(57)【要約】【課題】レーダ装置において物標の距離検出の精度を高める。【解決手段】レーダ装置は、周波数の増加と低下の組み合わせによる基準チャープを繰り返し送信信号として送信する送信部（１１１、１１２、２１）と、送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信部（３１、３３、３４）と、基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープ（Ｓｒ）を生成する反転チャープ生成部（１１５）と、を備え、受信信号と反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び物標間の距離を検出する。【選択図】図６
2020134147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信部と、
前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信部と、
前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成部と、
前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距部を有する信号処理部と、を備えた
、レーダ装置。
【請求項２】
前記受信部はミキサを有し、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープを入力することで前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果が得られる
、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、
前記測距部は、
前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し前記チャープ区間の中央を含む変換対象区間を設定し、前記ビート信号における前記変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、
前記対象信号の周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する
、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記距離導出部は、前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数に基づいて、前記距離を導出する
、請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、
前記測距部は、
前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し複数の変換対象区間を設定し、前記変換対象区間ごとに前記ビート信号における当該変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記変換対象区間ごとに前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、
前記変換対象区間ごとに生成された前記周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する
、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する
、請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最小の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する
、請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項８】
当該レーダ装置の動作モードを、前記ミキサにて前記受信信号と前記基準チャープとをミキシングする第１モード、又は、前記ミキサにて前記受信信号と前記反転チャープとをミキシングする第２モードに切り替え設定可能なモード設定部を、更に備えた
、請求項２〜７の何れかに記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記基準チャープは周波数が増加する第１区間と周波数が低下する第２区間とを含み、
前記第１区間及び前記第２区間の内の少なくとも一方において前記基準チャープの周波数が単調変化し、
前記送信部は前記基準チャープを繰り返し前記送信信号として送信し、
前記動作モードが前記第２モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき前記測距部により前記距離が検出され、
前記動作モードが前記第１モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記基準チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記基準チャープとのミキシング結果に基づき前記信号処理部により前記物標に関わる物標データが生成され、
前記第１モードにて生成される前記物標データは、前記距離以外の情報を含む
、請求項８に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
レーダ装置にて用いられる物標距離検出方法であって、
周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信工程と、
前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信工程と、
前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成工程と、
前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距工程と、を備えた
、物標距離検出方法。
【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距離検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置では、周波数が周期的に上下するチャープ信号を物標に向けて送信し、物標による反射波の受信信号を送信信号とミキシングすることでビート信号を得る。ビート信号は、送信信号と受信信号との周波数差を示すビート周波数を有する。このビート周波数はレーダ装置及び物標間の距離に依存する。このため、ビート信号の周波数スペクトラムを生成し、周波数スペクトラムでピークを有する周波数からレーダ装置及び物標間の距離を求めることが可能である（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
理想的には、送信信号及び受信信号間の周波数差が一定となって、レーダ装置及び物標間の距離に応じた周波数にのみパワーを有する周波数スペクトラムが得られる。しかし実際には、信号の線形性誤差等を含む様々な誤差要因がからみあって、周波数スペクトラムでは相応の広がりをもったピーク波形が生じる。このため、周波数スペクトラムのピークに頼って距離を検出する際の検出精度は、十分に高まらないこともある。
【０００５】
本発明は、物標の距離検出の高精度化に寄与するレーダ装置及び物標距離検出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】
【０００６】
本発明に係るレーダ装置は、周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信部と、前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信部と、前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成部と、前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距部を有する信号処理部と、を備えた構成（第１の構成）である。
【０００７】
上記第１の構成に係るレーダ装置において、前記受信部はミキサを有し、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープを入力することで前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果が得られる構成（第２の構成）であっても良い。
【０００８】
上記第２の構成に係るレーダ装置において、前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、前記測距部は、前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し前記チャープ区間の中央を含む変換対象区間を設定し、前記ビート信号における前記変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、前記対象信号の周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する構成（第３の構成）であっても良い。
【０００９】
上記第３の構成に係るレーダ装置において、前記距離導出部は、前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数に基づいて、前記距離を導出する
構成（第４の構成）であっても良い。
【００１０】
上記第２の構成に係るレーダ装置において、前記ミキサを用いて前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果を示すビート信号が生成され、前記測距部は、前記基準チャープが送信されるチャープ区間に対し複数の変換対象区間を設定し、前記変換対象区間ごとに前記ビート信号における当該変換対象区間内の信号を対象信号として周波数領域上の信号に変換することによって前記変換対象区間ごとに前記対象信号の周波数スペクトラムを生成するスペクトラム生成部と、前記変換対象区間ごとに生成された前記周波数スペクトラムに基づいて前記距離を導出する距離導出部と、を有する構成（第５の構成）であっても良い。
【００１１】
上記第５の構成に係るレーダ装置において、前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する構成（第６の構成）であっても良い。
【００１２】
上記第５の構成に係るレーダ装置において、前記距離導出部は、前記変換対象区間ごとの前記周波数スペクトラムにおいて所定値以上のパワーを有する最小の周波数を抽出し、前記変換対象区間ごとの抽出周波数に基づいて前記距離を導出する構成（第７の構成）であっても良い。
【００１３】
上記第２〜第７の構成の何れかに係るレーダ装置において、当該レーダ装置の動作モードを、前記ミキサにて前記受信信号と前記基準チャープとをミキシングする第１モード、又は、前記ミキサにて前記受信信号と前記反転チャープとをミキシングする第２モードに切り替え設定可能なモード設定部を、更に備えた構成（第８の構成）であっても良い。
【００１４】
上記第８の構成に係るレーダ装置において、前記基準チャープは周波数が増加する第１区間と周波数が低下する第２区間とを含み、前記第１区間及び前記第２区間の内の少なくとも一方において前記基準チャープの周波数が単調変化し、前記送信部は前記基準チャープを繰り返し前記送信信号として送信し、前記動作モードが前記第２モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記反転チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき前記測距部により前記距離が検出され、前記動作モードが前記第１モードに設定されているとき、前記ミキサに対して前記受信信号及び前記基準チャープが入力され、これによって前記ミキサから得られる前記受信信号と前記基準チャープとのミキシング結果に基づき前記信号処理部により前記物標に関わる物標データが生成され、前記第１モードにて生成される前記物標データは、前記距離以外の情報を含む構成（第９の構成）であっても良い。
【００１５】
本発明に係る物標距離検出方法は、レーダ装置にて用いられる物標距離検出方法であって、周波数が単調変化する区間を有する基準チャープを送信信号として送信する送信工程と、前記送信信号の物標による反射波を受信信号として受信する受信工程と、前記基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープを生成する反転チャープ生成工程と、前記受信信号と前記反転チャープとのミキシング結果に基づき当該レーダ装置及び前記物標間の距離を検出する測距工程と、を備えた構成（第１０の構成）である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、物標の距離検出の高精度化に寄与するレーダ装置及び物標距離検出方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るレーダ装置の概略的な構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係り、レーダ装置による送信信号の波形図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、レーダ装置による送信信号の変形波形図である。
【図４】図１の信号処理部の内部ブロック図である。
【図５】物標の方位角の説明図である。
【図６】本発明の第１実施例に係り、レーダ装置の送受信ブロックの構成図である。
【図７】本発明の第１実施例に係り、基準チャープと反転チャープを示す図である。
【図８】本発明の第１実施例に係り、基準チャープ、反転チャープ及び受信チャープの関係を示す図である。
【図９】本発明の第１実施例に係り、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１０】本発明の第１実施例に係り、基準チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係り、基準チャープ、反転チャープ及び受信チャープの関係を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係り、ゼロ距離状況下において、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例に係り、実測定状況下において、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１４】本発明の第２実施例に係り、物標の距離の導出方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２実施例に係り、第１ＦＦＴ区間及び第２ＦＦＴ区間の関係の例を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施例の変形構成に係り、第１及び第２ＦＦＴ区間の双方において、受信チャープ及び反転チャープ間の交点が含まれない様子を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施例の変形構成に係り、実測定状況下において、反転チャープ及び受信チャープに基づいて生成されるビート信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図１８】本発明の第３実施例に係り、レーダ装置の送受信ブロックの構成図である。
【図１９】図１８の変調信号生成部の構成図である。
【図２０】本発明の第４実施例に係り、レーダ装置の送受信ブロックの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は本発明の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を任意の装置に搭載することができ、自動車などの車両の所定位置にレーダ装置１を設置して良い。以下では、レーダ装置１が車両の所定位置に設置されているものとし、レーダ装置１が設置された車両を自車両と称する。
【００２０】
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。自車両の周辺に存在する物標は、例えば、自車両と異なる車両、人間又は路面上の設置物である。物標データは複数のパラメータを含み、当該複数のパラメータには、自車両及び物標間の距離、自車両に対する物標の相対速度、自車両の前後方向に沿った自車両及び物標間の距離、自車両の左右方向に沿った自車両及び物標間の距離などが含まれていて良い。レーダ装置１は自車両に固定されているので、自車両及び物標間の距離は、レーダ装置１及び物標間の距離を表すとも言える。自車両に対する物標の相対速度等についても同様である。
【００２１】
図１に示す如く、レーダ装置１は、送信部２と、受信部３と、チャープ処理部４と、信号処理部５と、を主に備える。ここでは、周波数変調された連続波であるＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いる構成を例として説明する。尚、一般的に、ＦＭＣＭ方式とは、互いに対称なアップチャープ区間とダウンチャープ区間を組み合わせた三角波状の周波数変調を行う方式を指すことがあるが、一旦、ここでは、単に周波数変調された連続波を用いる方式を指すものとして説明する。
【００２２】
送信部２は、送信アンテナ２１及び送信処理部２２を備える。送信処理部２２は信号処理部５の制御の下で所定のチャープ信号を送信信号として生成する。チャープ信号は時間の経過と共に周波数が増加又は低下する信号である。例えば、送信処理部２２は、信号処理部５の制御の下で、のこぎり波状に電圧が変化する変調信号を生成し、連続波の信号を変調信号にて周波数変調することで、時間経過につれて周波数が変化するチャープ信号を送信信号として生成する。送信処理部２２にて生成された送信信号は送信アンテナ２１に送られる。送信アンテナ２１は、送信処理部２２からの送信信号を送信波ＴＷとして所定の向きに出力する（即ち空間に放射する）。送信アンテナ２１から出力される送信波ＴＷは、所定の周期で周波数が上下するＦＭＣＷとなる。送信波ＴＷが物標にて反射されると、送信波ＴＷに基づく反射波ＲＷが物標から自車両に向かうことになる。尚、本実施形態において、各種のチャープ信号はチャープと表記されることもあるが、チャープ信号とチャープは互いに同義である。
【００２３】
図２に送信部２による送信信号の波形例を示す。ここで、基準となるチャープ信号を、便宜上、基準チャープと称する。送信アンテナ２１からの送信信号は、基準チャープの繰り返しから成る。基準チャープの周波数は時間の経過と共に変化（増加又は低下）し、その変化の周期をチャープ周期と称すると共に、送信信号において、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する。基準チャープは、チャープ周期内において周波数が単調変化する期間を有する。つまり、基準チャープは、チャープ周期内において少なくとも１つのチャープ信号を含んでいる。互いに異なる任意の２つのチャープ区間において、基準チャープの周波数の変化の仕方は互いに同じである。送信部２からは、周波数の増加と低下の組み合わせから成る基準チャープが繰り返し送信信号として物標に向けて送信されることになる。チャープ周期は例えば１０マイクロ〜数ミリ秒である。どの程度のチャープ周期とするかは適宜定めると良い。尚、後述のように、通常モード及び高精度モード間の切り替えを行う場合、高精度モードのチャープ周期を通常モードのチャープ周期に合わせることが好ましい。
【００２４】
図２に示す基準チャープの特性を説明する。図２の波形においては、基準チャープは２つのチャープ信号を有している。具体的には、図２の波形において、基準チャープは、周波数ｆＬから周波数ｆＨまで傾きθ１で増加する第１チャープ信号と、周波数ｆＨから周波数ｆＬまで傾きθ２で低下する第２チャープ信号と、を有している。図２の波形例に係る各チャープ区間において、当該チャープ区間の開始タイミングでは基準チャープの周波数は所定の周波数ｆＬであり、その開始タイミングを起点にして、基準チャープの周波数は所定の周波数ｆＬから時間経過に伴って傾きθ１で増加していく。基準チャープの周波数が所定の周波数ｆＨに達すると、今度は時間経過に伴って基準チャープの周波数は傾きθ２で低下していく。そして、基準チャープの周波数は最終的に所定の周波数ｆＬに戻る。周波数ｆＬ及びｆＨは互いに異なる任意の周波数であり、周波数ｆＨの方が周波数ｆＬよりも高い。尚、以下では説明の簡単化及び具体化のため、中心周波数７６．５ＧＨｚ（ギガヘルツ）に対して±０．５ＧＨｚ、即ち変調幅を１ＧＨｚとした場合を例にとって説明する。つまり、周波数ｆＬ、ｆＨは、夫々、７６．０ＧＨｚ、７７．０ＧＨｚであるとする。中心周波数や変調幅は、目的の帯域、適合法規、増幅器などの特性、設計尤度などに基づき適宜設定すると良い。
【００２５】
尚、図３（ａ）に示す如く、基準チャープの周波数が所定の周波数ｆＨと一致しているタイミングをチャープ区間の開始タイミングに設定しても良い。図３（ａ）には送信信号の第１変形波形例を示されている。第１変形波形例では、各チャープ区間において、基準チャープの周波数は、まず周波数ｆＨから時間経過に伴って傾きθ２で低下してゆき、周波数ｆＬに達した後に、時間経過に伴って傾きθ１で増加していって周波数ｆＨに戻ることになる。
【００２６】
傾きθ１は、基準チャープの周波数の、時間に対する増加率を表す。傾きθ２は、基準チャープの周波数の、時間に対する低下率を表す。傾きθ１及びθ２の具体的な値は任意である。横軸に時間をとり縦軸に周波数をとったグラフ上において、傾きθ１及びθ２の内、何れか一方は９０度であっても構わない。
【００２７】
即ち例えば、図３（ｂ）に示す如く、各チャープ区間において、基準チャープの周波数が周波数ｆＬから周波数ｆＨへと瞬時に増加し（即ち９０度の傾きθ１にて増加し）、その後、基準チャープの周波数が周波数ｆＨから周波数ｆＬに向け時間経過と共に傾きθ２にて低下してゆくようにしても良い。図３（ｂ）には送信信号の第２変形波形例を示されている。或いは例えば、図３（ｃ）に示す如く、各チャープ区間において、基準チャープの周波数が周波数ｆＨから周波数ｆＬへと瞬時に低下し、その後、基準チャープの周波数が周波数ｆＬから周波数ｆＨに向け時間経過と共に傾きθ１にて増加してゆくようにしても良い。図３（ｃ）には送信信号の第３変形波形例を示されている。
【００２８】
尚、傾きθ１又はθ２を９０度とするような波形において、傾き（θ１、θ２）が９０度となる区間は変調器に半ば不連続な信号を入力することになるため、当該区間中の実際の信号は、もはやチャープ信号とは呼べないような波形を有する場合も多い。つまり、図３（ｂ）又は（ｃ）に示すような送信信号は、各チャープ区間においてチャープ信号を１つだけ含んだ基準チャープから成ると考えた方が好ましい。
【００２９】
以下では、特に記述無き限り、図２に示す態様の基準チャープが送信信号として送信されるものとし、傾きθ１の方が傾きθ２よりも大きいものとする。
【００３０】
受信部３は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ３１と、その複数の受信アンテナ３１に接続された複数の受信処理部３２と、を備える。各受信アンテナ３１に対して個別に１つの受信処理部３２が割り当てられる。ここでは例として、１つの受信アンテナ３１と１つの受信処理部３２とを含む受信ブロックが、４つ、受信部３に設けられているものとする。受信ブロックごとに、受信アンテナ３１は物標からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、受信処理部３２は対応する受信アンテナ３１で得られた受信信号に所定の処理を施す。
【００３１】
複数の受信処理部３２の構成は互いに同一であり、各受信処理部３２はミキサ３３及びＡ／Ｄ変換器３４を備える。各受信処理部３２において、対応する受信アンテナ３１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、チャープ処理部４から提供されるミキシング用信号とをミキシングすることでビート信号を生成する。ビート信号は、受信信号の周波数とミキシング用信号の周波数との差であるビート周波数を有する。各受信処理部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３１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５に出力される。
【００３２】
チャープ処理部４は、送信処理部２２にて生成される送信信号に基づき上記のミキシング用信号を生成して、ミキシング用信号を各受信処理部３２のミキサ３３に送る。ミキシング用信号はチャープ信号の形態を有し、以下、ミキシング用信号をミキシング用チャープと称することがある。詳細は後述されるが、ミキシング用チャープは基準チャープを時間軸上で反転させた反転チャープでありうる。ミキシング用チャープとして反転チャープが生成されるとき、チャープ処理部４は反転チャープ生成部として機能する。
【００３３】
信号処理部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリなどを含むマイクロコンピュータを備え、各Ａ／Ｄ変換器３４から供給される信号に基づき（従って４つの受信アンテナ３１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５の内部ブロック図を示す。信号処理部５は、スペクトラム生成部の例としてのフーリエ変換部５１と、物標データ生成部５２と、モード設定部５６と、を備える。フーリエ変換部５１、物標データ生成部５２及びモード設定部５６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５に搭載可能なメモリに記憶させておき、信号処理部５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、フーリエ変換部５１、物標データ生成部５２及びモード設定部５６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５の機能の一部を実現するための構成であり、他の機能を実現するための、図示されない処理部が信号処理部５に更に設けられていて良い。
【００３５】
フーリエ変換部５１は、各Ａ／Ｄ変換器３４から供給されるデジタル信号形式で表現されたビート信号を周波数領域上の信号に変換することでビート信号の周波数スペクトラムを生成する。この変換として高速フーリエ変換を用いて良い。４つの受信処理部３２にて個別にビート信号が生成されるため、受信部３からは全体として４つのビート信号がフーリエ変換部５１に送られることになる。フーリエ変換部５１は、供給されるビート信号ごとに周波数スペクトラムを生成する。生成された周波数スペクトラムは物標データ生成部５２に送られる。
【００３６】
物標データ生成部５２は、距離演算部５３、方位角演算部５４及び相対速度演算部５５を備える。距離演算部５３は、フーリエ変換部５１から提供される周波数スペクトラムに基づいて物標とレーダ装置１との間の距離を導出する距離導出部として機能する。物標とレーダ装置１との間の距離を、以下、物標の距離ｄ又は単に距離ｄと称する。レーダ装置１は自車両に固定されているので、物標の距離ｄは自車両及び物標間の距離を表すとも言える。方位角演算部５４は、フーリエ変換部５１から提供される周波数スペクトラムに基づいて物標の方位角φを導出する方位導出部として機能する。図５を参照し、物標の方位角φとは、自車両が走行する路面に対して平行な座標面であって且つレーダ１の設置位置を原点にとった二次元座標面上において、原点を通る所定の軸と、レーダ装置１及び物標間を結ぶ線分との成す角度を表す。所定の軸は、例えば、自車両が直進する際の自車両の進行方向と平行な軸である。相対速度演算部５５は、フーリエ変換部５１から提供される周波数スペクトラムに基づいて物標の相対速度ｖを導出する相対速度導出部として機能する。物標の相対速度ｖはレーダ装置１に対する物標の相対速度を表すと共に自車両に対する物標の相対速度を表す。
【００３７】
レーダ装置１の動作モードの候補として複数の候補モードがあり、モード設定部５６は、その複数の候補モードの内の何れかをレーダ装置１の動作モードに設定する。複数の候補モードには、通常モードと高精度モードとが含まれる。複数の候補モードの中に通常モード及び高精度モード以外のモードが含まれることがあっても良いが、以下では、通常モード及び高精度モードのみに注目する。この場合、モード設定部５６は、レーダ装置１の動作モードを通常モード又は高精度モードに切り替え設定することになる。
【００３８】
以下に示す複数の実施例の中で、チャープ処理部４の詳細や、通常モード及び高精度モードでの動作、レーダ装置１に関わる具体的な応用技術などを説明する。特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、上述した事項が後述の各実施例に適用される。後述の各実施例において、上述の内容と矛盾する事項については、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に述べる複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。
【００３９】
尚、以下では、記述の簡略化上、送信部２、受信部３及びチャープ処理部４をまとめたブロックを、送受信ブロックと称する。また、上述したように、受信部３には受信アンテナ３１及び受信処理部３２を含む受信ブロックが計４組設けられているが、受信ブロックの構成及び動作は複数の受信ブロック間で共通であるため、以下では、特に必要の無い限り、１つの受信ブロックにのみ注目する。また、以下の説明において、特に記述無き限り、送信信号とは送信アンテナ２１についての送信信号を指し、受信信号とは受信アンテナ３１についての受信信号を指す。
【００４０】
＜＜第１実施例＞＞
レーダ装置１の第１実施例を説明する。図６は第１実施例に係る送受信ブロックの構成図である。第１実施例に係る送受信ブロックは、送信アンテナ２１、受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４と、変調信号生成部１１１、発振器１１２、カプラ１１３及びチャープ処理部１１４と、を備える。
【００４１】
送信アンテナ２１、受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４については上述した通りである。図６の受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４は、１つの受信ブロックに設けられる受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４を表す。変調信号生成部１１１及び発振器１１２により図１の送信処理部２２が形成され、チャープ処理部１１４により、反転チャープ生成部を含む図１のチャープ処理部４が形成される。カプラ１１３は、図１の送信部２及びチャープ処理部４の何れかの構成要素に含まれると考えても良いし、図１の送信部２及びチャープ処理部４とは別に設けられていると考えても良い。
【００４２】
変調信号生成部１１１は、のこぎり波状に電圧が変化する電圧信号である変調信号を生成し、該変調信号を発振器１１２に供給する。発振器１１２は、変調信号生成部１１１より供給された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調することで、時間経過につれて周波数が変化するチャープ信号を生成し、生成したチャープ信号を出力する。発振器１１２から出力されるチャープ信号が上述の基準チャープに相当する。発振器１１２から出力される基準チャープはカプラ１１３を通じ送信アンテナ２１に供給され、送信アンテナ２１は、供給された基準チャープの繰り返しから成る送信信号を送信波ＴＷとして所定の向きに出力する（即ち空間に放射する）。故に、送信信号の周波数は時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化することになる。
【００４３】
カプラ１１３は、発振器１１２の出力信号の一部を取り出して、取り出した信号をチャープ処理部１１４に供給する。発振器１１２から送信アンテナ２１に送られる信号とチャープ処理部１１４に送られる信号は、信号のパワーが異なる点を除き、互いに同じ信号である。故に、チャープ処理部１１４に対しても基準チャープが供給されることになる。尚、カプラ１１３はディバイダと称される回路であっても良い（後述の他の任意のカプラについても同様）。
【００４４】
チャープ処理部１１４はチャープ反転部（反転チャープ生成部）１１５を備える。チャープ反転部１１５は、発振器１１２からカプラ１１３を通じて供給される基準チャープを時間軸上で反転した信号である反転チャープを生成する。即ち、反転チャープとは、基準チャープにおける周波数の増加及び低下の態様を時間軸上で反転させた信号である。図７において、実線波形６１１は、２つのチャープ区間における基準チャープの信号波形を表し、破線波形６１２は、２つのチャープ区間における反転チャープの信号波形を表す。チャープ区間ごとに基準チャープを時間軸上で反転することで反転チャープが得られる。例えば、図３（ｂ）に示す第２変形波形例に係る送信信号が基準チャープに相当していたならば、図３（ｃ）に示す第３変形波形例に係る送信信号が反転チャープに相当することになる。
【００４５】
尚、図７においては、反転によって基準チャープの周期開始時刻と周期終了時刻とが入れ替わるように、基準チャープを時間軸上で反転させることで反転チャープを生成している。このため、図７において、基準チャープの周波数が周波数ｆＬとなる時刻（タイミング）と反転チャープの周波数が周波数ｆＬとなる時刻（タイミング）は等しい。これに対し、反転によって基準チャープに含まれるチャープ信号の開始時刻と終了時刻とが入れ替わるように反転チャープを生成しても良い。この場合、基準チャープの周波数が周波数ｆＬとなる時刻（タイミング）と反転チャープの周波数が周波数ｆＨとなる時刻（タイミング）が等しくなる。また逆に、基準チャープの周波数が周波数ｆＨとなる時刻（タイミング）と反転チャープの周波数が周波数ｆＬとなる時刻（タイミング）が等しくなる。
【００４６】
チャープ処理部１１４は、発振器１１２からカプラ１１３を通じて供給される信号そのものに相当するミキシング用信号Ｓｎ（図７の波形６１１による信号に対応）、又は、チャープ反転部１１５から出力されるミキシング用信号Ｓｒ（図７の波形６１２による信号に対応）を選択的にミキサ３３に対して出力する。ミキシング用信号Ｓｎは送信信号と同様に基準チャープの繰り返しから成り、ミキシング用信号Ｓｎにおいて基準チャープの周波数は時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化する。これに対し、ミキシング用信号Ｓｎは反転チャープの繰り返しから成る。反転チャープの周波数も時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化するが、その変化の態様は、基準チャープとの比較において時間軸上で反転されている。
【００４７】
ミキシング用信号Ｓｎを構成する基準チャープと、ミキシング用信号Ｓｒを構成する反転チャープとの関係について説明を補足しておく。ここでは図２に示す態様の送信信号が生成されることを想定しているため、ミキシング用信号Ｓｎを構成する基準チャープの周波数（図７の実線波形６１１に対応）は、送信信号の各チャープ区間において、周波数ｆＬから周波数ｆＨに向けて時間経過に伴って傾きθ１で増加してゆき、周波数ｆＨに達すると時間経過に伴って傾きθ２で低下していって周波数ｆＬに戻る。これに対し、ミキシング用信号Ｓｒを構成する反転チャープの周波数（図７の破線波形６１２に対応）は、送信信号の各チャープ区間において、周波数ｆＬから周波数ｆＨに向けて時間経過に伴って傾きθ２で増加してゆき、周波数ｆＨに達すると時間経過に伴って傾きθ１で低下していって周波数ｆＬに戻る。
【００４８】
受信アンテナ３１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、チャープ処理部１１４から供給されたミキシング用信号Ｓｎ又はＳｒとをミキシングすることでビート信号を生成する。
【００４９】
チャープ処理部１１４は、モード設定部５６（図４参照）の制御の下で、ミキシング用信号Ｓｎ又はＳｒを選択的にミキサ３３に供給する。レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときには、チャープ処理部１１４からミキサ３３に対しミキシング用信号Ｓｎが供給され、結果、ビート信号は、受信信号の周波数とミキシング用信号Ｓｎの周波数との差であるビート周波数を有する。これに対し、レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときには、チャープ処理部１１４からミキサ３３に対しミキシング用信号Ｓｒが供給され、結果、ビート信号は、受信信号の周波数とミキシング用信号Ｓｒの周波数との差であるビート周波数を有する。ミキサ３３により生成されたビート信号はＡ／Ｄ変換部３４によりデジタルの信号に変換されてから、信号処理部５に出力される。通常モードにおけるビート信号と、高精度モードにおけるビート信号とを明確に区別するべく、以下では、必要に応じて、通常モードにおけるビート信号を通常ビート信号と称することがあり、高精度モードにおけるビート信号を特殊ビート信号と称することがある。
【００５０】
尚、特に図示しないが、ミキサ３３とＡ／Ｄ変換部３４との間にバンドパスフィルタ（不図示）を設けられる。ミキサ３３によるミキシング結果に対して不要周波数成分を除去するフィルタリングがバンドパスフィルタにより実行され、当該フィルタリング後のミキシング結果を示すビート信号がＡ／Ｄ変換部３４に送られると良い（後述の他の実施例においても同様）。
【００５１】
―――高精度モード―――
高精度モードにおける動作について説明する。高精度モードにおいて、距離演算部５３は、受信アンテナ３１による受信信号とミキシング用信号Ｓｒとのミキシング結果（乗算結果）を示す特殊ビート信号に基づき、物標の距離ｄを求めることができる。この原理を図８（ａ）及び（ｂ）等を参照して説明する。尚、図８（ａ）及び（ｂ）においては、図示の便宜上、送信信号が図３（ｂ）に示す態様の波形を有していることが想定されている（後述の図１１（ａ）及び（ｂ）においても同様）。
【００５２】
距離ｄが実質的にゼロである物標からの反射波ＲＷに基づく受信信号が受信アンテナ３１にて取得される状況を、ゼロ距離状況と称する。これに対し、距離ｄが実質的にゼロではない物標からの反射波ＲＷに基づく受信信号が受信アンテナ３１にて取得される状況を、実測定状況と称する。ゼロ距離状況は、説明の便宜上、参照される状況であり、レーダ装置１の実駆動時における状況は全て実測定状況に属すると解される。
【００５３】
図８（ｂ）において、一点鎖線波形６６１は、実測定状況下における１チャープ区間分の送信信号（即ち送信信号中の基準チャープ）を表しており、破線波形６６３は、実測定状況下における１チャープ区間分の反転チャープを表している。更に、図８（ｂ）において、実線波形６６２は、実測定状況下における１チャープ区間分の受信信号を表している。受信アンテナ３１による受信信号は、送信信号を距離ｄに対応する時間だけ遅延させた信号となる。故に、受信アンテナ３１による受信信号は送信信号中の基準チャープと同一の波形を有するチャープ信号（以下、受信チャープと称する）の繰り返しから成り、実測定状況下において、受信信号における受信チャープは送信信号における基準チャープに対して遅延している。
【００５４】
図８（ａ）において、破線波形６５３は、ゼロ距離状況下における１チャープ区間分の反転チャープを表している。図８（ａ）において、実線波形６５２は、ゼロ距離状況下における１チャープ区間分の受信信号を表していると共に１チャープ区間分の送信信号を表している。ゼロ距離状況下において、上記遅延はゼロとみなせるため受信信号は送信信号と重なり合う。
【００５５】
反転チャープと、送信信号中の基準チャープとの関係は、当然に、物標の距離ｄに依存することなく一定である。反転チャープは基準チャープを時間軸上で反転させたものであるので、各チャープ区間において、物標の距離ｄに依存せず、送信信号中の基準チャープの周波数と、反転チャープの周波数とは、チャープ区間の中央タイミングｔＣＮＴにて交差する（即ち一致する）。これに対し、受信信号中の受信チャープは、送信信号中の基準チャープに対して距離ｄに応じた時間だけ遅延するため、受信チャープと反転チャープとの周波数関係は距離ｄに応じて変化することになる。この変化の量は距離ｄの情報を含んでいるため、当該変化の量を検出することで距離ｄを求めることが可能である。即ち、受信チャープと反転チャープとの交点を求めることで距離ｄを検出することが可能である。受信チャープと反転チャープとの交点とは、横軸に時間をとり且つ縦軸に周波数をとった平面上における受信チャープ及び反転チャープ間の交点を指す。受信チャープと反転チャープとの交点を求めることは、中央タイミングｔＣＮＴと、受信チャープ及び反転チャープの周波数が一致するタイミングとの時間間隔を求めることに等しいとも言える。
【００５６】
フーリエ変換部５１（図４参照）は、送信信号における各チャープ区間に対し、チャープ区間の一部であって且つチャープ区間の中央を含む区間をＦＦＴ区間として設定し、特殊ビート信号におけるＦＦＴ区間内の信号を対象信号として取り扱って、対象信号を周波数領域上の信号に変換することで対象信号の周波数スペクトラム（換言すればＦＦＴ区間中の特殊ビート信号の周波数スペクトラム）を生成する。対象信号の周波数スペクトラムは、対象信号に含まれる複数の周波数成分のパワーを周波数成分ごとに示すデータである。各チャープ区間において、ＦＦＴ区間の開始タイミングｔＡ１からチャープ区間の中央タイミングｔＣＮＴまでの時間と、チャープ区間の中央タイミングｔＣＮＴからＦＦＴ区間の終了タイミングｔＡ２までの時間とは、互いに等しいものとする。
【００５７】
ゼロ距離状況下において、タイミングｔＡ１での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差と、タイミングｔＡ２での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差とは互いに等しく、それらの周波数差は所定の周波数ｆＲＥＦとなる。周波数ｆＲＥＦは基準チャープの特性に応じて定まる。これに対し、実測定状況下では、上記遅延に由来して、タイミングｔＡ１での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数ｆＲＥＦよりも大きな周波数ｆ１となり、且つ、タイミングｔＡ２での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数ｆＲＥＦよりも小さな周波数ｆ２となる。
【００５８】
従って、特殊ビート信号におけるＦＦＴ区間内の信号を対象信号として当該対象信号を周波数領域上の信号に変換したとき、ゼロ距離状況及び実測定状況間で、得られる周波数スペクトラムが異なってくる。
【００５９】
図９（ａ）に、高精度モード且つゼロ距離状況下において、フーリエ変換部５１により得られる概略的な周波数スペクトラム６５５を示す。高精度モードでは、受信信号とミキシング用信号Ｓｒとをミキシングすることで特殊ビート信号が得られるため、特殊ビート信号は、受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差に相当するビート周波数を有することになる。ゼロ距離状況下において、ＦＦＴ区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差（図８（ａ）の波形６５２及び６５３間の周波数差に相当）は、ゼロから周波数ｆＲＥＦまでの広がりを有するため、周波数スペクトラム６５５は、直流成分から周波数ｆＲＥＦまでの範囲において連続的に相応のパワー（例えば所定値以上のパワー）を有することになる。
【００６０】
図９（ｂ）に、高精度モード且つ実測定状況下において、フーリエ変換部５１により得られる概略的な周波数スペクトラム６６５を示す。実測定状況下では、ＦＦＴ区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差（図８（ｂ）の波形６６２及び６６３間の周波数差に相当）は、ゼロから周波数ｆ１までの広がりを有するため、周波数スペクトラム６６５は、直流成分から周波数ｆ１までの範囲において連続的に相応のパワー（例えば所定値以上のパワー）を有することになる。周波数ｆ１は、送信信号から見た受信信号の遅延時間に依存する情報、従って距離ｄに依存する情報である。故に、高精度モードにおいて、距離演算部５３は、周波数スペクトラム６６５を参照し、周波数スペクトラム６６５における周波数ｆ１を特定することで物標の距離ｄを求めることができる。
【００６１】
まとめると、高精度モードでは、以下の動作が実行される。高精度モードでは、ミキサ３３に対して受信信号及びミキシング用信号Ｓｒ（従って反転チャープ）を入力することで受信信号と反転チャープとのミキシング結果である特殊ビート信号が生成される。フーリエ変換部５１は、送信信号として基準チャープが送信されるチャープ区間に対しチャープ区間の中央を含むＦＦＴ区間（変換対象区間）を設定し、特殊ビート信号におけるＦＦＴ区間内の信号を対象信号として取り扱って対象信号を周波数領域上の信号に変換することにより、対象信号の周波数スペクトラム６６５（換言すればＦＦＴ区間内の特殊ビート信号の周波数スペクトラム）を生成する。距離演算部５３は、周波数スペクトラム６６５に基づいて物標の距離ｄを導出する。
【００６２】
具体的には例えば、距離演算部５３は、周波数スペクトラム６６５において、所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し（換言すれば、所定値以上のパワーを有する周波数成分の最大値を抽出し）、抽出した周波数に基づいて距離ｄを求める。ここで抽出される周波数が周波数ｆ１に相当する。抽出される周波数ｆ１は距離ｄに依存しているため、抽出した周波数ｆ１と距離ｄとの関係を示す関係式、又は、その関係に応じたテーブルデータを予め距離演算部５３に与えておき、距離演算部５３は、その関係式又はテーブルデータを用いて周波数ｆ１から距離ｄを求めれば良い。
【００６３】
高精度モードにおいて、複数の受信ブロックにて得られる複数の特殊ビート信号に基づいて距離ｄを求めるようにしても良い。この際例えば、受信ブロックごとに特殊ビート信号に基づいて物標の距離ｄを候補距離として求めて、複数の受信ブロックに対して求められた複数の候補距離に基づき最終的な距離ｄを決定すれば良い（例えば、複数の候補距離の平均を距離ｄとして決定して良い）。但し、レーダ装置１に設けられる複数の受信ブロックの内、１つの受信ブロックにおいてのみ特殊ビート信号を生成するようにし、その１つの特殊ビート信号に基づいて距離ｄを求めるようにしても良い。
【００６４】
―――通常モード―――
通常モードにおける動作について説明する。通常モードにおいては、受信アンテナ３１による受信信号とミキシング用信号Ｓｎとのミキシング結果（乗算結果）を示す通常ビート信号に基づき、物標の距離ｄを求めることができる。通常モードにおける距離ｄの導出方法としては、公知の方法を用いることができる。即ち、通常モードでは、フーリエ変換部５１が通常ビート信号を周波数領域上の信号に変換することで図１０に示すような周波数スペクトラム６７５を生成する。尚、この変換の際にも上述のＦＦＴ区間が設定され、ＦＦＴ区間内の通常ビート信号に基づいて周波数スペクトラム６７５が生成される。受信アンテナ３１による受信信号は送信信号を距離ｄに対応する時間だけ遅延させた信号となるため、周波数スペクトラム６７５には、パワーが極大値をとる周波数がピーク周波数として存在することになり、そのピーク周波数は距離ｄに依存する。故に、距離演算部５３は、周波数スペクトラム６７５におけるピーク周波数を特定し、ピーク周波数に基づいて距離ｄを求める。
【００６５】
更に、通常モードにおいては、通常ビート信号に基づく周波数スペクトラムに基づき、公知の方法を用いて、方位角演算部５４により物標の方位角φが求められ且つ相対速度演算部５５により物標の相対速度ｖが求められる。但し、方位角φの演算には複数の受信アンテナ３１が必須となるため、方位角演算部５４は、複数の受信ブロックにて得られる複数の通常ビート信号に基づく複数の周波数スペクトラムを用いて物標の方位角φを求める。
【００６６】
通常モードにおいて、物標の距離ｄ及び相対速度ｖの導出に対しても複数の受信アンテナ３１が用いられて良い。即ち、通常モードにおいて、複数の受信ブロックにて得られる複数の通常ビート信号に基づく複数の周波数スペクトラムを用いて、物標の距離ｄ及び相対速度ｖが導出されて良い。但し、通常モードにおいて、単一の受信ブロックにて得られる単一の通常ビート信号に基づく単一の周波数スペクトラムを用いて、物標の距離ｄ及び相対速度ｖを導出することもできる。
【００６７】
尚、通常モードにおいては、一般的なＦＭＣＷ方式で用いられるような、互いに対称なアップチャープ区間とダウンチャープ区間を組み合わせた三角波状の周波数変調を行うことが好ましい。つまり、通常モードにおいて、基準チャープは、アップチャープ区間に相当する第１ャープ信号と、ダウンチャープ区間に相当する第２チャープ信号を含んでいることが好ましい。この場合、本実施形態に係るレーダ装置１は、通常モードにおいては、一般的なＦＭＣＷレーダとしてふるまうことができ、従って、距離ｄ、相対速度ｖ及び方位角φの算出に対しても公知のＦＭＣＷレーダにおける方法を使用することができる。そのような場合、高精度モードにおいても通常モードと同様の基準チャープを用いると良い。これによりＶＣＯ（電圧制御発振器）に入力する変調波形の出力特性やＶＣＯの変調特性に関して、通常モードの設計と同じものを高精度モードでも使用することができ、設計の省力化が図れる。
【００６８】
―――高精度モードと通常モードとの比較等―――
上述の説明から理解されるように、高精度モードでは、受信信号と反転チャープとのミキシング結果（換言すれば受信チャープと反転チャープとのミキシング結果）に基づいて物標の距離ｄが検出されることになり、その検出を担う測距部は、図４のフーリエ変換部５１（スペクトラム生成部）及び距離演算部５３（距離導出部）を含んで構成される。
【００６９】
通常モードにおいて、理想的には、ＦＦＴ区間中の送信信号及び受信信号間の周波数差がＦＦＴ区間の全体に亘って一定となり、結果、距離ｄに応じた周波数にのみパワーを有する周波数スペクトラムが得られる。しかし実際には、基準チャープの線形性誤差等を含む様々な誤差要因がからみあって、通常ビート信号に基づく周波数スペクトラムでは、相応の広がりをもったピーク波形が生じる（図１０参照）。故に、通常ビート信号に基づく周波数スペクトラムを利用した場合、距離ｄの検出精度を一定以上高めることが難しくなる。これに対し、高精度モードにおいて、周波数ｆ１は基準チャープの線形性誤差等の影響を受けにくく、周波数ｆ１の特定によって（換言すれば既知の周波数ｆＲＥＦと周波数ｆ１との差を求めることによって）距離ｄを検出するという方式を採用しているため、距離ｄを高精度に求めることが可能となる。
【００７０】
一方で、レーダ装置１には、レーダ装置１の動作モードを通常モード及び高精度モード間で切り替え可能なモード設定部５６（図４参照）が備えられており、モード設定部５６は、物標の距離ｄを検出する際にはレーダ装置１の動作モードを高精度モードに設定し、物標の方位角φ及び相対速度ｖを検出する際にはレーダ装置１の動作モードを通常モードに設定することができる。上述の如く、通常モードではミキサ３３にて受信信号とミキシング用信号Ｓｎ（即ち基準チャープ）とがミキシングされ、高精度モードではミキサ３３にて受信信号とミキシング用信号Ｓｒ（即ち反転チャープ）とがミキシングされる。
【００７１】
このように通常モードと高精度モードを切り替え設定可能にしておくことで、物標の距離ｄ以外の情報も、既存の方法を用いて容易に得ることが可能となる。
【００７２】
具体的には、レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているとき、ミキサ３３に対して受信信号及びミキシング用信号Ｓｒ（即ち反転チャープ）が入力され、これによってミキサ３３から得られるミキシング結果である特殊ビート信号に基づき上記測距部により距離ｄが検出される。レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているとき、ミキサ３３に対して受信信号及びミキシング用信号Ｓｎ（即ち基準チャープ）が入力され、これによってミキサ３３から得られるミキシング結果である通常ビート信号に基づき信号処理部４（物標データ生成部５２）により物標に関わる物標データが生成される。通常モードにて生成される物標データは、物標の距離ｄ以外の情報を含む。物標の距離ｄ以外の情報として、ここでは、物標の方位角φと相対速度ｖが求められているが、それらの内の一方のみが物標の距離ｄ以外の情報として求められても良い。
【００７３】
高精度モードにて導出された距離ｄと通常モードにて導出された距離ｄとを照合することで、レーダ装置１にて求められる距離ｄの信頼性を上げるといったことも可能である。但し、通常モードにおいて距離ｄの導出は行われないものであっても良い。
【００７４】
モード設定部５６は、例えば、レーダ装置１の動作モードを高精度モードに設定する区間とレーダ装置１の動作モードを通常モードに設定する区間とが交互に且つ周期的に訪れるように、レーダ装置１の動作モードを切り替え設定することができる。
【００７５】
＜＜第２実施例＞＞
レーダ装置１の第２実施例を説明する。第２実施例は第１実施例の一部を変形した実施例であり、第２実施例で特に述べない事項に関しては、矛盾無き限り、第１実施例の記載が第２実施例にも適用されて良い。
【００７６】
上述の第１実施例では、各チャープ区間に対して単一のＦＦＴ区間を設定しているが、各チャープ区間に対して複数のＦＦＴ区間を設定しても良い。この場合、ＦＦＴ区間ごとにビート信号の周波数スペクトラムを生成して複数のＦＦＴ区間に対して生成された複数の周波数スペクトラムに基づき物標の距離ｄを求めることができる。設定される複数のＦＦＴ区間は３以上のＦＦＴ区間であっても良いが、複数のＦＦＴ区間として第１ＦＦＴ区間及び第２ＦＦＴ区間が設定されることを想定して、以下に、本方法を詳細に説明する。
【００７７】
図１１（ａ）及び（ｂ）を参照する。図１１（ａ）及び（ｂ）における波形６５２、６５３及び６６１〜６６３は、図８（ａ）及び（ｂ）示したそれらと同じものである。
【００７８】
第２実施例に係るフーリエ変換部５１（図４参照）は、送信信号における各チャープ区間に対し、互いに異なる第１ＦＦＴ区間及び第２ＦＦＦＴ区間を設定する。ここでは、各チャープ区間において、第１ＦＦＴ区間はタイミングｔＢ１からタイミングｔＣＮＴまでの区間であって、且つ、第２ＦＦＴ区間はタイミングｔＣＮＴからタイミングｔＢ２までの区間であるとする。各チャープ区間において、タイミングｔＣＮＴはチャープ区間の中央タイミングである。各チャープ区間において、タイミングｔＢ１はチャープ区間の開始タイミングよりも後のタイミングであって且つチャープ区間の中央タイミングｔＣＮＴよりも前のタイミングであり、タイミングｔＢ２はチャープ区間の終了タイミングよりも前のタイミングであって且つチャープ区間の中央タイミングｔＣＮＴよりも後のタイミングである。
【００７９】
そして、タイミングｔＢ１及びｔＣＮＴ間の間隔と、タイミングｔＣＮＴ及びｔＢ２間の間隔とは互いに等しいものとする（従って第１ＦＦＴ区間の長さと第２ＦＦＴ区間の長さは互いに等しいものとする）。そうすると、タイミングｔＢ１及びｔＢ２は夫々上述のタイミングｔＡ１及びｔＡ２に相当することとなり、故に、ゼロ距離状況下において、タイミングｔＢ１での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差も、タイミングｔＢ２での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差も所定の周波数ｆＲＥＦとなる。周波数ｆＲＥＦは基準チャープの特性に応じて定まる。これに対し、実測定状況下では、距離ｄに基づく遅延に由来して、タイミングｔＢ１での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数ｆＲＥＦよりも大きな周波数ｆ１となり、且つ、タイミングｔＢ２での受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数ｆＲＥＦよりも小さな周波数ｆ２となる。
【００８０】
フーリエ変換部５１は、ＦＦＴ区間ごとに特殊ビート信号を周波数領域上の信号に変換することでＦＦＴ区間ごとに特殊ビート信号の周波数スペクトラムを生成する。即ち、フーリエ変換部５１は、特殊ビート信号における第１ＦＦＴ区間内の信号を第１対象信号として取り扱って第１対象信号を周波数領域上の信号に変換することで第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラムを生成すると共に、特殊ビート信号における第２ＦＦＴ区間内の信号を第２対象信号として取り扱って第２対象信号を周波数領域上の信号に変換することで第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラムを生成する。
【００８１】
第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラムとは、第１対象信号の周波数スペクトラム（第１対象信号に含まれる複数の周波数成分のパワーを周波数成分ごとに示すデータ）であり、換言すれば第１ＦＦＴ区間内における特殊ビート信号の周波数スペクトラムである。第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラムとは、第２対象信号の周波数スペクトラム（第２対象信号に含まれる複数の周波数成分のパワーを周波数成分ごとに示すデータ）であり、換言すれば第２ＦＦＴ区間内における特殊ビート信号の周波数スペクトラムである。
【００８２】
図１２（ａ）、（ｂ）に、高精度モード且つゼロ距離状況下において、フーリエ変換部５１により得られる第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６７１、第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６７２を概略的に示す。ゼロ距離状況下では、第１ＦＦＴ区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は、ゼロから周波数ｆＲＥＦまでの広がりを有するため、周波数スペクトラム６７１は、直流成分から周波数ｆＲＥＦまでの範囲において相応のパワー（例えば所定値以上のパワー）を有することになる。周波数スペクトラム６７２についても同様である。
【００８３】
図１３（ａ）、（ｂ）に、高精度モード且つ実測定状況下において、フーリエ変換部５１により得られる第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６８１、第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６８２を概略的に示す。実測定状況下において、第１ＦＦＴ区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差は周波数ｆ１ａから周波数ｆ１ａより大きな周波数ｆ１までの広がりを有するため、周波数スペクトラム６８１は低周波成分から周波数ｆ１までの範囲において相応のパワー（例えば所定値以上のパワー）を有することになる（ｆ１ａ＞０）。一方、実測定状況下において、第２ＦＦＴ区間における受信チャープ及び反転チャープ間の周波数差はゼロから周波数ｆ２までの広がりを有する。これは、受信チャープと反転チャープとの交点において上記周波数差がゼロとなるためである。従って、周波数スペクトラム６８２は直流成分から周波数ｆ２までの範囲において相応のパワー（例えば所定値以上のパワー）を有することになる。高精度モードにおいて、距離演算部５３は、周波数スペクトラム６８１及び６８２を参照し、周波数スペクトラム６８１における周波数ｆ１及び周波数スペクトラム６８２における周波数ｆ２を特定することで物標の距離ｄを求めることができる。
【００８４】
まとめると、第２実施例に係る高精度モードでは、以下の動作が実行される。高精度モードでは、ミキサ３３に対して受信信号及びミキシング用信号Ｓｒ（従って反転チャープ）を入力することで受信信号と反転チャープとのミキシング結果である特殊ビート信号が生成される。フーリエ変換部５１は、送信信号として基準チャープが送信されるチャープ区間に対し複数のＦＦＴ区間（変換対象区間）を設定し、ＦＦＴ区間ごとに特殊ビート信号におけるＦＦＴ区間内の信号を対象信号として取り扱って対象信号を周波数領域上の信号に変換することにより、ＦＦＴ区間ごとに対象信号の周波数スペクトラム（例えば６８１、６８２）を生成する。距離演算部５３は、ＦＦＴ区間ごとに生成された周波数スペクトラム（例えば６８１、６８２）に基づいて物標の距離ｄを導出する。
【００８５】
具体的には例えば、距離演算部５３は、ＦＦＴ区間ごとの周波数スペクトラムにおいて、所定値以上のパワーを有する最大の周波数を抽出し（換言すれば、所定値以上のパワーを有する周波数成分の最大値を抽出し）、ＦＦＴ区間ごとの抽出周波数に基づいて距離ｄを求める。図１１（ｂ）並びに図１３（ａ）及び（ｂ）の例では、第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラムから周波数ｆ１が抽出され且つ第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラムから周波数ｆ２が抽出される。抽出される周波数ｆ１及びｆ２は距離ｄに依存しているため、距離演算部５３は、周波数ｆ１及びｆ２と距離ｄとの関係を規定する予め用意された演算式又はテーブルデータを用いて、周波数ｆ１及びｆ２から距離ｄを求めれば良い。この際周波数ｆ１及びｆ２間の差も距離ｄに依存するため、周波数ｆ１及びｆ２間の差に基づいて距離ｄを求めるようにしても良い。
【００８６】
図１４を参照して、周波数ｆ１及びｆ２に基づく距離ｄの算出方法について説明を補足する。タイミングｔＣＮＴにおいて、送信チャープの周波数及び反転チャープの周波数は、それらの中心周波数（ここでは７６．５ＧＨｚ）と一致する。今、実測定状況において、その中心周波数とタイミングｔＣＮＴにおける受信チャープの周波数との差を記号“ｆｂ”で表す。そうすると、 “ｆ１＝ｆＲＥＦ＋ｆｂ”及び“ｆ２＝ｆＲＥＦ−ｆｂ”が成立するため、周波数ｆｂは下記式（１）にて表される。
ｆｂ＝（ｆ１−ｆ２）／２      ・・・（１）
一方、送信信号（送信チャープ）に対する受信信号（受信チャープ）の遅延時間ｔＤＥＬＡＹは、タイミングｔＢ１及びｔＢ２間の基準チャープの傾きがθ２であることから、下記式（２）により表される。但し、ここにおける傾きθ２は、基準チャープの周波数の単位時間当たりの変化率を表し、“ｔａｎθ２”の単位は［Ｈｚ／ｓ］となる。
ｔＤＥＬＡＹ＝ｆｂ／｜ｔａｎθ２｜    ・・・（２）
遅延時間ｔＤＥＬＡＹは信号の行き及び戻り分の合計時間であるため、物標までの距離ｄは、光速ｃ（送信及び受信信号が伝搬する空間中の光の速度）を用いて、下記式（３）にて表される。
ｄ＝（ｔＤＥＬＡＹ／２）×ｃ    ・・・（３）
これらの式をまとめると、距離ｄは下記式（４）により求まる。ｔａｎθ２の値及び光速ｃの値は距離演算部５３にとって既知であるので、周波数ｆ１及びｆ２から距離ｄが導出される。
ｄ＝（ｆ１−ｆ２）×ｃ／（４×ｔａｎθ２）    ・・・（４）
【００８７】
第１実施例の如く単一のＦＦＴ区間に対する周波数スペクトラムを利用する方法では、周波数スペクトラムから周波数ｆ２の情報を得ることが難しい場合も多い。第２実施例の方法では、周波数ｆ１の情報に加えて周波数ｆ２の情報も得ることができ、周波数ｆ１及びｆ２の双方の情報を利用して距離ｄを求めることができる分、周波数ｆ１の情報しか利用しかできない方法と比べて、距離ｄの検出精度（導出される距離ｄの精度）を高められる可能性がある。
【００８８】
図１１（ａ）及び（ｂ）の例に係る第１ＦＦＴ区間及び第２ＦＦＴ区間は、チャープ区間の中央タイミングｔＣＮＴを境に分離した２つのＦＦＴ区間となっているが、第１ＦＦＴ区間の一部と第２ＦＦＴ区間の一部は互いに重なり合っていても良い。即ち例えば、図１５（ａ）に示す如く、各チャープ区間において、第１ＦＦＴ区間はタイミングｔＢ１からタイミングｔＢ３までの区間であって且つ第２ＦＦＴ区間はタイミングｔＢ４からタイミングｔＢ２までの区間であっても良い。ここで、各チャープ区間において、タイミングｔＢ３はタイミングｔＣＮＴよりも後であって且つタイミングｔＢ２よりも前のタイミングであり、タイミングｔＢ４はタイミングｔＣＮＴよりも前であって且つタイミングｔＢ１よりも後のタイミングである。故に、図１５（ａ）の例では、タイミングｔＢ４及びｔＢ３間において、第１ＦＦＴ区間及び第２ＦＦＴ区間が互いに重なり合っている。この際、タイミングｔＢ４及びｔＣＮＴ間の間隔と、タイミングｔＣＮＴ及びｔＢ３間の間隔とを互いに等しくしておくことが好ましく、これによって第１ＦＦＴ区間の長さと第２ＦＦＴ区間の長さは互いに等しくなる。
【００８９】
或いは例えば、図１５（ｂ）に示す如く、各チャープ区間において、タイミングｔＢ１からタイミングｔＢ４までの区間を第１ＦＦＴ区間に設定すると共にタイミングｔＢ３からタイミングｔＢ２までの区間を第２ＦＦＴ区間に設定しても良い。この場合においても、タイミングｔＢ４及びｔＣＮＴ間の間隔と、タイミングｔＣＮＴ及びｔＢ３間の間隔とを互いに等しくしておくことが好ましく、これによって第１ＦＦＴ区間の長さと第２ＦＦＴ区間の長さは互いに等しくなる。
【００９０】
また、図１５（ｂ）のように第１及び第２ＦＦＴ区間を設定した場合には、図１６に示す如く、第１及び第２ＦＦＴ区間が共に受信チャープと反転チャープとの交点を含まないようにする構成（以下、変形構成と称する）も採用できる。変形構成では、ＦＦＴ区間ごとの周波数スペクトラムにおける最小の周波数を検出することができ、最小の周波数を用いて距離ｄを求めることもできる。これについて説明する。
【００９１】
図１７（ａ）及び（ｂ）に、変形構成に係る高精度モード且つ実測定状況下において、フーリエ変換部５１により得られる第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６９１、第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６９２を概略的に示す。変形構成において、第１ＦＦＴ区間は上記交点を含まないため、周波数スペクトラム６９１は、直流成分においてパワーを有さず、ゼロよりも大きな周波数ｆ１’から周波数ｆ１までの広がりを有するスペクトラムとなる（ｆ１’＜ｆ１）。同様に、第２ＦＦＴ区間は上記交点を含まないため、周波数スペクトラム６９２は、直流成分においてパワーを有さず、ゼロよりも大きな周波数ｆ２’から周波数ｆ２までの広がりを有するスペクトラムとなる（ｆ２’＜ｆ２）。
【００９２】
そうすると、変形構成では以下の動作を実行できる。即ち高精度モードにおいて、変形構成に係る距離演算部５３は、ＦＦＴ区間ごとの周波数スペクトラムにおいて、所定値以上のパワーを有する最小の周波数を抽出し（換言すれば、所定値以上のパワーを有する周波数成分の最小値を抽出し）、ＦＦＴ区間ごとの抽出周波数に基づいて距離ｄを求めて良い。図１７（ａ）及び（ｂ）の例では、第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６９１から周波数ｆ１’が最小の周波数として抽出され且つ第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６９２から周波数ｆ２’が最小の周波数として抽出される。抽出される周波数ｆ１’及びｆ２’は距離ｄに依存しているため、距離演算部５３は、周波数ｆ１’及びｆ２’と距離ｄとの関係を規定する予め用意された演算式又はテーブルデータを用いて、周波数ｆ１’及びｆ２’から距離ｄを求めれば良い。この際、周波数ｆ１’及びｆ２’間の差も距離ｄに依存するため、周波数ｆ１’及びｆ２’間の差に基づいて距離ｄを求めるようにしても良い。最大の周波数ｆ１及びｆ２に基づき距離ｄを導出する上述の原理に類する原理にて、最小の周波数ｆ１’及びｆ２’間 から距離ｄを導出することができる。
【００９３】
最大の周波数と最小の周波数の双方を用いて距離ｄを求めるようにしても良い。即ち例えば、変形構成に係る距離演算部５３は、第１ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６９１から所定値以上のパワーを有する最小の周波数及び最大の周波数として夫々周波数ｆ１’及びｆ１を抽出すると共に、第２ＦＦＴ区間の周波数スペクトラム６９２から所定値以上のパワーを有する最小の周波数及び最大の周波数として夫々周波数ｆ２’及びｆ２を抽出し、抽出周波数ｆ１’、ｆ１、ｆ２’及びｆ２に基づいて距離ｄを求めるようにしても良い。例えば、最大の周波数ｆ１及びｆ２に基づいて算出される距離ｄを第１候補距離として、最小の周波数ｆ１’及びｆ２’に基づいて算出される距離ｄを第２候補距離として取り扱い、第１及び第２候補距離に基づき最終的な距離ｄを決定すれば良い（例えば、第１及び第２候補距離の平均を距離ｄとして決定して良い）。
【００９４】
尚、第２実施例の方法では、各々のＦＦＴ区間に属する受信信号のパワーの総量が、第１実施例の方法と比べて小さくなる傾向にある。周波数スペクトラムの生成の元となる受信信号のパワーの総量が小さくなると周波数スペクトラムにおける信号対雑音比が低下し、一定値以上の信号対雑音比が得られないときには距離ｄを有意に検出することができない。一方で、受信信号の強度は距離ｄが大きくなるほど低下する傾向にある。これらのことから、第２実施例の方法では、第１実施例の方法と比べて、比較的遠方の物標に対して距離ｄを有意に求めにくくなる（即ち最大検知距離が低下する）ことが考えられる。
【００９５】
これを考慮し、高精度モードにおいて第２実施例の方法を用いる場合にあっては、以下のようにしても良い。即ち、所定距離範囲内に位置する物標の距離ｄの検出に際しては高精度モードを用い、所定距離範囲外に位置する物標の距離ｄの検出に際しては通常モードを用いるようにしても良い。ここで、所定距離範囲とは、レーダ装置１からの距離が所定の高精度検知可能距離以下となる範囲を指す。
【００９６】
実際には例えば、レーダ装置１の動作モードを高精度モードに設定する区間とレーダ装置１の動作モードを通常モードに設定する区間とが交互に且つ周期的に訪れるように、モード設定部５６がレーダ装置１の動作モードを切り替え設定し、高精度モードでは所定距離範囲内に位置する物標のみを対象にして物標の距離ｄを導出し、通常モードでは所定距離範囲外に位置する物標のみを対象にして物標の距離ｄを導出すれば良い。遠方の物標に対する距離の検出に対し高い精度は必要とならないことも多いため、所定距離範囲外の物標の距離検出に対しては通常モードで十分であるという考えもある。
【００９７】
＜＜第３実施例＞＞
レーダ装置１の第３実施例を説明する。第３実施例では、上述のミキシング用信号Ｓｎ又はＳｒ（図６参照）を選択的にミキサ３３に供給するための構成の例を説明する。
【００９８】
図１８は第３実施例に係る送受信ブロックの構成図である。第３実施例に係る送受信ブロックは、送信アンテナ２１、受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４と、連続波発振器２１１、カプラ２１２、変調器２１３、ＶＣＯ２１４、変調信号生成部２１５、ＶＣＯ２１６及び変調器２１７と、を備える。
【００９９】
送信アンテナ２１、受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４については上述した通りである。図１８の受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４は、１つの受信ブロックに設けられる受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４を表す。図１の送信処理部２２は、主として連続波発振器２１１、変調器２１３及びＶＣＯ２１４を含んで構成され、反転チャープ生成部を含む図１のチャープ処理部４は、主としてＶＣＯ２１６及び変調器２１７を含んで構成される。変調信号生成部２１５及びカプラ２１２の夫々は送信処理部２２及びチャープ処理部４の夫々の構成要素として兼用されている、と考えることができる。
【０１００】
連続波発振器２１１は、固定された周波数ｆＯを有する連続波の信号２３０を生成して出力する。周波数ｆＯは、基準チャープの周波数と同程度の周波数を持つ。周波数ｆＯは、例えば周波数ｆＨ及びｆＬ間の中心周波数（ここでは７６．５ＧＨｚ）に設定される、或いは、周波数ｆＨ又はｆＬに設定される。信号２３０はカプラ２１２を通じて変調器２１３に供給される。
【０１０１】
変調信号生成部２１５は、のこぎり波状に電圧が変化する電圧信号である変調信号を生成して出力する。但し、変調信号生成部２１５は変調信号として基準変調信号２３１又は反転変調信号２３２を選択的に出力する。基準変調信号２３１は基準チャープを生成するための変調信号であり、反転変調信号２３２は反転チャープを生成するための変調信号である。基準変調信号２３１の各周期において、基準変調信号２３１を時間軸上で反転させることで反転変調信号２３２が得られる。図１９に示す如く例えば、変調信号生成部２１５は、基準変調信号２３１に対応する基準デジタル波形を生成するデジタル波形生成部２１５ａと、基準デジタル波形を時間軸上で反転させた反転デジタル波形を生成する反転部２１５ｂと、を有する。そして、変調信号生成部２１５は、基準デジタル波形に基づいて基準変調信号２３１を生成できると共に反転デジタル波形に基づいて反転変調信号２３２を生成することができる。
【０１０２】
変調信号生成部２１５は、ＶＣＯ２１４に対しては常に基準変調信号２３１を供給する。ＶＣＯ２１４は、供給された基準変調信号２３１に基づき自身の発振周波数を制御する電圧制御発振器であって、基準変調信号２３１に基づき、時間経過と共に周波数が変化するチャープ信号２３３を生成する。チャープ信号２３３における周波数の変化幅Δｆは基準チャープ信号の周波数の変化幅Δｆ（即ち周波数ｆＬ及びｆＨ間の差）と一致する。チャープ信号２３３の周期は基準チャープの周期と同じである。ＶＣＯ２１４はΔｆ程度の周波数（ここでは１ＧＨｚ）の信号を生成可能な電圧制御発振器であれば足る（ＶＣＯ２１６についても同様）。ＶＣＯ２１４にて生成されたチャープ信号２３３は変調器２１３に供給される。
【０１０３】
変調器２１３は、カプラ２１２を通じて連続波発振器２１１から供給される連続波の信号２３０を、ＶＣＯ２１４から供給されるチャープ信号２３３を用いて周波数変調することでチャープ信号２３４を生成する。このチャープ信号２３４が上述の基準チャープに相当する。連続波の信号２３０に対してチャープ信号２３３を掛け合わせることで、チャープ信号２３４の周波数は時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化することとなる。チャープ信号２３４は送信信号として送信アンテナ２１に供給される。送信アンテナ２１は、変調器２１３から供給された基準チャープ（チャープ信号２３４）の繰り返しから成る送信信号を送信波ＴＷとして所定の向きに出力する（即ち空間に放射する）。
【０１０４】
一方、変調信号生成部２１５は、ＶＣＯ２１６に対しては基準変調信号２３１又は反転変調信号２３２を選択的に供給する。具体的には、変調信号生成部２１５は、モード設定部５６（図４参照）の制御の下、レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては基準変調信号２３１をＶＣＯ２１６に対して供給し、レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては反転変調信号２３２をＶＣＯ２１６に対して供給する。
【０１０５】
ＶＣＯ２１６は、供給された変調信号に基づき自身の発振周波数を制御する電圧制御発振器である。ＶＣＯ２１６は、基準変調信号２３１の供給を受けているときにはチャープ信号２３５を生成してチャープ信号２３５を変調器２１７に供給する一方、基準変調信号２３２の供給を受けているときにはチャープ信号２３６を生成してチャープ信号２３６を変調器２１７に供給する。チャープ信号２３５はＶＣＯ２１４が生成するチャープ信号２３３と同じものである。基準変調信号２３１の各周期において基準変調信号２３１を時間軸上で反転させることで反転変調信号２３２が得られるため、チャープ信号２３５の各周期においてチャープ信号２３５を時間軸上で反転させたものがチャープ信号２３６に相当する。チャープ信号２３５における周波数の変化幅Δｆもチャープ信号２３６における周波数の変化幅Δｆも、基準チャープ信号の周波数の変化幅Δｆ（即ち周波数ｆＬ及びｆＨ間の差）と一致する。チャープ信号２３５及び２３６の夫々の周期も基準チャープの周期と同じである。
【０１０６】
また、カプラ２１２は連続波発振器２１１の出力信号２３０の一部を取り出して、取り出した信号を変調器２１７に供給する。
【０１０７】
変調器２１７は、カプラ２１２を通じて供給される連続波の信号２３０を、ＶＣＯ２１６から供給されたチャープ信号２３５又は２３６を用いて周波数変調することでチャープ信号であるミキシング用信号２３７を生成し、生成したミキシング用信号２３７をミキサ３３に対して出力する。このミキシング用信号２３７は上述のミキシング用信号Ｓｎ及びＳｒの何れかとなる。上述したように、ミキシング用信号Ｓｎは送信信号と同様に基準チャープの繰り返しから成り、ミキシング用信号Ｓｎにおいて基準チャープの周波数は時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化する。これに対し、ミキシング用信号Ｓｎは反転チャープの繰り返しから成る。反転チャープの周波数も時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化するが、その変化の態様は、基準チャープとの比較において時間軸上で反転されている。
【０１０８】
レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、基準変調信号２３１がＶＣＯ２１６に供給されることを通じてＶＣＯ２１６からチャープ信号２３５が変調器２１７に供給され、変調器２１７は、連続波の信号２３０に対してチャープ信号２３５を掛け合わせることでミキシング用信号２３７としてミキシング用信号Ｓｎを生成し且つミキサ３３に出力する。
【０１０９】
レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、反転変調信号２３２がＶＣＯ２１６に供給されることを通じてＶＣＯ２１６からチャープ信号２３６が変調器２１７に供給され、変調器２１７は、連続波の信号２３０に対してチャープ信号２３６を掛け合わせることでミキシング用信号２３７としてミキシング用信号Ｓｒを生成し且つミキサ３３に出力する。
【０１１０】
受信アンテナ３１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、変調器２１７から供給されたミキシング用信号２３７とをミキシングすることでビート信号を生成する。故に、レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Ｓｎのミキシング結果（換言すれば受信チャープと基準チャープとのミキシング結果）を示す通常ビート信号がミキサ３３にて生成される。レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Ｓｒのミキシング結果（換言すれば受信チャープと反転チャープとのミキシング結果）を示す特殊ビート信号がミキサ３３にて生成される。
【０１１１】
生成されたビート信号に基づくＡ／Ｄ変換部３４及び信号処理部５の動作は上述した通りであり、距離ｄの検出方法（導出方法）に関しては第１及び第２実施例の何れを利用しても良い。
【０１１２】
＜＜第４実施例＞＞
レーダ装置１の第４実施例を説明する。第３実施例において基準チャープ及び反転チャープを生成するための具体的な構成例を挙げたが、送受信ブロックにて基準チャープ及び反転チャープを生成できる限り、送受信ブロックの構成（特にチャープ処理部４の構成）は様々に変形可能である。例えば、図２０に示す送受信ブロックを構成しても良い。
【０１１３】
図２０の送受信ブロックは、送信アンテナ２１、受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４と、連続波発振器３１１、カプラ３１２、変調器３１３、カプラ３１４、連続波選択出力部３１５、ミキサ３１６及び変調器３１７と、を備える。
【０１１４】
送信アンテナ２１、受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４については上述した通りである。図２０の受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４は、１つの受信ブロックに設けられる受信アンテナ３１、ミキサ３３及びＡ／Ｄ変換部３４を表す。図１の送信処理部２２は、主として連続波発振器３１１及び変調器３１３を含んで構成され、反転チャープ生成部を含む図１のチャープ処理部４は、主として連続波選択出力部３１５、ミキサ３１６及び変調器３１７を含んで構成される。カプラ３１２及び３１４は送信処理部２２及びチャープ処理部４の夫々の構成要素として兼用されている、と考えることができる。
【０１１５】
連続波発振器３１１は、固定された周波数ｆＯを有する連続波の信号３３０を生成して出力する。周波数ｆＯは、基準チャープの周波数と同程度の周波数を持つ。周波数ｆＯは、例えば周波数ｆＨ及びｆＬ間の中心周波数（ここでは７６．５ＧＨｚ）に設定される、或いは、周波数ｆＨ又はｆＬに設定される。信号３３０はカプラ３１２を通じて変調器３１３に供給される。
【０１１６】
変調器３１３は、カプラ３１２を通じて連続波発振器３１１から供給される連続波の信号３３０を周波数変調することでチャープ信号３３１を生成する。変調器３１３は、第３実施例に示したチャープ信号２３３（図１８参照）を自身で生成し又は外部からチャープ信号２３３の供給を受け、チャープ信号２３３を用いて連続波の信号３３０に対する周波数変調を実現すると良い。変調器３１３により生成されるチャープ信号３３１が上述の基準チャープに相当し、故にチャープ信号３３１の周波数は時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化することとなる。変調器３１３にて生成されたチャープ信号３３１はカプラ３１４を通じ送信信号として送信アンテナ２１に供給される。送信アンテナ２１は、変調器３１３から供給された基準チャープ（チャープ信号３３１）の繰り返しから成る送信信号を送信波ＴＷとして所定の向きに出力する（即ち空間に放射する）。
【０１１７】
連続波選択出力部３１５は、周波数ｆＨを有する連続波の信号３３２及び周波数ｆＬを有する連続波の信号３３３を生成して、連続波の信号３３２又は３３３をミキサ３１６に対して選択的に出力する。連続波の信号は、以下、適宜、連続波信号と表記され得る。具体的には、連続波選択出力部３１５は、モード設定部５６（図４参照）の制御の下、レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては周波数ｆＬの連続波信号３３２をミキサ３１６に対して供給し、レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては周波数ｆＨの連続波信号３３３をミキサ３１６に対して供給する。
【０１１８】
カプラ３１４は、変調器３１３の出力信号（即ちチャープ信号３３１）の一部を取り出して、取り出した信号をミキサ３１６に供給する。ミキサ３１６は、カプラ３１４を通じて供給される変調器３１３の出力信号（即ちチャープ信号３３１）と、連続波選択出力部３１５から供給される連続波信号（即ち周波数ｆＬの連続波信号３３２又は周波数ｆＨの連続波信号３３３）をミキシングし、ミキシング結果を示す信号を出力する。
【０１１９】
ミキサ３１６の出力信号はチャープ信号であり、ミキサ３１６から出力されるチャープ信号は変調器３１７に供給される。連続波選択出力部３１５が周波数ｆＬの連続波信号３３２を出力しているとき、ミキサ３１６のミキシング結果は、変調器３１３の出力信号（即ちチャープ信号３３１）と周波数ｆＬの連続波信号３３２との周波数差の絶対値を有することになり、結果、ミキサ３１６の出力信号は周波数ｆＬ及びｆＨ間の周波数差Δｆ分だけ周波数が変化するチャープ信号３３４となる。連続波選択出力部３１５が周波数ｆＨの連続波信号３３３を出力しているとき、ミキサ３１６のミキシング結果は、変調器３１３の出力信号（即ちチャープ信号３３１）と周波数ｆＨの連続波信号３３３との周波数差の絶対値を有することになり、結果、ミキサ３１６の出力信号は周波数ｆＬ及びｆＨ間の周波数差Δｆ分だけ周波数が変化するチャープ信号３３５となる。
【０１２０】
チャープ信号３３４及び３３５における周波数変化幅（Δｆ）は互いに共通であるが、その変化の態様はチャープ信号３３４及び３３５間で異なる。即ち、ここでは、図２に示す態様の送信信号がチャープ信号３３１として生成され、且つ、周波数ｆＬ、ｆＨが、夫々、７６．０ＧＨｚ、７７．０ＧＨｚであることを想定しているため、チャープ信号３３４の周波数は、チャープ信号３３１としての送信信号の各チャープ区間において、０ＧＨｚから１ＧＨｚに向けて時間経過に伴って傾きθ１で増加してゆき、１ＧＨｚに達すると時間経過に伴って傾きθ２で低下していって０ＧＨｚに戻る。これに対し、チャープ信号３３５の周波数は、チャープ信号３３１としての送信信号の各チャープ区間において、０ＧＨｚから１ＧＨｚに向けて時間経過に伴って傾きθ２で増加してゆき、１ＧＨｚに達すると時間経過に伴って傾きθ１で低下していって０ＧＨｚに戻る。つまり、チャープ信号３３４の各周期においてチャープ信号３３４を時間軸上で反転させたものがチャープ信号３３５に相当する。
【０１２１】
また、カプラ３１２は連続波発振器３１１の出力信号３３０の一部を取り出して、取り出した信号を変調器３１７に供給する。
【０１２２】
変調器３１７は、カプラ３１２を通じて供給される連続波の信号３３０を、ミキサ３１６から供給されたチャープ信号３３４又は３３５を用いて周波数変調することでチャープ信号であるミキシング用信号３３６を生成し、生成したミキシング用信号３３６をミキサ３３に対して出力する。このミキシング用信号３３６は上述のミキシング用信号Ｓｎ及びＳｒの何れかとなる。上述したように、ミキシング用信号Ｓｎは送信信号と同様に基準チャープの繰り返しから成り、ミキシング用信号Ｓｎにおいて基準チャープの周波数は時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化する。これに対し、ミキシング用信号Ｓｎは反転チャープの繰り返しから成る。反転チャープの周波数も時間経過と共に周波数ｆＬ及びｆＨ間で変化するが、その変化の態様は、基準チャープとの比較において時間軸上で反転されている。
【０１２３】
レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、周波数ｆＬの連続波信号３３２がミキサ３１６に供給されることを通じてミキサ３１６からチャープ信号３３４が変調器３１７に供給され、変調器３１７は、連続波発振器３１１からの信号３３０に対してチャープ信号３３４を掛け合わせることでミキシング用信号３３６としてミキシング用信号Ｓｎを生成し且つミキサ３３に出力する。
【０１２４】
レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、周波数ｆＨの連続波信号３３３がミキサ３１６に供給されることを通じてミキサ３１６からチャープ信号３３５が変調器３１７に供給され、変調器３１７は、連続波発振器３１１からの信号３３０に対してチャープ信号３３５を掛け合わせることでミキシング用信号３３６としてミキシング用信号Ｓｒを生成し且つミキサ３３に出力する。
【０１２５】
受信アンテナ３１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、変調器３１７から供給されたミキシング用信号３３６とをミキシングすることでビート信号を生成する。故に、レーダ装置１の動作モードが通常モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Ｓｎのミキシング結果（換言すれば受信チャープと基準チャープとのミキシング結果）を示す通常ビート信号がミキサ３３にて生成される。レーダ装置１の動作モードが高精度モードに設定されているときにおいては、受信信号及びミキシング用信号Ｓｒのミキシング結果（換言すれば受信チャープと反転チャープとのミキシング結果）を示す特殊ビート信号がミキサ３３にて生成される。
【０１２６】
生成されたビート信号に基づくＡ／Ｄ変換部３４及び信号処理部５の動作は上述した通りであり、距離ｄの検出方法（導出方法）に関しては第１及び第２実施例の何れを利用しても良い。
【０１２７】
＜＜第５実施例＞＞
レーダ装置１の第５実施例を説明する。第５実施例では、上述のレータ装置１に対する幾つかの変形技術等を説明する。
【０１２８】
受信アンテナ３１及び受信処理部３２から成る受信ブロックがレーダ装置１に対して４つ設けられている例を挙げたが、レーダ装置１に設けられる受信ブロックの個数は２以上であれば任意であり、１で有り得ても良い。受信ブロックが１つだけであっても距離ｄを求めることが可能である。
【０１２９】
物標の距離ｄを高精度に検出することだけに注目した場合、ミキシング用信号として、常に、反転チャープから成るミキシング用信号Ｓｒをミキサ３３に供給するようにしても良い。この場合、動作モードの切り替えは不要となる。
【０１３０】
レーダ装置１に設けられる複数の受信ブロックの内、一部の受信ブロック（例えば１つの受信ブロック）においてのみ特殊ビート信号を生成させ、他の受信ブロックはビート信号として通常ビート信号のみを生成するようにしても良い。
【０１３１】
ＦＭＣＷ方式を例に挙げてレーダ装置１の構成を説明したが、レーダ装置１はＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式を採用したレーダ装置であっても良い。
【０１３２】
上述の説明において送信アンテナ２１からの送信信号は基準チャープの繰り返しから成ることを想定した。しかしながら、高精度モードにおいては、基準チャープが繰り返し送信されることは必須ではなく、単一の基準チャープが送信されるようにしても良い。
【０１３３】
また、図２の例に代表されるような、本発明の一例に係る基準チャープは、周波数が増加する第１区間と周波数が低下する第２区間とを含む。即ち、基準チャープの周期であるチャープ区間が第１区間と第２区間との組み合わせから成る。そして、図２の例では、第１区間及び第２区間の夫々において、基準チャープの周波数が単調変化している（第１区間では単調増加し、第２区間では単調低下している）。しかしながら、本発明において、高精度モードに係る基準チャープの周波数は、第１区間及び第２区間の内の一方においてのみ単調変化（単調増加又は単調低下）するものであっても良い。つまり、高精度モードにおける距離ｄの検出に際しては、周波数が単調変化する区間を１つ以上基準チャープが有しておれば足る。
【０１３４】
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】
【０１３５】
１  レーダ装置
２  送信部
３  受信部
４  チャープ処理部
５  信号処理部
２１  送信アンテナ
２２  送信処理部
３１  受信アンテナ
３２  受信処理部
３３  ミキサ
３４  Ａ／Ｄ変換部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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