(57)【要約】【課題】ターゲットの検出数を可及的に多く維持しながらも、検出時においてターゲットが移動している場合でもその検出をより的確に行えるレーダ装置を提供する。【解決手段】複数の送信アンテナを有する送信アンテナ群と、複数の受信アンテナを有する受信アンテナ群と、前記送信アンテナ群の各送信アンテナから送信波を順次切り替えて送信する送信切替手段と、を備えるレーダ装置において、送信波の送信が順次行われるときに、前記各送信アンテナの送信波がターゲットで反射されその反射波を受信する前記受信アンテナ群を、該送信アンテナに対応する仮想的な仮想サブアレーとして機能させる。これにより、複数の仮想サブアレーに対応する仮想相関値に対して、送信切替が行われた前記送信アンテナのそれぞれの、前記受信アンテナ群に対する相対位置に基づいた空間平均処理を施し、ターゲットの検出を行う。【選択図】図３Ａ
2011058974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを有する送信アンテナ群と、
複数の受信アンテナを有する受信アンテナ群と、
前記送信アンテナ群の各送信アンテナから送信波を順次切り替えて送信する送信切替手段と、
前記送信切替手段によって送信波の送信が順次行われるときに、前記各送信アンテナの送信波がターゲットで反射されその反射波を受信する前記受信アンテナ群を、該送信アンテナに対応する仮想的な仮想サブアレーとして機能させ、且つ該仮想サブアレーに対応した空間平均処理における相関値を仮想相関値として、送信波を送信した前記送信アンテナ数に対応して取得する仮想相関値取得手段と、
前記仮想相関値取得手段によって取得された前記複数の仮想サブアレーに対応する仮想相関値に対して、前記送信切替手段によって送信切替が行われた前記送信アンテナのそれぞれの、前記受信アンテナ群に対する相対位置に基づいた空間平均処理を施すことで、該送信切替手段の送信切替によって前記受信アンテナ群から仮想的に導出される仮想的アンテナ群に対応する平均仮想相関値を算出し、該平均仮想相関値に基づいて前記ターゲットの検出を行うターゲット検出手段と、
を備えるレーダ装置。
【請求項２】
前記送信アンテナ群は前記受信アンテナ群に包含され、
前記送信切替手段は、前記受信アンテナ群に含まれる一部又は全部の前記受信アンテナを順次、送信アンテナとして機能させる、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信アンテナ群と前記受信アンテナ群は、それぞれ個別に形成される、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記送信アンテナ群における各送信アンテナ間の間隔と、前記受信アンテナ群における各受信アンテナ間の間隔は異なる、
請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記ターゲット検出手段は、前記平均仮想相関値を算出するとともに、前記仮想サブアレーに含まれる前記複数の受信アンテナを、一部が各々重複する複数の二次仮想サブアレーとして機能させ、且つ該二次仮想サブアレーに対応した前記空間平均処理における相関値を二次仮想相関値として、該複数の二次仮想サブアレーの数に対応して取得し、該二次仮想相関値に対して更に該空間平均処理を施すことで平均二次仮想相関値を算出し、該平均仮想相関値および該平均二次仮想相関値に基づいて前記ターゲットの検出を行う、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットの検出を行うレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナが等間隔に配置されたアレーアンテナを備えたレーダ装置において、送信アンテナとして用いるアンテナを切り替えながら送受信した結果をホログラフィック合成することにより、実際のアンテナの数を超える数の仮想アンテナによる受信結果を得る技術がある（例えば、特許文献１〜特許文献４を参照）。
【０００３】
また、合成開口レーダ装置のようなアダプティブアンテナを利用するレーダ装置において、所望波と相関性を有する干渉波（相関性干渉波）の影響を抑圧する技術として、空間平均法（空間平滑法）による処理技術がある。この空間平均処理は、相関性のある波の位相関係はその受信位置で異なること踏まえて、受信位置を平行移動させて求められた波間の相関値を加重平均することで相互相関の程度を抑圧する技術である。例えば、特許文献５〜８には、合成開口レーダ装置における空間平均処理が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８３１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４９１号公報
【特許文献３】特開２００６−９１０２８号公報
【特許文献４】特開２００６−９８１８１号公報
【特許文献５】特許第３６７８９４６号
【特許文献７】特開２００１−１９４４５４号公報
【特許文献８】特開２００２−１８１９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ターゲットの検出数を向上させるために、一般にはホログラフィック合成技術が利用されている。図１Ａには、ホログラフィック技術で行われる受信波の合成の様子が示されている。実在する受信アンテナ数はｃｈ１〜ｃｈ６までの６本であるが、例えば、受信アンテナｃｈ１を送信アンテナとして機能させたときの受信アンテナｃｈ１〜ｃｈ６による受信波の位相のうち受信アンテナｃｈ６の位相と、受信アンテナｃｈ６を送信アンテナとして機能させたときの受信アンテナｃｈ１〜ｃｈ６による受信波の位相のうち受信アンテナｃｈ１の位相とは同位相となることを利用して、図１Ａに示すように両受信波ｆｍ１、ｆｍ２を合成し、仮想的に１１本の受信アンテナによる受信結果を作り上げることで、実在する受信アンテナ数は６本にもかかわらず、ターゲットの検出数を１０体まで向上させることが可能となる。
【０００６】
しかし、ホログラフィック合成技術では、図１Ａに示すように２つの受信波ｆｍ１、ｆｍ２を、送信アンテナを切り替えて送信波を順次送信することで検出し、それらの受信波ｆｍ１、ｆｍ２を合成処理するため、仮想の１１本の受信アンテナによる受信結果は同時に受信されたものではない。そのため、図１Ｂに示すように、レーダ装置の検出ターゲットとして複数のターゲット（Ｔ１、Ｔ２）が存在し、ターゲットの一つ（Ｔ２）が移動している場合、上記送信アンテナの切り替えが行われている間にターゲットが移動するため、受信波同士の位相がずれてしまう場合があり、ホログラフィック合成技術が正確に行えなくなる可能性がある。
【０００７】
具体的には、図１Ｃに、図１Ｂに示すように２つのターゲットのうち１つのターゲットが移動している場合のホログラフィック合成技術による信号強度（上段）と位相（下段）の推移が示される。図１Ｃにおいては、上下段の各図の横軸は、図１Ａで示したホログラフィック合成後の仮想アンテナの番号に対応している。図１Ｃ下段に示すように、仮想アンテナ＃６において受信波ｆｍ１とｆｍ２の位相が同位相であることを前提として両受信波を合成すると、送信アンテナの切り替えが行われる間に位相ずれが生じ、その結果、図１Ｃ上段に示すようにホログラフィック合成後の受信信号において信号強度の推移の連続性が失われてしまう。この図１Ｃに示す受信結果に基づいて行われたターゲットの検出結果が、図１Ｄに示されている。図１Ｄは、上記受信結果に対して角度スペクトラム計算が行われた結果であり、横軸がレーダ装置の検出角度範囲を表し、縦軸はターゲットの存在に対応するスペクトラム値を表す。図１Ｄからも明らかなように、レーダの検出角度範囲にターゲットは２つしか存在しないにもかかわらず、不要なピークが多数算出されるため、結果的にターゲットの正確な検出が困難となる。
【０００８】
なお、参考として、図１Ｅ、図１Ｆに、ホログラフィク合成技術が施される前の２つの受信波ｆｍ１、ｆｍ２のそれぞれに対して、上記スペクトラム計算を施した結果を示す。これらの結果においては、２つのターゲットの存在を示すスペクトラムのピークが的確に算出されていることが分かる。以上を踏まえると、図１Ｄに示すスペクトラムの不要なピークは、ホログラフィック合成技術に起因するものであることが明白である。もちろん、図１Ｅ、図１Ｆに示す場合では、ターゲットの検出は的確に行えるもののホログラフィック合成技術が行われていないことにより、一度に検出できるターゲットの数はホログラフィック合成技術が行われる場合よりも大きく減少することになる（図１Ｅ、図１Ｆに示す場合は最大で５つのターゲットが検出可能となる）。
【０００９】
そこで、本発明は上記した問題に鑑み、ターゲットの検出数を可及的に多く維持しながらも、検出時においてターゲットが移動している場合でもその検出をより的確に行えるレーダ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記した課題を解決すべく、ホログラフィック合成技術における送信波の送信のためのアンテナ切替技術を、空間平均処理に適用する構成とした。空間平均処理自体は、所望波と干渉波との間に存在する相関性を抑圧するために一般的に利用されている技術である。そして、従来技術における空間平均処理は、実在のアンテナ群の一部として切り出されたサブアンテナ群をサブアレーとして利用するため、ターゲットの検出数はこのサブアレーに含まれる受信アンテナの数に依存することになる。そのため、空間平均処理を行うレーダ装置においては、ターゲットの検出数の増加と検出の精度を両立することは困難であると考えられる。本発明に係るレーダ装置は、この従来技術における空間平均処理の課題を、上記構成により解決するものである。
【００１１】
詳細には、本発明は、複数の送信アンテナを有する送信アンテナ群と、複数の受信アンテナを有する受信アンテナ群と、前記送信アンテナ群の各送信アンテナから送信波を順次切り替えて送信する送信切替手段と、前記送信切替手段によって送信波の送信が順次行われるときに、前記各送信アンテナの送信波がターゲットで反射されその反射波を受信する前記受信アンテナ群を、該送信アンテナに対応する仮想的な仮想サブアレーとして機能させ、且つ該仮想サブアレーに対応した空間平均処理における相関値を仮想相関値として、送信波を送信した前記送信アンテナ数に対応して取得する仮想相関値取得手段と、前記仮想相関値取得手段によって取得された前記複数の仮想サブアレーに対応する仮想相関値に対して、前記送信切替手段によって送信切替が行われた前記送信アンテナのそれぞれの、前記受信アンテナ群に対する相対位置に基づいた空間平均処理を施すことで、該送信切替
手段の送信切替によって前記受信アンテナ群から仮想的に導出される仮想的アンテナ群に対応する平均仮想相関値を算出し、該平均仮想相関値に基づいて前記ターゲットの検出を行うターゲット検出手段と、を備えるレーダ装置である。
【００１２】
上記レーダ装置においては、仮想相関値取得手段が仮想相関値を取得するとき、受信アンテナ群に含まれる複数の受信アンテナを仮想サブアレーとして機能させる。すなわち、本発明に係るレーダ装置は、実際に存在する受信アンテナ群全体を、仮想的に、空間平均処理におけるサブアレーとして扱うのであって、従来技術における空間平均処理の場合のように、実在する受信アンテナ群の一部をサブアレーとして切り出す処理を行うわけではない。しかし、空間平均処理を適用するためには、所望波と干渉波の相関性に対して加重平均処理を施す必要があるから、サブアレーの一部の受信アンテナによる受信位置が重複するようにサブアレーを平行移動しなければならないが、上述のように実在する受信アンテナ群全体を仮想サブアレーとすると、物理的には当該仮想サブアレーを空間平均処理のための平行移動することはできない。
【００１３】
そこで、ホログラフィック合成技術で行われる送信波の順次送信のための、送信アンテナの切替技術が利用される。受信アンテナ群の位置が変わらない場合であっても、送信アンテナによる送信波の送信が切り替えられることで、受信アンテナ群に対する送信アンテナの相対的位置は変化することになる。これを換言すれば、空間平均処理が適用される際のサブアレーの平行移動を、受信アンテナ群を実際には移動しなくても実現可能ということである。すなわち、送信アンテナでの送信波切り替えに伴う、受信アンテナ群に対する送信アンテナの相対的位置の変化があるということは、送信アンテナを基準とすれば受信アンテナ群が相対的に平行移動することを意味し、その移動の際に受信アンテナ群の一部が重複するのであれば、空間平均処理が実現できる。
【００１４】
そこで、上記レーダ装置では、仮想相関値取得手段は、送信切替手段による送信アンテナの切替が行われることで、実際には平行移動していない受信アンテナ群から、送信波を送信した送信アンテナに対応した仮想相関値を、その送信アンテナの数だけ取得する。この仮想相関値は、送信アンテナのそれぞれに対応付けされているものであり、そして上述したように、送信アンテナでの送信波切り替えに伴う、受信アンテナ群に対する送信アンテナの相対的位置の変化を踏まえることで、実際には平行移動していない受信アンテナ群によって受信された受信波からでも、空間平均処理における相関値に相当する相関値として導出、取得され得る。
【００１５】
そして、ターゲット検出手段が、仮想相関値取得手段が取得した仮想相関値に対して、対応付けされている上記受信アンテナ群に対する送信アンテナの相対的位置に基づいて空間平均処理を施す。すなわち、送信アンテナの切り替えが順次行われることで生じる、上記相対位置の変化より、仮想的に受信アンテナ群が平行移動しているようにみなし、空間平均処理を施し、各仮想相関値の加重平均である平均仮想相関値の算出が行われ、それがターゲット検出のために使用される。このような本発明に係るレーダ装置での空間平均処理を、以降「仮想空間平均処理」と称する。
【００１６】
このように上記レーダ装置においては、受信アンテナ群が実際には平行移動していないにもかかわらず、送信切替手段による送信アンテナの切り替えを利用することで、空間平均処理に必要な平行移動したサブアレーによる受信結果、すなわち仮想的な空間平均処理における相関値を得ることが可能となる。そのため、物理的な受信アンテナ群全体をそのまま仮想的なサブアレーとして利用できることで、空間平均処理の利用によるターゲット検出数の減少を回避することができる。
【００１７】
また、上記レーダ装置は、従来技術のホログラフィック合成技術のように基準となる受
信アンテナでの位相に基づいて複数の受信波を一つの受信波に合成することは行わず、あくまでも空間平均処理を行うために送信アンテナの切り替えを行うのであるから、上述したように送信アンテナの切り替え時にターゲットが移動したとしても、それによって生じる位相のずれの影響は無く、ターゲットの検出をより的確に実現することができる。
【００１８】
ここで、上記レーダ装置において、前記送信アンテナ群は前記受信アンテナ群に包含され、前記送信切替手段は、前記受信アンテナ群に含まれる一部又は全部の前記受信アンテナを順次、送信アンテナとして機能させるように構成してもよい。この構成により、受信アンテナ群の一部を送信アンテナと兼用させることになるため、レーダ装置のコンパクト化を図ることができる。一方で、上記レーダ装置において、前記送信アンテナ群と前記受信アンテナ群は、それぞれ個別に形成される構成としてもよい。この構成により、例えばより強い送信波の送信を行う等の、送信波の送信目的に適応した送信アンテナを形成しやすくなる。そのため、前記送信アンテナ群における各送信アンテナ間の間隔と、前記受信アンテナ群における各受信アンテナ間の間隔は異なってもよい。
【００１９】
上述までのレーダ装置において、前記ターゲット検出手段は、前記平均仮想相関値を算出するとともに、前記仮想サブアレーに含まれる前記複数の受信アンテナを、一部が各々重複する複数の二次仮想サブアレーとして機能させ、且つ該二次仮想サブアレーに対応した前記空間平均処理における相関値を二次仮想相関値として、該複数の二次仮想サブアレーの数に対応して取得し、該二次仮想相関値に対して更に該空間平均処理を施すことで平均二次仮想相関値を算出し、該平均仮想相関値および該平均二次仮想相関値に基づいて前記ターゲットの検出を行う構成としてもよい。すなわち、上述したように仮想相関値を利用して空間平均処理を行うとともに、仮想サブアレーに含まれる受信アンテナ群の一部として切り出される二次仮想サブアレーによる二次仮想相関値を利用して、追加的な空間平均処理を行う。上記仮想空間平均処理を重複して実行することにより、空間平均処理の効果をさらに享受することができ、以てターゲットのより的確な検出が実現できる。なお、この場合レーダ装置のターゲットの検出数は、二次仮想サブアレーに含まれる受信アンテナの数に依存することになる。
【発明の効果】
【００２０】
レーダ装置において、ターゲットの検出数を可及的に多く維持しながらも、検出時においてターゲットが移動している場合でもその検出をより的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】ホログラフィック合成技術の概略を示す図である。
【図１Ｂ】ホログラフィック合成技術を使用するレーダ装置において、検出対象であるターゲットの動きを示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示すレーダ装置において、ターゲットが移動した際にホログラフィック合成技術により二つの受信波信号を合成した際の信号強度および信号位相の推移を示す図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに示す合成受信信号に基づいて、ターゲット検出のための角度スペクトラム計算の結果を示す図である。
【図１Ｅ】図１Ｂに示すレーダ装置において、ホログラフィック合成技術を使用せずにターゲット検出を行った場合の、角度スペクトラム計算の結果を示す第一の図である。
【図１Ｆ】図１Ｂに示すレーダ装置において、ホログラフィック合成技術を使用せずにターゲット検出を行った場合の、角度スペクトラム計算の結果を示す第二の図である。
【図２】本発明に係るレーダ装置の概略構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明に係るレーダ装置において実行される仮想空間平均処理の原理を示す第一の図である。
【図３Ｂ】従来のレーダ装置で実行される従来技術としての空間平均処理の原理を示す図である。
【図４】本発明に係るレーダ装置で実行される仮想空間平均処理の流れを示すフローチャートである。
【図５Ａ】本発明に係るレーダ装置において、検出対象であるターゲットの動きを示す図である。
【図５Ｂ】本発明に係るレーダ装置において、図４Ａに示す動きを行うターゲットの検出のための角度スペクトラム計算の結果、およびＦＯＶ上のターゲット特定結果を示す図である。
【図５Ｃ】従来のレーダ装置において、図４Ａに示す動きを行うターゲットの検出のための角度スペクトラム計算の結果、およびＦＯＶ上のターゲット特定結果を示す図である。
【図６】本発明に係るレーダ装置において実行される仮想空間平均処理の原理を示す第二の図である。
【図７】本発明に係るレーダ装置における送受信アンテナの別の配置形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るレーダ装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係るレーダ装置は、車載されて、他の車両等、車両周囲のターゲットを検知することに用いることが可能である。ターゲットの検知結果は車載の記憶装置やＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）等に対して出力され、車両制御等に用いることが出来る。但し、本実施形態に係るレーダ装置は、車載レーダ装置以外の用途に用いられてもよい。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本実施例に係るレーダ装置１の構成の概略を示す図である。本実施例に係るレーダ装置１は、アンテナ間隔が等間隔ｄで配置されたアンテナｃｈ１−ｃｈ６、分配器１９、送信部１１、受信部１２、前処理部１４、検出部１５および出力部１６を備え、前処理部１４、検出部１５および出力部１６によりレーダ装置１の制御部１３を形成している。制御部１３は、例えばコンピュータによって実現することができ、前処理部１４、検出部１５および出力部１６等の各構成には、汎用または専用のプロセッサを用いることが出来る。また、複数のプロセッサの組み合わせが一の構成に含まれてもよいし、複数の構成において複合的な機能を有する一のプロセッサが用いられてもよい。
【００２４】
送信部１１は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６のうちの何れか一のアンテナを送信アンテナとして用いてレーダ送信波を送信するべく、各アンテナの送受信状態の切り替えを制御する。本実施例に係るレーダ装置１では、アンテナｃｈ１−ｃｈ６の何れであっても送信に用いることが可能であるが、本発明に係るレーダ装置１の実施にあたっては、アレーアンテナ中の複数のアンテナのうち少なくとも２以上のアンテナが送信アンテナとして利用可能であればよい。また、本実施例では、レーダ装置１によって送受信される電波に、ＦＭ‐ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式のレーダ送信波を用いる。ＦＭ‐ＣＷ方式によれば、反射電波から、ターゲットの角度による相対位相、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトを得ることが出来るため、ターゲットの角度、距離、相対速度を測定することが出来る。
【００２５】
受信部１２は、アンテナｃｈ１−ｃｈ６のうちレーダ送信波を送信中でないアンテナを受信アンテナとして用いて、ターゲットからの反射電波を受信する。本実施例に係るレーダ装置１では、送信アンテナからレーダ送信波を送信した直後に、送信アンテナを時分割で受信アンテナに切り替えて、自アンテナが送信したレーダ送信波の反射電波を受信させ
ることが可能である。例えば、アンテナｃｈ１が送信アンテナとして用いられる場合にも、アンテナｃｈ１からのレーダ送信波の送信直後に、アンテナｃｈ１を受信モードに切り替えることで、アンテナｃｈ１から送信されたレーダ送信波の反射電波を、アンテナｃｈ１にも受信させる。即ち、本実施例では、各アンテナが送信アンテナとして用いられる場合にも、６つのアンテナｃｈ１−ｃｈ６が全て受信アンテナとして用いられることになる。また、受信部の具体的な構成として、アンテナ毎に専用の受信回路を設けてもよいが、全受信アンテナによる受信信号をまとめて受信する受信回路を設けてもよい。後者の場合、時分割で受信回路が対応する受信アンテナを順次切り替える制御が必要となるが、レーダ装置１における回路構成をコンパクトにできる。
【００２６】
本実施例において、前処理部１４、検出部１５および出力部１６は、制御部１３としてのコンピュータが、制御プログラムを実行することによって実現される。ここで用いられる制御部１３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ等に展開された命令及びデータを処理することでシステム全体を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭにロードされる各種プログラムや、ターゲット検知処理で得られた算出結果等、システムによって使用される様々なデータが記憶されるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ）等を有するコンピュータである。
【００２７】
制御部１３は、レーダ装置１に備えられた各構成を制御する。具体的には、制御部１３は、レーダ送信波の送信タイミングおよびターゲットからの反射電波の受信タイミングに合わせて分配器１９を制御することで、各アンテナの送受信モードを切り替える。本実施例では、送信アンテナは時分割で高速に送信モードと受信モードとを切り替えることで、自アンテナで送信したレーダ送信波の反射電波を受信する。
【００２８】
前処理部１４は、本発明に係る仮想空間平均処理を行うことで、いわゆる空間平均処理による所望波と干渉波の相関を抑圧するとともに、空間平均処理に起因するターゲット検出数の低減回避を可能とする。前処理部による作用の詳細にはついては、後述する。
【００２９】
検出部１５は、上記前処理部１４による仮想空間平均処理を施した受信信号に基づいて、ターゲットの角度、距離および速度を算出する。また、出力部１６は、検出部１５によるターゲットの検出結果（ターゲットの角度、距離および速度を含む情報）を確定し、確定された検出結果を、レーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力する。本実施例では、出力部１６によって精度の高いターゲット検出結果が出力されるため、車載ＥＣＵは、精度の高いターゲット検知結果に基づいて、エンジンや車載ナビゲーション装置等の制御を行うことが可能となる。
【００３０】
ここで、図３Ａに基づいて、レーダ装置１の前処理部１４によって実行される仮想空間平均処理の原理について説明する。なお、当該仮想空間平均処理は、従来の空間平均処理と同じように、ターゲット検出にあたり所望波と干渉波との相関を抑圧することで、ターゲットの検出を的確に行うためのターゲット検出の前処理である。しかし、当該仮想空間平均処理は、空間平均処理を行うためのサブアレーによる受信信号の検出態様が、従来の技術と大きく異なり、それ故に従来技術には無い優れたターゲット検出性能を具現化するものである。
【００３１】
図２に示すように、仮想空間平均処理が実行されるレーダ装置１においては、物理的に実在するアンテナｃｈ１−ｃｈ６の６つのアンテナが、送信アンテナおよび受信アンテナとして機能する。したがって、レーダ装置１においては、アンテナｃｈ１−ｃｈ６が、本発明に係る受信アンテナ群であり、送信アンテナ群でもある。ここで、図３Ａに示すアン
テナには、「＃」とともにそのアンテナ番号が付されている。この＃記号を伴うアンテナ番号は、実在するアンテナとは異なる仮想的なアンテナに対応するものである。
【００３２】
ここで、レーダ装置１で実行される仮想空間平均処理が行われるとき、アンテナｃｈ１が送信アンテナとして機能するとき、アンテナｃｈ１−ｃｈ６が受信アンテナとして機能する。したがって、アンテナｃｈ１については、送受信アンテナとして機能することになる。このときの受信アンテナ群によって受信された受信信号は、アンテナｃｈ１からの送信波に対応するものであり、第１受信信号と称する。同様に、アンテナｃｈ２が送信アンテナとして機能するときの受信アンテナ群によって受信された受信信号は第２受信信号と、アンテナｃｈ３が送信アンテナとして機能するときの受信アンテナ群によって受信された受信信号は第３受信信号と、アンテナｃｈ４が送信アンテナとして機能するときの受信アンテナ群によって受信された受信信号は第４受信信号と、称する。
【００３３】
このように送信アンテナがアンテナｃｈ１からｃｈ４まで順次切り替えられたときの、受信アンテナ群によって受信された受信信号（第１受信信号〜第４受信信号）について検討すると、それぞれの受信信号は同一の受信アンテナ群、すなわち実在する受信アンテナｃｈ１−ｃｈ６によって受信されたものであるが、見方を変えて送信アンテナの位置を一箇所に重ねて同一の送信アンテナから送信されたものと仮定すれば、各受信信号は、送信アンテナが順次切り替えられその位置が移動したときの移動距離分だけ移動した仮想的な受信アンテナ群によって受信された信号と等価的なものとなる。すなわち、実際には受信アンテナ群は移動していない場合であっても、送信アンテナの順次切り替えることで、あたかも受信アンテナ群を移動させてターゲットからの反射波を受信する構成を仮想的に形成することが可能である。そこで、本発明に係る仮想空間平均処理は、この仮想的な受信アンテナ群の移動を利用して空間平均処理を行うものである。
【００３４】
そこで上述した仮想空間平均処理においては、図３Ａに示すように、受信アンテナ群は、送信アンテナの切り替えに対応させて送信アンテナの切り替え移動距離ｄ（各アンテナの間隔ｄと同値）だけ順次移動するものと仮想的に扱うことが可能となる。そして、仮想的に移動するものとして扱われる受信アンテナ群を仮想サブアレーと称し、各仮想サブアレーには、送信波を送信した送信アンテナの番号を参照番号として付与する。例えば、アンテナｃｈ１が送信アンテナとして機能する場合の第１受信信号を受信した仮想的な受信アンテナ群は、仮想サブアレー１と称し、アンテナｃｈ４が送信アンテナとして機能する場合の第４受信信号を受信した仮想的な受信アンテナ群は、仮想サブアレー４と称する（図３Ａを参照）。この場合、仮想サブアレー２は仮想サブアレー１に対して距離ｄだけ移動した場所に位置することになり、仮想サブアレー２における５つのアンテナは、仮想サブアレー１における５つのアンテナとその配置が仮想アンテナ＃２−＃６の位置で重複する。また、仮想サブアレー２の残る１つのアンテナは、仮想的な７番目のアンテナ＃７となる。仮想サブアレー３、４についても同様であり、その結果各仮想サブアレーは距離ｄだけずつ移動し、且つ隣接するサブアレー同士は、その一部に含まれるアンテナが互いに重複する関係となる。また、仮想サブアレー１の６番目のアンテナが仮想受信アンテナ＃６、仮想サブアレー２の６番目のアンテナが仮想受信アンテナ＃７、仮想サブアレー３の６番目のアンテナが仮想受信アンテナ＃８、仮想サブアレー４の６番目のアンテナが仮想受信アンテナ＃９となる。
【００３５】
以上を踏まえると、仮想空間平均処理では、レーダ装置１には実際にはアンテナｃｈ１−ｃｈ６の６つのアンテナしか存在しないにもかかわらず、仮想的な９本のアンテナ＃１−＃９の一部の６本のアンテナを仮想サブアレーとして空間平均処理に利用することが可能となる。換言すると、仮想空間平均処理では、実在する受信アンテナ群に含まれる受信アンテナを全て利用した状態で空間平均処理を可能とする。そのため、レーダ装置１によるターゲット検出数は仮想サブアレーに含まれる受信アンテナ数、すなわち実在の受信ア
ンテナ数に依存することになり、以て空間平均処理をしながら且つターゲット検出数の低減を回避できる。従来の技術では、図３Ａと同等の空間平均処理を実現するためには、図３Ｂに示すように、受信アンテナ群に実際に包含される受信アンテナ数は少なくとも９本必要であり、その９本の中から実在の６本を空間平均処理のためのサブレーとして切り出すことになる。そのため、図３Ａに示す仮想空間平均処理を実行する本発明に係るレーダ装置と比較して、物理的に多くの受信アンテナが必要となり、レーダ装置のコンパクト化を阻害する傾向がある。
【００３６】
また、空間平均処理を行う場合、サブアレーの移動範囲が広いほど、当該処理による所望波と干渉波の相関の抑圧効果を顕著にすることが可能となる。そこで、本発明に係るレーダ装置１では、図３Ａに示すように、アンテナｃｈ５、ｃｈ６でも順次送信を行うことで、仮想サブアレーを更に増やすことが可能である（増加する仮想サブアレーは図３Ａ中、点線で示されている）。そのためレーダ装置１の大きさを大きくすることなく、空間平均処理の効果をより効果的に享受することが可能となる。
【００３７】
このように本発明に係るレーダ装置１は、仮想空間平均処理を実行するために送信アンテナの切り替えを行う。そこで、レーダ装置１において実行される仮想空間平均処理および、当該処理を踏まえたターゲット検出のための具体的な処理の流れを、図４に示す。図４に示すターゲット検出処理は、レーダ装置１の起動後、制御プログラムを実行する制御部１３、特に仮想空間平均処理については前処理部１４によって実行される。なお、処理の開始タイミングは、レーダ装置１の外部に接続されたコンピュータやＥＣＵによるターゲット検知要求に従ってもよい。また、各図に示した処理順序は一例であり、処理の順序は実施の形態に応じて適宜並び替えられてもよい。
【００３８】
Ｓ１０１では、図３Ａに示すように、送信アンテナを順次切り替えることで、仮想サブアレーによる信号受信を行う。すなわち、上述したように、実在の受信アンテナ群は移動していないにもかかわらず、送信アンテナが切り替えられて、送信アンテナと受信アンテナ群との相対位置がずれていくことを利用して、仮想的に受信アンテナ群が移動している状態を作り、仮想サブアレーによる受信状態を形成する。本実施例では、図３Ａに倣い、アンテナｃｈ１−ｃｈ４までを順次送信アンテナとして機能させることで、仮想サブアレー１−４による受信結果を得る。なお、仮想サブアレーによる受信信号を、単に仮想サブアレー信号と称する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００３９】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で得られた各仮想サブアレー信号に基づいて、仮想サブレー毎の、従来の空間平均処理における相関値に相当する仮想相関値を取得する。仮想相関値とは、本実施例に係る仮想空間平均処理における相関値であり、物理的には従来の空間平均処理における相関値と同質のものであるから、その具体的な算出は簡単に留める。すなわち、Ｓ１０２で行われるのは、送信アンテナの切り替えにより仮想的に存在するとみなされた仮想サブアレーによって受信された受信信号に基づいて、空間平均処理のための相関値の算出が行われる。
【００４０】
具体的には、仮想サブアレーｎの入力ベクトルXn(t)は以下の式で表わされる。
Xn(t)=[xn(t),xn+1(t),…,xn+5(t)]T(n=1,2,3,4)
したがって、仮想サブアレーｎの仮想相関値である相関行列は、以下の式で表わされる。
【数１】
2011058974.tif 000003
Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００４１】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で算出された仮想サブアレー毎の仮想相関値に対して、順次切り替えられた送信アンテナと受信アンテナ群の相対位置を踏まえて、すなわち図３Ａに示すように各仮想サブアレーは送信アンテナの切り替え毎に移動した状態となっていることを踏まえて、空間平均処理を行い、所望波と干渉波の相関抑圧を図る。Ｓ１０３で行われる相関抑圧のための空間平均処理自体は、従来の空間平均処理と実質的に同様であるから、その説明は割愛する。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００４２】
Ｓ１０４では、Ｓ１０１〜Ｓ１０３において実行された仮想空間平均処理の結果を踏まえて、ターゲット角度が、検出部１５によって算出される。なお、アレーアンテナにおいて受信された反射電波の相対位相に基づいてターゲット角度を算出する技術は従来技術であるため、詳細な説明は角度する。また、本実施例に係るレーダ装置１では、ＦＭ‐ＣＷ方式でレーダ送信波を送信しているため、受信電波の、ターゲットの距離による時間遅れ、およびターゲットの速度によるドップラシフトから、ターゲットの距離および速度についても算出することが可能である。Ｓ１０４で得られたターゲット検出結果は、出力部１６によってレーダ装置１に接続されたＥＣＵ等に対して出力される。その後、Ｓ１０１からＳ１０５までの処理が繰り返されることで、本実施例に係るレーダ装置１は、定期的にターゲットの検知を行い、検知結果をＥＣＵ等に対して出力する。
【００４３】
上記ターゲット検出制御によるターゲットの検出結果を、図５Ａ〜図５Ｃに基づいて説明する。図５Ａに示すように、ターゲットはＦＯＶ中に３体（Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）存在し、そのうち１体（Ｔ５）が右側から左側に移動し、残り２体（Ｔ３、Ｔ４）が左側奥から手前（レーダ装置側）に近付くように移動しているものとする。このようの動きをするターゲットに対して、図４に示すターゲット検出処理を行ったときの検出結果が、図５Ｂに示されている。図５Ｂの左側は角度スペクトラムの算出結果であり、右側がその算出結果に基づいたターゲット位置の算出結果である。このように３体のターゲットの動きが的確に検出されていることが分かる。
【００４４】
また、参考として図１Ａに示した従来のホログラフィック合成技術をレーダ装置１で実行した際のターゲットの検出結果を、図５Ｃに示す。この場合、アンテナｃｈ１とアンテナｃｈ６から送信波を送信し、得られた二つの受信波ｆｍ１、ｆｍ２をホログラフィック合成技術に合成した結果に基づいて、ターゲットを検出したものである。図５Ｃからも明らかなように、３体のターゲットの検出が的確に行われていない。特に、ＦＯＶを横切るように移動するターゲットＴ５に関しては、検出結果が極めて不明瞭である。これは、ホログラフィック技術では、受信波の位相が重要なファクタとなるところ、ターゲットＴ５のようにＦＯＶを横切るような動きに対しては、送信アンテナを切り替える間での受信波の位相に大きなずれが生じるためと考えられる。
【００４５】
以上より、本発明に係るレーダ装置１では上記仮想空間平均処理を実行することで、実際に存在する受信アンテナ数に依存するターゲット検出数を低減させることなく、ターゲットの検出をより的確に実現できる。
【実施例２】
【００４６】
本発明に係るレーダ装置１で実行される仮想空間平均処理の別の実施例について、図６に基づいて説明する。図６に示す仮想空間平均処理の形態では、まず、図３Ａに示す上記実施例１に係る仮想空間平均処理を実行する。ただし、本実施例では、アンテナｃｈ１、３、５、６を順次送信アンテナとして機能させるため、形成される仮想サブアレーは、仮想サブアレー１、３、５、６の４つである。したがって、本実施例による仮想空間平均処理では、仮想的な受信アンテナ＃１−＃１１までのアンテナの一部である６本のアンテナを仮想サブアレーとして、実施例１で示した仮想空間平均処理が行われることになる。
【００４７】
更に、本実施例では、各仮想サブアレーにおいて、そこに含まれる仮想アンテナの一部を、更なるサブアレーとして切り出して、仮想サブアレー内で追加的な仮想空間平均処理を行う。この更なるサブアレーを、二次仮想サブアレーと称する。例えば、図６に示すように、仮想サブアレー１では、仮想アンテナ＃１−＃５で形成される二次仮想サブアレー１と、仮想アンテナ＃２−＃６で形成される二次仮想サブアレー２とが切り出され、これらの二次仮想サブアレーによって更なる仮想空間平均処理が行われ、仮想サブアレー３、５、６においても同様である。
【００４８】
このように、仮想サブアレー内で追加的に仮想空間平均処理を行うことで、所望波と干渉波の相関抑圧をより効果的に実現できる。ただし、レーダ装置１によるターゲットの検出数は、二次仮想サブアレーに含まれる仮想受信アンテナ数に依存することになるため、本実施例の場合は、実施例１と比べてターゲット検出数が減少することになる。なお、必要に応じて、二次仮想サブアレー内においても、更に追加的な仮想空間平均処理を行ってもよい。
【実施例３】
【００４９】
本発明に係るレーダ装置１の別の実施例について、図７に基づいて説明する。図１に示すレーダ装置１でのアンテナは、受信アンテナ群の一部もしくは全部が送信アンテナとしても機能する構成となっている。ここで、図７に示すように、受信アンテナ群と送信アンテナ群を別の構成としてもよい。上記仮想空間平均処理は、送信アンテナ群と受信アンテナ群の相対位置の関係に基づいて行われるものであり、送信アンテナが順次切り替えられたときの、仮想的に移動したとみなされる仮想的な受信アンテナ群同士が、その一部において重なる部分があれば、上述した仮想サブアレーとして機能することが可能である。このとき、仮想空間平均処理を効果的に実現するためには、受信アンテナ同士の間隔ｄ１と送信アンテナ同士の間隔ｄ２が同じであることが好ましいが、これらの間隔が異なっている場合でも仮想相関値に基づいて仮想空間平均処理を適切に行うことで、所望波と干渉波の抑圧を実現することが可能と考えられる。一方で、送信アンテナ間隔を受信アンテナ間隔に拘束されない形で設定することで、より強い送信波の送信を行う等の、送信波の送信目的に適応した送信波アンテナを形成しやすくなる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・・レーダ装置
１１・・・・送信部
１２・・・・受信部
１３・・・・制御部
１４・・・・前処理部
１５・・・・検出部
１６・・・・出力部
１９・・・・分配器
ｃｈ１−ｃｈ６・・・・アンテナ
＃１−＃１１・・・・仮想受信アンテナ
【図１Ａ】
2011058974.tif 000004
【図１Ｂ】
2011058974.tif 000005
【図１Ｃ】
2011058974.tif 000006
【図１Ｄ】
2011058974.tif 000007
【図１Ｅ】
2011058974.tif 000008
【図１Ｆ】
2011058974.tif 000009
【図２】
2011058974.tif 000010
【図３Ａ】
2011058974.tif 000011
【図３Ｂ】
2011058974.tif 000012
【図４】
2011058974.tif 000013
【図５Ａ】
2011058974.tif 000014
【図５Ｂ】
2011058974.tif 000015
【図５Ｃ】
2011058974.tif 000016
【図６】
2011058974.tif 000017
【図７】
2011058974.tif 000018