(57)【要約】【課題】  距離分解能を向上させたレーダ装置を提供する。【解決手段】  レーダ装置は、複数のキャリア周波数を用いてパルス圧縮信号を送信する第１送信手段と、複数のキャリア周波数のうちの所定の２つのキャリア周波数を用いて無変調連続信号を送信する第２送信手段と、第１送信手段により送信した信号の物体からの反射波を、合成帯域処理を用いて解析する解析手段と、第２送信手段により送信した信号の物体からの反射波の位相差を検出する検出手段と、解析手段により解析された結果および検出手段により検出された位相差に基づいて、物体までの距離を判定する判定手段と、を備える。【選択図】  図５
2019124576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャリア周波数を用いてパルス圧縮信号を送信する第１送信手段と、
前記複数のキャリア周波数のうちの所定の２つのキャリア周波数を用いて無変調連続信号を送信する第２送信手段と、
前記第１送信手段により送信した信号の物体からの反射波を、合成帯域処理を用いて解析する解析手段と、
前記第２送信手段により送信した信号の前記物体からの反射波の位相差を検出する検出手段と、
前記解析手段により解析された結果および前記検出手段により検出された位相差に基づいて、前記物体までの距離を判定する判定手段と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記第１送信手段および前記第２送信手段により送信した信号の前記物体からの反射波を受信信号として共通の受信アンテナを用いて取り込む受信手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記受信信号を前記キャリア周波数によりダウンコンバートする周波数変換手段をさらに備え、
前記検出手段は、前記周波数変換手段によりダウンコンバートして得られた信号の位相を検出することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記第２送信手段は、前記複数のキャリア周波数のうち、最大周波数および最小周波数において、一定の周波数幅で周波数がシフトされた前記無変調連続信号を送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第１送信手段および前記第２送信手段は共通の送信アンテナを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記第２送信手段は、前記無変調連続信号を、前記第１送信手段が前記パルス圧縮信号を送信する前、あるいは後に送信することを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記第１送信手段によって送信されるパルス圧縮信号の変調方式は位相変調であり、前記位相変調に使用する符号は相補符号であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記解析手段は、前記第１送信手段により送信した信号の物体からの反射波に基づき、前記物体までの距離の範囲を特定し、
前記判定手段は、前記解析手段により特定された距離の範囲の中から、前記検出手段により検出された前記位相差に基づいて、前記物体までの距離を判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記複数のキャリア周波数を生成する生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
複数のキャリア周波数を用いてパルス圧縮信号を送信する第１送信工程と、
前記複数のキャリア周波数のうちの所定の２つのキャリア周波数を用いて無変調連続信号を送信する第２送信工程と、
前記第１送信工程により送信した信号の物体からの反射波を、合成帯域処理を用いて解析する解析工程と、
前記第２送信工程により送信した信号の前記物体からの反射波の位相差を検出する検出工程と、
前記解析工程により解析された結果および前記検出工程により検出された位相差に基づいて、前記物体までの距離を判定する判定工程と、を備えることを特徴とするレーダ装置の制御方法。
【請求項１１】
コンピュータに、請求項１０に記載の制御方法を実行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、物体までの距離を測定するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、電波を送信し物体に反射した電波を受信することで、物体の検出と位置の測定を行う装置であり、そ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ある。特に、符号変調信号を用いたパルス圧縮方式では、受信信号と送信符号間の相関を計算することで、物体の存在とレーダ装置からの距離を検出することができ、送信符号との相関が低い外部電波との干渉回避が可能であるという利点を有する。
【０００３】
パルス圧縮方式において、距離分解能Δｒ［ｍ］は、符号変調帯域幅をＢ［Ｈｚ］としたとき、光の速度ｃ［ｍ／ｓ］を用いて下記の関係式（１）で近似される。
【０００４】
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上式（１）から、距離分解能Δｒを小さくするには、符号変調帯域幅Ｂを大きくする必要がある。しかし、符号変調帯域幅Ｂを大きくするということは、符号変調のシンボルレートを大きくするということと等価であるため、回路構成の制約を受ける。つまり、高速に応答する変復調回路が必要となる。
【０００５】
そこで、回路規模を大幅に変更することなく、等価的に符号変調帯域幅Ｂを大きくする方法として合成帯域処理が用いられるようになった。合成帯域処理では、まず、パルスごとにキャリア周波数を一定の周波数ステップずつ変化させて送信し、目標から反射してきた各受信パルスをそれぞれ送信周波数と同じ周波数、同じ初期位相のローカル発振信号を用いてダウンコンバートする。そして、得られた複数のＩ、Ｑビデオ信号を逆フーリエ変換することによって、帯域を合成する。
【０００６】
また、距離分解能を高める方法として、特許文献１では二周波ＣＷ方式が開示されている。二周波ＣＷ方式は、受信信号のビート信号のドップラシフトからターゲットの相対速度を計測するとともに、二つの周波数における受信信号のビート信号の位相の差分からターゲットまでの距離を計測するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平５−５０８４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
パルス圧縮方式に合成帯域処理を組み合わせることにより、回路規模を大幅に変更することなく高い距離分解能が実現可能となった。しかしながら、現実的に使用できる周波数帯域幅は各国の電波法規により規制されており、規制された帯域幅以上の帯域を確保することはできない。
【０００９】
日本の現状においては７９ＧＨｚ帯と呼ばれるミリ波帯域で７８ＧＨｚ〜８１ＧＨｚの３ＧＨｚの帯域が使用可能であるが、３ＧＨｚの帯域幅を最大限使用した際の距離分解能は前述の式（１）でＢ＝３ＧＨｚとしてΔｒ＝５ｃｍとなる。用途によっては５ｃｍの分解能では不足することもあるため、さらなる高分解能が求められる。
【００１０】
一方、二周波ＣＷ方式は、物体の移動速度に起因するビート信号を検出することで測定を行っているため、移動していない物体との距離は測定できない。また、二周波ＣＷ方式は２つの周波数の位相差を用いる手法であり、遠くの物体との距離は精度よく測定することは困難である。
【００１１】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、距離分解能を向上させたレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するため、本発明のレーダ装置は、複数のキャリア周波数を用いてパルス圧縮信号を送信する第１送信手段と、複数のキャリア周波数のうちの所定の２つのキャリア周波数を用いて無変調連続信号を送信する第２送信手段と、第１送信手段により送信した信号の物体からの反射波を、合成帯域処理を用いて解析する解析手段と、第２送信手段により送信した信号の物体からの反射波の位相差を検出する検出手段と、解析手段により解析された結果および検出手段により検出された位相差に基づいて、物体までの距離を判定する判定手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、距離分解能を向上させたレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】二周波ＣＷレーダの構成図。
【図２】二周波ＣＷレーダにおける送信周波数の時間的変化の例を示す図。
【図３】合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ装置の一例を示す構成図。
【図４】合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ方式における送信信号とその周波数成分の時間的な分布の一例を示す図。
【図５】周波数シフトした二周波ＣＷ方式のレーダ装置５００の構成図。
【図６】合成帯域及びパルス圧縮方式と、周波数シフトした二周波ＣＷを組み合わせたレーダの周波数遷移状況を説明する図。
【図７】合成帯域とパルス圧縮方式と周波数シフトした二周波ＣＷを組み合わせたレーダで得られる距離情報を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。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。また、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１６】
本実施形態では、合成帯域とパルス圧縮方式とを組み合わせたレーダ装置の距離分解能を向上させるため、二周波ＣＷ方式の原理を用いる。まず、図１及び図２を用いて、二周波ＣＷ方式について説明する。
【００１７】
図１は、二周波ＣＷレーダの構成図である。図２は、二周波ＣＷレーダにおける送信周波数の時間的変化の例を示す図である。
【００１８】
図１において、二周波ＣＷレーダ１００は、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０３と、ローカル信号発振器１０４と、ミキサ１０５と、周波数制御部１０６と、ローカルパスフィルタ１０７と、ビート信号検出部１０８と、を備える。また、ターゲット１０１は、送信アンテナ１０２および受信アンテナ１０３に対して相対速度Ｖｒで距離を拡大する方向に移動している。
【００１９】
ローカル信号発振器１０４は、周波数制御部１０６により決定された発信周波数のＣＷ信号（無変調連続信号）を生成する。
【００２０】
ローカル信号発振器１０４によって生成されたＣＷ信号は、送信アンテナ１０２によってターゲット１０１に向けて空間に放射されるとともに、ミキサ１０５にローカル発振信号として供給される。
【００２１】
ターゲット１０１において反射した信号は、受信アンテナ１０３によって取り込まれ、ミキサ１０５においてローカル発振信号と混合処理される。混合処理された信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０７によってビート周波数のみが抽出され、ビート信号検出部１０８によって周波数と位相が検出される。
【００２２】
この二周波ＣＷレーダ１００において、送信信号の周波数をｆｎ（ｎ＝１，２）［Ｈｚ］、初期位相をΦｎ［ｒａｄ］、振幅をＡとしたとき、送信信号Ｔｘは下式（２）のように表される。
2019124576.tif 000004
また、受信した信号の振幅をａ、ターゲットとアンテナとの距離をＬ［ｍ］、相対速度をＶｒ［ｍ／ｓ］とした場合、受信信号Ｒｘは下式（３）のように表される。
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また、受信信号Ｒｘとともにミキサに入力されるローカル発振信号Ｌｏは、振幅をＢとすると、下式（４）のように表される。
2019124576.tif 000006
ミキサに、上記受信信号とローカル発振信号とを入力した場合、ミキサ出力Ｍは、下式（５）のように受信信号Ｒｘとローカル発振信号Ｌｏの積として求められる。
2019124576.tif 000007
ミキサ出力には、ターゲットとの相対速度Ｖｒに起因し、主な検出対象である周波数ｆbeatのビート信号の他、ローカル発振信号と受信信号の混合によって生成される全ての周波数成分が含まれる。ビート信号は、生成される周波数成分の中では最も低いため、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）によってミキサ出力から取り出すことが可能である。ＬＰＦによって取り出されたビート信号Ｂは振幅をｂとすると、下式（６）のように表される。
【００２３】
2019124576.tif 000008
ここで、
2019124576.tif 000009
2019124576.tif 000010
とすると
2019124576.tif 000011
となる。上記関係式（７）〜（９）において検出すべきビート信号Ｂの周辺周波数ｆbeatは、例えば、物体の相対速度Ｖｒが５４ｋｍ／ｈ＝１５ｍ／ｓであるとき、式（８）から
2019124576.tif 000012
となり、７９ＧＨｚのミリ波を使用した場合は、
2019124576.tif 000013
となる。この程度の周波数であれば、一般的なＡ／Ｄコンバータを用いても十分に周波数、位相を検出することが可能である。
【００２４】
二周波ＣＷ方式では、図２に示したように一定時間をおいて２つの周波数ｆ１，ｆ２を繰り返し送信して用いるのが一般的である。そして、２つの周波数ｆ１，ｆ２に関して位相差θ１，θ２が検出されたら、その差分を用いて距離Ｌは下式（１０）のように求められる。
2019124576.tif 000014
ただし、原理的に、０≦θ１−θ２＜２π  の条件下でしか適用できない。また、それ以上の距離に物体が存在する場合、周波数ｆ２−ｆ１の波長Δλ［ｍ］と整数ｋを用いて、距離Ｌは下式（１１）のように表される。
【００２５】
2019124576.tif 000015
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しかしながら、二周波ＣＷ方式単独ではｋの値を特定することはできない。
【００２６】
さらに、上述の二周波ＣＷ方式は、レーダに対するターゲットの移動速度Ｖｒに起因するビート信号Ｂを検出することで距離を測定しており、レーダとターゲットの相対移動速度がゼロ、すなわち静止している物体の距離を測定することはできない。
【００２７】
本実施形態では、二周波ＣＷ方式の原理を、合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ装置において用いることにより、ターゲットとの距離を高精度で測定する。これにより、物体の移動速度がゼロであっても測定することができる。
【００２８】
図３は、合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ装置の一例を示す構成図である。図３において、レーダ装置３００は、送信アンテナ３０２と、受信アンテナ３０３と、直交変調器３０４と、直交復調器３０５と、ローカル信号発振器３０６と、Ｄ／Ａコンバータ３０７とを備える。さらに、レーダ装置３００は、周波数制御部３０８と、Ａ／Ｄコンバータ３０９と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３１０とを備える。
【００２９】
また、ＤＳＰ３１０は、パルス符号生成部３１１と、解析部３１２とを含む。ここで、ターゲット３０１は、送信アンテナ３０２および受信アンテナ３０３に対して距離Ｌだけ離れた場所に電波の反射面を持ち、静止状態にあるものとする。
【００３０】
送信アンテナ３０２は、信号ＴＸ（ｔ）を空間に放射する。直交変調器３０４は、ローカル信号発振器３０６で生成された周波数ｆｎのローカル発振信号と、Ｉチャネルビデオ信号のＴＩ（ｔ）と、Ｑチャネルビデオ信号のＴＱ（ｔ）とから、送信アンテナ３０２が放射する信号ＴＸ（ｔ）を生成する。
【００３１】
ローカル信号発振器３０６は、周波数制御部３０８により決定された発振周波数ｆｎのローカル発信信号を生成する。
【００３２】
Ｄ／Ａコンバータ３０７は、ＤＳＰ３１０のパルス符号生成部３１１によって生成されたデジタル信号をアナログベースバンド信号に変換し、Ｉチャネルビデオ信号ＴＩ（ｔ）およびＱチャネルビデオ信号ＴＱ（ｔ）を生成する。
【００３３】
受信アンテナ３０３は、ターゲット３０１において反射した信号を取り込む。直交復調器３０５は、取り込んだ信号と、ローカル信号発振器３０６によって生成された周波数ｆｎのローカル発振信号とを混合処理する。そして、混合処理された信号を、Ｉチャネルビデオ信号ＲＩ（ｔ）とＱチャネルビデオ信号ＲＱ（ｔ）としてそれぞれＡ/Ｄコンバータ３０９に送る。
【００３４】
Ａ／Ｄコンバータ３０９は、入力された信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ３１０に送る。ＤＳＰ３１０の解析部３１２は、入力されたデジタル信号の解析を実施する。解析の結果により、ターゲット３０１の位置、速度などを求めることができる。ここで、距離Ｌは、信号ＴＸを空間に放射してから反射波を受信するまでの時間をｔとすると、Ｌ＝ｃｔ／２となる。
図４は、合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ方式における送信信号とその周波数成分の時間的な分布の一例を示す図である。ここでは変調方式として位相変調、使用する符号は相補符号を想定しているが、パルス圧縮方式であれば使用する変調方式や符号方式に制限はない。
【００３５】
図４において、時間軸上にデータがある時間はローカル信号発振器３０６が特定の周波数で動作していることを示し、中心周波数から周波数軸にずれたデータが存在するポイントでは変調データを送信していることを示している。
【００３６】
合成帯域処理を行うため、ローカル信号発振器３０６は、全体として使用するキャリア周波数の帯域をＮ個（複数）に分割し、nを０からＮ−１までの整数として中心周波数ｆｎでの動作を期間Ｔｎ実行する。期間Ｔｎ中に、パルス圧縮方式による電波の送信と受信を実施する。１対の符号を使用する相補符号などの場合は、電波の送受信をそれぞれ二度実施する。期間Ｔｎ終了後には、次の周波数に遷移するための準備期間Ｔｇがある。Ｔｇ終了後は、中心周波数ｆn+1での動作を期間Ｔn+1実施することとなる。なお、ｎ＝Ｎ−１の場合には、次のnはｎ＝０となるものとする。一連の周波数遷移を含めたレーダ動作の期間Tcycは下式（１３）のようになる。
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次に、図３で示したレーダ装置において二周波ＣＷ方式を採用した、本実施形態に係るレーダ装置について説明する。
【００３７】
図５は、周波数シフトした二周波ＣＷ方式のレーダ装置５００の構成図である。図５において、レーダ装置５００は、送信アンテナ５０２と、受信アンテナ５０３と、直交変調器５０４と、直交復調器５０５と、ローカル信号発振器５０６とを備える。さらにレーダ装置５００は、Ｄ／Ａコンバータ５０７と、周波数制御部５０８と、Ａ／Ｄコンバータ５０９と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５１０とを備える。ＤＳＰ５１０は、パルス符号生成部５１１と、解析部５１２とに加えて、さらに、ＣＷ信号生成部５１３と、位相検出部５１４と、判定部５１５とを含む。ターゲット５０１は、送信アンテナ５０２および受信アンテナ５０３に対して距離Ｌだけ離れた場所に電波の反射面を持ち、静止状態にある。ハードウエアとしての構成は、図３で示したレーダ装置３００と同じである。すなわち、パルス圧縮信号およびＣＷ信号は、直交変調器５０４において変調され、送信アンテナ５０２から送信される。そして、受信アンテナ５０３によって受信され、直交復調器５０５において復調される。
【００３８】
ＤＳＰ５１０の解析部５１２は、図３で説明したように合成帯域とパルス圧縮方式によってターゲット５０１までの距離を求める。また、ＤＳＰ５１０の位相検出部５１４は、反射波である受信信号の位相を求める。そして、判定部５１５は、解析部５１２及び位相検出部５１４の算出結果に基づいて、ターゲット５０１までの距離を判定する。以下、その方法について詳述する。
【００３９】
ＣＷ信号生成部５１３は、中心周波数を一定の周波数幅ΔｆだけシフトしたＣＷ信号を送信するように、IチャネルおよびＱチャネルのデジタル信号を生成する。なお、ＣＷ信号は合成帯域で使用するすべての周波数ではなく、所定の周波数で送信されるようにしてよい。その場合は、例えば、合成帯域で使用する周波数ｆｎのうち、ｆ０（最小周波数）とｆＮ−１（最大周波数）においてＣＷ信号を送信するようにしてもよいがｎはこれに限らない。
【００４０】
Ｄ／Ａコンバータ５０７は、ＣＷ信号生成部５１３で生成されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。ここで、アナログ信号の振幅をＴ、初期位相をφ［ｒａｄ］、周波数をΔｆとすると、生成されたIチャネルビデオ信号ＴＩ（ｔ）およびＱチャネルビデオ信号ＴＱ（ｔ）は、下式（１４）及び（１５）のように表される。
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直交変調器５０４は、ローカル信号発振器５０６で生成された周波数ｆｎのローカル発振信号と、上記のＩチャネルビデオ信号ＴＩ（ｔ）とＱチャネルビデオ信号ＴＱ（ｔ）とから、送信信号ＴＸ（ｔ）を生成する。ここで、ＴＸ（ｔ）は、周波数ΔｆのＣＷ信号をｆｎでアップコンバートした、周波数ｆｎ＋ΔｆのＣＷ信号となる。
【００４１】
送信アンテナ５０２は、送信信号ＴＸ（ｔ）を空間に放射する。そして、距離Ｌだけ離れたターゲット５０１にて反射される。なお、ＣＷ信号はパルス圧縮信号を送信する前あるいは後に空間に放射される。
【００４２】
受信アンテナ５０３は、反射波を受信信号ＲＸ（ｔ）として取り込む。図５において、ターゲット５０１の相対速度はゼロであるから、ＲＸ（ｔ）の周波数はｆｎ＋Δｆで、ＴＸ（ｔ）と同一である。
【００４３】
直交復調器５０５は、周波数変換手段の一例であり、受信信号ＲＸ（ｔ）をローカル信号発振器５０６で生成された周波数ｆｎのローカル発振信号でダウンコンバートし、ＩチャネルとＱチャネルに、周波数成分Δｆを持つ信号を生成する。周波数成分ΔｆのＩチャネルビデオ信号ＲＩ（ｔ）、Ｑチャネルビデオ信号ＲＱ（ｔ）は、それぞれは下式（１６）及び（１７）のように表される。
2019124576.tif 000020
2019124576.tif 000021
ＣＷ信号の位相差が十分に検出できる程度の周波数をΔｆとして選定してあれば、Ａ／Ｄコンバータ５０９およびＤＳＰ５１０は、θｎを検出できる。
【００４４】
一方で、θｎは距離Ｌを周波数ｆｎ＋Δｆで往復した位相に相当するため、下記のような関係式（１８）が成り立つ。
2019124576.tif 000022
ここで、ＤＳＰ５１０の位相検出部５１４は、例えば、ｎ＝０，ｎ＝Ｎ−１として２種類の周波数ｆ０，ｆＮ−１にてθ０，θＮ−１を求める。そして、その差分から距離Ｌを下式（１９）のようにして求める。
2019124576.tif 000023
この関係式（１９）は、二周波ＣＷ方式での関係式（１０）と同じであるが、二周波ＣＷ方式においては位相を検出する信号がターゲットの移動によるビート信号であるのに対して、本実施形態では位相を検出する信号は機器内で生成した信号である。このため、ターゲットの移動速度がゼロであっても検出可能となる。
【００４５】
また、ターゲットが移動している場合、受信信号がドップラシフトを受けるためダウンコンバートして得られるＩ，Ｑビデオ信号の周波数がドップラシフト分だけ変化するものの、その位相情報はドップラシフトがない場合と同様に得ることが可能である。そのため、ターゲットが移動していても移動していなくても、二周波ＣＷ方式と同様に物体の距離を得ることができる。
【００４６】
図６は、合成帯域及びパルス圧縮方式と、周波数シフトした二周波ＣＷ方式を組み合わせたレーダの周波数遷移状況を説明する図である。図４で示したグラフと比較すると、一連のサイクルである期間Tcycの中に二度ＣＷ信号の送信を行う点が相違する。
【００４７】
ここでは、特に、ｎ＝０とした場合の期間Ｔ０の先頭部、およびｎ＝Ｎ−１としたときの期間ＴＮ−１の終了部で中心周波数からΔｆだけシフトしたＣＷ信号を送信する。位相検出部５１４は、この二つのＣＷ信号からそれぞれの位相差θ０とθＮ−１を検出し、その差分からターゲットとの距離Ｌを算出する。
【００４８】
二つのＣＷ信号から得られる距離は、前述の二周波ＣＷ方式の場合と同じように求められ、さらに距離によって
2019124576.tif 000024
の範囲を繰り返しとることから、整数kを用いて下式（２０）のように表される。
2019124576.tif 000025
ここで、Δλを２つの周波数の差分ｆＮ−１−ｆ０の周波数を持つＣＷ信号の波長とすると、Δλは下記の関係式（２１）が成り立つ。
2019124576.tif 000026
上記距離Ｌは、Δλを適用すると下式（２２）のようになる。
2019124576.tif 000027
一方で、レーダ装置５００は、周波数ｆ０〜ｆＮ−１の符号Ａ，Ｂを用いて、図４で説明した合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ方式として動作している。解析部５１２における距離解像度は合成帯域処理の結果として下式（２３）のように表される。
2019124576.tif 000028
上式（２３）と式（２２）とを比較すると、合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ方式によって得られる距離Ｌ'（＝ｃｔ／２）は下式（２４）の範囲になる。
2019124576.tif 000029
Δλは、既知の値であるため、合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせたレーダ方式によって解析した結果、得られる距離Ｌ'の値からｋを特定することができる。ｋを特定できれば、距離が大きくなっても式（２２）から二周波ＣＷ方式と同等の距離分解能を得ることができる。したがって、判定部５１５は、解析部５１２と位相検出部５１４での算出結果に基づき、ターゲット５０１までの距離Ｌを精度よく求めることができる。
【００４９】
図７は、合成帯域とパルス圧縮方式と周波数シフトした二周波ＣＷを組み合わせたレーダで得られる距離情報を説明する図である。図７において、ｎは０からＮ−１までの整数とする。送信アンテナ５０２によって放射された周波数ｆｎの変調信号、あるいはｆｎ＋ΔｆのＣＷ信号は、ターゲット５０１において反射し、受信アンテナ５０３によって取り込まれる。図７において横軸は、受信した信号を２つの方式に従って分析した結果を示している。合成帯域とパルス圧縮方式によって得られた解析結果は、両端矢印の範囲で示した太い線の領域７１０になる。その範囲幅は前述のΔｒ、すなわちΔλ／２である。
【００５０】
一方で、周波数シフトした二周波ＣＷ方式で得られる算出結果は、星印で示しており、一定間隔Δλ／２で並んだ星印のいずれかがターゲット５０１までの距離となる。２つの結果が重なる場所は一点しか存在しないため、高精度な位置情報を正確に得ることが可能となる。図７の例では、判定部５１５は、領域７１０と重なるポイント７２０を、ターゲット５０１までの距離として判定する。
【００５１】
ところで、ここまでの議論においては、ターゲット５０１における電波の反射で位相の変化はないものとして議論をしている。一般的に、電波が物体の表面で反射する際には、物体の表面状態や入射角、誘電率等に応じて位相が変化しない場合と反転する場合との２通りがある。位相が反転する場合には、進行波と反射波の位相がちょうど打ち消しあう形になることで電波の振幅が０になっているため、固定端反射と呼ばれる。一方で、位相が変化しない場合は自由端反射と呼ばれる。位相が反転するというのは、位相角度がπ［ｒａｄ］だけ変化することと同等になる。
【００５２】
本実施形態の周波数をシフトした二周波ＣＷ方式においては、反射波の位相θｎを２つの周波数で検出し、差分を取ることで距離を求めている。これまで取り扱ってきたように反射による位相反転を考慮しない場合のθｎは前述のとおり、下式（２５）で表される。
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反射により位相が反転した場合は、位相がπだけずれることから、位相が反転した場合の位相をθｎ'として下式（２６）のようになる。
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Ｌを算出するに当たっては、２つの周波数のθｎ'を求め、その差分からＬを求める。また、位相反転の有無は、周波数には依存しないため、中心周波数ｆｎを変化させて差分を求めると、結果的に位相反転の項である±πは相殺されることになる。すなわち、ターゲット５０１における反射波の位相の反転の有無は、Ｌを求めるにあたって影響しないため、位相の反転の有無にかかわらず、同様にLを求めることができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、合成帯域とパルス圧縮方式を組み合わせ、二周波ＣＷの原理を用いることで、ターゲットとの距離を高精度で測定することができる。この際、ターゲットの移動速度がゼロであっても測定することができる。また、ターゲットで電波が反射する際に位相が反転する場合でも、位相の反転の有無に関わらず正しい位置を算出することができる。
【００５４】
（その他の実施例）
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】
【００５５】
５０１  ターゲット、５０２  送信アンテナ、５０３  受信アンテナ、５０４  直交変調器、５０５  直交復調器、５０６  ローカル信号発振器、５０７  Ｄ/Ａコンバータ、５０８  周波数制御部、５０９  Ａ/Ｄコンバータ、５１０  ＤＳＰ、５１１  パルス符号生成部、５１２  解析部、５１３  ＣＷ信号生成部、５１４  位相検出部、５１５  判定部。
【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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【図６】
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【図７】
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