JP7433812B2

JP7433812B2 - 物標検知装置、システム、方法及びプログラム

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Publication number: JP7433812B2
Application number: JP2019157302A
Authority: JP
Inventors: 優渡邉
Original assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: JP2021032865A

Description

本開示は、２周波連続波方式の物標距離精度を向上させる技術に関する。

２周波連続波方式の物標検知技術が、非特許文献１等に開示されている。ここで、非特許文献１等では、各送受信周期において、第１周波数の送信信号を照射した後に、第２周波数の送信信号を照射したうえで、第１周波数の送受信信号間のビート位相と第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、物標距離を計測している。

特開２０１３－１１３８１９号公報

ＲｏｂｅｒｔＪ．Ｍａｙａｈｎｅｔａｌ．，"Ａｔｗｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｄａｒｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅａｕｔｏｍａｔｉｃｌａｔｅｒａｌｃｏｎｔｒｏｌ"，ＩＥＥＥｔｒａｎｓ．Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．ＶＴ－３１，Ｎｏ．３，ｐｐ．３２－３９．

しかし、非特許文献１等では、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等には、物標距離の時間変化が不連続になることがあり、物標距離の計測精度が低下することがある。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、２周波連続波方式の物標検知技術において、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を不連続にすることなく、物標距離の計測精度を向上させることを目的とする。

受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標速度の時間変化が不連続になることが少なく、物標速度の計測精度が低下することが少ない。そこで、物標速度の時間積算値を、物標距離として出力することが考えられる（特許文献１等を参照。）。しかし、物標速度の計測開始時には、物標速度の時間積算値の積分定数が不明であり、物標速度の長時間計測後には、物標速度の速度積算値の積算誤差が大きくなる。そこで、前記課題を解決するために、第１の方法として、物標速度の時間積算値及び物標距離のうちの一方の短所を、物標速度の時間積算値及び物標距離のうちの他方の長所で補完することとした。

具体的には、本開示は、第１周波数及び第２周波数を用いる２周波連続波方式の物標検知装置であって、前記第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は前記第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度を計測する物標速度計測部と、前記第１周波数の送受信信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、物標距離を計測する物標距離計測部と、前記物標速度の時間積算値及び前記物標距離のうちの一方に基づいて、前記物標速度の時間積算値及び前記物標距離のうちの他方を補正し、補正した前記他方又は補正しなかった前記一方を、高精度化した前記物標距離として出力する物標距離出力部と、を備えることを特徴とする物標検知装置である。

また、本開示は、第１周波数及び第２周波数を用いる２周波連続波方式の物標検知方法であって、前記第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は前記第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度を計測する物標速度計測ステップと、前記第１周波数の送受信信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、物標距離を計測する物標距離計測ステップと、前記物標速度の時間積算値及び前記物標距離のうちの一方に基づいて、前記物標速度の時間積算値及び前記物標距離のうちの他方を補正し、補正した前記他方又は補正しなかった前記一方を、高精度化した前記物標距離として出力する物標距離出力ステップと、を順に備えることを特徴とする物標検知方法である。

また、本開示は、第１周波数及び第２周波数を用いる２周波連続波方式の物標検知プログラムであって、前記第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は前記第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度を計測する物標速度計測ステップと、前記第１周波数の送受信信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、物標距離を計測する物標距離計測ステップと、前記物標速度の時間積算値及び前記物標距離のうちの一方に基づいて、前記物標速度の時間積算値及び前記物標距離のうちの他方を補正し、補正した前記他方又は補正しなかった前記一方を、高精度化した前記物標距離として出力する物標距離出力ステップと、を順にコンピュータに実行させるための物標検知プログラムである。

これらの構成によれば、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を不連続にすることなく、物標距離の計測精度を向上させることができる。

また、本開示は、前記物標距離出力部は、前記物標距離の時間変化が不連続であるときに、前記物標速度の時間積算値に基づいて、前記物標距離を補正し、補正した前記物標距離又は補正しなかった前記物標速度の時間積算値を、高精度化した前記物標距離として出力することを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、物標距離の短所（物標距離の時間変化の不連続性）を、物標速度の時間積算値の長所（物標速度の時間変化の連続性）で補完することができる。

また、本開示は、前記物標距離出力部は、計測開始時かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、又は、一定期間毎かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、前記物標距離に基づいて、前記物標速度の時間積算値を補正し、補正した前記物標速度の時間積算値又は補正しなかった前記物標距離を、高精度化した前記物標距離として出力することを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、物標速度の時間積算値の短所（積分定数及び積算誤差の考慮要）を、物標距離の長所（積分定数及び積算誤差の考慮不要）で補完することができる。

受信信号に対してノイズ成分が小さいとき、物標以外の環境による影響が少ないとき、及び、人間等の動き方による影響が少ないとき等には、送受信実信号に基づく物標距離と送受信虚信号に基づく物標距離との差が小さい。一方で、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等には、送受信実信号に基づく物標距離と送受信虚信号に基づく物標距離との差が大きい。そこで、前記課題を解決するために、第２の方法として、送受信実信号に基づく物標距離と送受信虚信号に基づく物標距離との差に基づいて、送受信実信号に基づく物標距離及び送受信虚信号に基づく物標距離の信頼性を判定することとした。

具体的には、本開示は、前記第１周波数の送受信実信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信実信号間のビート位相との差に基づいて、前記物標距離を計測する実信号物標距離計測部と、前記第１周波数の送受信虚信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信虚信号間のビート位相との差に基づいて、前記物標距離を計測する虚信号物標距離計測部と、前記送受信実信号に基づく前記物標距離と前記送受信虚信号に基づく前記物標距離との差に基づいて、前記送受信実信号に基づく前記物標距離及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離の信頼性を判定する物標距離信頼性判定部と、をさらに備えることを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を連続にするより前に、物標距離の信頼性を判定することができる。

また、本開示は、前記物標距離信頼性判定部は、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離の信頼性が高いときに、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離のうちの一方又は両方に基づいて、高精度化した前記物標距離を出力することを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離の信頼性が高いときには、特段の処理もなく物標距離の時間変化を連続にできるはずである。

また、本開示は、前記物標距離信頼性判定部は、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離の信頼性が低いときに、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離のうちの前回までの送受信周期の前記物標距離により近い一方に基づいて、又は、前記前回までの送受信周期の前記物標距離に基づいて推定した現時点での送受信周期の前記物標距離に基づいて、高精度化した前記物標距離を出力することを特徴とする物標検知装置である。

この構成によれば、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離の信頼性が低いときでも、上記の処理により物標距離の時間変化を連続にすることができる。

また、本開示は、以上に記載の物標検知装置と、前記２周波連続波方式のレーダ送受信装置と、を備えることを特徴とする物標検知システムである。

この構成によれば、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を不連続にすることなく、物標距離の計測精度を向上させることができる。

このように、本開示は、２周波連続波方式の物標検知技術において、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を不連続にすることなく、物標距離の計測精度を向上させることができる。

第１実施形態の物標検知装置の構成を示す図である。第１実施形態の物標検知方法の手順を示す図である。第１実施形態の物標検知方法の詳細を示す図である。第１実施形態の物標検知方法の詳細を示す図である。第１実施形態の物標検知方法の詳細を示す図である。第２実施形態の物標検知装置の構成を示す図である。第２実施形態の物標検知方法の手順を示す図である。第２実施形態の物標検知方法の詳細を示す図である。第３実施形態の物標検知装置の構成を示す図である。第４実施形態の物標検知装置の構成を示す図である。第５実施形態の物標検知装置の構成を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態の物標検知装置の構成を図１に示す。第１実施形態の物標検知方法の手順を図２に示す。第１実施形態の物標検知方法の詳細を図３～５に示す。物標検知装置Ｔは、物標速度計測部１、物標距離計測部２及び物標距離出力部３から構成され、図２の物標検知プログラムをコンピュータにインストールして実現可能である。

受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等には、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が不連続になることがあり、物標距離ｄ（ｔ）の計測精度が低下することがある。一方で、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標速度ｖ（ｔ）の時間変化が不連続になることが少なく、物標速度ｖ（ｔ）の計測精度が低下することが少ない。

そこで、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）を、物標距離として出力することが考えられる。しかし、物標速度ｖ（ｔ）の計測開始時には、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の積分定数が不明であり、物標速度ｖ（ｔ）の長時間計測後には、物標速度ｖ（ｔ）の速度積算値ｄ_ｖ（ｔ）の積算誤差が大きくなる。そこで、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）及び物標距離ｄ（ｔ）のうちの一方の短所を、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）及び物標距離ｄ（ｔ）のうちの他方の長所で補完する。

物標速度計測部１は、第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度ｖ（ｔ）を計測する（ステップＳ１）。なお、送受信信号は、送受信実信号でもよく、送受信虚信号でもよい。

物標距離計測部２は、第１周波数の送受信信号間のビート位相と第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、物標距離ｄ（ｔ）を計測する（ステップＳ２）。なお、送受信信号は、送受信実信号でもよく、送受信虚信号でもよい。

物標距離出力部３は、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）及び物標距離ｄ（ｔ）のうちの一方に基づいて、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）及び物標距離ｄ（ｔ）のうちの他方を補正し、補正した他方又は補正しなかった一方を、高精度化した物標距離として出力する（ステップＳ３～Ｓ９）。具体的な処理について、以下に説明する。

図３の上段では、物標速度ｖ（ｔ）の時間変化を示す。図３の下段では、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の時間変化を示す。図３の上段において、物標速度ｖ（ｔ）が０であるときには、送受信信号間のビート周波数は０であるため、送受信信号間のビート位相を確定することができず、物標距離ｄ（ｔ）を計測することができない。図３の下段において、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）は、計測開始時のｔ＝０では、物標距離ｄ（ｔ）＝０に基づいて真値０に初期化されているが、長時間計測後のｔ→大では、真値に積算誤差を重畳している（「誤差あり」が「誤差なし」から離れている。）。

物標距離出力部３は、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が不連続であるときに（ステップＳ３、ＮＯ）、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）に基づいて、物標距離ｄ（ｔ）を補正し（ステップＳ４）、補正した物標距離ｄ（ｔ）又は補正しなかった物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）を、高精度化した物標距離として出力する（ステップＳ５）。

ここで、物標距離出力部３は、以下の方法等により、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が不連続であることを判定する：（１）ｄ（ｔ）－ｄ（ｔ－ｎΔｔ）とｄ_ｖ（ｔ）－ｄ_ｖ（ｔ－ｎΔｔ）との差が所定閾値より大きいと判定（Δｔは１送受信周期、ｎは１以上の整数。）、（２）ｄ（ｔ－ｎΔｔ）～ｄ（ｔ－Δｔ）と比べてｄ（ｔ）が大きく異なると判定、（３）ｖ（ｔ）が０に近いため、ｄ（ｔ）が大きな誤差を有すると判定。

そして、物標距離出力部３は、以下の方法等により、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）に基づいて、物標距離ｄ（ｔ）を補正する：（１）ｄ（ｔ）が大きな誤差を有するものの、ｄ_ｖ（ｔ）が大きな誤差を有さないと考えて、ｄ（ｔ）がｄ_ｖ（ｔ）に等しいと補正、（２）ｄ（ｔ）が大きな誤差を有するため、ｄ_ｖ（ｔ）が多少は誤差を有すると考えて、ｄ（ｔ）が（ｄ_ｖ（ｔ－Δｔ）＋ｄ（ｔ－Δｔ））／２に等しいと補正。

なお、物標距離出力部３は、将来に物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が不連続であるかどうかを判定するために、補正した物標距離ｄ（ｔ）を記憶しておく。

図４の上段では、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の時間変化を示す。図４の下段では、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化を示す。ｄ_ｖ（ｔ_１）は不連続性を有さないが、ｄ（ｔ_１）は不連続性を有している。そこで、ｄ（ｔ_１）はｄ_ｖ（ｔ_１）に近い値に補正される。そして、補正されたｄ（ｔ_１）又は補正されなかったｄ_ｖ（ｔ_１）が出力される。

物標距離出力部３は、計測開始時（ステップＳ６、ＹＥＳ）かつ物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が連続であるときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、物標距離ｄ（ｔ）に基づいて、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）を補正し（ステップＳ７）、補正した物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）又は補正しなかった物標距離ｄ（ｔ）を、高精度化した物標距離として出力する（ステップＳ８）。又は、物標距離出力部３は、一定期間毎（ステップＳ６、ＹＥＳ）かつ物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が連続であるときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、物標距離ｄ（ｔ）に基づいて、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）を補正し（ステップＳ７）、補正した物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）又は補正しなかった物標距離ｄ（ｔ）を、高精度化した物標距離として出力する（ステップＳ８）。

ここで、物標距離出力部３は、以下の方法等により、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が連続であることを判定する：（１）ｄ（ｔ）－ｄ（ｔ－ｎΔｔ）とｄ_ｖ（ｔ）－ｄ_ｖ（ｔ－ｎΔｔ）との差が所定閾値より小さいと判定（Δｔは１送受信周期、ｎは１以上の整数。）、（２）ｄ（ｔ－ｎΔｔ）～ｄ（ｔ－Δｔ）と比べてｄ（ｔ）が大きく異ならないと判定、（３）ｖ（ｔ）が０に近くないため、ｄ（ｔ）が大きな誤差を有さないと判定。

そして、物標距離出力部３は、ステップＳ６の計測開始時として、ｔ≒０を設定し、ステップＳ６の一定期間として、許容可能な最大限の積算誤差が生じる期間を設定する。

さらに、物標距離出力部３は、以下の方法等により、物標距離ｄ（ｔ）に基づいて、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）を補正する：（１）ｄ_ｖ（ｔ）が大きな誤差を有するものの、ｄ（ｔ）が大きな誤差を有さないと考えて、ｄ_ｖ（ｔ）がｄ（ｔ）に等しいと補正、（２）ｄ_ｖ（ｔ）が大きな誤差を有するため、ｄ（ｔ）が多少は誤差を有すると考えて、ｄ_ｖ（ｔ）が（ｄ（ｔ－Δｔ）＋ｄ_ｖ（ｔ－Δｔ））／２に等しいと補正。

なお、物標距離出力部３は、将来に物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が連続であるかどうかを判定するために、補正した物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）を記憶しておく。

図５の上段では、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の時間変化を示す。図５の下段では、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化を示す。ｄ_ｖ（ｔ_３）は計測開始時の物標速度の時間積算値であり、ｄ（ｔ_３）は不連続性を有さない。そこで、ｄ_ｖ（ｔ_３）はｄ（ｔ_３）に近い値に補正される。そして、補正されたｄ_ｖ（ｔ_３）又は補正されなかったｄ（ｔ_３）が出力される。ｄ_ｖ（ｔ_４）は一定期間毎の物標速度の時間積算値であり、ｄ（ｔ_４）は不連続性を有さない。そこで、ｄ_ｖ（ｔ_４）はｄ（ｔ_４）に近い値に補正される。そして、補正されたｄ_ｖ（ｔ_４）又は補正されなかったｄ（ｔ_４）が出力される。

物標距離出力部３は、計測開始時でない時（ステップＳ６、ＮＯ）かつ物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が連続であるときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、計測された物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）又は計測された物標距離ｄ（ｔ）を、高精度化した物標距離として出力する（ステップＳ９）。又は、物標距離出力部３は、一定期間毎でない時（ステップＳ６、ＮＯ）かつ物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が連続であるときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、計測された物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）又は計測された物標距離ｄ（ｔ）を、高精度化した物標距離として出力する（ステップＳ９）。

図４の上段では、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の時間変化を示す。図４の下段では、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化を示す。ｄ_ｖ（ｔ_２）は計測開始時でない時又は一定期間毎でない時の物標速度の時間積算値であり、ｄ（ｔ_２）は不連続性を有さない。そこで、計測されたｄ_ｖ（ｔ_２）又は計測されたｄ（ｔ_２）が出力される。

このように、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を不連続にすることなく、物標距離の計測精度を向上させることができる。

そして、図４に示したように、物標距離ｄ（ｔ）の短所（物標距離ｄ（ｔ）の時間変化の不連続性）を、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の長所（物標速度ｖ（ｔ）の時間変化の連続性）で補完することができる。さらに、図５に示したように、物標速度ｖ（ｔ）の時間積算値ｄ_ｖ（ｔ）の短所（積分定数及び積算誤差の考慮要）を、物標距離ｄ（ｔ）の長所（積分定数及び積算誤差の考慮不要）で補完することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の物標検知装置の構成を図６に示す。第２実施形態の物標検知方法の手順を図７に示す。第２実施形態の物標検知方法の詳細を図８に示す。物標検知装置Ｔは、実信号物標距離計測部４、虚信号物標距離計測部５及び物標距離信頼性判定部６から構成され、図７の物標検知プログラムをコンピュータにインストールして実現可能である。

受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等には、物標距離ｄ（ｔ）の時間変化が不連続になることがあり、物標距離ｄ（ｔ）の計測精度が低下することがある。よって、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等には、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜が大きい。

一方で、受信信号に対してノイズ成分が小さいとき、物標以外の環境による影響が少ないとき、及び、人間等の動き方による影響が少ないとき等には、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜が小さい。そこで、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜に基づいて、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性を判定する。

実信号物標距離計測部４は、第１周波数の送受信実信号間のビート位相と第２周波数の送受信実信号間のビート位相との差に基づいて、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）を計測する（ステップＳ１１）。

虚信号物標距離計測部５は、第１周波数の送受信虚信号間のビート位相と第２周波数の送受信虚信号間のビート位相との差に基づいて、送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）を計測する（ステップＳ１２）。

物標距離信頼性判定部６は、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜に基づいて、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性を判定する（ステップＳ１３）。

ここで、物標距離信頼性判定部６は、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜が所定閾値以下であるときには、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が高いと判定する（ステップＳ１４、ＹＥＳ）。

一方で、物標距離信頼性判定部６は、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜が所定閾値より大きいときには、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が低いと判定する（ステップＳ１４、ＮＯ）。

図８の上段では、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）の時間変化を示す。図８の中段では、送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）の時間変化を示す。図８の下段では、送受信実信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）と送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｑ（ｔ）との差｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ）｜の時間変化を示す。

ｄ_Ｉ（ｔ_５）は不連続性を有さず、ｄ_Ｑ（ｔ_５）も不連続性を有さず、ｄ_Ｉ（ｔ_５）とｄ_Ｑ（ｔ_５）はほぼ等しく、｜ｄ_Ｉ（ｔ_５）－ｄ_Ｑ（ｔ_５）｜はほぼ０である。ｄ_Ｉ（ｔ_６）は不連続性を有し、ｄ_Ｑ（ｔ_６）は不連続性を有さず、ｄ_Ｉ（ｔ_６）とｄ_Ｑ（ｔ_６）は大きく異なり、｜ｄ_Ｉ（ｔ_６）－ｄ_Ｑ（ｔ_６）｜は有限値となる。ｄ_Ｉ（ｔ_７）は不連続性を有さず、ｄ_Ｑ（ｔ_７）は不連続性を有し、ｄ_Ｉ（ｔ_７）とｄ_Ｑ（ｔ_７）は大きく異なり、｜ｄ_Ｉ（ｔ_７）－ｄ_Ｑ（ｔ_７）｜は有限値となる。ｄ_Ｉ（ｔ_８）は不連続性を有し、ｄ_Ｑ（ｔ_８）も不連続性を有し、ｄ_Ｉ（ｔ_８）とｄ_Ｑ（ｔ_８）は大きく異なり、｜ｄ_Ｉ（ｔ_８）－ｄ_Ｑ（ｔ_８）｜は有限値となる。

物標距離信頼性判定部６は、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が高いときに（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの一方又は両方に基づいて、高精度化した物標距離を出力する（ステップＳ１５）。

ここで、物標距離信頼性判定部６は、以下の方法等により、高精度化した物標距離を出力する：（１）ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの一方を、高精度化した物標距離として出力、（２）（ｄ_Ｉ（ｔ）＋ｄ_Ｑ（ｔ））／２を、高精度化した物標距離として出力。

図８では、｜ｄ_Ｉ（ｔ_５）－ｄ_Ｑ（ｔ_５）｜はほぼ０であり、ｄ_Ｉ（ｔ_５）、ｄ_Ｑ（ｔ_５）の信頼性が高い。そこで、計測されたｄ_Ｉ（ｔ_５）又は計測されたｄ_Ｑ（ｔ_５）が出力される。

物標距離信頼性判定部６は、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が低いときに（ステップＳ１４、ＮＯ）、かつ、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの一方の物標距離の時間変化が連続であるときに（ステップＳ１６、ＹＥＳ）、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの前回までの送受信周期の物標距離により近い一方に基づいて、高精度化した物標距離を出力する（ステップＳ１７）。

ここで、物標距離信頼性判定部６は、以下の方法等により、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの一方の物標距離の時間変化が連続であることを判定する：（１）ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ－ｎΔｔ）～ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ－Δｔ）と比べてｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ）が大きく異ならないと判定（Δｔは１送受信周期、ｎは１以上の整数。）、（２）ｖ（ｔ）が０に近くないため、ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ）が大きな誤差を有さないと判定（ｖ（ｔ）は物標速度。第１周波数の送受信実／虚信号間のビート周波数又は第２周波数の送受信実／虚信号間のビート周波数に基づいて計測。ｖ（ｔ）＝０であれば、ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ）は計測不能。）。

そして、物標距離信頼性判定部６は、以下の方法等により、高精度化した物標距離を出力する：（１）｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｉ（ｔ－ｎΔｔ）｜＜｜ｄ_Ｑ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ－ｎΔｔ）｜（ｎは１程度の小さい整数。）であれば、ｄ_Ｉ（ｔ）を高精度化した物標距離として出力、（２）｜ｄ_Ｉ（ｔ）－ｄ_Ｉ（ｔ－ｎΔｔ）｜＞｜ｄ_Ｑ（ｔ）－ｄ_Ｑ（ｔ－ｎΔｔ）｜（ｎは１程度の小さい整数。）であれば、ｄ_Ｑ（ｔ）を高精度化した物標距離として出力。

図８では、｜ｄ_Ｉ（ｔ_６）－ｄ_Ｑ（ｔ_６）｜は有限値であり、ｄ_Ｉ（ｔ_６）は不連続性を有し、ｄ_Ｑ（ｔ_６）は不連続性を有さず、｜ｄ_Ｉ（ｔ_６）－ｄ_Ｉ（ｔ_６－Δｔ）｜＞｜ｄ_Ｑ（ｔ_６）－ｄ_Ｑ（ｔ_６－Δｔ）｜である。そこで、ｄ_Ｉ（ｔ_６）はｄ_Ｑ（ｔ_６）に近い値に補正される。そして、補正されたｄ_Ｉ（ｔ_６）又は補正されなかったｄ_Ｑ（ｔ_６）が出力される。

図８では、｜ｄ_Ｉ（ｔ_７）－ｄ_Ｑ（ｔ_７）｜は有限値であり、ｄ_Ｉ（ｔ_７）は不連続性を有さず、ｄ_Ｑ（ｔ_７）は不連続性を有し、｜ｄ_Ｉ（ｔ_７）－ｄ_Ｉ（ｔ_７－Δｔ）｜＜｜ｄ_Ｑ（ｔ_７）－ｄ_Ｑ（ｔ_７－Δｔ）｜である。そこで、ｄ_Ｑ（ｔ_７）はｄ_Ｉ（ｔ_７）に近い値に補正される。そして、補正されたｄ_Ｑ（ｔ_７）又は補正されなかったｄ_Ｉ（ｔ_７）が出力される。

なお、物標距離信頼性判定部６は、将来に送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの一方の物標距離の時間変化が連続であることを判定するために、補正した物標速度ｄ_Ｉ（ｔ）又はｄ_Ｑ（ｔ）を記憶しておく。

物標距離信頼性判定部６は、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が低いときに（ステップＳ１４、ＮＯ）、かつ、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの両方の物標距離の時間変化が不連続であるときに（ステップＳ１６、ＮＯ）、前回までの送受信周期の物標距離ｄ_Ｉ（ｔ－ｎΔｔ）又はｄ_Ｑ（ｔ－ｎΔｔ）に基づいて推定した現時点での送受信周期の物標距離ｄ_ｅ（ｔ）に基づいて、高精度化した物標距離を出力する（ステップＳ１８）。

ここで、物標距離信頼性判定部６は、以下の方法等により、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの両方の物標距離の時間変化が不連続であることを判定する：（１）ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ－ｎΔｔ）～ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ－Δｔ）と比べてｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ）が大きく異なると判定（Δｔは１送受信周期、ｎは１以上の整数。）、（２）ｖ（ｔ）が０に近いため、ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ）が大きな誤差を有すると判定（ｖ（ｔ）は物標速度。第１周波数の送受信実／虚信号間のビート周波数又は第２周波数の送受信実／虚信号間のビート周波数に基づいて計測。ｖ（ｔ）＝０であれば、ｄ_Ｉ、Ｑ（ｔ）は計測不能。）。

そして、物標距離信頼性判定部６は、以下の方法等により、高精度化した物標距離を出力する：（１）ｄ_Ｉ（ｔ－ｎΔｔ）～ｄ_Ｉ（ｔ－Δｔ）の現時点への外挿に基づいて、ｄ_ｅ（ｔ）を高精度化した物標距離として出力、（２）ｄ_Ｑ（ｔ－ｎΔｔ）～ｄ_Ｑ（ｔ－Δｔ）の現時点への外挿に基づいて、ｄ_ｅ（ｔ）を高精度化した物標距離として出力。

図８では、｜ｄ_Ｉ（ｔ_８）－ｄ_Ｑ（ｔ_８）｜は有限値であり、ｄ_Ｉ（ｔ_８）は不連続性を有し、ｄ_Ｑ（ｔ_８）も不連続性を有する。そこで、ｄ_Ｉ（ｔ_８）及びｄ_Ｑ（ｔ_８）はｄ_ｅ（ｔ_８）に補正される。そして、補正されたｄ_Ｉ（ｔ_８）又は補正されたｄ_Ｑ（ｔ_８）が出力される。

なお、物標距離信頼性判定部６は、将来に送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）のうちの両方の物標距離の時間変化が不連続であることを判定するために、補正した物標速度ｄ_Ｉ（ｔ）及びｄ_Ｑ（ｔ）を記憶しておく。

このように、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を連続にするより前に、物標距離の信頼性を判定することができる。

そして、図８の時刻ｔ_５に示したように、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が高いときには、特段の処理もなく物標距離の時間変化を連続にできるはずである。さらに、図８の時刻ｔ_６、ｔ_７、ｔ_８に示したように、送受信実信号及び送受信虚信号に基づく物標距離ｄ_Ｉ（ｔ）、ｄ_Ｑ（ｔ）の信頼性が低いときでも、上記の処理により物標距離の時間変化を連続にすることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態の物標検知装置の構成を図９に示す。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態の物標検知処理を、お互いの効果を妨げないように並行して実行する。

そのために、物標検知装置Ｔは、物標速度計測部１、物標距離計測部２、物標距離出力部３、実信号物標距離計測部４、虚信号物標距離計測部５及び物標距離信頼性判定部６から構成される。各構成要素の処理内容は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
第４実施形態の物標検知装置の構成を図１０に示す。第４実施形態では、第２実施形態の物標検知処理の前半部分を、第１実施形態の物標検知処理に置換している。

そのために、物標検知装置Ｔは、物標速度計測部１Ｉ、１Ｑ、物標距離計測部２Ｉ、２Ｑ、物標距離出力部３Ｉ、３Ｑ及び物標距離信頼性判定部６から構成される。各構成要素の処理内容は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。ただし、物標速度計測部１Ｉ（１Ｑ）、物標距離計測部２Ｉ（２Ｑ）及び物標距離出力部３Ｉ（３Ｑ）は、第１、２周波数の送受信実（虚）信号間のビート信号についての処理を実行する。

（第５実施形態）
第５実施形態の物標検知装置の構成を図１１に示す。第５実施形態では、第１実施形態の物標検知処理の前半部分を、第２実施形態の物標検知処理に置換している。

そのために、物標検知装置Ｔは、実信号物標距離計測部４、虚信号物標距離計測部５、物標距離信頼性判定部６、実信号物標速度計測部７、虚信号物標速度計測部８、物標速度信頼性判定部９及び物標距離出力部３から構成される。各構成要素の処理内容は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。ただし、実信号物標速度計測部７、虚信号物標速度計測部８及び物標速度信頼性判定部９は、以下の処理を実行する。

実信号物標速度計測部７は、第１周波数の送受信実信号間のビート周波数又は第２周波数の送受信実信号間のビート周波数に基づいて、送受信実信号に基づく物標速度を計測する。虚信号物標速度計測部８は、第１周波数の送受信虚信号間のビート周波数又は第２周波数の送受信虚信号間のビート周波数に基づいて、送受信虚信号に基づく物標速度を計測する。物標速度信頼性判定部９は、送受信実信号に基づく物標速度と送受信虚信号に基づく物標速度との差に基づいて、送受信実信号に基づく物標速度及び送受信虚信号に基づく物標速度の信頼性を判定する。もっとも、物標速度の信頼性は、高いと考えられる。

本開示の物標検知装置、システム、方法及びプログラムは、２周波連続波方式の物標検知技術において、受信信号に対してノイズ成分が大きいとき、物標以外の環境による影響があるとき、及び、人間等の動き方による影響があるとき等でも、物標距離の時間変化を不連続にすることなく、物標距離の計測精度を向上させることができる。

Ｔ：物標検知装置
１、１Ｉ、１Ｑ：物標速度計測部
２、２Ｉ、２Ｑ：物標距離計測部
３、３Ｉ、３Ｑ：物標距離出力部
４：実信号物標距離計測部
５：虚信号物標距離計測部
６：物標距離信頼性判定部
７：実信号物標速度計測部
８：虚信号物標速度計測部
９：物標速度信頼性判定部

Claims

第１周波数及び第２周波数を用いる２周波連続波方式の物標検知装置であって、
前記第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は前記第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度を計測する物標速度計測部と、
前記第１周波数の送受信信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、前記２周波連続波方式のレーダ送受信装置から前記物標検知装置の検知対象物標までの距離としての物標距離を計測する物標距離計測部と、
計測開始時かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、又は、一定期間毎かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、前記物標距離に基づいて、前記物標速度の積分定数が不明である時間積算値を補正し、補正した前記物標速度の積分定数が既知になった時間積算値又は補正しなかった前記物標距離を、高精度化した前記物標距離として出力する物標距離出力部と、
を備えることを特徴とする物標検知装置。
前記物標距離出力部は、前記物標距離の時間変化が不連続であるときに、前記物標速度の積分定数が既知である時間積算値に基づいて、前記物標距離を補正し、補正した前記物標距離又は補正しなかった前記物標速度の積分定数が既知である時間積算値を、高精度化した前記物標距離として出力する
ことを特徴とする、請求項１に記載の物標検知装置。
前記第１周波数の送受信実信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信実信号間のビート位相との差に基づいて、前記物標距離を計測する実信号物標距離計測部と、
前記第１周波数の送受信虚信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信虚信号間のビート位相との差に基づいて、前記物標距離を計測する虚信号物標距離計測部と、
前記送受信実信号に基づく前記物標距離と前記送受信虚信号に基づく前記物標距離との差に基づいて、前記送受信実信号に基づく前記物標距離及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離の信頼性を判定する物標距離信頼性判定部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の物標検知装置。
前記物標距離信頼性判定部は、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離の信頼性が高いときに、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離のうちの一方又は両方に基づいて、高精度化した前記物標距離を出力する
ことを特徴とする、請求項３に記載の物標検知装置。
前記物標距離信頼性判定部は、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離の信頼性が低いときに、前記送受信実信号及び前記送受信虚信号に基づく前記物標距離のうちの前回までの送受信周期の前記物標距離により近い一方に基づいて、又は、前記前回までの送受信周期の前記物標距離に基づいて推定した現時点での送受信周期の前記物標距離に基づいて、高精度化した前記物標距離を出力する
ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の物標検知装置。
請求項１から５のいずれかに記載の物標検知装置と、前記２周波連続波方式のレーダ送受信装置と、を備えることを特徴とする物標検知システム。
第１周波数及び第２周波数を用いる２周波連続波方式の物標検知方法であって、
前記第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は前記第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度を計測する物標速度計測ステップと、
前記第１周波数の送受信信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、前記２周波連続波方式のレーダ送受信装置から前記物標検知方法の検知対象物標までの距離としての物標距離を計測する物標距離計測ステップと、
計測開始時かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、又は、一定期間毎かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、前記物標距離に基づいて、前記物標速度の積分定数が不明である時間積算値を補正し、補正した前記物標速度の積分定数が既知になった時間積算値又は補正しなかった前記物標距離を、高精度化した前記物標距離として出力する物標距離出力ステップと、
を順に備えることを特徴とする物標検知方法。
第１周波数及び第２周波数を用いる２周波連続波方式の物標検知プログラムであって、
前記第１周波数の送受信信号間のビート周波数又は前記第２周波数の送受信信号間のビート周波数に基づいて、物標速度を計測する物標速度計測ステップと、
前記第１周波数の送受信信号間のビート位相と前記第２周波数の送受信信号間のビート位相との差に基づいて、前記２周波連続波方式のレーダ送受信装置から前記物標検知プログラムの検知対象物標までの距離としての物標距離を計測する物標距離計測ステップと、
計測開始時かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、又は、一定期間毎かつ前記物標距離の時間変化が連続であるときに、前記物標距離に基づいて、前記物標速度の積分定数が不明である時間積算値を補正し、補正した前記物標速度の積分定数が既知になった時間積算値又は補正しなかった前記物標距離を、高精度化した前記物標距離として出力する物標距離出力ステップと、
を順にコンピュータに実行させるための物標検知プログラム。