(57)【要約】【課題】電磁波が対象物に照射された場合のレーダ反射断面積を、計算量を抑制しつつ精度よく求め、対象物における電磁波の反射特性を簡易に評価することが可能なレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法およびレーダ反射断面積計算プログラムを提供すること。【解決手段】対象物の形状情報と対象物を構成する材料の予め測定された反射、散乱特性とが記憶された記憶手段と、記憶手段から形状情報を取得するとともに対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定する設定手段と、所定の送信線が計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、計算箇所の材料の反射、散乱特性および形状情報を用いて算出する算出手段と、反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、複数の受信線の各々の位相情報を用いて複数の受信線を合成して反射断面積を計算する計算手段と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の形状情報と、前記対象物を構成する材料の予め測定された反射、散乱特性と、が記憶された記憶手段と、
前記記憶手段から前記対象物の形状情報を取得するとともに前記対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定する設定手段と、
前記対象物に照射される電磁波の所定の送信線が前記計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、前記計算箇所の材料の前記予め測定された反射、散乱特性、および前記形状情報を用いて算出する算出手段と、
前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、前記複数の受信線の各々の位相情報を用いて前記複数の受信線を合成して前記計算箇所における反射断面積を計算する計算手段と、を含む
レーダ反射断面積計算装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記対象物の形状、材料において特徴的な複数の箇所を前記計算箇所として設定する
請求項１に記載のレーダ反射断面積計算装置。
【請求項３】
前記予め測定された反射、散乱特性は、互いに直交する２つの偏波を用いて測定される  請求項１または請求項２に記載のレーダ反射断面積計算装置。
【請求項４】
前記互いに直交する２つの偏波が、水平偏波および垂直偏波である
請求項３に記載のレーダ反射断面積計算装置。
【請求項５】
前記位相情報は、前記複数の受信線の各々と前記送信線を発生させる送信部との間の距離から算出された前記複数の受信線の間の相対的な位相差である
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーダ反射断面積計算装置。
【請求項６】
前記計算領域には複数の計算点が含まれ、
前記算出手段は、前記所定の送信線が前記複数の計算点の各々に照射された場合の反射、散乱分布を算出し、
前記計算手段は、複数の前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、前記計算箇所における反射断面積を計算する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーダ反射断面積計算装置。
【請求項７】
対象物の形状情報を取得し、
前記対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定し、
送信部から前記対象物に照射される電磁波の所定の送信線が前記計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、予め測定された前記計算箇所の材料の反射、散乱特性、および前記形状情報を用いて算出し、
前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、
前記複数の受信線の各々の位相情報を用いて前記複数の受信線を合成して前記計算箇所における反射断面積を計算する
レーダ反射断面積計算方法。
【請求項８】
対象物の形状情報を取得し、
前記対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定し、
送信部から前記対象物に照射される電磁波の所定の送信線が前記計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、予め測定された前記計算箇所の材料の反射、散乱特性、および前記形状情報を用いて算出し、
前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、
前記複数の受信線の各々の位相情報を用いて前記複数の受信線を合成して前記計算箇所における反射断面積を計算する、
処理をコンピュータに実行させるためのレーダ反射断面積計算プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法、およびレーダ反射断面積計算プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ反射断面積（Ｒａｄａｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ：ＲＣＳ）とは、対象物がレーダから電磁波の照射を受けたときにアンテナの方向に電磁波を反射させる能力の尺度をいう。レーダ反射断面積はレーダ探索の対象物の幾何学的な断面積、反射率、指向性の関数であり、その反射波と等しい強度の電磁波を反射させることができる等方向性反射体の面積（完全導体で作られた球の断面積）で表される。
【０００３】
レーダ反射断面積を計算する方法として、例えば特許文献１に開示されたレーダ反射断面積の計算方法が知られている。特許文献１に開示されたレーダ反射断面積の計算方法は、レーダ反射断面積の計算対象となる３次元物体モデルデータを予め３次元ＣＡＤソフトのファイル形式で作成するステップと、作成された３次元物体モデルデータに対するレーダ反射断面積計算の計算パラメータを設定するステップと、３次元物体モデルデータのレーダ反射断面積を計算するステップと、レーダ反射断面積の計算した結果に基づきＲＣＳパターンを表示するステップと、を含んでいる。特許文献１に開示されたレーダ反射断面積の計算方法は、レーダ反射断面積の解析計算の作業工数を低減させるとともに、レーダ目標物体の形状、表面材質、固有運動部などの表示を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば車載レーダの検出性能評価や高性能なレーダを設計、開発するためには、様々な対象物をどの程度確実に検出することが可能かを、できる限り早い段階（試作機ができるよりも前の段階など）で把握する必要がある。しかしながら、これまでは、試作機が出来上がる前の段階で、設計中のレーダがどの程度の性能を有するのかを様々な対象に対して検証することが非常に困難であった。そのため、レーダの試作機が出来上がった後で実際の対象物に対する特性を実測する必要があり、しかも対象物が変わるとさらに異なる対象物に対する実測を行う必要があった。従って、試作機が完成する前の段階において、予めレーダの性能を予測する技術が求められている。
【０００６】
一方、レーダ反射断面積の計算は、特許文献１にみられるように車両や航空機等の大型の対象物に対して用いられることが多い。そのため、レーダ反射断面積の計算においては処理時間の短縮と処理結果の精度向上という相反する課題が存在する。例えば、ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍｅｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いれば精度は上がるが、膨大な計算時間を要する。そのため、ＦＤＴＤ法は回路やアンテナ等の小規模な対象物に利用されるのが一般的である。ＦＤＴＤ法に対し、ＳＢＲ法（Ｓｈｏｏｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｂｏｕｎｃｉｎｇ  Ｒａｙｓ  Ｍｅｔｈｏｄ）を用いると計算時間を短縮することはできるが、計算精度は低下する。そのためＳＢＲ法は都市空間におけるテレビ電波の伝搬のような大規模電波伝搬解析等に利用されるのが一般的である。
【０００７】
さらに、対象物は一般に複雑な形状を有するとともに、多様な材質の構成要素から成り立っているのが一般的である。従って、精度向上の観点からは、対象物の形状のみならずこれら材質ごとの反射・散乱特性を、計算時間との兼ね合いを計りつつ可能な限り考慮することが望ましい。また、レーダ反射断面積は対象物からの多様な反射波を用いて計算されるが、その際の反射波の挙動は多様な反射波間の相対的な位相差を考慮することが、計算精度の観点から望ましい。
【０００８】
この点、特許文献１に係るレーダ反射断面積の計算方法では、対象物からの反射波を計算する過程において、その材質ごとの特性は考慮しているものの、反射された電磁波の位相を反映した特性は考慮されていない。また、誘電体などの透過、反射、散乱を生じるような対象物からの反射波を忠実に再現することも考慮されていない。さらに、対象物の各部位におけるレーダ反射断面積を計算する際の解像度の設定についても検討されていない。そのため、車載レーダのようにレーダのごく近傍に存在する対象物からの反射の性質を忠実に再現することは困難である。
【０００９】
本発明は、上記諸問題に鑑みてなされたものであり、電磁波が対象物に照射された場合のレーダ反射断面積を、計算量を抑制しつつ精度よく求め、対象物における電磁波の反射特性を簡易に評価することが可能なレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法、およびレーダ反射断面積計算プログラム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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載のレーダ反射断面積計算装置は、対象物の形状情報と、前記対象物を構成する材料の予め測定された反射、散乱特性と、が記憶された記憶手段と、前記記憶手段から前記対象物の形状情報を取得するとともに前記対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定する設定手段と、前記対象物に照射される電磁波の所定の送信線が前記計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、前記計算箇所の材料の前記予め測定された反射、散乱特性、および前記形状情報を用いて算出する算出手段と、前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、前記複数の受信線の各々の位相情報を用いて前記複数の受信線を合成して前記計算箇所における反射断面積を計算する計算手段と、を含むものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記設定手段は、前記対象物の形状、材料において特徴的な複数の箇所を前記計算箇所として設定するものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記予め測定された反射、散乱特性は、互いに直交する２つの偏波を用いて測定されるものである。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記互いに直交する２つの偏波が、水平偏波および垂直偏波であるものである。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記位相情報は、前記複数の受信線の各々と前記送信線を発生させる送信部との間の距離から算出された前記複数の受信線の間の相対的な位相差であるものである。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記計算領域には複数の計算点が含まれ、前記算出手段は、前記所定の送信線が前記複数の計算点の各々に照射された場合の反射、散乱分布を算出し、前記計算手段は、複数の前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、前記計算箇所における反射断面積を計算するものである。
【００１６】
上記の目的を達成するために、請求項７に記載のレーダ反射断面積計算方法は、対象物の形状情報を取得し、前記対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定し、送信部から前記対象物に照射される電磁波の所定の送信線が前記計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、予め測定された前記計算箇所の材料の反射、散乱特性、および前記形状情報を用いて算出し、前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、前記複数の受信線の各々の位相情報を用いて前記複数の受信線を合成して前記計算箇所における反射断面積を計算するものである。
【００１７】
上記の目的を達成するために、請求項８に記載のレーダ反射断面積計算プログラムは、対象物の形状情報を取得し、前記対象物においてレーダ反射断面積を計算する計算箇所を設定し、送信部から前記対象物に照射される電磁波の所定の送信線が前記計算箇所の予め定められた面積の計算領域に照射された場合の反射、散乱分布を、予め測定された前記計算箇所の材料の反射、散乱特性、および前記形状情報を用いて算出し、前記反射、散乱分布から受信部で受信される複数の受信線を抽出し、前記複数の受信線の各々の位相情報を用いて前記複数の受信線を合成して前記計算箇所における反射断面積を計算する、処理をコンピュータに実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電磁波が対象物に照射された場合のレーダ反射断面積を、計算量を抑制しつつ精度よく求め、対象物における電磁波の反射特性を簡易に評価することが可能なレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法、およびレーダ反射断面積計算プログラムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係るレーダ反射断面積計算装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係るレーダ反射断面積計算処理プログラムの流れを示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は反射・散乱特性テーブルの一例を示す図、（ｂ）は部分対象物へ入射される入射波を示す図、（ｃ）は部分対象物から反射される反射波を示す図、（ｄ）は受信領域を通過するレイを示す図である。
【図４】（ａ）はレーダから出射され対象物へ入射される入射波、入射波が対象物で反射された反射波を説明する図、（ｂ）は入射波に対する反射波の状態を説明する図、（ｃ）は、反射の異なる形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。対象物からある距離だけ離れたレーダから見た対象物の電磁波反射強度特性は、対象物を構成する各種物質（本発明に係る「材料」）における電磁波の反射・散乱特性と、車両の忠実な形状を知ることにより把握できる。本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法およびレーダ反射断面積計算プログラムでは、従来の電磁界シミュレーションでは実現が困難であった対象物からの電磁波反射強度特性の算出を、正規反射波と散乱波のベクトル合成（位相合成）によって、すなわちレイトレーシング技術によって求めることを主眼としている。
【００２１】
図１から図４を参照して、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法、およびレーダ反射断面積計算プログラムについて説明する。図１に示すように、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算装置１０は、制御部１２、表示部１４、操作部１６、および記憶部１８を含んで構成されている。
【００２２】
制御部１２は、例えば汎用のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、図示を省略するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、およびネットワークインタフェース等を含んで構成されている。ＣＰＵは、レーダ反射断面積計算装置１０の全体を統括、制御し、ＲＯＭは、レーダ反射断面積計算装置１０の制御プログラム等を予め記憶する記憶手段であり、ＲＡＭは、制御プログラム等のプログラムの実行時のワークエリア等として用いられる記憶手段である。制御部１２が本発明に係る、「設定手段」、「算出手段」、および「計算手段」に相当する。
【００２３】
表示部１４の形態に特に制限はないが、例えば、液晶モニタ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）モニタ、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）モニタ等が用いられる。
【００２４】
操作部１６は、操作者（ユーザ）が表示部１４の表示領域を操作するための部位であり、例えばキーボードやポインティングデバイス（マウス、入力ペン等）から構成されている。
【００２５】
記憶部１８は、主として、後述するレーダ反射断面積計算処理プログラムや、レーダ反射断面積計算処理プログラムで使用する対象物の３次元形状データ、材質ごとの反射・散乱特性のテーブル（以下、「反射・散乱特性テーブル」）等が格納されている。また、記憶部１８にはレーダ反射断面積計算装置１０の全体を制御するプログラムが記憶されている場合もある。記憶部１８の形態に特に制限はないが、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＣＤ−ＲＯＭ／Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／Ｒ／ＲＷ／ＲＡＭ等の外部記憶装置が用いられる。
【００２６】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算方法について説明する。図２は、対象物のレーダ反射断面積を計算するレーダ反射断面積計算処理プログラムの流れを示すフローチャートである。図２に示すレーダ反射断面積計算処理プログラムは、実行開始の指示がなされると、制御部１２の図示しないＣＰＵがＲＯＭ等の記憶手段から本レーダ反射断面積計算処理プログラムを読み込み、ＲＡＭ等の記憶手段に展開して実行する。なお、本実施の形態では、本レーダ反射断面積計算処理プログラムをＲＯＭ等に予め記憶させておく形態としているが、これに限られない。例えば、本レーダ反射断面積計算処理プログラムがコンピュータにより読み取り可能な可搬型の記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、ネットワークインタフェースによる通信手段を介して配信される形態等を適用してもよい。
【００２７】
図２に示すように、まず、ステップＳ１００で対象物の３次元形状データ、材質のデータを記憶部１８等の記憶手段から取得する。ここでいう材質のデータとは、対象物の各部を構成する材料を示す情報である。
【００２８】
次に、ステップＳ１０２で、材質ごとの反射・散乱特性を取得する。材質ごとの反射・散乱特性は、一例として後述した反射・散乱特性テーブルの形式で記憶部１８に記憶されている。反射・散乱特性テーブルの詳細については後述する。
【００２９】
次のステップＳ１０４では、計算箇所を設定する。計算箇所とは、レーダ反射断面積計算を行う対象物上の部分である。本実施の形態では、対象物において１または複数の計算箇所を選択（サンプリング）し、選択された箇所についてレーダ反射断面積計算を実行する。計算箇所は、例えば対象物の形状、材質等を勘案した場合に特徴的な部分（以下、「部分対象物」）を選択して設定する。
【００３０】
次のステップＳ１０６では、部分対象物上においてレーダ反射断面積を計算する微小な面積の領域（以下、「計算領域ΔＳ」）を設定する。この計算領域ΔＳは部分対象物ごとに設定するが、１つの部分対象物に１つの計算領域ΔＳを設定してもよいし、複数の計算領域ΔＳを設定してもよい。また、計算領域ΔＳの大きさは１つに固定してもよいし、レーダ反射断面積の計算負荷を低減する目的で、例えば部分対象物ごとに異ならせてもよい。
【００３１】
次のステップＳ１０８では、計算領域ΔＳにおける反射強度分布を算出する。本実施の形態に係る反射強度分布の算出は、送信アンテナから対象物に照射される電磁波のうちの１本のレイ（Ｒａｙ、線）を仮定し、このレイに対する反射強度分布を演算する。なお、本実施の形態に係るレーダでは、ミリ波等の電磁波のみならず光も含む電磁波を用いてもよい。従って、本実施の形態に係るレイには電磁波の線の他に光線も含んでいる。
【００３２】
次のステップＳ１１０では、全ての計算箇所について反射強度分布の算出が完了したか否か判定する。当該判定が否定判定となった場合にはステップＳ１０８に戻り、反射強度分布の算出を継続する。一方、肯定判定となった場合にはステップＳ１１２に移行する。
【００３３】
次のステップＳ１１２では、算出した反射強度分布を、本実施の形態に係るレーダ反射断面積として記憶部１８等の記憶手段に格納する。さらに、計算されたレーダ反射断面積を表示部１４に表示させてもよい。その後本レーダ反射断面積計算処理プログラムを終了する。
【００３４】
ここで、図４を参照し、レーダの送信アンテナからの電磁波を対象物に照射した場合の反射特性について説明する。
【００３５】
図４（ａ）は、レーダ２０から発せられた電磁波が入射波Ｌｉとして対象物ＯＢ（図４（ａ）では車両を例示している）に入射され、反射波Ｌｒｅｆが反射される状態を示している。レーダ２０は例えば他の車両に搭載された車載レーダである。レーダ２０は、対象物ＯＢからの後方散乱（Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ）のみを受信し、対象物ＯＢまでの距離、対象物のＯＢの速度、方位等を推定する。レーダ２０から発せられた電磁波が、図４（ａ）に示すような複雑な形状を有する対象物ＯＢで反射する場合、入射する電磁波に対する反射波Ｌｒｅｆには、一般に正規反射だけでなく、散乱と呼ばれる性質により様々な方向に反射する散乱波が含まれている。レーダ２０では、それらの正規反射波や散乱波のうち、レーダ２０に向かってくる反射波成分のみが受信される。
【００３６】
図４（ｂ）は、入射波Ｌｉが部分対象物ＯＢＰ上の点Ｐに入射された場合の反射波Ｌｒｅｆの状態を示している。部分対象物ＯＢＰは車両としての対象物ＯＢの例えばバンパーの部分である。対象物ＯＢ、例えば車両は、一般に様々な曲面部分を含むが、対象物ＯＢのある曲面を有する部分対象物ＯＢＰに電磁波が照射された場合、正規反射波Ｌｒは、図４（ｂ）に示すように、該曲面の法線ｈに対する角度が、入射波Ｌｉと法線ｈとのなす角度と等しくなるように反射される。他方、正規反射波Ｌｒの他に散乱波Ｓｃと呼ばれる電磁波が、正規反射波Ｌｒの方向とは異なる様々な方向へと反射される。
【００３７】
これらの反射波Ｌｒｅｆの強度や方向は、図４（ｃ）に示すように、反射する面の形状や材質の表面粗度、電気的特性（誘電率、誘電体損、透磁率など）などに依存することがわかっている。図４（ｃ）の（１）は、対象物ＯＢの表面が鏡面反射面となっている場合の入射波Ｌｉに対する反射波Ｌｒｅｆを示しており、この場合の反射波Ｌｒｅｆの成分は正規反射波Ｌｒのみとなる。図４（ｃ）の（２）は対象物ＯＢが一般的な材質であり、一般的な反射面を有する場合を示しており、この場合の反射波Ｌｒｅｆでは正規反射波Ｌｒの成分がより小さくなり、正規反射波Ｌｒの他に正規反射波Ｌｒの方向に沿った散乱波Ｓｃ１が含まれる。一方、図４（ｃ）（３）は、対象物の表面が完全拡散反射面となっている場合の例であり、この場合は正規反射波Ｌｒは微小になり、等方的な成分を有する散乱波Ｓｃ２が発生する。
【００３８】
以上のような反射・散乱特性は、各材質ごとに計測することで求めることができるので、本実施の形態では、材質ごとの反射・散乱特性を予め計測しておき、材質ごとの反射・散乱特性テーブルとして準備しておく。
【００３９】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算方法についてより詳細に説明する。
【００４０】
図３（ａ）は、本実施の形態に係る反射・散乱特性テーブルの一例を示している。図３（ａ）に示す例では、材質１〜材質ｎのｎ個の材質に関する反射・散乱特性がテーブル化されている。他に、反射・散乱特性を数式化して関数の形として用いる場合もある。
【００４１】
図３（ａ）において、「反射角度との差」とは、任意の反射波Ｌｒｅｆが正規反射波Ｌｒの方向に対してどの程度の角度でずれているかを示している。つまり、正規反射波Ｌｒの方向と同じ方向の反射波Ｌｒｅｆの場合、この値は０ｄｅｇとなる。
【００４２】
また、相対電力とは入射波Ｌｉの電力に対する相対値を表している。本実施の形態では、反射・散乱特性をＨ（水平）偏波、Ｖ（垂直）偏波の成分に分けて計測している。「Ｈ偏波」とは電界成分が地表に平行な電磁波の成分であり、Ｖ偏波はＨ偏波に直交する電磁波の成分である。これは、入射波Ｌｉ、すなわち送信アンテナからの電磁波として様々な偏波状態の電磁波が想定されるため、いずれの偏波状態の入射波Ｌｉについても反射強度分布の算出が可能となるようにするためである。すなわち、電磁波がある材質に入射された場合の反射・散乱特性は、入射する電磁波の偏波によって異なることがわかっているため、材質ごとの反射・散乱特性を、水平偏波および垂直偏波それぞれを計測しておくことで、任意の偏波成分を有する入射波Ｌｉに対する反射・散乱特性を把握することが可能となる。なお、本実施の形態では上記のようなメリットを考慮し、反射・散乱特性を水平偏波、垂直偏波に分けて計測しているが、送信波の偏波が予め固定されている場合等においては、必ずしも偏波に分ける必要はない。
【００４３】
次に、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算方法の手順について説明する。
【００４４】
図３（ｂ）は、部分対象物ＯＢＰに対し計算領域ΔＳが設定された状態を示している。
本例では、計算領域ΔＳに９個の計算点Ｐｃが設定されている。本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算では、この計算点Ｐｃの各々に、送信アンテナ２２からの入射波Ｌｉの一部のレイ（図３（ｂ）では「Ｒａｙ」と表記）が入射されるものとしている。なお、当然ながら、計算領域ΔＳ内における計算点Ｐｃの数は９個に限られず、計算精度等を勘案して必要な数としてよい。
【００４５】
図３（ｃ）は、入射レイの各々に対し反射波Ｌｒｅｆが発生している状態を示している。先述したように、レーダ２０で受信される電磁波の強度を計算により求る場合、対象物ＯＢの反射・散乱特性を十分に考慮する必要がある。図３（ｃ）に示すように、ある計算領域ΔＳからの反射強度を求めるためには、計算領域ΔＳの範囲に存在する全ての正規反射成分および散乱波成分のうち、図３（ｄ）に示すように、レーダ２０の方向に向いているベクトルの総てについて位相情報も含めて合成（位相合成）、つまりレイトレースする必要がある。
【００４６】
すなわち、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算方法では、受信アンテナ２４に到達するレイが通過する領域として受信領域ＲＳを仮想し、計算領域ΔＳ内の計算点Ｐｃから受信アンテナ２４に正対し、受信領域ＲＳを通過するレイのみをレイトレースを用いて位相合成する。これにより、計算領域ΔＳにおける反射強度分布、すなわち本発明に係る「反射・散乱分布」を算出する。位相合成する際の位相は、例えば受信領域ＲＳを通過するレイの間の相対的な位相差を用いることができる。また受信領域ＲＳを通過するレイの間の相対的な位相差は、例えば、送信アンテナ２２から計算点Ｐｃまでの距離の違いと送信アンテナから送信される電磁波の波長から算出することができる。
【００４７】
以上の手順によって、計算領域ΔＳごとの反射強度分布が算出される。また、対象物ＯＢに設定された複数の計算領域ΔＳにおける反射強度分布を集積することにより、対象物ＯＢの全体のレーダ反射断面積を把握することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施の形態によれば、計算領域ΔＳの大きさを変更することによって、任意の解像度での反射強度分布を求めることができるという効果がある。また、計算領域ΔＳは、対象物ＯＢにおいてサンプリングされた計算箇所に設定されるため、対象物ＯＢ全体のレーダ反射断面積を計算する場合と比較して、計算量が少なくてすむ。さらに、対象物ＯＢの形状も加味しているので電磁波の波面に対する制約がない。そのため、レーダ２０と対象物ＯＢとの間の距離の制約がない。すなわち、従来技術では遠方からの電磁波照射を前提とし平面波を仮定しているが、本発明では球面波でもよいのでレーダと対象物が近くても計算が可能である。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、寸法精度の高い形状データに対して、レーダから照射される電磁波相当のレイを照射し、該レイに対する反射・散乱分布について実際に実験などで把握している反射・散乱特性をテーブルの形式で当てはめることで、実際の車両に電磁波を照射した場合と同様の反射、散乱の振る舞いを再現させることが可能となっている。なお、本実施の形態では、予め計測された反射・散乱特性をテーブルの形式で記憶させておく形態を例示して説明したが、これに限られず数式の形式で記憶させておく形態としてもよい。
【００５０】
従来、対象物における反射特性を推定する技術は、対象物全体に電磁波を照射させる計測により求めることが一般的であったが、本実施の形態では、対象物に電磁波が照射された場合の反射・散乱分布を、材質ごとに各々測定した反射・散乱特性のデータを用いつつレイトレーシング技術を適用することで、実環境での振る舞いと同等の反射特性を推定することが可能となった。
【００５１】
さらに、材質ごとの反射・散乱特性の測定では、垂直偏波と水平偏波の両者の特性をそれぞれ測定しているため、評価対象レーダの偏波と等しい特性を利用することで、それぞれのレーダに仕様に合致した反射特性を構築することが可能となった。なお、本実施の形態では、反射・散乱特性を測定する２つの偏波として水平偏波、垂直偏波を用いる形態を例示して説明したが、これに限られず他の直交する２偏波を用いてもよい。
【００５２】
以上詳述したように、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法、およびレーダ反射断面積計算プログラムによれば、電磁波が対象物に照射された場合のレーダ反射断面積を、計算量を抑制しつつ精度よく求め、対象物における電磁波の反射特性を簡易に評価することが可能となる。
【００５３】
さらに、本実施の形態に係るレーダ反射断面積計算装置、レーダ反射断面積計算方法、およびレーダ反射断面積計算プログラムによれば、様々な対象物からの高分解能なレーダ反射断面積を事前に把握することができるので、設計・開発中のレーダで対象物を検出する場合の特性を、ＳＩＬＳ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｉｎ  ｔｈｅ  Ｌｏｏｐ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）等の計算機シミュレーションや、ＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ｉｎ  ｔｈｅ  Ｌｏｏｐ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）の一形態であるレーダ特性評価装置などを用いて検証することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０    レーダ反射断面積計算装置
１２    制御部
１４    表示部
１６    操作部
１８    記憶部
２０    レーダ
２２    送信アンテナ
２４    受信アンテナ
Ｌｉ    入射波
Ｌｒｅｆ  反射波
Ｌｒ    正規反射波
Ｓｃ    散乱波
Ｐ      点
Ｐｃ    計算点
Ｒａｙ  レイ
ＲＳ    受信領域
ＯＢ    対象物
ＯＢＰ  部分対象物
ΔＳ    計算領域
【図１】
2019124489.tif 000003
【図２】
2019124489.tif 000004
【図３】
2019124489.tif 000005
【図４】
2019124489.tif 000006