(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備え、
更に、上記送信手段は、複数の周波数成分を含んだ送信信号を発生し、
上記受信手段は、ビート信号を上記送信信号の周波数成分毎に分離する分離手段を備え、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段は、上記ビート信号毎、且つ上記送信信号の周波数成分毎に上記検出値を特定し、
上記方位算出手段は、上記送信信号の同一周波数成分について上記ビート信号毎に特定される検出値の差に基づき、物標の方位を算出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備え、
更に、上記送信手段は、上昇部及び下降部からなる三角波状の変調信号により周波数変調された送信信号を発生し、
上記受信手段は、ビート信号を上記送信信号の上昇部及び下降部毎に分離する分離手段を備え、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段は、上記ビート信号毎、且つ上記送信信号の上昇部及び下降部毎に上記検出値を特定し、
上記方位算出手段は、上記送信信号の上昇部或は下降部のいずれか一方について上記ビート信号毎に特定される検出値の差に基づき、物標の方位を算出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相及び振幅の両方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
上記送信手段は、複数の周波数成分を含んだ送信信号を発生し、
上記受信手段は、ビート信号を上記送信信号の周波数成分毎に分離する分離手段を備え、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段は、上記ビート信号毎、且つ上記送信信号の周波数成分毎に上記検出値を特定し、
上記方位算出手段は、上記送信信号の同一周波数成分について上記ビート信号毎に特定される検出値の差に基づき、物標の方位を算出することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記送信手段は、上昇部及び下降部からなる三角波状の変調信号により周波数変調された送信信号を発生し、
上記受信手段は、ビート信号を上記送信信号の上昇部及び下降部毎に分離する分離手段を備え、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段は、上記ビート信号毎、且つ上記送信信号の上昇部及び下降部毎に上記検出値を特定し、
上記方位算出手段は、上記送信信号の上昇部或は下降部のいずれか一方について上記ビート信号毎に特定される検出値の差に基づき、物標の方位を算出することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項６】
上記受信手段は、
一列に並んだ少なくとも３つのアンテナを有すると共に、上記混合手段は該アンテナからの受信信号毎にビート信号を生成し、
更に、該混合手段が生成するビート信号の中から、任意の隣接する２つのアンテナからの受信信号に基づく一対のビート信号を選択して出力するビート信号選択手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項７】
上記受信手段は、
一列に並んだ少なくとも３つのアンテナを有すると共に、該アンテナからの受信信号の中から、任意の隣接する２つのアンテナから得られる一対の受信信号を選択して出力する受信信号選択手段を備え、
上記混合手段は、上記受信信号選択手段の出力毎にビート信号を生成することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備え、
更に、上記受信手段は、
一列に並んだ少なくとも３つのアンテナを有すると共に、上記混合手段は該アンテナからの受信信号毎にビート信号を生成し、
更に、該混合手段が生成するビート信号の中から、任意の隣接する２つのアンテナからの受信信号に基づく一対のビート信号を選択して出力するビート信号選択手段を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備え、
更に、上記受信手段は、
一列に並んだ少なくとも３つのアンテナを有すると共に、該アンテナからの受信信号の中から、任意の隣接する２つのアンテナから得られる一対の受信信号を選択して出力する受信信号選択手段を備え、
上記混合手段は、上記受信信号選択手段の出力毎にビート信号を生成することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
上記混合手段は、
複数の受信信号を時分割で多重化する信号多重化手段と、
該信号多重化手段により多重化された受信信号に上記送信信号を混合するミキサと、
信号多重化手段と同期して動作し、上記ミキサの出力を分離する信号分離手段と、
該信号分離手段により分離された信号毎に、該信号の断続的な波形を連続的な波形に再生することによりビート信号を生成する信号再生手段と、
を備え、
上記混合手段は、複数の受信信号で上記ミキサを共用することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項１１】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備え、
更に、上記混合手段は、
複数の受信信号を時分割で多重化する信号多重化手段と、
該信号多重化手段により多重化された受信信号に上記送信信号を混合するミキサと、
信号多重化手段と同期して動作し、上記ミキサの出力を分離する信号分離手段と、
該信号分離手段により分離された信号毎に、該信号の断続的な波形を連続的な波形に再生することによりビート信号を生成する信号再生手段と、
を備え、
上記混合手段は、複数の受信信号で上記ミキサを共用することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
上記受信手段は、
上記信号処理手段に供給するビート信号毎に設けられ、該ビート信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、
該帯域制限手段毎に設けられ、該帯域制限手段に対応するビート信号或は所定の基準信号のいずれかを供給する信号切換手段と、
を備え、
上記信号処理手段に、
該信号切換手段により上記帯域制限手段に上記基準信号が供給されている時に、上記信号処理手段にて求められる上記検出値を校正値として記憶する校正値記憶手段を設け、
上記方位算出手段は、上記ビート信号毎に特定される検出値を、上記校正値記憶手段が記憶する校正値により校正し、該校正された検出値を用いて物標の方位を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項１３】
所定周波数の送信信号を発生し、該送信信号をレーダ波として送信する送信手段と、
物標により反射される上記レーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信する受信手段と、
該受信手段からの出力信号に基づき、上記物標の方位を検出する信号処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
上記送信手段は、連続波を送信し、
上記受信手段は、上記アンテナからの受信信号に上記送信信号を混合してビート信号を発生する混合手段を備え、
上記信号処理手段は、
上記ビート信号をフーリエ変換する解析手段と、
該解析手段の解析結果から、周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定するピーク検出手段と、
上記解析手段の解析結果から、上記ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を検出値として特定する検出値特定手段と、
上記解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段が上記ビート信号毎に特定する上記検出値の差に基づき、物標の方位を算出する方位算出手段と、
を備え、
更に、上記受信手段は、
上記信号処理手段に供給するビート信号毎に設けられ、該ビート信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、
該帯域制限手段毎に設けられ、該帯域制限手段に対応するビート信号或は所定の基準信号のいずれかを供給する信号切換手段と、
を備え、
上記信号処理手段に、
該信号切換手段により上記帯域制限手段に上記基準信号が供給されている時に、上記信号処理手段にて求められる上記検出値を校正値として記憶する校正値記憶手段を設け、
上記方位算出手段は、上記ビート信号毎に特定される検出値を、上記校正値記憶手段が記憶する校正値により校正し、該校正された検出値を用いて物標の方位を算出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載のレーダ装置において、
上記混合手段が出力するビート信号のいずれか一つを、上記基準信号として用いることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１２又は請求項１３に記載のレーダ装置において、
上記ビート信号とほぼ等しい周波数成分を有する信号を生成する信号生成手段を設け、
該信号生成手段が生成する信号を上記基準信号として用いることを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の衝突防止等に使用され、レーダ波の送受信により、移動体の外部に存在する物標の方位を検出するレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のレーダ装置として、モノパルス方式のレーダ装置が知られている。このモノパルス方式のレーダ装置では、例えば、特開昭５７−１５４０７７号公報に開示されているように、当該レーダ装置から送信され、物標により反射されたレーダを、近接配置された一対の受信アンテナにて受信し、各受信アンテナからの受信信号をマジックＴ等の高周波回路部品を用いて混合することにより、高周波の和信号，及び差信号を発生させ、この和信号，差信号から両アンテナからの受信信号の振幅差や位相差を検出し、その振幅差あるいは位相差から方位を求めるようにされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この装置では、受信信号を高周波のまま処理して、その和信号，差信号を発生させなければならないため、小型化の困難な高周波回路部品を用いて装置を構成しなければならず、従って、回路構成が複雑になるだけでなく、装置を小型化できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するために、物標の方位を検出可能で且つ構成が簡易で小型化の可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明である請求項１，２，８，９，１１，１３に記載のレーダ装置においては、送信手段がレーダ波を連続波として送信すると、受信手段では、物標に反射したレーダ波を少なくとも２つのアンテナにて受信し、混合手段が、アンテナからの受信信号に送信信号を混合してビート信号を発生する。
【０００６】
そして、信号処理手段では、まず、解析手段が、このビート信号をフーリエ変換することにより、ビート信号の周波数スペクトルを求める。すると、ピーク検出手段が、解析手段の解析結果から周波数スペクトルのピークを検出し、その周波数を特定すると共に、検出値特定手段が、同様に解析手段の解析結果から、ピークとなる周波数成分の位相あるいは振幅の少なくとも一方を比較値として特定し、方位算出手段が、各ビート信号毎に特定された検出値の差に基づき物標の方位を算出する。
【０００７】
ところで、受信信号の位相差および振幅差に基づき、物標の方位は次のようにして算出される。
即ち、図２３に示すように、方位θにある物標Ｍに反射した波長λのレーダ波が、間隔Ｄにて配設された２つのアンテナＡ１，Ａ２にて同時に受信される場合を考えると、各アンテナＡ１，Ａ２にて受信されるレーダ波の経路長の差ｄ、及びこの経路長の差ｄに基づく位相差△φは、次の（１）（２）式にて表される。
【０００８】
ｄ＝Ｄｓｉｎθ≒Ｄθ                                                      ・・・（１）
△φ＝２π（ｄ／λ）                                                      ・・・（２）
但し、角度θは十分に小さいものとする。
この関係に基づき（３）式が導かれ、その結果、位相差△φから物標の方位θが算出できるのである。
【０００９】
θ≒△φ・λ／（２π・Ｄ）                                            ・・・（３）
また、各アンテナＡ１，Ａ２の受信レベル、即ち受信信号の振幅は異なるため、振幅差からも方位を求めることができるのである。
このように、本発明では、異なる受信手段からの各受信信号を、混合してなる高周波の和信号及び差信号を生成することなく、物標の方位を検出するようにされている。
【００１０】
従って、本発明のレーダ装置によれば、受信信号は、高周波のまま処理されることなく、直ちに送信信号と混合されて中間周波のビート信号に変換されるため、従来のモノパルス方式のレーダ装置に比べて、高周波回路を削減することができ、装置構成を簡易なものとすることができると共に、装置の小型化、低廉価を図ることができる。
【００１１】
なお、本発明のレーダ装置は、連続波を送受信し、その送信信号と受信信号とを混合してなるビート信号を発生させ、このビート信号を用いて物標の検出を行っており、即ち、周知のＣＷレーダ装置の送受信系の構成を含んだものとなっている。
【００１２】
従って、本発明のレーダ装置によれば、物標の方位を検出できるだけでなく、ＣＷレーダ装置における周知の方法を用いることにより、容易に物標との相対速度や距離を求めることができる。
また請求項３に記載のレーダ装置では、方位を、位相差及び振幅差の両方から求めている。このため、位相差と振幅差とを変数として作成された３次元的なマップにより方位を求めたり、また、位相差及び振幅差の各方法による算出値の平均値を方位として求めたり、あるいは、各方法による算出値が所定以上離れている場合には、エラーとする処理を行うことにより、より信頼性の高い検出を行うことができる。
次に、請求項１，４に記載のレーダ装置においては、送信手段が、複数の周波数成分を含んだ送信信号を発生し、受信手段が、ビート信号を上記送信信号の周波数成分毎に分離する分離手段を備えており、解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段は、ビート信号毎、且つ送信信号の周波数成分毎に検出値を特定し、方位算出手段は、送信信号の同一周波数成分についてビート信号毎に特定される検出値の差に基づき、物標の方位を算出するようにされている。
【００１３】
つまり、本発明のレーダ装置は、複数の周波数成分を含んだ連続波を送受信し、その送信信号と受信信号とを混合してなるビート信号を発生させ、このビート信号を用いて物標の検出を行っており、即ち、周知の多周波ＣＷレーダ装置の送受信系の構成を含んだものとなっている。
【００１４】
従って、本発明のレーダ装置によれば、物標の方位を検出できるだけでなく、多周波ＣＷレーダ装置における周知の方法を用いることにより、容易に物標との相対速度や距離を求めることができる。
また次に、請求項２，５に記載のレーダ装置においては、送信手段が、上昇部及び下降部からなる三角波状の変調信号により周波数変調された送信信号を発生し、受信手段は、ビート信号を送信信号の上昇部及び下降部毎に分離する分離手段を備えており、解析手段，ピーク検出手段，検出値特定手段は、ビート信号毎、且つ送信信号の上昇部及び下降部毎に検出値を特定し、方位算出手段は、送信信号の上昇部或は下降部のいずれか一方についてビート信号毎に特定される検出値の差に基づき、物標の方位を算出するようにされている。
【００１５】
つまり、本発明のレーダ装置は、連続的に周波数変調された連続波を送受信し、その送信信号と受信信号とを混合してなるビート信号を発生させ、このビート信号を用いて物標の検出を行っており、即ち周知のＦＭＣＷレーダ装置の送受信系の構成を含んだものとなっている。
【００１６】
従って、本発明のレーダ装置によれば、物標の方位を検出できるだけでなく、ＦＭＣＷレーダ装置における周知の方法を用いることにより、容易に物標との相対速度や距離を求めることができる。
また、本発明のレーダ装置によれば、送信手段から送信される連続波は、連続的に周波数変調されているため、物標との相対速度がどのような状態にあっても、物標の方位を確実に検出できる。
【００１７】
即ち、ＣＷレーダ装置、多周波ＣＷレーダ装置等のように、送信手段から一定周波数の連続波が送信される場合、物標との相対速度がゼロの時には、反射波、即ち受信信号がドップラシフトを受けないため、送信信号と受信信号の周波数が一致し、その結果、ビート信号が発生しないため、物標の検出が不能となるのであるが、本発明によれば、送信される連続波は、連続的に周波数変調されているため、物標との相対速度がゼロの時であっても、送信信号より受信信号が遅延することにより、送信信号と受信信号との間に周波数差が生じて、確実にビート信号が発生するため、物標の方位を確実に検出できるのである。
【００１８】
次に、請求項６，８に記載のレーダ装置においては、送信手段によって送信され物標に反射して戻ってきたレーダ波を、一列に並んだ少なくとも３つのアンテナにて受信すると、混合手段が、これらアンテナからの受信信号毎にビート信号を生成する。そして、ビート信号選択手段は、混合手段が生成するビート信号の中から、任意の隣接する２つのアンテナからの受信信号に基づく一対のビート信号を選択し、その選択されたビート信号を信号処理手段に供給する。
【００１９】
従って、本発明のレーダ装置によれば、各アンテナの受信ビームの重なり合う範囲に物標がある場合にその方位検出が可能であるため、各隣接する２つのアンテナの受信ビームの重なり合う範囲が互いに異なるようにアンテナを配置することにより、広い範囲に渡って方位検出を行うことができる。
【００２０】
しかも、本発明によれば、アンテナ数が増加しても、信号処理手段には、常に一対のビート信号しか供給されないので、信号処理手段の構成を簡易化することができる。
また、受信手段に、ビート信号の帯域制限や増幅を行う回路を設ける場合、アンテナの数によらず、２つだけ設ければよいため、受信手段を小型化でき、延いては当該レーダ装置を小型化できる。
【００２１】
次に、請求項７，９に記載のレーダ装置においては、送信手段によって送信され物標に反射して戻ってきたレーダ波を、一列に並んだ少なくとも３つのアンテナにて受信すると、受信信号選択手段が、これらアンテナからの受信信号の中から、任意の隣接する２つのアンテナから得られる一対の受信信号を選択して出力する。そして、混合手段は、受信信号選択手段から出力される一対の受信信号について、夫々ビート信号を生成し、そのビート信号を信号処理手段に供給する。
【００２２】
従って、本発明のレーダ装置によれば、請求項６，８に記載のレーダ装置と同様に広い範囲に渡って方位検出を行うことができ、しかも信号処理手段の構成を簡易化することができる。
更に、本発明のレーダ装置によれば、受信手段では、アンテナの数によらず、２つの受信信号についてのみビート信号を生成すればよいため、高周波回路部品にて構成される混合手段の部品点数を削減でき、受信手段（延いては当該レーダ装置）をより小型化できる。
【００２３】
次に、請求項１０，１１に記載のレーダ装置においては、混合手段が、信号多重化手段，ミキサ，信号分離手段，信号再生手段からなり、混合手段に入力される複数の受信信号は、信号多重化手段にて時分割で多重化され、この多重化された受信信号は、ミキサにて送信信号と混合された後、信号多重化手段と同期して動作する信号分離手段にて再度分離される。そして、信号分離手段により分離された断続的な波形を有する信号は、信号再生手段により、連続的な波形のビート信号に再生される。即ち、複数の受信信号がミキサを共用してビート信号を生成するようにされている。
【００２４】
従って、本発明のレーダ装置によれば、受信手段を、信号処理手段に供給すべきビート信号より少ない数のミキサで構成することができ、当該レーダ装置をより簡易かつ小型に構成できる。
ところで、信号処理手段において、ビート信号に対してフーリエ変換等の解析処理を施すには、ビート信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換する必要があり、Ａ／Ｄ変換時に、測定範囲外（サンプリング周波数の１／２以上）の高周波の信号成分が解析すべき信号成分を乱すことのないように、ビート信号の周波数帯域を制限する必要がある。このため、通常、受信手段にビート信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段が設けられる。
【００２５】
しかし、このような帯域制限手段は、ビート信号の位相を変化させてしまい、しかも、ビート信号に対応した各帯域制限手段毎に位相の変化の仕方がばらつくため、ビート信号間の位相差を算出した場合に、オフセットが生じることになる。
【００２６】
そこで請求項１２，１３に記載のレーダ装置においては、ビート信号に対応して設けられた帯域制限手段毎に、その帯域制限手段に対応するビート信号或は所定の基準信号のいずれかを供給する信号切換手段が設けられ、この信号切換手段により帯域制限手段に基準信号が供給されている時に、校正値記憶手段が、信号処理手段にて求められる検出値を校正値として記憶する。即ち、どの帯域制限手段にも、同じ基準信号が入力されるので、その出力から帯域制限手段間の位相のばらつきが検出される。その後、帯域制限手段にビート信号が供給される通常の動作時には、方位算出手段が、ビート信号毎に特定される検出値を、校正値記憶手段が記憶する校正値により校正し、この校正された検出値を用いて物標の方位を算出するようにされている。
【００２７】
従って、本発明のレーダ装置によれば、帯域制限手段によって生じる位相差のオフセットを校正値によって相殺させることにより、位相差を正確に検出することができるので、物標の方位を正確に求めることができる。
なお、校正値を検出するために用いられる基準信号として、例えば、請求項１４に記載のように、混合手段が出力するビート信号のいずれか一つを用いてもよい。この場合、簡単な構成で、位相差の校正値を検出することができる。
【００２８】
また、請求項１５に記載のように、ビート信号とほぼ等しい周波数成分を有する信号を生成する信号生成手段を設け、この信号生成手段が生成する信号を基準信号として用いてもよい。この場合、任意の周波数成分を含んだ基準信号を生成できるため、ビート信号が受信され得る全ての周波数範囲に渡って精密な校正値が得られ、信頼性の高い方位検出結果を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施例のレーダ装置２は、変調信号Ｓｍに応じて所定の周波数に変調されたレーダ波を送信する送信器１２、送信器１２から放射され、障害物に反射されたレーダ波を受信する一対の受信器１４，１６からなる送受信部１０と、送信器１２に変調信号Ｓｍを供給すると共に、受信器１４，１６から出力される中間周波のビート信号Ｂ１，Ｂ２に基づき、障害物を検出するための処理を実行する信号処理部２０とにより構成されている。
【００３１】
そして、本実施例では、レーダ装置により自動車前方の障害物を検出するために、送受信部１０が自動車の前面に取り付けられ、信号処理部２０が、車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられている。
ここで、まず送信器１２は、送信信号として、ミリ波帯の高周波信号を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２ｂと、変調信号Ｓｍを電圧制御発振器１２ｂの調整レベルに変換して電圧制御発振器１２ｂに供給する変調器（ＭＯＤ）１２ａと、電圧制御発振器１２ｂからの送信信号を電力分配して各受信器１４，１６に供給されるローカル信号を生成する電力分配器（ＣＯＵＰ）１２ｃ，１２ｄと、送信信号に応じてレーダ波を放射する送信アンテナ１２ｅとにより構成されている。
【００３２】
また、受信器１４は、レーダ波を受信する受信アンテナ１４ａと、受信アンテナ１４ａからの受信信号に電力分配器１２ｄからのローカル信号を混合するミキサ１４ｂと、ミキサ１４ｂの出力を増幅する前置増幅器１４ｃと、前置増幅器１４ｃの出力から不要な高周波成分を除去し、送信信号及び受信信号の周波数の差成分であるビート信号Ｂ１を抽出するローパスフィルタ１４ｄと、ビート信号Ｂ１を必要な信号レベルに増幅する後置増幅器１４ｅと、により構成されている。なお、受信器１６は、受信器１４と全く同様の構成（１４ａ〜１４ｅが１６ａ〜１６ｅに対応）をしており、電力分配器１２ｃからローカル信号の供給を受け、ビート信号Ｂ２を出力する。そして、受信器１４を受信チャネルＣＨ１、受信器１６を受信チャネルＣＨ２と呼ぶ。
【００３３】
一方、信号処理部２０は、起動信号Ｃ１により起動され、三角波状の変調信号Ｓｍを発生する三角波発生器２２と、起動信号Ｃ２により起動され、受信器１４，１６からのビート信号Ｂ１，Ｂ２をデジタルデータＤ１，Ｄ２に変換するＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂと、ＣＰＵ２６ａ，ＲＯＭ２６ｂ，ＲＡＭ２６ｃを中心に構成され、起動信号Ｃ１，Ｃ２を送出して三角波発生器２２及びＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを介して得られるデジタルデータＤ１，Ｄ２に基づき障害物との距離、相対速度、及び障害物の方位の検出を行う障害物検出処理（後述する）を実行する周知のマイクロコンピュータ２６と、マイクロコンピュータ２６の指令に基づき高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の演算を実行する演算処理装置２８と、により構成されている。
【００３４】
なお、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂは、起動信号Ｃ２により動作を開始すると、所定時間間隔毎にビート信号Ｂ１，Ｂ２をＡ／Ｄ変換して、ＲＡＭ２６ｃの所定領域に書き込むと共に、所定回数のＡ／Ｄ変換を終了すると、ＲＡＭ２６ｃ上に設定された終了フラグ（図示せず）をセットして、動作を停止するように構成されている。
【００３５】
そして、起動信号Ｃ１により、三角波発生器２２が起動され、変調器１２ａを介して電圧制御発振器１２ｂに変調信号Ｓｍが入力されると、電圧制御発振器１２ｂは、変調信号Ｓｍの三角波状の波形の上り勾配に応じて所定の割合で周波数が増大（以後、この区間を上昇部と呼ぶ）し、それに引き続く下り勾配に応じて周波数が減少（以後、この区間を下降部と呼ぶ）するように変調された送信信号を出力する。
【００３６】
図２は、送信信号の変調状態を表す説明図である。図２に示すように、変調信号Ｓｍにより、送信信号の周波数は、１／ｆｍの期間に△Ｆだけ増減するように変調され、その変化の中心周波数はｆ０である。なお、１００ｍｓ間隔で周波数が変調されているのは、後述する障害物検出処理が１００ｍｓ周期で実行され、その処理の中で起動信号Ｃ１が生成されるからである。
【００３７】
この送信信号に応じたレーダ波が送信器１２から送出され、障害物に反射したレーダ波が、受信器１４，１６にて受信される。そして、受信器１４，１６では、受信アンテナ１４ａ，１６ａから出力される受信信号と、送信器１２からの送信信号とが混合されることにより、ビート信号Ｂ１，Ｂ２が生成される。なお、受信信号は、レーダ波が障害物まで間を往復する時間だけ送信信号に対して遅延し、且つ、障害物との間に相対速度がある場合には、これに応じてドップラシフトを受ける。このため、ビート信号Ｂ１，Ｂ２は、この遅延成分ｆｒとドップラ成分ｆｄとを含んだものとなる。
【００３８】
そして、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器２４ａによりビート信号Ｂ１をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤ１は、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１，ＤＢ２に順次格納され、一方、Ａ／Ｄ変換器２４ｂによりビート信号Ｂ２をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデータＤ２は、同様に、データブロックＤＢ３，ＤＢ４に格納される。ところで、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂは、三角波発生器２２の起動と共に起動され、変調信号Ｓｍが出力されている間に、所定回数のＡ／Ｄ変換を行うようにされているため、前半数のデータが格納されるデータブロックＤＢ１，ＤＢ３には、送信信号の上昇部に対応した上昇部データが格納され、後半数のデータが格納されるデータブロックＤＢ２，ＤＢ４には、送信信号の下降部に対応した下降部データが格納されることになる。
【００３９】
このようにして各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４に格納されたデータは、マイクロコンピュータ２６及び演算処理装置２８にて処理され、障害物の検出のために使用される。
次に、マイクロコンピュータ２６のＣＰＵ２６ａにて実行される障害物検出処理を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この障害物検出処理は、前述したように１００ｍｓ周期で起動される。
【００４０】
図３に示すように、本処理が起動されると、まず、ステップ１１０にて、起動信号Ｃ１を出力して三角波発生器２２を起動し、続くステップ１２０にて、ＲＡＭ２６ｃ上の終了フラグをクリアすると共に、起動信号Ｃ２を出力してＡ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを起動する。
【００４１】
これにより、三角波発生器２２からの変調信号Ｓｍを受けた送信器１２により、周波数変調されたレーダ波が送信されると共に、障害物により反射したレーダ波を受信することにより受信器１４，１６から出力されるビート信号Ｂ１，Ｂ２が、Ａ／Ｄ変換器２４ａ，２４ｂを介してデジタルデータＤ１，Ｄ２に変換されＲＡＭ２６ｃに書き込まれる。
【００４２】
続くステップ１３０では、ＲＡＭ２６ｃ上の終了フラグを調べることにより、Ａ／Ｄ変換が終了したか否かを判断する。そして、終了フラグがセットされていなければ、Ａ／Ｄ変換は終了していないものとして、同ステップ１３０を繰り返し実行することで待機し、一方、終了フラグがセットされていれば、Ａ／Ｄ変換は終了したものとしてステップ１４０に移行する。
【００４３】
ステップ１４０では、ＲＡＭ２６ｃ上のデータブロックＤＢ１〜ＤＢ４のいずれか一つを順次選択し、そのデータブロックＤＢｉ（ｉ＝１〜４）のデータを演算処理装置２８に入力してＦＦＴの演算を実行させる。なお、演算処理装置２８に入力されるデータは、ＦＦＴの演算により表れるサイドローブを抑制するために、ハニング窓や三角窓等を用いた周知のウィンドウ処理が施される。そして、この演算結果として得られる周波数スペクトルデータは、各周波数毎の複素ベクトルとして得られる。
【００４４】
ステップ１５０では、複素ベクトルの絶対値、即ちその複素ベクトルが示す周波数成分の振幅に基づき、周波数スペクトルのピークを検出して、その周波数をビート周波数として特定し、ステップ１６０に進む。なお、ピークの検出方法としては、例えば、周波数に対する振幅の変化量を順次求め、その前後にて変化量の符号が反転する周波数にピークがあるものとして、その周波数を特定すればよい。
【００４５】
ステップ１６０では、ステップ１５０にて特定された周波数成分の位相を算出する。この位相は、複素ベクトルが実数軸となす角度に等しいため、複素ベクトルから簡単に求められる。
続くステップ１７０では、未処理のデータブロックＤＢｉがあるか否かを判断し、未処理のものがあれば、ステップ１４０に戻って、その未処理のデータブロックＤＢｉについて、ステップ１４０〜１６０の処理を実行し、一方、未処理のものがなければ、ステップ１８０に移行する。
【００４６】
上述のステップ１４０〜１７０の処理の結果、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４に格納されたデータに基づき、受信チャネルＣＨ１からのビート信号Ｂ１の上昇部におけるビート周波数ｆ１１、同じく下降部におけるビート周波数ｆ１２、受信チャネルＣＨ２からのビート信号Ｂ２の上昇部におけるビート周波数ｆ２１、同じく下降部におけるビート周波数ｆ２２が求められると共に、これら周波数成分の位相φ１１，φ１２，φ２１，φ２２が求められることになる。
【００４７】
なお、図５は、ステップ１４０の演算結果として得られる複素ベクトルに基づき、各ビート信号Ｂ１，Ｂ２に含まれる周波数成分の振幅及び位相を、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４毎、即ち、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の上昇部データ及び下降部データ毎に算出してグラフ化したものである。ここでは簡単のため、障害物が一つだけの場合を表しており、各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４にて、周波数スペクトルのピークは一つずつ検出される。そして、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２のピーク周波数は、上昇部及び下降部毎に夫々略等しい（ｆ１１≒ｆ２１，ｆ１２≒ｆ２２）ものとなる。
【００４８】
次にステップ１８０では、上昇部、及び下降部毎に、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間のビート周波数成分の位相差△φｊ（ｊ＝１，２）を（４）式にて算出する。
△φｊ＝φ１ｊ−φ２ｊ                                                            ・・・（４）
ここで、上昇部における位相差△φ１、及び下降部における位相差△φ２が求められるが、これら二つの値の絶対値は、図５（ｂ）に示すように、通常、略等しく（｜△φ１｜≒｜△φ２｜）なる。なお、これら二つの値が所定以上離れている場合には、何等かの異常が発生したものとして、処理を中止し、別途エラー処理を実行するようにしてもよい。
【００４９】
続くステップ１９０では、ステップ１８０にて算出された位相差△φ１，φ２から、適宜、いずれか一方を方位算出用の位相差△φとして選択し、この選択された位相差△φに基づき、障害物の方位θを算出する。
なお、方位θは、理論上は（３）式にて算出されるが、実際にビート信号Ｂ１，Ｂ２から求められる位相差△φは、受信器１４，１６内部の経路差が加わるため、図６に示すように、通常は、△φ＝０の時に、θ＝０とはならない。このため、予め実測する等して、受信器１４，１６内部の経路差を補正データとして求めておき、この補正データにより、求められた位相差△φを補正後、（３）式を用いて方位θを算出するか、あるいは、同様に予め実測する等して作成した位相差△φと方位θとの対応表を用いることにより、位相差△φから方位θを直接求めるようにしてもよい。
【００５０】
続くステップ２００では、各受信チャネルＣＨｉ（ｉ＝１，２）毎に、上昇部、及び下降部のビート周波数ｆｉ１，ｆｉ２から、次の（５）式を用いて障害物との距離Ｒｉを算出する。
Ｒｉ＝（ｃ／（８・△Ｆ・ｆｍ））・（ｆｉ１＋ｆｉ２）    ・・・（５）
また、ステップ２１０では、同様に、次の（６）式を用いて障害物との相対速度Ｖｉを算出し、本処理を終了する。
【００５１】
Ｖｉ＝（ｃ／（４・ｆ０））・（ｆｉ１−ｆｉ２）                ・・・（６）
なお、ステップ２００，２１０では、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎に、夫々距離Ｒ１，Ｒ２と相対速度Ｒ１，Ｒ２とが算出されることになるが、これらの値は、いずれも略等しく（Ｒ１≒Ｒ２，Ｖ１≒Ｖ２）なるので、適宜いずれか一方を、当該障害物検出処理による検出値としての距離Ｒ，相対速度Ｖとして選択する。なお、これら二つの値が所定以上離れている場合には、ステップ１８０の処理と同様に、何等かの異常が発生したものとして、処理を中止し別途エラー処理を実行するようにしてもよい。
【００５２】
このようにして算出された障害物との距離Ｒ、相対速度Ｖ、及び障害物の方位θは、別途実行される判断処理において、危険の有無を判断するため等に使用され、危険ありと判断された場合には、例えば、図示しない警報器を鳴動させて運転者に危険を知らせるといった処理が行われる。
【００５３】
ここで図４は、上述の障害物検出処理の概要を表す機能ブロック図である。
即ち、上述の障害物検出処理を機能ブロックにて表すと、図４に示すように、ＲＡＭ２６ｃに格納された各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４毎、即ち、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の上昇部データ及び下降部データ毎に、ＦＦＴの演算を実行する周波数解析部（上述のステップ１４０に相当）と、周波数スペクトルのピークを検出しビート周波数を特定するピーク検出部（同ステップ１５０）と、ピーク検出部により検出された周波数成分の位相を特定する位相特定部（同ステップ１６０）とを備えている。
【００５４】
そして、上昇部データ（データブロックＤＢ１，ＤＢ３）から検出されるビート周波数成分の位相φ１１，φ２１、下降部データ（データブロックＤＢ２，ＤＢ３）から検出されるビート周波数成分の位相φ１２，φ２２毎に、夫々位相差△φｊ（＝φ１ｊ−φ２ｊ）を算出する位相差算出部（同ステップ１８０）と、これら位相差△φｊに基づき、方位θを算出する方位算出部（同ステップ１９０）とを備えている。
【００５５】
更に、各受信チャネルＣＨｉ毎に、上昇部及び下降部のビート周波数ｆｉ１，ｆｉ２から、距離Ｒｉ及び相対速度Ｖｉを算出する距離算出部（同ステップ２００）及び速度算出部（同ステップ２１０）を備えている。
なお、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎に設けられた、周波数解析部，ピーク検出部，距離算出部，速度算出部を含む距離・速度算出ブロックＦＢ１，ＦＢ２は、周知のＦＭＣＷレーダ装置の受信系と全く同等のものであり、即ち、本実施例のレーダ装置２は、障害物との距離Ｒ及び相対速度Ｖの検出が可能なＦＭＣＷレーダ装置の受信系を２つ備え、更に、障害物の方位θを検出するために、位相特定部，位相差算出部，方位算出部からなる方位算出ブロックＦＢ３を追加した構成となっている。
【００５６】
以上説明したように、本実施例の障害物検出用レーダ装置２においては、受信器１４，１６として、受信アンテナ１４ａ，１６ａからの受信信号を送信信号と混合してビート信号Ｂ１，Ｂ２を発生させるものを用い、信号処理部２０では、各受信器１４，１６、即ち受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎に得られるビート信号Ｂ１，Ｂ２を、上昇部，下降部毎に、ビート周波数ｆｉｊ及び位相φｉｊを求め、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間での位相差△φｊ（＝φ１ｊ−φ２ｊ）から方位θを算出するようにされている。
【００５７】
つまり、本実施例では、従来のモノパルス方式のレーダ装置とは異なり、２つの受信アンテナから得られる２つの受信信号を、高周波のまま混合することで生成される和信号、差信号を用いることなく、障害物の方位θを検出可能なように構成されている。
【００５８】
従って、本実施例の障害物検出用レーダ装置２によれば、受信アンテナ１４ａ，１６ａからの受信信号を、高周波のまま処理することなく、直ちに送信信号と混合して中間周波のビート信号Ｂ１，Ｂ２に変換しているので、小型化の困難な受信器１４，１６の高周波回路部分を必要最小限の構成とすることができ、当該レーダ装置２を小型化できる。
【００５９】
また、本実施例のレーダ装置２によれば、周波数変調された連続波を送受信し、送信信号と受信信号とを混合して得られるビート信号から障害物との距離Ｒや相対速度Ｖを求めるＦＭＣＷ方式の受信系が２つ併置されていると共に、２つの受信アンテナ１４ａ，１６ａにて受信されるレーダ波の経路差ｄに基づく位相差△φから方位θを検出するモノパルス方式の原理にて方位θを検出するように構成されているので、障害物との距離Ｒ，相対速度Ｖ、及び障害物の方位θの全てを精度よく求めることができ、障害物の位置や状態を高精度に検出できる。
【００６０】
なお、上記実施例では、一つの障害物を検出可能な装置について説明したが、複数の障害物を同時に検出可能な装置としてもよい。
この場合、周波数スペクトルのピークは、障害物の数だけ表れるため、ステップ１５０及び１６０では、全てのピークについて、その周波数を特定し位相を算出すると共に、ステップ１７０とステップ１８０との間に、同一の障害物による上昇部のピークと下降部のピークとを互いに組み合わせるためのペアリング処理を追加し、更に、ステップ１８０〜２１０までの処理をペアリングされたデータ毎に行うようにすればよい。
【００６１】
なお、ペアリング処理とは、同一の障害物に基づくピークであっても、障害物との間に相対速度が有る場合、上昇部と下降部とにおいて検出されるピークの周波数（ビート周波数）は互いに異なったものとなるため、これを正しく組み合わせるために必要な処理であり、この処理の詳細は、例えば、本願出願人が既に出願している特願平７−９０５９号等に詳述されているので、ここではその説明を省略する。
【００６２】
また、上記実施例では、ＦＦＴの演算結果から、ビート周波数成分の位相φ１１，φ１２，φ２１，φ２２を求め、上昇部及び下降部毎に算出される、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間の位相差△φｊ（＝φ１ｊ−φ２ｊ）に基づき方位θを算出するように構成されているが、ＦＦＴの演算結果から、ビート周波数成分の振幅Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２（図５（ａ）を参照）を求め、上昇部及び下降部毎に、受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間の振幅差△Ｐｊ（＝Ｐ１ｊ−Ｐ２ｊ）に基づき方位θを算出するように構成してもよい。
【００６３】
この場合、障害物検出処理のステップ１６０にてビート周波数成分の振幅Ｐｉｊを特定し、ステップ１８０にて振幅差△Ｐｊを算出し、ステップ１９０にて振幅差△Ｐｊに基づき、方位θを算出するように変更すればよい。
なお、振幅差△Ｐｊは、送信器１２の送信出力や、受信器１４，１６を構成する増幅器１４ｃ，１４ｅ，１６ｃ，１６ｅ等の特性の相違等の影響を受け、この振幅差△Ｐｊから単純な数式にて方位θを算出することが困難であるため、位相差△φｊから方位θを求める場合と同様に、予め実測する等して作成した振幅差△Ｐｊと方位θとの対応表を用いて求めるようにすればよい。
【００６４】
また、このように、振幅Ｐｉｊから方位θを算出する場合、位相φｉｊを算出する必要がないだけでなく、振幅Ｐｉｊはピーク検出時に算出されるものであるため、処理量を削減できる。
なお、このように、振幅差△Ｐｊから方位θを算出する場合の機能ブロックの構成は、位相特定部，位相差算出部を備えた方位算出ブロックＦＢ３を、図７に示すような、振幅特定部，振幅差算出部を備えた方位算出ブロックＦＢ３ａに変更したものとなる。
【００６５】
また更に、方位θの算出は、位相差△φｊ、振幅差△Ｐｊの両方から求めるようにしてもよい。
この場合、例えば、位相差△φｊと振幅差△Ｐｊとを変数として作成された３次元的なマップにより方位θを求めたり、また、位相差△φｊ及び振幅差△Ｐｊの各方法による算出値の平均値を方位θとして求めたり、あるいは、各方法による算出値が所定以上離れている場合には、エラーとする処理を行うことにより、より信頼性の高い検出を行うことができる。
【００６６】
更に、上記実施例では、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎に、障害物との距離Ｒ１，Ｒ２、相対速度Ｖ１，Ｖ２を求め、また、上昇部，下降部毎に、方位θを検出するための位相差△φ１，△φ２を求めているが、いずれも、いずれか一方だけを求めるようにしてもよい。この場合、受信チャネルＣＨ２の下降部データに対するＦＦＴ，ピーク検出，位相特定、及び受信チャネルＣＨ２のビート周波数ｆ２１，ｆ２２を用いた距離算出及び速度算出、更には、φ１２の位相特定、下降部データの位相差△φ２（＝φ１２−φ２２）算出を省略することができ、処理を大幅に削減できる。
【００６７】
次に、第２実施例について説明する。
図８は、第２実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
図８に示すように、本実施例の障害物検出用レーダ装置４は、送信器３２及び２つの受信器３４，３６からなる送受信部３０と信号処理部４０とにより構成されている。
このうち、送信器３２は、入力される変調信号Ｓｍが第１実施例と異なるだけで、第１実施例と全く同様の構成（１２ａ〜１２ｅが、３２ａ〜３２ｅに夫々対応）をしているので詳細な説明は省略する。
【００６８】
なお、本実施例において使用される変調信号Ｓｍは、Ｈｉｇｈレベル，Ｌｏｗ  レベルの２値レベルを有するものであり、送信信号は、変調信号ＳｍがＬｏｗ  レベルの時に周波数ｆａに変調され、Ｈｉｇｈレベルの時に周波数が△ｆ（＜＜ｆａ）だけ異なる周波数ｆｂに変調される。そして、送信信号が各周波数ｆａ，ｆｂに変調されている区間を、夫々、第１周波数部、第２周波数部と呼ぶ。
【００６９】
次に、受信器３４は、第１実施例の受信器１４と同様に、受信アンテナ３４ａ，ミキサ３４ｂ，前置増幅器３４ｃ，ローパスフィルタ３４ｄ，後置増幅器３４ｅ（夫々１４ａ〜１４ｅに対応）を備え、更に、ローパスフィルタ３４ｄ及び後置増幅器３４ｅと全く同様に構成されたローパスフィルタ３４ｇ及び後置増幅器３４ｈと、前置増幅器３４ｃとローパスフィルタ３４ｄ，３４ｇとの間に設けられ、変調信号ＳｍがＬｏｗ  レベルの時に、前置増幅器３４ｃからの信号をローパスフィルタ３４ｄに供給して後置増幅器３４ｅから第１周波数部のビート信号Ｂ１ａを出力させ、変調信号ＳｍがＨｉｇｈレベルの時に、前置増幅器３４ｃからの信号をローパスフィルタ３４ｇに供給して後置増幅器３４ｈから第２周波数部のビート信号Ｂ１ｂを出力させるスイッチ３４ｆとを備えている。
【００７０】
なお、受信器３６は、受信器３４と全く同様の構成（３４ａ〜３４ｈが３６ａ〜３６ｈに対応）をしており、第１周波数部のビート信号Ｂ２ａが後置増幅器３６ｅから出力され、第２周波数部のビート信号Ｂ２ｂが後置増幅器３６ｈから出力される。そして、受信器３４を、受信チャネルＣＨ１、受信器１６を受信チャネルＣＨ２と呼ぶ。
【００７１】
一方、信号処理部４０は、起動信号Ｃ１により起動され、方形波状、即ち、２値レベルの変調信号Ｓｍを発生する方形波発生器４２と、起動信号Ｃ２により起動され、各受信器３４，３６からのビート信号Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２ａ，Ｂ２ｂを、デジタルデータＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂに夫々変換するＡ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｄと、ＣＰＵ４６ａ，ＲＯＭ４６ｂ，ＲＡＭ４６ｃを中心に構成され、起動信号Ｃ１，Ｃ２を送出して方形波発生器４２及びＡ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｄを動作させると共に、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｄを介して得られるデジタルデータＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂに基づき障害物との距離、相対速度、及び障害物の方位の検出を行う障害物検出処理を実行する周知のマイクロコンピュータ４６と、マイクロコンピュータ４６の指令に基づきＦＦＴの演算を実行する演算処理装置４８と、により構成されている。
【００７２】
また、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｄは、起動信号Ｃ２により起動されると、最初は、Ａ／Ｄ変換器４４ａ，４４ｃが動作して所定回数のＡ／Ｄ変換を行い、その後、引続きＡ／Ｄ変換器４４ｂ，４４ｄが動作して所定回数のＡ／Ｄ変換を行い、これらの処理が終了すると、ＲＡＭ４６ｃ上に設定された終了フラグ（図しせず）をセットして、動作を停止するように構成されている。
【００７３】
そして、起動信号Ｃ１により、方形波発生器４２が起動され、変調器３２ａを介して電圧制御発振器３２ｂに変調信号Ｓｍが入力されると、変調信号ＳｍのＬｏｗ  レベルの期間は周波数ｆａの送信信号を出力し、それに引き続くＨｉｇｈレベルの期間は周波数ｆｂの送信信号を出力する。
【００７４】
この送信信号に応じたレーダ波が送信器３２から送出され、障害物に反射したレーダ波が、受信器３４，３６にて受信される。そして、受信器３４，３６では、受信アンテナ３４ａ，３６ａからの受信信号と、送信器３２からの送信信号とが混合されることにより、ビート信号が生成され、しかもこのビート信号は、第１周波数部と第２周波数部とに分離されて出力される。なお、受信信号は、障害物のと間に相対速度がある場合に、ドップラシフトを受けるため、ビート信号は、このドップラ成分ｆｄを含んだものとなる。
【００７５】
そして、図９に示すように、Ａ／Ｄ変換器４４ａ〜４４ｄにより、ビート信号Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２ａ，Ｂ２ｂを変換してなるデジタルデータＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂは、ＲＡＭ４６ｃ上のデータブロックＤＢ１〜ＤＢ４に夫々格納される。
このようにして各データブロックＤＢ１〜ＤＢ４に格納されたデータは、マイクロコンピュータ４６及び演算処理装置４８にて処理され、障害物の検出のために使用される。
【００７６】
ところで、マイクロコンピュータ４６のＣＰＵ４６ａにて実行される障害物検出処理の流れは、各ステップにおける処理内容が一部異なる以外は、図３に示すフローチャートと同様である。従って、以下では、処理の異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
まず、ステップ１１０にて方形波発生器４２を起動させた後、続くステップ１２０〜ステップ１７０では、第１実施例の場合と全く同様に処理が行われる。
但し、本実施例では、データブロックＤＢ４は処理されず、データブロックＤＢ１〜ＤＢ３のみが処理され、その結果、受信チャネルＣＨ１の第１周波数部、第２周波数部、及び受信チャネルＣＨ２の第１周波数部について夫々ビート周波数ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ２ａ、及び位相φ１ａ，φ１ｂ，φ２ａが算出される。なお、ここで算出されるビート周波数ｆ１ａ，ｆ１ｂ，ｆ２ａは、いずれも障害物との相対速度に基づくドップラ周波数ｆｄに等しい。
【００７８】
続くステップ１８０では、第１周波数部についてのみ、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間のビート周波数成分の位相差△φａ（＝φ１ａ−φ２ａ）を算出する。
続くステップ１９０では、位相差△φａを方位算出用の位相差△φとして、第１実施例と全く同様に、方位θを算出する。
【００７９】
続くステップ２００では、距離Ｒを算出するが、受信チャネルＣＨ１についてのみ、第１周波数部の位相φ１ａと第２周波数部の位相φ１ｂとの位相差△φｒ（φ１ａ−φ１ｂ）を求め、この位相差△φｒに基づき、（７）式を用いて算出する。
Ｒ＝ｃ・△φｒ／（４π・△ｆ）                                    ・・・（７）
続くステップ２１０では、受信チャネルＣＨ１の第１周波数部のビート周波数ｆ１ａ（＝ｆｄ）に基づき、（８）式を用いて障害物との相対速度Ｖを算出する。
【００８０】
Ｖ＝（ｃ／（４・ｆａ））・ｆ１ａ                                    ・・・（８）
このようにして算出された障害物との距離Ｒ，相対速度Ｖ，及び障害物の方位θは、第１実施例と同様に、別途実行される判断処理において、危険の有無を判断するため等に使用される。
【００８１】
ここで図９は、本実施例における障害物検出処理の概要を表す機能ブロック図である。
即ち、図９に示すように、データブロックＤＢ１〜ＤＢ３毎に、周波数解析部（上述のステップ１４０に相当）、ピーク検出部（同ステップ１５０）、位相特定部（同ステップ１６０）を備えると共に、第１周波数部における各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間の位相差△φａ（＝φ１ａ−φ２ａ）を算出する位相差算出部（同ステップ１８０）と、位相差算出部の算出結果に基づき、方位を算出する方位算出部（同ステップ１９０）と、受信チャネルＣＨ１における第１周波数部及び第２周波数部間の位相差△φｒ（＝φ１ａ−φ１ｂ）から距離Ｒを算出する距離算出部（同ステップ２００）と、受信チャネルＣＨ１の第１周波数部のビート周波数ｆ１ａから相対速度Ｖを算出する速度算出部（同ステップ２１０）を備えている。
【００８２】
なお、受信チャネルＣＨ１に対して設けられた、周波数解析部，ピーク検出部，位相特定部，距離算出部，速度算出部からなる距離・速度算出ブロックＦＢ４は、周知の２周波ＣＷレーダ装置の受信系と全く同等のものであり、即ち、本実施例のレーダ装置４は、障害物との距離及び相対速度の検出が可能な２周波ＣＷレーダ装置の受信系（距離・速度算出ブロックＦＢ４）に、更に、２周波ＣＷレーダの受信系に含まれる第１周波数部のビート周波数及び位相を求める構成と、障害物の方位θを検出可能とするために設けられた位相差算出部，方位算出部とからなる方位算出ブロックＦＢ５を追加した構成となっている。
【００８３】
以上説明したように、本実施例の障害物検出用レーダ装置４においては、受信器３４，３６として、受信アンテナ３４ａ，３６ａからの受信信号を送信信号と混合し、更にこれを第１周波数部、第２周波数部毎に振り分けることにより、ビート信号Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２ａ，Ｂ２ｂを発生させるものを用い、信号処理部４０では、これらビート信号からビート周波数及び位相を個々に求め、その第１周波数部における受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間の位相差△φａ（＝φ１ａ−φ２ａ）から方位θを算出するようにされており、即ち、第１実施例と同様に、受信信号の和信号、差信号を用いることなく、障害物の方位θを検出可能なようにされている。
【００８４】
従って、本実施例のレーダ装置４によれば、第１実施例と同様に、小型化の困難な受信器３４，３６の高周波回路部分を必要最小限の構成とすることができ、当該レーダ装置４を小型化できる。
また、本実施例のレーダ装置４によれば、送信信号は、僅かに周波数の異なる２種類の周波数ｆａ，ｆｂしか使用しないため、当該レーダ装置４により占有される周波数帯が狭く、従って、外来ノイズの影響を受けにくい装置を構成できる。
【００８５】
なお、本実施例においては、受信チャネルＣＨ２の第２周波数部のデータを使用していないので、Ａ／Ｄ変換器４４ｄ、及び受信器３６のローパスフィルタ３６ｇ，後置増幅器３６ｈ，スイッチ３６ｆを省略した構成としてもよい。
また、本実施例では、位相差△φａから方位を算出するようにされているが、第１実施例において説明したように、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２間におけるビート周波数成分の振幅差から方位θを算出したり、位相差及び振幅差の両方から方位θを算出するようにしてもよい。
【００８６】
更に、本実施例では、受信チャネルＣＨ２の第２周波数部については、処理を行わないように構成され、距離Ｒ及び相対速度Ｖの算出は、受信チャネルＣＨ１のみで行い、方位θの算出は、第１周波数部のみで行うようにされているが、受信チャネルＣＨ２の第２周波数部についてもビート周波数ｆ２ｂ及び位相φ２ｂを求めるように構成し、距離Ｒ及び相対速度Ｖの算出を各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の双方にて行い、また、方位θの算出も第１周波数部及び第２周波数部の双方にて行うようにしてもよい。
【００８７】
この場合、距離Ｒ，相対速度Ｖ，方位θは、いずれも２種類の値が算出されるため、例えば、これらの値を比較判定する処理を追加することにより、算出値の信頼性を向上させることができる。
次に、第３実施例について説明する。
【００８８】
図１０は、第３実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。なお、本実施例のレーダ装置２ａは、第１実施例のレーダ装置２において、各受信器１４，１６を構成する前置増幅器１４ｃ，１６ｃ、ローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄ、後置増幅器１４ｅ，１６ｅ（以下、まとめてＩＦ（中間周波）処理部と呼ぶ）での位相のばらつきに起因して、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２から供給されるビート信号間に生じる位相差の誤差（オフセット）を、校正可能にするための構成を追加したものである。
【００８９】
即ち、本実施例のレーダ装置２ａは、図１０に示すように、第１実施例のレーダ装置２において、送受信部１０に、受信チャネルＣＨ１のミキサ１４ｂの出力を前置増幅器１４ｃに供給／遮断するスイッチＷ１１と、受信チャネルＣＨ２のミキサ１６ｂの出力を受信チャネルＣＨ１の前置増幅器１４ｃに供給／遮断するスイッチＷ１２とを設け、マイクロコンピュータ２６に、スイッチＷ１１，Ｗ１２の設定状態を、スイッチＷ１１を閉成かつスイッチＷ１２を開放した第一状態、又はスイッチＷ１１を開放かつスイッチＷ１２を閉成した第二状態のいずれかに切り換える切換信号Ｃ３を出力させるようにした以外は、第１実施例のレーダ装置２と全く同様に構成されている。
【００９０】
そして、各スイッチＷ１１，Ｗ１２が第一状態に設定されている場合、各ミキサ１４ｂ，１６ｂの出力は、各自の受信チャネルの前置増幅器１４ｃ，１６ｃに夫々供給され、一方、各スイッチＷ１，Ｗ２が第二状態に設定されている場合、受信チャネルＣＨ２のミキサ１６ｂの出力が、両受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の前置増幅器１４ｃ，１６ｃに供給される。
【００９１】
ここで、マイクロコンピュータ２６のＣＰＵ２６ａにて実行される位相差校正処理を、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
なお、スイッチＷ１１，Ｗ１２は、電源投入直後に行われる初期化処理によって、第一状態に設定されているものとする。
【００９２】
図１１に示すように、本処理が起動されると、まず、ステップ３１０にて、切換信号Ｃ３を出力して、スイッチＷ１１，Ｗ１２の設定状態を第二状態に切り換える。
続くステップ３２０〜３９０は、第１実施例にて説明した障害物検出処理のステップ１１０〜１８０と全く同様であり、即ち、レーダ波を送信して、受信器１４，１６から出力されるビート信号Ｂ１，Ｂ２のＡ／Ｄ変換値に基づき、ＦＦＴ演算を実行し、その演算結果から各ビート信号Ｂ１，Ｂ２のピーク周波数を検出して、その周波数成分の位相を特定し、この特定された位相に基づいて各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２から得られるビート信号Ｂ１，Ｂ２間の位相差を算出する。
【００９３】
続く、ステップ４００では、ステップ３９０にて算出された位相差を校正値としてＲＡＭ２６ｃの所定エリアに記憶し、ステップ４１０にて、切換信号Ｃ３を出力して、スイッチＷ１１，Ｗ１２の設定状態を第一状態に切り換えた後、本処理を終了する。
【００９４】
即ち、本処理の実行時には、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２のＩＦ処理回路に同じ信号が入力されているので、ここで求められる位相差（校正値）とは、ビート信号Ｂ１，Ｂ２の位相を変化させるＩＦ処理回路（主にローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄ）の位相特性のばらつきを反映したものとなる。
【００９５】
ここで、図１２（ａ）は、位相差校正処理の実行タイミングを表す説明図である。図示するように、本処理では、障害物検出処理と全く同様に変調波Ｓｍを発生させ、反射したレーダ波を受信して処理を行っているので、周期的に実行される障害物検出処理を止めて、代わりに本処理を実行することになり、本実施例では、１分毎に本処理を実行する。
【００９６】
なお、一回の位相差校正処理では、処理時に偶然に存在する物標の状態に応じて、ある特定周波数での位相差校正値が得られるだけであり、これに対してＩＦ処理回路の位相特性は、周波数に応じて変化するため、このような特定周波数について測定したものだけを用いて、全ての場合について校正を行ったのでは、正確な測定を行うことができない。
【００９７】
そこで、本実施例では、例えば０〜１００ＫＨｚの範囲のビート信号について検出を行う場合、図１２（ｂ）に示すように、この周波数範囲を２０分割して、各区間毎に校正値を記憶するようにされている。
このように、区間毎に校正値を記憶する場合、例えば、全ての区間の校正値が蓄積されるまでの間は、連続してこの位相差校正処理を行い、全区間の校正値が蓄積された後で、正常の障害物検出処理を開始させると共に、周期的に位相差校正処理を行い、適宜蓄積された校正値の内容を更新するようにすればよい。
【００９８】
なお、図１２（ｂ）は、区間毎の位相差校正値が時間によって蓄積されている様子を表している。
そして、上述のようにして得られた校正値は、障害物検出処理の際に、ステップ１８０にて算出されるビート周波数成分の位相差△φｊを校正するために使用される。具体的には、あるビート周波数を有する周波数成分の位相差△φｊが算出された場合、位相差校正処理により蓄積された校正値の中から、そのビート周波数に対応する校正値△φｏを選択して、算出された位相差△φｊから選択された校正値△φｏを差し引く（△φｊ−△φｏ）ことにより校正を行う。そして、この校正された位相差（△φｊ−△φｏ）を用いて、ステップ１９０の障害物の方位θを算出する処理を行う。
【００９９】
以上説明したように、本実施例のレーダ装置においては、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２のＩＦ処理回路に同じ信号を入力できるように構成されており、ＩＦ回路に同じ信号を入力した時に求められる位相差を校正値として求め、この校正値により通常の障害物検出処理の時に算出される位相差を校正するようにされている。
【０１００】
従って、本実施例のレーダ装置によれば、ＩＦ処理回路毎に位相特性のばらつきが存在することによって生じるビート信号間の位相差のオフセットを、校正値により相殺することができ、正確な位相差を求めることができるので、延いては正確な方位検出を行うことができる。
【０１０１】
しかも、検出すべきビート信号の周波数範囲を複数区間に分割し、各区間毎に校正値を求めるようにされているので、安定した方位検出を行うことができる。
次に、第４実施例について説明する。
図１３は、第４実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図である。なお本実施例では、第３実施例と同様に、ＩＦ処理部に起因してビート信号間に生じる位相差の誤差を校正可能にしたものである。
【０１０２】
図１３に示すように、本実施例のレーダ装置２ｂは、第１実施例のレーダ装置２において、各受信器１４，１６に、前置増幅器１４ｃ，１６ｃからの出力、或は基準信号Ｓｆのいずれか一方をローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄに供給するスイッチＷ２１，Ｗ２２を設け、信号処理部２０に基準信号Ｓｆを生成する基準信号発生器２９を設けると共に、マイクロコンピュータ２６に、スイッチＷ２１，Ｗ２２の設定状態を、いずれもが前置増幅器１４ｃ，１６ｃの出力をローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄに供給する第一状態、又はいずれもが基準信号Ｓｆをローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄに供給する第二状態のいずれかに切り換える切換信号Ｃ３と、基準信号発生器２９を起動する起動信号Ｃ４とを出力させるようにした以外は、第１実施例のレーダ装置２と全く同様に構成されている。
【０１０３】
なお、基準信号発生器２９は、例えば第３実施例と同様に０〜１００ＫＨｚの範囲のビート信号について検出を行う場合であれば、周波数を２０分割して、各区間を代表する周波数成分を全て含んだ基準信号Ｓｆを生成するように構成されている。
【０１０４】
ここで、マイクロコンピュータ２６のＣＰＵ２６ａにて実行される位相差校正処理を、図１４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、スイッチＷ２１，Ｗ２２は、電源投入直後に行われる初期化処理によって、第一状態に設定されているものとする。
【０１０５】
図１４に示すように、本処理が起動されると、まず、ステップ５１０にて、切換信号Ｃ３を出力して、スイッチＷ２１，Ｗ２２の設定状態を第二状態に切り替え、続くステップ５２０では、起動信号Ｃ４を出力して、基準信号発生器２９に基準信号Ｓｆを出力させる。
【０１０６】
続くステップ５３０〜５９０は、第１実施例にて説明した障害物検出処理のステップ１２０〜１８０と全く同様であり、受信器１４，１６から出力されるビート信号Ｂ１，Ｂ２のＡ／Ｄ変換値に基づき、ＦＦＴ演算を実行し、その演算結果から各ビート信号Ｂ１，Ｂ２のピーク周波数を検出して、その周波数成分の位相を特定し、この特定された位相に基づいて各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２から得られるビート信号Ｂ１，Ｂ２間の位相差を算出する。
【０１０７】
続く、ステップ６００では、ステップ５９０にて算出された位相差を校正値としてＲＡＭ２６ｃの所定エリアに記憶し、ステップ６１０にて、切換信号Ｃ３を出力して、スイッチＷ２１，Ｗ２２の設定状態を第一状態に切り換えた後、本処理を終了する。
【０１０８】
即ち、本処理の実行時には、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２のＩＦ処理回路には、同じ基準信号Ｓｆが入力されているので、第３実施例と同様に、ここで求められる位相差（校正値）とは、ＩＦ処理回路の位相特性のばらつきを反映したものとなる。
【０１０９】
しかも、基準信号Ｓｆは、検出すべきビート信号の全周波数範囲を分割した各区間を代表する全ての周波数成分が含まれているため、１回の測定で、全ての区間について位相差の校正値が求められることになる。
また、本実施例における位相差校正処理は、障害物検出処理が使用する三角波発生器２２とは、別途設けられた基準信号発生器２９により、レーダ波を送出することなく装置内部のみで基準信号Ｓｆを発生させているので、例えば、図１５に示すように、障害物検出処理の合間に実行させることが可能である。
【０１１０】
以上説明したように、本実施例のレーダ装置２ｂによれば、各受信チャネルＣＨ１，ＣＨ２のＩＦ処理回路に同じ基準信号を入力できるようにされているので、第３実施例と同様の効果を得ることができる。
しかも、本実施例のレーダ装置２ｂによれば、所望の周波数成分を含んだ基準信号Ｓｆを発生させることができるので、検出すべきビート信号の全周波数範囲を分割した各区間の校正値を、短時間で確実に蓄積することができる。
【０１１１】
なお、本実施例では、基準信号発生器２９を、ビート信号の全周波数範囲を分割した各区間を代表する全ての周波数成分を含んだ基準信号Ｓｆを生成するように構成したが、各区間に対応した単一の周波数成分を含む基準信号Ｓｆを順番に発生させるように構成してもよい。この場合、第３実施例と同様に、全区間について構成値が蓄積されるまでは、この位相差構成処理を繰り返し行うようにすればよい。
【０１１２】
また、本実施例では、前置増幅器１４ｃ，１６ｃとローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄとの間にスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２を設けたが、第３実施例と同様にミキサ１４ｂ，１６ｂと前置増幅器１４ｃ，１６ｃとの間に設けてもよい。逆に第３実施例では、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を、本実施例と同様に、前置増幅器１４ｃ，１６ｃとローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄとの間に設けてもよい。これは、ＩＦ処理回路の中でビート信号の位相に最も大きな影響を与えるのは、ローパスフィルタ１４ｄ，１６ｄであるため、前置増幅器１４ｃ，１６ｃを位相差校正処理の対象にしなくても大きな影響はないからである。
【０１１３】
次に、第５実施例について説明する。
本実施例は、第１実施例のレーダ装置２とは、受信器の構成が異なるだけであるため、ここでは、この受信器の構成についてのみ説明する。以下第６〜８実施例も同様である。
【０１１４】
本実施例の受信器は、図１６に示すように、１列に配列された３つの受信アンテナ５４ａ，５６ａ，５８ａと、両脇に配置された受信アンテナ５４ａ，５８ａからの受信信号のいずれか一方を選択して出力するスイッチＷａとを備え、スイッチＷａから出力される受信信号を、ミキサ５５ｂ，前置増幅器５５ｃ，ローパスフィルタ５５ｄ，後置増幅器５５ｅにより処理してビート信号Ｂ１として出力し、一方、まん中に配置されたアンテナ５６ａからの受信信号を、ミキサ５６ｂ，前置増幅器５６ｃ，ローパスフィルタ５６ｄ，後置増幅器５６ｅにより処理してビート信号Ｂ２として出力するように構成されている。
【０１１５】
なお、スイッチＷａは、信号処理部２０のマイクロコンピュータ２６が出力するエリア選択信号Ｃａにより制御され、図１７に示すように、障害物検出処理を１回行う毎に切り換えられ、受信アンテナ５４ａ又は５８ａからの受信信号を交互にミキサ５５ｂに供給するようにされている。
【０１１６】
また、各受信アンテナ５４ａ，５６ａ，５８ａは、隣接する２つの受信アンテナの受信ビームが重ね合わされた領域、即ちビート信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて方位を検出可能な領域（以下、方位検出領域と呼ぶ）が、互いに接するように配置されている。
【０１１７】
これにより、受信アンテナ５４ａ，５６ａによる方位検出領域と、受信アンテナ５６ａ，５８ａによる方位検出領域とで、物標の方位検出が可能となり、即ち、２つのアンテナで構成されている場合の２倍の方位検出領域を有することになる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施例によれば、受信器が、３つの受信アンテナ５４ａ〜５８ａを備え、隣接する２つの受信アンテナ５４ａ，５６ａ又は５６ａ，５８ａ毎に、障害物検出処理を行うことができるので、障害物を検出可能な範囲を拡大することができ、特に、障害物の方位まで検出可能な方位検出領域を２倍に拡大することができる。
【０１１９】
しかも、受信アンテナ数分のビート信号を出力するのではなく、任意の隣接する２つの受信アンテナ５４ａ，５６ａ又は５６ａ，５８ａからの受信信号に基づくビート信号を２つだけ出力するようにされているので、信号処理部の構成を複雑化することがない。
【０１２０】
なお、本実施例では、受信アンテナが３つの場合について説明したが、４つ以上であってもよい。
例えば、図１８に示すように、４つの受信アンテナ６４ａ〜６７ａを有する場合には、受信アンテナ６４ａを１番目として配列順に番号を割り当てた場合に、奇数番目に位置する受信アンテナ６４ａ，６６ａからの受信信号のいずれか一つを選択して出力するスイッチＷａ１と、偶数番目に位置する受信アンテナ６５ａ，６７ａからの受信信号のいずれか一つを選択して出力するスイッチＷａ２と、を設け、スイッチＷａ１から出力される受信信号を、ミキサ６８ｂ，前置増幅器６８ｃ，ローパスフィルタ６８ｄ，後置増幅器６８ｅにより処理してビート信号Ｂ１として出力し、スイッチＷａ２から出力される受信信号を、ミキサ６９ｂ，前置増幅器６９ｃ，ローパスフィルタ６９ｄ，後置増幅器６９ｅにより処理してビート信号Ｂ２として出力するように構成されている。
【０１２１】
この場合、スイッチＷａ１，Ｗａ２により、受信アンテナ６４ａ，６５ａ、受信アンテナ６５ａ，６６ａ、受信アンテナ６６ａ，６７ａのいずれかの組からの受信信号が選択されるように、エリア選択信号Ｃａ１，Ｃａ２を設定すればよい。
【０１２２】
また、４つの受信アンテナから隣接する２つの受信アンテナからの受信信号を選択するスイッチ部の構成は、図１９に示すように、５個の二者択一スイッチＷａ１，Ｗａ４，Ｗａ５，Ｗａ７，Ｗａ８と、３個の二分配スイッチＷａ２，Ｗａ３，Ｗａ６とにより構成してもよい。
【０１２３】
この場合、高周波信号の配線を交差させることなく構成することができる。
なお、スイッチＷａ１〜Ｗａ８は、２つのエリア選択信号Ｃａ１，Ｃａ２（及びその反転信号）により次のように制御することができる。
即ち、表１に示すように、エリア選択信号Ｃａ１をスイッチＷａ１，Ｗａ５，Ｗａ８、エリア選択信号Ｃａ１の反転信号をスイッチＷａ２，Ｗａ６、エリア選択信号Ｃａ２をスイッチＷａ４，Ｗａ７、エリア選択信号Ｃａ２の反転信号をＷａ３に接続する。但し、スイッチＷａ５，Ｗａ６は、エリア選択信号Ｃａ２とその反転信号とを接続してもよい。
【０１２４】
そして、受信アンテナ６４ａ，６５ａの組（Ａ）を選択する時には、エリア選択信号Ｃａ１，Ｃａ２をいずれもＨレベルに設定し、受信アンテナ６５ａ，６６ａの組（Ｂ）を選択する時には、エリア選択信号Ｃａ１をＬレベル、エリア選択信号Ｃａ２をＨレベルに設定し、受信アンテナ６６ａ，６７ａの組（Ｃ）を選択する時には、エリア選択信号Ｃａ１，Ｃａ２をいずれもＬレベルに設定すればよい。なお、各スイッチＷａ１〜Ｗａ２では、各エリア選択信号Ｃａ１，Ｃａ２の信号レベルに応じて、Ｈレベル時に図中上側に位置する端子が選択され、Ｌレベル時に図中下側に位置する端子が選択されるものとする。
【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
次に、第６実施例について説明する。
本実施例の受信器では、図１６に示した第５実施例の受信器のように受信アンテナとミキサとの間にスイッチを設ける代わりに、前置増幅器とローパスフィルタとの間にスイッチを設けたものである。
【０１２７】
即ち、図２０に示すように、本実施例の受信器では、１列に配列された３つの受信アンテナ５４ａ〜５８ａ毎に、その受信信号を処理するミキサ５４ｂ〜５８ｂ、及び前置増幅器５４ｃ〜５８ｃを設けると共に、両脇に配置された受信アンテナ５４ａ，５８ａからの信号を処理する各前置増幅器５４ｃ，５８ｃからのビート信号のいずれか一方を選択して出力するスイッチＷｂを設け、スイッチＷｂの出力をローパスフィルタ５５ｄ，後置増幅器５５ｅにより処理してビート信号Ｂ１として出力し、まん中に配置された受信アンテナ５６ａからの信号を処理する前置増幅器５６ｃの出力を、ローパスフィルタ５６ｄ，後置増幅器５６ｅにより処理してビート信号Ｂ２として出力するように構成されている。
【０１２８】
なお、スイッチＷｂは、第５実施例にてスイッチＷａを制御するために用いものと同じたエリア選択信号Ｃａにより制御すればよい。
このように、本実施例の受信器によれば、受信信号がローカル信号と混合された後の回路部分にスイッチＷｂを配置しており、高周波回路部分に使用されるスイッチＷａと比べて、スイッチＷｂでの信号の漏れが少ないので、検出感度を劣化させることなく、装置構成を小型化することができる。
【０１２９】
なお、第５実施例の場合と同様に、４つ以上の受信アンテナを用いる場合に適用してもよい。
次に、第７実施例について説明する。
本実施例の受信器は、２つの受信アンテナ７４ａ，７６ａと、受信アンテナ７４ａ，７６ａからの受信信号のいずれか一方を選択して出力するスイッチＷｘ１と、スイッチＷｘ１から出力される信号を処理するミキサ７５ｂ，前置増幅器７５ｃと、前置増幅器７５ｃからの出力を２系統に分配するスイッチＷｘ２と、スイッチＷｘ２により分配された一方の信号を処理しビート信号Ｂ１として出力するローパスフィルタ７４ｄ，後置増幅器７４ｅと、スイッチＷｘ２により分配された他方の信号を処理しビート信号Ｂ２として出力するローパスフィルタ７６ｄ，後置増幅器７６ｅと、スイッチＷｘ１，Ｗｘ２の切換を制御する多重／分離信号を出力する多重／分離信号生成回路９０とにより構成されている。
【０１３０】
多重／分離信号は、検出すべきビート信号の２倍以上、即ち０〜１００ＫＨｚの範囲のビート信号を扱う場合は、２００ＫＨｚ以上で、スイッチＷｘ１，Ｗｘ２の切換を行い、しかも、スイッチＷｘ１，Ｗｘ２を同期させ、受信アンテナ７４ａからの受信信号に基づく信号をローパスフィルタ７４ｄに供給し、受信アンテナ７６ａからの受信信号に基づく信号をローパスフィルタ７６ｄに供給するようにされている。
【０１３１】
つまり、受信信号は、時分割多重化されてミキサ７５ｂに供給され、ローカル信号と混合された後、再分離される。なお、分離された信号を処理するローパスフィルタ７４ｄ，７６ｄは、ＡＤ変換時に、高周波成分がエリアジングを引き起こさないように帯域制限するアンチ・エリアジング・フィルタとして使用されるだけでなく、スイッチＷｘ２から出力される櫛歯状をした波形の信号を、本来の連続した波形の信号に再生するために使用される。
【０１３２】
以上説明したように、本実施例の受信器によれば、各受信アンテナからの受信信号がミキサを時分割で共用してビート信号を生成するようにされているので、ミキサの数を、当該受信器が同時に出力すべきビート信号の数より少なくすることができ、装置を小型化できる。
【０１３３】
なお、本実施例では、２つの受信信号を多重化しているが、３つ以上の受信信号を多重化するように構成してもよい。
次に、第８実施例について説明する。
本実施例は、第７実施例において、受信アンテナ７４ａの代わりに、受信アンテナ７６ａの両脇に一列に配設される二つの受信アンテナ７５ａ，７７ａと、この受信アンテナ７５ａ，７７ａからの受信信号のいずれか一方をスイッチＷｘ１に供給するスイッチＷａとを設けただけで、それ以外は、第７実施例と全く同様の構成をしている。
【０１３４】
別の見方をすると、図１６に示した第５実施例において、ミキサ５５ｂ，５６ｂ、前置増幅器５５ｃ，５６ｃの部分に第７実施例における受信信号を多重化してミキシングする技術を適用した構成となっている。
従って、本実施例によれば、広い方位検出範囲を有する受信器を、きわめて小型に構成することができ、延いては高性能なレーダ装置を小型に構成することができる。
【０１３５】
なお、受信信号を多重化してミキシングする技術は、図１８や図１９に示す受信器のミキサ６８ｂ，６９ｂ（及び前置増幅器６８ｃ，６９ｃ）の部分に適用してよいことはもちろん、図２０に示す受信器のミキサ５４ｂ〜５８ｂ（及び前置増幅器５４ｃ〜５８ｃ）の部分に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図２】三角波発生器の出力波形図である。
【図３】障害物検出処理を表すフローチャートである。
【図４】障害物検出処理の概要を表す機能ブロック図である。
【図５】ビート信号に含まれる各周波数成分の振幅及び位相を表すグラフである。
【図６】位相差△φと方位θの関係を表すグラフである。
【図７】ビート周波数成分の振幅差に基づき方位θを算出する場合における方位算出ブロックの構成を表す機能ブロック図である。
【図８】第２実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図９】第２実施例における障害物検出処理の概要を表す機能ブロック図である。
【図１０】第３実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図１１】第３実施例における位相差校正処理を表すフローチャートである。
【図１２】第３実施例における位相差校正処理の実行タイミングを表す説明図である。
【図１３】第４実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図１４】第４実施例における位相差校正処理を表すフローチャートである。
【図１５】第４実施例における位相差校正処理の実行タイミングを表す説明図である。
【図１６】第５実施例のレーダ装置の受信部の構成を表すブロック図である。
【図１７】エリア選択信号の切換タイミングを表す説明図である。
【図１８】第５実施例においてアンテナを４つにした場合の構成を表すブロック図である。
【図１９】第５実施例においてアンテナを４つにした場合の他の構成を表すブロック図である。
【図２０】第６実施例のレーダ装置の受信部の構成を表すブロック図である。
【図２１】第７実施例のレーダ装置の受信部の構成を表すブロック図である。
【図２２】第８実施例のレーダ装置の受信部の構成を表すブロック図である。
【図２３】一対のアンテナからの受信信号の位相差に基づき方位が算出される原理を表す説明図である。
【符号の説明】
２，４…レーダ装置    １０，３０…送受信部    １２，３２…送信器
１２ａ，３２ａ…変調器    １２ｂ，３２ｂ…電圧制御発振器
１２ｃ，１２ｄ，３２ｃ，３２ｄ…電力分配器
１２ｅ，３２ｅ…送信アンテナ    １４，１６，３４，３６…受信器
１４ａ，１６ａ，３４ａ，３６ｂ…受信アンテナ
１４ｂ，１６ｂ，３４ｂ，３６ｂ…ミキサ
１４ｃ，１６ｃ，３４ｃ，３６ｃ…前置増幅器
１４ｄ，１６ｄ，３４ｄ，３４ｇ，３６ｄ，３６ｇ…ローパスフィルタ
１４ｅ，１６ｅ，３４ｅ，３４ｈ，３６ｅ，３６ｈ…後置増幅器
３４ｆ，３６ｆ…スイッチ    ２０，４０…信号処理部
２２…三角波発生器    ４２…方形波発生器
２４ａ，２４ｂ，４４ａ〜４４ｄ…Ａ／Ｄ変換器
２６，４６…マイクロコンピュータ    ２８，４８…演算処理装置
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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