(57)【要約】【課題】１台のレーダで近距離と遠距離を同時観測可能とし、１台のレーダでモード切り替えを持つ必要がなく、かつ、部品点数の増加を抑えることのできるレーダ装置を得る。【解決手段】複数のアンテナ素子で構成される受信アンテナにディジタルビームフォーミングアンテナを適用し、送信アンテナ１４から放射された送信信号が目標物２に反射して得られる受信信号に基づくディジタルベースバンド受信信号に対して、マルチビーム形成処理および周波数分析処理を行うことにより目標物２の観測結果を出力する信号処理部２０を備えたレーダ装置であって、信号処理部２０は、マルチビーム形成処理または周波数分析処理の少なくともいずれか一方の処理設定条件を、観測対象距離に応じて可変にする。【選択図】図１
2008286696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子で構成される受信アンテナにディジタルビームフォーミングアンテナを適用し、送信アンテナから放射された送信信号が目標物に反射して得られる受信信号に基づくディジタルベースバンド受信信号に対して、マルチビーム形成処理および周波数分析処理を行うことにより前記目標物の観測結果を出力する信号処理部を備えたレーダ装置であって、
前記信号処理部は、前記マルチビーム形成処理または前記周波数分析処理の少なくともいずれか一方の処理設定条件を、観測対象距離に応じて可変にす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、
前記信号処理部は、前記マルチビーム形成処理における前記処理設定条件として、前記観測対象距離に応じて前記ディジタルビームフォーミングアンテナによるマルチビームが形成する覆域を可変設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、観測する距離範囲を所定の数に分割し、分割したそれぞれの距離範囲に応じて前記覆域を可変設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項３のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記距離範囲を分割する前記所定の数を２または３としてあらかじめ設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記観測対象距離に応じて、前記観測対象距離が近い場合に形成する覆域を、前記観測対象距離が遠い場合に形成する覆域よりも広く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記マルチビーム形成処理における前記処理設定条件として、前記観測対象距離に応じて、前記観測対象距離が近い場合に形成するマルチビームの数を、前記観測対象距離が遠い場合に形成するマルチビームの数よりも多く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項２ないし５のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記マルチビーム形成処理における前記処理設定条件として、前記観測対象距離に応じて、前記観測対象距離が近い場合に形成するマルチビームにおける各ビームの幅を、前記観測対象距離が遠い場合に形成するビームの幅よりも広く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記周波数分析処理における前記処理設定条件として、前記観測対象距離に応じて、前記観測対象距離が近い場合に設定する前記周波数分析処理における積分時間を、前記観測対象距離が遠い場合に設定する前記周波数分析処理における積分時間よりも短く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項２ないし８のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記周波数分析処理における前記処理設定条件として、前記観測対象距離に応じて、前記観測対象距離が近い場合に設定する前記目標物の観測結果の出力周期を、前記観測対象距離が遠い場合に設定する前記目標物の観測結果の出力周期よりも短く設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記周波数分析処理における前記処理設定条件として、前記観測対象距離に応じて前記ディジタルベースバンド受信信号の周波数分析後のピーク検出処理における角度範囲を可変設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記マルチビーム形成処理において、前記ディジタルビームフォーミングアンテナが形成するマルチビームがカバーする覆域を全観測域で同一とすることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記目標物の観測結果として目標角度を求める際に、互いに隣り合うビームの出力信号を用いて前記目標角度を求めることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記送信アンテナは、複数で構成され、複数の送信アンテナを時分割に切り替えて信号を放射し、受信信号を時分割で受信することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記送信信号は、周波数変調信号をパルス化した信号であることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、道路上の目標物の観測結果を出力する際に、道路の形状に応じてマルチビーム方向を可変設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記目標物の観測結果に基づいて前記道路の形状を推定し、前記マルチビーム方向を可変設定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記道路の形状を検知するための外部センサの検出結果に基づいて前記道路の形状を推定し、前記マルチビーム方向を可変設定することを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体、特に、自動車に搭載して前方の障害物、あるいは他の自動車等の距離や速度を計測するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフェールセーフ機能として、自動運転制御システムや運転者支援システムの検討がなされており、実用化されているものもある。これらのシステムでは、運転者の知覚や感覚を補う目的で、自動車の周囲の状況を観測するレーダ装置が搭載されていることが多い。
【０００３】
このような自動車搭載用のレーダ方式として、パルスレーダ、パルス圧縮レーダ、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダ、多周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダ、ＦＭＣＷレーダや多周波ＣＷレーダで送信信号をパルス化した、ＦＭＩＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダや多周波ＩＣＷ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダなどの各種方式が提案されている。
【０００４】
車体前方に設置され、その前方１００〜２００ｍ程度までの距離にある障害物や他の自動車等（以後、単に目標と呼ぶ）を観測するレーダ装置は、放射する電磁波として電波を使用する場合には、周波数が約７６〜７７ＧＨｚのミリ波が用いられる。
【０００５】
前方数ｍから１００〜２００ｍ程度の広い距離範囲を観測しようとする場合には、例えば、近距離と遠距離では別のレーダモードとする、あるいは、近距離観測と遠距離観測で別のセンサを用いることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５２６７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
近距離と遠距離で別のレーダモードまたは別のセンサを用いる場合には、モードまたはセンサを切替えて観測すること、あるいは複数センサの観測結果の統合処理を行うことに起因して、リアクションタイムが長くなってしまう課題があった。
【０００８】
また、別のセンサを用いる場合には、これらのセンサが出力するデータの融合処理が必要となる課題があった。加えて、複数のセンサを用いることにより、部品点数も増えてしまう課題もあった。
【０００９】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、１台のレーダで近距離と遠距離を同時観測可能とし、１台のレーダでモード切り替えを持つ必要がなく、かつ、部品点数の増加を抑えることのできるレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るレーダ装置は、複数のアンテナ素子で構成される受信アンテナにディジタルビームフォーミングアンテナを適用し、送信アンテナから放射された送信信号が目標物に反射して得られる受信信号に基づくディジタルベースバンド受信信号に対して、マルチビーム形成処理および周波数分析処理を行うことにより目標物の観測結果を出力する信号処理部を備えたレーダ装置であって、信号処理部は、マルチビーム形成処理または周波数分析処理の少なくともいずれか一方の処理設定条件を、観測対象距離に応じて可変にするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受信アンテナにディジタルビームフォーミングアンテナを用い、観測対象距離に応じてマルチビーム形成処理または周波数分析処理の少なくともいずれか一方の処理設定条件を適切に設定することにより、距離に応じてモードを切替えて観測することに起因するリアクションタイムが長くなってしまうことを防ぐことができ、１台のレーダで近距離と遠距離を同時観測可能とし、１台のレーダでモード切り替えを持つ必要がなく、かつ、部品点数の増加を抑えることのできるレーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。本実施の形態１のレーダ装置１は、信号発生器１１、送信信号変換器１２、パルス化器１３、送信アンテナ１４、Ｐ個（Ｐは、２以上の整数）の素子アンテナ１５（１）〜１５（Ｐ）、Ｐ個の混合器１６（１）〜１６（Ｐ）、Ｐ個のＡ／Ｄ変換器１７（１）〜１７（Ｐ）、および信号処理部２０で構成される。
【００１４】
信号発生器１１は、レーダ装置１からの送信信号を生成する。送信信号変換器１２は、信号発生器１１で生成された信号を、高周波信号に変換する。パルス化器１３は、送信信号変換器１２から出力される高周波信号をパルス化する。そして、送信アンテナ１４は、パルス化器１３でパルス化された高周波信号を、送信波３として空中に放射する。
【００１５】
本実施の形態１においては、送信アンテナ１４の指向性は、広いものとする。つまり、送信波３として空中に放射される高周波信号は、広角に放射される。レーダ装置１から空中に放射された送信波３は、目標２で反射され、目標反射波４として、再びレーダ装置１に取り込まれる。
【００１６】
Ｐ個の素子アンテナ１５（ｐ）（ｐ＝１、２、・・・、Ｐ）は、目標反射波４を高周波信号として受信する素子アンテナであり、受信アンテナを構成している。素子アンテナ１５（ｐ）は、複数のアンテナから構成されていてもよい。Ｐ個の混合器１６（ｐ）（ｐ＝１、２、・・・、Ｐ）のそれぞれは、対応する素子アンテナ１５（ｐ）で受信した高周波信号と、送信信号としてパルス化する前の、送信信号変換器１２で生成された高周波信号とを混合してベースバンドに周波数変換する。
【００１７】
Ｐ個のＡ／Ｄ変換器１７（ｐ）（ｐ＝１、２、・・・、Ｐ）のそれぞれは、対応する混合器１６（ｐ）の出力信号を時間離散化（サンプリング）およびレベルを離散化して、ディジタル信号に変換する。そして、信号処理部２０は、Ｐ個のＡ／Ｄ変換器１７（ｐ）でサンプリングされたそれぞれのディジタル受信信号から、観測された目標２との相対速度および距離を算出する。
【００１８】
なお、図１には示されていないが、レーダ装置１としては、必要に応じて、増幅器、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路などを、さらに用いてもよい。
【００１９】
次に、図１の構成に基づいて、本実施の形態１のレーダ装置１の一連の動作を説明をする。ここでは、送信信号として、振幅が一定で周波数が段階的に上昇する連続波（多周波ＣＷ）をパルス化した多周波ＩＣＷ方式の信号を用いる場合について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における多周波ＩＣＷ方式の送信信号を模式的に表した図である。
【００２０】
信号発生器１１は、周波数が等間隔Δｆで段階的にＮ（Ｎは２以上の整数）種類増加する（この期間を変調周期と呼び、周期をＴＰで表す）ことを繰り返すベースバンドの多周波ＣＷ信号を生成する。１つの周波数の継続時間をＴＰＲＩとすると、変調周期は、ＴＰ＝Ｎ・ＴＰＲＩとなる。そして、ベースバンドの多周波ＣＷ信号は、送信信号変換器１２で高周波信号に変換される。
【００２１】
図２に示すように、多周波ＣＷ信号の周波数は、ｆ１、ｆ２、・・・、ｆＮである。周波数ｆｎ（ｎ＝１、２、．．．、Ｎ）はｆｎ＝ｆ１＋（ｎ−１）Δｆと表される。ｆ１は、最小の搬送波周波数である。ある周波数ｆｎの信号に対応する区間を第ｎステップと呼ぶことにする。また、第ｍ回目（ｍは１以上の整数）の変調周期を、第ｍ変調過程と呼ぶことにする。
【００２２】
高周波に変換された多周波ＣＷ信号は、パルス化器１３でパルス化され、多周波ＩＣＷ信号となる。図２（ａ）は、送信されるパルスを模式的に表したもので、縦軸に周波数をとっている。パルス化された多周波ＩＣＷ信号は、送信アンテナ１４を介して送信波３として空中に放射される。
【００２３】
目標２に反射した反射波４は、Ｐ個の素子アンテナ１５（ｐ）を介して受信波として受信され、それぞれ、対応する混合器１６（ｐ）に送られる。混合器１６（ｐ）では、素子アンテナ１５（ｐ）による受信波と、送信信号変換器１２の出力である高周波の多周波ＣＷ信号とが混合され、周波数変換された後、ベースバンド受信信号としてＡ／Ｄ変換器１７（ｐ）にそれぞれ出力される。それぞれのベースバンド受信信号は、Ａ／Ｄ変換器１７（ｐ）にてサンプリング間隔Ｔｓでサンプリングされ、ディジタル信号に変換される。
【００２４】
ここで、サンプリング周期Ｔｓは、パルス幅以下の時間である。また、Ａ／Ｄ変換器１７（ｐ）の出力信号をディジタルベースバンド受信信号と呼び、ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）で表す。このディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）は、信号処理部２０に入力される。
【００２５】
ここで、ｍは、第ｍ変調過程であることを表し、ｎは、送信周波数がｆｎであることを表し、ｋは、レンジビン番号である。レンジビン番号とは、図２（ｂ）に示すように、パルス繰り返し周期に等しい１つの周波数の継続時間ＴＰＲＩ内で、受信信号をサンプリング間隔Ｔｓでサンプリングしたときのサンプル点番号である。
【００２６】
図２（ｂ）では、サンプリング間隔Ｔｓは、パルス幅と等しく、レンジビン数をＫとした場合を例示している。目標検出結果を１組出力するのに要する変調周期の数を、Ｍ（Ｍは１以上の整数）とする。これに対応する時間は、観測値である目標距離、相対速度、角度の目標検出データ（以下、観測値と呼ぶ）出力周期である。多周波ＩＣＷ信号は、観測値出力周期を越えて継続的に送信される。
【００２７】
図１の構成では、ディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）は実数であるが、素子アンテナ１５（ｐ）で受信した高周波信号を周波数変換して、ディジタルの同相（Ｉ）信号、直交（Ｑ）信号を得るような構成にしてもよい。この場合には、ディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）は、実部を同相信号、虚部を直交信号とする複素ディジタル信号として扱う。
【００２８】
次に、信号処理部２０における具体的な処理について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の信号処理部２０の内部構成図である。信号処理部２０は、ディジタルマルチビーム形成器２１、ドップラー周波数分析器２２、周波数分析器２３、および目標検出器２４で構成される。
【００２９】
ここでは、観測値出力周期の１周期分の処理について説明する。ディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）に対して、ディジタルマルチビーム形成器２１は、下式（１）のビーム形成処理を行う。
【００３０】
【数１】
2008286696.tif 000003
【００３１】
ここで、第ｋレンジビンに対するマルチビーム数をＱｋとする。また、Ｗｋは、第ｋレンジビンの信号に対するＱｋ行Ｐ列のディジタルマルチビーム形成荷重行列である。Ｕ（ｍ、ｎ、ｋ）は、ディジタルマルチビーム形成器２１の入力信号であるディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）からなるベクトルである。Ｘ（ｍ、ｎ、ｋ）は、ディジタルマルチビーム形成器２１の出力信号（以下、ビーム信号と呼ぶ）からなる要素数がＱｋのベクトルである。ベクトルＸ（ｍ、ｎ、ｋ）の要素ｘｑ（ｍ、ｎ、ｋ）（ｑ＝１、２、…、Ｑｋ）がディジタルマルチビーム形成器２１の第ｑビーム信号である。
【００３２】
本発明において特徴的な点は、マルチビーム形成荷重行列Ｗｋおよびマルチビーム数Ｑｋを、レンジビン番号ｋ、すなわち、観測対象距離に応じて変えることにある。観測対象距離に応じた覆域の設定は、マルチビーム形成荷重行列Ｗｋおよびマルチビーム数Ｑｋの設定により行う。極端に言うと、マルチビーム形成荷重行列Ｗｋおよびマルチビーム数Ｑｋは、レンジビン番号ｋごとに変えることができる。すなわち、覆域をレンジビン番号ｋに応じて変えることができる。
【００３３】
実際の応用、特に、自動車用のレーダにおいては、距離に関する観測範囲を近距離と遠距離の２つか、近距離、中距離、遠距離の３つ程度に分けて、それらに対して覆域を変えることになるであろう。それに応じて、マルチビーム形成荷重行列Ｗｋおよびマルチビーム数Ｑｋを変えることになるが、その種類数は、距離に関する観測範囲の分割数に等しい。
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態１におけるディジタルマルチビーム形成器２１で設定される覆域とマルチビームの一例を模式的に表した図である。この図４では、観測距離範囲を近距離と遠距離の２つに分けたものである。車載用のレーダにおいては、一般に、近距離は広覆域、遠距離は狭覆域が必要となる。図４においては、レーダを搭載した車両を車両１００として表している。
【００３５】
図４（ａ）と図４（ｂ）との違いは、図４（ａ）は、近距離の広い覆域を狭い多数のマルチビーム１０１で覆うようにしているのに対し、図４（ｂ）は、近距離の広い覆域を図４（ａ）の場合よりも広い少数のマルチビーム１０２で覆うようにしたものである。また、マルチビーム１０３は、遠距離の狭い角度の覆域を覆う、狭角で少数のマルチビームである。いずれも、マルチビーム形成荷重行列Ｗｋおよびマルチビーム数Ｑｋの種類は、近距離と遠距離の２種類となる。
【００３６】
次に、ドップラー周波数分析器２２は、ビーム信号ｘｑ（ｍ、ｎ、ｋ）のドップラー周波数分析を行う。具体的には、各ｑ、ｎ、ｋに対してビーム信号ｘｑ（ｍ、ｎ、ｋ）のｍに関する周波数分析を行う。周波数分析の方法としては、離散フーリエ変換あるいは高速フーリエ変換が一般的である。離散フーリエ変換を用いるとすると、ドップラー周波数分析器２２の出力信号ｙｑ（ｍ'、ｎ、ｋ）は、下式（３）のようになる。ここで、ｍ'は、ドップラー周波数に対応する変数である。
【００３７】
【数２】
2008286696.tif 000004
【００３８】
次に、周波数分析器２３は、ドップラー周波数分析器２２の出力信号ｙｑ（ｍ'、ｎ、ｋ）の変数ｎに関する周波数分析を行う。周波数分析の手段については、ドップラー周波数分析器２２における手段と同様である。離散フーリエ変換を用いるとすると、周波数分析器２３の出力信号ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）は、下式（４）のようになる。
【００３９】
【数３】
2008286696.tif 000005
【００４０】
目標検出器２４は、周波数分析器２３の出力信号ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）の絶対値｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜あるいはその２乗値に対してピーク探索を行う。これは、一般に、適切なしきい値を設定し、それを越えるものを、ｋ＝１、２、・・・、Ｋ、ｑ＝１、２、・・・、Ｑｋ、ｍ'＝１、２、・・・、Ｍ、ｎ'＝１、２、・・・、Ｎに渡って探索し抽出する。
【００４１】
抽出したピークを与えるｍ'から目標との相対速度を求める。角度（ビーム番号ｑ）に関する探索範囲は、一般に、レンジビン番号ｋにより異なる。先の図４の例では、あるレンジビン番号を境にして、それより近くと遠くで角度に関する探索範囲が変わることになる。
【００４２】
ここで、簡単のため、目標は、１つであるとし、時刻ｔ＝０における距離をＲ、レーダとの視線方向の相対速度をｖとする。｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜の最大値を与えるｍ'の値を、ｍ'ｐｅａｋとする。ｍ'ｐｅａｋに対応する周波数ｆｐｅａｋが、計測されるドップラー周波数である。従って、計測される相対速度ｖは、下式（５）となる。
【００４３】
【数４】
2008286696.tif 000006
【００４４】
ここで、λは、ｆ１、ｆ２、・・・、ｆＮのどれかに対応する波長である。厳密には、ｆ１、ｆ２、・・・、ｆＮに対応する波長は異なるが、自動車用レーダとして用いるものであるなら、すべて同じとみなして実用上差し支えない。
【００４５】
距離Ｒは、｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜の最大値を与える周波数番号ｍ'ｐｅａｋ、目標存在レンジビンｋｐｅａｋ、およびビーム番号ｑｐｅａｋにおいて、周波数分析器２３で周波数分析する前の、任意の２つの送信周波数間に対する受信信号の位相差から求められる。あるいは、Ｎ周波間の位相勾配や、下式（６）のように、複数組の２周波間の位相差の平均から距離Ｒが求められる。
【００４６】
【数５】
2008286696.tif 000007
【００４７】
ここで、ｃは光速、ａｒｇ[・]は複素数の偏角を意味する。
【００４８】
目標の角度の計測に関しては、ビーム番号ｑｐｅａｋのビーム中心方向とする、あるいはビーム番号ｑｐｅａｋの隣のビーム番号に対応する｜ｚｑｐｅａｋ ＋１（ｍ' ｐｅａｋ、ｎ' ｐｅａｋ、ｋｐｅａｋ）｜もしくは｜ｚｑｐｅａｋ -１（ｍ' ｐｅａｋ、ｎ' ｐｅａｋ、ｋｐｅａｋ）｜と、｜ｚｑｐｅａｋ（ｍ' ｐｅａｋ、ｎ' ｐｅａｋ、ｋｐｅａｋ）｜の比などからモノパルス方式で計測すればよい。
【００４９】
ｎ' ｐｅａｋは、｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜の最大値を与えるｎ'の値である。他に、ＭＵＳＩＣ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｓｉｇｎａｌ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などのよく知られた角度計測法を用いることも可能である。以上のように求められた相対速度ｖ、距離Ｒ、角度が目標検出器２４の出力となる。
【００５０】
先の図３の構成においては、ディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）に対して、ディジタルマルチビーム形成器２１にてビーム形成処理を行った後、ドップラー周波数分析を行う構成としている。しかしながら、この２つの順番を入れ替えてもよい。すなわち、ディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）に対して、変数ｍに関してドップラー周波数分析を行った後に、ディジタルマルチビーム形成処理を行うようにしてもよい。
【００５１】
さらに、このとき、ディジタルベースバンド受信信号ｕｐ（ｍ、ｎ、ｋ）のドップラー周波数分析後の信号の絶対値に対して、周波数変数ｍ’に関してピーク探索を行い、いくつかのピークを与える周波数番号に対してのみディジタルマルチビーム形成処理を行うようにしてもよい。
【００５２】
また、ディジタルマルチビーム形成器２１で設定される覆域とマルチビームの一例を示した先の図４では、自動車の正面に対してほぼ対称に覆域を形成している。しかしながら、道路が曲がっている場合には、これに合わせて覆域をずらすことが考えられる。
【００５３】
図５は、本発明の実施の形態１において、道路が曲がっている場合にディジタルマルチビーム形成器２１で設定される覆域とマルチビームの一例を模式的に表した図である。図５に示すように、特に、遠距離観測の覆域１０３ｂを道路１１０の曲がりに応じて正面から少しずらすように（正面に対して非対称に）、ディジタルマルチビーム形成器２１の荷重行列Ｗｋを設定してもよい。
【００５４】
道路の曲がりは、例えば、ヨーレートセンサ、ステアリングセンサ、さらにはカメラなどで検出することができる。また、レーダそのものによる路側物の観測結果から検出することも可能である。
【００５５】
レーダ送信波として、多周波ＩＣＷ信号を使用する場合について説明したが、他のパルス信号に対しても、レンジビン番号に応じて覆域を変えるように、マルチビームを形成することが可能である。例えば、ＦＭＩＣＷ信号、パルス圧縮方式、周波数変調も圧縮もしないパルス列を送信する場合等に対しても、適用可能である。
【００５６】
以上のように、実施の形態１によれば、信号処理部の機能により、受信アンテナにディジタルビームフォーミングアンテナを適用し、マルチビーム形成処理における処理設定条件として、観測距離に応じて適切な覆域を設定することができる。これにより、近距離観測と遠距離観測を１つのレーダで行うことができ、近距離モードと遠距離モードを別々に持つ必要がなくなる。この結果、部品点数は、少なくて済み、また、モード切り替えがないため、リアクションタイムを短くすることができる。
【００５７】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、レンジビン番号、すなわち、対象観測距離によってマルチビームが覆う領域を変えて設定していた。しかし、その一方で、ビーム形成以外の信号積算時間、すなわち、ドップラー周波数分析器２２における上式（３）の離散フーリエ変換点数Ｍ、および周波数分析器２３における上式（４）の離散フーリエ変換点数Ｎは、レンジビン番号ｋに関係なく同じ値としていた。
【００５８】
これらの値Ｍ、Ｎは、受信信号の積分数である。積分数が多いほど積分時間が長く、一般に、受信信号の信号対雑音電力比も大きくなる。しかし、近距離目標からの反射信号は、一般に、信号対雑音電力比が大きいため、受信信号の積分時間を減らしても支障なく目標検出できることが多い。従って、レンジビン番号ｋに応じて、ドップラー周波数分析を含めた周波数分析における離散フーリエ変換点数を変えることが考えられる。
【００５９】
より具体的には、近距離レンジビンほど（ｋが小さいほど）離散フーリエ変換点数を、ＭやＮより小さくしてもよい。目標検出器２４における｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜のｍ'とｎ'に関するピーク探索範囲は、近距離と遠距離で変わることになる。なお、レンジビンに応じて受信信号の積算時間を変えることは、従来技術として開示されている。
【００６０】
ここでは、簡単のため、観測範囲を近距離と遠距離の２つに分けるものとする。近距離において、ドップラー周波数分析器２２における上式（３）の離散フーリエ変換点数を、観測値出力周期に対応する変調周期の数Ｍより小さい値Ｍｃにするものとする。積分時間は、近距離で短くなるので、その分、観測値を出力する周期も短くすることができる。
【００６１】
図６は、本発明の実施の形態２のレーダ装置において、近距離および遠距離で離散フーリエ変換点数Ｍを異ならせた場合の観測値出力を示した図である。より具体的には、遠距離に対してＭ＝８、近距離に対してＭｃ＝２としたときに、観測値がどのような間隔で出力できるかを示したものである。
【００６２】
遠距離に対しては、８変調周期ごとに観測値を出力するのに対し、近距離では、２変調周期ごとに観測値を出力できる。自動車用レーダにおいては、近距離観測におけるリアクションタイムは、短いことが要求されるが、本実施の形態２では、離散フーリエ変換点数を減らすことにより、この要求を満足することが可能となる。
【００６３】
以上のように、実施の形態２によれば、先の実施の形態１の効果に加え、周波数分析処理における処理設定条件として、対象観測距離に応じて、ドップラー周波数分析を含めた周波数分析における離散フーリエ変換点数を変えることにより、近距離における積分時間を短くでき、それに伴って観測値を出力する周期も短くすることができる。
【００６４】
実施の形態３．
先の実施の形態１、２では、送信アンテナが１つの場合について説明した。これに対して、本実施の形態３では、送信アンテナを複数有する場合について説明する。
【００６５】
図７は、本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の構成図である。送信アンテナを複数有する構成としては、例えば、この図７に示すように、２つの送信アンテナ１４ａ、１４ｂを、Ｐ個の受信アレーアンテナ１５（ｐ）の外側に配置して、時分割に切り替えて送信するようにすることが考えられる。このような配置構成を取ることにより、アンテナ開口が広くなる効果が得られる。
【００６６】
切替器１８は、パルス化器１３でパルス化された高周波の多周波ＩＣＷ信号を２つの送信アンテナ１４ａ、１４ｂへ時分割に供給する切替器である。この切替器１８は、あるタイミングで送信アンテナ１４ａ、１４ｂのいずれか一方に送信信号を切り替えて供給する。
【００６７】
切り替え方の一例としては、先の図２に示した変調過程の奇数番目（第１、３、５、・・・）の変調信号を送信アンテナ１４ａから送信し、偶数番目（第２、４、６、・・・）の変調信号を送信アンテナ１４ｂから送信することが考えられる。そこで、このような切り替えに基づいて信号を送信した場合について説明する。
【００６８】
図７において、送信アンテナ１４ａからは、送信波３ａが空中に放射され、送信アンテナ１４ｂからは、送信波３ｂが空中に放射される。これらの送信波３ａ、３ｂは、目標２で反射し、送信波３ａによる目標反射波４ａ、および送信波３ｂによる目標反射波４ｂとして、Ｐ個の素子アンテナ１５（ｐ）で構成される受信アンテナで、時分割に受信される。
【００６９】
素子アンテナ１５（ｐ）で受信されたそれぞれの信号は、先の実施の形態１と同様にして信号処理部２０ｂに供給される。信号処理部２０ｂは、先の実施の形態１と同様の信号処理を行って目標２を検出し、観測結果である距離、相対速度、角度を出力する。ただし、ディジタルマルチビーム形成器２１における処理が先の実施の形態１と異なり、以下にその詳細を説明する。
【００７０】
送信アンテナ１４ａからの送信波３ａに対応するディジタルベースバンド受信信号に対する荷重行列Ｗ１、ｋと、送信アンテナ１４ｂからの送信波３ｂに対応するディジタルベースバンド受信信号に対する荷重行列Ｗ２、ｋは、一般に、異なる値とする。これら２種の受信信号に対して異なる値の荷重を適用して、下式（７）、（８）に示すように、素子数２Ｐとみなしたビーム形成・信号合成処理を行う。
【００７１】
【数６】
2008286696.tif 000008
【００７２】
このようにすることで、アンテナ開口が広がった場合と等価なビーム形成が可能となる。上式（８）のＸ（ｍ”、ｎ、ｋ）がディジタルマルチビーム形成器２１の出力信号（ビーム信号）となる。以下、先の実施の形態１と同様の処理であるが、ｍ”＝１、２、・・・、Ｍ／２（Ｍは偶数）である。
【００７３】
以上のように、実施の形態３によれば、先の実施の形態１、２の効果に加え、時分割で送信信号を出力する送信アンテナを複数有し、これら複数種類の送信信号に対応する受信信号のそれぞれに異なる値の荷重を適用して、ビーム形成・信号合成処理を行うことにより、アンテナ開口が広くなる効果が得られる。
【００７４】
実施の形態４．
先の実施の形態１では、レンジビン番号、すなわち、対象観測距離によってマルチビームが覆う領域を変えて設定していた。これに対して、本実施の形態４では、マルチビーム形成時の覆域は、全観測範囲で同一とし、目標検出器２４における周波数分析器２３の出力信号ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）の絶対値｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜のピーク探索において、ビーム番号ｑに関する探索範囲をレンジビン番号ｋに応じて変えるようにする場合について説明する。
【００７５】
図８は、本発明の実施の形態４におけるディジタルマルチビーム形成器２１で設定される覆域とマルチビームの一例を模式的に表した図である。先の実施の形態１における図４では、自動車用レーダを一例に、観測距離範囲を近距離と遠距離の２つに分け、近距離は広覆域、遠距離は狭覆域をカバーするように、マルチビーム１０１と１０３あるいは１０２と１０３を形成する場合について説明した。
【００７６】
これに対して、本実施の形態４では、遠距離に対しても、先の図４のマルチビーム１０３ではなく、先の図４の近距離用のマルチビーム１０１のように、近距離と同様に広い角度範囲を覆うマルチビーム１０４を形成しておく。この場合、個々のビーム幅は、狭いことが望ましい。そして、目標検出器２４における周波数分析器２３の出力信号ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）の絶対値｜ｚｑ（ｍ'、ｎ'、ｋ）｜のピーク探索において、ビーム番号ｑに関する探索範囲を、近距離レンジビンでは広くとり、遠距離レンジビンでは範囲を絞って探索するようにする。
【００７７】
以上のように、実施の形態４によれば、ビーム形成は、全レンジビンで同一であるが、周波数分析処理の最終段における処理設定条件として、目標検出器におけるビームに関する探索範囲を、近距離は広く、遠距離は狭くとることにより、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における多周波ＩＣＷ方式の送信信号を模式的に表した図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の信号処理部の内部構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるディジタルマルチビーム形成器で設定される覆域とマルチビームの一例を模式的に表した図である。
【図５】本発明の実施の形態１において、道路が曲がっている場合にディジタルマルチビーム形成器で設定される覆域とマルチビームの一例を模式的に表した図である。
【図６】本発明の実施の形態２のレーダ装置において、近距離および遠距離で離散フーリエ変換点数を異ならせた場合の観測値出力を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態４におけるディジタルマルチビーム形成器で設定される覆域とマルチビームの一例を模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  レーダ装置、１１  信号発生器、１２  送信信号変換器、１３  パルス化器、１４、１４ａ、１４ｂ  送信アンテナ、１５（１）〜１５（Ｐ）  素子アンテナ（受信アレーアンテナ）、１６（１）〜１６（Ｐ）  混合器、１７（１）〜１７（Ｐ）  変換器、１８  切替器、２０、２０ｂ  信号処理部、２１  ディジタルマルチビーム形成器、２２  ドップラー周波数分析器、２３  周波数分析器、２４  目標検出器。
【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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