JP6809674B2 - 到来波角度推定方法、および、到来波角度推定装置 - Google Patents
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Description
即ち、第1の態様は、
誤差モデル行列を用いて、物標からの電磁波を受信するレーダ装置への前記物標の到来方向を補正する到来波角度推定方法であって、
コンピュータが、
前記レーダ装置からの方向が既知である既知波源からの複数の信号から、所定数の信号を選択して、前記誤差モデル行列を算出し、
前記誤差モデル行列を用いて、すべての前記既知波源の方向を推定し、推定した前記既
知波源の方向と、対応する前記既知波源の実際の方向との差の絶対値の和を算出することを実行し、
さらに、前記所定数の信号の組み合わせを変更して、前記誤差モデル行列の算出と、前記差の絶対値の算出とを繰り返すことで、前記和が0である、または、他の前記和より小さい前記誤差モデル行列を算出することを実行する、
到来波角度推定方法とする。
図1は、本実施形態に係るレーダ装置1の構成図である。本実施形態に係るレーダ装置1は、車両に搭載され、他の車両、標識、ガードレール等、車両の周囲に存在する物標を検知することに用いることができる。物標の検知結果は、車両の記憶装置やECU(Electrical Control Unit)2等に対して出力され、例えばPCS(Pre-crash Safety System)などの車両制御に用いることができる。但し、本実施形態に係るレーダ装置1は、車載レーダ装置以外の各種用途(例えば、飛行中の航空機や航行中の船舶の監視等)に用いられてもよい。
がるミキサ4(ch1−4)、各ミキサ4に各々繋がるAD(Analog to Digital)変換
器5(ch1−4)、各AD変換器5のデータを処理する信号処理装置15を備える。ここでは、受信アンテナ3、ミキサ4、AD変換器5の個数を4個ずつとしているが、これらの個数は、4個ずつに限定されるものではない。レーダ装置1は、到来波角度推定装置の一例である。
所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント(周波数ビンという場合がある)ごとに受信レベルや位相情報が算出される。ピーク抽出部12は、フーリエ変換部11によるFFT処理等の結果からピークを検出する。また、ピーク抽出部12は、各物標との距離に応じたピークが生じた周波数ビンを検出することで、物標までの距離を求める。演算部13は、ピークを生じた周波数ビンの信号に基づいて相関行列を算出する。演算部13は、相関行列に基づいて物標の存在する方位を推定する。
これに限定されるものではなく、送信制御部10やフーリエ変換部11、ピーク抽出部12、演算部13の機能を実現できるものであれば、どのような構成を採用してもよい。また、送信制御部10やフーリエ変換部11、ピーク抽出部12、演算部13は、プロセッサ6がメモリ16と協働してコンピュータプログラムを実行することによって実現される機能部であるが、説明の便宜上、図1ではプロセッサ6内に各機能部を図示している。なお、これらの機能部は、汎用のプロセッサ6がコンピュータプログラム(ソフトウェア)に基づいて実現する構成に限定されず、例えば、プロセッサ6の内部あるいは外部に配置された専用の演算回路(ハードウェア)によってその全部または一部が実現される構成であってもよい。メモリ16には、計算で使用される計算式や値、計算結果等が格納される。信号処理装置15は、レーダ装置1から独立したコンピュータであってもよい。このとき、信号処理装置15は、受信信号等のデータをレーダ装置1から受信する。信号処理装置15は、到来波角度推定装置の一例である。
〈全体〉
図2は、レーダ装置1による物標からの信号の到来方向推定の全体の動作フローの例を示す図である。物標からの信号の到来方向は、物標の方向に対応する。図2の動作フローは、レーダ装置1を搭載する車両からレーダ装置1に電力が供給された場合にプロセッサ6が実行する動作フローである。プロセッサ6は、車両の駆動源が作動状態、例えば、駆動源が内燃機関であればイグニッションスイッチがオンになった場合、ハイブリッドシステムやEV(Electric Vehicle)システムであればシステム電源がオンになった場合、図2の動作フローが開始される。
図3は、レーダ装置1による物標からの信号の到来方向推定の動作フローの例を示す図である。図3の動作フローは、図2のS104の処理の詳細の例である。ここでは、送信アンテナ7から送信された送信波が物標において反射し、複数の受信アンテナ3に反射波(受信波)が到来する場合を考える。
ここで、Wは誤差モデル行列、Cは素子間相互結合に関する行列、Γは素子間利得・位相誤差である。ここでのCは、4素子のリニアアレーの受信アンテナの例である。diag{・・・}は、対角行列を表す。
図4は、既知波源の最適な角度の組み合わせの算出の動作フローの例を示す図である。図4の動作フローは、図3のS201の位相・振幅補正で用いられる、既知波源の最適な角度の組み合わせによる誤差モデル行列Wの算出の動作フローである。既知波源の最適な
角度の組み合わせによる誤差モデル行列Wは、レーダ装置1毎に算出される。ここでは、レーダ装置1に含まれるアンテナアレーの受信アンテナ3の素子数は4であるとする。
ここで、Θn,mは、第n回目の選択における、m番目の角度の組み合わせを示す。また、θn,m (p)は、第n回目の選択における、m番目の角度の組み合わせのP番目の要素(角度)を示す。θn,m (p)のうち、最も角度の小さいものがp=1、最も角度の大きいものがp=Pとなる。
図5は、誤差モデル行列の算出の動作フローの例を示す図である。図5の動作フローは、図4のS303の誤差モデル推定処理で用いられる誤差モデル行列Wn,mの算出の動作フローである。ここでは、演算部13は、組み合わせΘn,mに含まれる角度の既知波源からの受信信号を用いて、誤差モデル行列Wn,mを算出する。図4のS303では、演算部13は、第n回目の集合Gn’に含まれるすべての組み合わせについて、誤差モデル行列を算出する。
メモリ16に格納する。モードベクトルa(θ)は、既知波源からの電磁波の波長λ、受信アンテナ3の間隔d、既知波源の方向θに基づいて、求められる。
図6は、本実施形態の方法と、従来の補正方法と、補正無しの到来方向の誤差を比較した例を示す図である。図6のグラフの横軸は既知波源の方向であり、角度誤差である。補正無しや、従来の補正方法では、到来方向の誤差が生じているが、本実施形態の方法(今回の方法)では、到来方向の誤差は、ほぼ0となっている。
レーダ装置1は、複数の既知波源からの信号から、一部の既知波源からの信号を選択し、誤差モデル行列を算出する。レーダ装置1は、誤差モデル行列を用いて、すべての既知波源の方向を推定する。レーダ装置1は、推定した既知波源の方向と、実際の既知波源の方向との差を算出する。レーダ装置1は、当該差が0でない場合には、選択する既知波源の組み合わせ(角度の組み合わせ)を変更して、誤差モデル行列を算出する。レーダ装置1は、既知波源の組み合わせを変更して、誤差モデル行列の算出、方向の差の算出を繰り返して、差が0となる、または、より差が小さくなる誤差モデル行列を算出する。
コンピュータその他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
2 ECU
3 受信アンテナ
4 ミキサ
5 A/D変換器
6 プロセッサ
7 送信アンテナ
8 発信器
9 信号生成部
10 送信制御部
11 フーリエ変換部
12 ピーク抽出部
13 演算部
15 信号処理装置
16 メモリ
Claims (2)
- 誤差モデル行列を用いて、物標によって反射された電磁波を受信するレーダ装置への前記物標によって反射された電磁波の到来方向を推定する到来波方向推定方法であって、
コンピュータが、
前記レーダ装置からの方向が既知である既知波源からの複数の信号から、所定数の信号を選択して、前記誤差モデル行列を算出し、
前記誤差モデル行列を用いて、すべての前記既知波源の方向を推定し、推定した前記既知波源の方向と、対応する前記既知波源の実際の方向との差の絶対値の和を算出することを実行し、
さらに、前記所定数の信号の組み合わせを変更して、前記誤差モデル行列の算出と、前記差の絶対値の算出とを繰り返すことで、前記和が0である、または、他の前記和より小さい前記誤差モデル行列を算出することを実行する、
到来波方向推定方法。 - 誤差モデル行列を用いて、物標によって反射された電磁波を受信するレーダ装置への前記物標によって反射された電磁波の到来方向を推定する到来波方向推定装置であって、
前記レーダ装置からの方向が既知である既知波源からの複数の信号から、所定数の信号を選択して、前記誤差モデル行列を算出し、
前記誤差モデル行列を用いて、すべての前記既知波源の方向を推定し、推定した前記既知波源の方向と、対応する前記既知波源の実際の方向との差の絶対値の和を算出する演算部を備え、
前記演算部は、前記所定数の信号の組み合わせを変更して、前記誤差モデル行列の算出と、前記差の絶対値の算出とを繰り返すことで、前記和が0である、または、他の前記和より小さい前記誤差モデル行列を算出する、
到来波方向推定装置。
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