(57)【要約】【課題】物標が実際に存在する角度を確実に導出する技術を提供する。【解決手段】  互いに送信方向が水平方向で順次異なる第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナ、および、第３の送信アンテナの各送信アンテナから第１の送信波、第２の送信波、および、第３の送信波をそれぞれ出力する。そして、第１の送信アンテナによる受信信号の第１受信レベルと、第３の送信アンテナによる受信信号の第３受信レベルとに基づき、物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相が３６０°ずれた位相折返しありの角度であるかを判定する。さらに、第１の位相折返し判定手段の判定結果と、第２の送信アンテナによる受信信号の第２受信レベルとに基づき、物標の角度が前記位相折返しなしの角度であるか位相折返しありの角度であるかを判定する。これにより、物標が実際に存在する角度を確実に導出できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物標からの反射波を複数の受信アンテナで受信した受信信号の位相差により前記物標の角度を導出するレーダ装置であって、
互いに送信方向が水平方向で順次異なる第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナ、および、第３の送信アンテナと、
前記各送信アンテナから第１の送信波、第２の送信波、および、第３の送信波をそれぞれ出力する送信手段と、
前記第１の送信アンテナによる受信信号の第１受信レベルと、前記第３の送信アンテナによる受信信号の第３受信レベルとに基づき、前記物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相が３６０°ずれた位相折返しありの角度であるかを判定する第１の位相折返し判定手段と、
前記第１の位相折返し判定手段の判定結果と、前記第２の送信アンテナによる受信信号の第２受信レベルとに基づき、前記物標の角度が前記位相折返しなしの角度であるか前記位相折返しありの角度であるかを判定する第２の位相折返し判定手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記第１の送信アンテナの送信方向と前記第３の送信アンテナの送信方向は、前記第２の送信アンテナの送信方向を基準に対称な方向に設定されており、
前記第２の送信波は、前記第１の送信波および第３の送信波よりも狭い送信範囲を有する送信波であり、
前記第１の送信波、前記第２の送信波、および、前記第３の送信波の一部の送信範囲が重畳すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーダ装置において、
前記第２の位相折返し判定手段は、前記第１受信レベル、および、前記第３受信レベルの少なくともいずれかの受信レベルの値よりも前記第２受信レベルの値が所定値以下の場合は、前記物標の角度を前記位相折返しあり角度であると判定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のレーダ装置において、
前記位相折返しなしの角度、および、前記位相折返しありの角度における前記第１受信レベルと前記第３受信レベルとの差を各々基準値として記憶する記憶手段をさらに備え、
前記第１の位相折返し判定手段は、前記物標の角度に対する前記第１受信レベルと前記第３受信レベルとの差の実測値を複数の前記基準値と比較して、前記物標の角度の位相の折返しの有無を判定すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置において、
前記第２の位相折返し判定手段は、前記物標の角度が所定の角度範囲内の場合に、前記第２受信レベルと、前記第１受信レベルおよび前記第３受信レベルの少なくともいずれかの受信レベルとを比較すること、
を特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のレーダ装置と、
前記レーダ装置から前記物標の情報を受信して車両を制御する車両制御装置と、
を備える車両制御システム。
【請求項７】
物標からの反射波を複数の受信アンテナで受信した受信信号の位相差により前記物標の角度を導出する信号処理方法であって、
互いに送信方向が水平方向で順次異なる第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナ、および、第３の送信アンテナの各送信アンテナから第１の送信波、第２の送信波、および、第３の送信波をそれぞれ出力する工程と、
前記第１の送信アンテナによる受信信号の第１受信レベルと、前記第３の送信アンテナによる受信信号の第３受信レベルとに基づき、前記物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相が３６０°ずれた位相折返しありの角度であるかを判定する工程と、
前記第１の位相折返し判定手段の判定結果と、前記第２の送信アンテナによる受信信号の第２受信レベルとに基づき、前記物標の角度が前記位相折返しなしの角度であるか前記位相折返しありの角度であるかを判定する工程と、
を備える
信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物標の位置を導出するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に備えられたレーダ装置は、移動物標および静止物標を含む物標の車両に対する位置（距離および角度）を導出する。レーダ装置は、送信アンテナから所定範囲に送信波を出力し、物標からの反射波を複数の受信アンテナで受信する。そして、レーダ装置は、複数の受信アンテナで受信した受信信号の位相差により、物標の存在する角度を導出する。
【０００３】
位相差で角度を推定する場合、レーダ装置が検出できる位相差は−360°〜360°の範囲内である。そのため、レーダ装置は、−360°以下、および、360°以上のいずれかの位相差を持つ角度位置に存在する物標からの受信信号に対して、絶対値で360°よりも小さい位相差を検出する。位相差360°を角度に換算すると約37degの誤差となる。そのため、実際に物標が存在する角度と、レーダ装置が推定した角度に大きなずれが生じてしまう。この現象を位相折り返しという。例えば、受信信号の位相差がＡ（−360°＜Ａ＜360°）の場合、位相差がＡ１（Ａ＋360°）の場合
、および位相差がＡ２（Ａ−360°）の場合、レーダ装置はいずれも位相差をＡ（−360°＜Ａ＜360°）として角度推定を行うことになり３者間の区別がつかない。
【０００４】
そこで、本出願人は、位相折り返し対策として、送信方向が水平方向で異なる２本の送信アンテナを設け、位相差から推定した物標の角度と、各送信アンテナに対する受信レベルとに基づき位相折り返しの有無を判定する技術がある（例えば、特許文献１）。すなわち、物標が位相差Ａ（−360°＜Ａ＜360°）に対応する角度位置に存在する場合、位相差がＡ１（Ａ＋360°）に対応する角度位置に存在する場合、および、位相差Ａ２（Ａ−360°）に対応する角度位置に存在する場合とで、右側送信アンテナによる受信信号と左側送信アンテナによる受信信号とのレベル差が異なる。この特性を利用し、推定した角度に対して受信レベル差を算出することで、物標の角度が、位相差Ａ（−360°＜Ａ＜360°）対応する角度位置であるのか（すなわち、位相折り返しがない）、あるいはＡ１およびＡ２のいずれか（Ａ±360°）に対応する角度位置であるのか（すなわち、位相折り返しがある）のかを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８５０２９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、上記先行技術においても、位相折り返しがない場合の受信レベル差と位相折り返しがある場合の受信レベル差とがほぼ同じになる推定角度範囲が存在する場合があることが判明した。これは送信アンテナのサイドローブの影響によるものである。
【０００７】
これについて詳述すると、左右２本の送信アンテナはそれぞれ送信方向にメインローブを有するため、受信レベルは送信方向中心が最もが高く、中心から外れていくにつれて低下する。そのため物標が位相折り返しのない角度位置（すなわち、位相差Ａ（−360°〜360°）を持つ角度位置）に存在する場合は、２本の送信アンテナによる受信レベル差は小さく、物標が例えば＋側の位相折り返し位置（すなわち、位相差Ａ１（Ａ＋360°）を持つ角度位置）に存在する場合は、本来右側送信アンテナによる受信信号レベルの方が左側送信アンテナによる受信信号レベルより大きくなるため、受信レベル差は大きくなる。この特性を利用し、推定した角度に対する受信レベル差を算出することで、受信レベル差が小さければ位相折り返しはない（すなわち、実際の物標角度は位相差Ａに対応する角度位置）と判定でき、また受信レベル差が大きければ、位相折り返しがある（すなわち、実際の物標角度は位相差Ａ１（Ａ＋360°）に対応する角度位置）と判定できる。ところが、位相差Ａ１（Ａ＋360°）を持つ角度位置での左側送信アンテナによる受信レベルが、左側送信アンテナのサイドローブの影響により増加すると、右側送信アンテナによる受信信号レベルとの差が小さくなり、位相折り返しがない場合と区別がつかなくなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、物標の存在する角度を正確に導出する技術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】
上記課題を解決するために、本発明は、物標からの反射波を複数の受信アンテナで受信した受信信号の位相差により前記物標の角度を導出するレーダ装置であって、互いに送信方向が水平方向で順次異なる第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナ、および、第３の送信アンテナと、前記各送信アンテナから第１の送信波、第２の送信波、および、第３の送信波をそれぞれ出力する送信手段と、前記第１の送信アンテナによる受信信号の第１受信レベルと、前記第３の送信アンテナによる受信信号の第３受信レベルとに基づき、前記物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相が３６０°ずれた位相折返しありの角度であるかを判定する第１の位相折返し判定手段と、前記第１の位相折返し判定手段の判定結果と、前記第２の送信アンテナによる受信信号の第２受信レベルとに基づき、前記物標の角度が前記位相折返しなしの角度であるか前記位相折返しありの角度であるかを判定する第２の位相折返し判定手段と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記第１の送信アンテナの送信方向と前記第３の送信アンテナの送信方向は、前記第２の送信アンテナの送信方向を基準に対称な方向に設定されており、前記第２の送信波は、前記第１の送信波および第３の送信波よりも狭い送信範囲を有する送信波であり、前記第１の送信波、前記第２の送信波、および、前記第３の送信波の一部の送信範囲が重畳する。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載のレーダ装置において、前記第２の位相折返し判定手段は、前記第１受信レベル、および、前記第３受信レベルの少なくともいずれかの受信レベルの値よりも前記第２受信レベルの値が所定値以下の場合は、前記物標の角度を前記位相折返しあり角度であると判定する。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のレーダ装置において、前記位相折返しなしの角度、および、前記位相折返しありの角度における前記第１受信レベルと前記第３受信レベルとの差を各々基準値として記憶する記憶手段をさらに備え、前記第１の位相折返し判定手段は、前記物標の角度に対する前記第１受信レベルと前記第３受信レベルとの差の実測値を複数の前記基準値と比較して、前記物標の角度の位相の折返しの有無を判定する。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置において、前記第２の位相折返し判定手段は、前記物標の角度が所定の角度範囲内の場合に、前記第２受信レベルと、前記第１受信レベルおよび前記第３受信レベルの少なくともいずれかの受信レベルとを比較する。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーダ装置と、前記レーダ装置から前記物標の情報を受信して車両を制御する車両制御装置と、を備える。
【００１５】
また、請求項７の発明は、物標からの反射波を複数の受信アンテナで受信した受信信号の位相差により前記物標の角度を導出する信号処理方法であって、互いに送信方向が水平方向で順次異なる第１の送信アンテナ、第２の送信アンテナ、および、第３の送信アンテナの各送信アンテナから第１の送信波、第２の送信波、および、第３の送信波をそれぞれ出力する工程と、前記第１の送信アンテナによる受信信号の第１受信レベルと、前記第３の送信アンテナによる受信信号の第３受信レベルとに基づき、前記物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相が３６０°ずれた位相折返しありの角度であるかを判定する工程と、前記第１の位相折返し判定手段の判定結果と、前記第２の送信アンテナによる受信信号の第２受信レベルとに基づき、前記物標の角度が前記位相折返しなしの角度であるか前記位相折返しありの角度であるかを判定する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし７の発明によれば、第１の位相折返し判定手段の判定結果と、第２受信レベルとに基づき、物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相折返しありの角度であるかを判定することで、レーダ装置は物標が実際に存在する正確な角度を判定できる。
【００１７】
また、特に請求項２の発明によれば、第１の送信波、第２の送信波、および、第３の送信波の一部の範囲が重畳することで、レーダ装置は各送信波による受信信号の受信レベルを比較できる。
【００１８】
また、特に請求項３の発明によれば、第２の位相折返し判定手段が、第１受信レベル、および、第３受信レベルの少なくともいずれかの受信レベルの値よりも第２受信レベルの値が所定値以下の場合は、物標の角度を位相折返しあり角度であると判定することで、レーダ装置は位相折返しありの角度が実際に物標の存在する角度か否かを正確に判定できる。
【００１９】
また、特に請求項４の発明によれば、第１の位相折返し判定手段は、物標の角度に対する第１受信レベルと第３受信レベルとの差の実測値を複数の基準値と比較して、物標の角度の位相の折返しの有無を判定することで、レーダ装置は位相折返しありの角度に物標が存在するか否かを確実に判定できる。
【００２０】
また、特に請求項５の発明によれば、第２の位相折返し判定手段は、物標の角度が所定の角度範囲内の場合に、第２受信レベルと、第１受信レベルおよび第３受信レベルとの少なくともいずれかの受信レベルとを比較することで、レーダ装置は物標が実際に存在する正確な角度を判定できる。
【００２１】
また、特に請求項６の発明によれば、レーダ装置と車両制御装置とを備えることで、物標が実際に存在する角度情報に基づいて、車両制御装置は複数種類の車両制御を適正に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、車両の全体図である。
【図２】図２は、車両制御システムのブロック図である。
【図３】図３は、アンテナの構成を説明する図である。
【図４】図４は、送信アンテナの路面に対する水平方向の送信範囲を示す図である。
【図５】図５は、送信アンテナの路面に対する水平方向の送信範囲を示す図である。
【図６】図６は、送信アンテナの路面に対する水平方向の送信範囲を示す図である。
【図７】図７は、位相の折り返しについて説明する図である。
【図８】図８は、送信アンテナの路面に対する垂直方向の送信範囲を示す図である。
【図９】図９は、送信アンテナの路面に対する垂直方向の送信範囲を示す図である。
【図１０】図１０は、各送信アンテナの送信波の出力タイミングを説明するグラフである。
【図１１】図１１は、送信信号と受信信号とに基づくビート信号の導出を説明する図である。
【図１２】図１２は、レーダ装置の認識角度に対する３つの候補角度の設計値を有するマップ情報を示す図である。
【図１３】物標の水平角度に対する電力値を示すグラフである。
【図１４】物標の水平角度に対する電力値を示すグラフである。
【図１５】図１５は、ＵＰ区間のビート信号をＦＦＴ処理した後の変換信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１６】図１６は、ＵＰ区間のビート信号をＦＦＴ処理したのちの変換信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１７】図１７は、ＥＳＰＲＩＴの処理概要を説明する図である。
【図１８】図１８は、信号処理部が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。
【図１９】図１９は、信号処理部が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。
【図２０】図２０は、折返し判定処理の処理フローチャートである。
【図２１】図２１は、折返し判定処理の処理フローチャートである。
【図２２】図２２は、折返し判定処理の処理フローチャートである。
【図２３】図２３は、実測値と設計値に基づく差分値の導出を説明する図である。
【図２４】図２４は、平均電力値の波形を追加したグラフである。
【図２５】図２５は、第２の実施の形態の折返し判定処理における処理フローチャートである。
【図２６】図２６は、第２の実施の形態の折返し判定処理における処理フローチャートである。
【図２７】図２７は、第２の実施の形態の折返し判定処理における処理フローチャートである。
【図２８】図２８は、第２の実施の形態の折返し判定処理における処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
＜１．車両全体図＞
図１は、車両ＣＲの全体図である。車両ＣＲは、後述する車両制御システム１のレーダ装置１０と車両制御装置２０とを主に備える。車両ＣＲは、車両ＣＲの前方のバンパー近傍にレーダ装置１０を備えている。レーダ装置１０は、一回の走査で路面に対する水平方向、および、路面に対する垂直方向の所定範囲を走査する。その結果、レーダ装置１０は、物標の路面に対する水平方向の位置（縦距離および横距離）と、物標の路面に対する垂直方向の高さと、車両ＣＲに対する物標の相対速度とを含む情報（以下、「物標情報」という。）を導出する。ここで、縦距離は、物標から反射した反射波がレーダ装置１０の受信アンテナに受信されるまでの距離である。また、横距離は、車両ＣＲの進行方向に仮想的に延伸する基準軸に対して略直行する方向の車両ＣＲに対する物標の距離である。なお、横距離は、車両ＣＲに対する物標の水平方向の角度と縦距離とを用いた三角関数の演算により導出される。レーダ装置１０による物標情報の導出処理の詳細は後述する。車両制御装置２０は、車両ＣＲの内部に設けられている。車両制御装置２０は、車両ＣＲの各装置を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit)である。
【００２５】
＜２．システムブロック図＞
図２は、車両制御システム１のブロック図である。車両制御システム１は、車両ＣＲの挙動を制御するシステムである。レーダ装置１０と、車両制御装置２０と、車速センサ２１と、ステアリングセンサ２２と、スロットル２３と、ブレーキ２４とを有している。レーダ装置１０と車両制御装置２０とは電気的に接続されている。車両制御装置２０は、車速センサ２１と、ステアリングセンサ２２と、スロットル２３と、ブレーキ２４と電気的に接続されている。
【００２６】
車両制御装置２０は、複数種類の車両制御の中から車両ＣＲの走行状況等に応じて、少なくとも１つの車両制御を行う。車両制御の例としてＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）とＰＣＳ（Pre-Crash Safety System）とがある。車両制御装置２０は、車両ＣＲが走行する自車線内で前方車両に追従して走行する。具体的には、車両制御装置２０は、車両ＣＲの走行に伴いスロットル２３、および、ブレーキ２４の少なくとも一つの装置を制御する。そして車両制御装置２０は、前方車両との間で所定の車間距離を確保した状態で車両ＣＲを前方車両に追従して走行させる。このように車両ＣＲが前方車両との所定の車間距離を確保した状態で、前方車両を追従走行させる制御がＡＣＣである。
【００２７】
また車両制御装置２０は、車両ＣＲと他車両との衝突に備え、車両ＣＲの乗員を保護する。具体的には、車両制御装置２０は、車両ＣＲが他車両に衝突する危険性がある場合に、例えば次のように車両ＣＲを制御する。車両制御装置２０は、車両ＣＲの乗員に対して図示しない警報器を用いて警告する。車両制御装置２０は、ブレーキ２４を制御して車両ＣＲの速度を低下させる。車両制御装置２０は、車室内のシートベルトにより乗員を座席に固定する。その結果、車両ＣＲと他車両とが衝突した場合でも、車両ＣＲの乗員への衝撃が軽減される。このように車両ＣＲの乗員を保護する制御がＰＣＳである。
【００２８】
車速センサ２１は、車両ＣＲの車軸の回転数に基づき車両ＣＲの速度に応じた信号を車両制御装置２０に出力する。車両制御装置２０は、車速センサ２１からの信号に基づき現時点の車両ＣＲの速度を導出する。
【００２９】
ステアリングセンサ２２は、車両ＣＲのドライバーの操作によるステアリングホイールの回転角を導出する。その結果、ステアリングセンサ２２は、車両ＣＲの車体の角度の情報を車両制御装置２０に出力する。車両制御装置２０は、ステアリングセンサ２２から取得した情報に基づき車両ＣＲの走行する自車線のカーブ半径の値を導出する。
【００３０】
スロットル２３は、車両ＣＲのドライバーの操作により車両ＣＲの速度を加速させる。またスロットル２３は、車両制御装置２０の制御により車両ＣＲの速度を加速させる。例えばスロットル２３は、車両ＣＲと前方車両との縦距離を一定値に保つように車両ＣＲの速度を加速させる。
【００３１】
ブレーキ２４は、車両ＣＲのドライバーの操作により車両ＣＲの速度を減速させる。またブレーキ２４は、車両制御装置２０の制御により車両ＣＲの速度を減速させる。例えばブレーキ２４は、車両ＣＲと前方車両との縦距離を一定値に保つように車両ＣＲの速度を減速させる。
【００３２】
次に、レーダ装置１０について説明する。レーダ装置１０は、アンテナ１０１と、ミキサ１３（１３ａ〜１３ｄ）と、ＡＤ（Analog to Digital)変換器１４（１４ａ〜１４ｄ）と、信号生成部１５と、発振器１６と、スイッチＳＷと、記憶部１７と、信号処理部１８とを有する。
【００３３】
アンテナ１０１は、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２とを有している。送信アンテナ１１は、送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄの４本のアンテナで構成される。送信アンテナ１１は、スイッチＳＷのスイッチングにより所定周期で切り替えられる。その結果、４本の送信アンテナのうちの少なくともいずれか１本の送信アンテナが送信波を出力する。
【００３４】
受信アンテナ１２は、受信アンテナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および、１２ｄの４本のアンテナで構成される。４本の受信アンテナは、物標からの反射波を受信する。
【００３５】
＜２−１．アンテナ構成＞
ここで、図３を用いて、アンテナ１０１の構成を具体的に説明する。図３は、アンテナ１０１の構成を説明する図である。図３では、ＸＹ座標軸を用いて方向を説明する。ＸＹ座標軸は、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の少なくとも一方のアンテナに相対的に固定される。誘電体基板１０２の基板面に設けられる送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の短手方向（以下、「短手方向」という。）がＸ軸方向（水平方向）に対応する。送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の長手方向（以下、「長手方向」という。）がＹ軸方向（鉛直方向）に対応する。
【００３６】
アンテナ１０１には、誘電体基板１０２の基板面に送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２とが設けられている。誘電体基板１０２は、短手方向（Ｘ軸方向）に幅Ｗ０（例えば、約6.0ｃｍ）、長手方向（Ｙ軸方向）に長さＬ０（例えば、約6.0ｃｍ）の略正方形の形状の基板である。
【００３７】
次に、送信アンテナ１１の各送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）について説明する。各送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）は、図示しない複数の伝送線路にアンテナ素子が複数設けられた構成である。送信アンテナ１１の伝送線路は、送信信号をアンテナ素子に伝達する。アンテナ素子は、送信信号に基づく送信波を出力する。
【００３８】
送信アンテナ１１ａおよび１１ｃは、同一形状のアンテナであり、ともに短手方向（Ｘ軸方向）に幅Ｗ１１（例えば、約0.6cm）、長手方向（Ｙ軸方向）に長さＬ１（例えば、約1.8cm）の略長方形の形状を有する。送信アンテナ１１ａおよび１１ｃの地面に対する高さ方向の位置、即ち長手方向（Ｙ軸方向）の位置は同じであり、地面に対する水平方向の位置、即ち短手方向（Ｘ軸方向）の位置が相違する。これにより水平方向で互いの送信ビーム方向が異なるよう配置される。これら送信アンテナ１１ａおよび１１ｃは背景技術の項で述べた先行技術の２本の送信アンテナに対応するもので、水平角度の位相折り返しを判定する機能を有する。なお、図ではアンテナ１１ａの外形のみ示しておりアンテナ１１ａを構成するアンテナ素子は図示を省略している。以下のアンテナも同様である。
【００３９】
送信アンテナ１１ｂは、短手方向（Ｘ軸方向）に幅Ｗ１２（例えば、約1.0cm）、長手方向（Ｙ軸方向）に長さＬ１（例えば、約1.8cm）の略長方形の形状を持つアンテナであり、送信アンテナ１１ａ、および、１１ｃより送信ビームが狭角となる特性を有する。この送信アンテナ１１ｂは、送信アンテナ１１ａと送信アンテナ１１ｃとの間に設けられている。つまり、送信アンテナ１１ａ、送信アンテナ１１ｂ、および、送信アンテナ１１ｃの配置は、順次異なるように配置されている。そのため、送信アンテナ１１ａと送信アンテナ１１ｃとの送信方向は送信アンテナ１１ｂの送信方向を基準に対称な方向に設定されている。
【００４０】
また長手方向（Ｙ軸方向）において送信アンテナ１１ａの一部と長さＬ２（例えば、約0.9cm）だけ重複するよう送信アンテナ１１ａ、および、１１ｃよりも上側（＋Ｙ側）の位置にずらして設けられている。なお、長さＬ２は、送信アンテナ１１ａの長さＬ１のうちの約半分の長さである。
【００４１】
送信アンテナ１１ｄは、送信アンテナ１１ｂと略同一の形状のアンテナであり、送信アンテナ１１ｂと同じサイズを有し、送信アンテナ１１ｃを中心として送信アンテナ１１ｂと対称となる位置に配置される。
【００４２】
以上のように送信アンテナ１１ｂと１１ｄは送信アンテナ１１ａ、１１ｃと高さ方向にずらして配置されている。したがって、送信アンテナ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからそれぞれ出力される送信波の間で長手方向（Ｙ軸方向）のずれに対応する位相差が生じる。これにより、レーダ装置１０は、物標の路面に対する垂直方向の高さを導出する送信波を出力できる。
【００４３】
４本の送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）は、送信アンテナ１１ｂと１１ｄが送信アンテナ１１ａ、１１ｃと高さ方向に一部重複するよう、長手方向（Ｙ軸方向）に左側で３段、右側で２段の階段状に設けられている。言い換えると、４本の送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）は、への字を左右逆にした逆への字型に設けられている。したがって、送信アンテナ１０１の高さ、すなわち長手方向（Ｙ軸方向）のサイズを小さくしてコンパクトに配置することができ、さらに面積を拡大することなく長手方向（Ｙ軸方向）に複数の送信アンテナを設けることができる。
【００４４】
次に受信アンテナ１２の各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）について説明する。各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）は、図示しない複数の伝送線路にアンテナ素子が複数設けられた構成である。受信アンテナ１２のアンテナ素子は、反射波を受信して伝送線路に受信信号を伝達する。
【００４５】
受信アンテナ１２は、誘電体基板１０２の基板面に設けられている。受信アンテナ１２は、４本の受信アンテナ１２ａ〜１２ｄを含むアンテナであり、各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）は、短手方向（Ｘ軸方向）に幅Ｗ１３（例えば、約0.5cm）、長手方向（Ｙ軸方向）に長さＬ１（例えば、約1.8cm）の略長方形の同一形状のアンテナである。
【００４６】
受信アンテナ１２の各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）は、短手方向(Ｘ軸方向)においてそれぞれが隣接する位置に等間隔で設けられ、また、長手方向（Ｙ軸方向）においてそれぞれが同じ位置に設けられている。これにより各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）の受信信号を基に水平方向の位相差を算出でき、水平方向の物標角度を算出することができる。
【００４７】
受信アンテナ１２（１２ａ〜１２ｄ）は、長手方向（Ｙ軸方向）において送信アンテナ１１ｂの一部と重複する位置に設けられている。すなわち、受信アンテナ１２は、３本の送信アンテナ１１ｂ〜１１ｄで構成される階段状のデッドスペースに配置されている。これにより、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２とを同一の誘電体基板１０２の基板面の比較的少ないスペースに設けることができる。その結果、レーダ装置１０のアンテナ１０１の面積は、拡大することなくレーダ装置１０の小型化を実現できる。そして、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２が設けられたアンテナ１０１を略正方形の形状とでき、アンテナ１０１を搭載するレーダ装置１０自体も小型化できる。
【００４８】
このように短手方向（Ｘ軸方向）に等間隔で隣接し、長手方向（Ｙ軸方向）の同じ位置に設けられた４本の受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）は、４本の送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）から出力される送信波が物標に反射した反射波を受信する。後述する信号処理部１８は、複数の受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）が受信した反射波に対応する受信信号の位相差により物標が存在すると推定される水平方向の角度（以下、「認識角度」という。）を導出する。そして、信号処理部１８は、後述する位相折返し判定処理（以下、「折返し判定処理」という。）により、認識角度に対して位相折返しのない角度および位相折返しのある角度の候補角度の中から実際に物標が存在する角度（以下、「実在角度」という。）を導出する。折返し判定処理の具体的な処理内容については後述する。
【００４９】
＜２−２．送信範囲＞
次に、送信アンテナ１１の各送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）の送信範囲について図４〜図９を用いて説明する。図４〜図９においては、ｘｙｚ座標軸を用いて方向を説明する。ｘｙｚ座標軸は、車両ＣＲに対して相対的に固定される。車両ＣＲの車幅方向が、ｘ軸方向に対応する。車両ＣＲの進行方向が、ｙ軸方向に対応する。車両ＣＲの高さ方向（車高方向）が、ｚ軸方向に対応する。なお、図４〜図６は、車両ＣＲの高さ方向（ｚ軸方向）の上方（＋ｚ側）から下方（−ｚ側）を見た図である。図８および図９は、車両ＣＲの車幅方向（ｘ軸方向）の左側（−ｘ側）から右側（＋ｘ側）を見た図である。
【００５０】
図４は、送信アンテナ１１ａの自車線ＲＣの路面（以下、「路面」という。）に対する水平方向の送信範囲を示す図である。ここで、自車線ＲＣの幅は約3.6mである。自車線ＲＣの右側には、自車線ＲＣに隣接している車線ＲＲ（以下、「右車線ＲＲ」という。）がある。自車線ＲＣの左側には、自車線ＲＣに隣接している車線ＲＬ（以下、「左車線ＲＬ」という。）がある。
【００５１】
図４示す送信範囲Ｔｒ１は、送信アンテナ１１ａから出力される送信波におけるメインローブの範囲を示し、送信範囲Ｔｒ１ａはサイドローブの範囲を示す。
【００５２】
送信アンテナ１１ａのメインローブの水平ビーム方向、すなわち送信軸Ｃｅ１は自車両の進行方向（送信軸Ｃｅ２）に対し約7deg右側、すなわち＋ｘ方向に傾いている。送信範囲Ｔｒ１は、水平角度範囲で送信軸Ｃｅ１に対し±38degすなわち76degであり、送信距離は約80ｍに設定されている。サイドローブの送信範囲Ｔｒ１ａを含めると、水平角度範囲は送信軸Ｃｅ１に対し全体で約±50degとなる。以下では、特に断りがない限り、「水平角度」は車両ＣＲの進行方向の角度を±0degとする車両ＣＲの車幅方向（ｘ軸方向）の角度をいう。また、以下では、サイドローブと上述のメインローブとを含む送信アンテナ１１ａから出力される送信波を「右広角ビーム」という場合がある。
【００５３】
なお、メインローブの送信範囲Ｔｒ１の右側（＋ｘ側）にも本来送信範囲Ｔｒ１ａと同様のサイドローブの範囲が存在する。しかし、この右側のサイドローブの範囲は、水平角度90degを超える範囲であり、レーダ装置１０が物標の位置を導出できない範囲である。そのため、右側のサイドローブの範囲は、図示することなく説明を続ける。
【００５４】
上記メインローブの水平角度範囲約±38deg以内の範囲は、車両ＣＲが自車線ＲＣの略中央に位置する場合に、自車線ＲＣの幅（約3.6m）と右車線ＲＲ（約3.6m）の幅に相当する。言い換えると、水平角度約±38deg以内は、車両ＣＲを基準とした場合横距離約-1.8m〜約5.4mに相当する。
【００５５】
送信アンテナ１１ａは、送信範囲Ｔｒ１の範囲内に送信波を出力する。その結果、送信範囲Ｔｒ１の範囲内に存在する物標からの反射波を受信アンテナ１２が受信する。例えば、受信アンテナ１２は、メインローブの範囲内に存在する物標ＴＡが反射した反射波を受信する。物標ＴＡは、例えば44degの角度位置に存在する。
【００５６】
図５は、送信アンテナ１１ｃの路面に対する水平方向の送信範囲を示す図であり、上述の送信アンテナ１１ａの送信方向と送信アンテナ１１ｃの送信方向は、送信アンテナ１１ｂの送信方向を基準に対称な方向に設定されている。そのため送信アンテナ１１ｃについて送信アンテナ１１ａと重複する説明は省略する。
【００５７】
送信範囲Ｔｒ３は、送信アンテナ１１ｃから出力される送信波におけるメインローブの範囲を示し、送信範囲Ｔｒ３ａはその右側のサイドローブの範囲を示す。
【００５８】
送信アンテナ１１ｃのメインローブの水平ビーム方向、すなわち送信軸Ｃｅ３は自車両の進行方向と同じ方向の送信軸Ｃｅ２に対し約−7deg左側、すなわち−ｘ方向に傾いている。送信範囲Ｔｒ３は、水平角度範囲で送信軸Ｃｅ３に対し約±38degすなわち76degであり、送信距離は約80ｍに設定されている。サイドローブの検知範囲Ｔｒ３ａを含めると、水平角度範囲は送信軸Ｃｅ３に対し全体で約±50degとなる。
【００５９】
以下では、サイドローブと上述のメインローブとを含む送信アンテナ１１ｃから出力される送信波を「左広角ビーム」という場合がある。
【００６０】
送信アンテナ１１ｃは、送信範囲Ｔｒ３の範囲内に送信波を出力する。その結果、送信範囲Ｔｒ３の範囲内に存在する物標からの反射波を受信アンテナ１２が受信する。ここで、図４で説明した物標ＴＡの位置は、メインローブの送信範囲Ｔｒ３の範囲外であるが、サイドローブの送信範囲Ｔｒ３ａの範囲内にあるため、受信アンテナ１２によりその反射波を受信する。
【００６１】
図６は、送信アンテナ１１ｂおよび１１ｄの路面に対する水平方向の送信範囲を示す図である。図６に示す送信範囲Ｔｒ２、および、送信範囲Ｔｒ４は、それぞれ送信アンテナ１１ｂ、および、１１ｄから出力される送信波におけるメインローブの範囲を示す。送信範囲Ｔｒ２ａ、および、送信範囲Ｔｒ４ａは、それぞれそのサイドローブの範囲を示す。なお、メインローブの送信範囲Ｔｒ２およびＴｒ４の左側（−ｘ側）にも送信範囲Ｔｒ２ａおよびＴｒ４ａと同様のサイドローブの範囲が存在する。以下では、サイドローブと上述のメインローブとを含む送信アンテナ１１ｂ、１１ｄから出力される送信波をそれぞれ「第１狭角ビーム」、「第２狭角ビーム」という場合がある。送信アンテナ１１ｂと１１ｄは同じ特性のアンテナであるため、以下の説明では送信アンテナ１１ｂについて説明する。
【００６２】
送信アンテナ１１ｂのメインローブの水平ビーム方向、すなわち送信軸Ｃｅ２は車両ＣＲの進行方向（送信軸Ｃｅ２延伸方向）と同じであり、その送信範囲Ｔｒ２は水平角度範囲で送信軸Ｃｅ２に対し約±21degすなわち42degであり、送信距離は約150ｍに設定されている。サイドローブの送信範囲Ｔｒ２ａを含めると、水平角度範囲は送信軸Ｃｅ２に対し全体で約±4 5degとなる。
【００６３】
上記メインローブの水平角度領域約±21deg以内の範囲は、車両ＣＲが自車線ＲＣの略中央に位置する場合に、自車線ＲＣの幅（約3.6m）を含む範囲である。送信アンテナ１１ｂは、送信範囲Ｔｒ２の範囲内に送信波を出力する。その結果、送信範囲Ｔｒ２の範囲内に存在する物標からの反射波を受信アンテナ１２が受信する。ここで、図４、および、図５に示した物標ＴＡは、メインローブの送信範囲Ｔｒ２の範囲外であるが、サイドローブの送信範囲Ｔｒ２ａの範囲内であるため、受信アンテナ１２によりその反射波を受信する。
【００６４】
送信アンテナ１１ｄは送信アンテナ１１ｂと同じ特性を有するため、図６において送信範囲Ｔｒ２をＴｒ４に、Ｔｒ２ａをＴｒ４ａに、Ｔｒ２ｂをＴｒ４ｂに、Ｃｅ２をＣｅ４に置き換えるだけで、他の説明は送信アンテナ１１ｂについての説明と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６５】
上記の内容から送信範囲Ｔｒ２およびＴｒ４は、送信範囲Ｔｒ１およびＴｒ３と比べて送信波の出力される距離が長く、水平角度が狭い送信範囲となる。すなわち、送信アンテナ１１ｂ、１１ｄは送信アンテナ１１ａ、１１ｃより狭角のアンテナである。
【００６６】
ここで、右広角ビーム、左広角ビーム、第１狭角ビーム、および、第２狭角ビームの一部の送信範囲は重畳している。そして、第１狭角ビームおよび第２狭角ビームは、右広角ビームおよび左広角ビームと比べて送信範囲の角度が狭い。そのため、第１狭角ビームおよび第２狭角ビームの出力は、右広角ビームおよび左広角ビームの出力よりも比較的高い出力となる。その結果、４つのビームが重畳する送信範囲内に物標が存在する場合の受信信号の電力値は、第１狭角ビームおよび第２狭角ビームの受信信号の電力値が、右広角ビームおよび左広角ビームの受信信号の電力値よりも比較的大きい電力値となる。そして、後述する折り返し判定処理では、この広角ビームの受信信号の電力値と狭角ビームの受信信号の電力値とを比較することで、認識角度に物標が存在するか否かを判定する。
【００６７】
そして、車両制御装置２０は、送信範囲Ｔｒ１〜Ｔｒ４の全送信範囲から導出された物標情報に基づき、車両ＣＲに対して必要な制御を行う。制御例としては、車両ＣＲの前方を走行する前方車両に追従走行するためにスロットル２３を制御するＡＣＣ制御や、車両ＣＲと他車両との衝突を防止等するためにブレーキ２４を制御するＰＣＳ制御である。
【００６８】
しかし、レーダ装置１０は、位相折り返しがあると実際に物標が存在する角度を導出できない。すなわち、位相差３６０°を角度に換算すると約37degになるが、レーダ装置１０が検出できる位相差Ａは−360°＜Ａ＜360°であるため、角度に直すと自車両進行方向（送信軸Ｃｅ２）に対して−37deg〜37degの範囲である。なお、＋は物標が自車両進行方向に対して右側に位置し、−は左側に位置することを示す。そのため物標の角度が絶対値で37degを超える場合は位相が360°折り返して実際の角度は37degより小さくなる。例えば、レーダ装置１０は、44degの角度に存在する物標ＴＡの認識角度をそれより360°位相が異なる5degとして導出する。なお、位相折返しにおける角度と位相との関係は、単純な比例関係によるものではない。
【００６９】
レーダ装置１０は、図６に示すように物標ＴＡが実際には44degの位置に存在するのにもかかわらず、物標ＴＡｇの位置である5degの位置に存在するものとして物標ＴＡの認識角度を導出する。このようにレーダ装置１０が、物標ＴＡの実在角度とは異なる認識角度を導出すると、物標ＴＡの物標情報を受信した車両制御装置２０は、本来制御対象ではない角度（44deg)に存在する物標ＴＡに対して、ＡＣＣの制御およびＰＣＳの制御の少なくともいずれかの車両制御を行う場合がある。その結果、車両制御装置２０は適切な車両制御が行えないこととなる。
【００７０】
ここで、位相折返しについて、図７を用いて詳細に説明する。図７には、受信アンテナ１２の２つの隣接する受信アンテナ１２ａと１２ｂとが示されている。なお、物標の角度と位相差との対応関係は例えば次の基準により定められる。物標が受信アンテナ１２ａおよび１２ｂのアンテナ間の略中央の正面位置で、受信アンテナ１２ａおよび１２ｂのアンテナ面ＡＦに対して垂直の位置に存在する場合を水平角度±0degおよび位相差±0°となり、この対応関係を基準とする。そして、この基準と受信アンテナ１２の各アンテナ間隔から例えば、水平角度37degが位相差360°に対応する。また、水平角度−37degが位相差−360°に対応する。
【００７１】
図７上段は、物標ＴＡが水平角度θａに存在する場合を示している。この場合、受信アンテナ１２ａおよび１２ｂは、物標ＴＡからの反射波を受信する。水平角度θａが例えば44degの場合には、受信アンテナ１２ｂと１２ａとの位相差ＲＰは430°となる。これに対して、位相が折り返す値を示す折返し値ＢＰは360°となる。位相差ＲＰは、位相差ＢＰを超えるため位相差ＲＰの位相が折り返す。その結果、レーダ装置１０は、位相差ＥＰ（430°−360°＝70°）を導出する。
【００７２】
そして、レーダ装置１０は、位相差ＥＰ（70°）に基づいて物標ＴＡの認識角度θｂ（5deg）を導出する。すなわち、図７下段に示すように、レーダ装置１０は、物標ＴＡｇの水平角度θｂに物標が存在するかのごとく認識角度を導出する。このように、物標が水平角度37deg以上、および、水平角度−37deg以下のいずれかの角度に存在する場合、位相折り返しが発生して、実在角度とは異なる認識角度が導出される。
【００７３】
図８は、送信アンテナ１１ｂの路面に対する垂直方向の送信範囲Ｔｒ２を示す図である。なお、図８では送信範囲Ｔｒ２について説明するが、路面に対する垂直方向の送信範囲Ｔｒ４も送信範囲Ｔｒ２と略同一であるため、同様である。
【００７４】
図８では、送信アンテナ１１ｂは送信範囲Ｔｒ２の範囲に送信波を出力する。送信範囲Ｔｒ２は、路面に対して水平方向に延伸した第２送信軸Ｃｅ２を基準として車両ＣＲの高さ方向の上側（＋ｚ側）の角度約8.5deg、下側（−ｚ側）の角度約−8.5degの範囲を有する。以下では、各基準軸の路面に対する角度を±0degとし、車両ＣＲの高さ方向（ｚ軸方向）の角度を「垂直角度」という。垂直角度は、路面に対する垂直方向の角度ともいえる。
【００７５】
なお、第２送信軸Ｃｅ２は、自車両の進行方向と同じであり、その送信範囲Ｔｒ２は、垂直角度範囲で約±8.5degすなわち17degであり、送信距離は約150ｍに設定されている。
【００７６】
図９は、送信アンテナ１１ｃの路面に対する垂直方向の送信範囲Ｔｒ３を示す図である。図９では、送信アンテナ１１ｃは送信範囲Ｔｒ３の範囲に送信波を出力する。送信範囲Ｔｒ３は、路面に対して水平方向に延伸した第３送信軸Ｃｅ３を基準として車両ＣＲの高さ方向の上側（＋ｚ側）に角度約8.5deg、下側（−ｚ側）に角度約−8.5degの範囲を有する。
【００７７】
なお、第３送信軸Ｃｅ３は、路面と略平行であり、その送信範囲Ｔｒ３は、垂直角度範囲約±8.5degすなわち17degであり、送信距離は約80ｍに設定されている。
【００７８】
上記の内容から送信範囲Ｔｒ２およびＴｒ４は、送信範囲Ｔｒ３と比べて縦距離が長く、垂直角度が略同一の範囲となる。言い換えると、送信範囲Ｔｒ３は、送信範囲Ｔｒ２およびＴｒ４と比べて縦距離が短く、垂直角度が略同一の範囲となる。
【００７９】
図２に戻り、ミキサ１３は、ミキサ１３ａ〜１３ｄの４つのミキサを有する。ミキサ１３は、各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）に設けられている。ミキサ１３は、受信アンテナ１２で受信した反射波に対応する受信信号と、送信波に対応する送信信号とを混合する。ミキサ１３は、受信信号と送信信号との差の信号であるビート信号をＡＤ変換器１４に出力する。
【００８０】
ＡＤ変換器１４は、ＡＤ変換器１４ａ〜１４ｄの４つのＡＤ変換器を有する。ＡＤ変換器１４は、各受信アンテナ（１２ａ〜１２ｄ）に設けられている。ＡＤ変換器１４は、ミキサ１３から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。具体的には、ＡＤ変換器１４は、アナログ信号であるビート信号を所定周期でサンプリングする。ＡＤ変換器１４は、サンプリングしたビート信号を量子化し、デジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１４は、デジタル信号を信号処理部１８に出力する。
【００８１】
信号生成部１５は、変調用の三角波信号を生成し、発振器１６に出力する。発振器１６は、三角波信号をミリ波帯（例えば、76.5GHz）の信号に変調し、スイッチＳＷに出力する。
【００８２】
スイッチＳＷは、各送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）と接続される。スイッチＳＷは、接続する送信アンテナを所定のタイミング（例えば、5msec）ごとに切替える。スイッチＳＷは、ミリ波帯の信号である送信信号を送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄのいずれかのアンテナに出力する。
【００８３】
＜２−３．送信波出力タイミング＞
ここで、送信アンテナ１１a〜１１ｄの送信波の出力タイミングについて、図１０を用いて説明する。図１０は、各送信アンテナ（１１ａ〜１１ｄ）の送信波の出力タイミングを説明するグラフである。送信波に対応する送信信号は、中心周波数を例えば、76.5GHzとして、第１の所定周波数（例えば76.6GHz）まで上昇した後に第２の所定周波数（例えば、76.4GHz）まで下降をするように200MHzの間で一定の変化を繰り返す信号である。送信信号は、縦軸を周波数［GHz］、横軸を時間［msec］とするグラフ中の送信信号ＴＳで示される。
【００８４】
送信アンテナ１１ａは第１送信区間Ｔｘ１（時刻ｔ０〜ｔ１）で送信波を出力する。スイッチＳＷは、時刻ｔ１で送信波を出力するアンテナを送信アンテナ１１ａから送信アンテナ１１ｃに切替える。以降、スイッチＳＷは、所定のタイミングで送信アンテナを切り替える。
【００８５】
送信アンテナ１１ｃは、第３送信区間Ｔｘ３（時刻ｔ１〜ｔ２）で送信波を出力する。信号処理部１８は、第１処理区間Ｔｘ５で物標からの反射波に基づいて、物標の路面に対する水平方向の認識角度を導出する。また、信号処理部１８は後述する折返し判定処理を行う。
【００８６】
上述のように送信アンテナ１１ａ、および、送信アンテナ１１ｃが順次、送信波を出力し、信号処理部１８が各送信波による受信信号に基づき物標の認識角度の導出処理を行う区間が第１区間Ｔｘ１０（時刻ｔ０〜ｔ３）となる。
【００８７】
そして、第１区間Ｔｘ１０で物標の導出処理が行われた後、次の第２区間Ｔｘ１１では送信アンテナ１１ａによる送信波の出力と、送信アンテナ１１ｃによる送信波との出力に加えて、送信アンテナ１１ｂによる送信波の出力と、送信アンテナ１１ｄによる送信波の出力が行われる。
【００８８】
つまり、送信アンテナ１１ａは第１送信区間Ｔｘ１ａ（時刻ｔ３〜ｔ４）で送信波を出力し、送信アンテナ１１ｂは第２送信区間Ｔｘ２ａ（時刻ｔ４〜ｔ５）で送信波を出力する。そして、送信アンテナ１１ｃは第３送信区間Ｔｘ３ａ（時刻ｔ５〜ｔ６）で送信波を出力し、送信アンテナ１１ｄは第４送信区間Ｔｘ４ａ（時刻ｔ６〜ｔ７）で送信波を出力する。その後、信号処理部１８は、第２処理区間Ｔｘ５ａ（時刻ｔ７〜ｔ８）で物標からの反射波に基づいて、物標の路面に対する水平方向の認識角度、および、垂直方向の高さを導出する。また、信号処理部１８は折返し判定処理を行う。
【００８９】
上述のように送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄが順次、送信波を出力し、信号処理部１８が各送信波による受信信号に基づき物標の水平方向の位置を導出する処理を行う区間が第２区間Ｔｘ１１（時刻ｔ３〜ｔ８）となる。
【００９０】
このように物標の路面に対する水平方向の認識角度、および、垂直方向の高さの導出の両方の処理に送信アンテナ１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄの複数本の送信アンテナを兼用することで、送信アンテナ１１の本数を減少させられる。その結果、レーダ装置１０は、比較的小型化されたアンテナ１０１により物標の路面に対する水平方向の位置および垂直方向の高さを導出できる。
【００９１】
レーダ装置１０の送信波の送信周期は、第１区間Ｔｘ１０および第２区間Ｔｘ１１を含む周期区間Ｔｘ１００（時刻ｔ０〜ｔ８）となる。レーダ装置１０の送信周期の時間は、例えば110msecである。例えば、第１区間Ｔｘ１０の時間が、50msecであり、第２区間Ｔｘ１１の時間が、60msecである。また送信アンテナ１１の１本の送信アンテナから送信波が出力される時間は、例えば5msecである。
【００９２】
また、上述のように第２区間Ｔｘ１１では、４本の送信アンテナ(１１ａ〜１１ｄ)から送信波を出力し、物標の水平方向の位置および垂直方向の高さを導出する。これに対して、第１区間Ｔｘ１０では、２つの送信アンテナ（１１ａおよび１１ｃ）から送信波を出力して物標の水平方向の位置のみを導出するのは次の理由のためである。つまり、送信波の出力に伴いレーダ装置１０の内部の回路が発熱し、レーダ装置１０の破損を防止するためである。
【００９３】
また、水平方向の位置は、車両ＣＲに対して急な前方割り込みを行う他車両等への対応のため比較的高い頻度の導出が要求される。しかし、垂直方向の高さは、道路標識等の上方物が車両ＣＲに対して急な割り込みを行うことはないため、比較的低い頻度の導出でもよい。これにより、レーダ装置１０の発熱を防止でき物標導出処理に悪影響を及ぼすことを防止できる。さらに、レーダ装置１０は１周期の間に少なくとも物標の水平方向の位置を２回導出でき、物標の垂直方向の高さを１回導出できる。つまり、レーダ装置１０は、物標の垂直方向の高さの変化に比べて、物標の水平方向の位置の変化を早期に導出できる。その結果、レーダ装置１０から物標情報を受信した車両制御装置２０は、ＡＣＣ制御およびＰＣＳ制御の少なくともいずれかの制御において車両制御が必要な物標に対して適切な制御を行える。
【００９４】
そして、次の周期で送信アンテナ１１ａおよび送信アンテナ１１ｃが順次送信波を出力する第１区間Ｔｘ１０の処理が再度開始され、以降同様の処理が繰り返し行われる。
【００９５】
＜２−４．ビート信号導出＞ 
次に、第１区間Ｔｘ１０を例に送信信号ＴＳと後述する受信信号ＲＳとに基づくビート信号ＢＳの導出について説明する。図１１は、送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとに基づくビート信号ＢＳの導出を説明する図である。
【００９６】
なお、図１１の各記号、および、後述する数式各記号は次の内容を示すものである。ｆｒ：距離周波数、ｆｄ：速度周波数、ｆｏ：送信波の中心周波数、△Ｆ：周波数偏移幅、ｆｍ：変調波の繰り返し周波数、ｃ：光速（電波の速度）、Ｔ：車両ＣＲと物標との電波の往復時間、fｓ：送信／受信周波数、Ｒ：縦距離、Ｖ：相対速度。
【００９７】
図１１の上段の図は、送信信号ＴＳ、および、受信信号ＲＳの信号波形を示す図である。図１１の中段の図は、送信信号ＴＳと受信信号ＲＳとの差分により生じるビート周波数を示す図である。図１１下段の図は、ビート周波数に対応するビート信号ＢＳを示す図である。
【００９８】
図１１上段の図では、縦軸が周波数［GHz］、横軸が時間［msec］となる。図中の送信信号ＴＳは、周波数ｆ０（例えば、76.5GHz）を中心周波数として、所定周波数（例えば76.6GHz）まで上昇した後に所定周波数（例えば、76.4GHz）まで下降をするように200MHzの間で一定の変化を繰り返す。
【００９９】
送信信号ＴＳは、所定周波数まで周波数が上昇する区間（以下、「ＵＰ区間」という。）を有する。ＵＰ区間は、区間Ｕ１（時刻ｔ０〜ｔ１１）および区間Ｕ３（時刻ｔ１〜ｔ１２）が該当する。送信信号ＴＳは、所定周波数まで上昇した後に所定の周波数まで下降する区間（以下、「ＤＯＷＮ区間」という。）を有する。ＤＯＷＮ区間は、区間Ｄ１１（時刻ｔ１１〜ｔ１）および区間Ｄ１３（時刻ｔ１２〜ｔ２）が該当する。そして第１送信区間Ｔｘ１は、区間Ｕ１および区間Ｄ１１を含む。第３送信区間Ｔｘ３は、区間Ｕ３および区間Ｄ１３を含む。
【０１００】
第１送信区間Ｔｘ１において送信アンテナ１１ａから送信波が出力される。送信波は、物標にあたって反射波として受信アンテナ１２に受信される。その結果、受信アンテナ１２を介して受信信号ＲＳがミキサ１３に出力される。なお、受信信号ＲＳについても送信信号ＴＳと同じように所定周波数まで周波数が上昇するＵＰ区間と、所定周波数まで周波数が下降するＤＯＷＮ区間とがある。また、第３送信区間Ｔｘ３では送信アンテナ１１ｃから送信波が出力され、反射波に基づく受信信号ＲＳが受信アンテナ１２を介してミキサ１３に出力される。
【０１０１】
なお、車両ＣＲに対する物標の縦距離に応じて、送信信号ＴＳに比べて受信信号ＲＳに時間的な遅れ（時間Ｔ）が生じる。さらに、車両ＣＲの速度と物標の速度との間に速度差がある場合は、送信信号ＴＳに対して受信信号ＲＳにドップラーシフト分の差が生じる。
【０１０２】
図１１中段の図では、縦軸が周波数［kHz］、横軸が時間［msec］となり、図中にはＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の送信信号と受信信号との差を示すビート周波数が示されている。例えば、区間Ｕ１ではビート周波数ＢＦ１が導出され、区間Ｄ１１ではビート周波数ＢＦ２が導出される。このように各区間において、ビート周波数が導出される。
【０１０３】
図１１下段の図では、縦軸が振幅［V]、横軸が時間［msec]となる。図中には、ビート周波数に対応するアナログ信号のビート信号ＢＳが示されている。ビート信号ＢＳは、ＡＤ変換器１４によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【０１０４】
なお、図１１では受信アンテナ１２が、物標の１つの反射点から反射波を受信した場合のビート信号ＢＳが示されている。これに対して、受信アンテナ１２が、物標の複数の反射点から複数の反射波を受信した場合、当該複数の反射波に応じたビート信号が導出される。
【０１０５】
図２に戻り、記憶部１７は、信号処理部１８により実行される各種演算処理などの実行プログラムを記憶する。また、記憶部１７は、信号処理部１８が導出した複数の物標情報を記録する。例えば、過去処理（例えば前回処理）、および、今回処理において導出された物標情報を記憶する。さらに、記憶部１７は、後述する折返し判定部１８ｈが折返し判定処理を行う際に用いるマップ情報１７ａを記憶する。以下、マップ情報１７ａについて図１２〜図１４を用いて説明する。
【０１０６】
＜２−５．マップ情報＞
図１２は、レーダ装置１０の認識角度に対する３つの候補角度の設計値を有するマップ情報１７ａを示す図である。設計値は、後述する実験により導出された左広角ビームの受信信号の電力値から右広角ビームの受信信号の電力値を減算した値である。図１２には、認識角度［deg］、候補角度１［deg]、候補角度２[deg]、候補角度３[deg]、設計値１［dB］、設計値２［dB]、設計値３［dB]の各項目が示されている。候補角度１、２、および、３は、水平角度導出部１８ｃが導出した認識角度に対して、実際に物標が存在する可能性のある角度である。第１候補角度は、認識角度に対応する位相差から360°を減算した「−側折返し角度」である。第２候補角度は、認識角度に対応する位相と同じ位相の「折返しなし角度」である。折返しなし角度は、認識角度と同じ角度となる。第３候補角度は、認識角度に対応する位相差に360°を加算した「＋側折返し角度」である。
【０１０７】
以下、設計値の導出方法について、図１３、および、図１４を用いて説明する。図１３および図１４は、物標の水平角度に対する電力値を示すグラフである。
【０１０８】
図１３、および、図１４の電力値グラフには、横軸に水平角度［deg]および位相差［°］、縦軸に電力値［dB］が示されている。図１３の右波形ＲＢは、右広角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値（受信レベル）を示す波形である。なお、右波形ＲＢは水平角度7deg付近が最大の電力値となり、＋側の水平角度、および、−側の水平角度に移るにしたがって、電力値が低下する傾向にある。
【０１０９】
また、左波形ＬＢは、左広角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値（受信レベル）を示す波形である。なお、左波形ＬＢは水平角度−7deg付近が最大の電力値となり、＋側の水平角度、および、−側の水平角度に移るにしたがって、電力値が低下する傾向にある。
【０１１０】
この図１３の電力値グラフにおける右波形ＲＢおよび左波形ＬＢのデータは、例えば次のような実験により取得される。レーダ装置１０を車両ＣＲに搭載する前に地面に対して所定の高さを有し、地面に対して搭載面が平行な回転台上に車両搭載前のレーダ装置１０を載せる。そして、レーダ装置１０の正面（±0deg）の所定距離にリフレクタ等の反射板を設ける。次に、レーダ装置１０を載せた回転台を回転させる。これにより取得される角度ごとの電力値が各波形の電力値である。すなわち右広角ビームを反射した物標の角度ごとの受信信号の電力値が右波形ＲＢである。また、左広角ビームを反射した物標の角度ごとに取得された受信信号の電力値が左波形ＬＢである。このようにして右波形ＲＢおよび左波形ＬＢのデータが実験的に取得され、マップ情報１７ａとして記憶部１７に記憶される。なお、例えば水平角度導出部１８ｃの認識角度が±0degの場合、候補角度１（−側折返し角度）は−37deg、候補角度２（折返しなし角度）は、±0deg、候補角度３（＋側折返し角度）は37degとなる。
【０１１１】
そして、図１３の電力値グラフより、候補角度１の水平角度−37degにおける左波形ＬＢと右波形ＲＢとの電力差ｄ１は、例えば、13dBとなる。そのため、マップ情報１７aの認識角度±0degにおける設計値１には、13dBの値が設定される。
【０１１２】
また、候補角度２の水平角度±0degにおける左波形ＬＢと右波形ＲＢとの電力差ｄ２は、例えば−1dBとなる。そのため、マップ情報１７ａの認識角度±0degにおける設計値２には−1dBの値が設定される。
【０１１３】
さらに、候補角度３の水平角度37degにおける左波形ＬＢと右波形ＲＢとの電力差ｄ３は、例えば、−1 3dBとなる。そのため、マップ情報１７aの認識角度±0degにおける設計値３には、−13dBの値が設定される。このように実験的に導出された左波形ＬＢと右波形ＲＢとに基づいて、マップ情報１７aにおける各認識角度における複数の候補角度の設計値の値が設定される。
【０１１４】
後述する折返し判定部１８ｈは、このように作成されたマップ情報を用いて、実在角度を導出する。具体的には、車両ＣＲに搭載されたレーダ装置１０は、車両ＣＲの走行中に右広角ビームの受信信号の電力値と左広角ビームの受信信号の電力値とを取得する。その結果、折返し判定部１８ｈは、左広角ビームの受信信号の電力値から右広角ビームの受信信号の電力値を減算した値（以下、「実測値」という。）を導出する。そして、折返し判定部１８ｈは、実測値と基準値となる３種類の設計値とのそれぞれの差の値を導出する。折返し判定部１８ｈは、実測値との差が最も小さい設計値に対応する候補角度を実在角度として導出する。
【０１１５】
しかし、このような方法で実在角度を導出できるのは、１つの認識角度に対して３種類の設計値がそれぞれ異なる値の場合である。しかし、マップ情報１７ａを作成する際に、１つの認識角度に対して３種類の設計値のうちの複数の設計値が同じ値となるときがある。このような例について図１４の電力値グラフを用いて説明する。図１４の電力値グラフでは、例えば、水平角度導出部１８ｃの認識角度5degの場合、候補角度１（−側折返し角度）は−31deg、候補角度２（折返しなし角度）は5deg、候補角度３（＋側折返し角度）は44degとなる。
【０１１６】
そして、図１４の電力値グラフ
より、候補角度１の水平角度−31degにおける左波形ＬＢと右波形ＲＢとの電力差ｄ１１は、例えば26dBとなる。そのため、マップ情報１７aの認識角度5degにおける設計値１には、26dBの値が設定される。
【０１１７】
また、候補角度２の水平角度5degにおける左波形ＬＢと右波形ＲＢとの電力差は、電力差ｄ１２は、例えば−2dBである。そのため、マップ情報１７ａの認識角度5degにおける設計値２には−2dBの値が設定される。
【０１１８】
さらに、候補角度３の水平角度44degにおける左波形ＬＢと右波形ＲＢとの電力差ｄ１３は例えば−2dBである。そのため、マップ情報１７aの認識角度5degにおける設計値３には値が設定されずに初期状態となる。
【０１１９】
ここで、上述のように右波形ＲＢは、約7degを最大値としての＋側および−側の水平角度に移るにしたがって電力値が低下する。しかし、レーダ装置１０の検知範囲内（±45deg）において、-37deg〜−45degの角度範囲Ｄ１の範囲内では電力値が増加する傾向にある。これは、右広角ビームのサイドローブＴｒ１ａの範囲にリフレクタの位置が含まれ、リフレクタからの反射波により電力値が増加したものである。
【０１２０】
また、左波形ＬＢは、約−7degを最大値として＋側および−側の水平角度に移るにしたがって電力値が低下する。しかし、レーダ装置１０の検知範囲内（±45deg）において、37deg〜45degの角度範囲Ｄ２の範囲内では電力値が増加する傾向にある。
【０１２１】
これは、左広角ビームのサイドローブＴｒ３ａの範囲にリフレクタの位置が含まれ、リフレクタからの反射波により電力値が増加したものである。このようにサイドローブに物標の位置が含まれて反射波に対応する受信信号の電力値が増加する場合、このサイドローブの角度範囲に対応する候補角度の設計値は、他の候補角度の設計値と略同じ値となることがある、その結果、折返し判定部１８ｈは、実測値と設計値とによりいずれの候補角度が実在角度となるのかを判定できない。
【０１２２】
そのため、マップ情報１７ａにおいて、右広角ビームおよび左広角ビームのいずれかのサイドローブの角度範囲（例えば、37deg〜45deg、および、−37deg〜−45deg）に含まれる候補角度の設計値が初期状態となる。なお、折返し判定部１８ｈがこのように初期状態の設計値を含むマップ情報１７aを用いて実在角度を導出する方法については後述する。
【０１２３】
図２に戻り信号処理部１８の各構成について説明する。信号処理部１８は、フーリエ変換部１８ａと、ピーク抽出部１８ｂと、水平角度導出部１８ｃと、距離・相対速度導出部１８ｄと、垂直角度導出部１８ｅと、連続性判定部１８ｆと、フィルタ処理部１８ｇと、折返し判定部１８ｈとを有する。
【０１２４】
フーリエ変換部１８ａは、ＡＤ変換器によって変換されたデジタル信号を図示しないＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路によって周波数を分析する。具体的には、フーリエ変換部１８ａは、デジタル信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）して周波数ごとの信号に分解したＦＦＴデータを生成する。
【０１２５】
ピーク抽出部１８ｂは、ＦＦＴデータにおける周波数ごとの信号のうち信号レベルが所定の閾値を超える信号をピーク信号として抽出する。
【０１２６】
＜２−６．高速フーリエ変換、ピーク抽出＞
ここで、フーリエ変換部１８ａが導出するＦＦＴデータと、ピーク抽出部１８ｂが導出するピーク信号について図１５および図１６を用いて説明する。図１５および図１６は、横軸を周波数［KHz］、縦軸を電力［dB］とするグフラである。
【０１２７】
図１５は、ＵＰ区間のビート信号をＦＦＴ処理した後の変換信号ＦＴ１およびＦＴ３の周波数スペクトルを示す図である。なお、以下ではＵＰ区間のＦＦＴデータの変換信号について説明を行うが、ＤＯＷＮ区間についても以下に説明する処理と同様の処理が行われる。フーリエ変換部１８ａは物標からの反射波に対応するビート信号をＦＦＴ処理して変換信号ＦＴ１、および、ＦＴ３の周波数スペクトルを導出する。なお、変換信号ＦＴ１は、右広角ビームの反射波に基づくビート信号をＦＦＴ処理した信号である。また、変換信号ＦＴ３は、左広角ビームの反射波に基づくビート信号をＦＦＴ処理した信号である。
【０１２８】
そして、ピーク抽出部１８ｂは、変換信号ＦＴ１およびＦＴ３において、閾値ｔｈ１の電力値Ｐ０を超える信号をピーク信号として抽出する。例えば、ピーク抽出部１８ｂは、変換信号ＦＴ１の周波数ｆ１における極大値Ｐ３の信号をピーク信号ＴＰ１として抽出する。また、ピーク抽出部１８ｂは、変換信号ＦＴ３の周波数ｆ１における極大値Ｐ１の信号をピーク信号ＴＰ３として抽出する。ここで、ピーク信号ＴＰ１の極大値Ｐ３は、右広角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値（以下、「右広角受信レベル」という。）となる。また、ピーク信号ＴＰ３の極大値Ｐ１は、折返し判定処理で用いられる左広角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値（以下、「左広角受信レベル」という。）となる。
【０１２９】
なお、ピーク信号ＴＰ１は、図４で説明した送信アンテナ１１ａのメインローブの範囲である送信範囲Ｔｒ１からの反射波に対応するピーク信号である。また、ピーク信号ＴＰ３は、図５で説明した送信アンテナ１１ｃのサイドローブの範囲である送信範囲Ｔｒ３ａからの反射波に対応するピーク信号である。
【０１３０】
信号処理部１８は、右広角受信レベルと、左広角受信レベルとを取得する処理とを第１区間Ｔｘ１０の第１処理区間Ｔｘ５と、第２区間Ｔｘ１１の第２処理区間Ｔｘ５ａで行う。
【０１３１】
次に図１６は、ＵＰ区間のビート信号をＦＦＴ処理したのちの変換信号ＦＴ２、および、変換信号ＦＴ４の周波数スペクトルを示す図である。図１６では、第２処理区間Ｔｘ５ａにおけるピーク信号ＴＰ１およびＴＰ３の周波数、信号レベル、および、位相差の情報は、図１５で説明した第１処理区間Ｔｘ５のピーク信号ＴＰ１およびＴＰ３と同じ情報を有しているものとして説明する。そのため、この図１６では、ピーク信号ＴＰ１およびＴＰ３の周波数と信号レベルのみ示し、変換信号ＦＴ１およびＦＴ３の波形の表示は省略する。
【０１３２】
なお、第２処理区間Ｔｘ５ａにおける第１狭角ビームおよび第２狭角ビームは、略同じ送信範囲を有する。そのため、その反射波に対応するビート信号も略同じ波形の信号となる。そして、変換信号ＦＴ２とＦＴ４とは略同じ波形の信号となる。変換信号ＦＴ２は、フーリエ変換部１８ａが、第１狭角ビームの反射波に対応するビート信号をＦＦＴ処理した信号である。変換信号ＦＴ４は、フーリエ変換部１８ａが、第２狭角ビームの反射波に対応するそれぞれのビート信号をＦＦＴ処理した信号である。
【０１３３】
ピーク抽出部１８ｂは、変換信号ＦＴ２およびＦＴ４において、閾値ｔｈ１の電力値Ｐ０を超える信号をピーク信号として抽出する。例えば、ピーク抽出部１８ｂは、変換信号ＦＴ２の周波数ｆ１における極大値Ｐ２を有する信号をピーク信号ＴＰ２およびＴＰ４として抽出する。なお、ピーク信号ＴＰ２およびＴＰ４は、図６で説明した送信アンテナ１１ｂおよび１１ｄのサイドローブの範囲である送信範囲Ｔｒ２ａおよびＴ４ａからの反射波に対応する。
【０１３４】
なお、ピーク抽出部１８ｂは、ピーク信号ＴＰ２およびＴＰ４の周波数、信号レベル、および、位相差の情報は略同じ情報である。そのため、信号処理部１８は、２つのピーク信号の各情報を平均して１つのピーク信号として処理する。以下では、ピーク信号ＴＰ２およびＴＰ４の各情報を平均したピーク信号をピーク信号ＴＰ２４として説明を行う。また、ピーク信号ＴＰ２４の極大値Ｐ２は、折返し判定処理における第１および第２狭角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値（以下、「狭角受信レベル」という。）となる。
【０１３５】
信号処理部１８は、このような右広角ビーム、左広角ビーム、第１狭角ビーム、および、第２狭角ビームの反射波に基づくビート信号のＦＦＴ処理とピーク信号の抽出処理とを第２区間Ｔｘ１１の第２処理区間Ｔｘ５ａで行う。つまり、第１区間Ｔｘ１１の区間では第１および第２狭角ビームは出力されていないため、第１処理区間Ｔｘ５では第１および第２狭角ビームの反射波に基づく処理は行われない。
【０１３６】
図２に戻り、信号処理部１８の水平角度導出部１８ｃは、物標の路面に対する水平方向の角度を所定の角度推定方式を用いて導出する。具体的には、水平角度導出部１８ｃは、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄで受信された受信信号に基づくピーク信号から物標の路面に対する水平方向の認識角度を導出する。水平角度導出部１８ｃは、物標の路面に対する水平方向の認識角度を距離・相対速度導出部１８ｄに出力する。以下、水平方向の認識角度の導出処理について説明する。
【０１３７】
＜２−７．水平方向の認識角度導出＞
水平角度導出部１８ｃは、例えば、角度推定方式の例としてＥＳＰＲＩＴを用いて認識角度を導出する。レーダ装置１０は、角度推定方式としてＥＳＰＲＩＴを用いた場合、４本の受信アンテナにより略同一の縦距離に位置する３つの物標のそれぞれの水平角度を導出できる。つまり、レーダ装置１０は、略同一の縦距離に位置する複数の物標のうち受信アンテナ１２の総アンテナ本数から１を減算した数と同じ数の物標の水平角度を導出できる。図１７は、ＥＳＰＲＩＴの処理概要を説明する図である。
【０１３８】
ＥＳＰＲＩＴは、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄを位置のずれた２つのサブアレーに分け、この２つのサブアレーの位相差から到来波（反射波）の到来方向を推定する手法である。
【０１３９】
図１７に示すように、Ｋ素子リニアアレーがある。到来波数はＬとし、第ｉ到来波の角度はθｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｌ）とする。
【０１４０】
ＥＳＰＲＩＴは、回転不変式（rotational  invariance）「Ｊ１ＡΦ＝Ｊ２Ａ」に基づき、アレー全体の平行移動によって生じる各到来波の位相回転を推定する手法である。行列Ｊ１、および、行列Ｊ２は、（Ｋ−１）×Ｋの変換行列である。Ｋは受信アンテナ１２の本数である。Ａは、それぞれθ１〜θＬを変数とするアレー応答ベクトルからなる方向行列である。Φは、Ｌ次の対角行列である。
【０１４１】
図１７に示すように、Ｋ素子のリニアアレーにおいて、第１素子から第（Ｋ−１）素子はサブアレー＃１、第２素子から第Ｋ素子はサブアレー＃２となる。これにより、上記回転不変式のＪ１Ａは、行列Ａの１〜（Ｋ−１）行目をＪ２Ａは行列の２〜Ｋ行目を抽出することを意味する。すなわち、Ｊ１Ａは、サブアレー＃１の方向行列を表す。Ｊ２Ａは、サブアレー＃２の方向行列を表す。
【０１４２】
ここで、Ａが既知であれば、Φが求められてパスの到来角が推定される。しかしＡは、推定すべきものであるため、直接Φを求解することができない。そこで、Ｋ次元受信信号ベクトルのＫ×Ｋ共分散行列Ｒｘｘを求められる。そして、Ｒｘｘが固有値展開され、その結果得られる固有値から、熱雑音電力σ２よりも大きい固有値に対応する固有ベクトルを用いて信号部分空間行列Ｅｓが生成される。
【０１４３】
生成された信号部分空間行列Ｅｓと行列Ａとは、双方の間に唯一存在するＬ次の正則行列Ｔを用いてＡ＝ＥｓＴ−１と表せる。ここで、ＥｓはＫ×Ｌ行列である。ＴはＬ×Ｌの正則行列である。Ａ＝ＥｓＴ−１の式が上記回転不変式に代入されると、（Ｊ１Ｅｓ）（ＴΦＴ−１）＝Ｊ２Ｅｓが得られる。この式からＴΦＴ−１を求めて固有値展開すれば、固有値が、Φの対角成分となる。その結果、固有値から到来波の角度が推定される。
【０１４４】
なお、水平角度導出部１８ｃは、上述のように略同一の縦距離に位置する複数の物標のうち受信アンテナ１２の総アンテナ本数から１を減算した数と同じ数の物標の水平角度を導出できる。つまり、水平角度導出部１８ｃは、４本の受信アンテナ１２を用いて、略同じ距離に存在する３つの物標の角度を導出できる。例えば、水平角度導出部１８ｃは、図１６に示した同じ周波数ｆ１の３つのピーク信号ＴＰ１、ＴＰ３、および、ＴＰ２４に対応する物標ＴＡの認識角度を導出できる。この場合、水平角度導出部１８ｃは、図７に示した実際に物標ＴＡが存在する実在角度（44deg）を、物標ＴＡｇが存在する認識角度（5deg）として導出する。このように、水平角度導出部１８ｃが導出する認識角度は、実在角度とは異なる角度となる。
【０１４５】
図２に戻り、距離・相対速度導出部１８ｄは、物標の縦距離および相対速度を導出する。距離・相対速度導出部１８ｄは、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングしてペアデータを導出する。そして、距離・相対速度導出部１８ｄは、ペアデータに対応する物標の縦距離を下記（１）式を用いて導出する。また、距離・相対速度導出部１８ｄは、ペアデータに対応する物標の相対速度を下記（２）式を用いて導出する。なお、水平角度導出部１８ｃにより導出された水平方向の認識角度と縦距離の情報から三角関数を用いた演算により、ペアデータに対応する物標の横距離が導出される。
【０１４６】
【数１】
2015068724.tif 000003
【０１４７】
【数２】
2015068724.tif 000004
垂直角度導出部１８ｅは、物標の路面に対する垂直角度から物標の路面に対する垂直方向の高さを導出する。具体的には、垂直角度導出部１８ｅは、送信アンテナ１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄから出力された送信波が，物標に反射した反射波に基づいて物標の路面に対する垂直角度を導出する。ここで、物標の路面に対する垂直角度は、送信アンテナ１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄの基板面に対する垂直方向の位相差に基づき、上述したＥＳＰＲＩＴの角度推定方式を用いて導出される。そして、垂直角度と縦距離の情報から三角関数を用いた演算により、物標の路面に対する垂直方向の高さが導出される。
【０１４８】
連続性判定部１８ｆは、今回の物標導出処理（以下、「今回処理」という。）によりペアリングされた今回ペアデータと、前回の物標導出処理（以下、「前回処理」という。）により後述するフィルタ処理後の前回ペアデータ（以下、「前回確定データ」という。）との間に時間的に連続する関係があるか否かを判定する。ここで、前回確定データと今回ペアデータとの間に時間的に連続する関係があるとは、例えば、第１区間Ｔｘ１０を前回処理とし、第２区間Ｔｘ１１を今回処理とした場合、前回処理の第１処理区間Ｔｘ５で物標ＴＡが導出され、今回処理の第２処理区間Ｔｘ５ａでも物標ＴＡが導出されている場合をいう。詳細には最初に、連続性判定部１８ｆは、前回処理で導出された物標ＴＡの前回確定データに基づいて、今回処理の物標ＴＡの今回ペアデータを予測した予測ペアデータを導出する。
【０１４９】
そして、連続性判定部１８ｆは、今回処理で実際に導出された物標ＴＡの今回ペアデータの縦距離、横距離、および、相対速度等の物標情報と、予測ペアデータの物標情報とを比較する。連続性判定部１８ｆは、予測ペアデータと今回ペアデータとの物標情報の差が所定範囲内の場合、両者に連続性があると判定する。なお、複数回の物標導出処理により、所定回数以上（例えば、３回以上）の連続性があるとされたペアデータは車両制御装置２０への出力対象となる。
【０１５０】
連続性判定部１８ｆが連続性判定を行う上で用いられる今回ペアデータは２種類のデータがある。この２種類の今回ペアデータは、認識角度と同じ角度の「折返しなし角度」の物標情報を含む前今回ペアデータと、認識角度に対して「−側および＋側のいずれかの折返し角度」の物標情報を含む今回ペアデータである。連続性判定部１８ｆは、前回確定データから導出された予測ペアデータと今回ペアデータとの物標情報との差が所定範囲内の場合に、２種類のうちのいずれかの今回ペアデータと連続性があると判定する。信号処理部１８が、このように２種類の今回ペアデータが導出するのは次の理由のためである。前回処理において導出された前回確定データの角度が、認識角度に対して＋側および−側のいずれかの折返し角度と判定され、認識角度と異なる角度が設定された場合、設定後のいずれかの折返し角度を含む前回確定データと今回ペアデータとの連続性をとるためである。
【０１５１】
ここで、折返し角度の導出について説明する。信号処理部１８は、今回ペアデータの右広角受信レベルと左広角受信レベルとを比較する。信号処理部１８は、右広角受信レベルが、左広角受信レベルよりも大きい場合（右＞左）、認識角度に対して＋側折返し角度の物標情報を含む今回ペアデータを導出する。つまり、異なる角度情報を含む２種類の今回ペアデータが導出されることとなる。なお、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルいのいずれか一方の受信レベルが取得できない等、上記２つの条件のいずれも満たさない場合は、折返し角度の導出は行われず、１種類の今回ペアデータとなる。
【０１５２】
また、信号処理部１８は、今回ペアデータにおける左広角受信レベルが右広角受信レベルよりも大きい場合（左＞右）、認識角度に対して−側折返し角度の物標情報を含む今回ペアデータを導出する。この場合も異なる角度情報を含む２種類の今回確定データが導出されることとなる。このように、認識角度（折返しなし角度）の物標情報を含む今回ペアデータと、−側および＋側のいずれかの折返し角度の物標情報を含む今回ペアデータとの２種類の今回ペアデータが導出される。これにより、連続性判定部１８ｆは、前回確定データが認識角度と異なる角度を有する場合でも、今回ペアデータの連続性判定を行える。
【０１５３】
フィルタ処理部１８ｇは、連続性判定部１８ｆが連続性のあるペアデータと判定した場合、今回ペアデータと前回確定データとのフィルタ処理を行う。フィルタ処理部１８ｇは、２種類の前回確定データのうち連続性を有する予測ペアデータに対応する前回確定データと、今回ペアデータとの縦距離、相対速度、横距離および信号レベル値を例えば、平均する。フィルタ処理部１８ｇは、フィルタ処理後の今回ペアデータ（以下、「今回確定データ」という。）を導出する。
【０１５４】
なお、レーダ装置１０が今回処理で初めて導出したペアデータ（以下、「新規ペアデータ」という。）は、連続性を有する前回確定データが存在しないこととなる。その結果、フィルタ処理部１８ｇは、新規ペアデータに対してフィルタ処理を行わず、当該新規ペアデータが今回確定データとなる。
【０１５５】
次に、折返し判定部１８ｈは、フィルタ処理が行われた今回確定データに対して折返し判定処理を行う（ステップＳ１０９）。折返し判定処理は、レーダ装置１０が導出した物標の認識角度に基づいて実在角度を導出する。この折返し判定処理は次の処理フローチャートの説明の中で詳述する。
【０１５６】
＜３．処理フローチャート＞
＜３−１．全体の処理＞
次に、レーダ装置１０が物標情報を導出する処理について説明する。図１８および図１９は、信号処理部１８が行う物標情報の導出処理のフローチャートである。
【０１５７】
まず、信号処理部１８は、送信波を生成する指示信号を送信制御部１０７に出力する（ステップＳ１０１）。そして、信号処理部１８から指示信号が入力された送信制御部１０７により信号生成部１１が制御され、送信信号ＴＳに対応する送信波が生成される。生成された送信波は、車両外部に出力される。
【０１５８】
そして、送信波が物標に反射することによって到来する反射波を複数の受信アンテナ１２が受信し、反射波に対応する受信信号ＲＳと送信信号ＴＳとがミキサ１３によりミキシングされ、送信信号と受信信号との差分の信号であるビート信号が生成される。そして、アナログ信号であるビート信号ＢＳが、ＡＤ変換器１４によりデジタル信号に変換され、信号処理部１８に入力される。
【０１５９】
信号処理部１８のフーリエ変換部１８ａは、デジタル信号のビート信号に対してＦＦＴ処理を行う（ステップＳ１０２）。具体的には、信号処理部１８は、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々のビート信号に対してＦＦＴ処理を行う。これにより、フーリエ変換部１８ａは、ＵＰ区間及びＤＯＷＮ区間の各々で、ビート信号に関する周波数ごとの信号レベル値と位相差の情報とを有するＦＦＴデータを取得する。なお、ＦＦＴデータは、受信アンテナ１２ａ〜１２ｄごとに取得される。
【０１６０】
ピーク抽出部１８ｂは、ＦＦＴデータのうち信号レベル値が所定の閾値を超える変換信号をピーク信号として抽出する（ステップＳ１０３）。なお、この処理では、ＵＰ区間とＤＯＷＮ区間との各区間のピーク信号が抽出され、ピーク信号数が確定する。
【０１６１】
水平角度導出部１８ｃは、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間のそれぞれの区間において、ピーク信号に基づいて水平方向の認識角度を導出する（ステップＳ１０４）。
【０１６２】
距離・相対速度導出部１８ｄは、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングしてペアデータの距離・相対速度を導出する（ステップＳ１０５）。このペアリング処理は、例えば、マハラノビス距離を用いた演算により行われる。
【０１６３】
垂直角度導出部１８ｅは、物標の路面に対する垂直方向の角度を導出する（図１９に示すステップＳ１０６）。垂直角度導出部１８ｅは、物標の路面に対する垂直方向の角度から物標の路面に対する垂直方向の高さを導出する。
【０１６４】
連続性判定部１８ｆは、今回処理によりペアリングされた２種類の今回ペアデータと、前回処理により導出された前回確定データとの間に時間的に連続する関係があるか否かの連続性判定処理を行う（ステップＳ１０７）。連続性がある場合、今回処理により導出された物標と、前回処理により導出された物標とが同一物標であると判定される。なお、連続性判定部１８ｆは、所定値以内に複数の今回ペアデータが存在する場合、最も予測ペアデータとの差の値が小さい今回ペアデータを前回確定データと時間的に連続する関係を有するものと判定する。
【０１６５】
また、連続性判定部１８ｆは、２種類の今回ペアデータと予測ペアデータとの縦距離、横距離及び相対速度の差の値が所定値以内ではない場合には、今回ペアデータと前回確定データとは時間的に連続する関係がない（連続性がない）と判定する。そして、このように連続性がないと判定された今回ペアデータは今回処理において初めて導出されたデータ（新規ペアデータ）となる。
【０１６６】
フィルタ処理部１８ｇは、２種類の今回ペアデータと前回確定データのいずれかに時間的に連続する関係がある場合は、今回ペアデータと前回確定データとの間で縦距離、相対速度、横距離、および信号レベルの値のフィルタ処理を行い、今回確定データを導出する（ステップＳ１０８）。
【０１６７】
折返し判定部１８ｈは、今回確定データに対して折返し判定処理を行う。以下折返し判定処理について説明する。
【０１６８】
＜３−２．折返し判定処理＞
折返し判定部１８ｈは、水平角度導出部１８ｃが導出した物標の認識角度に基づいて、実在角度を導出する。図２０〜図２２は、折返し判定処理の処理フローチャートである。
【０１６９】
折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルを導出する。また、折返し判定部１８ｈは、左広角受信レベルを導出する。そして、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルと左広角受信レベルとの差の値である実測値を導出する（ステップＳ２０１）。つまり、折返し判定部１８ｈは、認識角度における右広角受信レベルと左広角受信レベルの大きさを比較してその比較結果である実測値を導出する。例えば、折返し判定部１８ｈは、図１２で説明した物標ＴＡの反射波に対応するピーク信号ＴＰ１の電力値Ｐ３を導出する。この電力値Ｐ３が右広角受信レベルとなる。また、折返し判定部１８ｈは、物標ＴＡの反射波に対応するピーク信号ＴＰ３の電力値Ｐ１を導出する。この電力値Ｐ１が左広角受信レベルとなる。そして、折返し判定部１８ｈは、左広角受信レベルＰ３から右広角受信レベルＰ１を減算し（Ｐ３−Ｐ１）、両者の差の値を実測値として導出する。
【０１７０】
次に、折返し判定部１８ｈは、実測値と物標の認識角度における３種類の設計値との各差分値を導出する（ステップＳ２０２）。差分値の導出について図２３を用いて説明する。図２３は、実測値と設計値に基づく差分値の導出を説明する図である。この図２３では、物標ＴＡの今回確定データに対する処理を例に説明する。折返し判定部１８ｈは、物標ＴＡ（認識角度5deg）における左広角受信レベルと右広角受信レベルとの差の実測値が−4dBの場合、マップ情報１７ａの設計値１（26dB）と実測値との差の絶対値を差分値１（30dB)として導出する。また、折返し判定部１８ｈは、設計値２（−2dB）と実測値との差の絶対値を差分値２（2dB）として導出する。さらに、折返し判定部１８ｈは、設計値３は初期状態であるため差分値３を初期状態のままとする。なお、この差分値は、物標導出処理が行われる度に導出され、前回導出された差分値に対して今回導出された差分値が積算される。ここで、差分値１は、「−側折返し角度」に対応する値である。差分値２は「折返しなし角度」に対応する値である。差分値３は「＋側折返し角度」に対応する値である。このような差分値は、各設計値に対する実測値の差を示すものであり、後述するように差が最も小さい差分値に対応する候補角度が実在角度となる。
【０１７１】
ステップＳ２０３に戻り、折返し判定部１８ｈは、差分値１〜３のうち最も値の小さい差分値に対応する判定値を今回確定データに設定する（ステップＳ２０３）。判定値の例としては、「１」が−側折返し、「２」が折返しなし、「３」が＋側折返しとなる。折返し判定部１８ｈは、最も小さい差分値に応じて、「１」〜「３」のうちのいずれかの判定値を今回確定データに設定する。なお、図２３で示した物標ＴＡの各差分値の中では差分値２が最も値の小さい値となる。そのため折返し判定部１８ｈは、物標ＴＡの今回確定データに対して「２」の判定値を設定する。なお、差分値３は初期状態であるため、判定値を決定する対象として採用されない。ここで、差分値３が初期状態となっている理由は、差分値３に対応する設計値３の値が、設計値２と略同じ値となるためである。そのため、物標ＴＡの今回確定データに判定値「２」が設定されても、今回確定データの実在角度が、折返しなしの角度となるか、＋側折返しの角度となるかは、この段階では判明しない。
【０１７２】
次に、折返し判定部１８ｈは、今回確定データの折返しフラグがＯＮか否かを判定する（ステップＳ２０４）。この折返しフラグは次の場合にＯＮ状態となる。今回確定データの角度が後述する狭角受信レベルを用いた判定処理（以下、「広角判定処理」という。）により、差分値が初期状態となっている設計値に対応する候補角度が、実在角度であると判定された場合にＯＮ状態となる。折返しフラグは、例えば物標ＴＡの今回確定データの認識角度5degに対する候補角度３（44deg）が実在角度であると判定された場合にＯＮとなる。なお、今回確定データの折返し判定フラグは、広角判定処理が行わる前はＯＦＦ状態である。
【０１７３】
折返し判定部１８ｈは、今回確定データの折返しフラグがＯＦＦの場合（ステップＳ２０４がＮｏ）、今回確定データの判定値が、＋側および−側の折り返し角度のうち設計値に値が設定されている方（初期状態ではない方）の角度に対応する値か否かを判定する（ステップＳ２０５）。つまり、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルと左広角受信レベルとに基づき、物標の角度が位相折返しなしの角度であるか位相が360°ずれた位相折返しありの角度であるかを判定する。なお、ステップＳ２０４において、折返しフラグがＯＮの場合（ステップＳ２０４がＹｅｓ）、図２２に示すステップＳ２１４の処理に進む。ステップＳ２１４以降の処理については後述する。
【０１７４】
ステップＳ２０５に戻り、折返し判定部１８ｈは、今回確定データの判定値が、折返しなしの角度に対応する値ではない場合（ステップＳ２０５でＮｏ）、認識角度を別の角度に変更する（ステップＳ２０６）。なお、折返しなしの角度に対応する値ではないとは、＋側および−側の折返し角度に対応する設計値のうち両方に値が設定されている場合は、−側および＋側のいずれかに対応する判定値である。また、＋側および−側の折返し角度に対応する設計値の一方が初期状態の場合は、初期状態ではない方の判定値である。
【０１７５】
折返し判定部１８ｈは、例えば今回確定データの認識角度が−5degの場合、今回確定データの判定値が、設計値に値が設定されている候補角度３（31deg)に対応する判定値（「３」）か否かを判定する。折返し判定部１８ｈは、今回確定データの判定値が「３」の場合、今回確定データの角度を−5degから31degに変更する。
【０１７６】
そして、折返し判定部１８ｈは、図２２に示すステップＳ２１４において、今回確定データと前回確定データとの連続性の回数が３回以上か否かを判定し（ステップＳ２１４）、今回確定データの連続性が３回以上ある場合（ステップＳ２１４でＹｅｓ）、今回確定データの変更後の角度（31deg）を実在角度として設定する（ステップＳ２１５）。これにより、レーダ装置１０は、位相折返しありの角度に物標が存在するか否かを確実に判定できる。なお、折返し判定部１８ｈは、今回確定データの連続性が３回未満の場合（ステップＳ２１４でＮｏ）処理を終了し、次の物標導出処理において折返し判定処理を行う。
【０１７７】
ステップＳ２０５に戻り、折返し判定部１８ｈは、今回確定データの判定値が、折返しなしの角度に対応する値（「２」）の場合（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、送信アンテナ１１から送信波が出力されるタイミングが第２区間Ｔｘ１１のタイミングか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
【０１７８】
折返し判定部１８ｈは、送信タイミングが第２区間Ｔｘ１１のタイミングの場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、今回ペアデータの認識角度が−10deg〜10degの第１角度範囲内か否かを判定する（ステップＳ２０８）。折返し判定部１８ｈは、今回ペアデータの認識角度が第１角度範囲内の場合（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、今回ペアデータの縦距離が1.8ｍ〜100ｍの第１距離範囲内か否かを判定する（ステップＳ２０９）。折返し判定部１８ｈは、今回ペアデータの縦距離が第１距離範囲内の場合（ステップＳ２０９でＹｅｓ）、右広角受信レベルから狭角受信レベルを減算した値が所定値（例えば3dB）以上か否かを判定する（ステップＳ２１０）。また、折返し判定部１８ｈは、左広角受信レベルから狭角受信レベルを減算した値が所定値（例えば3dB）以上か否かを判定する（ステップＳ２１０）。
【０１７９】
折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルから狭角受信レベルを減算した値、および、左広角受信レベルから狭角受信レベルを減算した値のいずれかの値が所定値以上の場合（ステップＳ２１０でＹｅｓ）、物標の折返しフラグをＯＮする（ステップＳ２１１）。
【０１８０】
そして、上述のように物標の折返しフラグがＯＮとなるのは次の状態を意味する。つまり、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルのいずれかが狭角受信レベルよりも大きい値となるため、狭角受信レベルに対応する第１および第２狭角ビームのメインローブの範囲内に物標が存在せず、メインローブの範囲外に存在することを意味する。例えば、図６で説明した物標ＴＡがサイドローブＴｒ２ａ、Ｔｒ４ａの範囲内に存在する場合である。
【０１８１】
折返し判定部１８ｈは、折返しフラグがＯＮの場合、認識角度を＋側および−側の折り返し角度のうち初期状態と設計値に対応する角度に変更する。折返し判定部１８ｈは、例えば物標ＴＡの認識角度（5deg）を設計値３に対応する候補角度３（44deg)に変更する。つまり、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルよりも狭角受信レベルが小さい場合に折返しフラグをＯＮする。
【０１８２】
なお、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルから狭角受信レベルを減算した値、および、左広角受信レベルから狭角受信レベルを減算した値が所定値（例えば3dB）未満の場合（ステップＳ２１０でＮｏ）、物標の折返しフラグをＯＦＦする（ステップＳ２１２）。なお、折返し判定部１８ｈが、物標の折返しフラグをＯＦＦするのは、前回以前の物標導出処理で折返しフラグがＯＮされ、ＯＮ状態を保持していたときである。そのため、ステップＳ２１２の処理を実行する前に折返しフラグがＯＦＦの場合はＯＦＦの状態を保持する。
【０１８３】
ここで、上述のステップＳ２１０を中心とする処理は、右広角ビームの右広角受信レベル、および、左広角ビームの左広角受信レベルと共に、第１狭角ビームの受信レベル（以下、「第１狭角受信レベル」という。）と第２狭角ビームの受信レベル（以下、「第２狭角受信レベル」という。）とを平均した狭角受信レベルとを用いて、３種類の候補角度の中から実在角度を判定する処理である。この処理について図２４を用いて具体的に説明する。
【０１８４】
図２４は、図１４を用いて説明した電力値グラフに平均電力値の波形を追加したグラフである。具体的には、図２４は、右波形ＲＢおよび左波形ＬＢに加えて、中央波形ＣＢを示したグラフである。中央波形ＣＢは、第１狭角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値と、第２狭角ビームを反射した物標の認識角度における受信信号の電力値の平均値を示しものである。そして、中央波形ＣＢは、実験により導出された狭角受信レベルを示す波形である。そして、中央波形ＣＢの電力値は、水平角度−10および10degの第１角度範囲の端部では、右波形ＲＢおよび左波形ＬＢのいずれかと、略同じ電力値となっている。そして、中央波形ＣＢの電力値±0degに近づくほど電力値が大きくなり、右波形ＲＢおよび左波形ＬＢの電力値よりも大きい電力値となっている。つまり、実験からは第１角度範囲内の判定領域内に物標が存在する場合、狭角受信レベルは、右広角受信レベル、および、左広角受信レベルよりも比較的大きい値となることが図２４のグラフよりわかる。この結果から、図２１に示したステップＳ２０８およびステップＳ２１０の判定処理内容が定まる。
【０１８５】
つまり、第１角度範囲内に物標が存在する場合、狭角受信レベルは、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルよりも大きくなる。これに対して、第１角度範囲外（−11deg以上、および、−11deg以下のいずれか）に物標が存在する場合は、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルの少なくともいずれかが狭角受信レベルよりも大きくなる。このような実験結果を用いて、実際の物標導出処理において、認識角度に対する実在角度を導出する。つまり、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベル、および、左広角受信レベルの少なくともいずれかの受信レベルの値よりも狭角受信レベルの値が所定値以下の場合は、物標の角度を位相折返しありの角度と判定する。これにより、レーダ装置１０は、位相折返しありの角度が実際に物標の存在する角度か否かを正確に判定できる。
【０１８６】
言い換えると、物標の角度が所定の角度範囲内の場合に、狭角受信レベルと右広角受信レベルおよび左広角受信レベルとの少なくともいずれかの受信レベルとを比較することで、レーダ装置１０は、物標が実際に存在する正確な角度を判定できる。
【０１８７】
このように、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルと左広角受信レベルとに基づく判定結果と、狭角受信レベルとに基づき、物標の角度が位相折返しなしの角度であるか、位相折返しありの角度であるかを判定する。これにより、レーダ装置１０は物標が実際に存在する正確な角度を判定できる。
【０１８８】
なお、物標ＴＡの認識角度は5degであるが、実在角度は44degのため、ステップＳ２０８の第１角度範囲の条件等は満たしても、ステップＳ２１０の処理において、今回確定データの狭角受信レベルが右広角受信レベルおよび左広角受信レベルのいずれの値よりも小さくなる。言い換えると、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルの少なくともいずれかの電力値が平均電力値と比べて3dB以上となる。そのため、ステップＳ２１１の処理で折返しフラグがＯＮとなり、ステップＳ２１３の処理で認識角度が設計値３に対応する候補角度３（44deg)に変更される。これにより、設計値と実測値との差が略同じ複数の候補角度が存在する場合でもどちらの候補角度が実在角度であるかを確実に判定できる。
【０１８９】
図２２に戻り、折返し判定部１８ｈは、今回確定データと前回確定データとの連続性の回数が３回以上か否かを判定し（ステップＳ２１４）、今回確定データの連続性が３回以上ある場合（ステップＳ２１４でＹｅｓ）、物標ＴＡの今回確定データの変更後の角度（44deg）を実在角度として設定する（ステップＳ２１５）。このように、少なくとも３回の連続性があることを物標の実在角度の設定条件とすることで、第１狭角ビームおよび第２狭角ビームの出力を含む第２区間Ｔｘ１１の処理が少なくとも１回は実行される。これによりレーダ装置１０は、物標が実際に存在する正確な角度を導出できる。その結果、車両制御装置２０は、正確な物標情報に基づいて複数種類の車両制御を適正に実行できる。
【０１９０】
なお、折返し判定部１８ｈは、今回確定データの連続性が３回未満の場合（ステップＳ２１４でＮｏ）処理を終了する。
【０１９１】
また、折返し判定部１８ｈは、上述のステップＳ２０７〜ステップＳ２１０において、各条件を満たさない場合（ステップＳ２０７〜２１０のいずれかでＮｏ）、これまで説明したようにステップＳ２１４以降の処理を行う。
【０１９２】
図１９に戻り、信号処理部１８は、複数の物標情報が一つの物体に対応する物標情報である場合にそれらをまとめる結合処理を行う（ステップＳ１１０）。これは、例えば、送信アンテナ１１から送信波が射出され、その送信波が前方車両にて反射した場合、受信アンテナ１２が受信する反射波は複数存在する。つまり、同一物体における複数の反射点からの反射波が受信アンテナ１２に到来する。信号処理部１８は、それぞれの反射波に基づいて物標情報を導出するため、結果として位置情報の異なる物標情報が複数導出されることになる。しかしながら、もともとは一つの車両の物標情報なので、各物標情報を一つにまとめて同一物体の物標情報として取り扱うこととしている。そのため、複数の物標情報の各相対速度が略同一で、各物標情報の縦距離および横距離が所定範囲内であれば、信号処理部１８は複数の物標情報を同一物体における物標情報とみなし、当該複数の物標情報を一つの物標に対応する物標情報にまとめる結合処理を行う。
【０１９３】
信号処理部１８は、ステップＳ１１０の処理で結合処理された物標情報から車両制御装置２０に出力する優先順位の高い物標情報を車両制御装置２０に出力する（ステップＳ１１１）。
【０１９４】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のレーダ装置１０の信号処理部１８は、所定の距離範囲に存在する比較的広角度域に存在する物標、言い換えると、比較的近距離に存在する物標のうちサイドローブの反射波により導出された物標に対しては以降の処理を行わないため、物標情報を削除する処理を追加したものである。
【０１９５】
第２の実施の形態のレーダ装置１０の構成および処理は、第１の実施の形態とほぼ同様であるが、折返し判定処理の処理内容が一部異なる。以下、図１５〜図１７を用いて相違点を中心に説明する。
【０１９６】
＜３．処理フローチャート＞
図２５〜図２８は第２の実施の形態の折返し判定処理における処理フローチャートである。この第２の実施の形態の処理は、上述の第１の実施の形態の処理に対して、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０６の処理を新たに追加したものである。折返し判定部１８ｈは、ステップＳ３０１において、今回確定データの認識角度が−25deg〜25degの第２角度範囲内か否かを判定する（ステップＳ３０１）。折返し判定部１８ｈは、認識角度が第２角度範囲内の場合（ステップＳ３０１でＹｅｓ）、今回確定データの縦距離が1.8ｍ〜10ｍの第２距離範囲内か否かを判定する。折り返し判定部１８ｈは、今回ペアデータの縦距離が第２距離範囲内の場合（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、送信タイミングが第２区間Ｔｘ１１のタイミングか否かを判定する（ステップＳ３０３）。なお、ステップＳ３０１の処理で今回ペアデータの認識角度が第２角度範囲外（ステップＳ３０１でＮｏ）、および、ステップＳ３０２の処理で今回ペアデータの縦距離が第２距離範囲外（ステップＳ３０２でＮｏ）のいずれかの場合、折返し判定部１８ｈは、ステップＳ２１４の連続性判定が３回以上行われたか否かの判定処理を行う。
【０１９７】
ステップＳ３０３の処理に戻り、折返し判定部１８ｈは、送信タイミングが第２区間Ｔｘ１１ではない場合、つまり、送信区間が第１区間Ｔｘ１０の場合（ステップＳ３０３でＹｅｓ）、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルのいずれか電力値が小さい方の値が所定電力値（例えば、−35dB）を下回るか否かを判定する（ステップＳ３０４）。折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルのいずれか電力値が小さい方の値が所定電力値を下回る場合（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、今回確定データを記憶部１７から削除する（ステップＳ３０５）。なお、所定電力値の一例としては、ピーク抽出処理においてピーク信号を抽出する閾値よりも例えば−3ｄB低い値である。
【０１９８】
この判定処理は、右広角ビームと左広角ビームの２つのビームで反射した物標の認識角度における電力値のうち、いずれか一方の電力値が所定電力値を下回る電力値となる場合、一方の広角ビームで反射した物標の認識角度における電力値はサイドローブの反射波に対応する電力値であると判定する処理である。そして、一方の広角ビームでサイドローブの反射波となる物標は、比較的広角度域（例えば、隣接車線）に存在しており、車両制御装置２０の制御対象とはならない。そのため、折返し判定部１８ｈは、今回確定データを記憶部１７から削除する。つまり、折返し判定部１８ｈは、記憶部１７に記憶している今回確定データの物標情報を削除する。
【０１９９】
これにより、レーダ装置１０が車両制御装置２０に出力する必要のない物標の情報を早期に削除できる。その結果、信号処理装置が処理を行う今回確定データの数を減らすことができ、処理負荷を軽減できる。その後、折返し判定部１８ｈは、ステップＳ２１４以降の処理を行う。
【０２００】
なお、ステップＳ３０４の処理において、折返し判定部１８ｈは、右広角受信レベル、および、左広角受信レベルの電力値の小さい方が所定電力値を上回る場合（ステップＳ３０４でＮｏ）は、今回確定データの削除処理を行うことなく、ステップＳ２１４以降の処理を行う。
ステップＳ３０３の処理に戻り、折返し判定部１８ｈは、送信タイミングが第２区間Ｔｘ１１である場合、第１狭角受信レベルおよび第２狭角受信レベルのうち、電力値が大きい方の値が所定電力値（例えば、−3 5dB）を下回るか否かを判定する（ステップＳ３０６）。折返し判定部１８ｈは、第１狭角受信レベルおよび第２狭角受信レベルのいずれか電力値が大きい方の値が所定電力値を下回る場合（ステップＳ３０６でＹｅｓ）、今回確定データを削除する（ステップＳ３０５）。その後、折返し判定部１８ｈは、ステップＳ２１４以降の処理を行う。
【０２０１】
なお、ステップＳ３０６の処理において、折返し判定部１８ｈは、第１狭角受信レベル、および、第２狭角受信レベルのうち電力値の大きい方が所定電力値を上回る場合（ステップＳ３０６でＮｏ）は、今回確定データの削除処理を行うことなく、ステップＳ２１４以降の処理を行う。
【０２０２】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。なお、上記実施の形態で説明した形態、および、以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。
【０２０３】
上記実施の形態において、折返し判定処理において、第１狭角ビームと第２狭角ビームの２つのビームの反射波に対応する電力値（狭角受信レベル）を用いて処理を行うことを説明した。これに対して、第１狭角ビームおよび第２狭角ビームの２つのビームの反射波に対応する電力値のいずれか（第１狭角受信レベル、および、第２狭角受信レベルのいずれか）を用いて折返し判定の処理を行ってもよい。
【０２０４】
また、上記実施の形態において、右広角受信レベル、左広角受信レベル、および、狭角受信レベルの各受信レベルは、ＵＰ区間のピーク信号のレベルを対象に説明した。これに対して、ＤＯＷＮ区間のピーク信号のレベルを各受信レベルとしても用いてもよい。また、両方の区間のピーク信号のレベルを各受信レベルとしてもよい。この場合、ＵＰ区間およびＤＯＷＮ区間の２種類の各受信レベルが導出される。さらに、ＵＰ区間のピーク信号とＤＯＷＮ区間のピーク信号とをペアリングした後のペアデータの受信レベルを各受信レベルとしてもよい。
【０２０５】
また、上記実施の形態において、送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび、１１ｄのいずれかの送信波を反射した物標が存在する認識角度における受信信号の電力値は、周波数スペクトルにおけるピーク信号の極大値であると説明した。これに対して、送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および、１１ｄのいずれかの送信波を反射した物標が存在する認識角度における受信信号の電力値を、角度スペクトルにおける極大値としてもよい。
【０２０６】
また、上記実施の形態おいて、マップ情報１７ａの３つの設計値のうち折返しなし角度に対応する設計値２の値と略同じ値となる設計値の値は初期状態とすることについて説明した。これに対して、初期状態以外にも設計値２と同じ値を設定してもよい。なお、設計値の値を初期状態とするのは、設計値２と値が略同じ値となる以外に、値が一定に定まらない場合があるためである。つまり、物標がサイドローブとメインローブとの隣接位置（零点またはヌル）に存在する場合、電力値が極端に小さい値となる。そのため、マップ情報１７ａの一部の設定値を一定の値とせず初期状態とすることで、折返し判定部１８ｈは、電力値が変動しても、今回確定データが広角判定処理の条件を充足し折返しフラグがＯＮとなる場合は、その設計値に対応する候補角度が実在角度となる。
【０２０７】
また、上記実施の形態において、右広角受信レベルおよび左広角受信レベルのいずれかの受信レベルと狭角受信レベルとの比較により位相の折返しの有無を判定することについて説明した。これに対して、狭角受信レベルに対して所定の閾値を設け、折返し判定部１８ｈが、狭角受信レベルがこの閾値以上か否かに応じて位相の折返しの有無を判定してもよい。
【０２０８】
また、上記実施の形態において、折返しフラグがＯＮとなった確定ペアデータは認識角度に対する位相の一方の折返しの角度を設定することを説明した。これに対して、折返しフラグがＯＮとなった確定ペアデータの縦距離が所定距離以下（例えば、10ｍ以下）の場合、今回確定データを削除してもよい。
【０２０９】
また、上記実施の形態において、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の本数を各４本として説明したが、送信アンテナ１１の本数、および、受信アンテナ１２の本数は４本以外の複数本であってもよい。
【０２１０】
上記実施の形態において、アンテナ１０１の誘電体基板１０２、送信アンテナ１１、および、受信アンテナ１２の長さおよび幅の値は一例であり、別の値であってもよい。
【０２１１】
また、上記実施の形態において、第１区間Ｔｘ１０では、送信アンテナ１１ａ、送信アンテナ１１ｃの順で送信波が出力されると説明した。第２区間Ｔｘ１１では、送信アンテナ１１ａ、送信アンテナ１１ｂ、送信アンテナ１１ｃ、送信アンテナ１１ｄの順で送信波が出力されると説明した。ここで、第１区間Ｔｘ１０および第２区間Ｔｘ１１の送信波の出力順は一例である。別の例として例えば、第１区間Ｔｘ１０では、送信アンテナ１１ｃ、送信アンテナ１１ａの順で送信波が出力してもよい。第２区間Ｔｘ１１では、送信アンテナ１１ａ、送信アンテナ１１ｄ、送信アンテナ１１ｃ、送信アンテナ１１ｂの順で送信波を出力してもよい。つまり、物標の水平方向の位置および垂直方向の高さが導出できる順序であれば、送信アンテナ１１から送信波を出力する順序はどの順序であってもよい。
【０２１２】
また、上記実施の形態において、送信範囲Ｔｒ１〜Ｔｒ４の範囲について、送信軸Ｃｅ２を±0degとする角度を具体的な値で示して説明した。ここで角度の値は一例であり、角度の値は他の値であってもよい。
【０２１３】
また、上記実施の形態では、物標の縦距離は物標から反射した反射波がレーダ装置１０の受信アンテナ１２に受信されるまでの距離であると説明した。これに対して、物標の縦距離は、物標の角度が送信軸Ｃｅ２(±0deg)以外の角度位置に存在する場合に、受信アンテナ１２に受信されるまでの距離と物標の角度とを用いた三角関数の演算により、物標の角度が送信軸Ｃｅ２上（±0deg）であると仮定したときの距離としてもよい。
また、上記の実施の形態において、レーダ装置１０が用いる角度推定方式はＥＳＰＲＩＴを例に説明した。しかしこれ以外にもＤＢＦ（Digital Beam Forming)、ＰＲＩＳＭ（Propagator method based on an Improved Spatial-smoothing Matrix)、および、ＭＵＳＩＣ(Multiple Signal Classification)などのうちいずれか一の角度推定方式を用いてもよい。
【０２１４】
また、上記実施の形態において、レーダ装置１０は、車両ＣＲ以外の他の機器に用いられてもよい。レーダ装置１０は、例えば航空機および船舶のいずれか１つに用いられてもよい。
【符号の説明】
【０２１５】
１０・・・・レーダ装置
１１・・・・送信アンテナ
１２・・・・受信アンテナ
１３・・・・ミキサ
１４・・・・ＡＤ変換器
１５・・・・信号生成部
１６・・・・発振器
１７・・・・記憶部
１８・・・・信号処理部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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