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    重庆时时彩后一绝杀一码: 雷达装置及目标检测方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201310060195.4

    申请日:

    2013.02.26

    公开号:

    CN103364778A

    公开日:

    2013.10.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 13/56申请日:20130226|||公开
    IPC分类号: G01S13/56 主分类号: G01S13/56
    申请人: 富士通天株式会社
    发明人: 黑野泰宽; 浅沼久辉; 柴田真一
    地址: 日本兵库县
    优先权: 2012.03.26 JP 2012-069451
    专利代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 吴秋明
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310060195.4

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.03.23|||2013.11.20|||2013.10.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种雷达装置以及目标检测方法。实施方式所涉及的雷达装置具备检索部、估计部、计算部、以及判定部。检索部基于对频率调制后辐射的发送信号以及该发送信号被对象物反射后的反射波即接收信号进行混频而生成的差拍信号的频率谱所示的信号强度,来检索强反射物。估计部基于与强反射物之间的相对距离,对假设存在于该强反射物附近的对象物的方位即估计方位进行估计。计算部通过基于与上述相对距离对应的频率分量来生成上述估计方位处的方位频谱,计算针对该估计方位的上述信号强度即功率。判定部基于上述功率,对在上述估计方位是否存在对象物进行判定。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种雷达装置,其具备:
    检索部,其基于将频率调制后辐射的发送信号以及该发送信号被对象物反射后的反射波即接收信号进行混频而生成的差拍信号的频率谱所示的信号强度,来检索强反射物;
    估计部,其基于与所述强反射物之间的相对距离,对假设存在于该强反射物的附近的对象物的方位即估计方位进行估计;
    计算部,其通过基于与所述相对距离对应的频率分量而生成所述估计方位处的方位频谱,来计算针对该估计方位的所述信号强度即功率;以及
    判定部,其基于所述功率,对在所述估计方位是否存在对象物进行判定。

    2.  根据权利要求1所述的雷达装置,其中,
    所述计算部通过利用波束扫描式的到来方向估计手法来生成所述方位频谱。

    3.  根据权利要求2所述的雷达装置,其中,
    所述判定部在所述功率为规定的阈值以上的情况下,判定为在所述估计方位存在有对象物,在所述功率小于该阈值的情况下,判定为在所述估计方位不存在对象物。

    4.  根据权利要求3所述的雷达装置,其中,
    所述判定部利用按照对应于与所述对象物之间的相对距离进行变化的方式而预先设定的所述阈值。

    5.  根据权利要求1至4中任意一项所述的雷达装置,其中,
    所述雷达装置搭载于车辆,
    所述估计部将所述车辆进行行驶的行车道幅宽相当的方位估计为所述估计方位。

    6.  根据权利要求5所述的雷达装置,其中,
    所述估计部与所述车辆的舵角以及偏航率对应地调整所述估计方位。

    7.  一种目标检测方法,其包括:
    将通过频率调制后辐射的发送信号被对象物反射而到来的反射波作为接收信号进行接收;
    基于所述发送信号以及所述接收信号进行混频而生成的差拍信号的频率谱所示的信号强度,来检索强反射物;
    基于与所述强反射物之间的相对距离,对假设存在于该强反射物的附近的对象物的方位即估计方位进行估计;
    通过基于与所述相对距离对应的频率分量而生成所述估计方位处的方位频谱,来计算针对该估计方位的所述信号强度即功率;以及
    基于所述功率,对在所述估计方位是否存在作为目标的对象物即目标进行判定。

    说明书

    说明书雷达装置及目标检测方法
    技术领域
    公开的实施方式涉及雷达装置以及目标检测方法。
    背景技术
    现有技术中,已知有这样的雷达装置,其具备阵列天线,通过对利用相关阵列天线而接收到的反射波进行解析来估计相关反射波的到来方向,并基于估计出的到来方向来检测对象物(例如,参照JP特开2004-108851号公报)。
    相关雷达装置例如搭载于车辆,其用在将本行车道中先行在本车辆之前的先行车作为成为目标的对象物(以下,记载为“目标”)而进行检测同时使本车辆跟踪相关先行车的车辆跟踪系统等中。
    另外,在前述的反射波的到来方向的估计中,一般已知有所谓的波束扫描式的BF(BeamForming)法、零值(Null)扫描式的ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques:经由旋转不变技术的信号参量估计)这样的手法。
    但是,在利用现有技术的情况下,但在目标的附近存在有反射级别强的对象物(以下,记载为“强反射物”)的情况下,存在易发生目标误检测这样的问题。
    例如,在先行车被易成为强反射物的卡车、公汽等的大型车辆所夹于其间而进行行驶的情况下,来自大型车辆的反射波对来自相关先行车的反射波造成较大干扰,难以进行先行车有无的检测。
    发明内容
    基于上述的情形,如何实现能高精度地探测目标的雷达装置或者如何实现目标检测方法成为大课题。
    实施方式的一方式是鉴于上述而做出的,目的在于能够提供可精度良好地检测目标的雷达装置以及目标检测方法。
    实施方式的一方式所涉及的雷达装置具备检索部、估计部、计算部、以及判定部。所述检索部基于将频率调制后辐射的发送信号以及该发送信号被对象物反射的反射波即接收信号进行混频而生成的差拍信号的频率谱所示的信号强度,来检索强反射物。所述估计部基于与所述强反射物之间的相对距离,对假设存在于该强反射物的附近的对象物的方位即估计方位进行估计。所述计算部通过基于与所述相对距离对应的频率分量而生成所述估计方位处的方位频谱,来计算针对该估计方位的所述信号强度即功率(power)。所述判定部基于所述功率,对在所述估计方位是否存在对象物进行判定。
    根据实施方式的一方式,能够取得精度良好地检测目标这样的效果。
    关于本发明的更完全的认识、与此相伴的优点,阅读在对照附加的附图进行以下的发明详细说明,将更容易理解。
    附图说明
    图1是表示实施方式所涉及的目标检测手法的概要的图。
    图2是表示实施方式所涉及的雷达装置的构成的框图。
    图3是表示从信号处理装置的前级处理起至信号处理装置中的峰值提取处理为止的流程的图。
    图4是表示方位运算处理以及距离/相对速度计算处理的一个示例的图。
    图5是表示方位运算部的构成的框图。
    图6是表示ESPRIT的概要的图。
    图7是表示强反射物检索处理的处理说明图。
    图8A~图8C是表示必要角的一个示例的图(其1)~(其 3)。
    图9是表示Capon法(凯普法)的指向性图案的特征的图。
    图10A以及图10B是表示目标判定阈值的一个示例的图(其1)以及(其2)。
    图11A~图11D是表示目标有无判定部中的判定示例的图(其1)~(其4)。
    图12是表示信号处理装置所执行的处理顺序的流程图。
    具体实施方式
    以下,参照附加的附图,对本申请所公开的雷达装置以及目标检测方法的实施方式详细说明。另外,本发明并不受以下所示的实施方式所限定。
    另外,以下关于实施方式所涉及的目标检测手法的概要,利用图1进行说明,其后关于适用了实施方式所涉及的目标检测手法的雷达装置,利用图2~图12进行说明。
    另外,以下的说明中,雷达装置是以用在车辆跟踪系统中的情况为例示进行说明。
    首先,关于实施方式所涉及的目标检测手法的概要,利用图1进行说明。图1是表示实施方式所涉及的目标检测手法的概要的图。另外,在图1的上部示意地示出了从上方观察单向道路为3行车道的道路的情况。
    如图1所示的那样,设为:本车辆MC行驶在中央车道,在其前方,与本车辆MC隔开大致相同的距离,卡车T1以及卡车T2夹着中央车道而行驶的情形。接下来,在此,设为对相关卡车T1以及卡车T2之间的先行车LC的有无进行进行判定的情形。
    在相关的情况下,根据现有技术中的目标检测手法,通过搭载于本车辆MC的雷达装置,例如进行波束扫描,基于以相关波束扫描而接收到的反射波的信号强度(以下,记载为“功率”)等来进行对象物的检测。
    例如,傅里叶变换法中,通过在频率调制后的发送波与该反射波的差拍信号的傅里叶变换结果中,对表示规定值以上的功率的峰值进行解析,能够获得对象物的方位、距离以及相对速度。
    因此,根据现有技术中的目标检测手法,关于由于是强反射物所以易作为峰值而表现的卡车T1以及卡车T2,其作为存在于方位θ1的对象物Tg1以及存在于方位θ2的对象物Tg2,而分别易检测出。
    但是,关于图1所示的那样的情形的先行车LC,来自作为强反射物的卡车T1以及卡车T2的反射波较强地干扰而难以作为峰值而表现出来,从而难以作为对象物而被检测出(参照图中的“?”标记)。另外,相关的点即使是利用具有高分辨率的零值扫描式的MUSIC(Multiple Signal Classification:多重信号分类)法或ESPRIT的情况下也存在相同的倾向。
    于是,实施方式所涉及的目标检测手法中,在视为有强反射物的情况下,关于在相关的强反射物附近估计有目标的特定方位的反射波,利用波束扫描式的到来方向估计手法来进行功率计算。接下来,通过计算出的功率是否超过规定的阈值来对目标的有无进行判定。
    具体而言,如图1所示的那样,实施方式所涉及的目标检测手法中,将估计作为峰值而未表现出的先行车LC存在的方位即估计方位作为“必要角”而进行计算。在此,在车辆跟踪系统的情况下,“必要角”例如作为本车辆MC的行驶车道份而被计算。另外,关于“必要角”的示例,将利用图8A至图8C进行后述。
    接下来,如图1所示的那样,通过生成相关的“必要角”相当份的频谱来进行“功率计算”。在此,相关的“功率计算”是利用波束扫描式的Capon法、BF法等来进行。
    这是由于波束扫描式在原理上是利用雷达装置所具备的阵列天线的主瓣(main lobe)来探索对象物的方式,所以,所生成的频谱的大小(即,功率)当然与反射波的信号强度成比例地被呈现的缘故。因此,在简易地进行阈值判定方面是恰当的。另外, 关于后述的雷达装置的实施方式中,主要是以利用Capon法的情况为例进行例举。
    另外,如图中的频谱的实线部分所示的那样,仅进行“必要角”相当份的频谱生成,所以,通过相关的“功率计算”而不对系统整体造成多余的负担。
    接下来,如图1所示的那样,所计算出的功率如超过规定的阈值的“目标判定阈值”时,判定为“有先行车LC”,在未超过“目标判定阈值”时,判定为“没有先行车LC”。
    即,如图1所示的那样,通过是否有“目标判定阈值”所示的规定值以上的功率的反射波到来,能够检测出存在于受到强反射物的干扰而难以作为峰值而表现出的“必要角”内的目标。
    另外,图1中示出了“目标判定阈值”为一定值的情况,但并不限于此,例如,也可以是可变值。关于相关的例,将利用图10A以及图10B进行后述。
    这样地,实施方式所涉及的目标检测手法中,在视为存在强反射物的情况下,关于估计为有相关的强反射物附近的目标的估计方位的反射波,利用波束扫描式的到来方向估计手法来进行功率计算。
    接下来,通过所计算出的功率是否超过规定的阈值来对目标的有无进行判定。因此,能够精度良好地检测目标。
    另外,实施方式所涉及的目标检测手法中,利用高分辨率的到来方向估计手法来进行包含最初的强反射物自身的检测在内的作为基本的方位运算(以下,有记载为“基本方位运算”的情况)。关于相关的点,在后述的雷达装置有关的实施方式中,主要以利用ESPRIT的情况为例进行例举。
    以下,关于适用了利用图1所说明的目标检测手法的雷达装置的实施方式,进行详细说明。
    图2是表示本实施方式所涉及的雷达装置1的构成的框图。另外,图2中仅示出了为了说明雷达装置1的特征所需的构成要素,省略了一般构成要素的记载。
    如图2所示的那样,雷达装置1,作为构成发送系统的构成要素而具备:信号生成部2、振荡器3、以及发送天线4。另外,雷达装置1,作为构成接收系统的构成要素而具备:接收天线5-1~5-n、混频器6-1~6-n、A/D变换部7-1~7-n、以及信号处理装置10。
    另外,以下,为了说明简单化,在仅记载“接收天线5”的情况下,是指各接收天线5-1~5-n。相关的点对于记载为“混频器6”以及“A/D变换部7”的情况也是相同的。
    信号生成部2通过后述的信号处理装置10所具备的收发控制部15的控制,生成用于以三角波发送经频率调制后的毫米波的调制信号。振荡器3基于相关的信号生成部2生成的调制信号来生成发送信号。
    发送天线4将通过振荡器3所生成的发送信号作为发送波向本车辆MC(参照图1)的前方进行辐射。另外,如图2所示的那样,由振荡器3生成的发送信号将相对于后述的混频器6也进行分配。
    接收天线5通过从发送天线4辐射的发送波被对象物反射而将从相关的对象物到来的反射波作为接收信号进行接收。各混频器6将如上所述地分配的发送信号与各接收天线5中所接收到的接收信号进行混频来生成差拍信号。另外,在接收天线5与混频器6之间也可配设分别对应的放大器。
    A/D变换部7对混频器6中所生成的差拍信号进行数字变换,并向信号处理装置10输出。
    信号处理装置10具备:傅里叶变换部11、峰值提取部12、方位运算部13、距离/相对速度运算部14、收发控制部15、以及存储部16。存储部16存储阈值信息16a、以及模式矢量图16b。
    傅里叶变换部11针对从A/D变换部7输入的差拍信号进行傅里叶变换,然后向峰值提取部12输出。
    峰值提取部12在傅里叶变换部11所得到的傅里叶变换结果中提取成为峰值的峰值频率后,向方位运算部13输出。
    方位运算部13基于峰值提取部12中所提取的各峰值频率,来运算各对象物的方位,将运算得到的方位输出至距离/相对速度运算部14。另外,关于方位运算部13的细节,利用图5以后的图进行后述。
    距离/相对速度运算部14基于方位运算部13的运算结果,对各对象物的距离以及相对速度进行运算。另外,运算后,距离/相对速度运算部14将包含各对象物的方位、距离以及相对速度在内的对象物信息,转移输出给信号处理装置10的后级的构件等。
    在此,利用图3以及图4,对信号处理装置10中的基本的一系列流程进行说明。图3是表示从信号处理装置10的前级处理至信号处理装置10中的峰值提取处理为止的流程的图。另外,图4是表示方位运算处理以及距离/相对速度计算处理的一个示例的图。
    另外,图3以及图4分别以2个粗的朝下的白色箭头而区分为3个区域,以下,将相关的各区域按照顺序记载为上部、中部、下部进行说明。
    如图3的上部所示的那样,发送信号fs(t)从发送天线4作为发送波而被辐射后,在对象物被反射,作为反射波而到来,在接收天线5中作为接收信号fr(t)而被进行接收。
    此时,如图3的上部所示的那样,接收信号fr(t)根据本车辆MC与对象物的距离,相对于发送信号fs(t)仅延迟了时间差τ。通过该时间差τ和基于本车辆MC以及对象物的相对速度的多普勒效应,在接收信号fr(t)与发送信号fs(t)被混频而获得的输出信号中,获得对上升频率fup与下降频率fdown进行反复的差拍信号(参照图3的中部)。
    在图3的下部按上升频率fup侧以及下降频率fdown侧分别示意地示出了相关的差拍信号在傅里叶变换部11中进行傅里叶变换后的结果。
    如图3的下部所示的那样,傅里叶变换后,获得上升频率 fup以及下降频率fdown各自的频率区域中的波形。接下来,峰值提取部12中,提取相关的波形中成为峰值的峰值频率。
    例如,在是图3的下部所示的示例的情况下,利用峰值提取阈值,在上升频率fup侧,峰值Pu1~Pu3被分别判定为峰值,分别提取峰值频率fu1~fu3。
    另外,在下降频率fdown侧,峰值Pd1、Pd2分别被判定为峰值,分别提取峰值频率fd1、fd2。另外,峰值提取阈值可预先容纳在后述的阈值信息16a中。
    在此,在峰值提取部12所提取出的各峰值频率的频率分量中,存在来自多个对象物的反射波混成的情况。于是,方位运算部13分别对各峰值频率进行方位运算(例如,频谱生成),按照每一峰值频率对对象物的存在进行详细解析。
    另外,相关的解析手法并不特别限定。在进行频谱生成的情况下,能够利用公知的BF法等。另外,本实施方式中,在成为基本的方位运算中,利用ESPRIT,关于相关的点将在后面进行详述。
    在图4的上部例示了关于相关的解析以涉及图3的下部由虚线的闭合曲线所包围表示的峰值Pd1进行频谱生成的情况。
    如图4的上部所示的那样,例如,峰值Pd1被频谱生成,由此,存在进而被分离为峰值Pd1-1以及峰值Pd1-2的2个峰值的情况。接下来,关于峰值Pd1-1而获得方位θd1,关于峰值Pd1-2而获得方位θd2。这对于图3的下部所示的全部峰值频率也是相同的。
    因此,在对于上升频率fup侧以及下降频率fdown侧的全部的峰值频率均进行了频谱生成的情况下,例如,导出如图4的中部所示那样的每一峰值的峰值频率、方位以及功率。
    方位运算部13基于所导出的相关的每一峰值的峰值频率、方位以及功率的一致程度等,在上升频率侧fup以及下降频率fdown侧进行相互配对的配对。通过相关的配对成对,例如,如图4的中部所示的那样,检测出对象物TG1、对象物TG2以及 对象物TG3。
    接下来,如图4的下部所示的那样,例如关于对象物TG1,距离/相对速度运算部14根据峰值频率fu1、fd1以及上述的时间差τ等来运算出距离以及相对速度。另外,关于方位,例如取平均值,由(θu1+θd2)/2来求取。
    将到此为此说明的基本流程作为前提,关于本实施方式所涉及的信号处理装置10的方位运算部13的细节进行说明。图5是表示方位运算部13的构成的框图。
    如图5所示的那样,方位运算部13具备基本方位运算部13a、强反射物检索部13b、必要角估计部13c、功率计算部13d、以及目标有无判定部13e。
    基本方位运算部13a基于峰值提取部12的提取结果,进行成为包含强反射物本身在内的基本的方位运算。另外,基本方位运算部13a将运算所获得的对象物各自的方位与峰值提取部12的提取结果一并向强反射物检索部13b进行输出。另外,在相关的基本方位运算部13a的方位运算中,该手法并不特别限定,但首先由于需精度良好地检测强反射物本身的必要性,优选是高分辨率的。
    于是,基本方位运算部13a进行利用了ESPRIT的方位运算。在此,虽为公知,但也利用图6对相关的ESPRIT进行说明。图6是表示ESPRIT的概要的图。
    ESPRIT是将接收天线5分为位置偏离的2个子阵列而进行考虑、根据相关的2个子阵列的相位差对到来波(即,反射波)的到来方向进行估计的手法。
    如图6所示的那样,设为K个元件的线性阵列。另外,如图6所示的那样,将到来波数设为L,将第i个到来波的方位设为θi(i=1,2,…,L)。
    在此,ESPRIT是基于旋转不变式(rotational invariance)“J1AΦ=J2A”,对阵列整体的平行移动而产生的各到来波的相位旋转进行估计。矩阵J1以及矩阵J2是(K-1)×K的变换矩 阵,A由以各θ1~θL为变量的阵列响应矢量构成的方向矩阵,Φ是L阶的对角矩阵。
    如图6所示的那样,在K个元件的线性阵列中,将第1元件起至第(K-1)元件设为子阵列#1,将第2元件至第K元件设为子阵列#2时,上述旋转不变式的J1A意味着提取矩阵A的第1~第(K-1)行的操作,J2A意味着提取矩阵的第2~第K行的操作。即,如图6所示的那样,J1A表示子阵列#1的方向矩阵,J2A表示子阵列#2的方向矩阵。
    在此,如果A为已知,求取Φ则能够估计路径的到来角,由于A是应进行估计的,故不能直接对Φ进行求解。于是,在求取了K维接收信号矢量的K×K协方差(covariance)矩阵Rxx的基础上,根据通过对相关的Rxx进行特征值展开而获得的特征值,利用与大于热噪声电力σ2的特征值对应的固有矢量,来生成信号部分空间矩阵Es。
    所生成的信号部分空间矩阵Es与矩阵A利用在双方之间唯一存在的L阶的正规矩阵T而表示为A=EsT-1。在此,Es是K×L矩阵,T是L×L的正规矩阵。因此,代入到上述旋转不变式时,获得(J1Es)(TΦT-1)=J2Es。以相关的式对TΦT-1进行求取并进行特征值展开,则该特征值成为Φ的对角成分。因此,根据该特征值能够估计出到来波的方位。
    另外,这样地,ESPRIT由于不需要阵列响应矢量的信息,因此,阵列天线的校正成为不需要,另外,频谱中的峰值探索等的探索操作也成为不需要。
    返回至图5的说明,对强反射物检索部13b进行说明。强反射物检索部13b,针对从基本方位运算部13a接受的对象物各自的方位,参照傅里叶变换部11所得到的傅里叶变换结果中的功率,对相关的功率是否超过规定的强反射物阈值进行判定。接下来,将具有超过相关的强反射物阈值的功率的对象物判定为强反射物。
    在此,关于相关的强反射物检索处理,利用图7进行说明。 图7是强反射物检索处理的处理说明图。有图7所示那样的傅里叶变换结果,设为由峰值提取部12经由基本方位运算部13a而检测出与峰值Pu1~Pu3对应的3个对象物。
    在相关的情况下,强反射物检索部13b将与超过强反射物阈值的峰值Pu1、Pu2对应的对象物视为强反射物,不将与峰值Pu3对应的对象物视为强反射物。另外,强反射物检索部13b在全部的对象物均不被视为强反射物的情况下,不进行与强反射物相关的运算,将控制转移至距离/相对速度运算部14。
    在此,强反射物检索部13b所参照的傅里叶变换结果也可以通过傅里叶变换部11而被存储到存储部16中,也可以经由峰值提取部12以及基本方位运算部13a进行移转。
    另外,强反射物检索部13b所利用的强反射物阈值预先容纳在阈值信息16a中。
    另外,强反射物检索部13b也可以不检索强反射物本身,而检索与多个强反射物所存在位置的距离。
    返回至图5的说明,关于必要角估计部13c进行说明。必要角估计部13c相对于强反射物检索部13b中所检测出的强反射物的方位、距离等而对成为必要的必要角进行估计。能够将相关的必要角设为与利用了雷达装置1的系统的用途等相应的角度。
    在此,关于必要角的一个示例,利用图8A~图8C进行说明。图8A~图8C分别表示必要角的一个示例的图。
    如图8A所示的那样,设为本车辆MC行驶在单向道路3行车道的中央车道,卡车T1以及卡车T2在前方由本车辆MC起间隔大致相同的距离,夹着中央车道而正在行驶。
    在此,在对相关的卡车T1以及卡车T2之间的先行车LC的有无进行判定的情况下,能够将必要角设为例如由两箭头101所示的本车辆MC的行驶车道份。这适于雷达装置1用在车辆跟踪系统中的情况。另外,也可以将必要角设为考虑了至相邻的两车道为止的两箭头102所示的范围。
    另外,如图8B所示的那样,将本车辆MC进行行驶的车道 的相邻车道设为卡车T1正行驶的车道。在此,在对相关的卡车T1的附近是否有先行车LC进行判定的情况下,必要角也可以是诸如两箭头103所示的从相邻车道中央部起偏离了1车道份的范围。
    另外,如图8C所示的那样,设为卡车T1行驶在本车辆MC正行驶的车道的相邻车道,道路拐弯。在此,在对相关的卡车T1的附近是否有先行车LC进行判定的情况下,根据本车辆MC的舵角、偏航率等,例如可将必要角调整为两箭头104所示的范围。
    这样地,能够将必要角设为与本车辆MC的行驶状况、道路状况等相应的角度。
    返回至图5的说明,关于功率计算部13d进行说明。功率计算部13d进行对必要角估计部13c中所估计出的必要角相当份的功率计算。本实施方式中,关于相关的功率计算,利用Capon法。
    在此,虽然其公知,关于相关的Capon法,利用图9进行说明。图9是表示Capon法的指向性图案的特征的图。
    首先,在说明Capon法之前,对BF法进行叙述。BF法是最基本的到来方向估计手法,如该名称所述,其是将一致激振(uniform:一致)阵列天线的主瓣在全方向上进行扫描,来探索阵列的输出功率变大的方向的手法。
    但是,BF法虽简单,但在主瓣朝向某波的方向时,存在通过指向性的旁瓣也接受其他的波的情形。于是,Capon法则设计为:在主瓣朝向某方向的同时,使对来自其他方向的输出的贡献最小化。
    具体而言,如图9所示的那样,在使主瓣朝向到来波#1时,使瓣与瓣之间的零值点或低感度部分(即,Null)朝向作为其他的波的到来波#2。
    这是所谓的方向受限输出功率最小化法(DCMP;Directional Constrained Minimization of Power)的原理。
    因此,设想与已示出的图6的情况相同的K个元件的线性阵列,通过共相条件(按照成为同相的方式使相位一致的条件)来设定了各元件的权重,将具有该情况下的权重成分的权重矢量设为W时,能够如以下的数式(1)那样使问题定式化。
    【数式1】
    Wmin(Pout=12WHRxxW)subjccttoWHa(θ)=1···(1)]]>
    另外,上标字的H表示复共轭转置。另外,Rxx是输入的相关矩阵,即,是ESPRIT的说明中所示的协方差矩阵。另外,a(θ)存在与W合并的关系,通常被称为“模式矢量”。
    相关的数式(1)所示的附条件最小化问题能够利用拉格朗日(Lagrange)的待定系数法来解开。即,通过以下的数式(2)来导出最优权重。
    【数式2】
    WCapon=Rxx-1a(θ)aH(θ)Rxx-1a(θ)···(2)]]>
    此时的阵列输出功率通过以下的数式(3)来表示。
    【数式3】
    Pout=12WCaponHRxxWCapon=12aH(θ)Rxx-1a(θ)···(3)]]>
    接下来,Capon法的频谱通常除输出功率的常数因子外,成为通过以下的数式(4)这样的形式来获得。
    【数式4】
    PCapon(θ)=2Pout=1aH(θ)Rxx-1a(θ)···(4)]]>
    另外,前述的模式矢量作为图信息而预先容纳在模式矢量图16b中,功率计算部13d将相关的模式矢量图16b的图值代入到a(θ)来进行运算。
    返回至图5的说明,对目标有无判定部13e进行说明。目标有无判定部13e对通过功率计算部13d所估计出的必要角相当份的功率是否超过目标判定阈值进行判定。
    接下来,相关的必要角相当份的功率如超过目标判定阈值,则判定为在相关的必要角所示的特定的方位(即,估计方位)存在目标。另外,如未超过目标判定阈值,则判定为在相关的必要角所示的特定的方位不存在目标。
    另外,目标有无判定部13e将相关的判定结果向距离/相对速度运算部14进行输出。
    另外,目标判定阈值预先容纳在阈值信息16a中。在此,目标判定阈值并不限于一定值(参照图1),也可以设为可变值。在此,关于相关的例,利用图10A以及图10B进行说明。
    图10A以及图10B是表示目标判定阈值的一个示例的图。首先,目标判定阈值可根据对象物的距离而设为可变。在相关的情况下,例如,如图10A所示的那样,对应于与对象物之间的距离越远离越变大的频率,将目标判定阈值设为右方向下降即可。
    另外,例如,如图10B所示的那样,也可以是按照从傅里叶变换结果中的峰值的功率中减去X%的“-X%”的值那样地,设定为相对于基准值的相对值。
    在此,以若干个本车辆MC的行驶状况为例进行例举,关于相关的各例示的目标有无判定部13e中的判定示例,利用图11A~图11D进行说明。图11A~图11D分别是表示目标有无判定部13e中的判定示例的图。
    另外,设为本车辆MC行驶在单向道路3行车道的中央车道,必要角仅参照0°。另外,为了便于说明,频谱包含相邻的两车道为止进行图示。
    如图11A所示的那样,在本车辆MC的前方,3车辆并行行驶的情况下,即,与本车辆MC在同一行车道上的先行车LC、该左右相邻行车道上的2台强反射车辆并行行驶的情况下,根据 到此为止说明的目标检测手法,必要角0°处的频谱的大小即功率超过了目标判定阈值。
    因此,在相关的情况下,目标有无判定部13e判定为存在先行车LC。接下来,方位运算部13将与通过基本方位运算部13a所运算出的成为基本的各对象物的方位相配合而相关的必要角0°向距离/相对速度运算部14输出。
    另外,如图11B所示的那样,在2台强反射车辆并行行驶于本车辆MC的前方的左右相邻行车道但不存在先行车LC的情况下,根据到此为止说明的目标检测手法,必要角0°处的功率成为未超过目标判定阈值的情形。
    因此,在相关的情况下,目标有无判定部13e判定为不存在先行车LC。接下来,方位运算部13仅将通过基本方位运算部13a所运算出的各对象物的方位输出至距离/相对速度运算部14。
    另外,如图11C所示的那样,在2车辆并行行驶于本车辆MC的前方,其中1台是先行车LC,另一台是相邻行车道的强反射车辆的情况下,根据到此为止说明的目标检测手法,必要角0°中的功率成为超过目标判定阈值的情形。
    因此,在相关的情况下,目标有无判定部13e判定为存在先行车LC。接下来,将与通过基本方位运算部13a所运算出的成为基本的各对象物的方位相配合而相关的必要角0°输出至距离/相对速度运算部14。
    另外,如图11D所示的那样,在强反射车辆行驶在本车辆MC的前方的相邻行车道且不存在先行车LC的情况下,根据到此为止说明的目标检测手法,必要角0°处的功率成为不超过目标判定阈值的情形。
    因此,在相关的情况下,目标有无判定部13e判定为不存在先行车LC。接下来,方位运算部13仅将通过基本方位运算部13a所运算出的各对象物的方位输出至距离/相对速度运算部14。另外,不用说还可以根据必要角的范围扩大情况,判定在相 关的情形中先行车LC存在。
    返回至图2的说明,关于收发控制部15进行说明。收发控制部15对上述的信号生成部2进行控制。另外,虽未图示,合起来进行接收系统中的各处理部的控制。
    存储部16是由硬盘驱动器、非易失性存储器、寄存器这样的存储设备构成的存储部,存储有阈值信息16a和模式矢量图16b。
    由于阈值信息16a以及模式矢量图16b已经叙述,因此在此省略记载。
    其次,对实施方式所涉及的雷达装置1所执行的处理顺序进行说明。另外,在此仅对雷达装置1具备的信号处理装置10所执行的处理顺序进行说明,关于其他的构成要素的处理顺序,由于与现有技术相同,省略其记载。图12是表示信号处理装置10所执行的处理顺序的流程图。
    如图12所示的那样,首先,傅里叶变换部11对于从A/D变换部7输入的差拍信号进行傅里叶变换(步骤S101)。
    接下来,虽未图示,通过峰值提取部12来提取傅里叶变换部11的傅里叶变换结果的振幅或功率中成为峰值的峰值频率。接下来,基本方位运算部13a基于峰值提取部12的提取结果,进行基于ESPRIT的方位运算(步骤S102)。
    接下来,强反射物检索部13b基于基本方位运算部13a中所运算出的各个方位,来检索强反射物(步骤S103)。作为相关的检索的结果而存在强反射物的情况下(步骤S104,“是”),必要角估计部13c基于强反射物的距离来估计必要角(步骤S105)。另外,在没有强反射物的情况下(步骤S104,“否”),将控制向步骤S110的处理进行转移。
    接下来,功率计算部13d通过Capon法对必要角相当份的功率进行计算(步骤S106)。
    接下来,目标有无判定部13e对所计算出的功率是否为阈值(即,目标判定阈值)以上进行判定(步骤S107)。在此,在 满足步骤S107的判定条件的情况下(步骤S107,“是”),目标有无判定部13e判定为在与必要角相当的方位存在目标(步骤S108)。
    另外,在不满足步骤S107的判定条件的情况下(步骤S107,“否”),目标有无判定部13e判定为在与必要角相当的方位不存在目标(步骤S109)。
    接下来,距离/相对速度运算部14运算相对于包含基本方位运算部13a中所检测出的对象物以及目标有无判定部13e中所判定出的目标在内的全部对象物的距离以及相对速度(步骤S110)。另外,根据必要,例如,也可以仅运算目标的距离以及相对速度。
    接下来,距离/相对速度运算部14将包含运算出的各对象物的方位、距离以及相对速度在内的对象物信息向信号处理装置10的后级的构件等进行输出(步骤S111),结束处理。
    如上所述,在本实施方式中,强反射物检索部基于将接收信号以及发送信号混频而生成的差拍信号的频率谱所示的信号强度,检索表示以规定值以上的信号强度使反射波到来的对象物的强反射物,必要角估计部基于与强反射物之间的相对距离,对假设存在于相关的强反射物的附近的对象物的方位即估计方位进行估计,功率计算部通过基于与上述相对距离对应的频率分量来生成估计方位处的方位频谱,由此计算针对相关的估计方位的信号强度即功率,目标有无判定部基于上述功率对在估计方位是否存在对象物进行判定,如此地构成了雷达装置。因此,能够精度良好地检测目标。
    另外,在上述的实施方式中,对基本方位运算部利用ESPRIT的情况进行了说明,但并不对到来方向估计手法进行限定。因此,也可以利用未进行上述的最大熵法、LP(Linear Prediction:线性预测)法、最小范数法等。
    另外,在上述的实施方式中说明了基本方位运算部进行成为基本的方位运算,基于相关的成为基本的方位对必要角进行估 计,进行必要角相当份的功率计算的情况,但也可不必一定进行成为基本的方位运算。
    例如,也可以仅基于傅里叶变换部的傅里叶变换结果以及峰值提取部的提取结果检索了强反射物的基础上进行功率计算。另外,在相关的情况下,优选较宽地取必要角的范围等,采取可担保对象物的检测精度的处置。
    产业上的可利用性
    如上所述,实施方式所涉及的雷达装置以及目标检测方法在想要精度良好地对目标进行检测的情况下有用,尤其是适用于对接收环境容易施加限制且要求高检测精度的车载用雷达装置。

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