JP2019158797A - レーダ装置およびレーダ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理量が嵩むことを防止することができるレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係るレーダ装置は、受信部と、ＦＦＴ処理部と、ピーク抽出部とを備える。受信部は、周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する。ＦＦＴ処理部は、複数の受信アンテナのうち、任意の受信アンテナで受信した反射波に基づくビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行う場合に、２次元目のＦＦＴ処理を第１の範囲で行う。ピーク抽出部は、ＦＦＴ処理部による処理結果である周波数スペクトルから物標に対応するピークを抽出する。また、ＦＦＴ処理部は、任意の受信アンテナ以外の他の受信アンテナについて２次元ＦＦＴ処理を行う場合、ピーク抽出部によって抽出されたピークの位置に基づき第１の範囲を限定した第２の範囲で２次元目のＦＦＴ処理を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の制御方法に関する。

従来、物標を検出するレーダ装置として、周波数が連続的に変化する送信波を出力して物標との距離、相対速度および角度を検出するＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置が提案されている。

具体的には、レーダ装置は、送信波の物標による反射波を複数の受信アンテナにより受信して得られたビート信号それぞれに対して２次元高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）処理を行うことで、上記した距離、相対速度および角度を検出する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−３８７３号公報

しかしながら、従来の技術では、例えば、受信アンテナが複数であった場合、受信アンテナ毎に２次元ＦＦＴ処理を行うため、処理量が嵩んでしまうおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、処理量が嵩むことを防止できるレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーダ装置は、受信部と、ＦＦＴ処理部と、ピーク抽出部とを備える。前記受信部は、周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する。前記ＦＦＴ処理部は、前記複数の受信アンテナのうち、任意の受信アンテナで受信した前記反射波に基づくビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行う場合に、２次元目のＦＦＴ処理を第１の範囲で行う。前記ピーク抽出部は、前記ＦＦＴ処理部による処理結果である周波数スペクトルから前記物標に対応するピークを抽出する。また、前記ＦＦＴ処理部は、前記任意の受信アンテナ以外の他の前記受信アンテナについて前記２次元ＦＦＴ処理を行う場合、前記ピーク抽出部によって抽出された前記ピークの位置に基づき前記第１の範囲を限定した第２の範囲で前記２次元目のＦＦＴ処理を行う。

本発明によれば、処理量が嵩むことを防止することができる。

図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。 図１Ｂは、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要を示す図である。 図２は、レーダ装置のブロック図である。 図３は、送信周波数と、受信周波数と、ビート周波数との関係の一例を示す図である。 図４は、ビート信号に対して距離ＦＦＴ処理を行った結果を示す図である。 図５は、第２処理部の処理内容を示す図である。 図６は、２次元ＦＦＴ処理における処理量を示す図である。 図７は、レーダ装置が実行する物標検出の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、変形例に係るレーダ装置の制御方法を示す図である。 図９は、変形例に係る２次元ＦＦＴ処理における処理量を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置およびレーダ装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１Ａおよび図１Ｂを用いて、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要について説明する。図１Ａは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図１Ｂは、実施形態に係るレーダ装置の制御方法の概要を示す図である。

図１Ａに示すように、実施形態に係るレーダ装置１は、車両ＭＣの前端部に設けられるとともに、４つの受信アンテナ２１ａ〜２１ｄ（以下、受信アンテナ２１と記載する場合がある）を備えていることとする。なお、受信アンテナ２１ａ〜２１ｄの数は、複数であれば、３つ以下でも、５つ以上でもよい。また、レーダ装置１の搭載位置は、車両ＭＣの前端部に限定されるものではなく、車両ＭＣの側面や、後端部であってもよい。

図１Ａに示すレーダ装置１は、例えば、ＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置である。ＦＣＭ方式とは、周波数が連続的に変化する複数のチャープ波が繰り返される送信波を出力して検出範囲内に存在する各物標Ｐとの距離および相対速度を検出する方式である。

具体的には、ＦＣＭ方式は、送信波が物標Ｐによって反射された反射波を複数の受信アンテナ２１ａ〜２１ｄによって受信し、受信した反射波と送信波とから生成されるビート信号に対して２次元高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）処理（以下、２次元ＦＦＴ処理と記載する場合がある）を行って物標Ｐとの距離および相対速度を検出する。

なお、２次元ＦＦＴ処理は、物標Ｐとの距離に対応する距離方向への距離ＦＦＴ処理および物標Ｐの速度に対応する速度方向への速度ＦＦＴ処理の２回のＦＦＴ処理を行うことである。

ここで、従来のレーダ装置は、予め定められた範囲内すべてにおいて距離ＦＦＴ処理および速度ＦＦＴ処理を行うため、物標情報（距離や相対速度）の算出に多くの計算が必要とする。また、複数の受信アンテナ毎に２次元ＦＦＴ処理を行うとなると、その計算量はさらに膨大になるため、処理量が嵩むこととなる。このため、例えば、２次元ＦＦＴ処理の処理時間が長くなると、物標情報の更新周期の短くするという要求を満たせなくなるおそれもある。

そこで、実施形態に係るレーダ装置１の制御方法では、複数の受信アンテナ２１ａ〜２１ｄのうち、まず、任意の受信アンテナ２１について２次元ＦＦＴ処理を行い、その処理結果により他の受信アンテナ２１における２次元ＦＦＴ処理の範囲を限定する。

図１Ｂでは、２次元に配置された複数のマスを示しており、かかるマス毎に２次元ＦＦＴ処理が行われる。具体的には、かかるマスは、送信波におけるチャープ波（あるいはビート信号）の数分だけ横方向に並べられ、物標Ｐとの距離に対応する距離ビン（周波数）の数分だけ縦方向に並べられている。

実施形態に係るレーダ装置１は、まず、受信アンテナ２１ａについて、チャープ波毎に生成されるビート信号Ｂ１〜Ｂｎに対して通常通りの２次元ＦＦＴ処理を行う。図１Ｂに示す例では、まず、レーダ装置１は、１次元目として、ビート信号Ｂ１〜Ｂｎ毎に距離ＦＦＴ処理（図１Ｂに示す縦方向）を行う。具体的には、レーダ装置１は、すべてのビート信号Ｂ１〜Ｂｎに対して距離ＦＦＴ処理を行う。図１Ｂの中段図（左図）では、距離ＦＦＴ処理の結果、各ビート信号Ｂ１〜Ｂｎにおいて、距離ビンｆｒ１０にパワー値が所定値以上のピークが出現していることとする。

つづいて、実施形態に係るレーダ装置１は、２次元目のＦＦＴ処理として、距離ビンｆｒ毎に速度ＦＦＴ処理を行う。具体的には、レーダ装置１は、すべての距離ビンｆｒに対して速度ＦＦＴ処理（図１Ｂに示す横方向）を行う。つまり、２次元目のＦＦＴ処理における範囲（第１の範囲）は、距離ビンｆｒ１から距離ビンｆｒｍとなる。なお、第１の範囲は、すべての距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍに限定されるものはなく、例えば、距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍのうち、前回の時間における物標Ｐのピーク位置の距離ビンｆｒのみを第１の範囲としてもよい。図１Ｂの下段図（左図）では、速度ＦＦＴ処理の結果、速度ビンｆｖ５にピークが出現していることとする。

そして、実施形態に係るレーダ装置１は、受信アンテナ２１ａ以外の他の受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄについて２次元ＦＦＴ処理を行う場合、上記した第１の範囲を限定した第２の範囲で、２次元目のＦＦＴ処理を行う。具体的には、図１Ｂの中段図（右図）に示すように、レーダ装置１は、まず、ビート信号Ｂ１〜Ｂｎまでのすべての範囲（横方向）で、１次元目のＦＦＴ処理を行う。つまり、１次元目のＦＦＴ処理の範囲は、上記した受信アンテナ２１ａと同様の範囲とする。

そして、実施形態に係るレーダ装置１は、２次元目のＦＦＴ処理を行う際、受信アンテナ２１ａの２次元ＦＦＴ処理の結果で抽出されたピークの位置に基づき範囲を限定する。

例えば、図１Ｂの下段図（右図）に示すように、実施形態に係るレーダ装置１は、距離ビンｆｒ１から距離ビンｆｒｍの範囲のうち、ピークの位置に対応する距離ビンｆｒ１０のみを第２の範囲として２次元目のＦＦＴ処理を行う。つまり、他の受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄでは、第１の範囲よりも狭い第２の範囲で２次元目のＦＦＴ処理を行う。

なお、図１Ｂに示す例では、２次元目のＦＦＴ処理における第２の範囲を、ピークの位置である距離ビンｆｒ１０のみに限定して行う場合を示したが、例えば、距離ビンｆｒ１０を含む距離ビンｆｒ９から距離ビンｆｒ１１までの範囲を第２の範囲としてもよい。つまり、距離ビンｆｒ１０を含んだ範囲で、かつ、距離ビンｆｒ１から距離ビンｆｒｍまでの第１の範囲を限定した範囲であればよい。

このように、受信アンテナ２１ａの２次元ＦＦＴの処理結果を用いて、他の受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄについては、２次元目のＦＦＴ処理の範囲を限定することで、不要なＦＦＴ処理の計算を省くことができる。従って、実施形態に係るレーダ装置１によれば、２次元ＦＦＴ処理における計算量を減らすことができるため、処理量が嵩むことを防止できる。なお、２次元ＦＦＴ処理の計算低減量については、図６で詳細に後述する。

また、図１Ｂに示す例では、２次元ＦＦＴ処理について、距離ＦＦＴ処理を行った後、速度ＦＦＴ処理を行ったが、処理順を入れ替えてもよい。つまり、速度ＦＦＴ処理を行った後、距離ＦＦＴ処理を行ってもよいが、かかる点については、図８および図９で後述する。

次に、図２を用いて実施形態に係るレーダ装置１の構成について説明する。図２は、レーダ装置１のブロック図である。図２に示すように、レーダ装置１は、車両制御装置２に接続される。

車両制御装置２は、レーダ装置１による物標Ｐの検出結果に基づいてＰＣＳ（Pre-crash Safety System）やＡＥＢ(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種用途（例えば、飛行機や船舶の監視等）に用いられてもよい。

レーダ装置１は、送信部１０と、受信部２０と、処理部３０とを備える。送信部１０は、信号生成部１１と、発振器１２と、送信アンテナ１３とを備える。信号生成部１１はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器１２へ供給する。発振器１２は、信号生成部１１で生成された変調信号に基づいてチャープ信号ＳＴを生成して、送信アンテナ１３へ出力する。

送信アンテナ１３は、発振器１２から入力されるチャープ信号ＳＴを送信波ＳＷへ変換し、かかる送信波ＳＷを車両ＭＣの外部へ出力する。送信アンテナ１３が出力する送信波ＳＷは、複数のチャープ波が繰り返される波形である。送信アンテナ１３から車両ＭＣの前方に送信された送信波ＳＷは、物標Ｐで反射されて反射波となる。

受信部２０は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ２１ａ〜２１ｄ、ミキサ２２ａ〜２２ｄおよびＡ／Ｄ変換器２３ａ〜２３ｄを備える。各受信アンテナ２１は物標Ｐからの反射波を受信波ＲＷとして受信し、かかる受信波ＲＷを受信信号ＳＲへ変換して受信アンテナ２１毎に設けられたミキサ２２へそれぞれ出力する。なお、図２に示す受信アンテナ２１の数は、４つであるが３つ以下または５つ以上であってもよい。

各受信アンテナ２１から出力された受信信号ＳＲは、不図示の増幅器（例えば、ローノイズアンプ）で増幅された後にミキサ２２へ入力される。ミキサ２２は、チャープ信号ＳＴと受信信号ＳＲとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号ＳＢを生成し、Ａ／Ｄ変換器２３へ出力する。

これにより、チャープ信号ＳＴの周波数ｆ_ＳＴ（以下、送信周波数ｆ_ＳＴと記載する）と受信信号ＳＲの周波数ｆ_ＳＲ（以下、受信周波数ｆ_ＳＲと記載する）との差となるビート周波数ｆ_ＳＢ（＝ｆ_ＳＴ−ｆ_ＳＲ）を有するビート信号ＳＢが生成される。ミキサ２２で生成されたビート信号ＳＢは、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタルの信号へ変換された後に処理部３０に出力される。

図３は、送信周波数ｆ_ＳＴと、受信周波数ｆ_ＳＲと、ビート周波数ｆ_ＳＢとの関係の一例を示す図である。図３に示すように、ビート信号ＳＢは、チャープ波毎に生成される。なお、ここでは、１回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂ１」とし、２回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂ２」とし、ｎ回目のチャープ波によって得られるビート信号ＳＢを「Ｂｎ」としている。

また、図３に示す例では、送信周波数ｆ_ＳＴは、チャープ波毎に、基準周波数ｆ０から時間に伴って傾きθ（＝（ｆ１−ｆ０）／Ｔｍ）で増加し、最大周波数ｆ１に達すると基準周波数ｆ０に短時間で戻るノコギリ波状（いわゆるアップチャープ）である。なお、送信周波数ｆ_ＳＴは、チャープ波毎に基準周波数ｆ０から最大周波数ｆ１へ短時間で到達し、かかる最大周波数ｆ１から時間に伴って傾きθ（＝（ｆ０−ｆ１）／Ｔｍ）で減少するノコギリ波状（いわゆるダウンチャープ）であってもよい。

図２の説明に戻り、処理部３０について説明する。処理部３０は、送信制御部３１および信号処理部３２を備える。信号処理部３２は、第１処理部３３、第２処理部３４、ピーク抽出部３５、演算部３６および出力部３７を備える。

かかる処理部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置１全体を制御する。

かかるマイクロコンピュータのＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部３１および信号処理部３２として機能する。なお、送信制御部３１および信号処理部３２のうち少なくとも一部または全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

送信制御部３１は、送信部１０の信号生成部１１を制御し、信号生成部１１からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器１２へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化するチャープ信号ＳＴが発振器１２から送信アンテナ１３へ出力される。

信号処理部３２は、各Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるビート信号ＳＢに対してそれぞれ２次元ＦＦＴ処理（距離ＦＦＴ処理および速度ＦＦＴ処理）を行い、かかる２次元ＦＦＴ処理の結果に基づいて物標Ｐの距離、相対速度（縦方向への相対速度および横方向への相対速度）および方位を演算する。以下、信号処理部３２の各部の処理について説明する。

信号処理部３２の第１処理部３３（ＦＦＴ処理部の一例）は、各Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるビート信号ＳＢそれぞれに対して距離ＦＦＴ処理を行うことで受信アンテナ２１毎に周波数スペクトルを生成する。具体的には、第１処理部３３は、ビート信号ＳＢ毎に各距離ビンｆｒ（ｆｒ１〜ｆｒｍ）について距離ＦＦＴ処理を行う。ここで、図４を用いて、距離ＦＦＴ処理の結果について具体的に説明する。

図４は、ビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行った結果を示す図である。図４では、ビート信号Ｂ５に対する距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルを示す。図４に示す周波数スペクトルでは、横軸を周波数（すなわち、距離ビン）とし、縦軸をパワーの大きさ（ピークの大きさ）としている。図４に示す例では、距離ビンｆｒ１０のみにピークが出現していることとする。

ここで、ビート信号ＳＢの周波数は、物標Ｐとレーダ装置１との間の距離に比例して増減する。このため、第１処理部３３は、ビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行うことで、物標Ｐとの距離に対応する距離ビンｆｒに出現するピーク（パワーが所定値以上）を距離ＦＦＴ処理の結果として取得する。

つまり、図４に示す例では、第１処理部３３は、一つのビート信号Ｂ５において、距離ビンｆｒ１０にピークが出現していることを示す情報を距離ＦＦＴ処理の結果として取得する。

なお、第１処理部３３は、４つの受信アンテナ２１ａ〜２１ｄからビート信号ＳＢを受け取った場合、４つの受信アンテナ２１ａ〜２１ｄのビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行ってもよく、あるいは、受信アンテナ２１ａのビート信号ＳＢに対してのみ距離ＦＦＴ処理を行ってもよい。受信アンテナ２１ａのビート信号ＳＢに対してのみ距離ＦＦＴ処理を行う場合、他の３つの受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄについては、後述のピーク抽出部３５の抽出結果を受けてから距離ＦＦＴ処理を行う。

第１処理部３３は、距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルを第２処理部３４へ出力する。

第２処理部３４は、第１処理部３３における距離ＦＦＴ処理の結果に対して速度ＦＦＴ処理を行う。速度ＦＦＴ処理とは、距離ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルの距離ビンｆｒ毎に各速度ビンｆｖについて２回目のＦＦＴ処理を行うことである。これにより、速度ＦＦＴ処理の結果として、物標Ｐの相対速度に対応する速度ビンｆｖにピークが出現することとなる。

具体的には、第２処理部３４は、物標Ｐの相対速度がゼロでない場合に生じる受信信号ＳＲのドップラ成分を利用する。より具体的には、第２処理部３４は、ビート信号ＳＢの周波数スペクトルにおけるピークの位相の変化を検出する。ここで、図５を用いて、第２処理部３４の処理内容について具体的に説明する。

図５は、第２処理部３４の処理内容を示す図である。図５では、複数の受信アンテナ２１のうち、任意の１つの受信アンテナ２１の周波数スペクトルを時系列に並べて示している。また、図５では、時間的に連続するビート信号Ｂ１〜Ｂ８の距離ＦＦＴ処理の結果とビート信号Ｂ１〜Ｂ８間のピークの位相変化の一例を示す。図５に示す例では、各ビート信号Ｂ１〜Ｂ８の距離ビンｆｒ１０にピークがあり、かかるピークの位相が変化している。

ここで、物標Ｐとレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号Ｂ１〜Ｂ８間において同一物標Ｐに相当する距離ビンｆｒ１０のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。

第２処理部３４は、距離ＦＦＴ処理を行って得られる周波数スペクトルを時系列に並べて速度ＦＦＴ処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビン（速度ビン）にピークが出現する周波数スペクトルを得る。

また、図５に示すように、第２処理部３４は、受信アンテナ２１ａについては、距離ビンｆｒ１から距離ビンｆｒｍまでの全範囲において、距離ビンｆｒ毎に速度ＦＦＴ処理を行う。そして、第２処理部３４は、他の３つの受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄについては、後述のピーク抽出部３５によって抽出されたピークの位置に基づいて速度ＦＦＴ処理を行う範囲を限定する。

例えば、図５に示すように、第２処理部３４は、ピーク抽出部３５によって距離ビンｆｒ１０にピークが抽出された場合、距離ビンｆｒ１０に限定して速度ＦＦＴ処理を行う。つまり、第２処理部３４は、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークの距離ビンｆｒ１０以外の距離ビンｆｒについては速度ＦＦＴ処理を行わない。これにより、２次元ＦＦＴ処理における処理量を最小限にすることができる。

図２に戻ってピーク抽出部３５について説明する。ピーク抽出部３５は、第２処理部３４における速度ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルからパワーが所定の閾値以上のピークを抽出する。かかる閾値は、予め定められた固定値であってもよく、動的に変化させてもよい。

ピーク抽出部３５は、抽出したピークが受信アンテナ２１ａに対応する周波数スペクトルのピークであった場合、かかるピークに関する情報を第２処理部３４へ出力する。また、ピーク抽出部３５は、複数の受信アンテナ２１ａ〜２１ｄすべてのピーク抽出結果において、同じ位置にピークが出現していることが確認できた場合に、かかるピークに関する情報を演算部３６へ出力する。

なお、ピーク抽出部３５は、例えば、すべてのピーク抽出結果のうち少なくとも１つにおいて、同じ位置にピークが出現していない場合、演算部３６への出力を禁止してもよい。これにより、信頼性の低いピークを除くことができるため、物標Ｐの誤検出を防止することができる。

演算部３６は、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークに基づいて物標Ｐとの距離、相対速度および角度（方位）を演算する。

具体的には、演算部３６は、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークの距離ビンｆｒおよび速度ビンｆｖの組み合わせに基づいて物標Ｐとの距離および相対速度を導出する。

また、演算部３６は、所定の角度演算処理により物標Ｐが存在する角度を推定する。具体的には、演算部３６は、４つの受信アンテナ２１ａ〜２１ｄの受信信号ＳＲに基づく４つのビート信号ＳＢの周波数スペクトルそれぞれの同一距離ビンｆｒのピークの位相の違いにより物標Ｐの角度を推定する。なお、同一距離ビンｆｒのピークの位相の違いにより、同一距離ビンに複数の物標Ｐが存在することが検出された場合、それら複数の物標Ｐそれぞれについて角度推定を行う。

なお、演算部３６における角度の推定は、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）、または、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）などの所定の推定方式を用いて行われる。

出力部３７は、車両制御装置２に対して各種情報を出力する。例えば、出力部３７は、検出した物標Ｐに関する物標情報を車両制御装置２へ出力する。物標情報には、物標Ｐの距離、相対速度および角度が含まれる。

ここで、図６を用いて、２次元ＦＦＴ処理における処理量について説明する。図６は、２次元ＦＦＴ処理における処理量を示す図である。図６に示す「１通常ＦＣＭ」とは、距離ＦＦＴ処理および速度ＦＦＴ処理をすべての範囲で行った場合の処理量を示し、「２改良ＦＣＭ」は、２次元目である速度ＦＦＴ処理について、限定した範囲（第２の範囲）で行った場合の処理量を示す。

図６では、距離ＦＦＴビン数（距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍ）は、１０２４個、チャープ数（ビート信号ＳＢの数）は、６４個であり、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークの数は、１０個であり、受信アンテナ２１の数は、４つであるとする。また、図６に示す「複素数乗算回数」および「複素数加減算回数」は、各ＦＦＴ処理におけるバタフライ演算の際の複素数の乗算回数および加減算回数を示す。具体的には、距離ＦＦＴについては、複素数乗算回数をα、距離ＦＦＴビン数をＰ、チャープ数をＮとした場合、α＝Ｐ／２×ＬＯＧ（Ｐ，２）×Ｎで表され、複素数加減算回数をβとした場合、β＝Ｐ×ＬＯＧ（Ｐ，２）×Ｎで表される。また、速度ＦＦＴ処理については、複素数乗算回数をα、チャープ数をＰ、距離ＦＦＴビン数をＮとした場合、α＝Ｐ／２×ＬＯＧ（Ｐ，２）×Ｎで表され、複素数加減算回数をβとした場合、β＝Ｐ×ＬＯＧ（Ｐ，２）×Ｎで表される。

図６に示すように、「１通常ＦＣＭ」および「２改良ＦＣＭ」を比べると、第１処理部３３で行われる距離ＦＦＴ処理の処理量（図中のＣ、Ｄ）は、同じである。また、第２処理部３４で行われる速度ＦＦＴ処理における受信アンテナ２１の１ｃｈ分の処理量（図中のＥ、Ｆ）も同じである。

一方で、第２処理部３４で行われる速度ＦＦＴ処理における他の受信アンテナ２１の３ｃｈ分については、「２改良ＦＣＭ」（Ｇ／１００×３ｃｈ）が「１通常ＦＣＭ」（Ｇ×３ｃｈ）よりも処理量が少ない。これは、３ｃｈの受信アンテナ２１については、ピークに対応する距離ビンｆｒのみ速度ＦＦＴ処理を行うためである。

これにより、図６に示すように、「２改良ＦＣＭ」は、「１通常ＦＣＭ」の処理量の略７割（７２％）程度に抑えることができる。なお、図６に示す、「距離ＦＦＴビン数」、「チャープ数」、「ピーク数」および「受信アンテナ数」は、一例であって、任意の値が設定されてよい。

次に、図７を用いて実施形態に係るレーダ装置１が実行する処理手順について説明する。図７は、レーダ装置１が実行する物標検出の処理手順を示すフローチャートである。なお、図７に示す処理手順は、レーダ装置１によって繰り返し実行される。

図７に示すように、まず、送信部１０は、ｎ個のチャープ波を含む送信波ＳＷを出力する（ステップＳ１０１）。つづいて、受信部２０は、物標Ｐによる送信波ＳＷの反射波に応じた受信信号ＳＲとチャープ信号ＳＴとからｎ個のビート信号ＳＢを生成する（ステップＳ１０２）。

つづいて、第１処理部３３は、ｎ個の各ビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０３）。つづいて、第２処理部３４は、複数の受信アンテナ２１のうち、任意の一の受信アンテナ２１の距離ＦＦＴ処理の結果に対して速度ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０４）。

つづいて、ピーク抽出部３５は、速度ＦＦＴ処理の結果である周波数スペクトルからパワーが所定の閾値以上のピークを抽出する（ステップ１０５）。つづいて、第２処理部３４は、他の受信アンテナ２１について、ピーク抽出部３５で抽出されたピークの位置のみで速度ＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０６）。

つづいて、演算部３６は、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークに基づいて物標Ｐとの距離、相対速度および角度を演算する演算処理を行う（ステップＳ１０７）。つづいて、出力部３７は、演算部３６によって演算された距離、相対速度および角度を含む物標情報を車両制御装置２へ出力し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係るレーダ装置１は、受信部２０と、ＦＦＴ処理部（例えば、第１処理部３３および第２処理部３４）と、ピーク抽出部３５とを備える。受信部２０は、周波数が連続的に変化する送信波が物標Ｐによって反射された反射波を複数の受信アンテナ２１で受信する。ＦＦＴ処理部は、複数の受信アンテナ２１のうち、任意の受信アンテナ２１で受信した反射波に基づくビート信号ＳＢに対して２次元ＦＦＴ処理を行う場合に、２次元目のＦＦＴ処理を第１の範囲で行う。ピーク抽出部３５は、ＦＦＴ処理部による処理結果である周波数スペクトルから物標Ｐに対応するピークを抽出する。また、ＦＦＴ処理部は、任意の受信アンテナ２１以外の他の受信アンテナ２１について２次元ＦＦＴ処理を行う場合、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークの位置に基づき第１の範囲を限定した第２の範囲で２次元目のＦＦＴ処理を行う。これにより、処理量が嵩むことを防止できる。

なお、上述した実施形態では、ビート信号ＳＢに対して距離ＦＦＴ処理を行った後、速度ＦＦＴ処理を行ったが、２次元ＦＦＴ処理の処理順が逆であってもよい。つまり、レーダ装置１は、ビート信号ＳＢに対して速度ＦＦＴ処理を行った後、距離ＦＦＴ処理を行ってもよい。なお、処理順が入れ替わっても２次元ＦＦＴ処理後に得られるピークの数や、ピークの位置は変わらない。ここで、図８を用いて、２次元ＦＦＴ処理の処理順を入れ替えた場合について説明する。

図８は、変形例に係るレーダ装置１の制御方法を示す図である。図８に示すように、レーダ装置１は、すべての受信アンテナ２１ａ〜２１ｄについて２次元ＦＦＴ処理の処理順を入れ替えてよい。具体的には、まず、第２処理部３４は、受信アンテナ２１ａにおけるビート信号ＳＢに対してすべて距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍの範囲で、距離ビンｆｒ毎に速度ＦＦＴ処理を行う。この段階では、ＦＦＴ処理の結果として得られる周波数スペクトルには、速度ビンｆｖを特定するピークは得られない。

つづいて、第１処理部３３は、第２処理部３４によって生成された周波数スペクトルに対してすべてのビート信号Ｂ１〜Ｂｎの範囲で、ビート信号ＳＢ毎に距離ＦＦＴ処理を行う。この結果、特定の距離ビンｆｒ１０および速度ビンｆｖ５において、物標Ｐに対応するピークが得られる。つまり、上記した実施形態では、２次元目のＦＦＴ処理が速度ＦＦＴ処理であったのに対し、変形例では、２次元目のＦＦＴ処理が距離ＦＦＴ処理となる。すなわち、変形例では、距離ＦＦＴ処理の範囲であるすべてのビート信号Ｂ１〜Ｂｎの範囲が第１の範囲となる。

つづいて、第２処理部３４は、他の受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄにおけるビート信号ＳＢに対してすべて距離ビンｆｒ１〜ｆｒｍの範囲で、距離ビンｆｒ毎に速度ＦＦＴ処理を行う。

つづいて、第１処理部３３は、第２処理部３４によって生成された周波数スペクトルに対して第１の範囲を限定した第２の範囲で距離ＦＦＴ処理を行う。図８に示す例では、第１処理部３３は、抽出されたピークの速度ビンｆｖ５のみを第２の範囲として距離ＦＦＴ処理を行う。これにより、２次元ＦＦＴ処理の処理順を入れ替えた場合であっても処理量が嵩むことを防止することができる。

なお、他の受信アンテナ２１ｂ〜２１ｄにおける２次元ＦＦＴ処理の処理順ついては、受信アンテナ２１ａで抽出されたピークの数に基づいていずれの処理順を採用するかを決定してもよい。かかる点について、図９を用いて説明する。

図９は、変形例に係る２次元ＦＦＴ処理における処理量を示す図である。図９に示す「「１通常ＦＣＭ」および「２改良ＦＣＭ」は、距離ＦＦＴ処理後、速度ＦＦＴ処理を行う処理順である。「３改良ＦＣＭ」は、速度ＦＦＴ処理後、距離ＦＦＴ処理を行う処理順である。また、図９では、ピーク抽出部３５によって抽出されたピークの数が１０個の場合と、６０個の場合とを示している。

図９に示すように、ピーク数が１０個の場合では、「３改良ＦＣＭ」が最も処理量が少ない。一方で、ピーク数が６０個の場合では、「２改良ＦＣＭ」が最も処理量が少ない。これは、「２回目ＦＦＴ処理（他３ｃｈ分）」の処理量に起因している。

具体的には、ピーク数の増加に対する処理量の増加が「２改良ＦＣＭ」よりも「３改良ＦＣＭ」のほうが多いためである。

つまり、ピーク数が所定数未満であれば、「３改良ＦＣＭ」が「２改良ＦＣＭ」よりも処理量が少ないが、ピーク数がかかる所定数に近づくにつれて「２改良ＦＣＭ」および「３改良ＦＣＭ」の処理量の差が小さくなる。

そして、ピーク数が所定数以上の場合、「３改良ＦＣＭ」が「２改良ＦＣＭ」よりも処理量が多くなる。つまり、処理量が逆転する。

換言すれば、第１処理部３３および第２処理部３４は、ピーク抽出部３５によって抽出されたピーク数が所定数未満である場合、「３改良ＦＣＭ」の処理順で２次元ＦＦＴ処理を行う。

一方、第１処理部３３および第２処理部３４は、ピーク抽出部３５によって抽出されたピーク数が所定数以上である場合、「２改良ＦＣＭ」の処理順で２次元ＦＦＴ処理を行う。

このように、第１処理部３３および第２処理部３４は、ピークの数が所定数以上か否かにより２次元ＦＦＴ処理の処理順を決定することで、常に最小限の処理量に抑えることができる。

なお、上記した所定数は、例えば、図９に示す「距離ＦＦＴビン数」、「チャープ数」および「受信アンテナ数」に基づいて決定される。

また、図９では、「距離ＦＦＴビン数」が１０２４個、「チャープ数」が６４個の場合の２次元ＦＦＴ処理の処理量を示したが、例えば、「距離ＦＦＴビン数」が６４個、「チャープ数」が１０２４個の場合、図９に示す処理量が逆となる。

すなわち、「距離ＦＦＴビン数」が６４個、「チャープ数」が１０２４個の場合、ピーク数が１０個の場合においては、「２改良ＦＣＭ」が最も処理量が少なくなり、一方、ピーク数が６０個の場合においては、「３改良ＦＣＭ」が最も処理量が少なくなる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ レーダ装置
２ 車両制御装置
１０ 送信部
１１ 信号生成部
１２ 発振器
１３ 送信アンテナ
２０ 受信部
２１，２１ａ〜２１ｄ 受信アンテナ
２２，２２ａ〜２２ｄ ミキサ
２３，２３ａ〜２３ｄ Ａ／Ｄ変換器
３０ 処理部
３１ 送信制御部
３２ 信号処理部
３３ 第１処理部
３４ 第２処理部
３５ ピーク抽出部
３６ 演算部
３７ 出力部
１００ レーダ装置
ＭＣ 車両
Ｐ 物標

Claims (4)

1. 周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する受信部と、
   前記複数の受信アンテナのうち、任意の受信アンテナで受信した前記反射波に基づくビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行う場合に、２次元目のＦＦＴ処理を第１の範囲で行うＦＦＴ処理部と、
   前記ＦＦＴ処理部による処理結果である周波数スペクトルから前記物標に対応するピークを抽出するピーク抽出部と、を備え、
   前記ＦＦＴ処理部は、
   前記任意の受信アンテナ以外の他の前記受信アンテナについて前記２次元ＦＦＴ処理を行う場合、前記ピーク抽出部によって抽出された前記ピークの位置に基づき前記第１の範囲を限定した第２の範囲で前記２次元目のＦＦＴ処理を行うこと
   を特徴とするレーダ装置。
2. 前記ＦＦＴ処理部は、
   前記ピークの位置のみを前記第２の範囲として前記２次元目のＦＦＴ処理を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記２次元ＦＦＴ処理は、前記物標との距離に対応する距離方向への第１処理と前記物標の相対速度に対応する速度方向への第２処理との処理順が入替可能な処理であって、
   前記ＦＦＴ処理部は、
   前記他の受信アンテナについて前記２次元ＦＦＴ処理を行う場合、前記ピーク抽出部によって抽出された前記ピークの数に基づいて前記処理順を決定すること
   を特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 周波数が連続的に変化する送信波が物標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信する受信工程と、
   前記複数の受信アンテナのうち、任意の受信アンテナで受信した前記反射波に基づくビート信号に対して２次元ＦＦＴ処理を行う場合に、２次元目のＦＦＴ処理を第１の範囲で行うＦＦＴ処理工程と、
   前記ＦＦＴ処理工程による処理結果である周波数スペクトルから前記物標に対応するピークを抽出するピーク抽出工程と、を含み、
   前記ＦＦＴ処理工程は、
   前記任意の受信アンテナ以外の他の前記受信アンテナについて前記２次元ＦＦＴ処理を行う場合、前記ピーク抽出工程によって抽出された前記ピークの位置に基づき前記第１の範囲を限定した第２の範囲で前記２次元目のＦＦＴ処理を行うこと
   を特徴とするレーダ装置の制御方法。

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