レーダ装置及び周波数制御プログラム
【課題】ターゲットの未検知、誤検知を防ぐようにする。
【解決手段】レーダ装置１０は、送信部１と受信部２と制御部３とを有する。送信部１は、所定周波数に設定した電波を出力する。受信部２は、アンテナ４により電波がターゲット５によって反射された反射波を受信する。制御部３は、受信部２によって受信された反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルのターゲット５が存在することを検知した場合に、送信部１が出力する送信波の周波数を変更する。
【解決手段】レーダ装置１０は、送信部１と受信部２と制御部３とを有する。送信部１は、所定周波数に設定した電波を出力する。受信部２は、アンテナ４により電波がターゲット５によって反射された反射波を受信する。制御部３は、受信部２によって受信された反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルのターゲット５が存在することを検知した場合に、送信部１が出力する送信波の周波数を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、ターゲットを検知するレーダ装置及び周波数制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーダ装置を自動車の走行支援に用いる場合には、距離計測範囲は数ｍ〜百数十ｍ程度まで、計測速度は０ｋｍ／ｈ〜±２００ｋｍ／ｈ程度までの範囲で、かつ気象条件や時間帯によらないで、歩行者、バイク、大型車両まで種々の物体を安定して検出することが求められる。また、同時に直線路、カーブ路を問わず、自車の進行方向前方に存在する先行車両が車両制御に必要な自レーン上に存在する車両か、隣接レーンに存在する車両かを識別する必要もある。そのために相対横位置（角度）を検出することが要求され、発射される電波を所定の角度範囲にスキャンする必要がある。
【０００３】
通信用の電子機器を使用する場合と同様、このようなレーダ装置で度々発生する電波障害の一つに、マルチパスがある。使用しているレーダ装置からの送信波が通信相手、又は検知目標に至るまでには様々な経路があり、電波もこれらの経路を通って通信相手、又は検知目標に到達する。このため、それぞれの経路を通って到達した電波間には位相差が起こり、この位相差によって相互に強めあったり、打ち消しあったりするのがマルチパスである。
【０００４】
レーダ使用時にマルチパスによって目標から反射される受信電力が低くなると、正しい検知ができなくなって、未検知、誤検知の原因ともなる。なお、レーダ装置からミリ波を発射してターゲットを補足する方式では、ＦＭ−ＣＷ、２周波ＣＷ、パルス、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式等、様々な変調方式があるが、いずれの場合もマルチパスが問題とされる。
【０００５】
干渉を含む電波障害による誤検知を防止する車載用レーダ装置としては、送信波の中心周波数を周期的にシフトし、それぞれの周波数において検出された障害物の位置情報の中で多数決を行い、電波障害で誤った障害物検知結果がある場合にそれを排除するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０９０４６号公報
【特許文献２】特開平６−６６９３４号公報
【特許文献３】特開２００４−１１７２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、検知目標であるターゲットが移動する場合、その移動によってマルチパスの電波間の位相差が変化し、ターゲットのレーダからの距離によっては、受信レベルが低下して検知不能となる場合が生じるという問題点があった。
【０００８】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、受信電力がピークとなる周波数に切り替えて電波を送信することによって、未検知、誤検知を防ぐようにしたレーダ装置及び周波数制御プログラム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、レーダ装置が提供される。このレーダ装置は、送信波を出力する送信部と、前記送信波のターゲットによって反射された反射波を受信する受信部と、前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御部と、を有する。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、送信波を出力する送信部と、前記送信波のターゲットによって反射された反射波を受信する受信部とを備えたレーダ装置の周波数制御プログラムが提供される。この周波数制御プログラムは、コンピュータを、前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御手段、として機能させる。
【発明の効果】
【００１１】
開示のレーダ装置及び周波数制御プログラムによれば、ターゲットの未検知、誤検知を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係るレーダ装置を示す図である。
【図２】マルチパスのイメージを説明する図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ間の距離とＡ点での反射波の受信レベルとの関係を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係るミリ波レーダ装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図５】図４のＣＰＵの機能ブロック図である。
【図６】周波数条件を振った計算結果を示す図である。
【図７】周波数変更後の受信電力を説明する図である。
【図８】周波数の変更タイミングを説明する図である。
【図９】経路間の距離を求める手順を説明する図である。
【図１０】周波数可変の別のタイミング例を説明する図である。
【図１１】レーダ装置の周波数切り替え時の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】レーダ装置を交差点における車両接近検知に用いる一例を示す図である。
【図１３】レーダ装置を投擲距離の計測に用いる一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係るレーダ装置を示す図である。図１に示すように、レーダ装置１０は、送信部１、受信部２及び制御部３を有している。送信部１と受信部２は、レーダ装置１０のアンテナ４に接続されている。図１には、レーダ装置１０によって検知されるターゲット５も示してある。
【００１４】
送信部１は、所定周波数に設定した電波をアンテナ４からターゲット５に向けて出力する。この電波はターゲット５によって反射され、受信部２はアンテナ４を介してこの反射された電波（反射波）を受信する。
【００１５】
制御部３は、受信部２によって受信された反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルのターゲット５が存在することを検知した場合に、送信部１の送信波の周波数を変更する。
次に、マルチパスの一例を説明する。
【００１６】
図２は、マルチパスのイメージを説明する図である。図２では、レーダ装置１０がＡ点にあり、その検知対象であるターゲット５がＢ点にあるとして、両者は直線距離にしてＲ１だけ離れて位置しているものとする。
【００１７】
Ａ点にあるレーダ装置１０は、Ｂ点にあるターゲット５の存在を検知するために、アンテナ４から複数の方向に向けて電波を送信する。そのとき、ターゲット５に到達する電波のルートとしては、直接波ＲＡＢと複数の間接波が想定される。複数の間接波のうち、レーダ装置１０のターゲット５の検出に影響を与える代表的なものとして、大地Ｇの中央（Ａ点とＢ点の中央のＣ点）で反射してターゲット５に到達する間接波ＲＡＣＢが考えられる。
【００１８】
すなわち、ターゲット５には、直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢとが到達し、ターゲット５の受ける電波の電力は、この二つの電波を合成した電力となる。そして、直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢの位相差に応じて、ターゲット５の受ける電波の電力は変化する。
【００１９】
例えば、ターゲット５において、直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢが、同相で到達すればターゲット５の受ける電力は大きくなるが、逆相で到達すれば小さくなる。
ターゲット５の受ける電波の電力が小さくなれば、ターゲット５から反射される反射波の電力も小さくなる。そうすると、レーダ装置１０が受信する反射波の電力も小さくなり、ターゲット５の未検知、誤検知が生じる。
【００２０】
ターゲット５に到来する直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢの位相差φは、レーダ装置１０で設定される電波の波長λ、検知対象であるターゲット５とアンテナ４との距離Ｒ１、及びそれぞれアンテナ４とターゲット５の大地Ｇからの高さｈ１，ｈ２によって決まる。距離Ｒ１の直接波ＲＡＢと、経路長Ｒ２の間接波ＲＡＣＢの間で生じる位相差φは、次の式（１）によって示される。
【００２１】
φ＝（Ｒ２−Ｒ１）・２π／λ …（１）
図３は、図２のＡ−Ｂ間の距離とＡ点での反射波の受信レベルとの関係を示す図である。図３では、一例として、電波の周波数が７６ＧＨｚ、直接波ＲＡＢ及び間接波ＲＡＣＢのターゲット５への到来電力が同一であるとした場合に、Ａ点での電波の電力レベルを計算した結果を示している。ここでは、レーダ装置１０のアンテナ４の地上高ｈ１を１ｍ、ターゲット５の地上高ｈ２を１ｍと、同じ高さにあると想定している。
【００２２】
レーダ装置１０で受信される反射波に対して及ぼすマルチパスの影響としては、図３から以下のような現象を指摘することができる。
ターゲットまでの距離（Ａ−Ｂ間距離）が遠くなると、Ａ点での受信レベル（ｄＢ）が低くなるだけでなく、反射波の受信ができなくなるヌル（ｎｕｌｌ）点が周期的に発生する。また、レーダ装置１０からターゲット５までの距離が遠方になるほどヌル点の幅が広がるため、ターゲット５の不検知範囲も大きくなる。なお、図３には、レーダ装置１０がターゲット５の存在を検知する閾値の例を示している。図３では、閾値は、例えば、−５０ｄＢである。レーダ装置１０は、反射波の受信レベルが−５０ｄＢより小さい場合、ターゲット５が存在しないと判断する。
【００２３】
すなわち、距離が百ｍ以下の場合には不検知範囲が連続しても１ｍ以下であるが、遠方になるにつれて不検知範囲が長く続くようになり、１３４〜１３６ｍの２ｍ範囲や１５４〜１５８ｍの４ｍ範囲で不検知範囲が連続してしまう。このことは、走行車両をターゲットとして検知するためのレーダ装置の場合に、一旦、不検知範囲に入った車両は、数ｍの範囲にわたって不検知状態が連続することになり、レーダシステムを構成する上で大きな問題であった。
【００２４】
ところで、上述したようにヌル点の発生は波長λに関係している。したがって、レーダ装置１０は、電波の設定周波数を切り替えて、その波長λを変えることでマルチパスの影響を低減することが可能となる。
【００２５】
そこで、レーダ装置１０の制御部３は、受信部２によって受信された反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルのターゲット５が存在することを検知した場合に、送信部１の送信波の周波数を変更する。すなわち、レーダ装置１０の制御部３は、例えば、ターゲット５が不検知範囲に近づこうとしている場合、送信波の周波数を変更して、ヌル点を移動する。
【００２６】
例えば、図３の例において、制御部３は、受信部２によって受信された反射波の受信レベルが、−５０ｄＢ以上で−４５ｄＢ以下である場合に、送信部１の送信波の周波数を変更する。これにより、ヌル点が移動し、レーダ装置１０は、ターゲット５の未検知や誤検知を防ぐことができる。
【００２７】
また、レーダ装置１０は、反射波の受信レベルが所定範囲にある場合に送信波の周波数を変化させる。すなわち、レーダ装置１０は、ターゲット５が存在する場合に送信波の周波数を、ターゲット５を検知しやすい周波数に変え、ターゲット５が存在しない場合には、送信波の周波数を変えない。これにより、レーダ装置１０は、消費電力を抑制することができる。
【００２８】
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図４は、第２の実施の形態に係るミリ波レーダ装置のハードウェア構成例を示す図である。
【００２９】
ミリ波レーダ装置１００は、レーダ送受信部１１、受信電力測定部１２、受信周波数測定部１３、ＣＰＵ１４、メモリ１５、信号発生部１６、スキャナ制御部１７を有している。このミリ波レーダ装置１００では、スキャナ制御部１７によって上下方向に回転制御されるスキャナ１８、及びこのスキャナ１８と一体に回転する平面アンテナとしてのレーダアンテナ１９を備えている。
【００３０】
レーダ送受信部１１では、レーダアンテナ１９によりミリ波を送信するとともに、受信したターゲットからの反射波の信号処理を行う。
受信電力測定部１２では、受信信号の電力を測定することにより、ターゲットの抽出に必要な受信レベル情報をＣＰＵ１４に出力する。
【００３１】
受信周波数測定部１３は、受信されたミリ波信号の周波数を測定して、距離測定に必要な周波数情報をＣＰＵ１４に出力する。
ＣＰＵ１４は、スキャナ制御部１７を介してスキャナ１８の回転を制御する。また、ＣＰＵ１４は、信号発生部１６におけるミリ波の送信周波数を制御する。
【００３２】
メモリ１５には、ＣＰＵ１４が信号発生部１６の周波数制御を行うためのプログラムが格納される。また、メモリ１５には、ターゲットまでの距離測定等、ＣＰＵ１４の処理に必要な各種データ等も格納されている。
【００３３】
レーダアンテナ１９は、スキャナ１８を回転制御しながら所定の送信周波数に設定されたミリ波を送信する。ここでは、図示しないターゲットを捉えたときにそこから反射される電波をレーダアンテナ１９で受信することにより、百数十ｍ程度の範囲の状況を探知可能なミリ波帯の電波を用いたレーダシステムが構成される。
【００３４】
ミリ波レーダ装置１００では、直進性に優れたミリ波を利用することから、霧の中や降雨・降雪時においても使用可能であり、例えば衝突軽減を目的とする車載レーダとしての利用が可能である。ミリ波として現在、利用できる周波数帯は６０ＧＨｚ帯及び７６ＧＨｚ帯であり、小電力ミリ波レーダとして種々の技術的条件が規定されている。
【００３５】
ミリ波レーダ装置１００の場合、受信電力測定部１２における電力レベルに対して閾値を設定して、閾値よりも電力レベルが高ければターゲットの存在を検知し、電力レベルが下回ればターゲットが存在しないと判断する。
【００３６】
図５は、図４のＣＰＵの機能ブロック図である。
ＣＰＵ１４は、離間距離測定部１４１、マルチパス経路長測定部１４２、及び周波数算出部１４３を有する。
【００３７】
離間距離測定部１４１は、受信周波数測定部１３から受信周波数信号を受け取って、アンテナ４とターゲット５の間の距離を算出する。
マルチパス経路長測定部１４２は、離間距離測定部１４１で算出された距離を基に、マルチパスの経路長を算出する。
【００３８】
周波数算出部１４３は、受信周波数測定部１３で測定された反射波の周波数と、離間距離測定部１４１で算出された距離と、マルチパス経路長測定部１４２で算出されたマルチパスの経路長とに基づいて、変更する送信波の周波数を算出する。周波数算出部１４３は、受信電力測定部１２で測定された反射波の受信レベルが、例えば、初期設定で設定された所定の閾値範囲内にある場合、変更する送信波の周波数を算出する。例えば、周波数算出部１４３は、図３で説明したように、反射波の受信レベルが−５０ｄＢから−４５ｄＢの間にある場合に前記のパラメータに基づいて、変更する送信波の周波数を算出する。
【００３９】
メモリ１５には、上述した離間距離測定部１４１、マルチパス経路長測定部１４２、及び周波数算出部１４３での演算結果が一時的に格納される。周波数算出部１４３は、信号発生部１６及びメモリ１５と接続され、ここに記憶された演算結果に基づいて新たに設定する周波数値を算出する。
【００４０】
図６は、周波数条件を振った計算結果を示す図である。
ここには、図３に対して周波数条件を振った計算結果を示しており、レーダ周波数（＝λ）を変えることで変化するヌル点の発生距離を示している。
【００４１】
図６で、ターゲットまでの距離（Ａ−Ｂ間距離）が１５４〜１５８ｍにおいて、７６ＧＨｚの受信レベルはヌル点となっており、この範囲にターゲットが存在する場合は不検知となってしまう。一方、同じ距離範囲でも８２ＧＨｚの受信レベルをみるとほぼピーク値を示しており、そのような電波を送信すれば、ターゲット検知に必要な受信レベルが十分に確保される。こうした現象を利用して、送信波の周波数を受信電力に応じて変換することによって、不検知エリアをなくすことが可能になる。
【００４２】
次にマルチパスによりピークを示す周波数、レーダ高さと距離の関係を考える。
マルチパスの影響を受けた代表的な受信電力は図２で直接波の電力と大地との反射波の電力の合成となり、次式（２）で表される。
【００４３】
Ｐｍ＝Ｐｄ・Ｐｒ｜ｃｏｓφ｜ …（２）
式（２）より｜ｃｏｓφ｜＝１の時、Ｐｍはピークとなるのでφ＝ｎπ（ｎは整数）となる時の波長λ（周波数）を求めれば良い。また式（１）より、この式は２πδ／λ＝ｎπ（ｎは整数）となるため、次式（３）のようになる。
【００４４】
２δ／λ＝ｎ（ｎは整数、λは送信波の波長） …（３）
図２の場合と同様、レーダ地上高ｈ１＝１ｍ、検知対象地上高ｈ２＝１ｍの条件で、レーダ周波数を７６ＧＨｚとしたとき、Ａ−Ｂ間距離１５６ｍとすると式（３）の左辺は６．５となる。この６．５の小数点以下を切り上げ、整数である７とすると、この時のレーダ周波数は８２ＧＨｚとなる。一方、６．５の小数点以下を切り下げ、整数である６とすると、この時のレーダ周波数は７０．３ＧＨｚとなる。
【００４５】
図７は、周波数変更後の受信電力を説明する図である。
図に示すように、ｎを７に切り上げた場合の８２ＧＨｚでも、小数点以下を切り捨てて６にした場合の７０．３ＧＨｚでも、ターゲットまでの距離１５４〜１５８ｍに生じるヌル点を補完するだけの受信レベルが得られる。
【００４６】
このように式（３）の左辺を計算し、小数点以下を切り上げ又は切り下げることによって受信電力がピークとなる周波数（ヌル点となるレーダー周波数の近傍）を求め切り替えを行えば、図７のように、７６ＧＨｚでヌル点となったエリアの受信電力を７０．３ＧＨｚ、又は８２ＧＨｚにレーダ周波数を切り替えることでピークとすることができ、検知するのに十分な受信電力を確保することができる。
【００４７】
図８は、周波数の変更タイミングを説明する図である。
ここでは、移動するターゲットＢがＡ点に設置されたレーダ装置１０から伸びる直線上で遠ざかる同図（Ａ）の場合と、移動する複数のターゲットＣ，ＤがＡ点に設置されたレーダ装置１０によって検知される同図（Ｂ）の場合について説明する。
【００４８】
図８（Ａ）のようにＢ１のターゲットについて、例えば８２ＧＨｚのレーダ周波数で検知している場合であっても、ターゲットがＢ２に移動した時点で不検知となってしまうことがある。そのような場合には、例えば、もとの７６ＧＨｚにレーダ周波数を再度切り替えることで、ヌル点を回避することができる。
【００４９】
なお、ここではレーダ装置１０の検知可能距離を１００ｍとする。レーダ装置１０は、検知可能距離１００ｍ内にターゲットが存在しなくなった場合、レーダ周波数をもとの７６ＧＨｚに切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
図８（Ｂ）では、２つのターゲットＣ，Ｄを同時に検知しているとき、いずれか一方のターゲットＣ，Ｄの検知もできなくなったとき、レーダ周波数を例えば８２ＧＨｚに切り替える。
【００５１】
なお、この場合もレーダ装置１０は、検知可能距離１００ｍ内にターゲットが存在しなくなった場合、レーダ周波数をもとの７６ＧＨｚに切り替えるようにしてもよい。
図９は、経路間の距離を求める手順を説明する図である。
【００５２】
ここでは、図２のマルチパスのイメージとは、別のイメージを想定している。すなわち、レーダ装置１０が地上からｈ３の高さのＡ点に設置され、ターゲットＢが地上からｈ４に存在する場合を考える。
【００５３】
Ａ点のレーダ装置１０は、スキャナによって角度θに振った時点でターゲットＢからの反射波を検知したとする。すると、この角度θとＡ−Ｂ間の直線距離Ｒ３とから直角三角形ＡＢＣにおける距離ＡＢ及びＡＣを求めることができる。したがって、中間点Ｄで反射してターゲットに到達する間接波の経路距離Ｒ４（＝Ｒ４１＋Ｒ４２）を求めて、直接波の直線距離Ｒ３との経路差δ（＝Ｒ４−Ｒ３）を得ることができる。
【００５４】
ところで、レーダ装置１０は、図３で説明したように、受信された反射波の受信レベルが、ターゲットの存在を検知するための閾値（例えば、図３で説明した−５０ｄＢ）と、この閾値より大きい閾値（例えば、図３で説明した−４５ｄＢ）との間にある場合、例えば、ターゲット５は不検知領域に近づいていると判断して送信波の周波数を変化した。以下では、受信電力の雑音電力値を基に周波数を変える例について説明する。
【００５５】
図１０は、周波数可変の別のタイミング例を説明する図である。ミリ波レーダ装置１００の受信電力測定部１２では、ターゲットを捉えていないときには、受信電力として雑音電力値が現れている。ここでは、この雑音電力値の平均値を雑音受信レベルと呼ぶ。
【００５６】
ミリ波レーダ装置１００は、受信された反射波の受信レベルが、雑音受信レベル２０１より大きい閾値２０２と、閾値２０２より大きい閾値２０３との間に存在する場合、送信波の周波数を変更する。すなわち、ミリ波レーダ装置１００は、例えば、閾値２０３以上にあった反射波の受信レベルが徐々に低下し、閾値２０２と閾値２０３の間に入ったとき、ターゲット５が不検知領域に近づいていると判断し、送信波の周波数を変化する。なお、ミリ波レーダ装置１００は、受信レベルが閾値２０２より小さい場合、ターゲット５は存在しないと判断する。この場合、ミリ波レーダ装置１００は、送信波の周波数を変更しない。
【００５７】
雑音受信レベル２０１は、周囲の環境等によって変化する場合がある。そこで、閾値２０２は、雑音受信レベル２０１に所定のレベルを加算した値とし、閾値２０３は、閾値２０２に所定のレベルを加算した値とする。例えば、閾値２０２は、雑音受信レベル２０１＋５ｄＢとなるようにする。閾値２０３は、例えば、閾値２０２＋５ｄＢとなるようにする。これにより、ミリ波レーダ装置１００は、周囲の環境等に応じて、適切な周波数の変更が可能となる。なお、各閾値間の差分は上記例に限るものではなく、閾値２０１と閾値２０２との差分、閾値２０２と閾値２０３との差分は、異なる値であっても良い。また例えば、ターゲットの検知精度として、より高い精度が求められる場合は、各閾値間の差分を上記例示よりも大きな値にすることが考えられる。また例えば、ターゲットの反射散乱断面積（ＲＣＳ）が小さい場合には、反射散乱断面積が大きいターゲットの場合と比較して、各閾値間の差分をより小さくすることが考えられる。
【００５８】
図１１は、レーダ装置の周波数切り替え時の動作手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１１において、ＣＰＵ１４は、周波数切り替えを行うための閾値を設定する。例えば、図３で説明した−５０ｄＢ〜−４５ｄＢ、又は、図１０で説明した閾値２０２，２０３を設定する。
【００５９】
ステップＳ１２において、レーダ送受信部１１では、所定周波数に設定されたミリ波をレーダアンテナ１９から送信する。
ステップＳ１３において、スキャナ制御部１７から所定の角速度で回転するようにスキャナ１８を起動する。
【００６０】
ステップＳ１４において、ターゲットとしての物体からレーダアンテナ１９に戻ってきた反射波を受信すると、次にステップＳ１５〜Ｓ１７が実行される。反射波の受信は周期的に行われる。ステップＳ１５においては、反射波の受信レベルが受信電力測定部１２で測定される。また、ステップＳ１６において、ＣＰＵ１４ではスキャナ制御部１７からの回転角度データに基づいて、物体の存在する方向が判別される。さらに、ステップＳ１７において、受信された反射波の周波数が受信周波数測定部１３で測定され、ステップＳ１８に進む。
【００６１】
ステップＳ１８において、離間距離測定部１４１はレーダ装置から物体までの離間距離を測定する。
ステップＳ１９において、ステップＳ１５で測定された受信レベルがステップＳ１１で設定された閾値と比較される。このとき、受信レベルが閾値範囲外にある場合には、ステップＳ２０に進み、ミリ波の送信周波数の切り替えを行わない。例えば、ＣＰＵ１４は、受信レベルが上限の閾値より大きい場合は、現在の周波数でターゲットを十分検知できるので周波数の切り替えは行わない。また、ＣＰＵ１４は、受信レベルが下限の閾値より小さい場合は、ターゲット５が存在しないと判断し、周波数切り替えを行わない。
【００６２】
一方、ＣＰＵ１４は、受信レベルが閾値範囲内にある場合、ステップＳ２１に進んで、送信周波数の切り替えを実行する。
ステップＳ２２において、ステップＳ１８で測定された物体までの離間距離と、ステップＳ１６で測定された回転角度データとを基に、マルチパスの経路長を算出する。
【００６３】
ステップＳ２３において、ステップＳ１８で測定された物体までの離間距離を基に、物体との間で生じる、直接波とマルチパスによる間接波との経路差δを算出する。
ステップＳ２４において、ステップＳ２３で算出された経路差δと、ステップＳ１７で測定された反射波の周波数を基に、受信された波長λと２δとの比の値（２δ／λ）を算出する。
【００６４】
ステップＳ２５において、ステップＳ２４で算出された比の値（２δ／λ）から、その小数点以下を切り上げ、あるいは切り下げることによって、整数値ｎを求める。
ステップＳ２６において、ステップＳ２５で求められた整数値ｎを基に、信号発生部１６におけるミリ波の送信周波数ｆを算出する。
【００６５】
ステップＳ２７において、ＣＰＵ１４により算出された送信周波数ｆを信号発生部１６に指示し、送信波の周波数を変更する。
以上の手順により、レーダ使用時にマルチパスによって目標から反射される受信電力が低くなった場合に、レーダ装置での周波数を切り替えて、ターゲットを正しく検知することができる。なお、レーダ装置からミリ波を送信してターゲットを補足する方式として、ＦＭ−ＣＷ、２周波ＣＷ、パルス、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式等、様々な変調方式を採用することが可能である。
【００６６】
また、ミリ波レーダ装置１００は、反射波の受信レベルが所定範囲にある場合に送信波の周波数を変化させる。これにより、ミリ波レーダ装置１００は、消費電力を抑制することができる。
【００６７】
上述したミリ波レーダ装置１００は、遠方から走行してくる自動車、電車などの車両を検知して接近を知らせるレーダシステムとして利用できる。
図１２は、レーダ装置を交差点における車両接近検知に用いる一例を示す図である。
【００６８】
ここでは、交差点に接近する直進車両Ｖ１，Ｖ２を検知して、右折する対向車両Ｖ３にその旨を知らせるために設置されたミリ波レーダ装置Ｍを示している。ミリ波レーダ装置Ｍは、長距離検知によって交差点に直進車両Ｖ１，Ｖ２が接近していることを対向車両Ｖ３の運転者に知らせる。
【００６９】
これにより、交差点を右折しようとする場合の安全を図ることができるだけでなく、マルチパスの影響による不検知範囲内に車両が存在したとしても未検知とならないため、直進車両の確実な検知が可能である。
【００７０】
上述したミリ波レーダ装置は、投擲競技などにおいて距離を測定するレーダシステムとしても利用できる。
図１３は、レーダ装置を投擲距離の計測に用いる一例を示す図である。
【００７１】
ミリ波レーダ装置Ｍは、投擲された砲丸Ｂａを検知して、その落下地点までの距離を割り出すものである。投擲された砲丸Ｂａがマルチパスの影響による不検知範囲内に存在した場合でも、確実に検知して距離計測が可能である。
【００７２】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、レーダ装置１０が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷなどがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などがある。
【００７３】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００７４】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【００７５】
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 送信部
２ 受信部
３ 制御部
４ アンテナ
５ ターゲット
１０ レーダ装置
【技術分野】
【０００１】
本件は、ターゲットを検知するレーダ装置及び周波数制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーダ装置を自動車の走行支援に用いる場合には、距離計測範囲は数ｍ〜百数十ｍ程度まで、計測速度は０ｋｍ／ｈ〜±２００ｋｍ／ｈ程度までの範囲で、かつ気象条件や時間帯によらないで、歩行者、バイク、大型車両まで種々の物体を安定して検出することが求められる。また、同時に直線路、カーブ路を問わず、自車の進行方向前方に存在する先行車両が車両制御に必要な自レーン上に存在する車両か、隣接レーンに存在する車両かを識別する必要もある。そのために相対横位置（角度）を検出することが要求され、発射される電波を所定の角度範囲にスキャンする必要がある。
【０００３】
通信用の電子機器を使用する場合と同様、このようなレーダ装置で度々発生する電波障害の一つに、マルチパスがある。使用しているレーダ装置からの送信波が通信相手、又は検知目標に至るまでには様々な経路があり、電波もこれらの経路を通って通信相手、又は検知目標に到達する。このため、それぞれの経路を通って到達した電波間には位相差が起こり、この位相差によって相互に強めあったり、打ち消しあったりするのがマルチパスである。
【０００４】
レーダ使用時にマルチパスによって目標から反射される受信電力が低くなると、正しい検知ができなくなって、未検知、誤検知の原因ともなる。なお、レーダ装置からミリ波を発射してターゲットを補足する方式では、ＦＭ−ＣＷ、２周波ＣＷ、パルス、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式等、様々な変調方式があるが、いずれの場合もマルチパスが問題とされる。
【０００５】
干渉を含む電波障害による誤検知を防止する車載用レーダ装置としては、送信波の中心周波数を周期的にシフトし、それぞれの周波数において検出された障害物の位置情報の中で多数決を行い、電波障害で誤った障害物検知結果がある場合にそれを排除するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０９０４６号公報
【特許文献２】特開平６−６６９３４号公報
【特許文献３】特開２００４−１１７２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、検知目標であるターゲットが移動する場合、その移動によってマルチパスの電波間の位相差が変化し、ターゲットのレーダからの距離によっては、受信レベルが低下して検知不能となる場合が生じるという問題点があった。
【０００８】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、受信電力がピークとなる周波数に切り替えて電波を送信することによって、未検知、誤検知を防ぐようにしたレーダ装置及び周波数制御プログラム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、レーダ装置が提供される。このレーダ装置は、送信波を出力する送信部と、前記送信波のターゲットによって反射された反射波を受信する受信部と、前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御部と、を有する。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、送信波を出力する送信部と、前記送信波のターゲットによって反射された反射波を受信する受信部とを備えたレーダ装置の周波数制御プログラムが提供される。この周波数制御プログラムは、コンピュータを、前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御手段、として機能させる。
【発明の効果】
【００１１】
開示のレーダ装置及び周波数制御プログラムによれば、ターゲットの未検知、誤検知を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係るレーダ装置を示す図である。
【図２】マルチパスのイメージを説明する図である。
【図３】図２のＡ−Ｂ間の距離とＡ点での反射波の受信レベルとの関係を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係るミリ波レーダ装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図５】図４のＣＰＵの機能ブロック図である。
【図６】周波数条件を振った計算結果を示す図である。
【図７】周波数変更後の受信電力を説明する図である。
【図８】周波数の変更タイミングを説明する図である。
【図９】経路間の距離を求める手順を説明する図である。
【図１０】周波数可変の別のタイミング例を説明する図である。
【図１１】レーダ装置の周波数切り替え時の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】レーダ装置を交差点における車両接近検知に用いる一例を示す図である。
【図１３】レーダ装置を投擲距離の計測に用いる一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係るレーダ装置を示す図である。図１に示すように、レーダ装置１０は、送信部１、受信部２及び制御部３を有している。送信部１と受信部２は、レーダ装置１０のアンテナ４に接続されている。図１には、レーダ装置１０によって検知されるターゲット５も示してある。
【００１４】
送信部１は、所定周波数に設定した電波をアンテナ４からターゲット５に向けて出力する。この電波はターゲット５によって反射され、受信部２はアンテナ４を介してこの反射された電波（反射波）を受信する。
【００１５】
制御部３は、受信部２によって受信された反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルのターゲット５が存在することを検知した場合に、送信部１の送信波の周波数を変更する。
次に、マルチパスの一例を説明する。
【００１６】
図２は、マルチパスのイメージを説明する図である。図２では、レーダ装置１０がＡ点にあり、その検知対象であるターゲット５がＢ点にあるとして、両者は直線距離にしてＲ１だけ離れて位置しているものとする。
【００１７】
Ａ点にあるレーダ装置１０は、Ｂ点にあるターゲット５の存在を検知するために、アンテナ４から複数の方向に向けて電波を送信する。そのとき、ターゲット５に到達する電波のルートとしては、直接波ＲＡＢと複数の間接波が想定される。複数の間接波のうち、レーダ装置１０のターゲット５の検出に影響を与える代表的なものとして、大地Ｇの中央（Ａ点とＢ点の中央のＣ点）で反射してターゲット５に到達する間接波ＲＡＣＢが考えられる。
【００１８】
すなわち、ターゲット５には、直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢとが到達し、ターゲット５の受ける電波の電力は、この二つの電波を合成した電力となる。そして、直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢの位相差に応じて、ターゲット５の受ける電波の電力は変化する。
【００１９】
例えば、ターゲット５において、直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢが、同相で到達すればターゲット５の受ける電力は大きくなるが、逆相で到達すれば小さくなる。
ターゲット５の受ける電波の電力が小さくなれば、ターゲット５から反射される反射波の電力も小さくなる。そうすると、レーダ装置１０が受信する反射波の電力も小さくなり、ターゲット５の未検知、誤検知が生じる。
【００２０】
ターゲット５に到来する直接波ＲＡＢと間接波ＲＡＣＢの位相差φは、レーダ装置１０で設定される電波の波長λ、検知対象であるターゲット５とアンテナ４との距離Ｒ１、及びそれぞれアンテナ４とターゲット５の大地Ｇからの高さｈ１，ｈ２によって決まる。距離Ｒ１の直接波ＲＡＢと、経路長Ｒ２の間接波ＲＡＣＢの間で生じる位相差φは、次の式（１）によって示される。
【００２１】
φ＝（Ｒ２−Ｒ１）・２π／λ …（１）
図３は、図２のＡ−Ｂ間の距離とＡ点での反射波の受信レベルとの関係を示す図である。図３では、一例として、電波の周波数が７６ＧＨｚ、直接波ＲＡＢ及び間接波ＲＡＣＢのターゲット５への到来電力が同一であるとした場合に、Ａ点での電波の電力レベルを計算した結果を示している。ここでは、レーダ装置１０のアンテナ４の地上高ｈ１を１ｍ、ターゲット５の地上高ｈ２を１ｍと、同じ高さにあると想定している。
【００２２】
レーダ装置１０で受信される反射波に対して及ぼすマルチパスの影響としては、図３から以下のような現象を指摘することができる。
ターゲットまでの距離（Ａ−Ｂ間距離）が遠くなると、Ａ点での受信レベル（ｄＢ）が低くなるだけでなく、反射波の受信ができなくなるヌル（ｎｕｌｌ）点が周期的に発生する。また、レーダ装置１０からターゲット５までの距離が遠方になるほどヌル点の幅が広がるため、ターゲット５の不検知範囲も大きくなる。なお、図３には、レーダ装置１０がターゲット５の存在を検知する閾値の例を示している。図３では、閾値は、例えば、−５０ｄＢである。レーダ装置１０は、反射波の受信レベルが−５０ｄＢより小さい場合、ターゲット５が存在しないと判断する。
【００２３】
すなわち、距離が百ｍ以下の場合には不検知範囲が連続しても１ｍ以下であるが、遠方になるにつれて不検知範囲が長く続くようになり、１３４〜１３６ｍの２ｍ範囲や１５４〜１５８ｍの４ｍ範囲で不検知範囲が連続してしまう。このことは、走行車両をターゲットとして検知するためのレーダ装置の場合に、一旦、不検知範囲に入った車両は、数ｍの範囲にわたって不検知状態が連続することになり、レーダシステムを構成する上で大きな問題であった。
【００２４】
ところで、上述したようにヌル点の発生は波長λに関係している。したがって、レーダ装置１０は、電波の設定周波数を切り替えて、その波長λを変えることでマルチパスの影響を低減することが可能となる。
【００２５】
そこで、レーダ装置１０の制御部３は、受信部２によって受信された反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルのターゲット５が存在することを検知した場合に、送信部１の送信波の周波数を変更する。すなわち、レーダ装置１０の制御部３は、例えば、ターゲット５が不検知範囲に近づこうとしている場合、送信波の周波数を変更して、ヌル点を移動する。
【００２６】
例えば、図３の例において、制御部３は、受信部２によって受信された反射波の受信レベルが、−５０ｄＢ以上で−４５ｄＢ以下である場合に、送信部１の送信波の周波数を変更する。これにより、ヌル点が移動し、レーダ装置１０は、ターゲット５の未検知や誤検知を防ぐことができる。
【００２７】
また、レーダ装置１０は、反射波の受信レベルが所定範囲にある場合に送信波の周波数を変化させる。すなわち、レーダ装置１０は、ターゲット５が存在する場合に送信波の周波数を、ターゲット５を検知しやすい周波数に変え、ターゲット５が存在しない場合には、送信波の周波数を変えない。これにより、レーダ装置１０は、消費電力を抑制することができる。
【００２８】
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図４は、第２の実施の形態に係るミリ波レーダ装置のハードウェア構成例を示す図である。
【００２９】
ミリ波レーダ装置１００は、レーダ送受信部１１、受信電力測定部１２、受信周波数測定部１３、ＣＰＵ１４、メモリ１５、信号発生部１６、スキャナ制御部１７を有している。このミリ波レーダ装置１００では、スキャナ制御部１７によって上下方向に回転制御されるスキャナ１８、及びこのスキャナ１８と一体に回転する平面アンテナとしてのレーダアンテナ１９を備えている。
【００３０】
レーダ送受信部１１では、レーダアンテナ１９によりミリ波を送信するとともに、受信したターゲットからの反射波の信号処理を行う。
受信電力測定部１２では、受信信号の電力を測定することにより、ターゲットの抽出に必要な受信レベル情報をＣＰＵ１４に出力する。
【００３１】
受信周波数測定部１３は、受信されたミリ波信号の周波数を測定して、距離測定に必要な周波数情報をＣＰＵ１４に出力する。
ＣＰＵ１４は、スキャナ制御部１７を介してスキャナ１８の回転を制御する。また、ＣＰＵ１４は、信号発生部１６におけるミリ波の送信周波数を制御する。
【００３２】
メモリ１５には、ＣＰＵ１４が信号発生部１６の周波数制御を行うためのプログラムが格納される。また、メモリ１５には、ターゲットまでの距離測定等、ＣＰＵ１４の処理に必要な各種データ等も格納されている。
【００３３】
レーダアンテナ１９は、スキャナ１８を回転制御しながら所定の送信周波数に設定されたミリ波を送信する。ここでは、図示しないターゲットを捉えたときにそこから反射される電波をレーダアンテナ１９で受信することにより、百数十ｍ程度の範囲の状況を探知可能なミリ波帯の電波を用いたレーダシステムが構成される。
【００３４】
ミリ波レーダ装置１００では、直進性に優れたミリ波を利用することから、霧の中や降雨・降雪時においても使用可能であり、例えば衝突軽減を目的とする車載レーダとしての利用が可能である。ミリ波として現在、利用できる周波数帯は６０ＧＨｚ帯及び７６ＧＨｚ帯であり、小電力ミリ波レーダとして種々の技術的条件が規定されている。
【００３５】
ミリ波レーダ装置１００の場合、受信電力測定部１２における電力レベルに対して閾値を設定して、閾値よりも電力レベルが高ければターゲットの存在を検知し、電力レベルが下回ればターゲットが存在しないと判断する。
【００３６】
図５は、図４のＣＰＵの機能ブロック図である。
ＣＰＵ１４は、離間距離測定部１４１、マルチパス経路長測定部１４２、及び周波数算出部１４３を有する。
【００３７】
離間距離測定部１４１は、受信周波数測定部１３から受信周波数信号を受け取って、アンテナ４とターゲット５の間の距離を算出する。
マルチパス経路長測定部１４２は、離間距離測定部１４１で算出された距離を基に、マルチパスの経路長を算出する。
【００３８】
周波数算出部１４３は、受信周波数測定部１３で測定された反射波の周波数と、離間距離測定部１４１で算出された距離と、マルチパス経路長測定部１４２で算出されたマルチパスの経路長とに基づいて、変更する送信波の周波数を算出する。周波数算出部１４３は、受信電力測定部１２で測定された反射波の受信レベルが、例えば、初期設定で設定された所定の閾値範囲内にある場合、変更する送信波の周波数を算出する。例えば、周波数算出部１４３は、図３で説明したように、反射波の受信レベルが−５０ｄＢから−４５ｄＢの間にある場合に前記のパラメータに基づいて、変更する送信波の周波数を算出する。
【００３９】
メモリ１５には、上述した離間距離測定部１４１、マルチパス経路長測定部１４２、及び周波数算出部１４３での演算結果が一時的に格納される。周波数算出部１４３は、信号発生部１６及びメモリ１５と接続され、ここに記憶された演算結果に基づいて新たに設定する周波数値を算出する。
【００４０】
図６は、周波数条件を振った計算結果を示す図である。
ここには、図３に対して周波数条件を振った計算結果を示しており、レーダ周波数（＝λ）を変えることで変化するヌル点の発生距離を示している。
【００４１】
図６で、ターゲットまでの距離（Ａ−Ｂ間距離）が１５４〜１５８ｍにおいて、７６ＧＨｚの受信レベルはヌル点となっており、この範囲にターゲットが存在する場合は不検知となってしまう。一方、同じ距離範囲でも８２ＧＨｚの受信レベルをみるとほぼピーク値を示しており、そのような電波を送信すれば、ターゲット検知に必要な受信レベルが十分に確保される。こうした現象を利用して、送信波の周波数を受信電力に応じて変換することによって、不検知エリアをなくすことが可能になる。
【００４２】
次にマルチパスによりピークを示す周波数、レーダ高さと距離の関係を考える。
マルチパスの影響を受けた代表的な受信電力は図２で直接波の電力と大地との反射波の電力の合成となり、次式（２）で表される。
【００４３】
Ｐｍ＝Ｐｄ・Ｐｒ｜ｃｏｓφ｜ …（２）
式（２）より｜ｃｏｓφ｜＝１の時、Ｐｍはピークとなるのでφ＝ｎπ（ｎは整数）となる時の波長λ（周波数）を求めれば良い。また式（１）より、この式は２πδ／λ＝ｎπ（ｎは整数）となるため、次式（３）のようになる。
【００４４】
２δ／λ＝ｎ（ｎは整数、λは送信波の波長） …（３）
図２の場合と同様、レーダ地上高ｈ１＝１ｍ、検知対象地上高ｈ２＝１ｍの条件で、レーダ周波数を７６ＧＨｚとしたとき、Ａ−Ｂ間距離１５６ｍとすると式（３）の左辺は６．５となる。この６．５の小数点以下を切り上げ、整数である７とすると、この時のレーダ周波数は８２ＧＨｚとなる。一方、６．５の小数点以下を切り下げ、整数である６とすると、この時のレーダ周波数は７０．３ＧＨｚとなる。
【００４５】
図７は、周波数変更後の受信電力を説明する図である。
図に示すように、ｎを７に切り上げた場合の８２ＧＨｚでも、小数点以下を切り捨てて６にした場合の７０．３ＧＨｚでも、ターゲットまでの距離１５４〜１５８ｍに生じるヌル点を補完するだけの受信レベルが得られる。
【００４６】
このように式（３）の左辺を計算し、小数点以下を切り上げ又は切り下げることによって受信電力がピークとなる周波数（ヌル点となるレーダー周波数の近傍）を求め切り替えを行えば、図７のように、７６ＧＨｚでヌル点となったエリアの受信電力を７０．３ＧＨｚ、又は８２ＧＨｚにレーダ周波数を切り替えることでピークとすることができ、検知するのに十分な受信電力を確保することができる。
【００４７】
図８は、周波数の変更タイミングを説明する図である。
ここでは、移動するターゲットＢがＡ点に設置されたレーダ装置１０から伸びる直線上で遠ざかる同図（Ａ）の場合と、移動する複数のターゲットＣ，ＤがＡ点に設置されたレーダ装置１０によって検知される同図（Ｂ）の場合について説明する。
【００４８】
図８（Ａ）のようにＢ１のターゲットについて、例えば８２ＧＨｚのレーダ周波数で検知している場合であっても、ターゲットがＢ２に移動した時点で不検知となってしまうことがある。そのような場合には、例えば、もとの７６ＧＨｚにレーダ周波数を再度切り替えることで、ヌル点を回避することができる。
【００４９】
なお、ここではレーダ装置１０の検知可能距離を１００ｍとする。レーダ装置１０は、検知可能距離１００ｍ内にターゲットが存在しなくなった場合、レーダ周波数をもとの７６ＧＨｚに切り替えるようにしてもよい。
【００５０】
図８（Ｂ）では、２つのターゲットＣ，Ｄを同時に検知しているとき、いずれか一方のターゲットＣ，Ｄの検知もできなくなったとき、レーダ周波数を例えば８２ＧＨｚに切り替える。
【００５１】
なお、この場合もレーダ装置１０は、検知可能距離１００ｍ内にターゲットが存在しなくなった場合、レーダ周波数をもとの７６ＧＨｚに切り替えるようにしてもよい。
図９は、経路間の距離を求める手順を説明する図である。
【００５２】
ここでは、図２のマルチパスのイメージとは、別のイメージを想定している。すなわち、レーダ装置１０が地上からｈ３の高さのＡ点に設置され、ターゲットＢが地上からｈ４に存在する場合を考える。
【００５３】
Ａ点のレーダ装置１０は、スキャナによって角度θに振った時点でターゲットＢからの反射波を検知したとする。すると、この角度θとＡ−Ｂ間の直線距離Ｒ３とから直角三角形ＡＢＣにおける距離ＡＢ及びＡＣを求めることができる。したがって、中間点Ｄで反射してターゲットに到達する間接波の経路距離Ｒ４（＝Ｒ４１＋Ｒ４２）を求めて、直接波の直線距離Ｒ３との経路差δ（＝Ｒ４−Ｒ３）を得ることができる。
【００５４】
ところで、レーダ装置１０は、図３で説明したように、受信された反射波の受信レベルが、ターゲットの存在を検知するための閾値（例えば、図３で説明した−５０ｄＢ）と、この閾値より大きい閾値（例えば、図３で説明した−４５ｄＢ）との間にある場合、例えば、ターゲット５は不検知領域に近づいていると判断して送信波の周波数を変化した。以下では、受信電力の雑音電力値を基に周波数を変える例について説明する。
【００５５】
図１０は、周波数可変の別のタイミング例を説明する図である。ミリ波レーダ装置１００の受信電力測定部１２では、ターゲットを捉えていないときには、受信電力として雑音電力値が現れている。ここでは、この雑音電力値の平均値を雑音受信レベルと呼ぶ。
【００５６】
ミリ波レーダ装置１００は、受信された反射波の受信レベルが、雑音受信レベル２０１より大きい閾値２０２と、閾値２０２より大きい閾値２０３との間に存在する場合、送信波の周波数を変更する。すなわち、ミリ波レーダ装置１００は、例えば、閾値２０３以上にあった反射波の受信レベルが徐々に低下し、閾値２０２と閾値２０３の間に入ったとき、ターゲット５が不検知領域に近づいていると判断し、送信波の周波数を変化する。なお、ミリ波レーダ装置１００は、受信レベルが閾値２０２より小さい場合、ターゲット５は存在しないと判断する。この場合、ミリ波レーダ装置１００は、送信波の周波数を変更しない。
【００５７】
雑音受信レベル２０１は、周囲の環境等によって変化する場合がある。そこで、閾値２０２は、雑音受信レベル２０１に所定のレベルを加算した値とし、閾値２０３は、閾値２０２に所定のレベルを加算した値とする。例えば、閾値２０２は、雑音受信レベル２０１＋５ｄＢとなるようにする。閾値２０３は、例えば、閾値２０２＋５ｄＢとなるようにする。これにより、ミリ波レーダ装置１００は、周囲の環境等に応じて、適切な周波数の変更が可能となる。なお、各閾値間の差分は上記例に限るものではなく、閾値２０１と閾値２０２との差分、閾値２０２と閾値２０３との差分は、異なる値であっても良い。また例えば、ターゲットの検知精度として、より高い精度が求められる場合は、各閾値間の差分を上記例示よりも大きな値にすることが考えられる。また例えば、ターゲットの反射散乱断面積（ＲＣＳ）が小さい場合には、反射散乱断面積が大きいターゲットの場合と比較して、各閾値間の差分をより小さくすることが考えられる。
【００５８】
図１１は、レーダ装置の周波数切り替え時の動作手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１１において、ＣＰＵ１４は、周波数切り替えを行うための閾値を設定する。例えば、図３で説明した−５０ｄＢ〜−４５ｄＢ、又は、図１０で説明した閾値２０２，２０３を設定する。
【００５９】
ステップＳ１２において、レーダ送受信部１１では、所定周波数に設定されたミリ波をレーダアンテナ１９から送信する。
ステップＳ１３において、スキャナ制御部１７から所定の角速度で回転するようにスキャナ１８を起動する。
【００６０】
ステップＳ１４において、ターゲットとしての物体からレーダアンテナ１９に戻ってきた反射波を受信すると、次にステップＳ１５〜Ｓ１７が実行される。反射波の受信は周期的に行われる。ステップＳ１５においては、反射波の受信レベルが受信電力測定部１２で測定される。また、ステップＳ１６において、ＣＰＵ１４ではスキャナ制御部１７からの回転角度データに基づいて、物体の存在する方向が判別される。さらに、ステップＳ１７において、受信された反射波の周波数が受信周波数測定部１３で測定され、ステップＳ１８に進む。
【００６１】
ステップＳ１８において、離間距離測定部１４１はレーダ装置から物体までの離間距離を測定する。
ステップＳ１９において、ステップＳ１５で測定された受信レベルがステップＳ１１で設定された閾値と比較される。このとき、受信レベルが閾値範囲外にある場合には、ステップＳ２０に進み、ミリ波の送信周波数の切り替えを行わない。例えば、ＣＰＵ１４は、受信レベルが上限の閾値より大きい場合は、現在の周波数でターゲットを十分検知できるので周波数の切り替えは行わない。また、ＣＰＵ１４は、受信レベルが下限の閾値より小さい場合は、ターゲット５が存在しないと判断し、周波数切り替えを行わない。
【００６２】
一方、ＣＰＵ１４は、受信レベルが閾値範囲内にある場合、ステップＳ２１に進んで、送信周波数の切り替えを実行する。
ステップＳ２２において、ステップＳ１８で測定された物体までの離間距離と、ステップＳ１６で測定された回転角度データとを基に、マルチパスの経路長を算出する。
【００６３】
ステップＳ２３において、ステップＳ１８で測定された物体までの離間距離を基に、物体との間で生じる、直接波とマルチパスによる間接波との経路差δを算出する。
ステップＳ２４において、ステップＳ２３で算出された経路差δと、ステップＳ１７で測定された反射波の周波数を基に、受信された波長λと２δとの比の値（２δ／λ）を算出する。
【００６４】
ステップＳ２５において、ステップＳ２４で算出された比の値（２δ／λ）から、その小数点以下を切り上げ、あるいは切り下げることによって、整数値ｎを求める。
ステップＳ２６において、ステップＳ２５で求められた整数値ｎを基に、信号発生部１６におけるミリ波の送信周波数ｆを算出する。
【００６５】
ステップＳ２７において、ＣＰＵ１４により算出された送信周波数ｆを信号発生部１６に指示し、送信波の周波数を変更する。
以上の手順により、レーダ使用時にマルチパスによって目標から反射される受信電力が低くなった場合に、レーダ装置での周波数を切り替えて、ターゲットを正しく検知することができる。なお、レーダ装置からミリ波を送信してターゲットを補足する方式として、ＦＭ−ＣＷ、２周波ＣＷ、パルス、スペクトラム拡散（ＳＳ）方式等、様々な変調方式を採用することが可能である。
【００６６】
また、ミリ波レーダ装置１００は、反射波の受信レベルが所定範囲にある場合に送信波の周波数を変化させる。これにより、ミリ波レーダ装置１００は、消費電力を抑制することができる。
【００６７】
上述したミリ波レーダ装置１００は、遠方から走行してくる自動車、電車などの車両を検知して接近を知らせるレーダシステムとして利用できる。
図１２は、レーダ装置を交差点における車両接近検知に用いる一例を示す図である。
【００６８】
ここでは、交差点に接近する直進車両Ｖ１，Ｖ２を検知して、右折する対向車両Ｖ３にその旨を知らせるために設置されたミリ波レーダ装置Ｍを示している。ミリ波レーダ装置Ｍは、長距離検知によって交差点に直進車両Ｖ１，Ｖ２が接近していることを対向車両Ｖ３の運転者に知らせる。
【００６９】
これにより、交差点を右折しようとする場合の安全を図ることができるだけでなく、マルチパスの影響による不検知範囲内に車両が存在したとしても未検知とならないため、直進車両の確実な検知が可能である。
【００７０】
上述したミリ波レーダ装置は、投擲競技などにおいて距離を測定するレーダシステムとしても利用できる。
図１３は、レーダ装置を投擲距離の計測に用いる一例を示す図である。
【００７１】
ミリ波レーダ装置Ｍは、投擲された砲丸Ｂａを検知して、その落下地点までの距離を割り出すものである。投擲された砲丸Ｂａがマルチパスの影響による不検知範囲内に存在した場合でも、確実に検知して距離計測が可能である。
【００７２】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、レーダ装置１０が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷなどがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などがある。
【００７３】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００７４】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【００７５】
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 送信部
２ 受信部
３ 制御部
４ アンテナ
５ ターゲット
１０ レーダ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を出力する送信部と、
前記送信波がターゲットによって反射された反射波を受信する受信部と、
前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御部と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記送信部から前記ターゲットに直接到達する電波経路とマルチパスの電波経路との差δを算出し、前記送信部での設定周波数を、
２δ／λ＝ｎ（ｎは整数、λは前記送信波の波長）
となるように変更することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記受信部によって受信された反射波の受信レベルが、前記ターゲットの存在の有無を判断するための第１の閾値と、前記第１の閾値より大きい第２の閾値との間にある場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記受信部によって受信された反射波の受信レベルが、前記反射波の雑音受信レベルより大きい第１の閾値と、前記第１の閾値より大きい第２の閾値との間にある場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
送信波を出力する送信部と、前記送信波のターゲットによって反射された反射波を受信する受信部とを備えたレーダ装置の周波数制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御手段、
として機能させることを特徴とする周波数制御プログラム。
【請求項１】
送信波を出力する送信部と、
前記送信波がターゲットによって反射された反射波を受信する受信部と、
前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御部と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記送信部から前記ターゲットに直接到達する電波経路とマルチパスの電波経路との差δを算出し、前記送信部での設定周波数を、
２δ／λ＝ｎ（ｎは整数、λは前記送信波の波長）
となるように変更することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記受信部によって受信された反射波の受信レベルが、前記ターゲットの存在の有無を判断するための第１の閾値と、前記第１の閾値より大きい第２の閾値との間にある場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記受信部によって受信された反射波の受信レベルが、前記反射波の雑音受信レベルより大きい第１の閾値と、前記第１の閾値より大きい第２の閾値との間にある場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
送信波を出力する送信部と、前記送信波のターゲットによって反射された反射波を受信する受信部とを備えたレーダ装置の周波数制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記受信部で受信された前記反射波に基づいて、所定範囲の受信レベルの前記ターゲットが存在することを検知した場合に、前記送信部が出力する前記送信波の周波数を変更する制御手段、
として機能させることを特徴とする周波数制御プログラム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１９６７５７（Ｐ２０１１−１９６７５７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２１５８（Ｐ２０１０−６２１５８）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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