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JP7745010B2 - Radar sensor device and robot system - Google Patents
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JP7745010B2 - Radar sensor device and robot system - Google Patents

Radar sensor device and robot system

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JP7745010B2 JP2023576528A JP2023576528A JP7745010B2 JP 7745010 B2 JP7745010 B2 JP 7745010B2 JP 2023576528 A JP2023576528 A JP 2023576528A JP 2023576528 A JP2023576528 A JP 2023576528A JP 7745010 B2 JP7745010 B2 JP 7745010B2
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Description

本明細書は、レーダセンサ装置およびロボットシステムについて開示する。 This specification discloses a radar sensor device and a robot system.

従来、物体までの相対距離と物体との相対速度とを検出するセンサとして、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式のレーダセンサ装置が知られている。例えば、特許文献1には、FMCW方式のレーダセンサ装置において、自車速度、距離および測定値から相対速度の候補値を複数算出し、予め作成されている自車速度に対する観測範囲のマップを参照して自車速度に応じた観測範囲を設定し、相対速度の候補値のうち設定した観測範囲に入る候補値を、相対速度として選択するものが開示されている。Conventionally, FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar sensor devices have been known as sensors for detecting the relative distance to an object and the relative speed of the object. For example, Patent Document 1 discloses an FMCW radar sensor device that calculates multiple candidate values for relative speed from the vehicle's speed, distance, and measurement values, sets an observation range corresponding to the vehicle's speed by referencing a pre-created map of observation ranges for the vehicle's speed, and selects, as the relative speed, a candidate value for relative speed that falls within the set observation range.

特開2017-207368号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-207368

FMCW方式のレーダセンサ装置において、センサと物体との間の相対速度は、一定間隔で送信される複数の送信チャープを用いて移動中の物体の2点からそれぞれ取得されるIF信号(送信チャープと受信チャープとが混合された信号)の位相差に基づいて検出される。ただし、IF信号の位相差が180°を超えると、相対速度の折り返しが発生するため、相対速度に曖昧さが生じる。上述した特許文献1記載のレーダセンサ装置では、自車速度に応じた観測範囲を設定するため、自車速度を検出するセンサが必要であり、システムが複雑化する。こうした問題は、センサと物体との相対角度を検出する場合においても同様に生じうる。In an FMCW radar sensor device, the relative velocity between the sensor and an object is detected based on the phase difference between IF signals (a signal obtained by mixing transmitted and received chirps) acquired from two points on a moving object using multiple transmitted chirps transmitted at regular intervals. However, if the phase difference between the IF signals exceeds 180°, aliasing of the relative velocity occurs, resulting in ambiguity in the relative velocity. The radar sensor device described in Patent Document 1, mentioned above, requires a sensor to detect the vehicle's speed in order to set an observation range according to the vehicle's speed, complicating the system. Similar problems can also occur when detecting the relative angle between the sensor and an object.

本開示は、FMCW方式のレーダセンサ装置において、簡易な構成により相対速度または相対角度の折り返しを適切に判定することを主目的とする。 The main purpose of this disclosure is to appropriately determine the aliasing of relative velocity or relative angle using a simple configuration in an FMCW radar sensor device.

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 This disclosure takes the following measures to achieve the above-mentioned main objective.

本開示の第1のレーダセンサ装置は、
物体までの相対距離と物体との相対速度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、
今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対速度と前記前フレームにおいて検出された前記相対速度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対速度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対速度に折り返しが発生したと判定する、
ことを要旨とする。
A first radar sensor device of the present disclosure includes:
An FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative speed between the object and the object for each frame,
determining whether or not the objects detected in the current frame are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the objects detected in the current frame are the same object based on the relative velocity detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative velocity detected in the current frame when the objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative velocity;
The gist of this is as follows.

この本開示の第1のレーダセンサ装置では、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体までの相対距離に基づいて両者が距離的に同一物体であると判定される一方で、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体との相対速度に基づいて両者が速度的に同一物体でないと判定される場合に、相対速度に折り返しが生じたと判定する。これにより、簡易な処理により相対速度の折り返しを適切に判定することができる。 In the first radar sensor device disclosed herein, if it is determined that an object detected in the current frame and the previous frame is the same object in terms of distance based on the relative distance to the object, but it is determined that the object is not the same object in terms of speed based on the relative speed to the object detected in the current frame and the previous frame, it is determined that aliasing has occurred in the relative speed. This allows for appropriate determination of aliasing in the relative speed using simple processing.

本開示の第2のレーダセンサ装置は、
物体までの相対距離と物体との相対角度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、
今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対角度と前記前フレームにおいて検出された前記相対角度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対角度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対角度に折り返しが発生したと判定する、
ことを要旨とする。
A second radar sensor device of the present disclosure includes:
An FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative angle with respect to the object for each frame,
determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative angle detected in the current frame and the relative angle detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative angle detected in the current frame when the detected objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative angle;
The gist of this is as follows.

この本開示の第2のレーダセンサ装置では、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体までの相対距離に基づいて両者が距離的に同一物体であると判定される一方で、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体との相対角度に基づいて両者が角度的に同一物体でないと判定される場合に、相対角度に折り返しが生じたと判定する。これにより、簡易な処理により相対角度の折り返しを適切に判定することができる。 In the second radar sensor device disclosed herein, if it is determined that the objects detected in the current frame and the previous frame are the same in terms of distance based on the relative distance to the object, but it is determined that the objects are not the same in terms of angle based on the relative angle between the object and the current frame and the previous frame, it is determined that aliasing has occurred in the relative angle. This allows for appropriate determination of aliasing in the relative angle using simple processing.

本開示の第1のロボットシステムは、
ロボット本体を制御するロボット制御装置と、
物体までの相対距離と物体との相対速度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対速度と前記前フレームにおいて検出された前記相対速度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対速度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対速度に折り返しが発生したと判定し、判定結果に応じた信号を前記ロボット制御装置に出力するレーダセンサ装置と、
を備えることを要旨とする。
A first robot system of the present disclosure includes:
a robot control device that controls the robot body;
an FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative velocity between the object and the object for each frame, the radar sensor device determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative velocity detected in the current frame and the relative velocity detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative velocity detected in the current frame when the objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative velocity, and outputting a signal according to the determination result to the robot control device;
The gist of the project is to provide the following:

この本開示の第1のロボットシステムでは、本開示の第1のレーダセンサ装置を備えるため、第1のレーダセンサ装置が奏する効果と同様の効果を奏することができる。 The first robot system disclosed herein is equipped with the first radar sensor device disclosed herein, and can therefore achieve effects similar to those achieved by the first radar sensor device.

本開示の第2のロボットシステムは、
ロボット本体を制御するロボット制御装置と、
物体までの相対距離と物体との相対角度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対角度と前記前フレームにおいて検出された前記相対角度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対角度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対角度に折り返しが発生したと判定し、判定結果に応じた信号を前記ロボット制御装置に出力するレーダセンサ装置と、
を備えることを要旨とする。
A second robot system of the present disclosure includes:
a robot control device that controls the robot body;
an FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative angle to the object for each frame, the radar sensor device determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative angle detected in the current frame and the relative angle detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative angle detected in the current frame when the objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative angle, and outputting a signal according to the determination result to the robot control device;
The gist of the project is to provide the following:

この本開示の第2のロボットシステムでは、本開示の第2のレーダセンサ装置を備えるため、第2のレーダセンサ装置が奏する効果と同様の効果を奏することができる。 The second robot system disclosed herein is equipped with the second radar sensor device disclosed herein, and can therefore achieve effects similar to those achieved by the second radar sensor device.

本実施形態のレーダセンサ装置を含むロボットシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a robot system including a radar sensor device according to an embodiment of the present invention. 折り返し判定処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a folding determination process. 検知範囲内外における真値と検出値を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing true values and detected values within and outside the detection range. 他の実施形態に係る折り返し判定処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a folding determination process according to another embodiment.

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Next, the form for implementing this disclosure will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態のレーダセンサ装置10を含むロボットシステム1の概略構成図である。ロボットシステム1は、図1に示すように、ロボット本体2と、ロボット本体2の動作を制御するロボット制御装置3と、ロボット本体2周辺の物体(干渉物)を検知可能なレーダセンサ装置10と、を備える。ロボット本体2は、据え置き型のロボットであってもよいし、自走式のロボットであってもよい。ロボット本体2は、例えば、手先にツールが装着されて所定の作業を行なう多関節アームを備えるアームロボットや、予め定められた走行ルート上を走行して物品を搬送する自動搬送ロボット等を挙げることができる。 Figure 1 is a schematic diagram of a robot system 1 including a radar sensor device 10 of this embodiment. As shown in Figure 1, the robot system 1 includes a robot main body 2, a robot control device 3 that controls the operation of the robot main body 2, and a radar sensor device 10 that can detect objects (interfering objects) around the robot main body 2. The robot main body 2 may be a stationary robot or a self-propelled robot. Examples of the robot main body 2 include an arm robot equipped with a multi-joint arm that has a tool attached to its end to perform a predetermined task, and an automatic transport robot that travels along a predetermined travel route to transport items.

本実施形態のレーダセンサ装置10は、物体までの距離と物体との相対距離とを同時に検出可能なFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式のレーダセンサである。ロボット本体2がアームロボットである場合、レーダセンサ装置10は、例えば、アームの手先に設置することができる。The radar sensor device 10 of this embodiment is an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar sensor that can simultaneously detect the distance to an object and the relative distance to the object. If the robot main body 2 is an arm robot, the radar sensor device 10 can be installed, for example, at the tip of the arm.

レーダセンサ装置10は、図1に示すように、送信チャープを送信する送信アンテナ部11と、物体からの反射波を受信チャープとして受信する受信アンテナ部12と、送信チャープを生成するシンセサイザ13と、送信チャープと受信チャープとを混合するミキサ14と、ミキサ14の出力信号を処理して物体までの距離と物体との相対速度とを検出する処理部20と、装置全体の制御を司る制御部30と、を備える。As shown in Figure 1, the radar sensor device 10 comprises a transmitting antenna section 11 that transmits a transmitting chirp, a receiving antenna section 12 that receives a reflected wave from an object as a receiving chirp, a synthesizer 13 that generates the transmitting chirp, a mixer 14 that mixes the transmitting chirp and the receiving chirp, a processing section 20 that processes the output signal of the mixer 14 to detect the distance to the object and the relative velocity of the object, and a control section 30 that controls the entire device.

シンセサイザ13は、時間の経過と共に周波数を変化(例えば周波数を直線的に上昇)させた信号を送信チャープとして生成する。本実施形態では、シンセサイザ13は、一定の間隔Tc離れたN個(Nは2以上の自然数)の送信チャープを1組(1フレーム)として生成する。 The synthesizer 13 generates a transmit chirp signal whose frequency changes over time (for example, by linearly increasing the frequency). In this embodiment, the synthesizer 13 generates a set (one frame) of N transmit chirps (N is a natural number greater than or equal to 2) spaced at a fixed interval Tc.

ミキサ14は、送信チャープと受信チャープとを混合して中間周波数信号(IF信号)を生成する。IF信号は、一定の周波数を持つトーンで構成される。また、距離が異なる複数の物体が存在する場合には、IF信号には、それぞれの物体から反射される反射波毎に異なる周波数を持つトーンが含まれる。IF信号の瞬時周波数は、送信チャープの瞬時周波数と受信チャープの瞬時周波数との差に等しくなり、IF信号の位相は、送信チャープの位相と受信チャープの位相との差に等しくなる。The mixer 14 mixes the transmit chirp and receive chirp to generate an intermediate frequency (IF) signal. The IF signal consists of a tone with a fixed frequency. If there are multiple objects at different distances, the IF signal will contain tones with different frequencies for the waves reflected from each object. The instantaneous frequency of the IF signal is equal to the difference between the instantaneous frequencies of the transmit chirp and the receive chirp, and the phase of the IF signal is equal to the difference between the phase of the transmit chirp and the phase of the receive chirp.

処理部20は、IF信号をA/D変換するA/Dコンバータ(ADC)21と、A/D変換されたIF信号をフーリエ変換処理(FFT処理)することにより物体までの相対距離および物体との相対速度を検出するDSP22と、を備える。 The processing unit 20 includes an A/D converter (ADC) 21 that performs A/D conversion of the IF signal, and a DSP 22 that performs Fourier transform processing (FFT processing) on the A/D converted IF signal to detect the relative distance to an object and the relative velocity of the object.

DSP22は、距離FFT部と、速度FFT部と、を有する。距離FFT部は、IF信号をチャープ単位でFFT処理(距離FFT処理)してトーン毎に異なるピークを持つ周波数スペクトルを得る。周波数の各ピークは、特定の距離に物体が存在することを意味する。トーン周波数と物体までの相対距離とは比例関係を有するため、ピーク周波数に基づいて物体までの相対距離を算出することができる。速度FFT部は、距離FFT処理後のデータに対してフレーム単位で更にFFT処理(速度FFT処理)して角周波数のピークを得る。1組(1フレーム)の送信チャープは一定の間隔Tcで送信され、その間に移動した物体から得られるチャープ毎のIF信号は、互いに位相が異なる。角周波数は連続するチャープ間のIF信号の位相差に相当し、角周波数と物体との相対速度とは比例関係を有するため、ピーク角周波数に基づいて物体との相対速度を算出することができる。ただし、相対速度の検出は、位相差に基づいて行なわれるため、位相差が-180°~+180°の範囲を外れると、検出速度に折り返しが発生し、検出速度に曖昧さが生じる。本実施形態のレーダセンサ装置10では、検出速度に折り返しが発生したか否かを判定し、折り返しが発生したと判定すると、検出速度の補正を行なうことで検出速度の曖昧さをなくしている。The DSP 22 has a distance FFT section and a velocity FFT section. The distance FFT section performs FFT processing (distance FFT processing) on the IF signal on a chirp-by-chirp basis to obtain a frequency spectrum with a different peak for each tone. Each frequency peak indicates the presence of an object at a specific distance. Because the tone frequency and the relative distance to the object are proportional, the relative distance to the object can be calculated based on the peak frequency. The velocity FFT section performs further FFT processing (velocity FFT processing) on the data after the distance FFT processing on a frame-by-frame basis to obtain angular frequency peaks. A set (one frame) of transmitted chirps is transmitted at a constant interval Tc, and the IF signals for each chirp obtained from an object moving during that interval have different phases. The angular frequency corresponds to the phase difference of the IF signals between consecutive chirps. Because the angular frequency and the relative velocity of the object are proportional, the relative velocity of the object can be calculated based on the peak angular frequency. However, because relative velocity is detected based on the phase difference, if the phase difference is outside the range of −180° to +180°, aliasing occurs in the detected velocity, resulting in ambiguity in the detected velocity. The radar sensor device 10 of this embodiment determines whether aliasing has occurred in the detected velocity, and if it determines that aliasing has occurred, corrects the detected velocity to eliminate ambiguity in the detected velocity.

制御部30は、CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM、入出力ポート等を備える。制御部30には、処理部20(DSP22)からフレーム毎に距離情報および速度情報を入力している。また、制御部30は、ロボット制御装置3と通信可能に接続され、ロボット制御装置3に対してデータや信号を出力している。 The control unit 30 is configured as a microprocessor centered around a CPU, and in addition to the CPU, it also has a ROM for storing processing programs, a RAM for temporarily storing data, input/output ports, etc. Distance information and speed information are input to the control unit 30 for each frame from the processing unit 20 (DSP 22). The control unit 30 is also connected to the robot control device 3 so that it can communicate with it, and outputs data and signals to the robot control device 3.

次に、こうして構成されたレーダセンサ装置10の動作について説明する。特に、処理部20によって得られた検出速度に折り返しが生じているか否かを判定する動作や、判定結果に応じて検出速度を補正する動作について説明する。図2は、制御部30(CPU)により実行される折り返し判定処理の一例を示すフローチャートである。Next, we will explain the operation of the radar sensor device 10 configured in this manner. In particular, we will explain the operation of determining whether or not aliasing has occurred in the detected speed obtained by the processing unit 20, and the operation of correcting the detected speed in accordance with the determination result. Figure 2 is a flowchart showing an example of the aliasing determination process executed by the control unit 30 (CPU).

折り返し判定処理が実行されると、制御部30(CPU)は、まず、処理部20から今フレームの物体毎の検出距離および検出速度を取得する(S100)。続いて、制御部30は、前フレーム(今フレームよりも1つ前のフレーム)と今フレームとでそれぞれ検出された検出距離を比較し(S110)、両者の検出距離が第1所定範囲内で一致するか否かを判定する(S120)。ここで、第1所定範囲は、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とが同一距離の物体、すなわち距離的に同一物体と見なせる誤差範囲である。第1所定範囲は、レーダセンサ装置10の仕様(距離分解能等)に基づいて安全規格を満たす範囲で予め定められる。制御部30は、両者の検出距離が第1所定範囲内で一致しないと判定すると、両者は距離的に別物体であると判断して、折り返し判定処理を終了する。When the aliasing determination process is executed, the control unit 30 (CPU) first obtains the detection distance and detection speed for each object in the current frame from the processing unit 20 (S100). Next, the control unit 30 compares the detection distances detected in the previous frame (the frame immediately preceding the current frame) with those in the current frame (S110) and determines whether the two detection distances match within a first predetermined range (S120). Here, the first predetermined range is the error range within which the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame can be considered to be at the same distance, i.e., the same object in terms of distance. The first predetermined range is predetermined to satisfy safety standards based on the specifications (distance resolution, etc.) of the radar sensor device 10. If the control unit 30 determines that the detection distances do not match within the first predetermined range, it determines that the two objects are different objects in terms of distance and terminates the aliasing determination process.

一方、制御部30は、両者の検出距離が第1所定範囲内で一致すると判定すると、両者は距離的に同一物体であると判断し、次に、前フレームと今フレームとでそれぞれ検出された検出速度を比較し(S130)、両者の検出速度が第2所定範囲内で一致するか否かを判定する(S140)。ここで、第2所定範囲は、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とが同一相対速度の物体、すなわち速度的に同一物体と見なせる誤差範囲である。第2所定範囲は、レーダセンサ装置10の仕様(速度分解能等)に基づいて安全規格を満たす範囲で予め定められる。制御部30は、両者の検出速度が第2所定範囲内で一致すると判定すると、両者は距離的にも速度的にも同一物体であり、今フレームで検出された検出速度に折り返しは発生していないと判断し、検出速度を補正することなく、折り返し判定処理を終了する。On the other hand, if the control unit 30 determines that the detected distances of both objects match within a first predetermined range, it determines that the two objects are the same object in terms of distance. It then compares the detected velocities in the previous and current frames (S130) and determines whether the detected velocities of both objects match within a second predetermined range (S140). Here, the second predetermined range is the error range within which the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame can be considered to have the same relative velocity, i.e., the same object in terms of velocity. The second predetermined range is predetermined to satisfy safety standards based on the specifications (velocity resolution, etc.) of the radar sensor device 10. If the control unit 30 determines that the detected velocities of both objects match within the second predetermined range, it determines that the two objects are the same object in terms of distance and velocity, and that aliasing has not occurred in the detected velocity detected in the current frame. It then terminates the aliasing determination process without correcting the detected velocity.

一方、制御部30は、両者の検出速度が第2所定範囲内で一致しないと判定すると、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とは、距離的には同一物体と見なせるが、速度的には別物体であると判断し、検出速度に折り返しが発生したと判定する(S150)。いま、物体(ターゲット)がレーダセンサ装置10に接近する方向を正とし、相対速度の検出範囲が-2.0~+2.0m/sのレーダセンサ装置において、ターゲット(物体)の相対速度を検出する場合を考える。図3に示すように、ターゲット(物体)が2.0m/sの速度で接近している場合には、ターゲットの速度は検出範囲内であるため、検出値として、真値(2.0m/s)と略一致する値が得られる。一方、ターゲット(物体)が2.4m/sの速度で接近している場合には、ターゲットの速度は検出範囲外であるため、2.0m/sで速度の折り返しが発生し、検出値としては、負の値である約-1.6m/s(レーダセンサ装置から離間する方向の速度)が得られることになる。こうしたことを考慮し、制御部30は、前フレームと今フレームとでそれぞれ検出された物体が距離的に同一物体と見なすことができるが、速度的に同一物体と見なすことができない場合(検出速度が通常考えられる程度を超えて変化した場合)に、速度に折り返しが発生したと判定するのである。なお、折り返しは、上述したように、連続するチャープ間におけるIF信号の位相差が-180°~+180°の範囲を外れるときに発生し、相対速度の検出範囲は、-180°~+180°の位相差の範囲に対応する速度範囲となる。On the other hand, if the control unit 30 determines that the detected velocities of both objects do not match within the second predetermined range, it determines that the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame are considered to be the same object in terms of distance but are different objects in terms of speed, and determines that a wraparound has occurred in the detected speed (S150). Now, consider the case where the direction in which the object (target) approaches the radar sensor device 10 is positive, and the relative speed detection range is -2.0 to +2.0 m/s, and the relative speed of the target (object) is detected using a radar sensor device. As shown in Figure 3, when the target (object) is approaching at a speed of 2.0 m/s, the target's speed is within the detection range, and the detected value obtained is a value that approximately matches the true value (2.0 m/s). On the other hand, if a target (object) is approaching at a speed of 2.4 m/s, the target's speed is outside the detection range, so velocity aliasing occurs at 2.0 m/s, resulting in a negative detected value of approximately -1.6 m/s (velocity moving away from the radar sensor device). Taking this into consideration, the control unit 30 determines that velocity aliasing has occurred when the objects detected in the previous and current frames can be considered the same object in terms of distance but cannot be considered the same object in terms of velocity (when the detected velocity has changed beyond a normally considered level). As described above, aliasing occurs when the phase difference of the IF signal between consecutive chirps falls outside the range of -180° to +180°, and the detection range for relative velocity is a velocity range corresponding to the phase difference range of -180° to +180°.

制御部30は、速度に折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて今フレームの検出速度を補正する(S160)。検出速度の補正は、以下のようにして行なうことができる。速度FFT処理の結果は距離FFT処理後のデータの個数(1フレームにおける送信チャープの数)に応じたN個のデータとして表現され、物体は、N個のデータのうちピークを示すインデックス(ピーク角周波数)に対応した速度を持っていると解釈されるものとする。そして、値1~Nのインデックスのうち、値1から値(N/2+1)までのインデックスは、値0から検出範囲における正の最大値までの速度を、値(N/2+2)から値Nまでのインデックスは、検出範囲における負の最大値から負の最小値までの速度を、それぞれ表現するものとして扱う。この場合、検出速度Vは、速度分解能をVresとすると、次式(1),(2)により得られる。速度FFT処理の結果が値(N/2+1)の位置(角周波数)にピークを持った状態、すなわち、物体が検出可能な正の最大値の速度を持った状態から更に加速したときには、次のインデックスである値(N/2+2)にピークが現われる。しかし、このインデックスは負の最大値と定義されているため、検出速度Vは、正しい値とはならない。これが折り返しとして観測される。折り返し補正は、前フレームにおいて正の速度に定義されたインデックスにピークが現われ、今フレームにおいて前フレームと距離的に同一の物体に対して負の速度に定義されたインデックスにピークが現われた場合には、正の速度の定義である式(1)を用いて検出速度Vを算出することにより行なわれる。また、折り返し補正は、前フレームにおいて負の速度に定義されたインデックスにピークが現われ、今フレームにおいて前フレームと距離的に同一の物体に対して正の速度に定義されたインデックスにピークが現われた場合には、負の速度の定義である式(2)を用いて検出速度Vを算出することにより行なわれる。例えば、前フレームにおいてN=32で17番目のインデックスにピークが現われ、今フレームにおいて18番目のインデックスにピークが現われた場合、本来は、負の速度の定義である式(2)を用いて、(18-32)=-14×Vresとするところを、正の速度の定義のまま、式(1)を用いて、18×Vresとすることで行なう。When the control unit 30 determines that aliasing has occurred in the velocity, it corrects the detected velocity for the current frame using the regularity of the aliasing (S160). Correction of the detected velocity can be performed as follows. The results of the velocity FFT processing are expressed as N pieces of data corresponding to the number of data points after the distance FFT processing (the number of transmitted chirps in one frame), and the object is interpreted as having a velocity corresponding to the index (peak angular frequency) that indicates the peak among the N pieces of data. Among the indices ranging from 1 to N, the indices from 1 to (N/2+1) represent velocities from 0 to the positive maximum value in the detection range, while the indices from (N/2+2) to N represent velocities from the negative maximum value to the negative minimum value in the detection range. In this case, the detected velocity V, where Vres is the velocity resolution, is calculated using the following equations (1) and (2): When the result of the velocity FFT processing has a peak at a position (angular frequency) of value (N/2+1), i.e., when the object further accelerates from a state where the object has the maximum detectable positive velocity, a peak appears at the next index, value (N/2+2). However, because this index is defined as the maximum negative value, the detected velocity V will not be the correct value. This is observed as aliasing. Aliasing correction is performed by calculating the detected velocity V using equation (1), which defines positive velocity, when a peak appears at an index defined for positive velocity in the previous frame and a peak appears at an index defined for negative velocity in the current frame for an object that is the same distance as the previous frame. Aliasing correction is also performed by calculating the detected velocity V using equation (2), which defines negative velocity, when a peak appears at an index defined for negative velocity in the previous frame and a peak appears at an index defined for positive velocity in the current frame for an object that is the same distance as the previous frame. For example, if a peak appears at the 17th index when N=32 in the previous frame and a peak appears at the 18th index in the current frame, then normally, using equation (2), which defines a negative velocity, the result would be (18-32)=-14×Vres. However, in this case, using equation (1), which keeps the definition of a positive velocity, the result is 18×Vres.

V=k×Vres 但し、1≦k≦N/2+1 …(1)
V=(k-N)×Vres 但し、N/2+2≦k≦N …(2)
V = k × Vres, where 1 ≤ k ≤ N/2 + 1 ... (1)
V = (kN) × Vres, where N/2 + 2≦k≦N … (2)

制御部30は、こうして折り返し補正を行なうと、前フレームで検出された物体の検出速度と今フレームで検出された物体の補正速度とを比較し(S170)、両者の速度が上記の第2所定範囲内で一致するか否かを判定する(S180)。制御部30は、両者の速度が第2所定範囲内で一致すると判定すると、両者は速度的に同一物体と見なせると判断し、S160で補正した補正速度を、今フレームで検出された物体の検出速度として設定(確定)して(S190)、折り返し判定処理を終了する。一方、制御部30は、両者の速度が第2所定範囲内で一致しないと判定すると、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とはそれぞれ異なる相対速度で移動する別物体であると認識し(S200)、今フレームの検出速度を補正することなく、折り返し判定処理を終了する。After performing this aliasing correction, the control unit 30 compares the detection speed of the object detected in the previous frame with the corrected speed of the object detected in the current frame (S170) and determines whether the two speeds match within the second predetermined range (S180). If the control unit 30 determines that the two speeds match within the second predetermined range, it determines that the two can be considered to be the same object in terms of speed, sets (confirms) the corrected speed corrected in S160 as the detection speed of the object detected in the current frame (S190), and terminates the aliasing determination process. On the other hand, if the control unit 30 determines that the two speeds do not match within the second predetermined range, it recognizes that the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame are different objects moving at different relative speeds (S200), and terminates the aliasing determination process without correcting the detection speed for the current frame.

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is in no way limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態では、制御部30は、今フレームで検出された物体の検出速度に折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて今フレームの検出速度を補正するものとした。しかし、制御部30は、折り返しが発生したと判定すると、今フレームの検出速度を、折り返しが発生する直前の検出速度(前フレームの検出速度)に設定してもよい。あるいは、制御部30は、前フレームまでの物体の検出速度が正の値(レーダセンサ装置10に接近する方向)であれば、今フレームの検出速度を、検出範囲における正の最大値に設定し、前フレームまでの物体の検出速度が負の値(レーダセンサ装置10から離間する方向)であれば、今フレームの検出速度を、検出範囲における負の最大値に設定してもよい。For example, in the above-described embodiment, when the control unit 30 determines that aliasing has occurred in the detection speed of an object detected in the current frame, it corrects the detection speed of the current frame using the regularity of aliasing. However, when the control unit 30 determines that aliasing has occurred, it may also set the detection speed of the current frame to the detection speed immediately before aliasing occurred (the detection speed of the previous frame). Alternatively, if the detection speed of the object up to the previous frame was a positive value (approaching the radar sensor device 10), the control unit 30 may set the detection speed of the current frame to the maximum positive value in the detection range, and if the detection speed of the object up to the previous frame was a negative value (moving away from the radar sensor device 10), the control unit 30 may set the detection speed of the current frame to the maximum negative value in the detection range.

また、上述した実施形態では、レーダセンサ装置10は、物体までの相対距離と物体との相対速度とを検出するものとしたが、更に、物体の相対角度(レーダセンサ装置10からの基準方向に対する物体の角度)を検出し、相対角度の折り返しが判定されると、折り返しの規則性に基づいて相対角度を補正するようにしてもよい。この場合、レーダセンサ装置10は、例えば、送信アンテナ部11として、所定の間隔でアレイ状に配列された複数個(X個)の送信アンテナを備えると共に、受信アンテナ部12として、送信アンテナの間隔とは異なる間隔で送信アンテナと同方向にアレイ状に配列された複数個(Y個)の受信アンテナを備えるMIMO(Multi-Input Multi-Output)レーダセンサとして構成することができる。X個の送信アンテナから信号を送信し、Y個の受信アンテナで同時に受信することにより、1個の送信アンテナに対してX×Y個の仮想受信アンテナで受信するレーダセンサ装置と見なすことができ、高い角度分解能を得ることができる。処理部20は、速度FFT処理後のデータに対して複数個の受信アンテナ(X×Y個の仮想受信アンテナ)に亘ってFFT処理(角度FFT処理)することにより、当該複数個の受信アンテナでそれぞれ物体からの反射波を受信するまでの時間差を位相差(角周波数)として検出することにより、物体との相対角度を算出することができる。ただし、相対角度の検出は、位相差に基づいて行なわれるため、相対速度の検出と同様に、位相差が-180°~+180°の範囲を外れると、角度に折り返しが発生し、検出角度に曖昧さが生じる。相対角度の折り返しの判定と折り返し補正は、図4のフローチャートを実行することにより行なわれる。以下、図4の折り返し判定処理について説明する。In the above-described embodiment, the radar sensor device 10 detects the relative distance to an object and the relative velocity of the object. However, it may also detect the relative angle of the object (the angle of the object relative to a reference direction from the radar sensor device 10). If the relative angle is determined to be aliased, the relative angle may be corrected based on the regularity of the aliasing. In this case, the radar sensor device 10 may be configured as a MIMO (Multi-Input Multi-Output) radar sensor, for example, with the transmitting antenna unit 11 including multiple (X) transmitting antennas arranged in an array at a predetermined interval, and the receiving antenna unit 12 including multiple (Y) receiving antennas arranged in an array in the same direction as the transmitting antennas but at intervals different from the spacing of the transmitting antennas. By transmitting signals from the X transmitting antennas and receiving them simultaneously with the Y receiving antennas, the radar sensor device can be considered to receive signals from X x Y virtual receiving antennas for one transmitting antenna, achieving high angular resolution. The processing unit 20 performs FFT processing (angle FFT processing) on the data after velocity FFT processing across multiple receiving antennas (X x Y virtual receiving antennas), and detects the time difference until the reflected waves from the object are received by each of the multiple receiving antennas as a phase difference (angular frequency), thereby calculating the relative angle with respect to the object. However, because the relative angle is detected based on the phase difference, if the phase difference falls outside the range of -180° to +180°, aliasing occurs in the angle, similar to the detection of relative velocity, and the detected angle becomes ambiguous. The determination of aliasing of the relative angle and aliasing correction are performed by executing the flowchart of FIG. 4. The aliasing determination process of FIG. 4 will be described below.

折り返し判定処理が実行されると、制御部30(CPU)は、まず、処理部20から今フレームの物体毎の検出距離および検出角度を取得する(S300)。続いて、制御部30は、上述したS110,S120と同様に、前フレームと今フレームとでそれぞれ検出された検出距離を比較し、両者の検出距離が第1所定範囲内で一致するか否かを判定する(S310,S320)。第1所定範囲については上述した。制御部30は、両者の検出距離が第1所定範囲内で一致しないと判定すると、両者は距離的に別物体であると判断して、折り返し判定処理を終了する。 When the folding determination process is executed, the control unit 30 (CPU) first obtains the detected distance and detected angle for each object in the current frame from the processing unit 20 (S300). Next, similar to S110 and S120 described above, the control unit 30 compares the detected distances in the previous frame and the current frame and determines whether the detected distances in both frames match within a first predetermined range (S310, S320). The first predetermined range was described above. If the control unit 30 determines that the detected distances in both frames do not match within the first predetermined range, it determines that the two objects are distance-wise different objects and terminates the folding determination process.

一方、制御部30は、両者の検出距離が第1所定範囲内で一致すると判定すると、両者は距離的に同一物体であると判断し、次に、前フレームと今フレームとでそれぞれ検出された検出角度を比較し(S330)、両者の検出角度が第3所定範囲内で一致するか否かを判定する(S340)。ここで、第3所定範囲は、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とが同一相対角度の物体、すなわち角度的に同一物体と見なせる誤差範囲である。第3所定範囲は、レーダセンサ装置10の仕様(角度分解能等)に基づいて安全規格を満たす範囲で予め定められる。制御部30は、両者の検出角度が第3所定範囲内で一致すると判定すると、両者は距離的にも角度的にも同一物体であり、今フレームで検出された検出角度に折り返しは発生していないと判断し、検出角度を補正することなく、折り返し判定処理を終了する。On the other hand, if the control unit 30 determines that the detected distances of both objects match within a first predetermined range, it determines that the two objects are the same object in terms of distance. It then compares the detected angles in the previous frame and the current frame (S330) and determines whether the detected angles of both objects match within a third predetermined range (S340). Here, the third predetermined range is the error range within which the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame can be considered to be objects with the same relative angle, i.e., the same object angularly. The third predetermined range is predetermined to satisfy safety standards based on the specifications (angular resolution, etc.) of the radar sensor device 10. If the control unit 30 determines that the detected angles of both objects match within the third predetermined range, it determines that the two objects are the same object in terms of distance and angle, and that no aliasing has occurred in the detected angle detected in the current frame. It then terminates the aliasing determination process without correcting the detected angle.

一方、制御部30は、両者の検出角度が第3所定範囲内で一致しないと判定すると、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とは、距離的には同一物体と見なせるが、角度的には別物体であると判断し、検出角度に折り返しが発生したと判定する(S350)。すなわち、制御部30は、前フレームと今フレームとでそれぞれ検出された物体が距離的に同一物体と見なすことができるが、角度的に同一物体と見なすことができない場合(検出角度が通常考えられる程度を超えて変化した場合)に、角度に折り返しが発生したと判定するのである。なお、角度の折り返し判定は、S320とS330との間に、上述したS130とS140を追加し、前フレームと今フレームとにおいて、それぞれ検出された検出距離が第1所定範囲内で一致し、且つ、それぞれ検出された検出速度が第2所定範囲内で一致し、且つ、それぞれ検出された検出角度が第3所定範囲内で一致しないときに、検出角度に折り返しが発生したと判定するようにしてもよい。On the other hand, if the control unit 30 determines that the detected angles of the two frames do not match within a third predetermined range, it determines that the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame are the same object in terms of distance but different objects in terms of angle, and determines that a wraparound has occurred in the detected angle (S350). That is, the control unit 30 determines that a wraparound has occurred in the angle when the objects detected in the previous frame and the current frame are the same object in terms of distance but not in terms of angle (when the detected angle has changed beyond a normally considered extent). Note that the angle wraparound determination may be performed by adding the above-mentioned S130 and S140 between S320 and S330, and determining that a wraparound has occurred in the detected angle when the detected distances in the previous frame and the current frame match within a first predetermined range, the detected speeds match within a second predetermined range, and the detected angles do not match within a third predetermined range.

制御部30は、角度に折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて今フレームの検出角度を補正する(S360)。検出角度の補正は、以下のようにして行なうことができる。角度FFT処理の結果がM個のデータとして表現され、物体は、M個のデータのうちピークを示すインデックス(ピーク角周波数)に対応した角度を持っていると解釈されるものとする。そして、値1~Mのインデックスのうち、値1から値(M/2+1)までのインデックスは、値0から検出範囲における正の最大値までの角度を、値(N/2+2)から値Nまでのインデックスは、検出範囲における負の最大値から負の最小値までの角度を、それぞれ表現するものとして扱う。この場合、検出角度θは、角度分解能をθresとすると、次式(3),(4)により得られる。角度FFT処理の結果が値(M/2+1)の位置(角周波数)にピークを持った状態、すなわち、物体が検出可能な正の最大値の角度を持った状態から更に正方向に移動したときには、次のインデックスである値(M/2+2)にピークが現われる。しかし、このインデックスは負の最大値と定義されているため、検出角度θは、正しい値とはならない。これが折り返しとして観測される。折り返し補正は、前フレームにおいて正の角度に定義されたインデックスにピークが現われ、今フレームにおいて前フレームと距離的に同一の物体に対して負の角度に定義されたインデックスにピークが現われた場合には、正の角度の定義である式(3)を用いて検出角度θを算出することにより行なわれる。また、折り返し補正は、前フレームにおいて負の角度に定義されたインデックスにピークが現われ、今フレームにおいて前フレームと距離的に同一の物体に対して正の角度に定義されたインデックスにピークが現われた場合には、負の角度の定義である式(4)を用いて検出角度θを算出することにより行なわれる。ここで、レーダセンサ装置10において、センサと物体との相対角度θ(検出角度)によって生じる位相差Φは、次式(5)で示される。相対角度θが十分に小さいときには、位相差Φと相対角度θとの間に線形近似が成り立つが、相対角度θが大きくなると、位相差Φと相対角度θとの関係は、非線形となる。そして、検出限界を超えると、非線形領域で折り返しとなる。このことを考慮し、式(3)および(4)の角度分解能θresは、定数ではなく、kが大きくなる毎に徐々に大きくなるように定められてもよい。すなわち、角度ビン毎に異なる角度分解能θresを設定して、式(3),(4)を適用するようにしてもよい。 When the control unit 30 determines that aliasing has occurred in the angle, it corrects the detected angle for the current frame using the regularity of the aliasing (S360). Correction of the detected angle can be performed as follows. The results of the angle FFT processing are expressed as M pieces of data, and the object is interpreted as having an angle corresponding to the index (peak angular frequency) that indicates the peak among the M pieces of data. Of the indices ranging from 1 to M, the indices from 1 to (M/2 + 1) are treated as representing angles from 0 to the positive maximum value in the detection range, and the indices from (N/2 + 2) to N are treated as representing angles from the negative maximum value to the negative minimum value in the detection range. In this case, the detected angle θ, where θres is the angular resolution, is obtained using the following equations (3) and (4): When the result of the angular FFT processing has a peak at a position (angular frequency) of value (M/2+1), i.e., when the object moves further in the positive direction from a state where the object has the maximum detectable positive angle, a peak appears at the next index, value (M/2+2). However, because this index is defined as the maximum negative value, the detected angle θ will not be the correct value. This is observed as aliasing. When a peak appears at an index defined as a positive angle in the previous frame and a peak appears at an index defined as a negative angle in the current frame for an object that is the same distance as the previous frame, aliasing is performed by calculating the detected angle θ using equation (3), which defines a positive angle. When a peak appears at an index defined as a negative angle in the previous frame and a peak appears at an index defined as a positive angle in the current frame for an object that is the same distance as the previous frame, aliasing is performed by calculating the detected angle θ using equation (4), which defines a negative angle. Here, in the radar sensor device 10, the phase difference Φ caused by the relative angle θ (detection angle) between the sensor and an object is expressed by the following equation (5). When the relative angle θ is sufficiently small, a linear approximation holds between the phase difference Φ and the relative angle θ. However, as the relative angle θ increases, the relationship between the phase difference Φ and the relative angle θ becomes nonlinear. Furthermore, once the detection limit is exceeded, aliasing occurs in the nonlinear region. Taking this into consideration, the angular resolution θres in equations (3) and (4) may not be a constant, but may be determined to gradually increase as k increases. In other words, a different angular resolution θres may be set for each angle bin, and equations (3) and (4) may be applied.

θ=k×θres 但し、1≦k≦M/2+1 …(3)
θ=(k-M)×θres 但し、M/2+2≦k≦M …(4)
Φ=πsinθ …(5)
θ=k×θres, where 1≦k≦M/2+1 ... (3)
θ=(kM)×θres, where M/2+2≦k≦M … (4)
Φ = π sin θ ... (5)

制御部30は、折り返し補正を行なうと、前フレームで検出された物体の検出角度と今フレームで検出された物体の補正角度とを比較し(S370)、両者の角度が上記の第3所定範囲内で一致するか否かを判定する(S380)。制御部30は、両者の角度が第3所定範囲内で一致すると判定すると、両者は角度的に同一物体と見なせると判断し、S360で補正した補正角度を、今フレームで検出された物体の検出角度として設定(確定)して(S390)、折り返し判定処理を終了する。一方、制御部30は、両者の角度が第3所定範囲内で一致しないと判定すると、前フレームで検出された物体と今フレームで検出された物体とはそれぞれ異なる相対角度に位置する別物体であると認識し(S400)、今フレームの検出角度を補正することなく、折り返し判定処理を終了する。After performing aliasing correction, the control unit 30 compares the detected angle of the object detected in the previous frame with the corrected angle of the object detected in the current frame (S370) and determines whether the two angles match within the third predetermined range (S380). If the control unit 30 determines that the two angles match within the third predetermined range, it determines that the two can be considered to be the same object angularly, sets (confirms) the corrected angle corrected in S360 as the detected angle of the object detected in the current frame (S390), and terminates the aliasing determination process. On the other hand, if the control unit 30 determines that the two angles do not match within the third predetermined range, it recognizes that the object detected in the previous frame and the object detected in the current frame are different objects located at different relative angles (S400), and terminates the aliasing determination process without correcting the detected angle for the current frame.

以上説明したように、本開示の第1のレーダセンサ装置では、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体までの相対距離に基づいて両者が距離的に同一物体であると判定される一方で、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体との相対速度に基づいて両者が速度的に同一物体でないと判定される場合に、相対速度に折り返しが生じたと判定する。これにより、簡易な処理により相対速度の折り返しを適切に判定することができる。 As described above, the first radar sensor device of the present disclosure determines that aliasing has occurred in the relative velocity when it determines that the objects detected in the current frame and the previous frame are the same object in terms of distance based on the relative distances to the objects, but determines that the objects are not the same object in terms of speed based on the relative velocities of the objects detected in the current frame and the previous frame. This allows for appropriate determination of aliasing in the relative velocity using simple processing.

こうした本開示の第1のレーダセンサ装置において、前記今フレームにおいて相対速度の折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて前記今フレームで検出された相対速度を補正してもよい。こうすれば、レーダセンサ装置のセンシング周期やセンシングデータ量を増加させることなく、簡易な処理により、検出可能な速度範囲を広げることができる。この場合、前記今フレームにおいて相対速度の折り返しが発生したと判定すると、前記今フレームで検出された相対速度を補正した補正速度と前記前フレームで検出された相対速度とに基づいてそれぞれで検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、同一物体であると判定すると、前記補正速度を前記今フレームで検出された相対速度に設定し、同一物体でないと判定すると、それぞれ異なる相対速度の別物体と判定してもよい。こうすれば、今フレームで検出された相対速度の補正をより適切に行なうことができる。また、それぞれ異なる複数の物体を同一物体と誤認識するのを抑制することができる。In the first radar sensor device of the present disclosure, if it is determined that aliasing of the relative velocity has occurred in the current frame, the relative velocity detected in the current frame may be corrected using the regularity of the aliasing. This allows the detectable velocity range to be expanded through simple processing without increasing the sensing cycle or the amount of sensing data of the radar sensor device. In this case, if it is determined that aliasing of the relative velocity has occurred in the current frame, it may determine whether the objects detected in each frame are the same object based on a corrected velocity obtained by correcting the relative velocity detected in the current frame and the relative velocity detected in the previous frame. If it is determined that the objects are the same object, the corrected velocity may be set to the relative velocity detected in the current frame. If it is determined that the objects are not the same object, it may determine that the objects are different objects with different relative velocities. This allows for more appropriate correction of the relative velocity detected in the current frame. It also prevents multiple different objects from being mistakenly recognized as the same object.

また、本開示の第2のレーダセンサ装置では、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体までの相対距離に基づいて両者が距離的に同一物体であると判定される一方で、今フレームおよび前フレームでそれぞれ検出された物体との相対角度に基づいて両者が角度的に同一物体でないと判定される場合に、相対角度に折り返しが生じたと判定する。これにより、簡易な処理により相対角度の折り返しを適切に判定することができる。 In addition, the second radar sensor device of the present disclosure determines that aliasing has occurred in the relative angle when it determines that the objects detected in the current frame and the previous frame are the same object in terms of distance based on the relative distance to the object, but determines that the objects are not the same object in terms of angle based on the relative angle between the object and the current frame and the previous frame. This allows for appropriate determination of aliasing in the relative angle through simple processing.

こうした本開示の第2のレーダセンサ装置において、前記今フレームにおいて相対角度の折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて前記今フレームで検出された相対角度を補正してもよい。こうすれば、レーダセンサ装置のセンシング周期やセンシングデータ量を増加させることなく、簡易な処理により、検出可能な角度範囲を広げることができる。この場合、前記今フレームにおいて相対角度の折り返しが発生したと判定すると、前記今フレームで検出された相対角度を補正した補正角度と前記前フレームで検出された相対角度とに基づいてそれぞれで検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、同一物体であると判定すると、前記補正角度を前記今フレームで検出された相対角度に設定し、同一物体でないと判定すると、それぞれ異なる相対角度の別物体と判定してもよい。こうすれば、今フレームで検出された相対角度の補正をより適切に行なうことができる。また、それぞれ異なる複数の物体を同一物体と誤認識するのを抑制することができる。In the second radar sensor device of the present disclosure, if it is determined that aliasing of the relative angle has occurred in the current frame, the relative angle detected in the current frame may be corrected using the regularity of the aliasing. This allows the range of detectable angles to be expanded through simple processing without increasing the sensing cycle or amount of sensing data of the radar sensor device. In this case, if it is determined that aliasing of the relative angle has occurred in the current frame, it may determine whether the objects detected in each frame are the same object based on the corrected angle obtained by correcting the relative angle detected in the current frame and the relative angle detected in the previous frame. If it is determined that the objects are the same object, the corrected angle may be set to the relative angle detected in the current frame. If it is determined that the objects are not the same object, it may determine that the objects are different objects with different relative angles. This allows for more appropriate correction of the relative angle detected in the current frame. It may also be possible to prevent multiple different objects from being mistakenly recognized as the same object.

本開示では、レーダセンサ装置の形態とするものに限られず、ロボット制御装置とレーダセンサ装置とを備えるロボットシステムの形態とすることもできる。 This disclosure is not limited to the form of a radar sensor device, but can also be in the form of a robot system equipped with a robot control device and a radar sensor device.

本開示は、レーダセンサ装置やロボットの製造産業などに利用可能である。 This disclosure can be used in industries such as radar sensor device and robot manufacturing.

1 ロボットシステム、2 ロボット本体、3 ロボット制御装置、10 レーダセンサ装置、11 送信アンテナ部、12 受信アンテナ部、13 シンセサイザ、14 ミキサ、20 処理部、30 制御部。 1 Robot system, 2 Robot body, 3 Robot control device, 10 Radar sensor device, 11 Transmitting antenna unit, 12 Receiving antenna unit, 13 Synthesizer, 14 Mixer, 20 Processing unit, 30 Control unit.

Claims (8)

物体までの相対距離と物体との相対速度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、
今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対速度と前記前フレームにおいて検出された前記相対速度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対速度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対速度に折り返しが発生したと判定する、
レーダセンサ装置。
An FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative speed between the object and the object for each frame,
determining whether or not the objects detected in the current frame are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the objects detected in the current frame are the same object based on the relative velocity detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative velocity detected in the current frame when the objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative velocity;
Radar sensor device.
請求項1に記載のレーダセンサ装置であって、
前記今フレームにおいて相対速度の折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて前記今フレームで検出された相対速度を補正する、
レーダセンサ装置。
The radar sensor device according to claim 1,
If it is determined that aliasing of the relative velocity has occurred in the current frame, the relative velocity detected in the current frame is corrected using the regularity of aliasing.
Radar sensor device.
請求項2に記載のレーダセンサ装置であって、
前記今フレームにおいて相対速度の折り返しが発生したと判定すると、前記今フレームで検出された相対速度を補正した補正速度と前記前フレームで検出された相対速度とに基づいてそれぞれで検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、同一物体であると判定すると、前記補正速度を前記今フレームで検出された相対速度に設定し、同一物体でないと判定すると、それぞれ異なる相対速度の別物体と判定する、
レーダセンサ装置。
3. The radar sensor device according to claim 2,
When it is determined that a return of the relative velocity has occurred in the current frame, it is determined whether or not the objects detected in each frame are the same object based on a corrected velocity obtained by correcting the relative velocity detected in the current frame and the relative velocity detected in the previous frame, and when it is determined that the objects are the same object, it sets the corrected velocity to the relative velocity detected in the current frame, and when it is determined that the objects are not the same object, it determines that the objects are different objects with different relative velocities.
Radar sensor device.
物体までの相対距離と物体との相対角度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、
今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対角度と前記前フレームにおいて検出された前記相対角度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対角度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対角度に折り返しが発生したと判定する、
レーダセンサ装置。
An FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative angle with respect to the object for each frame,
determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative angle detected in the current frame and the relative angle detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative angle detected in the current frame when the detected objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative angle;
Radar sensor device.
請求項4に記載のレーダセンサ装置であって、
前記今フレームにおいて相対角度の折り返しが発生したと判定すると、折り返しの規則性を用いて前記今フレームで検出された相対角度を補正する、
レーダセンサ装置。
The radar sensor device according to claim 4,
If it is determined that aliasing of the relative angle has occurred in the current frame, the relative angle detected in the current frame is corrected using the regularity of aliasing.
Radar sensor device.
請求項5に記載のレーダセンサ装置であって、
前記今フレームにおいて相対角度の折り返しが発生したと判定すると、前記今フレームで検出された相対角度を補正した補正角度と前記前フレームで検出された相対角度とに基づいてそれぞれで検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、同一物体であると判定すると、前記補正角度を前記今フレームで検出された相対角度に設定し、同一物体でないと判定すると、それぞれ異なる相対角度の別物体と判定する、
レーダセンサ装置。
6. The radar sensor device according to claim 5,
When it is determined that a relative angle wraparound has occurred in the current frame, it is determined whether or not the objects detected in each frame are the same object based on a corrected angle obtained by correcting the relative angle detected in the current frame and the relative angle detected in the previous frame, and when it is determined that the objects are the same object, it sets the corrected angle to the relative angle detected in the current frame, and when it is determined that the objects are not the same object, it determines that the objects are different objects with different relative angles.
Radar sensor device.
ロボット本体を制御するロボット制御装置と、
物体までの相対距離と物体との相対速度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対速度と前記前フレームにおいて検出された前記相対速度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対速度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対速度に折り返しが発生したと判定し、判定結果に応じた信号を前記ロボット制御装置に出力するレーダセンサ装置と、
を備えるロボットシステム。
a robot control device that controls the robot body;
an FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative velocity between the object and the object for each frame, the radar sensor device determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative velocity detected in the current frame and the relative velocity detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative velocity detected in the current frame when the objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative velocity, and outputting a signal according to the determination result to the robot control device;
A robot system comprising:
ロボット本体を制御するロボット制御装置と、
物体までの相対距離と物体との相対角度とをフレーム毎に検出するFMCW方式のレーダセンサ装置であって、今フレームにおいて検出された前記相対距離と前フレームにおいて検出された前記相対距離とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定すると共に、前記今フレームにおいて検出された前記相対角度と前記前フレームにおいて検出された前記相対角度とに基づいてそれぞれ検出された物体が同一物体であるか否かを判定し、前記相対距離に基づくと同一物体であり且つ前記相対角度に基づくと同一物体でないときに、前記今フレームにおいて検出された相対角度に折り返しが発生したと判定し、判定結果に応じた信号を前記ロボット制御装置に出力するレーダセンサ装置と、
を備えるロボットシステム。
a robot control device that controls the robot body;
an FMCW radar sensor device that detects a relative distance to an object and a relative angle to the object for each frame, the radar sensor device determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative distance detected in the current frame and the relative distance detected in the previous frame, and determining whether or not the detected objects are the same object based on the relative angle detected in the current frame and the relative angle detected in the previous frame, and determining that aliasing has occurred in the relative angle detected in the current frame when the objects are the same object based on the relative distance but not the same object based on the relative angle, and outputting a signal according to the determination result to the robot control device;
A robot system comprising:
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