(57)【要約】【課題】受信アレーアンテナを用いた物体の方位角の推定において、方位角方向に生じるサイドローブ及びグレーティングローブによる誤推定を抑制し、物体の検出精度を向上させる。【解決手段】レーダ装置１は、進行方向に沿って進む車両ＣＲに搭載される。レーダ送信部Ｔｘは、送信周期Ｔｒ毎に、高周波のレーダ送信信号を送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１から送信する。レーダ受信部Ｒｘでは、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４は、静止物体又は移動物体により反射された反射波信号とレーダ送信信号との相関演算により、相関ベクトルを生成する。ドップラー周波数−方位変換部２２は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値（Ｖｓ，Ψ）を用いて、ドップラー周波数を静止物体が存在する方位成分に変換する。静止物体方位推定部は、相関ベクトルと静止物体が存在する方位成分に対応する方向ベクトルとを用いて、反射波信号の電力プロファイルを生成する。【選択図】図１
2015155883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されたレーダ装置であって、
送信周期毎に、高周波数帯域におけるレーダ送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
前記レーダ送信信号が静止物体又は移動物体により反射された反射波信号を複数の受信アンテナにより受信するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
前記反射波信号と前記レーダ送信信号との相関演算により、前記反射波信号の到来遅延情報を含む相関信号を生成し、前記相関信号に含まれる第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果を出力する複数のアンテナ系統処理部と、
前記移動体の移動情報に応じて第２の複数のドップラー周波数を第１の方位成分に変換するドップラー周波数−方位変換部と、
前記第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果及び前記第１の方位成分を用いて、前記静止物体が存在する方位を含む第１の所定範囲に対する第１の電力プロファイルを生成する静止物体方位推定部と、を有する、
レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記第１の電力プロファイルが第１の所定閾値以上となるドップラー周波数と方位とを、前記移動体の周辺の静止物体の検出情報として出力する静止物体検出部、を更に有する、
レーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果を用いて、前記第１の方位成分を含まない第２の所定範囲に対する第２の電力プロファイルを生成する移動物体方位推定部と、を更に有する、
レーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記第２の電力プロファイルが第２の所定閾値以上となるドップラー周波数と方位を、前記移動体の周辺の移動物体の検出情報として出力する移動物体検出部、を更に有する、
レーダ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記移動体の移動情報を算出する移動状況推定部、を更に有する、
レーダ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記アンテナ系統処理部は、
前記レーダ送信信号の送信周期毎に、前記受信アンテナにより受信された前記反射波信号と前記レーダ送信信号との相関値を演算する相関演算部と、
第１の所定回数の前記送信周期にわたって前記相関値をコヒーレント加算する第１のコヒーレント加算部と、
第２の所定回数の前記送信周期にわたって前記第１の所定回数の前記相関値の第１のコヒーレント加算結果を、前記第１の複数のドップラー周波数毎に生じる位相変動を補正してコヒーレント加算することで、前記相関信号が含む第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果を出力する第２のコヒーレント加算部と、を有する、
レーダ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ送信部は、
前記送信周期毎に、送信符号を周波数変調した前記レーダ送信信号を前記送信アンテナから送信し、
前記アンテナ系統処理部は、
前記送信周期毎に、前記受信アンテナにより受信した前記反射波信号と周波数変調された前記レーダ送信信号とをミキシングするミキサ部と、
前記ミキシングされた信号の低域周波数成分を出力するフィルタ部と、
前記低域周波数成分の信号を周波数領域に変換するフーリエ変換部と、
前記周波数領域に変換された信号を、周波数成分毎に、前記第１の複数のドップラー周波数毎に生じる位相変動を補正してコヒーレント加算することで、前記第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果を出力するドップラー周波数解析部と、を有する、
レーダ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記第１の所定範囲に含まれる方位成分に、
前記移動体の前方方向を基準として±４５°又は±１３５°の方向が含まれる、
レーダ装置。
【請求項９】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記第２の所定範囲に含まれる方位成分に、
前記移動体の前方方向を基準として±４５°又は±１３５°の方向が含まれる、
レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両を含む移動体に搭載されたレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット（以下、物体又は物標という）により反射された反射波信号をアレーアンテナにて受信し、各受信アンテナが受信した受信信号の位相差を測定することで、広角な範囲において、物体の反射波信号の到来方向を推定するレーダ装置が知られている。
【０００３】
広角な範囲を測定可能なレーダ装置を移動体（例えば車両）に搭載し、周辺の物体のレーダ装置に対する相対速度を検出する先行技術として、例えば特許文献１が知られている。
【０００４】
特許文献１に示す車両移動状況検出装置は、車両の左右両側の前方位置に設置された側方監視用レーダ装置を用いて、静止物体を識別する。具体的には、車両移動状況検出装置は、自車両から最至近に位置する電磁波反射部位の方位φ及び相対速度Ｖｄ０を用いて、電磁波反射部位の相対速度の測定値Ｖｄ０を、Ｖｄ＝Ｖｄ０×ｃｏｓφに補正する。さらに、車両移動状況検出装置は、補正後の相対速度Ｖｄが車両内の速度計の検出値Ｖ０と同等である場合に、電磁波反射部位の集合体が静止物体であると識別する。φは、電磁波反射部位の方位を示し、自車正面方向が基準（φ＝０）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０４３９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、電磁波反射部位の方位角には検出値が用いられるが、電磁波反射部位の方位角の推定処理に関する具体的な内容は記載されていない。
【０００７】
特許文献１に示す車両移動状況検出装置では、電磁波反射部位の方位角の推定処理において、方位角方向にターゲットからの反射波信号ではない偽ピークであるサイドローブ又はグレーティングローブが生じることがある。特許文献１に示すに示す車両移動状況検出装置では、ターゲットからの反射波信号とサイドローブ又はグレーティングローブとの区別が困難であるため、ターゲットの方位角の誤推定が発生し、物体の検出精度が劣化するという課題がある。
【０００８】
本開示は、上述した従来の課題を解決するために、受信アレーアンテナを用いた物体の方位角の推定において、方位角方向に生じるサイドローブ及びグレーティングローブによる誤推定を抑制し、物体の検出精度を向上させるレーダ装置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】
【０００９】
本開示は、移動体に搭載されたレーダ装置であって、送信周期毎に、高周波のレーダ送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、前記レーダ送信信号が静止物体又は移動物体により反射された反射波信号を複数の受信アンテナにより受信するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、前記反射波信号と前記レーダ送信信号との相関演算により、前記反射波信号の到来遅延情報を含む相関信号を生成し、前記相関信号に含まれる第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果を出力する複数のアンテナ系統処理部と、前記移動体の移動情報に応じて第２の複数のドップラー周波数を第１の方位成分に変換するドップラー周波数−方位変換部と、前記第１の複数のドップラー周波数に応じた演算結果及び前記第１の方位成分を用いて、前記静止物体が存在する方位を含む第１の所定範囲に対する第１の電力プロファイルを生成する静止物体方位推定部と、を有する、レーダ装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、受信アレーアンテナを用いた物体の方位角の推定において、方位角方向に生じるサイドローブ又はグレーティングローブによる誤推定を抑制でき、物体の検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】車両座標系とレーダ座標系との関係を示す説明図
【図２】第１の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡略に示すブロック図
【図３】第１の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図４】（Ａ）レーダ送信信号の送信区間と送信周期との関係を示す図、（Ｂ）他の送信信号生成部の内部構成を示すブロック図
【図５】レーダ送信信号と、遅延時間τ１のレーダ受信信号と、遅延時間τ２のレーダ受信信号との関係を示す図
【図６】アレーアンテナを構成する各受信アンテナ素子の配置と方位角θｕとの関係を示す説明図
【図７】（Ａ）レーダ装置１Ｌが設置された車両と周辺の静止物体及び移動物体との位置関係を示す説明図、（Ｂ）周辺の静止物体及び移動物体のドップラー周波数の検出結果を示す図、（Ｃ）周辺の静止物体及び移動物体のドップラー周波数を方位角に変換した検出結果を示す図
【図８】第１の実施形態のレーダ装置のアレーアンテナの指向性と測定範囲との関係を示す説明図
【図９】第１の実施形態の変形例のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１０】（Ａ）周波数変調送信信号と送信周期との関係を示す図、（Ｂ）図１０（Ａ）に示す周波数変調送信信号が静止物体又は移動物体により反射された反射波受信信号を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本開示に係るレーダ装置の各実施形態の内容に至る経緯）
先ず、本開示に係るレーダ装置の各実施形態の内容を説明する前に、本開示に係るレーダ装置の各実施形態の内容に至る経緯について説明する。
【００１３】
上述した特許文献１を含む従来技術では、レーダ装置は、送信信号が物標（ターゲット）により反射された反射波信号を受信アレーアンテナにおいて受信した後、ターゲットの方位角の測定範囲において、方位角方向のスペクトラムを検出する。レーダ装置は、方位角方向のスペクトラムにおいてターゲットの方位角方向のサイドローブ或いはグレーティングローブが生じることにより、ターゲットからの反射波信号とサイドローブ或いはグレーティングローブとの区別が困難となる。このため、従来技術によるレーダ装置では、ターゲットの方位角の誤推定が発生し、ターゲットの検出精度が劣化する。
【００１４】
上記課題に対し、既存の高分解能方位角推定アルゴリズム（例えばＣａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法）を用いると、サイドローブレベルを抑圧できるが、受信アレー素子数の次数の逆行列演算や固有値演算を用いるため、レーダ装置における信号処理量が増大する。一方、従来の技術のレーダ装置は、反射波信号のアレーアンテナによる受信信号の振幅成分に対し、所定の窓関数を用いた重み付け処理により、演算量増加を抑え、更に、サイドローブレベルを抑圧できる。しかし、従来技術のレーダ装置は、窓関数処理によりメインローブが広がるため、方位推定精度が劣化する。
【００１５】
そこで、以下の各実施形態では、受信アレーアンテナを用いた物標の方位角の推定において、反射波信号に対する信号処理の演算量の増加、方位推定精度の劣化、方位角方向に生じるサイドローブ又はグレーティングローブによる誤推定、の少なくともいずれか１つを抑制し、物体の検出精度を向上させるレーダ装置の例を説明する。
【００１６】
以下、本開示に係るレーダ装置の各実施形態を、図面を参照して説明する。本開示に係るレーダ装置は、進行方向に沿って直進又は曲進する移動体（例えば車両ＣＲ。以下同様。）に設置される。但し、レーダ装置１が設置される移動体は、車両ＣＲに限定されず、例えば、自動２輪（オートバイ）、自立走行するロボットを含む。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、車両座標系とレーダ座標系との関係を示す説明図である。本実施形態では、例えば、車両ＣＲの前方方向ＦＲに対して、車両ＣＲの前方の側方に、２つのレーダ装置１Ｌ，１Ｒが設置されるが、車両ＣＲの後方の側方に２つのレーダ装置を設置しても良い。
【００１８】
図１では、レーダ装置１Ｌの複数の受信アンテナ（以下、「アレーアンテナ」という）の設置角度γＬは、車両ＣＲの左側面方向ＬＨ（左側方レーダ設置角度基準）とレーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲの開口面の鉛直方向ＬＣとの間の角度である。レーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲの設置角度γＬは、車両ＣＲの左側面方向ＬＨを基準として、時計回り方向が正方向（γＬ＞０）である。また、レーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲの開口面の垂直方向ＬＣを、レーダ装置１Ｌにおける方位角の基準方向（θＬ＝０）とし、時計回り方向が正方向である。
【００１９】
なお、車両ＣＲの左側面方向ＬＨとは、車両ＣＲの直進方向に対しての垂直方向である。また、レーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲの開口面の鉛直方向ＬＣとは、例えば、アレーアンテナＬＡＲが配置されている基板に対して垂直となる方向である。
【００２０】
レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの設置角度γＲは、車両ＣＲの右側面方向ＲＨ（右側方レーダ設置角度基準）とレーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの開口面の鉛直方向ＲＣとの間の角度である。レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの設置角度γＲは、車両ＣＲの右側面方向ＲＨを基準として、反時計回り方向が正方向（γＲ＞０）である。また、レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの開口面の垂直方向ＲＣを、レーダ装置１Ｒにおける方位角の基準方向（θＲ＝０）とし、反時計回り方向が正方向である。
【００２１】
なお、車両ＣＲの右側面方向ＲＨとは、車両ＣＲの直進方向に対して垂直となる方向である。また、レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの開口面の鉛直方向ＲＣとは、例えば、アレーアンテナＲＡＲが配置されている基板に対して垂直となる方向である。
【００２２】
レーダ装置１Ｌ，１Ｒの内部構成は同様であるため、例えばレーダ装置１Ｌ，１Ｒを、設置角度γ、方位角θを用いてレーダ装置１として説明し、必要に応じて、レーダ装置１Ｌ又はレーダ装置１Ｒとして説明する。
【００２３】
次に、第１の実施形態のレーダ装置１の構成及び動作について、図２から図８までを参照して説明する。図２は、第１の実施形態のレーダ装置１の内部構成を簡略に示すブロック図である。図３は、第１の実施形態のレーダ装置１の内部構成を詳細に示すブロック図である。図４（Ａ）は、レーダ送信信号の送信区間と送信周期との関係を示す図である。図４（Ｂ）は、他の送信信号生成部の内部構成を示すブロック図である。
【００２４】
レーダ装置１は、レーダ送信部Ｔｘが生成した高周波のレーダ送信信号を送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１から送信する。レーダ装置１は、物体（不図示）が反射したレーダ送信信号である反射波信号を、アレーアンテナ（例えば図２に示す４個の受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１−Ｒｘ＿ａｎｔ４）において受信する。図１に示すレーダ装置１Ｌ（レーダ装置１Ｒ）のアレーアンテナＬＡＲ（ＲＡＲ）は、図２に示すレーダ装置１の４個の受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１−Ｒｘ＿ａｎｔ４を含む構成である。なお、送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１は、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１−Ｒｘ＿ａｎｔ４と同じ基板上に配置されても良いし、別の基板に配置される構成でも良い。
【００２５】
レーダ装置１は、４個の受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１−Ｒｘ＿ａｎｔ４が受信した反射波信号の信号処理により、物体（静止物体，移動物体）の有無を検出し、更に、レーダ装置１（レーダ装置１Ｌ，１Ｒ）が搭載された車両ＣＲを基準とした静止物体の相対速度ｖｄｓと移動物体の相対速度ｖｄｍとを推定する。
【００２６】
なお、静止物体及び移動物体はレーダ装置１が検出する対象の物体であり、例えば自動車、二輪車、又は人を含み、以下の各実施形態においても同様である。なお、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１−Ｒｘ＿ａｎｔ４は受信アンテナ素子により構成されても良い。また、レーダ装置１のアレーアンテナを構成する受信アンテナは４個に限定されない。
【００２７】
先ず、レーダ装置１の各部の構成について簡略に説明する。
【００２８】
図２に示すレーダ装置１は、基準信号生成部Ｌｏ、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘを含む。レーダ送信部Ｔｘは、送信信号生成部２、及び送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１が接続された送信無線部３を有する。
【００２９】
基準信号生成部Ｌｏは、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘに接続される。基準信号生成部Ｌｏは、基準信号であるリファレンス信号をレーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘに共通に供給し、レーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘの処理を同期させる。
【００３０】
レーダ受信部Ｒｘは、例えば４個のアンテナ系統処理部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、ドップラー周波数−方位変換部２２及び静止物体方位推定部２３を含む。図１に示すレーダ受信部Ｒｘは、例えば受信アンテナの個数に応じて４個のアンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４を有するが、アンテナ系統処理部の個数は４個に限定されない。また、レーダ受信部Ｒｘは、受信した反射波を選択することで、少なくとも２個のアンテナ系統処理部によって構成されても良い。なお、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４は同様の構成を有するため、以下の各実施形態ではアンテナ系統処理部Ｄ１を例示して説明する。
【００３１】
アンテナ系統処理部Ｄ１は、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が接続された遅延時間測定部１２、及びドップラー周波数解析部２０を有する。
【００３２】
次に、図２に示すレーダ送信部Ｔｘ及びレーダ受信部Ｒｘの各部の動作を詳細に説明する。
【００３３】
送信信号生成部２は、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号を基に、リファレンス信号を所定倍に逓倍した送信基準クロック信号を生成する。送信信号生成部２の各部は、送信基準クロック信号に基づいて動作する。
【００３４】
送信信号生成部２が生成したベースバンドにおける送信信号は、例えば、図４（Ａ）に示す符号化パルスでも良く、図１０（Ａ）に示すチャープパルスでも良く、所定の送信周期毎に繰り返し送信される。
【００３５】
送信無線部３は、送信信号生成部２が生成した送信信号をアップコンバートし、キャリア周波数帯域（例えばミリ波帯域）におけるレーダ送信信号を生成する。
【００３６】
送信アンテナＴｘ−ａｎｔ１は、送信無線部３が生成したレーダ送信信号を空間に放射する。
【００３７】
受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１は、レーダ送信部Ｔｘが送信したレーダ送信信号が静止物体又は移動物体により反射された反射波信号を受信する。受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が受信した高周波のレーダ受信信号は、遅延時間測定部１２に入力される。
【００３８】
遅延時間測定部１２は、送信周期毎に、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔから入力される受信信号と送信信号との相関を演算する。遅延時間測定部１２は、相関演算によって、静止物体又は移動物体により反射された反射波信号の受信遅延時間、即ちレーダ送信信号の送信開始時からの遅延時間を可変させ、遅延時間毎の相関演算値（複素数の成分を有する値）を測定する。
【００３９】
なお、遅延時間毎の遅延時間測定部１２の相関演算値の出力は、送信周期毎或いは送信周期の整数倍毎に得られる。
【００４０】
ドップラー周波数解析部２０は、遅延時間毎の遅延時間測定部１２の相関演算値の出力に、複数のドップラー周波数ｆｓΔθに応じた位相変動の補正係数をそれぞれ乗算し、コヒーレント加算処理する。このため、ドップラー周波数解析部２０は、遅延時間毎に複数のドップラー周波数成分のコヒーレント加算処理結果を出力する。
【００４１】
なお、ドップラー周波数解析部２０は、ドップラー周波数成分のコヒーレント加算処理結果によって、相関演算値に含まれるドップラー周波数ｆｓΔθの値の大きさを判断できる。また、複数のドップラー周波数ｆｓΔθに応じた位相変動の補正係数は、想定される最大ドップラー周波数と、所望のドップラー周波数間隔とを基に、レーダ装置１が予め保持している係数である。
【００４２】
ドップラー周波数−方位変換部２２は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ψ［ｒａｄ／ｓ］）（後述参照）を用いて、ドップラー周波数解析部２０が用いる各ドップラー周波数ｆｓΔθに対応するドップラー周波数成分を有するターゲットが静止物体であると仮定して、ターゲットが有するドップラー周波数成分をターゲットが存在する方位角の成分（方位成分）φ（ｆｓ）に変換し、変換した方位角φ（ｆｓ）を、静止物体方位推定部２３に出力する。つまり、ドップラー周波数から変換される方位角は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値に応じて変化するため、ドップラー周波数−方位変換部２２は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値に基づいて、ドップラー周波数から変換した方位角を出力する。
【００４３】
なお、ドップラー周波数ｆｓΔθは、想定される最大ドップラー周波数と、所望のドップラー周波数間隔とを基に、レーダ装置１が予め保持しているドップラー周波数である。
【００４４】
ここで、ｆｓ＝は０を含み、−Ｎｆ＋１からＮｆ−１までである。Ｎｆは２以上の整数、Δθは検出されるドップラー周波数成分の範囲を調整するパラメータであり、想定する静止物体又は移動物体のドップラー周波数成分の範囲に応じて、予め設定された値であり、位相回転単位（所定値）である。
【００４５】
静止物体方位推定部２３は、遅延時間毎に複数のドップラー周波数成分毎のコヒーレント加算処理結果が入力され、相関ベクトルｈを構成する。なお、コヒーレント加算処理結果は、送信周期毎或いは送信周期の整数倍毎に、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４から得られる。また、静止物体方位推定部２３は、ドップラー周波数−方位変換部２２からドップラー周波数に対応する方位角の情報が入力される。
【００４６】
静止物体方位推定部２３は、相関ベクトルｈが所定の条件を満たす状況では、相関ベクトルｈと、電波の到来方位角毎の各受信アンテナの複素応答を表す方向ベクトルａとの相関演算を基に、静止物体からの反射波信号に対する距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔを求める。なお、方向ベクトルａは、予め記憶されており、受信アンテナ数の要素をもつ列ベクトルで示される。
【００４７】
一方、静止物体方位推定部２３は、相関ベクトルｈが、所定の条件式を満たさない状況では、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔを０（ゼロ）、又は、所定の条件式を満たさないことを示す所定値或いは所定の記号としても良い。
【００４８】
次に、レーダ送信部Ｔｘの各部の構成を、図３を参照して詳細に説明する。図３に示すレーダ送信部Ｔｘは、送信信号生成部２、及び、送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１が接続された送信無線部３を有する。
【００４９】
送信信号生成部２は、符号生成部４、変調部５、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６及びＤ／Ａ（Digital Analog）変換部７を有する。図３では、ＬＰＦ６は送信信号生成部２の外部に設けられても良く、ＬＰＦ６の出力はＤ／Ａ変換部７に入力される。送信無線部３は、周波数変換部８及び増幅器９を含む。
【００５０】
ここで、送信信号生成部２が、符号化パルスを用いる例について説明する。
【００５１】
まず、図４（Ａ）に示す符号化パルスについて説明する。例えば送信周期Ｔｒの送信区間Ｔｗ［秒］では、符号長Ｌの符号系列Ｃｎの１つの符号あたり送信基準クロック信号のＮｏ［個］のサンプルを用いて変調される。ここで、ｎは１からＬである。Ｌ（０より大きい整数）は符号系列Ｃｎの符号長を表す。
【００５２】
送信信号生成部２におけるサンプリングレートは（Ｎｏ×Ｌ）／Ｔｗであり、送信信号生成部２は、送信周期Ｔｒの送信区間Ｔｗ［秒］ではＮｒ（＝Ｎｏ×Ｌ）［個］のサンプルを用いて変調する。送信信号生成部２は、送信周期Ｔｒの無信号区間（Ｔｒ−Ｔｗ）［秒］ではＮｕ［個］のサンプルを用いて変調する。
【００５３】
送信信号生成部２は、符号長Ｌの符号系列Ｃｎの変調によって、数式（１）に示すベースバンドの送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）を周期的に生成する。ｊは、ｊ２＝−１を満たす虚数単位である。時刻ｋは、送信周期Ｔｒの開始タイミングを基準（ｋ＝１）とした離散時刻であり、ｋは１から（Ｎｒ＋Ｎｕ）までの離散値であり、送信信号の生成タイミング（サンプルタイミング）を表す時刻である。
【００５４】
Ｍはレーダ送信信号の送信周期Ｔｒの序数を表す。送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋにおける送信信号を表し、同相信号成分Ｉ（ｋ，Ｍ）と、虚数単位ｊが乗算された直交信号成分Ｑ（ｋ，Ｍ）を用いて示される（数式（１）参照）。
【００５５】
【数１】
2015155883.tif 000003
【００５６】
符号生成部４は、送信周期Ｔｒ毎に、符号長Ｌの符号系列Ｃｎの送信符号を生成する。符号系列Ｃｎの要素は、例えば、［−１，１］の２値、若しくは［１，−１，ｊ，−ｊ］の４値を用いて構成される。送信符号は、レーダ受信部Ｒｘが受信する反射波信号の低サイドローブ特性を得るために、例えば相補符号のペアを構成する符号系列、Ｂａｒｋｅｒ符号系列、ＰＮ（Pseudorandom Noise）符号、Ｇｏｌａｙ符号系列、Ｍ系列符号、及びスパノ符号を構成する符号系列のうち少なくとも１つを含む符号であることが好ましい。符号生成部４は、生成された符号系列Ｃｎの送信符号を変調部５に出力する。以下、符号系列Ｃｎの送信符号を、便宜的に送信符号Ｃｎと記載する。
【００５７】
符号生成部４は、送信符号Ｃｎとして相補符号（例えば、Ｇｏｌａｙ符号系列、スパノ符号系列）のペアを生成するためには、２個の送信周期（２Ｔｒ）を用いて、送信周期毎に交互にペアとなる送信符号Ｐｎ，Ｑｎをそれぞれ生成する。即ち、符号生成部４は、第Ｍ番目の送信周期では相補符号のペアを構成する一方の送信符号Ｐｎを生成して変調部５に出力し、続く第（Ｍ＋１）番目の送信周期では相補符号のペアを構成する他方の送信符号Ｑｎを生成して変調部５に出力する。同様に、符号生成部４は、第（Ｍ＋２）番目以降の送信周期では、第Ｍ番目及び第（Ｍ＋１）番目の２個の送信周期を一つの単位として、送信符号Ｐｎ，Ｑｎを繰り返し生成して変調部５に出力する。
【００５８】
変調部５は、符号生成部４が生成した送信符号Ｃｎをパルス変調し、数式（１）に示すベースバンドにおける送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）を生成する。パルス変調は、振幅変調、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying））又は位相変調（ＰＳＫ（Phase Shift Keying）であり、以下の各実施形態においても同様である。
【００５９】
例えば位相変調（ＰＳＫ）は、符号系列Ｃｎが例えば［−１，１］の２値の位相変調ではＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）となり、符号系列Ｃｎが例えば［１，−１，ｊ，−ｊ］の４値の位相変調ではＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）若しくは４相ＰＳＫとなる。即ち、位相変調（ＰＳＫ）では、ＩＱ平面上のコンスタレーションにおける所定の変調シンボルが割り当てられる。
【００６０】
変調部５は、送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）のうち予め設定された制限帯域以下の送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）を、ＬＰＦ６を介してＤ／Ａ変換部７に出力する。なお、ＬＰＦ６は送信信号生成部２において省略し、Ｄ／Ａ変換部７の後段に設けられても良く、以下の各実施形態でも同様である。
【００６１】
Ｄ／Ａ変換部７は、変調部５が生成したデジタルの送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）をアナログの送信信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部７は、アナログの送信信号を送信無線部３に出力する。
【００６２】
送信無線部３は、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号を所定倍に逓倍したキャリア周波数帯域の送信基準信号を生成する。なお、逓倍信号は、送信信号生成部２と送信無線部３とにおいて、それぞれ異なる倍数に逓倍した信号でもよいし、同一の倍数に逓倍した信号でも良い。送信無線部３の各部は、送信基準信号に基づいて動作する。
【００６３】
周波数変換部８は、送信信号生成部２が生成した送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）をアップコンバートし、キャリア周波数帯域（例えばミリ波帯域）のレーダ送信信号を生成する。周波数変換部８は、レーダ送信信号を増幅器９に出力する。
【００６４】
増幅器９は、周波数変換部８が生成したレーダ送信信号の信号レベルを所定の信号レベルに増幅して送信アンテナＡｎｔ−Ｔｘに出力する。増幅器９が増幅したレーダ送信信号は、送信アンテナＡｎｔ−Ｔｘを介した空間に放射される。
【００６５】
送信アンテナＡｎｔ−Ｔｘは、送信無線部３が生成したレーダ送信信号を空間に放射する。レーダ送信信号は、送信周期Ｔｒのうち送信区間Ｔｗの間に送信され、非送信区間（Ｔｒ−Ｔｗ）の間には送信されない（図４（Ａ）参照）。
【００６６】
なお、送信無線部３と、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４の遅延時間測定部１２とには、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号が共通に入力される。送信無線部３はリファレンス信号を所定倍に逓倍した送信基準信号に基づいて動作し、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４の遅延時間測定部１２はリファレンス信号を送信無線部３と同一の所定倍に逓倍した受信基準信号に基づいて動作する。従って、送信無線部３と各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４の遅延時間測定部１２との間の処理は同期する。
【００６７】
なお、送信信号生成部２は、符号生成部４、変調部５及びＬＰＦ６を省略した構成であり、送信信号生成部２が生成した送信符号Ｃｎを予め記憶する送信符号記憶部ＣＭを有する送信信号生成部２ｒでも良い（図４（Ｂ）参照）。
【００６８】
送信符号記憶部ＣＭは、送信信号生成部２が相補符号のペアとなる送信符号を生成するために、相補符号のペア、例えば、送信符号Ｐｎ及びＱｎを記憶しても良い。図４（Ｂ）に示す送信信号生成部２ｒの構成は、本実施形態に限らず、後述の各実施形態にも同様に適用できる。送信信号生成部２ｒは、送信符号記憶部ＣＭ及びＤ／Ａ変換部７を有する。
【００６９】
送信符号記憶部ＣＭは、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号を所定倍に逓倍した送信基準クロック信号に基づいて、送信周期Ｔｒ毎に、送信符号Ｃｎ又は相補符号のペアを構成する送信符号Ｐｎ，Ｑｎを、送信符号記憶部ＣＭから巡回的に読み出してＤ／Ａ変換部７に出力する。以降の動作は上述したＤ／Ａ変換部７の動作と同様であるため、説明は省略する。
【００７０】
次に、レーダ受信部Ｒｘの各部の構成を、図３を参照して説明する。
【００７１】
図３に示すレーダ受信部Ｒｘは、アレーアンテナを構成する受信アンテナの個数（例えば図２では４本）に応じて設けられた４個のアンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４、車両移動状況推定部２１、ドップラー周波数−方位変換部２２、静止物体方位推定部２３、移動物体方位推定部２４、静止物体検出部２５及び移動物体検出部２６を有する。
【００７２】
アンテナ系統処理部Ｄ１は、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が接続された遅延時間測定部１２、及びドップラー周波数解析部２０を有する。遅延時間測定部１２は、増幅器１３、周波数変換部１４、直交検波部１５、２個のＡ／Ｄ変換部１６，１７、相関演算部１８、及びコヒーレント加算部１９を含む。レーダ受信部Ｒｘは、レーダ送信信号の各送信周期Ｔｒを、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４の遅延時間測定部１２における信号処理区間として周期的に演算する。
【００７３】
次に、レーダ受信部Ｒｘの各部の動作を、図３、図５及び図６を参照して詳細に説明する。図５は、レーダ送信信号と、遅延時間τ１のレーダ受信信号と、遅延時間τ２のレーダ受信信号との関係を示す図である。図６は、アレーアンテナを構成する各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１−Ｒｘ＿ａｎｔ４の配置と方位角θｕとの関係を示す説明図である。
【００７４】
受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１は、レーダ送信部Ｔｘが送信したレーダ送信信号が物体により反射された反射波信号を受信する。受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が受信した高周波のレーダ受信信号は、遅延時間測定部１２に入力される。
【００７５】
遅延時間測定部１２は、送信無線部３と同様に、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号を所定倍に逓倍したキャリア周波数帯域の受信基準信号を生成する。遅延時間測定部１２の各部は、受信基準信号に基づいて動作する。
【００７６】
増幅器１３は、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が受信したレーダ受信信号の信号レベルを所定の信号レベルに増幅して周波数変換部１４に出力する。
【００７７】
周波数変換部１４は、増幅器１３が増幅したレーダ受信信号と受信基準信号とを用いて、高周波数帯域におけるレーダ受信信号をベースバンドにダウンコンバートすることで、ベースバンドの受信信号を生成する。周波数変換部１４は、ベースバンドの受信信号を直交検波部１５に出力する。
【００７８】
直交検波部１５は、周波数変換部１４が生成したベースバンドの受信信号を直交検波することで、同相信号（In-phase signal）及び直交信号（Quadrate signal）を用いて構成される受信信号を生成する。直交検波部１５は、ベースバンドの受信信号のうち、同相信号をＡ／Ｄ変換部１６に出力し、直交信号をＡ／Ｄ変換部１７に出力する。
【００７９】
Ａ／Ｄ変換部１６は、直交検波部１５が生成したベースバンドの同相信号を離散時刻ｋ毎にサンプリングし、アナログデータの同相信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１６は、デジタルデータの同相信号成分を相関演算部１８に出力する。
【００８０】
Ａ／Ｄ変換部１６は、レーダ送信部Ｔｘが生成する送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）の１つのパルス幅（パルス時間）Ｔｐ（＝Ｔｗ／Ｌ）毎にＮｓ［個］のサンプルをリングする。即ち、Ａ／Ｄ変換部１６のサンプリングレートは（Ｎｓ×Ｌ）／Ｔｗ＝Ｎｓ／Ｔｐとなり、１パルス毎のオーバーサンプル数はＮｓとなる。
【００８１】
Ａ／Ｄ変換部１７は、直交検波部１５が生成したベースバンドの直交信号に対して、Ａ／Ｄ変換部１６と同様に動作し、デジタルデータの直交信号成分を相関演算部１８に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部１７のサンプリングレートはＮｓ／Ｔｐとなり、１パルス毎のオーバーサンプル数はＮｓである。
【００８２】
以下、Ａ／Ｄ変換部１６，１７の出力としての第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋにおけるベースバンドの受信信号を、同相信号成分Ｉｒ（ｋ，Ｍ）及び直交信号成分Ｑｒ（ｋ，Ｍ）を用いて、数式（２）の複素信号ｘ（ｋ，Ｍ）として表す。
【００８３】
【数２】
2015155883.tif 000004
【００８４】
図５の第１段のタイミングチャートは、レーダ送信信号の送信タイミングを表す。遅延時間測定部１２は、図５の第１段のタイミングチャートにおける離散時刻ｋ＝１、即ち各送信周期Ｔｒの開始タイミングから、送信周期Ｔｒが終了する前までのサンプルタイミングであるｋ＝Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏまでを信号処理区間として周期的に動作する。即ち、遅延時間測定部１２は、離散時刻ｋは１からＮｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏまでにおいて周期的に動作する。
【００８５】
図５の第２段のタイミングチャートは、遅延時間τ１のレーダ受信信号の受信タイミングを示す図である。図５の第３段のタイミングチャートは、遅延時間τ２のレーダ受信信号の受信タイミングを示す図である。離散時刻ｋ＝Ｎｒ×（Ｎｓ／Ｎｏ）は、各送信周期Ｔｒにおける送信区間Ｔｗの終了直前時点を示す。以下、Ａ／Ｄ変換部１６，１７の出力としてのデジタルの受信信号ｘ（ｋ，Ｍ）を離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）という。
【００８６】
相関演算部１８は、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号を所定倍に逓倍した受信基準クロック信号に基づいて、離散時刻ｋ毎に、符号長Ｌの送信符号Ｃｎを周期的に生成する。ｎは１からＬまでの整数であり、Ｌは符号系列Ｃｎの符号長を表す。
【００８７】
相関演算部１８は、Ａ／Ｄ変換部１６，１７の出力としての各離散サンプル値Ｉｒ（ｋ，Ｍ），Ｑｒ（ｋ，Ｍ）、即ち、受信信号としての離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）と、送信符号Ｃｎとのスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を演算し、レーダ送信信号の送信開始時からの遅延時間τを測定する。ＡＣ（ｋ，Ｍ）は、第Ｍ番目の送信周期の離散時刻ｋにおけるスライディング相関値を表す。
【００８８】
具体的には、相関演算部１８は、図５の第２段のタイミングチャートに示す各送信周期Ｔｒ、即ち、各離散時刻ｋ（ｋは１からＮｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏまで）に対して、数式（３）に従ってスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を演算する。相関演算部１８は、数式（３）に従って演算した離散時刻ｋ毎のスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）をコヒーレント加算部１９に出力する。数式（３）における＊（アスタリスク）は、複素共役演算子である。
【００８９】
【数３】
2015155883.tif 000005
【００９０】
図５の第２段のタイミングチャートでは、レーダ送信信号の送信開始時から遅延時間τ１の経過後にレーダ受信信号を受信したレーダ受信部Ｒｘにおける測定期間の範囲が示されている。図５の第３段のタイミングチャートでは、レーダ送信信号の送信開始時から遅延時間τ２の経過後にレーダ受信信号を受信したレーダ受信部Ｒｘにおける測定期間の範囲が示されている。遅延時間τ１及びτ２は、それぞれ数式（４）及び数式（５）により示される。
【００９１】
【数４】
2015155883.tif 000006
【００９２】
【数５】
2015155883.tif 000007
【００９３】
なお、相関演算部１８は、レーダ装置１の測定対象となる物体の存在範囲に応じて、測定レンジ、即ちスライディング相関値ＡＣ（ｋ，ｍ）の演算範囲を示す離散時刻ｋの範囲を限定しても良い。これにより、レーダ装置１は、相関演算部１８の演算量を低減できるので、遅延時間測定部１２における演算量を削減することでレーダ受信部Ｒｘの消費電力量を低減できる。
【００９４】
なお、レーダ装置１は、相関演算部１８が離散時刻ｋとしてＮｓ（Ｌ＋１）からＮｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏ−ＮｓＬまでの範囲におけるスライディング相関値ＡＣ（ｋ，ｍ）の演算では、レーダ送信信号の送信周期Ｔｒのうち送信区間Ｔｗを測定期間から除外しても良い。
【００９５】
レーダ装置１は、レーダ送信信号がレーダ受信部Ｒｘに直接波として入力、つまり、レーダ送信信号の回り込みによる影響を排除して測定できる。また、測定レンジ（離散時刻ｋの範囲）の限定により、コヒーレント加算部１９、ドップラー周波数解析部２０、静止物体方位推定部２３、移動物体方位推定部２４、静止物体検出部２５及び移動物体検出部２６も同様の限定された測定レンジにおいて動作するため、各部の処理量を削減でき、レーダ受信部Ｒｘにおける消費電力を一層低減できる。
【００９６】
第１コヒーレント加算部の一例としてのコヒーレント加算部１９は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋ毎に相関演算部１８が演算したスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を基に、所定回数（Ｎｐ回）の送信周期Ｔｒの期間（Ｎｐ×Ｔｒ）にわたってスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）をコヒーレント加算（同相加算）する。
【００９７】
具体的には、コヒーレント加算部１９は、所定回数（Ｎｐ回）の送信周期Ｔｒの期間（Ｎｐ×Ｔｒ）にわたるスライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を離散時刻ｋ毎に加算することで、第ｍ番目のＮｐ回の送信周期Ｔｒにおける離散時刻ｋ毎のコヒーレント加算値ＣＩ（ｋ，ｍ）を、数式（６）に従って演算する。Ｎｐは、コヒーレント加算部１９における加算回数を表す所定値である。ｍは、各アンテナ系統処理部のコヒーレント加算部１９におけるコヒーレント加算回数Ｎｐ毎のコヒーレント加算出力の序数を表す。例えばｍ＝１なら、コヒーレント加算部１９から出力される第１番目のコヒーレント加算出力を表す。コヒーレント加算部１９は、コヒーレント加算値ＣＩ（ｋ，ｍ）をドップラー周波数解析部２０に出力する。なお、数式（６）において、離散時刻ｋを遅延時刻τに置き換えてもよい。
【００９８】
【数６】
2015155883.tif 000008
【００９９】
コヒーレント加算部１９は、スライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）のＮｐ回の加算により、物体からの反射波信号が高い相関を有する時間区間において位相を含めた加算処理によって反射波信号に含まれる雑音成分を抑圧でき、反射波信号の受信品質（ＳＮＲ）を改善できる。更に、コヒーレント加算部１９は、反射波信号の受信品質を改善できるので、物体により反射された反射波信号の到来方向の推定精度を向上できる。
【０１００】
なお、理想的な加算利得が得られるためには、スライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）の加算回数Ｎｐの加算区間において、スライディング相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）の位相成分は、ある程度、同じ範囲に揃う必要がある。つまり、物体の移動によって、移動に伴う位相変動が生じるため、加算回数Ｎｐは、物体の想定最大移動速度を基に設定されることが好ましい。
【０１０１】
物体の想定最大移動速度が大きいほど、物体により反射された反射波信号に含まれるドップラー周波数の変動量が大きく、高い相関値を有する離散時間間隔が短くなる。このため、加算回数Ｎｐが小さくなり、コヒーレント加算部１９のコヒーレント加算利得の向上効果が小さくなる。
【０１０２】
なお、本実施形態を含む各実施形態では、コヒーレント加算部１９がドップラー周波数解析部２０の前段に設けられることで、ドップラー周波数解析部２０の加算回数を低減できる効果が得られるが、コヒーレント加算部１９を省略した構成でも良い。なお、本実施形態を含む各実施形態では、以下、コヒーレント加算部１９を含めた構成を用いた動作を説明するが、コヒーレント加算部１９を省略しても、本実施形態のレーダ装置１の効果が得られる。なお、コヒーレント加算部１９を省略した構成の動作は、コヒーレント加算回数Ｎｐ＝１とすることで、以降の説明での相違点はなく、同様な効果が得られる。
【０１０３】
第２コヒーレント加算部の一例としてのドップラー周波数解析部２０は、予め用意しておいた、２Ｎｆ個の異なるドップラー周波数ｆｓΔθに応じた位相変動ε（ｆｓ）（数式（７）参照）を補正係数として用いて、離散時刻ｋ毎に得られたコヒーレント加算部１９のＮｃ個の出力としてのコヒーレント加算結果ＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋１）からＣＩ（ｋ，Ｎｃ×ｗ）までを単位としてコヒーレント加算する（数式（８）参照）。つまり、ドップラー周波数解析部２０は、予め用意した補正係数を、位相変動が未知である受信信号に乗算し、乗算結果の値が高い値となる補正係数を、受信信号の位相変動として判断する。なお、コヒーレント加算部１９は、受信信号も出力する。
【０１０４】
ドップラー周波数解析部２０は、コヒーレント加算回数Ｎｃ回のコヒーレント加算結果を、静止物体方位推定部２３及び移動物体方位推定部２４に出力する。ここで、Δθは、検出されるドップラー周波数成分の範囲を調整するパラメータであり、想定する静止物体又は移動物体のドップラー周波数成分の範囲に応じて、予め設定された値であり、位相回転単位（所定値）である。
【０１０５】
【数７】
2015155883.tif 000009
【０１０６】
【数８】
2015155883.tif 000010
【０１０７】
数式（８）に示す演算は、サンプリング間隔Ｔｍ＝（Ｔｒ×Ｎｐ）、サンプリング周波数ｆｍ＝１／Ｔｍとして、コヒーレント加算部１９の出力を離散フーリエ変換する処理に相当する。ｗは１以上の整数であり、送信周期ＴｒのＮｐ×Ｎｃ回毎の繰り返し回数を表す。例えばｗ＝１であれば、１回目の送信周期ＴｒからＮｐ×Ｎｃ回目の送信周期Ｔｒまでの合計Ｎｐ×Ｎｃ個の送信周期Ｔｒを表す。つまり、ドップラー周波数解析部２０は、送信周期ＴｒがＮｐ×Ｎｃ回繰り返す度に、数式（８）に示すコヒーレント加算結果を静止物体方位推定部２３及び移動物体方位推定部２４に出力する。
【０１０８】
数式（８）において、Ｎａｎｔは、アンテナ系統処理部の序数（番号）、即ち１からＮａ（定数）までであり、例えば図３に示すレーダ受信部ＲｘではＮａ＝４である。更に、数式（８）において、指数関数部分（ｅｘｐ成分）は、物体の移動に応じて反射波信号に含まれた位相変動ε（ｆｓ）を打ち消すための、２Ｎｆ個の異なるドップラー周波数ｆｓΔθに応じた位相変動のキャンセル量を表す。ｑは、１からＮｃまでの整数であり、ドップラー周波数解析部２０におけるコヒーレント加算回数の範囲を表す。
【０１０９】
ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｗ）は、ドップラー周波数解析部２０の第ｗ番目の出力を表し、第Ｎａｎｔ番目のアンテナ系統処理部の離散時刻ｋにおけるドップラー周波数ｆｓΔθに応じたコヒーレント加算結果を表す。ｋは１から（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）までである。ｆｓは、０を含み、−Ｎｆ＋１，からＮｆまでである。ｊは虚数単位である。
【０１１０】
これにより、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４は、数式（８）の演算により、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）回の期間（Ｔｒ×Ｎｐ×Ｎｃ）毎に、離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ個のドップラー周波数ｆｓΔθに応じたコヒーレント加算結果としてＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，−Ｎｆ＋１，ｗ）からＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，Ｎｆ，ｗ）までが得られる。
【０１１１】
また、Ｎｆ＞Ｎｃでは、ｑ＞Ｎｃとなる領域では、ＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋ｑ）＝０となるゼロ埋め処理により、Ｎｆを２のべき乗の数（２ｎ、ｎは整数）に設定することで、数式（８）に示す演算に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が適用でき、レーダ装置１の演算処理量を低減できる。なお、ドップラー周波数解析部２０は、高速フーリエ変換処理を用いず、数式（８）に示す演算処理（例えば離散時刻ｋ毎に得られたコヒーレント積分部１９のＮｃ個の出力であるＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋ｑ））を、係数ｅｘｐ［−ｊｑ２πｆｓＴｒＮｐ］を生成してから逐次的に演算しても良い。なお、ｆｓは０を含み、−Ｎｆ＋１からＮｆまでであり、ｑは１からＮｃまでである。
【０１１２】
各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４のドップラー周波数解析部の出力であるＦＴ＿ＣＩ１（ｋ，ｆｓ，ｗ）からＦＴ＿ＣＩＮａ（ｋ，ｆｓ，ｗ）までが、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）として（数式（９）参照）、静止物体方位推定部２３及び移動物体方位推定部２４に入力される。
【０１１３】
【数９】
2015155883.tif 000011
【０１１４】
なお、数式（９）に示す相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）ではなく、複数のアンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４のうちいずれかのアンテナ系統処理部を基準とした相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を静止物体方位推定部２３及び移動物体方位推定部２４に入力しても良い（数式（１０）参照）。数式（１０）において、上付き添え字のアスタリスク（＊）は、複素共役演算子を示す。
【０１１５】
【数１０】
2015155883.tif 000012
【０１１６】
車両移動状況推定部２１は、車両ＣＲに設置された不図示の車両センサ（例えば、車速センサ、舵角センサ又はヨーレートセンサ）の出力値を用いて、車速ベクトル推定値（Ｖｓ，Ψ）を算出してドップラー周波数−方位変換部２２に出力する。Ｖｓは車両ＣＲの前方方向の速度成分であり、Ψは車両ＣＲの曲進の状況を示す回転量である。なお、車両ＣＲに取り付けられた車両センサから車速ベクトル推定値（Ｖｓ，Ψ）を算出する方法は、例えば下記の参考特許文献１において記載されている。
【０１１７】
（参考特許文献１）特開２００４−１７７２８９号公報
ドップラー周波数−方位変換部２２は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ψ［ｒａｄ／ｓ］）（後述参照）を用いて、数式（１１）に従って、ドップラー周波数解析部２０が用いるドップラー周波数ｆｓΔθを、静止物体が存在する方位角の成分（方位成分）φ（ｆｓ）に変換する。ｆｓは０を含み、−Ｎｆ＋１からＮｆ−１までである。Ｎｆは２以上の整数である。ドップラー周波数−方位変換部２２は、静止物体が存在する方位角φ（ｆｓ）を出力する。数式（１１）において、λは送信アンテナＴｘ−ａｎｔ１から送信されたレーダ送信信号の波長である。つまり、ドップラー周波数−方位変換部２２は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ψ［ｒａｄ／ｓ］）に応じて、ドップラー周波数ｆｓΔθを選択し、静止物体が存在する方位角の成分（方位成分）φ（ｆｓ）に変換する。
【０１１８】
【数１１】
2015155883.tif 000013
【０１１９】
なお、図１において、レーダ装置１Ｌ，１Ｒは、レーダ装置１Ｌ，１Ｒの方位角の測定範囲が車両ＣＲの前方方向ＦＲに対して±４５°又は±１３５°の方向を含むように設置されることが好ましい。
【０１２０】
設置角度±４５°又は±１３５°について説明する。数式（１１）より、車両が直進し（Ψ＝０）、かつ、設置角度γが０であり、２つの静止物体の方位角差がη[ｒａｄ]である状況では（例えば、方位角がθ[ｒａｄ]とθ＋η[ｒａｄ]とである）、検出されるドップラー周波数の差分の絶対値は｜Δｆｄ（θ、θ＋η）｜は、数式（１２）のように表すことができる。数式（１１）より、θ＝±π／４、±３π／４すなわち（±４５°又は±１３５°）では、数式（１２）は、ηに関する項となるため、反射波信号の方位角（到来方向）の違いをドップラー周波数の違いとして最も検出し易くできる条件となる。
【０１２１】
つまり、レーダ装置１Ｌ，１Ｒは、レーダ装置１Ｌ，１Ｒの方位角の測定範囲が車両ＣＲの前方方向ＦＲに対して±４５°又は±１３５°の方向を含むように設置することで、近接する方位角の物体を、ドップラー周波数を基に分離し易くでき、反射波信号の分離性能を向上できる。
【０１２２】
【数１２】
2015155883.tif 000014
【０１２３】
静止物体方位推定部２３は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４から得られた相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）が数式（１３）に示す閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２を用いた条件式を満たすか否かを判定する。
【０１２４】
閾値ｃｏｎｓｔ１，閾値ｃｏｎｓｔ２は所定の実数値であり、閾値ｃｏｎｓｔ１はノイズレベルを超える所定値であり、閾値ｃｏｎｓｔ２は０より大きく、１よりも小さい範囲に含まれる所定値である。
【０１２５】
閾値ｃｏｎｓｔ２が１に近いほど、静止物体方位推定部２３は、方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））と相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）との相関（相関係数値）に基づいて、より相関（相関係数値）が高い反射波を選択する。また、閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２の説明は、以下の各実施形態においても同様である。
【０１２６】
静止物体方位推定部２３は、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）が数式（１３）に示す閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２を用いた条件式を満たすとの判定により、数式（１３）に従って、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）と、予め記憶していた方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））との内積を二乗演算し、静止物体により反射された反射波信号における距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を求める。
【０１２７】
なお、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）と、予め記憶していた方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））との内積の二乗演算は、内積の絶対値演算であってもよい。
【０１２８】
ここで、静止物体方位推定部２３が用いる方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））は、静止物体が存在する角度範囲［φ（ｆｓ）−ＢＷ，φ（ｆｓ）＋ＢＷ］に含まれる方向ベクトルである。即ち、方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））を定める方位角θｕ（ｆｓ）は、ドップラー周波数ｆｓΔθに応じて、φ（ｆｓ）−ＢＷ≦θｕ（ｆｓ）≦φ（ｆｓ）＋ＢＷの範囲において可変する。
【０１２９】
また、静止物体が存在する角度範囲［φ（ｆｓ）−ＢＷ，φ（ｆｓ）＋ＢＷ］は、車両移動状況推定部２１が算出する車速ベクトル推定値に含まれる誤差を考慮して設けられる。なお、方位角推定範囲ＢＷは、一定値でも良いし、車両ＣＲの速度（例えば高速又は低速）による誤差に応じて可変でも良い。
【０１３０】
また、静止物体方位推定部２３は、静止物体が存在する角度範囲［φ（ｆｓ）−ＢＷ，φ（ｆｓ）＋ＢＷ］を、アレーアンテナにより受信された反射波信号のメインローブのビーム幅の約半分以下の値を用いることで（図８参照）、反射波信号のサイドローブ及びグレーティングローブによる静止物体の誤推定を抑制できる。図８は、第１の実施形態のレーダ装置のアレーアンテナの指向性と測定範囲との関係を示す説明図である。
【０１３１】
一方、静止物体方位推定部２３は、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）が数式（１３）に示す閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２を用いた条件式を満たさないとの判定により、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を０（ゼロ）として求める。なお、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）は、静止物体からの反射波信号のレベルより、十分小さい所定値としてもよく、例えば、ノイズレベル程度の十分小さい値としてもよく、あるいは、所定の条件式を満たさないことを示す所定値あるいは所定の記号としてもよい。静止物体方位推定部２３は、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を、静止物体検出部２５に出力する。
【０１３２】
【数１３】
2015155883.tif 000015
【０１３３】
ここで、方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））は、静止物体からの反射波信号に対する各受信アンテナの複素応答を表すＮａ次の列ベクトルであり、静止物体からの反射波信号が到来する方向成分は、方位角θｕ（ｆｓ）である。方位角θｕ毎の各受信アンテナの複素応答である方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））は、例えば電波暗室において予め測定され、各受信アンテナ間の間隔に応じて幾何学的に演算される位相差情報に加え、各受信アンテナ間のアンテナ素子間の結合、並びに振幅誤差及び位相誤差の各偏差情報を含み、後述の各実施形態においても同様である。
【０１３４】
例えば、アレーアンテナを構成する各受信アンテナの素子間隔が直線上に等間隔ｄにて配置され（図６参照）、受信アンテナ間の位相偏差及び振幅偏差が無い理想的な方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））は、数式（１４）により示される。
【０１３５】
【数１４】
2015155883.tif 000016
【０１３６】
方位角θｕ（ｆｓ）は、レーダ装置１における反射波信号の到来方向の推定範囲［θｍｉｎ，θｍａｘ］において、ドップラー周波数ｆｓに応じた変数ｕを用いて、所定の間隔β毎に変化させた変数であり、例えば数式（１５）により示される。ｕは、０からＮＵまでの整数である。ＮＵは数式（１６）により示される。数式（１６）において、ｆｌｏｏｒ［ｙ］は実数ｙを超えない最大の整数値を出力する関数である。
【０１３７】
【数１５】
2015155883.tif 000017
【０１３８】
【数１６】
2015155883.tif 000018
【０１３９】
移動物体方位推定部２４は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４から得られた相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）が数式（１７）に示す閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２を用いた条件式を満たすか否かを判定する。
【０１４０】
閾値ｃｏｎｓｔ１，閾値ｃｏｎｓｔ２は所定の実数値であり、閾値ｃｏｎｓｔ１はノイズレベルを超える所定値であり、閾値ｃｏｎｓｔ２は０より大きく、１よりも小さい範囲に含まれる所定値である。
【０１４１】
閾値ｃｏｎｓｔ２が１に近いほど、移動物体方位推定部２４は、方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））と相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）との相関（相関係数値）に基づいて、より相関（相関係数値）が高い反射波を選択する。また、閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２の説明は、以下の各実施形態においても同様である。
【０１４２】
移動物体方位推定部２４は、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）が数式（１７）に示す閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２を用いた条件式を満たすとの判定により、数式（１７）に従って、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）と、予め記憶していた方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））との内積を二乗演算し、移動物体からの反射波信号における距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を求める。なお、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）と、予め記憶していた方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））との内積の二乗演算は、内積の絶対値演算でもよい。
【０１４３】
ここで、移動物体方位推定部２４が用いる方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））は、静止物体が存在する角度範囲［φ（ｆｓ）−ＢＷ，φ（ｆｓ）＋ＢＷ］を除く角度範囲に含まれる方向ベクトルである。即ち、方向ベクトルａ（θｕ（ｆｓ））を定める方位角θｕ（ｆｓ）は、ドップラー周波数ｆｓΔθに応じて、θｍｉｎ≦θｕ（ｆｓ）＜φ（ｆｓ）−ＢＷ、及びφ（ｆｓ）＋ＢＷ≦θｕ（ｆｓ）＜θｍａｘの範囲において可変する。
【０１４４】
また、移動物体が存在する角度範囲（θｍｉｎ≦θｕ（ｆｓ）＜φ（ｆｓ）−ＢＷ、及びφ（ｆｓ）＋ＢＷ≦θｕ（ｆｓ）＜θｍａｘ）は、車両移動状況推定部２１が算出する車速ベクトル推定値に含まれる誤差を考慮して設けられ、方位角推定範囲ＢＷは、一定値でも良いし、車両ＣＲの速度（例えば高速又は低速）による誤差に応じて可変でも良い。
【０１４５】
一方、移動物体方位推定部２４は、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）が数式（１７）に示す閾値ｃｏｎｓｔ１及び閾値ｃｏｎｓｔ２を用いた条件式を満たさないとの判定により、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を０（ゼロ）として求める。又は、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）は、移動物体からの反射波信号のレベルより十分小さい所定値としても良く、例えば、ノイズレベル程度の十分小さい値としても良く、所定の条件式を満たさないことを示す所定値あるいは所定の記号としても良い。移動物体方位推定部２４は、距離−方位角−ドップラー周波数成分毎の電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を、移動物体検出部２６に出力する。
【０１４６】
【数１７】
2015155883.tif 000019
【０１４７】
静止物体検出部２５は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて静止物体方位推定部２３から得られた電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を基に、レーダ装置１の周辺の静止物体の有無を検出し、静止物体の検出情報を出力する。
【０１４８】
具体的には、静止物体検出部２５は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて静止物体方位推定部２３から得られた電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）と所定の閾値との比較処理、又は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて静止物体方位推定部２３から得られた電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）に対して適応的な閾値判定処理（例えばＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate））を行う。
【０１４９】
静止物体検出部２５は、電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）が閾値以上であるとの判定では、閾値を超える電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を与える離散時刻ｋｓ，ドップラー周波数ｆｓｓΔθ，及び方位角θｕ（ｆｓｓ）を、静止物体の検出情報として出力する。
【０１５０】
なお、静止物体検出部２５は、数式（１８）に従って、離散時刻ｋｓを、レーダ装置１から静止物体までの距離Ｒｓ（ｋ）として算出しても良い。数式（１８）において、Ｔｗは送信周期Ｔｒにおける送信区間であり、Ｌは符号長であり、Ｃ０は光速度である。
【０１５１】
【数１８】
2015155883.tif 000020
【０１５２】
また、静止物体検出部２５は、数式（１９）に従って、ドップラー周波数ｆｓｓΔθを、レーダ装置１を基準とした静止物体の相対速度ｖｄｓ（ｆｓ）として算出しても良い。数式（１９）において、λは送信アンテナＴｘ−ａｎｔ１から送信されたレーダ送信信号の波長である。
【０１５３】
【数１９】
2015155883.tif 000021
【０１５４】
移動物体検出部２６は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて移動物体方位推定部２４から得られた電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を基に、レーダ装置１の周辺の移動物体の有無を検出し、移動物体の検出情報を出力する。
【０１５５】
具体的には、移動物体検出部２６は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて移動物体方位推定部２４から得られた電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）と所定の閾値との比較処理、又は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおいて移動物体方位推定部２４から得られた電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）に対して適応的な閾値判定処理（例えばＣＦＡＲ）を行う。
【０１５６】
移動物体検出部２６は、電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）が閾値以上との判定では、閾値を超える電力プロファイルＦｏｕｔ（ｋ，ｆｓ，θｕ，ｗ）を与える離散時刻ｋｍ，ドップラー周波数ｆｓｍΔθ，及び方位角θｕ（ｆｓｍ）を、移動物体の検出情報として出力する。
【０１５７】
なお、移動物体検出部２６は、数式（２０）に従って、離散時刻ｋｍを、レーダ装置１から移動物体までの距離Ｒｍ（ｋ）として算出しても良い。数式（２０）において、Ｔｗは送信周期Ｔｒにおける送信区間であり、Ｌは符号長であり、Ｃ０は光速度である。
【０１５８】
【数２０】
2015155883.tif 000022
【０１５９】
また、移動物体検出部２６は、数式（２１）に従って、ドップラー周波数ｆｓｍΔθを、レーダ装置１を基準とした移動物体の相対速度ｖｄｍ（ｆｓ）として算出しても良い。数式（２１）において、λは送信アンテナＴｘ−ａｎｔ１から送信されたレーダ送信信号の波長である。
【０１６０】
【数２１】
2015155883.tif 000023
【０１６１】
次に、本実施形態のレーダ装置１の効果について、図７（Ａ）−（Ｃ）及び図８を参照して説明する。図７（Ａ）は、レーダ装置１Ｌが設置された車両ＣＲと周辺の静止物体＃１，＃２及び移動物体＃３との位置関係を示す説明図である。なお、図７（Ａ）では、車両の左側レーダ設置角度基準ＬＨとアレーアンテナ包囲基準ＬＣとが一致している例を用いて説明する。
【０１６２】
図７（Ｂ）は、周辺の静止物体＃１，＃２及び移動物体＃３のドップラー周波数の検出結果を示す図である。図７（Ｃ）は、周辺の静止物体＃１，＃２及び移動物体＃３のドップラー周波数を方位角に変換した検出結果を示す図である。
【０１６３】
静止物体＃１，静止物体＃２，移動物体＃３は、例えば車両ＣＲの前方の左側方に設置されたレーダ装置１Ｌを基準にして、距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及び方位角θ１，θ２，θ３の位置に存在する。移動物体＃３は、レーダ装置１Ｌを基準として、速度ＶＴによってレンジ（距離）方向に遠ざかる方向に移動する。レーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲ（図１参照）は、開口面が車両ＣＲの左側面方向ＬＨと平行に設置される。従って、アレーアンテナＬＡＲの設置角度γが０である一例として示す。設置角度γは、これに限定されず、設置角度γ＞０あるいはγ＜０であっても良い。
【０１６４】
車両ＣＲは、図７（Ａ）に示すように、車両移動ベクトルＶＥにて走行し、車両移動ベクトルＶＥの車両ＣＲの前方方向成分がＶｓ［ｍ／ｓ］であり、車両移動ベクトルＶＥの車両ＣＲの回転方向成分がΨ［ｒａｄ／ｓ］である。静止物体＃１，静止物体＃２，移動物体＃３のドップラー周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、数式（２２），数式（２３），数式（２４）により示される。
【０１６５】
【数２２】
2015155883.tif 000024
【０１６６】
【数２３】
2015155883.tif 000025
【０１６７】
【数２４】
2015155883.tif 000026
【０１６８】
ここで、ドップラー周波数ｆｓΔθを方位角φ（ｆｓ）に変換するための数式（７）を用いることで、数式（２２）から（２４）により示されるドップラー周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、数式（２５）から（２７）のように変換される。
【０１６９】
【数２５】
2015155883.tif 000027
【０１７０】
【数２６】
2015155883.tif 000028
【０１７１】
【数２７】
2015155883.tif 000029
【０１７２】
数式（２５）及び数式（２６）は、静止物体＃１，＃２が、数式（７）によりドップラー周波数ｆｓから方位角φ（ｆｓ）へ変換され、静止物体＃１，＃２のドップラー周波数が静止物体＃１，＃２のそれぞれの物体が存在する方位角θ１、θ２に変換されることを示す（図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）参照）。
【０１７３】
一方、数式（２７）は、移動物体＃３が、数式（７）によりドップラー周波数ｆｓから方位角φ（ｆｓ）へ変換されるが、物体のレンジ方向の移動速度ＶＴが含まれるため、移動物体＃３のドップラー周波数から方位角に変換した方位φ（Ｆ３）は、移動物体＃３の方位角θ３には一致しないことを示す（図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）参照において、）。
【０１７４】
以上により、静止物体の方位角は、車両移動ベクトルＶＥが誤差なく検出されることで、ドップラー周波数−方位変換部２２におけるドップラー周波数から方位角への変換により算出できる。しかし、実際には車両移動ベクトルＶＥは、車速ベクトル推定値Ｖｓに起因する誤差成分を含む。このため、本実施形態のレーダ装置１における静止物体方位推定部２３は、ドップラー周波数ｆｓΔθに応じて、推定された車両移動ベクトルＶＥを基に、静止物体の方位角の推定範囲（測定範囲）を定めて静止物体の方位角を推定する。
【０１７５】
すなわち、静止物体方位推定部２３における方位角θｕ（ｆｓ）の推定範囲は、ドップラー周波数ｆｓに対し、φ（ｆｓ）−ＢＷ≦θｕ（ｆｓ）≦φ（ｆｓ）＋ＢＷの範囲において静止物体の方位角を推定する。これにより、静止物体方位推定部２３は、誤差成分を含む車両移動ベクトルＶＥに対して、車両移動状況推定部２１が算出する車速ベクトル推定値に含まれる誤差を考慮して方位角推定範囲ＢＷを設定することで、静止物体の方位角を推定できる。
【０１７６】
なお、方位角推定範囲ＢＷは、一定値でも良いし、車両ＣＲの速度（例えば高速又は低速）による誤差に応じて可変でも良い。
【０１７７】
一方、レンジ（距離）方向に移動する移動物体の方位角は、ドップラー周波数−方位変換部２２におけるドップラー周波数から方位角への変換した方位とは異なる方位となる性質を有することから、移動物体方位推定部２４は、ドップラー周波数ｆｓΔθに応じて、静止物体の方位角の推定範囲（測定範囲）を除く推定範囲、即ち、静止物体が存在しない方位角の範囲に限定して移動物体の方位角を推定できる。移動物体方位推定部２４における方位角θｕ（ｆｓ）の推定範囲は、ドップラー周波数ｆｓに対し、θｍｉｎ≦θｕ（ｆｓ）＜φ（ｆｓ）−ＢＷ、及びφ（ｆｓ）＋ＢＷ≦θｕ（ｆｓ）≦θｍａｘである。
【０１７８】
また、静止物体検出部２５は、車両ＣＲの車速ベクトル推定値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ψ［ｒａｄ／ｓ］）を基に、静止物体方位推定部２３が用いる静止物体の方位角の推定範囲において静止物体の方位角を算出できるので、レーダ装置１のアレーアンテナが受信した反射波信号のサイドローブ及びグレーティングローブによる誤推定を回避できる。
【０１７９】
即ち、静止物体検出部２５は、静止物体方位推定部２３が用いる静止物体の方位角の推定範囲として、アレーアンテナが受信した反射波信号のメインローブ内に対応する方位角の範囲を用いるので、反射波信号のサイドローブ及びグレーティングローブが現れる方位角の範囲を除くことができ、反射波信号のサイドローブ及びグレーティングローブによる誤推定を回避できる。
【０１８０】
また、レーダ装置１は、静止物体及び移動物体の方位角の推定において、従来のサイドローブを抑圧するための高分解能方位角推定アルゴリズム（例えばＣａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ法）及び反射波信号の振幅の重み付け演算を用いないので、レーダ受信部Ｒｘにおける信号処理の処理量を低減でき、更に、レーダ装置１における静止物体及び移動物体の方位角の推定における空間的な分解の低下を抑制できる。
【０１８１】
また、レーダ装置１は、移動物体方位推定部２４が用いる移動物体の方位角の推定範囲として、静止物体方位推定部２３が用いる方位角の推定範囲を除く範囲を用いるので、レーダ装置１のレンジ（距離）方向に移動する移動物体を検出でき、静止物体及び移動物体の分離検出精度を向上できる。
【０１８２】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態の変形例（以下、「本変形例」という）では、レーダ送信部ＴｘＡにおいて周波数変調されたレーダ送信信号（例えばＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）のチャープパルス）を送信するレーダ装置１Ａについて、図９及び図１０を参照して説明する。
【０１８３】
図９は、第１の実施形態の変形例のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図である。図１０（Ａ）は、周波数変調送信信号と送信周期との関係を示す図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す周波数変調送信信号が静止物体又は移動物体により反射された反射波受信信号を示す図である。本実施形態のレーダ装置１Ａでは、第１の実施形態のレーダ装置１の内容と重複する説明は簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。
【０１８４】
図９に示すレーダ装置１Ａは、基準信号生成部Ｌｏ、レーダ送信部ＴｘＡ及びレーダ受信部ＲｘＡを含む。レーダ送信部ＴｘＡは、変調信号発生器３１及びＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）３２を含む送信信号生成部２Ａと、周波数変換部８、増幅器９及び送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１が接続された方向性結合器３３を含む送信無線部３Ａと、を有する。
【０１８５】
レーダ受信部ＲｘＡのアンテナ系統処理部Ｄ１は、１個の受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が接続された遅延時間測定部１２Ａ、及びドップラー周波数解析部２０Ａを有する。遅延時間測定部１２Ａは、ミキサ部４１、フィルタ部の一例としてのＬＰＦ４２、Ａ／Ｄ変換部１６及びＦＦＴ部４３を有する。
【０１８６】
次に、レーダ送信部ＴｘＡの各部の動作を詳細に説明する。
【０１８７】
変調信号発生器３１は、のこぎり歯形状の変調信号（図１０（Ａ）参照）を送信周期Ｔｃｈｉｒｐ毎に発生させてＶＣＯ３２に出力する。
【０１８８】
ＶＣＯ３２は、変調信号発生器３１が生成した変調信号を周波数変調することによりしてレーダ送信信号を生成し、周波数変換部８に出力する。
【０１８９】
方向性結合器３３は、増幅器９において電力が増幅されたレーダ送信信号の一部をレーダ受信部ＲｘＡの遅延時間測定部１２Ａのミキサ部４１に出力し、残りのレーダ送信信号を送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１から送信する。
【０１９０】
次に、レーダ受信部ＲｘＡの各部の動作を詳細に説明する。
【０１９１】
遅延時間測定部１２Ａでは、ミキサ部４１は、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１が受信した反射波信号と、方向性結合器３３が出力したレーダ送信信号とをミキシングしてＬＰＦ４２を通過させることで、反射波信号とレーダ送信信号との相関を演算し、反射波信号の受信遅延時間（到来遅延時間）に応じたビート周波数が含まれる相関信号（図１０（Ｂ）参照）を、Ａ／Ｄ変換部１６に出力する。
【０１９２】
遅延時間測定部１２Ａでは、ＦＦＴ部４３は、送信周期Ｔｃｈｉｒｐ毎にＡ／Ｄ変換部１６から得られる相関信号の離散サンプル値をＮｄａｔａ個用いて、ＦＦＴ処理することで、相関信号の周波数スペクトラム応答（コヒーレント加算結果）ＣＩ＿ｃｈｉｒｐ（ｆｂ，ｍ）を得る。相関信号の周波数スペクトラム応答（コヒーレント加算結果）ＣＩ＿ｃｈｉｒｐ（ｆｂ，ｍ）は、相関信号に含まれる反射波信号の受信遅延時間（到来遅延時間）に応じたビート周波数成分を検出できる。
【０１９３】
つまり、ＦＦＴ部４３は、ミキサ部４１及びＬＰＦ４２によって相関演算された相関信号に対して、ＦＦＴ処理することで、ビート周波数成分ｆｂに対応付けられる受信遅延時間（到来遅延時間）情報を含む相関信号を出力する。ここで、ｍは送信周期Ｔｃｈｉｒｐの序数を示し、ｆｂはＦＦＴ部４６におけるＦＦＴ（高速フーリエ変換）の周波数ビンの番号を示し、ｆｂは１からＮｄａｔａ／２までである。
【０１９４】
ドップラー周波数解析部２０Ａは、２Ｎｆ個の異なるドップラー周波数ｆｓΔθに応じた位相変動ε（ｆｓ）（数式（２８）参照）を補正係数として用いて、ビート周波数ｆｂ毎に得られたＦＦＴ部４３のＮｃ個の出力としての周波数スペクトラム応答（コヒーレント加算結果）ＣＩ＿ｃｈｉｒｐ（ｆｂ，Ｎｃ（ｗ−１）＋１）からＣＩ＿ｃｈｉｒｐ（ｆｂ，Ｎｃ×ｗ）までを単位として、コヒーレント加算する（数式（２９）参照）。ドップラー周波数解析部２０Ａは、コヒーレント加算回数Ｎｃ回のコヒーレント加算結果を、静止物体方位推定部２３及び移動物体方位推定部２４に出力する。
【０１９５】
【数２８】
2015155883.tif 000030
【０１９６】
【数２９】
2015155883.tif 000031
【０１９７】
ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｆｂ，ｆｓ，ｗ）は、ドップラー周波数解析部２０Ａの第ｗ番目の出力を表し、第Ｎａｎｔ番目のアンテナ系統処理部のビート周波数ｆｂ毎のドップラー周波数ｆｓΔθに応じたコヒーレント加算結果を表す。ｋは１から（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）までである。ｆｓは、０を含み、−Ｎｆ＋１からＮｆまでである。ｊは虚数単位である。Δθは位相回転単位（所定値）である。
【０１９８】
これにより、各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４は、数式（２９）の演算により、送信周期ＴｃｈｉｒｐのＮｃ回の期間（Ｔｃｈｉｒｐ×Ｎｃ）毎に、ビート周波数ｆｂ毎の２Ｎｆ個のドップラー周波数ｆｓΔθに応じたコヒーレント加算結果であるＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｆｂ，−Ｎｆ＋１，ｗ）からＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｆｂ，Ｎｆ，ｗ）までを得る。
【０１９９】
各アンテナ系統処理部Ｄ１−Ｄ４の後段の静止物体方位推定部２３、移動物体方位推定部２４、静止物体検出部２５及び移動物体検出部２６の各動作は、離散時刻ｋをビート周波数ｆｂに置き換えた動作となる。
【０２００】
これにより、本変形例のレーダ装置１Ａは、レーダ送信部ＴｘＡにおいて周波数変調されたレーダ送信信号（例えばチャープパルス）を用いた送信でも、上述した第１の実施形態のレーダ装置１と同様の効果が得られる。
【０２０１】
以上、図面を参照して各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本開示は、受信アレーアンテナを用いた物体の方位角の推定において、方位角方向に生じるサイドローブ及びグレーティングローブによる誤推定を抑制し、物体の検出精度を向上させるレーダ装置として有用である。
【符号の説明】
【０２０３】
１，１Ｌ，１Ｒ    レーダ装置
２，２ｒ    送信信号生成部
３，３Ａ    送信無線部
４    符号生成部
５    変調部
６，４２    ＬＰＦ
７    Ｄ／Ａ変換部
８，１４    周波数変換部
９，１３    増幅器
１２，１２Ａ    遅延時間測定部
１５    直交検波部
１６，１７    Ａ／Ｄ変換部
１８    相関演算部
１９    コヒーレント加算部
２０，２０Ａ    ドップラー周波数解析部
２１    車両移動状況推定部
２２    ドップラー周波数−方位変換部
２３    静止物体方位推定部
２４    移動物体方位推定部
２５    静止物体検出部
２６    移動物体検出部
３１    変調信号発生器
３２    ＶＣＯ
３３    方向性結合器
４１    ミキサ部
４３    ＦＦＴ部
＃１，＃２    静止物体
＃３    移動物体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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