JP2014098571A - 物体検知装置、物体検知方法、物体検知プログラム、及び動作制御システム - Google Patents

物体検知装置、物体検知方法、物体検知プログラム、及び動作制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】ノイズ源によるノイズの影響を抑圧する物体検知装置、物体検知方法、物体検知プログラム及び動作制御システムを提供する。
【解決手段】送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信部と、信号送受信部が生成した中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、物体検知装置、物体検知方法、物体検知プログラム及び動作制御システムに関する。
レーダ装置は、送信信号として電波（例えばミリ波）を放射して、物体から反射された受信信号に基づいて、その物体を検知する。レーダ装置には、周波数変調した送信信号を用い、受信信号との周波数差（ビート周波数）を用いて物体までの距離や相対速度を算出する周波数変調連続波（ＦＭＣＷ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダがある。
ＦＭＣＷレーダには、直流・直流変換器（ＤＣ−ＤＣコンバータ［Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ］）やクロック発生器など、一定の周波数の信号をノイズとして発生させるデバイスを備えているものがある。
このデバイスのようにノイズ源が発生させたノイズは、ノイズの周波数と送信信号の変調周波数との関係によっては、実在しない物体の距離や相対速度が検出されるという問題を生じていた。
例えば特許文献１に記載の雑音周波数配分設定方法では、ノイズ源からのノイズによって生成されるゴーストターゲットまでの測定距離が実在するターゲットまでの測定距離よりも小さくなるゴースト領域信号周波数を、測定可能な信号通過帯域周波数よりも高く設定する。
特開２０００−３３８２３２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の雑音周波数配分設定方法では、既知の周波数以外のノイズを低減することができないという課題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ノイズ源によるノイズの影響を抑圧する物体検知装置、物体検知方法、物体検知プログラム及び動作制御システムを提供する。
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る物体検知装置は、送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信部と、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理部と、を備えることを特徴としている。
（２）また、本発明の一態様に係る物体検知装置において、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報として距離を算出する距離検出部を備え、前記処理部は、前記距離検出部により算出された距離に対して、予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍の距離に対応する物標候補の物標情報が不存在であると判定した場合に当該対象となる距離に対応するピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定するようにしてもよい。
（３）また、本発明の一態様に係る物体検知装置において、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報として相対速度を算出する速度検出部を備え、前記処理部は、対象となるピーク周波数に基づいて前記速度検出部により算出された相対速度に対して、予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍の相対速度に対応する物標候補の物標情報が不存在であると判定した場合に当該対象となる相対速度に対応するピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定するようにしてもよい。
（４）また、本発明の一態様に係る物体検知装置において、前記処理部は、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報であるＩＦ信号に対して、予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のＩＦ信号に対応するＩＦ信号が不存在であると判定した場合に当該対象となる相対速度に対応するピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定するようにしてもよい。
（５）また、本発明の一態様に係る物体検知装置において、前記処理部は、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報として距離を算出する距離検出部が算出した第１の距離の予め定められたｎ倍値と、前記距離検出部が算出した第２の距離の値の差の絶対値が、予め定められている第１の閾値より小さい場合、かつ前記速度検出部が算出した第１の相対速度の予め定められたｎ倍値と、前記速度検出部が算出した第２の速度の値と差の絶対値が、予め定められている第２の閾値より小さい場合にノイズによる虚像であると判別するようにしてもよい。
（６）また、本発明の一態様に係る物体検知装置において、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づいて方位を検出する方位検出部を備え、前記処理部は、前記方位検出部が検出した第１の方位と、前記方位検出部が算出した第２の方位と差の絶対値が、予め定められている第３の閾値より小さい場合に実像による像であると判別し、予め定められている第３の閾値以上の場合にノイズによる虚像であると判別するようにしてもよい。
（７）また、本発明の一態様に係る物体検知装置において、前記処理部は、前記対象となるピーク周波数の前記ｎ倍の周波数を含む所定の周波数範囲内にピーク周波数が不在である場合にノイズによる虚像であると判別するようにしてもよい。
（８）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る物体検知方法は、物体検知装置における物体検知方法において、信号送受信部が、送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信過程と、処理部が、前記信号送受信過程により生成された中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理過程と、を含むことを特徴としている。
（９）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る物体検知プログラムは、物体検知装置のコンピュータに、送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信手順と、前記信号送受信手順により生成された中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理手順と、を実行させることを特徴としている。
（１０）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る動作制御システムは、物体検知装置と前記物体検知装置から入力された物体の距離または速度に基づいて動作を制御する動作制御部を備える動作制御システムであって、送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信部と、前記信号送受信部が生成した中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理部と、を備えることを特徴としている。
本発明によれば、ノイズ源によるノイズの影響を抑圧できる。
第１実施形態に係る動作制御システムの構成を表す概略図である。 第１実施形態に係る物体検知装置の構成を表す概略図である。 第１実施形態に係る送信信号と受信信号の一例を表す図である。 ＩＦ信号のレベル周波数特性の一例を表す図である。 送信信号と受信信号との反射を説明する図である。 反射による虚像が発生している場合のＩＦ信号のレベル周波数特性の一例を表す図である。 ノイズによる虚像が発生している場合のＩＦ信号のレベル周波数特性の一例を表す図である。 第１実施形態に係る物体検知処理を表すフローチャートである。 第１実施形態に係る虚像判定処理を表すフローチャートである。 動作制御システムを搭載している車両と物体との移動速度が同じ場合と移動速度が異なる場合の送信信号と受信信号の例を表す図である。 動作制御システムを搭載している車両と物体との移動速度が同じ場合の時刻対信号レベルを表す図である。 動作制御システムを搭載している車両と物体との移動速度が同じ場合の周数数対受信強度を表す図である。 動作制御システムを搭載している車両と物体との移動速度が異なる場合の時刻対信号レベルを表す図である。 動作制御システムを搭載している車両と物体との移動速度が異なる場合の周数数対受信強度を表す図である。 第２実施形態に係る物体検知装置の構成を表す概略図である。
［第１の実施形態］
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る動作制御システム１の構成を表す概略図である。
動作制御システム１は、ｎ個（ｎは１よりも大きい整数）の受信アンテナ１０１−１〜１０１−ｎ、送信アンテナ１０２、物体検知装置１１、制御指示部１３、及び運転支援制御部１４を含んで構成される。動作制御システム１は、例えば、車両の動作機構や当該車両を運転する運転者への情報の提示を制御する。
物体検知装置１１は、信号送受信部１１０及び位置情報生成部１２０を含んで構成される。
信号送受信部１１０は、送信信号を生成し、生成した送信信号を電波２０１で放射する送信アンテナ１０２に出力する。信号送受信部１１０は、物体２が反射した電波２０２を受信信号として受信する受信アンテナ１０１−１〜１０１−ｎから入力された受信信号と前述の送信信号に基づいて中間周波数（ＩＦ；Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成する。ここで、信号送受信部１１０は、変調周期で周波数が変調した送信信号を生成する。信号送受信部１１０は、入力された受信信号と生成したＩＦ信号を位置情報生成部１２０に出力する。信号送受信部１１０の構成については後述する。
位置情報生成部１２０は、信号送受信部１１０から入力されたＩＦ信号に基づいて物標（ｔａｒｇｅｔ）毎の距離、方位及び相対速度を算出する。物標とは、検出した物体を表す情報である。位置情報生成部１２０は、物標毎に、算出した距離、方位及び算出した相対速度を表す位置情報を生成する。位置情報生成部１２０の構成については後述する。
制御指示部１３は、位置情報生成部１２０から入力された物標毎の位置情報に基づいて運転支援制御部１４の動作を制御する制御信号を生成する。制御指示部１３は、例えば、入力された位置情報が表す距離が予め定めた閾値よりも小さい物標が含まれる場合、に制御信号を生成する。制御指示部１３は、生成した制御信号を運転支援制御部１４に出力する。
運転支援制御部１４は、制御指示部１３から入力された制御信号に基づいて車両の運転を支援する機能を制御する。運転支援制御部１４は、例えば、警報音制御部１４１、ブレーキ制御部１４２及びアクセル制御部１４３を含んで構成される。警報音制御部１４１は、制御信号が入力されたとき、物体が接近したことを運転者に警告する警告音を報知する。ブレーキ制御部１４２は、制御信号が入力され、かつブレーキ動作が行われていないとき、ブレーキ動作を開始させて車両を減速させる。アクセル制御部１４３は、制御信号が入力され、かつアクセル動作が行われているときアクセル動作を停止させて車両の加速を停止させる。
次に、信号送受信部１１０の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る物体検知装置１１の構成を表す概略図である。
信号送受信部１１０は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、電圧制御発振器）１１１、ミキサ１１２、分配器１１４、フィルタ１１５、ＳＷ（スイッチ）１１６、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ[Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ、アナログディジタル]コンバータ、受信波取得部）１１７、制御部１１８、及び三角波生成部１１９を備える。
ＶＣＯ１１１は、予め定めた周波数の信号を発生させ、発生させた信号を三角波生成部１１９から入力された三角波信号に基づいて周波数変調して送信信号を生成する。ＶＣＯ１１１は、生成した送信信号を分配器１１４に出力する。ＶＣＯ１１１が生成した送信信号は、予め定めた中心周波数ｆ０を中心に周波数変調幅Δｆで三角波信号の変調周期で周波数変調される。従って、送信信号には、時間経過に伴って周波数が高くなる上昇部分、周波数が低くなる下降部分がある。
ミキサ１１２−１〜１１２−ｎ（ｎは１以上の整数）は、受信アンテナ１０１−１〜１０１−ｎから入力された受信信号を、分配器１１４から入力された送信信号とそれぞれ混合して、ＩＦ信号を生成する。ＩＦ信号は、ビート信号と呼ばれることがある。受信アンテナ１０１−１〜１０１−ｎにそれぞれ対応するチャネルをＣＨ−１〜ＣＨ−ｎと呼ぶことがある。ＩＦ信号の周波数は、対応する受信信号の周波数と送信信号の周波数の差（ビート周波数）である。ミキサ１１２−１〜１１２−ｎは、生成したＣＨ−１〜ＣＨ−ｎのＩＦ信号をそれぞれフィルタ１１５−１〜１１５−ｎに出力する。
分配器１１４は、ＶＣＯ１１１から入力された送信信号を分配して送信アンテナ１０２及びミキサ１１２−１〜１１２−ｎに出力する。
フィルタ１１５−１〜１１５−ｎは、ミキサ１１２−１〜１１２−ｎから入力されたＣＨ−１〜ＣＨ−ｎのＩＦ信号をそれぞれ帯域制限して、帯域制限したＩＦ信号をＳＷ１１６に出力する。
ＳＷ１１６は、フィルタ１１５−１〜１１５−ｎから入力されたＣＨ−１〜ＣＨ−ｎのＩＦ信号を、制御部１１８から入力されたサンプリング信号に同期してチャネルを順次切り替えてＡＤＣ１１７に出力する。
ＡＤＣ１１７は、ＳＷ１１６から入力されたチャネルが順次切り替えられたアナログのＩＦ信号を、予め定めたサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換してディジタルのＩＦ信号に変換し、変換したＩＦ信号を位置情報生成部１２０の記憶部１２１に順次記憶させる。
制御部１１８は、物体検知装置１１の各部の動作を制御する。制御部１１８は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算装置）である。
制御部１１８は、予め定めたサンプリング周期のサンプリング信号を生成し、生成したサンプリング信号をＳＷ１１６、ＡＤＣ１１７及び三角波生成部１１９に出力する。
三角波生成部１１９は、予め定めた変調周期の三角波信号を、サンプリング信号を用いて生成し、生成した三角波信号をＶＣＯ１１１に出力する。三角波は、ある変調周期において、振幅が予め定めた最小値から最大値まで線形に増加し、振幅が最大値に達した後、最大値から最小値まで線形に減少する波形である。三角波生成部１１９は、変調周期Ｔの三角波信号の変調周期を生成する。
なお、図２において、ｎ個の受信アンテナ１０１−１〜１０１−ｎを備える例を説明したが、受信アンテナは１つでもよい。この場合、信号送受信部１１０は、ＶＣＯ１１１、ミキサ１１２−１、分配器１１４、フィルタ１１５−１、ＳＷ１１６、ＡＤＣ１１７、および制御部１１８を備える。
次に、位置情報生成部１２０の構成について説明する。
位置情報生成部１２０は、記憶部１２１、受信強度算出部１２２、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ、ディジタルビームフォーミング）処理部１２３、距離検出部１２４、速度検出部１２５、方位検出部１２６、物標引継ぎ処理部１２７及び物標出力処理部１２８を含んで構成される。
受信強度算出部１２２は、記憶部１２１からチャネル毎のＩＦ信号を読み出し、読み出したＩＦ信号を、例えばフーリエ変換して周波数領域の複素数データを算出する。受信強度算出部１２２は、算出したチャネル毎の複素数データをＤＢＦ処理部１２３に出力する。
受信強度算出部１２２は、全チャネルの複素数データを加算した加算値に基づいてスペクトルを算出する。なお、受信強度算出部１２２は、いずれかのチャネルの複素数データに基づいてスペクトルを算出してもよいが、加算値に基づいてスペクトルを算出することでノイズ成分が平均化されてＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比が向上する。
受信強度算出部１２２は、算出したスペクトルから、予め定めたレベルの閾値を越え、レベルが極大になる部分を、上述の上昇部分及び下降部分それぞれについて信号レベルのピークとして検出する（ピーク検出）。受信強度算出部１２２は、このピーク検出を、変調周期Ｔ毎に行う。受信強度算出部１２２は、変調周期Ｔに検出したピークの周波数を表すピーク周波数情報を生成する。受信強度算出部１２２は、生成したピーク周波数情報を距離検出部１２４及び速度検出部１２５に出力する。
受信強度算出部１２２は、ピークを検出できなかった場合には、物標が検出できなかったことを表す位置情報を生成し、生成した位置情報を物標出力処理部１２８に出力する。
ＤＢＦ処理部１２３は、受信強度算出部１２２から入力されたチャネル毎の複素数データをアンテナの配列方向（チャネル方向）にさらにフーリエ変換（空間軸フーリエ変換）して空間周波数領域の複素数データを生成する。ＤＢＦ処理部１２３は、生成した複素数データから、予め定めた角度分解能の角度チャネル毎にスペクトルの強度である受信強度を算出し、算出した受信強度を示す受信強度情報を生成する。ＤＢＦ処理部１２３は、生成した受信強度情報を方位検出部１２６に出力する。
距離検出部１２４は、受信強度算出部１２２から入力されたピーク周波数情報が表す上昇部分の周波数ｆｕと下降部分の周波数ｆｄに基づいて各物標が表す物体までの距離を、変調周期Ｔについて算出する。距離検出部１２４は、例えば、次式（１）を用いて距離Ｒを算出する。
Figure 2014098571
式（１）において、ｃは光速度、Ｔは変調周期をそれぞれ表す。即ち、式（１）は、上昇部分または下降部分の経過時間Ｔ／２内に光が進行する距離ｃ・Ｔ／２を、上昇部分の周波数ｆｕと下降部分の周波数ｆｄを物標毎に平均した平均値の変調周波数Δｆに対する比を乗じて距離Ｒが与えられることを示す。距離検出部１２４は、変調周期Ｔの各物標が表す物体までの距離を表す距離情報を物標引継ぎ処理部１２７と制御指示部１３（図１参照）に出力する。
速度検出部１２５は、受信強度算出部１２２から入力されたピーク周波数が表す上昇部分の周波数ｆｕと下降部分の周波数ｆｄに基づいて各物標が表す物体の相対速度を、変調周期Ｔについて算出する。速度検出部１２５は、例えば、次式（２）を用いて速度Ｖを算出する。
Figure 2014098571
即ち、式（２）は、光速度ｃを、上昇部分の周波数ｆｕと下降部分の周波数ｆｄの差分との中心周波数ｆ０に対する比を乗じて相対速度Ｖが与えられることを示す。速度検出部１２５は、変調周期Ｔの各物標の相対速度Ｖを表す速度情報を物標引継ぎ処理部１２７と制御指示部１３（図１参照）に出力する。
方位検出部１２６は、ＤＢＦ処理部１２３から入力された受信強度情報が示す受信強度が最大となる角度φを物標が表す物体の方位として検出し、検出した方位を表す方位情報を生成する。方位検出部１２６は、生成した方位情報を物標引継ぎ処理部１２７と制御指示部１３（図１参照）に出力する。
物標引継ぎ処理部１２７には、距離検出部１２４から距離情報が入力され、速度検出部１２５から速度情報が入力され、方位検出部１２６から方位情報が入力される。物標引継ぎ処理部１２７は、入力された情報に基づいて、物標候補の情報である物標情報を抽出する。物標引継ぎ処理部１２７は、記憶部１２１から前回の物標情報を読み出す。物標引継ぎ処理部１２７は、読み出した前回の物標情報と今回抽出した物標候補の物標情報とを対応付ける。物標引継ぎ処理部１２７は、後述するように距離検出部１２４から入力された距離情報、速度検出部１２５から入力された速度情報、方位検出部１２６から入力された方位情報に基づいて、実像であるか否か判定する。物標引継ぎ処理部１２７は、実像と判定した場合、判定した結果を示す位置情報を物標出力処理部１２８に出力する。
物標出力処理部１２８は、受信強度算出部１２２または物標引継ぎ処理部１２７から入力された位置情報を制御指示部１３に出力する。
次に、位置情報生成部１２０が距離及び相対速度を検出する原理について説明する。
図３は、本実施形態に係る送信信号と受信信号の一例を表す図である。
図３において、横軸は時刻を表し、縦軸は周波数を表す。図３に示す例では、送信信号の変調周期はＴである。
図３の上段は、送信信号の周波数を実線で表し、受信信号の周波数を破線で表す。送信信号は、中心周波数ｆ０を中心に変調幅Δｆで周波数変調している。図３に示す例では、受信信号は、ΔＴだけ遅延しδｆだけ周波数が偏移する。遅延ΔＴは、送信信号を送信してから、物体からの反射波が受信されるまでの遅延を表す。偏移δｆは、物体との相対速度Ｖが生じることによるドップラー効果によるものである。従って、物体までの距離Ｒが大きくなるほど、遅延時間ΔＴが大きくなり、物体との相対速度が大きくなるほど周波数偏移δｆが大きくなる。
図３の下段は、ＩＦ信号の周波数を実線で表す。ＩＦ信号の周波数は、受信信号の周波数と送信信号の周波数の差分の絶対値になる。図３の下段に示すＩＦ信号の周波数は、受信強度算出部１２２が検出するピークの周波数である。上り部分では、ＩＦ信号の周波数はｆｕである。上り部分とは、送信信号、受信信号ともに周波数が時間経過とともに高くなる区間である。図３では時刻ΔＴからＴ／２である。下り部分では、ＩＦ信号の周波数はｆｄである。下り部分とは、送信信号、受信信号ともに周波数が時間経過とともに低くなる区間である。図３では時刻Ｔ／２＋ΔＴからＴである。上述の変調幅Δｆ、周波数偏移δｆは、上り部分の周波数ｆｕ及び下り部分の周波数ｆｄによって定められる。従って、本実施形態では、受信強度算出部１２２が検出した上り部分の周波数ｆｕ及び下り部分の周波数ｆｄに基づいて距離Ｒ、相対速度Ｖを算出することができる。
図４は、ＩＦ信号のレベル周波数特性の一例を表す図である。
図４において、横軸は周波数を表し、縦軸はレベルを表す。図４の上段は、上り部分におけるＩＦ信号のレベルを表す。ＩＦ信号のレベルは、上り部分において周波数ｆｕにおいてピークを有する。図４の下段は、下り部分におけるＩＦ信号の受信強度（レベル）を表す。ＩＦ信号のレベルは、下り部分において周波数ｆｄにおいてピークを有する。
受信強度算出部１２２は、複数の物標にそれぞれ対応したピークの周波数を検出するようにしてもよい。その場合には、受信強度算出部１２２は、上り部分、下り部分それぞれについて、周波数が小さい順に共通の物標と対応付けてピーク周波数情報を生成し、生成したピーク周波数情報を距離検出部１２４、速度検出部１２５に出力する。
次に、反射による虚像を説明する。
図５は、送信信号と受信信号との反射を説明する図である。以下の説明では、動作制御システム１は、１個の受信アンテナ１０１−１を備える場合を例に説明する。図５において、車両３は、本実施異形態に係る動作制御システム１を搭載し、前方に受信アンテナ１０１−１と送信アンテナ１０２が取り付けられている。物体２は、車両３の前方を走行している車両である。
図５に示すように、送信アンテナ１０２から、送信信号２０１が放射される。送信信号２０１は、物体２に反射し、反射した電波２０２が動作制御システム１に戻ってくる。次に、戻ってきた電波２０２が車両３、受信アンテナ１０１−１、送信アンテナ１０２のうち、少なくとも１つに当たって反射した場合、反射した電波２１１が再び物体２に反射し、反射した電波２１２が動作制御システム１に返ってくることがある。
図６は、反射による虚像が発生している場合のＩＦ信号のレベル周波数特性の一例を表す図である。図６において、横軸は周波数を表し、縦軸はＩＦ信号の受信強度を表す。ここで、周波数が低い方が、受信アンテナ１０１−１および送信アンテナ１０２から物体が近いことを表す。また、周波数が高い方が、受信アンテナ１０１−１および送信アンテナ１０２から物体が遠いことを表す。このように周波数の高さは、物体との距離に対応している。
図６において、ＩＦ信号３０１は、送信波２０１と電波２０２による実際の物体に対応する実像である。ＩＦ信号３０１は、受信強度がＰ１であり、周波数ｆｒにおいてピークの受信強度を有する。周波数ｆｒは、車両３からの距離Ｌ１に対応する。ここで、反射による実像とは、物体２からの反射波に基づくＩＦ信号の周波数特性のピークを示す物標情報である。
ＩＦ信号３０２は、電波２１１と電波２１２による虚像である。ＩＦ信号３０２は、受信強度がＰ２であり、周波数ｆｖにおいてピークの受信強度を有する。ここで、受信強度Ｐ１は、受信強度Ｐ２より高い受信強度である。周波数ｆｖは、周波数ｆｒの２倍の周波数である。このため、周波数ｆｖは、車両３からの距離２×Ｌ１に対応する。ここで、反射による虚像とは、実像以外の周波数成分のピーク、例えば、ＩＦ信号に混入したノイズ成分や、ＩＦ信号とノイズ成分との差周波成分を示す物標情報である。
このように、反射による虚像は、実像の周波数ｆｒの２倍の周波数ｆｖに発生する。また、虚像により検知される距離２×Ｌ１は、実像が検知される距離Ｌ１の２倍の距離である。動作制御システム１は、車両３から近い方の実像に対して検知された結果に対してブレーキ制御等の制御を行う。このため、動作制御システム１が、仮に反射による虚像の影響を抑圧できなくても、虚像により検知される位置は、実像により検知される位置より遠方であるため、使用者にとって支障がほとんどない。
次に、ノイズによる虚像の説明をする。
図７は、ノイズによる虚像が発生している場合のＩＦ信号のレベル周波数特性の一例を表す図である。図７において、横軸は周波数を表し、縦軸はＩＦ信号の受信強度を表す。
図７に示す例は、信号送受信部１１０内部または位置情報生成部１２０内部で発生したノイズによるＩＦ信号３１１である。ノイズによるＩＦ信号３１１は、受信強度がＰ１１であり、受信強度が周波数ｆｎｒにおいてピークの受信強度を有する。このようなノイズによるＩＦ信号３０１は、動作制御システム１に外部からの強電力等によるノイズによっても発生する。これらのノイズにより発生するＩＦ信号を、本実施形態ではノイズによる虚像という。ノイズにより発生したＩＦ信号３１１の場合、周波数ｆｎｒの倍の周波数２ｆｎｒには、虚像は発生しない。
ここで、本実施形態におけるノイズによる虚像に対する抑圧処理を行わない比較例の動作制御システムについて説明する。なお、ノイズによる虚像に対する抑圧処理とは、後述するように図６および図７に示したようなＩＦ信号がノイズによる虚像であるか否かを判別する処理である。
比較例の動作制御システムでは、近距離に対応する周波数にノイズによる虚像が発生した場合、前方に物体があると検出し、検出した結果に応じてブレーキ制御部１４２により減速制御が行われることがある。しかしながら、ノイズによる虚像のため、実際には比較例の動作制御システムの前方に物体が存在しない。従って、比較例の動作制御システムでは、利用者にとって好ましくない減速制御が行われることがある。
このため、本実施形態に係る動作制御システム１は、後述するようにノイズによる虚像であるか否かを判別することで、物体検知におけるノイズによる虚像の影響を抑圧する。
次に、本実施形態に係る物体検知処理について説明する。
図８は、本実施形態に係る物体検知処理を表すフローチャートである。
（ステップＳ１）ＶＣＯ１１１は、変調周期Ｔ毎に、変調幅Δｆで中心周波数ｆ０を中心に周波数変調した送信信号を生成する。ＡＤＣ１１７は、受信信号と送信信号をミキシングして生成されたアナログＩＦ信号を、ディジタルのＩＦ信号に変換し、変換したＩＦ信号を位置情報生成部１２０の記憶部１２１に順次記憶させる（データ格納）。その後、ステップＳ２に進む。
（ステップＳ２）受信強度算出部１２２は、記憶部１２１から読み出したＩＦ信号をフーリエ変換して周波数領域の複素数データを算出する。受信強度算出部１２２は、算出した複素数データをＤＢＦ処理部１２３に出力する。その後、ステップＳ３に進む。
（ステップＳ３）ＤＢＦ処理部１２３は、生成した複素数データに基づいて受信強度を算出し、算出した受信強度を示す受信強度情報を生成する。ＤＢＦ処理部１２３は、生成した受信強度情報を方位検出部１２６に出力する。その後、ステップＳ４に進む。
（ステップＳ４）受信強度算出部１２２は、複素数データに基づいてスペクトルを算出する。受信強度算出部１２２は、算出したスペクトルから、予め定めたレベルの閾値を越え、レベルが極大になる部分を、変調周期Ｔ毎に上昇部分及び下降部分それぞれについて信号レベルのピークとして検出する。受信強度算出部１２２は、検出したピークの周波数を表すピーク周波数情報を生成し、生成したピーク周波数情報を距離検出部１２４及び速度検出部１２５に出力する。その後、ステップＳ５に進む。
（ステップＳ５）距離検出部１２４は、受信強度算出部１２２から入力されたピーク周波数が表す上昇部分の周波数ｆｕと下降部分の周波数ｆｄに基づいて各物標情報が表す物体までの距離Ｒを、変調周期Ｔ毎に、例えば、式（１）を用いて算出する。距離検出部１２４は、算出した物標情報毎の距離Ｒを表す距離情報を物標引継ぎ処理部１２７に出力する。
速度検出部１２５は、受信強度算出部１２２から入力されたピーク周波数が表す上昇部分の周波数ｆｕと下降部分の周波数ｆｄに基づいて各物標情報が表す物体の相対速度Ｖを、変調周期Ｔ毎に、例えば、式（２）を用いて算出する。速度検出部１２５は、算出した物標情報毎の相対速度Ｖを表す速度情報を物標引継ぎ処理部１２７に出力する。その後、ステップＳ６に進む。
（ステップＳ６）方位検出部１２６は、ＤＢＦ処理部１２３から入力された受信強度情報が示す受信強度が最大となる角度φを物標情報が表す物体の方位として検出し、検出した方位を表す方位情報を生成する。方位検出部１２６は、生成した方位情報を物標引継ぎ処理部１２７に出力する。その後、ステップＳ７に進む。
（ステップＳ７）物標引継ぎ処理部１２７には、距離検出部１２４から距離情報が入力され、速度検出部１２５から速度情報が入力され、方位検出部１２６から方位情報が入力される。物標引継ぎ処理部１２７は、入力された情報に基づいて、物標候補である物標情報を抽出する。物標引継ぎ処理部１２７は、記憶部１２１から前回の物標情報を読み出す。物標引継ぎ処理部１２７は、読み出した前回の物標情報と今回抽出した物標候補の物標情報とを対応付ける。その後、ステップＳ８に進む。
（ステップＳ８）物標引継ぎ処理部１２７は、距離検出部１２４から入力された距離情報、速度検出部１２５から入力された速度情報、方位検出部１２６から入力された方位情報に基づいて、虚像であるか否か判定する。物標引継ぎ処理部１２７は、虚像ではないと判定した場合、判定した結果を示す位置情報を物標出力処理部１２８に出力する。その後、ステップＳ９に進む。
（ステップＳ９）物標出力処理部１２８は、物標引継ぎ処理部１２７から入力された位置情報を制御指示部１３に出力する。その後、処理を終了する。
次に、物標引継ぎ処理部１２７が行う虚像判定処理について説明する。
図９は、本実施形態に係る虚像判定処理を表すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）物標引継ぎ処理部１２７は、物標候補である物標情報（物標情報ａと呼ぶ）毎にステップＳ１０２〜ステップＳ１１８を実行する。
（ステップＳ１０２）物標引継ぎ処理部１２７は、距離検出部１２４から入力された距離情報から、物標情報ａの距離ａ＿ｘを抽出する。例えば物標引継ぎ処理部１２７は、図６に示した例では、物標情報ａとして、ＩＦ信号３０１を抽出する。次に、物標引継ぎ処理部１２７は、抽出した物標情報ａの距離ａ＿ｘが近距離であるか否かを判別する。ここで、近距離とは、ノイズによる虚像により検知された物標により減速制御等が行われることがユーザにとって好ましくない距離であり、例えば２０［ｍ］以内の範囲である。物標引継ぎ処理部１２７は、物標情報ａの距離ａ＿ｘが近距離であると判別した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進み、物標情報ａの距離が近距離ではないと判別した場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１１７に進む。
（ステップＳ１０３）物標引継ぎ処理部１２７は、実像フラグを初期化する。ここで、初期化された実像フラグは、オフ状態である。実像フラグは、オン状態の場合に実像であることを示し、オフ状態である場合に実像ではないことを示す。
（ステップＳ１０４）物標引継ぎ処理部１２７は、距離検出部１２４から入力された速度情報から、物標情報ａの相対速度ａ＿ｖを抽出する。次に、物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０２で抽出した物標情報ａの距離ａ＿ｘの２倍の値ａ＿ｘｘ（＝２ａ＿ｘ）を算出する。次に、物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０４で抽出した物標情報ａの相対速度ａ＿ｖの２倍の値ａ＿ｖｖ（＝２ａ＿ｖ）を算出する。その後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）物標引継ぎ処理部１２７は、方位検出部１２６から入力された方位情報から物標情報ａの方位角ａ＿ｄｅｇを抽出する。その後、ステップＳ１０６に進む。
（ステップＳ１０６）物標引継ぎ処理部１２７は、ペアリング処理を行うため、物標毎にステップＳ１０７〜ステップＳ１１３を実行する。
（ステップＳ１０７）物標引継ぎ処理部１２７は、選択された物標が物標情報ａではないか否かを判別する。物標引継ぎ処理部１２７は、選択された物標が物標情報ａではないと判別した場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に進み、選択された物標が物標情報ａであると判別した場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進む。
物標情報が２つ以上ある場合について説明する。まず、ステップＳ１で、物標引継ぎ処理部１２７は、物標候補である第１の物標情報ａとして選択する。ステップＳ１０６において、物標引継ぎ処理部１２７は、ペアリング処理を行うための物標情報として第１の物標情報を選択する。ステップＳ１０７において、物標引継ぎ処理部１２７は、物標情報がステップＳ１０１で選択された第１の物標情報と同じ物標であるため、ペアリング処理を行わず、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１０６において、物標引継ぎ処理部１２７は、次の物標候補として第２の物標情報（物標情報ｂという）を選択する。この場合、物標引継ぎ処理部１２７は、物標情報ｂがステップＳ１０１で選択された第１の物標情報ａと異なるため、次の処理であるステップＳ１０８に進む。
（ステップＳ１０８）物標引継ぎ処理部１２７は、距離検出部１２４から入力された距離情報および速度情報から、物標情報ｂの距離ｂ＿ｘおよび物標情報ｂの相対速度ｂ＿ｖを抽出する。例えば物標引継ぎ処理部１２７は、図６に示した例では、物標情報ｂとして、ＩＦ信号３０２を抽出する。次に、物標引継ぎ処理部１２７は、方位検出部１２６から入力された方位情報から物標情報ｂの方位角ｂ＿ｄｅｇを抽出する。その後、ステップＳ１０９に進む。
（ステップＳ１０９）物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０４で算出した物標情報ａの距離ａ＿ｘの２倍値ａ＿ｘｘとステップＳ１０８で抽出した物標情報ｂの距離ｂ＿ｘとの差の絶対値が規定値ＴＨｘ（第１の閾値）以内であるか否かを判別する。ここで、規定値ＴＨｘは、予め定められている閾値であり、実測やシミュレーションにより決定するようにしてもよい。規定値ＴＨｘは、例えば０に近い値である。標引継ぎ処理部１２７は、２倍値ａ＿ｘｘと距離ｂ＿ｘとの差の絶対値が規定値ＴＨｘ以内であると判別した場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進み、２倍値ａ＿ｘｘと距離ｂ＿ｘとの差の絶対値が規定値ＴＨｘ以内ではないと判別した場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進む。
（ステップＳ１１０）物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０４で算出した物標情報ａの相対速度ａ＿ｖの２倍値ａ＿ｖｖとステップＳ１０８で抽出した物標情報ｂの相対速度ｂ＿ｖとの差の絶対値が規定値ＴＨｖ（第２の閾値）以内であるか否かを判別する。ここで、規定値ＴＨｖは、予め定められている閾値であり、実測やシミュレーションにより決定するようにしてもよい。規定値ＴＨｖは、例えば０に近い値である。標引継ぎ処理部１２７は、２倍値ａ＿ｖｖと相対速度ｂ＿ｖとの差の絶対値が規定値ＴＨｖ以内であると判別した場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１に進み、２倍値ａ＿ｖｖと相対速度ｂ＿ｖとの差の絶対値が規定値ＴＨｖ以内ではないと判別した場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進む。
（ステップＳ１１１）物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０５で抽出した物標情報ａの方位角ａ＿ｄｅｇとステップＳ１０８で抽出した物標情報ｂの方位角ｂ＿ｄｅｇとの差の絶対値が規定値ＴＨｄ（第３の閾値）以内であるか否かを判別する。規定値ＴＨｄは、例えば０に近い値である。ここで、規定値ＴＨｄは、予め定められている閾値であり、実測やシミュレーションにより決定するようにしてもよい。標引継ぎ処理部１２７は、方位角ａ＿ｄｅｇと方位角ｂ＿ｄｅｇとの差の絶対値が規定値ＴＨｄ以内であると判別した場合（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に進み、方位角ａ＿ｄｅｇと方位角ｂ＿ｄｅｇとの差の絶対値が規定値ＴＨｄ以内ではないと判別した場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、ステップＳ１１３に進む。
（ステップＳ１１２）物標引継ぎ処理部１２７は、実像フラグをオン状態にし、ステップＳ１１３に進む。
（ステップＳ１１３）物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０６に戻り、次の物標候補である物標情報を選択する。物標引継ぎ処理部１２７は、全ての物標情報についてステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理が終了した後、ステップＳ１１４に進む。
（ステップＳ１１４）物標引継ぎ処理部１２７は、実像フラグがオン状態であるか否かを判別する。物標引継ぎ処理部１２７は、実像フラグがオン状態であると判別した場合（ステップＳ１１４；Ｙａｅ）、ステップＳ１１５に進み、実像フラグがオン状態ではないと判別した場合（ステップＳ１１４；Ｎｏ）、ステップＳ１１６に進む。
（ステップＳ１１５）物標引継ぎ処理部１２７は、物標情報ａが実像であるため、物標情報ａを物標出力処理部１２８に出力する。その後、ステップＳ１１８に進む。その後、ステップＳ１１８に進む。
（ステップＳ１１６）物標引継ぎ処理部１２７は、物標情報ａが実像ではないため、物標情報ａを物標出力処理部１２８に出力しない。その後、ステップＳ１１８に進む。
（ステップＳ１１７）物標引継ぎ処理部１２７は、物標情報ａの距離が近距離ではないため、物標情報ａを物標出力処理部１２８に出力する。その後、ステップＳ１１８に進む。
（ステップＳ１１８）物標引継ぎ処理部１２７は、ステップＳ１０１に戻り、次の物標候補の物標情報を選択する。物標引継ぎ処理部１２７は、全ての物標情報についてステップＳ１０２〜Ｓ１１７の処理を繰り返す。
以上で、虚像判定処理を終了する。
以上のように、本実施形態に係る物体検知装置１１または動作制御システム１は、送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信部１１０と、信号送受信部１１０が生成した中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理部（物標引継ぎ処理部１２７）と、を備える。
この構成により、本実施形態に係る物体検知装置１１または動作制御システム１は、実像であるかノイズによる虚像であるかを判別することができる。この結果、本実施形態に係る物体検知装置１１または動作制御システム１は、ノイズ源によるノイズの影響を抑圧できる。
次に、相対速度の比較を行う理由を説明する。
図１０は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合と移動速度が異なる場合の送信信号と受信信号の例を表す図である。図１１は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の時刻対信号レベルを表す図である。図１２は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の周数数対受信強度を表す図である。図１３は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の時刻対信号レベルを表す図である。図１４は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の周数数対受信強度を表す図である。
図１０において、横軸は時刻を表し、縦軸は周波数を表す。図１０の上段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合、送信信号の周波数を実線４０１で表し、受信信号の周波数を実線４０２で表す。また、動作制御システムを搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合、送信信号の周波数を実線４０１で表し、受信信号の周波数を点線４０３で表す。車両３と物体２との移動速度が同じ場合は、車両３の相対速度と物体２の相対速度が異なり、点線４０３に示すように、受信信号がドップラーシフトにより、周波数軸に対して移動する。
図１０の上段と下段において、矢印４１１および矢印４１２は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の送信信号と受信信号との周波数差を示している。矢印４２１および４２２は、動作制御システムを搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の送信信号と受信信号との周波数差を示している。
図１０の下段において、実線４３１は、動作制御システムを搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合のＩＦ信号の周波数を示している。点線４３２は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合のＩＦ信号の周波数を示している。
図１０の下段に示すように、動作制御システムを搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合、上り部分と下り部分におけるＩＦ信号の周波数は共にｆ１１である。動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合、上り部分におけるＩＦ信号の周波数はｆ１２であり、下り部分におけるＩＦ信号の周波数はｆ１３である。
図１１の上段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の上り部分の時刻対信号レベルを示す図であり、下段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の下り部分の時刻対信号レベルを示す図である。図１１において、横軸は時刻を表し、縦軸は信号レベルを表す。
図１１に示すように、上り部分の波形５０１の信号レベルは、ｌ１〜ｌ１であり、下り部分の波形５０２の信号レベルは、ｌ１〜ｌ１である。すなわち、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合、上り部分の信号レベルと下り部分の信号レベルの大きさは等しく、信号の周波数も等しい。
図１２の上段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の上り部分の受信強度を示す図であり、下段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が同じ場合の下り部分の周波数対受信強度を示す図である。図１２において、横軸は周波数を表し、縦軸は受信強度を表す。図１２は、図１１の時刻対信号レベルをフーリエ変換した後のＩＦ信号である。
図１２の上段において、ＩＦ信号５１１は、上り部分のＩＦ信号の実像を示し、ＩＦ信号５２１は、上り部分のＩＦ信号の虚像を示している。図１２の下段において、ＩＦ信号５１２は、下り部分のＩＦ信号の実像を示し、ＩＦ信号５２２は、下り部分のＩＦ信号の虚像を示している。
図１２に示すように、上り部分および下り部分におけるＩＦ信号の実像５１１、５１２の受信強度はＰ１０１であり、上り部分および下り部分におけるＩＦ信号の虚像５２１、５２２の受信強度はＰ１０２である。
車両３と物体２との移動速度が同じ場合は、車両３の相対速度と物体２との相対速度が等しい。このため、図１２に示すように、ＩＦ信号の虚像５２１、５２２におけるピーク周波数ｆ１０２は、ＩＦ信号の実像５１１、５１２におけるピーク周波数ｆ１０１の倍の周波数である。ここで、ピーク周波数ｆ１０１は位置Ｌ１０１に対応し、ピーク周波数ｆ１０２は、位置Ｌ１０１の２倍の位置（２×Ｌ１０１）に対応する。
物標引継ぎ処理部１２７は、上り部分の実像のＩＦ信号５１１と下り部分の実像のＩＦ信号５１２をペアリングする。また、物標引継ぎ処理部１２７は、上り部分の虚像のＩＦ信号５２１と下り部分の虚像のＩＦ信号５２２をペアリングする。物標引継ぎ処理部１２７は、ペアリング前に、図９で説明した虚像判定処理を行うようにしてもよい。または、物標引継ぎ処理部１２７は、ペアリング後に、図９で説明した虚像判定処理を行うようにしてもよい。
図１３の上段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の上り部分の時刻対信号レベルを示す図であり、下段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の下り部分の時刻対信号レベルを示す図である。図１３において、横軸は時刻を表し、縦軸は信号レベルを表す。
図１３に示すように、上り部分の波形５０３の振幅はｌ２〜ｌ２であり、下り部分の波形５０４の振幅は上り部分の波形５０３の振幅と同じくｌ２〜ｌ２である。また、上り部分の波形５０３の周波数と下り部分の波形５０４の周波数とは異なる。
図１４の上段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の上り部分の周波数対受信強度を示す図であり、下段は、動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合の下り部分の周波数対受信強度を示す図である。図１４において、横軸は周波数を表し、縦軸は受信強度を表す。図１４は、図１３の時刻対信号レベルをフーリエ変換した後のＩＦ信号である。
図１４の上段において、ＩＦ信号５１３は、上り部分のＩＦ信号の実像を示し、ＩＦ信号５２３は、上り部分のＩＦ信号の虚像を示している。図１４の下段において、ＩＦ信号５１４は、下り部分のＩＦ信号の実像を示し、ＩＦ信号５２４は、下り部分のＩＦ信号の虚像を示している。
図１４に示すように、上り部分におけるＩＦ信号の実像５１３の受信強度はＰ２０１であり、上り部分におけるＩＦ信号の虚像５２３の受信強度はＰ２０１である。下り部分におけるＩＦ信号の実像５１４の受信強度はＰ２０１であり、下り部分におけるＩＦ信号の虚像５２４の受信強度はＰ２０２である。
図１３に示した例では、下り部分の波形５０４の周波数の方が、上り部分の波形５０３の周波数より高い。このため、図１４に示すように、上り部分の波形５０３のフーリエ変換後のＩＦ信号５１３の方が、下り部分の波形５０４のフーリエ変換後のＩＦ信号５１４より低い周波数に現れる。
図１４に示すように、上り部分のＩＦ信号の虚像５２３におけるピーク周波数ｆ２０２は、上り部分のＩＦ信号の実像５１３におけるピーク周波数ｆ２０１の倍の周波数である。下り部分のＩＦ信号の虚像５２４におけるピーク周波数ｆ２１２は、下り部分のＩＦ信号の実像５１４におけるピーク周波数ｆ２１１の倍の周波数である。
図１４の各実像において、上り部分のピーク周波数ｆ２０１に対応する相対速度と、下り部分のピーク周波数ｆ２１１に対応する相対速度とは等しい。また、虚像において、上り部分のピーク周波数ｆ２０２に対応する相対速度は、ピーク周波数ｆ２０１に対応する相対速度の２倍である。下り部分のピーク周波数ｆ２１２に対応する相対速度は、ピーク周波数ｆ２１１に対応する相対速度の２倍である。
図５で説明した反射による虚像の場合、虚像の相対速度は、実像の相対速度の２倍である。一方、上述したように周波数が倍の位置に２つの物体、各々に対応するＩＦ信号が得られることもある。上述したようにＩＦ信号による像がともに実像の場合、相対速度も２倍になる。このため物標引継ぎ処理部１２７は、図９で説明したように相対速度の比較も行う。
物標引継ぎ処理部１２７は、上り部分のＩＦ信号による実像５１３と下り部分のＩＦ信号による実像５１４をペアリングする。また、物標引継ぎ処理部１２７は、上り部分のＩＦ信号による虚像５２３と下り部分のＩＦ信号による虚像５２４をペアリングする。
このように動作制御システム１を搭載している車両３と物体２との移動速度が異なる場合においても、物標引継ぎ処理部１２７は、ペアリング前に、図９で説明した虚像判定処理を行うようにしてもよい。または、物標引継ぎ処理部１２７は、ペアリング後に、図９で説明した虚像判定処理を行うようにしてもよい。
上述したように、位置情報生成部１２０は、上り部分のＩＦ信号の実像と、下り部分のＩＦ信号の実像とをペアリングする。また、位置情報生成部１２０は、上り部分のＩＦ信号の虚像と、下り部分のＩＦ信号の虚像とをペアリングする。図１２および図１４に示したように、虚像のピーク周波数は、実像のピーク周波数の２倍である。また、ノイズによる虚像は、図７で説明したように２倍の周波数に虚像が現れない。このため、位置情報生成部１２０は、図９のステップＳ１０８〜Ｓ１１１による実像の２倍の周波数に虚像が現れているか否かを判別する。これにより、本実施形態によれば、ノイズによる虚像であるか否かを判別することができる。
なお、本実施形態では、図９において物標情報の距離、物標情報の相対速度および物標情報の方位を各々比較する例を説明したが、これに限られない。位置情報生成部１２０は、例えば物標情報の距離の比較と、物標情報の相対速度の比較し、物標情報の方位の比較を行わずに虚像判定処理を行ってもよい。または位置情報生成部１２０は、例えば物標情報の距離の比較と、物標情報の方位の比較し、物標情報の相対速度の比較を行わずに虚像判定処理を行ってもよい。あるいは位置情報生成部１２０は、例えば物標情報の相対速度の比較と、物標情報の方位の比較し、物標情報の距離の比較を行わずに虚像判定処理を行ってもよい。あるいは位置情報生成部１２０は、例えば物標情報の距離の比較のみ行い、物標情報の相対速度の比較と物標情報の方位の比較を行わずに虚像判定処理を行ってもよい。
なお、本実施形態では、図９において、距離の２倍値と、比較対象である物標情報の距離とを比較する例を示したが、これに限られない。距離のｎ（ｎは２以上の整数）倍値と、比較対象である物標情報の距離とを比較するようにしてもよい。同様に、相対速度のｎ（ｎは２以上の整数）倍値と、比較対象である物標情報の相対速度とを比較するようにしてもよい。なお、ＩＦ信号において、反射による虚像が発生する場合、２倍の周波数に相当する２倍の周波数が一番ＩＦ信号の受信強度が高い。このため、ｎ＝２が好ましい。
［第２の実施形態］
第１実施形態では、物標引継ぎ処理部１２７がＩＦ信号に基づいて虚像判定処理を行う例を説明した。本実施形態では、上り部分の変調のピーク周波数、下り部分の変調のピーク周波数のうち、少なくとも１つのピーク周波数に基づいて虚像判定処理を、受信強度算出部１２２が図８に示したステップＳ４で行う。
図１５は、本実施形態に係る物体検知装置１１Ａの構成を表す概略図である。図１５において、第１実施形態の図２で説明した物体検知装置１１と同じ機能を有する機能部は、同じ符号を用いて説明を省略する。また、物体検知装置１１Ａは、第１実施形態と同様に制御指示部１３（図１参照）に接続されている。
図１５に示すように、物体検知装置１１との差異は、位置情報生成部１２０Ａの受信強度算出部１２２ａと虚像判定部１２２ｂ（処理部）である。
受信強度算出部１２２ａは、受信強度算出部１２２と同様にピーク周波数情報を生成する。受信強度算出部１２２ａは、生成したピーク周波数情報を虚像判定部１２２ｂ、距離検出部１２４及び速度検出部１２５に出力する。
虚像判定部１２２ｂは、受信強度算出部１２２ａから入力されたピーク周波数情報に基づいて、後述するように実像であるか、反射による虚像であるか、ノイズによる虚像であるかを判別する。
例えば、図６に示したように２つのピーク周波数が得られた場合、虚像判定部１２２ｂは、上り部分の変調においてＩＦ信号３０１のピーク周波数ｆｒの２倍の周波数ｆｖにＩＦ信号３０２があるか否かを判別することで虚像判別を行うようにしてもよい。虚像判定部１２２ｂは、ＩＦ信号３０１のピーク周波数ｆｒの２倍の周波数ｆｖにＩＦ信号３０２がある場合、ＩＦ信号３０１を実像であると判別し、判別した結果を受信強度算出部１２２ａに出力する。受信強度算出部１２２ａは、虚像判定部１２２ｂから入力された結果に応じて、物標情報を各処理部に出力するようにしてもよい。
また、虚像判定部１２２ｂは、ＩＦ信号３０１のピーク周波数ｆｒの２倍の周波数ｆｖにＩＦ信号３０２がある場合、ＩＦ信号３０２を反射による虚像であると判別し、判別した結果を受信強度算出部１２２ａに出力する。受信強度算出部１２２ａは、虚像判定部１２２ｂから入力された結果に応じて、物標情報を各処理部に出力しないようにしてもよい。
虚像判定部１２２ｂは、ＩＦ信号３０１のピーク周波数ｆｒの２倍の周波数ｆｖにＩＦ信号３０２がない場合、ＩＦ信号３０１をノイズによる虚像であると判別し、判別した結果を受信強度算出部１２２ａに出力する。受信強度算出部１２２ａは、虚像判定部１２２ｂから入力された結果に応じて、物標情報を各処理部に出力しないようにしてもよい。
あるいは、虚像判定部１２２ｂは、下り部分の変調においてＩＦ信号３０１のピーク周波数ｆｒの２倍の周波数ｆｖにＩＦ信号３０２があるか否かを判別することで虚像判別を行うようにしてもよい。
虚像判定部１２２ｂは、上り部分の変調においてＩＦ信号３０２のピーク周波数ｆｖの１／２倍の周波数ｆｒにＩＦ信号３０１があるか否かを判別することで虚像判別を行うようにしてもよい。あるいは、虚像判定部１２２ｂは、下り部分の変調においてＩＦ信号３０２のピーク周波数ｆｖの１／２倍の周波数ｆｒにＩＦ信号３０１があるか否かを判別することで虚像判別を行うようにしてもよい。
さらに、虚像判定部１２２ｂは、上り部分の変調と下り部分の変調の両方においてＩＦ信号３０２のピーク周波数ｆｖの１／２倍の周波数ｆｒにＩＦ信号３０１があるか否かを判別することで虚像判別を行うようにしてもよい。あるいは虚像判定部１２２ｂは、上り部分の変調と下り部分の変調の両方においてＩＦ信号３０２のピーク周波数ｆｖの１／２倍の周波数ｆｒにＩＦ信号３０１があるか否かを判別することで虚像判別を行うようにしてもよい。
上述したように、本実施形態の物体検知装置１１Ａにおいて、処理部（虚像判定部１２２ｂ）は、対象となるピーク周波数のｎ倍の周波数を含む所定の周波数範囲内にピーク周波数が不在である場合にノイズによる虚像であると判別する。
これにより本実施形態の物体検知装置１１Ａによれば、受信強度算出部１２２ａが生成したピーク周波数情報に基づいて実像であるか、反射による虚像であるか、ノイズによる虚像であるかを判別できる。これにより、ノイズ源によるノイズの影響を抑圧できる。
なお、本実施形態では、ピーク周波数がノイズによる虚像である場合、虚像判定部１２２ｂが判定した結果に基づいて受信強度算出部１２２は、物標が検出できなかったことを表す位置情報を生成し、生成した位置情報を物標出力処理部１２８に出力する例を説明したが、これに限られない。ピーク周波数がノイズによる虚像である場合、虚像判定部１２２ｂは、物標が検出できなかったことを表す位置情報を生成し、生成した位置情報を物標出力処理部１２８に出力するようにしてもよい。
なお、第１および第２実施形態では、ノイズによる虚像を判別する例を説明したが、物体検知装置１１、１１Ａは、公知の技術を用いて反射による虚像を抑圧するようにしてもよい。
なお、第１および第２実施形態では、運転支援制御部１４が警報音制御部１４１、ブレーキ制御部１４２及びアクセル制御部１４３を含んで構成される場合について説明したが、上述した実施形態では、これには限られない。運転支援制御部１４は、検知した物体の位置情報に基づいて動作の可否を制御する構成、例えば、車間距離制御部を備えていればよい。
なお、第１および第２実施形態では、物体検知装置１１、１１Ａが車載用である例を説明したが、これに限られない。例えば、物体検知装置１１、１１Ａは、自立移動可能なロボット、二足歩行型ロボット、二輪車両、三輪車両等に適用してもよい。
なお、上述した実施形態における物体検知装置１１、１１Ａの一部、例えば、受信強度算出部１２２、ＤＢＦ処理部１２３、距離検出部１２４、速度検出部１２５、方位検出部１２６、物標引継ぎ処理部１２７、物標出力処理部１２８、または虚像判定部１２２ｂをコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、物体検知装置１１に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における物体検知装置１１の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。物体検知装置１１の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
１、１Ａ…動作制御システム、２…物体、３…車両、１０１（１０１−１〜１０１−ｎ、１０１−１−１〜１０１−１−ｎ、１０１−１〜１０１−ｎ）…受信アンテナ、１０２、…送信アンテナ、１１、１１Ａ…物体検知装置、１１０…信号送受信部、１１１…ＶＣＯ、１１２、１１２−１〜１１２−ｎ…ミキサ、１１４…分配器、１１５、１１５−１〜１１５−ｎ…フィルタ、１１６…ＳＷ、１１７…ＡＤＣ、１１８…制御部、１１９…三角波生成部、１２０、１２０Ａ…位置情報生成部、１２１…記憶部、１２２、１２２ａ…受信強度算出部、１２２ｂ…虚像判定部、１２３…ＤＢＦ処理部、１２４…距離検出部、１２５…速度検出部、１２６…方位検出部、１２７…物標引継ぎ処理部、１２８…物標出力処理部、１３…制御指示部、１４…運転支援制御部、１４１…警報音制御部、１４２…ブレーキ制御部、１４３…アクセル制御部

Claims (10)

  1. 送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信部と、
    前記信号送受信部が生成した中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理部と、
    を備えることを特徴とする物体検知装置。
  2. 前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報として距離を算出する距離検出部を備え、
    前記処理部は、
    前記距離検出部により算出された距離に対して、予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍の距離に対応する物標候補の物標情報が不存在であると判定した場合に当該対象となる距離に対応するピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
  3. 前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報として相対速度を算出する速度検出部を備え、
    前記処理部は、
    対象となるピーク周波数に基づいて前記速度検出部により算出された相対速度に対して、予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍の相対速度に対応する物標候補の物標情報が不存在であると判定した場合に当該対象となる相対速度に対応するピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定する
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物体検知装置。
  4. 前記処理部は、
    前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報であるＩＦ信号に対して、予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のＩＦ信号に対応するＩＦ信号が不存在であると判定した場合に当該対象となる相対速度に対応するピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定する
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
  5. 前記処理部は、
    前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づく情報として距離を算出する距離検出部が算出した第１の距離の予め定められたｎ倍値と、前記距離検出部が算出した第２の距離の値の差の絶対値が、予め定められている第１の閾値より小さい場合、かつ前記速度検出部が算出した第１の相対速度の予め定められたｎ倍値と、前記速度検出部が算出した第２の速度の値と差の絶対値が、予め定められている第２の閾値より小さい場合にノイズによる虚像であると判別する
    ことを特徴とする請求項３に記載の物体検知装置。
  6. 前記信号送受信部が生成した中間周波数信号のピーク周波数に基づいて方位を検出する方位検出部を備え、
    前記処理部は、
    前記方位検出部が検出した第１の方位と、前記方位検出部が算出した第２の方位と差の絶対値が、予め定められている第３の閾値より小さい場合に実像による像であると判別し、予め定められている第３の閾値以上の場合にノイズによる虚像であると判別する
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物体検知装置。
  7. 前記処理部は、
    前記対象となるピーク周波数の前記ｎ倍の周波数を含む所定の周波数範囲内にピーク周波数が不在である場合にノイズによる虚像であると判別する
    ことを特徴とする請求項１から請求項４、請求項６のいずれか１項に記載の物体検知装置。
  8. 物体検知装置における物体検知方法において、
    信号送受信部が、送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信過程と、
    処理部が、前記信号送受信過程により生成された中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理過程と、
    を含むことを特徴とする物体検知方法。
  9. 物体検知装置のコンピュータに、
    送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信手順と、
    前記信号送受信手順により生成された中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理手順と、
    を実行させる物体検知プログラム。
  10. 物体検知装置と前記物体検知装置から入力された物体の距離または速度に基づいて動作を制御する動作制御部を備える動作制御システムであって、
    送信信号とその反射波である受信信号に基づいて中間周波数信号を生成する信号送受信部と、
    前記信号送受信部が生成した中間周波数信号に基づく情報について、対象となるピーク周波数に対して予め定められたｎ（ｎは２以上の整数）倍のピーク周波数が不存在であると判定した場合に当該対象となるピーク周波数の像をノイズによる虚像であると判定し、判定した結果に基づいて物体の検知を行う処理部と、
    を備えることを特徴とする動作制御システム。
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