レーダ装置
【課題】角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることを課題とする。
【解決手段】アレーアンテナを有するレーダ装置１に、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の何れかを送信アンテナとして電波を送信する送信部１１と、アンテナｃｈ１−ｃｈ６を受信アンテナとして反射電波を受信する受信部１２と、送信アンテナとして用いられるアンテナを、送信処理単位で切り替える制御部１３と、を備え、アンテナｃｈ２−ｃｈ６は、隣接するアンテナに対して間隔ｄをおいて配置され、アンテナｃｈ１、ｃｈ２は、隣接するアンテナに対して間隔３／２ｄをおいて配置されることとした。
【解決手段】アレーアンテナを有するレーダ装置１に、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の何れかを送信アンテナとして電波を送信する送信部１１と、アンテナｃｈ１−ｃｈ６を受信アンテナとして反射電波を受信する受信部１２と、送信アンテナとして用いられるアンテナを、送信処理単位で切り替える制御部１３と、を備え、アンテナｃｈ２−ｃｈ６は、隣接するアンテナに対して間隔ｄをおいて配置され、アンテナｃｈ１、ｃｈ２は、隣接するアンテナに対して間隔３／２ｄをおいて配置されることとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナが等間隔に配置されたアレーアンテナを備えたレーダ装置において、送信アンテナとして用いるアンテナを切り替えながら送受信した結果をホログラフィック合成することにより、実際のアンテナの数を超える数の仮想アンテナによる受信結果を得る技術がある（例えば、特許文献１から４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９８３１２号公報
【特許文献２】特開２００６−９１０２８号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８６０８号公報
【特許文献４】特開２００７−１９９０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、複数のアンテナを等間隔に一列に並べたアレーアンテナを構成し、複数のアンテナによる受信信号を演算することで複数の受信ビームを形成し、スキャンを行う電子スキャン方式のレーダ装置がある。このようなレーダ装置では、アンテナ間隔と各アンテナにおいて受信される反射電波の相対位相とに基づいてターゲット（物標）の角度を算出するため、アンテナ間隔に応じてターゲットを検知可能な角度範囲（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）が決定される。ＦＯＶおよびターゲットの角度は、アレーアンテナが並べられた平面に対して垂直な法線に対する角度で示され、ＦＯＶは、以下の計算式を用いて算出することが出来る。
ＦＯＶ ＝ Ａｒｃｓｉｎ（波長／２／アンテナ間隔）
【０００５】
このようなアレーアンテナの特性から、アレーアンテナでは、アンテナ間隔を狭くすることで方位角を推定出来る範囲（ＦＯＶ）を広くすることが出来る。しかし、物理的にアンテナ間隔を狭くした場合、アンテナ間干渉が大きくなって位相が乱れ、角度検知の精度が低下するという問題や、アンテナの指向性が低下するという問題、アンテナ面積が小さくなって感度が低下するという問題等が発生する。このため、物理的なアンテナ間隔を狭くすることによるＦＯＶの広角化は困難であった。
【０００６】
本発明は、上記した問題に鑑み、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アレーアンテナにおけるアンテナ間隔を一部不等間隔とし、送信アンテナを切り替えながら電波の送受信を行うことで、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることを可能にした。
【０００８】
詳細には、本発明は、間隔をおいて一列に並べられた複数のアンテナと、前記複数のアンテナの何れかを送信アンテナとして電波を送信する送信処理を行う送信手段と、前記複数のアンテナを受信アンテナとして、前記送信手段によって送信されターゲットで反射した電波を受信する受信手段と、前記送信手段によって送信アンテナとして用いられるアン
テナを、前記送信処理単位で切り替える切替手段と、を備え、前記複数のアンテナは、隣接するアンテナに対して第一の間隔をおいて配置されたアンテナと、隣接するアンテナに対して前記第一の間隔とは異なり且つ前記第一の間隔の整数倍ではない第二の間隔をおいて配置されたアンテナと、を含む、レーダ装置である。
【０００９】
本発明に係るレーダ装置は、複数のアンテナが間隔を置いて一列に並べられることで構成される、所謂アレーアンテナを有する。本発明は、様々な方式のアレーアンテナに対して適用することが可能であり、例えば、パッチアンテナ、トリプレート型アンテナ、マイクロストリップ型アンテナ、導波管スロットアレーアンテナの他、ホーンアンテナを複数並べたものに対しても適用可能である。
【００１０】
送信手段は、レーダ装置が有する複数のアンテナのうち、何れかのアンテナを送信アンテナとして、レーダ送信波としての電波を送信する。送信手段によって送信されたレーダ送信波は、ターゲットで反射し、反射電波として受信手段によって受信される。受信手段は、複数のアンテナの全てを受信アンテナとして用いてもよいし、一部のアンテナ、例えば送信アンテナとして用いられたアンテナを除くアンテナのみを受信アンテナとして用いてもよい。
【００１１】
送信手段による送信処理は、複数回行われる。この複数回の送信処理において、切替手段は、送信アンテナを切り替える。このとき、レーダ装置が有する複数のアンテナは一部不等間隔で並べられているため、何れか一の送信処理を基準とした場合に、基準とした送信処理に係る受信結果と、送信アンテナが切り替えて行われた他の送信処理に係る受信結果との間で、少なくとも一部の受信結果に係る相対位相が重ならない（一致しない）。
【００１２】
即ち、本発明に係るレーダ装置によって得られる複数回の送信処理に係る受信結果を合成すれば、少なくとも一部に、物理的な実際のアンテナ間隔よりも小さいアンテナ間隔のアンテナを用いて受信したのと同様の相対位相を得ることが出来る。上述の通り、アレーアンテナではアンテナ間隔を狭くすることで方位角を推定出来る範囲（ＦＯＶ）を広くすることが出来るため、本発明に係るレーダ装置によれば、実際のアンテナ間隔を狭めることなく、即ち、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることが可能となる。
【００１３】
また、アンテナ間隔を一部不等間隔とする場合には、相対位相が重ならないようにするために、第一の間隔と第二の間隔とが整数倍の関係とならないようにすることが好ましい。具体的には、前記第二の間隔は、前記第一の間隔の３／２倍の間隔としてもよい。なお、第二の間隔としては、前記第一の間隔の１／２倍、４／３倍、５／４倍等、実施の形態に応じて様々なアンテナ間隔を採用することが出来る。
【００１４】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記受信手段によるアンテナ毎の受信結果であって、前記切替手段によって切り替えられることで夫々異なるアンテナが送信アンテナとして用いられた複数の送信処理に係る複数の受信結果を合成することで、前記複数の送信処理に係る受信結果を、一回の仮想的な送信処理に係る仮想アンテナの受信結果とする合成手段を更に備えてもよい。
【００１５】
合成手段によって合成された、一回の仮想的な送信処理に係る仮想アンテナの受信結果は、上記説明したように、物理的な実際のアンテナ間隔よりも小さいアンテナ間隔のアンテナを用いて受信したのと同様の相対位相を含む。なお、受信結果には、ターゲットの角度による相対位相の他、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトが含まれてもよい。
【００１６】
また、前記仮想アンテナは、前記第一の間隔と第二の間隔との差に相当するアンテナ間隔を少なくとも一箇所に有してもよい。上記説明したように、合成手段による合成によって得られた仮想アンテナの受信結果は、物理的な実際のアンテナ間隔よりも小さいアンテナ間隔のアンテナを用いて受信したのと同様の相対位相を含む。この小さいアンテナ間隔は、前記第一の間隔と第二の間隔との差に相当し、例えば、前記第二の間隔が前記第一の間隔の３／２倍であった場合、仮想アンテナの間隔は、少なくとも一部において前記第一の間隔の１／２倍となる。
【００１７】
また、前記合成手段は、前記複数の受信結果うちの、一の送信処理に係る一のアンテナの受信結果を基準として、他の受信結果を補正して合成してもよい。複数の送信処理に係る複数の受信結果を、一の送信処理に係る一のアンテナの受信結果を基準として補正することで、複数の送信処理の間にターゲットが移動したような場合であっても、一の送信処理のタイミングにおけるターゲットの位置を基準として、ターゲットの正しい角度を算出することが可能な合成結果を得ることが出来る。
【００１８】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記合成手段によって合成された受信結果のうち、前記第一の間隔と同一の間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第一の算出処理と、前記第一の間隔および前記第二の間隔の何れよりも小さい間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第二の算出処理と、を実行する角度算出手段を更に備えてもよい。
【００１９】
ここで、第一の算出処理では、前記第一の間隔と同一の間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出するため、実際のアンテナ間隔で角度算出を行った場合と同等のＦＯＶにおけるターゲット角度を算出することが出来る。これに対して、第二の算出処理では、前記第一の間隔および前記第二の間隔の何れよりも小さい間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出するため、実際のアンテナ間隔よりも狭い間隔のアンテナを用いて角度算出を行った場合と同等の、より広いＦＯＶにおけるターゲット角度を算出することが出来る。
【００２０】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記角度算出手段によって算出されたターゲットの角度を比較して、前記第一の算出処理では算出されたが、前記第二の算出処理では算出されなかったターゲットを、ゴーストと判定する判定手段を更に備えてもよい。
【００２１】
即ち、上記説明した第一の算出処理および第二の算出処理では、物理的なアンテナ間隔に応じたＦＯＶにおけるターゲット角度算出と、物理的なアンテナよりもより間隔の狭い仮想アンテナ間隔に応じたより広いＦＯＶにおけるターゲット角度算出が行われる。このため、相対的に狭いＦＯＶが得られる第一の算出処理で折り返しによるゴーストが発生したような場合であっても、より広いＦＯＶが得られる第二の算出処理の結果と比較することで、誤検知されたゴーストを判定することが出来る。
【００２２】
また、本発明に係るレーダ装置は、所定の角度の範囲内については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度を算出結果として出力し、前記所定の角度の範囲外については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度と前記第二の算出処理で算出されたターゲット角度との平均値を算出結果として出力する、算出結果出力手段を更に備えてもよい。
【００２３】
所定の角度の範囲内では、より精度の高い第一の算出処理で算出されたターゲット角度を算出結果として出力し、所定の角度の範囲外では、複数の算出処理の結果の平均を算出結果として出力することで、全体として、算出結果に含まれるターゲット角度の精度を高めることが可能となる。
【００２４】
また、前記切替手段は、送信アンテナとして用いるアンテナからの電波送信後に、該アンテナを受信アンテナに切り替えることで、該アンテナから送信された電波の反射電波を該アンテナ自身に受信させてもよい。このようにすることで、受信アンテナ数を増やし、全体として精度の高い受信結果をえることが可能となる。
【００２５】
また、前記切替手段は、送信アンテナとして用いるアンテナを、該アンテナから送信された電波の反射電波を受信させるための受信アンテナに切り替えず、送信手段に、レーダ送信波を連続送信させてもよい。このようにすることで、受信手段による受信時間を増やし、レーダ装置の受信感度を向上させることが出来る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によって、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るレーダ装置の構成の概略を示す図である。
【図２】実施形態に係るアンテナの配置の概略を示す図である。
【図３】実施形態に係るアンテナによってターゲットからの反射電波が受信される様子を示した図である。
【図４】実施形態において、図３に示すようなレーダ波の送受信が、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、アンテナｃｈ１から送信されてアンテナｃｈ１で受信された電波の位相を基準とした、各受信アンテナにおける受信電波の相対位相を示す図である。
【図５】実施形態において、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。
【図６】実施形態に係る広ＦＯＶ用仮想アンテナおよび狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる角度検出可能な範囲を示すグラフである。
【図７】実施形態に係るレーダ装置におけるターゲット検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】７チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１、２および７を連続送信のための送信アンテナとして用いる場合の、レーダ装置の構成の概略を示す図である。
【図９】図８に示したレーダ装置の２ｘ２スイッチを用いた送受信切替の方法を示す図である。
【図１０】図８に示したレーダ装置において送受信を行った場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。
【図１１】６チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１と２の間隔を他のアンテナ間隔の１／２倍とし、チャンネル１、２および６を送信アンテナとして用いる場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るレーダ装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係るレーダ装置は、車載されて、他の車両等、車両周囲のターゲットを検知することに用いることが可能である。ターゲットの検知結果は車載の記憶装置やＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等に対して出力され、車両制御等に用いることが出来る。但し、本実施形態に係るレーダ装置は、車載レーダ装置以外の用途に用いられてよい。
【００２９】
図１は、本実施形態に係るレーダ装置１の構成の概略を示す図である。本実施形態に係るレーダ装置１は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６、分配器１９、送信部１１、受信部１２、合
成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７を備える。但し、他の実施形態において本発明に係るレーダ装置を実施する場合、レーダ装置は、合成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７等の構成が省略されていてもよい。これらの構成は、レーダ装置の外部に接続されたコンピュータによって実現することが出来る。また、合成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７等の各構成には、汎用または専用のプロセッサを用いることが出来る。また、複数のプロセッサの組み合わせが一の構成に含まれてもよいし、複数の構成において複合的な機能を有する一のプロセッサが用いられてもよい。
【００３０】
送信部１１は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６のうちの何れか一のアンテナを送信アンテナとして用いてレーダ送信波を送信する。本実施形態に係るレーダ装置１では、アンテナｃｈ１−ｃｈ６の何れであっても送信に用いることが可能であるが、本発明に係るレーダ装置１の実施にあたっては、アレーアンテナ中の複数のアンテナのうち少なくとも２以上のアンテナが送信アンテナとして利用可能であればよい。本実施形態では、送信部１１は、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の３つのアンテナを順に切り替えて送信アンテナとして用いて、レーダ送信波を送信する。また、本実施形態では、レーダ装置１によって送受信される電波に、ＦＭ‐ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダ送信波を用いる。ＦＭ‐ＣＷによれば、反射電波から、ターゲットの角度による相対位相、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトを得ることが出来るため、ターゲットの角度、距離、相対速度を測定することが出来る。
【００３１】
受信部１２は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６のうちレーダ送信波を送信中でないアンテナを受信アンテナとして用いて、ターゲットからの反射電波を受信する。本実施形態に係るレーダ装置１では、送信アンテナからレーダ送信波を送信した直後に、送信アンテナを時分割で受信アンテナに切り替えて、自アンテナが送信したレーダ送信波の反射電波を受信させる。例えば、アンテナｃｈ１が送信アンテナとして用いられる場合にも、アンテナｃｈ１からのレーダ送信波の送信直後に、アンテナｃｈ１を受信モードに切り替えることで、アンテナｃｈ１から送信されたレーダ送信波の反射電波を、アンテナｃｈ１にも受信させる。即ち、本実施形態では、３つのアンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の何れが送信アンテナとして用いられる場合にも、６つのアンテナｃｈ１−ｃｈ６が全て受信アンテナとして用いられる。
【００３２】
本実施形態において、合成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７は、制御部１３としてのコンピュータが、制御プログラムを実行することによって実現される。ここで用いられる制御部１３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ等に展開された命令及びデータを処理することでシステム全体を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭにロードされる各種プログラムや、ターゲット検知処理で得られた算出結果等、システムによって使用される様々なデータが記憶されるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有するコンピュータである。
【００３３】
制御部１３は、レーダ装置１に備えられた各構成を制御する。具体的には、制御部１３は、レーダ送信波の送信タイミングおよびターゲットからの反射電波の受信タイミングに合わせて分配器１９を制御することで、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６における送受信モードを切り替える。本実施形態では、送信アンテナは時分割で高速に送信モードと受信モードとを切り替えることで、自アンテナで送信したレーダ送信波の反射電波を受信する。
【００３４】
合成部１４は、異なる送信アンテナから異なるタイミングで送信されたレーダ送信波に
基づく反射電波の受信結果をホログラフィック合成する。このようなホログラフィック合成により、レーダ装置１が物理的に備えるアンテナ数よりも多い仮想アンテナによる受信結果を得ることが出来る。
【００３５】
算出部１５は、アンテナによる受信結果に基づいて、ターゲットの角度、距離および速度を算出する。なお、本実施形態では、算出部１５によって、後述する狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果に基づくターゲット角度の算出と、広ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果に基づくターゲット角度の算出と、が行われることで、従来と同等のＦＯＶにおけるターゲット検知結果と、従来よりも広いＦＯＶにおけるターゲット検知結果と、を得ることが出来る。
【００３６】
判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を、広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を用いて補正することで、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果に含まれるゴーストを除去する。ゴースト判定処理の詳細については、後述する。
【００３７】
出力部１７は、算出部１５によって算出され、判定部１６によってゴーストの補正が行われたターゲット検知結果（ターゲットの角度、距離および速度を含む情報）を確定し、確定された検知結果を、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力する。本実施形態では、出力部１７によって精度の高いターゲット検知結果が出力されるため、車載ＥＣＵは、精度の高いターゲット検知結果に基づいて、エンジンや車載ナビゲーション装置等の制御を行うことが可能となる。
【００３８】
図２は、本実施形態に係るアンテナｃｈ１−ｃｈ６の配置の概略を示す図である。本実施形態では、アンテナ素子が２列に並べられたトリプレート型アンテナｃｈ１−ｃｈ６が用いられている。そして、アンテナｃｈ１−ｃｈ６は、隣接するアンテナに対して所定の間隔をおいて一列に並べられることで、アレーアンテナを構成している。ここで、アンテナｃｈ２−ｃｈ６については、アンテナ間隔として、従来の車載用に開発されたレーダ装置において採用されていた標準的な間隔ｄ（本実施形態では、１．８λ（ラムダ））が採用されている。このアンテナ間隔は、アンテナのサイズ、出力、干渉等を考慮して決定された間隔である。アンテナ間隔が１．８λである場合、ＦＯＶはＡｒｃｓｉｎ（λ／（２＊１．８λ））≒１６．１２度である。しかし、本実施形態において採用されるアンテナは２列アンテナであり水平面指向性を有するものの、間隔１．８λの場合±３０度まで−１０ｄＢ以上のアンテナ特性を有しているため、ＦＯＶ内に、ＦＯＶの外に位置しているターゲットからの反射電波によるゴーストが検知されてしまう。
【００３９】
また、本実施形態では、アンテナｃｈ１とアンテナｃｈ２との間のアンテナ間隔として、アンテナｃｈ２−ｃｈ６のアンテナ間隔の１．５倍のアンテナ間隔である３／２ｄ（本実施形態では、２．７λ）が採用される。
【００４０】
図３は、本実施形態に係るアンテナｃｈ１−ｃｈ６によってターゲットからの反射電波が受信される様子を示した図である。本実施形態に係るレーダ装置１は、送信アンテナから送信され、一列に並べられた受信アンテナにおいて受信された反射電波の相対位相（図３のαによって示される）によってターゲットが位置する角度を算出するものである。図３によれば、アンテナｃｈ２−ｃｈ６において受信される反射電波の相対位相が、隣接するアンテナ間で略αとなる場合に、アンテナｃｈ１とアンテナｃｈ２との間では、相対位相が、他のアンテナ間の相対位相αの１．５倍である３／２αとなることが分かる。
【００４１】
図４は、本実施形態において、図３に示すようなレーダ波の送受信が、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、アンテナｃｈ１
から送信されてアンテナｃｈ１で受信された電波の位相を基準とした、各受信アンテナにおける受信電波の相対位相を示す図である。アンテナｃｈ１から送信されてアンテナｃｈ２で受信された電波の相対位相は３／２αであり、同様に、アンテナｃｈ２から送信されてアンテナｃｈ１で受信された電波の相対位相は３／２αである。また、アンテナｃｈ１送信、アンテナｃｈ６受信の場合の相対位相と、アンテナｃｈ６送信、アンテナｃｈ１受信の場合の相対位相とは、１１／２αであり、アンテナｃｈ２送信、アンテナｃｈ６受信の場合の相対位相と、アンテナｃｈ６送信、アンテナｃｈ２受信の場合の相対位相とは、１４／２αである。
【００４２】
図５は、本実施形態において、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。図５によれば、アンテナｃｈ１送信の際にアンテナｃｈ３−ｃｈ６によって受信された受信電波の相対位相と、アンテナｃｈ２送信の際にアンテナｃｈ２−ｃｈ５によって受信された受信電波の相対位相と、をホログラフィック合成すると、各受信電波の相対位相は１／２α間隔となり、１／２ｄ（０．９λ）間隔で並べられた８つの仮想アンテナによる受信結果が得られることが分かる。即ち、本実施形態では、物理的に間隔ｄをもって設けられたアレーアンテナ中に、更に広い間隔３／２ｄをもって設けるアンテナを配し、送信アンテナを切り替えて送受信された結果をホログラフィック合成することで、実際にはアンテナ間干渉等の問題から設置することの困難な間隔１／２ｄのアンテナによる受信結果と同等の受信結果を得ることが出来る。そして、間隔１／２ｄの８つの仮想アンテナは、間隔ｄのアンテナに比べて広いＦＯＶ（Ａｒｃｓｉｎ（λ／（２＊０．９λ））≒３３．７度）を有するため、広ＦＯＶ用仮想アンテナとして用いることが可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、アンテナｃｈ２送信の際にアンテナｃｈ２−ｃｈ６によって受信された受信電波の相対位相と、アンテナｃｈ６送信の際にアンテナｃｈ２−ｃｈ６によって受信された受信電波の相対位相と、をホログラフィック合成することで、間隔ｄで並べられた８つの仮想アンテナによる受信結果を得ることが出来るという、実際のアンテナ数よりも多い仮想アンテナによる受信結果を得るという目的も果たすことが出来る。また、間隔ｄの９つの仮想アンテナは、上記した間隔１／２ｄの８つの仮想アンテナに対して狭いＦＯＶ（約１６．１２度）を有するため、狭ＦＯＶ用仮想アンテナとして用いることが出来る。
【００４４】
図６は、本実施形態に係る広ＦＯＶ用仮想アンテナおよび狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる角度検出可能な範囲を示すグラフである。グラフの横軸には実際のターゲットの角度を示し、グラフの縦軸にはレーダ装置１によってターゲットが検出される角度を示す。また、太線は狭ＦＯＶ用仮想アンテナを用いた場合の角度検出、細線は広ＦＯＶ用仮想アンテナを用いた場合の角度検出を示す。
【００４５】
例えば、図６のグラフ中の横軸に×で示した角度にターゲットが配置されていた場合、狭ＦＯＶ用仮想アンテナ、即ち、実際のアンテナ間隔ｄと同等のＦＯＶを有するアンテナでは、縦軸の破線×で示した角度にターゲットが検出され、ゴーストが発生してしまう。そこで、本実施形態では、狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる検出結果と広ＦＯＶ用仮想アンテナによる検出結果とを比較することで、ゴーストの発生を判定する。即ち、上記に示した例では、横軸に×で示した角度にターゲットが配置されていた場合、広ＦＯＶ用仮想アンテナでは、縦軸の実線×で示した正しい角度にターゲットが検出され、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検出された破線×のターゲットは検出されない。このため、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検出された破線×のターゲットがゴーストであると判断出来る。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るレーダ装置１におけるターゲット検知処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示した処理は、レーダ装置１の起動後、制御プロ
グラムを実行する制御部１３によって開始される。なお、処理の開始タイミングは、レーダ装置１の外部に接続されたコンピュータやＥＣＵによるターゲット検知要求に従ってもよい。また、図７に示した処理順序は一例であり、処理の順序は実施の形態に応じて適宜並び替えられてもよい。
【００４７】
ステップＳ１０１では、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６が送信アンテナとして用いられて、レーダ送信波の送信が行われる。制御部１３は、予め定められた送信タイミングに従ってアンテナｃｈ１を送信モードに切り替え、他のアンテナｃｈ２−ｃｈ６を受信モードに切り替える。そして、送信部１１は、予め定められた送信タイミングに従って、または制御部１３による指示を受けて、ＦＭ‐ＣＷ方式によるレーダ送信波をアンテナｃｈ１から送出する。制御部１３は、アンテナｃｈ１からレーダ送信波が所定の時間送出された後、アンテナｃｈ１を受信モードに切り替える。
【００４８】
次に、制御部１３は、予め定められた送信タイミングに従ってアンテナｃｈ２を送信モードに切り替え、他のアンテナｃｈ１、ｃｈ３−ｃｈ６を受信モードとする。そして、送信部１１は、予め定められた送信タイミングに従って、または制御部１３による指示を受けて、ＦＭ‐ＣＷ方式によるレーダ送信波をアンテナｃｈ２から送出する。制御部１３は、アンテナｃｈ２からレーダ送信波が所定の時間送出された後、アンテナｃｈ２を受信モードに切り替える。
【００４９】
そして、制御部１３は、予め定められた送信タイミングに従ってアンテナｃｈ６を送信モードに切り替え、他のアンテナｃｈ１−ｃｈ５を受信モードとする。そして、送信部１１は、予め定められた送信タイミングに従って、または制御部１３による指示を受けて、ＦＭ‐ＣＷ方式によるレーダ送信波をアンテナｃｈ６から送出する。制御部１３は、アンテナｃｈ６からレーダ送信波が所定の時間送出された後、アンテナｃｈ６を受信モードに切り替える。この切替によって、アンテナｃｈ１−ｃｈ６が全て受信モードとなる。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
【００５０】
なお、ステップＳ１０１におけるレーダ送信波の送出時間は、送出された電波が反射して自アンテナ（ここではアンテナｃｈ１、ｃｈ２またはｃｈ６）に戻るまでにアンテナの送受信モードを切替可能なように、十分に短い時間に設定されている。本実施形態では、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６の何れの送信においても、１波長分のレーダ送信波が送信される。また、送受信の切替は高速に行われる必要があるため、制御部１３の指示に基づく切替ではなく、予め定められたスケジュールに従って、分配器１９や送信部１１、受信部１２等が、供給されるクロックに従って自律的に切り替える方式とすることが好ましい。
【００５１】
ステップＳ１０２では、アンテナｃｈ１−ｃｈ６が受信アンテナとして用いられて、ターゲットからの反射電波の受信が行われる。受信部１２は、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６から送出されたレーダ送信波の反射電波を、順に、アンテナｃｈ１−ｃｈ６において受信する。受信部１２は、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６を送信アンテナとする夫々の送信処理について、アンテナｃｈ１−ｃｈ６において受信された反射電波から、アンテナｃｈ１に対する相対位相、時間遅れ、ドップラシフト等の情報を受信結果として抽出する。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０３では、広ＦＯＶ用のホログラフィック合成が行われる。本実施形態では、アンテナｃｈ１送信とアンテナｃｈ２送信との重なりを利用したホログラフィック合成が行われる。合成部１４は、アンテナｃｈ２送信（ステップＳ１０２）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相に、アンテナｃｈ１送信（ステップＳ１０１）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ２の
相対位相を足すことで、アンテナｃｈ２送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相を、アンテナｃｈ１送信時のアンテナｃｈ１受信結果を基準とする相対位相に補正する（図４を参照）。この補正により、アンテナｃｈ１送信時とアンテナｃｈ２送信時とでターゲットが移動しているような場合であっても、移動分の位相差が反映され、移動するターゲットに対しても正確な角度を算出することが可能となる。そして、合成部１４は、アンテナｃｈ１送信において受信されたアンテナｃｈ３−ｃｈ６の相対位相と、補正されたアンテナｃｈ２送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ５の相対位相とを合成することで、アンテナ間隔が０．９λの広ＦＯＶ用仮想アンテナにおける相対位相を得ることが出来る。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０４では、狭ＦＯＶ用のホログラフィック合成が行われる。本実施形態では、アンテナｃｈ２送信とアンテナｃｈ６送信との重なりを利用したホログラフィック合成が行われる。合成部１４は、アンテナｃｈ６送信（ステップＳ１０１）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相に、アンテナｃｈ１送信（ステップＳ１０１）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ６の相対位相を足すことで、アンテナｃｈ６送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相を、アンテナｃｈ１送信時のアンテナｃｈ１受信結果を基準とする相対位相に補正する（図４を参照）。この補正により、アンテナｃｈ１送信時とアンテナｃｈ６送信時とでターゲットが移動しているような場合であっても、移動分の位相差が反映され、移動するターゲットに対しても正確な角度を算出することが可能となる。そして、合成部１４は、アンテナｃｈ２送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相と、補正されたアンテナｃｈ６送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相とを合成することで、アンテナ間隔が１．８λの狭ＦＯＶ用仮想アンテナにおける相対位相を得ることが出来る。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００５４】
ステップＳ１０５では、広ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果（ステップＳ１０３における合成結果）に基づくターゲット角度が算出される。算出部１５は、ステップＳ１０３において得られた各広ＦＯＶ用仮想アンテナの受信結果の相対位相に基づいて、ターゲットの角度を算出する。なお、アレーアンテナにおいて受信された反射電波の相対位相に基づいてターゲット角度を算出する技術は従来技術であるため、詳細な説明は省略する。また、本実施形態に係るレーダ装置１では、ＦＭ‐ＣＷ方式でレーダ送信波を送信しているため、受信電波の、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトから、ターゲットの距離および速度についても算出することが可能である。広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度の算出が完了すると、処理はステップＳ１０６へ進む。
【００５５】
ステップＳ１０６では、狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果（ステップＳ１０４における合成結果）に基づくターゲット角度が算出される。算出部１５は、ステップＳ１０４において得られた各狭ＦＯＶ用仮想アンテナの受信結果の相対位相に基づいて、ターゲットの角度を算出する。なお、ＦＭ‐ＣＷ方式を採用することでターゲットの距離および速度についても算出可能であることは、ステップＳ１０５で説明した通りである。狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度の算出が完了すると、処理はステップＳ１０７へ進む。
【００５６】
ステップＳ１０７では、ゴーストの除去が行われる。判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を、広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を用いて補正することで、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果に含まれるゴーストを除去する。具体的には、判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出の結果検知されたターゲットと、広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出の結果検知されたターゲットとを比較する。そして、判
定部１６は、比較の結果、狭ＦＯＶ用仮想アンテナでは検知されたが、広ＦＯＶ用仮想アンテナでは検知されていないターゲットがあり、且つ、該ターゲットの折り返しの元と推定される狭ＦＯＶ外のターゲットが広ＦＯＶ用仮想アンテナで検知されている場合には、該ターゲットをゴーストと判断し、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果から削除する。
【００５７】
図６を参照して説明すると、狭ＦＯＶ用仮想アンテナではグラフの縦軸上に破線×で示されたターゲットを検出しているが、広ＦＯＶ用仮想アンテナでは同様の位置にターゲットを検出しておらず、折り返し位置（縦軸上の実線×）にターゲットを検出している場合、判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検出された破線×のターゲットはゴーストであり、ターゲットの実際の位置は実線×の位置であると判断出来る。
【００５８】
なお、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検知されたターゲットと、広ＦＯＶ用仮想アンテナで検知されたターゲットとの一致不一致を判断する際には、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果（ターゲットの角度、距離、速度）と広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果（ターゲットの角度、距離、速度）との差分が所定の閾値内であるか否かを判定することで、同一のターゲットであるか否かを推定することが可能である。ゴーストの除去が完了すると、処理はステップＳ１０８へ進む。
【００５９】
ステップＳ１０８では、レーダ装置１の法線に対して±１５度以内の角度範囲におけるターゲット検知結果が確定される。出力部１７は、±１５度以内でのターゲット角度算出結果について、ステップＳ１０５で得られた広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果と、ステップＳ１０７で得られた狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果とを比較し、結果が略同じであれば、狭ＦＯＶ用仮想アンテナのターゲット角度算出結果を、±１５度以内の角度範囲における最終的なターゲット角度算出結果として採用する。このようにすることで、より精度の高いターゲット角度算出結果を得ることが出来る。また、広ＦＯＶ用仮想アンテナでの角度算出結果と、狭ＦＯＶ用仮想アンテナでの角度算出結果とが略同じでない場合、出力部１７は、これらの算出結果を平均し、±１５度以内の角度範囲における最終的なターゲット角度算出結果として採用する。なお、ターゲット角度算出結果の比較は、ステップＳ１０７と同様、夫々の仮想アンテナで検知されたターゲットの角度の、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果と広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果との差分が所定の閾値内であるか否かを判定する方法で行うことが可能である。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【００６０】
ステップＳ１０９では、レーダ装置１の法線に対して±１５度より外の角度範囲におけるターゲット検知結果が確定される。出力部１７は、±１５度より外のターゲット角度算出結果について、ステップＳ１０５で得られた広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果と、ステップＳ１０７で得られた狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果とを平均し、この結果を、±１５度より外の角度範囲における最終的なターゲット角度算出結果として採用する。このようにすることで、より精度の高いターゲット角度算出結果を得ることが出来る。その後、処理はステップＳ１１０へ進む。
【００６１】
ステップＳ１１０では、上記ステップＳ１０９までの処理において得られたターゲット検知結果が、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力される。出力部１７は、ステップＳ１０８およびステップＳ１０９で確定されたターゲット検知結果（ターゲットの角度、距離および速度を含む情報）を、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力する。その後、ステップＳ１０１からステップＳ１１０までの処理が繰り返されることで、本実施形態に係るレーダ装置１は、定期的にターゲットの検知を行い、検知結果をＥＣＵ等に対して出力する。
【００６２】
本実施形態に係るレーダ装置１によれば、物理的な実際のアンテナ間隔を狭めることなく、仮想アンテナ間隔を１／２とし、ＦＯＶを広角化することが可能となる。また、この際、実際のアンテナ間隔を狭めないため、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなくＦＯＶを広角化出来る。特に、アンテナ間隔が３／２ｄとなっているアンテナについては、従来の間隔ｄのアンテナよりもアンテナ間干渉が少なくなり、検知精度が向上する。更に、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、間隔１／２ｄの仮想アンテナと間隔ｄの仮想アンテナとを同時に用いることが出来るため、折り返しによって発生するゴーストを検知し、ゴーストを除去する補正を行うことが出来る。また、仮想アンテナを用いることで実際のアンテナ数を少なく抑えることが出来るため、コスト上有利であり、また、省スペースである。
【００６３】
上記説明した実施形態では、異なるタイミングのレーダ送信波に係る受信結果をホログラフィック合成する際に、所定のタイミングの送信に係る相対位相で他のタイミングの送信に係る相対位相を補正する方式を採用しているが（ステップＳ１０３およびステップＳ１０４の説明を参照）、このような補正は省略されてもよいし、その他の方法による補正が施されてもよい。
【００６４】
また、上記説明した実施形態では、時分割によってアンテナの送受信モードを高速に切り替えることで、送信アンテナが自身で送信したレーダ送信波の反射電波を受信する方式を採用しているが、このような方式に代えて、送信アンテナによる時分割受信を行わずに、送信アンテナによる連続送信を行うことで受信時間を増やし、受信感度を改善する方式が採用されてもよい。
【００６５】
図８は、７チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１、２および７を連続送信のための送信アンテナとして用いる場合の、レーダ装置１ｂの構成の概略を示す図である。図８に示したレーダ装置１ｂでは、図１に示したレーダ装置１においてアンテナ毎に設けられていた分配器１９に代えて、アンテナｃｈ１およびｃｈ２の送受信状態を切り替えるための２ｘ２スイッチが採用されている。また、アンテナｃｈ３−ｃｈ６については、受信専用のアンテナとして用いられ、アンテナｃｈ７については、図１に示したレーダ装置１と同様、分配器１９によって送受信モードが切り替えられる。
【００６６】
図９は、図８に示したレーダ装置１ｂの２ｘ２スイッチを用いた送受信切替の方法を示す図である。図８の（ａ）図には、アンテナｃｈ１を送信アンテナとして連続送信を行う場合の２ｘ２スイッチの状態が示され、（ｂ）図には、アンテナｃｈ２を送信アンテナとして連続送信を行う場合の２ｘ２スイッチの状態が示され、（ｃ）図には、アンテナｃｈ７を送信アンテナとして連続送信を行う場合の２ｘ２スイッチの状態が示されている。なお、アンテナｃｈ７を送信アンテナとする場合には、２ｘ２スイッチにおいて送信部１１からアンテナｃｈ１への接続が遮断されるため、アンテナｃｈ１は受信に用いられない。
【００６７】
図１０は、図８に示したレーダ装置１ｂにおいて送受信を行った場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。図１０に示す例によれば、実際のアンテナ数を７とし、送信アンテナからの連続送信を行うことで、受信感度を改善しつつ、８の広ＦＯＶ用仮想アンテナ、および９の狭ＦＯＶ用仮想アンテナを実現出来ることが分かる。
【００６８】
また、上記実施形態では、一部のアンテナ間隔を他のアンテナ間隔の３／２倍とすることで、実際のアンテナ間隔を狭くすることなく、１／２倍の間隔の仮想アンテナを得ることを可能としているが、一部のアンテナ間隔を他のアンテナ間隔の１／２倍とすることで、実際よりも多い数の１／２倍の間隔の仮想アンテナを得ることとしてもよい。
【００６９】
図１１は、６チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１と２の間隔を他のアンテナ
間隔の１／２倍とし、チャンネル１、２および６を送信アンテナとして用いる場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。図１１に示す例によれば、一つのアンテナ間隔のみを他のアンテナ間隔の１／２倍とすることで、１１の広ＦＯＶ用仮想アンテナ、および１０の狭ＦＯＶ用仮想アンテナを実現出来ることが分かる。
【符号の説明】
【００７０】
１、１ｂ レーダ装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 制御部
１４ 合成部
１５ 算出部
１６ 判定部
１７ 出力部
１８ ２ｘ２スイッチ
１９ 分配器
ｃｈ１−ｃｈ６ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナが等間隔に配置されたアレーアンテナを備えたレーダ装置において、送信アンテナとして用いるアンテナを切り替えながら送受信した結果をホログラフィック合成することにより、実際のアンテナの数を超える数の仮想アンテナによる受信結果を得る技術がある（例えば、特許文献１から４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９８３１２号公報
【特許文献２】特開２００６−９１０２８号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８６０８号公報
【特許文献４】特開２００７−１９９０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、複数のアンテナを等間隔に一列に並べたアレーアンテナを構成し、複数のアンテナによる受信信号を演算することで複数の受信ビームを形成し、スキャンを行う電子スキャン方式のレーダ装置がある。このようなレーダ装置では、アンテナ間隔と各アンテナにおいて受信される反射電波の相対位相とに基づいてターゲット（物標）の角度を算出するため、アンテナ間隔に応じてターゲットを検知可能な角度範囲（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）が決定される。ＦＯＶおよびターゲットの角度は、アレーアンテナが並べられた平面に対して垂直な法線に対する角度で示され、ＦＯＶは、以下の計算式を用いて算出することが出来る。
ＦＯＶ ＝ Ａｒｃｓｉｎ（波長／２／アンテナ間隔）
【０００５】
このようなアレーアンテナの特性から、アレーアンテナでは、アンテナ間隔を狭くすることで方位角を推定出来る範囲（ＦＯＶ）を広くすることが出来る。しかし、物理的にアンテナ間隔を狭くした場合、アンテナ間干渉が大きくなって位相が乱れ、角度検知の精度が低下するという問題や、アンテナの指向性が低下するという問題、アンテナ面積が小さくなって感度が低下するという問題等が発生する。このため、物理的なアンテナ間隔を狭くすることによるＦＯＶの広角化は困難であった。
【０００６】
本発明は、上記した問題に鑑み、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アレーアンテナにおけるアンテナ間隔を一部不等間隔とし、送信アンテナを切り替えながら電波の送受信を行うことで、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることを可能にした。
【０００８】
詳細には、本発明は、間隔をおいて一列に並べられた複数のアンテナと、前記複数のアンテナの何れかを送信アンテナとして電波を送信する送信処理を行う送信手段と、前記複数のアンテナを受信アンテナとして、前記送信手段によって送信されターゲットで反射した電波を受信する受信手段と、前記送信手段によって送信アンテナとして用いられるアン
テナを、前記送信処理単位で切り替える切替手段と、を備え、前記複数のアンテナは、隣接するアンテナに対して第一の間隔をおいて配置されたアンテナと、隣接するアンテナに対して前記第一の間隔とは異なり且つ前記第一の間隔の整数倍ではない第二の間隔をおいて配置されたアンテナと、を含む、レーダ装置である。
【０００９】
本発明に係るレーダ装置は、複数のアンテナが間隔を置いて一列に並べられることで構成される、所謂アレーアンテナを有する。本発明は、様々な方式のアレーアンテナに対して適用することが可能であり、例えば、パッチアンテナ、トリプレート型アンテナ、マイクロストリップ型アンテナ、導波管スロットアレーアンテナの他、ホーンアンテナを複数並べたものに対しても適用可能である。
【００１０】
送信手段は、レーダ装置が有する複数のアンテナのうち、何れかのアンテナを送信アンテナとして、レーダ送信波としての電波を送信する。送信手段によって送信されたレーダ送信波は、ターゲットで反射し、反射電波として受信手段によって受信される。受信手段は、複数のアンテナの全てを受信アンテナとして用いてもよいし、一部のアンテナ、例えば送信アンテナとして用いられたアンテナを除くアンテナのみを受信アンテナとして用いてもよい。
【００１１】
送信手段による送信処理は、複数回行われる。この複数回の送信処理において、切替手段は、送信アンテナを切り替える。このとき、レーダ装置が有する複数のアンテナは一部不等間隔で並べられているため、何れか一の送信処理を基準とした場合に、基準とした送信処理に係る受信結果と、送信アンテナが切り替えて行われた他の送信処理に係る受信結果との間で、少なくとも一部の受信結果に係る相対位相が重ならない（一致しない）。
【００１２】
即ち、本発明に係るレーダ装置によって得られる複数回の送信処理に係る受信結果を合成すれば、少なくとも一部に、物理的な実際のアンテナ間隔よりも小さいアンテナ間隔のアンテナを用いて受信したのと同様の相対位相を得ることが出来る。上述の通り、アレーアンテナではアンテナ間隔を狭くすることで方位角を推定出来る範囲（ＦＯＶ）を広くすることが出来るため、本発明に係るレーダ装置によれば、実際のアンテナ間隔を狭めることなく、即ち、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることが可能となる。
【００１３】
また、アンテナ間隔を一部不等間隔とする場合には、相対位相が重ならないようにするために、第一の間隔と第二の間隔とが整数倍の関係とならないようにすることが好ましい。具体的には、前記第二の間隔は、前記第一の間隔の３／２倍の間隔としてもよい。なお、第二の間隔としては、前記第一の間隔の１／２倍、４／３倍、５／４倍等、実施の形態に応じて様々なアンテナ間隔を採用することが出来る。
【００１４】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記受信手段によるアンテナ毎の受信結果であって、前記切替手段によって切り替えられることで夫々異なるアンテナが送信アンテナとして用いられた複数の送信処理に係る複数の受信結果を合成することで、前記複数の送信処理に係る受信結果を、一回の仮想的な送信処理に係る仮想アンテナの受信結果とする合成手段を更に備えてもよい。
【００１５】
合成手段によって合成された、一回の仮想的な送信処理に係る仮想アンテナの受信結果は、上記説明したように、物理的な実際のアンテナ間隔よりも小さいアンテナ間隔のアンテナを用いて受信したのと同様の相対位相を含む。なお、受信結果には、ターゲットの角度による相対位相の他、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトが含まれてもよい。
【００１６】
また、前記仮想アンテナは、前記第一の間隔と第二の間隔との差に相当するアンテナ間隔を少なくとも一箇所に有してもよい。上記説明したように、合成手段による合成によって得られた仮想アンテナの受信結果は、物理的な実際のアンテナ間隔よりも小さいアンテナ間隔のアンテナを用いて受信したのと同様の相対位相を含む。この小さいアンテナ間隔は、前記第一の間隔と第二の間隔との差に相当し、例えば、前記第二の間隔が前記第一の間隔の３／２倍であった場合、仮想アンテナの間隔は、少なくとも一部において前記第一の間隔の１／２倍となる。
【００１７】
また、前記合成手段は、前記複数の受信結果うちの、一の送信処理に係る一のアンテナの受信結果を基準として、他の受信結果を補正して合成してもよい。複数の送信処理に係る複数の受信結果を、一の送信処理に係る一のアンテナの受信結果を基準として補正することで、複数の送信処理の間にターゲットが移動したような場合であっても、一の送信処理のタイミングにおけるターゲットの位置を基準として、ターゲットの正しい角度を算出することが可能な合成結果を得ることが出来る。
【００１８】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記合成手段によって合成された受信結果のうち、前記第一の間隔と同一の間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第一の算出処理と、前記第一の間隔および前記第二の間隔の何れよりも小さい間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第二の算出処理と、を実行する角度算出手段を更に備えてもよい。
【００１９】
ここで、第一の算出処理では、前記第一の間隔と同一の間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出するため、実際のアンテナ間隔で角度算出を行った場合と同等のＦＯＶにおけるターゲット角度を算出することが出来る。これに対して、第二の算出処理では、前記第一の間隔および前記第二の間隔の何れよりも小さい間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出するため、実際のアンテナ間隔よりも狭い間隔のアンテナを用いて角度算出を行った場合と同等の、より広いＦＯＶにおけるターゲット角度を算出することが出来る。
【００２０】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記角度算出手段によって算出されたターゲットの角度を比較して、前記第一の算出処理では算出されたが、前記第二の算出処理では算出されなかったターゲットを、ゴーストと判定する判定手段を更に備えてもよい。
【００２１】
即ち、上記説明した第一の算出処理および第二の算出処理では、物理的なアンテナ間隔に応じたＦＯＶにおけるターゲット角度算出と、物理的なアンテナよりもより間隔の狭い仮想アンテナ間隔に応じたより広いＦＯＶにおけるターゲット角度算出が行われる。このため、相対的に狭いＦＯＶが得られる第一の算出処理で折り返しによるゴーストが発生したような場合であっても、より広いＦＯＶが得られる第二の算出処理の結果と比較することで、誤検知されたゴーストを判定することが出来る。
【００２２】
また、本発明に係るレーダ装置は、所定の角度の範囲内については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度を算出結果として出力し、前記所定の角度の範囲外については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度と前記第二の算出処理で算出されたターゲット角度との平均値を算出結果として出力する、算出結果出力手段を更に備えてもよい。
【００２３】
所定の角度の範囲内では、より精度の高い第一の算出処理で算出されたターゲット角度を算出結果として出力し、所定の角度の範囲外では、複数の算出処理の結果の平均を算出結果として出力することで、全体として、算出結果に含まれるターゲット角度の精度を高めることが可能となる。
【００２４】
また、前記切替手段は、送信アンテナとして用いるアンテナからの電波送信後に、該アンテナを受信アンテナに切り替えることで、該アンテナから送信された電波の反射電波を該アンテナ自身に受信させてもよい。このようにすることで、受信アンテナ数を増やし、全体として精度の高い受信結果をえることが可能となる。
【００２５】
また、前記切替手段は、送信アンテナとして用いるアンテナを、該アンテナから送信された電波の反射電波を受信させるための受信アンテナに切り替えず、送信手段に、レーダ送信波を連続送信させてもよい。このようにすることで、受信手段による受信時間を増やし、レーダ装置の受信感度を向上させることが出来る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によって、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなく、ターゲットを検知可能な角度範囲を広くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るレーダ装置の構成の概略を示す図である。
【図２】実施形態に係るアンテナの配置の概略を示す図である。
【図３】実施形態に係るアンテナによってターゲットからの反射電波が受信される様子を示した図である。
【図４】実施形態において、図３に示すようなレーダ波の送受信が、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、アンテナｃｈ１から送信されてアンテナｃｈ１で受信された電波の位相を基準とした、各受信アンテナにおける受信電波の相対位相を示す図である。
【図５】実施形態において、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。
【図６】実施形態に係る広ＦＯＶ用仮想アンテナおよび狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる角度検出可能な範囲を示すグラフである。
【図７】実施形態に係るレーダ装置におけるターゲット検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】７チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１、２および７を連続送信のための送信アンテナとして用いる場合の、レーダ装置の構成の概略を示す図である。
【図９】図８に示したレーダ装置の２ｘ２スイッチを用いた送受信切替の方法を示す図である。
【図１０】図８に示したレーダ装置において送受信を行った場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。
【図１１】６チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１と２の間隔を他のアンテナ間隔の１／２倍とし、チャンネル１、２および６を送信アンテナとして用いる場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るレーダ装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係るレーダ装置は、車載されて、他の車両等、車両周囲のターゲットを検知することに用いることが可能である。ターゲットの検知結果は車載の記憶装置やＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等に対して出力され、車両制御等に用いることが出来る。但し、本実施形態に係るレーダ装置は、車載レーダ装置以外の用途に用いられてよい。
【００２９】
図１は、本実施形態に係るレーダ装置１の構成の概略を示す図である。本実施形態に係るレーダ装置１は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６、分配器１９、送信部１１、受信部１２、合
成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７を備える。但し、他の実施形態において本発明に係るレーダ装置を実施する場合、レーダ装置は、合成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７等の構成が省略されていてもよい。これらの構成は、レーダ装置の外部に接続されたコンピュータによって実現することが出来る。また、合成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７等の各構成には、汎用または専用のプロセッサを用いることが出来る。また、複数のプロセッサの組み合わせが一の構成に含まれてもよいし、複数の構成において複合的な機能を有する一のプロセッサが用いられてもよい。
【００３０】
送信部１１は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６のうちの何れか一のアンテナを送信アンテナとして用いてレーダ送信波を送信する。本実施形態に係るレーダ装置１では、アンテナｃｈ１−ｃｈ６の何れであっても送信に用いることが可能であるが、本発明に係るレーダ装置１の実施にあたっては、アレーアンテナ中の複数のアンテナのうち少なくとも２以上のアンテナが送信アンテナとして利用可能であればよい。本実施形態では、送信部１１は、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の３つのアンテナを順に切り替えて送信アンテナとして用いて、レーダ送信波を送信する。また、本実施形態では、レーダ装置１によって送受信される電波に、ＦＭ‐ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダ送信波を用いる。ＦＭ‐ＣＷによれば、反射電波から、ターゲットの角度による相対位相、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトを得ることが出来るため、ターゲットの角度、距離、相対速度を測定することが出来る。
【００３１】
受信部１２は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６のうちレーダ送信波を送信中でないアンテナを受信アンテナとして用いて、ターゲットからの反射電波を受信する。本実施形態に係るレーダ装置１では、送信アンテナからレーダ送信波を送信した直後に、送信アンテナを時分割で受信アンテナに切り替えて、自アンテナが送信したレーダ送信波の反射電波を受信させる。例えば、アンテナｃｈ１が送信アンテナとして用いられる場合にも、アンテナｃｈ１からのレーダ送信波の送信直後に、アンテナｃｈ１を受信モードに切り替えることで、アンテナｃｈ１から送信されたレーダ送信波の反射電波を、アンテナｃｈ１にも受信させる。即ち、本実施形態では、３つのアンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の何れが送信アンテナとして用いられる場合にも、６つのアンテナｃｈ１−ｃｈ６が全て受信アンテナとして用いられる。
【００３２】
本実施形態において、合成部１４、算出部１５、判定部１６および出力部１７は、制御部１３としてのコンピュータが、制御プログラムを実行することによって実現される。ここで用いられる制御部１３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ等に展開された命令及びデータを処理することでシステム全体を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭにロードされる各種プログラムや、ターゲット検知処理で得られた算出結果等、システムによって使用される様々なデータが記憶されるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有するコンピュータである。
【００３３】
制御部１３は、レーダ装置１に備えられた各構成を制御する。具体的には、制御部１３は、レーダ送信波の送信タイミングおよびターゲットからの反射電波の受信タイミングに合わせて分配器１９を制御することで、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６における送受信モードを切り替える。本実施形態では、送信アンテナは時分割で高速に送信モードと受信モードとを切り替えることで、自アンテナで送信したレーダ送信波の反射電波を受信する。
【００３４】
合成部１４は、異なる送信アンテナから異なるタイミングで送信されたレーダ送信波に
基づく反射電波の受信結果をホログラフィック合成する。このようなホログラフィック合成により、レーダ装置１が物理的に備えるアンテナ数よりも多い仮想アンテナによる受信結果を得ることが出来る。
【００３５】
算出部１５は、アンテナによる受信結果に基づいて、ターゲットの角度、距離および速度を算出する。なお、本実施形態では、算出部１５によって、後述する狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果に基づくターゲット角度の算出と、広ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果に基づくターゲット角度の算出と、が行われることで、従来と同等のＦＯＶにおけるターゲット検知結果と、従来よりも広いＦＯＶにおけるターゲット検知結果と、を得ることが出来る。
【００３６】
判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を、広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を用いて補正することで、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果に含まれるゴーストを除去する。ゴースト判定処理の詳細については、後述する。
【００３７】
出力部１７は、算出部１５によって算出され、判定部１６によってゴーストの補正が行われたターゲット検知結果（ターゲットの角度、距離および速度を含む情報）を確定し、確定された検知結果を、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力する。本実施形態では、出力部１７によって精度の高いターゲット検知結果が出力されるため、車載ＥＣＵは、精度の高いターゲット検知結果に基づいて、エンジンや車載ナビゲーション装置等の制御を行うことが可能となる。
【００３８】
図２は、本実施形態に係るアンテナｃｈ１−ｃｈ６の配置の概略を示す図である。本実施形態では、アンテナ素子が２列に並べられたトリプレート型アンテナｃｈ１−ｃｈ６が用いられている。そして、アンテナｃｈ１−ｃｈ６は、隣接するアンテナに対して所定の間隔をおいて一列に並べられることで、アレーアンテナを構成している。ここで、アンテナｃｈ２−ｃｈ６については、アンテナ間隔として、従来の車載用に開発されたレーダ装置において採用されていた標準的な間隔ｄ（本実施形態では、１．８λ（ラムダ））が採用されている。このアンテナ間隔は、アンテナのサイズ、出力、干渉等を考慮して決定された間隔である。アンテナ間隔が１．８λである場合、ＦＯＶはＡｒｃｓｉｎ（λ／（２＊１．８λ））≒１６．１２度である。しかし、本実施形態において採用されるアンテナは２列アンテナであり水平面指向性を有するものの、間隔１．８λの場合±３０度まで−１０ｄＢ以上のアンテナ特性を有しているため、ＦＯＶ内に、ＦＯＶの外に位置しているターゲットからの反射電波によるゴーストが検知されてしまう。
【００３９】
また、本実施形態では、アンテナｃｈ１とアンテナｃｈ２との間のアンテナ間隔として、アンテナｃｈ２−ｃｈ６のアンテナ間隔の１．５倍のアンテナ間隔である３／２ｄ（本実施形態では、２．７λ）が採用される。
【００４０】
図３は、本実施形態に係るアンテナｃｈ１−ｃｈ６によってターゲットからの反射電波が受信される様子を示した図である。本実施形態に係るレーダ装置１は、送信アンテナから送信され、一列に並べられた受信アンテナにおいて受信された反射電波の相対位相（図３のαによって示される）によってターゲットが位置する角度を算出するものである。図３によれば、アンテナｃｈ２−ｃｈ６において受信される反射電波の相対位相が、隣接するアンテナ間で略αとなる場合に、アンテナｃｈ１とアンテナｃｈ２との間では、相対位相が、他のアンテナ間の相対位相αの１．５倍である３／２αとなることが分かる。
【００４１】
図４は、本実施形態において、図３に示すようなレーダ波の送受信が、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、アンテナｃｈ１
から送信されてアンテナｃｈ１で受信された電波の位相を基準とした、各受信アンテナにおける受信電波の相対位相を示す図である。アンテナｃｈ１から送信されてアンテナｃｈ２で受信された電波の相対位相は３／２αであり、同様に、アンテナｃｈ２から送信されてアンテナｃｈ１で受信された電波の相対位相は３／２αである。また、アンテナｃｈ１送信、アンテナｃｈ６受信の場合の相対位相と、アンテナｃｈ６送信、アンテナｃｈ１受信の場合の相対位相とは、１１／２αであり、アンテナｃｈ２送信、アンテナｃｈ６受信の場合の相対位相と、アンテナｃｈ６送信、アンテナｃｈ２受信の場合の相対位相とは、１４／２αである。
【００４２】
図５は、本実施形態において、アンテナｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６を送信アンテナとして順次切り替えて行われた場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。図５によれば、アンテナｃｈ１送信の際にアンテナｃｈ３−ｃｈ６によって受信された受信電波の相対位相と、アンテナｃｈ２送信の際にアンテナｃｈ２−ｃｈ５によって受信された受信電波の相対位相と、をホログラフィック合成すると、各受信電波の相対位相は１／２α間隔となり、１／２ｄ（０．９λ）間隔で並べられた８つの仮想アンテナによる受信結果が得られることが分かる。即ち、本実施形態では、物理的に間隔ｄをもって設けられたアレーアンテナ中に、更に広い間隔３／２ｄをもって設けるアンテナを配し、送信アンテナを切り替えて送受信された結果をホログラフィック合成することで、実際にはアンテナ間干渉等の問題から設置することの困難な間隔１／２ｄのアンテナによる受信結果と同等の受信結果を得ることが出来る。そして、間隔１／２ｄの８つの仮想アンテナは、間隔ｄのアンテナに比べて広いＦＯＶ（Ａｒｃｓｉｎ（λ／（２＊０．９λ））≒３３．７度）を有するため、広ＦＯＶ用仮想アンテナとして用いることが可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、アンテナｃｈ２送信の際にアンテナｃｈ２−ｃｈ６によって受信された受信電波の相対位相と、アンテナｃｈ６送信の際にアンテナｃｈ２−ｃｈ６によって受信された受信電波の相対位相と、をホログラフィック合成することで、間隔ｄで並べられた８つの仮想アンテナによる受信結果を得ることが出来るという、実際のアンテナ数よりも多い仮想アンテナによる受信結果を得るという目的も果たすことが出来る。また、間隔ｄの９つの仮想アンテナは、上記した間隔１／２ｄの８つの仮想アンテナに対して狭いＦＯＶ（約１６．１２度）を有するため、狭ＦＯＶ用仮想アンテナとして用いることが出来る。
【００４４】
図６は、本実施形態に係る広ＦＯＶ用仮想アンテナおよび狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる角度検出可能な範囲を示すグラフである。グラフの横軸には実際のターゲットの角度を示し、グラフの縦軸にはレーダ装置１によってターゲットが検出される角度を示す。また、太線は狭ＦＯＶ用仮想アンテナを用いた場合の角度検出、細線は広ＦＯＶ用仮想アンテナを用いた場合の角度検出を示す。
【００４５】
例えば、図６のグラフ中の横軸に×で示した角度にターゲットが配置されていた場合、狭ＦＯＶ用仮想アンテナ、即ち、実際のアンテナ間隔ｄと同等のＦＯＶを有するアンテナでは、縦軸の破線×で示した角度にターゲットが検出され、ゴーストが発生してしまう。そこで、本実施形態では、狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる検出結果と広ＦＯＶ用仮想アンテナによる検出結果とを比較することで、ゴーストの発生を判定する。即ち、上記に示した例では、横軸に×で示した角度にターゲットが配置されていた場合、広ＦＯＶ用仮想アンテナでは、縦軸の実線×で示した正しい角度にターゲットが検出され、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検出された破線×のターゲットは検出されない。このため、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検出された破線×のターゲットがゴーストであると判断出来る。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るレーダ装置１におけるターゲット検知処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示した処理は、レーダ装置１の起動後、制御プロ
グラムを実行する制御部１３によって開始される。なお、処理の開始タイミングは、レーダ装置１の外部に接続されたコンピュータやＥＣＵによるターゲット検知要求に従ってもよい。また、図７に示した処理順序は一例であり、処理の順序は実施の形態に応じて適宜並び替えられてもよい。
【００４７】
ステップＳ１０１では、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６が送信アンテナとして用いられて、レーダ送信波の送信が行われる。制御部１３は、予め定められた送信タイミングに従ってアンテナｃｈ１を送信モードに切り替え、他のアンテナｃｈ２−ｃｈ６を受信モードに切り替える。そして、送信部１１は、予め定められた送信タイミングに従って、または制御部１３による指示を受けて、ＦＭ‐ＣＷ方式によるレーダ送信波をアンテナｃｈ１から送出する。制御部１３は、アンテナｃｈ１からレーダ送信波が所定の時間送出された後、アンテナｃｈ１を受信モードに切り替える。
【００４８】
次に、制御部１３は、予め定められた送信タイミングに従ってアンテナｃｈ２を送信モードに切り替え、他のアンテナｃｈ１、ｃｈ３−ｃｈ６を受信モードとする。そして、送信部１１は、予め定められた送信タイミングに従って、または制御部１３による指示を受けて、ＦＭ‐ＣＷ方式によるレーダ送信波をアンテナｃｈ２から送出する。制御部１３は、アンテナｃｈ２からレーダ送信波が所定の時間送出された後、アンテナｃｈ２を受信モードに切り替える。
【００４９】
そして、制御部１３は、予め定められた送信タイミングに従ってアンテナｃｈ６を送信モードに切り替え、他のアンテナｃｈ１−ｃｈ５を受信モードとする。そして、送信部１１は、予め定められた送信タイミングに従って、または制御部１３による指示を受けて、ＦＭ‐ＣＷ方式によるレーダ送信波をアンテナｃｈ６から送出する。制御部１３は、アンテナｃｈ６からレーダ送信波が所定の時間送出された後、アンテナｃｈ６を受信モードに切り替える。この切替によって、アンテナｃｈ１−ｃｈ６が全て受信モードとなる。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
【００５０】
なお、ステップＳ１０１におけるレーダ送信波の送出時間は、送出された電波が反射して自アンテナ（ここではアンテナｃｈ１、ｃｈ２またはｃｈ６）に戻るまでにアンテナの送受信モードを切替可能なように、十分に短い時間に設定されている。本実施形態では、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６の何れの送信においても、１波長分のレーダ送信波が送信される。また、送受信の切替は高速に行われる必要があるため、制御部１３の指示に基づく切替ではなく、予め定められたスケジュールに従って、分配器１９や送信部１１、受信部１２等が、供給されるクロックに従って自律的に切り替える方式とすることが好ましい。
【００５１】
ステップＳ１０２では、アンテナｃｈ１−ｃｈ６が受信アンテナとして用いられて、ターゲットからの反射電波の受信が行われる。受信部１２は、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６から送出されたレーダ送信波の反射電波を、順に、アンテナｃｈ１−ｃｈ６において受信する。受信部１２は、アンテナｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ６を送信アンテナとする夫々の送信処理について、アンテナｃｈ１−ｃｈ６において受信された反射電波から、アンテナｃｈ１に対する相対位相、時間遅れ、ドップラシフト等の情報を受信結果として抽出する。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０３では、広ＦＯＶ用のホログラフィック合成が行われる。本実施形態では、アンテナｃｈ１送信とアンテナｃｈ２送信との重なりを利用したホログラフィック合成が行われる。合成部１４は、アンテナｃｈ２送信（ステップＳ１０２）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相に、アンテナｃｈ１送信（ステップＳ１０１）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ２の
相対位相を足すことで、アンテナｃｈ２送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相を、アンテナｃｈ１送信時のアンテナｃｈ１受信結果を基準とする相対位相に補正する（図４を参照）。この補正により、アンテナｃｈ１送信時とアンテナｃｈ２送信時とでターゲットが移動しているような場合であっても、移動分の位相差が反映され、移動するターゲットに対しても正確な角度を算出することが可能となる。そして、合成部１４は、アンテナｃｈ１送信において受信されたアンテナｃｈ３−ｃｈ６の相対位相と、補正されたアンテナｃｈ２送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ５の相対位相とを合成することで、アンテナ間隔が０．９λの広ＦＯＶ用仮想アンテナにおける相対位相を得ることが出来る。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０４では、狭ＦＯＶ用のホログラフィック合成が行われる。本実施形態では、アンテナｃｈ２送信とアンテナｃｈ６送信との重なりを利用したホログラフィック合成が行われる。合成部１４は、アンテナｃｈ６送信（ステップＳ１０１）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相に、アンテナｃｈ１送信（ステップＳ１０１）において受信された、アンテナｃｈ１に対するアンテナｃｈ６の相対位相を足すことで、アンテナｃｈ６送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相を、アンテナｃｈ１送信時のアンテナｃｈ１受信結果を基準とする相対位相に補正する（図４を参照）。この補正により、アンテナｃｈ１送信時とアンテナｃｈ６送信時とでターゲットが移動しているような場合であっても、移動分の位相差が反映され、移動するターゲットに対しても正確な角度を算出することが可能となる。そして、合成部１４は、アンテナｃｈ２送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相と、補正されたアンテナｃｈ６送信において受信されたアンテナｃｈ２−ｃｈ６の相対位相とを合成することで、アンテナ間隔が１．８λの狭ＦＯＶ用仮想アンテナにおける相対位相を得ることが出来る。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００５４】
ステップＳ１０５では、広ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果（ステップＳ１０３における合成結果）に基づくターゲット角度が算出される。算出部１５は、ステップＳ１０３において得られた各広ＦＯＶ用仮想アンテナの受信結果の相対位相に基づいて、ターゲットの角度を算出する。なお、アレーアンテナにおいて受信された反射電波の相対位相に基づいてターゲット角度を算出する技術は従来技術であるため、詳細な説明は省略する。また、本実施形態に係るレーダ装置１では、ＦＭ‐ＣＷ方式でレーダ送信波を送信しているため、受信電波の、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトから、ターゲットの距離および速度についても算出することが可能である。広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度の算出が完了すると、処理はステップＳ１０６へ進む。
【００５５】
ステップＳ１０６では、狭ＦＯＶ用仮想アンテナによる受信結果（ステップＳ１０４における合成結果）に基づくターゲット角度が算出される。算出部１５は、ステップＳ１０４において得られた各狭ＦＯＶ用仮想アンテナの受信結果の相対位相に基づいて、ターゲットの角度を算出する。なお、ＦＭ‐ＣＷ方式を採用することでターゲットの距離および速度についても算出可能であることは、ステップＳ１０５で説明した通りである。狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度の算出が完了すると、処理はステップＳ１０７へ進む。
【００５６】
ステップＳ１０７では、ゴーストの除去が行われる。判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を、広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果を用いて補正することで、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果に含まれるゴーストを除去する。具体的には、判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出の結果検知されたターゲットと、広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出の結果検知されたターゲットとを比較する。そして、判
定部１６は、比較の結果、狭ＦＯＶ用仮想アンテナでは検知されたが、広ＦＯＶ用仮想アンテナでは検知されていないターゲットがあり、且つ、該ターゲットの折り返しの元と推定される狭ＦＯＶ外のターゲットが広ＦＯＶ用仮想アンテナで検知されている場合には、該ターゲットをゴーストと判断し、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果から削除する。
【００５７】
図６を参照して説明すると、狭ＦＯＶ用仮想アンテナではグラフの縦軸上に破線×で示されたターゲットを検出しているが、広ＦＯＶ用仮想アンテナでは同様の位置にターゲットを検出しておらず、折り返し位置（縦軸上の実線×）にターゲットを検出している場合、判定部１６は、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検出された破線×のターゲットはゴーストであり、ターゲットの実際の位置は実線×の位置であると判断出来る。
【００５８】
なお、狭ＦＯＶ用仮想アンテナで検知されたターゲットと、広ＦＯＶ用仮想アンテナで検知されたターゲットとの一致不一致を判断する際には、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果（ターゲットの角度、距離、速度）と広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果（ターゲットの角度、距離、速度）との差分が所定の閾値内であるか否かを判定することで、同一のターゲットであるか否かを推定することが可能である。ゴーストの除去が完了すると、処理はステップＳ１０８へ進む。
【００５９】
ステップＳ１０８では、レーダ装置１の法線に対して±１５度以内の角度範囲におけるターゲット検知結果が確定される。出力部１７は、±１５度以内でのターゲット角度算出結果について、ステップＳ１０５で得られた広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果と、ステップＳ１０７で得られた狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果とを比較し、結果が略同じであれば、狭ＦＯＶ用仮想アンテナのターゲット角度算出結果を、±１５度以内の角度範囲における最終的なターゲット角度算出結果として採用する。このようにすることで、より精度の高いターゲット角度算出結果を得ることが出来る。また、広ＦＯＶ用仮想アンテナでの角度算出結果と、狭ＦＯＶ用仮想アンテナでの角度算出結果とが略同じでない場合、出力部１７は、これらの算出結果を平均し、±１５度以内の角度範囲における最終的なターゲット角度算出結果として採用する。なお、ターゲット角度算出結果の比較は、ステップＳ１０７と同様、夫々の仮想アンテナで検知されたターゲットの角度の、狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果と広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づく算出結果との差分が所定の閾値内であるか否かを判定する方法で行うことが可能である。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【００６０】
ステップＳ１０９では、レーダ装置１の法線に対して±１５度より外の角度範囲におけるターゲット検知結果が確定される。出力部１７は、±１５度より外のターゲット角度算出結果について、ステップＳ１０５で得られた広ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果と、ステップＳ１０７で得られた狭ＦＯＶ用仮想アンテナに基づくターゲット角度算出結果とを平均し、この結果を、±１５度より外の角度範囲における最終的なターゲット角度算出結果として採用する。このようにすることで、より精度の高いターゲット角度算出結果を得ることが出来る。その後、処理はステップＳ１１０へ進む。
【００６１】
ステップＳ１１０では、上記ステップＳ１０９までの処理において得られたターゲット検知結果が、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力される。出力部１７は、ステップＳ１０８およびステップＳ１０９で確定されたターゲット検知結果（ターゲットの角度、距離および速度を含む情報）を、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力する。その後、ステップＳ１０１からステップＳ１１０までの処理が繰り返されることで、本実施形態に係るレーダ装置１は、定期的にターゲットの検知を行い、検知結果をＥＣＵ等に対して出力する。
【００６２】
本実施形態に係るレーダ装置１によれば、物理的な実際のアンテナ間隔を狭めることなく、仮想アンテナ間隔を１／２とし、ＦＯＶを広角化することが可能となる。また、この際、実際のアンテナ間隔を狭めないため、角度推定の精度やアンテナ感度を低下させることなくＦＯＶを広角化出来る。特に、アンテナ間隔が３／２ｄとなっているアンテナについては、従来の間隔ｄのアンテナよりもアンテナ間干渉が少なくなり、検知精度が向上する。更に、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、間隔１／２ｄの仮想アンテナと間隔ｄの仮想アンテナとを同時に用いることが出来るため、折り返しによって発生するゴーストを検知し、ゴーストを除去する補正を行うことが出来る。また、仮想アンテナを用いることで実際のアンテナ数を少なく抑えることが出来るため、コスト上有利であり、また、省スペースである。
【００６３】
上記説明した実施形態では、異なるタイミングのレーダ送信波に係る受信結果をホログラフィック合成する際に、所定のタイミングの送信に係る相対位相で他のタイミングの送信に係る相対位相を補正する方式を採用しているが（ステップＳ１０３およびステップＳ１０４の説明を参照）、このような補正は省略されてもよいし、その他の方法による補正が施されてもよい。
【００６４】
また、上記説明した実施形態では、時分割によってアンテナの送受信モードを高速に切り替えることで、送信アンテナが自身で送信したレーダ送信波の反射電波を受信する方式を採用しているが、このような方式に代えて、送信アンテナによる時分割受信を行わずに、送信アンテナによる連続送信を行うことで受信時間を増やし、受信感度を改善する方式が採用されてもよい。
【００６５】
図８は、７チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１、２および７を連続送信のための送信アンテナとして用いる場合の、レーダ装置１ｂの構成の概略を示す図である。図８に示したレーダ装置１ｂでは、図１に示したレーダ装置１においてアンテナ毎に設けられていた分配器１９に代えて、アンテナｃｈ１およびｃｈ２の送受信状態を切り替えるための２ｘ２スイッチが採用されている。また、アンテナｃｈ３−ｃｈ６については、受信専用のアンテナとして用いられ、アンテナｃｈ７については、図１に示したレーダ装置１と同様、分配器１９によって送受信モードが切り替えられる。
【００６６】
図９は、図８に示したレーダ装置１ｂの２ｘ２スイッチを用いた送受信切替の方法を示す図である。図８の（ａ）図には、アンテナｃｈ１を送信アンテナとして連続送信を行う場合の２ｘ２スイッチの状態が示され、（ｂ）図には、アンテナｃｈ２を送信アンテナとして連続送信を行う場合の２ｘ２スイッチの状態が示され、（ｃ）図には、アンテナｃｈ７を送信アンテナとして連続送信を行う場合の２ｘ２スイッチの状態が示されている。なお、アンテナｃｈ７を送信アンテナとする場合には、２ｘ２スイッチにおいて送信部１１からアンテナｃｈ１への接続が遮断されるため、アンテナｃｈ１は受信に用いられない。
【００６７】
図１０は、図８に示したレーダ装置１ｂにおいて送受信を行った場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。図１０に示す例によれば、実際のアンテナ数を７とし、送信アンテナからの連続送信を行うことで、受信感度を改善しつつ、８の広ＦＯＶ用仮想アンテナ、および９の狭ＦＯＶ用仮想アンテナを実現出来ることが分かる。
【００６８】
また、上記実施形態では、一部のアンテナ間隔を他のアンテナ間隔の３／２倍とすることで、実際のアンテナ間隔を狭くすることなく、１／２倍の間隔の仮想アンテナを得ることを可能としているが、一部のアンテナ間隔を他のアンテナ間隔の１／２倍とすることで、実際よりも多い数の１／２倍の間隔の仮想アンテナを得ることとしてもよい。
【００６９】
図１１は、６チャンネルのアンテナを用意し、チャンネル１と２の間隔を他のアンテナ
間隔の１／２倍とし、チャンネル１、２および６を送信アンテナとして用いる場合の、各受信アンテナにおける相対位相を示す図である。図１１に示す例によれば、一つのアンテナ間隔のみを他のアンテナ間隔の１／２倍とすることで、１１の広ＦＯＶ用仮想アンテナ、および１０の狭ＦＯＶ用仮想アンテナを実現出来ることが分かる。
【符号の説明】
【００７０】
１、１ｂ レーダ装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 制御部
１４ 合成部
１５ 算出部
１６ 判定部
１７ 出力部
１８ ２ｘ２スイッチ
１９ 分配器
ｃｈ１−ｃｈ６ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて一列に並べられた複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの何れかを送信アンテナとして電波を送信する送信処理を行う送信手段と、
前記複数のアンテナを受信アンテナとして、前記送信手段によって送信されターゲットで反射した電波を受信する受信手段と、
前記送信手段によって送信アンテナとして用いられるアンテナを、前記送信処理単位で切り替える切替手段と、を備え、
前記複数のアンテナは、隣接するアンテナに対して第一の間隔をおいて配置されたアンテナと、隣接するアンテナに対して前記第一の間隔とは異なり且つ前記第一の間隔の整数倍ではない第二の間隔をおいて配置されたアンテナと、を含む、
レーダ装置。
【請求項２】
前記受信手段によるアンテナ毎の受信結果であって、前記切替手段によって切り替えられることで夫々異なるアンテナが送信アンテナとして用いられた複数の送信処理に係る複数の受信結果を合成することで、前記複数の送信処理に係る受信結果を、一回の仮想的な送信処理に係る仮想アンテナの受信結果とする合成手段を更に備える、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記仮想アンテナは、前記第一の間隔と第二の間隔との差に相当するアンテナ間隔を少なくとも一箇所に有する、
請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記合成手段は、前記複数の受信結果うちの、一の送信処理に係る一のアンテナの受信結果を基準として、他の受信結果を補正して合成する、
請求項２または３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第二の間隔は、前記第一の間隔の３／２倍の間隔である、
請求項１から４の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記合成手段によって合成された受信結果のうち、前記第一の間隔と同一の間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第一の算出処理と、前記第一の間隔および前記第二の間隔の何れよりも小さい間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第二の算出処理と、を実行する角度算出手段を更に備える、
請求項３から５の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記角度算出手段によって算出されたターゲットの角度を比較して、前記第一の算出処理では算出されたが、前記第二の算出処理では算出されなかったターゲットを、ゴーストと判定する判定手段を更に備える、
請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項８】
所定の角度の範囲内については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度を算出結果として出力し、前記所定の角度の範囲外については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度と前記第二の算出処理で算出されたターゲット角度との平均値を算出結果として出力する、算出結果出力手段を更に備える、
請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記切替手段は、送信アンテナとして用いるアンテナからの電波送信後に、該アンテナ
を受信アンテナに切り替えることで、該アンテナから送信された電波の反射電波を該アンテナ自身に受信させる、
請求項１から８の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項１】
間隔をおいて一列に並べられた複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの何れかを送信アンテナとして電波を送信する送信処理を行う送信手段と、
前記複数のアンテナを受信アンテナとして、前記送信手段によって送信されターゲットで反射した電波を受信する受信手段と、
前記送信手段によって送信アンテナとして用いられるアンテナを、前記送信処理単位で切り替える切替手段と、を備え、
前記複数のアンテナは、隣接するアンテナに対して第一の間隔をおいて配置されたアンテナと、隣接するアンテナに対して前記第一の間隔とは異なり且つ前記第一の間隔の整数倍ではない第二の間隔をおいて配置されたアンテナと、を含む、
レーダ装置。
【請求項２】
前記受信手段によるアンテナ毎の受信結果であって、前記切替手段によって切り替えられることで夫々異なるアンテナが送信アンテナとして用いられた複数の送信処理に係る複数の受信結果を合成することで、前記複数の送信処理に係る受信結果を、一回の仮想的な送信処理に係る仮想アンテナの受信結果とする合成手段を更に備える、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記仮想アンテナは、前記第一の間隔と第二の間隔との差に相当するアンテナ間隔を少なくとも一箇所に有する、
請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記合成手段は、前記複数の受信結果うちの、一の送信処理に係る一のアンテナの受信結果を基準として、他の受信結果を補正して合成する、
請求項２または３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第二の間隔は、前記第一の間隔の３／２倍の間隔である、
請求項１から４の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記合成手段によって合成された受信結果のうち、前記第一の間隔と同一の間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第一の算出処理と、前記第一の間隔および前記第二の間隔の何れよりも小さい間隔の仮想アンテナに係る受信結果を用いて前記ターゲットの角度を算出する第二の算出処理と、を実行する角度算出手段を更に備える、
請求項３から５の何れか一項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記角度算出手段によって算出されたターゲットの角度を比較して、前記第一の算出処理では算出されたが、前記第二の算出処理では算出されなかったターゲットを、ゴーストと判定する判定手段を更に備える、
請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項８】
所定の角度の範囲内については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度を算出結果として出力し、前記所定の角度の範囲外については、前記第一の算出処理で算出されたターゲット角度と前記第二の算出処理で算出されたターゲット角度との平均値を算出結果として出力する、算出結果出力手段を更に備える、
請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記切替手段は、送信アンテナとして用いるアンテナからの電波送信後に、該アンテナ
を受信アンテナに切り替えることで、該アンテナから送信された電波の反射電波を該アンテナ自身に受信させる、
請求項１から８の何れか一項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１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２１７０３５（Ｐ２０１０−２１７０３５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５０３６（Ｐ２００９−６５０３６）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【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２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【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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