(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯ方式による高角度分解能を実現可能としつつも最大検知距離の低下を抑制する。【解決手段】レーダ装置は、チャープ信号を含む送信信号を互いに識別可能に変調された複数の送信波として空間に対し同時に放射する複数の送信アンテナ（Ｔｘ［１］、Ｔｘ［２］）と、複数の送信波の物標からの反射波を受信して受信信号を生成する複数の受信アンテナ（Ｒｘ［１］〜Ｒｘ［４］）と、複数の受信アンテナによる複数の受信信号に基づき物標の位置に関わる情報を含む物標データを生成する信号処理部（４）と、を備え、複数の送信アンテナに含まれる２以上の送信アンテナの送信電力を互いに異ならせている。【選択図】図１
2020173154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャープ信号を含む送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号を互いに識別可能に変調された複数の送信波として空間に対し同時に放射する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信波の物標からの反射波を受信して受信信号を生成する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナによる複数の受信信号に基づき前記物標の位置に関わる情報を含む物標データを生成する信号処理部と、を備え、
前記複数の送信アンテナに含まれる２以上の送信アンテナの送信電力を互いに異ならせた
、レーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、
前記複数の送信波に由来する各信号成分の、前記各受信信号からの分離抽出が可能か否かを判定する判定部を有し、
前記分離抽出が可能と判定されたとき、前記複数の受信信号を、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとで形成される仮想アンテナを含む第１受信アンテナアレイによる受信信号として用いて、前記物標データを生成し、
前記分離抽出が不能と判定されたとき、前記複数の受信信号を、前記複数の受信アンテナから成る第２受信アンテナアレイによる受信信号として用いて、前記物標データを生成する
、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記受信アンテナごとに、前記受信信号と前記送信信号とをミキシングすることで前記受信信号及び前記送信信号間の周波数差を示すビート信号を生成する受信処理部を更に備え、
前記信号処理部は、前記受信アンテナごとに前記ビート信号に対して二次元ＦＦＴ処理を行うＦＦＴ処理部と、前記受信アンテナごとに前記二次元ＦＦＴ処理の結果である二次元パワースペクトラムにおいて信号レベルが所定の閾値以上のピークを抽出するピーク抽出部を更に有し、
前記判定部は、前記ピーク抽出部の抽出結果に基づいて前記分離抽出が可能か否かを判定する
、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記受信アンテナごとに生成される前記二次元パワースペクトラムでは、前記物標及び当該レーダ装置間の距離と、相対速度とにそれぞれに対応する第１軸と、第２軸とが設定され、
前記複数の送信アンテナは第１〜第Ｌ送信アンテナから成り（Ｌは２以上の整数）、
前記複数の受信アンテナは第１〜第Ｍ受信アンテナから成り（Ｍは２以上の整数）、
前記第１〜第Ｌ送信アンテナからの第１〜第Ｌ送信波は、所定の位相変調にて、互いに識別可能に変調されており、
前記ＦＦＴ処理部により、前記第１〜第Ｍ受信アンテナの前記受信信号に基づき第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムが生成され、
前記判定部は、前記第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムから抽出されたピークの位置及び信号レベルに基づき、前記分離抽出が可能か否かを判定する
、請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
第ｋ二次元パワースペクトラムに関し（ｋは１以上Ｍ以下の整数）、
前記第１軸方向における同一の位置に少なくともＬ個の第１〜第Ｌピークが抽出され、且つ、
前記第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムの内の他の二次元パワースペクトラムにおける位置であって且つ前記第１〜第Ｌピークについての距離及び相対速度に対応する位置にピークが抽出されており、且つ、
前記第２軸方向における前記第１〜第Ｌピークの配置が前記所定の位相変調に基づく所定の位置条件を満たし、且つ、
前記第１〜第Ｌピークの信号レベルが前記第１〜第Ｌ送信アンテナそれぞれの送信電力に基づく所定のレベル条件を満たすとき、前記第ｋ二次元パワースペクトラムに対する判定条件は満たされ、
前記第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムの全てが前記判定条件を満たす場合に、前記判定部により前記分離抽出が可能と判定される
、請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを備えたレーダ装置にて用いられる物標検知方法であって、
前記複数の送信アンテナを用いて、チャープ信号を含む送信信号を互いに識別可能に変調された複数の送信波として空間に対し同時に放射する送信工程と、
前記複数の受信アンテナを用いて、前記複数の送信波の物標からの反射波を受信して受信信号を生成する受信工程と、
前記複数の受信アンテナによる複数の受信信号に基づき前記物標の位置に関わる情報を含む物標データを生成する信号処理工程と、を備え、
前記送信工程において、前記複数の送信アンテナに含まれる２以上の送信アンテナの送信電力を互いに異ならせた
、物標検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置及び物標検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｌ本の送信アンテナとＭ本の受信アンテナを備えたＭＩＭＯ方式によるレーダ装置（以下、ＭＩＭＯレーダ装置と称する）が知られている。ＭＩＭＯは“Multiple Input Multiple Output”の略称である。Ｌ及びＭは２以上の整数である。ＭＩＭＯレーダ装置では、Ｌ本の送信アンテナから同時に電波を送信し、物標による反射波を各受信アンテナにて受信する。この際、Ｌ本の送信アンテナからの第１〜第Ｌ送信波を互いに識別可能に変調しておくことで、受信信号から（Ｌ×Ｍ）個の互いに異なる信号を分離抽出することができる。つまり、仮想的に受信チャネル数が（Ｌ×Ｍ）個に増大することになり、結果、物標の位置検出に関わる角度分解能を向上させることが可能となる。
【０００３】
一方、レーダ装置の放射による空中線電力に対しては、通常、法規により上限が定められる。例えば、本願に係る出願時点では、日本国における国内電波法の要件により空中線電力が１０ｍＷ以下に制限される。送信アンテナが複数設けられていて、複数の送信アンテナが同時に電波を放射する場合にあっては、複数の送信アンテナの送信電力の総和が１０ｍＷ以下に制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９０４３２号公報
【特許文献２】特開２０１８−１１５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
故に、ＭＩＭＯレーダ装置を形成する際には、各々の送信アンテナの送信電力に制約が加わって物標の最大検知距離が低下する方向に向かう。例えば、空中線電力が１０ｍＷ以下に制限されている場合、単一の送信アンテナを利用する非ＭＩＭＯレーダ装置では、単一の送信アンテナの送信電力を１０ｍＷまで高めることができる。一方で、２本の送信アンテナを利用するＭＩＭＯレーダ装置では、例えば各送信アンテナの送信電力を５ｍＷとして、送信電力の総和を１０ｍＷまでに収める必要がある。結果、前者の非ＭＩＭＯレーダ装置と比べて、後者のＭＩＭＯレーダ装置では物標の最大検知距離が小さくなる。レーダ装置にとって、角度分解能の向上は有益であるが、最大検知距離の低下はなるだけ抑制された方が好ましい。
【０００６】
本発明は、ＭＩＭＯ方式による高い角度分解能を実現可能としつつも最大検知距離の低下を抑制することが可能なレーダ装置及び物標検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレーダ装置は、チャープ信号を含む送信信号を生成する送信信号生成部と、前記送信信号を互いに識別可能に変調された複数の送信波として空間に対し同時に放射する複数の送信アンテナと、前記複数の送信波の物標からの反射波を受信して受信信号を生成する複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナによる複数の受信信号に基づき前記物標の位置に関わる情報を含む物標データを生成する信号処理部と、を備え、前記複数の送信アンテナに含まれる２以上の送信アンテナの送信電力を互いに異ならせた構成（第１の構成）である。
【０００８】
上記第１の構成に係るレーダ装置において、前記信号処理部は、前記複数の送信波に由来する各信号成分の、前記各受信信号からの分離抽出が可能か否かを判定する判定部を有し、前記分離抽出が可能と判定されたとき、前記複数の受信信号を、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとで形成される仮想アンテナを含む第１受信アンテナアレイによる受信信号として用いて、前記物標データを生成し、前記分離抽出が不能と判定されたとき、前記複数の受信信号を、前記複数の受信アンテナから成る第２受信アンテナアレイによる受信信号として用いて、前記物標データを生成する構成（第２の構成）であっても良い。
【０００９】
上記第２の構成に係るレーダ装置において、前記受信アンテナごとに、前記受信信号と前記送信信号とをミキシングすることで前記受信信号及び前記送信信号間の周波数差を示すビート信号を生成する受信処理部を更に備え、前記信号処理部は、前記受信アンテナごとに前記ビート信号に対して二次元ＦＦＴ処理を行うＦＦＴ処理部と、前記受信アンテナごとに前記二次元ＦＦＴ処理の結果である二次元パワースペクトラムにおいて信号レベルが所定の閾値以上のピークを抽出するピーク抽出部を更に有し、前記判定部は、前記ピーク抽出部の抽出結果に基づいて前記分離抽出が可能か否かを判定する構成（第３の構成）であっても良い。
【００１０】
上記第３の構成に係るレーダ装置において、前記受信アンテナごとに生成される前記二次元パワースペクトラムでは、前記物標及び当該レーダ装置間の距離と、相対速度とにそれぞれに対応する第１軸と、第２軸とが設定され、前記複数の送信アンテナは第１〜第Ｌ送信アンテナから成り（Ｌは２以上の整数）、前記複数の受信アンテナは第１〜第Ｍ受信アンテナから成り（Ｍは２以上の整数）、前記第１〜第Ｌ送信アンテナからの第１〜第Ｌ送信波は、所定の位相変調にて、互いに識別可能に変調されており、前記ＦＦＴ処理部により、前記第１〜第Ｍ受信アンテナの前記受信信号に基づき第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムが生成され、前記判定部は、前記第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムから抽出されたピークの位置及び信号レベルに基づき、前記分離抽出が可能か否かを判定する構成（第４の構成）であっても良い。
【００１１】
上記４の構成に係るレーダ装置において、第ｋ二次元パワースペクトラムに関し（ｋは１以上Ｍ以下の整数）、前記第１軸方向における同一の位置に少なくともＬ個の第１〜第Ｌピークが抽出され、且つ、前記第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムの内の他の二次元パワースペクトラムにおける位置であって且つ前記第１〜第Ｌピークについての距離及び相対速度に対応する位置にピークが抽出されており、且つ、前記第２軸方向における前記第１〜第Ｌピークの配置が前記所定の位相変調に基づく所定の位置条件を満たし、且つ、前記第１〜第Ｌピークの信号レベルが前記第１〜第Ｌ送信アンテナそれぞれの送信電力に基づく所定のレベル条件を満たすとき、前記第ｋ二次元パワースペクトラムに対する判定条件は満たされ、前記第１〜第Ｍ二次元パワースペクトラムの全てが前記判定条件を満たす場合に、前記判定部により前記分離抽出が可能と判定される構成（第５の構成）であっても良い。
【００１２】
本発明に係る物標検知方法は、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを備えたレーダ装置にて用いられる物標検知方法であって、前記複数の送信アンテナを用いて、チャープ信号を含む送信信号を互いに識別可能に変調された複数の送信波として空間に対し同時に放射する送信工程と、前記複数の受信アンテナを用いて、前記複数の送信波の物標からの反射波を受信して受信信号を生成する受信工程と、前記複数の受信アンテナによる複数の受信信号に基づき前記物標の位置に関わる情報を含む物標データを生成する信号処理工程と、を備え、前記送信工程において、前記複数の送信アンテナに含まれる２以上の送信アンテナの送信電力を互いに異ならせた構成（第６の構成）である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＭＩＭＯ方式による高い角度分解能を実現可能としつつも最大検知距離の低下を抑制することが可能なレーダ装置及び物標検知方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係り、レーダ装置及び物標間の位置関係を定義するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係り、図１の送信処理部の内部構成例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係り、図１の信号処理部の内部ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係り、二次元ＦＦＴ処理の流れの説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係り、二次元ＦＦＴ処理の結果を簡易的に示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係り、信号処理部の動作フローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係り、受信アンテナごとに生成された二次元パワースペクトラムの例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係り、受信アンテナごとに生成された二次元パワースペクトラムの一部を抽出した図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るレーダ装置と、第１及び第２参考レーダ装置との対比図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係り、レーダ装置による物標の検知範囲を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係り、２つの送信アンテナの水平ビームパターンの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“Ｔｘ”によって参照される送信アンテナは（図１（ａ）参照）、送信アンテナＴｘと表記されることもあるし、アンテナＴｘと略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。
【００１６】
＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１（ａ）は本実施形態に係るレーダ装置１の概略的な構成を示す図である。レーダ装置１は、例えば、自動車などの車両に搭載される。但し、レーダ装置１は航空機や船舶に搭載されるものであっても良い。以下では、レーダ装置１は車両に搭載されるものとし、レーダ装置１が搭載される車両を「自車両」と称する。自車両と異なる車両は「他車両」と称される。自車両に注目して前後左右を以下のように定義する。即ち、自車両の運転席からステアリングホイールに向かう向きを「前方」と定義し、自車両のステアリングから運転席に向かう向きを「後方」と定義する。前方及び後方間を結ぶ方向は自車両の直進進行方向に平行である。直進進行方向は水平面に対して平行であるとする。自車両において、運転手は前を向いて運転席に座っているものとし、当該運転手の左側から右側に向かう向きを「右方向」と定義し且つ当該運転手の右側から左側に向かう向きを「左方向」と定義する。左右方向は、自車両の直進進行方向及び鉛直線に対して垂直な方向である。
【００１７】
レーダ装置１は自車両の所定位置に設置される。レーダ装置１の送信アンテナから所定の送信波が送信され、自車両の周辺に存在する物標にて送信波が反射される。この反射による反射波がレーダ装置１の受信アンテナにて受信され、レーダ装置１は受信アンテナでの受信信号に基づき、物標に係る物標データを取得できる。物標は、例えば、他車両、歩行者、路面設置物である。物標の検知結果である物標データは、自車両に備えられた、自車両の挙動を制御する車両ＥＣＵ（Electrical Control Unit；不図示）等に対して出力され、例えば、自動運転制御や運転支援制御などの車両制御に用いられる。
【００１８】
図２に示す如く、レーダ装置１の設置位置を基準にして、Ｘ軸及びＹ軸から成る二次元のＸＹ座標面を定義する。ＸＹ座標面において、レーダ装置１の設置位置に原点Ｏがとられる。Ｘ軸及びＹ軸は原点Ｏにて互いに直交し且つ水平面に平行な軸である。Ｘ軸は左右方向に平行であり、Ｙ軸は前後方向に平行である。原点Ｏから右方向に向かう向きにＸ軸の正をとり、原点Ｏから前方に向かう向きにＹ軸の正をとる。図２において、符号ｔｇは注目された或る１つの物標（対象物）を表している。ここでは、レーダ装置１による物標の検知範囲は、ＸＹ座標面の第１象限及び第２象限にあるものとし、特に断りなき限り、物標は当該検知範囲内に収まっているものとする。
【００１９】
物標に係る物標データは物標の位置に関わる情報を少なくとも含む。物標の位置に関わる情報は、物標の距離ｄ及び方位角φを含む。物標の距離ｄは、レーダ装置１及び物標間の距離を表す。物標の方位角φは、物標及びレーダ装置１間を結ぶ線分と所定軸との成す角度を表す。所定軸はＸＹ座標面上の任意の軸であって良いが、ここではＹ軸であるとする。物標がＸＹ座標面の第１象限内に位置するとき方位角φは正の値をとり、物標がＸＹ座標面の第２象限内に位置するとき方位角φは負の値をとるものとする。物標に係る物標データは更に物標の相対速度ｖを含んでいて良い。物標の相対速度ｖは、レーダ装置１の速度から見た物標の速度を指す。
【００２０】
自車両の進行方向に存在する他車両や歩行者等を物標として検出する場合、物標の位置として距離ｄ及び方位角φを検出できれば十分であり、仰角については検出する必要性が低い。従って、以下では、レーダ装置１は物標の位置として距離ｄ及び方位角φを検出するものとして説明するが、レーダ装置１は物標の仰角をも更に検出できて良い。
【００２１】
図１（ａ）に示す如く、レーダ装置１は、送信部２と、受信部３と、信号処理部４と、を主に備える。
【００２２】
送信部２は、送信処理部２１と、送信アンテナアレイを形成するＬ本の送信アンテナＴｘと、を備える（図１（ｂ）も参照）。例えば、各送信アンテナＴｘをマイクロストリップアンテナ等の平面アンテナとして形成することができる。Ｌは２以上の任意の整数である。図１（ａ）では“Ｌ＝２”であることが想定されている。Ｌ本の送信アンテナＴｘを互いに区別する必要がある場合、Ｌ本の送信アンテナＴｘは、符号“Ｔｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］”によって参照される（図１（ｂ）も参照）。
【００２３】
送信処理部２１は、信号処理部４の制御の下で、ミリ波帯の送信信号を生成する送信信号生成部２２を備える。送信信号は、時間経過に伴って周波数が単調増加又は単調減少する信号であるチャープ信号を含む。例えば、送信信号は、時間経過に伴って周波数が直線的に単調増加と単調減少を繰り返す高周波信号、又は、時間経過に伴い周波数の直線的な単調増加及び単調減少の何れか一方を繰り返す高周波信号である。前者の高周波信号はＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）方式の信号であり、後者の高周波信号はＦＣＭ（First Chirp Modulation）方式の高周波信号である。例えば、三角波又はのこぎり波状に電圧が変化する変調信号をＶＣＯ（電圧制御発振器）に供給することで上記送信信号を生成できる。
【００２４】
各送信アンテナＴｘは、送信信号生成部２２にて生成された送信信号に基づく送信波ＴＷを空間に対して放射する。Ｌ本の送信アンテナＴｘからの送信波ＴＷは同時に空間に対して放射される。送信アンテナＴｘ［ｉ］から放射される送信波ＴＷを特に符号“ＴＷ［ｉ］”によって参照する（ｉは整数）。
【００２５】
後述されるように、レーダ装置１は、所定の条件下においてＭＩＭＯレーダ装置として機能し、それを担保するべく、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］からの送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］は互いに識別可能に変調された電波（信号）とされる。ＭＩＭＯは“Multiple Input Multiple Output”の略称である。送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］が互いに識別可能に変調されているとは、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］が受信後に互いに識別可能であることを意味する。送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］を互いに識別可能にすべく、所定の位相変調（位相偏移変調）を用いることができる。送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］を互いに識別可能に変調された電波とするための１つの方法は、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］を互いに直交する電波とすることである。以下では、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］が互いに識別可能に変調されていることを、便宜上、“識別性”と表現することがある。直交性は識別性の一形態である。
【００２６】
図３に、“Ｌ＝２”を想定した場合において、位相変調を用いて送信波ＴＷ［１］及びＴＷ［２］間の識別性を確保する構成（即ち送信波ＴＷ［１］及びＴＷ［２］を互いに識別可能に変調するため構成）の例を示す。図３の送信処理部２１は、送信信号生成部２２に加えて、送信アンテナＴｘごとに移相器及び増幅器を備える。送信アンテナＴｘ［ｉ］に対して設けられた移相器及び増幅器を移相器２３［ｉ］及び増幅器２４［ｉ］と称する。各移相器２３［ｉ］は、送信信号生成部２２にて生成された送信信号の位相を調整し（即ち０°を基準にして変化させ）、位相の調整後の送信信号を増幅器２４［ｉ］に出力する。増幅器２４［ｉ］は、移相器２３［ｉ］から供給された送信信号を増幅し、増幅した送信信号を送信アンテナＴｘ［ｉ］に供給する。送信アンテナＴｘ［ｉ］は、増幅器２４［ｉ］から供給された送信信号を送信波ＴＷ［ｉ］に変換して空間へ放射する。
【００２７】
例えば、２相位相変調（ＢＰＳＫ）を利用して送信波ＴＷ［１］及びＴＷ［２］間の識別性を確保することができる。この場合、移相器２３［１］での位相の調整量をゼロとした上で（即ち、送信信号生成部２２にて生成される送信信号と同じ位相を有する送信信号を増幅器２４［１］に供給した上で）、移相器２３［２］での位相の調整量を０°及び１８０°間で交互に且つ繰り返し切り替える。この他、４相位相変調（ＱＰＳＫ）や他の位相変調（８相位相変調）等を利用して送信波ＴＷ［１］及びＴＷ［２］間の識別性を確保しても良い。“Ｌ≧３”の場合も同様である。尚、送信信号生成部２２にて生成される送信信号と同じ位相を有する送信信号を増幅器２４［１］に供給する場合にあっては、移相器２３［１］を省略可能である。
【００２８】
また、送信処理部２１では、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］に含まれる２以上の送信アンテナＴｘの送信電力を互いに異ならせている。送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］の送信電力の内、送信アンテナＴｘ［１］の送信電力が最大であるとする。これを実現すべく、各送信アンテナＴｘに対応する増幅器の増幅率が設定される。 “Ｌ＝２”を想定した場合、送信アンテナＴｘ［１］の送信電力は送信アンテナＴｘ［２］の送信電力よりも大きい。尚、図３に示した構成は一例に過ぎず、識別性及び送信電力に関する上述の特性が得られる限り、送信処理部２１の内部構成は任意である。
【００２９】
送信波ＴＷが物標にて反射されると、その反射による反射波ＲＷが物標からレーダ装置１に向かう。
【００３０】
受信部３は、各々に反射波ＲＷを受信するＭ本の受信アンテナＲｘと、受信処理部３１と、を備える（図１（ｂ）も参照）。例えば、各受信アンテナＲｘをマイクロストリップアンテナ等の平面アンテナとして形成することができる。受信処理部３１は、Ｍ本の受信アンテナＲｘに接続されたＭ個の個別受信処理部３２から成る。各受信アンテナＲｘに対して個別に１つの個別受信処理部３２が割り当てられる。Ｍは２以上の任意の整数である。図１（ａ）では“Ｍ＝４”であることが想定されている。Ｍ本の受信アンテナＲｘを互いに区別する必要がある場合、Ｍ本の受信アンテナＲｘは、符号“Ｒｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］”によって参照される（図１（ｂ）も参照）。
【００３１】
各受信アンテナＲｘは、受信した反射波ＲＷを受信信号に変換して、対応する個別受信処理部３２に出力する。個別受信処理部３２は、対応する受信アンテナＲｘから供給される受信信号に所定の処理を施す。
【００３２】
Ｍ個の個別受信処理部３２の構成は互いに同一であり、各個別受信処理部３２はミキサ３３及びＡ／Ｄ変換器３４を備える。各個別受信処理部３２において、対応する受信アンテナＲｘで得られた受信信号はローノイズアンプ（不図示）にて増幅された後にミキサ３３に送られ、ミキサ３３はローノイズアンプを介して供給された受信信号と送信信号生成部２２から供給された送信信号とをミキシングすることでビート信号を生成する。図１（ａ）に示す如く、送信信号生成部２２にて生成された送信信号は各ミキサ３３にも分配される。ビート信号は、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差であるビート周波数を有する。各個別受信処理部３２において、ミキサ３３により生成されたビート信号は同期回路（不図示）にて受信アンテナＲｘ間でタイミングを合わせた上でＡ／Ｄ変換器３４によりデジタルの信号に変換されてから、信号処理部４に出力される。送信信号と、受信アンテナＲｘ［ｉ］による受信信号とに基づくビート信号を、特に符号“ＢＴ［ｉ］”によって参照する（ｉは整数）。
【００３３】
信号処理部４は、各Ａ／Ｄ変換器３４から供給されるビート信号に基づき（従ってＭ本の受信アンテナＲｘの受信信号に基づき）、物標データを生成することができる。
【００３４】
図４に、信号処理部４の内部構成図を示す。信号処理部４は、ＦＦＴ処理部４１と、ピーク抽出部４２と、判定部４３と、物標データ生成部４４と、を備える。図４では“Ｍ＝４”が想定されている。ＦＦＴ処理部４１、ピーク抽出部４２、判定部４３及び物標データ生成部４４にて実現される機能をプログラムで記述して、当該プログラムを信号処理部４に搭載可能なメモリに記憶させておき、信号処理部４内のマイクロコンピュータ上で当該プログラムを実行することで、ＦＦＴ処理部４１、ピーク抽出部４２、判定部４３及び物標データ生成部４４の機能を実現して良い。尚、図４に示される構成は信号処理部４の機能の一部を実現するための構成であって良く、他の機能を実現するための、ＦＦＴ処理部４１、ピーク抽出部４２、判定部４３及び物標データ生成部４４以外のブロックが信号処理部４に更に設けられていて良い。
【００３５】
ＦＦＴ処理部４１は、ビート信号ＢＴ［１］〜ＢＴ［Ｍ］（ここではＢＴ［１］〜ＢＴ［４］）の夫々に対して個別に二次元ＦＦＴ処理を実行し、その結果をピーク抽出部４２に出力する。ピーク抽出部４２は、二次元ＦＦＴ処理の結果からピークを抽出し、抽出結果を判定部４３及び物標データ生成部４４に出力する。判定部４３は、ピークの抽出結果に基づく所定の判定処理（詳細は後述）を通じて物標データ生成部４４の動作を制御する。物標データ生成部４４は、判定部４３の制御の下、ピーク抽出部４２によるピークの抽出結果に基づき物標データを生成する。
【００３６】
ビート信号に対する二次元ＦＦＴ処理及び二次元ＦＦＴ処理の結果からピークを抽出する方法は公知であるが（例えば特開２０１８−１１５９３１号参照）、判定部４３及び物標データ生成部４４の動作の意義の理解容易化のためにも、当該方法を実現する一例を、図５等を参照して説明する。図５は二次元ＦＦＴ処理の流れの説明図である。上述したように二次元ＦＦＴ処理はビート信号ＢＴ［１］〜ＢＴ［Ｍ］の夫々に対して個別に実行されるが（即ち受信アンテナＲｘごとにビート信号に対して二次元ＦＦＴ処理が実行されるが）、ビート信号ＢＴ［１］〜ＢＴ［Ｍ］の内、或る１つの受信アンテナＲｘに対応する１つのビート信号に注目し、注目したビート信号に対して二次元ＦＦＴ処理を実行するときの流れを説明する。
【００３７】
尚、以下では、送信信号生成部２２にて生成された送信信号の周波数（即ち送信波ＴＷの周波数）、各受信アンテナＲｘのよる受信信号の周波数（即ち反射波ＲＷの周波数）を、夫々、送信周波数、受信周波数と称することがある。図５において、ｆＳＴは送信周波数を表し、ｆＳＲは受信周波数を表している。また、ここでは、時間経過に伴って周波数が単調増加するチャープ信号が送信信号に含まれているものとし、送信信号において当該チャープ信号の繰り返し周期をチャープ周期と称する。１つのチャープ周期分の時間長さを有する区間をチャープ区間と称し、適宜、符号“Ｐｃ”にて参照する。
【００３８】
各チャープ区間Ｐｃにおいて、送信周波数ｆＳＴは所定の基準周波数ｆ０から時間経過に伴って傾きθにて単調増加し、所定の最大周波数ｆ１に達すると基準周波数ｆ０に微小時間で戻る（ここで“ｆ１＞ｆ０”が成立）。そうすると、送信信号に含まれるチャープ信号の変調幅Δｆは、“Δｆ＝ｆ１−ｆ０”にて表される。図５において、Ｐｍは、１つのチャープ区間Ｐｃの中で送信周波数ｆＳＴが単調増加している周波数変化区間を表している。図５の例において、周波数変化区間Ｐｍの長さはチャープ区間Ｐｃの長さよりも短いが、それらの長さが実質的に一致していても良い。傾きθは、送信周波数ｆＳＴの、時間に対する増加率を表し、１チャープ区間Ｐｃ内の周波数変化区間Ｐｍの長さを“Ｔｍ”とすると、“θ＝（ｆ１−ｆ０）／Ｔｍ”にて表される。
【００３９】
尚、特に図示しないが、各チャープ区間Ｐｃにおいて、送信周波数ｆＳＴは基準周波数ｆ０から最大周波数ｆ１へと微小時間で到達し、その後、時間経過に伴って最大周波数ｆ１から基準周波数ｆ０へ傾きθにて単調減少するものであっても良い。
【００４０】
送信周波数ｆＳＴ及び受信周波数ｆＳＲとの差であるビート周波数は、図５では、ｆＳＢにて表されている。受信信号中のチャープ信号は送信信号中のチャープ信号に対して距離ｄに対応する時間だけ遅延する。図５のＰｂは、各チャープ区間Ｐｃにおいて周波数変化区間Ｐｍと反射波ＲＷの受信区間とが重なる区間を表しており、区間Ｐｂにおいて距離ｄに対応するビート周波数ｆＳＢが表れる。尚、ここでは、便宜上、ビート信号の内、第ｋ番目のチャープ信号により得られるビート信号（換言すれば、第ｋ番目のチャープ区間Ｐｃにて得られるビート信号）を符号“Ｂｋ”により参照する（ｋは整数）。図５に示される“Ｂｐ”における“ｐ”は２以上の整数である。
【００４１】
二次元ＦＦＴ処理は、ビート信号に対する１回目のＦＦＴ処理と、１回目のＦＦＴ処理の結果に対して実行される２回目のＦＦＴ処理と、から成る。各ＦＦＴ処理は高速フーリエ変換である。ＦＦＴ処理部４１は、まずビート信号に対して１回目のＦＦＴ処理を行う。１回目のＦＦＴ処理の結果は、ビート信号の周波数スペクトラムである。１回目のＦＦＴ処理の結果により、所定の周波数分解能に応じた周波数間隔で周波数ビン（所定の周波数幅を有する周波数ポイント）が設定され、ビート信号の各周波数ビンでのパワー及び位相情報が抽出される。
【００４２】
受信信号中のチャープ信号は送信信号中のチャープ信号に対して距離ｄに対応する時間だけ遅延するため、区間Ｐｂ中のビート周波数ｆＳＢは物標の距離ｄに比例する。このため、１回目のＦＦＴ処理の結果としての周波数スペクトラムにおいては、物標の距離ｄに対応する周波数ビンにピークが出現する。このピークが存在する周波数ビンを特定することで、物標の距離ｄを検出することができる。物標の距離ｄとの対応関係を考慮し、１回目のＦＦＴ処理の結果における周波数ビンを、以下、距離ビンと称することがある。
【００４３】
尚、以下では、１回目のＦＦＴ処理の結果における距離ビンの総数がｍ（ｍは２以上の整数であって例えば２００）であるとし、ｍ個の距離ビンを、周波数が低い方から順に、ｆｒ１〜ｆｒｍ、と表す場合がある。即ち例えば、最も周波数が低い距離ビンは距離ビンｆｒ１であり、次に周波数が低い距離ビンは距離ビンｆｒ２であり、最も周波数が高い距離ビンは距離ビンｆｒｍである。
【００４４】
ところで、物標の相対速度ｖがゼロである場合、受信信号にドップラ成分は生じないため、複数のチャープ区間Ｐｃ間において、受信信号の位相に相違は生じす、結果、ビート信号の位相にも相違は生じない。一方、物標の相対速度ｖがゼロでない場合、受信信号にドップラ成分が生じるため、複数のチャープ区間Ｐｃ間において、受信信号の位相に相違が生じ、結果、ビート信号にもドップラ周波数に応じた位相の変化が現れる。
【００４５】
図５の下段では、第１〜第８番目のチャープ区間Ｐｃが注目され、各チャープ区間Ｐｃでのビート信号（Ｂ１〜Ｂ８）に対する１回目のＦＦＴ処理の結果と、その結果に含まれるピークの位相変化の一例が示されている。図５の例では、各チャープ区間Ｐｃでのビート信号（Ｂ１〜Ｂ８）に対する１回目のＦＦＴ処理の結果において、共通して距離ビンｆｒ１０にピークがあり、第１〜第８番目のチャープ区間Ｐｃ間で（換言すればビート信号Ｂ１〜Ｂ８間で）ピークの位相が変化している。図５の例では、ドップラ成分により、３チャープで（即ち３つのチャープ区間で）約１回転分の位相変化（即ち約２π分の位相変化）が起こっている。
【００４６】
このように、物標の相対速度ｖがゼロでない場合、上述のような位相の変化が現われる。そこで、１回目のＦＦＴ処理により得られた周波数スペクトラムを時系列に並べたものに対し２回目のＦＦＴ処理を行うことで、ドップラ周波数に対応する周波数ビンにピークが出現する周波数スペクトラムを得ることができる。図５において、約１２０度／チャープとして現れていた位相変化（即ち１チャープ区間当たりで約１２０度分の位相変化）は、２回目のＦＦＴ処理後、対応する周波数でのピークとして現れるようになる。ピークが出現した周波数ビンを検出することで、物標の相対速度ｖを検出することができる。
【００４７】
２回目のＦＦＴ処理により得られる周波数スペクトラムは、互いに異なる第１軸及び第２軸に対してパワー（換言すれば信号レベル）が定義された二次元パワースペクトラムである。図６に二次元パワースペクトラムの例を簡易的に示す。二次元パワースペクトラムでは、第１軸方向に沿って所定間隔で物標の距離ｄに対応する周波数ビン（即ち距離ビン）が設定されると共に、第１軸とは異なる第２軸方向に沿って所定間隔でドップラ周波数に対応する周波数ビン（以下、速度ビンと称され得る）が設定される。第１軸、第２軸を、夫々、距離軸、速度軸と称しても良い。２回目のＦＦＴ処理では、距離ビン及び速度ビンの組み合わせごとに、ビート信号のパワー（換言すれば信号レベル）が求められる。
【００４８】
ＦＦＴ処理部４１（図４参照）は、このような二次元ＦＦＴ処理をビート信号ＢＴ［１］〜ＢＴ［Ｍ］の夫々に対して個別に実行する。ビート信号ＢＴ［ｉ］に対する二次元ＦＦＴ処理により得られる二次元パワースペクトラムを、特に、符号“ＤＦＦＴ［ｉ］”により表す（ｉは整数）。ＦＦＴ処理部４１にて得られる二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］はピーク抽出部４２に送られる（図４参照；図４では“Ｍ＝４”が想定されている）。
【００４９】
ピーク抽出部４２は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］の夫々に対してピーク抽出処理を実行する（換言すれば、受信アンテナＲｘごとに得られた二次元パワースペクトラムに対し、受信アンテナＲｘごとにピーク抽出処理を実行する）。二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［ｉ］に対するピーク抽出処理を説明する（ｉは整数）。二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［ｉ］に対するピーク抽出処理では、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［ｉ］に存在するピークが抽出されると共に、抽出されたピークについてのピーク位置及びピーク信号レベルが求められる。より具体的には、ピーク抽出部４２は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［ｉ］において、極大値のパワーをとるポイントであって且つ所定の閾値以上のパワー（信号レベル）を有するポイントをピークとして抽出し、抽出したピークごとにピーク位置及びピーク信号レベルを求める。
【００５０】
或るピークについてのピーク位置は、第１軸及び第２軸から成る二次元座標面上のピークの位置を表し、当該ピークが存在する距離ビン及び速度ビンの組み合わせにて表現される。或るピークについてのピーク信号レベルは、当該ピークでのパワー（換言すれば信号レベル）を示す。尚、或るピークに関し、当該ピークでのパワーと当該ピーク周辺のパワーとに基づく放物線近似を用い、距離ビン及び速度ビンの分解能を超えた分解能にて、ピーク位置を特定するようにしても良い。
【００５１】
二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］に夫々に対するピーク抽出処理の結果（求められたピーク位置及びピーク信号レベルを含む）は、図４に示す如く、判定部４３及び物標データ生成部４４に送られる。
【００５２】
各反射波ＲＷには、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来するＬ種の信号成分が混信している。即ち、１つの受信アンテナＲｘ［ｉ］に対する反射波ＲＷは、送信波ＴＷ［１］の物標による反射波、送信波ＴＷ［２］の物標による反射波、・・・、及び、送信波ＴＷ［Ｌ］の物標による反射波から成るＬ種の反射波の合成波となる。
【００５３】
判定部４３は、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来する各信号成分を各受信信号から分離抽出できるか否かを判定し（即ち、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来するＬ種の反射波の成分を受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］の夫々の受信信号から分離抽出できるか否かを判定し）、その判定結果に基づき、物標データ生成部４４にＭＩＭＯ処理及び非ＭＩＭＯ処理の何れかを実行させる。判定部４３による判定は、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］での受信信号に基づいて実行される。より詳細には、判定部４３による判定は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］に夫々に対するピーク抽出処理の結果に基づいて実行される。判定部４３は、上記の判定を、所定のＭＩＭＯ条件が満たされるか否かを判定することで実現する。即ち、ＭＩＭＯ条件が満たされるとき、上記の分離抽出が可能と判定されて物標データ生成部４４にてＭＩＭＯ処理が実行され、ＭＩＭＯ条件が満たされないとき、上記の分離抽出が不能と判定されて物標データ生成部４４にて非ＭＩＭＯ処理が実行される。ＭＩＭＯ条件の充足／不充足の判定方法（換言すれば、上記の分離抽出の可否の判定方法）の詳細は後述される。
【００５４】
ＭＩＭＯ処理は、レーダ装置１をＭＩＭＯレーダ装置として機能させ、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］による受信信号を、仮想アンテナを含む（Ｌ×Ｍ）本の受信アンテナから成る第１受信アンテナアレイの受信信号として用いて、物標データを生成する処理である。
【００５５】
第１受信アンテナアレイは、送信アンテナＴｘと受信アンテナＲｘの組み合わせごとの仮想アンテナにより構成される。従って例えば“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”の場合、第１受信アンテナアレイは、
アンテナＴｘ［１］及びＲｘ［１］の組み合わせにより得られる第１仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［２］及びＲｘ［１］の組み合わせにより得られる第２仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［１］及びＲｘ［２］の組み合わせにより得られる第３仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［２］及びＲｘ［２］の組み合わせにより得られる第４仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［１］及びＲｘ［３］の組み合わせにより得られる第５仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［２］及びＲｘ［３］の組み合わせにより得られる第６仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［１］及びＲｘ［４］の組み合わせにより得られる第７仮想アンテナと、
アンテナＴｘ［２］及びＲｘ［４］の組み合わせにより得られる第８仮想アンテナと、
により構成される。
【００５６】
ＭＩＭＯ処理では、各仮想アンテナが受信アンテナとして機能し、複数の仮想アンテナの位置関係は、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］及び受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］の位置関係に依存して定まる。勿論、複数の仮想アンテナの形成位置は互いに異なる。“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”である場合、例えば、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［４］は送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の間に等間隔Ｄで並べて配置され、送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の間隔は“４×Ｄ”とされる。
【００５７】
各受信アンテナＲｘが受信する反射波ＲＷは、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来する反射波を包含する又は包含しうる。送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］は互いに識別性を有しているため、基本的に、信号処理部４では、上記識別性に基づき送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来する信号成分を互いに分離することができ、故にＭＩＭＯ処理が可能となる。但し、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来する信号成分の内、何れかの信号成分を分離抽出できないよう状況では、ＭＩＭＯ処理は不能となり、この際には非ＭＩＭＯ処理が実行される。
【００５８】
非ＭＩＭＯ処理は、レーダ装置１をＭＩＭＯレーダ装置として機能させず、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］による受信信号を、そのまま、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］から成る第２受信アンテナアレイの受信信号として用いて、物標データを生成する処理である。
【００５９】
判定部４３は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］の夫々から、送信波ＴＷ［１］に由来するピーク、送信波ＴＷ［２］に由来するピーク、・・・、及び、送信波ＴＷ［Ｌ］に由来するピークを全て抽出できた場合にＭＩＭＯ条件が満たされるとしてＭＩＭＯ処理を実行する。そうでない場合、相対的に大きな送信電力の送信波ＴＷ（ここでは送信波ＴＷ［１］）に由来するピークのみが抽出されていて、相対的に小さな送信電力の送信波ＴＷ（ここでは送信波ＴＷ［２］）に由来する信号成分はノイズに埋もれていると考えられる（当該信号成分が受信信号に含まれていたとしてもノイズに埋もれてピークとして検出されないと考えられる）。このため、ＭＩＭＯ条件が満たされないとして非ＭＩＭＯ処理を実行する。二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］の夫々から、送信波ＴＷ［１］に由来するピーク、送信波ＴＷ［２］に由来するピーク、・・・、及び、送信波ＴＷ［Ｌ］に由来するピークを全て抽出できているか否か、即ち、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］に由来する各信号成分を各受信信号から分離抽出できるか否かは、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］から抽出された各ピークの位置及び信号レベルに基づいて判断可能である。
【００６０】
図７に信号処理部４の動作フローチャートを示す。このフローチャートの説明の中で、判定部４３の処理内容の具体例を詳説する。まずステップＳ１１において、ＦＦＴ処理部４１は、ビート信号ＢＴ［１］〜ＢＴ［Ｍ］の夫々に対して二次元ＦＦＴ処理を行うことで二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］を生成する。続くステップＳ１２において、ピーク抽出部４２は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］の夫々に対して上述のピーク抽出処理を実行することで、各二次元パワースペクトラムからピークを抽出し、各ピークについてのピーク位置及びピーク信号レベルを求める。
【００６１】
その後のステップＳ１３において、判定部４３は、各二次元パワースペクトラムにおいて共通の距離ビンに属するピークを抽出する。ここでは、説明の便宜上、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［４］の夫々から共通の距離ビン（ここでは距離ビンｆｒ１０）に属する２つのピークが抽出されたとする（それ以外のときの動作は後述される）。図９（ａ）〜（ｄ）のスペクトラムＳＣ［１］、ＳＣ［２］、ＳＣ［３］、ＳＣ［４］は、夫々は、図８（ａ）〜（ｄ）の二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［４］の一部であって、図８（ａ）〜（ｄ）の二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［４］から上記共通の距離ビンの成分のみを抽出したものである。
【００６２】
ピーク抽出処理により抽出されたピークとして、スペクトラムＤＦＦＴ［１］及びＳＣ［１］にはピークＰＫ［１，１］及びＰＫ［１，２］が存在し、スペクトラムＤＦＦＴ［２］及びＳＣ［２］にはピークＰＫ［２，１］及びＰＫ［２，２］が存在し、スペクトラムＤＦＦＴ［３］及びＳＣ［３］にはピークＰＫ［３，１］及びＰＫ［３，２］が存在し、スペクトラムＤＦＦＴ［４］及びＳＣ［４］にはピークＰＫ［４，１］及びＰＫ［４，２］が存在する。図８（ａ）〜（ｄ）の例では、これら８つのピークＰＫ［１，１］〜ＰＫ［４，１］及びＰＫ［１，２］〜ＰＫ［４，２］は全て共通の距離ビンｆｒ１０に属していて、第１軸方向におけるピークＰＫ［１，１］〜ＰＫ［４，１］及びＰＫ［１，２］〜ＰＫ［４，２］の位置は全て互いに一致している。
【００６３】
ピークＰＫ［ｉ，ｊ］におけるピーク信号レベルを符号“ＬＶ［ｉ，ｊ］”により表す（ｉ及びｊは整数）。第２軸方向におけるピークＰＫ［ｉ，ｊ］のピーク位置を符号“ＰＳ［ｉ，ｊ］”により表す。第２軸方向におけるピーク位置ＰＳ［ｉ，１］及びＰＳ［ｉ，２］間の位置差を符号“ＤＰＳ［ｉ］”により表す。
【００６４】
スペクトラムＳＣ［１］〜ＳＣ［４］の夫々において、ピークＰＫ［ｉ，１］が属する速度ビンに対応する速度の方が、ピークＰＫ［ｉ，２］が属する速度ビンに対応する速度よりも小さいものとする。また、第２軸方向においてピーク位置ＰＳ［１，１］、ＰＳ［２，１］、ＰＳ［３，１］及びＰＳ［４，１］は互いに一致しており、且つ、第２軸方向においてピーク位置ＰＳ［１，２］、ＰＳ［２，２］、ＰＳ［３，２］及びＰＳ［４，２］は互いに一致しているものとする。更に、スペクトラムＳＣ［１］〜ＳＣ［４］の夫々において、ピーク信号レベルＬＶ［ｉ，１］の方がピーク信号レベルＬＶ［ｉ，２］よりも高いものとする。
【００６５】
ステップＳ１３に続くステップＳ１４において、判定部４３は、各二次元パワースペクトラムに対して位相差判定処理を実行する。続くステップＳ１５では位相差判定処理の結果がチェックされ、所定の位置条件が充足している場合にはステップＳ１６への移行が発生する一方で、該位置条件が充足していない場合にはステップＳ１９への移行が発生する。位相差判定処理及び位置条件については後述される。
【００６６】
ステップＳ１６において、判定部４３は、各二次元パワースペクトラムに対して信号レベル判定処理を実行する。続くステップＳ１７では信号レベル判定処理の結果がチェックされ、所定のレベル条件が充足している場合にはステップＳ１８への移行が発生する一方で、該レベル条件が充足していない場合にはステップＳ１９への移行が発生する。信号レベル判定処理及びレベル条件については後述される。
【００６７】
ステップＳ１８への移行は発生する状況はＭＩＭＯ条件が充足する状況に相当し、ステップＳ１９への移行は発生する状況はＭＩＭＯ条件が充足しない状況に相当する。
【００６８】
ステップＳ１８において、物標データ生成部４４は、ステップＳ１２でのピーク抽出処理の結果に基づきＭＩＭＯ処理を実行する。即ち、ステップＳ１８では、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］と受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］との組み合わせによる（Ｌ×Ｍ）チャネル分の受信アンテナ（仮想アンテナ）から成る第１受信アンテナアレイが形成され、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］による受信信号を、第１受信アンテナアレイの受信信号として用いて、物標データを生成する。第１受信アンテナアレイの受信信号に対するピーク抽出処理の結果に基づいて物標の方位角φが推定される。また、ピーク位置に対応する距離ビン及び速度ビンの組み合わせに基づいて物標の距離ｄ及び相対速度ｖが導出される。
【００６９】
ステップＳ１９において、物標データ生成部４４は、ステップＳ１２でのピーク抽出処理の結果に基づき非ＭＩＭＯ処理を実行する。即ち、ステップＳ１９では、受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］による受信信号をそのまま受信アンテナＲｘ［１］〜Ｒｘ［Ｍ］から成る第２受信アンテナアレイの受信信号として用いて、物標データを生成する。第２受信アンテナアレイの受信信号に対するピーク抽出処理の結果に基づいて物標の方位角φが推定される。また、ピーク位置に対応する距離ビン及び速度ビンの組み合わせに基づいて物標の距離ｄ及び相対速度ｖが導出される。
【００７０】
ＭＩＭＯ処理及び非ＭＩＭＯ処理の何れにおいても、方位角φの推定には、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）やＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques） 等の公知の手法が用いられる。但し、ＭＩＭＯ処理の方が、非ＭＩＭＯ処理よりも、受信アンテナのチャネル数が多くなるため、方位角φの推定における角度分解能を高くすることができる。
【００７１】
今、“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”であって、且つ、２相位相変調（ＢＰＳＫ）を利用して送信波ＴＷ［１］及びＴＷ［２］が互いに識別可能に変調されていることを想定して、位相差判定処理及び信号レベル判定処理を説明する。図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）は、この想定の下でのスペクトラムの例を示している。２相位相変調を利用した場合（図３参照）、移相器２３［１］での位相の調整量をゼロとした上で（即ち、送信信号生成部２２にて生成される送信信号と同じ位相を有する送信信号を増幅器２４［１］に供給した上で）、移相器２３［２］での位相の調整量がチャープ区間Ｐｃごとに０°及び１８０°間で交互に且つ繰り返し切り替えられる。換言すると、１チャープあたり（１チャープ区間あたり）１８０°の位相変化が送信時点で起きているということもできる。
【００７２】
今、送信波ＴＷを反射する物標が１つである場合を考える。この場合、反射波ＲＷには、送信波ＴＷ［１］に基づく第１反射波と送信波ＴＷ［２］に基づく第２反射波とが混在している。送信後、反射して戻るまでの往復に要する時間は、第１及び第２反射波間で変わらないため、１回目のＦＦＴ段階では、第１及び第２反射波についてのピークが同一の距離ビンに現れ、識別はまだできない。
但し、この時、第１反射波は、物標のドップラ成分を含むため、例えば“α度／チャープ”の位相変化が起きている（αは任意の実数）。一方、第２反射波は、物標のドップラ成分に、位相変調による送信時点の位相変化が加わるため、“（α＋１８０）度／チャープ”の位相変化が起きている。
故に、２回目のＦＦＴ処理により“α度／チャープ”に対応する周波数ピークと、“（α＋１８０）度／チャープ”に対応する周波数ピークの、２つのピークが得られる。つまり、二次元パワースペクトラム上で、“１８０度／チャープ”に対応する周波数分、第２軸上で離れた２つのピークが得られる。
従って、第２軸方向における２つのピークが、位相変調によって期待される周波数分離れた位置に配置されているかを判定すれば、２つのピークが共通の物標からの反射波ＲＷにおける送信波ＴＷ［１］及びＴＷ［２］に由来するピークであるか否かを判別できる。具体的には、第２軸上におけるピークの距離（位置差）を比較する。
【００７３】
更に、上述の如く、本実施形態では、送信アンテナＴｘ間で送信電力に差をつけている。このため、各二次元パワースペクトラムから抽出された２つのピークについてのピーク信号レベルは、所定量だけ差がつくはずである（但し、それらのピークが共通の物標からの反射波ＲＷに基づくものであると仮定）。これらを考慮してステップＳ１４〜Ｓ１７の処理が実行される。
【００７４】
図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例に注目して具体的に説明すると、位相差判定処理では、第２軸方向におけるピークＰＫ［ｉ，１］及びＰＫ［ｉ，２］間の位置差ＤＰＳ［ｉ］がスペクトラムＳＣ［１］〜ＳＣ［４］の夫々に対して確認され、位置差ＤＰＳ［１］〜ＤＰＳ［４］が全て所定範囲内にあるとき、位置条件が充足すると判定され、そうでないとき、位置条件は不充足と判定される。ここにおける所定範囲は、送信処理部２１にて用いられた位相変調の内容に基づいて決定される。２相位相変調を用いる上記想定下では、位相変調速度が“１８０度／チャープ”に対応する位置差に対して、位置差ＤＰＳ［１］〜ＤＰＳ［４］が全て一致するときにのみ、位置条件が充足すると判定される。即ち、スペクトラムＳＣ［１］〜ＳＣ［４］の夫々において２つのピークＰＫ［ｉ，１］及びＰＫ［ｉ，２］間の位置差が“１８０度／チャープ”に対応する位置差と一致するときにのみ、位置条件が充足すると判定される。但し、ここにおける一致とは、一定の幅を有する概念であって、注目した位置差が厳密な値から微小量だけ離れていたときにも、一致すると解釈されうる。上記所定範囲は、位相変調速度に対応する位相差に基づいて定められると良い。２相位相変調を用いた場合、位相変調速度は１チャープ区間あたり１８０度であり、これを“１８０度／チャープ”と表現している。
【００７５】
信号レベル判定処理では、スペクトラムＳＣ［ｉ］において、ピーク信号レベルＬＶ［ｉ，１］及びＬＶ［ｉ，２］の内、小さい方のピーク信号レベルに対する大きい方のピーク信号レベルの比を求める処理を実行する。当該処理はスペクトラムＳＣ［１］〜ＳＣ［４］の夫々に対して実行される。そして、スペクトラムＳＣ［１］〜ＳＣ［４］に対して求められた４つの比が全て所定のレベル比範囲内にあるとき、レベル条件が充足すると判定され、そうでないとき、レベル条件は不充足と判定される。ここにおけるレベル比範囲は、送信アンテナＴｘ［１］の送信電力と送信アンテナＴｘ［２］の送信電力との比に基づいて決定される。例えば、送信アンテナＴｘ［１］の送信電力と送信アンテナＴｘ［２］の送信電力との比が、“３：１”である場合、ピーク信号レベルＬＶ［ｉ，１］及びＬＶ［ｉ，２］の比も“３：１”程度になることが見込まれる。このため、レベル比範囲は、例えば２．５以上且つ３．５以下の範囲に設定される。
【００７６】
図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）に示す例において、ＭＩＭＯ条件が充足すると判定されてステップＳ１８に進むとき、ピークＰＫ［１，１］、ＰＫ［１，２］、ＰＫ［２，１］、ＰＫ［２，２］、ＰＫ［３，１］、ＰＫ［３，２］、ＰＫ［４，１］、ＰＫ［４，２］は、単一の物標からの反射波ＲＷに基づくものであって、夫々、上述の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８仮想アンテナの受信信号に基づくピークに相当する。故に、ステップＳ１８におけるＭＩＭＯ処理では、第１〜第８仮想アンテナに対するピークの検出結果に基づき、非ＭＩＭＯ処理よりも高い分解能で方位角φを求めることができる。これら８つのピークの内、ピーク信号レベルが高い方のピーク（ＰＫ［ｉ，１］）は送信電力が大きい方の送信波ＴＷ［１］に由来し、ピーク信号レベルが低い方のピーク（ＰＫ［ｉ，２］）は送信電力が小さい方の送信波ＴＷ［２］に由来する。
【００７７】
図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）に示す例とは異なるが、物標の距離ｄが大きい場合などは、ピーク抽出処理において送信波ＴＷ［１］に由来するピーク（ＰＫ［ｉ，１］）のみが抽出され、送信電力が小さい方の送信波ＴＷ［２］に由来するピーク（ＰＫ［ｉ，２］）が抽出されなくなる。図７のフローチャートでは、特に示していないが、このような場合には、ＭＩＭＯ条件が充足しないと判定されてステップＳ１９に進み、送信波ＴＷ［１］に由来するピーク（ＰＫ［ｉ，１］）のみに基づいた非ＭＩＭＯ処理により、物標の方位角φを含む物標データを生成する。
【００７８】
図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）に示す例において、ＭＩＭＯ条件が充足しないと判定されてステップＳ１９に進むとき、ピークＰＫ［ｉ，１］及びＰＫ［ｉ，２］は、互いに異なる２つの物標からの反射波ＲＷに由来するものであって、共に送信電力が大きい方の送信波ＴＷ［１］に由来するものと判断される（簡単化のため、ピークＰＫ［ｉ，１］及びＰＫ［ｉ，２］以外のピークは存在しないと仮定）。この場合も、送信波ＴＷ［２］に由来するピークが抽出されていないことになるため、ＭＩＭＯ処理は不能であり、故に非ＭＩＭＯ処理が実行される。
【００７９】
上述の説明では、説明の便宜上、幾つかの仮定をおいた。実際には、ＭＩＭＯ条件が満たされるためには、上述の位置条件及びレベル条件が満たされる以外にも幾つかの条件が存在する。満たされるべき条件は後述の第１〜第３条件を含む。ここでは、第１〜第３条件、位置条件及びレベル条件を包含する条件を、判定条件と称する。判定条件の充足／不充足は各二次元パワースペクトラムにおいて判断される。以下では、記述の明確化上、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］の内、判定条件の充足／不充足が判定される１つの二次元パワースペクトラムを対象スペクトラムと称することがあり、他の二次元パワースペクトラムを非対象スペクトラムと称することがある。１つの対象スペクトラムに対して非対象スペクトラムは（Ｍ−１）個ある。二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［Ｍ］の全てに対して判定条件が満たされる場合に限り、ＭＩＭＯ条件が満たされてステップＳ１８への移行が発生し、そうでない場合にはＭＩＭＯ条件が満たされずにステップＳ１９への移行が発生する。
【００８０】
第１条件は、対象スペクトラムにおいて二次元パワースペクトラムから、少なくともＬ個のピークである第１〜第Ｌピークが抽出されるという条件である。つまり、第１条件は、二次元パワースペクトラムから、少なくとも送信アンテナの本数以上のピークが抽出されるということである。
【００８１】
“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定された図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例では、受信アンテナＲｘごとに生成された二次元パワースペクトラムの夫々（即ち、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］〜ＤＦＦＴ［４］の夫々）から第１及び第２ピークが抽出されている。このため、各二次元パワースペクトラムにおいて第１条件が満たされる。ピークＰＫ［ｉ，１］が第１ピークに相当し、ピークＰＫ［ｉ，２］が第２ピークに相当する。従って、送信アンテナの本数（２）と同数の２個のピークが得られている。
【００８２】
第２条件は、第１条件の充足の下で充足されうる。第２条件は、対象スペクトラムに関し、第１軸方向において二次元パワースペクトラムの第１〜第Ｌピークの位置が全て一致するという条件である。つまり、第２条件は、送信アンテナの本数と同数のピークが同一距離において抽出されていることである。
【００８３】
“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定された図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例では、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］に関して、第１軸方向における第１ピークの位置及び第２ピークの位置（即ち第１軸方向におけるピークＰＫ［１，１］、ＰＫ［１，２］の位置）が、距離ビンｆｒ１０にて一致している。故に、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］に対する第２条件が満たされている。同様に、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］に関して、第１軸方向における第１ピークの位置及び第２ピークの位置（即ち第１軸方向におけるピークＰＫ［２，１］、ＰＫ［２，２］の位置）が、距離ビンｆｒ１０にて一致している。故に、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］に対する第２条件が満たされている。他の二次元パワースペクトラムについても同様である。尚、ここにおける一致とは、一定の幅を有する概念であって、注目した複数の位置が微小量だけ離れていたときにも、それらが一致すると解釈されうる。
【００８４】
仮に例えば、第１軸方向においてピーク位置ＰＳ［１，１］及びＰＳ［１，２］が互いに一致していなければ二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］に対して第２条件が満たさない。或いは例えば、第１軸方向においてピーク位置ＰＳ［２，１］及びＰＳ［２，２］が互いに一致していなければ二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］に対して第２条件が満たされない。これらの場合には、ステップＳ１９への移行が発生する。
【００８５】
第３条件も、第１条件の充足の下で充足されうる。対象スペクトラムが充足すべき第３条件は、（Ｍ−１）個の非対象スペクトラムの夫々において、対象スペクトラムの第１〜第Ｌピークについての距離及び相対距離に対応する位置にピークが抽出されているという条件である。即ち、第３条件は、各非対象スペクトラムにおける位置であって、且つ、対象スペクトラムの第１〜第Ｌピークの距離及び相対距離に対応する位置にピークが抽出されるという条件である。
【００８６】
“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定された図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例では、第１軸方向においても第２軸方向においても、ピークＰＫ［１，１］、ＰＫ［２，１］、ＰＫ［３，１］及びＰＫ［４，１］の位置が互いに一致し、且つ、ピークＰＫ［１，２］、ＰＫ［２，２］、ＰＫ［３，２］及びＰＫ［４，２］の位置が互いに一致している。故に、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］が対象スペクトラムである場合を考えると、
二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］上のピークＰＫ［１，１］（第１ピーク）についての距離及び相対速度に対応する、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］、ＤＦＦＴ［３］、ＤＦＦＴ［４］上の位置にピークＰＫ［２，１］、ＰＫ［３，１］、ＰＫ［４，１］が抽出されていることになり、且つ、
二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］上のピークＰＫ［１，２］（第２ピーク）についての距離及び相対速度に対応する、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］、ＤＦＦＴ［３］、ＤＦＦＴ［４］上の位置にピークＰＫ［２，２］、ＰＫ［３，２］、ＰＫ［４，２］が抽出されていることになる。
故に、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］に対する第３条件が満たされている。二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］〜ＤＦＦＴ［４］が対象スペクトラムである場合にも同様に考えられ、結果、図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例では、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］〜ＤＦＦＴ［４］に対しても第３条件が満たされている。
【００８７】
仮に例えば、ピークＰＫ［１，１］の位置に対し第１軸又は第２軸方向においてピークＰＫ［２，１］の位置がずれていて、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］においてピークＰＫ［１，１］の位置に対応する位置にピークが抽出されていなければ、第３条件が満たされず、結果、ステップＳ１９への移行が発生する。
【００８８】
更に、各二次元パワースペクトラムにて、第２軸方向における第１ピーク〜第Ｌピークの配置が所定の位置条件を満たすことが、ＭＩＭＯ条件の充足には必要となる。所定の位置条件は、送信処理部２１にて利用された位相変調の内容に基づき決定される。“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定され且つ２相位相変調の利用が想定された図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例では、第２軸方向における第１及び第２ピークの位置差ＤＰＳ［１］〜ＤＰＳ［４］が全て“１８０度／チャープ”に対応する位置差と一致するときに位置条件が充足される（ここにおける一致も、一定の幅を有する概念であることは上述した通りである）。
【００８９】
更に、各二次元パワースペクトラムにて、第１ピーク〜第Ｌピークの信号レベルが送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］の送信電力に基づく所定のレベル条件を満たすことが、ＭＩＭＯ条件の充足には必要となる。上述の如く、所定のレベル条件は、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］間における送信電力の比に基づいて決定される。
【００９０】
尚、“１≦ｐ≦Ｌ”、“１≦ｑ≦Ｍ”及び“ｐ≠ｑ”を満たす任意の整数ｐ及びｑに関して、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［ｐ］における第１ピーク〜第Ｌピークの信号レベルの大小関係が、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［ｑ］における第１ピーク〜第Ｌピークの信号レベルの大小関係と相違するケースも、レベル条件が満たされないと判断される。即ち例えば、“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定された図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例において、“ＬＶ［１，１］＞ＬＶ［１，２］”でありながらも、“ＬＶ［２，１］＜ＬＶ［２，２］”であった場合を考える。この場合、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］では第１ピークの信号レベル（ＬＶ［１，１］）の方が第２ピークの信号レベル（ＬＶ［１，２］）よりも大きいのに対し、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］では第１ピークの信号レベル（ＬＶ［２，１］）の方が第２ピークの信号レベル（ＬＶ［２，２］）よりも小さいため、上記ケースに当てはまる。
【００９１】
図１０を参照して、本実施形態に係る構成の有益性を説明する。今、便宜上、“（Ｌ，Ｍ）＝（１，４）”とされる第１参考レーダ装置と、“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”とされる第２参考レーダ装置を考える。第１参考レーダ装置では、非ＭＩＭＯ処理のみを実行可能である。第２参考レーダ装置は、本実施形態に係るレーダ装置１と異なり、送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の送信電力が共通とされており、従来のＭＩＭＯレーダ装置に相当する。
【００９２】
図１０には、４つの欄３１０〜３４０が設けられている。欄３１０、３２０は、夫々、第１、第２参考レーダ装置の特性を表している。欄３３０は、本実施形態に係るレーダ装置１にて非ＭＩＭＯ処理が実行されるときの特性を表している。欄３４０は、本実施形態に係るレーダ装置１にてＭＩＭＯ処理が実行されるときの特性を表している。欄３３０及び３４０では、“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定されている。
【００９３】
レーダ装置の放射による空中線電力に対しては、法規により上限が定められる。例えば、本願に係る出願時点では、日本国における国内電波法の要件により空中線電力が１０ｍＷ以下に制限される。送信アンテナＴｘが複数設けられていて、複数の送信アンテナＴｘが同時に電波を放射する場合にあっては、複数の送信アンテナＴｘの送信電力の総和が１０ｍＷ以下に制限される。この制限を満たした上で、物標の検知距離を最大にするときの特性の例が図１０に示されている。尚、第１及び第２参考レーダ装置並びに本実施形態に係るレーダ装置１において、全送信アンテナＴｘの特性は互いに同じであり、全受信アンテナＲｘの特性は互いに同じであるとする。
【００９４】
送信アンテナＴｘを１本だけ備える第１参考レーダ装置では、送信アンテナＴｘの送信電力が１０ｄＢｍ（＝１０ｍＷ）に設定され、ＭＩＭＯ処理は当然に実行されないため、受信チャネル数は受信アンテナＲｘの本数そのものと一致する。ここでは、第１参考レーダ装置を基準にして考え、第１参考レーダ装置による最大検知距離は１００ｍであるとする。
【００９５】
第２参考レーダ装置では、送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の送信電力が共通して６．９９ｄＢｍに設定されることで、それらの送信電力の合計が約１０ｍＷとされる。第２参考レーダ装置では、仮想アンテナを含む受信アンテナアレイが形成されるため、受信チャネル数は仮想アンテナによる仮想チャネルを含めて８となる。故に角度分解能が高まるが、各々の送信アンテナＴｘの送信電力が第１参考レーダ装置よりも小さくなるため、最大検知距離は１００ｍより小さく、８４ｍとなる。
【００９６】
図１０の例では、レーダ装置１における送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の送信電力が、夫々、９．０３１ｄＢｍ、３．０１ｄＢｍに設定されることで、それらの送信電力の合計が約１０ｍＷとされる。この設定は、非ＭＩＭＯ処理が実行されるときもＭＩＭＯ処理が実行されるときも共通である。レーダ装置１において、非ＭＩＭＯ処理が実行されるときの受信チャネル数は、第１参考レーダ装置と同様、受信アンテナＲｘの本数そのものと一致する。レーダ装置１において、非ＭＩＭＯ処理が実行されるときの最大検知距離は９５ｍである。
【００９７】
図１０の例に係るレーダ装置１において、非ＭＩＭＯ処理が実行される状況は、送信アンテナＴｘ［１］に由来するピークのみが抽出される状況に相当し、当該状況では、送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の内、送信アンテナＴｘ［１］のみが物標の検知に寄与する。そして、レーダ装置１における送信アンテナＴｘ［１］の送信電力（９．０３１ｄＢｍ）は、第１参考レーダ装置における送信アンテナＴｘ［１］の送信電力（１０ｄＢｍ）よりも若干小さいため、非ＭＩＭＯ処理が実行されるときのレーダ装置１の最大検知距離（９５ｍ）は、第１参考レーダ装置の最大検知距離（１００ｍ）よりも幾分小さくなる。但し、レーダ装置１では送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の送信電力に差をつけていることから、非ＭＩＭＯ処理が実行されるときのレーダ装置１の最大検知距離（９５ｍ）は、第２参考レーダ装置の最大検知距離（８４ｍ）よりも大きくなる。
【００９８】
図１０の例に係るレーダ装置１において、ＭＩＭＯ処理が実行されるとき、仮想アンテナを含む受信アンテナアレイが形成されるため、受信チャネル数は仮想アンテナによる仮想チャネルを含めて８となる。図１０の例に係るレーダ装置１において、ＭＩＭＯ処理が実行されるときの最大検知距離は６７ｍである。図１０の例に係るレーダ装置１において、送信電力が小さい方の送信アンテナＴｘ［２］の送信電力（３．０１ｄＢｍ）は、第２参考レーダ装置における各送信アンテナＴｘの送信電力（６．９９ｄＢｍ）よりも小さい。このため、ＭＩＭＯ処理が実行されるときのレーダ装置１の最大検知距離（６７ｍ）は、第２参考レーダ装置の最大検知距離（８４ｍ）よりも幾分小さくなる。
【００９９】
図１０の例からも理解されるように、本実施形態に係るレーダ装置１では、送信アンテナ間で送信電力に差をつけているため、ＭＩＭＯ方式による高い角度分解能を実現可能としつつも、最大検知距離の低下を抑制することができる。図１０の例では、従来のＭＩＭＯレーダ装置に相当する第２参考レーダ装置の最大検知距離（８４ｍ）と比べ、レーダ装置１の最大検知距離（９５ｍ）が大きくなっている。即ち、ＭＩＭＯ処理を実現するために発生しうる検知距離の低下が、レーダ装置１において抑制されている。
【０１００】
また、第２参考レーダ装置において、２相位相変調を利用することで送信波ＲＷの識別性を確保する場合を考える。このとき、検知範囲内の物標に対して各二次元パワースペクトラムから第１及び第２ピークが抽出されることになるが、第２参考レーダ装置では送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の送信電力が共通であることから、送信アンテナＴｘ［１］に由来するピークが第１及び第２ピークの何れであるのか、及び、送信アンテナＴｘ［２］に由来するピークが第１及び第２ピークの何れであるのかを判別できない。この判別ができないと、物標の相対速度ｖを正しく検出することができない。
【０１０１】
これに対し、本実施形態に係るレーダ装置１では、送信アンテナ間で送信電力に差をつけているため、上記の判別が可能であり、故に物標の相対速度ｖを正しく検出することができる。即ち例えば、図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）の例において、ＭＩＭＯ条件が満たされるときには、各二次元パワースペクトラムにて信号レベルが高い方のピーク（ＰＫ［１，１］〜ＰＫ［４，１］）を送信波ＴＷ［１］に由来するピークと捉えて、それらのピーク（ＰＫ［１，１］〜ＰＫ［４，１］）が属する速度ビンに基づき物標の相対速度ｖを求めれば良い。
【０１０２】
図１１に、レーダ装置１における物標の検知範囲のイメージ図を示す。図１１には、破線曲線で囲まれ且つ斜線が付された検知範囲３６１と、実線曲線内の全範囲である検知範囲３６２が示されている。検知範囲３６１は検知範囲３６２の一部である。ドットが付された検知範囲３６３は、検知範囲３６２内であって且つ検知範囲３６１外の範囲である。検知範囲３６１及び３６２は共に、レーダ装置１の設置位置である原点ＯからＹ軸の正側に向けて広がる。
【０１０３】
検知範囲３６１は、ＭＩＭＯ処理が可能な範囲を示している。即ち、検知範囲３６１内に物標が存在するとき、当該物標の検出に対してはＭＩＭＯ処理が実行されることになる。検知範囲３６１外であって且つ検知範囲３６２内の範囲に存在する物標（即ち検知範囲３６３内の物標）に対しては非ＭＩＭＯ処理が実行されることになる。レーダ装置１において検知範囲３６２外の物標の検出は不能である。図１０の数値例を図１１に適用した場合、検知範囲３６１に含まれるＹ軸上の点の最大座標値が６７ｍに相当し、検知範囲３６２に含まれるＹ軸上の点の最大座標値が９５ｍに相当する。レーダ装置１を車両等に搭載して物標検知を行う際、近距離に位置する物標に対して高角度分解能が求められ、遠方に位置する物標に対しては、さほど角度分解能が高くなくても良いといった事情もある。レーダ装置１では、このような事情に即した機能を実現できる。
【０１０４】
＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では第１実施形態に対する補足事項、応用技術、変形技術等を説明する。第２実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２実施形態にも適用される。第２実施形態の記載を解釈するにあたり、第１及び第２実施形態間で矛盾する事項については第２実施形態の記載が優先されて良い。第２実施形態は以下の実施例ＥＸ２＿１〜ＥＸ２＿６を含む。
【０１０５】
［実施例ＥＸ２＿１］
実施例ＥＸ２＿１を説明する。図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）に示した例においてＭＩＭＯ処理が実行される状況は、図１１の検知範囲３６１に物標が１つだけ存在し且つ検知範囲３６３内に物標が存在しない状況に相当する。これに対し、検知範囲３６１又は３６３内に複数の物標が存在する場合、各二次元パワースペクトラムから２つ又は３つ以上のピークが抽出されることになる。
【０１０６】
例えば、検知範囲３６１内に第１物標及び第２物標が存在する場合には、各二次元パワースペクトラムから、第１物標に対応する２つのピーク及び第２物標に対応する２つのピークが抽出されることが期待される。このような場合にあっても、第１軸（距離ビンの方向）においてピークの位置が一致するピークのペアを特定し、特定したペアごとに、ＭＩＭＯ条件の充足／不充足の判定を経て、ＭＩＭＯ処理の実行可否を判断すれば良い。
【０１０７】
或いは例えば、検知範囲３６１内に第１物標及び第２物標が存在すると共に検知範囲３６３内に第３物標が存在する場合には、各二次元パワースペクトラムから、第１物標に対応する２つのピーク、第２物標に対応する２つのピーク及び第３物標に対応する１つのピークが抽出されることが期待される。このような場合にあっても、第１軸（距離ビンの方向）においてピークの位置が一致するピークのペアを特定し、特定したペアごとに、ＭＩＭＯ条件の充足／不充足の判定を経てＭＩＭＯ処理の実行可否を判断すれば良く、結果、第１物標及び第２物標の検知に対してはＭＩＭＯ処理が実行されることになる。第３物標に対してはピークのペアが特定されないので、第３物標の検知に対しては非ＭＩＭＯ処理が実行されることになる。
【０１０８】
［実施例ＥＸ２＿２］
実施例ＥＸ２＿２を説明する。第１実施形態では主として、“（Ｌ，Ｍ）＝（２，４）”が想定されているが、既に述べた通り、Ｌ及びＭの夫々は２以上の整数であれば任意である。
【０１０９】
例えば、送信アンテナＴｘの本数が３又は４である場合には、送信処理部２１において、２相位相変調（ＢＰＳＫ）及び４相位相変調（ＱＰＳＫ）を用いて、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］からの送信波ＴＷの識別性を確保できる。送信アンテナＴｘの本数が５以上である場合には、例えば８相位相変調（８−ＰＳＫ）を利用できる。
【０１１０】
“Ｌ≧３”の場合、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］の送信電力の内、送信アンテナＴｘ［１］の送信電力を最大とし、送信アンテナＴｘ［２］〜Ｔｘ［Ｌ］の送信電力を送信アンテナＴｘ［１］の送信電力よりも小さく設定すると良い。この際、送信アンテナＴｘ［２］〜Ｔｘ［Ｌ］の送信電力は互いに一致していても良いし、互いに異なっていても良い。例えば、“Ｌ＝３”の場合、送信アンテナＴｘ［１］の送信電力を第１電力としつつ、送信アンテナＴｘ［２］及びＴｘ［３］の送信電力を共通して第２電力とするか、或いは、送信アンテナＴｘ［２］及びＴｘ［３］の送信電力を夫々第２電力及び第３電力とすれば良い。ここで、第２電力及び第３電力は第１電力よりも小さい。第２電力及び第３電力は互いに異なる。何れにせよ、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］に含まれる２以上の送信アンテナＴｘの送信電力が互いに異なっていれば良い。
【０１１１】
ＭＩＭＯ条件の充足／不充足の判定方法は、“Ｌ＝２”の場合も“Ｌ≧３”の場合も同様である。例えば“Ｌ＝３”の場合、図１１の検知範囲３６１内の物標に対しては各二次元パワースペクトラムから３つのピークが抽出されることになるが、送信電力間に差が設けられていることから、何れのピークが、どの送信アンテナＴｘに対応するものであるのかを特定可能である。
【０１１２】
［実施例ＥＸ２＿３］
実施例ＥＸ２＿３を説明する。送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］の特性は互いに共通であって良く、第１実施形態では、基本的に送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］の特性が互いに共通であることを想定している。しかしながら、送信アンテナＴｘ［１］〜Ｔｘ［Ｌ］に含まれる２以上の送信アンテナＴｘの特性を互いに異ならせるようにしても良い。これについて、“Ｌ＝２”であることを想定して説明する。
【０１１３】
例えば、送信電力が高い方の送信アンテナＴｘ［１］を、送信電力が低い方の送信アンテナＴｘ［２］よりも、ビームを絞ったアンテナとすることができる。具体的には例えば、送信アンテナＴｘ［１］の３ｄＢビーム幅が送信アンテナＴｘ［２］の３ｄＢビーム幅よりも小さくなるように、送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］を形成して良い。これを実現すべく、例えば複数のアンテナによるアンテナアレイにて送信アンテナＴｘ［１］を形成しても良い。図１２において、実線パターン４１１及び破線パターン４１２は、夫々、直交座標系における送信アンテナＴｘ［１］及びＴｘ［２］の水平ビームパターン（方位角平面パターン）の例を表している。
【０１１４】
送信アンテナＴｘ［１］を送信アンテナＴｘ［２］よりもビームを絞ったアンテナとすることで、レーダ装置１の正面方向における最大検知距離を伸ばすことができ、レーダ装置１の有益な特性を正面方向において拡大させることができる。但し、その分、正面からずれた方向における送信アンテナＴｘ［１］のゲインが小さくなることから、正面からずれた方向におけるＭＩＭＯ処理の実行可能範囲が小さくなる。
【０１１５】
［実施例ＥＸ２＿４］
実施例ＥＸ２＿４を説明する。レーダ装置１は自車両の任意の箇所に取り付けられて良い。自車両を基準とした、レーダ装置１による物標の検知方向は任意である。即ち例えば、自車両の前方側に広がる範囲内の物標を検知できるようにレーダ装置１が自車両に取り付けられても良いし、自車両の後方側に広がる範囲内の物標を検知できるようにレーダ装置１が自車両に取り付けられても良い。
【０１１６】
［実施例ＥＸ２＿５］
実施例ＥＸ２＿５を説明する。位相変調以外の変調を用いて、送信波ＴＷ［１］〜ＴＷ［Ｌ］の識別性を確保するようにしても良い。位相変調以外の変調として、例えば、周波数変調を利用することもできる。即ち例えば、“Ｌ＝２”の場合、送信アンテナＴｘ［１］からの送信波ＴＷ［１］を、７７ＧＨｚを中心に７６．５〜７７．５ＧＨｚ内で周波数が変化するチャープ波とすると共に、送信アンテナＴｘ［２］からの送信波ＴＷ［２］を、７９ＧＨｚを中心に７８．５〜７９．５ＧＨｚ内で周波数が変化するチャープ波とすることができ、これによって、それらの識別性を確保しても良い。
【０１１７】
［実施例ＥＸ２＿６］
実施例ＥＸ２＿６を説明する。上述の各実施例では、全ての二次元パワースペクトラムにおいて第１〜第３条件、位置条件及びレベル条件が満たされる場合に限り、ＭＩＭＯ処理が行われることとしている。即ち、送信アンテナＴｘ及び受信アンテナＲｘの全ての組み合わせで仮想アンテナが作れる場合に限り、ＭＩＭＯ処理が行われることとしているが、この限りでは無い。一部の仮想アンテナしか作れない場合においても、ＭＩＭＯ処理が実行されるよう条件を設定しても良い。
【０１１８】
例えば、相関行列のＴｏｅｐｌｉｔｚ性を利用した最小冗長配置によるＭＩＭＯ処理を行うと、一部の仮想アンテナが生成できなくても、全ての仮想アンテナがある場合と同様の処理を行うことができる。より具体的には例えば、第１実施形態で想定された２本の送信アンテナＴｘ及び４本の受信アンテナＲｘから成る構成（図１０に示す２Ｔ４Ｒの構成）の場合、第１、第２、第５及び第７仮想アンテナの計４本の仮想アンテナが生成できれば、ＭＩＭＯ処理により仮想アンテナ８本と同様の処理を行うことが可能である。
【０１１９】
この場合、判定部４３は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］（第１二次元パワースペクトラム）が第１条件、第２条件、位置条件及びレベル条件を満たすか否かをまず判定し、第１及び第２仮想アンテナが生成可能か否かを判定する。判定部４３は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［２］（第２二次元パワースペクトラム）に対しては各条件の充足／不充足の判定を行わない。第３及び第４仮想アンテナは無くてもよいためである。
【０１２０】
次に、判定部４３は、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［１］における送信波ＴＷ［１］に対応するピークに対し、二次元パワースペクトラムＤＦＦＴ［３］、ＤＦＦＴ［４］において対応する位置にピークが存在するか否かを判定し、これによって、それぞれ第５、第７仮想アンテナが生成可能かを判定する。これらの条件が満たされる場合（即ち、第１、第２、第５及び第７仮想アンテナが生成可能である場合）、判定部４３は分離抽出が可能と判断し、物標データ生成部４４はＭＩＭＯ処理を行って良い。
【０１２１】
尚、この場合は、欠損アンテナの補完を前提としたＭＩＭＯ処理が行われるように、判定部４３は上記判断結果に併せて欠損情報を物標データ生成部４４に出力すると良い。これにより、送信波の分離抽出が完全に行えず、仮想アンテナが欠損する場合でも、ＭＩＭＯ処理を行うことができ、非ＭＩＭＯ処理より物標データ生成の精度を高くできる。
【０１２２】
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１  レーダ装置
２  送信部
３  受信部
４  信号処理部
４１  ＦＦＴ処理部
４２  ピーク抽出部
４３  判定部
４４  物標データ生成部
Ｔｘ  送信アンテナ
Ｒｘ  受信アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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