(57)【要約】【課題】複数のアンテナにより受信された受信信号ごとの遅延量のばらつきを高精度かつ迅速に補正することが可能なレーダ装置を得ること。【解決手段】レーダ装置１００は、受信系統３０ごとにおける受信信号の遅延量のばらつきである遅延誤差を補正する遅延補正部である遅延補正回路２３と、変調された基準信号３４である変調信号３５を出力する変調部である基準信号変調回路３２と、受信系統３０ごとに、変調信号３５の受信による受信信号を復調して、受信信号の復調結果である復調信号３６を出力する復調部である基準信号復調回路２４と、を備える。復調部は、変調部による変調と復調部による復調とに起因する時間的特徴点を有する復調信号３６を出力する。遅延補正部は、受信系統３０ごとにおける時間的特徴点の比較により算出された復調信号３６の遅延量を基に、遅延誤差を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと前記アンテナにより受信された信号の伝送および処理のための経路とを含む受信系統を複数備えており、複数の前記受信系統による受信信号を合成するレーダ装置であって、
前記受信系統ごとにおける受信信号の遅延量のばらつきである遅延誤差を補正する遅延補正部と、
受信信号の遅延量の検出における基準とされる基準信号を変調して、変調された前記基準信号である変調信号を出力する変調部と、
前記受信系統ごとに、前記変調信号の受信による受信信号を復調して、受信信号の復調結果である復調信号を出力する復調部と、
を備え、
前記復調部は、前記変調部による変調と前記復調部による復調とに起因する時間的特徴点を有する前記復調信号を出力し、
前記遅延補正部は、前記受信系統ごとにおける前記時間的特徴点の比較により算出された前記復調信号の遅延量を基に、前記遅延誤差を補正することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記受信系統は、受信信号の位相検波により、第１の信号と、前記第１の信号とは９０度の位相差を有する第２の信号とへ受信信号を変換する位相検波部を含み、
前記第１の信号を表す実数軸と前記第２の信号を表す虚数軸とを含む複素平面上にて前記復調信号を表現する場合において、前記時間的特徴点は、前記複素平面における前記復調信号の実数成分の正負または虚数成分の正負が反転するタイミングであ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】
前記時間的特徴点は、前記復調信号が前記複素平面の原点を通過するタイミングであ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】
前記変調部は、位相偏移変調により前記基準信号を変調し、
前記時間的特徴点は、前記復調信号のデータが遷移するタイミングであ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５】
アンテナと前記アンテナにより受信された信号の伝送および処理のための経路とを含む受信系統を複数備えており、複数の前記受信系統による受信信号を合成するレーダ装置と、
前記レーダ装置の校正動作のための校正機器と、
を備え、
前記校正機器は、
前記レーダ装置での受信信号の遅延量の検出において基準とされる基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号を変調して、変調された前記基準信号である変調信号を出力する変調部と、を有し、
前記レーダ装置は、
前記受信系統ごとに、前記変調信号の受信による受信信号を復調して、受信信号の復調結果である復調信号を出力する復調部と、
前記受信系統ごとにおける受信信号の遅延量のばらつきである遅延誤差を補正する遅延補正部と、
を有し、
前記校正動作において、前記復調部は、前記変調部による変調と前記復調部による復調とに起因する時間的特徴点を有する前記復調信号を出力し、
前記遅延補正部は、前記受信系統ごとにおける前記時間的特徴点の比較により算出された前記復調信号の遅延量を基に、前記遅延誤差を補正することを特徴とするレーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを備えるレーダ装置およびレーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナを備え、複数のアンテナにより受信された信号を処理および合成するレーダ装置が知られている。レーダ装置は、アンテナと当該アンテナによる受信信号の伝送および処理のための経路とを含む複数の受信系統において、受信信号の遅延の度合いのばらつきである遅延誤差を生じることがある。レーダ装置は、高い検出性能を得るために、受信系統ごとの遅延誤差を低減可能であることが望まれる。
【０００３】
特許文献１には、アレイアンテナを備える無線通信装置において、キャリブレーション用の信号の送信および受信を行い、受信された信号とキャリブレーションの基準とされる基準信号との相関値を求めることにより、受信系統であるチャネルごとの遅延量を算出する技術が開示されている。かかる無線通信装置は、受信された信号に対する基準信号のタイミングを変化させながら、受信された信号と基準信号との相関値を算出して、相関値がピークとなるタイミングを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１４６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１におけるキャリブレーション処理では、基準信号のタイミングを変化させながら相関値が繰り返し算出される。遅延誤差の高精度な補正を行うには、基準信号のタイミングを細かく変化させるとともに相関値を求めるための演算が多く行われることとなるため、補正のための処理に時間を要することになる。このため、特許文献１の技術によると、複数のアンテナにより受信された受信信号ごとの遅延量のばらつきを高精度かつ迅速に補正することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のアンテナにより受信された受信信号ごとの遅延量のばらつきを高精度かつ迅速に補正することが可能なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーダ装置は、アンテナとアンテナにより受信された信号の伝送および処理のための経路とを含む受信系統を複数備えており、複数の受信系統による受信信号を合成する。本発明にかかるレーダ装置は、受信系統ごとにおける受信信号の遅延量のばらつきである遅延誤差を補正する遅延補正部と、受信信号の遅延量の検出における基準とされる基準信号を変調して、変調された基準信号である変調信号を出力する変調部と、受信系統ごとに、変調信号の受信による受信信号を復調して、受信信号の復調結果である復調信号を出力する復調部と、を備える。復調部は、変調部による変調と復調部による復調とに起因する時間的特徴点を有する復調信号を出力する。遅延補正部は、受信系統ごとにおける時間的特徴点の比較により算出された復調信号の遅延量を基に、遅延誤差を補正する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のアンテナにより受信された受信信号ごとの遅延量のばらつきを高精度かつ迅速に補正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】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるレーダ装置の構成を示すブロック図
【図２】図１に示すレーダ装置が有する受信系統と遅延誤差検出回路とを示すブロック図
【図３】図２に示す遅延誤差検出回路が有する特徴点検出回路による時間的特徴点の検出についての説明図
【図４】本発明の実施の形態２にかかるレーダシステムの構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかるレーダ装置およびレーダシステムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。レーダ装置１００は、電波を送信し、目標物で反射した電波を受信することにより目標物の位置などを検出する。レーダ装置１００は、モノパルス測角機能あるいはデジタルビームフォーミング（Digital  Beam  Forming，ＤＢＦ）機能による目標物の捜索を行うものであっても良い。レーダ装置１００は、図示しない各種の装置および機能を含む場合があるが、実施の形態１では、この発明の要旨とする部分以外の部分についての説明を省略する。
【００１２】
レーダ装置１００は、信号の送信と受信とを行うアレイアンテナ１０と、送信される信号と受信された信号とを処理する信号処理装置２０とを備える。アレイアンテナ１０は、Ｎ個のアンテナ１１−１，１１−２，・・・１１−Ｎと、アンテナ１１−１，１１−２，・・・１１−Ｎの各々に接続されたＮ個の送受信回路１２−１，１２−２，・・・１２−Ｎとを有する。なお、アンテナ１１とは、Ｎ個のアンテナ１１−１，１１−２，・・・１１−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。送受信回路１２とは、Ｎ個の送受信回路１２−１，１２−２，・・・１２−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。
【００１３】
アンテナ１１は、電波を送信させ、目標物で反射した電波を受信する。送受信回路１２は、信号の送信と受信との切り換えを行う。また、アンテナ１１が信号を受信すると、送受信回路１２は、受信信号を増幅させる。受信信号とは、アンテナ１１により受信された信号とする。送受信回路１２は、アナログ信号である受信信号を増幅して出力する。なお、送受信回路１２の一部の機能は、アレイアンテナ１０とは分離されても良く、アレイアンテナ１０とは別に設けられた受信装置によって実現されても良い。図１では、受信装置の図示を省略している。
【００１４】
信号処理装置２０は、アナログ信号をデジタル信号へ変換するＮ個のアナログデジタル（Analog-to-Digital，Ａ／Ｄ）変換器２１−１，２１−２，・・・２１−Ｎと、Ａ／Ｄ変換器２１−１，２１−２，・・・２１−Ｎの各々に接続されたＮ個の位相検波回路２２−１，２２−２，・・・２２−Ｎとを備える。なお、Ａ／Ｄ変換器２１とは、Ｎ個のＡ／Ｄ変換器２１−１，２１−２，・・・２１−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。位相検波回路２２とは、Ｎ個の位相検波回路２２−１，２２−２，・・・２２−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器２１は、送受信回路１２からの受信信号であるアナログ信号をデジタル信号へ変換する。位相検波部である位相検波回路２２は、デジタル信号へ変換された受信信号の位相検波により、受信信号を、第１の信号である同相信号と第２の信号である直交位相信号とへ変換する。受信信号は、９０度の位相差を有する２つの搬送波が組み合わせられるＩ／Ｑ（In-Phase/Quadrature-Phase）変調による変調波である。位相検波回路２２は、受信信号から、同相信号であるＩ信号と直交位相信号であるＱ信号とへの変換を行う。Ｉ信号とＱ信号とは、互いに９０度の位相差を有する。
【００１６】
信号処理装置２０は、位相検波回路２２−１，２２−２，・・・２２−Ｎの各々に接続されたＮ個の遅延補正回路２３−１，２３−２，・・・２３−Ｎと、遅延補正回路２３−１，２３−２，・・・２３−Ｎの各々に接続されたＮ個の基準信号復調回路２４−１，２４−２，・・・２４−Ｎとを備える。なお、遅延補正回路２３とは、Ｎ個の遅延補正回路２３−１，２３−２，・・・２３−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。基準信号復調回路２４とは、Ｎ個の基準信号復調回路２４−１，２４−２，・・・２４−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。
【００１７】
遅延補正部である複数の遅延補正回路２３は、位相検波回路２２からのＩ信号およびＱ信号について、受信系統３０ごとにおける受信信号の遅延量のばらつきである遅延誤差を補正する。復調部である複数の基準信号復調回路２４は、遅延補正回路２３から出力されたＩ信号およびＱ信号を復調する。基準信号復調回路２４による復調については後述する。
【００１８】
アンテナ１１−１と、送受信回路１２−１と、Ａ／Ｄ変換器２１−１と、位相検波回路２２−１と、遅延補正回路２３−１と、基準信号復調回路２４−１とは、１つの受信系統３０−１を構成する。受信系統３０−１は、アンテナ１１−１と、アンテナ１１−１により受信された信号の伝送および処理のための経路とを含む。送受信回路１２−１と、Ａ／Ｄ変換器２１−１と、位相検波回路２２−１と、遅延補正回路２３−１と、基準信号復調回路２４−１とは、アンテナ１１−１により受信された信号の伝送および処理のための経路を構成する。
【００１９】
レーダ装置１００には、アンテナ１１−１以外のＮ−１個のアンテナ１１−２，・・・１１−Ｎについても、受信系統３０−１同様に構成されたＮ−１個の受信系統３０−２，・・・３０−Ｎが設けられている。レーダ装置１００は、Ｎ個の受信系統３０−１，３０−２，・・・３０−Ｎを有する。なお、受信系統３０とは、Ｎ個の受信系統３０−１，３０−２，・・・３０−Ｎを区別せずに称したものとする。レーダ装置１００は、複数の受信系統３０を備えるものであれば良く、受信系統３０の数は任意であるものとする。
【００２０】
信号処理装置２０は、遅延補正回路２３に接続された受信信号合成部２５を備える。受信信号合成部２５は、Ｎ個の受信系統３０−１，３０−２，・・・３０−Ｎによる受信信号を合成する。レーダ装置１００は、受信信号合成部２５により合成された信号を、後段の処理部において処理する。図１では、後段の処理部の図示を省略している。また、信号処理装置２０は、基準信号復調回路２４および遅延補正回路２３に接続された遅延誤差検出回路２６を備える。遅延誤差検出回路２６は、受信系統３０ごとにおける遅延誤差を検出する。
【００２１】
遅延誤差は、レーダ装置１００の製造誤差、レーダ装置１００の構成要素である部品の製造誤差のほか、環境条件である温度等に起因して発生し得る。パルス変調による信号の送信および受信を行うレーダ装置１００では、遅延誤差により、受信信号ごとにおけるパルスの立ち上がりのタイミングのずれとパルスの立ち下がりのタイミングのずれとが生じる。かかるタイミングのずれが、合成後の受信信号のパルス波形の鈍りとなって表れることで、レーダ装置１００の検出性能が低下することとなる。
【００２２】
レーダ装置１００は、基準信号３４を生成する基準信号生成器３１と、生成された基準信号３４を変調する変調部である基準信号変調回路３２とを備える。基準信号３４は、遅延量の検出における基準とされる信号であって、受信系統３０における受信信号のタイミングの基準を表す。また、レーダ装置１００は、校正動作を制御する校正制御回路３３を備える。校正動作は、遅延誤差の検出のためにレーダ装置１００が実行する一連の動作とする。
【００２３】
校正制御回路３３は、基準信号生成器３１に基準信号３４の生成を指示する。基準信号生成器３１は、校正制御回路３３による指示にしたがって基準信号３４を生成し、連続した基準信号３４を、基準信号変調回路３２と、各基準信号復調回路２４−１，２４−２，・・・２４−Ｎとへ出力する。基準信号変調回路３２は、基準信号生成器３１で生成された基準信号３４を変調する。基準信号変調回路３２における変調方式については後述する。基準信号変調回路３２は、変調された基準信号３４である変調信号３５を各アンテナ１１−１，１１−２，・・・１１−Ｎへ出力する。
【００２４】
校正制御回路３３は、変調信号３５の受信を各アンテナ１１−１，１１−２，・・・１１−Ｎへ指示する。受信系統３０は、基準信号変調回路３２から出力された変調信号３５をアンテナ１１にて受信する。アンテナ１１における変調信号３５の受信による受信信号は、送受信回路１２およびＡ／Ｄ変換器２１を介して位相検波回路２２へ入力される。受信信号は、位相検波回路２２にてＩ信号とＱ信号とへ変換される。Ｉ信号とＱ信号とは、遅延補正回路２３へ入力される。
【００２５】
校正制御回路３３は、基準信号復調回路２４への受信信号の出力を、各遅延補正回路２３−１，２３−２，・・・２３−Ｎへ指示する。また、校正制御回路３３は、受信信号合成部２５への受信信号の出力停止を、各遅延補正回路２３−１，２３−２，・・・２３−Ｎへ指示する。遅延補正回路２３は、校正制御回路３３の指示にしたがって、位相検波回路２２からのＩ信号とＱ信号とを基準信号復調回路２４へ出力する。基準信号復調回路２４は、遅延補正回路２３から出力されたＩ信号とＱ信号とを、基準信号生成器３１から出力された基準信号３４を使用して復調する。基準信号復調回路２４は、Ｉ信号およびＱ信号の復調結果である復調信号３６を出力する。
【００２６】
遅延誤差検出回路２６は、各基準信号復調回路２４−１，２４−２，・・・２４−Ｎから出力された復調信号３６に基づいて、各受信系統３０−１，３０−２，・・・３０−Ｎの遅延誤差を検出する。遅延誤差検出回路２６は、受信系統３０ごとにおける復調信号３６の遅延量を算出する。遅延誤差検出回路２６は、受信系統３０ごとにおける遅延量の算出結果３７を、各遅延補正回路２３−１，２３−２，・・・２３−Ｎへ出力する。遅延補正回路２３は、遅延誤差検出回路２６により算出された遅延量を基に、受信系統３０ごとの遅延誤差を補正する。
【００２７】
次に、レーダ装置１００による受信系統３０ごとの遅延誤差の補正について説明する。図２は、図１に示すレーダ装置１００が有する受信系統３０と遅延誤差検出回路２６とを示すブロック図である。なお、図２では、Ｎ個の受信系統３０−１，３０−２，・・・３０−Ｎのうち、１つの受信系統３０−１を示している。受信系統３０−１以外のＮ−１個の受信系統３０−２，・・・３０−Ｎは、受信系統３０−１と同様に構成されている。
【００２８】
遅延補正回路２３は、受信信号の遅延誤差の補正処理を行う補正処理回路４１と、補正処理における補正値を設定する補正値設定回路４２とを有する。遅延誤差検出回路２６は、Ｎ個の特徴点検出回路４３−１，４３−２，・・・４３−Ｎと、遅延量算出回路４４とを有する。なお、特徴点検出回路４３とは、特徴点検出回路４３−１，４３−２，・・・４３−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。
【００２９】
特徴点検出部である特徴点検出回路４３は、基準信号変調回路３２による変調と基準信号復調回路２４による復調とに起因する時間的特徴点を復調信号３６から検出する。遅延量算出回路４４は、受信系統３０ごとにおける時間的特徴点の比較により、受信系統３０ごとにおける復調信号３６の遅延量を算出する。
【００３０】
遅延誤差検出回路２６は、特徴点検出回路４３での時間的特徴点の検出と、遅延量算出回路４４での遅延量の算出とにより、受信系統３０ごとにおける遅延誤差を検出する。時間的特徴点については後述する。レーダ装置１００による校正動作には、基準信号３４の生成および変調と、変調信号３５の受信と、受信信号の復調と、復調信号３６が有する時間的特徴点の検出および遅延量の算出との各動作が含まれる。
【００３１】
基準信号変調回路３２は、デジタル変調の１つである位相偏移変調のうちの二値位相偏移変調（Binary  Phase-Shift  Keying，ＢＰＳＫ）方式により基準信号３４を変調する。ＢＰＳＫ方式では、変調におけるシンボル１つ当たりに１ビットのデータが割り当てられる。基準信号復調回路２４は、ＢＰＳＫ方式による変調波であるＩ信号およびＱ信号を復調する。
【００３２】
ＢＰＳＫ方式によると、基準信号変調回路３２は、「０」と「１」との二値のデータにより表現される基準信号３４において、データ「０」については搬送波に対する位相差がなしとされた変調信号３５を出力し、データ「１」については搬送波に対する位相差が１８０度とされた変調信号３５を出力する。基準信号復調回路２４は、入力されたＩ信号およびＱ信号に、基準信号生成器３１からの基準信号３４の搬送波を乗算することにより、Ｉ信号およびＱ信号を復調する。基準信号復調回路２４は、データが再現された復調信号３６であるＩ信号およびＱ信号を出力する。
【００３３】
なお、基準信号復調回路２４は、基準信号生成器３１からの搬送波に代えて、搬送波再生回路にて再生された搬送波を用いてＩ信号およびＱ信号を復調しても良い。搬送波再生回路は、受信信号を基に、搬送波を再生する。図２では、搬送波再生回路の図示を省略している。レーダ装置１００は、校正動作以外の通常の動作においても、受信信号を基に搬送波再生回路にて再生された搬送波を復調に使用しても良い。
【００３４】
レーダ装置１００は、受信系統３０ごとに設けられた遅延補正回路２３により遅延誤差を補正するものに限られず、１つの遅延補正部によって複数の受信系統３０の遅延誤差を補正しても良い。レーダ装置１００は、受信系統３０ごとに設けられた基準信号復調回路２４によりＩ信号およびＱ信号を復調するものに限られず、１つの復調部によって複数の受信系統３０のＩ信号およびＱ信号を復調しても良い。
【００３５】
図３は、図２に示す遅延誤差検出回路２６が有する特徴点検出回路４３による時間的特徴点の検出について説明する図である。図３は、復調信号３６を二次元の複素平面上に表現した信号空間ダイアグラムを表している。図３に示す横軸は、Ｉ信号を表す同相（In-phase，Ｉ）軸であって、複素平面における実数軸である。図３に示す縦軸は、Ｑ信号を表す直交（Quadrature，Ｑ）軸であって、複素平面における虚数軸である。複素平面は、Ｉ軸とＱ軸との原点を中心として、変調における各シンボルに対応する復調信号３６の各信号点の振幅と位相とを表している。振幅は、複素平面上にて、原点からの距離により表される。位相は、複素平面上にて、原点から信号点へ向かうベクトルと正のＩ軸とがなす角度により表される。
【００３６】
ＢＰＳＫ方式による変調および復調を経た復調信号３６は、複素平面上における２つのデータ信号点である信号点５１，５２により表現される。信号点５１は、データ「０」を表す。信号点５２は、データ「１」を表す。
【００３７】
複素平面上において、信号点５１の座標が（Ｉ０，Ｑ０）、信号点５２の座標が（Ｉ１，Ｑ１）であるものとする。原点の座標は（０，０）である。原点および信号点５１の間の距離と、原点および信号点５２の間の距離とは等しく、搬送波の振幅Ａを表す。信号点５１における復調信号３６の位相をφとすると、Ｉ０およびＱ０は、次の式（１）および（２）により表される。
Ｉ０＝Ａ×ｃｏｓφ      ・・・（１）
Ｑ０＝Ａ×ｓｉｎφ      ・・・（２）
【００３８】
信号点５２における復調信号３６の位相は、φ＋πと表される。Ｉ１およびＱ１は、次の式（３）および（４）により表される。
Ｉ１＝Ａ×ｃｏｓ（φ＋π）
＝Ａ×（ｃｏｓφ×ｃｏｓπ−ｓｉｎφ×ｓｉｎπ）
＝−Ａ×ｃｏｓφ
＝−Ｉ０      ・・・（３）
Ｑ１＝Ａ×ｓｉｎ（φ＋π）
＝Ａ×（ｓｉｎφ×ｃｏｓπ−ｃｏｓφ×ｓｉｎπ）
＝−Ａ×ｓｉｎφ
＝−Ｑ０      ・・・（４）
【００３９】
復調信号３６のデータが「０」から「１」へ遷移するときにおける復調信号３６の変化は、信号点５１と信号点５２とを結ぶ線分５３における信号点５１から信号点５２への移動と表すことができる。復調信号３６のデータが「１」から「０」へ遷移するときにおける復調信号３６の変化は、線分５３における信号点５２から信号点５１への移動と表すことができる。上記の式（３）および（４）に示すＩ１＝−Ｉ０およびＱ１＝−Ｑ０の関係から、線分５３は原点を通り、かつデータの遷移には実数成分であるＩ信号の正負の反転と虚数成分であるＱ信号の正負の反転とを伴うことがわかる。
【００４０】
ＢＰＳＫ方式による変調および復調を経た復調信号３６の場合には、位相変化による複素平面上での信号点５１，５２間の移動において原点を通るタイミング、すなわちＩ信号の正負の反転およびＱ信号の正負の反転のタイミングを、時間的特徴点とする。かかる時間的特徴点は、位相偏移変調によるシンボルへのデータの割り当てに起因して、復調信号３６が有している特徴的なタイミングを示すポイントである。特徴点検出回路４３は、Ｉ信号の正負とＱ信号の正負との観測により、時間的特徴点を検出する。
【００４１】
各受信系統３０にて遅延誤差が生じていない場合には、各復調信号３６における時間的特徴点は一致する一方、受信系統３０間に遅延誤差が生じている場合には、当該受信系統３０における復調信号３６同士の時間的特徴点には時間差が生じることになる。遅延量算出回路４４は、各受信系統３０の復調信号３６における時間的特徴点の比較により、受信系統３０ごとにおける復調信号３６の遅延量を算出する。
【００４２】
補正値設定回路４２は、遅延誤差検出回路２６での遅延量の算出結果３７に基づいて、受信信号の遅延補正のための補正値を設定する。補正値設定回路４２は、受信系統３０ごとにおける遅延量のばらつきを解消可能とする補正値を、受信系統３０ごとに設定する。補正値設定回路４２による補正値の設定が完了すると、校正制御回路３３は、基準信号生成器３１による基準信号３４の生成を停止させる。校正制御回路３３は、アンテナ１１による変調信号３５の受信を停止させる。校正制御回路３３は、遅延補正回路２３から基準信号復調回路２４への受信信号の出力を停止させる。遅延補正回路２３は、受信信号合成部２５への受信信号の出力が可能な状態とされる。これにより、レーダ装置１００は、校正動作を終了する。
【００４３】
補正処理回路４１は、通常の動作において、補正値設定回路４２にて設定された補正値に基づいて各受信系統３０における受信信号のタイミングを調整することにより、受信信号の遅延誤差を補正する。各受信系統３０は、遅延誤差の補正により、遅延量が揃えられた受信信号を受信信号合成部２５へ出力することができる。また、時間軸方向において受信信号の波形を揃えることが可能となることで、各受信系統３０は、位相が揃えられた受信信号を受信信号合成部２５へ出力することができる。
【００４４】
レーダ装置１００は、特徴点検出回路４３でのＩ信号の正負とＱ信号の正負との観測により時間的特徴点を検出して、各受信系統３０における遅延量を算出可能であることで、複雑な演算を行うことなく遅延誤差を検出することができる。レーダ装置１００は、基準信号３４のタイミングを細かく変化させながら基準信号３４と受信信号との比較が繰り返し行われるような場合に比べて、簡易な処理により遅延誤差を検出することができる。
【００４５】
レーダ装置１００は、復調信号３６のデータが遷移するごとに特徴点検出回路４３により時間的特徴点を検出して遅延量を算出できることで、短期間のうちに複数の時間的特徴点に基づいて遅延誤差を検出可能とする。レーダ装置１００は、複数の遅延誤差の検出により、遅延誤差の高精度な検出を短期間のうちに行うことができる。また、レーダ装置１００は、各受信系統３０に対応して設けられた各特徴点検出回路４３により時間的特徴点を検出して遅延量を算出することで、複数の受信系統３０に対して１つの回路での検出処理による場合に比べて、迅速かつ高精度な遅延誤差の検出ができる。
【００４６】
特徴点検出回路４３での時間的特徴点の検出がデジタル信号である復調信号３６を対象として実施されるため、時間的特徴点の検出精度は、復調信号３６のサンプリング周波数によって規定されることになる。特徴点検出回路４３は、サンプリング周波数により規定される精度よりも高い精度での時間的特徴点の推定のための演算を行うこととしても良い。特徴点検出回路４３は、Ｉ信号およびＱ信号の正負の反転の前後におけるＩ信号およびＱ信号の信号レベルの変化率を使用した線形補間などの手法により、時間的特徴点を推定しても良い。これにより、遅延誤差検出回路２６は、遅延誤差を高い精度で検出することが可能となる。
【００４７】
なお、基準信号変調回路３２は、ＢＰＳＫ方式以外の方式により基準信号３４を変調するものであっても良い。基準信号復調回路２４は、基準信号変調回路３２による変調の方式に合わせて受信信号を復調するものであれば良い。変調の方式は、変調に起因して復調信号３６に時間的特徴点が含まれるものであれば良い。変調の方式は、ＢＰＳＫ方式以外の位相偏移変調方式であっても良い。Ｉ信号の正負とＱ信号の正負との少なくとも一方が反転するタイミングが、時間的特徴点とされても良い。特徴点検出回路４３は、Ｉ信号の正負とＱ信号の正負とのうちの一方を観測するものであっても良い。
【００４８】
図１および図２に示す各回路および受信信号合成部２５の機能は、専用ハードウェアである処理回路により実現される。専用のハードウェアである処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）、又はこれらの組み合わせである。
【００４９】
各回路および受信信号合成部２５の機能を実現する処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであっても良い。プロセッサは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）である。各回路および受信信号合成部２５の機能は、プロセッサと、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。メモリは、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ等の内蔵メモリである。
【００５０】
各回路および受信信号合成部２５の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、機能のその他の部分がソフトウェアあるいはファームウェアにより実現されても良い。このように、各回路および受信信号合成部２５の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
【００５１】
実施の形態１によると、レーダ装置１００は、変調部による変調と復調部による復調とに起因する時間的特徴点の比較により算出された復調信号３６の遅延量を基に、遅延誤差を補正する。これにより、レーダ装置１００は、複数のアンテナ１１により受信された受信信号ごとの遅延量のばらつきを高精度かつ迅速に補正することができるという効果を奏する。
【００５２】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかるレーダシステムの構成を示すブロック図である。レーダシステムは、レーダ装置２００と、レーダ装置２００の校正動作のための校正機器である外部校正機器６０とを備える。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００５３】
外部校正機器６０は、基準信号生成器３１と、基準信号変調回路３２と、Ｎ個のアンテナ６１−１，６１−２，・・・６１−Ｎとを有する。なお、アンテナ６１とは、Ｎ個のアンテナ６１−１，６１−２，・・・６１−Ｎの各々を区別せずに称したものとする。
【００５４】
外部校正機器６０において、基準信号変調回路３２は、基準信号生成器３１で生成された基準信号３４を変調する。基準信号変調回路３２は、変調された基準信号３４である変調信号３５を各アンテナ６１−１，６１−２，・・・６１−Ｎへ出力する。アンテナ６１は、変調信号３５をアレイアンテナ１０へ送信する。受信系統３０は、外部校正機器６０から送信された変調信号３５をアンテナ１１にて受信する。外部校正機器６０に設けられるアンテナ６１の数は、アレイアンテナ１０に設けられるアンテナ１１の数と同じである。アンテナ６１の数は、アンテナ１１の数とは異なっていても良い。
【００５５】
レーダ装置２００は、基準信号再生回路７０を備える。基準信号再生回路７０は、各受信系統３０のうちの１つから出力された受信信号を基に、基準信号３４の搬送波を再生する。図４に示す例では、基準信号再生回路７０は、受信系統３０−Ｎの位相検波回路２２−Ｎから出力された受信信号を基に、搬送波７１を再生する。基準信号復調回路２４は、基準信号再生回路７０にて再生された搬送波７１を用いてＩ信号およびＱ信号を復調する。基準信号再生回路７０は、各位相検波回路２２のうちのいずれからの受信信号を基に、搬送波を再生しても良い。
【００５６】
外部校正機器６０は、レーダ装置２００の校正動作のための専用の機器である場合に限られず、レーダ装置２００と同様の受信機能を有するレーダ装置２００以外の装置の校正に使用されるものであっても良い。レーダ装置２００は、高い可用性を持つ外部校正機器６０の使用により校正動作を実施できる。また、レーダ装置２００は、基準信号生成器３１と基準信号変調回路３２とが分離されたことで、装置規模の削減が可能となる。
【００５７】
実施の形態２においても、レーダ装置２００は、実施の形態１と同様に、複数のアンテナ１１により受信された受信信号ごとの遅延量のばらつきを高精度かつ迅速に補正することができる。
【００５８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  アレイアンテナ、１１，１１−１，１１−２，１１−Ｎ，６１，６１−１，６１−２，６１−Ｎ  アンテナ、１２，１２−１，１２−２，１２−Ｎ  送受信回路、２０  信号処理装置、２１，２１−１，２１−２，２１−Ｎ  Ａ／Ｄ変換器、２２，２２−１，２２−２，２２−Ｎ  位相検波回路、２３，２３−１，２３−２，２３−Ｎ  遅延補正回路、２４，２４−１，２４−２，２４−Ｎ  基準信号復調回路、２５  受信信号合成部、２６  遅延誤差検出回路、３０，３０−１，３０−２，３０−Ｎ  受信系統、３１  基準信号生成器、３２  基準信号変調回路、３３  校正制御回路、３４  基準信号、３５  変調信号、３６  復調信号、３７  算出結果、４１  補正処理回路、４２  補正値設定回路、４３，４３−１，４３−２，４３−Ｎ  特徴点検出回路、４４  遅延量算出回路、５１，５２  信号点、５３  線分、６０  外部校正機器、７０  基準信号再生回路、７１  搬送波、１００，２００  レーダ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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