を判定する危険判定手段を有する。
このような構成によれば、統合された情報に基づいて、より広い範囲を対象とし、かつ、正確な危険の判定を行うことができる。

本発明によれば、複数のレーダ装置の高周波信号の送受信の時間差の管理を、使用環境変化の影響が小さくなるように行うことが容易で、かつ、システムとしての消費電力を低減可能なレーダシステムを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るレーダシステムの構成例を示す図である。図１に示す中央処理装置の構成例を示す図である。図１に示すレーダ装置の構成例を示す図である。図２に示す中央処理装置において実行される処理の一例を説明するフローチャートである。各レーダ装置のパルス信号の送信タイミングの一例を示す図である。各レーダ装置の検出範囲の一例を示す図である。各レーダ装置のパルス信号の送信タイミングの一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る中央処理装置の構成例を示す図である。本発明の第２実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

本発明の基本的な実施形態は、複数のレーダ装置と、中央処理装置とを有するレーダシステムであって、以下の特徴を有している。

このレーダシステムのレーダ装置は、対象物に対して高周波信号を送信する送信手段と、対象物によって反射された信号を受信する受信手段と、送信手段および受信手段による送受信のタイミングを制御する個別制御手段と、受信手段の出力をデジタルデータに変換する変換手段を有する。

このレーダシステムの中央処理装置は、複数のレーダ装置から伝送された情報を複数のレーダ装置各々の位置情報に関連付けて処理する統合処理手段と、複数のレーダ装置の個別制御手段の動作タイミングを制御する指揮制御手段と、統合処理手段によって処理が施される前のデジタルデータに対して、対象物を検出するための処理を実行する検出処理手段を有する。

また、複数のレーダ装置と中央処理装置との間で、複数のレーダ装置各々の個別制御手段における送受信のタイミング制御と分離されたデジタル通信が行われている。このデジタル通信は、例えばミリ秒（ｍｓ）オーダで管理されている。

このような構成によれば、複数のレーダ装置の高周波信号の送受信の時間差およびパルス波形の管理のように、例えばナノ秒（ｎｓ）オーダで行われる管理を、使用環境変化の影響が小さくなるように行うことが容易である。また、中央処理装置において、対象物に関するデータを統合する処理を実行することで、中央処理装置と各レーダ装置との連携が効率的に行われる。また、レーダ本体やレーダシステム外部にデータを統合処理する手段を実装する必要がなくなり、レーダシステムの導入コストを低減することが可能になる。

以下、具体的なレーダシステムについて説明する。なお、以下の説明は、あくまでも本発明の一例であって、本発明は以下に記載された範囲のみにとどまらないことはいうまでもない。

（Ａ）第１実施形態の構成の説明
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーダシステムの構成例を示す図である。この図に示すように、レーダシステム１は、中央処理装置１０、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）、ＬＡＮ（Local Area Network）５０、および、センサ群６０を有している。なお、レーダシステム１は、例えば、自動車や自動二輪車等の車両に搭載される。

ここで、中央処理装置１０は、信号線４０−１〜４０−３を介して、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）に対して、それぞれの動作を同期させるデジタル通信を行う。また、中央処理装置１０は、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）から、信号線４０−１〜４０−３を介して送信されるデジタルデータを受信し、対象物を検出する。また、検出した対象物と自車両との位置関係から危険の有無を判定し、判定結果を提示する。また、中央処理装置１０は、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）に電源電力を供給する。なお、信号線４０−１〜４０−３については、中央処理装置１０とレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）との間で、各レーダ装置内の送受信の制御と分離されたデジタル通信が可能な信号線であればよく、例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）仕様に準拠した信号線を用いることが可能であるが、ＬＶＤＳ仕様に準拠した信号線以外の他の信号線を使用することも可能である。

レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）は、例えば、高周波パルス信号を送信し、対象物で反射された反射波を受信し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換によってデジタルデータ（デジタルベースバンド信号）に変換した後、中央処理装置１０に送信する。

ＬＡＮ５０は、中央処理装置１０と他の装置やシステム等との間で、情報を授受するために設けられている。他の装置やシステム等として、例えば、センサ群６０が挙げられる。なお、ＬＡＮ５０として、車載ネットワークの場合は、ＣＡＮ（Controller Area Network）が一般に用いられるが、ＣＡＮ以外のネットワークを用いてもよい。センサ群６０は、自車両の状態を検出するための複数のセンサを有している。具体的には、センサ群６０は、車速センサ、舵角センサ、および、ヨーレートセンサ等を有している。もちろん、これら以外のセンサを有していてもよい。

図２は、図１に示す中央処理装置１０の詳細な構成例を示すブロック図である。この図２に示すように、中央処理装置１０は、Ｉ／Ｆ（Interface：インタフェース）１１−１〜１１−３，１８、スイッチ１２、検出処理部１３、統合処理部１４、危険判定処理部１５、指揮制御部１６、および、提示部１７を有している。

ここで、Ｉ／Ｆ１１−１〜１１−３は、それぞれ中央処理装置１０とレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）との間でデジタルデータを送受信するためのインタフェースである。なお、Ｉ／Ｆ１１−１〜１１−３は、信号線４０−１〜４０−３の仕様に応じて設定され、本実施形態ではＬＶＤＳ仕様に準拠したインタフェースを用いているが、ＬＶＤＳ仕様以外のインタフェースを使用することも可能である。

スイッチ１２は、指揮制御部１６の制御に応じてＩ／Ｆ１１−１〜１１−３の何れかを選択し、これらによって受信されたデータを検出処理部１３に供給する。

検出処理部１３は、プリサム処理部１３ａ、ターゲット検出処理部１３ｂ、および、角度検出処理部１３ｃを有しており、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれから受信したデータに対して、プリサム処理、ターゲット検出処理、および、角度検出処理を実行することにより、各レーダ装置から受信したデータに含まれるターゲット（対象物）の有無、角度等を検出し、統合処理部１４に供給する。

統合処理部１４は、クラスタリング処理部１４ａおよびトラッキング処理部１４ｂを有し、検出処理部１３によって検出された各レーダ装置における対象物の情報に対して統合処理を実行することにより、これらの情報を統合して対象物を特定し、危険判定処理部１５に供給する。

危険判定処理部１５は、統合処理部１４から供給される対象物の位置情報、速度情報、角度情報等と、センサ群６０から供給される自車両の情報とに基づいて危険の有無を判定し、危険と判定した場合には指揮制御部１６に伝えることにより、例えば、提示部１７から危険を示す情報を提示する。

指揮制御部１６は、Ｉ／Ｆ１１−１〜１１−３を介してレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）との間で情報を授受し、これらの動作タイミングを同期させる。また、指揮制御部１６はスイッチ１２を制御することで、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）を選択してデータを受信する。さらに、指揮制御部１６は、危険判定処理部１５が危険と判定した場合には、提示部１７から危険を示す情報を提示する。提示部１７は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）またはブザー等によって構成され、自車両が危険な状態であることを運転者等に提示する。もちろん、ＬＥＤやブザー以外のデバイス（例えば、液晶ディスプレイ）によって構成されてもよい。なお、指揮制御部１６は、一部のレーダ装置からのデータを受信するように、スイッチ１２を制御することも可能である。

Ｉ／Ｆ１８は、図１に示すＬＡＮ５０を介して、センサ群６０からの情報を受信するとともに、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）等に対してＬＡＮ５０を介して情報を供給する。なお、Ｉ／Ｆ１８は、ＬＡＮ５０の仕様に応じて設定され、本実施形態ではＣＡＮに対応するものとしたが、ＣＡＮ以外のネットワークに対応したものとすることも可能である。

図３は、図１に示すレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の構成例を示す図である。なお、説明を簡単にするため、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）は、同様の構成であるものとする。以下では、これらをレーダ装置３０として説明する。

レーダ装置３０は、図３に示すように、Ｉ／Ｆ３１、個別制御部３２、パルス生成部３３、送信部３４、送信用アンテナ３５、受信用アンテナ３６ａ，３６ｂ、スイッチ３７、受信部３８、および、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）３９を有している。

Ｉ／Ｆ３１は、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）と中央処理装置１０との間でデジタルデータを送受信するためのインタフェースである。ここで、Ｉ／Ｆ３１は、Ｉ／Ｆ１１−１〜１１−３と同様、信号線４０−１〜４０−３の仕様に応じて設定され、本実施形態ではＬＶＤＳ仕様に準拠したインタフェースを用いているが、ＬＶＤＳ仕様以外のインタフェースを使用することも可能である。

個別制御部３２は、パルス生成部３３を制御して高周波パルス信号を対象物に向けて送信するとともに、ＡＤＣ３９から供給されるデジタルデータを、Ｉ／Ｆ３１を介して中央処理装置１０に供給する。また、個別制御部３２は、中央処理装置１０との間で、Ｉ／Ｆ３１を介して、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の動作を同期させるデジタル通信を行う。このことにより、例えばミリ秒（ｍｓ）オーダで管理されるレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の動作タイミングと、例えばナノ秒（ｎｓ）オーダで管理される高周波パルス信号の送受信のタイミングの両方が制御される。

パルス生成部３３は、個別制御部３２の制御に応じてパルス信号を生成し、送信部３４に供給する。送信部３４は、パルス生成部３３から供給されるパルス信号を、所定の周波数帯にアップコンバートして高周波パルス信号とし、送信用アンテナ３５を介して対象物に向けて送信する。より詳細には、パルス生成部３３は、例えば、パルス幅１ｎｓ程度のベースバンドのパルス信号を生成し、送信部３４は、このパルス信号を、例えば、準ミリ波帯またはミリ波帯（具体的には、２４ＧＨｚ〜２８ＧＨｚ、７６〜８１ＧＨｚなど）にアップコンバートして送信用アンテナ３５から放射させるように構成することができる。もちろん、これ以外の周波数であってもよい。送信用アンテナ３５は、送信部３４から供給される高周波信号を、自由空間に放射する。

受信用アンテナ３６ａ，３６ｂは、同様の特性を有するアンテナが、所定の距離を隔てて配置されて構成され、対象物によって反射された反射波を受信し、スイッチ３７に供給する。

スイッチ３７は、個別制御部３２によって制御され、受信用アンテナ３６ａまたは受信用アンテナ３６ｂのいずれか一方を選択し、受信信号を受信部３８に供給する。受信部３８は、スイッチ３７から供給される受信信号をＩＱ復調して相互に位相が直交するＩ信号およびＱ信号を出力する。ＡＤＣ３９は、個別制御部３２によって制御され、受信部３８から供給されるＩ信号およびＱ信号（アナログ信号）を、サンプリング開始のタイミングを所定の時間ずつずらしてサンプリングする等価時間サンプリングを実行し、デジタルデータに変換して個別制御部３２に供給する。なお、等価時間サンプリングではなく、通常のサンプリングによってデジタルデータに変換するようにしてもよい。

このように、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の出力をデジタルデータとすることで、例えばナノ秒（ｎｓ）オーダで管理される、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の高周波信号の送受信の時間差およびパルス波形の管理が、レーダ装置内で閉じるため、中央処理装置１０とレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）との通信のように、例えばミリ秒（ｍｓ）オーダで管理される事項との切り分けが確実に行われる。また、中央処理装置１０およびレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の使用環境変化の影響が小さくなるという利点もある。

なお、以上の構成では、受信用アンテナ３６ａ，３６ｂから出力される信号を、スイッチ３７によって選択するようにしたが、例えば、受信用アンテナ３６ａ，３６ｂから出力される信号をハイブリッド回路によって和信号と差信号に変換し、これらの和信号と差信号をスイッチ３７によって選択するようにしてもよい。

（Ｂ）第１実施形態の動作の説明
つぎに、第１実施形態の動作について説明する。図４は、図１に示す中央処理装置１０において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、指揮制御部１６は、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）に対して、所定のタイミングで高周波パルス信号を送信するように指示する。その結果、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）では、例えば、図５に示すように、異なるタイミング（時分割制御）によって、高周波パルス信号を送信する。図５に示す例では、レーダ装置３０−１は周期τで高周波パルス信号を送信する。通常、周期τは０．１ｍｓ〜１０ｍｓオーダであり、高周波パルス信号のパルス幅は０．１ｎｓ〜１０ｎｓオーダである。このとき、レーダ装置３０−２はレーダ装置３０−１が高周波パルス信号を送信してから時間τ２が経過後に高周波パルス信号を送信し、レーダ装置３０−３はレーダ装置３０−１がパルス信号を送信してから時間τ３が経過後に高周波パルス信号を送信する。これにより、対象物からの反射波が干渉することを防止できる。なお、τ２，τ３の具体的な値については、Ｉ／Ｆの転送速度や処理速度を考慮して決定することができるが、一例として、τ１を３分割するタイミング（τ２＝τ３−τ２＝τ１−τ３）に設定することができる。もちろん、これ以外のタイミングとしてもよい。

ステップＳ１１では、指揮制御部１６は、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）から信号線４０−１〜４０−３を介して送信されてくるデータを受信する。より詳細には、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）では、図５に示すタイミングで送信した高周波パルス信号を受信用アンテナ３６ａ，３６ｂによって捕捉する。スイッチ３７は、高周波パルス信号が送信される毎に、個別制御部３２によって切り換えられるので、受信部３８には受信用アンテナ３６ａ，３６ｂの何れかによって捕捉された反射波が入力される。受信部３８では、スイッチ３７から供給される受信信号に対して、ＩＱ復調して相互に位相が直交するＩ信号およびＱ信号を出力する。ＡＤＣ３９は、受信部３８から供給されるＩ信号およびＱ信号を、レーダ装置からの距離を示すゲート信号である距離ゲート信号に基づいてサンプリングしてデジタルデータに変換し、個別制御部３２に供給する。個別制御部３２は、Ｉ／Ｆ３１を介してデジタルデータを、中央処理装置１０に対して送信する。この結果、中央処理装置１０では、指揮制御部１６がスイッチ１２を制御し、Ｉ／Ｆ１１−１〜１１−３のうち、対応するものを選択し、デジタルデータを受信し、検出処理部１３に供給する。

ステップＳ１２では、検出処理部１３は、各レーダ装置から受信したデータに対して検出処理を実施する。すなわち、検出処理部１３は、タイムシェアリング（時分割）処理を実行し、図５に示すように、各レーダ装置からデータの受信が完了すると、データ処理を実行する。より詳細には、プリサム処理部１３ａは、同じレーダ装置によって受信されたデータであって、同じ距離ゲートに同期してサンプリングされたＩ、Ｑデータを所定の個数だけ加算して圧縮し、これをプリサム値とする。ターゲット検出処理部１３ｂは、プリサム処理されたＩ、Ｑデータに対して、例えば、Ｉ信号のデータを実部、Ｑ信号のデータを虚部とする複素ＦＦＴ処理を行い、各距離ゲートおよび周波数ゲートに対応する各振幅出力を予め設定した閾値と比較することにより対象物の有無を検出する。また、対象物が検知された距離ゲートから対象物までの距離を、速度を求めるためのゲートである周波数ゲートから対象物の相対速度をそれぞれ求める。角度検出処理部１３ｃは、例えば、２つの受信用アンテナ３６ａ，３６ｂの受信信号の虚数部の比と角度との関係を示すテーブルに基づいて、対象物との間の角度を検出する。

ステップＳ１３では、指揮制御部１６は、１スキャン分のデータを受信したか否かを判定し、１スキャン分のデータを受信したと判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）にはステップＳ１４に進み、それ以外の場合にはステップＳ１０に戻って同様の処理を繰り返す。ここで、１スキャンとは、等価時間サンプリングによって１回分のデータがサンプリングされる期間をいう。すなわち、等価時間サンプリングでは、１パルスの送信信号に対する受信信号を一定時間間隔でサンプリングしており、１パルス毎にサンプリングを開始するタイミングを少しずつ（時間αだけ）ずらしている。これを複数回のパルス信号の送信に対して行うことで、時間間隔αでサンプリングしたのと同等のサンプリング結果が得られる。具体的には、１スキャンの一例として、パルス生成部２３からパルス信号が１ｍｓ間隔で出力され、これを例えば５０ｍｓ間継続して行うものとすると、１スキャン当たり５０回のパルス信号送信で得られる受信信号に対して等価時間サンプリングを行うことになる。なお、パルス信号を出力する時間間隔および１回のスキャンにおけるパルス信号の出力回数は、前述した場合のみに限定されるものではなく、適宜設定することができる。

ステップＳ１４では、統合処理部１４は、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれによって受信され、検出処理部１３によって検出された対象物のデータを統合するとともに、統合されたデータに含まれる対象物に対してクラスタリング処理を実行する。より詳細には、検出処理部１３では、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれによって受信されたデータ毎に、ターゲットを検出する処理が実行される。ここで、図６に模式的に示すように、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）が設置されている位置は、空間的なずれを有している。より詳細には、図６に示すように、レーダ装置３０−１の検出範囲がＡ１であるとし、レーダ装置３０−２の検出範囲がＡ２であるとし、レーダ装置３０−３の検出範囲がＡ３であるとした場合に、これらの原点は異なっている。このため、クラスタリング処理部１４ａは、原点の値をオフセット値として各レーダ装置のデータに対して加算することにより、データを一つの座標系に統合する。なお、データが極座標系で表されている場合には、例えば、直交座標系に変換した後に、原点の値をオフセットとして加算するか、または、極座標系における座標変換を行うことにより、統合することができる。データの統合処理が完了すると、クラスタリング処理部１４ａは、統合処理された１スキャン分のデータをグループ分けし、各グループ（クラスタ）をそれぞれひとつの対象物で反射されたデータの集合として定義する。検出信号のグループ分けでは、所定の形状の領域を設定し、その領域内にある信号の集合を一つのクラスタとする処理を行う。クラスタリング処理に用いる領域の形状（クラスタ形状）としては、例えば、円形、楕円形、矩形等の形状を用いることができる。なお、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の検出範囲（Ａ１〜Ａ３）に重なりを持たせると、検出範囲を跨いで存在する対象物を同一物体として容易に検出することができるため好ましい。

ステップＳ１５では、トラッキング処理部１４ｂは、ステップＳ１４においてクラスタリング処理が施されたデータに対して、トラッキング処理を施す。具体的には、トラッキング処理部１４ｂは、クラスタリング処理で得られたクラスタ群を、それまでに得られている各対象物の位置と比較してどの対象物のものかを判定し、これをもとに各対象物の位置を平滑化（平均化）するとともに、次のタイミングにおける位置を予測する処理を行う。
トラッキング処理における位置の平滑化や予測には、一般にα−βフィルタリング法やカルマンフィルタ法を用いることができる。

ステップＳ１６では、危険判定処理部１５は、ステップＳ１５におけるトラッキング処理によって得られた、対象物の位置、速度、および、角度と、センサ群６０から得られた自車両の、位置、速度、および、舵角に基づいて、対象物が自車両に接触または追突する可能性があるか否かを判定し、接触または追突する可能性がある場合には危険であると判定し、例えば、指揮制御部１６に通知する。これにより、提示部１７に危険が迫っていることを示す情報が提示される。

ステップＳ１７では、指揮制御部１６は処理を継続するか否かを判定し、処理を継続する場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）には処理を終了する。

以上に説明したように、本発明の第１実施形態では、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）において、高周波パルス信号を送受信するとともに、デジタルデータに変換して中央処理装置１０に送信し、中央処理装置１０において、対象物の検出処理および統合処理を実行するようにした。

ここで、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）は、それぞれが独立して高周波パルス信号の送出のタイミングおよび受信のタイミングを、例えばナノ秒（ｎｓ）オーダで管理しているので、中央処理装置１０は各レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の動作の同期を、例えばミリ秒（ｍｓ）オーダで管理すればよく、中央処理装置１０で例えばナノ秒（ｎｓ）オーダの各レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の送受信のタイミングを管理する必要がない。このため、中央処理装置１０の処理の負荷を軽減するとともに、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）が適切なタイミングでパルスの送受信を行うことができる。

また、以上の第１実施形態では、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれの処理量が少なくなるように構成したので、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の単価を下げることができ、複数のレーダ装置を用いた場合にシステム全体のコストを低減することができる。

また、以上の第１実施形態では、中央処理装置１０が検出処理を時分割で実行するようにしたので、検出処理部１３を共用できることから、中央処理装置１０の装置のコストを低減することができる。また、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）は、異なるタイミングで高周波パルス信号を送信することから、レーダ装置間で送信波および反射波が干渉することを防止できる。

また、以上の第１実施形態では、統合処理部１４において、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）において検出されたデータを統合し、クラスタリング処理およびトラッキング処理を実行するようにしたので、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の検出範囲Ａ１〜Ａ３を跨いで存在する対象物を確実に検出することができる。

なお、以上の第１実施形態では、図５に示すように、時分割にて高周波パルス信号を送信するようにしたが、例えば、図７に示すように、高周波パルス信号を略同じタイミングで送信し、ＡＤＣ３９によって得られたデータを、時間を調整して中央処理装置１０に送信するようにしてもよい。より詳細には、図７に示す例では、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）が略同じタイミングで高周波パルス信号を送信し、ＡＤＣ３９によってデジタルデータに変換し、図示しないメモリに格納する。中央処理装置１０では、予め定められた順序、例えば、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の順にデータの送信を要求し、送信されてきたデータを受信して、前述したような検出処理および統合処理を実行することも可能である。このような実施形態によれば、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）に対して高周波パルス信号を送信させる制御を簡易化することができる。なお、中央処理装置１０がレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）からのデータ送信のタイミングを管理するのではなく、例えば、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）からの要求に基づいて中央処理装置１０がバスアービトレーション（バス調停）を実行し、例えば、先着順に使用権を割り当てるようにしてもよい。

（Ｃ）第２実施形態の構成の説明
つぎに、第２実施形態について説明する。図８，９は本発明の第２実施形態の構成例を示す図である。なお、この図において、図２，３と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示す中央処理装置１０では、図２と比較すると、検出処理部１３のプリサム処理部１３ａおよびターゲット検出処理部１３ｂが除外されている。それ以外の構成は、図２の場合と同様である。

図９に示すレーダ装置３０では、図３に比較すると、ＡＤＣ３９と制御部との間に検出処理部１１３が設けられている。それ以外の構成は、図３の場合と同様である。ここで、検出処理部１１３は、プリサム処理部１１３ａおよびターゲット検出処理部１１３ｂを有しており、ＡＤＣ３９から供給されたデジタルデータに対して、プリサム処理およびターゲット処理を施して個別制御部３２に出力する。なお、プリサム処理部１１３ａおよびターゲット検出処理部１１３ｂは、図２に示すプリサム処理部１３ａおよびターゲット検出処理部１３ｂと同様の機能を有している。すなわち、図８，９に示す第２実施形態では、図３に示す中央処理装置１０からプリサム処理部１３ａおよびターゲット検出処理部１３ｂが除外され、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）に対してプリサム処理部１１３ａおよびターゲット検出処理部１１３ｂが追加されている。

（Ｄ）第２実施形態の動作の説明
第２実施形態では、中央処理装置１０からの要求がなされると、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）は、図５に示すタイミングまたは図７に示すタイミングで高周波パルス信号を送信する。レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれの受信部３８で受信された反射波は、ＡＤＣ３９によってデジタルデータに変換され、検出処理部１１３に供給される。検出処理部１１３では、プリサム処理部１１３ａにおいてプリサム処理が実行され、ターゲット検出処理部１１３ｂにおいてターゲットが検出された後、個別制御部３２に供給される。個別制御部３２は、中央処理装置１０に対して、検出されたターゲットに関する情報を、Ｉ／Ｆ３１を介して送信する。

中央処理装置１０では、スイッチ１２がＩ／Ｆ１１−１〜１１−３を選択し、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）から送信されるデータ（ターゲット検出処理後のデータ）を受信し、検出処理部１３に供給する。検出処理部１３では、角度検出処理部１３ｃがレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれにおいて検出されたターゲットの角度を検出する処理を実行して統合処理部１４に供給する。統合処理部１４では、前述の第１実施形態の場合と同様に、検出処理部１３から供給されるレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれにおいて検出されたターゲットに関する情報を統合処理する。より詳細には、クラスタリング処理部１４ａがレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれにおいて検出されたターゲットに関するデータの座標系を統合するとともに、クラスタリングする処理を実行する。また、トラッキング処理部１４ｂはクラスタリング処理が施されたデータに対してトラッキング処理を実行し、危険判定処理部１５に出力する。危険判定処理部１５は、統合処理部１４から出力されたデータと、センサ群６０からのデータとに基づいて、危険の有無を判定し、危険であると判定した場合には、指揮制御部１６に通知して、提示部１７に所定の情報を提示させる。

以上に説明したように、本発明の第２実施形態によれば、検出処理の一部をレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のそれぞれにおいて実行するようにしたので、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）から中央処理装置１０に送信されるデータの量を減らすことができるので、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）と中央処理装置１０の間のインタフェースとして、低速インタフェースを使用することが可能になる。特に、ターゲット検出処理まで実行されたデータは、データ量が相当減っているので、第１実施形態に比較して、インタフェースの要求される伝送速度を低くすることができる。

（Ｅ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の第２実施形態では、図２に示す中央処理装置１０内のプリサム処理部１３ａおよびターゲット検出処理部１３ｂに代えて、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）内に、プリサム処理部１１３ａおよびターゲット検出処理部１１３ｂを移動配置するようにしたが、例えば、プリサム処理部１３ａ、ターゲット検出処理部１３ｂ、および、角度検出処理部１３ｃのうち、１つ以上を移動配置してもよい。ただし、これらのすべてを移動配置すると、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）の消費電力の低減が図れないので好ましくない。なお、プリサム処理部１３ａ、ターゲット検出処理部１３ｂ、角度検出処理部１３ｃを、中央処理装置１０かレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）のどちらに配置するかは、装置のコスト、インタフェースの伝送速度、システム全体の消費電力等に応じて決定することができる。

また、以上の各実施形態では、検出処理部の検出処理としては、プリサム処理、ターゲット処理、および、角度検出処理を想定したが、これ以外の処理を含むようにしてもよい。例えば、検出処理として、相対速度検出処理、位置検出処理等を含むようにしてもよい。もちろん、これらの処理以外の処理を含むようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、検出処理部１３を１つ設けてレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）からのデータを時分割処理によって処理するようにしたが、例えば、検出処理部１３をレーダ装置と同じ個数設けて、並列処理するようにしてもよい。その場合には、スイッチ１２は不要になる。また、検出処理部１３の一部のみを時分割処理するようにすることも可能である。例えば、プリサム処理のみ、または、プリサム処理とターゲット処理の双方を時分割処理するようにしてもよい。そのような構成によれば、負荷が大きい処理だけを並列処理化することで、コストをできるだけ抑えた状態で、処理速度を向上させることができる。

また、以上の各実施形態では、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）は同じ構成としたが、例えば、これらの設置位置に応じてパフォーマンス（例えば、処理速度またはターゲット分解能）に差を設けるとともに、時分割処理する場合にはパフォーマンスの高いレーダ装置により長い時間を割り当てることも可能である。例えば、３つのレーダ装置３０（３０−１〜３０−３）を車両の後部に配置する場合であって、後部中央と、後部左右に配置する場合には、後部中央に配置するレーダ装置のパフォーマンスを高くすることができる。

また、以上の各実施形態では、レーダ装置を３つ設けるようにしたが、これらを２つ設けるようにしたり、あるいは、４つ以上設けるようにしたりしてもよい。また、近距離レーダ、中距離レーダ、遠距離レーダを適宜組み合わせて設けてもよい。

また、以上の各実施形態では、レーダシステム１を車両に搭載する場合を例に挙げて説明したが、例えば、航空機、船舶等の他の移動体に搭載するようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、レーダ装置３０（３０−１〜３０−３）をすべて動作させる前提で説明したが、レーダシステム１の周辺状況によっては、中央処理装置１０から一部のレーダ装置３０（例えば３０−１〜３０−３のうち１台）の動作（例えば、高周波パルス信号の送受信、デジタルデータの送信など）を一時的に停止させる制御を行ってもよい。その結果、システムとしての消費電力をさらに低減することが可能となる。

１レーダシステム
１０中央処理装置
１１−１〜１１−３，１８Ｉ／Ｆ
１２スイッチ
１３検出処理部
１３ａプリサム処理部
１３ｂターゲット検出処理部
１３ｃ角度検出処理部
１４統合処理部
１４ａクラスタリング処理部
１４ｂトラッキング処理部
１５危険判定処理部
１６制御部
１７提示部
３０−１〜３０−３レーダ装置
３１Ｉ／Ｆ
３２制御部
３３パルス生成部
３４送信部
３５送信用アンテナ
３６ａ，３６ｂ受信用アンテナ
３７スイッチ
３８受信部
３９ＡＤＣ
４０−１〜４０−３信号線
１１３検出処理部
１１３ａプリサム処理部
１１３ｂターゲット検出処理部
５０ＬＡＮ
６０センサ群

Claims

複数のレーダ装置と、中央処理装置とを有するレーダシステムであって、
前記レーダ装置は、
対象物に対して高周波信号を送信する送信手段と、
前記対象物によって反射された信号を受信する受信手段と、
前記送信手段および前記受信手段による送受信のタイミングを制御する個別制御手段と、
前記受信手段の出力をデジタルデータに変換する変換手段を有し、
前記中央処理装置は、
前記複数のレーダ装置から伝送された情報を前記複数のレーダ装置の位置情報に関連付けて処理する統合処理手段と、
前記複数のレーダ装置の個別制御手段の動作タイミングを制御する指揮制御手段と、
前記統合処理手段によって処理が施される前のデジタルデータに対して、前記対象物を検出するための処理を実行する一の検出処理手段を有し、
かつ、前記複数のレーダ装置と前記中央処理装置との間で、前記複数のレーダ装置各々の前記個別制御手段における送受信のタイミング制御と分離されたデジタル通信が行われており、
前記レーダ装置は、前記変換手段の出力であるデジタルデータに対して、前記対象物を検出するための処理の一部のうち、少なくともプリサム処理を施す個別検出処理手段をさらに有し、
前記検出処理手段は、前記対象物の位置、速度、および、角度を検出するための処理を、前記レーダ装置単位で実行し、
前記複数のレーダ装置各々の前記個別制御手段によって行われる、前記送信手段および前記受信手段による送受信のタイミング制御は、ナノ秒オーダで管理され、
前記中央処理装置によって行われる、前記複数のレーダ装置の動作のタイミング制御は、ミリ秒オーダで管理される、
ことを特徴とするレーダシステム。
前記統合処理手段は、前記検出処理手段から供給される位置、速度、および、角度を示すデータを統合することにより、前記対象物を特定する処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダシステム。
前記統合処理手段によって得られた前記対象物のデータに基づいて、前記対象物と自己との関係に基づいて危険の有無を判定する危険判定手段を有する請求項１または２のいずれか１項に記載のレーダシステム。