(57)【要約】【課題】検出範囲を広げるとともにコストを抑えたレーダ装置を提供すること。【解決手段】左右の受信アンテナを偏向させるように設置する。このとき、互いに重複範囲が存在するように設ける。重複範囲はＤＢＦによる処理、それ以外の範囲ではモノパルスによる処理を行う。【選択図】  図１
2008209226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ装置において、
検出範囲を互いに重複させるように偏向させて設けられた少なくとも２つの受信アンテナと、
重複した前記検出範囲では前記２つの受信アンテナで受信した受信信号に対してＤＢＦ処理を行い、それ以外の検出範囲では前記受信信号に対してモノパルス処理を行う信号処理部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。    
【請求項２】
更に、少なくとも２つの送信アンテナと、前記各送信アンテナに送信信号を出力する１つの電圧制御発振部とを備えることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
更に、前記２つの受信アンテナからの受信信号を各々記憶する第１及び第２の記憶部を備え、
前記信号処理部はＤＢＦ方式による処理を行うときに、前記第１及び第２の記憶部から前記各受信信号を互いに異なるタイミングで読み出して前記ＤＢＦ処理を行うことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記重複した検出範囲は自車線の車線領域であり、それ以外の前記検出範囲は前記自車線に隣接する隣接車線領域であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、位相モノパルス方式を利用したレーダ装置がある。位相モノパルス方式とは例えば、法線方向に対してθの角度で受信波が入射したとき、２つの受信アンテナ間の距離に基づいて、受信信号に位相差が生じ、この位相差を検出することで電波の到来角θを検出する。
【０００３】
一般的に、かかる位相モノパルス方式には以下のような問題が生じる。
【０００４】
すなわち、受信アンテナの距離（間隔）を広げることで確実に電波の到来方向を検出しようとすると、位相の折り返し（例えば、１８０度の位相差）が発生してしまう（グレーディングとも呼ばれる）。一方、位相折り返しを防止するために受信アンテナの間隔を狭めると、アンテナの開口面積を狭めてしまい、検知距離も少なくなるとともに受信信号の利得も下がってしまう。
【０００５】
また、受信アンテナの検出角度範囲を狭くすると、受信信号の利得を高くすることができるものの、検出角度が狭く物標の方位を検出できない場合もある。一方、受信アンテナの検出角度範囲を広げると、受信信号の利得を下げてしまうことになる。
【０００６】
このように位相モノパルス方式では、受信アンテナ間の距離と受信アンテナの検出角度範囲とがトレードオフの関係となるため、物標への検知距離を保ちつつ検知角度を拡げることは難しい。
【０００７】
このような問題点に対して、従来では、遠距離狭角検出範囲を有する第１のレーダと近距離広角検出範囲を有する第２のレーダとを備え、第１のレーダではＤＢＦ（Digital Beam Forming）方式、第２のレーダではモノパルス方式により物標を検出するようにしたレーダ装置が開示されている（例えば、以下の特許文献１、２）。
【０００８】
また、広範囲のモノパルス処理を実現するために複数の受信アンテナにおいて処理単位を異ならせるようにするとともに、複数の目標が存在すると判定された場合に所定の高分解処理を併用するようにしたレーダ装置も開示されている（例えば、以下の特許文献３）。
【特許文献１】特開２００６−１０４１０号公報
【特許文献２】特開２００６−４６９６２号公報
【特許文献３】特開２００５−２６５７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２によるレーダ装置は、方式の異なる２つのレーダを用いなければならずコストが高くなるとともに、処理も複雑で処理量も多くなる。また、特許文献３によるレーダ装置でも、アンテナ数が多いためコスト高になるとともに、アンテナ間の距離が長い範囲を処理単位としたとき位相折り返しが生じる場合もある。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、検出範囲を広げるとともにコストを抑えたレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、レーダ装置において、検出範囲を互いに重複させるように偏向させて設けられた少なくとも２つの受信アンテナと、重複した前記検出範囲では前記２つの受信アンテナで受信した受信信号に対してＤＢＦ処理を行い、それ以外の検出範囲では前記受信信号に対してモノパルス処理を行う信号処理部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、更に、少なくとも２つの送信アンテナと、前記各送信アンテナに送信信号を出力する１つの電圧制御発振部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記２つの受信アンテナからの受信信号を各々記憶する第１及び第２の記憶部を更に備え、前記信号処理部はＤＢＦ方式による処理を行うときに、前記第１及び第２の記憶部から前記各受信信号を互いに異なるタイミングで読み出して前記ＤＢＦ処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記重複した検出範囲は自車線の車線領域であり、それ以外の前記検出範囲は前記自車線に隣接する隣接車線領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検出範囲を広げるとともにコストを抑えたレーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を参照しながら説明する。図１は、レーダ装置１の構成例を示す図である。
【００１７】
レーダ装置１は、信号処理部１０と、第１及び第２のメモリ１１，１４と、第１及び第２のＦＦＴ（Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換）部１２，１５と、第１及び第２のＡ／Ｄ（Analogue/Digital）変換部１３，１６と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）２１と、第１及び第２のミキシング部２３，２５と、第１及び第２の増幅器２４，２６と、送信アンテナ切替スイッチ２７と、第３の増幅器２２と、第１及び第２の受信アンテナ切替スイッチ部３１，３２と、第１及び第２の送信アンテナ（Ｔｘ１，Ｔｘ２）４１，４６と、第１〜４の受信アンテナ（Ｒｘ１〜Ｒｘ４）４２〜４５とを備える。
【００１８】
ＶＣＯ２１は所定周波数の発振信号を出力し、第３の増幅器２２は発信信号を増幅させる。送信アンテナ切替スイッチ２７は、増幅された発振信号を第１または第２の送信アンテナ４１，４６に出力する。スイッチの切替えタイミングについては後述する。なお、切替えは図示しない制御部により制御される。そして、第１または第２の送信アンテナ４１，４６からは物標に向けて送信波が送信される。
【００１９】
送信波が物標で反射し、受信波として第１〜第４の受信アンテナ４２〜４５で受信される。第１〜第４の受信アンテナ４２〜４５は受信波に基づいて受信信号を出力する。第１の受信アンテナ切替スイッチ３１は、第１または第２の受信アンテナ４２，４３からの受信信号のうちいずれか一つの受信信号を出力するように切替わる。また、第２の受信アンテナ切替スイッチ３２は、第３または第４の受信アンテナ４４，４５からの受信信号のうちいずれか一つの受信信号を出力するように切替わる。切替えタイミングは後述する。切替は図示しない制御部からの制御信号に基づいて行われる。
【００２０】
第１及び第２の受信アンテナ切替スイッチ３１，３２から出力された受信信号は、夫々、第１及び第２の増幅器２４，２６で増幅された後、第１及び第２のミキシング部２３，２５で送信信号と合成される。
【００２１】
そして、第１及び第２のミキシング部２３，２５から出力された各合成信号は、第１及び第２のＡ／Ｄ変換部１３，１６でデジタル信号に変換され、第１及び第２のＦＦＴ部１２，１５で高速フーリエ変換により時間軸方向の信号成分を周波数軸方向の信号成分に変換され、変換された各信号が第１及び第２のメモリ１１，１４に記憶される。その後、信号処理部１０は第１及び第２のメモリ１１，１４に記憶された信号成分を読み出してモノパルス処理あるいはＤＢＦ処理を行う。
【００２２】
図２は、本実施例におけるレーダ装置１を車両８０に搭載したときの、受信アンテナ４２〜４５の検出範囲の例を示す図である。図２に示すように、本実施例では第１及び第２の受信アンテナ４２，４３（以下、便宜的に「左側受信アンテナ」）と、第３及び第４の受信アンテナ４４，４５（以下、便宜的に「右側受信アンテナ」）との検知角度を偏向させることで検出角度を広くする。そのとき、左側受信アンテナと右側受信アンテナの検出範囲が一部重複するように偏向させる。そして、重複部分では高角度分解処理であるＤＢＦ方式による処理を行う。それ以外の検出範囲ではモノパルス方式による処理を行う。
【００２３】
図３は、偏向角αにより偏向させた場合の左側受信アンテナ４２，４３と右側受信アンテナ４４，４５、第１及び第２の送信アンテナ４１，４６の配置例を示す図である。この場合も、左側受信アンテナ４２，４３と右側受信アンテナ４４，４５は検出範囲が一部重複しているのはいうまでもない。
【００２４】
図４は、本レーダ装置１が車両８０に搭載された場合に、重複部分の定義の一例を示す図である。図４の例は、車線幅３ｍで車両８０が片道３車線の中央を走行している例である。このとき、重複部分は距離１０ｍ先の自車線をカバーするように、左側受信アンテナ４２，４３と右側受信アンテナ４４，４５とを偏向させる。このような範囲を検出できるように各受信アンテナ４２〜４５を設けるようにすればよい。
【００２５】
図４の例では、オーバーラップ領域（＝重複部分）はＤＢＦで、それ以外の領域はモノパルス方式により検出する。これにより、自車線はＤＢＦにより複数の物標の方位を検知でき、隣接車線はモノパルス方式により物標の方位を検知できる。
【００２６】
図５及び図６は、第１及び第２のＡ／Ｄ変換部１３，１６以後の処理の動作を示すフローチャートの例である。
【００２７】
まず、処理が開始されると（Ｓ１０）、第１及び第２のＡ／Ｄ変換部１３,１６で受信信号をデジタル信号に変換し（Ｓ１１）、第１及び第２のＦＦＴ部１２，１５でＦＦＴ処理を行い（Ｓ１２）、第１及び第２のメモリ１１，１４に処理後のデータが記憶される。
【００２８】
次いで、信号処理部１０は、アレイアンテナ間の位相差を算出することで、物標の方位を検出する（Ｓ１３）。所謂モノパルス方式による方位検出である。
【００２９】
図７は検出タイミングの例を示す図である。同図に示すように、信号処理部１０は第１のメモリ１１に保存された第１の受信アンテナ４２からのデータ（同図中、「Ｒｘ１」）と、第２のメモリ１４に保存された第３の受信アンテナ４４からのデータ（「Ｒｘ３」）とに基づいて、処理を行う。受信波の電波の到来方向がθのとき、２つの受信アンテナ４２，４４間では一定距離離れているために、受信信号に位相差が生じる。この位相差をφとすると、φ＝（２π／λ）・ｄ１ｓｉｎθである（ここで、ｄ１はアンテナ間の距離であり、λは受信信号の波長を示す）。よって、この位相差φを検出することで、物標の方位θ＝ｓｉｎ−１（φλ／２πｄ１）を検出できる。
【００３０】
また、図７に示すように、次のタイミングでは、第１のメモリ１１に保存された第２の受信アンテナ４３からのデータ（「Ｒｘ２」）と、第２のメモリ１４に保存された第４の受信アンテナ４５からのデータ（「Ｒｘ４」）とに基づいて、処理を行う。この場合も、位相差φを検出することで方位θを検出できる。
【００３１】
そして、送信信号の信号チャネルを第１の送信アンテナ４１（「Ｔｘ１」）から第２の送信アンテナ４６（「Ｔｘ２」）に切替わるタイミングで、再び上述の処理を繰り返すことになる。尚、各スイッチ２７，３１，３２は、図７に示すようなタイミングで処理できるように切替えが行われる。
【００３２】
図５に戻り、モノパルス方式による処理（Ｓ１３）が終了後、ＤＢＦによる処理（Ｓ１４）が行われる。同図に示す例は、ＤＢＦの処理としてＢｅａｍｆｏｍｅｒ法による処理を挙げている。
【００３３】
図６は、かかる処理のフローチャートの例を示す図である。本法による処理が開始されると（Ｓ１４１）、各アレイアンテナの位相差データの相関行列を作成する。図７のタイミング例では、第１の送信アンテナ４１から送信信号が送信されるタイミング（「Ｔｘ１」）で第１のメモリ１１に保存された２つの受信アンテナ４２，４３からのデータ（「Ｒｘ１」と「Ｒｘ２」）を読み出し、第２の送信アンテナ４６から送信信号が送信されるタイミング（「Ｔｘ２」）で第２のメモリ１４に保存された２つの受信アンテナ４４，４５からのデータ（「Ｒｘ３」と「Ｒｘ４」）とを読み出す。読出しタイミングは、２つの送信信号「Ｔｘ１」，「Ｔｘ２」が送信されないタイミングである。そして、このタイミングで、これらのデータを用いて相関行列を作成する。
【００３４】
次いで、信号処理部１０は、測定する角度範囲または角度ステップのベクトルデータを作成する（Ｓ１４３）。この角度範囲または角度ステップが、図２等に示す重複範囲を示す。予め決めていた重複部分に相当する角度からベクトルデータを作成することで、重複範囲に相当する角度に対してＤＢＦの処理を行うことになる。
【００３５】
次いで、信号処理部１０は、演算した相関行列、ベクトルデータを使用して、推定角度中で最もピークを持つ角度を演算する（Ｓ１４４）。この最もピークを持つ角度が受信波の到来角度θであり、物標の方位となる。
【００３６】
そして、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ法による処理が終了し（Ｓ１４５）、図５に戻り一連の処理が終了する（Ｓ１５）。
【００３７】
本実施例によるレーダ装置１は、左右の受信アンテナ４２〜４５の検出角度範囲を偏向させるとともに、その範囲を重複させて設置し、重複範囲はＤＢＦ処理、それ以外の範囲ではモノパルス処理を行うようにしている。したがって、偏向させている分だけ送受信双方の検出範囲を広げることができ、各アンテナの指向性を無理に広げることなく検知角度を広げることができる。
【００３８】
また、本レーダ装置１では、検出角度範囲を広げるために多くの受信アンテナを設ける必要がなく、本実施例のように左右２つずつの受信アンテナ４２〜４５により実現しているため、左右３つ以上の受信アンテナを設ける場合と比較してコストを安くすることができる。
【００３９】
更に、本レーダ装置１では、重複範囲においてＤＢＦ処理を行わせているため、その範囲では複数の物標を検知することができる。更に、すべてＤＢＦ処理する場合と比較して、重複範囲という一部の範囲で処理を行わせるようにしているため、処理を速くすることができる。
【００４０】
更に、本レーダ装置１では、２つの送信アンテナ４１，４６に対する送信信号の作成をＶＣＯ２１一つにより共通化しているため、送信アンテナ４１，４６ごとにＶＣＯ２１を設ける場合と比較してコストを安くすることができる。
【００４１】
更に、本レーダ装置１では、検出範囲についても、モノパルス方式では重複範囲の近距離にある隣接範囲のみならず、遠距離にある隣接範囲まで物標の方位を検出可能であり、検出範囲を従来と比較して広げることができる。
【００４２】
上述した例において、受信アンテナ４２〜４５を例にして説明したが、受信のみならず送信を行う送受信アンテナを用いても同様に実施可能で同様の作用効果を奏する。
【００４３】
また、上述した例において、ＤＢＦ処理の例としてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒ法による処理を例にして説明した。勿論、ＤＢＦ処理として超分解アルゴリズム（Super Resolution Algorithm）など、種々の方法によるＤＢＦ処理であっても本実施例は実施可能で同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１はレーダ装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は検出範囲の例を示す図である。
【図３】図３は送信アンテナ、受信アンテナの設置例を示す図である。
【図４】図４は重複範囲の定義例を示す図である。
【図５】図５は処理の動作を示すフローチャートの例を示す図である。
【図６】図６はＢｅａｍｆｏｒｍｅｒ法による処理のフローチャートの例を示す図である。
【図７】図７はデータ取得タイミングの例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  レーダ装置、  １０  信号処理部、  １１  第１のメモリ、  １２  第１のＦＦＴ、  １３  第１のＡ／Ｄ変換部、  １４  第２のメモリ、  １５  第２のＦＦＴ部、  １６  第２のＡ／Ｄ変換部、  ２１  ＶＣＯ（電圧制御発振器）、  ２２  第３の増幅器、  ２３  第１のミキシング部、  ２４  第１の増幅器、  ２５  第２のミキシング部、  ２６  第２の増幅器、  ２７  送信アンテナ切替スイッチ、  ３１  第１の受信アンテナ切替スイッチ、  ３２  第２の受信アンテナ切替スイッチ、  ４１  第１の送信アンテナ、  ４２〜４５  第１〜第４の受信アンテナ
【図１】
2008209226.tif 000003
【図２】
2008209226.tif 000004
【図３】
2008209226.tif 000005
【図４】
2008209226.tif 000006
【図５】
2008209226.tif 000007
【図６】
2008209226.tif 000008
【図７】
2008209226.tif 000009