(57)【要約】【課題】レーダ装置において、複数ターゲットを確実に識別する。【解決手段】発振器１０から３種類以上の周波数を有する送信信号を出力し、送信アンテナ１４からターゲット１００に向けて送信波を放射する。反射波を受信アンテナ１６で受信しミキサで送信信号と受信信号を混合してビート信号を生成する。信号処理装置２４は、ビート信号からＦＦＴによりドップラ周波数信号を検出し、さらに各チャネル毎のドップラ周波数信号の複素信号成分を数列とするフーリエ解析によりターゲット１００までの距離を検出する。３種類以上の送信信号の周波数差を異ならせることで最大検出距離が増大する。【選択図】図１
2008145425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数が可変の発振器と、
前記発振器から生じた信号を送信する送信アンテナと、
物体からの前記送信波の反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナからの受信信号と前記送信信号を混合する混合器と、
前記混合器で生成されるビート信号に基づき前記物体までの距離及び前記物体の速度を検出する信号処理回路と、
を有し、
前記発振器は、連続波であって３種類以上の異なる周波数の送信信号を出力し、
前記信号処理回路は、各周波数の送信信号により得られた前記ビート信号をそれぞれ周波数解析してドップラ周波数を検出することで前記速度を検出し、周波数解析して得られたドップラ周波数の信号の振幅及び位相情報を用いて伝搬遅延時間を検出することで前記距離を検出し、
前記異なる周波数の送信信号の周波数間隔は異なり、かつ、少なくともいずれかの周波数間隔は、基準の周波数差Δｆの連続した整数倍とは異なることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記異なる周波数の送信信号の周波数間隔の少なくともいずれかは、基準の周波数差Δｆの整数倍でないことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかに記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記周波数解析して得られたドップラ周波数の信号をフーリエ解析して前記伝搬遅延時間を検出するものであり、周波数間隔の異なる箇所ではドップラ周波数の信号を０とみなして補間処理することで周波数間隔を一定化しフーリエ解析することを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１、２のいずれかに記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記周波数解析して得られたドップラ周波数の信号をＣａｐｏｎ法で解析して前記伝搬遅延時間を検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の装置において、
前記３種類以上の異なる周波数のうち最大周波数と最小周波数の差は所望の距離の分解能に応じて設定されることを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
前記送信アンテナの送信のＯＮ／ＯＦＦ及び前記受信アンテナでの受信のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチを有し、
前記スイッチを切り替えることで所望の最大検出距離に応じて設定された時間のみ送受信を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記周波数解析して得られたドップラ周波数の信号の複素信号成分からなる数列を解析して得られるスペクトルのピークに基づき伝搬遅延時間を決定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記周波数解析して得られたドップラ周波数の信号の複素信号成分からなる数列を解析して得られるスペクトルの立ち上がりに基づき伝搬遅延時間を決定し、前記立ち上がりは少なくとも１つの閾値を用いて決定されることを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記立ち上がりを前記スペクトルのピーク強度値に基づいて補正することで前記伝搬遅延時間を決定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記閾値を２種類利用し、第１閾値及び第２閾値に対する前記スペクトルの立ち上がりの差分に基づいて補正することで前記伝搬遅延時間を決定することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
前記信号処理回路は、前記周波数解析して得られたドップラ周波数の信号の複素信号成分からなる数列を解析して得られるスペクトルについて、閾値を２種類利用し、第１閾値及び第２閾値に対する前記スペクトルの立ち上がりの差分と、第１閾値及び第２閾値に対する前記スペクトルの立ち下がりの差分との比較に基づいて複数物体を検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の装置において、
前記３種類以上の異なる周波数の送信信号に加えて周波数が時間的に一定の傾きをもって単調変化する周波数変調連続波を送信信号として、前記送信アンテナから送信する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、
前記３種類以上の異なる周波数の送信信号の最小周波数及び最大周波数は、前記周波数変調連続波の最小周波数及び最大周波数にそれぞれ等しいことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
請求項１２、１３のいずれかに記載の装置において、
前記送信アンテナあるいは前記受信アンテナの少なくともいずれかを複数とし、
前記３種類以上の異なる周波数の送信波を送受信する場合には相対的に広角で感度の低いアンテナを用い、前記周波数変調連続波を送受信する場合には相対的に狭角で感度の高いアンテナを用い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】
本発明はレーダ装置、特に連続波を用いたＣＷ方式のレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダで車両周辺を監視する場合、電柱やガードレール等の周辺静止物からの反射波による影響で、ターゲットの検出ができなくなる場合がある。一般道では周辺静止物が非常に多いため、レーダの視野角を広げるほどターゲットの検出性能が劣化してしまうおそれがある。このような状況において、非特許文献１に記載されるようなＣＷ方式のレーダでは相対速度の違いによりターゲットを分離できるため静止物の影響を容易に除いてターゲットを検出することができる。しかし、ＣＷ方式のレーダでは、同一速度で距離が異なる複数のターゲットが存在した場合にも１つのドップラ周波数の信号が検出されるだけである。
【０００３】
図２０に従来の２周波ＣＷレーダ装置の構成を示し、図２１に送信波を示す。発振器１０からは図２１に示すようにｆ０及びｆ０＋Δｆの２種類の周波数の送信信号が出力され、送信アンテナ１４から送信される。物体からの反射波は受信アンテナ１６で受信され、ミキサ１８で送信信号と混合されてビート信号が生成される。切替スイッチ１９を介してＢＰＦ２０でビート信号が抽出され、Ａ／Ｄ２２でデジタル信号に変換されて信号処理装置２４に供給される。信号処理装置２４ではビート信号をＦＦＴ処理して図２２に示すスペクトルが得られ、ドップラ周波数から物体との相対速度が検出される。相対速度が等しい複数のターゲットが存在する場合、各ターゲットからは信号の振幅と位相が異なる信号を受信しているものの上記した通り同じドップラ周波数の信号であるため合成されたある振幅と位相の１つの信号になる。このため、ドップラ周波数の信号の位相情報から距離を算出するＣＷレーダでは、同じ相対速度を有する複数のターゲットを分離して、それぞれの距離を正しく検出することが困難である。
【０００４】
自車が移動して静止ターゲットに近づくような状況では、その周辺にも他の静止物が複数存在することが予想され、この場合上記の理由で接近したターゲットまでの距離を正しく検出することが困難となる。
【０００５】
一方、特許文献１では、鋸歯状周波数発生器で発生した信号で送信信号を変調してミキサに入力することで、電波の伝搬遅延時間に応じた周波数差を検出することができるため、同一速度で距離が異なるターゲットを区別して検出することができる。
【０００６】
【非特許文献１】MERRILL I.SKOLNIK, "RADAR SYSTEM", McGRAW-HILL BOOK COMPANY, INC, p106-p111
【特許文献１】特開２００３−１６７０４８号公報
【特許文献２】特許第３７４６２３５号
【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、特許文献１のレーダ装置では、鋸歯状周波数発生器と鋸歯状周波数信号により送信信号を変調するための変調器が必要となり、回路構成が複雑化する。
【０００８】
本発明の目的は、簡易な構成でありながら同一速度で距離が異なる複数のターゲットを分離して、各ターゲットの距離と速度を等しく検出できる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】
【０００９】
本発明は、発振周波数が可変の発振器と、前記発振器から生じた信号を送信する送信アンテナと、物体からの前記送信波の反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナからの受信信号と前記送信信号を混合する混合器と、前記混合器で生成されるビート信号に基づき前記物体までの距離及び前記物体の速度を検出する信号処理回路とを有し、前記発振器は、連続波であって３種類以上の異なる周波数の送信信号を出力し、前記信号処理回路は、各周波数の送信信号により得られた前記ビート信号をそれぞれ周波数解析してドップラ周波数を検出することで前記速度を検出し、周波数解析して得られたドップラ周波数の信号の振幅及び位相情報を用いて伝搬遅延時間を検出することで前記距離を検出し、前記異なる周波数の送信信号の周波数間隔は異なり、かつ、少なくともいずれかの周波数間隔は基準の周波数差Δｆの連続した整数倍と異なることを特徴とする。ここで、異なる周波数の送信信号の周波数間隔が異なるとは、少なくともいずれかの周波数間隔が異なることを意味し、いずれか１つの周波数間隔のみが異なる場合、いずれか複数の周波数間隔が異なる場合、すべての周波数間隔が異なる場合のいずれも含まれる。また、いずれかの周波数間隔が基準の周波数差Δｆの連続した整数倍と異なるとは、周波数間隔がΔｆの１倍、２倍、３倍、４倍、５倍、６倍・・と連続した整数倍ではなく、例えば３倍が除外された１倍、２倍、４倍、５倍、６倍・・の場合や、そもそも周波数間隔がΔｆの整数倍ではない場合、例えば０．５倍となる場合のいずれも含まれる。周波数間隔がそれぞれΔｆの１倍、２倍、２．５倍、３倍、４倍、５倍、６倍・・となる場合や、周波数間隔がそれぞれΔｆの１倍、２倍、３倍、４．７倍、５．５倍、６．２倍・・等である。
【００１０】
本発明において、３種類以上の異なる周波数の送信波を物体に向けて送信し、物体からの反射波を受信し、送信信号と受信信号を混合して得られるビート信号を周波数解析すると、各周波数（各チャネル）の振幅スペクトルは理論上どれも同じになり、物体で生じたドップラ周波数の信号として検出される。各チャネルのスペクトルにおいて、ドップラ周波数の複素信号成分を周波数の低い順に並べてさらにフーリエ解析等の方法により周波数解析して得られたスペクトルは伝搬遅延時間の次元となり、同一速度の物体が複数存在した場合にも伝搬遅延時間に応じて分離して検出される。例えば、あるドップラ周波数の信号内に２つの距離が異なる物体が存在した場合には、伝搬遅延時間（すなわち距離）に応じた２つの信号として検出される。そして、異なる周波数の送信波の周波数間隔を異なるものとすることで、最大検出距離を長くする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成でありながら同一速度で距離が異なる複数のターゲットを分離して、各ターゲットの距離と速度を正しく検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明するが、まず、送信信号の周波数を一定間隔とする場合を参考例として示す。これらの参考例を参酌することで、本実施形態の有効性がより明らかとなろう。
【００１３】
＜第１参考例＞
図１に、本参考例におけるレーダ装置の構成ブロック図を示す。レーダ装置は、発振周波数が可変の発振器１０と、発振器１０の出力信号、つまり送信信号を分岐する方向性結合器１２と、方向性結合器１２からの送信信号に応じた送信波を放射する送信アンテナ１４と、ターゲット１００で反射した電波を受信する受信アンテナ１６と、受信アンテナ１６からの受信信号と方向性結合器１２で分岐した送信信号とを混合するミキサ１８と、ミキサ１８から送信信号の周波数と受信信号の周波数の差の周波数を有するビート信号を取り出すバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０を有する。ターゲット１００とレーダ装置との間に相対速度があるとドップラ効果による周波数シフトが生じ、送信信号と受信信号の周波数に差が生じる。この差の周波数の信号がビート信号としてミキサ１８とＢＰＦ２０により抽出される。抽出されたビート信号はＡ／Ｄ変換器２２によりデジタル信号としてサンプリングし、信号処理装置２４に供給する。信号処理装置２４は入力したデジタル信号を処理してターゲット１００の情報を得る。なお、本実施形態ではＡ／Ｄ変換器２２でデジタル化しているが、ビート信号をアナログ信号のまま処理してもよい。
【００１４】
図２に、図１における発振器１０の出力信号である送信信号の周波数、つまり送信波の周波数を示す。図において、横軸は時間、縦軸は周波数である。基本周波数をｆ０として、ｆ０〜ｆ０＋（ｎ−１）Δｆまで周波数間隔Δｆでｎ種類（但し、ｎは３以上）変化させて送信し、ターゲット１００からの反射波を受信アンテナ１６で受信する。ｎ＝３の場合を例示すると、ｆ０、ｆ０＋Δｆ、ｆ０＋２Δｆの周波数の送信波を送信する。ターゲット１００は複数存在していてもよい。但し、全ての観測時間内において、ターゲット１００の位置や速度はほとんど変化しないものとする。反射波の周波数はレーダ装置とターゲット１００との相対速度に応じてドップラ周波数だけ送信波の周波数からシフトする。このため、送信信号と受信信号を混合するミキサ１８の出力に対してＢＰＦ２０によりその差の周波数のビート信号を抽出すると、ドップラ周波数と同一周波数のビート信号が検出できる。レーダ装置との相対速度がないターゲット１００ではミキサ１８の出力はＤＣとなり、ＢＰＦ２０により除去される。ドップラ周波数は相対速度だけでなく送信波の周波数にも比例して変化するが、例えば７６ＧＨｚのミリ波帯では周波数が１ＧＨｚ変化してもドップラ周波数は１．３％しか変化せず、送信信号の周波数の相違はドップラ周波数にほとんど影響を与えない。
【００１５】
図３に、各周波数の送信信号を送信中に取得したビート信号をそれぞれ周波数解析した結果として得られる振幅のスペクトルを示す。周波数ｆ０をチャネル１（ＣＨ１）、周波数ｆ０＋Δｆをチャネル２（ＣＨ２）、周波数ｆ０＋（ｎ−１）Δｆをチャネルｎ（ＣＨｎ）としている。図に示すように、各チャネルの振幅スペクトルは理論上どれも同じになり、ターゲット１００で生じたドップラ周波数の信号として検出される。このとき、速度が異なる複数のターゲット１００ではドップラ周波数が異なるため、速度毎のドップラ周波数の信号が現れる。図では２種類の移動速度のターゲットが存在してｆｄ１とｆｄ２の２種類のドップラ周波数の信号が得られることを示す。
【００１６】
ｃｈ１〜ｃｈｎのスペクトルにおいて、周波数ｆｄ１のピークの複素信号成分をＸ１ｆｄ１、・・・、Ｘｎｆｄ１と表す。このとき、Ｘ１ｆｄ１、・・・、Ｘｎｆｄ１またはＸ１ｆｄ２、・・・、Ｘｎｆｄ２の信号は等間隔の周波数領域で取得された信号であるから、これを送信信号の周波数の低い順に並べて再度ＦＦＴ等によりフーリエ解析すると、図４に示すようなスペクトルが得られる。この解析で得られたスペクトルは伝搬遅延時間の次元となり、ターゲット１００までの距離を表す。さらに、ターゲット１００と同一速度のターゲットが複数存在した場合には距離に応じて分離して検出でき、例えばｆｄ１のドップラ周波数の信号内に２つの距離が異なるターゲット１００、１０１が存在した場合には、図に示すように距離に応じた２つの信号が検出できる。以上により、この例では３つのターゲット１００、１０１、１０２が分離して検出され、（距離，速度）＝（Ｒ１，ｖ１）、（Ｒ２，ｖ１）、（Ｒ３，ｖ２）として検出できる。
【００１７】
本参考例では伝搬遅延時間を得るために、フーリエ解析手法としてＦＦＴを用いているが、他のフーリエ変換手法やＭＵＳＩＣ等の高分解能解析手法を用いてもよい。また、距離の分解能をより細かく設定するために、最大周波数変化（ｎ−１）Δｆを大きくする必要がある。ＦＦＴを用いた場合には距離の分解能はｃ／２ｎΔｆとなる。但し、ｃは電波速度である。
【００１８】
本参考例において、送信アンテナ１４または受信アンテナ１６を所定間隔だけ離間して複数設け、ターゲット１００の距離と速度に加え、さらに方位を検出してもよい。
【００１９】
＜第２参考例＞
図５に、本参考例の構成ブロック図を示す。図１の構成に送信アンテナ１４及び受信アンテナ１６をＯＮ／ＯＦＦするためのＲＦスイッチ１３、１７を付加した構成である。また、図６に、ＲＦスイッチ１３、１７を制御することで得られる送受信タイミングを示す。ＲＦスイッチ１３、１７を所定時間Ｔ１だけＯＮし、その後ＯＦＦする。ＯＮタイミングの周期は所定時間Ｔ２である。ここに、Ｔ１＝２Ｒｍａｘ／ｃ、Ｔ２＝２Ｒ´／ｃであり、Ｒｍａｘは最大検出距離、Ｒ´は物体が存在しても反射波が減衰してターゲット１００の受信信号に影響を受けないと推定される最小距離である。このように、最大検出距離Ｒｍａｘに対応した時間（Ｔ１）のみ電波を送受信するようにＲＦスイッチ１３、１７をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、より遠方に存在するターゲットから反射された電波を受信することなく所望のターゲット１００のみを正確に検出することができる。そして、影響を及ぼす反射波が受信されなくなると予想される時間だけ電波を受信しない時間（Ｔ２）を設けることが望ましい。
【００２０】
＜第３参考例＞
図７に、他の参考例における送信信号を示す。送信波の周波数をより短時間に切り替えて送信する場合である。図２に示される送信信号の送信時間と同一であるとすると、各チャネルのビート信号を取得する時間が図２の場合よりも長くでき、より低い周波数のビート信号を抽出できる。したがって、より相対速度の遅いターゲット１００も検出できる。
【００２１】
図８に、本参考例におけるレーダ装置の構成ブロック図を示す。図１の構成に加え、ミキサ１８の後段に切替スイッチ１９が設けられて各チャネル毎に信号を切り替えて出力し、各チャネル毎にＢＰＦ及びＡ／Ｄ変換器が設けられる。すなわち、ＣＨ１にはＢＰＦ２０−１及びＡ／Ｄ変換器２２−１が設けられ、送信周波数ｆ０についてのビート信号を抽出して信号処理装置２４に供給する。また、ＣＨｎにはＢＰＦ２０−ｎ及びＡ／Ｄ変換器２２−ｎが設けられ、送信周波数ｆ０＋（ｎ−１）Δｆについてのビート信号を抽出して信号処理装置２４に供給する。送信周波数はΔｔ毎に変化するため、切替スイッチ１９もΔｔ毎に切替制御される。
【００２２】
＜第４参考例＞
図９に、本参考例における送信信号を示す。図２に示す多周波変調と、ＦＭ−ＣＷを時分割で送信する。すなわち、時間０〜ｎＴまでは多周波変調とし、ｎＴ〜ｎＴ＋２Ｔ´まではＦＭ−ＣＷとする。多周波変調ではｆ０〜ｆ０＋（ｎ−１）Δｆまで周波数が変化し、ＦＭ−ＣＷでもｆ０〜ｆ０＋（ｎ−１）Δｆまで周波数が連続的に変化する。ＦＭ−ＣＷでは周波数の変化幅が大きいほど分解能が増大する。多周波変調では上記のようにｆ０〜ｆ０＋（ｎ−１）Δｆまで周波数を変化させるため、周波数変化幅が増大する。したがって、多周波変調とＦＭ−ＣＷとを組み合わせ、ＦＭ−ＣＷの周波数変化幅を多周波変調の周波数変化幅と合わせることで、発振器の共有化を図れるとともに、ＦＭ−ＣＷの周波数変化幅を大きく確保して分解能を向上させることが容易となる。すなわち、同一のハードウェア構成でＦＭ−ＣＷレーダを実現できるとともに、多周波ＣＷレーダでは検出できない相対速度０のターゲットも同時に検出することができる。
【００２３】
図１０に、多周波ＣＷとＦＭ−ＣＷとを時分割で送信する場合に、アンテナの切替により検出範囲を最適化する例を示す。多周波ＣＷレーダは送信信号の周波数間隔によっては最大検出距離が比較的短くなってしまう。このとき、より遠方になるターゲットからの反射波を受信すると近傍ターゲットの距離を誤検出するおそれがある。そこで、多周波ＣＷレーダでの動作時には広角で最大感度が低いアンテナを用いて領域２００を測定し、ＦＭ−ＣＷレーダでの動作時には狭角で最大感度が高いアンテナを用いて領域３００を測定する。また、同時に２周波ＣＷレーダも容易に実現可能であり、このときには広角で比較的感度の高いアンテナを用いて領域４００を測定することで、遠方から高速で接近するターゲットも容易に検出できるようになる。ＣＷレーダでは検出範囲を広角化しても周辺の静止物の影響が小さく、移動するターゲットを検出しやすいためである。
【００２４】
ＣＷとＦＭ−ＣＷの切替をまとめると以下のようになる。
（１）自車が走行し、近距離に物体がない場合
ＣＷ＋広角アンテナで周辺を監視する（移動体）
ＦＭ−ＣＷ＋狭角アンテナで進行方向を監視する（移動体＋静止物）
（２）自車が走行し、近距離に物体がある場合
ＣＷ＋広角アンテナで広角を監視する（移動体）
ＣＷ＋狭角アンテナで進行方向を監視する（移動体＋静止物）
（３）自車が停止し、近距離に物体がない場合
ＣＷ＋広角アンテナで周辺を監視する（移動体）
ＦＭ−ＣＷ＋狭角アンテナで危険度の高い方向を監視する（移動体＋静止物）
（４）自車が停止し、近距離に物体がある場合
ＣＷ＋広角アンテナで広角を監視する（移動体）
ＣＷ＋狭角アンテナで危険度の高い方向を監視する（移動体）
なお、近距離はＦＭ−ＣＷの最短検知距離以下を意味する。また、静止物体はＣＷでは検出不可能な極めて低速な移動体を含む。
【００２５】
上記の各参考例では、既述したように、送信信号の周波数（３種類以上）を一定間隔で設定している。このため、例えば設定周波数をｎ種類、周波数差をΔｆ、最大周波数遷移を（ｎ―１）Δｆとした場合、最大検出距離はｃ／２Δｆ、距離分解能はｃ／ｎΔｆとなる。距離の分解能をできるだけ細かくしながら最大検出距離を長くしようとすると、Δｆを小さくしてｎを増大せざるを得ず、設定する周波数の種類が増大して測定に時間を要する場合がある。そこで、以上のような参考例を踏まえ、次に、設定する周波数の種類を大きく増大させることなく最大検出距離を増大させる方法を示す。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１１に、本実施形態における送信信号を示す。図２では周波数はｆ０〜ｆ０＋（ｎ−１）Δｆと変化し、周波数はΔｆ間隔で変化しているが、本実施形態ではｆ０〜ｆ０＋Δｆn―1と周波数間隔がｆ１〜ｆn-1までｎ種類変化する。このような多周波ＣＷをターゲット１００に向けて送信し、ターゲット１００からの反射波を受信してミキサ１８にて送信信号と受信信号を混合し、ビート信号を生成する。
【００２７】
図１２に、ビート信号を周波数解析した結果として得られる振幅のスペクトルを示す。各チャネルの振幅スペクトルは理論上どれでも同じになり、ターゲット１００で生じたドップラ周波数信号として検出される。図では、ｆｄのドップラ周波数信号が得られた場合を示す。ｃｈ１〜ｃｈｎのスペクトルにおいて、周波数ｆｄのピークの複素信号成分をＸ１ｆｄ、Ｘ２ｆｄ、・・・Ｘｎｆｄとする。図１３に、Ｘ１ｆｄを位相の基準として、ターゲット１００までの距離に対するＸ２ｆｄ、・・・Ｘｎｆｄの位相差の変化の一例を示す。位相差の変化と観測結果との比較により、ターゲット１００までの距離を一意に決定することができる。なお、図では最も位相変化の少ないＸ２ｆｄにおいて最大検出距離で位相が２π変化するようにしているが、周波数の設定の仕方により、より最大検出距離を長くすることも可能である。
【００２８】
なお、本実施形態では、送信信号の周波数間隔をｆ１〜ｆn-1としているが、周波数間隔が全て異なる必要はなく、同じ間隔で設定される周波数の送信波が存在してもよい。
【００２９】
また、本実施形態においても、多周波ＣＷとＦＭ―ＣＷとを組み合わせ、時分割で多周波ＣＷとＦＭ−ＣＷを送信してもよい。
【００３０】
＜第２実施形態＞
図１４に、本実施形態の送信信号を示す。周波数間隔の基準をΔｆとし、例えば４種類目の周波数はｆ０＋３Δｆではなく、ｆ０＋４Δｆにするとともに、周波数をｎ−１種類とする。すなわち、周波数をｆ０、ｆ０＋Δｆ、ｆ０＋２Δｆ、ｆ０＋４Δｆ、ｆ０＋５Δｆ、・・、ｆ０＋（ｎ−１）Δｆとする。周波数間隔としてｆ０＋３Δｆが存在せず、周波数間隔がΔｆの連続した整数倍でない。このような多周波ＣＷをターゲット１００に向けて送信し、ターゲット１００からの反射波を受信してミキサ１８にて送信信号と受信信号を混合し、ビート信号を生成する。
【００３１】
図１５に、ｃｈ１〜ｃｈｎのスペクトルにおいて、周波数ｆｄのピークの複素信号成分をＸ１ｆｄ、Ｘ２ｆｄ、・・・Ｘｎｆｄとし、Ｘ１ｆｄを位相の基準としてＸ２ｆｄ、・・・、Ｘ（ｎ−１）Ｆｄのターゲット１００までの距離に対する位相差の変化を示す。これを送信信号の周波数の低い順に並べるとともに、設定周波数が一定間隔となるように、抜けている送信信号で得られる複素信号成分を０で補間してＦＦＴ等によりフーリエ解析する。すなわち、
Ｘ１ｆｄ、Ｘ２ｆｄ、Ｘ３ｆｄ、０、Ｘ４ｆｄ、・・・Ｘｎ−１ｆｄ
とした信号列をフーリエ解析する。４番目の「０」が補間した信号である。これにより、伝搬遅延時間の次元を有するスペクトルが得られ、ターゲット１００までの距離を検出できる。第１実施形態と同様に、同一速度で距離が異なる複数のターゲットも分離して検出できる。
【００３２】
本実施形態では、最大周波数や周波数間隔を変えずに設定周波数の種類を減らすことができ、信号取得時間の減少や回路の簡易化を実現することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では周波数の低い方から４種類目の送信波の周波数のみを一定間隔Δｆでなく２Δｆとなるように設定しているが、任意の順位に設定でき、かつ、複数の順位において一定間隔Δｆではなく２Δｆとしてもよい。例えば、２番目と５番目に着目し、
周波数をｆ０、ｆ０＋２Δ、ｆ０＋３Δｆ、ｆ０＋４Δｆ、ｆ０＋６Δｆ・・・としてもよい。また、周波数間隔は、２Δｆに限らず３Δｆ等としてもよい。
【００３４】
本実施形態においても、時分割で多周波ＣＷとＦＭ−ＣＷとを時分割で送信してもよい。
【００３５】
＜第３実施形態＞
上記の各実施形態において、距離の分解能をより細かくするには、最大周波数遷移を大きくする必要がある。例えば、第１実施形態では最大周波数遷移（ｎ−１）Δｆを大きくする必要がある。ＦＦＴを用いた場合には、距離の分解能はｃ／２ｎΔｆとなる。しかし、電波法その他の理由により最大周波数遷移には限界があり、例えば伝搬遅延時間の差が距離の分解能以下になるほど同一速度の２つのターゲット１００、１０１が接近していると、図１６に示すような伝搬遅延時間に対するスペクトルが得られることになる。すなわち、ターゲット１００のスペクトルとターゲット１０１のスペクトルが互いに重なり合い、一つのスペクトルとして出現する。図では、四角形上のスペクトルとして示される。この場合、２つのターゲット１００、１０１を分離してそれぞれのピークを検出することができず、複数のターゲットの数や距離を正しく検出できない。
【００３６】
そこで、本実施形態では、スペクトルの立ち上がりを検出することで複数のターゲットを検出する。
【００３７】
図１７に、本実施形態の距離検出方法を示す。検出閾値を設け、観測されるスペクトルに対して検出閾値に達するときの距離、すなわちスペクトルの立ち上がりの距離を検出し、これをもってターゲットまでの距離Ｒとする。これにより、複数のターゲット１００、１０１を識別することはできないものの、接近した複数のターゲット１００、１０１が同一速度で移動している状況でも、ターゲット１００、１０１のうち少なくとも最も近いターゲットまでの距離を検出結果の誤差を抑えて検出することが可能となる。
【００３８】
なお、真の伝搬遅延時間はそのピークから検出されるため、本実施形態のようにスペクトルの立ち上がりによって検出するには、真値と検出値とのずれが常に一定である必要がある。しかしながら、実際には図１８に示すように信号強度によりピークからのずれの量が異なり一定ではない。図では、ターゲット１００の信号強度よりもターゲット１０１の信号強度が大きく、ターゲット１０１のずれが大きいことを示す。このようにずれが一定でないとずれを容易に補正できず検出誤差が生じる。そこで、伝搬遅延時間のスペクトルを得るＦＦＴ等の解析時に０を外挿する等の方法によりスペクトルの波形をより詳細に検出し、予め設定した２種類の検出閾値（検出閾値１及び検出閾値２）により検出結果の差（Ａ及びＢ）からずれ量を推定して真の伝搬遅延時間を検出する。具体的には、２種類の検出閾値を用いた検出結果（ＡやＢ）に応じたずれ量を予め定めてマップとしてメモリに記憶させておき、検出結果に応じてずれ量を求めて真の伝搬遅延時間を検出する。あるいは、スペクトルの最大値（Ａ´やＢ´）からずれ量を推定して真の伝搬遅延時間を検出することもできる。いずれの場合においても、要するに、スペクトルのピーク強度の値に応じてずれ量を推定して真の伝搬遅延時間を検出することができる。
【００３９】
＜第４実施形態＞
第３実施形態では、２つのスペクトルが重なり合って１つのスペクトルとなった場合の距離の検出について説明したが、本実施形態ではスペクトルの波形から複数のターゲットのスペクトルが重なり合ったものか否かを検出する処理について説明する。
【００４０】
図１９に、本実施形態の処理を示す。ｃｈ１〜ｃｈｎの各スペクトルの周波数ｆｄで得られた複素信号成分を数列とするＦＦＴ結果に対し、２種類の検出閾値（検出閾値１及び検出閾値２）を用いる。２種類の検出閾値１、２に対し、スペクトルの立ち上がり及び立ち下がりをそれぞれ検出する。観測されるスペクトル５００に対し、検出閾値１の立ち上がりは距離Ｒ１１、立ち下がりはＲ１４、検出閾値２の立ち上がりは距離Ｒ１２、立ち下がりはＲ１３であるとする。このとき、立ち上がりの検出結果の差Ｒ１１−Ｒ１２と、立ち下がりの検出結果の差Ｒ１３−Ｒ１４とを互いに比較し、Ｒ１１−Ｒ１２＝Ｒ１３−Ｒ１４が成立するか否かを判定する。単一のターゲットであればスペクトルはピークを中心として対称となるためＲ１１−Ｒ１２＝Ｒ１３−Ｒ１４となる。一方、ターゲットが複数存在する場合には非対称となるためＲ１１−Ｒ１２≠Ｒ１３−Ｒ１４となる。そこで、Ｒ１１−Ｒ１２≠Ｒ１３−Ｒ１４であれば、観測されるスペクトル５００は複数ターゲットによるものであると識別することができる。同様に観測されるスペクトル６００に対し、Ｒ２１−Ｒ２２≠Ｒ２３−Ｒ２４であれば、観測スペクトル６００は複数ターゲットによるものと識別できる。
【００４１】
＜第５実施形態＞
第１実施形態では、送信信号の周波数間隔をｎ種類変化させる場合を示したが、本実施形態でも周波数間隔を変化させる場合を示す。図２３に示すように、送信信号の周波数をｆ０、ｆ１、ｆ２、・・・ｆｎ−１とし、例えばｎ−１＝９として、ｆ０〜ｆ９の１０種類の周波数を図２４のように設定する。ｆ０〜ｆ８の９種類の周波数は１０ＭＨｚ間隔で等間隔であり、ｆ９を変化させることで不等間隔とする。すなわち、ｆ９＝７６５００ＭＨｚ＋ｆｍであり、ｆｍ＝９０ＭＨｚとすれば等間隔となるが、それ以外とすれば不等間隔となる。ビート信号の振幅スペクトルは理論上、ｆ９の周波数にかかわらず同じとなり、ターゲットで生じたドップラ周波数の信号が検出される。
【００４２】
図２５に、ターゲットの距離を検出した結果を示す。横軸は距離（ｍ）、縦軸は評価関数の強度（ｄＢ）を示す。ここで、評価関数はその距離にターゲットが存在する可能性の高さを示すものであり、Ｃａｐｏｎ法（J. Capon:"High resolution frequency-wavenumber spectrum analysis",Proc.IEEE,Vol.57,pp.1408-1418(1969)）による周波数解析で算出される。図には、ｆｍ＝９２ＭＨｚ、９４ＭＨｚ、９６ＭＨｚ、９８ＭＨｚと変化させた場合の結果を示す。実線は９２ＭＨｚの場合、一点鎖線は９４ＭＨｚの場合、二点鎖線は９６ＭＨｚの場合、破線は９８ＭＨｚの場合である。実際に存在する距離のピークに対して存在しない距離にもゴーストのピークが生じるが、ｆｍを変えて不等間隔とすることで、ターゲットの設定位置とゴーストを評価関数の大小で互いに識別できるようになる。例えば、評価関数の強度が−２０ｄＢをしきい値として判断することができる。評価関数の強度がしきい値以上であり、ｆｍにより変化しないピーク（距離５ｍ及び８ｍのピーク）が実際に存在する距離であり、しきい値以下でありｆｍにより変化するピークはゴーストと識別して除去できる。これらにより、周波数間隔を狭くすることなく最大検出距離を延ばすことができる。なお、ｆｍ＝９０ＭＨｚとすると、上記のように等間隔となり、Ｒｃ＝ｃ／１０ＭＨｚ／２＝１５ｍの周期でゴーストピーク（周波数解析のサンプリング周波数により生じる折り返し）が生じて真値を特定することができない（５ｍか２０ｍか３５ｍか分からない）。
【００４３】
図２６に、ターゲットが１つの場合に送信周波数ｆ０〜ｆ９を周波数解析して得られた複素信号成分について、ターゲットまでの距離Ｒに対してｆ０の成分とｆ１〜ｆ９の成分との位相差の変化例を示す。ｆ９のｆ０に対する位相差はＲｃで０（＝２π）にならず、折り返しを生じない。したがって、ターゲットまでの距離を正確に検出することができる。なお、ｆｍ＝９０Ｍｈｚでは等間隔となり、距離０とＲｃでは全ての位相が０（＝２π）となり、区別することができない。本実施形態において、ｆｍの設定の方法は任意であり、周波数の設定の仕方により最大検出距離を長くしたり、評価関数での分離判断能力を向上させることも可能である。
【００４４】
＜第６実施形態＞
第５実施形態では、ターゲットが５ｍと８ｍに存在する場合を示したが、本実施形態ではターゲットが１５ｍと１８ｍに存在する場合について図２７に示す。送信周波数は図２４に示す周波数と同一であり、ｆｍ＝９２ＭＨｚ、９４ＭＨｚ、９６ＭＨｚ、９８ＭＨｚと変化させている。評価関数の強度がしきい値以上であり、ｆｍにより変化しないピーク（距離１５ｍ及び１８ｍのピーク）が実際に存在する距離であり、しきい値以下でありｆｍにより変化するピークはゴーストと識別して除去できる。
【００４５】
＜第７実施形態＞
第５実施形態の構成において、送信周波数を図２８に示すように変化させる場合について示す。すなわち、ｆｍ＝９０ＭＨｚとしてｆ０〜ｆ９を等間隔とした場合、ｆ０〜ｆ８の９種類として不等間隔とした場合、ｆ０〜ｆ７の８種類として不等間隔とした場合である。図２９に検出結果を示す。実線が等間隔の場合、一点鎖線がｆ０〜ｆ８の不等間隔の場合、破線がｆ０〜ｆ７の不等間隔の場合である。第５実施形態よりも周波数を細かく設定することにより、図２６のような位相差の変化において他と重なる距離やその程度が減少するため、ゴーストのピークも現れ難くなる。また、ゴーストの周期性も少なくなる。さらに、不等間隔として周波数設定数を減らしても、開口（この例では９０ＭＨｚ）を同一にすることで距離分解能を低下させることなく、少ない周波数設定数で同じ分解能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】参考例の構成ブロック図である。
【図２】送信波のタイミングチャートである。
【図３】図１の受信信号のＦＦＴ結果を示すスペクトル図である。
【図４】図３のドップラ周波数信号の複素信号成分を数列としたＦＦＴ結果を示すスペクトル図である。
【図５】他の参考例の構成ブロック図である。
【図６】送受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】他の参考例における送信波のタイミングチャートである。
【図８】他の参考例の構成ブロック図である。
【図９】他の参考例における送信波のタイミングチャートである。
【図１０】多周波ＣＷモードとＦＭ−ＣＷモードの切替説明図である。
【図１１】実施形態における送信波のタイミングチャートである。
【図１２】図１１に示す送信波の受信信号のＦＦＴ結果を示すスペクトル図である。
【図１３】図１２に示すドップラ周波数信号の複素信号成分の位相差を示す図である。
【図１４】他の実施形態における送信波のタイミングチャートである。
【図１５】図１４に示す送信波のドップラ周波数信号の複素信号成分の位相差を示す図である。
【図１６】複数のターゲットのスペクトルが重なり合う場合のスペクトル図である。
【図１７】スペクトルの立ち上がり検出説明図である。
【図１８】スペクトルの立ち上がりとピークとのずれ量を示す説明図である。
【図１９】スペクトルの立ち上がりと立ち下がりを用いた複数ターゲットの識別説明図である。
【図２０】２周波ＣＷのレーダ装置の構成ブロック図である。
【図２１】送信波のタイミングチャートである。
【図２２】図２１に示す送信波の受信信号のＦＦＴ結果を示すスペクトル図である。
【図２３】他の実施形態における送信波のタイミングチャートである。
【図２４】周波数ｆ０〜ｆ９の設定説明図である。
【図２５】図２４のｆｍを変化させた場合の検出スペクトル図である。
【図２６】図２４においてターゲットが１つの場合の位相差説明図である。
【図２７】図２４においてターゲットの距離が異なる場合の検出スペクトル図である。
【図２８】他の実施形態における周波数の設定説明図である。
【図２９】図２８の設定の場合の検出スペクトル図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  発振器、１２  方向性結合器、１４  送信アンテナ、１６  受信アンテナ、１８  ミキサ、２０  ＢＰＦ、２２  Ａ／Ｄ変換器、２４  信号処理装置。
【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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【図２９】
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