レーダ装置
【課題】ターゲットの方向や個数を正しく算出できるレーダ装置を得る。
【解決手段】方向算出部32は、ターゲット40の複数変調区間のピーク周波数が0付近である場合に、ピーク周波数が0付近のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部33を有し、ピーク周波数が0付近外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいてターゲット40の方向を算出する。
【解決手段】方向算出部32は、ターゲット40の複数変調区間のピーク周波数が0付近である場合に、ピーク周波数が0付近のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部33を有し、ピーク周波数が0付近外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいてターゲット40の方向を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、対象物体(以下、「ターゲット」という)に送信信号(電波)を照射して、送信信号に基づくターゲットからの反射信号を複数の受信アンテナで受信した際に、反射信号に基づいてターゲット情報を算出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、ターゲットとの距離や相対速度を算出するレーダ装置として、連続的に周波数を変調した送信信号をターゲットに対して送信し、ターゲットからの反射信号を受信してターゲットとの距離や相対速度を算出する周波数変調レーダ装置が知られている。
【0003】
この種のレーダ装置におけるターゲット方向算出方法としては、送信手段を機械的に回動して送信信号を走査することにより、ターゲットの方向を算出する方法が知られている。また、送信手段を機械的に回動せずに送信信号を出力し、複数チャネルからなるアレイ状のアンテナで受信した受信信号をディジタル信号処理してターゲットの方向を算出するMUSIC(Multiple Signal Classification)法などの超分解能到来方向推定処理などが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
このMUSIC法は、ピーク周波数スペクトラムの共分散行列を演算し、共分散行列を固有値展開し、固有ベクトルから角度スペクトラムを演算し、角度スペクトラムからターゲットの方向を算出する方法である。
【0005】
【非特許文献1】R.O.Schmidt「Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation」IEEE Trans.Vol.AP-34, No.3, March 1986 pp.276-280
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したMUSIC法に代表される超分解能到来方向推定処理は、各到来波が互いに無相関であることを前提としているため、各到来波間の相関が非常に高い陸上移動通信等には、そのまま適用することができない。一般に、到来波間の相関を抑圧するためには、共分散行列の生成に用いる受信信号の数(スナップショット数)を多くすることが望ましい。
【0007】
そこで、一般のレーダ装置では、測定毎に共分散行列が得られるため、複数の共分散行列を加算してスナップショット数を確保する時間平均法を用いている。具体的には、UP区間ピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列とDOWN区間ピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出している。
【0008】
しかしながら、UP区間ピーク周波数または/かつDOWN区間ピーク周波数が所定周波数範囲内である場合に、ピーク周波数が所定周波数範囲内のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列をピーク周波数が所定周波数範囲外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に加算すると、ターゲットの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットの個数を誤ったりするという問題点があった。
【0009】
これは、送受信機やA/D変換器にて発生するノイズ、ばらつきや温度特性によるオフセット電圧、停止物ターゲットからの反射信号、等が受信信号に重畳され、これを周波数解析した場合に、周波数が所定周波数範囲の部分に反映されてしまうからである。従って、周波数が所定周波数範囲内の周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算すると、ターゲットの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットの個数を誤ったりする。
【0010】
また、ターゲットが複数存在する場合には、そのターゲットに応じた数だけUP区間ピーク周波数とDOWN区間ピーク周波数が現れる。各ターゲットの距離R及び相対速度Vを算出するためには、UP区間ピーク周波数fbuとDOWN区間ピーク周波数fbdとをターゲット毎に組み合わせる必要がある。
【0011】
しかしながら、組み合わせ終了後、ターゲットaのUP区間ピーク周波数fbu_aおよびDOWN区間ピーク周波数fbd_aのどちらか一方がターゲットbのUP区間ピーク周波数fbu_bおよびDOWN区間ピーク周波数fbd_bと重複している場合に、重複したピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を重複していないピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に加算すると、ターゲットaおよびターゲットbの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットaおよびターゲットbの個数を誤ったりするという問題点があった。
【0012】
これは、異なる距離、相対速度を持つ複数ターゲットによるピーク周波数が重複した場合に、そのピーク周波数における位相を算出すると、複数ターゲットによる反射波の位相が夫々合成され、正しい共分散行列を算出できないからである。従って、このピーク周波数の周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算すると、ターゲットの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットの個数を誤ったりする。
【0013】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、複数変調区間のピーク周波数が所定条件である場合に、ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、複数変調区間のピーク周波数が所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出することにより、ターゲットの方向や個数を正しく算出することができるレーダ装置を得るものである。
【0014】
また、第2の目的は、複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が所定条件である場合に、ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が所定条件以外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出することにより、ターゲットの方向や個数を正しく算出することができるレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
この発明に係るレーダ装置は、複数変調区間を有する送信信号を送信する送信手段と、前記送信信号がターゲットで反射された反射信号を複数のアンテナにより受信する受信手段と、前記送信信号と前記受信手段により受信された複数の受信信号とをそれぞれミキシングして複数のビート信号を得るミキシング手段と、前記複数のビート信号をそれぞれ周波数解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段により解析された複数の周波数解析結果に基づいて、前記複数変調区間のピーク周波数スペクトラムが所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいて前記ターゲットの方向を算出するターゲット検出部とを設け、前記ターゲット検出部は、前記複数変調区間のピーク周波数が所定条件である場合に、前記ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部を有するものである。
【発明の効果】
【0016】
この発明に係るレーダ装置は、送受信機やA/D変換器により発生するノイズ、ばらつきや温度特性によるオフセット電圧、停止物ターゲットからの反射信号、等が受信信号に重畳された、ピーク周波数が所定周波数範囲内のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。また、異なる距離、相対速度を持つ複数ターゲットによるピーク周波数が重なってしまった場合に、このピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、ターゲットの方向や個数を正しく算出できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置について図1から図5までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0018】
図1において、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、マイクロコンピュータから構成されるターゲット検出部1と、ターゲット検出部1の制御下で制御電圧を出力する制御電圧発生器2と、制御電圧に基づいて周波数がUP/DOWN変調された送信信号を出力する制御電圧発振器VCO(Voltage Controlled Oscillator)3と、送信信号を分配する分配器4と、ターゲット40に対して送信信号W1を出射する送信アンテナ5(送信手段)とが設けられている。
【0019】
また、図1において、レーダ装置は、送信信号W1がターゲット40で反射された反射信号W2を受信する複数チャネル(例えば、6チャネル)からなるアレイ状の受信アンテナ6〜11(受信手段)と、分配器4で分配された送信信号と複数チャネル分の受信信号とをそれぞれミキシングして複数チャネル分のビート信号を得るミキサ12〜17(ミキシング手段)と、複数チャネル分のビート信号をA/D変換するA/Dコンバータ18〜23と、A/D変換された複数チャネル分のビート信号をそれぞれ周波数解析するFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)演算部24〜29(周波数解析手段)とが設けられている。
【0020】
FFT演算部24〜29からの複数チャネル分のビート信号の周波数解析結果(複数チャネル分のビート周波数スペクトラム)は、ターゲット検出部1に入力される。このターゲット検出部1は、ターゲット40の距離、相対速度または方向を算出して、ターゲット情報として外部装置(図示せず)に出力する。
【0021】
このターゲット情報を得るために、ターゲット検出部1は、ビート信号の周波数解析結果からピーク周波数を検出するピーク検出部30と、ピーク周波数に基づいてターゲット40の距離Rおよび相対速度Vを算出する距離・相対速度算出部31と、複数チャネル分のピーク周波数スペクトラム、距離Rおよび相対速度Vからターゲット40の方向θを算出する方向算出部32と、ターゲットのピーク周波数が所定条件である場合に、ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部33とを含む。
【0022】
つぎに、この実施の形態1に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0023】
まず、ターゲット検出部1から制御電圧発生器2に対して変調開始命令が出力されると、制御電圧発生器2から複数変調区間(例えば、三角状のUP/DOWN)の制御電圧がVCO3に印加され、VCO3からは、制御電圧にしたがってUP区間/DOWN区間に周波数変調された送信信号が出力される。
【0024】
この送信信号は、分配器4を介して送信アンテナ5とミキサ12〜17とに分配され、送信アンテナ5からターゲット40に向けて出射される。
【0025】
一方、ターゲット40で反射された反射信号W2は、複数(例えば、6個)の受信アンテナ6〜11により、6チャネル分(CH1〜CH6とする)の受信信号として受信され、各ミキサ12〜17により送信信号とミキシングされる。
【0026】
これにより、ミキサ12〜17からは、6チャネル分のビート信号が生成され、各ビート信号は、周波数が時間経過にともなって上昇するUP区間と、周波数が時間経過にともなって下降するDOWN区間とのそれぞれについて、A/Dコンバータ18〜23で各々ディジタルデータに変換される。
【0027】
A/Dコンバータ18〜23から生成されたディジタルデータは、FFT演算部24〜29により、それぞれFFTを用いた周波数解析が施される。FFT演算部24〜29により算出された6チャネル分の周波数解析結果(ビート周波数スペクトラム)は、UP区間およびDOWN区間のそれぞれについて、ターゲット検出部1に入力される。
【0028】
ターゲット検出部1内において、まず、ピーク検出部30は、6チャネル分の周波数解析結果からピーク周波数を検出する。
【0029】
次に、距離・相対速度算出部31は、ピーク周波数からターゲット40の距離および相対速度を算出する。このとき、ありえない距離または相対速度の演算値は、ターゲット40の情報とは見なされずに除外される。
【0030】
最後に、方向算出部32は、距離および相対速度の算出に用いたピーク周波数に対応するピーク周波数スペクトラムに対し、超分解能到来方向推定処理を施すことにより、ターゲット40の方向θを算出する。ここでは、超分解能到来方向推定処理として、前述のMUSIC法を用いるものとする。
【0031】
具体的には、後述するように、方向算出部32は、複数チャネル分の周波数解析結果に基づいて、ターゲットのUP区間ピーク周波数とDOWN区間ピーク周波数が所定周波数範囲である場合に、共分散行列加算禁止部33により、ピーク周波数が所定周波数範囲のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、ピーク周波数が所定周波数範囲外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の固有値および固有ベクトルから、ターゲット40の方向または個数を算出する。
【0032】
続いて、ターゲット検出部1の具体的動作について図2〜図5を参照しながら説明する。図2は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。図3は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネル毎、変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。図4は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。図5は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のMUSICスペクトラムを示す図である。
【0033】
まず、図2のステップS101において、ピーク検出部30は、6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅に対して、ピークを検出する。具体的には、図3に示すように、6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅に対して、検出閾値を設け、検出閾値以上かつ前後のビート周波数の振幅より大きい振幅をピークと判定する。
【0034】
図3は、ステップS101の処理を示すものであり、入力された6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅を示している。図3において、(a)〜(c)はUP時の6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅を示し、(d)〜(f)はDOWN時の6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅を示しており、それぞれ、横軸はビート周波数、縦軸は振幅である。また、ピークとなった振幅のピーク周波数は、UP区間については「fbu」で示され、DOWN区間については「fbd」で示されている。
【0035】
次に、ステップS102において、距離・相対速度算出部31は、ステップS101で得られたピーク周波数fbu、fbdから、ターゲット40の距離Rおよび相対速度Vを、一般的なFM−CW(Frequency Modulation Continuous Wave)レーダの原理に基づいて算出する。すなわち、以下の式(1)により、距離Rを算出する。
【0036】
【数1】
【0037】
また、以下の式(2)により、相対速度Vを算出する。
【0038】
【数2】
【0039】
なお、式(1)、式(2)において、cは光速、Tは1つの変調時間、fmは周波数変調幅、fcは搬送波周波数である。また、fbuはUP区間のピーク周波数、fbdはDOWN区間のピーク周波数である。
【0040】
次に、ステップS103において、距離・相対速度算出部31は、算出されたターゲット40の個数Kをカウントして記憶する。
【0041】
次に、ステップS104において、方向算出部32は、ターゲット40のピーク周波数fbuとfbdが所定周波数範囲(例えば、0付近とする)であるかを判定する。
【0042】
すなわち、ピーク周波数fbuとfbdの両方が0付近の場合には、ステップS105へ、図4(a)に示すように、ピーク周波数fbuが0付近の場合には、ステップS106へ、図4(b)に示すように、ピーク周波数fbdが0付近の場合には、ステップS107へ、ピーク周波数fbuとfbdの両方が0付近以外の場合には、ステップS108へ進む。
【0043】
ステップS105において、方向算出部32は、ピーク周波数fbuとfbdの両方が0付近なので、距離R=0かつ相対速度V=0となるターゲットは存在しないため、共分散行列Rcを生成せず、ステップS112へ進む。
【0044】
ステップS106において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるための共分散行列Rcを生成する。ピーク周波数fbuが0付近なので、共分散行列加算禁止部33により、ピーク周波数がfbuのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、共分散行列Rcは、6×6次で以下の式(3)のように表される。その後、ステップS109へ進む。
【0045】
【数3】
【0046】
なお、式(3)において、Yiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbdのビート周波数スペクトラムである。また、Yi*はYiの複素共役を表している。
【0047】
ステップS107において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるための共分散行列Rcを生成する。ピーク周波数fbdが0付近なので、共分散行列加算禁止部33により、ピーク周波数がfbdのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、共分散行列Rcは、6×6次で以下の式(4)のように表される。その後、ステップS109へ進む。
【0048】
【数4】
【0049】
なお、(4)式において、Xiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbuのビート周波数スペクトラムである。また、Xi*はXiの複素共役を表している。
【0050】
ステップS108において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるための共分散行列Rcを生成する。ピーク周波数fbuとfbd両方が0付近以外なので、共分散行列Rcは、6×6次で、以下の式(5)のように表される。その後、ステップS109へ進む。
【0051】
【数5】
【0052】
なお、(5)式において、Xiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbuのビート周波数スペクトラム、Yiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbdのビート周波数スペクトラムである。また、Xi*はXiの複素共役、Yi*はYiの複素共役を表している。
【0053】
次に、ステップS109において、方向算出部32は、共分散行列Rcについて固有値、固有ベクトル解析を行い、固有値Λ1〜Λ6およびそれぞれに対応する固有ベクトルe1〜e6を求める。
【0054】
次に、ステップS110において、方向算出部32は、固有値Λ1〜Λ6および固有ベクトルe1〜e6を用いて、一般的なMUSIC法に基づいて、以下の式(6)により、角度スペクトラムPm(θ)(MUSICスペクトラム)を算出する。
【0055】
【数6】
【0056】
なお、式(6)において、eiHは固有ベクトルeiの複素共役転置、Lは入射信号数、λは波長、dは受信アンテナ6〜11の素子間隔である。
【0057】
次に、ステップS111において、方向算出部32は、MUSICスペクトラムがピークとなる方向θを抽出する。
【0058】
具体的には、注目する方向のMUSICスペクトラムが、その前後の方向のMUSICスペクトラムよりも大きい場合に、その方向をピーク方向として算出する。図5は、ステップS111の処理を示す図であり、MUSICスペクトラムの一例を示している。
【0059】
このように抽出されたピーク方向のうち、MUSICスペクトラムが大きいものから順に、ターゲット40の方向θとする。図5の例では、2個のターゲットの方向θとして、θ1およびθ2が算出されている。
【0060】
なお、ステップS105〜S111は、MUSIC法の基本的な処理であり、すでに様々な公知文献で発表されているので、詳細については省略する。
【0061】
最後に、ステップS112において、ターゲット検出部1は、ステップS103でカウントしたターゲット個数K分の計算が終了したか否かを判定し、計算が終了していない(すなわち、NO)と判定すれば、ステップS104に戻って、ステップS104〜ステップS111の処理を繰り返し実行する。
【0062】
一方、ステップS112において、ターゲット個数分の計算が終了した(すなわち、YES)と判定すれば、ターゲット検出部1は、全てのターゲット40の距離R、相対速度Vまたは方向θを、ターゲット情報として、図示しない外部装置に出力する。
【0063】
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、方向算出部32において、ピーク周波数が0付近のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、送受信機やA/D変換器により発生するノイズ、ばらつきや温度特性によるオフセット電圧が受信信号に重畳された信号の影響を受けず、ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。
【0064】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るレーダ装置について図6及び図7を参照しながら説明する。なお、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の構成は、上記の実施の形態1と同様である。
【0065】
上記の実施の形態1では、ピーク周波数fbuとfbdが0付近の場合に共分散行列の加算を禁止していたが、この実施の形態2では、ピーク周波数fbuとfbdが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲の場合に共分散行列の加算を禁止するものである。
【0066】
つぎに、この実施の形態2に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。また、図7は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【0067】
ターゲット検出部1の具体的動作について以下説明するが、図6のフローチャートにおいては、図2のフローチャートと処理が一部共通する。このため、同様の処理に関しては、その説明を省略する。
【0068】
ステップS201〜S203は、図2のステップS101〜S103と同じであり、その説明を省略する。
【0069】
次に、ステップS204において、方向算出部32は、ターゲット40が移動物ターゲットであるかを判定する。ターゲット40が移動物ターゲットの場合には、次のステップS205へ、ターゲット40が移動物ターゲットでない場合には、ステップS215へ進む。
【0070】
次に、ステップS205において、方向算出部32は、停止物ターゲットが存在する周波数範囲を算出する。すなわち、レーダ方式をFM−パルスドップラー方式とし、方向算出部32は、レンジゲート毎に自車速、レンジゲート幅から算出される周波数範囲を停止物ターゲットが存在する周波数範囲として算出する。
【0071】
次に、ステップS206において、方向算出部32は、ピーク周波数fbuとfbdが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内であるかを判定する。
【0072】
すなわち、図7(a)に示すように、ピーク周波数fbuとfbdの両方が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内の場合には、ステップS207へ、図7(b)に示すように、ピーク周波数fbuが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内の場合には、ステップS208へ、図7(c)に示すように、ピーク周波数fbdが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内の場合には、ステップS209へ、ピーク周波数fbuとfbdの両方が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲外の場合には、ステップS210へ進む。
【0073】
ステップS207では、方向算出部32は、ピーク周波数fbuとfbdの両方が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内なので、分散行列Rcを生成せず、ステップS211へ進む。
【0074】
ステップS211では、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出し、ステップS215へ進む。
【0075】
以下、ステップS208〜S215は、ステップS106〜S112と同じであり、その説明を省略する。
【0076】
以上のようにして、全てのターゲット40の距離R、相対速度Vまたは方向θを、ターゲット情報として、図示しない外部装置に出力する。
【0077】
以上のように、この発明の実施の形態2によれば、方向算出部32において、ピーク周波数が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、停止物ターゲットからの反射信号が受信信号に重畳された信号の影響を受けず、移動物ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。
【0078】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係るレーダ装置について図8から図10までを参照しながら説明する。図8は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【0079】
この実施の形態3は、図8に示す構成で、方向算出部32が、「ターゲットa(a=1、…、K−1:K≧2)のUP区間ピーク周波数fbu_aと、ターゲットb(b=a+1、…、K:K≧2)のUP区間ピーク周波数fbu_bの差分」が所定周波数範囲である場合に、ターゲットaの重複ピーク周波数fbu_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbu_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0080】
あるいは、方向算出部32が、「ターゲットa(a=1、…、K−1)のDOWN区間ピーク周波数fbd_aと、ターゲットb(b=a+1、…、K)のDOWN区間ピーク周波数fbd_bの差分」が所定周波数範囲である場合に、ターゲットaの重複ピーク周波数fbd_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbd_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0081】
そして、方向算出部32が、ターゲットk(k=1、…、K:K≧2)に重複ピーク周波数が記憶されている場合に、重複ピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を共分散行列加算禁止部33により禁止し、重複ピーク周波数と異なるピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出する。
【0082】
続いて、方向算出部32の具体的動作について図9及び図10を参照しながら説明する。図9は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。また、図10は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット重複時における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【0083】
図9のフローチャートにおいては、図2のフローチャートと処理が一部共通する。このため、同様の処理に関しては、その説明を省略する。
【0084】
図9のフローチャートにおいて、図2のフローチャートと異なる処理は、ステップS304からステップS319の処理であり、その内容について詳細に説明する。
【0085】
ステップS301〜S303は、ステップS101〜S103と同じであり、その説明を省略する。
【0086】
次に、ステップS304において、方向算出部32は、ターゲットの番号a=1、b=a+1とする。
【0087】
次に、ステップS305において、方向算出部32は、ターゲットの個数がK(K≧2)の場合、「ターゲットa(a=1、…、K−1)のUP区間ピーク周波数fbu_aとターゲットb(b=a+1、…、K)のUP区間ピーク周波数fbu_bの差分Fua_ub」と、「ターゲットaのDOWN区間ピーク周波数fbd_aとターゲットbのDOWN区間ピーク周波数fbd_bの差分Fda_db」を以下の式(7)により算出する。
【0088】
【数7】
【0089】
次に、ステップS306において、方向算出部32は、差分Fua_ub、Fda_dbどちらか一方が所定周波数範囲(例えば、0付近とする)であるか判定する。
【0090】
すなわち、差分Fua_ub、Fda_dbの両方が0付近の場合には、ステップS307へ、差分Fua_ubのみ0付近の場合には、ステップS308へ、差分Fda_dbのみ0付近の場合には、ステップS309へ、差分Fua_ub、Fda_dbの両方が0付近以外の場合には、ステップS310へ進む。
【0091】
ステップS307において、方向算出部32は、ターゲットaとターゲットbの距離、相対速度が一致しているため、ピーク周波数が重複していないと判定し、重複ピーク周波数は記憶しない。
【0092】
ステップS308において、方向算出部32は、図10(a)に示すように、ターゲットaのピーク周波数fbu_aとターゲットbのピーク周波数fbu_bが重複していると判定し、ターゲットaの重複ピーク周波数fbu_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbu_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0093】
ステップS309において、方向算出部32は、図10(b)に示すように、ターゲットaのピーク周波数fbd_aとターゲットbのピーク周波数fbd_bが重複していると判定し、ターゲットaの重複ピーク周波数fbd_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbd_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0094】
ステップS310において、方向算出部32は、ターゲットaとターゲットbのピーク周波数が重複していないと判定し、重複ピーク周波数は記憶しない。
【0095】
次に、ステップS311において、方向算出部32は、ターゲットaがK−1までかつターゲットbがKまでの計算が終了したか否かを判定する。計算が終了していない場合(すなわち、NO)には、ステップS312へ進み、計算が終了している場合(すなわち、YES)には、ステップS313に進む。
【0096】
次に、ステップS312において、方向算出部32は、b<Kでは、b=b+1とし、b=Kでは、a=a+1、b=a+1とし、ステップS305に戻って、ステップS305〜ステップS310の処理を繰り返し実行する。
【0097】
ステップS313において、方向算出部32は、ターゲットの番号k=1とする。
【0098】
次に、ステップS314において、方向算出部32は、UP区間ピーク周波数がfbu_k、DOWN区間ピーク周波数がfbd_kであるターゲットk(k=1、…、K)に重複ピーク周波数が記憶されているかを判定する。
【0099】
すなわち、ターゲットkに重複ピーク周波数fbu_kとfbd_kが記憶されている場合は、ステップS315へ、ターゲットkに重複ピーク周波数fbu_kが記憶されている場合は、ステップS316へ、ターゲットkに重複ピーク周波数fbd_kが記憶されている場合は、ステップS317へ、ピーク周波数が記憶されていない場合は、ステップS318へ進む。
【0100】
ステップS315において、方向算出部32は、ターゲットkに重複ピーク周波数fbu_kとfbd_kが記憶されているので、分散行列Rcを生成せず、ステップS319へ進む。
【0101】
ステップS316において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるためのターゲットk(k=1、…、K)の共分散行列Rkcを生成し、ステップS320へ進む。ピーク周波数がfbu_kのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を共分散行列加算禁止部33により禁止し、共分散行列Rkcは、6×6次で、以下の式(8)のように表される。
【0102】
【数8】
【0103】
なお、式(8)において、Ykiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbd_kのビート周波数スペクトラムである。また、Yki*はYkiの複素共役を表している。
【0104】
ステップS317において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるためのターゲットk(k=1、…、K)の共分散行列Rkcを生成し、ステップS320へ進む。ピーク周波数がfbd_kのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を共分散行列加算禁止部33により禁止し、共分散行列Rkcは、6×6次で、以下の式(9)のように表される。
【0105】
【数9】
【0106】
なお、式(9)において、Xkiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbu_kのビート周波数スペクトラムである。また、Xki*はXkiの複素共役を表している。
【0107】
ステップS318において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるためのターゲットk(k=1、…、K)の共分散行列Rkcを生成し、ステップS320へ進む。共分散行列Rkcは、6×6次で、以下の式(10)のように表される。
【0108】
【数10】
【0109】
なお、式(10)において、Xkiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbu_kのビート周波数スペクトラム、Ykiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbd_kのビート周波数スペクトラムである。また、Xki*はXkiの複素共役、Yki*はYkiの複素共役を表している。
【0110】
ステップS319において、方向算出部32は、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出し、ステップS323へ進む。
【0111】
以下、ステップS320〜S323は、ステップS109〜S112と同じであり、その説明を省略する。
【0112】
以上のようにして、全てのターゲット40の距離R、相対速度Vまたは方向θを、ターゲット情報として、図示しない外部装置に出力する。
【0113】
以上のように、この発明の実施の形態3によれば、方向算出部32は、異なる距離、相対速度を持つ複数ターゲットによるピーク周波数が重なってしまった場合に、このピーク周波数の周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、複数ターゲットによる反射波の位相が夫々合成された信号の影響を受けず、ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。
【0114】
また、上記実施の形態1〜3では、6個の受信アンテナ6〜11(図1、8参照)を用いた場合を例示したが、他の個数の受信アンテナを用いても、同様にこの発明を適用できることは言うまでもない。
【0115】
また、方向算出部32によりターゲット40の方向算出処理にMUSIC法を用いた場合を例示したが、他の方法、たとえばユニタリMUSIC法、ESPRIT法、ユニタリESPRIT法などの超分解能到来方向推定処理を用いたレーダ装置にもこの発明を適用することができる。特に、ユニタリ法を用いた場合には、共分散行列の実数部のみを使用すればよいので、演算量をさらに軽減することができる。
【0116】
さらに、ターゲット40の距離Rおよび相対速度Vを検知する方式として、FM−CW方式を用いた場合を例示したが、送信信号をパルス状に区切って変調したFM−パルスドップラー方式レーダ装置やその他のレーダ方式レーダ装置にもこの発明を適用することができる。レーダ方式がFM−パルスドップラー方式の場合、実施の形態2における停止物が存在する周波数範囲は、レンジゲート毎に自車速、レンジゲート幅から算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0117】
【図1】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。
【図3】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネル毎、変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のMUSICスペクトラムを示す図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。
【図7】この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図9】この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。
【図10】この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット重複時における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【符号の説明】
【0118】
1 ターゲット検出部、2 制御電圧発生器、4 分配器、5 送信アンテナ、6−11 受信アンテナ、12−17 ミキサ、18−23 A/Dコンバータ、24−29 FFT演算部、30 ピーク検出部、31 距離・相対速度算出部、32 方向算出部、33 共分散行列加算禁止部、34 重複ピーク周波数記憶部、40 ターゲット。
【技術分野】
【0001】
この発明は、対象物体(以下、「ターゲット」という)に送信信号(電波)を照射して、送信信号に基づくターゲットからの反射信号を複数の受信アンテナで受信した際に、反射信号に基づいてターゲット情報を算出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、ターゲットとの距離や相対速度を算出するレーダ装置として、連続的に周波数を変調した送信信号をターゲットに対して送信し、ターゲットからの反射信号を受信してターゲットとの距離や相対速度を算出する周波数変調レーダ装置が知られている。
【0003】
この種のレーダ装置におけるターゲット方向算出方法としては、送信手段を機械的に回動して送信信号を走査することにより、ターゲットの方向を算出する方法が知られている。また、送信手段を機械的に回動せずに送信信号を出力し、複数チャネルからなるアレイ状のアンテナで受信した受信信号をディジタル信号処理してターゲットの方向を算出するMUSIC(Multiple Signal Classification)法などの超分解能到来方向推定処理などが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
このMUSIC法は、ピーク周波数スペクトラムの共分散行列を演算し、共分散行列を固有値展開し、固有ベクトルから角度スペクトラムを演算し、角度スペクトラムからターゲットの方向を算出する方法である。
【0005】
【非特許文献1】R.O.Schmidt「Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation」IEEE Trans.Vol.AP-34, No.3, March 1986 pp.276-280
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したMUSIC法に代表される超分解能到来方向推定処理は、各到来波が互いに無相関であることを前提としているため、各到来波間の相関が非常に高い陸上移動通信等には、そのまま適用することができない。一般に、到来波間の相関を抑圧するためには、共分散行列の生成に用いる受信信号の数(スナップショット数)を多くすることが望ましい。
【0007】
そこで、一般のレーダ装置では、測定毎に共分散行列が得られるため、複数の共分散行列を加算してスナップショット数を確保する時間平均法を用いている。具体的には、UP区間ピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列とDOWN区間ピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出している。
【0008】
しかしながら、UP区間ピーク周波数または/かつDOWN区間ピーク周波数が所定周波数範囲内である場合に、ピーク周波数が所定周波数範囲内のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列をピーク周波数が所定周波数範囲外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に加算すると、ターゲットの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットの個数を誤ったりするという問題点があった。
【0009】
これは、送受信機やA/D変換器にて発生するノイズ、ばらつきや温度特性によるオフセット電圧、停止物ターゲットからの反射信号、等が受信信号に重畳され、これを周波数解析した場合に、周波数が所定周波数範囲の部分に反映されてしまうからである。従って、周波数が所定周波数範囲内の周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算すると、ターゲットの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットの個数を誤ったりする。
【0010】
また、ターゲットが複数存在する場合には、そのターゲットに応じた数だけUP区間ピーク周波数とDOWN区間ピーク周波数が現れる。各ターゲットの距離R及び相対速度Vを算出するためには、UP区間ピーク周波数fbuとDOWN区間ピーク周波数fbdとをターゲット毎に組み合わせる必要がある。
【0011】
しかしながら、組み合わせ終了後、ターゲットaのUP区間ピーク周波数fbu_aおよびDOWN区間ピーク周波数fbd_aのどちらか一方がターゲットbのUP区間ピーク周波数fbu_bおよびDOWN区間ピーク周波数fbd_bと重複している場合に、重複したピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を重複していないピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に加算すると、ターゲットaおよびターゲットbの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットaおよびターゲットbの個数を誤ったりするという問題点があった。
【0012】
これは、異なる距離、相対速度を持つ複数ターゲットによるピーク周波数が重複した場合に、そのピーク周波数における位相を算出すると、複数ターゲットによる反射波の位相が夫々合成され、正しい共分散行列を算出できないからである。従って、このピーク周波数の周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算すると、ターゲットの方向を正しく算出できなかったり、ターゲットの個数を誤ったりする。
【0013】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、複数変調区間のピーク周波数が所定条件である場合に、ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、複数変調区間のピーク周波数が所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出することにより、ターゲットの方向や個数を正しく算出することができるレーダ装置を得るものである。
【0014】
また、第2の目的は、複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が所定条件である場合に、ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が所定条件以外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出することにより、ターゲットの方向や個数を正しく算出することができるレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
この発明に係るレーダ装置は、複数変調区間を有する送信信号を送信する送信手段と、前記送信信号がターゲットで反射された反射信号を複数のアンテナにより受信する受信手段と、前記送信信号と前記受信手段により受信された複数の受信信号とをそれぞれミキシングして複数のビート信号を得るミキシング手段と、前記複数のビート信号をそれぞれ周波数解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段により解析された複数の周波数解析結果に基づいて、前記複数変調区間のピーク周波数スペクトラムが所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいて前記ターゲットの方向を算出するターゲット検出部とを設け、前記ターゲット検出部は、前記複数変調区間のピーク周波数が所定条件である場合に、前記ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部を有するものである。
【発明の効果】
【0016】
この発明に係るレーダ装置は、送受信機やA/D変換器により発生するノイズ、ばらつきや温度特性によるオフセット電圧、停止物ターゲットからの反射信号、等が受信信号に重畳された、ピーク周波数が所定周波数範囲内のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。また、異なる距離、相対速度を持つ複数ターゲットによるピーク周波数が重なってしまった場合に、このピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、ターゲットの方向や個数を正しく算出できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置について図1から図5までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0018】
図1において、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、マイクロコンピュータから構成されるターゲット検出部1と、ターゲット検出部1の制御下で制御電圧を出力する制御電圧発生器2と、制御電圧に基づいて周波数がUP/DOWN変調された送信信号を出力する制御電圧発振器VCO(Voltage Controlled Oscillator)3と、送信信号を分配する分配器4と、ターゲット40に対して送信信号W1を出射する送信アンテナ5(送信手段)とが設けられている。
【0019】
また、図1において、レーダ装置は、送信信号W1がターゲット40で反射された反射信号W2を受信する複数チャネル(例えば、6チャネル)からなるアレイ状の受信アンテナ6〜11(受信手段)と、分配器4で分配された送信信号と複数チャネル分の受信信号とをそれぞれミキシングして複数チャネル分のビート信号を得るミキサ12〜17(ミキシング手段)と、複数チャネル分のビート信号をA/D変換するA/Dコンバータ18〜23と、A/D変換された複数チャネル分のビート信号をそれぞれ周波数解析するFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)演算部24〜29(周波数解析手段)とが設けられている。
【0020】
FFT演算部24〜29からの複数チャネル分のビート信号の周波数解析結果(複数チャネル分のビート周波数スペクトラム)は、ターゲット検出部1に入力される。このターゲット検出部1は、ターゲット40の距離、相対速度または方向を算出して、ターゲット情報として外部装置(図示せず)に出力する。
【0021】
このターゲット情報を得るために、ターゲット検出部1は、ビート信号の周波数解析結果からピーク周波数を検出するピーク検出部30と、ピーク周波数に基づいてターゲット40の距離Rおよび相対速度Vを算出する距離・相対速度算出部31と、複数チャネル分のピーク周波数スペクトラム、距離Rおよび相対速度Vからターゲット40の方向θを算出する方向算出部32と、ターゲットのピーク周波数が所定条件である場合に、ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部33とを含む。
【0022】
つぎに、この実施の形態1に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0023】
まず、ターゲット検出部1から制御電圧発生器2に対して変調開始命令が出力されると、制御電圧発生器2から複数変調区間(例えば、三角状のUP/DOWN)の制御電圧がVCO3に印加され、VCO3からは、制御電圧にしたがってUP区間/DOWN区間に周波数変調された送信信号が出力される。
【0024】
この送信信号は、分配器4を介して送信アンテナ5とミキサ12〜17とに分配され、送信アンテナ5からターゲット40に向けて出射される。
【0025】
一方、ターゲット40で反射された反射信号W2は、複数(例えば、6個)の受信アンテナ6〜11により、6チャネル分(CH1〜CH6とする)の受信信号として受信され、各ミキサ12〜17により送信信号とミキシングされる。
【0026】
これにより、ミキサ12〜17からは、6チャネル分のビート信号が生成され、各ビート信号は、周波数が時間経過にともなって上昇するUP区間と、周波数が時間経過にともなって下降するDOWN区間とのそれぞれについて、A/Dコンバータ18〜23で各々ディジタルデータに変換される。
【0027】
A/Dコンバータ18〜23から生成されたディジタルデータは、FFT演算部24〜29により、それぞれFFTを用いた周波数解析が施される。FFT演算部24〜29により算出された6チャネル分の周波数解析結果(ビート周波数スペクトラム)は、UP区間およびDOWN区間のそれぞれについて、ターゲット検出部1に入力される。
【0028】
ターゲット検出部1内において、まず、ピーク検出部30は、6チャネル分の周波数解析結果からピーク周波数を検出する。
【0029】
次に、距離・相対速度算出部31は、ピーク周波数からターゲット40の距離および相対速度を算出する。このとき、ありえない距離または相対速度の演算値は、ターゲット40の情報とは見なされずに除外される。
【0030】
最後に、方向算出部32は、距離および相対速度の算出に用いたピーク周波数に対応するピーク周波数スペクトラムに対し、超分解能到来方向推定処理を施すことにより、ターゲット40の方向θを算出する。ここでは、超分解能到来方向推定処理として、前述のMUSIC法を用いるものとする。
【0031】
具体的には、後述するように、方向算出部32は、複数チャネル分の周波数解析結果に基づいて、ターゲットのUP区間ピーク周波数とDOWN区間ピーク周波数が所定周波数範囲である場合に、共分散行列加算禁止部33により、ピーク周波数が所定周波数範囲のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、ピーク周波数が所定周波数範囲外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の固有値および固有ベクトルから、ターゲット40の方向または個数を算出する。
【0032】
続いて、ターゲット検出部1の具体的動作について図2〜図5を参照しながら説明する。図2は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。図3は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネル毎、変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。図4は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。図5は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のMUSICスペクトラムを示す図である。
【0033】
まず、図2のステップS101において、ピーク検出部30は、6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅に対して、ピークを検出する。具体的には、図3に示すように、6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅に対して、検出閾値を設け、検出閾値以上かつ前後のビート周波数の振幅より大きい振幅をピークと判定する。
【0034】
図3は、ステップS101の処理を示すものであり、入力された6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅を示している。図3において、(a)〜(c)はUP時の6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅を示し、(d)〜(f)はDOWN時の6チャネル分のビート周波数スペクトラムの振幅を示しており、それぞれ、横軸はビート周波数、縦軸は振幅である。また、ピークとなった振幅のピーク周波数は、UP区間については「fbu」で示され、DOWN区間については「fbd」で示されている。
【0035】
次に、ステップS102において、距離・相対速度算出部31は、ステップS101で得られたピーク周波数fbu、fbdから、ターゲット40の距離Rおよび相対速度Vを、一般的なFM−CW(Frequency Modulation Continuous Wave)レーダの原理に基づいて算出する。すなわち、以下の式(1)により、距離Rを算出する。
【0036】
【数1】
【0037】
また、以下の式(2)により、相対速度Vを算出する。
【0038】
【数2】
【0039】
なお、式(1)、式(2)において、cは光速、Tは1つの変調時間、fmは周波数変調幅、fcは搬送波周波数である。また、fbuはUP区間のピーク周波数、fbdはDOWN区間のピーク周波数である。
【0040】
次に、ステップS103において、距離・相対速度算出部31は、算出されたターゲット40の個数Kをカウントして記憶する。
【0041】
次に、ステップS104において、方向算出部32は、ターゲット40のピーク周波数fbuとfbdが所定周波数範囲(例えば、0付近とする)であるかを判定する。
【0042】
すなわち、ピーク周波数fbuとfbdの両方が0付近の場合には、ステップS105へ、図4(a)に示すように、ピーク周波数fbuが0付近の場合には、ステップS106へ、図4(b)に示すように、ピーク周波数fbdが0付近の場合には、ステップS107へ、ピーク周波数fbuとfbdの両方が0付近以外の場合には、ステップS108へ進む。
【0043】
ステップS105において、方向算出部32は、ピーク周波数fbuとfbdの両方が0付近なので、距離R=0かつ相対速度V=0となるターゲットは存在しないため、共分散行列Rcを生成せず、ステップS112へ進む。
【0044】
ステップS106において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるための共分散行列Rcを生成する。ピーク周波数fbuが0付近なので、共分散行列加算禁止部33により、ピーク周波数がfbuのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、共分散行列Rcは、6×6次で以下の式(3)のように表される。その後、ステップS109へ進む。
【0045】
【数3】
【0046】
なお、式(3)において、Yiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbdのビート周波数スペクトラムである。また、Yi*はYiの複素共役を表している。
【0047】
ステップS107において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるための共分散行列Rcを生成する。ピーク周波数fbdが0付近なので、共分散行列加算禁止部33により、ピーク周波数がfbdのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止し、共分散行列Rcは、6×6次で以下の式(4)のように表される。その後、ステップS109へ進む。
【0048】
【数4】
【0049】
なお、(4)式において、Xiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbuのビート周波数スペクトラムである。また、Xi*はXiの複素共役を表している。
【0050】
ステップS108において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるための共分散行列Rcを生成する。ピーク周波数fbuとfbd両方が0付近以外なので、共分散行列Rcは、6×6次で、以下の式(5)のように表される。その後、ステップS109へ進む。
【0051】
【数5】
【0052】
なお、(5)式において、Xiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbuのビート周波数スペクトラム、Yiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるピーク周波数fbdのビート周波数スペクトラムである。また、Xi*はXiの複素共役、Yi*はYiの複素共役を表している。
【0053】
次に、ステップS109において、方向算出部32は、共分散行列Rcについて固有値、固有ベクトル解析を行い、固有値Λ1〜Λ6およびそれぞれに対応する固有ベクトルe1〜e6を求める。
【0054】
次に、ステップS110において、方向算出部32は、固有値Λ1〜Λ6および固有ベクトルe1〜e6を用いて、一般的なMUSIC法に基づいて、以下の式(6)により、角度スペクトラムPm(θ)(MUSICスペクトラム)を算出する。
【0055】
【数6】
【0056】
なお、式(6)において、eiHは固有ベクトルeiの複素共役転置、Lは入射信号数、λは波長、dは受信アンテナ6〜11の素子間隔である。
【0057】
次に、ステップS111において、方向算出部32は、MUSICスペクトラムがピークとなる方向θを抽出する。
【0058】
具体的には、注目する方向のMUSICスペクトラムが、その前後の方向のMUSICスペクトラムよりも大きい場合に、その方向をピーク方向として算出する。図5は、ステップS111の処理を示す図であり、MUSICスペクトラムの一例を示している。
【0059】
このように抽出されたピーク方向のうち、MUSICスペクトラムが大きいものから順に、ターゲット40の方向θとする。図5の例では、2個のターゲットの方向θとして、θ1およびθ2が算出されている。
【0060】
なお、ステップS105〜S111は、MUSIC法の基本的な処理であり、すでに様々な公知文献で発表されているので、詳細については省略する。
【0061】
最後に、ステップS112において、ターゲット検出部1は、ステップS103でカウントしたターゲット個数K分の計算が終了したか否かを判定し、計算が終了していない(すなわち、NO)と判定すれば、ステップS104に戻って、ステップS104〜ステップS111の処理を繰り返し実行する。
【0062】
一方、ステップS112において、ターゲット個数分の計算が終了した(すなわち、YES)と判定すれば、ターゲット検出部1は、全てのターゲット40の距離R、相対速度Vまたは方向θを、ターゲット情報として、図示しない外部装置に出力する。
【0063】
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、方向算出部32において、ピーク周波数が0付近のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、送受信機やA/D変換器により発生するノイズ、ばらつきや温度特性によるオフセット電圧が受信信号に重畳された信号の影響を受けず、ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。
【0064】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るレーダ装置について図6及び図7を参照しながら説明する。なお、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の構成は、上記の実施の形態1と同様である。
【0065】
上記の実施の形態1では、ピーク周波数fbuとfbdが0付近の場合に共分散行列の加算を禁止していたが、この実施の形態2では、ピーク周波数fbuとfbdが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲の場合に共分散行列の加算を禁止するものである。
【0066】
つぎに、この実施の形態2に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。また、図7は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【0067】
ターゲット検出部1の具体的動作について以下説明するが、図6のフローチャートにおいては、図2のフローチャートと処理が一部共通する。このため、同様の処理に関しては、その説明を省略する。
【0068】
ステップS201〜S203は、図2のステップS101〜S103と同じであり、その説明を省略する。
【0069】
次に、ステップS204において、方向算出部32は、ターゲット40が移動物ターゲットであるかを判定する。ターゲット40が移動物ターゲットの場合には、次のステップS205へ、ターゲット40が移動物ターゲットでない場合には、ステップS215へ進む。
【0070】
次に、ステップS205において、方向算出部32は、停止物ターゲットが存在する周波数範囲を算出する。すなわち、レーダ方式をFM−パルスドップラー方式とし、方向算出部32は、レンジゲート毎に自車速、レンジゲート幅から算出される周波数範囲を停止物ターゲットが存在する周波数範囲として算出する。
【0071】
次に、ステップS206において、方向算出部32は、ピーク周波数fbuとfbdが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内であるかを判定する。
【0072】
すなわち、図7(a)に示すように、ピーク周波数fbuとfbdの両方が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内の場合には、ステップS207へ、図7(b)に示すように、ピーク周波数fbuが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内の場合には、ステップS208へ、図7(c)に示すように、ピーク周波数fbdが、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内の場合には、ステップS209へ、ピーク周波数fbuとfbdの両方が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲外の場合には、ステップS210へ進む。
【0073】
ステップS207では、方向算出部32は、ピーク周波数fbuとfbdの両方が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内なので、分散行列Rcを生成せず、ステップS211へ進む。
【0074】
ステップS211では、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出し、ステップS215へ進む。
【0075】
以下、ステップS208〜S215は、ステップS106〜S112と同じであり、その説明を省略する。
【0076】
以上のようにして、全てのターゲット40の距離R、相対速度Vまたは方向θを、ターゲット情報として、図示しない外部装置に出力する。
【0077】
以上のように、この発明の実施の形態2によれば、方向算出部32において、ピーク周波数が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲内のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、停止物ターゲットからの反射信号が受信信号に重畳された信号の影響を受けず、移動物ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。
【0078】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係るレーダ装置について図8から図10までを参照しながら説明する。図8は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【0079】
この実施の形態3は、図8に示す構成で、方向算出部32が、「ターゲットa(a=1、…、K−1:K≧2)のUP区間ピーク周波数fbu_aと、ターゲットb(b=a+1、…、K:K≧2)のUP区間ピーク周波数fbu_bの差分」が所定周波数範囲である場合に、ターゲットaの重複ピーク周波数fbu_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbu_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0080】
あるいは、方向算出部32が、「ターゲットa(a=1、…、K−1)のDOWN区間ピーク周波数fbd_aと、ターゲットb(b=a+1、…、K)のDOWN区間ピーク周波数fbd_bの差分」が所定周波数範囲である場合に、ターゲットaの重複ピーク周波数fbd_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbd_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0081】
そして、方向算出部32が、ターゲットk(k=1、…、K:K≧2)に重複ピーク周波数が記憶されている場合に、重複ピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を共分散行列加算禁止部33により禁止し、重複ピーク周波数と異なるピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいてターゲットの方向を算出する。
【0082】
続いて、方向算出部32の具体的動作について図9及び図10を参照しながら説明する。図9は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。また、図10は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット重複時における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【0083】
図9のフローチャートにおいては、図2のフローチャートと処理が一部共通する。このため、同様の処理に関しては、その説明を省略する。
【0084】
図9のフローチャートにおいて、図2のフローチャートと異なる処理は、ステップS304からステップS319の処理であり、その内容について詳細に説明する。
【0085】
ステップS301〜S303は、ステップS101〜S103と同じであり、その説明を省略する。
【0086】
次に、ステップS304において、方向算出部32は、ターゲットの番号a=1、b=a+1とする。
【0087】
次に、ステップS305において、方向算出部32は、ターゲットの個数がK(K≧2)の場合、「ターゲットa(a=1、…、K−1)のUP区間ピーク周波数fbu_aとターゲットb(b=a+1、…、K)のUP区間ピーク周波数fbu_bの差分Fua_ub」と、「ターゲットaのDOWN区間ピーク周波数fbd_aとターゲットbのDOWN区間ピーク周波数fbd_bの差分Fda_db」を以下の式(7)により算出する。
【0088】
【数7】
【0089】
次に、ステップS306において、方向算出部32は、差分Fua_ub、Fda_dbどちらか一方が所定周波数範囲(例えば、0付近とする)であるか判定する。
【0090】
すなわち、差分Fua_ub、Fda_dbの両方が0付近の場合には、ステップS307へ、差分Fua_ubのみ0付近の場合には、ステップS308へ、差分Fda_dbのみ0付近の場合には、ステップS309へ、差分Fua_ub、Fda_dbの両方が0付近以外の場合には、ステップS310へ進む。
【0091】
ステップS307において、方向算出部32は、ターゲットaとターゲットbの距離、相対速度が一致しているため、ピーク周波数が重複していないと判定し、重複ピーク周波数は記憶しない。
【0092】
ステップS308において、方向算出部32は、図10(a)に示すように、ターゲットaのピーク周波数fbu_aとターゲットbのピーク周波数fbu_bが重複していると判定し、ターゲットaの重複ピーク周波数fbu_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbu_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0093】
ステップS309において、方向算出部32は、図10(b)に示すように、ターゲットaのピーク周波数fbd_aとターゲットbのピーク周波数fbd_bが重複していると判定し、ターゲットaの重複ピーク周波数fbd_aとターゲットbの重複ピーク周波数fbd_bを重複ピーク周波数記憶部34により記憶する。
【0094】
ステップS310において、方向算出部32は、ターゲットaとターゲットbのピーク周波数が重複していないと判定し、重複ピーク周波数は記憶しない。
【0095】
次に、ステップS311において、方向算出部32は、ターゲットaがK−1までかつターゲットbがKまでの計算が終了したか否かを判定する。計算が終了していない場合(すなわち、NO)には、ステップS312へ進み、計算が終了している場合(すなわち、YES)には、ステップS313に進む。
【0096】
次に、ステップS312において、方向算出部32は、b<Kでは、b=b+1とし、b=Kでは、a=a+1、b=a+1とし、ステップS305に戻って、ステップS305〜ステップS310の処理を繰り返し実行する。
【0097】
ステップS313において、方向算出部32は、ターゲットの番号k=1とする。
【0098】
次に、ステップS314において、方向算出部32は、UP区間ピーク周波数がfbu_k、DOWN区間ピーク周波数がfbd_kであるターゲットk(k=1、…、K)に重複ピーク周波数が記憶されているかを判定する。
【0099】
すなわち、ターゲットkに重複ピーク周波数fbu_kとfbd_kが記憶されている場合は、ステップS315へ、ターゲットkに重複ピーク周波数fbu_kが記憶されている場合は、ステップS316へ、ターゲットkに重複ピーク周波数fbd_kが記憶されている場合は、ステップS317へ、ピーク周波数が記憶されていない場合は、ステップS318へ進む。
【0100】
ステップS315において、方向算出部32は、ターゲットkに重複ピーク周波数fbu_kとfbd_kが記憶されているので、分散行列Rcを生成せず、ステップS319へ進む。
【0101】
ステップS316において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるためのターゲットk(k=1、…、K)の共分散行列Rkcを生成し、ステップS320へ進む。ピーク周波数がfbu_kのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を共分散行列加算禁止部33により禁止し、共分散行列Rkcは、6×6次で、以下の式(8)のように表される。
【0102】
【数8】
【0103】
なお、式(8)において、Ykiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbd_kのビート周波数スペクトラムである。また、Yki*はYkiの複素共役を表している。
【0104】
ステップS317において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるためのターゲットk(k=1、…、K)の共分散行列Rkcを生成し、ステップS320へ進む。ピーク周波数がfbd_kのビート周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を共分散行列加算禁止部33により禁止し、共分散行列Rkcは、6×6次で、以下の式(9)のように表される。
【0105】
【数9】
【0106】
なお、式(9)において、Xkiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbu_kのビート周波数スペクトラムである。また、Xki*はXkiの複素共役を表している。
【0107】
ステップS318において、方向算出部32は、MUSIC法に用いるためのターゲットk(k=1、…、K)の共分散行列Rkcを生成し、ステップS320へ進む。共分散行列Rkcは、6×6次で、以下の式(10)のように表される。
【0108】
【数10】
【0109】
なお、式(10)において、Xkiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbu_kのビート周波数スペクトラム、Ykiはi番目(i=1,…,6)のチャネル(CHi)におけるターゲットkのピーク周波数fbd_kのビート周波数スペクトラムである。また、Xki*はXkiの複素共役、Yki*はYkiの複素共役を表している。
【0110】
ステップS319において、方向算出部32は、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出し、ステップS323へ進む。
【0111】
以下、ステップS320〜S323は、ステップS109〜S112と同じであり、その説明を省略する。
【0112】
以上のようにして、全てのターゲット40の距離R、相対速度Vまたは方向θを、ターゲット情報として、図示しない外部装置に出力する。
【0113】
以上のように、この発明の実施の形態3によれば、方向算出部32は、異なる距離、相対速度を持つ複数ターゲットによるピーク周波数が重なってしまった場合に、このピーク周波数の周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算しないため、複数ターゲットによる反射波の位相が夫々合成された信号の影響を受けず、ターゲットの方向や個数を正しく算出できる。
【0114】
また、上記実施の形態1〜3では、6個の受信アンテナ6〜11(図1、8参照)を用いた場合を例示したが、他の個数の受信アンテナを用いても、同様にこの発明を適用できることは言うまでもない。
【0115】
また、方向算出部32によりターゲット40の方向算出処理にMUSIC法を用いた場合を例示したが、他の方法、たとえばユニタリMUSIC法、ESPRIT法、ユニタリESPRIT法などの超分解能到来方向推定処理を用いたレーダ装置にもこの発明を適用することができる。特に、ユニタリ法を用いた場合には、共分散行列の実数部のみを使用すればよいので、演算量をさらに軽減することができる。
【0116】
さらに、ターゲット40の距離Rおよび相対速度Vを検知する方式として、FM−CW方式を用いた場合を例示したが、送信信号をパルス状に区切って変調したFM−パルスドップラー方式レーダ装置やその他のレーダ方式レーダ装置にもこの発明を適用することができる。レーダ方式がFM−パルスドップラー方式の場合、実施の形態2における停止物が存在する周波数範囲は、レンジゲート毎に自車速、レンジゲート幅から算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0117】
【図1】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。
【図3】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネル毎、変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態1に係るレーダ装置のMUSICスペクトラムを示す図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。
【図7】この発明の実施の形態2に係るレーダ装置のチャネルの変調区間毎における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図9】この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット検出部の動作を示すフローチャートである。
【図10】この発明の実施の形態3に係るレーダ装置のターゲット重複時における複素スペクトラムの振幅を示す図である。
【符号の説明】
【0118】
1 ターゲット検出部、2 制御電圧発生器、4 分配器、5 送信アンテナ、6−11 受信アンテナ、12−17 ミキサ、18−23 A/Dコンバータ、24−29 FFT演算部、30 ピーク検出部、31 距離・相対速度算出部、32 方向算出部、33 共分散行列加算禁止部、34 重複ピーク周波数記憶部、40 ターゲット。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数変調区間を有する送信信号を送信する送信手段と、
前記送信信号がターゲットで反射された反射信号を複数のアンテナにより受信する受信手段と、
前記送信信号と前記受信手段により受信された複数の受信信号とをそれぞれミキシングして複数のビート信号を得るミキシング手段と、
前記複数のビート信号をそれぞれ周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により解析された複数の周波数解析結果に基づいて、前記複数変調区間のピーク周波数スペクトラムが所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいて前記ターゲットの方向を算出するターゲット検出部とを備え、
前記ターゲット検出部は、
前記複数変調区間のピーク周波数が所定条件である場合に、前記ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部を有する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項2】
前記所定条件は、前記複数変調区間のピーク周波数が所定周波数範囲である
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
【請求項3】
前記所定周波数範囲は、前記複数変調区間のピーク周波数が0付近である
ことを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。
【請求項4】
前記所定周波数範囲は、前記複数変調区間のピーク周波数が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲である
ことを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。
【請求項5】
前記停止物ターゲットが存在する周波数範囲は、レーダ方式をFM−パルスドップラー方式とし、レンジゲート毎に自車速、レンジゲート幅から算出される周波数範囲である
ことを特徴とする請求項4記載のレーダ装置。
【請求項6】
前記ターゲット検出部は、前記複数変調区間のピーク周波数が全て所定条件である場合に、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項7】
複数変調区間を有する送信信号を送信する送信手段と、
前記送信信号がターゲットで反射された反射信号を複数のアンテナにより受信する受信手段と、
前記送信信号と前記受信手段により受信された複数の受信信号とをそれぞれミキシングして複数のビート信号を得るミキシング手段と、
前記複数のビート信号をそれぞれ周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により解析された複数の周波数解析結果に基づいて、前記複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数スペクトラムが所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいて前記ターゲットの方向を算出するターゲット検出部とを備え、
前記ターゲット検出部は、
前記複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が所定条件である場合に、前記ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部を有する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項8】
前記所定条件は、前記複数変調区間のターゲットa(a=1、…、K−1:K≧2)のピーク周波数fb_aとターゲットb(b=a+1、…、K:K≧2)のピーク周波数fb_bの差分が所定周波数範囲である
ことを特徴とする請求項7記載のレーダ装置。
【請求項9】
前記所定条件は、前記複数変調区間のターゲットa(a=1、…、K−1:K≧2)のピーク周波数fb_aとターゲットb(b=a+1、…、K:K≧2)のピーク周波数fb_bの差分が所定周波数範囲であり、
前記ターゲット検出部は、
ターゲットaの重複ピーク周波数fb_aとターゲットbの重複ピーク周波数fb_bを記憶する重複ピーク周波数記憶部と、
ターゲットk(k=1、…、K:K≧2)に重複ピーク周波数が記憶されている場合に、重複ピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部とを有し、
重複ピーク周波数と異なるピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいて前記ターゲットkの方向を算出する
ことを特徴とする請求項7記載のレーダ装置。
【請求項10】
前記所定周波数範囲は、ターゲットaのピーク周波数fb_aとターゲットbのピーク周波数fb_bの差分が0付近であり、
前記重複ピーク周波数記憶部は、ターゲットaのピーク周波数fb_aとターゲットbのピーク周波数fb_bを記憶する
ことを特徴とする請求項9記載のレーダ装置。
【請求項11】
前記ターゲット検出部は、前記複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が全て所定条件である場合に、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出する
ことを特徴とする請求項7から請求項10までのいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項1】
複数変調区間を有する送信信号を送信する送信手段と、
前記送信信号がターゲットで反射された反射信号を複数のアンテナにより受信する受信手段と、
前記送信信号と前記受信手段により受信された複数の受信信号とをそれぞれミキシングして複数のビート信号を得るミキシング手段と、
前記複数のビート信号をそれぞれ周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により解析された複数の周波数解析結果に基づいて、前記複数変調区間のピーク周波数スペクトラムが所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいて前記ターゲットの方向を算出するターゲット検出部とを備え、
前記ターゲット検出部は、
前記複数変調区間のピーク周波数が所定条件である場合に、前記ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部を有する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項2】
前記所定条件は、前記複数変調区間のピーク周波数が所定周波数範囲である
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
【請求項3】
前記所定周波数範囲は、前記複数変調区間のピーク周波数が0付近である
ことを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。
【請求項4】
前記所定周波数範囲は、前記複数変調区間のピーク周波数が、停止物ターゲットが存在する周波数範囲である
ことを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。
【請求項5】
前記停止物ターゲットが存在する周波数範囲は、レーダ方式をFM−パルスドップラー方式とし、レンジゲート毎に自車速、レンジゲート幅から算出される周波数範囲である
ことを特徴とする請求項4記載のレーダ装置。
【請求項6】
前記ターゲット検出部は、前記複数変調区間のピーク周波数が全て所定条件である場合に、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項7】
複数変調区間を有する送信信号を送信する送信手段と、
前記送信信号がターゲットで反射された反射信号を複数のアンテナにより受信する受信手段と、
前記送信信号と前記受信手段により受信された複数の受信信号とをそれぞれミキシングして複数のビート信号を得るミキシング手段と、
前記複数のビート信号をそれぞれ周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により解析された複数の周波数解析結果に基づいて、前記複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数スペクトラムが所定条件外のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列を加算した加算共分散行列に基づいて前記ターゲットの方向を算出するターゲット検出部とを備え、
前記ターゲット検出部は、
前記複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が所定条件である場合に、前記ピーク周波数が所定条件のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部を有する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項8】
前記所定条件は、前記複数変調区間のターゲットa(a=1、…、K−1:K≧2)のピーク周波数fb_aとターゲットb(b=a+1、…、K:K≧2)のピーク周波数fb_bの差分が所定周波数範囲である
ことを特徴とする請求項7記載のレーダ装置。
【請求項9】
前記所定条件は、前記複数変調区間のターゲットa(a=1、…、K−1:K≧2)のピーク周波数fb_aとターゲットb(b=a+1、…、K:K≧2)のピーク周波数fb_bの差分が所定周波数範囲であり、
前記ターゲット検出部は、
ターゲットaの重複ピーク周波数fb_aとターゲットbの重複ピーク周波数fb_bを記憶する重複ピーク周波数記憶部と、
ターゲットk(k=1、…、K:K≧2)に重複ピーク周波数が記憶されている場合に、重複ピーク周波数のピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列の加算を禁止する共分散行列加算禁止部とを有し、
重複ピーク周波数と異なるピーク周波数スペクトラムから生成される共分散行列に基づいて前記ターゲットkの方向を算出する
ことを特徴とする請求項7記載のレーダ装置。
【請求項10】
前記所定周波数範囲は、ターゲットaのピーク周波数fb_aとターゲットbのピーク周波数fb_bの差分が0付近であり、
前記重複ピーク周波数記憶部は、ターゲットaのピーク周波数fb_aとターゲットbのピーク周波数fb_bを記憶する
ことを特徴とする請求項9記載のレーダ装置。
【請求項11】
前記ターゲット検出部は、前記複数変調区間の複数ターゲットのピーク周波数が全て所定条件である場合に、前測定周期で得られたターゲットの方向を算出する
ことを特徴とする請求項7から請求項10までのいずれかに記載のレーダ装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2010−127912(P2010−127912A)
【公開日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−306667(P2008−306667)
【出願日】平成20年12月1日(2008.12.1)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年12月1日(2008.12.1)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】
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