(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射手段によって放射された電磁波と受信手段によって受信された反射波とに基づき、対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定するレーダー装置であって、
前記放射手段によって放射された電磁波と前記受信手段によって受信された反射波とに基づき、予め定められた測定範囲において、第１の測定方式により、対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定する第１の測定手段と、
前記第１の測定手段によって相対位置が測定されたとき、前記放射手段によって放射された電磁波と前記受信手段によって受信された反射波とに基づき、当該相対位置を中心とし、かつ、前記測定範囲よりも狭い再測定範囲において、第２の測定方式により、前記第１の測定手段よりも高い分解能で前記対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定する第２の測定手段とを備え、
前記第２の測定手段は、前記第１の測定手段によって相対位置が測定された対象物が予め定められた相対速度よりも速い相対速度で接近していると判断されたとき、当該対象物との相対位置及び相対速度を即座に測定する、レーダー装置。
【請求項２】
前記反射波の通過周波数帯域を制限する濾波手段と、
前記第１の測定手段が測定をするとき、前記濾波手段の通過周波数帯域を予め定められた狭帯域に設定し、前記第２の測定手段が測定をするとき、前記濾波手段の通過周波数帯域を予め定められた広帯域に設定する設定手段とをさらに備え、
前記第１の測定手段及び前記第２の測定手段のそれぞれは、前記電磁波と前記設定手段によって設定された通過周波数帯域に周波数帯域を制限された前記反射波とに基づき、前記対象物との相対位置を測定する、請求項１に記載のレーダー装置。
【請求項３】
前記第２の測定手段は、
前記反射波を受信する度に、前記濾波手段によって通過周波数帯域が制限された当該反射波のレベルを予め設定された回数ずつ積算する積算手段と、
前記第１の測定手段によって測定された相対位置に応じて前記積算手段の積算回数を設定する積算回数設定手段とを含み、
前記第２の測定手段は、前記電磁波と前記積算手段によってレベルが積算された前記反射波とに基づき、前記対象物との相対位置を測定する、請求項２に記載のレーダー装置。
【請求項４】
前記第１の測定手段は、ＦＭ−ＣＷ方式を用いて前記対象物との相対距離及び相対速度をそれぞれ測定する、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項５】
前記第１の測定手段は、ＦＳＫ方式を用いて前記対象物との相対距離及び相対速度をそれぞれ測定する、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項６】
前記受信手段は、前記反射波を受信する複数のアンテナを含み、
前記第１の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の前記反射波に基づき、前記対象物の相対位置の方向を測定する、請求項４乃至５のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項７】
前記第１の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の前記反射波の位相に基づき、前記対象物の相対位置の方向を測定する、請求項６に記載のレーダー装置。
【請求項８】
前記第１の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の前記反射波のレベルに基づき、前記対象物の相対位置の方向を測定する、請求項６に記載のレーダー装置。
【請求項９】
前記第２の測定手段は、パルスドップラー方式を用いて前記対象物との相対距離を測定する請求項１乃至８のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項１０】
前記第２の測定手段は、ＰＳＫ方式を用いて前記対象物との相対距離を測定する、請求項１乃至８のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項１１】
前記受信手段は、前記反射波を受信する複数のアンテナを含み、
前記第２の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の前記反射波に基づき、前記対象物との相対位置の方向を測定する、請求項９乃至１０のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項１２】
前記第２の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の前記反射波の位相に基づき、位相比較モノパルス方式を用いて、前記対象物との相対位置の方向を測定する、請求項１１に記載のレーダー装置。
【請求項１３】
前記第２の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の前記反射波のレベルに基づき、振幅比較モノパルス方式を用いて、前記対象物との相対位置の方向を測定する、請求項１１に記載のレーダー装置。
【請求項１４】
移動体に搭載される、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【請求項１５】
車両に搭載される、請求項１４に記載のレーダー装置。
【請求項１６】
前記第２の測定手段は、直近に行われた前記第１の測定手段による相対位置の測定よりも過去に行われた当該第１の測定手段による測定によって既に得られている相対位置を含む予め定められた測定範囲のみを走査し、前記第１の測定手段よりも高い分解能で前記対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定する、請求項１乃至１５のいずれか１つに記載のレーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダー装置に関し、より特定的には、放射した電磁波と当該電磁波の反射波とに基づき、対象物との相対位置及び相対速度を測定するレーダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両によって引き起こされる事故などを防止するために、車両の周囲の対象物を測定するレーダー装置が開発され、実用化されている。車両に搭載するのに適している従来のレーダー装置として、例えば、特許文献１に記載されるようなパルスレーダー装置が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載のパルスレーダー装置は、パルス状の電磁波を送信し、送信された電磁波と、送信された電磁波が対象物によって反射されたパルス状の反射波とに基づいて測定対象との相対距離や相対速度などを測定するパルスレーダー装置である。特許文献１に記載されているパルスレーダー装置は、予め定められた数のパルス状の反射波のレベルを積分し、積分した反射波のレベルに基づいて測定をしている。反射波のレベルを積分することによって、積分回数に応じて最大測定範囲が広がることが一般的に知られているからである。また、一般的なパルスレーダー装置において、送信する電磁波のパルス幅を短くすることにより、距離分離能が高まることも一般的に知られている。したがって、車両に搭載されるパルスレーダー装置に必要とされる距離分離能と最大測定範囲とを満たすために、送信する電磁波のパルス幅を短くし、受信したパルス状の反射波を予め定められた回数だけ積分することが従来からされている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような従来のレーダー装置において、距離分離能を高くすると１度の測定に必要な時間が増大してしまう。距離分離能を高くすると、必要な測定範囲の全てを測定するための走査回数が増加するためである。さらに、従来のレーダー装置では、積分回数を多くすることによっても、１度の測定に必要な時間が増大してしまう。積分回数を多くすると、積分回数の多さに応じて受信しなければならない反射波の数が増加するためである。つまり、従来のレーダー装置において、距離分離能の高さと最大測定範囲の広さを両立させようとすると、１度の測定に必要な時間が長くなってしまう。
【特許文献１】特開２００３−３２９７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、車両に搭載されるレーダー装置に必要とされる性能を満たしながら、短時間で測定を完了することができるレーダー装置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】
本発明は、上記課題を解決するために以下に示す特徴を有する。
【０００７】
本発明は、放射手段によって放射された電磁波と受信手段によって受信された反射波とに基づき、対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定するレーダー装置であって、電磁波と反射波とに基づき、対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定する第１の測定手段と、第１の測定手段によって相対位置が測定されたとき、電磁波と反射波とに基づき、当該相対位置を含む予め定められた測定範囲のみを走査し、第１の測定手段よりも高い分解能で対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定する第２の測定手段とを備える。
【０００８】
また、第２の測定手段は、第１の測定手段によって相対位置が測定された対象物が予め定められた相対速度よりも速い相対速度で接近しているとき、当該対象物との相対位置及び相対速度を即座に測定してもよい。
【０００９】
また、本発明のレーダー装置は、反射波の通過周波数帯域を制限する濾波手段と、第１の測定手段が測定をするとき、濾波手段の通過周波数帯域を予め定められた狭帯域に設定し、第２の測定手段が測定をするとき、濾波手段の通過周波数帯域を予め定められた広帯域に設定する設定手段とをさらに備え、第１の測定手段及び第２の測定手段のそれぞれは、電磁波と設定手段によって設定された通過周波数帯域に周波数帯域を制限された反射波とに基づき、対象物との相対位置を測定してもよい。
【００１０】
また、第２の測定手段は、反射波を受信する度に、濾波手段によって通過周波数帯域が制限された当該反射波のレベルを予め設定された回数ずつ積算する積算手段と、第１の測定手段によって測定された相対位置に応じて積算手段の積算回数を設定する積算回数設定手段とを含み、第２の測定手段は、電磁波と積算手段によってレベルが積算された反射波とに基づき、対象物との相対位置を測定してもよい。
【００１１】
また、第１の測定手段は、ＦＭ−ＣＷ方式を用いて対象物との相対距離及び相対速度をそれぞれ測定してもよい。
【００１２】
また、第１の測定手段は、ＦＳＫ方式を用いて対象物との相対距離及び相対速度をそれぞれ測定してもよい。
【００１３】
また、受信手段は、反射波を受信する複数のアンテナを含み、第１の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の反射波に基づき、対象物の相対位置の方向を測定してもよい。
【００１４】
また、第１の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の反射波の位相に基づき、対象物の相対位置の方向を測定してもよい。
【００１５】
また、第１の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の反射波のレベルに基づき、対象物の相対位置の方向を測定してもよい。
【００１６】
また、第２の測定手段は、パルスドップラー方式を用いて対象物との相対距離を測定してもよい。
【００１７】
また、第２の測定手段は、ＰＳＫ方式を用いて対象物との相対距離を測定してもよい。
【００１８】
また、受信手段は、反射波を受信する複数のアンテナを含み、第２の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の反射波に基づき、対象物との相対位置の方向を測定してもよい。
【００１９】
また、第２の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の反射波の位相に基づき、位相比較モノパルス方式を用いて、対象物との相対位置の方向を測定してもよい。
【００２０】
また、第２の測定手段は、複数のアンテナによってそれぞれ受信された複数の反射波のレベルに基づき、振幅比較モノパルス方式を用いて、対象物との相対位置の方向を測定してもよい。
【００２１】
また、本発明に係るレーダー装置を移動体に搭載してもよい。
【００２２】
また、本発明に係るレーダー装置を車両に搭載してもよい。                                                                                
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、車両に搭載されるレーダー装置に必要とされる性能を満たしながら、短時間で測定を完了することができるレーダー装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーダー装置１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すレーダー装置１は、基準信号発生部１０１と、変調部１０２と、分岐部１０３と、放射部１０４と、第１の受信部１０５ａと、第２の受信部１０５ｂと、９０度移相部１０６と、第１の混合部１０７ａと、第２の混合部１０７ｂと、第３の混合部１０７ｃと、第４の混合部１０７ｄと、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａと、第２の可変帯域制限フィルタ１０８ｂと、第３の可変帯域制限フィルタ１０８ｃと、第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄと、制御処理部１０９とを備える。以下、本実施形態に係るレーダー装置１の各構成要素の動作の概要を説明する。
【００２５】
基準信号発生部１０１は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じた周波数の基準信号を生成する。
【００２６】
変調部１０２は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じて、基準信号発生部１０１によって生成された基準信号を変調した信号を生成する。
【００２７】
分岐部１０３は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じたタイミングで、変調部１０２によって生成された信号を放射部１０４、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへそれぞれ分配する。
【００２８】
放射部１０４は、分岐部１０３によって分配された信号を電磁波として放射する。
【００２９】
第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂは、互いに略同一の水平線上に配置され、放射部１０４によって放射された電磁波が対象物によって反射された反射波をそれぞれ受信する。
【００３０】
９０度移相部１０６は、分岐部１０３によって分配された信号の位相を９０度だけずらした信号を生成する。より詳細には、９０度移相部１０６は、分岐部１０３によって分配された信号の位相を９０度だけ進めた信号又は遅らせた信号を生成する。
【００３１】
第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄは、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信された反射波と、分岐部１０３によって分配された信号、又は、９０度移相部１０６によって生成された信号とをそれぞれ混合した信号を生成する。
【００３２】
第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄは、それぞれ第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄによって生成された信号の通過周波数帯域を制限し、制御処理部１０９から指示される周波数帯域の信号のみを通過させる。
【００３３】
制御処理部１０９は、対象物との相対位置及び相対速度を、第１の測定方式及び第２の測定方式を切り換えながらそれぞれ測定する。より具体的には、制御処理部１０９は、第１の測定方式を用いて対象物との相対位置及び相対速度を測定し、第１の測定方式による測定結果に基づいて、対象物の近傍を第１の測定方式よりも分解能の高い第２の測定方式を用いて測定する。制御処理部１０９は、第１の測定方式と第２の測定方式とを切り換えながら対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定するために、上述した各構成要素に対してそれぞれ指示を与える。第１の測定方式、第２の測定方式及び制御処理部１０９の詳細な説明については、後述する。
【００３４】
以上が、本実施形態に係るレーダー装置１の各構成要素の概要の説明である。尚、本発明では、対象物との相対距離と対象物が存在する方向（角度）とを対象物との相対位置として測定するものとする。対象物が存在する方向とは、レーダー装置１から見た対象物の水平面上の相対位置の方向に相当する。
【００３５】
次に、本実施形態に係るレーダー装置１に用いられる第１の測定方式について説明をする。図２は、第１の測定方式において、放射部１０４から放射される電磁波の周波数と、それぞれの周波数の電磁波を放射するタイミングとを説明する図である。
【００３６】
第１の測定方式では、放射部１０４から放射される電磁波の周波数を図２に示すように互いに異なる複数の周波数に段階的に切り換えることにより、対象物との相対距離、相対速度及び対象物が存在する方向をそれぞれ測定する。本実施形態の説明では、一例として、切り換える周波数の数を３つとする。また、この３つの周波数をそれぞれｆｒ１、ｆｒ２及びｆｒ３とする。
【００３７】
レーダー装置１が第１の測定方式で測定するときの電磁波を放射するための動作について説明をする。基準信号発生部１０１は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じて、第１の測定方式における電磁波の搬送波の周波数として予め定められた周波数の基準信号を生成する。
【００３８】
変調部１０２は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じたタイミング及び間隔で、基準信号発生部１０１によって生成される基準信号を変調した信号を生成することにより、図２に示されるようなタイミング及び間隔ｔｓで互いに異なる周波数に切り換わる信号を生成する。尚、それぞれの周波数の信号を生成する間隔ｔｓは、必ずしも図２に示すように一定でなくてもよい。
【００３９】
分岐部１０３は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じて、放射部１０４、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃのそれぞれに対して、変調部１０２によって生成された信号を分配する。より詳細には、分岐部１０３は、第１の測定方式による測定をするときには、変調部１０２によって生成された信号を放射部１０４、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃのそれぞれに対して常に分配する。
【００４０】
放射部１０４は、分岐部１０３によって分配された信号を電磁波として放射する。これにより、図２に示すように互いに異なる周波数に切り換わる電磁波が、放射部１０４から放射される。
【００４１】
次に、レーダー装置１が第１の測定方式による測定時において反射波を受信するときの動作について説明をする。放射部１０４から放射された電磁波が対象物で反射した反射波は、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信される。
【００４２】
９０度移相部１０６は、分岐部１０３によって分配される信号の位相を９０度だけずらした信号を生成する。
【００４３】
第１の混合部１０７ａは、分岐部１０３によって分配される信号と、第１の受信部１０５ａによって受信される反射波とを混合した信号を生成する。第２の混合部１０７ｂは、９０度移相部１０６によって生成された信号と第１の受信部１０５ａによって受信された反射波とを混合した信号を生成する。第３の混合部１０７ｃは、分岐部１０３によって分配される信号と、第２の受信部１０５ｂによって受信される反射波とを混合した信号を生成する。第４の混合部１０７ｄは、９０度移相部１０６によって生成された信号と第２の受信部１０５ｂによって受信された反射波とを混合した信号を生成する。
【００４４】
つまり、第１の測定方式による測定をしているときにおいて、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄが反射波と混合する信号の周波数は、放射部１０４から放射される電磁波の周波数と等しくなる。より具体的には、放射部１０４から周波数ｆｒ１の電磁波が放射されているときは、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄが反射波と混合する信号の周波数は周波数ｆｒ１となる。また、放射部１０４から周波数ｆｒ２の電磁波が放射されているときは、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄが反射波と混合する信号の周波数は周波数ｆｒ２となる。また、放射部１０４から周波数ｆｒ３の電磁波が放射されているときは、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄが反射波と混合する信号の周波数は周波数ｆｒ３となる。
【００４５】
尚、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄによって生成された信号は、それぞれの混合部が取得した信号の差周波数を有する信号（ビート周波数信号）となる。
【００４６】
第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄは、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄによって生成された信号の内、制御処理部１０９から指示される第１の測定方式に適した周波数帯域の信号のみをそれぞれ通過させる。尚、第１の測定方式に適した周波数帯域とは、放射部１０４から放射された電磁波が対象物で反射されることによって生じるドップラーシフトのシフト量の範囲の他に、最大測定範囲、距離分解能及び速度分解能などを考慮して予め定められる周波数帯域、或いは、相対的に狭い狭帯域であってもよい。
【００４７】
制御処理部１０９は、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄを通過した信号に対してそれぞれＡ／Ｄ変換処理した後、ＩＱ検波（直交検波）やＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理をする。
【００４８】
より詳細には、制御処理部１０９は、Ａ／Ｄ変換処理をした信号の内、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ及び第２の可変帯域制限フィルタ１０８ｂをそれぞれ通過した第１の信号の組に基づいてＩＱ検波をし、ＩＱ検波することによって得られた信号に対してＦＦＴ処理をする。また、制御処理部１０９は、Ａ／Ｄ変換処理をした信号の内、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ｃ及び第２の可変帯域制限フィルタ１０８ｄをそれぞれ通過した第２の信号の組に基づいてＩＱ検波をし、ＩＱ検波することによって得られた信号に対してＦＦＴ処理をする。そして、制御処理部１０９は、これらの処理結果に基づいて、さらに演算処理をすることにより対象物との相対距離、相対速度及び対象物が存在する方向をそれぞれ測定する。
【００４９】
尚、制御処理部１０９は、上述した第１及び第２の信号の組のそれぞれに対して、従来から知られている２次元ＦＦＴ処理などをすることによっても、上述したようにそれぞれの組に対してＩＱ検波をすることによって得られた信号に対してＦＦＴ処理をしたときと同じ処理結果を得ることができる。このように同じ処理結果が得られることは、第２の測定方式で測定をするときも同様である。
【００５０】
第１の測定方式における対象物との相対距離、相対速度及び対象物が存在する方向の内、対象物との相対距離を測定するための制御処理部１０９の演算処理について説明をする。
【００５１】
本実施形態に係るレーダー装置１は、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂの２つの受信部を備えている。第１の測定方式における相対距離の測定方法では、レーダー装置１が備えている受信部の内、いずれか一方の受信部のみによって受信された反射波に基づいて相対距離を測定することができる。本実施形態の説明では、第１の受信部１０５ａによって受信された反射波に基づいて相対速度を測定する場合を一例として説明する。
【００５２】
第１の測定方式において対象物との相対距離を測定するための制御処理部１０９の演算処理について説明をするために、第１の受信部１０５ａによって受信される反射波について始めに説明をする。第１の測定方式において、周波数ｆｒ１及びｆｒ２の電磁波が対象物で反射し、第１の受信部１０５ａにおいて受信される反射波の一例を示す数式が、それぞれ式（１）及び式（２）である。
【００５３】
【数１】
0005552212.tif 000002
【数２】
0005552212.tif 000003
【００５４】
上記式（１）及び式（２）において、Ｖｆｒ１及びＶｆｒ２が、それぞれ周波数ｆｒ１及び周波数ｆｒ２で放射された電磁波が対象物で反射した反射波の一例を示す。また、Ｒは対象物との相対距離である。また、ｆｄ１及びｆｄ２は、それぞれ周波数ｆｒ１及びｆｒ２で放射された電磁波が対象物で反射した反射波のドップラー周波数である。そして、ｃは光速である。
【００５５】
第１の混合部１０７ａ及び第２の混合部１０７ｂは、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによって受信された反射波と、分岐部１０３から分配された信号や９０度移相部１０６によって生成された信号とを混合する。
【００５６】
より具体的には、第１の混合部１０７ａは、放射部１０４から周波数ｆｒ１の電磁波が放射されているとき、分岐部１０３によって分配される周波数ｆｒ１の信号と、周波数ｆｒ１の信号に対する反射波Ｖｆｒ１とを混合した信号を生成する。また、第２の混合部１０７ｂは、放射部１０４から周波数ｆｒ１の電磁波が放射されているとき、９０度移相部１０６によって生成された信号（周波数ｆｒ１）と、周波数ｆｒ１の信号に対する反射波Ｖｆｒ１とを混合した信号を生成する。一方、第１の混合部１０７ａは、放射部１０４から周波数ｆｒ２の電磁波が放射されているとき、分岐部１０３によって分配される周波数ｆｒ２の信号と、周波数ｆｒ２の信号に対する反射波Ｖｆｒ２とを混合した信号を生成する。また、第２の混合部１０７ｂは、放射部１０４から周波数ｆｒ２の電磁波が放射されているとき、９０度移相部１０６によって生成された信号（周波数ｆｒ２）と、周波数ｆｒ２の信号に対する反射波Ｖｆｒ２とを混合した信号を生成する。
【００５７】
周波数ｆｒ１及び周波数ｆｒ２の電磁波が放射されているそれぞれのときにおいて、第１の混合部１０７ａによって生成された信号の低周波成分を示す数式の一例が、それぞれ式（３）及び式（４）である。
【００５８】
【数３】
0005552212.tif 000004
【数４】
0005552212.tif 000005
【００５９】
式（３）の信号Ｖｄ１は、放射部１０４から周波数ｆｒ１の電磁波が放射されているときに第１の混合部１０７ａによって生成された信号を示す。そして、式（４）の信号Ｖｄ２は、放射部１０４から周波数ｆｒ２の電磁波が放射されているときに第１の混合部１０７ａによって生成された信号を示す。尚、第２の混合部１０７ｂによって生成される信号の数式の一例も同様に式（３）及び式（４）で示される。ただし、本実施形態では、第１の混合部１０７ａが分岐部１０３から分岐された信号と反射波とを混合するのに対して、第２の混合部１０７ｂは９０度移相部１０６によって生成された信号と反射波とを混合する点が異なる。しかしながら、制御処理部１０９は、この異なる点も考慮した上で後述するＦＦＴ処理をするため、誤った測定結果を得ることはない。
【００６０】
信号Ｖｄ１と信号Ｖｄ２との位相差は、式（３）及び式（４）から導くことができる。信号Ｖｄ１と信号Ｖｄ２との位相差を示す数式の一例を式（５）として示す。尚、式（５）は、式（３）及び式（４）におけるドップラー周波数ｆｄ１とドップラー周波数ｆｄ２とがほぼ等しいと見なすことにより導出される。ドップラー周波数ｆｄ１とドップラー周波数ｆｄ２とがほぼ等しいと見なせる理由は、ｆｄ１／ｆｄ２＝ｆｒ１／ｆｒ２であり、ｆｒ１とｆｒ２との差は、各々の値と比較して十分に小さいため、略等しいと考えることができるからである。
【００６１】
【数５】
0005552212.tif 000006
【００６２】
そして、式（５）を変形することによって以下に示す式（６）を導出することができる。
【００６３】
【数６】
0005552212.tif 000007
式（６）から明らかなように、信号Ｖｄ１と信号Ｖｄ２との位相差Δφを求めることができれば、対象物との相対距離Ｒを測定することができる。
【００６４】
位相差Δφは、第１の混合部１０７ａ及び第２の混合部１０７ｂによってそれぞれ混合された信号に基づいてＩＱ検波及びＦＦＴ処理をすることにより求めることができる。より詳細には、制御処理部１０９は、周波数ｆｒ１の信号が放射部１０４から放射されている期間において、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ及び第２の可変帯域制限フィルタ１０８ｂをそれぞれ通過した信号に基づいてＩＱ検波及びＦＦＴ処理をすることにより、信号Ｖｄ１の位相を求める。ここで、信号Ｖｄ１の位相を位相φ１とする。さらに、制御処理部１０９は、周波数ｆｒ２の信号が放射部１０４から放射されている期間において、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ及び第２の可変帯域制限フィルタ１０８ｂをそれぞれ通過した信号に基づいてＩＱ検波及びＦＦＴ処理をすることにより、信号Ｖｄ２の位相を求める。ここで、信号Ｖｄ２の位相を位相φ２とする。制御処理部１０９は、位相φ１と位相φ２との差を、上述した位相差Δφとして算出する。そして、算出した位相差Δφを式（６）に代入することにより対象物との相対距離を演算して測定する。
【００６５】
制御処理部１０９は、信号Ｖｄ１と信号Ｖｄ２との位相差Δφを求めるときと同様に、周波数ｆｒ２の電磁波に対する反射波及び周波数ｆｒ３の電磁波に対する反射波に基づいてそれぞれ生成された２つの信号の位相差を算出することによっても対象物との相対距離を測定することができる。また、周波数ｆｒ１の電磁波に対する反射波及び周波数ｆｒ３の電磁波に対する反射波に基づいてそれぞれ生成された２つの信号の位相差を算出することによっても対象物との相対距離を測定することができる。以下、周波数ｆｒ１の電磁波に対する反射波及び周波数ｆｒ２の電磁波に対する反射波に基づいてそれぞれ生成された信号の位相差をΔφ１、周波数ｆｒ２の電磁波に対する反射波及び周波数ｆｒ３の電磁波に対する反射波に基づいてそれぞれ生成された信号の位相差をΔφ２、周波数ｆｒ１の電磁波に対する反射波及び周波数ｆｒ３の電磁波に対する反射波に基づいてそれぞれ生成された信号の位相差をΔφ３とする。また、位相差Δφ１〜Δφ３を用いて求めた相対距離をそれぞれ相対距離Ｒ１〜Ｒ３とする。
【００６６】
制御処理部１０９は、図２に示すように放射部１０４から放射される電磁波の周波数を切り換えながら、上述した相対距離Ｒ１〜Ｒ３をそれぞれ求める。そして、制御処理部１０９は、相対距離Ｒ１〜Ｒ３を平均した相対距離を算出し、平均した相対距離を対象物とのより正確な相対距離とする。これが、第１の測定方式における対象物との相対距離の測定の方法の説明である。次に、第１の測定方式における対象物との相対速度の測定の方法を説明する。
【００６７】
第１の測定方式では、以下に示す式（７）によって対象物との相対速度を測定することができる。
【００６８】
【数７】
0005552212.tif 000008
【００６９】
式（７）から明らかなように、ドップラー周波数ｆｄ１又はドップラー周波数ｆｄ２を求めることができれば対象物との相対速度を測定することができる。ドップラー周波数ｆｄ１及びドップラー周波数ｆｄ２は、上述した信号Ｖｄ１及び信号Ｖｄ２に対してそれぞれＦＦＴ処理をすることにより求めることができる。より詳細には、制御処理部１０９は、ＩＱ検波をした信号Ｖｄ１及び信号Ｖｄ２に対してそれぞれＦＦＴ処理をしてドップラー周波数ｆｄ１又はドップラー周波数ｆｄ２を求める。そして、制御処理部１０９は、求めたドップラー周波数ｆｄ１又はドップラー周波数ｆｄ２を式（７）に代入して対象物との相対速度を測定する。
【００７０】
以上が、第１の測定方式における対象物との相対距離及び相対速度の測定方法の説明である。尚、制御処理部１０９が、第１の測定方式で相対速度を測定するときにおいて、ドップラー周波数を求めるためのＩＱ検波をした信号Ｖｄ１及びＶｄ２として、第１の測定方式において相対距離を測定するときにＩＱ検波をした信号をそれぞれ用いてもよいことは言うまでもない。
【００７１】
また、上述した対象物との相対距離及び相対速度の測定方法は、一般的に、ＦＳＫ方式と呼ばれることもある。ただし、第１の測定方式として用いることができる方法は、ＦＳＫ方式に限られるものではなく、ＦＭ−ＣＷ方式、或いは、２周波ＣＷ方式を用いて対象物との相対距離や相対速度などを測定してもよい。
【００７２】
また、上述したドップラー周波数ｆｄ１及びドップラー周波数ｆｄ２は、それぞれ周波数ｆｒ１及び周波数ｆｒ２の電磁波が放射部１０４から放射されているときにおける反射波に基づいて生成された信号Ｖｄ１及びＶｄ２のドップラー周波数である。これと同様に、制御処理部１０９は、第１の測定方式による測定時において、周波数ｆｒ３の電磁波が放射部１０４から放射されているときにおける反射波に基づいて生成された信号のドップラー周波数を用いても対象物との相対速度を求めることができるのは言うまでもない。
【００７３】
また、上述した第１の測定方式における相対距離及び相対速度の測定の方法では、周波数ｆｒ１と周波数ｆｒ２との周波数差及び周波数ｆｒ２と周波数ｆｒ３との周波数差をそれぞれ数百ｋＨｚまで縮めたとしても、数百メートルの広い範囲を最大測定範囲とすることができる。周波数差を縮めることができるということは、基準信号発生部１０１によって生成された基準信号を変調部１０２によって変調するときに必要となるＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）の発振可能な周波数帯域が狭くてもよいことを示す。そして、発振可能な周波数帯域が狭いＶＣＯは一般的に低コストで実現することができる。つまり、上述した第１の測定方式における相対距離及び相対速度の測定の方法によれば、低コストで最大測定範囲の広い測定をすることも可能である。
【００７４】
次に、第１の測定方式における対象物が存在する方向の測定方法について説明をする。図３は、第１の測定方式における対象物が存在する方向を測定するときの方法を説明する図である。尚、図３には、図１に示すブロック図の一部を引用している。また、第１の測定方式では、上述したように３つの周波数（ｆｒ１、ｆｒ２及びｆｒ３）を切り換えながら電磁波を放射して測定をするが、以下の説明では、説明の便宜のため、１つの周波数ｆｒ１の電磁波を放射している期間において対象物が存在する方向を測定する場合を一例として説明する。
【００７５】
放射部１０４から放射された周波数ｆｒ１の電磁波が対象物で反射した反射波は、図３に示すように第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信される。第１の受信部１０５ａによって受信される反射波をＲｆ１とし、第２の受信部１０５ｂによって受信される反射波をＲｆ２とする。
【００７６】
ここで、図３に示すように角度ψの方向から反射波が到来する、すなわち、角度ψの方向に対象物が存在すると仮定すると、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂのそれぞれから対象物までの距離には、距離ｂだけ差が生じる。したがって、第１の受信部１０５ａによって受信される反射波Ｒｆ１と第２の受信部１０５ｂによって受信される反射波Ｒｆ２との間には、距離ｂに応じた位相差、換言すれば、第１の受信部１０５ａと第２の受信部１０５ｂとの間隔ｄに応じた位相差が生じる。この位相差を位相差Δθとする。そして、位相差Δθを求めることができれば、以下に示す式（８）により、角度ψ、すなわち、対象物が存在する方向を算出して測定することができる。
【００７７】
【数８】
0005552212.tif 000009
【００７８】
この位相差Δθは、反射波Ｒｆ１と反射波Ｒｆ２に対してそれぞれＩＱ検波及びＦＦＴ処理をすることによって求めることができる。反射波Ｒｆ１と反射波Ｒｆ２に対するＩＱ検波は、９０度移相部１０６及び第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄを用いてすることができる。
【００７９】
より詳細には、上述したように第１の混合部１０７ａは、反射波Ｒｆ１と分岐部１０３によって分配された周波数ｆｒ１の信号とを混合した信号を生成する。また、第２の混合部１０７ｂは、反射波Ｒｆ１と９０度移相部１０６によって生成された信号（周波数ｆｒ１）とを混合した信号を生成する。また、第３の混合部１０７ｃは、反射波Ｒｆ２と分岐部１０３によって分配された周波数ｆｒ１の信号とを混合した信号を生成する。また、第４の混合部１０７ｄは、反射波Ｒｆ２と９０度移相部１０６によって生成された信号（周波数ｆｒ１）とを混合した信号を生成する。
【００８０】
そして、制御処理部１０９は、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄのそれぞれによって生成された信号を第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄをそれぞれ介して取得する。そして、制御処理部１０９は、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄからなる回路を介して反射波Ｒｆ１及び反射波Ｒｆ２に基づいてそれぞれ生成された信号を取得し、取得した信号に基づいて上述したようにＩＱ検波及びＦＦＴ処理をすることにより、位相差Δθを求める。そして、制御処理部１０９は、求めた位相差Δθを式（８）に代入して、対象物が存在する方向を算出して測定する。
【００８１】
以上が、第１の測定方式において、対象物が存在する方向を測定する方法の説明である。尚、上述した第１の測定方式において対象物の存在する方向を測定する方法の説明では、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信された反射波の位相差に基づいて、対象物の存在する方向を測定するものとした。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１は、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信された反射波のレベルの差に基づいて、対象物の存在する方向を測定してもよい。
【００８２】
また、上述した第１の測定方式における対象物が存在する方向を測定する方法では、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂの２つの受信部によって受信された反射波に基づいて測定する場合を一例として説明した。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１において対象物が存在する方向を測定するときには、３以上の複数の受信部を用いて、対象物が存在する方向を測定してもよい。
【００８３】
次に、本実施形態に係るレーダー装置１に用いられる第２の測定方式について説明をする。図４は、第２の測定方式において、レーダー装置１が対象物との相対位置及び相対速度をそれぞれ測定するための動作を説明するタイミングチャートである。より詳細には、図４（ａ）は、放射部１０４が間欠的な波形の電磁波を放射するタイミングを示す。図４（ｂ）は、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへの信号の分配タイミングを示す。図４（ｃ）は、第１の受信部１０５ａ又は第２の受信部１０５ｂが反射波を受信するタイミングの一例を示す。図４（ｄ）は、分岐部１０３によって分配された信号と、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂの少なくともいずれか一方によって受信された反射波とをそれぞれ混合することによって生成された信号のレベル（相関）を示す。
【００８４】
レーダー装置１が第２の測定方式で測定するときの電磁波を放射するための動作について説明をする。基準信号発生部１０１は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じて、第２の測定方式における搬送波の周波数として予め定められた周波数の基準信号を生成する。
【００８５】
変調部１０２は、第２の測定方式による測定をしているときは、制御処理部１０９の指示に応じて、基準信号発生部１０１によって生成された基準信号を変調せずに分岐部１０３へ伝送する。
【００８６】
分岐部１０３は、図４（ａ）に示すように、制御処理部１０９から与えられる指示に応じて、変調部１０２から伝送される信号を、放射間隔Ｈｋの開始タイミングが到来する度に間隔Ｐｈで放射部１０４に分配する。尚、放射部１０４に分配される基準信号を図４（ａ）に示すように間欠的な波形にするためには、分岐部１０３の内部に設けられている基準信号の伝送経路上にスイッチング回路を組み込み、制御処理部１０９からの指示に応じて、分岐部１０３が当該スイッチング回路の開状態と閉状態とを図４（ａ）に示すタイミングと間隔で切り換えることにより、連続的な波形の基準信号を間欠的に放射部１０４へ伝送してもよい。また、予め定められたタイミングで生成される矩形パルスやガウスパルスと基準信号とを混合することにより間欠的な波形の信号を生成してもよい。
【００８７】
放射部１０４は、分岐部１０３から信号を分配される度に、分配された信号を電磁波として放射する。これにより、図４（ａ）に示すタイミング（放射間隔Ｈｋの開始タイミング）と間隔Ｐｈで、間欠的な波形の電磁波が放射部１０４から放射される。
【００８８】
次に、レーダー装置１が第２の測定方式による測定時において反射波を受信するときの動作について説明をする。放射部１０４から放射された電磁波が対象物で反射した反射波は、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信される。
【００８９】
分岐部１０３は、制御処理部１０９から与えられる指示に応じて、図４（ｂ）に示すように時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４のそれぞれの開始タイミングが到来したとき、予め定められた間隔Ｂｈで変調部１０２によって生成された信号を９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへそれぞれ分配する。
【００９０】
時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４は、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ繰り返し分配される信号が、放射部１０４から電磁波が放射される度に長くなるようにそれぞれ予め定められている。より具体的には、始めに９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号が分配されるタイミングは、放射部１０４から電磁波が放射される開始タイミング、すなわち、間隔Ｐｈの開始タイミングから時間差ｔｄ１が経過したときである。そして、２度目に９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号が分配されるタイミングは、間隔Ｐｈの開始タイミングから時間差ｔｄ２が経過したときである。この時間差ｔｄ２は、時間差ｔｄ１の２倍の長さとなる。そして、３度目に９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号が分配されるタイミングは、間隔Ｐｈの開始タイミングから時間差ｔｄ３が経過したときである。この時間差ｔｄ３は、時間差ｔｄ１の３倍の長さとなる。そして、４度目に９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号が分配されるタイミングは、間隔Ｐｈの開始タイミングから時間差ｔｄ４が経過したときである。この時間差ｔｄ４は、時間差ｔｄ１の４倍の長さとなる。
【００９１】
そして、５度目に９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号が分配されるタイミングは、間隔Ｐｈの開始タイミングから時間差ｔｄ１になる。すなわち、放射部１０４へ信号が４度分配されると、次の時間差は、始めの時間差ｔｄ１となる。つまり、本実施形態に係るレーダー装置１は、一例として、第２の測定方式による測定時に、４度の電磁波の放射と、４度の９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへの信号の分配とをするのに必要な期間を１つの周期Ｔとして、当該周期Ｔにおける動作を繰り返す。尚、分岐部１０３が、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第２の混合部１０７ｃへ信号を分配するタイミングを図４（ｂ）に示すように変化させる理由については後述する。
【００９２】
９０度移相部１０６は、分岐部１０３によって分配される信号の位相を９０度だけずらした信号を生成する。
【００９３】
第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄのそれぞれは、反射波と分岐部１０３によって分配される信号とを混合した信号を生成する。尚、以下の説明では、上述した１つの周期Ｔにおいて、２度目に放射部１０４へ信号を分配してから、時間差ｔｄ２が経過したときに、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによって対象物で反射した反射波が受信されるものとして説明を続ける。
【００９４】
第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄは、それぞれ第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄによって生成された信号の内、制御処理部１０９から指示され、予め定められた第２の測定方式に適した周波数帯域の信号のみを通過させる。
【００９５】
制御処理部１０９は、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄを通過した信号を取得してＡ／Ｄ変換処理をする。そして、制御処理部１０９は、この処理結果を用いて、第１の測定方式とは異なる処理をさらにすることにより、第２の測定方式で対象物との相対位置、相対速度及び対象物が存在する方向をそれぞれ測定する。
【００９６】
次に、第２の測定方式において対象物との相対距離を測定するための制御処理部１０９の演算処理について説明する。尚、第２の測定方式において対象物との相対速度及び対象物が存在する方向を測定するための制御処理部１０９の演算処理については後述する。
【００９７】
第２の測定方式では、電磁波が１度放射されてから当該電磁波の反射波を受信するまでの時間に基づいて対象物との相対距離を測定する。この時間をΔｔｄとしたときに、対象物との相対距離を求めるための数式の一例を式（９）として以下に示す。
【００９８】
【数９】
0005552212.tif 000010
【００９９】
本実施形態では、時間Δｔｄを求めるために、分岐部１０３が、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号を分配するタイミングを上述したように時間差ｔｄ１〜ｔｄ４へそれぞれ変化させる。この理由について説明する。
【０１００】
本実施形態に係るレーダー装置１では、上述したように分岐部１０３によって分配される信号と、第１の受信部１０５ａ及び第１の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信された反射波とをそれぞれ混合した信号が、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄによって生成される。したがって、分岐部１０３から第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄが、分岐部１０３によって分配された信号を取得するタイミングと対象物で反射した反射波を取得するタイミングとが一致したときにのみ、それぞれの混合部によって生成される信号のレベルが、互いのタイミングが一致しないときよりも高くなる。つまり、第１の混合部１０７ａ〜第４の混合部１０７ｄによって生成され、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄから制御処理部１０９へ通過した信号のレベルが予め定めた閾値よりも高いとき、制御処理部１０９は対象物で反射した反射波を受信したと判断することができる。
【０１０１】
そして、対象物で反射した反射波を受信するタイミング、すなわち、制御処理部１０９へ通過した信号のレベルが予め定めた閾値よりも高くなるタイミングは、放射部１０４によって電磁波が放射されてから、９０度移相部１０６、第１の混合部１０７ａ及び第３の混合部１０７ｃへ信号が分配されるタイミング、すなわち、間隔Ｐｈの開始タイミングからいずれかの時間差ｔｄ１〜ｔｄ４が経過したときである。また、間隔Ｐｈの開始タイミングは、放射部１０４から電磁波が放射されるタイミングである。したがって、上述した時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４の内、対象物で反射した反射波を受信したタイミングと一致する時間差は、電磁波が放射されてから対象物で反射した反射波を受信するまでの時間となる。つまり、制御処理部１０９は、対象物で反射した反射波を受信したと判断したときの時間差を時間差ｔｄ１〜ｔｄ４の中から特定し、特定した時間差を上記時間Δｔｄとして、式（９）を用いて対象物との相対距離を測定する。
【０１０２】
上述した説明では、時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４は、１つの周期Ｔにおいて時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４まで順番に変化すると、次の周期Ｔでは再び時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４まで順番に変化することを説明した。そして、第２の測定方式では、これらの時間差の内、反射波を受信したと判断したタイミングと一致する時間差から対象物との相対距離を求める。すなわち、これらの時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４は、それぞれ対象物との相対距離に対応している。以下、上述した時間差にそれぞれ対応する相対距離をレンジビンと称する。そして、上述した１つの周期Ｔにおいて、時間差を変化させながら対象物との相対距離を測定するということは、これらの時間差にそれぞれ対応するレンジビンをレーダー装置１に近いレンジビンから順番に走査することになる。したがって、本実施形態に係るレーダー装置１は、１つの周期Ｔにおいて、測定範囲に含まれる全てのレンジビンを最小測定距離から最大測定距離までそれぞれ順番に１度走査して、対象物との相対距離を測定する動作を繰り返している。また、１つのレンジビンの長さが、レーダー装置１の第２の測定方式における相対距離の分解能に相当する。
【０１０３】
以上が、第２の測定方式における対象物との相対距離の測定方法の説明である。尚、この測定方法は、一般的に、パルスドップラー方式と呼ばれることもある。また、本実施形態に係るレーダー装置１では、第２の測定方式による測定時に、一般的に知られているＰＳＫ方式を用いて対象物の相対距離を測定してもよい。また、上述した説明では、時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４の長さは、それぞれ間隔Ｐｈの長さ（間隔Ｂｈの長さ）の整数倍である場合を一例として説明した。しかしながら、時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４の長さは、間隔Ｐｈの長さ（間隔Ｂｈの長さ）の整数倍に限られるものではなく、ある定数の整数倍としてもよい。時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４の長さがより短くなるような定数を選ぶことにより測定範囲に含まれるレンジビンの数が多くなり、相対距離の分解能が高くなる。
【０１０４】
次に、第２の測定方式における対象物との相対速度の測定方法を図４を参照しながら説明する。図４には、レーダー装置１の動作の内、２つの周期Ｔにおけるレーダー装置１の動作を示している。そして、図４（ｄ）は、それぞれの放射間隔Ｈｋにおいて、２つ目のレンジビンに対応する時間に反射波を受信する相対距離に対象物が存在する場合を一例として示している。すなわち、図４（ｄ）に示す期間において、制御処理部１０９は反射波を受信したことを２度だけ判断する。以下、制御処理部１０９によって受信したと判断された反射波をそれぞれ１度目に受信した反射波及び２度目に受信した反射波と記載する。第２の測定方式において、１度目に受信した反射波と２度目に受信した反射波とに基づいて相対速度を測定するための数式の一例を、式（１０）に示す。
【０１０５】
【数１０】
0005552212.tif 000011
【０１０６】
式（１０）において、Δξは１度目に受信した反射波の位相と２度目に受信した反射波の位相との位相差を示す。また、Δｔｖは１度目に反射波を受信してから２度目に反射波を受信するまでの時間を示す。制御処理部１０９は、１度目に受信した反射波に基づく信号をＡ／Ｄ変換した後、ＩＱ検波及びＦＦＴ処理をして１度目に受信した反射波の位相を求める。そして、制御処理部１０９は、２度目に受信した反射波に基づく信号をＡ／Ｄ変換をした後、ＩＱ検波及びＦＦＴ処理をして２度目に受信した反射波の位相を求める。制御処理部１０９は、１度目に受信した反射波の位相と２度目に受信した反射波の位相との位相差Δξを求める。さらに、制御処理部１０９は、１度目の反射波を受信した時間と２度目に反射波を受信した時間との時間差Δｔｖを求める。そして、制御処理部１０９は、求めた位相差Δξと時間差Δｔｖとを式（１０）に代入することにより、対象物との相対速度を算出して測定する。
【０１０７】
以上が、第２の測定方式における対象物との相対速度を測定する方法の説明である。この方法によれば、反射波を少なくとも２度受信することにより対象物との相対速度を測定することができるため、測定時間を短縮することができる。尚、この対象物との相対速度を測定する方法は、一般的に、パルスペア方式と呼ばれることもある。また、第２の測定方式でも、前述の第１の測定方式と同様の構成を用いるので、第１の測定方式と同様にＩＱ検波をすることが可能である。本実施形態では、第２の測定方式でもＩＱ検波をするため、ドップラー周波数成分に含まれる正負の周波数成分の符号の内、実際の対象物との相対速度に対応する成分の符号を特定することができる。すなわち、第２の測定方式における対象物との相対速度の測定方法では、相対速度の測定だけでなく、対象物がレーダー装置１に対して近づいているか、又は、遠ざかっているかの判断を同時にすることができる。
【０１０８】
次に、第２の測定方式における対象物が存在する方向を測定する方法を説明する。第２の測定方式では、図４（ａ）に示すように間欠的な波形の電磁波を放射部１０４から放射して測定をする。そして、放射部１０４から放射される電磁波は、基準信号発生部１０１によって生成される基準信号の一部の波形を有する間欠的な波形の信号である。つまり、第２の測定方式において放射部１０４から放射される電磁波は、第１の測定方式において放射部１０４から放射される電磁波と同様に位相を有する信号である。したがって、本実施形態では、第２の測定方式において対象物が存在する方向を測定する方法としては、第１の測定方式において対象物が存在する方向を測定する方法と同様の方法を用いるものとする。すなわち、１つのレンジビンの走査をする度に第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによってそれぞれ受信される反射波に基づいて、第１の測定方式と同様の方法で対象物の存在する方向を測定する。尚、第２の測定方式において、上述したように間欠的な波形の信号を用いて対象物の存在する方向を測定する方法は、一般的に、位相比較モノパルス方式と呼ばれることもある。
【０１０９】
以上が、第２の測定方式において、対象物との相対位置及び相対速度を測定する方法の説明である。尚、この説明では、最小測定距離から最大測定距離までの測定範囲を４つのレンジビンに分割して走査する場合を一例として説明した。しかしながら、本実施形態では、測定範囲内のレンジビンの数は、必ずしも４でなくともよく、３以下であってもよいし、５以上であってもよい。測定範囲内のレンジビンの数を増やすと、レンジビンの長さを短くすることになるので距離分解能の高い測定をすることができる。しかしながら、測定範囲内のレンジビンの数を増やすと、１つの周期における走査回数が増大するため、測定範囲内の全てのレンジビンを１度走査するのに要する時間が増大する。したがって、本実施形態に係るレーダー装置１の設計者などが好ましいと考える測定期間に応じて、レンジビンの数や測定範囲の広さを予め定めてもよい。
【０１１０】
また、上述した間隔Ｐｈ及び間隔Ｂｈを本実施形態に係るレーダー装置１の設計者などが定める測定期間に応じて自由に予め定めてもよい。
【０１１１】
また、上述した第２の測定方式における相対速度を測定する方法では、１度目に電磁波を放射してから２度目に電磁波を放射するまでの期間、すなわち、上述した放射間隔Ｈｋの長さに比例して速度の測定精度が変化する。したがって、第２の測定方式における上述した放射間隔Ｈｋを必要な相対速度の測定精度に応じて定めてもよい。ただし、第２の測定方式では、放射間隔Ｈｋを長くしすぎると、測定可能な最大相対速度の範囲が狭くなることもある。したがって、必要な相対速度の測定精度及び最大相対速度の測定範囲を考慮して、上述した第２の測定方式における放射間隔Ｈｋを予め定めてもよい。相対速度の測定精度及び最大相対速度の測定範囲をそれぞれ予め定めるときの放射間隔Ｈｋの具体的な一例としては、１０μｓｅｃが挙げられる。また、第２の測定方式において、相対速度を複数回測定した後、測定した相対速度の平均値を算出して、より正確な相対速度としてもよい。
【０１１２】
また、上述した第２の測定方式では、放射部１０４から放射される電磁波として１度の放射時間が極めて短い電磁波、すなわち、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）の電磁波を用いて測定をしてもよい。これにより、測定可能な相対距離の最短測定距離を短くすることができ、且つ、距離分解能を細かくすることができる。本発明において用いられるＵＷＢの電磁波の定義の一つとしては、比帯域幅（信号レベルが１０［ｄＢ］以上となる帯域幅÷当該帯域幅の中心周波数）が２０％以上、或いは、帯域幅が５００［ＭＨｚ］以上という定義が一例としてあげられる。ただし、他の定義によってＵＷＢとして定義される電磁波を用いてもよい。
【０１１３】
また、１度の放射時間が極めて短い電磁波を生成する方法として、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling：低電圧差動信号）を用いてもよい。これにより、一般的に知られているコモンモードノイズを低減することができる。
【０１１４】
また、上述した第２の測定方式の説明では、反射波を受信したか否かを、分配された信号及び受信した反射波を混合した信号と予め定められた閾値とを比較して判断する場合を一例として説明した。これによれば、操作するレンジビンに対応する時間差（上記説明では、時間差ｔｄ１〜時間差ｔｄ４）のそれぞれが到来したときに、制御処理部１０９が取得した信号のＡ／Ｄ変換を開始するマッチドフィルタ方式を用いて反射波を受信したか否かを判断することができる。これにより、サンプリングレートが相対的に低いＡ／Ｄ変換器を用いて精度及びＳＮ比のよい測定をすることができる。サンプリングレートが相対的に高いＡ／Ｄ変換器は、一般的にコストが高くなるため、一般的に知られているマッチドフィルタ方式を用いることにより、本実施形態に係るレーダー装置１を低コストなＡ／Ｄ変換器を用いて実現することができる。
【０１１５】
ただし、本実施形態に係るレーダー装置１において、反射波を受信したか否かを判断するために用いることができる方法は、マッチドフィルタ方式に限られるものではなく、一般的に知られている高速等価サンプリング方式を用いてもよい。また、可能であれば、高速なサンプリングレートでＡ／Ｄ変換することができるＡ／Ｄ変換器を用いて、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによって受信された反射波を第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄを介して制御処理部１０９が取得し、取得した信号を直接Ａ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換された信号の立ち上がりエッジを検出することにより反射波を受信したか否かを判断してもよい。
【０１１６】
また、直接Ａ／Ｄ変換した信号のレベルと予め定められた閾値とを比較することにより、反射波を受信したか否かを判断する方法では、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄによって制限される周波数帯域の幅に応じて相対距離の測定精度が変化する場合がある。したがって、この場合には、第２の測定方式において第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄが制限する周波数帯域の幅を必要な相対距離の測定精度に応じて定めてもよい。
【０１１７】
また、上述した第１の測定方式及び第２の測定方式における対象物が存在する方向を測定するときに用いることができる測定方式は、上述した説明の方式に限られるものではない。対象物が存在する方向を測定する他の方法としては、一般的に知られているビームスキャン方式を一例として挙げることができる。これにより、複数の対象物がほぼ同一の相対距離に存在したときに対象物が存在する方向の測定結果に生じる誤差を低減することができる。
【０１１８】
第２の測定方式における対象物が存在する方向を測定する方法では、第１の受信部１０５ａによって受信される反射波Ｒｆ１と第２の受信部１０５ｂによって受信される反射波Ｒｆ２との間に生じる距離ｂに応じた位相差、すなわち、第１の受信部１０５ａと第２の受信部１０５ｂとの間隔ｄに応じた位相差に基づいて対象物が存在する方向を測定する。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１では、第１の受信部１０５ａによって受信される反射波Ｒｆ１と第２の受信部１０５ｂによって受信される反射波Ｒｆ２との間で距離ｂに応じて生じるレベルの差、すなわち、第１の受信部１０５ａと第２の受信部１０５ｂとの間隔ｄに応じて生じるレベルの差に基づいて対象物が存在する方向を測定してもよい。この方法は、一般的に、振幅比較モノパルス方式と呼ばれることもある。
【０１１９】
さらに、上述した第１の測定方式及び第２の測定方式における対象物が存在する方向を測定する方法では、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂの２つの受信部（複数の受信部）によって受信された反射波に基づいて測定する場合を一例として説明した。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１において対象物が存在する方向を測定するときには、３以上の複数の受信部を用いて、フェイズドアレー方式やＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ：デジタルビームフォーミング）方式などによって、対象物が存在する方向を測定してもよい。また、複数の受信部を用いて上述した位相比較モノパルス方式又は振幅比較モノパルス方式（第１の測定方式では、複数の受信部によって受信されたそれぞれの反射波のレベル差又は位相差に基づく測定方式）による測定をしてもよい。
【０１２０】
また、第１の測定方式及び第２の測定方式による測定時において、対象物との相対距離、相対速度及び対象物が存在する方向の測定は、どのような順番で測定してもよい。
【０１２１】
以上が、本実施形態に係る第１の測定方式及び第２の測定方式の説明である。次に、本実施形態に係る制御処理部１０９が、第１の測定方式を用いて対象物との相対位置及び相対速度を測定し、第１の測定方式による測定結果に基づいて対象物の近傍の再測定範囲を決定し、決定した再測定範囲を第１の測定方式よりも分解能の高い第２の測定方式を用いて測定する方法について説明する。
【０１２２】
まず始めに、上述した再測定範囲を決定するための制御処理部１０９の動作について説明する。図５は、レーダー装置１を搭載した車両Ｒｓの前方の測定範囲内に対象物Ｂ及びＳが存在する場合を一例として示す図である。また、図５において、対象物Ｂは車両Ｒｓに近づいている、すなわち、対象物Ｂと車両Ｒｓとの相対速度の符号が負であると仮定する。また、図５において、対象物Ｓは車両Ｒｓから遠ざかっている、すなわち、対象物Ｓと車両Ｒｓとの相対速度の符号が正であると仮定する。
【０１２３】
図６は、図５に示す仮定の下で、第１の測定方式で対象物との相対距離を測定するときにおいて、第１の受信部１０５ａ又は第２の受信部１０５ｂのいずれか一方によって反射波が受信されたときに、制御処理部１０９が、第１の混合部１０７ａ及び第２の混合部１０７ｂによってそれぞれ生成された信号に基づいてＩＱ検波することによって得られた信号をＦＦＴ処理することによって得られたスペクトラムの一例を示す図である。より詳細には、図６（ａ）は、１つ目の周波数ｆｒ１の電磁波に対する反射波を受信したときに、制御処理部１０９が、ＩＱ検波することによって得られた信号をＦＦＴ処理することによって得られたスペクトラムの一例を示す図である。そして、図６（ｂ）は、２つ目の周波数ｆｒ２の電磁波に対する反射波を受信したときに、制御処理部１０９が、ＩＱ検波することによって得られた信号をＦＦＴ処理することによって得られたスペクトラムの一例を示す図である。図６に示すスペクトラムは、それぞれ第１の受信部１０５ａ又は第２の受信部１０５ｂによって受信された信号のドップラー周波数のスペクトラムに相当する。
【０１２４】
図７は、制御処理部１０９が図６に示すスペクトラムの信号に基づいて対象物との相対距離を測定した後に再測定範囲Ｓｈを決定する方法を説明する図である。制御処理部１０９は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すスペクトラムのピークを生ずる周波数の位相差に基づいて上述したように対象物との相対距離を算出して測定する。より詳細には、制御処理部１０９は、図６（ａ）に示す周波数ｆａの信号の位相と図６（ｂ）に示す周波数ｆｂの信号の位相との位相差を式（６）のΔφとして代入することにより、図７に示す対象物Ｂとの相対距離を算出する。同様に、制御処理部１０９は、図６（ａ）に示す周波数ｆａ’の信号の位相と図６（ｂ）に示す周波数ｆｂ’の信号の位相との位相差を式（６）のΔφとして代入することにより、図７に示す対象物Ｓとの相対距離を算出する。ここで、図７において、対象物Ｂとの相対距離を相対距離Ｂｋとし、対象物Ｓとの相対距離を相対距離Ｓｋとする。
【０１２５】
そして、制御処理部１０９は、相対距離Ｂｋ及び相対距離Ｓｋをそれぞれ測定すると、図７に示すように、測定した相対距離をそれぞれ中心とする予め定めた広さの再測定範囲Ｓｈを設定する。以上が、制御処理部１０９が、上述した再測定範囲を決定するための動作の説明である。尚、実際に決定した再測定範囲Ｓｈを第２の測定方式で測定するときには、図７に示すように再測定範囲Ｓｈのそれぞれを全て含むレンジビンについてのみ測定をする。また、再測定範囲Ｓｈの広さは、第１の測定方式における相対距離の距離分解能と測定精度とを加算したものに正の定数を乗じることによって定めてもよい。また、この定数は、どのような値の正の定数を用いてもよいが、具体的な一例としては、１．２及び２．０などであってもよい。
【０１２６】
次に、図８に示すフローチャートを用いて、制御処理部１０９の処理を説明する。ステップＳ１０１において制御処理部１０９は、第１の測定方式で測定をするために、上述したように基準信号発生部１０１、変調部１０２、分岐部１０３及び第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄへ指示を与えて、レーダー装置１が第１の測定方式で測定するための準備をする。
【０１２７】
ステップＳ１０２において、制御処理部１０９は、第１の測定方式による測定を開始して、対象物との相対位置及び相対速度を測定する。
【０１２８】
ステップＳ１０３において、制御処理部１０９は、第１の測定方式による測定において対象物を検出することができたか否か、すなわち、予め定めた閾値を越えるレベルの反射波に基づく信号を取得したか否かを判断する。制御処理部１０９は、ステップＳ１０３において、対象物を検出できたと判断したとき、ステップＳ１０４へ処理を進める。一方、制御処理部１０９は、ステップＳ１０３において、対象物を検出できないと判断したとき、ステップＳ１０２へ処理を戻す。
【０１２９】
ステップＳ１０４において、制御処理部１０９は、取得した信号に基づいて、上述した方法で再測定範囲を決定する。尚、制御処理部１０９は、ステップＳ１０４において、上述したように第１の測定方式における相対距離の距離分解能と測定精度に基づいて再測定範囲を決定してもよい。
【０１３０】
ステップＳ１０５において、制御処理部１０９は、第２の測定方式で測定をするために、上述したように基準信号発生部１０１、変調部１０２、分岐部１０３及び第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄへ指示を与えて、レーダー装置１が第２の測定方式で測定するための準備をする。
【０１３１】
ステップＳ１０６において、制御処理部１０９は、ステップＳ１０４において決定した再測定範囲のみについて、第２の測定方式を用いて対象物とのより正確な相対位置及び相対速度を測定する。
【０１３２】
ステップＳ１０７において、制御処理部１０９は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６の少なくともいずれか一方において測定した相対位置及び相対速度を本実施形態に係るレーダー装置１を搭載する車両の他のＥＣＵ（Electric Control Unit）等へ出力する。尚、このＥＣＵ等は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６の少なくともいずれか一方において測定された相対位置及び相対速度に基づいて、測定した対象物の種類等（歩行者、対向車、或いは、先行車等）を分析してもよい。
【０１３３】
以上が、本実施形態に係るレーダー装置１の説明である。本実施形態に係るレーダー装置１は、第１の測定方式を用いて対象物の近傍の再測定範囲を予め決定し、決定した再測定範囲のみを分解能の高い第２の測定方式を用いて相対距離を測定する。第２の測定方式による測定では、対象物との相対位置及び相対速度を第１の測定方式よりも高い分解能で測定するためにレンジビンの数を比較的多くして測定をする。このため、第２の測定方式のみを用いて高い分解能で測定範囲の全てを走査して測定をすると測定時間が増大してしまう。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１では、第１の測定方式を用いて第２の測定方式で測定をする前に予め再測定範囲を決定することにより、第２の測定方式による測定範囲を予め定めることができる。これにより、第２の測定方式による測定範囲は対象物の近傍のみになる。したがって、本実施形態に係るレーダー装置１によれば、車両に搭載されるレーダー装置に必要とされる性能を満たしながら、短時間で対象物の相対位置及び相対速度を精度よく測定することができる。
【０１３４】
尚、図５〜７の説明では、第１の測定方式を用いて測定した相対距離のみに基づいて、再測定範囲を決定する場合を一例として説明した。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１は、相対距離だけでなく対象物が存在する方向にも基づいて、再測定範囲を決定してもよい。この場合、制御処理部１０９は、図９に示すように第１の測定方式を用いて相対距離及び対象物が存在する方向を測定して、測定した相対距離及び方向で定まる位置を中心とする予め定められた大きさの範囲を再測定範囲とするとよい。
【０１３５】
また、第１の測定方式及び第２の測定方式において、対象物の存在する方向を測定する方法として、ビームフォーマーを用いて再測定範囲を設定してもよい。ビームフォーマーでは、測定する角度範囲の一端から他端までを走査していき、対象物の存在する方向に対応する角度で反射波のレベルのピークが生じる。このため、再測定範囲を設定するときは、測定した相対距離と反射波のレベルのピークが生じる角度に対応する方向とによって定まる位置を中心とする予め定められた大きさの範囲を再測定範囲とするとよい。また、ビームフォーマーの他に、ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法やＥＳＰＲＩＴ法などを用いてもよい。
【０１３６】
また、上述した第１の測定方式及び第２の測定方式における対象物が存在する方向の測定方法は、いずれの方式においても水平面上の対象物が存在する方向を測定するための方法である。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１では、この水平面上の対象物が存在する方向を測定するための方法及び構成を水平面と直交する垂直平面における対象物が存在する方向の測定に応用してもよい。この場合は、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂをそれぞれ垂直方向に設置することで、水平面と直交する垂直平面上の対象物が存在する方向を測定することができる。そして、上述した水平面上の対象物が存在する方向の測定方法と、垂直平面上の対象物を測定する測定方法とを用いて、対象物の相対位置及び相対速度を立体的に測定してもよい。さらに、本実施形態に係るレーダー装置１において、対象物の相対位置及び相対速度を立体的に測定するときにおいて、図５〜７を参照しながら説明したように、再測定範囲を決定してもよい。
【０１３７】
また、上述した図８のフローチャートの説明では、相対距離の測定についてのみ説明をした。しかしながら、本実施形態に係るレーダー装置１は、第１の測定方式及び第２の測定方式のそれぞれによる測定時には、相対距離の測定だけでなく、相対速度の測定及び対象物の存在する方向の測定を並行してもよいのは言うまでもない。
【０１３８】
また、上述した図８のフローチャートの説明では、第１の測定方式及び第２の測定方式によるそれぞれの測定を交互にする場合を一例として説明した。しかしながら、レーダー装置１では、第１の測定方式によって対象物が検出されたとき、当該対象物の相対速度を測定し、測定した相対速度が予め定めた閾値よりも大きく、且つ、対象物がレーダー装置１に接近していると判断したときには、即座に、第２の測定方式によって当該対象物の近傍を再測定し、相対位置及び相対速度を測定してもよい。
【０１３９】
（第１の実施形態の変形例）
放射部１０４から放射される電磁波や第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂによって受信される反射波は、それぞれ空間を伝搬することによって距離に応じてレベルが減衰してしまう。そして、この減衰量は、伝搬距離の長さに比例して多くなる。このため、レーダー装置の最大測定範囲が狭くなってしまう場合がある。したがって、第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置では、受信した反射波に基づく信号のレベルを積算することにより、制御処理部１０９が取得する反射波に基づく信号のレベルを高める。これにより、最大測定範囲を広くすることができる。以下に、第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置について詳細に説明する。
【０１４０】
図１０は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置２の概略構成を示すブロック図である。レーダー装置２は、第１の実施形態に係るレーダー装置１と比較して、第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄをさらに備える点で相異する。したがって、レーダー装置２において、第１の実施形態に係るレーダー装置１と同一の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１４１】
第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄは、上述した第２の測定方式における測定をしているときにのみ、それぞれ第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄを通過した信号を予め定められた回数だけ積算する。つまり、第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄは、上述した第１の測定方式における測定をしているときは、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄをそれぞれ通過した信号を積算せずに制御処理部１０９へ直接伝送する。
【０１４２】
第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄは、第２の測定方式による測定をしているとき、制御処理部１０９からの指示に応じて、同一のレンジビンの走査を予め定められた回数だけ繰り返し、当該回数と同じ回数だけ受信される反射波のレベルを積算することを全てのレンジビンについてする。そして、制御処理部１０９は、同一のレンジビンの走査を予め定められた回数だけ繰り返す度に、第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄによってそれぞれレベルを積算された反射波に基づく信号を取得して、上述した演算処理をする。つまり、レーダー装置２は、１つのレンジビンに対応する反射波を予め定められた回数だけ受信してレベルを積算することにより、１つのレンジビンに対応する反射波のレベルを高める。これにより、レーダー装置２は、相対的に遠距離のレンジビンに対応する反射波のレベルを高めることができ、第１の実施形態に係るレーダー装置１と比較して、最大測定範囲を広くすることができる。
【０１４３】
ただし、積算回数を増加させることは、１つのレンジビンに対する走査回数が増加するため、測定範囲の全てを１度走査するための測定時間の増加を招く場合もある。したがって、第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置２において、制御処理部１０９は、走査するレンジビン、すなわち、走査する測定距離に応じて第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄの積算回数を変化させてもよい。
【０１４４】
より具体的には、第１の実施形態の変形例において、レーダー装置２に対して相対的に近い距離のレンジビンに対応する反射波のレベルの積算回数を減少させ、相対的に遠い距離のレンジビンに対応する反射波のレベルの積算回数を増加させてもよい。これは、相対的に近い距離のレンジビンに対応する反射波は伝搬距離が短いのでレベルの減衰量が相対的に低いと考えられ、相対的に遠い距離のレンジビンに対応する反射波は伝搬距離が長いのでレベルの減衰量が相対的に高いと考えられるからである。
【０１４５】
図１１は、レーダー装置２が受信する反射波のレベルと測定距離との対応関係に基づいて、制御処理部１０９が変化させる積算回数の一例を示す図である。第１の実施形態の変形例では、図１１に示すように実験などによって定めた積算回数を用いてもよいし、レーダー方程式などに基づいて理論的に定めた積算回数を用いてもよい。
【０１４６】
尚、第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置２では、上述したように第２の測定方式における測定時間の増加を招く場合もある。しかしながら、第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置２においても、図７のフローチャートに示すように、再測定範囲のみを第２の測定方式で測定すれば、積算回数の増加が測定時間に与える影響を最小限にすることができる。
【０１４７】
以上が、本発明に係るレーダー装置の説明である。尚、図１２に示すように１以上の本発明に係るレーダー装置を測定範囲に含める方向や距離などに応じて車両に搭載してもよい。また、本発明に係るレーダー装置では、図１３に示すようにレーダーの中心軸と、対象物の存在する方向を測定する範囲、すなわち、角度の測定範囲の中心軸とは、必ずしも一致しなくてもよい。
【０１４８】
また、第２の測定方式では、位相を有する信号を電磁波として放射する場合を一例として説明した。しかしながら、本発明に係るレーダー装置は、第２の測定方式における測定をしているときに、位相を有さないインパルス信号を電磁波として放射して測定をしてもよい。このときには、反射波も位相を有さないため、上述した第２の測定方式における対象物との相対速度の測定方法で対象物との相対速度を測定することができない。したがって、本発明に係るレーダー装置が、第２の測定方式においてインパルス信号を放射して測定をするときは、測定した相対距離を時間で微分することによって、対象物との相対速度を求めてもよい。
【０１４９】
ただし、相対距離を時間で微分することによって相対速度を測定する方法では、相対速度の測定精度が比較的悪くなる場合もある。このため、第２の測定方式においてインパルス信号を放射して測定をするときは、第１の測定方式によって予め測定した対象物との相対速度と、第２の測定方式によって測定した対象物との相対速度との差が予め定められた範囲内にあるか否かを判断してもよい。そして、第２の測定方式によって測定した対象物との相対速度が、予め定められた範囲内にあるとき、第２の測定方式によって測定した対象物の相対速度として、第１の測定方式によって測定した対象物の相対速度を代わりに用いてもよい。
【０１５０】
また、上述した第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、第１の測定方式による測定で対象物を検出するまで第２の測定方式で測定を開始することはしない場合を一例として説明をした。しかしながら、上述した第１の測定方式による測定では、対象物との相対距離によっては位相が検出できなくなり、対象物の測定をすることが困難になる場合がある。このため、本発明に係るレーダー装置は、相対的に近い距離については、第１の測定方式による測定で対象物を検出できたか否かに関わらずに、すなわち、第１の測定方式による測定結果に関わらずに、第２の測定方式による測定をしてもよい。本発明に係るレーダー装置を車両に搭載するときには、相対的に近い距離や搭乗者の死角に存在する歩行者、子供或いはカートなどの測定に重点を置くこともある。第１の測定方式による測定結果に関わらずに、第２の測定方式による測定をすることにより、相対的に近い距離や搭乗者の死角に存在する歩行者、子供或いはカートなどを確実に測定することができる。このときの相対的に近い距離の範囲の一例としては、０．１〜５［ｍ］が挙げられる。
【０１５１】
また、上述した第１の測定方式では、周波数ｆｒ１、周波数ｆｒ２及び周波数ｆｒ３の周波数差が比較的に狭い狭帯域の周波数の信号を用いて最大測定範囲の広い測定をする場合を一例として説明した。しかしながら、このように狭帯域の信号を用いて測定をすると、距離分解能が悪くなり、且つ、最小測定範囲が大きくなるため、相対的に近距離の対象物を測定することが困難になる。したがって、本発明に係るレーダー装置では、第１の測定方式によって測定が困難な測定範囲については、第１の測定方式による測定結果に関わらずに第２の測定方式によって測定をしてもよい。これにより、第１の測定方式では測定が困難な測定範囲も確実に測定することができる。
【０１５２】
また、上述した第１の測定方式及び第２の測定方式では、それぞれ互いに異なる測定方式で対象物との相対距離及び相対速度を測定する場合を一例として説明した。したがって、第１の測定方式及び第２の測定方式では、放射する電磁波の搬送波の周波数帯域を互いに異なる周波数帯域にしてもよい。第１の測定方式及び第２の測定方式におけるそれぞれの搬送波の周波数帯域の組み合わせのより具体的な例を図１４に示す。図１４におけるＩＳＭとは、同じ周波数帯域の内、国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって決定された周波数帯域を示す。
【０１５３】
また、本発明における第１の測定方式及び第２の測定方式で用いられる電磁波の周波数帯域について次のことが言える。第１の測定方式では、一例として、上述したように電磁波の周波数差を縮めることにより搬送波周波数を中心として、相対的に狭い周波数帯域の電磁波を用いて測定をする。これに対して、第２の測定方式では、一例として、上述したように短いパルス幅の電磁波を用いることにより測定をする。そして、短いパルス幅の電磁波は、一般的に広い周波数帯域を有する。つまり、本発明では、一例として、第１の測定方式では相対的に狭い周波数帯域の狭帯域信号を用いて測定をし、第２の測定方式では相対的に広い周波数帯域の広帯域信号を用いて測定をする。これにより、本発明に係るレーダー装置は、上述したように、車両に搭載されるレーダー装置に必要とされる性能を満たしながら、短時間で測定を完了することができる。
【０１５４】
また、本発明において説明した実施形態及びその変形例は、どのように組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【０１５５】
また、上述した説明では、本発明に係るレーダー装置は、車両に搭載されるときを一例として説明をした。しかしながら、本発明に係るレーダー装置は、車両だけでなく、車両を含む移動体であればどのようなものに搭載してもよい。
【０１５６】
また、上述した第１の実施形態では、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄがそれぞれアナログ信号に対して処理をすることを前提として説明をした。しかしながら、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄはそれぞれデジタル信号を処理するものとしてもよい。第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄとしてそれぞれデジタルフィルタを用いるときには、制御処理部１０９の内部ではなく、第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄのそれぞれの前段にＡ／Ｄ変換器を設けるとよい。
【０１５７】
さらに、制御処理部１０９の内部にＡ／Ｄ変換器を設け、デジタル信号を扱う第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄの機能を制御処理部１０９に一体化してもよい。これにより、レーダー装置１を省スペース化することができる。また、第１の実施形態の変形例における第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄについても第１の可変帯域制限フィルタ１０８ａ〜第４の可変帯域制限フィルタ１０８ｄと同様にデジタル信号を処理するものとしてもよいし、デジタル信号を扱う第１の積算部１１０ａ〜第４の積算部１１０ｄの機能を制御処理部１０９に一体化してもよいことは言うまでもない。
【０１５８】
また、上述した第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、図１及び図１０に示すように、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂに対してそれぞれ混合部を２つずつ設ける構成を一例として説明した。しかしながら、本実施形態では、図１５に示すように、第１の受信部１０５ａ及び第２の受信部１０５ｂのいずれか一方と後段の回路とを接続する経路を切換部１１１で切り換える構成としてもよい。図１５に示す構成のレーダー装置において、第１の測定方式で対象物の存在する方向を測定するときには、上述したように１つの周波数の電磁波を放射している期間において、少なくとも１度は切換部１１１によって経路を切り換え、２つの受信部によって受信された信号の位相又は振幅を比較するとよい。また、図１５に示す構成のレーダー装置において、第２の測定方式で対象物の存在する方向を測定するときには、制御処理部１０９は、放射部１０４に対して、１つのレンジビンに対して少なくとも２回の電磁波の放射をさせながら、１度目に放射された電磁波の反射波を受信するタイミングが経過したとき、切換部１１１に対して経路を切り換える指示を与え、２度目に放射された電磁波の反射波を受信するとよい。そして、制御処理部１０９は、上述した方法と同様に、１度目に放射された電磁波に対する反射波及び２度目に放射された電磁波に対する反射波のそれぞれの位相又は振幅を比較することにより対象物の存在する方向を測定してもよい。
【０１５９】
また、上述した第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、第１の測定方式による測定結果に基づいて再測定範囲を設定し、設定した再測定範囲を第２の測定方式によって測定する場合、すなわち、第１の測定方式及び第２の測定方式を交互に用いて測定する場合を一例として説明した。このように第１の測定方式及び第２の測定方式による測定を交互に繰り返すときにおいて、第１の測定方式による相対位置及び相対速度をそれぞれ測定して再測定範囲を設定するまでに必要な時間が比較的に長く、第１の測定方式によって相対位置及び相対速度をそれぞれ測定して、再測定範囲を設定するまでの処理を完了するタイミングが、次に第２の測定方式で測定を開始するタイミングに間に合わない場合が発生する可能性もある。この場合には、第２の測定方式で測定するための再測定範囲を定めるために、例えば、２つ前の第１の測定方式による測定で得られた相対位置及び相対速度の測定結果を用いてもよい。これにより、第１の測定方式による相対位置及び相対速度の測定が、次に第２の測定方式で測定するための再測定範囲の設定を開始するタイミングに間に合わない場合が発生したとしても、第２の測定方式で測定をするための再測定範囲を設定することができる。この場合、最も始めに第２の測定方式で測定をするとき、すなわち、第１の測定方式による測定結果が得られていないときには、例えば、予め定めておいた初期再測定範囲を第２の測定方式で測定するものとしてもよい。
【０１６０】
また、上述した第１の測定方式及び第２の測定方式のそれぞれにおける説明では、反射波の位相を検出する方法として、２つの信号の組に基づいてＩＱ検波及びＦＦＴ処理をする場合を一例として説明した。しかしながら、本実施形態において反射波の位相を検出するときには、必ずしも２つの信号の組に基づいて位相を検出しなくてもよく、制御処理部１０９が取得する４つの信号の内、いずれか１つの信号に対してＦＦＴ処理などをして位相を検出してもよい。これにより、ＩＱ検波をするための構成、すなわち、９０度移相部１０６及び第２の混合部１０７ｂ及び第４の混合部１０７ｄを省略して低コストで本発明に係るレーダー装置を提供することができる。ただし、このようにいずれか１つの信号に基づいて反射波の位相を検出するときには、相対速度の符号を判別することが困難になる。すなわち、対象物が、本発明に係るレーダー装置に対して近づいてきているのか、遠ざかっているかの判別が困難になる。したがって、上述したように１つの信号に基づいて位相を検出する構成を採用するときには、測定した相対距離を時間で微分することによって相対速度を測定してもよい。
【０１６１】
また、上述した第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例の説明は、一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の改良をしてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明によれば、対象物の相対位置及び相対速度を短時間で精度よく測定することができ、例えば、車両に搭載されるレーダー装置などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】第１の実施形態に係るレーダー装置の概略構成を示すブロック図
【図２】第１の測定方式において放射される電磁波を説明する図
【図３】第１の測定方式において対象物の存在する方向を測定する方法を説明する図
【図４】第２の測定方式における測定方法を説明する図
【図５】対象物の位置関係を示す図
【図６】反射波のスペクトラムを示す図
【図７】再測定範囲を決定する方法を説明する図
【図８】第１の実施形態に係る制御処理部の処理を説明するフローチャート
【図９】再測定範囲を決定する方法を説明する図
【図１０】第１の実施形態の変形例に係るレーダー装置の概略構成を示すブロック図
【図１１】積算回数の定める方法の一例を示す図
【図１２】本発明に係るレーダー装置の車両における搭載可能な位置を示す図
【図１３】レーダー装置の中心軸と角度の測定範囲の中心軸とを説明する図
【図１４】搬送波の周波数の組み合わせを説明する図
【図１５】受信部の接続の仕方の一例を示す図
【符号の説明】
【０１６４】
１    レーダー装置
２    レーダー装置
１０１    基準信号発生部
１０２    変調部
１０３    分岐部
１０４    放射部
１０５ａ    第１の受信部
１０５ｂ    第２の受信部
１０６    ９０度移相部
１０７ａ    第１の混合部
１０７ｂ    第２の混合部
１０７ｃ    第３の混合部
１０７ｄ    第４の混合部
１０８ａ    第１の可変帯域制限フィルタ
１０８ｂ    第２の可変帯域制限フィルタ
１０８ｃ    第３の可変帯域制限フィルタ
１０８ｄ    第４の可変帯域制限フィルタ
１０９    制御処理部
１１０ａ    第１の積算部
１１０ｂ    第２の積算部
１１０ｃ    第３の積算部
１１０ｄ    第４の積算部
１１１    切換部
【図１】
0005552212.tif 000012
【図２】
0005552212.tif 000013
【図３】
0005552212.tif 000014
【図４】
0005552212.tif 000015
【図５】
0005552212.tif 000016
【図６】
0005552212.tif 000017
【図７】
0005552212.tif 000018
【図８】
0005552212.tif 000019
【図９】
0005552212.tif 000020
【図１０】
0005552212.tif 000021
【図１１】
0005552212.tif 000022
【図１２】
0005552212.tif 000023
【図１３】
0005552212.tif 000024
【図１４】
0005552212.tif 000025
【図１５】
0005552212.tif 000026