レーダ装置及びターゲット検出方法
【課題】本発明は、近距離におけるターゲットの検出を高速で行うことを可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のアンテナ（Ａ１〜Ａ６）と、複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部（３０）と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナから電波を送信する送信部（４１）と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナによって送信された電波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部（４３）と、受信信号に基づいた角度サーチ又は前記受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う信号処理部（５０）を有することを特徴とするレーダ装置（１）。
【解決手段】複数のアンテナ（Ａ１〜Ａ６）と、複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部（３０）と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナから電波を送信する送信部（４１）と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナによって送信された電波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部（４３）と、受信信号に基づいた角度サーチ又は前記受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う信号処理部（５０）を有することを特徴とするレーダ装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置及びターゲット検出方法に関し、特にデジタルマルチビーム形成（Digital Beam Forming）を用いて受信走査を行うレーダ装置及びその様なレーダ装置におけるターゲット検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルマルチビーム形成を用いて受信走査を行うレーダ装置は、１つの送信アンテナと複数の受信アンテナから構成され、該送信アンテナから電波を送信し、送信された電波の反射波を複数のアンテナで受信する。
【０００３】
しかしながら、この構成によるレーダ装置では、受信アンテナの数に一致する数の受信部が必要であり、走査精度を向上するためには、多数の受信部を備えなければならない。そのため、受信部の数が増えるに従い、その重量及びサイズが大きくなり、しかも、多大な電力を必要とするという問題点があった。
【０００４】
そこで、１つの信号処理部と、アレイアンテナと、アレイアンテナの切り替え行うスイッチを備え、アレイアンテナが受信するポートをスイッチによって制御することにより、４チャンネル分のアレイアンテナ且つ６個分のアンテナスペースによって、１１チャンネルを実現し、デジタルマルチビーム形成の精度を向上させることを可能とするレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、４チャンネル分のアレイアンテナで１１チャンネルを実現するためには、１１チャンネル分のデータを揃えるための時間と、角度推定のための信号処理の時間とが必要となり、近距離におけるターゲットの検出を高速で行うことが困難であった。
【０００７】
また、レーダ装置の検出範囲は、アンテナ１チャンネル分の能力で決まるため、４チャンネル分のアレイアンテナで１１チャンネルを実現する場合には、高利得で広い検出範囲を有するように構成することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することが可能なレーダ装置及びターゲット検出方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、近距離におけるターゲットの検出を高速で行うことを可能とするレーダ装置及びターゲット検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係るレーダ装置では、複数のアンテナと、複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナから電波を送信する送信部と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナによって送信された電波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、受信信号に基づいた角度サーチ又は受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う信号処理部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るターゲット検出方法では、アンテナ切替部によって切り替えられた複数のアンテナから電波を送信し、アンテナ切替部によって切り替えられた複数のアンテナによって送信された反射波を受信して受信信号を出力し、受信信号に基づいた角度サーチ又は受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法では、角度サーチとデジタルビーム形成とを切替えて実施するので、ターゲットの最適な検出を行うことが可能となった。
【００１３】
また、本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法では、近距離に対応して角度サーチを行う場合には、緊急に対応しなければならない、近距離に存在するターゲットを短時間で検出することが可能となった。
【００１４】
さらに、本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法では、デジタルビーム形成を行う場合に利用される、異なる間隔を有する４つのアンテナに空きスペースにアンテナを追加するだけで、レーダ装置のサイズを大きくする必要も、コストを大きく上げる必要もなく、角度サーチにおける検出範囲を広くすることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して、本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、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。
【００１６】
図１は、本発明に係るレーダ装置１の概略構成を示したブロック図である。
【００１７】
レーダ装置１は、送信した電波に係る反射波の受信走査をデジタルマルチビーム形成により行い障害物や先行車両等のターゲット検出を行うとともに、角度サーチによるターゲットの検出を行うために、車両２に装備されている。また、レーダ装置１は、アンテナ部１０、遅延部２０、アンテナ切替スイッチ３０、高周波部４０、信号処理部５０等から構成される。また、レーダ装置１は車両２に配置されている車速センサ６０と接続されている。
【００１８】
アンテナ部１０は、アレイ状に配置された送受信共用の複数のアンテナＡ１〜Ａ６を有しており、アンテナＡ１〜Ａ６は、図１に示すように、連続する６つのアンテナポジションに配置されている。アンテナＡ１〜Ａ６は、例えば、指向性、利得などのアンテナ特性がいずれも同一であることが好ましく、検出領域全体に電波を照射できる指向性を有しているものを使用する。また、アンテナＡ１〜Ａ６は、その送受信面が一直線上になるように一列に配置されている。
【００１９】
遅延部２０は、アンテナＡ１〜Ａ６のそれぞれと接続された遅延回路２１〜２６を有している。遅延回路２１〜２６は、後述する角度サーチにおいて、電波のビーム角度を調整するために、所定の位相差を発生するように予め設定されている。
【００２０】
アンテナ切替スイッチ３０は、デジタルマルチビーム形成においては、６つのアンテナＡ１〜Ａ６の内の４つのアンテナで１１チャンネルを実現するように、信号処理部５０によって制御される。また、アンテナ切替スイッチ３０は、角度サーチにおいては、６つのアンテナＡ１〜Ａ６の内の２つのアンテナを切替えて利用することによって、６つ種類のビームを出力できるように、信号処理部５０によって制御される。なお、アンテナ切替スイッチ３０は、例えば、１入力２切換出力（ＳＰＤＴ）又は１入力３切換出力（ＳＰ３Ｔ）の単位スイッチをトーナメント形式で組み合わせることによって実現することができる。また、単位スイッチとしては、ＭＭＩＣ（マイクロ波モノシリック集積回路）又はＨＩＣ（ハイブリッド集積回路）などの平面回路型の高周波スイッチが用いられる。
【００２１】
高周波部４０は、７６ＧＨｚ帯の高周波信号を出力するＶＣＯ４２を有する送信部４１と、送信部４１から出力された送信信号による電波の反射波を受信した受信信号を入力する受信部４３とを含んでいる。また、受信部４３は、ＶＣＯ４２からの発振信号と同期している。
【００２２】
信号処理部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含んで構成され、アンテナ切替スイッチ３０及び高周波部４０等を制御して、受信部から伝送された受信信号に基づき、デジタルマルチビーム形成による角度推定又は角度サーチによる測角を行い、ターゲットの検出結果を出力する。なお、信号処理部５０は、ターゲットの検出結果を車両のＡＣＣ（車間距離制御）用のＥＣＵ等へ出力するように構成しても良いし、信号処理部５０自体が車両のＡＣＣ（車間距離制御）用のＥＣＵと兼用されていても良く、その場合には、ターゲット検出結果に基づいて、ＰＣＳ（プリクラッシュ・セーフティ）処理等を行う。
【００２３】
車速センサ６０は、レーダ装置１が搭載されている車両２に配置され、車両の移動速度に対応した車速パルスを信号処理部５０へ出力するように構成されている。信号処理部５０では、車速センサ６０からの車速パルスに基づいて、車両の速度を判定し、車両の速度に応じて、デジタルマルチビーム形成による角度推定又は角度サーチによる測角の何れを実施するかの切り替えを行う。
【００２４】
次に、デジタルマルチビーム形成による角度推定について説明する。
【００２５】
図２及び図３は、デジタルマルチビーム形成による角度推定における、レーダ装置１のアンテナ動作原理を説明するための図である。図２及び図３に示されるように、アンテナＡ１とＡ２の配置間隔をｄとしたとき、アンテナＡ２とＡ４、そして、アンテナＡ４とＡ６の配置間隔は、アンテナＡ１とＡ２の配置間隔ｄの２倍である２ｄとした。
【００２６】
図２は、アンテナＡ１から送信信号Ｔ１によって電波が送信された場合を示している。なお、図中で網掛けされた三角形が、電波を送信するために選択された基準アンテナである。
【００２７】
基準アンテナＡ１から送信された電波は、目標物で反射され、その反射波がアンテナ部１０に戻ってくる。レーダの中心方向に対して、角度θの方向から到来する電波を、図のように配列されたアンテナ部１０の４個のアンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６で受信する。アンテナＡ１に対する反射波Ｒ１１の伝搬経路長を基準とすると、アンテナＡ２に係る反射波Ｒ１２、アンテナＡ４に係る反射波Ｒ１４、アンテナＡ６に係る反射波Ｒ１６に対する各伝搬経路長は、図に示すように、夫々、ｐ、３ｐ、５ｐだけ長くなる。但し、ｐ＝ｄsinθである。したがって、その分だけ、アンテナＡ２、Ａ４、Ａ６に到達する各反射波Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１６は、アンテナＡ１に到達する反射波Ｒ１１よりも遅れる。
【００２８】
各反射波の到来時間が、アンテナによって異なるため、受信信号Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６の夫々の位相は、受信信号Ｓ１１の位相に対して、（２πｄsinθ）／λ、（６πｄsinθ）／λ、（１０πｄsinθ）／λの遅れ量だけ遅れたものとなる。即ち、アンテナＡ１を基準アンテナとした場合、アンテナＡ１についての位相差０、アンテナＡ２についての位相差（２πｄsinθ）／λ、アンテナＡ４についての位相差（６πｄsinθ）／λ、アンテナＡ６についての位相差（１０πｄsinθ）／λにとなる。
【００２９】
図３は、アンテナＡ２から送信信号Ｔ２によって電波が送信された場合を示している。なお、図中で網掛けされた三角形が、電波を送信するために選択された基準アンテナである。
【００３０】
基準アンテナＡ２から送信信号Ｔ２に係る電波が送信される。送信アンテナＡ２から送信された電波は、目標物で反射され、その反射波がアンテナ部１０に戻ってくる。図２と同様に、レーダの中心方向に対して、角度θの方向から到来する反射波を、アンテナ部１０の４個のアンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６で受信する。アンテナＡ１に対する反射波Ｒ２１の伝搬経路長を基準とすると、アンテナＡ２に係る反射波Ｒ２２、アンテナＡ４に係る反射波Ｒ２４、アンテナＡ６に係る反射波Ｒ２６に対する各伝搬経路長は、図に示すように、夫々、ｐ、３ｐ、５ｐだけ長くなる。但し、ｐ＝ｄsinθである。
【００３１】
図３の場合には、図２の場合とは異なり、基準アンテナは、アンテナＡ１からアンテナＡ２にシフトされているので、ここでは、アンテナＡ２における反射波到来のタイミングを基準にすることになる。そのため、図２の場合に比較して、アンテナＡ１からアンテナＡ２にシフトした分だけ、反射波の各アンテナへの到来位置が横方向にずらされたことになる。
【００３２】
アンテナＡ２に係る反射波Ｒ２２による受信信号Ｓ２２を基準にすると、アンテナＡ１に係る受信信号Ｓ２２の位相は、（２πｄsinθ）／λだけ進んでいることになる。また、アンテナＡ４、Ａ６に到達する各反射波Ｒ２４、Ｒ２６による受信信号Ｓ２４、Ｓ２６の位相は、アンテナＡ２で受信された受信信号Ｓ２２の位相よりも遅れていることになるので、遅れ量は、夫々、（４πｄsinθ）／λ、（８πｄsinθ）／λとなる。即ち、アンテナＡ２を基準アンテナとした場合、アンテナＡ１についての位相差−（２πｄsinθ）／λ、アンテナＡ２についての位相差０、アンテナＡ４についての位相差（４πｄsinθ）／λ、アンテナＡ６についての位相差（８πｄsinθ）／λとなる。
【００３３】
前述した図２及び図３に示す例は一例であるが、このようにアンテナ切替スイッチ３０によって、基準アンテナ及び受信アンテナを切替えることによって、４つのアンテナを利用して１１チャンネル分のデータを収集することが可能となる。
【００３４】
図４は、レーダ装置１におけるアンテナシーケンスを説明するための図である。
【００３５】
図４に示す１区間目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ１となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ２においてチャンネル７についての位相差データを取得し、アンテナ４においてチャンネル９についての位相差データを取得し、アンテナ６においてチャンネル１１についての位相差データを取得する。
【００３６】
次の２区画目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ２となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ１においてチャンネル５についての位相差データを取得し、アンテナ４においてチャンネル８についての位相差データを取得し、アンテナ６においてチャンネル１０についての位相差データを取得する。
【００３７】
次の３区画目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ４となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ１においてチャンネル３についての位相差データを取得し、アンテナ２においてチャンネル４についての位相差データを取得し、アンテナ６においてチャンネル８についての位相差データを取得する。
【００３８】
最後の４区画目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ６となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ１においてチャンネル１についての位相差データを取得し、アンテナ２においてチャンネル２についての位相差データを取得し、アンテナ４においてチャンネル４についての位相差データを取得する。チャンネル６は、基準アンテナ自身であるので、位相差データは常に「０」であり、特別に測定は行わない。
【００３９】
以上のような４区画によるアンテナシーケンスを行うことによって、アンテナ部１０の６つのアンテナの内、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６を利用して、１１チャンネル分の位相差データを取得することができる。
【００４０】
信号処理部５０は、図４に示すアンテナシーケンスを行うことによって、１１チャンネル分の位相差データを取得した後、デジタルマルチビーム形成（又は高分解演算処理）による反射波の渡来角度推定を行い、特に遠距離における、ターゲットの有無及びターゲットが存在する方向の角度の推定を行う。なお、アンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６の各アンテナには、それぞれ所定の位相差を発生させるための遅延回路２１、２２、２４及び２６が接続されており、各受信信号はそれぞれの遅延回路が発生する位相差の影響を受けるので、信号処理部５０において各遅延回路が発生する位相差を補償するような信号処理が行われる。
【００４１】
次に、レーダ装置１における角度サーチについて説明する。
【００４２】
角度サーチは、アンテナ部１０のアンテナＡ１〜Ａ６の内の２つのアンテナを利用し、遅延回路２０を利用してビーム角度を調整し、方位サーチを行うものである。
【００４３】
図５（ａ）は検知角度方向１００（最左前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ａ）の例では、アンテナＡ１及びアンテナＡ２を用い、アンテナＡ１に対応した遅延回路２１における遅延量をアンテナＡ２に対応した遅延回路２２における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０１を大きく図中左側に傾けて検知角度方向１００方向にビーム１を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ１及び／又はＡ２がビーム１の反射波を受信した場合には、検知角度方向１００方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４４】
図５（ｂ）は検知角度方向１０２（左前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｂ）の例では、アンテナＡ２及びアンテナＡ３を用い、アンテナＡ２に対応した遅延回路２２における遅延量をアンテナＡ３に対応した遅延回路２３における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０３を図中左側に傾けて検知角度方向１０２方向にビーム２を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ２及び／又はＡ３がビーム２の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０２方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４５】
図５（ｃ）は検知角度方向１０４（正面）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｃ）の例では、アンテナＡ３及びアンテナＡ４を用い、アンテナＡ３に対応した遅延回路２３における遅延量とアンテナＡ４に対応した遅延回路２４における遅延量を等しく設定することによって、等位相面１０５をほぼアンテナ部１０の正面側となるように維持して検知角度方向１０４方向にビーム３を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ３及び／又はＡ４がビーム３の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０４方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４６】
図５（ｄ）は検知角度方向１０６（右前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｄ）の例では、アンテナＡ４及びアンテナＡ５を用い、アンテナＡ５に対応した遅延回路２５における遅延量をアンテナＡ４に対応した遅延回路２４における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０７を図中右側に傾けて検知角度方向１０６方向にビーム４を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ４及び／又はＡ５がビーム４の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０６方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４７】
図５（ｅ）は検知角度方向１０８（最右前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｅ）の例では、アンテナＡ５及びアンテナＡ６を用い、アンテナＡ６に対応した遅延回路２６における遅延量をアンテナＡ５に対応した遅延回路２５における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０９を大きく図中右側に傾けて検知角度方向１０８方向にビーム５を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ５及び／又はＡ６がビーム５の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０８方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４８】
図６は、ビームの測角範囲を示す図である。
【００４９】
図６は、アンテナＡ３とＡ４との中心を０度とした場合のビーム１〜ビーム５の強度の一例を示している。本実施形態では、各ビーム幅は１０度、オフセット角は１０度、５つのビームによる検出範囲は、アンテナＡ３とＡ４の中心を０度とした場合に±２５度に設定した。図６に示すように、ビームの数を増加させることによって、検出範囲を広げることが可能となるが、従前のマルチビーム形成を行うための間隔の異なる４つのアンテナの空きスペース（図１のＡ３及びＡ５の位置）にアンテナを２つ増加するだけで６つのアンテナによって検出範囲を広くすることが可能となる。なお、アンテナ自体はプリント配線と同様に作成できるため、４つのアンテナの空きスペースに２つのアンテナを追加しても、コストが大きくさがるものではない。
【００５０】
図７は、角度サーチの場合のアンテナシーケンスを示す図である。
【００５１】
図７に示すように、最初にビーム１を出力するためにアンテナＡ１及びアンテナＡ２を用い（図５（ａ）参照）、次にビーム２を出力するためにアンテナＡ２及びアンテナＡ３を用い（図５（ｂ）参照）、次にビーム３を出力するためにアンテナＡ３及びアンテナＡ４を用い（図５（ｃ）参照）、次にビーム４を出力するためにアンテナＡ４及びアンテナＡ５を用い（図５（ｄ）参照）、最後にビーム５を出力するためにアンテナＡ５及びアンテナＡ６を用いることによって（図５（ｅ）参照）、一連の角度サーチを完了する。
【００５２】
以上説明したように、信号処理部５０は、アンテナ切替スイッチ３０を制御して、所定の２つのアンテナを利用できるように切替えることによって、図７に示すように、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示した５つの方位サーチを順次行い、５つの検知角度方向の何れにターゲットが存在するかを把握する。
【００５３】
図８は、レーダ装置１におけるターゲット検出処理フローの一例を示す図である。
【００５４】
図８に示す検出処理フローは、信号処理部５０が、予めＲＯＭ等に記録されたプログラムに従い、レーダ装置１の各構成要素と協働して実施するものとする。なお、図８に示す検出処理フローが実施される時点で、レーダ装置１の各構成要素には電力が供給され、動作可能な状態に維持されているものとする。
【００５５】
最初に、信号処理部５０は、車速センタ６０から取得した車速パルスに基づいて、レーダ装置１が搭載されている車両の速度を判定する（Ｓ１）。
【００５６】
次に、信号処理部５０は、Ｓ１で判定された車速が低速か否かの判断を行う（Ｓ２）。例えば、車速が６０ｋｍ／ｈ以下の場合には、車両は一般道を走行している可能性が高く、車両から近距離に位置するターゲットを検出することが好ましい。そこで、信号処理部５０は、近距離におけるターゲットを短時間で検出することが可能な角度サーチを実施する。逆に、車両が６０ｋｍ／ｈより大きい場合には、車両が高速で走行しているために、例えばクルージング走行等に合わせて車両から遠距離のターゲットを検出することが好ましい。そこで、信号処理部５０は、遠距離におけるターゲットを正確に検出することが可能なデジタルビーム形成に基づく角度推定を実施する。
【００５７】
Ｓ２において低速（例えば、６０ｋｍ／ｈ以下）と判断された場合には、信号処理部５０は、角度サーチのために、図５（ａ）に示すビーム１による方位サーチ（Ｓ３）〜図５（ｅ）に示すビーム５による方位サーチ（Ｓ７）を実施する。
【００５８】
次に、信号処理部５０が、Ｓ３〜Ｓ７における方位サーチの検出結果に基づいて、角度サーチによる測角結果を出力し（Ｓ８）、一例の処理を終了する。
【００５９】
また、信号処理部５０は、Ｓ２において高速（例えば、６０ｋｍ／ｈより大）と判断された場合には、デジタルビーム形成（ＤＢＦ）のために、図４に示す１区間目の測定を行い、チャンネル７、９及び１１における位相差データを取得する（Ｓ９）。以下、図４に示す２区間目の測定を行ってチャンネル５、８及び１０における位相差データを取得し（Ｓ１０）、図４に示す３区間目の測定を行ってチャンネル３、４及び８における位相差データを取得し（Ｓ１１）、図４に示す４区間目の測定を行ってチャンネル１、２及び４における位相差データを取得する（Ｓ１２）。
【００６０】
次に、信号処理部５０は、Ｓ９〜Ｓ１２によって取得した１１チャンネル分の位相差データを用いたデジタルビーム形成による遠距離におけるターゲットの存在及び／又はターゲットが存在する角度推定を行い、測角結果を出力し（Ｓ１３）、一連の処理を終了する。
【００６１】
本発明に係るレーダ装置１では、図８に示した、車速に応じて、近距離のターゲットに対応した角度サーチによるターゲット検出と、遠距離のターゲットに対応したデジタルビームに基づいたターゲット検出とが切替えて実施される。以下、図８に示した処理フローが、車両等に搭載されたレーダ装置１の動作が開始されてから、所定のタイミングで繰り返し実施されることとなる。
【００６２】
本発明に係るレーダ装置１では、上述したように、近距離と遠距離でターゲットの検出方法が切替えて実施される。遠距離に対応したデジタルビーム形成に対して、近距離に対応した角度サーチでは、測角方法が、領域判定になるため、信号処理演算量が少なく、処理時間の短縮化を図ることができる。したがって、緊急に対応しなければならない、近距離に存在するターゲットを短時間で検出することが可能となった。
【００６３】
また、本発明に係るレーダ装置１では、上述したように、遠距離に対応したデジタルビーム形成を行う場合には、６つのアレイ状に配置されたアンテナの内、間隔が異なる４つのアンテナを利用しているが、短距離に対応した角度サーチを行う場合には、６つのアンテナの全てを利用している。角度サーチの場合には、検出範囲がアレーアンテナの合成で検出角度が決まるため、より広い検出範囲を得ることが可能となった。
【００６４】
さらに、本発明に係るレーダ装置１では、上述したように、従前の間隔の異なる４つのアレイアンテナの空きスペースに、アンテナを２個追加するだけで、レーダ装置のサイズを大きくする必要も、コストを大きく上げる必要もなく、短距離における検出範囲を広くすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係るレーダ装置の概略構成を示す図である。
【図２】アンテナの動作原理を説明するための図（１）である。
【図３】アンテナの動作原理を説明するための図（２）である。
【図４】アンテナシーケンスを説明するための図（１）である。
【図５】角度サーチを説明するための図である。
【図６】ビームの測角範囲を示す図である。
【図７】アンテナシーケンスを説明するための図（１）である。
【図８】検出処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ レーダ装置
１０ アンテナ部
２０ 遅延部
２１、２２、２３、２４、２５、２６ 遅延回路
３０ アンテナ切替スイッチ
４１ 送信部
４２ ＶＣＯ
４３ 受信部
５０ 制御部
６０ 車速センサ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置及びターゲット検出方法に関し、特にデジタルマルチビーム形成（Digital Beam Forming）を用いて受信走査を行うレーダ装置及びその様なレーダ装置におけるターゲット検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルマルチビーム形成を用いて受信走査を行うレーダ装置は、１つの送信アンテナと複数の受信アンテナから構成され、該送信アンテナから電波を送信し、送信された電波の反射波を複数のアンテナで受信する。
【０００３】
しかしながら、この構成によるレーダ装置では、受信アンテナの数に一致する数の受信部が必要であり、走査精度を向上するためには、多数の受信部を備えなければならない。そのため、受信部の数が増えるに従い、その重量及びサイズが大きくなり、しかも、多大な電力を必要とするという問題点があった。
【０００４】
そこで、１つの信号処理部と、アレイアンテナと、アレイアンテナの切り替え行うスイッチを備え、アレイアンテナが受信するポートをスイッチによって制御することにより、４チャンネル分のアレイアンテナ且つ６個分のアンテナスペースによって、１１チャンネルを実現し、デジタルマルチビーム形成の精度を向上させることを可能とするレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、４チャンネル分のアレイアンテナで１１チャンネルを実現するためには、１１チャンネル分のデータを揃えるための時間と、角度推定のための信号処理の時間とが必要となり、近距離におけるターゲットの検出を高速で行うことが困難であった。
【０００７】
また、レーダ装置の検出範囲は、アンテナ１チャンネル分の能力で決まるため、４チャンネル分のアレイアンテナで１１チャンネルを実現する場合には、高利得で広い検出範囲を有するように構成することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することが可能なレーダ装置及びターゲット検出方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、近距離におけるターゲットの検出を高速で行うことを可能とするレーダ装置及びターゲット検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係るレーダ装置では、複数のアンテナと、複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナから電波を送信する送信部と、アンテナ切替部によって切替られたアンテナによって送信された電波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、受信信号に基づいた角度サーチ又は受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う信号処理部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るターゲット検出方法では、アンテナ切替部によって切り替えられた複数のアンテナから電波を送信し、アンテナ切替部によって切り替えられた複数のアンテナによって送信された反射波を受信して受信信号を出力し、受信信号に基づいた角度サーチ又は受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法では、角度サーチとデジタルビーム形成とを切替えて実施するので、ターゲットの最適な検出を行うことが可能となった。
【００１３】
また、本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法では、近距離に対応して角度サーチを行う場合には、緊急に対応しなければならない、近距離に存在するターゲットを短時間で検出することが可能となった。
【００１４】
さらに、本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法では、デジタルビーム形成を行う場合に利用される、異なる間隔を有する４つのアンテナに空きスペースにアンテナを追加するだけで、レーダ装置のサイズを大きくする必要も、コストを大きく上げる必要もなく、角度サーチにおける検出範囲を広くすることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して、本発明に係るレーダ装置及びターゲット検出方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、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。
【００１６】
図１は、本発明に係るレーダ装置１の概略構成を示したブロック図である。
【００１７】
レーダ装置１は、送信した電波に係る反射波の受信走査をデジタルマルチビーム形成により行い障害物や先行車両等のターゲット検出を行うとともに、角度サーチによるターゲットの検出を行うために、車両２に装備されている。また、レーダ装置１は、アンテナ部１０、遅延部２０、アンテナ切替スイッチ３０、高周波部４０、信号処理部５０等から構成される。また、レーダ装置１は車両２に配置されている車速センサ６０と接続されている。
【００１８】
アンテナ部１０は、アレイ状に配置された送受信共用の複数のアンテナＡ１〜Ａ６を有しており、アンテナＡ１〜Ａ６は、図１に示すように、連続する６つのアンテナポジションに配置されている。アンテナＡ１〜Ａ６は、例えば、指向性、利得などのアンテナ特性がいずれも同一であることが好ましく、検出領域全体に電波を照射できる指向性を有しているものを使用する。また、アンテナＡ１〜Ａ６は、その送受信面が一直線上になるように一列に配置されている。
【００１９】
遅延部２０は、アンテナＡ１〜Ａ６のそれぞれと接続された遅延回路２１〜２６を有している。遅延回路２１〜２６は、後述する角度サーチにおいて、電波のビーム角度を調整するために、所定の位相差を発生するように予め設定されている。
【００２０】
アンテナ切替スイッチ３０は、デジタルマルチビーム形成においては、６つのアンテナＡ１〜Ａ６の内の４つのアンテナで１１チャンネルを実現するように、信号処理部５０によって制御される。また、アンテナ切替スイッチ３０は、角度サーチにおいては、６つのアンテナＡ１〜Ａ６の内の２つのアンテナを切替えて利用することによって、６つ種類のビームを出力できるように、信号処理部５０によって制御される。なお、アンテナ切替スイッチ３０は、例えば、１入力２切換出力（ＳＰＤＴ）又は１入力３切換出力（ＳＰ３Ｔ）の単位スイッチをトーナメント形式で組み合わせることによって実現することができる。また、単位スイッチとしては、ＭＭＩＣ（マイクロ波モノシリック集積回路）又はＨＩＣ（ハイブリッド集積回路）などの平面回路型の高周波スイッチが用いられる。
【００２１】
高周波部４０は、７６ＧＨｚ帯の高周波信号を出力するＶＣＯ４２を有する送信部４１と、送信部４１から出力された送信信号による電波の反射波を受信した受信信号を入力する受信部４３とを含んでいる。また、受信部４３は、ＶＣＯ４２からの発振信号と同期している。
【００２２】
信号処理部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含んで構成され、アンテナ切替スイッチ３０及び高周波部４０等を制御して、受信部から伝送された受信信号に基づき、デジタルマルチビーム形成による角度推定又は角度サーチによる測角を行い、ターゲットの検出結果を出力する。なお、信号処理部５０は、ターゲットの検出結果を車両のＡＣＣ（車間距離制御）用のＥＣＵ等へ出力するように構成しても良いし、信号処理部５０自体が車両のＡＣＣ（車間距離制御）用のＥＣＵと兼用されていても良く、その場合には、ターゲット検出結果に基づいて、ＰＣＳ（プリクラッシュ・セーフティ）処理等を行う。
【００２３】
車速センサ６０は、レーダ装置１が搭載されている車両２に配置され、車両の移動速度に対応した車速パルスを信号処理部５０へ出力するように構成されている。信号処理部５０では、車速センサ６０からの車速パルスに基づいて、車両の速度を判定し、車両の速度に応じて、デジタルマルチビーム形成による角度推定又は角度サーチによる測角の何れを実施するかの切り替えを行う。
【００２４】
次に、デジタルマルチビーム形成による角度推定について説明する。
【００２５】
図２及び図３は、デジタルマルチビーム形成による角度推定における、レーダ装置１のアンテナ動作原理を説明するための図である。図２及び図３に示されるように、アンテナＡ１とＡ２の配置間隔をｄとしたとき、アンテナＡ２とＡ４、そして、アンテナＡ４とＡ６の配置間隔は、アンテナＡ１とＡ２の配置間隔ｄの２倍である２ｄとした。
【００２６】
図２は、アンテナＡ１から送信信号Ｔ１によって電波が送信された場合を示している。なお、図中で網掛けされた三角形が、電波を送信するために選択された基準アンテナである。
【００２７】
基準アンテナＡ１から送信された電波は、目標物で反射され、その反射波がアンテナ部１０に戻ってくる。レーダの中心方向に対して、角度θの方向から到来する電波を、図のように配列されたアンテナ部１０の４個のアンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６で受信する。アンテナＡ１に対する反射波Ｒ１１の伝搬経路長を基準とすると、アンテナＡ２に係る反射波Ｒ１２、アンテナＡ４に係る反射波Ｒ１４、アンテナＡ６に係る反射波Ｒ１６に対する各伝搬経路長は、図に示すように、夫々、ｐ、３ｐ、５ｐだけ長くなる。但し、ｐ＝ｄsinθである。したがって、その分だけ、アンテナＡ２、Ａ４、Ａ６に到達する各反射波Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１６は、アンテナＡ１に到達する反射波Ｒ１１よりも遅れる。
【００２８】
各反射波の到来時間が、アンテナによって異なるため、受信信号Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６の夫々の位相は、受信信号Ｓ１１の位相に対して、（２πｄsinθ）／λ、（６πｄsinθ）／λ、（１０πｄsinθ）／λの遅れ量だけ遅れたものとなる。即ち、アンテナＡ１を基準アンテナとした場合、アンテナＡ１についての位相差０、アンテナＡ２についての位相差（２πｄsinθ）／λ、アンテナＡ４についての位相差（６πｄsinθ）／λ、アンテナＡ６についての位相差（１０πｄsinθ）／λにとなる。
【００２９】
図３は、アンテナＡ２から送信信号Ｔ２によって電波が送信された場合を示している。なお、図中で網掛けされた三角形が、電波を送信するために選択された基準アンテナである。
【００３０】
基準アンテナＡ２から送信信号Ｔ２に係る電波が送信される。送信アンテナＡ２から送信された電波は、目標物で反射され、その反射波がアンテナ部１０に戻ってくる。図２と同様に、レーダの中心方向に対して、角度θの方向から到来する反射波を、アンテナ部１０の４個のアンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６で受信する。アンテナＡ１に対する反射波Ｒ２１の伝搬経路長を基準とすると、アンテナＡ２に係る反射波Ｒ２２、アンテナＡ４に係る反射波Ｒ２４、アンテナＡ６に係る反射波Ｒ２６に対する各伝搬経路長は、図に示すように、夫々、ｐ、３ｐ、５ｐだけ長くなる。但し、ｐ＝ｄsinθである。
【００３１】
図３の場合には、図２の場合とは異なり、基準アンテナは、アンテナＡ１からアンテナＡ２にシフトされているので、ここでは、アンテナＡ２における反射波到来のタイミングを基準にすることになる。そのため、図２の場合に比較して、アンテナＡ１からアンテナＡ２にシフトした分だけ、反射波の各アンテナへの到来位置が横方向にずらされたことになる。
【００３２】
アンテナＡ２に係る反射波Ｒ２２による受信信号Ｓ２２を基準にすると、アンテナＡ１に係る受信信号Ｓ２２の位相は、（２πｄsinθ）／λだけ進んでいることになる。また、アンテナＡ４、Ａ６に到達する各反射波Ｒ２４、Ｒ２６による受信信号Ｓ２４、Ｓ２６の位相は、アンテナＡ２で受信された受信信号Ｓ２２の位相よりも遅れていることになるので、遅れ量は、夫々、（４πｄsinθ）／λ、（８πｄsinθ）／λとなる。即ち、アンテナＡ２を基準アンテナとした場合、アンテナＡ１についての位相差−（２πｄsinθ）／λ、アンテナＡ２についての位相差０、アンテナＡ４についての位相差（４πｄsinθ）／λ、アンテナＡ６についての位相差（８πｄsinθ）／λとなる。
【００３３】
前述した図２及び図３に示す例は一例であるが、このようにアンテナ切替スイッチ３０によって、基準アンテナ及び受信アンテナを切替えることによって、４つのアンテナを利用して１１チャンネル分のデータを収集することが可能となる。
【００３４】
図４は、レーダ装置１におけるアンテナシーケンスを説明するための図である。
【００３５】
図４に示す１区間目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ１となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ２においてチャンネル７についての位相差データを取得し、アンテナ４においてチャンネル９についての位相差データを取得し、アンテナ６においてチャンネル１１についての位相差データを取得する。
【００３６】
次の２区画目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ２となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ１においてチャンネル５についての位相差データを取得し、アンテナ４においてチャンネル８についての位相差データを取得し、アンテナ６においてチャンネル１０についての位相差データを取得する。
【００３７】
次の３区画目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ４となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ１においてチャンネル３についての位相差データを取得し、アンテナ２においてチャンネル４についての位相差データを取得し、アンテナ６においてチャンネル８についての位相差データを取得する。
【００３８】
最後の４区画目では、信号処理部５０が、基準アンテナをアンテナＡ６となるようにアンテナ切替スイッチ３０を制御して、アンテナＡ１においてチャンネル１についての位相差データを取得し、アンテナ２においてチャンネル２についての位相差データを取得し、アンテナ４においてチャンネル４についての位相差データを取得する。チャンネル６は、基準アンテナ自身であるので、位相差データは常に「０」であり、特別に測定は行わない。
【００３９】
以上のような４区画によるアンテナシーケンスを行うことによって、アンテナ部１０の６つのアンテナの内、４つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６を利用して、１１チャンネル分の位相差データを取得することができる。
【００４０】
信号処理部５０は、図４に示すアンテナシーケンスを行うことによって、１１チャンネル分の位相差データを取得した後、デジタルマルチビーム形成（又は高分解演算処理）による反射波の渡来角度推定を行い、特に遠距離における、ターゲットの有無及びターゲットが存在する方向の角度の推定を行う。なお、アンテナＡ１、Ａ２、Ａ４及びＡ６の各アンテナには、それぞれ所定の位相差を発生させるための遅延回路２１、２２、２４及び２６が接続されており、各受信信号はそれぞれの遅延回路が発生する位相差の影響を受けるので、信号処理部５０において各遅延回路が発生する位相差を補償するような信号処理が行われる。
【００４１】
次に、レーダ装置１における角度サーチについて説明する。
【００４２】
角度サーチは、アンテナ部１０のアンテナＡ１〜Ａ６の内の２つのアンテナを利用し、遅延回路２０を利用してビーム角度を調整し、方位サーチを行うものである。
【００４３】
図５（ａ）は検知角度方向１００（最左前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ａ）の例では、アンテナＡ１及びアンテナＡ２を用い、アンテナＡ１に対応した遅延回路２１における遅延量をアンテナＡ２に対応した遅延回路２２における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０１を大きく図中左側に傾けて検知角度方向１００方向にビーム１を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ１及び／又はＡ２がビーム１の反射波を受信した場合には、検知角度方向１００方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４４】
図５（ｂ）は検知角度方向１０２（左前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｂ）の例では、アンテナＡ２及びアンテナＡ３を用い、アンテナＡ２に対応した遅延回路２２における遅延量をアンテナＡ３に対応した遅延回路２３における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０３を図中左側に傾けて検知角度方向１０２方向にビーム２を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ２及び／又はＡ３がビーム２の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０２方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４５】
図５（ｃ）は検知角度方向１０４（正面）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｃ）の例では、アンテナＡ３及びアンテナＡ４を用い、アンテナＡ３に対応した遅延回路２３における遅延量とアンテナＡ４に対応した遅延回路２４における遅延量を等しく設定することによって、等位相面１０５をほぼアンテナ部１０の正面側となるように維持して検知角度方向１０４方向にビーム３を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ３及び／又はＡ４がビーム３の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０４方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４６】
図５（ｄ）は検知角度方向１０６（右前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｄ）の例では、アンテナＡ４及びアンテナＡ５を用い、アンテナＡ５に対応した遅延回路２５における遅延量をアンテナＡ４に対応した遅延回路２４における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０７を図中右側に傾けて検知角度方向１０６方向にビーム４を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ４及び／又はＡ５がビーム４の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０６方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４７】
図５（ｅ）は検知角度方向１０８（最右前方）の方位サーチを行う場合を示している。図５（ｅ）の例では、アンテナＡ５及びアンテナＡ６を用い、アンテナＡ６に対応した遅延回路２６における遅延量をアンテナＡ５に対応した遅延回路２５における遅延量より大きく設定することによって、等位相面１０９を大きく図中右側に傾けて検知角度方向１０８方向にビーム５を出力して、方位サーチを行う。アンテナＡ５及び／又はＡ６がビーム５の反射波を受信した場合には、検知角度方向１０８方向にターゲットが存在することを検知することができる。
【００４８】
図６は、ビームの測角範囲を示す図である。
【００４９】
図６は、アンテナＡ３とＡ４との中心を０度とした場合のビーム１〜ビーム５の強度の一例を示している。本実施形態では、各ビーム幅は１０度、オフセット角は１０度、５つのビームによる検出範囲は、アンテナＡ３とＡ４の中心を０度とした場合に±２５度に設定した。図６に示すように、ビームの数を増加させることによって、検出範囲を広げることが可能となるが、従前のマルチビーム形成を行うための間隔の異なる４つのアンテナの空きスペース（図１のＡ３及びＡ５の位置）にアンテナを２つ増加するだけで６つのアンテナによって検出範囲を広くすることが可能となる。なお、アンテナ自体はプリント配線と同様に作成できるため、４つのアンテナの空きスペースに２つのアンテナを追加しても、コストが大きくさがるものではない。
【００５０】
図７は、角度サーチの場合のアンテナシーケンスを示す図である。
【００５１】
図７に示すように、最初にビーム１を出力するためにアンテナＡ１及びアンテナＡ２を用い（図５（ａ）参照）、次にビーム２を出力するためにアンテナＡ２及びアンテナＡ３を用い（図５（ｂ）参照）、次にビーム３を出力するためにアンテナＡ３及びアンテナＡ４を用い（図５（ｃ）参照）、次にビーム４を出力するためにアンテナＡ４及びアンテナＡ５を用い（図５（ｄ）参照）、最後にビーム５を出力するためにアンテナＡ５及びアンテナＡ６を用いることによって（図５（ｅ）参照）、一連の角度サーチを完了する。
【００５２】
以上説明したように、信号処理部５０は、アンテナ切替スイッチ３０を制御して、所定の２つのアンテナを利用できるように切替えることによって、図７に示すように、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示した５つの方位サーチを順次行い、５つの検知角度方向の何れにターゲットが存在するかを把握する。
【００５３】
図８は、レーダ装置１におけるターゲット検出処理フローの一例を示す図である。
【００５４】
図８に示す検出処理フローは、信号処理部５０が、予めＲＯＭ等に記録されたプログラムに従い、レーダ装置１の各構成要素と協働して実施するものとする。なお、図８に示す検出処理フローが実施される時点で、レーダ装置１の各構成要素には電力が供給され、動作可能な状態に維持されているものとする。
【００５５】
最初に、信号処理部５０は、車速センタ６０から取得した車速パルスに基づいて、レーダ装置１が搭載されている車両の速度を判定する（Ｓ１）。
【００５６】
次に、信号処理部５０は、Ｓ１で判定された車速が低速か否かの判断を行う（Ｓ２）。例えば、車速が６０ｋｍ／ｈ以下の場合には、車両は一般道を走行している可能性が高く、車両から近距離に位置するターゲットを検出することが好ましい。そこで、信号処理部５０は、近距離におけるターゲットを短時間で検出することが可能な角度サーチを実施する。逆に、車両が６０ｋｍ／ｈより大きい場合には、車両が高速で走行しているために、例えばクルージング走行等に合わせて車両から遠距離のターゲットを検出することが好ましい。そこで、信号処理部５０は、遠距離におけるターゲットを正確に検出することが可能なデジタルビーム形成に基づく角度推定を実施する。
【００５７】
Ｓ２において低速（例えば、６０ｋｍ／ｈ以下）と判断された場合には、信号処理部５０は、角度サーチのために、図５（ａ）に示すビーム１による方位サーチ（Ｓ３）〜図５（ｅ）に示すビーム５による方位サーチ（Ｓ７）を実施する。
【００５８】
次に、信号処理部５０が、Ｓ３〜Ｓ７における方位サーチの検出結果に基づいて、角度サーチによる測角結果を出力し（Ｓ８）、一例の処理を終了する。
【００５９】
また、信号処理部５０は、Ｓ２において高速（例えば、６０ｋｍ／ｈより大）と判断された場合には、デジタルビーム形成（ＤＢＦ）のために、図４に示す１区間目の測定を行い、チャンネル７、９及び１１における位相差データを取得する（Ｓ９）。以下、図４に示す２区間目の測定を行ってチャンネル５、８及び１０における位相差データを取得し（Ｓ１０）、図４に示す３区間目の測定を行ってチャンネル３、４及び８における位相差データを取得し（Ｓ１１）、図４に示す４区間目の測定を行ってチャンネル１、２及び４における位相差データを取得する（Ｓ１２）。
【００６０】
次に、信号処理部５０は、Ｓ９〜Ｓ１２によって取得した１１チャンネル分の位相差データを用いたデジタルビーム形成による遠距離におけるターゲットの存在及び／又はターゲットが存在する角度推定を行い、測角結果を出力し（Ｓ１３）、一連の処理を終了する。
【００６１】
本発明に係るレーダ装置１では、図８に示した、車速に応じて、近距離のターゲットに対応した角度サーチによるターゲット検出と、遠距離のターゲットに対応したデジタルビームに基づいたターゲット検出とが切替えて実施される。以下、図８に示した処理フローが、車両等に搭載されたレーダ装置１の動作が開始されてから、所定のタイミングで繰り返し実施されることとなる。
【００６２】
本発明に係るレーダ装置１では、上述したように、近距離と遠距離でターゲットの検出方法が切替えて実施される。遠距離に対応したデジタルビーム形成に対して、近距離に対応した角度サーチでは、測角方法が、領域判定になるため、信号処理演算量が少なく、処理時間の短縮化を図ることができる。したがって、緊急に対応しなければならない、近距離に存在するターゲットを短時間で検出することが可能となった。
【００６３】
また、本発明に係るレーダ装置１では、上述したように、遠距離に対応したデジタルビーム形成を行う場合には、６つのアレイ状に配置されたアンテナの内、間隔が異なる４つのアンテナを利用しているが、短距離に対応した角度サーチを行う場合には、６つのアンテナの全てを利用している。角度サーチの場合には、検出範囲がアレーアンテナの合成で検出角度が決まるため、より広い検出範囲を得ることが可能となった。
【００６４】
さらに、本発明に係るレーダ装置１では、上述したように、従前の間隔の異なる４つのアレイアンテナの空きスペースに、アンテナを２個追加するだけで、レーダ装置のサイズを大きくする必要も、コストを大きく上げる必要もなく、短距離における検出範囲を広くすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係るレーダ装置の概略構成を示す図である。
【図２】アンテナの動作原理を説明するための図（１）である。
【図３】アンテナの動作原理を説明するための図（２）である。
【図４】アンテナシーケンスを説明するための図（１）である。
【図５】角度サーチを説明するための図である。
【図６】ビームの測角範囲を示す図である。
【図７】アンテナシーケンスを説明するための図（１）である。
【図８】検出処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ レーダ装置
１０ アンテナ部
２０ 遅延部
２１、２２、２３、２４、２５、２６ 遅延回路
３０ アンテナ切替スイッチ
４１ 送信部
４２ ＶＣＯ
４３ 受信部
５０ 制御部
６０ 車速センサ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部と、
前記アンテナ切替部によって切替られたアンテナから電波を送信する送信部と、
前記アンテナ切替部によって切替られたアンテナによって送信された電波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号に基づいた角度サーチ又は前記受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う信号処理部と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、ターゲットが近距離にある場合には角度サーチを行い、ターゲットが遠距離にある場合にはデジタルマルチビーム形成を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、車両に設けられたセンサの速度検知に応じて、角度サーチ及びデジタルマルチビーム形成の何れか一方を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナに接続され、アンテナから送信される電波のビーム角度を調整するための遅延部を、更に有する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記遅延部により調整された電波の反射波に対応した前記受信信号に基づいて角度サーチによりターゲットの測角を行う、請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記アンテナ切替部が電波を送信するアンテナ及び反射波を受信するアンテナを順次切替えることによって、前記受信部は複数チャネルに対応した複数の受信信号を出力する、請求項１〜５の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記複数チャネルに対応した全ての複数の受信信号に基づいてデジタルマルチビーム形成によりターゲットの角度推定を行う、請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項８】
デジタルマルチビーム形成を行う場合には、前記複数のアンテナの内、異なるアンテナ間隔を有して配置されている一部のアンテナを利用する、請求項１〜７の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
角度サーチを行う場合には、前記複数のアンテナの全てを利用する、請求項１〜８の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
複数のアンテナ及び前記複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部を有するレーダ装置における、遠近両用ターゲット検出方法であって、
前記アンテナ切替部によって切り替えられた前記複数のアンテナから電波を送信し、
前記アンテナ切替部によって切り替えられた前記複数のアンテナによって送信された反射波を受信して受信信号を出力し、
前記受信信号に基づいた角度サーチ又は前記受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う、
ことを特徴とするターゲット検出方法。
【請求項１１】
デジタルマルチビーム形成を行う場合には、前記複数のアンテナの内、異なる間隔を有して配置されている一部のアンテナを利用して、電波の送信及び反射波の受信を行う、請求項１０に記載のターゲット検出方法。
【請求項１２】
角度サーチを行う場合には、前記複数のアンテナの全てを利用して、電波の送信及び反射波の受信を行う、請求項１０又は１１に記載のターゲット検出方法。
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部と、
前記アンテナ切替部によって切替られたアンテナから電波を送信する送信部と、
前記アンテナ切替部によって切替られたアンテナによって送信された電波の反射波を受信して受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号に基づいた角度サーチ又は前記受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う信号処理部と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、ターゲットが近距離にある場合には角度サーチを行い、ターゲットが遠距離にある場合にはデジタルマルチビーム形成を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、車両に設けられたセンサの速度検知に応じて、角度サーチ及びデジタルマルチビーム形成の何れか一方を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナに接続され、アンテナから送信される電波のビーム角度を調整するための遅延部を、更に有する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記遅延部により調整された電波の反射波に対応した前記受信信号に基づいて角度サーチによりターゲットの測角を行う、請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記アンテナ切替部が電波を送信するアンテナ及び反射波を受信するアンテナを順次切替えることによって、前記受信部は複数チャネルに対応した複数の受信信号を出力する、請求項１〜５の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記複数チャネルに対応した全ての複数の受信信号に基づいてデジタルマルチビーム形成によりターゲットの角度推定を行う、請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項８】
デジタルマルチビーム形成を行う場合には、前記複数のアンテナの内、異なるアンテナ間隔を有して配置されている一部のアンテナを利用する、請求項１〜７の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
角度サーチを行う場合には、前記複数のアンテナの全てを利用する、請求項１〜８の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
複数のアンテナ及び前記複数のアンテナの切替を行うためのアンテナ切替部を有するレーダ装置における、遠近両用ターゲット検出方法であって、
前記アンテナ切替部によって切り替えられた前記複数のアンテナから電波を送信し、
前記アンテナ切替部によって切り替えられた前記複数のアンテナによって送信された反射波を受信して受信信号を出力し、
前記受信信号に基づいた角度サーチ又は前記受信信号に基づいたデジタルマルチビーム形成を行う、
ことを特徴とするターゲット検出方法。
【請求項１１】
デジタルマルチビーム形成を行う場合には、前記複数のアンテナの内、異なる間隔を有して配置されている一部のアンテナを利用して、電波の送信及び反射波の受信を行う、請求項１０に記載のターゲット検出方法。
【請求項１２】
角度サーチを行う場合には、前記複数のアンテナの全てを利用して、電波の送信及び反射波の受信を行う、請求項１０又は１１に記載のターゲット検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−３１１８５（Ｐ２００９−３１１８５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９７０７３（Ｐ２００７−１９７０７３）
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【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２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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