(57)【要約】 【課題】物体を検出するための信号に対してドップラーシフトによって生じる距離サイドローブを、複雑な構成や演算を要せず除去する。【解決手段】レーダ装置は、相補符号を構成する、第１の符号と第２の符号とを生成し、該第１の符号と該第２の符号それぞれに対して変調を行った後に合成することにより生成された送信信号を送信し、対象物に反射した該送信信号を、受信信号として受信し、該受信信号と該第１の符号との相関値を示す第１の相関値と、該受信信号と該第２の符号に基づく符号との相関値を示す第２の相関値を算出し、該第１の相関値と該第２の相関値とに基づいて、該対象物の検出処理を行う。【選択図】  図１
2019120613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相補符号を構成する、第１の符号と第２の符号とを生成する第１の生成手段と、
前記第１の符号と前記第２の符号それぞれに対して変調を行った後に合成することにより生成された送信信号を送信する送信手段と、
対象物に反射した前記送信信号を、受信信号として受信する受信手段と、
前記受信信号と前記第１の符号との相関値を示す第１の相関値と、前記受信信号と前記第２の符号に基づく符号との相関値を示す第２の相関値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記第１の相関値と前記第２の相関値とに基づいて、前記対象物の検出処理を行う検出手段と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記第１の相関値と前記第２の相関値との差分値に基づいて、前記対象物の検出処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
レーダ装置。
【請求項３】
前記第１の符号と前記第２の符号に対して位相が９０度異なる信号を用いて変調した後に合成することにより前記送信信号を生成する第２の生成手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記受信信号に対して前記位相が９０度異なる信号を用いて復調を行うことによりＩＱ復調信号を生成する第３の生成手段を更に有し、
前記算出手段は、前記ＩＱ復調信号のＩ信号成分を実軸、Ｑ信号成分を虚軸として複素平面上に割り当てることにより複素系列を生成し、前記複素系列と前記第１の符号との相関値を前記第１の相関値として生成し、前記複素系列と前記第２の符号に基づく符号との相関値を前記第２の相関値として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】
前記第２の符号に基づく符号は、前記第２の符号の各要素に虚数単位を乗算した符号であることを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記対象物の速度を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記第１の相関値と前記第２の相関値との差分値に対してフーリエ変換を行って得た結果から、前記対象物の速度を検出することを特徴とする請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記検出手段により検出された前記対象物の速度をユーザに提示する提示手段を更に有することを特徴とする請求項６または７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記送信手段がビームを形成して前記送信信号を送信する、もしくは、前記受信手段がビームを形成して前記受信信号を受信する場合、前記提示手段は、当該ビームの設定に関する情報と前記対象物の速度を対応付けてユーザに提示することを特徴とする請求項８に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、前記対象物の位置を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記検出手段により検出された前記対象物の位置をユーザに提示する提示手段を更に有することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記対象物が移動しているか否かを判定する判定手段を更に有し、
前記判定手段により、前記対象物が移動していないと判定された場合に、
前記送信手段は、前記第１の符号と前記第２の符号それぞれに対して変調を行った後の信号である第１の送信信号と第２の送信信号を時分割で送信し、
前記受信手段は、前記対象物に反射した前記第１の送信信号と前記第２の送信信号を、それぞれ第１の受信信号と第２の受信信号として受信し、
前記算出手段は、前記第１の受信信号と前記第１の符号との相関値を示す第３の相関値と、前記第２の受信信号と前記第２の符号との相関値を示す第４の相関値とを算出し、
前記検出手段は、前記第３の相関値と前記第４の相関値とに基づいて前記検出処理を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記第３の相関値と前記第４の相関値との和に基づいて前記検出処理を行うことを特徴とする請求項１２に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記第３の相関値と前記第４の相関値との和に基づいて、前記対象物との距離を測定する測定手段を更に有することを特徴とする請求項１２または１３に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記判定手段は、前記第１の相関値と前記第２の相関値との差分値に基づいて、前記対象物が移動しているか否かを判定することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１６】
前記送信信号の送信に用いる送信アンテナと、前記受信信号の受信に用いる受信アンテナと、を更に有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１７】
レーダ装置の制御方法であって、
相補符号を構成する、第１の符号と第２の符号とを生成する第１の生成工程と、
前記第１の符号と前記第２の符号それぞれに対して変調を行った後に合成することにより生成された送信信号を送信する送信工程と、
対象物に反射した前記送信信号を、受信信号として受信する受信工程と、
前記受信信号と前記第１の符号との相関値を示す第１の相関値と、前記受信信号と前記第２の符号に基づく符号との相関値を示す第２の相関値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された前記第１の相関値と前記第２の相関値とに基づいて、前記対象物の検出処理を行う検出工程と、
を有することを特徴とするレーダ装置の制御方法。
【請求項１８】
コンピュータを、請求項１から１６のいずれか１項に記載のレーダ装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置、レーダ装置の制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、電波（送信信号）を送信し、物体に反射した電波（受信信号）を受信することで、物体の検出および位置の測定を行う装置である。レーダ装置において、レーダ装置の性能や特性を決める一つの要素に、送信信号の変調方式が挙げられる。例えば、送信信号の変調方式のうち、パルス圧縮方式では、送信符号を用いて生成される送信信号を送信し、物体に反射して戻った受信信号と送信符号間との相関値から得られる物体検出信号から、物体の検出およびの位置の測定を行なうことができる。このパルス圧縮方式によれば、送信符号との相関が低い外部電波による干渉を回避することが可能となる。
【０００３】
しかしながら、送信符号として距離サイドローブ（自己相関関数において物体の位置に対応する位置以外に現れる信号）が生じる符号を利用する場合、物体の検出に失敗する可能性がある。すなわち、このような符号を利用する場合、反射強度の小さい物体が反射強度の大きい物体の付近に存在している時に、前者の物体による物体検出信号が、後者の物体による物体検出信号の距離サイドローブに埋もれてしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、相補符号と呼ばれる、複数の符号から構成される符号が、距離サイドローブを回避する送信符号としてしばしば用いられている。例えば、符号Ａと符号Ｂからなる相補符号について、符号Ａと符号Ｂのｉ番目の要素をそれぞれＡｉ、Ｂｉと表す。このとき、Ａ、Ｂそれぞれの時刻ｔにおける自己相関値ＲＡＡ（ｔ）とＲＢＢ（ｔ）は、以下のように表される。
【数１】
2019120613.tif 000003
2019120613.tif 000004
【０００５】
この２つの自己相関値のそれぞれは、距離サイドローブを有するが、これらの相関値の和（物体検出信号）を求めると以下の特性を示す。
【数２】
2019120613.tif 000005
つまり、距離サイドローブが０となり、相関値の和のピークの位置から、物体のレーダ装置からの距離を算出することができる。
【０００６】
例として、相補符号Ａ＝（１、−１、−１、−１）と相補符号Ｂ＝（１、１、−１、１）の場合、自己相関値ＲＡＡとＲＢＢは、以下のように表される。
【数３】
2019120613.tif 000006
2019120613.tif 000007
つまり、自己相関値ＲＡＡとＲＢＢはそれぞれメインピークとして４、距離サイドローブとして＋１もしくは−１を有することが分かる。
【０００７】
一方、自己相関値ＲＡＡとＲＢＢとの和を求めると、
【数４】
2019120613.tif 000008
となり、距離サイドローブが０となることが分かる。このような、自己相関値の和の距離サイドローブが０となる相補符号を送信符号として用いることで、距離サイドローブの発生を回避して、物体の距離を算出することが可能となる。
【０００８】
また、既知の相補符号をもとに、より要素数の多い相補符号を得ることもできる。例えば、相補符号を構成する符号Ａと符号Ｂを用いて、相補符号Ｃと相補符号Ｄを以下の式から求めることができる。
【数５】
2019120613.tif 000009
2019120613.tif 000010
【０００９】
このように、相補符号は、複数の符号から構成され、当該符号間の相互相関値が０でないという性質を有する。そのため、相補符号を構成する符号Ａと符号Ｂを送信符号として用いる場合、符号Ａと符号Ｂを送信信号として一定の間隔を設けて送信し、物体に反射したそれぞれの送信信号を受信信号として時分割に受信する必要がある。このような時分割での送受信では、検出対象の物体が移動する場合に課題が生じる。すなわち、当該物体が移動している場合は、送信信号がドップラーシフトを受けてしまうために、符号ごとの受信信号に位相差が生じてしまい、結果として、相関値の和（物体検出信号）に距離サイドローブが発生してしまう。
【００１０】
距離サイドローブの発生を具体的に説明する。検出対象の物体の移動速度をｖ、符号送信周期をＴＰＲＩ、送信電波波長λとすると、位相差（位相変化量）αは、
【数６】
2019120613.tif 000011
と求まる。また、算出される自己相関値の和は、
【数７】
2019120613.tif 000012
となる。（数７）から、αが０でないために距離サイドローブが０でないことが分かる。
【００１１】
検出対象の物体の移動に伴う距離サイドローブの発生を抑制する方法として、いくつかの方法が提案されている。例えば、受信信号を時系列で取得し、当該物体からの反射信号の位相時間変化からドップラーシフトを算出し補正する方法や、相補符号の適切な順序決定や符号内ビット列順序反転操作などによりドップラーシフトの影響を抑制する方法（非特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｅ．Ｓｐａｎｏ「Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｓｉｄｅｌｏｂｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ＳＴ/ＭＳＴ ｒａｄａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＲＥＭＯＴＥ ＳＥＮＳＩＮＧ, ＶＯＬ.３４（１９９６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上述べた従来技術において、ドップラーシフトの補正処理を行う場合はドップラーシフト算出やその補正のために演算処理量が増え、計算機の性能が要求される。また、適切な符号列を決定する方法により距離サイドローブ減衰量を大きくしたい場合は、より多くの符号を適切な順序で送受信することが必要となるため、測定時間増大、処理時間増大などの課題がある。
【００１４】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、物体を検出するための信号に対してドップラーシフトによって生じる距離サイドローブを、複雑な構成や演算を要せず除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための一手段として、本発明のレーダ装置は以下の構成を有する。すなわち、相補符号を構成する、第１の符号と第２の符号とを生成する第１の生成手段と、前記第１の符号と前記第２の符号それぞれに対して変調を行った後に合成することにより生成された送信信号を送信する送信手段と、対象物に反射した前記送信信号を、受信信号として受信する受信手段と、前記受信信号と前記第１の符号との相関値を示す第１の相関値と、前記受信信号と前記第２の符号に基づく符号との相関値を示す第２の相関値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記第１の相関値と前記第２の相関値とに基づいて、前記対象物の検出処理を行う検出手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、物体を検出するための信号に対してドップラーシフトによって生じる距離サイドローブを、複雑な構成や演算を要せず除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態におけるレーダ装置１０１の構成を説明するブロック図である。
【図２】第１の実施形態における符号送信タイミングを説明する図である。
【図３】第１の実施形態におけるアナログビームフォーミングアンテナが照射電波を送信し、電力送信角度をスキャンする図である。
【図４】第１の実施形態におけるデジタルビームフォーミングアンテナを有するレーダ装置１０１のブロック図である。
【図５】第２の実施形態におけるレーダ装置１０１の内部構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して、本発明をその実施形態の一例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
【００１９】
（第１の実施形態）
［レーダ装置の構成］
図１に、第１の実施形態のレーダ装置１０１の構成を示す。レーダ装置１０１は、概略的には、送信部１０２１、受信部１０２２、解析部１０２３、制御部１０２４、および出力部１０２５から構成される。
【００２０】
送信部１０２１は、送信符号の生成、変調および送信を行う。送信部１０２１では、符号生成部１０３、ＤＡ変換部１０４、変調部１０５が、それぞれ対となって構成される。まず、符号生成部１０３は、相補符号を構成する２つの符号（符号Ａと符号Ｂ）を一定の時間間隔（以下、符号送信周期）で交互に生成する。ＤＡ(デジタル−アナログ)変換部１０４は、符号生成部１０３により生成された符号をアナログ信号に変換する。変調部１０５は、局所発振器１０９から位相シフタ１１０を介して出力される２つの信号を利用して、ＤＡ変換部１０４により得られたアナログ信号を変調する。加算部１０６は、変調部１０５により得られた２つの信号を合成して和信号を生成する。送信ＲＦ部１０７は、加算部１０６により得られた和信号に対して強度調節や不要周波数帯信号フィルタリングを行い、送信アンテナ１０８は、送信ＲＦ部１０７により得られた信号を電波として出力（送信）する。送信アンテナ１０８から出力された電波（送信信号）は、検出対象の物体である対象物１００に照射される。なお、送信アンテナ１０８は、図１では単一のアンテナとして描かれているが、フェーズドアレイアンテナなどのアレイアンテナでも良く、その他には、全方向アンテナ、ホーンアンテナ、レンズアンテナなど様々な形態が想定される。
【００２１】
受信部１０２２は、送信部１０２１から送信された信号の受信処理を行う。受信部１０２２では、復調部１１３、ＡＤ変換部１１４が、それぞれ対となって構成される。まず、受信ＲＦ部１１２は、受信アンテナ１１１を介して、送信アンテナ１０８から出力されて対象物１００で反射された電波を受信信号として受信する。復調部１１３は、変調部１０５で変調用搬送波として用いられた信号と同じ信号を用いて（すなわち、互いに位相が９０度異なる２つの信号を用いて）、受信信号を復調し、ＩＱ復調信号を得る。ＡＤ (アナログ−デジタル)変換部１１４は、復調部１１３により得られたＩＱ復調信号をＡＤ変換することでサンプリング時間間隔ごとにデジタルＩＱ信号へと変換する。
【００２２】
解析部１０２３は、受信部１０２２により得られた信号を用いて、対象物１００の検出処理（対象物１００の検出および対象物１００の位置の測定等）を行う。解析部１０２３では、相関値算出部１１５が対となって構成され、符号送信周期毎に、ＡＤ変換部１１４により生成されたデジタルＩＱ信号と、符号生成部１０３により生成された２つの相補符号との相関値をそれぞれ計算する。合成処理部１１６と速度算出部１１７と平均化部１１８は、対象物１００の検出処理を担う。合成処理部１１６は、物体検出信号（対象物の検出および／または対象物の位置の測定を行なうための信号）として、相関値算出部１１５により得られた２つの相関値の差分値（Ｘｓｕｂ）を計算する。速度算出部１１７は、合成処理部１１６により得られた差分値の要素（Ｘｓｕｂ（ｎ、ｊ）（ｎは符号信号周期のインデックス、ｊは要素の順番のインデックス)）を用いて、対象物１００の速度スペクトル（Ｆ（ｆ、ｊ））を計算する。平均化部１１８は、速度算出部１１７により計算された速度スペクトルを積算して、平均速度を算出する。結果処理部１１９は、ユーザに結果として提示するため結果データを生成する。また、結果処理部１１９は合成処理部１１６により得られた物体検出信号（差分値）に基づいて、レーダ装置１０１と対象物１００との距離を測定する。また、結果処理部１１９は生成した結果データを、出力部１０２５を介してユーザに提示するための制御を行う。
【００２３】
制御部１０２４は、レーダ装置１０１内の各種制御を担う。出力部１０２５は、レーダ装置１０１内で生成された各種データの出力（表示等を含む）を行う。
【００２４】
［第１の実施形態におけるレーダ装置１０１の具体的な動作］
続いて、本実施形態におけるレーダ装置１０１の具体的な動作について説明する。まず、符号生成部１０３は、相補符号を構成する２つの符号（符号Ａと符号Ｂ）を、符号送信周期ＴＰＲＩで交互に繰り返し生成する。また、符号Ａと符号Ｂそれぞれの要素数をｎｃとする。符号生成部１０３により生成された符号Ａと符号Ｂは、ＤＡ変換部１０４によりアナログ信号に変換され、変調部１０５により局所発振器１０９から出力される信号を変調用搬送波として用いて変調される。２つの変調部１０５に入力される信号の位相は９０度異なっている。これは、局所発振器１０９から出力される２つの信号の一方が、位相シフタ１１０により９０度位相を変えることにより実現される。
【００２５】
変調部１０５から出力された２つの信号は、加算部１０６により加算されて和信号として出力される。和信号は、送信ＲＦ部１０７において適切な形で強度調節や不要周波数帯信号フィルタリングが行われ、送信アンテナ１０８に送られる。送信アンテナ１０８は、送信ＲＦ部により得られた信号を電波として出力する。送信アンテナ１０８から出力された電波は、対象物１００に照射され、受信アンテナ１１１で受信される。
【００２６】
受信ＲＦ部１１２を介して信号を受信した復調部１１３は、変調部１０５で変調用搬送波として用いられた信号と同じ信号を用いて、受信信号を復調し、ＩＱ復調信号を得る。ＡＤ変換部１１４は、ＩＱ復調信号をＡＤ変換することでサンプリング時間間隔ｔｓごとにデジタルＩＱ信号へと変換する。相関値算出部１１５は、符号送信周期毎に、ＡＤ変換部１１４により生成されたデジタルＩＱ信号と、符号生成部１０３により生成された２つの符号（符号Ａと符号Ｂ）との相関値をそれぞれ計算する。
【００２７】
ここで、図２を参照して、符号Ａの時間的性質を説明する。説明のため、符号Ａについて述べるが、符号Ｂについても同様である。図２は、符号送信タイミングを説明する図である。図２において、符号Ａを構成する１つの要素に割り当てられる時間をビット継続時間ｔｂｉｔと表す（図２の上段参照）。ビット継続時間ｔｂｉｔは、サンプリング時間間隔ｔｓの自然数倍である。符号Ａの要素数はｎｃであるから、符号Ａの時間的長さは、ｔｂｉｔ×ｎｃとなる（図２の中段参照）。ｔｂｉｔ×ｎｃの時間的長さを有する符号Ａは、符号送信周期ＴＰＲＩ間の間隔を有して生成／送信される（図２の下段参照）。
【００２８】
続いて、相関値算出部１１５の処理を具体的に説明する。符号生成部１０３により生成された符号Ａと符号Ｂのうち、符号Ｂの各要素に虚数単位ｉ（ｉ２＝−１）を乗算した配列を符号Ｂ’（ ＝ｉＢ）とする。ＡＤ変換部１１４により生成されたデジタルＩＱ信号について、ｎ番目の符号送信周期においてｋ番目に得られたＩ信号成分とＱ信号成分を、それぞれＳＩ（ｎ、ｋ）とＳＱ（ｎ、ｋ）と表す。そして、複素平面上において、Ｉ信号成分（ＳＩ（ｎ、ｋ））を実軸に、Ｑ信号成分（ＳＱ（ｎ、ｋ））を虚軸に割り当てると、複素系列ＳＩ（ｎ、ｋ）＋ｉＳＱ（ｎ、ｋ）が得られる。相関値算出部１１５は、この複素系列と符号Ａ，符号Ｂ’のそれぞれとの、要素ｋｄにおける相関値（相関値ＸＡ（ｎ、ｋｄ）と相関値ＸＢ（ｎ、ｋｄ））を以下のように計算する。なお、符号Ａと符号Ｂの実時間信号を、それぞれＡ（ｔ）とＢ（ｔ）（０≦ｔ≦ｔｂｉｔ×ｎｃ）と表す。
【数８】
2019120613.tif 000013
2019120613.tif 000014
ここで、
【数９】
2019120613.tif 000015
である。
【００２９】
２つの相関値（相関値ＸＡ（ｎ、ｋｄ）と相関値ＸＢ（ｎ、ｋｄ））は、合成処理部１１６に送られる。合成処理部１１６は、相関値ＸＡ（ｎ、ｋｄ）と相関値ＸＢ（ｎ、ｋｄ）との差分値Ｘｓｕｂ（ｎ、ｋｄ）を計算する。
【００３０】
このような処理により、レーダ装置１０１が適切な自己相関値を得ることができることは、以下のようにして説明できる。受信信号を復調して得られる信号は、複素数を用いると、Ａ＋ｉＢと表される。本来は、さらに対象物１００の反射断面積や位置によって定まる強度や位相因子を乗算したものとなるが、特段の影響はないため、本説明では省略する。Ａ＋ｉＢと符号ＡおよびＢ’（＝ｉＢ）との相関値を求めると、
【数１０】
2019120613.tif 000016
2019120613.tif 000017
となる。ここで、〈Ａ、Ｂ〉は、符号Ａと符号Ｂとの相関値を表す。２つの相関値の差分値Ｘｓｕｂを求めると
【数１１】
2019120613.tif 000018
が得られる。上記式において、右辺は符号Ａと符号Ｂそれぞれの自己相関値の和である。すなわち、差分値Ｘｓｕｂは距離サイドローブが０となる値となる。
【００３１】
このように、本実施形態では、２つの符号Ａと符号Ｂとを同時に送受信しているため、受信信号が対象物１００の移動の影響を受けないことが分かる。また、上記の計算はすべて線形であるため、複数の対象物の検出および距離の測定に対しても有効である。
【００３２】
合成処理部１１６は、計算して求めた差分値Ｘｓｕｂを、速度算出部１１７に送信する。差分値Ｘｓｕｂの位相は、対象物１００の移動に伴うレーダ装置１０１と対象物間の距離の変化によって変化する。対象物１００が等速度運動していると仮定すると、差分値Ｘｓｕｂの位相は、等速度で変化する。そのため、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）による周波数解析により、対象物１００の速度のレーダ装置１０１と対象物１００を通る直線方向成分を求めることができる。
【００３３】
差分値Ｘｓｕｂの、ｎ番目の符号送信周期におけるｊ番目の要素をＸｓｕｂ（ｎ、ｊ）と表す場合、要素Ｘｓｕｂ（ｎ＋１、ｊ）は、要素（ｎ、ｊ）を得てから符号送信周期ＴＰＲＩ後に得られる。対象物１００が移動している場合は、要素Ｘｓｕｂ（ｎ、ｊ）と要素Ｘｓｕｂ（ｎ＋１、ｊ）は、符号送信周期ＴＰＲＩ間で起こる、対象物１００の動きに伴う位相差を有する。そこで、速度算出部１１７は、下式のように、Ｘｓｕｂ（ｎ、ｊ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）に対してＦＦＴを行って、速度スペクトルＦ（ｆ、ｊ）を求める。
【数１２】
2019120613.tif 000019
ｆ＝ｆｐｅａｋにてＦ（ｆ、ｊ）がピーク値となるとき、そのピークは対象物１００の動きに由来しており、対象物１００の移動速度ｖｔは電波の波長をλとすると、
【数１３】
2019120613.tif 000020
と求まる。
【００３４】
差分値Ｘｓｕｂの要素Ｘｓｕｂ（ｎ、ｊ）は、ｎ番目の符号送信周期において受信される、対象物１００に対する反射信号を含めた全ての受信信号の総和から求められるものである。要素Ｘｓｕｂ（ｎ、ｊ）に対して線形計算であるＦＦＴを行うことによって、同じ要素に対する全符号送信周期におけるすべての受信信号の速度スペクトルを求めることができる。
【００３５】
ここで、本実施形態において求めた検出物の移動速度ｖｔと、非特許文献１に開示される従来技術における検出可能な移動速度との比較を行う。本実施形態では、符号送信周期ＴＰＲＩ毎に得られる複数の受信信号からから速度を算出する。一方、従来技術では、複数の相補符号の組を複数回送受信する。例えば、相補符号を構成する符号Ａと符号Ｂについて、各符号の要素を逆順序にした符号を符号Ａ’と符号Ｂ’とすると、（Ａ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’）の順序で送信される。つまり、４つの符号を１つの周期とする。ＦＦＴを行うデータとして、符号送信周期毎に得られる同じ要素に対しての差分値要素Ｘｓｕｂ（ｎ、ｊ）が必要である。そのため、１つの周期中に送信する符号数をｎｐｅｒ（従来技術ではｎｐｅｒ＝４となる）とすると、ＦＦＴを行うデータはｎｐｅｒ×ＴＰＲＩ毎に得られることになる。ＦＦＴの性質上、最大検出速度ｖｍａｘは、
【数１４】
2019120613.tif 000021
となり、本実施形態と比較して最大検出速度は１／ｎｐｅｒ倍となる。このように、本実施形態では、同一符号の送受信時間間隔を短くすることができるため、最大検出速度を高く設定できることができる。
【００３６】
速度算出部１１７は、得られた速度スペクトルＦ（ｆ、ｊ）を平均化部１１８に送る。平均化部１１８は、上記手順を複数回繰り返して同様に得られた速度スペクトルＦ（ｆ、ｊ）を積算することでＳＮ比を向上させ、平均速度を算出する。平均化部１１８は、算出した平均速度を結果処理部１１９に送信する。
【００３７】
結果処理部１１９は、ユーザに結果として提示するため結果データを、信号処理を介して生成する。例えば、送信アンテナ１０８が、送信ビームを形成するアナログビームフォーミングアンテナで構成される場合を説明する。図３に、送信アンテナ１０８としてのアナログビームフォーミングアンテナ３０１の構成を示す。アナログビームフォーミングアンテナ３０１は、適当なアンテナゲインを有し、電波照射領域の一部に送信電波３０２を送信する。アナログビームフォーミングアンテナ３０１は、複数のアンテナ素子から構成され、各アンテナ素子から送信される電波のゲインと位相は、アンテナ素子中の位相シフタ３０３や増幅器３０４などの回路によって調節される。この回路の制御はレーダ装置１０１の制御部１０２４により行われる。すべてのアンテナ素子からの出力電波は、重なり合い、設定されたゲインと位相によって電波送信方向が定まる。つまり、制御部１０２４が電力送信角度を設定することができる。制御部１０２４が電力送信角度を時々刻々と変更して設定することで、電波照射領域中に電波がスキャンされ得る。このような状況で、結果処理部１１９は、設定された各電波送信角度と、平均化部１１８により算出された平均速度とを対応付けた結果データを生成することが可能となる。
【００３８】
また、例えば、受信アンテナ１１１が、受信ビームを形成するデジタルビームフォーミングアンテナで構成される場合を説明する。図４に、受信アンテナ１１１がデジタルビームフォーミングアンテナで構成されるレーダ装置１０１の構成を示す。デジタルビームフォーミングアンテナは、複数の素子アンテナから構成され、各素子アンテナに対応して、それぞれ複数の、受信ＲＦ部１１２、復調部１１３、ＡＤ変換部１１４、相関値算出部１１５、合成処理部１１６が構成される。各素子アンテナから得られる相補符号の相関値の和をあわせて解析することで、到来電波の角度分布を求めることができる。到来方向推定方法にはビームフォーマー法、ＣＡＰＯＮ法、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＰＲＩＴ法など様々知られている。
【００３９】
図４の例では、合成処理部１１６により得られた差分値は速度算出部１１７に送られ、上述のように速度スペクトルが算出される。当該速度スペクトルは更に平均化部１１８に送られ、平均速度が算出される。更に、当該平均速度は到来方向推定部１２０に送られ、到来方向推定が行われる。このような状況で、結果処理部１１９は、解析結果は結果処理部１１９に送られ、対象物１００の移動速度、距離、受信アンテナ１１１における角度ごとの反射信号強度と位相のマップ等を、結果データとして生成することが可能となる。また、結果処理部１１９は、使用環境中で検出対象外とみなされる物体反射波の特性を利用した除去処理や、信号をもとに物体の特徴を抽出する機械学習などの物体検出に関わる信号処理など、想定用途に応じた信号処理を行って、結果データを生成しても良い。
【００４０】
このように本実施形態によれば、検出の対象物が移動している時であっても当該対象物からの反射信号に含まれるドップラーシフトの影響を回避した低距離サイドローブな物体検出信号を得ることができる。また、物体の検出に関する計算はすべて線形であるため、複数の検出物体を分離検出する際にも有効である。
【００４１】
（第２の実施形態）
［レーダ装置の構成］
第２の実施形態として、移動物体が存在するか否かに応じて、生成する送信符号を変更するレーダ装置について説明する。図５（ａ）に、第２の実施形態のレーダ装置１０２の構成を示す。第１の実施形態において説明した図１と同じ構成には、同じ参照番号を付し、説明を省略する。図５において、レーダ装置１０２は、図１の構成に追加して移動判定部５０２を有し、合成処理部１１６に替えて合成処理部５０１を有する。移動判定部５０２は、速度算出部１１７から受け取った情報に基づいて、電波照射領域に移動物体が存在するか否か（検出対象の物体が移動しているか否か）を判定する。合成処理部５０１は、相関値算出部１１５により得られた相関値に対する合成処理を行う。
【００４２】
［第２の実施形態におけるレーダ装置１０２の具体的な動作］
続いて、本実施形態におけるレーダ装置１０２の具体的な動作について説明する。第１の実施形態において述べた動作と同様な動作については、説明を省略する。
【００４３】
まず、第１の実施形態と同様に、レーダ装置１０２は、相補符号を構成する２つの符号から生成された和信号を送信し、対象物１００に反射した信号を受信しているものとする。移動判定部５０２は、速度算出部１１７から、検出した対象物１００の速度情報を受け取る。当該速度情報は、第１の実施形態において説明した手法により得られた相関値の差分値に対するＦＦＴ演算結果である速度スペクトルであり、当該速度スペクトルは、位相変化量（ドップラーシフト量）に対応する。位相変化量が大きいほど、（数７）に示したように、時分割して符号を送受信した時の自己相関値の和に発生する距離サイドローブが大きくなる。
【００４４】
本実施形態では、移動判定部５０２は、メインローブと距離サイドローブとの比について所定の閾値ｒｔｈを有する。当該閾値ｒｔｈは、ユーザにより予め設定され得る。移動判定部５０２は、速度算出部１１７から受け取った速度スペクトル（位相変化量φｄ）から、メインローブと距離サイドローブの比ｒｓ（φｄ）を求め、この比ｒｓ（φｄ）が閾値ｒｔｈを超えるか否かを判定する。比ｒｓ（φｄ）が閾値ｒｔｈを超える場合、移動判定部５０２は対象物１００が移動している（対象物１００は移動物体である）と判定する。なお、移動判定部５０２は、これ以外の手法で対象物１００が移動しているか否かを判定してもよい。
【００４５】
移動判定部５０２により対象物１００が移動していると判定された場合は、レーダ装置１０２は、継続して、第１の実施形態と同様の手法で、相補符号を構成する２つの符号を同時に送受信する。合成処理部５０１は、図１の合成処理部１１６と同様に機能し、相関値算出部１１５により得られた相関値の差分値を計算する。
【００４６】
一方、移動判定部５０２により対象物１００が移動していない（対象物１００は移動物体ではない）と判定された場合は、制御部１０２４は、図５（ｂ）に示すように、符号生成部１０３、ＤＡ変換部１０４、変調部１０５の片方を停止させる。図５（ｂ）は、図５（ａ）に対して、移動判定部５０２により移動物体が存在しないと判定された場合に動作が停止するブロックを灰色で塗りつぶした図である。図５（ｂ」のように構成されるレーダ装置１０２において、符号生成部１０３は、相補符号を構成する２つの符号を交互に繰り返し生成する。このように生成された符号は、ＤＡ変換部１０４、変調部１０５、加算部１０６、送信ＲＦ部１０７を介して送信信号に変換され、時分割で送信アンテナ１０８から送信される。送信信号は対象物１００に反射し、受信アンテナ１１１で受信され、受信ＲＦ部１１２、復調部１１３、ＡＤ変換部１１４、相関値算出部１１５を介して２つの相関値が算出される。続いて、合成処理部５０１は、２つの相関値の和を計算することで物体検出信号を得ることができる。得られた信号は速度算出部１１７に送られ、以降は第１の実施形態と同様の信号処理が行われる。なお、移動判定部５０２により対象物１００が移動していないと判定された場合には、合成処理部５０１から出力された信号は、速度算出部１１７と平均化部１１８を通過してもよい。この場合、結果処理部１１９で、物体検出信号に基づいて、レーダ装置１０１と対象物１００との距離が測定される。
【００４７】
このように、本実施形態では、近隣に移動物体が存在する場合には、ドップラーシフトの影響を回避した低距離サイドローブな物体検出信号を得て、移動物体が存在しない場合には、従来の手法で物体検出信号を得る。すなわち、レーダ装置１０２は、検出対象の物体の動きに応じて物体検出信号を得るための処理を適切に切り換えることができ、結果として処理負荷の軽減につながるという効果がある。
【００４８】
また、電波規制の観点から、２つの符号を同時に送信する場合は、１つの符号あたりの符号変調信号の最大強度を、２つの符号を時分割送信した時に比べて半分にまで弱くする必要がある。よって移動物体が存在しない場合は適応的に２つの符号を時分割送信することで最大検出距離を伸ばすことが期待できる。
【００４９】
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１  １０２  レーダ装置、１０２１  送信部、１２２２  受信部、１０２３  解析部、１０２４  制御部、１０２５  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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