(57)【要約】【課題】アレーアンテナを構成する受信アンテナ間の振幅及び位相の偏差の経時変化あるいは経年変化による方向推定性能の劣化を抑制する。【解決手段】レーダ受信部の各アンテナ系統処理部は、反射波信号とレーダ送信信号との相関演算により、反射波信号の到来遅延毎及びドップラー周波数毎のアレー相関信号を生成する。静止物体候補抽出部は、複数のアンテナ系統処理部の出力と、移動体の側面方向に存在する静止物体からの反射波信号のドップラー周波数とを基に、移動体の側面方向に存在する静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する。基準信号検出部は、静止物体候補抽出部の出力のうち一致度が高いアレー相関信号を用いて、移動体の側面方向の基準信号を出力する。補正値算出部は、基準信号検出部の出力を用いて、アレーアンテナを構成する受信アンテナ間の偏差を補正する補正値を算出する。【選択図】図３
2015179061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたレーダ装置であって、
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毎及びドップラー周波数毎のアレー相関信号を生成する複数のアンテナ系統処理部と、
前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記移動体の側面方向に存在する静止物体からの反射波信号のドップラー周波数とを基に、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する静止物体候補抽出部と、
前記車両の側面方向に存在する静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号の相関性を基に、前記側面方向に静止物体の存在を示す基準信号を出力する基準信号検出部と、
前記基準信号及び前記車両に設置されるレーダ設置角度情報を用いて、前記複数の受信アンテナ間の偏差の補正値を算出する補正値算出部と、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、
前記静止物体候補抽出部は、
前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記車両の側面方向に存在する静止物体からの反射波信号のドップラー周波数が０となる反射波信号とを用いて、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する、
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、
前記レーダ受信部は、
前記複数のアンテナ系統処理部の出力と前記複数の受信アンテナ間の偏差の補正値とを用いて、前記反射波信号の方位を算出する方位推定部、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、
前記方位推定部は、
前記補正相関信号を含む所定の評価関数値の最大値を基に、前記静止物体又は移動物体により反射された反射波信号の到来方向を推定する、
レーダ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記方位推定部は、
前記補正相関信号を含む所定の評価関数値の最大値を基に、前記レーダ装置から前記静止物体又は前記移動物体までの距離を算出する、
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、
前記車両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７】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
所定回数の送信周期毎に、前記レーダ送信信号の主ビーム方向を切り換える送信ビーム制御部、を更に備え、
前記レーダ送信部は、
前記主ビーム方向が切り換えられた前記レーダ送信信号を送信し、
前記静止物体候補抽出部は、
前記レーダ送信信号の主ビーム方向が前記移動体の側面方向である場合に、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する、
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、
所定個の異なるドップラー周波数に応じた位相変動を補正して、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コヒーレント加算結果をコヒーレント加算する第２のコヒーレント加算部と、を有する、
レーダ装置。
【請求項９】
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、
送信周期毎に、送信符号を周波数変調させ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され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のミキシングした信号を出力するミキサ部と、
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、
所定個の異なるドップラー周波数に応じた位相変動を補正して、前記周波数領域に変換された信号を、周波数成分毎にコヒーレント加算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１０】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記静止物体候補抽出部は、
前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記車両の前後方向に存在する前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出し、
前記基準信号検出部は、
前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号の相関性を基に、前記車両の前後方向の基準信号を出力し、
前記補正値算出部は、
前記基準信号と前記移動装置に設置されるレーダ設置角度情報を用いて、前記レーダ設置角度情報に含まれる設置角度の誤差を推定し、前記設置角度の誤差を用いて、前記複数の受信アンテナ間の偏差の補正値を算出する、
レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）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、アレーアンテナを構成する複数の受信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基にして、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】
アレーアンテナを用いて物体の反射波信号の到来方向を推定するためには、受信アンテナ系統を構成するアンテナ素子、高周波信号を扱うＲＦ（Radio Frequency）回路、及びベースバンド信号を扱うアナログベースバンド回路において生じる受信アンテナ系統間の振幅及び位相の偏差を補正（以下、受信アレー補正と呼ぶ）する必要がある。受信アレー補正の先行技術として、例えば特許文献１に示すＤＢＦレーダ装置が知られている。
【０００４】
特許文献１に示すＤＢＦ（Digital Beam Forming）レーダ装置は、デジタル受信信号について、基準素子アンテナと他の素子アンテナとの位相差を検出し、位相差のうち基準素子アンテナを含むグループに属する他の素子アンテナの検出位相差を基準として、他のグループに属する素子アンテナの位相差を推定する。また、ＤＢＦレーダ装置は、他のグループに属する素子アンテナ毎に推定位相差と検出位相差とを比較して位相補正値を算出し、位相補正値を用いてデジタル受信信号の位相を補正する。これにより、ＤＢＦレーダ装置は、低雑音増幅器の温度変化又は経年変化による位相の遅れ或いは進みを相殺するための位相補正値を素子アンテナ別に算出でき、物体の反射波信号の到来方向推定の精度劣化を抑制でき、ターゲットの方向推定性能の劣化を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６６０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１におけるＤＢＦレーダ装置は、位相補正値を算出するための基準となる位相差は、到来方向が未知である物体の反射を用いて基準素子アンテナと他の素子アンテナとの位相差を検出し、位相差のうち基準素子アンテナを含むグループに属する他の素子アンテナの検出位相差を基準としている。ここで、受信アンテナの偏差が含まれた位相差を検出するため、物体の反射波信号の到来方向に起因する位相差を、精度よく検出することが困難であるという課題を有する。
【０００７】
このため、受信アレー補正に用いる位相の偏差の検出に誤差が含まれ、その結果、ターゲットの到来方向推定に検出誤差に応じた誤差が混入する。
【０００８】
本開示は、上述した従来の課題を解決するために、移動体の側面方向に静止して存在する物体により反射された反射波信号を、ドップラー周波数の偏移を基に検出し、静止ターゲットの到来方向を基に受信アレー補正を行うことで、アレーアンテナを構成する各受信アンテナ間の振幅及び位相の偏差の補正精度の劣化を抑制す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、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アレー相関信号を生成する複数のアンテナ系統処理部と、前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記移動体の側面方向に存在する前記静止物体からの前記反射波信号のドップラー周波数偏移とを基に、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する静止物体候補抽出部と、前記静止物体候補抽出部の出力のうち一致度が高いアレー相関信号を用いて、前記移動体の側面方向の基準信号を出力する基準信号検出部と、前記基準信号検出部の出力を用いて、前記移動体の側面方向の方向ベクトルの補正値を算出する補正値算出部と、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、移動体の側面方向に静止して存在する物体により反射された反射波信号を、ドップラー周波数の偏移を基に検出し、静止物体の到来方向を基に受信アレー補正を行うことで、物体の反射波信号の到来方向推定の精度劣化を抑制でき、これにより、ターゲットの方向推定性能の劣化を抑制できる。
【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天頂から示す説明図
【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】第２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８】第３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９】（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９（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
【図１０】第４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１１】第４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
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（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天頂から示す説明図である。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の後方よりの側方に２つのレーダ装置が設置されても良い。
【００１４】
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γは、車両ＣＲの左側面方向ＬＨを左側方レーダ設置角度基準としたレーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲの開口面の垂直方向ＬＣの角度である。なお、レーダ装置１ＬのアレーアンテナＬＡＲの設置角度γは、車両ＣＲの左側面方向ＬＨを基準（０[rad]）として、時計回り方向を正方向（γ＞０）とする。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（θ＝０[rad]）とし、時計回り方向を正方向とする。
【００１５】
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の開口面の垂直方向ＬＣとは、例えば、アレーアンテナＬＡＲが平面的に基板上に配置されているため、基板に対して垂直方向である。
【００１６】
レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの設置角度γは、車両ＣＲの右側面方向ＲＨを右側方レーダ設置角度基準としたレーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの開口面の垂直方向ＲＣの角度である。なお、レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの設置角度γは、車両ＣＲの右側面方向ＲＨを基準（０[rad]）として、時計回り方向を正方向（γ＞０）とする。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（θ＝０[rad]）とし、時計回り方向を正方向とする。
【００１７】
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の垂直方向である。また、レーダ装置１ＲのアレーアンテナＲＡＲの開口面の垂直方向ＲＣとは、例えば、アレーアンテナＲＡＲが平面的に基板上に配置されているため、基板に対して垂直方向である。
【００１８】
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。
【００１９】
また、以下の説明において、レーダ装置１Ｌ，１Ｒ（レーダ装置１）の方位角の検出範囲が、θｍｉｎ≦θｕ≦θｍａｘであるため、車両ＣＲの左側面方向ＲＨ又は右側面方向ＬＨ（θｕ＝−γ）が含まれる。即ち、車両ＣＲの左側方に設置されたレーダ装置１Ｌの方位角の検出範囲には左側面方向ＬＨ（θｕ＝−γ）が含まれ、車両ＣＲの右側方に設置されたレーダ装置１Ｒの方位角の検出範囲には右側面方向ＲＨ（θｕ＝−γ）が含まれる。言い換えると、レーダ装置１の方位角の検出範囲には、θｍｉｎ≦−γ≦θｍａｘが含まれる。なお、γは、右側面方向が基準であるため、γ＜０となり、方位は右側面方向の受信アレー方位基準θが基準であるため、−γ＞０となり、右側面方向ＲＨにおいてもθｕ＝−γとなる。
【００２０】
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〜図６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。
【００２１】
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。
【００２２】
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（以後、静止物体または静止ターゲット，移動物体または移動ターゲットとも記載する）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に対する移動物体の相対速度ｖｄ（ｆｓ）を推定する。
【００２３】
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でも良い。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。
【００２４】
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。
【００２５】
図２に示すレーダ装置１は、基準信号生成部Ｌｏと、レーダ送信部Ｔｘと、レーダ受信部Ｒｘとを含む。レーダ送信部Ｔｘは、送信信号生成部２と、送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１が接続された送信高周波部３とを有する。
【００２６】
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、基準信号としての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。
【００２７】
レーダ受信部Ｒｘは、例えば４系統のアンテナ系統処理部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４と、側面方向物体候補抽出部２２と、側面方向基準信号検出部２３と、アレー補正値算出部２４とを含む。図２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系統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個に限定されず、受信した反射波信号を選択することで、２系統以上のアンテナ系統処理部を用いた構成でも良い。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。
【００２８】
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１２と、ドップラー周波数解析部２０とを有する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
送信信号生成部２が生成したベースバンドの送信信号は、例えば、図４（Ａ）に示す符号化パルスでも良く、あるいは図９（Ａ）に示す周波数変調を施した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。
【００３２】
送信高周波部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）のレーダ送信信号を生成する。
【００３３】
送信アンテナＴｘ−ａｎｔ１は、送信高周波部３が生成したレーダ送信信号を空間に放射する。
【００３４】
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。
【００３５】
遅延時間測定部１２は、送信周期毎に、受信アンテナＲｘ＿ａｎｔが受信した受信信号と送信信号との相関を演算し、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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ε（ｆｓ）をそれぞれ乗算し、コヒーレント加算処理（振幅及び位相成分を含めた加算処理）し、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。
【００３８】
なお、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の多寡を判断できる。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ε（ｆｓ）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、予め保持している係数である。
【００３９】
ここで、ｆｓ＝−Ｎｆ＋１，…，０，…，Ｎｆ−１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の範囲を調整するためのパラメータであり、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。
【００４０】
側面方向物体候補抽出部２２は、車両ＣＲの車速ベクトル検出値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ｖｂ［ｍ／ｓ］）（後述参照）を用いて車両ＣＲが直進しているか否かを判定する。側面方向物体候補抽出部２２は、車両ＣＲが直進しているとの判定によって、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの第ｗ番目の出力により構成される、離散的な遅延時間ｋ毎、ドップラー周波数ｆｓΔθ毎の相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）から、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体の候補に対応する相関ベクトル（以下、「受信アレー応答群」という）ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）を抽出する。ｋ＿ｓｔａｔｉｃについては後述する。ここで、ｗは１以上の整数であり、送信周期あるいは送信周期の整数倍の繰り返し回数を表す。ｋは、離散的な遅延時間を示すインデックスであり、所定範囲の整数値を取る。
【００４１】
側面方向基準信号検出部２３は、側面方向物体候補抽出部２２により抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群内の一致性、或いは複数回にわたり抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群間の一致性を、後述する所定の演算処理によって検出する。側面方向基準信号検出部２３は、一致性が高い受信アレー応答群を、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体からの反射波とみなし、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆとして、つまり、図１の車両ＣＲの右側面方向ＲＨ、または、車両ＣＲの左側面方向ＬＨに静止物体が存在し、その受信アレー応答群が車両ＣＲの右側面方向ＲＨ、または、左側面方向ＬＨから到来した反射波の受信アレー応答として利用できることを示す信号として、アレー補正値算出部２４に出力する。
【００４２】
アレー補正値算出部２４は、後述する方向ベクトルａ（θ）を保持し、列ベクトルにより示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆの要素ｈ＿ｒｅｆ［ｎｎ］の複素共役と、車両ＣＲの側面方向において検出される−γ［ｒａｄ］における方向ベクトルａ（−γ）の要素ａ（−γ）［ｎｎ］とを乗算したアレー補正値ｈ＿ｃａｌ［ｎｎ］を算出する。ここで、ｎｎ＝１，…，Ｎａである。Ｎａはレーダ受信部Ｒｘにおけるアンテナ系統処理部の個数である。
【００４３】
次に、レーダ送信部Ｔｘの各部の構成について、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と、送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１が接続された送信高周波部３とを有する。
【００４４】
送信信号生成部２は、符号生成部４と、変調部５と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６と、Ｄ／Ａ（Digital Analog）変換部７とを有する。図３において、ＬＰＦ６の出力はＤ／Ａ変換部７に入力される。なお、ＬＰＦ６は送信信号生成部２の外部に設けられても良く、例えば、図３において、ＬＰＦ６を省略して、送信信号生成部２と高周波変換部３との間に配置してもよい。送信高周波部３は、周波数変換部８と、増幅器９とを含む。
【００４５】
ここで、送信信号生成部２において、符号化パルスを用いたレーダ送信信号について説明する。
【００４６】
送信信号生成部２は、図４（Ａ）では、レーダ送信信号として符号化パルスを出力する。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（＞０）である。Ｌ（整数）は符号系列Ｃｎの符号長を表す。
【００４７】
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において、レーダ送信信号を生成する。レーダ送信信号は、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し、残りの無信号区間（Ｔｒ−Ｔｗ）［秒］は無信号区間が含まれる。送信周期Ｔｒに含まれる無信号区間（Ｔｒ−Ｔｗ）［秒］ではＮｕ［個］のサンプルが含まれる。
【００４８】
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レーダ送信信号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＝０）とした離散時刻であり、ｋは０から（Ｎｒ＋Ｎｕ）−１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。
【００４９】
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）。
【００５０】
【数１】
2015179061.tif 000003
【００５１】
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。
【００５２】
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、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、所定の送信符号Ｐｎ，Ｑｎを生成して変調部５に出力する。
【００５３】
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の送信信号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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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高周波部３に出力する。
【００５７】
送信高周波部３は、基準信号生成部Ｌｏが生成したリファレンス信号を基に、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と送信高周波部３とそれぞれ異なる倍数に逓倍した信号でも良いし、同一の倍数に逓倍した信号でも良い。送信高周波部３の各部は、送信基準信号に基づいて動作する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
送信アンテナＡｎｔ−Ｔｘは、送信高周波部３が生成したレーダ送信信号を空間に放射する。
【００６１】
なお、送信高周波部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。送信高周波部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高周波部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、送信高周波部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。
【００６２】
なお、送信信号生成部２は、符号生成部４、変調部５及びＬＰＦ６を有さず、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）。
【００６３】
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と、Ｄ／Ａ変換部７とを有する。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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３では４本）に応じて設けられたアンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４（図３において、４系統のアンテナ系統処理部を示しているため、以下では、Ｄ１〜Ｄ４と記載するがこれに限定されない。）と、移動状況検出部２１と、側面方向物体候補抽出部２２と、側面方向基準信号検出部２３と、アレー補正値算出部２４と、方位推定部２５とを有する。
【００６７】
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と、ドップラー周波数解析部２０とを有する。遅延時間測定部１２は、増幅器１３と、周波数変換部１４と、直交検波部１５と、２個のＡ／Ｄ変換部１６，１７と、相関演算部１８と、コヒーレント加算部１９とを含む。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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
遅延時間測定部１２は、送信高周波部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基に、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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、高周波のレーダ受信信号をベースバンドにダウンコンバートし、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。
【００７３】
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し、同相信号（In-phase signal）及び直交信号（Quadrate signal）を含む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。
【００７４】
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。
【００７５】
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）あたりＮｓ［個］をサンプリングする。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パルスあたりのオーバーサンプル数はＮｓとなる。
【００７６】
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パルスあたりのオーバーサンプル数はＮｓである。
【００７７】
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）として示す。
【００７８】
【数２】
2015179061.tif 000004
【００７９】
図５の第１段は、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段における離散時刻ｋ＝０、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−１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＝０〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏ−１において周期的に動作する。
【００８０】
図５の第２段は、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）−１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。
【００８１】
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〜Ｌの整数であり、Ｌは符号系列Ｃｎの符号長を表す。
【００８２】
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。
【００８３】
具体的には、相関演算部１８は、図５の第２段に示す各送信周期Ｔｒ、即ち、各離散時刻ｋ＝０〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏ−１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。
【００８４】
【数３】
2015179061.tif 000005
【００８５】
図５の第２段では、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が受信された一例が示されている。図５の第３段では、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が受信された一例が示されている。遅延時間τ１及びτ２は、それぞれ数式（４）及び数式（５）によって示される離散時刻である。
【００８６】
【数４】
2015179061.tif 000006
【００８７】
【数５】
2015179061.tif 000007
【００８８】
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の演算量及び演算結果を一時的に記憶するバッファ量を低減できるので、遅延時間測定部１２の演算量及びバッファ量を削減でき、レーダ受信部Ｒｘの消費電力量あるいは回路規模を低減できる。
【００８９】
なお、レーダ装置１の相関演算部１８は、離散時刻ｋ＝Ｎｓ（Ｌ＋１）〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏ−ＮｓＬの範囲に限定したスライディング相関値ＡＣ（ｋ，ｍ）を演算してもよい。これにより、相関演算部１８の演算量及び結果を一時的に記憶するバッファ量を低減できる効果に加え、レーダ装置１は、レーダ送信信号がレーダ受信部Ｒｘに送受アンテナの結合あるいは送受回路内において結合して回り込んだとしても、上記のように離散時刻ｋの範囲を、ｋ＝Ｎｓ（Ｌ＋１）〜Ｎｓ（Ｎｒ＋Ｎｕ）／Ｎｏ−ＮｓＬに限定でき、回り込みによる影響を排除して測定できる。
【００９０】
また、上記のように測定レンジ（離散時刻ｋの範囲）を限定する場合、コヒーレント加算部１９、ドップラー周波数解析部２０、側面方向物体候補抽出部２２、側面方向基準信号検出部２３、アレー補正値算出部２４及び方位推定部２５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、及び、演算結果を一時的に記憶するバッファ量を削減でき、レーダ受信部Ｒｘにおける消費電力あるいは回路規模を一層低減できる。
【００９１】
第１の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）を用いて、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（振幅成分及び位相成分を含めた加算）する。
【００９２】
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毎に加算し、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示す。
【００９３】
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に置き換えできる。
【００９４】
【数６】
2015179061.tif 000008
【００９５】
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ける位相を含む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。
【００９６】
なお、理想的な加算利得を得るためには、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）の位相成分がある程度の同じ範囲に揃う必要がある。つまり、静止物体及び移動物体は、車両ＣＲに対しては移動しているため、移動に伴う位相変動が生じる。このため、加算回数Ｎｐは、物体の想定最大移動速度、及び、物体検出における車両ＣＲの想定最大移動速度を基にした設定が好ましい。
【００９７】
車両ＣＲに対する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。
【００９８】
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。
【００９９】
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を省略した構成でも、本実施形態のレーダ装置１の効果が得られる。
【０１００】
なお、コヒーレント加算部１９を省略した構成での動作は、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。
【０１０１】
第２の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に応じた位相変動を、補正係数ε（ｆｓ）（数式（７）参照）として用い、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）〜ＣＩ（ｋ，Ｎｃ×ｗ）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ε（ｆｓ）を、ドップラー周波数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基に、受信信号に含まれるドップラー周波数成分の多寡を検出できる。
【０１０２】
ドップラー周波数解析部２０は、上記の演算により得られるコヒーレント加算回数Ｎｃ回のコヒーレント加算結果を、側面方向物体候補抽出部２２及び方位推定部２５に出力する。ここで、Δθは、検出されるドップラー周波数の範囲を調整するためのパラメータであり、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。
【０１０３】
【数７】
2015179061.tif 000009
【０１０４】
【数８】
2015179061.tif 000010
【０１０５】
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示す。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を示す。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側面方向物体候補抽出部２２及び方位推定部２５に出力する。
【０１０６】
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〜Ｎａ（定数）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る位相変動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に応じたキャンセル量を示す。ｑは、１〜Ｎｃの１以上の整数であり、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示す。
【０１０７】
ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｗ）は、ドップラー周波数解析部２０の第ｗ番目の出力を示し、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示す。ｋは０〜（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）−１である。ｆｓは、−Ｎｆ＋１，〜，０，〜，Ｎｆである。ｊは虚数単位である。
【０１０８】
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であるＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，−Ｎｆ＋１，ｗ）〜ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，Ｎｆ，ｗ）を出力する。
【０１０９】
なお、Ｎｆ≧Ｎｃでは、Ｎｆを２のべき乗の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。ｑＮｃとなる領域では、ＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋ｑ）＝０となるゼロ埋め処理を施す。また、Ｎｆ＜Ｎｃでは、Ｎｃを２のべき乗の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。
【０１１０】
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、ｆｓ＝−Ｎｆ＋１，〜，０，〜Ｎｆに対応する係数ｅｘｐ［−ｊｑ２πｆｓＴｒＮｐ］を生成してから逐次的に演算しても良い。ここで、ｑ＝１〜Ｎｃである。
【０１１１】
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）〜ＦＴ＿ＣＩＮａ（ｋ，ｆｓ，ｗ）は、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）として（数式（９）参照）、側面方向物体候補抽出部２２及び方位推定部２５に入力される。
【０１１２】
【数９】
2015179061.tif 000011
【０１１３】
なお、数式（９）に示す相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）以外にも、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）が、側面方向物体候補抽出部２２及び方位推定部２５に入力されても良い（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。なお、数式（１０）は、アンテナ系統処理部Ｄ１を基準とした相関ベクトルを表しているが、これに限定されない。
【０１１４】
【数１０】
2015179061.tif 000012
【０１１５】
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、車速ベクトル検出値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ｖｂ［ｍ／ｓ］）を算出して側面方向物体候補抽出部２２に出力する。Ｖｓは車両ＣＲの前方方向の速度成分であり、Ｖｂは車両ＣＲの側面方向の速度成分である。なお、車両ＣＲに取り付けられた車両センサの出力値を用いて車速ベクトル検出値（Ｖｓ，Ｖｂ）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。
【０１１６】
（参考特許文献１）特開２００４−１７７２８９号公報
【０１１７】
静止物体候補抽出部の一例としての側面方向物体候補抽出部２２は、移動状況検出部２１により算出された車両ＣＲの車速ベクトル検出値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ｖｂ［ｍ／ｓ］）を用いて、車両ＣＲが直進しているか否かを判定する。例えば、側面方向物体候補抽出部２２は、車両ＣＲの前方方向の速度成分Ｖｓが所定値以上であり、車両ＣＲの側面方向の速度成分Ｖｂがゼロ或いは無視できる程度に小さい場合には、車両ＣＲが直進していると判定する。
【０１１８】
さらに、側面方向物体候補抽出部２２は、車両ＣＲが直進しているとの判定によって、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力により構成される相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）（数式（９）又は（１０）参照）のうち、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体（例えばガードレール、標識、樹木。以下同様。）の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）を抽出して側面方向基準信号検出部２３に出力する。
【０１１９】
より具体的には、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号のドップラー周波数がゼロ（０）となる性質を基に、側面方向物体候補抽出部２２は、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおける各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４の出力（相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ））のうち、ドップラー周波数ｆｓΔθのインデックス（ｆｓ）がゼロ（０）となる相関ベクトルｈ（ｋ，０，ｗ）のノルム（ｎｏｒｍ）が、所定値Ｌｅｖ＿ｓｔａｔｉｃより大きい相関ベクトルを、静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）として抽出する（数式（１１）参照）。
【０１２０】
なお、側面方向物体候補抽出部２２は、複数走行レーン分以上となる所定距離に存在する物標を用いて、静止物体の候補を抽出してもよい。これにより、隣接する走行レーンにおいて走行する車両の移動成分が、レーダ装置を搭載した車両の移動成分を打ち消す場合に、隣接する走行レーンにおいて走行する車両を静止物体の候補として誤抽出することを防止できる。
【０１２１】
すなわち、ｋ＿ｓｔａｔｉｃは、０，…，（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏ−１のうち、数式（１１）を満たす離散時刻を示す。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。
【０１２２】
なお、数式（１１）に示す相関ベクトルのノルムの代わりに、相関ベクトルのノルムの自乗あるいは、相関ベクトルの所定の要素の振幅あるいは自乗値を用いてもよい。
【０１２３】
【数１１】
2015179061.tif 000013
【０１２４】
ここで、車両ＣＲが直進している場合に、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号のドップラー周波数はゼロ（０）となり、更に、各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４により検出される方位は−γ［ｒａｄ］となる。一方、車両ＣＲが直進している場合に、例えば、反射波信号のドップラー周波数がゼロ（０）であっても、車両ＣＲの側面方向（方位−γ［ｒａｄ］）以外に存在する移動物体の移動ベクトル成分が、車両ＣＲの移動によって発生する移動成分を打ち消すために、結果的に反射波信号のドップラー周波数の偏移がゼロ（０）となる。このため、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号と、移動物体により反射された反射波信号とを区別する必要がある。
【０１２５】
そこで、基準信号検出部の一例としての側面方向基準信号検出部２３は、側面方向物体候補抽出部２２により抽出された側面方向（左側面では方位−γ［ｒａｄ］）の静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）内の一致性、或いは複数回にわたり側面方向物体候補抽出部２２により抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）間の一致性を、所定の演算処理によって検出する。側面方向基準信号検出部２３は、一致性が高い受信アレー応答群を、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体からの反射波とみなし、車両ＣＲの側面方向に静止物体が存在することを示す信号として、つまり、図１の車両ＣＲの右側面方向ＲＨ、または、車両ＣＲの左側面方向ＬＨに静止物体が存在し、その受信アレー応答群が右側面方向ＲＨまたは左側面方向ＬＨから到来した反射波の受信アレー応答として利用できることを示す信号として車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆをアレー補正値算出部２４に出力する。
【０１２６】
より具体的には、側面方向基準信号検出部２３は、側面方向物体候補抽出部２２により抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）内の一致性を、数式（１２）に示す演算により検出する。数式（１２）において、ｋ＿ｌ，ｋ＿ｊは、ｋ＿ｓｔａｔｉｃに含まれる異なる離散時刻を示す。ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｌ，０，ｗ）［１］は、列ベクトルにより示されるｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｌ，０，ｗ）の第１番目の要素を示す。ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ，０，ｗ）［１］は、列ベクトルにより示されるｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ，０，ｗ）の第１番目の要素を示す。上付き添え文字のＨは、複素共役転置演算子を示す。
【０１２７】
数式（１２）において、所定値Ｌｅｖ＿ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎは、０以上１以下の実数値であり、１に近いほど、車両側面方向基準信号とみなされる頻度は減少するが、誤った反射波信号を車両側面方向基準信号として用いる確率を低減でき、以下の各実施形態においても同様である。
【０１２８】
なお、数式（１２）において、ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ，０，ｗ）の第１番目の要素を用いて、正規化を行っているが、ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ，０，ｗ）の他の要素を用いてもよく、これに限定されない。以下の数式（１３）、数式（１４）、数式（１５）でも同様である。
【０１２９】
【数１２】
2015179061.tif 000014
【０１３０】
側面方向基準信号検出部２３は、ｋ＿ｌ，ｋ＿ｊとして、ｋ＿ｓｔａｔｉｃに含まれる異なる離散時刻のＮ＿Ｋ個の組み合わせの全てに対し、数式（１２）が成立する場合には、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号とみなし、数式（１３）により示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆをアレー補正値算出部２４に出力する。
【０１３１】
【数１３】
2015179061.tif 000015
【０１３２】
なお、側面方向基準信号検出部２３は、ｋ＿ｌ，ｋ＿ｊとして、ｋ＿ｓｔａｔｉｃに含まれる異なる離散時刻のＮ＿Ｋ個の組み合わせ以外にも、特定の１つの離散時刻の候補であるｋ＿ｌを固定し、ｋ＿ｌ以外の異なる離散時刻ｋ＿ｊとの組み合わせに対し、数式（１２）が成立する場合には、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号とみなし、数式（１３）により示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆをアレー補正値算出部２４に出力しても良い。これにより、側面方向基準信号検出部２３は、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆの演算量を低減でき、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆを簡易に算出できる。
【０１３３】
或いは、側面方向基準信号検出部２３は、側面方向物体候補抽出部２２により複数回にわたり抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ（ｗ１），０，ｗ１），ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ（ｗ２），０，ｗ２）間の一致性を、数式（１４）に示す演算により検出する。数式（１４）において、ｋ＿ｌ（ｗ１），ｋ＿ｊ（ｗ２）は、ｋ＿ｓｔａｔｉｃ（ｗ１），ｋ＿ｓｔａｔｉｃ（ｗ２）に含まれる異なる離散時刻を示す。
【０１３４】
ｗ１，ｗ２は、側面方向物体候補抽出部２２における受信アレー応答群の抽出回数の序数を示し、異なる値である。ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｌ（ｗ１），０，ｗ）［１］は、列ベクトルにより示されるｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｌ（ｗ１），０，ｗ）の第１番目の要素を示す。ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ（ｗ２），０，ｗ）［１］は、列ベクトルにより示されるｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ（ｗ２），０，ｗ）の第１番目の要素を示す。上付き添え文字のＨは、複素共役転置演算子を示す。
【０１３５】
【数１４】
2015179061.tif 000016
【０１３６】
側面方向基準信号検出部２３は、ｋ＿ｌ（ｗ１），ｋ＿ｊ（ｗ２）として、ｋ＿ｓｔａｔｉｃに含まれる異なる離散時刻のＮ＿ＫＪ個の組み合わせの全てに対し、数式（１４）が成立する場合には、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号とみなし、数式（１５）により示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆをアレー補正値算出部２４に出力する。側面方向基準信号検出部２３は、側面方向物体候補抽出部２２により複数回にわたり抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ（ｗ１），０，ｗ１），ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｊ（ｗ２），０，ｗ２）間の一致性を判断することで、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号の誤差が低減された車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆを生成できる。
【０１３７】
【数１５】
2015179061.tif 000017
【０１３８】
なお、側面方向基準信号検出部２３は、ｋ＿ｌ，ｋ＿ｊとして、ｋ＿ｓｔａｔｉｃ（ｗ１），ｋ＿ｓｔａｔｉｃ（ｗ２）に含まれる異なる離散時刻のＮ＿ＫＪ個の組み合わせ以外にも、特定の１つの離散時刻の候補であるｋ＿ｌ（ｗ１）を固定し、ｋ＿ｌ（ｗ１）以外の異なる離散時刻ｋ＿ｊ（ｗ２）との組み合わせに対し、数式（１４）が成立する場合には、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号とみなし、数式（１５）により示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆをアレー補正値算出部２４に出力しても良い。これにより、側面方向基準信号検出部２３は、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆの演算量を低減でき、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆをより簡易に算出できる。
【０１３９】
補正値算出部の一例としてのアレー補正値算出部２４は、受信アレー間の偏差を無視でき、反射波信号が方位角θｕの方向から到来した場合に、幾何光学的に算出される各受信アンテナの複素応答を要素として含む、Ｎａ次の列ベクトルである方向ベクトルａ（θｕ）を予め保持する。
【０１４０】
また、アレー補正値算出部２４は、列ベクトルにより示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆの要素ｈ＿ｒｅｆ［ｎｎ］の複素共役と、車両ＣＲの側面方向において検出される−γ［ｒａｄ］における方向ベクトルａ（−γ）の要素ａ（−γ）［ｎｎ］とを乗算したアレー補正値ｈ＿ｃａｌ［ｎｎ］を算出して方位推定部２５に出力する（数式（１７）参照）。アレー補正値ｈ＿ｃａｌ［ｎｎ］は、車両ＣＲの側面方向の方向ベクトルを、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆを用いて補正するための値である。ｎｎ＝１，…，Ｎａである。
【０１４１】
なお、アレー補正値は、例えば、工場出荷時に電波暗室において、既知方向に標準反射体を設置して得られた補正値を予め初期値として記憶させておき、電源投入時は、アレー補正値の初期値を用いて補正し、経時変化後に本実施の形態を用いて補正してもよい。
【０１４２】
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毎に配置されている場合（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）は数式（１６）により示される。
【０１４３】
【数１６】
2015179061.tif 000018
【０１４４】
【数１７】
2015179061.tif 000019
【０１４５】
方位角θｕ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、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（１８）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（１９）により示される。数式（１９）において、ｆｌｏｏｒ［ｙ］は実数ｙ以下のうち、最大の整数値を出力する関数である。
【０１４６】
【数１８】
2015179061.tif 000020
【０１４７】
【数１９】
2015179061.tif 000021
【０１４８】
方位推定部２５は、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力により構成される相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）（数式（９）又は（１０）参照）と、アレー補正値算出部２４により算出されたアレー補正値ｈ＿ｃａｌ［ｎｎ］とを用いて、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）に生じる振幅及び位相の偏差を補正するための補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を、数式（２０）に従って算出する。
【０１４９】
【数２０】
2015179061.tif 000022
【０１５０】
方位推定部２５は、数式（２０）により示される補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を用いて、各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４にて受信された反射波信号の受信アンテナ間の位相差に基づく方位推定処理を行う。
【０１５１】
具体的には、方位推定部２５は、離散時刻ｋ及びドップラー周波数ｆｓΔθ毎に、或いは補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）のノルム若しくは二乗値が所定値以上となる離散時刻ｋ及びドップラー周波数ｆｓΔθ毎に、補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を用いて、方位角θｕを可変して、数式（２１）に示される方位推定評価関数値Ｐ（θｕ，ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出する。
【０１５２】
方位推定部２５は、方位角θｕを可変して方位推定評価関数値Ｐ（θｕ，ｋ，ｆｓ，ｗ）の最大値あるいは極大値が得られる方位を示す方位角を、到来方向推定値ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ）として算出する（数式（２２）参照）。数式（２２）において、ｕ＝１，…，ＮＵであり、ａｒｇ ｍａｘＰ（ｘ）は関数値Ｐ（ｘ）が最大となる定義域の値を出力値とする演算子である。
【０１５３】
【数２１】
2015179061.tif 000023
【０１５４】
【数２２】
2015179061.tif 000024
【０１５５】
なお、方位推定評価関数値Ｐ（θｕ，ｋ，ｆｓ，ｗ）は、到来方向推定アルゴリズムによって種々知られており、例えば参考非特許文献１に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法が適用可能である。ここで、上付き添え字Ｈはエルミート転置演算子である。他に、例えば、Ｃａｐｏｎ、ＭＵＳＩＣといった推定方法も同様に適用可能である。
【０１５６】
（参考非特許文献１）Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling, Cadzow, J.A.; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28 , Issue: 1 Publication Year: 1992 , Page(s): 64-79
【０１５７】
ここで、数式（２１）において、Ｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）は、相関行列であり、数式（２３）〜数式（２６）のうちいずれかが適用可能である。数式（２４）〜数式（２６）において、ＤＬは所定の整数値である。
【０１５８】
なお、数式（２４）のように、離散時刻ｋに隣接する離散時刻を含めて相関行列を生成することで、方位推定部２５は、雑音を抑圧でき、方向推定精度を向上できる。
なお、数式（２５）のように、ドップラー周波数ｆｓΔθに隣接するドップラー周波数を含めて相関行列を生成することで、方位推定部２５は、雑音を抑圧でき、方向推定精度を向上できる。
なお、数式（２６）のように、第ｗ番目の出力と第ｗ番目の前後の出力を含めて相関行列を生成することで、方位推定部２５は、雑音を抑圧でき、方向推定精度を向上できる。
【０１５９】
【数２３】
2015179061.tif 000025
【０１６０】
【数２４】
2015179061.tif 000026
【０１６１】
【数２５】
2015179061.tif 000027
【０１６２】
【数２６】
2015179061.tif 000028
【０１６３】
また、方位推定部２５は、数式（２２）により算出された到来方向推定値ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を基に、離散時刻ｋ、ドップラー周波数ｆｓΔθ及び方位角θｕを、移動物体に対するレーダ測位結果として出力する。なお、方位推定部２５は、離散時刻ｋを用いて、レーダ装置１から物体までの距離Ｒ（ｋ）を算出しても良い（数式（２７）参照）。数式（２７）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。
【０１６４】
【数２７】
2015179061.tif 000029
【０１６５】
また、方位推定部２５は、数式（２８）に従って、ドップラー周波数ｆｓΔθを、レーダ装置１に対する移動物体の相対速度ｖｄ（ｆｓ）として算出して出力しても良い。数式（２８）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。
【０１６６】
【数２８】
2015179061.tif 000030
【０１６７】
以上により、本実施形態のレーダ装置１は、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号におけるドップラー周波数がゼロ（０）、及び各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４により検出される方位は−γ［ｒａｄ］となる性質を基に、車両ＣＲが直進している場合に、各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４において受信された反射波信号を用いて、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力（相関ベクトル）に生じる振幅及び位相の偏差を補正するための補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出する。
【０１６８】
レーダ装置１は、補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を用いて、移動物体により反射された反射波信号の到来方向を推定し、更に、レーダ装置１から移動物体までの距離Ｒ（ｋ）及び相対速度ｖｄ（ｆｓ）を算出する。
【０１６９】
ここで、アレーアンテナを構成する各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４及び能動回路（例えばＬＮＡ（Low Noise Amplifier）の増幅器１３）は、経時的又は経年的に特性が変化するため、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力（相関ベクトル）に生じる振幅及び位相の偏差が経時的にあるいは経年的に変化する。
【０１７０】
本実施形態のレーダ装置１は、以上のような動作により、レーダ装置１は、アレーアンテナを構成する各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４が受信した反射波信号間に生じる振幅及び位相の偏差が経時的にあるいは経年的に変化した場合でも、高精度に補正でき、静止物体又は移動物体の方位推定精度の劣化を抑制できる。
【０１７１】
また、レーダ装置１は、アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力（相関ベクトル）に生じる振幅及び位相の偏差を補正する補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出するためのハードウェア（例えば専用の算出回路）の追加を省略でき、更に、既知方向に存在する物体の事前設置を不要として、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号を用いて、補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出できるので、静止物体又は移動物体の方位推定精度を向上できる。
【０１７２】
なお、本実施形態では、レーダ装置１が搭載された車両ＣＲが直進している場合に、レーダ装置１が補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出する例を説明したが、車両ＣＲが直進している場合に限定されない。例えば、レーダ装置１が車両ＣＲの後輪軸上に設置され、車両ＣＲが曲進する場合にも、車両ＣＲの側面方向のドップラー周波数の偏移はゼロ（０）となるので、レーダ装置１は、車両ＣＲが曲進する場合にも同様に、アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力（相関ベクトル）に生じる振幅及び位相の偏差を補正する補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出でき、静止物体又は移動物体の方位推定精度を向上できる。
【０１７３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態のレーダ装置１のレーダ送信部Ｔｘを、レーダ送信信号の主ビーム方向を切り換えるレーダ送信部ＴｘＡに置き換えた構成を有するレーダ装置１Ａについて、図７を参照して説明する。なお、第２の実施形態のレーダ装置１Ａは、後述する第４の実施形態のレーダ装置Ｃにも適用可能である（図１１に示すレーダ装置１Ｄ参照）。
【０１７４】
図７は、第２の実施形態のレーダ装置１Ａの内部構成を詳細に示すブロック図である。図７に示すレーダ装置１Ａは、基準信号生成部Ｌｏと、送信ビーム制御部Ｂｅと、レーダ送信部ＴｘＡと、レーダ受信部ＲｘＡとを含む。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。
【０１７５】
レーダ送信部ＴｘＡは、送信信号生成部２と、送信ビーム形成部２７と、合計Ｎ＿Ｔｘ個の送信高周波部３１，３２，…，３Ｎ＿Ｔｘとを有する。各送信高周波部３１，３２，…，３Ｎ＿Ｔｘには、送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１，Ｔｘ＿ａｎｔ２，…，Ｔｘ＿ａｎｔＮ＿Ｔｘが対応して接続されている。
【０１７６】
本実施形態のレーダ装置１Ａは、レーダ送信部ＴｘＡでは、ビームフォーミング技術を用いて主ビーム方向を切り換えたレーダ送信信号を送信し、レーダ受信部ＲｘＡでは、レーダ送信信号の主ビーム方向が車両ＣＲの側面方向である場合に、各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４において受信された反射波信号を用いて、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４からの出力（相関ベクトル）に生じる振幅及び位相の偏差を補正するための補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出する。
【０１７７】
送信ビーム制御部Ｂｅは、レーダ送信部ＴｘＡが送信するレーダ送信信号の主ビーム方向θＴｘを制御する。具体的には、送信ビーム制御部Ｂｅは、Ｎｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒ毎に、レーダ送信信号の主ビーム方向θＴｘを、反射波信号の到来方向の推定範囲と同じ範囲内において所定間隔ΔθＴｘ毎に切り換える。
【０１７８】
送信ビーム制御部Ｂｅは、第ｍ回目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒ（＝Ｎｐ×Ｎｃ×Ｔｒ）の間では、レーダ送信信号の主ビーム方向をθＴｘ（ｍ）とするための制御信号を、送信ビーム形成部２７及び側面方向物体候補抽出部２２Ａに出力する。
【０１７９】
送信ビーム形成部２７は、Ｄ／Ａ変換部７の出力としての送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）を基に、送信ビーム制御部Ｂｅが出力した制御信号に応じた主ビーム方向θＴｘの送信ビームを形成する。
【０１８０】
具体的には、送信ビーム形成部２７は、Ｄ／Ａ変換部７の出力としての送信信号ｒ（ｋ，Ｍ）に、１番目からＮ＿Ｔｘ番目の合計Ｎ＿Ｔｘ個の要素を有する重み付け係数ＷＴｘ（Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ，θＴｘ（ｍ））をそれぞれ乗算する。重み付け係数ＷＴｘ（Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ，θ（ｍ））は、各々の送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１〜Ｔｘ＿ａｎｔＮ＿Ｔｘが等間隔に配置され、各々の素子間隔がｄである場合には（図６参照）、数式（２９）により示される。λはレーダ送信信号の波長である。なお、アンテナ配置は、直線状の配置について説明したが、これに限定されず、円形、楕円のアンテナ配置の形状でも重み付け係数をアンテナ配置に応じた値にすることで、同様に適用できる。
【０１８１】
【数２９】
2015179061.tif 000031
【０１８２】
送信ビーム形成部２７は、合計Ｎ＿Ｔｘ個の要素を有する重み付け係数がそれぞれ乗算された合計Ｎ＿Ｔｘ個の送信信号を、重み付け係数の要素の序数（Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ）に一致する送信高周波部３１〜３Ｎ＿Ｔｘにそれぞれ出力する。Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘは１からＮ＿Ｔｘまでの１以上の整数である。
【０１８３】
なお、送信ビーム形成部２７は、振幅成分及び位相成分を含む重み付け係数を用いて主ビーム方向をθＴｘとするレーダ送信信号を形成することで、レーダ送信信号のサイドローブを低減しても良い。サイドローブを低減するビーム形成手法として、例えば、二項アレー（Binomial Array）、チェビシェフアレー（Chebyshev Array）、テイラーアレー（Taylor Array）が適用可能である。
【０１８４】
なお、送信ビーム形成部２７は、異なる主ビーム方向θＴｘを持つ送信アンテナＴｘ＿ａｎｔ１，Ｔｘ＿ａｎｔ２，…，Ｔｘ＿ａｎｔＮ＿Ｔｘを用いて、それらのアンテナの接続を択一的に選択してもよく、同様な効果が得られる。
【０１８５】
各々の送信高周波部３１〜３Ｎ＿Ｔｘ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キャリア周波数帯域の送信基準信号を生成する。各々の送信高周波部３１〜３Ｎ＿Ｔｘは、送信基準信号に基づいて動作する。
【０１８６】
Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ番目の送信高周波部は、重み付け係数ＷＴｘ（Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ，θＴｘ（ｍ））が乗算された送信信号と送信基準信号とを用いて、ベースバンドの送信信号を高周波のレーダ送信信号にアップコンバートする。
【０１８７】
Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ番目の送信高周波部は、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、Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ番目の送信高周波部に接続された送信アンテナに出力する。レーダ送信信号は、Ｉｎｄｅｘ＿Ｔｘ番目の送信アンテナから空間に放射される。なお、合計Ｎ＿Ｔｘ個の送信アンテナから送信された合計Ｎ＿Ｔｘ個のレーダ送信信号が空間的に合成されることで、主ビーム方向θＴｘのレーダ送信信号が形成される。
【０１８８】
側面方向物体候補抽出部２２Ａは、送信ビーム制御部Ｂｅが出力した制御信号に応じて、レーダ送信信号の主ビーム方向θＴｘが車両ＣＲの左側面方向又は右側面方向となる場合に（θＴｘ＝−γ）、第１の実施形態の側面方向物体候補抽出部２２と同様に動作する。
【０１８９】
以上により、本実施形態のレーダ装置１Ａは、送信ビーム制御部Ｂｅが、Ｎｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒ毎に、レーダ送信信号の主ビーム方向θＴｘを切り替え、レーダ送信信号の主ビーム方向θＴｘが車両ＣＲの左側面方向又は右側面方向となる場合に、各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４において受信された反射波信号を用いて、車両ＣＲの左側面方向又は右側面方向に存在する静止物体の候補に対応する受信アレー応答群を算出する。
【０１９０】
これにより、レーダ装置１Ａは、車両ＣＲの左側面方向及び右側面方向以外に存在する移動物体の移動ベクトル成分が車両ＣＲの移動によって発生する移動成分を打ち消す場合にも、レーダ送信信号の指向性を車両ＣＲの左側面方向及び右側面方向に絞ったレーダ送信ビームによる空間的なフィルタリング効果により、移動物体の反射波信号を抑圧でき、車両ＣＲの左側面方向又は右側面方向に存在する静止物体の候補に対応する受信アレー応答群の抽出精度を向上できる。
【０１９１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、レーダ送信部ＴｘＢ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）を繰り返し送信するレーダ装置１Ｂについて、図８、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を参照して説明する。
【０１９２】
図８は、第３の実施形態のレーダ装置１Ｂの内部構成を詳細に示すブロック図である。図９（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９（Ｂ）は、図９（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１Ｂ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。
【０１９３】
図８に示すレーダ装置１Ｂは、基準信号生成部Ｌｏと、レーダ送信部ＴｘＢと、レーダ受信部ＲｘＢとを含む。レーダ送信部ＴｘＢ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２Ｂ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を含む送信高周波部３Ｂとを有する。
【０１９４】
レーダ受信部ＲｘＢ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１２Ｂと、ドップラー周波数解析部２０Ｂとを有する。遅延時間測定部１２Ｂは、ミキサ部４１と、フィルタ部の一例としてのＬＰＦ４２と、Ａ／Ｄ変換部１６と、ＦＦＴ部４３とを有する。
【０１９５】
次に、レーダ送信部ＴｘＢの各部の動作を詳細に説明する。
【０１９６】
変調信号発生器３１は、のこぎり歯形状の変調信号（図９（Ａ）参照）を送信周期Ｔｃｈｉｒｐ毎に発生させてＶＣＯ３２に出力する。
【０１９７】
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してレーダ送信信号を生成して周波数変換部８に出力する。
【０１９８】
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ＲｘＢの遅延時間測定部１２Ｂ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。
【０１９９】
次に、レーダ受信部ＲｘＢの各部の動作を詳細に説明する。
【０２００】
遅延時間測定部１２Ｂ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、反射波信号とレーダ送信信号との相関処理が施され、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９（Ｂ）参照）が、Ａ／Ｄ変換部１６に出力される。
【０２０１】
遅延時間測定部１２Ｂ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処理し、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。
【０２０２】
つまり、ＦＦＴ部４３は、ミキサ部４１及びＬＰＦ４２によって相関処理が施されて得られる相関信号に対してＦＦＴ処理し、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＝１〜Ｎｄａｔａ／２である。
【０２０３】
ドップラー周波数解析部２０Ｂは、２Ｎｆ個の異なるドップラー周波数ｆｓΔθに応じた位相変動を補正係数ε（ｆｓ）（数式（３０）参照）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）〜ＣＩ＿ｃｈｉｒｐ（ｆｂ，Ｎｃ×ｗ）を単位としてコヒーレント加算する（数式（３１）参照）。ドップラー周波数解析部２０Ｂ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、側面方向物体候補抽出部２２及び方位推定部２５に出力する。
【０２０４】
【数３０】
2015179061.tif 000032
【０２０５】
【数３１】
2015179061.tif 000033
【０２０６】
ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｆｂ，ｆｓ，ｗ）は、ドップラー周波数解析部２０Ｂ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０〜（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）−１である。ｆｓは、−Ｎｆ＋１，〜，０，〜，Ｎｆ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。
【０２０７】
これにより、各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４は、数式（３１）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）〜ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｆｂ，Ｎｆ，ｗ）が得られる。
【０２０８】
各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４の後段の側面方向物体候補抽出部２２、側面方向基準信号検出部２３、アレー補正値算出部２４及び方位推定部２５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。
【０２０９】
これにより、本実施形態のレーダ装置１Ｂは、レーダ送信部ＴｘＢ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）を送信する場合でも、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。
【０２１０】
（第４の実施形態）
第１〜第３の各実施形態では、レーダ装置１，１Ａ，１Ｂは、各レーダ装置１，１Ａ，１Ｂの車両ＣＲに対する設置角γに誤差が含まれないことを前提に、アレー補正値算出部２４により算出された補正相関ベクトルｈ＿ａｆｔｅｒ＿ｃａｌ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を用いて、各アンテナ系統処理部間の振幅及び位相の偏差を補正した。
【０２１１】
第４の実施形態では、レーダ装置１Ｃは、レーダ装置１Ｃの車両ＣＲに対する設置角γが無視できない場合でも、受信アレー補正精度の劣化を抑制し、ターゲットの方向推定性能の劣化を抑えるため、レーダ装置１Ｃの車両ＣＲに対する設置角誤差Δγを推定し、更に、各アンテナ系統処理部間の振幅及び位相の偏差を補正する。このため、レーダ装置１Ｃは、側面及び側面前後方向物体候補検出部２２Ｃと側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃとによって、車両ＣＲの側面方向（「方位−γ［ｒａｄ］」）及び、側面方向以外の側面方向の前方寄り、あるいは側面方向の後方寄りの角度方向（以下、側面前後方向と呼ぶ）に存在する静止物体の候補により反射された反射波信号が含むドップラー周波数を用いて検出する。さらに、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃによって、レーダ装置１Ｃの車両ＣＲに対する設置角誤差Δγを推定し、更に、各アンテナ系統処理部間の振幅及び位相の偏差を補正する。以下、これらの動作を説明する。
【０２１２】
図１０は、第４の実施形態のレーダ装置１Ｃの内部構成を詳細に示すブロック図である。図１０に示すレーダ装置１Ｃは、基準信号生成部Ｌｏと、レーダ送信部Ｔｘと、レーダ受信部ＲｘＣとを含む。本実施形態のレーダ装置１Ｃ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。
【０２１３】
レーダ受信部ＲｘＣ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１０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（図１０において、４系統のアンテナ系統処理部を示しているため、以下では、Ｄ１〜Ｄ４と記載するがこれに限定されない。）と、移動状況検出部２１と、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃと、側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃと、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃと、方位推定部２５とを有する。
【０２１４】
側面及び側面前後方向物体検出部２２Ｃと側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃとは、以下の処理１）及び処理２）を行う。
【０２１５】
処理１）
静止物体候補抽出部の一例としての側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、移動状況検出部２１により算出された車両ＣＲの車速ベクトル検出値（Ｖｓ［ｍ／ｓ］，Ｖｂ［ｍ／ｓ］）を用いて、車両ＣＲが直進しているか否かを判定する。例えば、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、車両ＣＲの前方方向の速度成分Ｖｓが所定値以上であり、車両ＣＲの側面方向の速度成分Ｖｂがゼロ或いは無視できる程度に小さい場合には、車両ＣＲが直進していると判定する。
【０２１６】
さらに、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、車両ＣＲが直進しているとの判定によって、静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）として抽出する（数式（３２）参照）。
【０２１７】
ここで、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号におけるドップラー周波数がゼロ（０）、及び各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４により検出される方位は−（γ＋Δγ）［ｒａｄ］となる性質を用いて、静止物体の候補を抽出する。
【０２１８】
また、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおける各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４の出力（相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ））のうち、ドップラー周波数ｆｓΔθのインデックス（ｆｓ）がゼロ（０）となる相関ベクトルｈ（ｋ，０，ｗ）のノルムが所定値Ｌｅｖ＿ｓｔａｔｉｃより大きい相関ベクトルを、静止物体の候補とする。
【０２１９】
なお、ｋ＿ｓｔａｔｉｃは、０，…，（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏ−１のうち、数式（３２）を満たす離散時刻を示す。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。
【０２２０】
なお、数式（３２）の相関ベクトルのノルムの代わりに、相関ベクトルのノルムの自乗あるいは、相関ベクトルの所定の要素の振幅あるいは自乗値を用いてもよい。
【０２２１】
【数３２】
2015179061.tif 000034
【０２２２】
ここで、車両ＣＲが直進している場合に、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号のドップラー周波数はゼロ（０）となり、更に、各受信アンテナＲｘ＿ａｎｔ１〜Ｒｘ＿ａｎｔ４により検出される方位は−（γ＋Δγ）［ｒａｄ］となる。一方、車両ＣＲが直進している場合に、反射波信号のドップラー周波数がゼロ（０）であっても、例えば、車両ＣＲの側面方向以外に存在する移動物体の移動ベクトル成分が車両ＣＲの移動によって発生する移動成分を打ち消すことため、結果的に反射波信号のドップラー周波数がゼロ（０）となる。このため、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体により反射された反射波信号と、移動物体により反射された反射波信号とを区別する必要がある。
【０２２３】
そこで、基準信号検出部の一例としての側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃは、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃにより抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）内の一致性、或いは複数回にわたり側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃにより抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａｔｉｃ（ｋ＿ｓｔａｔｉｃ，０，ｗ）間の一致性を、所定の演算処理によって検出する。側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃは、第１の実施形態の側面方向基準信号検出部２３と同様な演算処理を行い、一致性が高い受信アレー応答群を、車両ＣＲの側面方向に存在する静止物体からの反射波とみなし、車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆ（０）として設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃに出力する。
【０２２４】
処理２）
側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、車両ＣＲが直進しているとの判定によって、第ｗ番目のＮｐ×Ｎｃ回の送信周期Ｔｒにおける各アンテナ系統処理部Ｄ１〜Ｄ４の出力（相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ））のうち、ドップラー周波数ｆｓ＿ｓｔΔθの相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ＿ｓｔ，ｗ）のノルムが所定値Ｌｅｖ＿ｓｔａより大きい相関ベクトルを、車両ＣＲの側面方向の前後方向に存在する静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａ（ｋ＿ｓｔａ，ｆｓ＿ｓｔａ，ｗ）として抽出する。
【０２２５】
ここで、ドップラー周波数ｆｓ＿ｓｔΔθはゼロ以外のドップラー周波数である（すなわち、ｆｓ＿ｓｔ。≠０である）。また、ｋ＿ｓｔａは、０，…，（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏ−１のうち、数式（３３）を満たす離散時刻を示す。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。
【０２２６】
【数３３】
2015179061.tif 000035
【０２２７】
さらに、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃは、車両ＣＲが直進している場合に、車両ＣＲの側面方向の前後方向に存在する静止物体の候補に対応する受信アレー応答群を抽出するため、移動状況推定部２１の出力（車速ベクトル検出値）を用いて、ドップラー周波数ｆｓ＿ｓｔΔθを、静止物体が存在する方位角φ（ｆｓ＿ｓｔ）に変換し、側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃに出力する（数式（３４）参照）。数式（３４）において、λは送信高周波部３から送信されるレーダ送信信号のキャリア周波数の波長である。
【０２２８】
【数３４】
2015179061.tif 000036
【０２２９】
一方、例えば、車両ＣＲが直進し、かつ、反射波信号のドップラー周波数がｆｓ＿ｓｔΔθでも、移動物体の移動ベクトル成分が車両ＣＲの移動によって発生する移動成分の一部が相殺されて、結果的に反射波信号のドップラー周波数の偏移がｆｓΔθとなる。このため、車両ＣＲの側面方向の前後方向に存在する静止物体により反射された反射波信号と、移動物体により反射された反射波信号とを区別する必要がある。
【０２３０】
そこで、側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃは、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃにより抽出されたドップラー周波数がｆｓ＿ｓｔΔθである静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａ（ｋ＿ｓｔａ，ｆｓ＿ｓｔ，ｗ）内の一致性、或いは複数回にわたり側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃにより抽出された静止物体の候補に対応する受信アレー応答群ｈ＿ｓｔａ（ｋ＿ｓｔａ，ｆｓ＿ｓｔ，ｗ）間の一致性を、所定の演算処理によって検出する。
【０２３１】
すなわち、側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃは、第１の実施形態の側面方向基準信号検出部２３と同様に、一致性が高い受信アレー応答群を、車両ＣＲの側面方向の前後方向に存在する静止物体からの反射波とみなし、車両前後方向基準信号ｈ＿ｒｅｆ（ｆｓ＿ｓｔ）として設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃに出力する。
【０２３２】
次に、補正値算出部の一例としての設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃは、数式（１６）により示される方向ベクトルａ（θｕ）を保持し、列ベクトルにより示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆの要素ｈ＿ｒｅｆ［ｎｎ］と、列ベクトルにより示される方位φ（ｆｓ＿ｓｔ）の車両前後方向基準信号ｈ＿ｒｅｆ（ｆｓ＿ｓｔ）の要素ｈ＿ｒｅｆ（ｆｓ＿ｓｔ）［ｎｎ］とを用いて、数式（３５）により示される設置角誤差Δγ[rad]をパラメータとした評価関数値ＥＶＡ（Δγ）を算出する。設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃは、設置角誤差Δγを可変し評価関数値ＥＶＡ（Δγ）の最小値が得られる設置角誤差Δγを、設置角誤差Δγの推定値とする。Ｎａｎｔ＝１，…，Ｎａである。
【０２３３】
【数３５】
2015179061.tif 000037
【０２３４】
そして、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃは、設置角誤差Δγの推定値を用いて、列ベクトルにより示される車両側面方向基準信号ｈ＿ｒｅｆ（０）の要素ｈ＿ｒｅｆ［ｎｎ］と、車両ＣＲの側面方向において検出される−（γ＋Δγ）［ｒａｄ］における方向ベクトルａ（−（γ＋Δγ））の要素ａ（−（γ＋Δγ））［ｎｎ］とを用いて、アレー補正値ｈ＿ｃａｌ［ｎｎ］を算出して方位推定部２５に出力する（数式（３６）参照）。
【０２３５】
【数３６】
2015179061.tif 000038
【０２３６】
なお、本実施形態のレーダ装置１Ｃのレーダ送信部Ｔｘを、図７に示すレーダ送信部ＴｘＡに置き換えて構成しても良い（図１１参照）。図１１は、第４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１１に示すレーダ装置１Ｄは、第２の実施形態のレーダ装置１Ａの効果が得られ、更に、第４の実施形態のレーダ装置１Ｃの効果が得られる。
【０２３７】
なお、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃは、設置角誤差Δγの推定値の微小な変化によって頻繁に更新されるのを防ぐため、推定値が所定角度以上（例えば、０．５度以上）に変化した場合に、更新する構成でもよい。また、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃは、数式（３９）に示すように、設置角誤差Δγの推定値に対し、忘却係数ρを用いて加算平均した推定平均値によって、設置軸補正を更新する構成でもよい。
【０２３８】
【数３９】
2015179061.tif 000039
【０２３９】
なお、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃは、設置軸補正は、設置角誤差Δγの推定値のわずかな変化によって頻繁に更新されるのを防ぐため、設置角誤差Δγの推定値を十分長い時間で蓄積し、その統計分布を求め、その統計分布の中央値、あるいは平均値を用いた推定統計値を用いて、設置軸補正の更新を行ってもよい。
【０２４０】
なお、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃの後段（図示は省略）に、通知部を設ける構成でもよい。設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃで算出される設置角誤差Δγの推定値が、想定される誤差範囲よりも大きい場合、レーダ装置が、所定の設定範囲外であるとして、レーダ装置した車両のドライバーに通知する。これにより、レーダー装置した車両のドライバーは、レーダ装置の変化を早期に検知できる。
【０２４１】
なお、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃが、静止物体が存在する車両ＣＲの側面方向の前後方向の方向として、複数（例えば２以上）のドップラー周波数ｆｓ＿ｓｔ１，ｆｓ＿ｓｔ２の方位角φ（ｆｓ＿ｓｔ１），φ（ｆｓ＿ｓｔ２）に対応する受信アレー応答群を抽出し、側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃが、方位角φ（ｆｓ＿ｓｔ１），φ（ｆｓ＿ｓｔ２）に対応する車両前後方向基準信号ｈ＿ｒｅｆ（ｆｓ＿ｓｔ１），ｈ＿ｒｅｆ（ｆｓ＿ｓｔ２）を検出し、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃが、数式（３７）により示される設置角誤差Δγの評価関数値ＥＶＡ（Δγ）の最小値を基にして、設置角誤差Δγを算出しても良い。これにより、レーダ装置１Ｃは、レーダ装置１Ｃの車両ＣＲに対する設置角誤差Δの推定精度を向上できる。
【０２４２】
【数３７】
2015179061.tif 000040
【０２４３】
また、側面及び側面前後方向物体候補抽出部２２Ｃが、静止物体が存在する車両ＣＲの側面方向の前後方向の方向として、複数（例えば２以上）のドップラー周波数としてｆｓ＿ｓｔ以外に符号反転した−ｆｓ＿ｓｔを用いて、ドップラー周波数ｆｓ＿ｓｔ，−ｆｓ＿ｓｔの方位角φ（ｆｓ＿ｓｔ），φ（−ｆｓ＿ｓｔ）に対応する受信アレー応答群を抽出し、側面及び側面前後方向基準信号検出部２３Ｃが、方位角φ（ｆｓ＿ｓｔ），φ（−ｆｓ＿ｓｔ）に対応する車両前後方向基準信号ｈ＿ｒｅｆ（ｆｓ＿ｓｔ），ｈ＿ｒｅｆ（−ｆｓ＿ｓｔ）を検出し、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃが、数式（３８）により示される設置角誤差Δγの評価関数値ＥＶＡ（Δγ）の最小値を基にして、設置角誤差Δγを算出しても良い。これにより、レーダ装置１Ｃは、ドップラー周波数の正負の対称性により、方位角φ（ｆｓ＿ｓｔ），φ（−ｆｓ＿ｓｔ）の誤差成分を低減でき、レーダ装置１Ｃの車両ＣＲに対する設置角誤差Δの推定精度を向上できる。
【０２４４】
【数３８】
2015179061.tif 000041
【０２４５】
なお、本実施形態のレーダ装置１Ｃは、設置軸補正及びアレー補正値算出部２４Ｃにおいて、設置角誤差Δγの評価関数値の最小値が所定値よりも大きいことによって、車両側面方向基準信号及び車両前後方向基準信号の検出結果の信頼性が低いと判断し、数式（３６）により示されるアレー補正値を更新しなくても良い。これにより、レーダ装置１Ｃは、車両側面方向基準信号及び車両前後方向基準信号の検出が誤った場合には、数式（３６）により示されるアレー補正値の更新を省略し、例えば前回算出されたアレー補正値を用いることで、物体の方位推定精度の劣化を抑制できる。
【０２４６】
本開示に係る実施形態の種々の態様として、以下のものが含まれる。
【０２４７】
第１の開示に係るレーダ装置は、車両に搭載されたレーダ装置であって、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毎及びドップラー周波数毎のアレー相関信号を生成する複数のアンテナ系統処理部と、前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記移動体の側面方向に存在する静止物体からの反射波信号のドップラー周波数とを基に、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する静止物体候補抽出部と、前記車両の側面方向に存在する静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号の相関性を基に、前記側面方向に静止物体の存在を示す基準信号を出力する基準信号検出部と、前記基準信号及び前記車両に設置されるレーダ設置角度情報を用いて、前記複数の受信アンテナ間の偏差の補正値を算出する補正値算出部と、を有する。
【０２４８】
第２の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示のレーダ装置であって、前記静止物体候補抽出部は、前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記車両の側面方向に存在する静止物体からの反射波信号のドップラー周波数が０となる反射波信号とを用いて、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する。
【０２４９】
第３の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示のレーダ装置であって、前記レーダ受信部は、前記複数のアンテナ系統処理部の出力と前記複数の受信アンテナ間の偏差の補正値とを用いて、前記反射波信号の方位を算出する方位推定部、を更に有する。
【０２５０】
第４の開示に係るレーダ装置は、上記第３の開示のレーダ装置であって、前記方位推定部は、前記補正相関信号を含む所定の評価関数値の最大値を基に、前記静止物体又は移動物体により反射された反射波信号の到来方向を推定する。
【０２５１】
第５の開示に係るレーダ装置は、上記第３の開示のレーダ装置であって、前記方位推定部は、前記補正相関信号を含む所定の評価関数値の最大値を基に、前記レーダ装置から前記静止物体又は前記移動物体までの距離を算出する。
【０２５２】
第６の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示のレーダ装置であって、前記車両の移動情報を算出する移動状況推定部、を更に有する。
【０２５３】
第７の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示のレーダ装置であって、所定回数の送信周期毎に、前記レーダ送信信号の主ビーム方向を切り換える送信ビーム制御部、を更に備え、前記レーダ送信部は、前記主ビーム方向が切り換えられた前記レーダ送信信号を送信し、前記静止物体候補抽出部は、前記レーダ送信信号の主ビーム方向が前記移動体の側面方向である場合に、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出する。
【０２５４】
第８の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示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、所定個の異なるドップラー周波数に応じた位相変動を補正して、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コヒーレント加算結果をコヒーレント加算する第２のコヒーレント加算部と、を有する。
【０２５５】
第９の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示のレーダ装置であって、前記レーダ送信部は、送信周期毎に、送信符号を周波数変調させ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され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のミキシングした信号を出力するミキサ部と、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、所定個の異なるドップラー周波数に応じた位相変動を補正して、前記周波数領域に変換された信号を、周波数成分毎にコヒーレント加算するドップラー周波数解析部と、を有する。
【０２５６】
第１０の開示に係るレーダ装置は、上記第１の開示のレーダ装置であって、前記静止物体候補抽出部は、前記複数のアンテナ系統処理部の出力と、前記車両の前後方向に存在する前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号を抽出し、前記基準信号検出部は、前記静止物体の候補に対応する複数のアレー相関信号の相関性を基に、前記車両の前後方向の基準信号を出力し、前記補正値算出部は、前記基準信号と前記移動装置に設置されるレーダ設置角度情報を用いて、前記レーダ設置角度情報に含まれる設置角度の誤差を推定し、前記設置角度の誤差を用いて、前記複数の受信アンテナ間の偏差の補正値を算出する。
【０２５７】
また、上記実施の形態では、本開示は、ハードウェアを用いて構成する場合を例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０２５８】
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、各種の変更例又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と了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０２５９】
上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０２６０】
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０２６１】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル  プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
【０２６２】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【０２６３】
本開示は、移動体の側面方向からの物体により反射された反射波信号を、ドップラー周波数の偏移を基に検出し、アレーアンテナを構成する各受信アンテナ間の振幅及び位相の偏差の補正精度の劣化を抑制するレーダ装置として有用である。
【符号の説明】
【０２６４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｌ，１Ｒ    レーダ装置
２，２ｒ    送信信号生成部
３，３Ａ，３１，３２，３Ｎ＿Ｔｘ    送信高周波部
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
１２，１２Ｂ    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    ドップラー周波数解析部
２１    移動状況推定部
２２，２２Ａ    側面方向物体候補抽出部
２２Ｃ    側面及び側面前後方向物体候補抽出部
２３    側面方向基準信号検出部
２３Ｃ    側面及び側面前後方向基準信号検出部
２４    アレー補正値算出部
２４Ｃ    設置軸補正及びアレー補正値算出部
２５    方位推定部
２７    送信ビーム形成部
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
Ｂｅ    送信ビーム制御部
Ｌｏ    基準信号生成部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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