ホログラフィックレーダ
【課題】物標が移動している場合には、総経路長差に差が生じ、ホログラフィック合成ができないという問題が生じていた。
【解決手段】本発明のホログラフィックレーダは、第１及び第２の送信波を送信する送信部（Ｓ）と、第１及び第２の反射波を受信する受信部（Ｒ）と、第１の送信波を送信してから第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、第１及び第２の送信波を複数回送信するように第１及び第２の送信アンテナを制御する送信波制御部（５０）と、送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から求められる各周波数ピークに含まれる物標の相対速度に基づき、物標が複数であった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択し、選択した送信周期で第１及び第２の送信波を送信した場合の第１及び第２の反射波を合成して物標の検出を行う方位演算部（１１）と、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明のホログラフィックレーダは、第１及び第２の送信波を送信する送信部（Ｓ）と、第１及び第２の反射波を受信する受信部（Ｒ）と、第１の送信波を送信してから第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、第１及び第２の送信波を複数回送信するように第１及び第２の送信アンテナを制御する送信波制御部（５０）と、送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から求められる各周波数ピークに含まれる物標の相対速度に基づき、物標が複数であった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択し、選択した送信周期で第１及び第２の送信波を送信した場合の第１及び第２の反射波を合成して物標の検出を行う方位演算部（１１）と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックレーダに関し、特に複数の物標の検出を行うホログラフィックレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載され、車両の前方を走行する他の車両等を検知するレーダとしてホログラフィックレーダが知られている。ホログラフィックレーダにおいては、受信アンテナの数を増やすことによって測定精度を高めることができるが、車載機等に応用する場合に小型化のために送信アンテナ及び受信アンテナを複数配置して、実質的に複数の受信アンテナを備えたのと等価な構成とするものが報告されている（例えば、特許文献１）。そのような従来のホログラフィックレーダは、図１に示すように、複数の送信アンテナ１０１〜１０３を順次切り換えて電波を送信し、各送信アンテナから送信された電波の物標からの反射波を複数の受信アンテナ１０４、１０５で受信するものである。
【０００３】
図１の従来のホログラフィックレーダ１００の送信アンテナ１０１〜１０３には、高周波信号を発振出力する発振器１１０及び、分配器１１２を介して１入力３切換出力の送信側スイッチ１１４が接続されている。スイッチ１１４を切り換えることにより、発振器１１０から出力された高周波信号が、送信アンテナ１０１〜１０３へ時分割で供給される。
【０００４】
一方、受信アンテナ１０４、１０５には、１入力２切換出力の受信側スイッチ１１６が接続されている。スイッチ１１６を切り換えることによって、２つの受信アンテナ１０４、１０５で得られた受信信号が時分割でミキサ１１８に供給される。
【０００５】
ミキサ１１８には、分配器１１２からの送信高周波信号の一部が供給されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ１２０が接続されており、ミキサ１１８から供給されたビート信号がデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ１２０に接続された信号処理回路１２２は、ビート信号についてデータ処理を行い、物標までの距離、相対速度、角度など所望の情報を得る。
【０００６】
従来のホログラフィックレーダでは、３つの送信アンテナ１０１〜１０３を切り替え、各送信アンテナに対応させて受信アンテナ１０４、１０５を切り換えることにより、送信アンテナと受信アンテナのペアの関係を６通りの位置関係で配置したのと等価なデータを得ることができる。
【０００７】
ここで、ホログラフィックレーダを構成する複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを切り換えて受信した信号を合成するホログラフィック合成法について図面を用いて説明する。ホログラフィック合成法とは、電波の経路を考慮した送信アンテナの配置により、仮想的に受信アンテナの数を増やす方法である。図２に、ホログラフィックレーダを構成する送信アンテナ及び受信アンテナの構成図を示す。図２（ａ）は、間隔３ｄを置いて配置した２つの送信アンテナTx1、Tx2と、間隔ｄを置いて配置した４つの受信アンテナRx1〜Rx4を示している。ホログラフィック合成を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、１つの受信アンテナTx1と７つの受信アンテナRx1〜Rx7を配置したのと等価なデータを得ることができる。このような構成により、２つの送信アンテナと４つの受信アンテナからなる合計６つのアンテナを用いて、仮想的に１つの送信アンテナと７つの受信アンテナからなる合計８つのアンテナを備えたレーダと等価なデータを得ることができ、レーダ装置の小型化が実現できるというものである。受信アンテナを仮想的に増やすことにより、物標の分離可能数、分離性能、物標の位置の角度精度を向上させることができる。
【０００８】
次に、ホログラフィック合成の方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）、（ｂ）は２つの送信アンテナ及び４つの受信アンテナを配置した例を示す。図３（ａ）では、送信アンテナTx1から電波が送信され、図３（ｂ）では、送信アンテナTx2から電波が送信されている様子を示している。まず、図３（ａ）に示すように、送信アンテナTx1から矢印２１１の方向へ電波２１２を送信し、物標からの反射波２１３〜２１６を受信アンテナRx1〜Rx4で受信する。次に、図３（ｂ）に示すように、送信アンテナTx2から矢印２１１と同じ方向である矢印２１８の方向へ電波２１９を送信し、物標からの反射波２２０〜２２３を受信アンテナRx1〜Rx4で受信する。ここでは、物標は静止していると仮定する。
【０００９】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）の場合の各受信アンテナにおける電波の経路長差をそれぞれ図３（ｃ）、（ｄ）に示す。図３（ｃ）に示すように、アンテナの間隔ｄあたりの経路長差をαとすると、送信アンテナTx1から電波を送信した際の受信アンテナRx1〜Rx4の経路長差は全て０αである。一方、送信アンテナTx1を基準とした受信アンテナ間の距離はそれぞれ４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄであるので、等位相面２１７を考慮して、受信時における経路長差は、それぞれ４α、５α、６α、７αである。ここで、受信アンテナRx1〜Rx4から物標までの距離をｒとすれば、受信アンテナRx1〜Rx4の総経路長差は、それぞれ２ｒ＋４α、２ｒ＋５α、２ｒ＋６α、２ｒ＋７αとなる。
【００１０】
一方、図３（ｄ）に示すように、送信アンテナTx2から電波を送信した際の受信アンテナRx1〜Rx4における経路長差は、送信アンテナTx1とTx2との間の距離が３ｄであるので全て３αである。また、送信アンテナTx1を基準とした受信アンテナ間の距離はそれぞれ４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄであるので、等位相面２２４を考慮して、受信時における経路長差は、それぞれ４α、５α、６α、７αである。ここで、受信アンテナRx1〜Rx4から物標までの距離をｒとすれば、受信アンテナRx1〜Rx4の総経路長差は、それぞれ２ｒ＋７α、２ｒ＋８α、２ｒ＋９α、２ｒ＋１０αとなる。
【００１１】
ここで、送信アンテナTx1から電波を送信したときに受信アンテナRx4で受信した反射波の総経路長差と、送信アンテナTx2から電波を送信したときに受信アンテナRx1で受信した反射波の総経路長差は共に２ｒ＋７αとなっているので、総経路長差の大きさを昇順に並べれば、（２ｒ＋４α）から（２ｒ＋１０α）までαずつ大きくなるように総経路長差を並べることができる。
【００１２】
一方、図４（ａ）のように１つの送信アンテナTx1と間隔４ｄを離隔した位置に、間隔ｄの７つの受信アンテナRx1〜Rx7を配置したときの総経路長差は図４（ｂ）のようになり、（２ｒ＋４α）から（２ｒ＋１０α）までαずつ大きくなるように総経路長差が並ぶ。このことは、図３（ａ）、（ｂ）のように２つの送信アンテナTx1、Tx2と４つの受信アンテナRx1〜Rx4からなるレーダの受信データが、図４（ａ）のように１つの送信アンテナTx1と７つの受信アンテナRx1〜Rx7を配置したレーダの受信データとが一致することを示している。このようにして、送信アンテナを切り換えることにより、受信アンテナ数を仮想的に増やすことができる。
【００１３】
以上の説明においては、物標は静止しているものと仮定したが、次に、物標が移動している場合におけるホログラフィック合成の方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は図３（ａ）〜（ｄ）に対応しており、図５では物標が移動している点を考慮している。送信アンテナTx1、Tx2を切り換えて電波を送信する場合、Tx1及びTx2からの電波は同時に送信されず、Tx1による送信から所定の時間ｔを置いてTx2から電波が送信される。そこで、時間ｔの間に物標が距離ｓだけレーダに向かって移動していると仮定する。送信アンテナTx1から電波が送信される場合の総経路長差を図５（ｃ）に示す。これは図３（ｃ）に示したものと同一である。送信アンテナTx2から電波が送信される場合の総経路長差を図５（ｄ）に示す。時間ｔの間に物標が距離ｓだけレーダ側に近づくのでレーダから物標までの距離は２ｒ−２ｓとなる。従って受信アンテナRx1〜Rx4における総経路長差は、それぞれ(２ｒ−２ｓ＋７α）、（２ｒ−２ｓ＋８α）、（２ｒ−２ｓ＋９α）、（２ｒ−２ｓ＋１０α）となる。
【００１４】
ここで、送信アンテナTx1及びTx2から電波を送信した場合の総経路長差のみを受信アンテナRx1〜Rx4の順に並べると図６のようになる。説明を簡略化するために、図６には、送信アンテナTx1から送信した電波を受信アンテナRx1で受信した場合（「Tx1→Rx1」）の総経路長差を０αとした場合の総経路長差（「Tx1 → Rx1基準の総経路長差」）も併記している。
【００１５】
上述したように、ホログラフィック合成を行うためには、複数の受信アンテナにおける総経路長差が等間隔で並ぶ必要がある。特に、送信アンテナTx1から電波を送信し、受信アンテナRx4で受信した物標からの反射波の受信データと、送信アンテナTx2から電波を送信し、受信アンテナRx1で受信した物標の反射波の受信データの総経路長差は一致している必要がある。しかしながら、物標が移動している場合には、送信アンテナTx1とTx2の切り換えに時間ｔを要することに伴って、総経路長差に物標の移動によるずれ２ｓが生じる。しかし、物標が動いていてもその周波数ピークに存在している物標が１つであれば、簡単な位相オフセット補正でホログラフィック合成は問題なく成立させることが出来る。しかしながら、周波数ピークに存在している物標が複数あり、各物標の相対速度が互いに異なっている場合は、各物標の移動によるずれ２ｓの値が異なるため位相オフセット補正ができずホログラフィック合成が成立しなくなる。
【００１６】
ここで、例えば２つの物標が同一の周波数ピークに存在したとして総経路長差の物標の移動によるずれがそれぞれ２ｓと２ｓ’であったとしても、それが受信信号の位相に変化を与えなければホログラフィック合成を行うことができる。即ち、送信波の波長をλとした場合、（２ｓ−２ｓ’）＝ｎλ（ｎは整数）を満足すれば、問題は生じない。さらに、物標の差分移動距離(２ｓ−２ｓ’)の絶対値の大きさがλ／１２（角度に換算して±６０°以内）程度であれば物標の角度推定においては大きな誤差は生じないことが経験上分かっている。
【００１７】
ここで、移動距離ｓとｓ’の大きさは、送信する電波の送信周期と物標の移動速度によって変わってくるため、許容できる移動距離の範囲は送信周期に依存する。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおいて、送信する電波の周波数の時間的変化の様子を図７に示す。波形３５、３６は、それぞれ送信アンテナTx1から送信された電波のアップ期間の波形、ダウン期間の波形を示す。同様に波形３７、３８は、それぞれ送信アンテナTx2から送信された電波のアップ期間の波形、ダウン期間の波形を示す。ホログラフィック合成で用いるのは波形３５と３７であるので、両者の時間間隔Ｔの間に物標が移動する距離がｓ及びｓ’となる。
【００１８】
ここで、物標の移動距離ｓとｓ’を用いた差分移動距離(２ｓ−２ｓ’)を位相差に換算した場合の２物標の相対速度差と位相差との関係を送信周波数が２６６Ｈｚの場合についてプロットした図を図８に示す。図８においては３６０°の周期で同様の直線が現れている。位相差をφとすると、−６０°≦φ≦６０°の範囲であればホログラフィック合成が可能であるが、そのような条件を満たす２物標の相対速度差は、0〜0.33[km/h]の速度V11、1.67〜2.33[km/h]の速度V12、3.67〜4.33[km/h]の速度V13・・・と不連続な値をとる。例えば、相対速度差３[km/h]では位相差が-180°となりホログラフィック合成は成立しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−１５５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記のように、１つの周波数ピークに複数物標が存在していて相対速度差がある場合には、送信アンテナTx1からの電波の送信時からTx2からの電波の送信時までの期間に物標が移動する距離がそれぞれ異なるため総経路長差に差が生じ、ホログラフィック合成ができないという問題が生じていた。さらに、物標の移動によって生じる総経路長差に一定の許容範囲を設定した場合であっても、相対速度差の大きさによっては許容範囲を超えてしまい、ホログラフィック合成を行うことができないという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のホログラフィックレーダは、第１の送信アンテナから物標に対して第１の送信波を送信し、第２の送信アンテナから物標に対して第２の送信波を送信する送信部と、複数の受信アンテナを用いて、第１の送信波の物標からの反射波である第１の反射波と、第２の送信波の物標からの反射波である第２の反射波とを受信する受信部と、第１の送信波を送信してから第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する送信波制御部と、これまでの検出状況、即ち送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から各周波数ピークに含まれる物標の相対速度を求め、物標が複数であった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択し、選択した送信周期で第１の送信波及び第２の送信波を送信した場合の第１の反射波と第２の反射波とを合成して物標の検出を行う方位演算部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のホログラフィックレーダは、複数の物標が異なる速度で移動している場合であっても、ホログラフィック合成が成立する可能性を高めることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のホログラフィックレーダの構成図である。
【図２】ホログラフィックレーダを構成する送信アンテナ及び受信アンテナの構成図である。
【図３】ホログラフィック合成法の説明図である。
【図４】ホログラフィック合成法の説明図である。
【図５】物標が移動した場合におけるホログラフィック合成法の説明図である。
【図６】物標が移動した場合におけるホログラフィック合成における総経路長差を示す表である。
【図７】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおける送信波の波形図である。
【図８】送信周波数が２６６Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す図である。
【図９】本発明のホログラフィックレーダの構成図である。
【図１０】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおける送信波及び受信波の周波数の時間依存性を示した図、並びに送信波及び受信波の差信号であるビート信号の時間依存性を示した図である。
【図１１】ＵＰ側及びＤＯＷＮ側の周波数スペクトラムを示した図、並びに周波数スペクトラムにおけるピーク情報に基づいて得られた角度スペクトラムを示す図である。
【図１２】本発明の実施例１のホログラフィックレーダの動作方法のフローチャートである。
【図１３】送信周波数が４５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す図である。
【図１４】送信周波数が６５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す図である。
【図１５】送信周期を変えた場合の送信波の波形図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るホログラフィックレーダの動作方法のフローチャートである。
【図１７】送信のタイミングを変えた場合の送信波の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係るホログラフィックレーダについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【実施例１】
【００２５】
図９に本発明の実施例１に係るホログラフィックレーダの構成図を示す。送信部Ｓは、ＦＭ−ＣＷ波である送信信号を生成する発振器５及び信号生成部１５を備えており、生成した送信信号を用いて、第１の送信アンテナ１ａから物標（図示せず）に対して第１の送信波２ａを送信し、第２の送信アンテナ１ｂから物標に対して第２の送信波２ｂを送信する。第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の切り換えはスイッチＳＷによって行われる。スイッチＳＷは送信波制御部５０から周期Ｔ（図７参照）で出力される切り替え信号によって制御される。第１の送信波２ａの物標からの反射波である第１の反射波４ａ、４ｂ、・・・、４ｎと、第２の送信波２ｂの物標からの反射波である第２の反射波４ａ、４ｂ、・・・、４ｎとを受信アンテナ部Ｒに設けられた受信アンテナ３ａ、３ｂ、・・・、３ｎからなる受信アンテナ群３で受信する。例えば、図１０（ａ）に示すように信号生成部１５が出力する三角波の１周期毎に第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂが切り換えられ、第１の送信波２ａと第２の送信波２ｂが交互に送信される。
【００２６】
受信アンテナ群３で受信した信号は、受信部Ｒに入力される。受信部Ｒは、ミキサ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎ、及びＡ／Ｄ変換器８ａ、８ｂ、・・・、８ｎを備えている。ミキサ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎは、受信アンテナ群３からの受信信号を発振器５からの送信信号と混合して、送信信号と受信信号との差信号であるビート信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂ、・・・、８ｎは、ミキサ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎからのビート信号をデジタル受信信号に変換し、信号処理部１０に供給する。
【００２７】
信号処理部１０は、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）回路９、方位演算部１１、距離・相対速度演算部１２を備えている。ＦＦＴ回路９に供給された各受信アンテナのデジタル受信信号は、各受信アンテナ毎に、かつ三角波のＵＰ区間、ＤＯＷＮ区間毎にＦＦＴ処理即ち高速フーリエ変換により周波数分析されて図１１（ａ）、（ｂ）に示すようなＵＰ側とＤＯＷＮ側の周波数スペクトラムが得られる。他の受信アンテナについては同じ物標の反射波が受信されるため、周波数スペクトラムの形、ピーク周波数はＵＰ側、ＤＯＷＮ側共に図１１（ａ）、（ｂ）と同じであり、同じピーク周波数の位置に同じ電力値を持つ周波数スペクトラムが得られる。但し、受信アンテナに応じて物標の反射波の位相が異なるため受信アンテナ間で同じ周波数に位置するピークは位相情報が異なる。
【００２８】
ＦＦＴ回路９で得られた受信アンテナ毎の各ピーク情報、即ち周波数、電力、位相等の情報が、方位演算部１１に供給される。通常、図１１（ａ）、（ｂ）に示す各ピークには複数の物標の情報が含まれている。方位演算部１１は、本発明のホログラフィック合成法により合成を行った上で、最尤推定法やＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法などを用いて周波数ピーク情報から物標を分離して角度を推定する。即ち、各受信アンテナから得られた各周波数スペクトラムにおいて周波数が等しいｎ個のピーク情報を基にホログラフィック合成を行い、所定の角度推定方式により図１１（ｃ）に示すような角度スペクトラムを演算により求める。そして角度スペクトラムにおいて所定レベル以上のピークの角度を物標の角度として算出し、物標情報（角度スペクトラムにおける角度と電力、および周波数スペクトラムにおけるピーク周波数）を距離・相対速度演算部１２に供給する。図１１（ｃ）はダウン側ピークＰｄ１にθ1、θ2の角度に位置する２つの物標が存在することを示している。尚、図１１（ｃ）では、ダウン側ピークＰｄ１の角度スペクトラムに対応するＵＰ側ピークの角度スペクトラムを重ねて表示している。
【００２９】
本実施例では、角度推定に用いる周波数ピーク情報として図１０（ａ）に示す連続する第１の送信波２ａおよび第２の送信波２ｂに対して得られた２周期分の周波数ピーク情報を用いて図２乃至図６で説明したホログラフィック合成法により物標の角度を推定する。
【００３０】
以上の処理により、ＵＰ側及びＤＯＷＮ側の周波数ピークそれぞれが１または複数の物標に分離され角度、電力、周波数を持つ物標情報として距離・相対速度演算部１２に出力される。
【００３１】
距離・相対速度演算部１２ではＵＰ側の物標情報とＤＯＷＮ側の物標情報から角度、電力の近いもの同士ペアリングが行われ、そのＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数から物標の距離及び速度が、ＵＰ側の角度とＤＯＷＮ側の角度の平均値から物標の角度が求められ、目標物標情報として出力される。
【００３２】
送信波制御部５０は、第１の送信波を送信してから第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する送信波制御信号を出力する。例えば、１回目の送信周波数を２６６Ｈｚとし、２回目の送信周波数を４５０Ｈｚとし、３回目の送信周波数を６５０Ｈｚとする。送信波制御部５０は、これら３種類の送信周波数を切り換えながら連続的に送信する。
【００３３】
方位演算部１１は、これまでの検出状況、即ち前回において送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から求めた各周波数ピークに含まれる物標の相対速度を距離・相対速度演算部１２から読み出し、１つの周波数ピークに物標が複数あった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択する。例えば、算出した相対速度差に基づいてそれぞれの送信周波数で生じる位相誤差の計算をした結果が、送信周波数２６６Ｈｚで送信した場合の位相差の絶対値の大きさが７５°、送信周波数４５０Ｈｚで送信した場合の位相差の絶対値の大きさが３０°、送信周波数６５０Ｈｚで送信した場合の位相差の絶対値の大きさが１３０°であった場合は、位相差の最も小さい送信周波数４５０Ｈｚを選択する。
【００３４】
方位演算部１１は、選択した送信周期で第１の送信波及び第２の送信波を送信した場合の第１の反射波と第２の反射波とを合成して前述したホログラフィック合成法により物標の検出を行う。
【００３５】
次に、本発明のホログラフィックレーダの動作方法について、図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２は方位演算部１１が行う処理を示す。この処理は図１１に示したピーク周波数毎に行われる。まず、ステップＳ１０１において、角度推定を行う今回の周波数ピークに対し、前回の対応する周波数ピーク（今回のピーク周波数に最も近い前回の周波数ピークを選択）で求められた物標の相対速度を距離・相対速度演算部１２から読み出す。換言すれば、これまでの検出状況、即ち送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から各周波数ピークに含まれる物標の相対速度を求める。
【００３６】
尚、今回の演算において前回演算した物標のデータを用いるのは、前回と今回において物標の相対速度にほとんど差がないと考えられるためである。今回の演算において、ホログラフィック合成法を用いず角度推定を行い、ペアリングすることで物標の相対速度を求めてもよい。
【００３７】
ステップＳ１０２において、前回の１つの周波数ピークに複数物標があったか否かを判断し、複数物標があった場合にステップＳ１０３でその相対速度差を算出する。なお、単体の場合は送信周波数を選択する必要はないので、ステップＳ１０８において、例えば送信周波数２６６Ｈｚを選択してしまえばよい。次に、ステップＳ１０４において、送信周波数２６６Ｈｚで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、ステップＳ１０３で算出した相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１５に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。送信周波数２６６Ｈｚで送信される期間は６１で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号６１ａ、ダウンチャープ信号６１ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号６１ｃ、ダウンチャープ信号６１ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔Ｔ11は送信周波数２６６Ｈｚの逆数に相当する。図８に送信周波数が２６６Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す。図８に示す特性を表すデータは図示せぬメモリに予め記憶されている。ホログラフィック合成が可能な位相差φの範囲は、経験上−６０°≦φ≦６０°の範囲であるが、そのような条件を満たす相対速度差は、0〜0.33[km/h]の速度V11、1.67〜2.33[km/h]の速度V12、3.67〜4.33[km/h]の速度V13・・・と不連続な値をとる。
【００３８】
次に、ステップＳ１０５において、送信周波数４５０Ｈｚで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、ステップＳ１０３で算出した相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１５に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。送信周波数４５０Ｈｚで送信される期間は６２で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号６２ａ、ダウンチャープ信号６２ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号６２ｃ、ダウンチャープ信号６２ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂからの電波の送信の時間間隔Ｔ12は送信周波数４５０Ｈｚの逆数に相当する。図１３に送信周波数が４５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す。図１３に示す特性を表すデータは図示せぬメモリに予め記憶されている。ホログラフィック合成が可能な位相差φの範囲は、経験上−６０°≦φ≦６０°の範囲であるが、そのような条件を満たす相対速度差は、0〜0.67[km/h]の速度V21、3.33〜4.67[km/h]の速度V22、7.33〜8.67[km/h]の速度V23・・・と不連続な値をとる。
【００３９】
次に、ステップＳ１０６において、送信周波数６５０Ｈｚで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１５に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。送信周波数６５０Ｈｚで送信される期間は６３で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号６３ａ、ダウンチャープ信号６３ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号６３ｃ、ダウンチャープ信号６３ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂからの電波の送信の時間間隔Ｔ13は送信周波数６５０Ｈｚの逆数に相当する。図１４に送信周波数が６５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す。図１４に示す特性を表すデータは図示せぬメモリに予め記憶されている。ホログラフィック合成が可能な位相差φの範囲は、経験上−６０°≦φ≦６０°の範囲であるが、そのような条件を満たす相対速度差は、0〜1.0[km/h]の速度V31、5.0〜7.0[km/h]の速度V32、7.33〜8.67[km/h]の速度V23・・・と不連続な値をとる。
【００４０】
次に、ステップＳ１０７において、位相差の絶対値の大きさが最小となる送信周波数を決定する。例えば、角度推定を実施しようとしている周波数ピークに物標が２つ存在していてその相対速度差が１１[km/h]の場合について説明する。まず、送信周期２６６Ｈｚで送信した場合の受信データがホログラフィック合成に採用できるか否かを検討する。図８からわかるように、相対速度差１１[km/h]における位相差は１８０°（または−１８０°）であり、送信周期４５０Ｈｚで送信した場合は、図１３を参照すると相対速度差１１[km/h]における位相差は９０°であり、送信周期６５０Ｈｚで送信した場合は、図１４を参照すると相対速度差１１[km/h]における位相差は６０°であるので、位相差の絶対値が６０°以下である送信周期６５０Ｈｚで送信した場合のデータをホログラフィック合成に採用するデータと決定する。なお、位相差の絶対値が６０°以下（又は−６０°以上）のデータが複数ある場合は、より０°に近いものを採用する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０９において、送信周波数６５０Ｈｚで受信したデータを用いてホログラフィック合成を行い、従来と同様の方法により角度推定処理を行う。
【００４２】
本発明によれば、送信周波数を２６６Ｈｚ、４５０Ｈｚ、６５０Ｈｚと３通りに変えて電波を送信しているので、ホログラフィック合成が可能な位相差の絶対値の許容範囲を６０°以下とすると、全体の相対速度差の７６．７％の範囲でホログラフィック合成を行うことができ、２６６Ｈｚ単独の場合に比べて、ホログラフィック合成を行うことができる範囲を４２％増加させることができる。
【００４３】
本実施例では、送信周波数を３回にわたって変化させて電波を送信する例を示したが、送信回数は３回には限られず、２回でもよいし、４回以上でもよい。さらに本実施例では送信周波数を２６６、４５０、６５０Ｈｚと変化させた例を示したが、周波数の値はこれらには限られない。
【００４４】
なお、本実施例では、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の周波数を変化させることにより、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する例を示したが、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の周波数を異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定するようにしてもよい。例えば、送信周波数２６６Ｈｚで送信した場合に、２つの物標の相対速度差が１１[km/h]であることが分かったとする。この場合、図８からわかるように、２６６Ｈｚでは位相差φが１８０°であり、ホログラフィック合成が可能な−６０°≦φ≦６０°の範囲に入らない。次に、送信周波数４５０Ｈｚでの送信を検討すると、図１３から相対速度差１１[km/h]における位相差φは９０°であり依然として、ホログラフィック合成はできない。次に、送信周波数６５０Ｈｚでの送信を検討すると、図１４から相対速度差１１[km/h]における位相差φは６０°であり、ホログラフィック合成が可能な−６０°≦φ≦６０°の範囲に入り、ホログラフィック合成が可能であることがわかる。このようにして、複数の物標の相対速度差が既知である場合には、相対速度差から送信周波数を決定するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施例２のホログラフィックレーダの動作方法について、図１６のフローチャートを用いて説明する。本実施例では、送信周波数を変える代わりに送信のタイミングを変えて電波を送信する点を特徴としている。実施例２においても、図１２のステップＳ１０１、Ｓ１０３は同じであり、ステップＳ１０３の後に図１６の処理が実行される。まず、ステップＳ２０１において、第１の送信タイミングで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１７に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。第１の送信タイミングで送信される期間は７１で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号７１ａ、ダウンチャープ信号７１ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号７１ｃ、ダウンチャープ信号７１ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔はＴ21である。ここで、Ｔ21の逆数から求められる周波数が６５０Ｈｚであるとすると、相対速度差と位相差との関係は図１４の波形と同様となり、ホログラフィック合成が可能な位相差φの条件−６０°≦φ≦６０°を満たす相対速度差は、0〜1.0[km/h]の速度V31、5.0〜7.0[km/h]の速度V32、7.33〜8.67[km/h]の速度V33・・・と不連続な値をとる。
【００４６】
次に、ステップＳ２０２において、第２の送信タイミングで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１７に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。第２の送信タイミングで送信される期間は７２で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号７２ａ、ダウンチャープ信号７２ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号７２ｃ、ダウンチャープ信号７２ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔はＴ22である。ここで、波形７２ａ〜７２ｄは実施例１の波形７１ａ〜７１ｄと同様であるが、電波を送信しない期間７２ｅを設けることにより、Ｔ22＞Ｔ21となっている。ここで、Ｔ22の逆数から求められる周波数が４５０Ｈｚであるとすると、相対速度差と位相差との関係は図１３の波形と同様となり、ホログラフィック合成が可能な位相差φの条件−６０°≦φ≦６０°を満たす相対速度差は、0〜0.67[km/h]の速度V21、3.33〜4.67[km/h]の速度V22、7.33〜8.67[km/h]の速度V23・・・と不連続な値をとる。
【００４７】
次に、ステップＳ２０３において、第３の送信タイミングで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１７に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。第３の送信タイミングで送信される期間は７３で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号７３ａ、ダウンチャープ信号７３ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号７３ｃ、ダウンチャープ信号７３ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔はＴ23である。ここで、波形７３ａ〜７３ｄは実施例１の波形７１ａ〜７１ｄと同様であるが、電波を送信しない期間７３ｅを設けることにより、Ｔ23＞Ｔ21となっている。ここで、Ｔ23の逆数から求められる周波数が２６６Ｈｚであるとすると、相対速度差と位相差との関係は図８の波形と同様となり、ホログラフィック合成が可能な位相差φの条件−６０°≦φ≦６０°を満たす相対速度差は、0〜0.33[km/h]の速度V11、1.67〜2.33[km/h]の速度V12、3.67〜4.33[km/h]の速度V13・・・と不連続な値をとる。
【００４８】
次に、ステップＳ２０４において、位相差の絶対値の大きさが最小となる送信周波数を決定する。例えば、物標の相対速度差が１１[km/h]の場合について説明する。まず、第１の送信タイミングで送信した場合の受信データがホログラフィック合成に採用できるか否かを検討する。第１の送信タイミングで送信した場合は、図１４から相対速度差１１[km/h]における位相差は６０°であり、第２の送信タイミングで送信した場合は、図１３から相対速度差１１[km/h]における位相差は９０°であり、第３の送信タイミングで送信した場合は、図１２から相対速度差１１[km/h]における位相差は１８０°（または−１８０°）であり、位相差が最小となる第１の送信タイミングで送信した場合のデータをホログラフィック合成に採用するデータと決定する。
【００４９】
次に、ステップＳ２０５において、第１の送信タイミングで受信したデータを用いてホログラフィック合成を行い、従来と同様の方法により角度推定処理を行う。
【００５０】
本発明によれば、送信タイミングを３通りに変えて電波を送信しているので、送信タイミングを変えない場合に比べて、広い範囲の相対速度差においてホログラフィック合成を行うことにより、物標の検出を正確に行うことができる確率を高めることができる。
【００５１】
本実施例では、送信タイミングを３回にわたって変化させて送信する例を示したが、送信タイミングを変える回数は３回には限られず、２回でもよいし、４回以上でもよい。
【００５２】
なお、本実施例では、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の送信のタイミングを変化させることにより、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する例を示したが、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の送信のタイミングを異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定するようにしてもよい。例えば、第１の送信タイミング（送信周波数６５０Ｈｚに相当）で送信した場合に、２つの物標の相対速度差が１０[km/h]であることが分かったとする。この場合、図１４からわかるように、位相差φが１２０°であり、ホログラフィック合成が可能な−６０°≦φ≦６０°の範囲に入らない。次に、第２の送信タイミング（送信周波数４５０Ｈｚに相当）での送信を検討すると、図１３から相対速度差１０[km/h]における位相差φは１８０°であり依然として、ホログラフィック合成はできない。次に、第３の送信タイミング（送信周波数２６６Ｈｚに相当）での送信を検討すると、図８から相対速度差１０[km/h]における位相差φは０°であり、ホログラフィック合成が可能な−6０°≦φ≦６０°の範囲に入り、ホログラフィック合成が可能であることがわかる。このようにして、複数の物標の相対速度差が既知である場合には、相対速度差から送信のタイミングを決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ 第１の送信アンテナ
１ｂ 第２の送信アンテナ
２ａ 第１の送信波
２ｂ 第２の送信波
３ 受信アンテナ群
３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ 受信アンテナ
４ａ、４ｂ、・・・、４ｎ 反射波
５ 発振器
７ａ、７ｂ、・・・、７ｎ ミキサ
８ａ、８ｂ、・・・、８ｎ Ａ／Ｄ変換器
９ ＦＦＴ回路
１０ 信号処理部
１１ 方位演算部
１２ 距離・相対速度演算部
１５ 信号生成部
５０ 送信波制御部
Ｓ 送信部
Ｒ 受信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックレーダに関し、特に複数の物標の検出を行うホログラフィックレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載され、車両の前方を走行する他の車両等を検知するレーダとしてホログラフィックレーダが知られている。ホログラフィックレーダにおいては、受信アンテナの数を増やすことによって測定精度を高めることができるが、車載機等に応用する場合に小型化のために送信アンテナ及び受信アンテナを複数配置して、実質的に複数の受信アンテナを備えたのと等価な構成とするものが報告されている（例えば、特許文献１）。そのような従来のホログラフィックレーダは、図１に示すように、複数の送信アンテナ１０１〜１０３を順次切り換えて電波を送信し、各送信アンテナから送信された電波の物標からの反射波を複数の受信アンテナ１０４、１０５で受信するものである。
【０００３】
図１の従来のホログラフィックレーダ１００の送信アンテナ１０１〜１０３には、高周波信号を発振出力する発振器１１０及び、分配器１１２を介して１入力３切換出力の送信側スイッチ１１４が接続されている。スイッチ１１４を切り換えることにより、発振器１１０から出力された高周波信号が、送信アンテナ１０１〜１０３へ時分割で供給される。
【０００４】
一方、受信アンテナ１０４、１０５には、１入力２切換出力の受信側スイッチ１１６が接続されている。スイッチ１１６を切り換えることによって、２つの受信アンテナ１０４、１０５で得られた受信信号が時分割でミキサ１１８に供給される。
【０００５】
ミキサ１１８には、分配器１１２からの送信高周波信号の一部が供給されるとともに、Ａ／Ｄコンバータ１２０が接続されており、ミキサ１１８から供給されたビート信号がデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ１２０に接続された信号処理回路１２２は、ビート信号についてデータ処理を行い、物標までの距離、相対速度、角度など所望の情報を得る。
【０００６】
従来のホログラフィックレーダでは、３つの送信アンテナ１０１〜１０３を切り替え、各送信アンテナに対応させて受信アンテナ１０４、１０５を切り換えることにより、送信アンテナと受信アンテナのペアの関係を６通りの位置関係で配置したのと等価なデータを得ることができる。
【０００７】
ここで、ホログラフィックレーダを構成する複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを切り換えて受信した信号を合成するホログラフィック合成法について図面を用いて説明する。ホログラフィック合成法とは、電波の経路を考慮した送信アンテナの配置により、仮想的に受信アンテナの数を増やす方法である。図２に、ホログラフィックレーダを構成する送信アンテナ及び受信アンテナの構成図を示す。図２（ａ）は、間隔３ｄを置いて配置した２つの送信アンテナTx1、Tx2と、間隔ｄを置いて配置した４つの受信アンテナRx1〜Rx4を示している。ホログラフィック合成を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、１つの受信アンテナTx1と７つの受信アンテナRx1〜Rx7を配置したのと等価なデータを得ることができる。このような構成により、２つの送信アンテナと４つの受信アンテナからなる合計６つのアンテナを用いて、仮想的に１つの送信アンテナと７つの受信アンテナからなる合計８つのアンテナを備えたレーダと等価なデータを得ることができ、レーダ装置の小型化が実現できるというものである。受信アンテナを仮想的に増やすことにより、物標の分離可能数、分離性能、物標の位置の角度精度を向上させることができる。
【０００８】
次に、ホログラフィック合成の方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）、（ｂ）は２つの送信アンテナ及び４つの受信アンテナを配置した例を示す。図３（ａ）では、送信アンテナTx1から電波が送信され、図３（ｂ）では、送信アンテナTx2から電波が送信されている様子を示している。まず、図３（ａ）に示すように、送信アンテナTx1から矢印２１１の方向へ電波２１２を送信し、物標からの反射波２１３〜２１６を受信アンテナRx1〜Rx4で受信する。次に、図３（ｂ）に示すように、送信アンテナTx2から矢印２１１と同じ方向である矢印２１８の方向へ電波２１９を送信し、物標からの反射波２２０〜２２３を受信アンテナRx1〜Rx4で受信する。ここでは、物標は静止していると仮定する。
【０００９】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）の場合の各受信アンテナにおける電波の経路長差をそれぞれ図３（ｃ）、（ｄ）に示す。図３（ｃ）に示すように、アンテナの間隔ｄあたりの経路長差をαとすると、送信アンテナTx1から電波を送信した際の受信アンテナRx1〜Rx4の経路長差は全て０αである。一方、送信アンテナTx1を基準とした受信アンテナ間の距離はそれぞれ４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄであるので、等位相面２１７を考慮して、受信時における経路長差は、それぞれ４α、５α、６α、７αである。ここで、受信アンテナRx1〜Rx4から物標までの距離をｒとすれば、受信アンテナRx1〜Rx4の総経路長差は、それぞれ２ｒ＋４α、２ｒ＋５α、２ｒ＋６α、２ｒ＋７αとなる。
【００１０】
一方、図３（ｄ）に示すように、送信アンテナTx2から電波を送信した際の受信アンテナRx1〜Rx4における経路長差は、送信アンテナTx1とTx2との間の距離が３ｄであるので全て３αである。また、送信アンテナTx1を基準とした受信アンテナ間の距離はそれぞれ４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄであるので、等位相面２２４を考慮して、受信時における経路長差は、それぞれ４α、５α、６α、７αである。ここで、受信アンテナRx1〜Rx4から物標までの距離をｒとすれば、受信アンテナRx1〜Rx4の総経路長差は、それぞれ２ｒ＋７α、２ｒ＋８α、２ｒ＋９α、２ｒ＋１０αとなる。
【００１１】
ここで、送信アンテナTx1から電波を送信したときに受信アンテナRx4で受信した反射波の総経路長差と、送信アンテナTx2から電波を送信したときに受信アンテナRx1で受信した反射波の総経路長差は共に２ｒ＋７αとなっているので、総経路長差の大きさを昇順に並べれば、（２ｒ＋４α）から（２ｒ＋１０α）までαずつ大きくなるように総経路長差を並べることができる。
【００１２】
一方、図４（ａ）のように１つの送信アンテナTx1と間隔４ｄを離隔した位置に、間隔ｄの７つの受信アンテナRx1〜Rx7を配置したときの総経路長差は図４（ｂ）のようになり、（２ｒ＋４α）から（２ｒ＋１０α）までαずつ大きくなるように総経路長差が並ぶ。このことは、図３（ａ）、（ｂ）のように２つの送信アンテナTx1、Tx2と４つの受信アンテナRx1〜Rx4からなるレーダの受信データが、図４（ａ）のように１つの送信アンテナTx1と７つの受信アンテナRx1〜Rx7を配置したレーダの受信データとが一致することを示している。このようにして、送信アンテナを切り換えることにより、受信アンテナ数を仮想的に増やすことができる。
【００１３】
以上の説明においては、物標は静止しているものと仮定したが、次に、物標が移動している場合におけるホログラフィック合成の方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は図３（ａ）〜（ｄ）に対応しており、図５では物標が移動している点を考慮している。送信アンテナTx1、Tx2を切り換えて電波を送信する場合、Tx1及びTx2からの電波は同時に送信されず、Tx1による送信から所定の時間ｔを置いてTx2から電波が送信される。そこで、時間ｔの間に物標が距離ｓだけレーダに向かって移動していると仮定する。送信アンテナTx1から電波が送信される場合の総経路長差を図５（ｃ）に示す。これは図３（ｃ）に示したものと同一である。送信アンテナTx2から電波が送信される場合の総経路長差を図５（ｄ）に示す。時間ｔの間に物標が距離ｓだけレーダ側に近づくのでレーダから物標までの距離は２ｒ−２ｓとなる。従って受信アンテナRx1〜Rx4における総経路長差は、それぞれ(２ｒ−２ｓ＋７α）、（２ｒ−２ｓ＋８α）、（２ｒ−２ｓ＋９α）、（２ｒ−２ｓ＋１０α）となる。
【００１４】
ここで、送信アンテナTx1及びTx2から電波を送信した場合の総経路長差のみを受信アンテナRx1〜Rx4の順に並べると図６のようになる。説明を簡略化するために、図６には、送信アンテナTx1から送信した電波を受信アンテナRx1で受信した場合（「Tx1→Rx1」）の総経路長差を０αとした場合の総経路長差（「Tx1 → Rx1基準の総経路長差」）も併記している。
【００１５】
上述したように、ホログラフィック合成を行うためには、複数の受信アンテナにおける総経路長差が等間隔で並ぶ必要がある。特に、送信アンテナTx1から電波を送信し、受信アンテナRx4で受信した物標からの反射波の受信データと、送信アンテナTx2から電波を送信し、受信アンテナRx1で受信した物標の反射波の受信データの総経路長差は一致している必要がある。しかしながら、物標が移動している場合には、送信アンテナTx1とTx2の切り換えに時間ｔを要することに伴って、総経路長差に物標の移動によるずれ２ｓが生じる。しかし、物標が動いていてもその周波数ピークに存在している物標が１つであれば、簡単な位相オフセット補正でホログラフィック合成は問題なく成立させることが出来る。しかしながら、周波数ピークに存在している物標が複数あり、各物標の相対速度が互いに異なっている場合は、各物標の移動によるずれ２ｓの値が異なるため位相オフセット補正ができずホログラフィック合成が成立しなくなる。
【００１６】
ここで、例えば２つの物標が同一の周波数ピークに存在したとして総経路長差の物標の移動によるずれがそれぞれ２ｓと２ｓ’であったとしても、それが受信信号の位相に変化を与えなければホログラフィック合成を行うことができる。即ち、送信波の波長をλとした場合、（２ｓ−２ｓ’）＝ｎλ（ｎは整数）を満足すれば、問題は生じない。さらに、物標の差分移動距離(２ｓ−２ｓ’)の絶対値の大きさがλ／１２（角度に換算して±６０°以内）程度であれば物標の角度推定においては大きな誤差は生じないことが経験上分かっている。
【００１７】
ここで、移動距離ｓとｓ’の大きさは、送信する電波の送信周期と物標の移動速度によって変わってくるため、許容できる移動距離の範囲は送信周期に依存する。ＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおいて、送信する電波の周波数の時間的変化の様子を図７に示す。波形３５、３６は、それぞれ送信アンテナTx1から送信された電波のアップ期間の波形、ダウン期間の波形を示す。同様に波形３７、３８は、それぞれ送信アンテナTx2から送信された電波のアップ期間の波形、ダウン期間の波形を示す。ホログラフィック合成で用いるのは波形３５と３７であるので、両者の時間間隔Ｔの間に物標が移動する距離がｓ及びｓ’となる。
【００１８】
ここで、物標の移動距離ｓとｓ’を用いた差分移動距離(２ｓ−２ｓ’)を位相差に換算した場合の２物標の相対速度差と位相差との関係を送信周波数が２６６Ｈｚの場合についてプロットした図を図８に示す。図８においては３６０°の周期で同様の直線が現れている。位相差をφとすると、−６０°≦φ≦６０°の範囲であればホログラフィック合成が可能であるが、そのような条件を満たす２物標の相対速度差は、0〜0.33[km/h]の速度V11、1.67〜2.33[km/h]の速度V12、3.67〜4.33[km/h]の速度V13・・・と不連続な値をとる。例えば、相対速度差３[km/h]では位相差が-180°となりホログラフィック合成は成立しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−１５５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記のように、１つの周波数ピークに複数物標が存在していて相対速度差がある場合には、送信アンテナTx1からの電波の送信時からTx2からの電波の送信時までの期間に物標が移動する距離がそれぞれ異なるため総経路長差に差が生じ、ホログラフィック合成ができないという問題が生じていた。さらに、物標の移動によって生じる総経路長差に一定の許容範囲を設定した場合であっても、相対速度差の大きさによっては許容範囲を超えてしまい、ホログラフィック合成を行うことができないという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のホログラフィックレーダは、第１の送信アンテナから物標に対して第１の送信波を送信し、第２の送信アンテナから物標に対して第２の送信波を送信する送信部と、複数の受信アンテナを用いて、第１の送信波の物標からの反射波である第１の反射波と、第２の送信波の物標からの反射波である第２の反射波とを受信する受信部と、第１の送信波を送信してから第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する送信波制御部と、これまでの検出状況、即ち送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から各周波数ピークに含まれる物標の相対速度を求め、物標が複数であった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択し、選択した送信周期で第１の送信波及び第２の送信波を送信した場合の第１の反射波と第２の反射波とを合成して物標の検出を行う方位演算部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のホログラフィックレーダは、複数の物標が異なる速度で移動している場合であっても、ホログラフィック合成が成立する可能性を高めることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のホログラフィックレーダの構成図である。
【図２】ホログラフィックレーダを構成する送信アンテナ及び受信アンテナの構成図である。
【図３】ホログラフィック合成法の説明図である。
【図４】ホログラフィック合成法の説明図である。
【図５】物標が移動した場合におけるホログラフィック合成法の説明図である。
【図６】物標が移動した場合におけるホログラフィック合成における総経路長差を示す表である。
【図７】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおける送信波の波形図である。
【図８】送信周波数が２６６Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す図である。
【図９】本発明のホログラフィックレーダの構成図である。
【図１０】ＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおける送信波及び受信波の周波数の時間依存性を示した図、並びに送信波及び受信波の差信号であるビート信号の時間依存性を示した図である。
【図１１】ＵＰ側及びＤＯＷＮ側の周波数スペクトラムを示した図、並びに周波数スペクトラムにおけるピーク情報に基づいて得られた角度スペクトラムを示す図である。
【図１２】本発明の実施例１のホログラフィックレーダの動作方法のフローチャートである。
【図１３】送信周波数が４５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す図である。
【図１４】送信周波数が６５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す図である。
【図１５】送信周期を変えた場合の送信波の波形図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るホログラフィックレーダの動作方法のフローチャートである。
【図１７】送信のタイミングを変えた場合の送信波の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係るホログラフィックレーダについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【実施例１】
【００２５】
図９に本発明の実施例１に係るホログラフィックレーダの構成図を示す。送信部Ｓは、ＦＭ−ＣＷ波である送信信号を生成する発振器５及び信号生成部１５を備えており、生成した送信信号を用いて、第１の送信アンテナ１ａから物標（図示せず）に対して第１の送信波２ａを送信し、第２の送信アンテナ１ｂから物標に対して第２の送信波２ｂを送信する。第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の切り換えはスイッチＳＷによって行われる。スイッチＳＷは送信波制御部５０から周期Ｔ（図７参照）で出力される切り替え信号によって制御される。第１の送信波２ａの物標からの反射波である第１の反射波４ａ、４ｂ、・・・、４ｎと、第２の送信波２ｂの物標からの反射波である第２の反射波４ａ、４ｂ、・・・、４ｎとを受信アンテナ部Ｒに設けられた受信アンテナ３ａ、３ｂ、・・・、３ｎからなる受信アンテナ群３で受信する。例えば、図１０（ａ）に示すように信号生成部１５が出力する三角波の１周期毎に第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂが切り換えられ、第１の送信波２ａと第２の送信波２ｂが交互に送信される。
【００２６】
受信アンテナ群３で受信した信号は、受信部Ｒに入力される。受信部Ｒは、ミキサ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎ、及びＡ／Ｄ変換器８ａ、８ｂ、・・・、８ｎを備えている。ミキサ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎは、受信アンテナ群３からの受信信号を発振器５からの送信信号と混合して、送信信号と受信信号との差信号であるビート信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器８ａ、８ｂ、・・・、８ｎは、ミキサ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎからのビート信号をデジタル受信信号に変換し、信号処理部１０に供給する。
【００２７】
信号処理部１０は、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）回路９、方位演算部１１、距離・相対速度演算部１２を備えている。ＦＦＴ回路９に供給された各受信アンテナのデジタル受信信号は、各受信アンテナ毎に、かつ三角波のＵＰ区間、ＤＯＷＮ区間毎にＦＦＴ処理即ち高速フーリエ変換により周波数分析されて図１１（ａ）、（ｂ）に示すようなＵＰ側とＤＯＷＮ側の周波数スペクトラムが得られる。他の受信アンテナについては同じ物標の反射波が受信されるため、周波数スペクトラムの形、ピーク周波数はＵＰ側、ＤＯＷＮ側共に図１１（ａ）、（ｂ）と同じであり、同じピーク周波数の位置に同じ電力値を持つ周波数スペクトラムが得られる。但し、受信アンテナに応じて物標の反射波の位相が異なるため受信アンテナ間で同じ周波数に位置するピークは位相情報が異なる。
【００２８】
ＦＦＴ回路９で得られた受信アンテナ毎の各ピーク情報、即ち周波数、電力、位相等の情報が、方位演算部１１に供給される。通常、図１１（ａ）、（ｂ）に示す各ピークには複数の物標の情報が含まれている。方位演算部１１は、本発明のホログラフィック合成法により合成を行った上で、最尤推定法やＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法などを用いて周波数ピーク情報から物標を分離して角度を推定する。即ち、各受信アンテナから得られた各周波数スペクトラムにおいて周波数が等しいｎ個のピーク情報を基にホログラフィック合成を行い、所定の角度推定方式により図１１（ｃ）に示すような角度スペクトラムを演算により求める。そして角度スペクトラムにおいて所定レベル以上のピークの角度を物標の角度として算出し、物標情報（角度スペクトラムにおける角度と電力、および周波数スペクトラムにおけるピーク周波数）を距離・相対速度演算部１２に供給する。図１１（ｃ）はダウン側ピークＰｄ１にθ1、θ2の角度に位置する２つの物標が存在することを示している。尚、図１１（ｃ）では、ダウン側ピークＰｄ１の角度スペクトラムに対応するＵＰ側ピークの角度スペクトラムを重ねて表示している。
【００２９】
本実施例では、角度推定に用いる周波数ピーク情報として図１０（ａ）に示す連続する第１の送信波２ａおよび第２の送信波２ｂに対して得られた２周期分の周波数ピーク情報を用いて図２乃至図６で説明したホログラフィック合成法により物標の角度を推定する。
【００３０】
以上の処理により、ＵＰ側及びＤＯＷＮ側の周波数ピークそれぞれが１または複数の物標に分離され角度、電力、周波数を持つ物標情報として距離・相対速度演算部１２に出力される。
【００３１】
距離・相対速度演算部１２ではＵＰ側の物標情報とＤＯＷＮ側の物標情報から角度、電力の近いもの同士ペアリングが行われ、そのＵＰ周波数とＤＯＷＮ周波数から物標の距離及び速度が、ＵＰ側の角度とＤＯＷＮ側の角度の平均値から物標の角度が求められ、目標物標情報として出力される。
【００３２】
送信波制御部５０は、第１の送信波を送信してから第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する送信波制御信号を出力する。例えば、１回目の送信周波数を２６６Ｈｚとし、２回目の送信周波数を４５０Ｈｚとし、３回目の送信周波数を６５０Ｈｚとする。送信波制御部５０は、これら３種類の送信周波数を切り換えながら連続的に送信する。
【００３３】
方位演算部１１は、これまでの検出状況、即ち前回において送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から求めた各周波数ピークに含まれる物標の相対速度を距離・相対速度演算部１２から読み出し、１つの周波数ピークに物標が複数あった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択する。例えば、算出した相対速度差に基づいてそれぞれの送信周波数で生じる位相誤差の計算をした結果が、送信周波数２６６Ｈｚで送信した場合の位相差の絶対値の大きさが７５°、送信周波数４５０Ｈｚで送信した場合の位相差の絶対値の大きさが３０°、送信周波数６５０Ｈｚで送信した場合の位相差の絶対値の大きさが１３０°であった場合は、位相差の最も小さい送信周波数４５０Ｈｚを選択する。
【００３４】
方位演算部１１は、選択した送信周期で第１の送信波及び第２の送信波を送信した場合の第１の反射波と第２の反射波とを合成して前述したホログラフィック合成法により物標の検出を行う。
【００３５】
次に、本発明のホログラフィックレーダの動作方法について、図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２は方位演算部１１が行う処理を示す。この処理は図１１に示したピーク周波数毎に行われる。まず、ステップＳ１０１において、角度推定を行う今回の周波数ピークに対し、前回の対応する周波数ピーク（今回のピーク周波数に最も近い前回の周波数ピークを選択）で求められた物標の相対速度を距離・相対速度演算部１２から読み出す。換言すれば、これまでの検出状況、即ち送信波を複数回送信した場合の物標からの反射波の検出状況から各周波数ピークに含まれる物標の相対速度を求める。
【００３６】
尚、今回の演算において前回演算した物標のデータを用いるのは、前回と今回において物標の相対速度にほとんど差がないと考えられるためである。今回の演算において、ホログラフィック合成法を用いず角度推定を行い、ペアリングすることで物標の相対速度を求めてもよい。
【００３７】
ステップＳ１０２において、前回の１つの周波数ピークに複数物標があったか否かを判断し、複数物標があった場合にステップＳ１０３でその相対速度差を算出する。なお、単体の場合は送信周波数を選択する必要はないので、ステップＳ１０８において、例えば送信周波数２６６Ｈｚを選択してしまえばよい。次に、ステップＳ１０４において、送信周波数２６６Ｈｚで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、ステップＳ１０３で算出した相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１５に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。送信周波数２６６Ｈｚで送信される期間は６１で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号６１ａ、ダウンチャープ信号６１ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号６１ｃ、ダウンチャープ信号６１ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔Ｔ11は送信周波数２６６Ｈｚの逆数に相当する。図８に送信周波数が２６６Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す。図８に示す特性を表すデータは図示せぬメモリに予め記憶されている。ホログラフィック合成が可能な位相差φの範囲は、経験上−６０°≦φ≦６０°の範囲であるが、そのような条件を満たす相対速度差は、0〜0.33[km/h]の速度V11、1.67〜2.33[km/h]の速度V12、3.67〜4.33[km/h]の速度V13・・・と不連続な値をとる。
【００３８】
次に、ステップＳ１０５において、送信周波数４５０Ｈｚで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、ステップＳ１０３で算出した相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１５に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。送信周波数４５０Ｈｚで送信される期間は６２で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号６２ａ、ダウンチャープ信号６２ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号６２ｃ、ダウンチャープ信号６２ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂからの電波の送信の時間間隔Ｔ12は送信周波数４５０Ｈｚの逆数に相当する。図１３に送信周波数が４５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す。図１３に示す特性を表すデータは図示せぬメモリに予め記憶されている。ホログラフィック合成が可能な位相差φの範囲は、経験上−６０°≦φ≦６０°の範囲であるが、そのような条件を満たす相対速度差は、0〜0.67[km/h]の速度V21、3.33〜4.67[km/h]の速度V22、7.33〜8.67[km/h]の速度V23・・・と不連続な値をとる。
【００３９】
次に、ステップＳ１０６において、送信周波数６５０Ｈｚで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１５に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。送信周波数６５０Ｈｚで送信される期間は６３で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号６３ａ、ダウンチャープ信号６３ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号６３ｃ、ダウンチャープ信号６３ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂからの電波の送信の時間間隔Ｔ13は送信周波数６５０Ｈｚの逆数に相当する。図１４に送信周波数が６５０Ｈｚの場合の相対速度差と位相差との関係を示す。図１４に示す特性を表すデータは図示せぬメモリに予め記憶されている。ホログラフィック合成が可能な位相差φの範囲は、経験上−６０°≦φ≦６０°の範囲であるが、そのような条件を満たす相対速度差は、0〜1.0[km/h]の速度V31、5.0〜7.0[km/h]の速度V32、7.33〜8.67[km/h]の速度V23・・・と不連続な値をとる。
【００４０】
次に、ステップＳ１０７において、位相差の絶対値の大きさが最小となる送信周波数を決定する。例えば、角度推定を実施しようとしている周波数ピークに物標が２つ存在していてその相対速度差が１１[km/h]の場合について説明する。まず、送信周期２６６Ｈｚで送信した場合の受信データがホログラフィック合成に採用できるか否かを検討する。図８からわかるように、相対速度差１１[km/h]における位相差は１８０°（または−１８０°）であり、送信周期４５０Ｈｚで送信した場合は、図１３を参照すると相対速度差１１[km/h]における位相差は９０°であり、送信周期６５０Ｈｚで送信した場合は、図１４を参照すると相対速度差１１[km/h]における位相差は６０°であるので、位相差の絶対値が６０°以下である送信周期６５０Ｈｚで送信した場合のデータをホログラフィック合成に採用するデータと決定する。なお、位相差の絶対値が６０°以下（又は−６０°以上）のデータが複数ある場合は、より０°に近いものを採用する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０９において、送信周波数６５０Ｈｚで受信したデータを用いてホログラフィック合成を行い、従来と同様の方法により角度推定処理を行う。
【００４２】
本発明によれば、送信周波数を２６６Ｈｚ、４５０Ｈｚ、６５０Ｈｚと３通りに変えて電波を送信しているので、ホログラフィック合成が可能な位相差の絶対値の許容範囲を６０°以下とすると、全体の相対速度差の７６．７％の範囲でホログラフィック合成を行うことができ、２６６Ｈｚ単独の場合に比べて、ホログラフィック合成を行うことができる範囲を４２％増加させることができる。
【００４３】
本実施例では、送信周波数を３回にわたって変化させて電波を送信する例を示したが、送信回数は３回には限られず、２回でもよいし、４回以上でもよい。さらに本実施例では送信周波数を２６６、４５０、６５０Ｈｚと変化させた例を示したが、周波数の値はこれらには限られない。
【００４４】
なお、本実施例では、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の周波数を変化させることにより、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する例を示したが、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の周波数を異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定するようにしてもよい。例えば、送信周波数２６６Ｈｚで送信した場合に、２つの物標の相対速度差が１１[km/h]であることが分かったとする。この場合、図８からわかるように、２６６Ｈｚでは位相差φが１８０°であり、ホログラフィック合成が可能な−６０°≦φ≦６０°の範囲に入らない。次に、送信周波数４５０Ｈｚでの送信を検討すると、図１３から相対速度差１１[km/h]における位相差φは９０°であり依然として、ホログラフィック合成はできない。次に、送信周波数６５０Ｈｚでの送信を検討すると、図１４から相対速度差１１[km/h]における位相差φは６０°であり、ホログラフィック合成が可能な−６０°≦φ≦６０°の範囲に入り、ホログラフィック合成が可能であることがわかる。このようにして、複数の物標の相対速度差が既知である場合には、相対速度差から送信周波数を決定するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施例２のホログラフィックレーダの動作方法について、図１６のフローチャートを用いて説明する。本実施例では、送信周波数を変える代わりに送信のタイミングを変えて電波を送信する点を特徴としている。実施例２においても、図１２のステップＳ１０１、Ｓ１０３は同じであり、ステップＳ１０３の後に図１６の処理が実行される。まず、ステップＳ２０１において、第１の送信タイミングで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１７に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。第１の送信タイミングで送信される期間は７１で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号７１ａ、ダウンチャープ信号７１ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号７１ｃ、ダウンチャープ信号７１ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔はＴ21である。ここで、Ｔ21の逆数から求められる周波数が６５０Ｈｚであるとすると、相対速度差と位相差との関係は図１４の波形と同様となり、ホログラフィック合成が可能な位相差φの条件−６０°≦φ≦６０°を満たす相対速度差は、0〜1.0[km/h]の速度V31、5.0〜7.0[km/h]の速度V32、7.33〜8.67[km/h]の速度V33・・・と不連続な値をとる。
【００４６】
次に、ステップＳ２０２において、第２の送信タイミングで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１７に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。第２の送信タイミングで送信される期間は７２で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号７２ａ、ダウンチャープ信号７２ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号７２ｃ、ダウンチャープ信号７２ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔はＴ22である。ここで、波形７２ａ〜７２ｄは実施例１の波形７１ａ〜７１ｄと同様であるが、電波を送信しない期間７２ｅを設けることにより、Ｔ22＞Ｔ21となっている。ここで、Ｔ22の逆数から求められる周波数が４５０Ｈｚであるとすると、相対速度差と位相差との関係は図１３の波形と同様となり、ホログラフィック合成が可能な位相差φの条件−６０°≦φ≦６０°を満たす相対速度差は、0〜0.67[km/h]の速度V21、3.33〜4.67[km/h]の速度V22、7.33〜8.67[km/h]の速度V23・・・と不連続な値をとる。
【００４７】
次に、ステップＳ２０３において、第３の送信タイミングで第１の送信アンテナ１ａ及び第２の送信アンテナ１ｂから物標に向かって電波を送信したときの相対速度差と位相差との関係を示す特性を基に、相対速度差から差分移動距離を計算してそれを位相差に換算する。図１７に第１及び第２の送信アンテナから送信される電波の波形を示す。第３の送信タイミングで送信される期間は７３で示された期間であり、第１の送信アンテナ１ａから送信される電波のアップチャープ信号７３ａ、ダウンチャープ信号７３ｂ、第２の送信アンテナ１ｂから送信される電波のアップチャープ信号７３ｃ、ダウンチャープ信号７３ｄから構成される。第１の送信アンテナ１ａと第２の送信アンテナ１ｂの電波の送信の時間間隔はＴ23である。ここで、波形７３ａ〜７３ｄは実施例１の波形７１ａ〜７１ｄと同様であるが、電波を送信しない期間７３ｅを設けることにより、Ｔ23＞Ｔ21となっている。ここで、Ｔ23の逆数から求められる周波数が２６６Ｈｚであるとすると、相対速度差と位相差との関係は図８の波形と同様となり、ホログラフィック合成が可能な位相差φの条件−６０°≦φ≦６０°を満たす相対速度差は、0〜0.33[km/h]の速度V11、1.67〜2.33[km/h]の速度V12、3.67〜4.33[km/h]の速度V13・・・と不連続な値をとる。
【００４８】
次に、ステップＳ２０４において、位相差の絶対値の大きさが最小となる送信周波数を決定する。例えば、物標の相対速度差が１１[km/h]の場合について説明する。まず、第１の送信タイミングで送信した場合の受信データがホログラフィック合成に採用できるか否かを検討する。第１の送信タイミングで送信した場合は、図１４から相対速度差１１[km/h]における位相差は６０°であり、第２の送信タイミングで送信した場合は、図１３から相対速度差１１[km/h]における位相差は９０°であり、第３の送信タイミングで送信した場合は、図１２から相対速度差１１[km/h]における位相差は１８０°（または−１８０°）であり、位相差が最小となる第１の送信タイミングで送信した場合のデータをホログラフィック合成に採用するデータと決定する。
【００４９】
次に、ステップＳ２０５において、第１の送信タイミングで受信したデータを用いてホログラフィック合成を行い、従来と同様の方法により角度推定処理を行う。
【００５０】
本発明によれば、送信タイミングを３通りに変えて電波を送信しているので、送信タイミングを変えない場合に比べて、広い範囲の相対速度差においてホログラフィック合成を行うことにより、物標の検出を正確に行うことができる確率を高めることができる。
【００５１】
本実施例では、送信タイミングを３回にわたって変化させて送信する例を示したが、送信タイミングを変える回数は３回には限られず、２回でもよいし、４回以上でもよい。
【００５２】
なお、本実施例では、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の送信のタイミングを変化させることにより、第１の送信波及び第２の送信波を複数回送信するように第１の送信アンテナ及び第２の送信アンテナを制御する例を示したが、送信波制御部５０が、第１の送信波及び第２の送信波の送信のタイミングを異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定するようにしてもよい。例えば、第１の送信タイミング（送信周波数６５０Ｈｚに相当）で送信した場合に、２つの物標の相対速度差が１０[km/h]であることが分かったとする。この場合、図１４からわかるように、位相差φが１２０°であり、ホログラフィック合成が可能な−６０°≦φ≦６０°の範囲に入らない。次に、第２の送信タイミング（送信周波数４５０Ｈｚに相当）での送信を検討すると、図１３から相対速度差１０[km/h]における位相差φは１８０°であり依然として、ホログラフィック合成はできない。次に、第３の送信タイミング（送信周波数２６６Ｈｚに相当）での送信を検討すると、図８から相対速度差１０[km/h]における位相差φは０°であり、ホログラフィック合成が可能な−6０°≦φ≦６０°の範囲に入り、ホログラフィック合成が可能であることがわかる。このようにして、複数の物標の相対速度差が既知である場合には、相対速度差から送信のタイミングを決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ 第１の送信アンテナ
１ｂ 第２の送信アンテナ
２ａ 第１の送信波
２ｂ 第２の送信波
３ 受信アンテナ群
３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ 受信アンテナ
４ａ、４ｂ、・・・、４ｎ 反射波
５ 発振器
７ａ、７ｂ、・・・、７ｎ ミキサ
８ａ、８ｂ、・・・、８ｎ Ａ／Ｄ変換器
９ ＦＦＴ回路
１０ 信号処理部
１１ 方位演算部
１２ 距離・相対速度演算部
１５ 信号生成部
５０ 送信波制御部
Ｓ 送信部
Ｒ 受信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の送信アンテナから物標に対して第１の送信波を送信し、第２の送信アンテナから前記物標に対して第２の送信波を送信する送信部と、
複数の受信アンテナを用いて、前記第１の送信波の前記物標からの反射波である第１の反射波と、前記第２の送信波の前記物標からの反射波である第２の反射波とを受信する受信部と、
前記第１の送信波を送信してから前記第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、前記第１の送信波及び前記第２の送信波を複数回送信するように前記第１の送信アンテナ及び前記第２の送信アンテナを制御する送信波制御部と、
前記送信波を複数回送信した場合の前記物標からの反射波の検出状況から求められる各周波数ピークに含まれる物標の相対速度に基づき、前記物標が複数であった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択し、前記選択した送信周期で第１の送信波及び第２の送信波を送信した場合の第１の反射波と第２の反射波とを合成して前記物標の検出を行う方位演算部と、
を有することを特徴とするホログラフィックレーダ。
【請求項２】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の周波数を変化させることにより、前記送信周期を変える、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項３】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の送信のタイミングを変化させることにより、前記送信周期を変える、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項４】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の周波数を異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定する、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項５】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の送信のタイミングを異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定する、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項１】
第１の送信アンテナから物標に対して第１の送信波を送信し、第２の送信アンテナから前記物標に対して第２の送信波を送信する送信部と、
複数の受信アンテナを用いて、前記第１の送信波の前記物標からの反射波である第１の反射波と、前記第２の送信波の前記物標からの反射波である第２の反射波とを受信する受信部と、
前記第１の送信波を送信してから前記第２の送信波を送信するまでの時間間隔である送信周期を変えて、前記第１の送信波及び前記第２の送信波を複数回送信するように前記第１の送信アンテナ及び前記第２の送信アンテナを制御する送信波制御部と、
前記送信波を複数回送信した場合の前記物標からの反射波の検出状況から求められる各周波数ピークに含まれる物標の相対速度に基づき、前記物標が複数であった場合にその相対速度差から最も適している送信時間間隔の送信周期を選択し、前記選択した送信周期で第１の送信波及び第２の送信波を送信した場合の第１の反射波と第２の反射波とを合成して前記物標の検出を行う方位演算部と、
を有することを特徴とするホログラフィックレーダ。
【請求項２】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の周波数を変化させることにより、前記送信周期を変える、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項３】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の送信のタイミングを変化させることにより、前記送信周期を変える、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項４】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の周波数を異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定する、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【請求項５】
前記送信波制御部は、前記第１の送信波及び前記第２の送信波の送信のタイミングを異なる速度で移動する複数の物標の相対速度差によって決定する、請求項１に記載のホログラフィックレーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２０２９５５（Ｐ２０１２−２０２９５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０６０６（Ｐ２０１１−７０６０６）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]