測角レーダ装置
【課題】２つのアンテナ受信強度に基づいて検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、その角度を精度よく求める。
【解決手段】送信アンテナ４から送信ビームを放射し、検知対象物からの反射ビームを２つの受信アンテナ５ａ，５ｂで受信する。受信ビームは、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７及びＡ／Ｄ変換器８を経由して信号処理装置１４に入力される。そして、アンテナゲイン差補正部１８で、受信リファレンス信号メモリ部１７から入力した受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差のデータで受信ビーム強度を補正する。補正された受信ビームは、ＦＦＴ処理部１９で周波数解析され、ＣＦＡＲ処理部２０で所定の閾値以上となるビーム強度が検知対象物からの成分として抽出される。周辺ノイズ補正部２１は、抽出されたビーム強度から、その周波数近辺におけるビーム強度をノイズ成分として減算する。
【解決手段】送信アンテナ４から送信ビームを放射し、検知対象物からの反射ビームを２つの受信アンテナ５ａ，５ｂで受信する。受信ビームは、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７及びＡ／Ｄ変換器８を経由して信号処理装置１４に入力される。そして、アンテナゲイン差補正部１８で、受信リファレンス信号メモリ部１７から入力した受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差のデータで受信ビーム強度を補正する。補正された受信ビームは、ＦＦＴ処理部１９で周波数解析され、ＣＦＡＲ処理部２０で所定の閾値以上となるビーム強度が検知対象物からの成分として抽出される。周辺ノイズ補正部２１は、抽出されたビーム強度から、その周波数近辺におけるビーム強度をノイズ成分として減算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを指向角の異なる２つのアンテナで受信し、その受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種センサや通信を使用して車両の走行をサポートしたり、道路状況の情報をドライバーや管理者に通知したり、または有料道路の料金収受を車両が走行したまま実施できるようにするという走行管理の構想が進められている。それらの中で必要となる技術の一つに、走行する車両や障害物などの検知対象物の位置検出があり、それを達成する手段としてレーダ装置が用いられていた。
【０００３】
従来、そのようなレーダ装置として、特許文献１に示されるものがあった。図１は上記文献のレーダ装置が使用される状況を示す概念図である。路上には車両１と車両２が走行しており、車両１に搭載されたＦＭ−ＣＷレーダ装置３が前方の路上に対して送信ビームを放射し、異なる監視領域Ｂ１、Ｂ２からの電波を受信する２つの受信アンテナを用いて、監視領域内を走行する他車両２からの反射ビームを受信し、他車両２を検出する様子を示している。
【０００４】
図６は、従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置３の構成を示すブロック図である。ＦＭ−ＣＷレーダ装置３は、送信ビームを車両前方に放射する送信アンテナ４、送信ビームの中心方向に対して中心方向が左に傾いた監視領域Ｂ１からの電波を受信する第１の受信アンテナ５ａ、送信ビームの中心方向に対して中心方向が右に傾いた監視領域Ｂ２からの電波を受信する第２の受信アンテナ５ｂ、第１の受信アンテナ５ａと第２の受信アンテナ５ｂのどちらか一方を一定時間毎に交互に有効にする受信アンテナ切り替えスイッチ６、常に送信ビームとしてＦＭ−ＣＷ送信波を生成し、また受信ビームを信号処理装置で処理可能な周波数に変換するＦＭ−ＣＷ送受信装置７、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７が出力する受信ビーム強度をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器８、Ａ／Ｄ変換器８が出力する受信ビーム強度から監視領域にある検知対象物の（相対）距離、（相対）速度、及び受信ビーム中の検知対象物からの反射ビーム成分の強度を求める信号処理装置９、移動する検知対象物を検出するときに発生する誤差を補正する補正装置１０および記憶装置１１、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂで受信される反射ビームの強度が異なることを利用して検知対象物の方向、即ち車両前方方向を基準とした検知対象物方向の角度を算出する測角装置１２から構成されている。
【０００５】
上記構成の従来技術のＦＭ−ＣＷレーダ装置３において、信号処理装置９では、まずＡ／Ｄ変換器８から入力した反射ビームの信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの手段を用いて周波数解析を行い、各周波数におけるビーム強度を演算する。次に、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）などのスレッショルド設定手段を用いて、ビーム強度が所定閾値以上となる周波数を求めて、その周波数を検知対象物からの反射ビーム成分の周波数とする。そして、求めた検知対象物からの反射ビーム成分の周波数と、送信ビームの周波数の差を演算してビート周波数を算出し、このビート周波数から検知対象物の（相対）距離、および（相対）速度を演算して出力する。また、信号処理部９は、上記スレッショルド設定手段で所定の閾値以上となったビーム強度を、検知対象物からの反射ビーム成分の強度として測角装置１２に出力する。そして、測角装置１２は、入力した強度に基づき、検知対象物方向の角度を演算していた。
【０００６】
ここで、測角装置１２で行う検知対象物方向の演算について詳しく説明する。図７は、レーダ装置３が監視領域にある検知対象物を検出するときの、送信ビームの放射領域Ａ、監視領域Ｂ１，Ｂ２、及び検知対象物２を示す図である。図７のように、監視領域Ｂ１，Ｂ２は、送信ビームの放射領域Ａの中心方向に対して、それぞれ左右に角度θずれた方向を向いているので、受信アンテナ５ａ，５ｂの受信強度の特性は、それぞれ図８（ａ）における曲線Ｓ，Ｔとなる。２つのアンテナ５ａ，５ｂの受信強度Ａ，Ｂの和（Σ）、差（Δ）、および和と差の比（Δ／Σ）を、図８（ｂ）に示す。比（Δ／Σ）は、方向１と方向２の間の区間でほぼ直線となる。測角装置１２はこの特性を利用し、信号処理部９から入力した検知対象物からの反射ビーム成分の強度の比（Δ／Σ）を求め、検知対象物方向の角度を演算する。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２４１５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のようなレーダ装置３においては、受信アンテナ毎にゲインにばらつきがあるので、第１の受信アンテナ５ａと第２の受信アンテナ５ｂでゲインが異なり、図９に示すように第１、第２の受信アンテナ５ａ，５ｂの受信ビーム強度は互いにそのゲイン差分ずれていた。このずれは、受信アンテナ５ａ，５ｂを切り替えたときに、受信ビーム強度の変動となって現れていた。また、受信ビーム強度には、検知対象物である他車両２からの反射ビーム成分だけでなく、検知対象物周辺からのノイズ成分が含まれていた。したがって、測角装置が検知対象物方向の角度を演算すると、その角度には上述の受信ビーム強度のずれ、およびノイズ成分による誤差があり、精度よく検知対象物方向の角度を算出することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題を解決するためのものであり、２つのアンテナ受信強度に基づいて検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、検知対象物方向の角度を精度よく求めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、それらの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、２つのアンテナのゲイン差のデータを保持する受信リファレンス信号メモリ部と、アンテナの受信ビーム強度を前記アンテナゲイン差のデータに基づき補正して、２つのアンテナのアンテナゲイン差に起因する２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するアンテナゲイン差補正部と、を備えるものである。
【００１１】
第２の発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、それらの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、２つのアンテナのゲイン差のデータを保持する受信リファレンス信号メモリ部と、前記アンテナゲイン差のデータに基づき、２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するアンテナゲイン差補正部と、を備えるものである。
【００１２】
第３の発明は、前記レーダ装置は、目標信号がノイズに埋もれるのを防止するため、受信ビームの強度に基づき制御ゲインを演算し、受信ビームを増幅する自動利得制御を行い、前記受信リファレンス信号メモリ部が保持するアンテナゲイン差のデータは、前記制御ゲインの値に対応したデータであり、前記演算した制御ゲインに基づき、対応するアンテナゲイン差を選択し、制御ゲインにより変化する受信ビーム強度のずれを補正するものである。
【００１３】
第４の発明は、一方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度と、他方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度の差を、前記アンテナゲイン差として受信リファレンス信号メモリ部に書き込むゲイン差書き込み手段を備えたものである。
【００１４】
第５の発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、受信した反射ビームを周波数解析して周波数毎のビーム強度を演算し、所定の閾値以上であるビーム強度を検知対象物からの反射ビーム成分の強度として抽出し、抽出したビーム強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置であって、前記抽出したビーム強度から、前記抽出したビーム強度の周波数近辺におけるビーム強度を減算する周辺ノイズ補正部を備え、前記周辺ノイズ補正部で減算されたビーム強度に基づき、検知対象物の方向を演算するものである。
【００１５】
第６の発明は、前記周辺ノイズ補正部は、前記抽出したビーム強度の周波数より、大きい周波数におけるビーム強度と、小さい周波数におけるビーム強度のいずれか小さい方を、前記抽出したビーム強度から減算するものである。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、受信リファレンス信号メモリ部が保持する２つのアンテナのゲイン差のデータに基づき、アンテナゲイン差補正部がアンテナの受信ビーム強度を前記アンテナゲイン差のデータに基づき補正して、２つのアンテナのアンテナゲイン差に起因する２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するので、２つのアンテナの受信ビームから演算される検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、受信リファレンス信号メモリ部が保持する２つのアンテナのゲイン差のデータに基づき、アンテナゲイン差補正部が２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するので、２つのアンテナの受信ビームから演算される検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、自動利得制御の制御ゲインに対応したアンテナゲイン差のデータが選択されるので、制御ゲインにより変化する受信ビーム強度のずれを精度よく補正することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、一方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度と、他方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度の差を、アンテナゲイン差として受信リファレンス信号メモリ部に書き込むゲイン差書き込み手段を備えるので、アンテナゲイン差を簡易に設定することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、周辺ノイズ補正部が、抽出したビーム強度から、その抽出したビーム強度の周波数近辺におけるビーム強度を減算するので、その減算されたビーム強度から演算される検知対象物の方向の角度にはノイズによる誤差が含まれず、したがって検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、前記周辺ノイズ補正部が、抽出したビーム強度の周波数より、大きい周波数におけるビーム強度と、小さい周波数におけるビーム強度のいずれか小さい方を、前記抽出したビーム強度から減算するので、抽出したビーム強度の周波数の近くに大きな成分がある場合でも、その成分が含まれないノイズ強度を選択でき、検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の測角レーダ装置の実施の形態について、以下に説明する。尚、以下の説明では、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置について説明するが、本発明はこれに限るものではなく、２つの受信アンテナの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を求めるものであれば、他の種類のレーダ装置、例えばパルスレーダ等であってもよい。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る測角レーダ装置が使用される状況を示す概念図である。路上には車両１と車両２が走行しており、車両１に搭載されたＦＭ−ＣＷレーダ装置１３が前方の路上に対して送信ビームを放射し、監視領域Ｂ１、Ｂ２からの電波を受信する２つの受信アンテナを用いて、監視領域内を走行する他車両２からの反射ビームを受信し、他車両２を検出する様子を示している。
【００２４】
図２は、実施の形態１に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置１３の構成を示すブロック図である。ＦＭ−ＣＷレーダ装置１３は、送信ビームを車両前方に放射する送信アンテナ４、送信ビームの中心方向に対して中心方向が左に傾いた監視領域Ｂ１からの電波を受信する第１の受信アンテナ５ａ、送信ビームの中心方向に対して中心方向が右に傾いた監視領域Ｂ２からの電波を受信する第２の受信アンテナ５ｂ、第１の受信アンテナと第２の受信アンテナのどちらか一方を一定時間毎に交互に有効にする受信アンテナ切り替えスイッチ６、常に送信ビームとしてＦＭ−ＣＷ送信波を生成し、また受信ビームを周波数変換するＦＭ−ＣＷ送受信装置７、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７の出力信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器８、Ａ／Ｄ変換器８が出力する受信ビームの周波数及び強度から監視領域にある検知対象物の相対距離、相対速度、及び受信ビーム中の検知対象物からの反射ビーム成分の強度を求める信号処理装置１４、移動する検知対象物を検出するときに発生する誤差を補正する補正装置１０および記憶装置１１、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂで受信される反射ビームの強度に基づき検知対象物の方向、即ち車両前方方向を基準とした検知対象物方向の角度を算出する制御・測角装置１５から構成されている。
【００２５】
また、信号処理装置１４は、受信固定ゲイン決定部１６、受信リファレンス信号メモリ部１７、アンテナゲイン差補正部１８、ＦＦＴ処理部１９、ＣＦＡＲ処理部２０、周辺ノイズ補正部２１から構成されている。
【００２６】
本実施の形態では、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７が内部で、検知対象物からの目標信号がＦＭ−ＣＷ送受信装置７内で発生するノイズに埋もれないようにするために一般的に用いられている手段である自動利得制御（Automatic Gain Control）を行っている。即ち、Ａ／Ｄ変換器８が出力する受信ビームの強度を、制御・測角装置１５が一定周期でサンプリングし、絶対値が最大となった受信ビーム強度を受信固定ゲイン決定部１６に出力する。受信固定ゲイン決定部１６が、その受信ビーム強度の最大値から自動利得制御の制御ゲインを演算してＦＭ−ＣＷ送受信装置７に送り、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７が入力した制御ゲインで受信ビームを増幅する処理を行っている。
【００２７】
また、本実施の形態の測角レーダ装置１３では、第１の特徴的事項として、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂのアンテナゲイン差による受信ビーム強度のずれを補正する処理を行っている。その処理について説明する。
【００２８】
受信固定ゲイン決定部１６が、自動利得制御の制御ゲインを演算してＦＭ−ＣＷ送受信装置７に送るのと同時に、制御ゲインに対応するアドレス信号を受信リファレンス信号メモリ部１７に送る。受信リファレンス信号メモリ部１７は、図３に示すように、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂのそれぞれに対応したメモリを備えており、制御・測角装置１５から入力する受信アンテナ切替え信号に基づき現在使用している受信アンテナに対応するメモリを選択している。それぞれのメモリ上には、一定のアドレス間隔毎に制御ゲインに対応した補正データが保存されている。そして、受信固定ゲイン決定部１６から入力したアドレス信号が指定するアドレスに保存されている補正データを読み出し、アンテナゲイン差補正部１８に出力する。
【００２９】
次に、アンテナゲイン差補正部１８では、入力した補正データＸを基に、補正値ｎ＝１０Ｌｏｇ１０（Ｘ）（単位：ｄＢ）の演算を行い、この補正値ｎをＡ／Ｄ変換器８から入力する受信ビーム強度（単位：ｄＢ）に加算する。このような処理により、自動利得制御の制御ゲインに対応した補正データでアンテナゲイン差に起因する受信強度のずれが補正される。尚、受信リファレンス信号メモリ部１７の一方の受信アンテナ５ａに対応したメモリに格納されるデータは全て１であり、他方の受信アンテナ５ｂに対応したメモリに格納されるデータは受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差、即ち（受信アンテナ５ａのゲイン／受信アンテナ５ｂのゲイン）の値が保存されている。したがって、受信アンテナ５ａの受信ビーム強度を補正する場合には、ゲイン差データは常に１であるから、ｎ＝０となり、受信ビームの信号は補正されない。また、受信アンテナ５ｂの受信ビーム強度を補正する場合には、ｎ＝１０Ｌｏｇ１０｛（受信アンテナ５ｂのゲイン／受信アンテナ５ａのゲイン）｝が受信ビーム強度に加算されるので、受信アンテナ５ａを使用したときと同等な受信ビーム強度を得ることができる。
【００３０】
上述したように、本実施の形態では、受信リファレンス信号メモリ部１７が２つの受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差のデータを予め保持しており、アンテナゲイン差補正部１８がその受信リファレンス信号メモリ部１７に保存されたゲイン差のデータに基づき、２つのアンテナ５ａ，５ｂの受信ビーム強度のずれを補正していることである。この処理を行うことにより、受信アンテナ５ａ，５ｂを切替えることにより発生していたアンテナゲイン差に起因する受信強度の変動を補正することができ、その結果、制御・測角装置１５が演算する検知対象物方向の角度には受信強度のずれによる誤差が含まれず、精度よく求めることができる効果がある。また、ＦＭ−ＣＷ送受信装置１３で自動利得制御を行っているので、自動利得制御の制御ゲインが変化すると、受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差に起因する受信ビーム強度の変動幅が変化してしまうが、制御ゲインに基づき受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差データを選択するようにしているので、このような問題も発生しない。
【００３１】
また、本実施の形態の測角レーダ装置１３では、第２の特徴的事項として、周辺ノイズ補正部２１が、受信ビームの検知対象物成分の強度から、ノイズ成分のビーム強度を減算する処理を行っている。この処理について説明する。
【００３２】
アンテナゲイン差補正部１８で補正された受信ビームは、ＦＦＴ処理部１９で周波数解析されたあと、ＣＦＡＲ処理部２０に出力され、各周波数におけるビーム強度が所定の閾値と比較され、所定の閾値以上となったビーム強度が検知対象物からの反射ビーム成分の強度として抽出される。この抽出されたビーム強度が周辺ノイズ補正部２１に出力される。また同時に、抽出されたビーム強度の周波数近辺のビーム強度を所定周波数間隔毎にサンプリングして、周辺ノイズ補正部２１に出力する。周辺ノイズ補正部２１は、サンプリングしたビーム強度の平均値を演算する。そして、ビーム強度の平均値を、抽出したビーム強度から減算する。この処理は、受信ビームには、各周波数において強度がほぼ同じホワイトノイズが含まれるという仮定に基づいている。
【００３３】
この処理を行うことにより、抽出した検知対象物から反射ビーム成分のビーム強度から、周辺ノイズを除去することができる。その結果、制御・測角装置１５にて演算される検知対象物方向の角度には周辺ノイズ成分による誤差が含まれず、検知対象物方向の角度を精度よく求めることができる効果がある。
【００３４】
次に、本実施の形態のレーダ装置１３が受信アンテナ５ａによる測定を開始して、受信アンテナ５ｂによる測定を終えるまでの測定の１サイクルの処理の流れを説明する。
【００３５】
まず、制御・測角装置１５が受信アンテナ切替え信号をアンテナ切り替えスイッチ６に出力し、使用する受信アンテナを受信アンテナ５ｂから受信アンテナ５ａに切り替える。このとき同時に、制御・測角装置１５は、受信固定ゲイン決定部１６に、前回のサイクル中に一定周期でサンプリングしたＡ／Ｄ変換器出力の受信ビーム強度の最大値、即ち周波数解析前の受信ビームの最大値と、タイミング信号と、計測ステータス信号を出力する。また、受信リファレンス信号メモリ部１７に、受信アンテナ切替え信号を出力する。
【００３６】
受信固定ゲイン決定部は、計測ステータス信号を入力することで測定サイクルが変わったことを認識し、タイミング信号が入力されると、入力した受信ビーム強度の最大値から自動利得制御の制御ゲインを演算し、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７に出力する。また、演算した制御ゲインに対応したアドレスを求め、アドレス信号を受信リファレンス信号メモリ部１７に出力する。
【００３７】
受信リファレンス信号メモリ部１７は、制御・測角装置１５から入力する受信アンテナ切替え信号から現在受信アンテナ５ａが使用されていることを認識し、その受信アンテナ５ａに対応したメモリを選択する。そして、受信固定ゲイン決定部１６から入力するアドレス信号のアドレスに格納される補正データＸ（＝１）を読み出し、アンテナゲイン差補正部１８に出力する。アンテナゲイン差補正部１８は入力した補正データを基に、加算値ｎ（＝１０Ｌｏｇ１０（Ｘ）＝０）を演算し、この加算値ｎを、Ａ／Ｄ変換器８から入力する受信ビーム強度に加算する。
【００３８】
その後、受信ビーム強度は、ＦＦＴ処理部１９、ＣＦＡＲ処理部２０で処理され、受信ビーム中の検知対象物からの成分が抽出される。そして周辺ノイズ補正部２１に入力され、周辺ノイズを除去する補正が行われる。周辺ノイズ成分が除去された受信強度が、補正装置１０に出力され、特開２０００−２４１５３７号公報に記載される補正が行われる。そして、制御・測角装置１５はこの受信アンテナ５ａで受信された後、アンテナゲイン差の補正、周辺ノイズを除去する補正がされたデータを保存する。ここまでの処理で、受信アンテナ５ａによる測定が終了する。
【００３９】
次に、アンテナ５ｂによる測定となり、まず、制御・測角装置１５が受信アンテナ切替えスイッチ６に受信アンテナ切替え信号を出力し、使用する受信アンテナを受信アンテナ５ａから受信アンテナ５ｂに切替える。同時に、受信固定ゲイン決定部１６にタイミング信号を出力し、また受信リファレンス信号メモリ部１７に受信アンテナ切替え信号を出力する。
【００４０】
受信固定ゲイン決定部１６はタイミング信号を入力すると、既に入力している前サイクルの受信ビーム強度の最大値から制御ゲインを演算し、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７に出力する。このとき、既入力の受信ビーム強度の最大値で演算するので、受信アンテナ５ａによる測定時と演算される制御ゲインは同じである。また、演算した制御ゲインに対応したアドレス信号を受信リファレンス信号メモリ部１７に送信する。アドレス信号も受信アンテナ５ａによる測定時と同じである。
【００４１】
受信リファレンス信号メモリ部１７は、制御・測角装置１５から入力した受信アンテナ切替え信号により、受信アンテナ５ｂに対応したメモリを選択する。そして、受信固定ゲイン決定部１６から入力したアドレス信号で指定されたアドレスの補正データを読み出す。読み出された補正データはアンテナゲイン差補正部１８に出力される。
【００４２】
アンテナゲイン差補正部１８で、受信アンテナ５ｂで受信された受信ビーム強度（単位ｄＢ）に、加算値ｎ＝１０Ｌｏｇ１０｛（受信アンテナ５ａのゲイン／受信アンテナ５ｂのゲイン）｝が加算される。
【００４３】
その後、受信ビーム強度は、受信アンテナ５ａによる測定時と同様に処理され、制御・測角装置１５に入力される。そして、制御・測角装置１５は、受信アンテナ５ａで受信された後に補正された検知対象物からの受信ビーム強度と、受信アンテナ５ｂで受信された後に補正された検知対象物からの受信ビーム強度から、検知対象物方向の角度を演算する。以上の処理で、測定の１サイクルが終了し、次のサイクルに進む。
【００４４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係るレーダ装置１３について説明する。
【００４５】
実施の形態２に係るレーダ装置１３は、実施の形態１とは、周辺ノイズ補正部２１の処理のみが異なる。周辺ノイズ補正部２１は実施の形態１と同様にＣＦＡＲ処理部２０において、各周波数におけるビーム強度が所定の閾値と比較され、所定の閾値以上となったビーム強度が検知対象物からの反射ビーム成分の強度として抽出される。この抽出されたビーム強度が周辺ノイズ補正部２１に出力される。また同時に、図４に示すように、抽出されたビーム強度の周波数近辺のビーム強度を所定周波数間隔毎にサンプリングして、周辺ノイズ補正部２１に出力する。周辺ノイズ補正部２３は、サンプリングしたビーム強度のうち、抽出したビーム強度の周波数より周波数が大きいビーム強度の平均値を演算し、また、抽出したビーム強度の周波数より周波数が小さいビーム強度の平均値を演算する。そして、いずれか小さい方のビーム強度の平均値を、抽出したビーム強度から減算する。
【００４６】
上述の処理により、抽出したビーム強度の周波数より周波数が大きいビーム強度と、周波数が小さいビーム強度のいずれか小さい方のビーム強度を抽出したビーム強度から減算するので、図４のように抽出したビーム強度の周波数近辺に大きなノイズがあった場合でも、そのような大きなノイズの影響を受けることなく、周辺ノイズを除去できる効果がある。
【００４７】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係るレーダ装置について説明する。
【００４８】
図５は、実施の形態３に係るレーダ装置２３の構成を示すブロック図である。実施の形態３においては、受信リファレンス信号メモリ部１７に保存されるゲイン差を補正するための補正データを容易に設定し保存することを可能にしている。その処理について説明する。
【００４９】
まず、送信アンテナ４および２つの受信アンテナ５ａ，５ｂの前に電波吸収体を配置する。そして、制御・測角装置２２より受信アンテナ切替え信号を送り受信アンテナ５ａを有効にし、また、受信固定ゲイン決定部１６に任意の受信ビーム強度最大値とタイミング信号を送り、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７に自動利得制御の制御ゲインを設定する。そして、送信アンテナ４より電波を送信する。制御・測角装置２２のゲイン差書き込み部２４は、Ａ／Ｄ変換器８から直接入力する受信ビームの強度を所定時間サンプリングし、その強度の平均値を求める。次に、受信アンテナ切替え信号を送り受信アンテナ５ｂを有効にする。そして同様に、ゲイン差書き込み部２４がＡ／Ｄ変換器８から直接入力する受信ビームの強度を所定時間サンプリングし、その強度の平均値を求める。以上の処理で求めた２つの受信アンテナ５ａ，５ｂによる受信ビームの平均値から、（受信アンテナ５ａによる受信ビームの平均値／受信アンテナ５ｂによる受信ビームの平均値）を演算し、この演算した値を受信リファレンス信号メモリ部１７が備える受信アンテナ５ｂに対応するメモリ上の設定した制御ゲインに対応したアドレスに書き込む。尚、受信アンテナ５ａに対応するメモリには、製造時に'１'が書き込まれている。
【００５０】
上記説明したように、本実施の形態のレーダ装置２３においては、一方のアンテナ５ａから出力される受信ビームの強度と、他方のアンテナ５ｂから出力される受信ビームの強度の差を、ゲイン差として受信リファレンス信号メモリ部１７に書き込むゲイン差書き込み部を備えるので、受信リファレンス信号メモリ部１７が保存するアンテナ５ａ，５ｂのゲイン差を簡単に設定することができ、また、簡易に製品出荷前のアンテナ５ａ，５ｂの試験を行うことができるので製品の価格を抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】測角レーダ装置が使用される状況を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る測角レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の受信リファレンス信号メモリ部を示す説明図である。
【図４】実施の形態２の測角レーダ装置の演算処理を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態３に係る測角レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来技術の測角レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】送信ビームの放射領域Ａ、監視領域Ｂ１，Ｂ２、及び検知対象物２を示す説明図である。
【図８】検出方向に対する受信アンテナの受信強度、およびその和、差、差／和のグラフである。
【図９】受信アンテナ間変動、周辺ノイズを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 送信アンテナ、５ａ，５ｂ 受信アンテナ、６ 受信アンテナ切り替えスイッチ、７ ＦＭ−ＣＷ送受信装置、８ Ａ／Ｄ変換器、１０ 補正装置、１１ 記憶装置、１３ ＦＭ−ＣＷレーダ装置、１４ 信号処理装置、１５ 制御・測角装置、１６ 受信固定ゲイン決定部、１７ 受信リファレンス信号メモリ部、１８ アンテナゲイン差補正部、１９ ＦＦＴ処理部、２０ ＣＦＡＲ処理部、２１ 周辺ノイズ補正部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを指向角の異なる２つのアンテナで受信し、その受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種センサや通信を使用して車両の走行をサポートしたり、道路状況の情報をドライバーや管理者に通知したり、または有料道路の料金収受を車両が走行したまま実施できるようにするという走行管理の構想が進められている。それらの中で必要となる技術の一つに、走行する車両や障害物などの検知対象物の位置検出があり、それを達成する手段としてレーダ装置が用いられていた。
【０００３】
従来、そのようなレーダ装置として、特許文献１に示されるものがあった。図１は上記文献のレーダ装置が使用される状況を示す概念図である。路上には車両１と車両２が走行しており、車両１に搭載されたＦＭ−ＣＷレーダ装置３が前方の路上に対して送信ビームを放射し、異なる監視領域Ｂ１、Ｂ２からの電波を受信する２つの受信アンテナを用いて、監視領域内を走行する他車両２からの反射ビームを受信し、他車両２を検出する様子を示している。
【０００４】
図６は、従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置３の構成を示すブロック図である。ＦＭ−ＣＷレーダ装置３は、送信ビームを車両前方に放射する送信アンテナ４、送信ビームの中心方向に対して中心方向が左に傾いた監視領域Ｂ１からの電波を受信する第１の受信アンテナ５ａ、送信ビームの中心方向に対して中心方向が右に傾いた監視領域Ｂ２からの電波を受信する第２の受信アンテナ５ｂ、第１の受信アンテナ５ａと第２の受信アンテナ５ｂのどちらか一方を一定時間毎に交互に有効にする受信アンテナ切り替えスイッチ６、常に送信ビームとしてＦＭ−ＣＷ送信波を生成し、また受信ビームを信号処理装置で処理可能な周波数に変換するＦＭ−ＣＷ送受信装置７、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７が出力する受信ビーム強度をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器８、Ａ／Ｄ変換器８が出力する受信ビーム強度から監視領域にある検知対象物の（相対）距離、（相対）速度、及び受信ビーム中の検知対象物からの反射ビーム成分の強度を求める信号処理装置９、移動する検知対象物を検出するときに発生する誤差を補正する補正装置１０および記憶装置１１、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂで受信される反射ビームの強度が異なることを利用して検知対象物の方向、即ち車両前方方向を基準とした検知対象物方向の角度を算出する測角装置１２から構成されている。
【０００５】
上記構成の従来技術のＦＭ−ＣＷレーダ装置３において、信号処理装置９では、まずＡ／Ｄ変換器８から入力した反射ビームの信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの手段を用いて周波数解析を行い、各周波数におけるビーム強度を演算する。次に、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）などのスレッショルド設定手段を用いて、ビーム強度が所定閾値以上となる周波数を求めて、その周波数を検知対象物からの反射ビーム成分の周波数とする。そして、求めた検知対象物からの反射ビーム成分の周波数と、送信ビームの周波数の差を演算してビート周波数を算出し、このビート周波数から検知対象物の（相対）距離、および（相対）速度を演算して出力する。また、信号処理部９は、上記スレッショルド設定手段で所定の閾値以上となったビーム強度を、検知対象物からの反射ビーム成分の強度として測角装置１２に出力する。そして、測角装置１２は、入力した強度に基づき、検知対象物方向の角度を演算していた。
【０００６】
ここで、測角装置１２で行う検知対象物方向の演算について詳しく説明する。図７は、レーダ装置３が監視領域にある検知対象物を検出するときの、送信ビームの放射領域Ａ、監視領域Ｂ１，Ｂ２、及び検知対象物２を示す図である。図７のように、監視領域Ｂ１，Ｂ２は、送信ビームの放射領域Ａの中心方向に対して、それぞれ左右に角度θずれた方向を向いているので、受信アンテナ５ａ，５ｂの受信強度の特性は、それぞれ図８（ａ）における曲線Ｓ，Ｔとなる。２つのアンテナ５ａ，５ｂの受信強度Ａ，Ｂの和（Σ）、差（Δ）、および和と差の比（Δ／Σ）を、図８（ｂ）に示す。比（Δ／Σ）は、方向１と方向２の間の区間でほぼ直線となる。測角装置１２はこの特性を利用し、信号処理部９から入力した検知対象物からの反射ビーム成分の強度の比（Δ／Σ）を求め、検知対象物方向の角度を演算する。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２４１５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のようなレーダ装置３においては、受信アンテナ毎にゲインにばらつきがあるので、第１の受信アンテナ５ａと第２の受信アンテナ５ｂでゲインが異なり、図９に示すように第１、第２の受信アンテナ５ａ，５ｂの受信ビーム強度は互いにそのゲイン差分ずれていた。このずれは、受信アンテナ５ａ，５ｂを切り替えたときに、受信ビーム強度の変動となって現れていた。また、受信ビーム強度には、検知対象物である他車両２からの反射ビーム成分だけでなく、検知対象物周辺からのノイズ成分が含まれていた。したがって、測角装置が検知対象物方向の角度を演算すると、その角度には上述の受信ビーム強度のずれ、およびノイズ成分による誤差があり、精度よく検知対象物方向の角度を算出することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題を解決するためのものであり、２つのアンテナ受信強度に基づいて検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、検知対象物方向の角度を精度よく求めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、それらの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、２つのアンテナのゲイン差のデータを保持する受信リファレンス信号メモリ部と、アンテナの受信ビーム強度を前記アンテナゲイン差のデータに基づき補正して、２つのアンテナのアンテナゲイン差に起因する２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するアンテナゲイン差補正部と、を備えるものである。
【００１１】
第２の発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、それらの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、２つのアンテナのゲイン差のデータを保持する受信リファレンス信号メモリ部と、前記アンテナゲイン差のデータに基づき、２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するアンテナゲイン差補正部と、を備えるものである。
【００１２】
第３の発明は、前記レーダ装置は、目標信号がノイズに埋もれるのを防止するため、受信ビームの強度に基づき制御ゲインを演算し、受信ビームを増幅する自動利得制御を行い、前記受信リファレンス信号メモリ部が保持するアンテナゲイン差のデータは、前記制御ゲインの値に対応したデータであり、前記演算した制御ゲインに基づき、対応するアンテナゲイン差を選択し、制御ゲインにより変化する受信ビーム強度のずれを補正するものである。
【００１３】
第４の発明は、一方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度と、他方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度の差を、前記アンテナゲイン差として受信リファレンス信号メモリ部に書き込むゲイン差書き込み手段を備えたものである。
【００１４】
第５の発明は、送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、受信した反射ビームを周波数解析して周波数毎のビーム強度を演算し、所定の閾値以上であるビーム強度を検知対象物からの反射ビーム成分の強度として抽出し、抽出したビーム強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置であって、前記抽出したビーム強度から、前記抽出したビーム強度の周波数近辺におけるビーム強度を減算する周辺ノイズ補正部を備え、前記周辺ノイズ補正部で減算されたビーム強度に基づき、検知対象物の方向を演算するものである。
【００１５】
第６の発明は、前記周辺ノイズ補正部は、前記抽出したビーム強度の周波数より、大きい周波数におけるビーム強度と、小さい周波数におけるビーム強度のいずれか小さい方を、前記抽出したビーム強度から減算するものである。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、受信リファレンス信号メモリ部が保持する２つのアンテナのゲイン差のデータに基づき、アンテナゲイン差補正部がアンテナの受信ビーム強度を前記アンテナゲイン差のデータに基づき補正して、２つのアンテナのアンテナゲイン差に起因する２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するので、２つのアンテナの受信ビームから演算される検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、受信リファレンス信号メモリ部が保持する２つのアンテナのゲイン差のデータに基づき、アンテナゲイン差補正部が２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するので、２つのアンテナの受信ビームから演算される検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、自動利得制御の制御ゲインに対応したアンテナゲイン差のデータが選択されるので、制御ゲインにより変化する受信ビーム強度のずれを精度よく補正することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、一方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度と、他方のアンテナが受信する標準反射体からの反射ビームの強度の差を、アンテナゲイン差として受信リファレンス信号メモリ部に書き込むゲイン差書き込み手段を備えるので、アンテナゲイン差を簡易に設定することができる。
【００２０】
第５の発明によれば、周辺ノイズ補正部が、抽出したビーム強度から、その抽出したビーム強度の周波数近辺におけるビーム強度を減算するので、その減算されたビーム強度から演算される検知対象物の方向の角度にはノイズによる誤差が含まれず、したがって検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、前記周辺ノイズ補正部が、抽出したビーム強度の周波数より、大きい周波数におけるビーム強度と、小さい周波数におけるビーム強度のいずれか小さい方を、前記抽出したビーム強度から減算するので、抽出したビーム強度の周波数の近くに大きな成分がある場合でも、その成分が含まれないノイズ強度を選択でき、検知対象物方向の角度を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の測角レーダ装置の実施の形態について、以下に説明する。尚、以下の説明では、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置について説明するが、本発明はこれに限るものではなく、２つの受信アンテナの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を求めるものであれば、他の種類のレーダ装置、例えばパルスレーダ等であってもよい。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る測角レーダ装置が使用される状況を示す概念図である。路上には車両１と車両２が走行しており、車両１に搭載されたＦＭ−ＣＷレーダ装置１３が前方の路上に対して送信ビームを放射し、監視領域Ｂ１、Ｂ２からの電波を受信する２つの受信アンテナを用いて、監視領域内を走行する他車両２からの反射ビームを受信し、他車両２を検出する様子を示している。
【００２４】
図２は、実施の形態１に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置１３の構成を示すブロック図である。ＦＭ−ＣＷレーダ装置１３は、送信ビームを車両前方に放射する送信アンテナ４、送信ビームの中心方向に対して中心方向が左に傾いた監視領域Ｂ１からの電波を受信する第１の受信アンテナ５ａ、送信ビームの中心方向に対して中心方向が右に傾いた監視領域Ｂ２からの電波を受信する第２の受信アンテナ５ｂ、第１の受信アンテナと第２の受信アンテナのどちらか一方を一定時間毎に交互に有効にする受信アンテナ切り替えスイッチ６、常に送信ビームとしてＦＭ−ＣＷ送信波を生成し、また受信ビームを周波数変換するＦＭ−ＣＷ送受信装置７、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７の出力信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器８、Ａ／Ｄ変換器８が出力する受信ビームの周波数及び強度から監視領域にある検知対象物の相対距離、相対速度、及び受信ビーム中の検知対象物からの反射ビーム成分の強度を求める信号処理装置１４、移動する検知対象物を検出するときに発生する誤差を補正する補正装置１０および記憶装置１１、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂで受信される反射ビームの強度に基づき検知対象物の方向、即ち車両前方方向を基準とした検知対象物方向の角度を算出する制御・測角装置１５から構成されている。
【００２５】
また、信号処理装置１４は、受信固定ゲイン決定部１６、受信リファレンス信号メモリ部１７、アンテナゲイン差補正部１８、ＦＦＴ処理部１９、ＣＦＡＲ処理部２０、周辺ノイズ補正部２１から構成されている。
【００２６】
本実施の形態では、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７が内部で、検知対象物からの目標信号がＦＭ−ＣＷ送受信装置７内で発生するノイズに埋もれないようにするために一般的に用いられている手段である自動利得制御（Automatic Gain Control）を行っている。即ち、Ａ／Ｄ変換器８が出力する受信ビームの強度を、制御・測角装置１５が一定周期でサンプリングし、絶対値が最大となった受信ビーム強度を受信固定ゲイン決定部１６に出力する。受信固定ゲイン決定部１６が、その受信ビーム強度の最大値から自動利得制御の制御ゲインを演算してＦＭ−ＣＷ送受信装置７に送り、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７が入力した制御ゲインで受信ビームを増幅する処理を行っている。
【００２７】
また、本実施の形態の測角レーダ装置１３では、第１の特徴的事項として、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂのアンテナゲイン差による受信ビーム強度のずれを補正する処理を行っている。その処理について説明する。
【００２８】
受信固定ゲイン決定部１６が、自動利得制御の制御ゲインを演算してＦＭ−ＣＷ送受信装置７に送るのと同時に、制御ゲインに対応するアドレス信号を受信リファレンス信号メモリ部１７に送る。受信リファレンス信号メモリ部１７は、図３に示すように、２つの受信アンテナ５ａ，５ｂのそれぞれに対応したメモリを備えており、制御・測角装置１５から入力する受信アンテナ切替え信号に基づき現在使用している受信アンテナに対応するメモリを選択している。それぞれのメモリ上には、一定のアドレス間隔毎に制御ゲインに対応した補正データが保存されている。そして、受信固定ゲイン決定部１６から入力したアドレス信号が指定するアドレスに保存されている補正データを読み出し、アンテナゲイン差補正部１８に出力する。
【００２９】
次に、アンテナゲイン差補正部１８では、入力した補正データＸを基に、補正値ｎ＝１０Ｌｏｇ１０（Ｘ）（単位：ｄＢ）の演算を行い、この補正値ｎをＡ／Ｄ変換器８から入力する受信ビーム強度（単位：ｄＢ）に加算する。このような処理により、自動利得制御の制御ゲインに対応した補正データでアンテナゲイン差に起因する受信強度のずれが補正される。尚、受信リファレンス信号メモリ部１７の一方の受信アンテナ５ａに対応したメモリに格納されるデータは全て１であり、他方の受信アンテナ５ｂに対応したメモリに格納されるデータは受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差、即ち（受信アンテナ５ａのゲイン／受信アンテナ５ｂのゲイン）の値が保存されている。したがって、受信アンテナ５ａの受信ビーム強度を補正する場合には、ゲイン差データは常に１であるから、ｎ＝０となり、受信ビームの信号は補正されない。また、受信アンテナ５ｂの受信ビーム強度を補正する場合には、ｎ＝１０Ｌｏｇ１０｛（受信アンテナ５ｂのゲイン／受信アンテナ５ａのゲイン）｝が受信ビーム強度に加算されるので、受信アンテナ５ａを使用したときと同等な受信ビーム強度を得ることができる。
【００３０】
上述したように、本実施の形態では、受信リファレンス信号メモリ部１７が２つの受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差のデータを予め保持しており、アンテナゲイン差補正部１８がその受信リファレンス信号メモリ部１７に保存されたゲイン差のデータに基づき、２つのアンテナ５ａ，５ｂの受信ビーム強度のずれを補正していることである。この処理を行うことにより、受信アンテナ５ａ，５ｂを切替えることにより発生していたアンテナゲイン差に起因する受信強度の変動を補正することができ、その結果、制御・測角装置１５が演算する検知対象物方向の角度には受信強度のずれによる誤差が含まれず、精度よく求めることができる効果がある。また、ＦＭ−ＣＷ送受信装置１３で自動利得制御を行っているので、自動利得制御の制御ゲインが変化すると、受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差に起因する受信ビーム強度の変動幅が変化してしまうが、制御ゲインに基づき受信アンテナ５ａ，５ｂのゲイン差データを選択するようにしているので、このような問題も発生しない。
【００３１】
また、本実施の形態の測角レーダ装置１３では、第２の特徴的事項として、周辺ノイズ補正部２１が、受信ビームの検知対象物成分の強度から、ノイズ成分のビーム強度を減算する処理を行っている。この処理について説明する。
【００３２】
アンテナゲイン差補正部１８で補正された受信ビームは、ＦＦＴ処理部１９で周波数解析されたあと、ＣＦＡＲ処理部２０に出力され、各周波数におけるビーム強度が所定の閾値と比較され、所定の閾値以上となったビーム強度が検知対象物からの反射ビーム成分の強度として抽出される。この抽出されたビーム強度が周辺ノイズ補正部２１に出力される。また同時に、抽出されたビーム強度の周波数近辺のビーム強度を所定周波数間隔毎にサンプリングして、周辺ノイズ補正部２１に出力する。周辺ノイズ補正部２１は、サンプリングしたビーム強度の平均値を演算する。そして、ビーム強度の平均値を、抽出したビーム強度から減算する。この処理は、受信ビームには、各周波数において強度がほぼ同じホワイトノイズが含まれるという仮定に基づいている。
【００３３】
この処理を行うことにより、抽出した検知対象物から反射ビーム成分のビーム強度から、周辺ノイズを除去することができる。その結果、制御・測角装置１５にて演算される検知対象物方向の角度には周辺ノイズ成分による誤差が含まれず、検知対象物方向の角度を精度よく求めることができる効果がある。
【００３４】
次に、本実施の形態のレーダ装置１３が受信アンテナ５ａによる測定を開始して、受信アンテナ５ｂによる測定を終えるまでの測定の１サイクルの処理の流れを説明する。
【００３５】
まず、制御・測角装置１５が受信アンテナ切替え信号をアンテナ切り替えスイッチ６に出力し、使用する受信アンテナを受信アンテナ５ｂから受信アンテナ５ａに切り替える。このとき同時に、制御・測角装置１５は、受信固定ゲイン決定部１６に、前回のサイクル中に一定周期でサンプリングしたＡ／Ｄ変換器出力の受信ビーム強度の最大値、即ち周波数解析前の受信ビームの最大値と、タイミング信号と、計測ステータス信号を出力する。また、受信リファレンス信号メモリ部１７に、受信アンテナ切替え信号を出力する。
【００３６】
受信固定ゲイン決定部は、計測ステータス信号を入力することで測定サイクルが変わったことを認識し、タイミング信号が入力されると、入力した受信ビーム強度の最大値から自動利得制御の制御ゲインを演算し、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７に出力する。また、演算した制御ゲインに対応したアドレスを求め、アドレス信号を受信リファレンス信号メモリ部１７に出力する。
【００３７】
受信リファレンス信号メモリ部１７は、制御・測角装置１５から入力する受信アンテナ切替え信号から現在受信アンテナ５ａが使用されていることを認識し、その受信アンテナ５ａに対応したメモリを選択する。そして、受信固定ゲイン決定部１６から入力するアドレス信号のアドレスに格納される補正データＸ（＝１）を読み出し、アンテナゲイン差補正部１８に出力する。アンテナゲイン差補正部１８は入力した補正データを基に、加算値ｎ（＝１０Ｌｏｇ１０（Ｘ）＝０）を演算し、この加算値ｎを、Ａ／Ｄ変換器８から入力する受信ビーム強度に加算する。
【００３８】
その後、受信ビーム強度は、ＦＦＴ処理部１９、ＣＦＡＲ処理部２０で処理され、受信ビーム中の検知対象物からの成分が抽出される。そして周辺ノイズ補正部２１に入力され、周辺ノイズを除去する補正が行われる。周辺ノイズ成分が除去された受信強度が、補正装置１０に出力され、特開２０００−２４１５３７号公報に記載される補正が行われる。そして、制御・測角装置１５はこの受信アンテナ５ａで受信された後、アンテナゲイン差の補正、周辺ノイズを除去する補正がされたデータを保存する。ここまでの処理で、受信アンテナ５ａによる測定が終了する。
【００３９】
次に、アンテナ５ｂによる測定となり、まず、制御・測角装置１５が受信アンテナ切替えスイッチ６に受信アンテナ切替え信号を出力し、使用する受信アンテナを受信アンテナ５ａから受信アンテナ５ｂに切替える。同時に、受信固定ゲイン決定部１６にタイミング信号を出力し、また受信リファレンス信号メモリ部１７に受信アンテナ切替え信号を出力する。
【００４０】
受信固定ゲイン決定部１６はタイミング信号を入力すると、既に入力している前サイクルの受信ビーム強度の最大値から制御ゲインを演算し、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７に出力する。このとき、既入力の受信ビーム強度の最大値で演算するので、受信アンテナ５ａによる測定時と演算される制御ゲインは同じである。また、演算した制御ゲインに対応したアドレス信号を受信リファレンス信号メモリ部１７に送信する。アドレス信号も受信アンテナ５ａによる測定時と同じである。
【００４１】
受信リファレンス信号メモリ部１７は、制御・測角装置１５から入力した受信アンテナ切替え信号により、受信アンテナ５ｂに対応したメモリを選択する。そして、受信固定ゲイン決定部１６から入力したアドレス信号で指定されたアドレスの補正データを読み出す。読み出された補正データはアンテナゲイン差補正部１８に出力される。
【００４２】
アンテナゲイン差補正部１８で、受信アンテナ５ｂで受信された受信ビーム強度（単位ｄＢ）に、加算値ｎ＝１０Ｌｏｇ１０｛（受信アンテナ５ａのゲイン／受信アンテナ５ｂのゲイン）｝が加算される。
【００４３】
その後、受信ビーム強度は、受信アンテナ５ａによる測定時と同様に処理され、制御・測角装置１５に入力される。そして、制御・測角装置１５は、受信アンテナ５ａで受信された後に補正された検知対象物からの受信ビーム強度と、受信アンテナ５ｂで受信された後に補正された検知対象物からの受信ビーム強度から、検知対象物方向の角度を演算する。以上の処理で、測定の１サイクルが終了し、次のサイクルに進む。
【００４４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係るレーダ装置１３について説明する。
【００４５】
実施の形態２に係るレーダ装置１３は、実施の形態１とは、周辺ノイズ補正部２１の処理のみが異なる。周辺ノイズ補正部２１は実施の形態１と同様にＣＦＡＲ処理部２０において、各周波数におけるビーム強度が所定の閾値と比較され、所定の閾値以上となったビーム強度が検知対象物からの反射ビーム成分の強度として抽出される。この抽出されたビーム強度が周辺ノイズ補正部２１に出力される。また同時に、図４に示すように、抽出されたビーム強度の周波数近辺のビーム強度を所定周波数間隔毎にサンプリングして、周辺ノイズ補正部２１に出力する。周辺ノイズ補正部２３は、サンプリングしたビーム強度のうち、抽出したビーム強度の周波数より周波数が大きいビーム強度の平均値を演算し、また、抽出したビーム強度の周波数より周波数が小さいビーム強度の平均値を演算する。そして、いずれか小さい方のビーム強度の平均値を、抽出したビーム強度から減算する。
【００４６】
上述の処理により、抽出したビーム強度の周波数より周波数が大きいビーム強度と、周波数が小さいビーム強度のいずれか小さい方のビーム強度を抽出したビーム強度から減算するので、図４のように抽出したビーム強度の周波数近辺に大きなノイズがあった場合でも、そのような大きなノイズの影響を受けることなく、周辺ノイズを除去できる効果がある。
【００４７】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係るレーダ装置について説明する。
【００４８】
図５は、実施の形態３に係るレーダ装置２３の構成を示すブロック図である。実施の形態３においては、受信リファレンス信号メモリ部１７に保存されるゲイン差を補正するための補正データを容易に設定し保存することを可能にしている。その処理について説明する。
【００４９】
まず、送信アンテナ４および２つの受信アンテナ５ａ，５ｂの前に電波吸収体を配置する。そして、制御・測角装置２２より受信アンテナ切替え信号を送り受信アンテナ５ａを有効にし、また、受信固定ゲイン決定部１６に任意の受信ビーム強度最大値とタイミング信号を送り、ＦＭ−ＣＷ送受信装置７に自動利得制御の制御ゲインを設定する。そして、送信アンテナ４より電波を送信する。制御・測角装置２２のゲイン差書き込み部２４は、Ａ／Ｄ変換器８から直接入力する受信ビームの強度を所定時間サンプリングし、その強度の平均値を求める。次に、受信アンテナ切替え信号を送り受信アンテナ５ｂを有効にする。そして同様に、ゲイン差書き込み部２４がＡ／Ｄ変換器８から直接入力する受信ビームの強度を所定時間サンプリングし、その強度の平均値を求める。以上の処理で求めた２つの受信アンテナ５ａ，５ｂによる受信ビームの平均値から、（受信アンテナ５ａによる受信ビームの平均値／受信アンテナ５ｂによる受信ビームの平均値）を演算し、この演算した値を受信リファレンス信号メモリ部１７が備える受信アンテナ５ｂに対応するメモリ上の設定した制御ゲインに対応したアドレスに書き込む。尚、受信アンテナ５ａに対応するメモリには、製造時に'１'が書き込まれている。
【００５０】
上記説明したように、本実施の形態のレーダ装置２３においては、一方のアンテナ５ａから出力される受信ビームの強度と、他方のアンテナ５ｂから出力される受信ビームの強度の差を、ゲイン差として受信リファレンス信号メモリ部１７に書き込むゲイン差書き込み部を備えるので、受信リファレンス信号メモリ部１７が保存するアンテナ５ａ，５ｂのゲイン差を簡単に設定することができ、また、簡易に製品出荷前のアンテナ５ａ，５ｂの試験を行うことができるので製品の価格を抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】測角レーダ装置が使用される状況を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る測角レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の受信リファレンス信号メモリ部を示す説明図である。
【図４】実施の形態２の測角レーダ装置の演算処理を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態３に係る測角レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来技術の測角レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】送信ビームの放射領域Ａ、監視領域Ｂ１，Ｂ２、及び検知対象物２を示す説明図である。
【図８】検出方向に対する受信アンテナの受信強度、およびその和、差、差／和のグラフである。
【図９】受信アンテナ間変動、周辺ノイズを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 送信アンテナ、５ａ，５ｂ 受信アンテナ、６ 受信アンテナ切り替えスイッチ、７ ＦＭ−ＣＷ送受信装置、８ Ａ／Ｄ変換器、１０ 補正装置、１１ 記憶装置、１３ ＦＭ−ＣＷレーダ装置、１４ 信号処理装置、１５ 制御・測角装置、１６ 受信固定ゲイン決定部、１７ 受信リファレンス信号メモリ部、１８ アンテナゲイン差補正部、１９ ＦＦＴ処理部、２０ ＣＦＡＲ処理部、２１ 周辺ノイズ補正部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、それらの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、
２つのアンテナのゲイン差のデータを保持する受信リファレンス信号メモリ部と、
アンテナの受信ビーム強度を前記アンテナゲイン差のデータに基づき補正して、２つのアンテナのアンテナゲイン差に起因する２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するアンテナゲイン差補正部と、
を備えることを特徴とする測角レーダ装置。
【請求項１】
送信ビームを放射し、検知対象物で反射した反射ビームを２つのアンテナで受信し、それらの受信ビームの強度から検知対象物方向の角度を演算する測角レーダ装置において、
２つのアンテナのゲイン差のデータを保持する受信リファレンス信号メモリ部と、
アンテナの受信ビーム強度を前記アンテナゲイン差のデータに基づき補正して、２つのアンテナのアンテナゲイン差に起因する２つのアンテナの受信ビーム強度のずれを補正するアンテナゲイン差補正部と、
を備えることを特徴とする測角レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１２６２２１（Ｐ２００６−１２６２２１Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０５７０（Ｐ２００６−３０５７０）
【出願日】平成１８年２月８日（２００６．２．８）
【分割の表示】特願２００２−９８７１（Ｐ２００２−９８７１）の分割
【原出願日】平成１４年１月１８日（２００２．１．１８）
【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１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月８日（２００６．２．８）
【分割の表示】特願２００２−９８７１（Ｐ２００２−９８７１）の分割
【原出願日】平成１４年１月１８日（２００２．１．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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