(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Nbc（３以上の整数）個の基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成されるNbc個の符号グループから、Nd（３以上の整数）個の異なる相補グループを選択し、前記Nbc個の符号グループのそれぞれは、前記Nbc個の基礎符号ペアのうちいずれか１個の基礎符号ペアからNsc（４以上の整数）個の相補符号で構成され、前記Nd個の異なる相補グループのそれぞれは、Ncp（４以上の整数）個の相補符号で構成され、Ncpの整数倍がNscに等しい、符号生成部と、
前記選択されたNd個の異なる相補グループのそれぞれを、所定のサイクル毎に、送信する送信部と、
を具備し、
任意のサイクルで使用される基礎符号ペアは、前記任意のサイクルに隣接する両方のサイクルで使用される基礎符号ペアとは異なる、
レーダ装置。
【請求項２】
前記符号生成部は、Ncpが８の場合、
前記Nd個の異なる相補グループのうち第１相補グループを、前記符号結合処理により生成される符号{A,B}と、当該符号{A,B}の逆順符号{A’,B’}を用いた{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の８個の符号で構成し、
前記Nd個の異なる相補グループのうち第２相補グループを、前記符号結合処理により生成される符号{C,D}と、当該符号{C,D}の逆順符号{C’,D’}を用いた{C, D, D’, C’, D, C, C’, D’}の８個の符号で構成し、
前記Nd個の異なる相補グループのうち第Nbc相補グループを、前記符号結合処理により生成される符号{X,Y}と、当該符号{X,Y}の逆順符号{X’,Y’}を用いた{ X, Y, Y’, X’, Y, X, X’, Y’}の符号で構成し、
前記送信部は、
前記第１相補グループを、前記{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の順序で、前記所定のサイクルのうち、第１のサイクルで送信し、
前記第２相補グループを、前記{C, D, D’, C’, D, C, C’, D’}の順序で、前記所定のサイクルのうち、第２のサイクルで送信し、
前記第Nbc相補グループを、前記{ X, Y, Y’, X’, Y, X, X’, Y’}の順序で、前記所定のサイクルのうち、第Nbcのサイクルで送信する、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記符号生成部が生成したNbc×Nsc個の相補符号の各々は、前記レーダ装置の測定における総送信回数内Nd×Ncaで、少なくとも一回は送信され、かつ、同一回数送信され、
Ncaは２以上の整数であり、Ncpの整数倍である、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記選択されたNd個の異なる相補グループのそれぞれは、異なる距離ビンにおいて、レンジサイドローブが発生する、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
Nbc（３以上の整数）個の基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成されるNbc個の符号グループから、Nd（３以上の整数）個の異なる相補グループを選択し、
前記Nbc個の符号グループのそれぞれは、Nsc（２以上の整数）個の相補符号で構成され、
前記Nd個の異なる相補グループのそれぞれは、Ncp（２以上の整数）個の相補符号で構成され、
Ncpの整数倍がNscに等しく、
前記選択されたNd個の異なる相補グループのそれぞれを、所定のサイクル毎に、送信する、
レーダ方法。
【請求項６】
前記選択されたNd個の異なる相補グループのそれぞれは、異なる距離ビンにおいて、レンジサイドローブが発生する、
請求項５に記載のレーダ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーダ装置及びレーダ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルスドップラレーダに関する様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のレーダ装置（以下「従来技術」という）は、受信エコー信号に対してパルス圧縮処理及びコヒレント加算を行うことで受信SNR（Signal-to-Noise Ratio）を向上させる。さらに、レーダ装置は、ドップラフィルタ処理を行うことでエコー信号のドップラ周波数成分を抽出し、得られたドップラ周波数成分からターゲットの移動速度を推定する。また、レーダ装置は、エコー信号をパルス圧縮することで得られるピーク波形を検出することで、パルス送信からエコー受信までの遅延時間を推定し、ターゲットまでの距離に換算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２９４０２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Eric Spano, et. al., “Sequences of Complementary Codes for the Optimum Decoding of Truncated Ranges and High Sidelobe Suppression Factors for ST/MST Radar Systems,” IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing, vol., 34, No. 2, March, 1996
【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、従来技術では、パルスドップラレーダにおけるドップラ解析後のノイズの低減が不十分であった。
【０００７】
本開示の非限定的な実施例は、ドップラ解析後のノイズを低減することができるレーダ装置及びレーダ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係るレーダ装置は、測定開始からのパルス符号の送信回数をカウントするカウント部と、相補符号である基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成される複数のパルス符号がグループ分けされた複数の相補グループの中から、前記送信回数が前記相補グループ内の符号数の整数倍となる度に、異なる相補グループを選択するパルス符号生成部と、前記選択された相補グループに属する前記パルス符号を送信する送信部と、を具備する。
【０００９】
本開示の一態様に係るレーダ方法は、測定開始からのパルス符号の送信回数をカウントし、相補符号である基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成される複数のパルス符号がグループ分けされた複数の相補グループの中から、前記送信回数が前記相補グループ内の符号数の整数倍となる度に、異なる相補グループを選択し、前記選択された相補グループに属する前記パルス符号を送信する。
【００１０】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、ドップラ解析後のノイズを低減することができる。
【００１２】
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】１つの基礎符号ペアの一例を示す図
【図１Ｂ】１つの基礎符号ペアを用いたパルス符号の送信処理の一例を示す図
【図２】１つの基礎符号ペアを用いた場合のコヒレント加算値の一例を示す図
【図３】本開示の一実施の形態に係るレーダ装置の構成の一例を示す図
【図４Ａ】本開示の一実施の形態に係る送信符号及び相関演算区間の一例を示す図
【図４Ｂ】本開示の一実施の形態に係るコヒレント加算処理の一例を示す図
【図５】本開示の一態様に係るドップラ解析処理の一例を示す図
【図６Ａ】本開示の一態様に係る符号結合処理の一例を示す図
【図６Ｂ】本開示の一態様に係る相補グループの一例を示す図
【図７】本開示の一態様に係るReverse処理、Append処理及びInterleave処理の一例を示す図
【図８】本開示の一態様に係る相関波形及びドップラ位相回転の時間変化を示す図
【図９Ａ】本開示の一実施の形態に係るレーダ装置の送信処理フローの一例を示す図
【図９Ｂ】本開示の一実施の形態に係るレーダ装置の受信処理フローの一例を示す図
【図１０Ａ】本開示の一実施の形態に係る基礎符号ペアの一例を示す図
【図１０Ｂ】本開示の一実施の形態に係るパルス符号の送信処理の一例を示す図
【図１１】本開示の一実施の形態に係る各基礎符号ペアのコヒレント加算値の一例を示す図
【図１２Ａ】本開示の一態様に係る複数の基礎符号ペアの一例を示す図
【図１２Ｂ】本開示の一態様に係るパルス符号の送信処理の一例を示す図
【図１３】本開示の一態様に係る各基礎符号ペアのコヒレント加算値の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［本開示の一態様をするに至った経緯］
一般的なレーダ装置は、受信エコー信号に対する受信処理（例えば、パルス圧縮処理を含む）によって、ターゲットまでの距離とターゲットの移動速度とを同時に測定している。
【００１５】
パルス圧縮処理はエコー信号とパルス符号との相互相関により実現する。しかし、レーダ装置が使用するパルス符号によっては相互相関波形のサイドローブ成分（レンジサイドローブ）がゼロにならない場合がある。このため、ターゲットが複数存在する状況でレンジサイドローブが発生すると、ピークを誤検出する確率が向上するため、レーダ装置は、ターゲットまでの距離を正しく推定することが困難となる。
【００１６】
これに対して、レンジサイドローブを抑圧する符号技術として、非特許文献１に記載された技術がある。非特許文献１に記載された符号は、相補関係にある符号（以下、「相補符号」と呼ぶ）の自己相関値をコヒレント加算するとレンジサイドローブが抑圧されるという性質を有している。さらに、相補符号から成る一つの符号ペア（以下、「基礎符号ペア」と呼ぶ）から生成される符号の自己相関値を全てコヒレント加算した場合にレンジサイドローブ抑圧性能が最大となる。上記符号を、非特許文献１の著者名を用いてSpano符号と呼ぶこともある。
【００１７】
そこで、上述したパルスドップラレーダにSpano符号を用いることを想定する。パルスドップラレーダの要求仕様として、測定レンジ及びドップラ分解能がある。測定レンジは、パルス繰り返し周期（PRI: Pulse Repetition Interval）によって決まる値である。ドップラ分解能は、ドップラフィルタに入力されるデータのサンプルレート及びデータ数によって決まる値である。
【００１８】
測定レンジ及びドップラ分解能の要求仕様によっては、一般的なレーダ装置は、送信するSpano符号総数よりもコヒレント加算回数の方を少なくしなければならない状況が発生しうる。この場合、Spano符号によるレンジサイドローブの抑圧性能を最大限に得ることは困難である。また、抑圧しきれなかったレンジサイドローブの振幅及び位相が周期的に時間変動するため、ドップラフィルタ出力にノイズが発生するという検討事項を有する。
【００１９】
一般的なレーダ装置の動作例について、図１Ａ、図１Ｂ及び図２を用いて説明する。
【００２０】
図１Ａは、一つの基礎符号ペア(a,b)、及び、基礎符号ペア(a,b)から生成される符号ABのグループ（以下、「相補グループ」と呼ぶこともある）を示し、図１Ｂは、図１Ａの符号ABを用いたパルス符号の送信順序の一例を示す。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂでは、基礎符号ペア(a,b)から生成される符号数Nscは32であり、コヒレント加算回数Ncaは8であり、ドップラサイクル数Ndは16である。つまり、コヒレント加算回数Ncaは、符号数Nscよりも少ない。
【００２２】
図２は、レーダ装置が図１Ｂに示す送信順序に従って送信されたパルス符号に対して、受信処理することで得られるターゲットドップラ信号の一例を示す。図２では、ターゲットドップラ信号は、横軸を距離、縦軸を周波数とし、周波数解析により得られるスペクトルの大きさは塗りつぶし色で表現される。
【００２３】
レーダ装置は、コヒレント加算回数Nca=8と同数のパルス符号の自己相関値をコヒレント加算するので、図２のように、全てのレンジサイドローブを抑圧することは困難である。また、図２では、図１Ａの基礎符号ペア(a,b)からそれぞれ生成されるパルス符号の相関結果をコヒレント加算した波形（コヒレント加算波形）の各々のレンジサイドローブは、特定の距離ビンに偏って発生する。レーダ装置は、これらのコヒレント加算波形に対してドップラ解析を実行するため、特定の距離ビンに偏ったレンジサイドローブ成分を大きな周波数スペクトラム成分として抽出してしまう。
【００２４】
そこで、本開示の一態様では、ドップラ解析後のノイズを低減し、高精度にターゲットを検出することを目的とする。
【００２５】
以下、本開示の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
＜レーダ装置の構成＞
まず、本実施の形態にかかるレーダ装置の構成について説明する。
【００２７】
図３は、本実施の形態に係るレーダ装置の構成の一例を示す図である。
【００２８】
図３において、レーダ装置１００は、無線伝搬路にレーダ信号（パルス符号）を送信する処理、及び、ターゲットから反射したレーダ信号のエコー信号を受信する処理を実施する。また、レーダ装置１００は、測定開始を表す測定開始信号が入力されることによって、送信及び受信に関する処理を開始する。
【００２９】
レーダ装置１００は、基礎符号ペア生成部１０１と、符号結合処理部１０２と、変調部１０３と、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換部１０４と、無線送信部１０５と、パルス送信回数カウント部１０６と、無線受信部１０７と、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換部１０８と、相関部１０９と、コヒレント加算部１１０と、ドップラ解析部１１１と、を含む。
【００３０】
パルス送信回数カウント部１０６は、測定開始信号が入力されることによって、測定開始信号の入力以降にレーダ装置１００から送信されるパルス符号の送信回数をカウントする。パルス送信回数カウント部１０６は、カウントしたパルス送信回数を基礎符号ペア生成部１０１及び符号結合処理部１０２に出力する。
【００３１】
基礎符号ペア生成部１０１及び符号結合処理部１０２は、パルス符号生成部１５０に含まれる。パルス符号生成部１５０は、相補符号である基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成される複数のパルス符号がグループ分けされた複数の相補グループの中から、パルス送信回数カウント部１０６がカウントした送信回数が相補グループ内の符号数の整数倍となる度に、異なる相補グループを選択する。
【００３２】
具体的には、基礎符号ペア生成部１０１は、測定開始信号が入力されると、基礎符号ペア（Basic Code Pair）の生成処理を開始する。ここで、基礎符号ペアは、パルス符号生成において基礎となる相補符号のペアを表す。基礎符号ペア生成部１０１は、パルス送信回数カウント部１０６から入力されるパルス送信回数に従って、生成する基礎符号ペアを変更する。基礎符号ペア生成部１０１は、生成した基礎符号ペアを符号結合処理部１０２に出力する。
【００３３】
符号結合処理部１０２は、基礎符号ペア生成部１０１から入力される基礎符号ペアに対する符号結合処理を実施する。なお、符号結合処理部１０２は、パルス送信回数カウント部１０６から入力されるパルス送信回数に従って符号結合処理を変更する。符号結合処理部１０２は、符号結合処理後のパルス符号を変調部１０３及び相関部１０９へ出力する。なお、符号結合処理部１０２における符号結合処理の詳細については後述する。
【００３４】
変調部１０３は、符号結合処理部１０２から入力されるパルス符号に対してデジタル変調処理を実施する。変調部１０３は、デジタル変調処理には、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調の位相変調を用いる。変調部１０３は、変調後のデジタル変調信号をＤ／Ａ変換部１０４に出力する。
【００３５】
Ｄ／Ａ変換部１０４は、変調部１０３から入力されるデジタル変調信号をアナログ変調信号に変換し、アナログ変調信号を無線送信部１０５へ出力する。
【００３６】
無線送信部１０５は、Ｄ／Ａ変換部１０４から入力されるアナログ変調信号をベースバンド帯から無線周波数帯に変換し、変換後の無線信号を無線伝搬路へ出力する。
【００３７】
レーダ装置１００から出力される無線信号は、ターゲットによって反射され、エコー信号としてレーダ装置１００によって受信される。
【００３８】
無線受信部１０７は、無線伝搬路からエコー信号を受信する。無線受信部１０７は、受信したエコー信号を無線周波数帯からベースバンド帯へ変換し、アナログ受信信号としてＡ／Ｄ変換部１０８へ出力する。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換部１０８は、無線受信部１０７から入力されるアナログ受信信号をデジタル受信信号に変換し、デジタル受信信号を相関部１０９へ出力する。
【００４０】
相関部１０９は、Ａ／Ｄ変換部１０８から入力されるデジタル受信信号と、符号結合処理部１０２から入力される、送信に用いたパルス符号との相互相関処理を実施する。相関部１０９は、相互相関処理後の相関信号をコヒレント加算部１１０へ出力する。
【００４１】
コヒレント加算部１１０は、相関部１０９から入力される相関信号に対して、パルス繰り返し周期に同期させてコヒレント加算を行う。コヒレント加算部１１０は、測定開始信号を基準にしてパルス繰り返し周期との同期を調整する。コヒレント加算部１１０は、コヒレント加算回数をカウントし、レーダ装置１００の所定のコヒレント加算回数（Nca）分のコヒレント加算を実施する。コヒレント加算部１１０は、コヒレント加算結果であるコヒレント加算信号をドップラ解析部１１１へ出力する。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂは、相関部１０９及びコヒレント加算部１１０における処理の概要を表す。図４Ａでは、相関部１０９において送信符号AB[1]〜[8]に対して相関処理されたデータはそれぞれ相関[1]〜[8]である。図４Ｂでは、相関[1]〜[8]の各距離ビンに格納されているデータは、相関信号の波形データである。コヒレント加算回数が8回（Nca=8）である場合、コヒレント加算部１１０において相関[1]〜[8]の同一距離ビンデータを加算した結果がコヒレント加算信号となる。
【００４３】
ドップラ解析部１１１は、コヒレント加算部１１０から入力されるコヒレント加算信号に対してドップラ周波数解析を実施する。ドップラ解析部１１１は、レーダ装置１００の所定のドップラサイクル数（Nd）分のコヒレント加算信号をメモリに蓄積する。ドップラ解析部１１１は、コヒレント加算信号の各距離ビンにおいてフーリエ変換（例えばＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を実施し、ドップラ周波数スペクトルに変換する。ドップラ解析部１１１は、変換したドップラ周波数スペクトル（ターゲットドップラ信号）を出力する。
【００４４】
図５は、ドップラ解析部１１１の処理概要を表す。図５では、ドップラ解析部１１１は、コヒレント加算信号[1]〜[Nd]をドップラサイクル軸に並べ、各距離ビンにおいてドップラサイクル方向のフーリエ変換を実施する。ドップラ解析部１１１は、フーリエ変換の結果、ドップラサイクル軸（時間軸）が周波数軸に変換されたドップラ周波数スペクトルデータを得る。周波数ビンは[1]〜[Nd]となる。
【００４５】
なお、レーダ装置１００が送信するパルス符号数Npには、Np=Nca×Ndの関係がある。
【００４６】
また、レーダ装置１００は、パルス符号生成部１５０を構成する基礎符号ペア生成部１０１及び符号結合処理部１０２の処理を記憶装置によって実現してもよい。すなわち、パルス符号生成部１５０は、基礎符号ペア生成部１０１による基礎符号ペアの生成処理と、符号結合処理部１０２による符号結合処理の結果として得られるパルス符号を記憶装置に予め格納する。パルス符号生成部１５０は、パルス送信回数カウント部１０６から入力されるパルス送信回数に対応するパルス符号を記憶装置から選択し、選択したパルス符号を送信すればよい。
【００４７】
＜符号結合処理＞
図６Ａは、符号結合処理部１０２での符号結合処理の一例を示す。図６Ａでは、基礎符号ペアに含まれる符号の符号長（Ｌ）は、L=Lbである。図６Ｂは、基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成される複数のパルス符号がグループ分けされた複数のグループ（相補グループ）を表す。
【００４８】
また、図７は、符号結合処理において用いられるReverse処理（以下、"Ｒ"と表す）、Append処理（以下、"Ａ"と表す）、Interleave処理（以下、"Ｉ"と表す）の一例を示す。なお、Reverse処理、Append処理又はInterleave処理後の符号でも相補性は保たれる。
【００４９】
STEP:1
基礎符号ペアは(a,b)である。(a,b)は相補符号であればよい。以下では、基礎符号ペアの符号長が４(Lb=4)の場合を一例として記載する。
a = [0, 0, 0, 1]
b = [1, 0, 1, 1]
【００５０】
符号結合処理部１０２は、基礎符号ペアのReverse処理を実施する。Reverse処理は、元となる符号を逆順にする処理である（図７を参照）。基礎符号ペアのReverse処理により得られる符号(a’, b’)は以下の通りである。
a’ = [1, 0, 0, 0]
b’ = [1, 1, 0, 1]
なお、記号(’)はReverse処理を表す。
【００５１】
STEP:2
符号結合処理部１０２は、基礎符号ペア（a,b）、及び、Reverse符号(a’, b’)に対して符号結合処理を実施する。符号結合処理には、Interleave処理、Append処理がある。符号結合処理部１０２は、同一STEP内で実施する符号結合処理として、Interleave処理またはAppend処理のいずれかを実施する。なお、図７における記号(-)は符号反転を表しており、符号反転処理により0は1に、1は0に変換される。例えば、基礎符号ペア(a,b)に対するInterleave処理により得られる符号(aI, bI)は以下の通りである。
aI = [0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1]
bI = [0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0]
なお、上添字(I)はInterleave処理を表す。
【００５２】
また、基礎符号ペア(a,b)に対するAppend処理により得られる符号(aａ, bａ)は以下の通りである。
aa = [0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1]
ba = [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0]
なお、上添字(ａ)はAppend処理を表す。
【００５３】
符号結合処理部１０２は、Reverse符号(a’, b’)に対しても同様に、Interleave処理又はAppend処理によって符号結合処理を行う。
【００５４】
次に、符号結合処理部１０２は、Interleave処理又はAppend処理により得られる符号に対してReverse処理を実施する。
【００５５】
以下、STEP:2において得られるInterleave/Append処理後の符号を「I/A2符号」と表し、I/A2符号のReverse処理後の符号を「R2符号」と表す。I/A2符号及びR2符号の符号長（Ｌ）は、L=2Lbになる。
【００５６】
STEP:3
符号結合処理部１０２は、I/A2符号及びR2符号に対して、Interleave処理又はAppend処理を実施し、得られる符号を「I/A3符号」と表す。さらに、符号結合処理部１０２は、I/A3符号に対してReverse処理を実施し、得られる符号を「R3符号」と表す。I/A3符号及びR3符号の符号長（Ｌ）は、L=4Lbになる。
【００５７】
図６Ａに示すパルス符号生成ツリー(tree)において、符号結合処理部１０２は、最終STEP（図６ではSTEP:3）の枝(Branch)に対応する符号を用いて相補グループを生成する。すなわち、符号結合処理部１０２は、2点鎖線で囲まれたI/A3符号とR3符号とを用いて１つの相補グループを生成する。
【００５８】
符号結合処理部１０２は、相補グループ内の符号数（図６Ｂでは８符号）を相補グループ符号数(Ncp)として定義する。例えば、2点鎖線で囲まれたI/A3符号及びR3符号をA1, B1, A1’, B1’である場合、符号結合処理部１０２で生成される相補グループ(1){AB[1],AB[2],…,AB[8]}は、以下の通りである。
{AB[1],AB[2],…,AB[8]} = {A1, B1, B1’, A1’, B1, A1, A1’, B1’}
【００５９】
符号結合処理部１０２は、上記生成基準に従って、他の枝に対応する符号からも同様にして相補グループを生成する。図６Ａの2点鎖線で囲まれた各相補グループに属するパルス符号の生成において、基礎符号ペアに対する符号結合処理がそれぞれ異なる。
【００６０】
これにより、各相補グループは、最終STEPの各枝に対応する符号（図４ＡではSTEP:3の４個）の２倍の符号数で構成される。すなわち、一つの相補グループに属するパルス符号は、符号結合処理により生成される符号{A,B}と、当該符号{A,B}の逆順符号{A’,B’}とを用いた{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の符号で構成される。
【００６１】
なお、符号結合処理部１０２の符号結合処理は、相補グループの生成までを指すものとする。また、符号結合処理部１０２は、相補符号{a,b}以外の他の基礎符号ペアに対して同様の符号結合処理により相補グループを生成してもよい。
【００６２】
また、図６Ａ及び図６Ｂでは、STEP:3までの符号結合処理を一例として記載している。ただし、符号結合処理部１０２は、STEP:3と同様の符号結合処理をさらに繰り返して実施することで、繰り返す毎に符号長Ｌを２倍に拡張した符号を生成することが可能である。
【００６３】
レーダ装置１００は、例えば、図６Ｂに記載した相補グループ内の符号の送信順序に従ってパルス符号を送信する。すなわち、レーダ装置１００（無線送信部１０５）は、一つの相補グループに属する全パルス符号を、{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の順序で送信する。こうすることで、レーダ装置１００は、ターゲットの移動によるドップラシフトが発生しても、レンジサイドローブの抑圧効果を得ることができる。
【００６４】
図８は、レーダ装置１００が{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の送信順序でパルス符号を送信した場合の相関波形及びドップラ位相回転の時間変化を示す。図８では、ターゲットが等速で移動している。この場合、ドップラ位相回転は１次直線に従った変化になる。レーダ装置１００がパルス繰り返し周期を一定にしてパルス符号を送信することによって、ドップラシフトにより位相が回転したレンジサイドローブは次式で表される。
【数１】
0006678485.tif 000002
【００６５】
ただし、rは着目する距離ビンにおける各パルス繰り返し周期でのレンジサイドローブを表し、Rはコヒレント加算後のレンジサイドローブを表す。また、パルス繰り返し周期あたりの位相回転をφとしている。
【００６６】
φが微小な位相回転量である場合、コヒレント加算部１１０のコヒレント加算によりレンジサイドローブがキャンセルされ、R≒0となる。
【００６７】
なお、コヒレント加算回数Ncaを相補グループに属する符号数Ncpの倍数（図８では８の倍数）にすることで、上記のレンジサイドローブキャンセル効果を得ることができる。また、ターゲットが移動しない静的環境下の場合、コヒレント加算部１１０が或る{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せから生成される符号の相関値を全てコヒレント加算することによって、レンジサイドローブが大きく抑圧されるという性質がある。
【００６８】
＜レーダ装置の動作＞
次に、レーダ装置１００の動作について説明する。
【００６９】
図９Ａ（ステップS01〜S10）は、レーダ装置１００の送信処理の動作の一例を示すフロー図であり、図９Ｂ（ステップS21〜30）は、レーダ装置１００の受信処理の動作の一例を示すフロー図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、条件式が成立する場合は”Y”方向に遷移し、条件式が成立しない場合には”N”方向に遷移する。
【００７０】
まず、レーダ装置１００の送信処理について説明する。
【００７１】
S01
レーダ装置１００は、測定開始信号が入力されることによって送信開始処理を実施する。
【００７２】
S02
パルス送信回数カウント部１０６は、測定開始時に送信回数を０にする（設定初期化）。
【００７３】
S03
パルス送信回数カウント部１０６は、測定開始からのパルス符号の送信回数をカウントし、Ncp（相補グループ符号数）を除数としたときのカウントした送信回数の剰余（"送信回数 % Ncp"）が０となるか否かを判定する。剰余が０のとき（ステップS03：Y）、レーダ装置１００は、ステップS04の処理に遷移する。一方、剰余が０でないとき（ステップS03：N）、レーダ装置１００は、ステップS06の処理に遷移する。
【００７４】
すなわち、パルス送信回数カウント部１０６は、ステップS03において、パルス符号の送信回数がNcp（相補グループ符号数）の正整数倍となる度に、ステップS04の処理に遷移することと等価である。
【００７５】
S04
基礎符号ペア生成部１０１は、基礎符号ペアを生成する。
【００７６】
S05
符号結合処理部１０２は、ステップS04で生成された基礎符号ペアに対して符号結合処理を実施する。符号結合処理により得られる符号は、レーダ装置１００が送信するパルス符号の候補である。
【００７７】
ステップS04、S05において、基礎符号ペア生成部１０１及び符号結合処理部１０２は、基礎符号ペア又は符号結合処理を変更して、パルス符号の候補を生成する。つまり、基礎符号ペア生成部１０１及び符号結合処理部１０２は、複数の相補グループの中から、パルス符号の送信回数が相補グループ内の符号数の整数倍となる度に、異なる相補グループを選択する。
【００７８】
S06
符号結合処理部１０２は、ステップS05で生成したパルス符号の候補から、送信する相補グループのパルス符号を選択する。例えば、符号結合処理部１０２は、一つの相補グループについて{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の順序でパルス符号を選択する。
【００７９】
S07
変調部１０３は、ステップS06で選択したパルス符号をデジタル変調する。D/A変換部１０４は、変調部１０３から入力されるデジタル変調信号をアナログ変調信号に変換する。無線送信部１０５は、アナログ変調信号を無線信号に変換する。
【００８０】
S08
無線送信部１０５は、ステップS07で生成した無線信号を無線伝搬路に送信する。パルス送信回数カウント部１０６は、パルス符号の送信回数をカウントアップする。
【００８１】
S09
パルス送信回数カウント部１０６は、パルス符号の送信回数がレーダ装置１００の所定のパルス送信回数(すなわち、パルス符号の総数Np)に等しいか否かを判定する。パルス符号の送信回数がNpに等しい場合（ステップS09：Y）、レーダ装置１００は、ステップS10の処理に遷移する。一方、パルス符号の送信回数がNpに等しくない場合（ステップS09：N）、レーダ装置１００は、ステップS03の処理に遷移する。
【００８２】
S10
レーダ装置１００は、送信処理を終了する。
【００８３】
次に、レーダ装置１００の受信処理について説明する。
【００８４】
S21
レーダ装置１００は、受信処理を開始する。無線受信部１０７は、無線伝搬路から受信するエコー信号をベースバンド周波数帯に変換する。A/D変換部１０８は、アナログ受信信号をデジタル受信信号に変換する。
【００８５】
S22
レーダ装置１００は、受信に関する設定を初期化する。具体的には、コヒレント加算部１１０は、コヒレント加算回数を０に設定し、ドップラ解析部１１１は、ドップラサイクル数を０に設定する。
【００８６】
S23
相関部１０９は、ステップS21で生成された、A/D変換部１０８から入力されるデジタル受信信号と、ステップS08（図９Ａ）の送信処理に用いたパルス符号との相互相関処理を実施する。
【００８７】
S24
コヒレント加算部１１０は、ステップS23において相関部１０９から入力される相関信号を、パルス繰り返し周期に同期してコヒレント加算する。コヒレント加算部１１０は、コヒレント加算回数をカウントアップする。
【００８８】
S25
コヒレント加算部１１０は、Nca(所定のコヒレント加算回数)を除数として、カウントアップしたコヒレント加算回数の剰余（すなわち、コヒレント加算回数% Nca、%は剰余演算を示す）が０となるか否かを判定する。剰余が０のとき（ステップS25：Y）、レーダ装置１００は、ステップS26の処理に遷移する。一方、剰余が０でないとき（ステップS25：N）、レーダ装置１００は、ステップS23の処理に遷移する。
【００８９】
なお、NcaはNcp(相補グループ符号数)の正整数倍である。すなわち、コヒレント加算部１１０は、相補グループを構成する符号の相関値をコヒレント加算する。
【００９０】
S26
ドップラ解析部１１１は、ステップS23〜S25で得られたコヒレント加算信号をメモリに格納する。
【００９１】
S27
ドップラ解析部１１１は、ドップラサイクル数をカウントアップする。
【００９２】
S28
ドップラ解析部１１１は、カウントアップしたドップラサイクル数がNd(所定のドップラサイクル数)に等しいか否かを判定する。ドップラサイクル数がNdに等しい場合（ステップS28：Y）、レーダ装置１００は、ステップS29の処理に遷移する。一方、ドップラサイクル数がNdに等しくない場合（ステップS28：N）、レーダ装置１００は、ステップS23の処理に遷移する。
【００９３】
S29
ドップラ解析部１１１は、ステップS26でメモリに蓄積したコヒレント加算信号に対してドップラ解析を実施する。ドップラ解析部１１１は、ドップラ解析により得られたターゲットドップラ信号を出力する。
【００９４】
S30
レーダ装置１００は受信処理を終了する。
【００９５】
＜パルス符号の送信順序＞
図１０Ａは、レーダ装置１００がパルス符号の送信に使用する基礎符号ペア及び当該基礎符号ペアによって生成される符号を示し、図１０Ｂは、レーダ装置１００において送信するパルス符号の送信順序の一例を示す。
【００９６】
レーダ装置１００は、Nbc個の基礎符号ペア(a,b), (c,d), … , (x,y)を用いて、送信するパルス符号の候補を生成する。なお、Nbc個の基礎符号ペアは、同一の基礎符号ペアを含んでもよいが、異なる基礎符号ペアを用いることが望ましい。
【００９７】
レーダ装置１００は、上記基礎符号ペアに対して所定STEP数の符号結合処理（例えば、図６ＡではSTEP:3）を実施し、候補となるパルス符号を生成する。ここで、レーダ装置１００が異なる基礎符号ペアに対して実施する符号結合処理の各STEPの内訳（Interleave処理、Append処理）は、同一であってもよく、異なっていてもよい。一方、レーダ装置１００が同一の基礎符号ペアを用いる場合、レーダ装置１００は、符号結合処理の各STEPの内訳を異ならせてパルス符号を生成する。
【００９８】
つまり、レーダ装置１００は、{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せのうち、何れか一方を変更してパルス符号を生成する。これにより、生成されるパルス符号の候補は全て異なる。つまり、レーダ装置１００で用いる{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せ数はNbcである。
【００９９】
レーダ装置１００は、各基礎符号ペアに対して符号結合処理を行う。ここで、各基礎符号ペアを用いて生成されたパルス符号の数はNscである。また、以下では、レーダ装置１００は、生成したパルス符号に対して、基礎符号ペア毎に符号番号(1, 2, …, Nsc)を採番する。例えば図６ＢではNsc=32であり、レーダ装置１００は、相補グループを構成するパルス符号{Ax, Bx, Bx’, Ax’, Bx, Ax, Ax’, Bx’}（但し、x=1,2,3,4）の順序で、連番で採番する。
【０１００】
レーダ装置１００は、符号結合処理により生成したNsc個のパルス符号のうち、相補グループを構成するパルス符号を選択し、選択したパルス符号を送信する。このとき、レーダ装置１００は、相補グループの送信順序を、符号番号が連番となる順序に設定する。例えば、レーダ装置１００は、相補グループ(a,b)を選択した場合、符号AB[1]、AB[2]、…、AB[8]の順に送信する。
【０１０１】
レーダ装置１００は、一つの相補グループ分のパルス符号を送信した後、次に、別の相補グループのパルス符号を、符号番号が連番となる順序で送信する（図９ＡのステップS03〜S06に相当）。このとき、レーダ装置１００は、{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せが前回と同一の相補グループを選択してもよいが、{基礎符号ペア、符号結合処理}の何れか一方が変更された相補グループを選択するのが望ましい。つまり、前回のパルス符号送信に用いられる相補グループ（第１の相補グループ）を生成するための基礎符号ペアと符号結合処理との組合せと、次にパルス符号送信に用いられる相補グループ（第２の相補グループ）を生成するための基礎符号ペアと符号結合処理との組合せと、は異なることが望ましい。
【０１０２】
レーダ装置１００は、所定の送信回数Np（=Nca×Nd）に達するまでパルス符号を送信する（図９ＡのステップS09に相当）。このとき、レーダ装置１００は、Nbc個の{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せから生成されるNsc個のパルス符号（全符号数=Nbc×Nsc）が、Np回のパルス符号送信で全て使用される（Np≧Nbc×Nsc）。
【０１０３】
なお、レーダ装置１００は、一つの{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せから生成されるNsc個のパルス符号を、Np回の総送信回数内で重複して送信してもよい。ただし、レーダ装置１００は、重複して送信するNsc個のパルス符号のうち、各符号番号のパルス符号が、少なくとも１回送信され、かつ、Np回の総送信回数内で同一回数送信される必要がある。
【０１０４】
例えば、符号番号m（mは1〜Nscの任意数）のパルス符号をs（sは正整数）回送信する場合、レーダ装置１００は、別の符号番号n（nは1〜Nscの任意数、n≠m）のパルス符号もs回送信する必要がある。
【０１０５】
{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せが異なるパルス符号は、レーダ装置１００が相補グループの相関値をコヒレント加算した場合に、互いに異なる距離ビンにレンジサイドローブが発生する性質がある。
【０１０６】
図１１は、レーダ装置１００が基礎符号ペア(a,b),(c,d),…,(x,y)を符号結合処理して得られる相補グループに対して相関処理をそれぞれ実施し、その相関値をコヒレント加算した波形の一例を示す。図１１では、異なる基礎符号ペアにおいて、コヒレント加算値のピークが発生する距離ビンは全て同一である一方、レンジサイドローブが発生する距離ビンはそれぞれ異なる。
【０１０７】
すなわち、レーダ装置１００は、各コヒレント加算処理において、{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せが異なるパルス符号を用いることで、各コヒレント加算処理で得られるコヒレント加算値では互いに異なる距離ビンにレンジサイドローブが発生する。これにより、ドップラサイクル数（Nd）分のコヒレント加算値のレンジサイドローブが距離ビンにおいて分散されるので、レーダ装置１００のドップラ解析におけるレンジサイドローブの周期性が抑制される。すなわち、レーダ装置１００が図１０Ｂの符号送信順序を用いてパルス符号を送信することで、ドップラ解析時に発生するノイズを低減する効果を得ることができる。
【０１０８】
また、レーダ装置１００は、相補グループ分のパルス符号を送信する度に、{基礎符号ペア、符号結合処理}の何れか一方を変更した相補グループを選択し、選択した相補グループ内のパルス符号を送信することにより、レンジサイドローブの周期性がよりランダム化される。すなわち、ドップラ解析時に発生するノイズの低減効果が高くなる。
【０１０９】
さらに、レーダ装置１００は、相補グループ分のパルス符号を送信する度に、{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せのうち、符号結合処理を異ならせるよりも基礎符号ペアを異ならせる方が、レンジサイドローブが発生する距離ビンが互いに異なるものとなる傾向にある。
【０１１０】
従って、レーダ装置１００は、送信に用いる基礎符号ペアを少なくとも２組以上とすることが望ましい。また、前回のパルス符号送信に用いられる相補グループ（第１の相補グループ）を生成するための基礎符号ペアと、次にパルス符号送信に用いられる相補グループ（第２の相補グループ）を生成するための基礎符号ペアと、は異なることが望ましい。
【０１１１】
本符号送信順序では、レーダ装置１００は、相補グループ内において連番順序で、パルス符号を送信している。これにより、レーダ装置１００は、ターゲットが移動する場合でも式（１）に示すレンジサイドローブ抑圧効果を得ることが可能である。
【０１１２】
また、{基礎符号ペア、符号結合処理}の組合せの各々から生成されるパルス符号は、総送信回数Np内で少なくとも一回は送信され、かつ同一回数送信される。従って、レーダ装置１００は、ターゲットが移動しない静的環境下において、コヒレント加算結果のレンジサイドローブ抑圧効果を得ることができる。
【０１１３】
＜具体例＞
次に、具体例として、レーダ装置１００が２つの基礎符号ペアを用いる場合の動作について図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３を用いて説明する。
【０１１４】
図１２Ａは、基礎符号ペア(a,b)、(c,d)、及び、基礎符号ペア(a,b)、(c,d)からそれぞれ生成される符号を示し、図１２Ｂは、基礎符号ペア(a,b)及び(c,d)を用いたパルス符号の送信順序の一例を示す。
【０１１５】
図１２Ａ及び図１２Ｂでは、図１Ａ及び図１Ｂと同様、基礎符号ペア(a,b)、(c,d)から生成される符号数Nscは32であり、コヒレント加算回数Ncaは8であり、ドップラサイクル数Ndは16である。
【０１１６】
図１３は、図１２Ｂに示す送信順序で送信されたパルス符号をレーダ装置１００が受信処理することで得られるターゲットドップラ信号の一例を示す。図１３では、ターゲットドップラ信号は、横軸を距離、縦軸を周波数とし、周波数解析により得られるスペクトルの大きさは塗りつぶし色で表現される。
【０１１７】
レーダ装置１００は、基礎符号ペア(a,b)と(c,d)から生成されるパルス符号を、相補グループ単位でそれぞれ送信し、受信エコー信号を用いて相関処理し、コヒレント加算を行う。
【０１１８】
図１３に示すコヒレント加算した波形では、レンジサイドローブが発生する距離ビンが分散される。レンジサイドローブが発生する距離ビンが分散されることで、ドップラ解析により得られるスペクトルも距離方向に分散されることになる。レンジサイドローブが発生する距離ビンが分散されることで、ドップラ解析によって抽出されるレンジサイドローブ成分（スペクトル）の大きさは、１つの基礎符号ペアを用いる場合（例えば、図２）と比較して小さくなる。
【０１１９】
以上より、レーダ装置１００は、ターゲットドップラ信号において、レンジサイドローブに起因するノイズ成分を抑圧できる。
【０１２０】
＜本実施の形態の効果＞
以上説明したように、本実施の形態に係るレーダ装置１００は、複数の相補グループの中から、パルス符号の送信回数が相補グループ内の符号数Ncpの整数倍となる度に、異なる相補グループを選択して、選択された相補グループに属するパルス符号を送信する。
【０１２１】
これにより、レーダ装置１００は、レンジサイドローブ成分を低減させてドップラ解析処理を行うことができるので、ドップラ解析後のノイズを低減できる。よって、本実施の形態によれば、レーダ装置１００は、高精度にターゲットを検出することができる。
【０１２２】
＜その他の変形例＞
また、以上説明したレーダ装置の構成の一部は、レーダ装置の構成の他の部分と物理的に離隔してもよい。なお、互いに通信するための通信部をそれぞれ備える必要がある。
【０１２３】
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、各種の変更例また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ものと了解される。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。
【０１２４】
また、上記実施の形態では、本開示の一態様をハードウェアで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実現することも可能である。
【０１２５】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には、入力端子および出力端子を有する集積回路であるＬＳＩとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力端子と出力端子を備えてもよい。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。
【０１２６】
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で実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１２７】
さらには、半導体技術の進歩また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の集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０１２８】
＜本開示のまとめ＞
本開示のレーダ装置は、測定開始からのパルス符号の送信回数をカウントするカウント部と、相補符号である基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成される複数のパルス符号がグループ分けされた複数の相補グループの中から、送信回数が相補グループ内の符号数の整数倍となる度に、異なる相補グループを選択するパルス符号生成部と、選択された相補グループに属するパルス符号を送信する送信部と、を具備する。
【０１２９】
本開示のレーダ装置において、一つの相補グループに属するパルス符号は、符号結合処理により生成される符号{A,B}と、当該符号{A,B}の逆順符号{A’,B’}を用いた{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の符号で構成され、送信部は、一つの相補グループに属する全パルス符号を、{A, B, B’, A’, B, A, A’, B’}の順序で送信する。
【０１３０】
本開示のレーダ装置において、送信部は、第１の相補グループに属するパルス符号を順に送信した後、第２の相補グループに属するパルス符号を順に送信し、第１の相補グループを生成するための基礎符号ペアと符号結合処理との組合せと、第２の相補グループを生成するための基礎符号ペアと符号結合処理との組合せと、は異なる。
【０１３１】
本開示のレーダ装置において、送信部は、第１の相補グループに属するパルス符号を順に送信した後、第２の相補グループに属するパルス符号を順に送信し、第１の相補グループを生成するための基礎符号ペアと、第２の相補グループを生成するための基礎符号ペアと、は異なる。
【０１３２】
本開示のレーダ装置において、複数の相補グループに属するパルス符号の各々は、レーダ装置の測定におけるパルス符号の総送信回数内で、少なくとも一回は送信され、かつ、同一回数送信される。
【０１３３】
本開示のレーダ方法は、測定開始からのパルス符号の送信回数をカウントし、相補符号である基礎符号ペアに対する符号結合処理により生成される複数のパルス符号がグループ分けされた複数の相補グループの中から、送信回数が相補グループ内の符号数の整数倍となる度に、異なる相補グループを選択し、選択された相補グループに属するパルス符号を送信する。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本開示は、高精度にターゲットを検出できるレーダ装置として有用である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００  レーダ装置
１０１  基礎符号ペア生成部
１０２  符号結合処理部
１０３  変調部
１０４  Ｄ／Ａ変換部
１０５  無線送信部
１０６  パルス送信回数カウント部
１０７  無線受信部
１０８  Ａ／Ｄ変換部
１０９  相関部
１１０  コヒレント加算部
１１１  ドップラ解析部
１５０  パルス符号生成部
【図１Ａ】
0006678485.tif 000003
【図１Ｂ】
0006678485.tif 000004
【図２】
0006678485.tif 000005
【図３】
0006678485.tif 000006
【図４Ａ】
0006678485.tif 000007
【図４Ｂ】
0006678485.tif 000008
【図５】
0006678485.tif 000009
【図６Ａ】
0006678485.tif 000010
【図６Ｂ】
0006678485.tif 000011
【図７】
0006678485.tif 000012
【図８】
0006678485.tif 000013
【図９Ａ】
0006678485.tif 000014
【図９Ｂ】
0006678485.tif 000015
【図１０Ａ】
0006678485.tif 000016
【図１０Ｂ】
0006678485.tif 000017
【図１１】
0006678485.tif 000018
【図１２Ａ】
0006678485.tif 000019
【図１２Ｂ】
0006678485.tif 000020
【図１３】
0006678485.tif 000021