(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の送信周期にて複数のレーダ信号を複数の送信アンテナのそれぞれから送信するレーダ送信部と、
前記複数のレーダ信号がターゲットにおいて反射された複数の反射波信号を複数の受信アンテナを用いて受信するレーダ受信部と、
を具備し、
前記複数の送信アンテナは、第１の方向に配置されるＮｔ１個の送信アンテナと、前記第１の方向と直交する第２の方向に配置されるＮｔ２個の送信アンテナと、を含み、
前記複数の受信アンテナは、前記第１の方向に配置されるＮａ１個の受信アンテナと、前記第２の方向に配置されるＮａ２個の受信アンテナと、を含み、
前記第１の方向において、前記Ｎｔ１個の送信アンテナ間の各素子間隔、及び、前記Ｎａ１個の受信アンテナ間の各素子間隔は、それぞれ第１の間隔の整数倍の値であり、全て異なる値であり、
前記第２の方向において、前記Ｎｔ２個の送信アンテナ間の各素子間隔、及び、前記Ｎａ２個の受信アンテナ間の各素子間隔は、それぞれ第２の間隔の整数倍の値であり、全て異なる値であり、
前記Ｎｔ１個の送信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の総和は、前記Ｎａ１個の受信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の最小値よりも小さく、又は、前記Ｎａ１個の受信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の総和は、前記Ｎｔ１個の送信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の最小値よりも小さく、
前記Ｎｔ２個の送信アンテナの前記第２の方向におけるアンテナ素子間隔の総和は、前記Ｎａ２個の受信アンテナの前記第２の方向におけるアンテナ素子間隔の最小値よりも小さい、又は、前記Ｎａ２個の受信アンテナの前記第２の方向におけるアンテナ素子間隔の総和は、前記Ｎｔ２個の送信アンテナの前記第２の方向におけるアンテナ素子間隔の最小値よりも小さい、
レーダ装置。
【請求項２】
前記第１の方向において、前記Ｎｔ１個の送信アンテナと前記Ｎａ１個の受信アンテナとでは、
アンテナ個数が少ないアンテナの素子間隔の最大値は、アンテナ個数が多いアンテナの素子間隔の最大値よりも大きく、
前記第２の方向において、前記Ｎｔ２個の送信アンテナと前記Ｎａ２個の受信アンテナとでは、
アンテナ個数が少ないアンテナの素子間隔の最大値は、アンテナ個数が多いアンテナの素子間隔の最大値よりも大きい、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーを用いて受信した信号として、受信処理し、
前記仮想受信アレーにおいて、前記第１の方向に配置されるＮｔ１×Ｎａ１個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第１の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第１所定値倍までの全てを含む、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーを用いて受信した信号として、受信処理し、
前記仮想受信アレーにおいて、前記第２の方向に配置されるＮｔ２×Ｎａ２個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第２の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第２所定値倍までの全てを含む、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの少なくとも一方のアンテナは複数のサブアレー素子で構成され、
前記少なくとも一方のアンテナの前記第１の方向の各アンテナのサイズが１波長以上の場合、前記Ｎｔ１個の送信アンテナの各素子間隔と前記Ｎａ１個の受信アンテナの各素子間隔との間で、各素子間隔の差が１波長未満となる組み合わせが少なくとも１つ含まれ、
前記少なくとも一方のアンテナの前記第２の方向の各アンテナのサイズが１波長以上の大きい場合、前記Ｎｔ２個の送信アンテナの各素子間隔と前記Ｎａ２個の受信アンテナの各素子間隔との間で、素子間隔の差が１波長未満となる組み合わせが少なくとも１つ含まれる、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、（Ｎｔ１＋Ｎｔ２−１）個の送信アンテナ及び（Ｎａ１＋Ｎａ２−1）個の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーの全ての素子における素子間ベクトルが示す位置に仮想的に配置された仮想面配置アレーアンテナを用いて受信した信号として、受信処理し、
前記仮想受信アレーにおいて、前記第１の方向に配置されるＮｔ１×Ｎａ１個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第１の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第１所定値倍までの全てを含む、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、（Ｎｔ１＋Ｎｔ２−１）個の送信アンテナ及び（Ｎａ１＋Ｎａ２−1）個の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーの全ての素子における素子間ベクトルが示す位置に仮想的に配置された仮想面配置アレーアンテナを用いて受信した信号として、受信処理し、
前記仮想受信アレーにおいて、前記第２の方向に配置されるＮｔ２×Ｎａ２個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第２の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第２所定値倍までの全てを含む、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項８】
（Ｎｔ１＋Ｎｔ２−１）個の送信アンテナは、Ｎｔ１×Ｎｔ２が最大となるように、前記第１の方向に前記Ｎｔ１個の送信アンテナおよび前記第２の方向に前記Ｎｔ２個の送信アンテナが配置され、
（Ｎａ１＋Ｎａ２−1）個の受信アンテナは、Ｎａ１×Ｎａ２が最大となるように、前記第１の方向に前記Ｎａ１個の受信アンテナおよび前記第２の方向に前記Ｎａ２個の受信アンテナが配置される、
請求項１から７までのいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
（Ｎｔ１＋Ｎｔ２−１）個の送信アンテナ及び（Ｎａ１＋Ｎａ２−1）個の受信アンテナは、Ｌ字型、Ｔ字型又は十字型に配置される、
請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高分解能が得られるマイクロ波又はミリ波を含む波長の短いレーダ送信信号を用いたレーダ装置の検討が進められている。また、屋外での安全性を向上させるために、車両以外にも、歩行者を含む物体（ターゲット）を広角範囲で検知するレーダ装置（広角レーダ装置）の開発が求められている。
【０００３】
例えば、レーダ装置として、パルス波を繰り返し発信するパルスレーダ装置が知られている。広角範囲において車両／歩行者を検知する広角パルスレーダの受信信号は、近距離に存在するターゲット（例えば車両）と、遠距離に存在するターゲット（例えば歩行者）とからの複数の反射波が混合された信号となる。このため、（１）レーダ送信部では、低いレンジサイドローブとなる自己相関特性（以下、低レンジサイドローブ特性と呼ぶ）を有するパルス波又はパルス変調波を送信する構成が要求され、（２）レーダ受信部では、広い受信ダイナミックレンジを有する構成が要求される。
【０００４】
広角レーダ装置の構成として、以下の２つの構成が挙げられる。
【０００５】
一つ目は、パルス波又は変調波を狭角（数度程度のビーム幅）の指向性ビームを用いて、機械的又は電子的に走査してレーダ波を送信し、狭角の指向性ビームを用いて反射波を受信する構成である。この構成では、高分解能を得るためには多くの走査が必要となるので、高速移動するターゲットに対する追従性が劣化する。
【０００６】
二つ目は、複数のアンテナ（アンテナ素子）で構成されるアレーアンテナによって反射波を受信し、アンテナ間隔に対する受信位相差に基づく信号処理アルゴリズムによって反射波の到来角を推定する手法（Direction of Arrival (DOA) estimation）を用いる構成である。この構成では、送信ブランチでの送信ビームの走査間隔を間引いたとしても、受信ブランチにおいて到来角を推定できるので、走査時間の短縮化が図れ、１つ目の構成と比較して追従性が向上する。例えば、到来方向推定方法には、行列演算に基づくフーリエ変換、逆行列演算に基づくＣａｐｏｎ法及びＬＰ（Linear Prediction）法、又は、固有値演算に基づくＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）及びＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）が挙げられる。
【０００７】
また、レーダ装置として、受信ブランチに加え、送信ブランチにも複数のアンテナ（アレーアンテナ）を備え、送受信アレーアンテナを用いた信号処理によりビーム走査を行う構成（ＭＩＭＯレーダと呼ぶこともある）が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００８】
ＭＩＭＯレーダでは、送受信アレーアンテナにおけるアンテナ素子の配置を工夫することにより、最大で送信アンテナ素子数と受信アンテナ素子数との積に等しい仮想的な受信アレーアンテナ（以下、仮想受信アレーと呼ぶ）を構成することができる。これにより、少ない素子数によってアレーアンテナの実効的な開口長を増大させる効果がある。
【０００９】
また、垂直方向又は水平方向の一次元走査以外にも、垂直方向及び水平方向の２次元におけるビーム走査を行う場合にもＭＩＭＯレーダが適用可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Jian Li, Stoica, Petre, "MIMO Radar with Colocated Antennas," Signal Processing Magazine, IEEE Vol. 24, Issue: 5, pp. 106-114, 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ＭＩＭＯレーダに対して小型化かつ低コスト化を図るために送受信ブランチのアンテナ数の制約（例えば、送信４アンテナ程度／受信４アンテナ程度）がある場合、ＭＩＭＯレーダによる面的な仮想受信アレーにおいて垂直方向及び水平方向の開口長が制約される。
【００１２】
本開示の一態様は、仮想受信アレーにおける開口長を最大限拡大することができるレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一態様に係るレーダ装置は、所定の送信周期にて複数のレーダ信号を複数の送信アンテナのそれぞれから送信するレーダ送信部と、前記複数のレーダ信号がターゲットにおいて反射された複数の反射波信号を複数の受信アンテナを用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記複数の送信アンテナは、第１の方向に配置されるＮｔ１個の送信アンテナと、前記第１の方向と直交する第２の方向に配置されるＮｔ２個の送信アンテナと、を含み、前記複数の受信アンテナは、前記第１の方向に配置されるＮａ１個の受信アンテナと、前記第２の方向に配置されるＮａ２個の受信アンテナと、を含み、前記第１の方向において、前記Ｎｔ１個の送信アンテナ間の各素子間隔、及び、前記Ｎａ１個の受信アンテナ間の各素子間隔は、それぞれ第１の間隔の整数倍の値であり、全て異なる値であり、前記第２の方向において、前記Ｎｔ２個の送信アンテナ間の各素子間隔、及び、前記Ｎａ２個の受信アンテナ間の各素子間隔は、それぞれ第２の間隔の整数倍の値であり、全て異なる値である構成を採る。
【００１４】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、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】
【００１５】
本開示の一態様によれば、仮想受信アレーにおける開口長を最大限拡大することができる。
【００１６】
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】
【００１７】
【図１Ａ】送信アンテナの配置例を示す図
【図１Ｂ】受信アンテナの配置例を示す図
【図１Ｃ】仮想受信アレーの配置例を示す図
【図２Ａ】仮想受信アレーによる指向性パターンを示す図（ｄ＝０．５λ）
【図２Ｂ】仮想受信アレーによる指向性パターンを示す図（ｄ＝１．３λ）
【図３】本開示の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図
【図４】本開示の実施の形態１に係るレーダ送信信号の一例を示す図
【図５】本開示の実施の形態１に係るレーダ送信信号生成部の他の構成を示すブロック図
【図６】本開示の実施の形態１に係るレーダ送信信号の送信タイミング、及び、測定範囲の一例を示す図
【図７Ａ】本開示の実施の形態１に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図７Ｂ】本開示の実施の形態１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図８】本開示の実施の形態１に係る仮想受信アレーによる指向性パターンを示す図
【図９Ａ】本開示の実施の形態１のバリエーション１に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図９Ｂ】本開示の実施の形態１のバリエーション１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１０Ａ】本開示の実施の形態１のバリエーション２に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１０Ｂ】本開示の実施の形態１のバリエーション２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１１Ａ】本開示の実施の形態１のバリエーション３に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１１Ｂ】本開示の実施の形態１のバリエーション３に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１２】本開示の実施の形態２に係るサブアレー化したアンテナ素子を用いた送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１３Ａ】本開示の実施の形態２に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１３Ｂ】本開示の実施の形態２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１４】本開示の実施の形態１に係る仮想受信アレーによる指向性パターンを示す図
【図１５Ａ】本開示の実施の形態２のバリエーション１に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１５Ｂ】本開示の実施の形態２のバリエーション１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１５Ｃ】本開示の実施の形態２のバリエーション１に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１６】本開示の実施の形態２のバリエーション２に係るサブアレー化したアンテナ素子を用いた送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１７Ａ】本開示の実施の形態２のバリエーション３に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１７Ｂ】本開示の実施の形態２のバリエーション３に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１８】開示の実施の形態２のバリエーション３に係るサブアレー化したアンテナ素子を用いた送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図１９】開示の実施の形態２のバリエーション４に係るサブアレー化したアンテナ素子を用いた送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図２０Ａ】本開示の実施の形態２のバリエーション４に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図２０Ｂ】本開示の実施の形態２のバリエーション４に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図２１Ａ】本開示の実施の形態２のバリエーション５に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図２１Ｂ】本開示の実施の形態２のバリエーション５に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図２２Ａ】本開示の実施の形態２のバリエーション６に係る送信アンテナ及び受信アンテナの配置例を示す図
【図２２Ｂ】本開示の実施の形態２のバリエーション６に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図２３Ａ】本開示の送信アンテナの配置の一例を示す図
【図２３Ｂ】本開示の送信アンテナの配置の一例を示す図
【図２３Ｃ】本開示の送信アンテナの配置の一例を示す図
【図２３Ｄ】本開示の送信アンテナの配置の一例を示す図
【図２３Ｅ】本開示の送信アンテナの配置の一例を示す図
【図２３Ｆ】本開示の送信アンテナの配置の一例を示す図
【図２４Ａ】本開示の受信アンテナの配置の一例を示す図
【図２４Ｂ】本開示の受信アンテナの配置の一例を示す図
【図２４Ｃ】本開示の受信アンテナの配置の一例を示す図
【図２４Ｄ】本開示の受信アンテナの配置の一例を示す図
【図２４Ｅ】本開示の受信アンテナの配置の一例を示す図
【図２４Ｆ】本開示の受信アンテナの配置の一例を示す図
【図２５】方向推定部の他の構成を示す図
【図２６】方向推定部の動作説明に用いる３次元座標系を示す図
【図２７】図９Ａのアンテナ配置及び、図９Ｂの仮想受信アレーの配置を用いて構成した仮想面配置アレーアンテナを示す図
【図２８Ａ】素子間ベクトルD(nva（ｔ),１)が示す位置に仮想的に配置した素子を示す図
【図２８Ｂ】素子間ベクトルD(nva（ｔ),２)が示す位置に仮想的に配置した素子を示す図
【図２９Ａ】図９Ｂに示す仮想受信アレーを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ａにおいて計算機シミュレーションした結果を示す図
【図２９Ｂ】図９Ｂに示す仮想受信アレーを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ｂにおいて計算機シミュレーションした結果を示す図
【図２９Ｃ】図２７に示した仮想面配置アレーアンテナを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ａにおいて計算機シミュレーション結果を示す図
【図２９Ｄ】図２７に示した仮想面配置アレーアンテナを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ｂにおいて計算機シミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本開示の一態様をするに至った経緯］
図１Ａは、４個の送信アンテナ（Tx#1〜Tx#4）を含む送信アレーアンテナのアンテナ配置を示し、図１Ｂは、４個の受信アンテナ（Rx#1〜Rx#4）を含む受信アレーアンテナのアンテナ配置を示す。
【００１９】
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、ｄＨは受信アンテナの水平方向の素子間隔を示し、ｄＶは受信アンテナの垂直方向の素子間隔を示す。また、図１Ａでは、送信アンテナの水平方向及び垂直方向の素子間隔は、それぞれ、２ｄＨ、２ｄＶとする。
【００２０】
図１Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示すアンテナ配置の送受信アレーアンテナを含む仮想受信アレーを示す。
【００２１】
図１Ｃに示すように、仮想受信アレーは、水平方向に４アンテナ、垂直方向に４アンテナが面的に配置された１６素子の仮想受信アンテナ（VA#1〜VA#16）を含む。
【００２２】
図１Ｃでは、仮想受信アンテナの水平方向及び垂直方向の素子間隔は、それぞれ、ｄＨ、ｄＶとなる。すなわち、仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向の開口長ＤＨ、ＤＶは、３ｄＨ、３ｄＶとなる。
【００２３】
一例として、素子間隔ｄ＝ｄＨ＝ｄＶ、開口長Ｄ＝ＤＨ＝ＤＶの仮想受信アレーを用いた、等振幅ウェイトであり、かつ、フーリエビームによるビーム幅（フーリエビーム幅）ＢＷは、次式で表される。なお、λは送信ブランチから送信される無線信号（ＲＦ信号）のキャリア周波数の波長を示す。
ＢＷ≒０．７λ／Ｄ［ｒａｄ］
【００２４】
図１Ｃに示す仮想受信アレー（Ｄ＝３ｄ）では、フーリエビーム幅ＢＷ≒０．７λ／３ｄ［ｒａｄ］となる。
【００２５】
例えば、ｄ＝０．５λではフーリエビーム幅ＢＷ≒０．７／１．５［ｒａｄ］≒３０°であり、ｄ＝０．７λではフーリエビーム幅ＢＷ≒０．７／２．１［ｒａｄ］≒１９°である。
【００２６】
素子間隔ｄを更に広くすることにより、フーリエビーム幅ＢＷをより狭くすることができる。しかし、素子間隔ｄを広くするほど、メインビームに比較的近い角度においてグレーティングローブが発生し、誤検出が増大してしまう。
【００２７】
例えば、図２Ａは素子間隔ｄ＝０．５λにおける指向性パターンを示し、図２Ｂは、素子間隔ｄ＝１．３λにおける指向性パターンを示す。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、メインビームが０°方向に形成されている。
【００２８】
図２Ａに示すように、素子間隔ｄ＝０．５λでは、メインビームのフーリエビーム幅ＢＷが３０°程度と比較的広くなる。また、図２Ａでは、±９０°の範囲においてグレーティングローブは発生しない。
【００２９】
一方、図２Ｂに示すように、素子間隔ｄ＝１．３λでは、メインビームのフーリエビーム幅ＢＷが１０°程度と比較的狭くなるが、メインビーム（０°方向）から±５０°程度離れた角度にグレーティングローブが発生する。
【００３０】
例えば、図２Ｂにおいて、広角レーダの検知角が±２５°程度以上に広いでは、検知角度範囲内にグレーティングローブが発生することになり、誤検出が増加する。
【００３１】
このように、フーリエビーム幅ＢＷを狭めるために素子間隔ｄを広くすることには制約がある。また、素子間隔ｄを広くする代わりに、アンテナ素子数を増やすことにより開口長Ｄを広くしてもよいが、低コスト化を考慮すると、仮想受信アレーの開口長Ｄにも制約が生じる。
【００３２】
上記制約の下で１０°程度の角度分解能を実現するに、ＤＯＡ推定アルゴリズムとして、例えば、ＭＵＳＩＣ、Ｃａｐｏｎ法等を用いる場合、固有値分解又は逆行列演算を行うための演算量が増加する。また、高分解能を実現するＤＯＡ推定アルゴリズムを適用する場合でも、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が十分に高くなければ、高い角度分離性能は得ることは困難である。
【００３３】
本開示に係る一態様は、ＭＩＭＯレーダを用いて垂直方向及び水平方向の２次元においてビーム走査を行う場合に、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大する。このような仮想受信アレーを用いることで、少ないアンテナ素子数による角度分解能の向上を可能とし、レーダ装置の小型化、低コスト化を図る。
【００３４】
以下、本開示の一態様に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
【００３５】
なお、以下では、レーダ装置において、送信ブランチにおいて、複数の送信アンテナから符号分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチにおいて、各送信信号を分離して受信処理を行う構成について説明する。しかし、レーダ装置の構成は、これに限定されず、送信ブランチにおいて、複数の送信アンテナから周波数分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチにおいて、各送信信号を分離して受信処理を行う構成でもよい。また、同様に、レーダ装置の構成は、送信ブランチで複数の送信アンテナから時分割多重された送信信号を送出し、受信ブランチで、受信処理を行う構成でもよい。
【００３６】
［実施の形態１］
［レーダ装置の構成］
図３は、本実施の形態に係るレーダ装置１０の構成を示すブロック図である。
【００３７】
レーダ装置１０は、レーダ送信部（送信ブランチ）１００と、レーダ受信部（受信ブランチ）２００と、基準信号生成部３００と、を有する。
【００３８】
レーダ送信部１００は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号に基づいて高周波（無線周波数：Radio Frequency）のレーダ信号（レーダ送信信号）を生成する。そして、レーダ送信部１００は、複数の送信アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎｔによって構成される送信アレーアンテナを用いて、レーダ送信信号を所定の送信周期にて送信する。
【００３９】
レーダ受信部２００は、ターゲット（図示せず）により反射したレーダ送信信号である反射波信号を、複数の受信アンテナ２０２−１〜２０２−Ｎａを含む受信アレーアンテナを用いて受信する。レーダ受信部２００は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号を用いて、下記の処理動作を行うことで、レーダ送信部と同期した処理を行う。すなわち、レーダ受信部２００は、各受信アンテナ２０２において受信した反射波信号を信号処理し、少なくともターゲットの有無検出、方向推定を行う。なお、ターゲットはレーダ装置１０が検出する対象の物体であり、例えば、車両（４輪及び２輪を含む）又は人を含む。
【００４０】
基準信号生成部３００は、レーダ送信部１００及びレーダ受信部２００のそれぞれに接続されている。基準信号生成部３００は、基準信号としてのリファレンス信号をレーダ送信部１００及びレーダ受信部２００に供給し、レーダ送信部１００及びレーダ受信部２００の処理を同期させる。
【００４１】
［レーダ送信部１００の構成］
レーダ送信部１００は、レーダ送信信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎｔと、送信無線部１０５−１〜１０５−Ｎｔと、送信アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎｔと、を有する。すなわち、レーダ送信部１００は、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６を有し、各送信アンテナ１０６は、それぞれ個別のレーダ送信信号生成部１０１及び送信無線部１０５に接続されている。
【００４２】
レーダ送信信号生成部１０１は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、生成したタイミングクロックに基づいてレーダ送信信号を生成する。そして、レーダ送信信号生成部１０１は、所定のレーダ送信周期（Tr）にてレーダ送信信号を繰り返し出力する。レーダ送信信号は、rｚ(k, M)=Iｚ(k, M)+j Qｚ(k, M)で表される。ここで、ｚは各送信アンテナ１０６に対応する番号を表し、ｚ＝１，…，Ｎｔである。また、jは虚数単位を表し、kは離散時刻を表し、Mはレーダ送信周期の序数を表す。
【００４３】
各レーダ送信信号生成部１０１は、符号生成部１０２と、変調部１０３と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１０４とを含む。以下、第ｚ番目（z=1，…，Nt）の送信アンテナ１０６に対応するレーダ送信信号生成部１０１−ｚにおける各構成部について説明する。
【００４４】
具体的には、符号生成部１０２は、レーダ送信周期Tr毎に、符号長Lの符号系列の符号a(z)n（n=1，…，L）（パルス符号）を生成する。各符号生成部１０２−１〜１０２−Ntにおいて生成される符号a(z)n（z=1，…，Nt）には、互いに低相関又は無相関となる符号が用いられる。符号系列としては、例えば、Walsh-Hadamard符号、Ｍ系列符号、Gold符号などが挙げられる。
【００４５】
変調部１０３は、符号生成部１０２から受け取る符号a(z)nに対してパルス変調（振幅変調、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、パルスシフトキーイング）又は位相変調（Phase Shift Keying）を行い、変調信号をＬＰＦ１０４へ出力する。
【００４６】
ＬＰＦ１０４は、変調部１０３から受け取る変調信号のうち、所定の制限帯域以下の信号成分を、ベースバンドのレーダ送信信号として送信無線部１０５へ出力する。
【００４７】
第ｚ（z=1，…，Nt）番目の送信無線部１０５は、第ｚ番目のレーダ送信信号生成部１０１から出力されるベースバンドのレーダ送信信号に対して周波数変換を施してキャリア周波数（Radio Frequency：RF）帯のレーダ送信信号を生成し、送信増幅器により所定の送信電力Ｐ［ｄＢ］に増幅して第ｚ番目の送信アンテナ１０６へ出力する。
【００４８】
第ｚ（z=1，…，Nt）番目の送信アンテナ１０６は、第ｚ番目の送信無線部１０５から出力されるレーダ送信信号を空間に放射する。
【００４９】
図４は、レーダ送信部１００のＮｔ個の送信アンテナ１０６から送信されるレーダ送信信号を示す。符号送信区間Tw内には符号長Lのパルス符号系列が含まれる。各レーダ送信周期Trのうち、符号送信区間Twの間にパルス符号系列が送信され、残りの区間（Tr-Tw）は無信号区間となる。１つのパルス符号（a(z)n）あたり、No個のサンプルを用いたパルス変調が施されることにより、各符号送信区間Tw内には、Nr（=No×L）個のサンプルの信号が含まれる。すなわち、変調部１０３におけるサンプリングレートは、（No×L）/Twである。また、無信号区間（Tr-Tw）には、Nu個のサンプルが含まれる。
【００５０】
なお、レーダ送信部１００は、レーダ送信信号生成部１０１の代わりに、図５に示すレーダ送信信号生成部１０１ａを備えてもよい。レーダ送信信号生成部１０１ａは、図３に示す符号生成部１０２、変調部１０３及びＬＰＦ１０４を有さず、代わりに符号記憶部１１１及びＤＡ変換部１１２を備える。符号記憶部１１１は、符号生成部１０２（図３）において生成される符号系列を予め記憶し、記憶している符号系列を巡回的に順次読み出す。ＤＡ変換部１１２は、符号記憶部１１１から出力される符号系列（デジタル信号）をアナログ信号に変換する。
【００５１】
［レーダ受信部２００の構成］
図３において、レーダ受信部２００は、Na個の受信アンテナ２０２を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部２００は、Na個のアンテナ系統処理部２０１−１〜２０１−Ｎａと、方向推定部２１４と、を有する。
【００５２】
各受信アンテナ２０２は、ターゲット（物体）に反射したレーダ送信信号である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部２０１へ受信信号として出力する。
【００５３】
各アンテナ系統処理部２０１は、受信無線部２０３と、信号処理部２０７とを有する。
【００５４】
受信無線部２０３は、増幅部２０４と、周波数変換器２０５と、直交検波器２０６と、を有する。受信無線部２０３は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、生成したタイミングクロックに基づいて動作する。具体的には、増幅器２０４は、受信アンテナ２０２から受け取る受信信号を所定レベルに増幅し、周波数変換器２０５は、高周波帯域の受信信号をベースバンド帯域に周波数変換し、直交検波器２０６は、ベースバンド帯域の受信信号を、I信号及びQ信号を含むベースバンド帯域の受信信号に変換する。
【００５５】
信号処理部２０７は、ＡＤ変換部２０８、２０９と、分離部２１０−１〜２１０−Ｎｔと、を有する。
【００５６】
ＡＤ変換部２０８には、直交検波器２０６からI信号が入力され、ＡＤ変換部２０９には、直交検波器２０６からQ信号が入力される。ＡＤ変換部２０８は、I信号を含むベースバンド信号に対して、離散時間でのサンプリングを行うことにより、I信号をデジタルデータに変換する。ＡＤ変換部２０９は、Q信号を含むベースバンド信号に対して、離散時間でのサンプリングを行うことにより、Q信号をデジタルデータに変換する。
【００５７】
ここで、ＡＤ変換部２０８，２０９のサンプリングでは、レーダ送信信号における１つのサブパルスの時間Tp（=Tw/L）あたり、Ns個の離散サンプルが行われる。すなわち、１サブパルスあたりのオーバーサンプル数はNsとなる。
【００５８】
以下の説明では、I信号Ir(k, M)及びQ信号Qr(k, M)を用いて、ＡＤ変換部２０８，２０９の出力としての第M番目のレーダ送信周期Tr[M]の離散時間kにおけるベースバンドの受信信号を複素数信号x(k, M)＝Ir(k, M)+j Qr(k, M)と表す。また、以下では、離散時刻ｋは、レーダ送信周期（Tr）の開始するタイミングを基準（k=1）とし、信号処理部２０７は、レーダ送信周期Tｒが終了する前までのサンプル点であるk=（Nr＋Nu）Ns/Noまで周期的に動作する。すなわち、k＝1,…,（Nr＋Nu）Ns/Noとなる。ここで、ｊは虚数単位である。
【００５９】
信号処理部２０７は、送信アンテナ１０６の個数分の系統数に等しいＮｔ個の分離部２１０を含む。各分離部２１０は、相関演算部２１１と、加算部２１２と、ドップラー周波数解析部２１３と、を有する。以下、第ｚ（z=1,…,Nt）番目の分離部２１０の構成について説明する。
【００６０】
相関演算部２１１は、レーダ送信周期Tr毎に、ＡＤ変換部２０８，２０９から受け取る離散サンプル値Ir(k, M)及びQr(k, M)を含む離散サンプル値x(k, M)と、レーダ送信部１００において送信される符号長Ｌのパルス符号a(z)n（ただし、z=1,…,Nt、n＝1，…，L）との相関演算を行う。例えば、相関演算部２１１は、離散サンプル値x(k, M)と、パルス符号a(z)nとのスライディング相関演算を行う。例えば、第Ｍ番目のレーダ送信周期Tr[M]における離散時刻kのスライディング相関演算の相関演算値AC(z)(k, M)は、次式に基づき算出される。
【数１】
0006755121.tif 000002
【００６１】
上式において、アスタリスク（＊）は複素共役演算子を表す。
【００６２】
相関演算部２１１は、例えば、式（１）に従って、k＝1，…,（Nr＋Nu）Ns/Noの期間に渡って相関演算を行う。
【００６３】
なお、相関演算部２１１は、k＝1，…,（Nr＋Nu）Ns/Noに対して相関演算を行う場合に限定されず、レーダ装置１０の測定対象となるターゲットの存在範囲に応じて、測定レンジ（すなわち、kの範囲）を限定してもよい。これにより、レーダ装置１０では、相関演算部２１１の演算処理量の低減が可能となる。例えば、相関演算部２１１は、k=Ns（L+1），…,（Nr＋Nu）Ns /No-NsLに測定レンジを限定してもよい。この場合、図６に示すように、レーダ装置１０は、符号送信区間Twに相当する時間区間では測定を行わない。
【００６４】
これにより、レーダ装置１０は、レーダ送信信号がレーダ受信部２００に直接的に回り込むような場合でも、レーダ送信信号が回り込む期間（少なくともτ１未満の期間）では相関演算部２１１による処理が行われないので、回り込みの影響を排除した測定が可能となる。また、測定レンジ（ｋの範囲）を限定する場合、以下で説明する加算部２１２、ドップラー周波数解析部２１３及び方向推定部２１４の処理に対しても、同様に測定レンジ（ｋの範囲）を限定した処理を適用すればよい。これにより、各構成部での処理量を削減でき、レーダ受信部２００における消費電力を低減できる。
【００６５】
加算部２１２は、第M番目のレーダ送信周期Trの離散時刻k毎に相関演算部２１１から受け取る相関演算値AC(z)(k, M)を用いて、所定回数（Np回）のレーダ送信周期Trの期間（Tr×Np）に渡って、相関演算値AC(z)(k, M)を加算（コヒーレント積分）する。期間（Tr×Np）に渡る加算数Npの加算（コヒーレント積分）処理は次式で表される。
【数２】
0006755121.tif 000003
【００６６】
ここで、CI(z)(k, m)は相関演算値の加算値（以下、相関加算値と呼ぶ）を表し、Npは１以上の整数値であり、ｍは加算部２１２における加算回数Npを１個の単位とした場合における加算回数の序数を示す１以上の整数である。また、z=1,…,Ntである。
【００６７】
加算部２１２は、レーダ送信周期Trを単位として得られた相関演算部２１１の出力を一つの単位として、Np回の加算を行う。つまり、加算部２１２は、相関演算値AC(z)(k, Np(m-1)+1)〜AC(z)（k, Np×m）を一単位として、離散時刻ｋのタイミングを揃えて加算した相関値CI(z)（k, m）を離散時刻ｋ毎に算出する。これにより、加算部２１２は、相関演算値のNp回に渡る加算の効果により、ターゲットからの反射波信号が高い相関を有する範囲において、反射波信号のSNRを向上できる。よって、レーダ受信部２００は、ターゲットの到来距離の推定に関する測定性能を向上できる。
【００６８】
なお、理想的な加算利得を得るためには、相関演算値の加算回数Npの加算区間において、相関演算値の位相成分がある程度の範囲で揃う条件が必要である。つまり、加算回数Npは、測定対象となるターゲットの想定最大移動速度に基づいて設定されることが好ましい。これは、ターゲットの想定最大速度が大きいほど、ターゲットからの反射波に含まれるドップラー周波数の変動量が大きい。このため、高い相関を有する時間期間が短くなるため、加算回数Npは小さい値となり、加算部２１２での加算による利得向上効果が小さくなる。
【００６９】
ドップラー周波数解析部２１３は、離散時刻ｋ毎に得られた加算部２１２のNc個の出力であるCI(z)(k, Nc(w-1)+1)〜CI(z)（k，Nc×w）を一単位として、離散時刻ｋのタイミングを揃えてコヒーレント積分を行う。例えば、ドップラー周波数解析部２１３は、次式に示すように、2Nf個の異なるドップラー周波数fsΔΦに応じた位相変動Φ(fs)＝2πfs（Tr×Np）ΔΦを補正した後に、コヒーレント積分を行う。
【数３】
0006755121.tif 000004
【００７０】
ここで、FT_CI(z)Nant(k, fs, w)は、ドップラー周波数解析部２１３における第ｗ番目の出力であり、第Nant番目のアンテナ系統処理部２０１における離散時刻ｋでのドップラー周波数fsΔΦのコヒーレント積分結果を示す。ただし、Nant=1〜Naであり、fs=-Nf+1,…,0,…,Nfであり、k＝１，…, （Nr＋Nu）Ns/Noであり、wは１以上の整数であり、ΔΦは位相回転単位である。
【００７１】
これにより、各アンテナ系統処理部２０１は、離散時刻ｋ毎の2Nf個のドップラー周波数成分に応じたコヒーレント積分結果であるFT_CI(z)Nant(k, -Nf+1,w),…, FT_CI(z)Nant(k, Nf-1, w)を、レーダ送信周期間Tｒの複数回Np×Ncの期間（Tr×Np×Nc）毎に得る。なお、ｊは虚数単位であり、z=1,…,Ntである。
【００７２】
ΔΦ＝1/Ncとした場合、上述したドップラー周波数解析部２１３の処理は、サンプリング間隔Tm＝（Tr×Np）、サンプリング周波数ｆm=1/Tmで加算部２１２の出力を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）処理していることと等価である。
【００７３】
また、Nfを２のべき乗の数に設定することで、ドップラー周波数解析部２１３では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ:Fast Fourier Transform）処理を適用でき、演算処理量を削減できる。なお、Nf>Ncでは、q＞Ncとなる領域においてCI(z)（k、Nc(w-1)+q）=0とするゼロ埋め処理を行うことで、同様にＦＦＴ処理を適用でき、演算処理量を削減できる。
【００７４】
また、ドップラー周波数解析部２１３において、ＦＦＴ処理の代わりに、上式（３）に示す積和演算を逐次的に演算する処理を行ってもよい。つまり、ドップラー周波数解析部２１３は、離散時刻ｋ毎に得られた加算部２１２のNc個の出力であるCI(z)(k, Nc(w-1)+q+1)に対して、fs=-Nf+1,…,0,…,Nf-1に対応する係数exp[-j2πfsTrNpqΔφ]を生成し、逐次的に積和演算処理してもよい。ここで、q＝0〜Nc−１である。
【００７５】
なお、以下の説明では、Na個のアンテナ系統処理部２０１の各々において同様の処理を施して得られた第ｗ番目の出力FT_CI(z)1(k, fs, w), FT_CI(z)2(k, fs, w),…, FT_CI(z)Na(k, fs, w)を、次式のように仮想受信アレー相関ベクトルｈ（k, fs, w）として表記する。仮想受信アレー相関ベクトルｈ（k, fs, w）は、送信アンテナ数Ntと受信アンテナ数Naとの積であるNt×Na個の要素を含む。仮想受信アレー相関ベクトルh（k, fs, w）は、後述する、ターゲットからの反射波信号に対して受信アンテナ２０２間の位相差に基づく方向推定を行う処理の説明に用いる。ここで、z=1,…,Ntであり、b＝１, …, Naである。
【数４】
0006755121.tif 000005
【数５】
0006755121.tif 000006
【００７６】
以上、信号処理部２０７の各構成部における処理について説明した。
【００７７】
方向推定部２１４は、アンテナ系統処理部２０１−１〜２０１−Ｎａから出力されるｗ番目のドップラー周波数解析部２１３の仮想受信アレー相関ベクトルh（k, fs, w）に対してアレー補正値h_cal[y]を用いてアンテナ系統処理部２０１間の位相偏差及び振幅偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）を算出する。仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）は次式で表される。なお、y＝1,…,(Nt×Na)である。
【数６】
0006755121.tif 000007
【００７８】
アンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）は、Na×Nr個の要素からなる列ベクトルである。以下では、仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）の各要素をh1（k, fs, w）,…,hNa×Nr（k, fs, w）と表記して、方向推定処理の説明に用いる。
【００７９】
［レーダ装置１０におけるアンテナ配置］
以上の構成を有するレーダ装置１０におけるＮｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２の配置について説明する。
【００８０】
Ｎｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２の各々は、水平方向及び垂直方向において不等間隔に配置される。
【００８１】
具体的には、水平方向に直線上に配置されるＮＴＨ（Ｎｔ１と表すこともある）個の送信アンテナ１０６の各素子間隔、及び、水平方向に直線上に配置されるＮＲＨ（Ｎａ１と表すこともある）個の受信アンテナ２０２の各素子間隔は、それぞれ所定値ｄＨ（第１の所定値に相当）の整数倍の関係であり、これらの素子間隔は全て異なる値となる。
【００８２】
同様に、垂直方向に直線上に配置されるＮＴＶ（Ｎｔ２と表すこともある）個の送信アンテナ１０６の各素子間隔、及び、垂直方向に直線上に配置されるＮＲＶ（Ｎａ２と表すこともある）個の受信アンテナ２０２の各素子間隔は、それぞれ所定値ｄＶ（第２の所定値に相当）の整数倍の関係であり、これらの素子間隔は全て異なる値となる。
【００８３】
また、本実施の形態に係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では以下の制約条件を満たすものとする。
【００８４】
なお、送信アンテナ１０６の水平方向に直線上に配置されるアンテナ素子数をＮＴＨ本とし、それぞれの素子間隔をα１×ｄＨ，α２×ｄＨ，…，αNTH−１×ｄＨとする。また、受信アンテナ２０２の水平方向に直線上に配置されるアンテナ素子数をＮＲＨ本とし、それぞれの素子間隔をβ１×ｄＨ，β２×ｄＨ，…，βNRH−１×ｄＨとする。
【００８５】
また、送信アンテナ１０６の垂直方向に直線上に配置されるアンテナ素子数をＮＴＶ本とし、それぞれの素子間隔をγ１×ｄＶ，γ２×ｄＶ，…，γNTＶ−１×ｄＶとする。また、受信アンテナ２０２の垂直方向に直線上に配置されるアンテナ素子数をＮＲＶ本とし、それぞれの素子間隔をη１×ｄＶ，η２×ｄＶ，…，ηNＲＶ−１×ｄＶとする。
【００８６】
＜条件Ａ−１＞
水平方向に直線上に配置される受信アンテナ２０２の素子間隔の総和（受信アンテナ２０２の水平方向の開口長）は、水平方向に直線上に配置される送信アンテナ１０６の素子間隔の最小値よりも小さい。
min(α1 , α2 , ・・・ )> (β1 ＋β2 ＋・・・)
【００８７】
または、水平方向に直線上に配置される送信アンテナ１０６の素子間隔の総和（送信アンテナ１０６の水平方向の開口長）は、水平方向に直線上に配置される受信アンテナ２０２の素子間隔の最小値よりも小さい。
min(β1 , β2 , ・・・ )> (α1 ＋α2 ＋・・・)
【００８８】
つまり、水平方向において、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のうち、一方のアンテナの素子間隔の総和は、他方のアンテナの素子間隔の最小値よりも小さい。
【００８９】
条件Ａ−１を満たすことにより、仮想受信アレーには、ＮＴＨ×ＮＲＨ本の水平方向直線アレーが含まれる。例えば、ＮＴＨ＝ＮＲＨ＝３の場合、水平方向直線アレーは以下の配置位置の素子によって構成される。
｛0、β1、β1＋β2、
α1、α1＋β1、α1＋β1＋β2、
α2、α2＋β1、α2＋β1＋β2}×dH
【００９０】
＜条件Ａ−２＞
素子間隔αｎｔｈ、βｎｒｈは、Ｎｔ×Ｎａ本の仮想受信アレーのうち、水平方向の直線上に配置されるＮＴＨ×ＮＲＨ本の水平方向直線アレーの任意の２つの素子間隔として、１×ｄＨ、２×ｄＨ、３×ｄＨ〜ｎ×ｄＨ（ｎは２以上の整数）まで、順次ｄＨ毎に増加するように、配置される。ここで、上記所定数は、次式がとり得る最大の自然数である。
【数７】
0006755121.tif 000008
【００９１】
＜条件Ｂ−１＞
垂直方向に直線上に配置される受信アンテナ２０２の素子間隔の総和（受信アンテナ２０２の垂直方向の開口長）は、垂直方向に直線上に配置される送信アンテナ１０６の素子間隔の最小値よりも小さい。
min(γ1 , γ2 , ・・・ )> (η1 ＋η2 ＋・・・)
【００９２】
または、垂直方向に直線上に配置される送信アンテナ１０６の素子間隔の総和（送信アンテナ１０６の垂直方向の開口長）は、垂直方向に直線上に配置される受信アンテナ２０２の素子間隔の最小値よりも小さい。
min(η1 , η2 , ・・・ )> (γ1 ＋γ2 ＋・・・)
【００９３】
つまり、垂直方向において、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のうち、一方のアンテナの素子間隔の総和は、他方のアンテナの素子間隔の最小値よりも小さい。
【００９４】
条件Ｂ−１を満たすことにより、仮想受信アレーには、ＮＴＶ×ＮＲＶ本の垂直方向直線アレーが含まれる。例えば、ＮＴＶ＝ＮＲＶ＝３の場合、垂直方向直線アレーは以下の配置位置の素子によって構成される。
｛0、η1、η1＋η2、
γ1、γ1＋η1、γ1＋η1＋η2、
γ2、γ2＋η1、γ2＋η1＋η2}×dV
【００９５】
＜条件Ｂ−２＞
素子間隔γｎｔｖ、ηｎｒｖは、Ｎｔ×Ｎａ本の仮想受信アレーのうち、垂直方向の直線上に配置されるＮＴＶ×ＮＲＶ本の垂直方向直線アレーの任意の２つの素子間隔として、１×ｄＶ、２×ｄＶ、３×ｄＶ〜ｎ×ｄＶ（ｎは２以上の整数）まで、順次ｄＶ毎に増加するように、配置される。ここで、上記所定数は、次式がとり得る最大の自然数である。
【数８】
0006755121.tif 000009
【００９６】
以上、Ａ−１，Ａ−２，Ｂ−１，Ｂ−２の条件について説明した。
【００９７】
仮想受信アレーは、Ａ−１，Ａ−２，Ｂ−１，Ｂ−２の条件を満たすことにより、水平方向に最長となる不等間隔直線アレー及び垂直方向に最長となる不等間隔直線アレーにおける任意の２つのアレー素子の素子間隔の冗長性を最小化するアレー配置（Minimum Redundancy Array：最小冗長アレー。例えば、参考非特許文献１を参照）となる。これにより、レーダ装置は、アレー開口を増大させることで角度分解能を高めることができ、かつ、検知範囲内においてグレーティングローブが発生しない基本単位（例えば、ｄＨ、ｄＶ：０．５λ程度）毎に、アレー素子による空間的なサンプリングができるので、グレーティングローブ及びサイドローブの抑圧を図ることができる。
【００９８】
（参考非特許文献１）A. Moffet, "Minimum-redundancy linear arrays", Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 16, no. 2,(1968), pp. 172-175.
【００９９】
次に、図７Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図７Ｂは、図７Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１００】
ここでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０１０１】
図７Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4は、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置し（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの右端である受信アンテナRx#3を基点に垂直上方向に更に１つのアンテナを配置する（Ｌ字を−９０°回転）。
【０１０２】
また、図７Ａ、図７Ｂにおいて、ｄＨは水平方向の素子間隔の基本単位を示し、ｄＶは垂直方向の素子間隔の基本単位を示す。図７Ａでは、送信アンテナ１０６の水平方向の素子間隔は７ｄＨであり、垂直方向の素子間隔はｄＶと２ｄＶとである。また、図７Ａでは、受信アンテナ２０２の水平方向の素子間隔は２ｄＨとｄＨとである、垂直方向の素子間隔は７ｄＶである。
【０１０３】
図７Ａでは、水平方向において、受信アンテナ２０２の素子間隔の総和（３ｄＨ）は、送信アンテナ１０６の素子間隔の最小値（７ｄＨ）よりも小さい。また、図７Ａでは、垂直方向において、送信アンテナ１０６の素子間隔の総和（３ｄＨ）は、受信アンテナ２０２の素子間隔の最小値（７ｄＨ）よりも小さい。つまり、図７Ａのアンテナ配置は、上述したＡ−１及びＢ−１の条件を満たす。
【０１０４】
また、図７Ａでは、水平方向において、ＮＴＨ個の送信アンテナ１０６とＮＲＨ個の受信アンテナ２０２のうち、アンテナ数の少ない送信アンテナ１０６の素子間隔の最大値（７ｄＨ）は、アンテナ数の多い受信アンテナ２０２の素子間隔の最大値（２ｄＨ）よりも大きい。同様に、図７Ａでは、垂直方向において、ＮＴＶ個の送信アンテナ１０６とＮＲＶ個の受信アンテナ２０２のうち、アンテナ数の少ない受信アンテナ２０２の素子間隔の最大値（７ｄＨ）は、アンテナ数の多い送信アンテナ１０６の素子間隔の最大値（２ｄＨ）よりも大きい。
【０１０５】
また、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６は、ＮＴＨ×ＮＴＶが最大となるように配置され、Ｎａ個の受信アンテナ２０２は、ＮＲＨ×ＮＲＶが最大となるように配置されることが好ましい。例えば、図７Ａでは、Ｎｔ（＝４）個の送信アンテナ１０６は、（ＮＴＨ×ＮＴＶ）＝（２×３）となるように配置され、Ｎａ（＝４）個の受信アンテナ２０２は、（ＮＲＨ×ＮＲＶ）＝（３×２）となるように配置される。こうすることで、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２によって構成される仮想受信アレーの開口面を最大化することができる。
【０１０６】
上述した図７Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図７Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０１０７】
（１）水平方向
図７Ａにおいて水平方向に素子間隔７ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#4と、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、図７Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨ、４ｄＨ、２ｄＨ、ｄＨでそれぞれ直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図７Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）。
【０１０８】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 2 dH, 3 dH, 7 dH, 9 dH, 10 dH]となる。
【０１０９】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dHとなる。すなわち、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを用いることによって、水平方向の基本単位ｄＨを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーと仮想的にみなした到来方向推定が可能となる。
【０１１０】
例えば、ｄＨ＝０．５λとすることで、レーダ装置１０は、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能となる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＨ＝５λとなり、ビーム幅ＢＷが約８°となるため、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現することができる。
【０１１１】
方向推定部２１４における具体的な水平方向の方向推定処理は以下のように行われる。
【０１１２】
まず、図７Ｂにおいて上述した{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dHとなる２つの素子の素子間隔は、例えば、以下の水平方向の仮想受信アレーの組み合わせで得られる。
1×dHとなる素子間隔：VA#5, VA#9の組み合わせ
2×dHとなる素子間隔：VA#4, VA#8の組み合わせ
3×dHとなる素子間隔：VA#1, VA#9の組み合わせ
4×dHとなる素子間隔：VA#9, VA#4の組み合わせ
5×dHとなる素子間隔：VA#5, VA#4の組み合わせ
6×dHとなる素子間隔：VA#9, VA#8の組み合わせ
7×dHとなる素子間隔：VA#1, VA#4の組み合わせ
8×dHとなる素子間隔：VA#5, VA#12の組み合わせ
9×dHとなる素子間隔：VA#1, VA#8の組み合わせ
10×dHとなる素子間隔：VA#1, VA#12の組み合わせ
【０１１３】
すなわち、水平方向の直線上に配置されるＮＴＨ×ＮＲＨ本の仮想アンテナ素子（VA）のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々はｄＨの１以上の整数倍であり、任意の２つの仮想アンテナ素子は、間隔ｄＨの整数倍を素子間隔とする素子であり、素子間隔が、１倍から所定値倍までの全てを含む。すなわち、図７Ａのアンテナ配置は、上述したＡ−２の条件を満たしている。
【０１１４】
なお、同一の素子間隔となる素子の組み合わせが複数ある場合には、その一つを選択してもよく、複数の組み合わせに対して加算平均処理が施されてもよい（ここでは一つを選択する例を示している）。
【０１１５】
上記仮想受信アレーの素子番号（VA#の番号）は、式（６）に示すアンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルｈ_after_cal（ｋ、fs, w）の列ベクトルの要素番号に対応する。例えば、VA#1はｈ_after_cal（ｋ、fs, w）の列ベクトル要素の１番目の要素h1（ｋ、fs, w）に対応する。他のVA#2〜VA#16についても同様である。
【０１１６】
方位推定部２１４は、上記の素子間隔と仮想受信アレー素子との組み合わせに基づいて、水平方向の基本単位ｄＨを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーの相関ベクトルhVAH（ｋ、fs, w）を生成する。等間隔直線アレーの相関ベクトルhVAH（ｋ、fs, w）は次式で表される。なお、水平方向の等間隔直線アレーの相関ベクトルhVAH（ｋ、fs, w）の要素数をNVAHと表す（図７ＢではNVAH＝１１）。
【数９】
0006755121.tif 000010
【０１１７】
水平到来方向推定において、方位推定部２１４は、方向推定評価関数値ＰH（θ、ｋ、ｆｓ、ｗ）における方位方向θを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出し、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの方位方向を到来方向推定値として出力する。
【０１１８】
なお、評価関数値ＰH（θ、ｋ、ｆｓ、ｗ）は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば参考非特許文献２に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。また、相関の高い複数波が到来する場合は、相関抑圧のために空間スムージング手法を適用した後に、各種の到来方向推定アルゴリズムを適用してもよい。このことは、以下で記載される到来方向推定処理についても同様に適用が可能である。
【０１１９】
（参考非特許文献２）Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling Cadzow, J.A.; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28 , Issue: 1 Publication Year: 1992 , Page(s): 64 - 79
【０１２０】
例えばビームフォーマ法は次式のように表すことができる。他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。
【数１０】
0006755121.tif 000011
【数１１】
0006755121.tif 000012
【０１２１】
ここで、上付き添え字Ｈはエルミート転置演算子である。また、aH(θu)は、方位方向θuの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルを示す。
【０１２２】
また、方位方向θuは到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔β1で変化させたベクトルである。例えば、θuは以下のように設定される。
θu＝θmin + uβ1、u=0,…, NU
NU=floor[(θmax-θmin)/β1]+1
ここでfloor（ｘ）は、実数ｘを超えない最大の整数値を返す関数である。
【０１２３】
図８は上記構成を用いて得られる方向推定結果（計算機シミュレーション結果）を示す。図８では、シミュレーション条件として、ビームフォーマ法を使用し、ターゲット方向を０°としている。また、図８に示す方向推定結果は、水平方向における基本単位ｄＨを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーと仮想的にみなした到来方向推定が行われた結果である。
【０１２４】
図８に示すように、ターゲット方向０°のビームのビーム幅ＢＷが約８°であり、１３ｄＢ以下のサイドローブレベルが得られ、かつ、グレーティングローブが発生していないことが分かる。
【０１２５】
（２）垂直方向
図７Ａにおいて、垂直方向に素子間隔ｄＶ、２ｄＶによって配置された３つの送信アンテナTx#1，Tx#2，Tx#3と、垂直方向に素子間隔７ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#3, Rx#4との垂直位置関係から、図７Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、ｄＶ、４ｄＶ、２ｄＶ、ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図７Ｂに示す破線で囲まれた、VA#11, VA#10, VA#9, VA#15, VA#14, VA#13）。
【０１２６】
VA#11の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#11, VA#10, VA#9, VA#15, VA#14, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 2 dV, 3 dV, 7 dV, 9 dV, 10 dV]となる。
【０１２７】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０１２８】
例えば、ｄＶ＝０．５λでは、レーダ装置１０は、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能となる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＶ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０１２９】
方向推定部２１４における具体的な垂直方向の方向推定処理は以下のように行われる。
【０１３０】
まず、図７Ｂにおいて上述した{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dＶとなる２つの素子の素子間隔は、例えば、以下の垂直方向の仮想受信アレーの組み合わせで得られる。
1×dVとなる素子間隔は、VA#10, VA#9の組み合わせで得られる。
2×dVとなる素子間隔：VA#11, VA#10の組み合わせ
3×dVとなる素子間隔：VA#11, VA#9の組み合わせ
4×dVとなる素子間隔：VA#9, VA#15の組み合わせ
5×dVとなる素子間隔：VA#10, VA#15の組み合わせ
6×dVとなる素子間隔：VA#9, VA#14の組み合わせ
7×dVとなる素子間隔：VA#10, VA#14の組み合わせ
8×dVとなる素子間隔：VA#10, VA#13の組み合わせ
9×dVとなる素子間隔：VA#11, VA#14の組み合わせ
10×dVとなる素子間隔：VA#11, VA#13の組み合わせ
【０１３１】
すなわち、垂直方向の直線上に配置されるＮＴＶ×ＮＲＶ本の仮想アンテナ素子（VA）のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々はｄＶの１以上の整数倍であり、任意の２つの仮想アンテナ素子は、間隔ｄＶの整数倍を素子間隔とする素子であり、素子間隔が、１倍から所定値倍までの全てを含む。すなわち、図７Ａのアンテナ配置は、上述したＢ−２の条件を満たしている。
【０１３２】
なお、同一の素子間隔となる素子の組み合わせが複数ある場合には、その一つを選択してもよく、複数の組み合わせに対して加算平均処理が施されてもよい（ここでは一つを選択する例を示している）。
【０１３３】
上記仮想受信アレーの素子番号（VA#の番号）は、式（６）に示すアンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルｈ_after_cal（ｋ、fs, w）の列ベクトルの要素番号に対応する。例えば、VA#1はｈ_after_cal（ｋ、fs, w）の列ベクトル要素の１番目の要素h1（ｋ、fs, w）に対応する。他のVA#2〜VA#16についても同様である。
【０１３４】
方位推定部２１４は、上記の素子間隔と仮想受信アレー素子との組み合わせに基づいて、垂直方向の基本単位ｄＶを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーの相関ベクトルhVAV（ｋ、fs, w）を生成する。等間隔直線アレーの相関ベクトルhVAV（ｋ、fs, w）は次式で表される。なお、垂直方向の等間隔直線アレーの相関ベクトルhVAV（ｋ、fs, w）の要素数をNVAVと表す（図７ＢではNVAV＝１１）。
【数１２】
0006755121.tif 000013
【０１３５】
垂直到来方向推定において、方位推定部２１４は、方向推定評価関数値ＰＶ（φ、ｋ、ｆｓ、ｗ）における仰角方向φを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出し、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの仰角方向を到来方向推定値として出力する。
【０１３６】
なお、評価関数値ＰＶ（φ、ｋ、ｆｓ、ｗ）は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば参考非特許文献２に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。また、相関の高い複数波が到来する場合は、相関抑圧のために空間スムージング手法を適用した後に、各種の到来方向推定アルゴリズムを適用してもよい。このことは、以下で記載される到来方向推定処理についても同様に適用が可能である。
【０１３７】
例えばビームフォーマ法は次式のように表すことができる。他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。
【数１３】
0006755121.tif 000014
【数１４】
0006755121.tif 000015
【０１３８】
ここで、上付き添え字Ｈはエルミート転置演算子である。また、aＶ(φｖ)は、仰角方向φｖの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルを示す。
【０１３９】
また、φｖは到来方向推定を行う仰角範囲内を所定の方位間隔β２で変化させたものである。例えば、φｖは以下のように設定される。
φv＝φmin + vβ2、v=0,…, NV
NV=floor[(φmax-φmin)/β2]+1
【０１４０】
以上、図７Ｂに示す仮想受信アレーの配置の特徴について説明した。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、後述する仮想受信アレー配置VA#1,…, VA#(Nt×Na)に基づいて仮想受信アレーの方向ベクトルが予め算出されているとする。
【０１４２】
また、上述した時刻情報ｋは、距離情報に変換して出力されてもよい。時刻情報ｋを距離情報R(k)に変換するには次式を用いればよい。ここで、Twは符号送信区間を表し、Lはパルス符号長を表し、C0は光速度を表す。
【数１５】
0006755121.tif 000016
【０１４３】
また、ドップラー周波数情報（fsΔΦ）は相対速度成分に変換して出力されてもよい。ドップラー周波数fsΔΦを相対速度成分vd(fs)に変換するには、次式を用いて変換することができる。ここで、λは送信無線部１０５から出力されるRF信号のキャリア周波数の波長である。
【数１６】
0006755121.tif 000017
【０１４４】
以上のように、送信アンテナ数４個、受信アンテナ数４個という比較的少ないアンテナ素子数において、図７Ａに示すアレー配置を用いることで、図７Ｂに示す仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向によって構成される開口面を最大化することができる。
【０１４５】
つまり、本実施の形態によれば、レーダ装置１０は、ＭＩＭＯレーダを用いて垂直方向及び水平方向の２次元でのビーム走査を行う場合に、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大することができる。
【０１４６】
また、レーダ装置１０は、受信アンテナ２０２における水平方向及び垂直方向の双方の素子間隔（ｄＨ、ｄＶ）を例えば０．５λとし、フーリエビーム幅ＢＷ＝８°程度の高分解能を、等振幅ウェイトであるフーリエビーム走査によって実現できる。すなわち、レーダ装置１０は、高分解能を実現可能な到来方向推定アルゴリズムを適用することなく、水平方向及び垂直方向の高分解能化を低演算量で実現できる。
【０１４７】
このように、本実施の形態では、このような仮想受信アレーを用いることで少ないアンテナ数による角度分解能の向上を可能とし、レーダ装置１０の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１４８】
なお、図７Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4と、受信アンテナRx#1〜Rx#4との間隔は、仮想受信アレーの配置には影響しない。ただし、送信アンテナTx#1〜Tx#4と受信アンテナRx#1〜Rx#4とが近接することにより送受信アンテナ間の結合度が高まるので、送信アンテナTx#1〜Tx#4と受信アンテナRx#1〜Rx#4とは、許容されるアンテナサイズ内においてできるだけ離す配置の方がより好適である。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。
【０１４９】
また、図７Ａでは、一例として、送信アンテナを４素子、受信アンテナを４素子とした場合のアンテナ配置を示した。しかし、図７Ａにおける送信アンテナ配置を受信アンテナ配置とし、受信アンテナ配置を送信アンテナ配置とした場合でも、図７Ｂに示す仮想受信アレーの配置と同様な構成が得られ、同様な効果を得ることができる。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。
【０１５０】
（実施の形態１のバリエーション１）
送信アンテナ１０６を４素子、受信アンテナ２０２を４素子とした場合のアンテナ配置は、図７Ａに示すアンテナ配置に限らない。例えば、図９Ａは、送信アンテナ１０６を４素子、受信アンテナ２０２を４素子とした場合の他のアンテナ配置例を示す。また、図９Ｂは、図９Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１５１】
図９Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4は、図７Ａと同様、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置したパターンである。一方、図９Ａにおいて、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#2を基点に、垂直上方向に更に１つのアンテナを配置する（Ｔ字を１８０°回転）。
【０１５２】
図９Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図９Ｂに示す仮想受信アレーの配置は、図７Ｂと同様、上述した特徴（１）、（２）を有する。以下、図９Ａ及び図９Ｂを用いて具体的に説明する。
【０１５３】
（１）水平方向
図９Ａにおいて水平方向に素子間隔７ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#4と、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、図９Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨ、４ｄＨ、２ｄＨ、ｄＨでそれぞれ直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図９Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）。
【０１５４】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 2 dH, 3 dH, 7 dH, 9 dH, 10 dH]となる。
【０１５５】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０１５６】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＨ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０１５７】
（２）垂直方向
図９Ａにおいて、垂直方向に素子間隔ｄＶ、２ｄＶによって配置された３つの送信アンテナTx#1，Tx#2，Tx#3と、垂直方向に素子間隔７ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#2, Rx#4との垂直位置関係から、図９Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、ｄＶ、４ｄＶ、２ｄＶ、ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図９Ｂに示す破線で囲まれた、VA#7, VA#6, VA#5, VA#15, VA#14, VA#13）。
【０１５８】
VA#7の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#7, VA#6, VA#5, VA#15, VA#14, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 2 dV, 3 dV, 7 dV, 9 dV, 10 dV]となる。
【０１５９】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを用いることによって、垂直方向における基本単位ｄＶを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０１６０】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＶ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０１６１】
（実施の形態１のバリエーション２）
実施の形態１において、水平方向又は垂直方向の何れか一方の角度分解能として１０°程度の高い分解能が必要でない場合、レーダ装置１０は、送信アンテナ１０６の素子数又は受信アンテナ２０２の素子数を３素子としてもよい。
【０１６２】
以下では、一例として、垂直方向の角度分解能として高い分解能が要求されない場合に、送信アンテナ１０６の素子数を３素子とし、受信アンテナ２０２の素子数を４素子とするレーダ装置１０について説明する。
【０１６３】
図１０Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１０Ｂは、図１０Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１６４】
図１０Ａにおいて、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。図１０Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#3は、垂直方向に配置した２つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを、垂直方向の素子間隔よりも狭い間隔によって、配置し（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの右端である受信アンテナRx#3を基点に垂直上方向に更に１つのアンテナを、水平方向の素子間隔よりも狭い間隔によって、配置する（Ｌ字を−９０°回転）。
【０１６５】
また、本バリエーションに係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では、実施の形態１で説明した制約条件Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１、Ｂ−２を満たすものとする。
【０１６６】
図１０Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図１０Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０１６７】
（１）水平方向
図１０Ａにおいて水平方向に素子間隔５ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#3と、水平方向に素子間隔ｄＨ、２ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、図１０Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔ｄＨ、２ｄＨ、２ｄＨ、ｄＨ、２ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図１０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#7, VA#3, VA#6, VA#9）。
【０１６８】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#4, VA#7, VA#3, VA#6, VA#9）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, dH, 3 dH, 5 dH, 6 dH, 8 dH]となる。
【０１６９】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを素子間隔とする９素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０１７０】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λとすることで、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能となる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が８ｄＨ＝４λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１０°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０１７１】
（２）垂直方向
図１０Ａにおいて、垂直方向に素子間隔ｄＶによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#2と、垂直方向に素子間隔３ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#3, Rx#4との垂直位置関係から、図１０Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔ｄＶ、２ｄＶ、ｄＶによって直線上に配置された４素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図１０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#8, VA#7, VA#11, VA#10）。
【０１７２】
VA#8の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する４素子（VA#8, VA#7, VA#11, VA#10）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4）は、（y1,y2, y3, y4）＝ [0, dV, 3 dV, 4 dV]となる。
【０１７３】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から４の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、４素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである５素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０１７４】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が４ｄＶ＝２λとなるため、ビーム幅ＢＷが約２０°となる。
【０１７５】
（実施の形態１のバリエーション３）
実施の形態１において、受信アンテナ２０２の素子数として５素子以上用いるレーダ装置１０では、送信アンテナ１０６の素子数を３素子としてもよい。又は、送信アンテナ１０６の素子数として５素子以上用いるレーダ装置１０では、受信アンテナ２０２の素子数を３素子としてもよい。
【０１７６】
以下では、一例として、送信アンテナ１０６の素子数を３素子とし、受信アンテナ２０２の素子数を５素子とするレーダ装置１０について説明する。
【０１７７】
図１１Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１１Ｂは、図１１Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１７８】
図１１Ａにおいて、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、５個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#5で表す。図１１Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#3は、垂直方向に配置した２つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置し（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#5は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#3を基点に垂直上下方向にそれぞれ１つのアンテナを配置する（十字型）。なお、受信アンテナRx#1〜Rx#5の配置は十字配置に限定されるものではなく、Ｌ字配置でも、Ｔ字配置でもよい（例えば、後述する図２４Ａ〜図２４Ｆを参照）。
【０１７９】
また、本バリエーションに係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では、実施の形態１で説明した制約条件Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１、Ｂ−２を満たす配置である。
【０１８０】
図１１Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図１１Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０１８１】
（１）水平方向
図１１Ａにおいて水平方向に素子間隔７ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#3と、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#2, Rx#3, Rx#4との水平位置関係から、図１１Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨ、４ｄＨ、２ｄＨ、ｄＨによって直線上に配置されたによって６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図１１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#4, VA#7, VA#10, VA#6, VA#9, VA#12）。
【０１８２】
VA#4の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#4, VA#7, VA#10, VA#6, VA#9, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 2 dH, 3 dH, 7 dH, 9 dH, 10 dH]となる。
【０１８３】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを用いることによって、水平方向における素子間隔が基本単位ｄＨである１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０１８４】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能となる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＨ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０１８５】
（２）垂直方向
図１１Ａにおいて、垂直方向に素子間隔７ｄＶによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#2と、垂直方向に素子間隔ｄＶ、２ｄＶによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#3, Rx#5との垂直位置関係から、図１１Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔ｄＶ、２ｄＶ、４ｄＶ、ｄＶ、２ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図１１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#8, VA#14, VA#1, VA#7, VA#13）。
【０１８６】
VA#2の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#2, VA#8, VA#14, VA#1, VA#7, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, dV, 3 dV, 7 dV, 8 dV, 10 dV]となる。
【０１８７】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。なお、等間隔直線アレーは、基本単位ｄＶ以外の素子間隔は含まない。
【０１８８】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能となる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＶ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０１８９】
［実施の形態２］
レーダ装置は、アレーアンテナの指向性利得を高めるために、アレーアンテナを構成するアレー素子の各々が更に複数のアンテナ素子（サブアレー化したアンテナ素子）を含むサブアレーアンテナを用いることがある。
【０１９０】
例えば、図１２は、レーダ装置が垂直方向のレーダ検知範囲を狭くでき、垂直方向の最小素子間隔が２ｄＶである場合、図１３Ａにサブアレー化したアンテナ素子を適用した一例である。図１２では、２つのアレー素子を垂直方向にスタック配置してサブアレー化したサブアレー素子を用いることにより、垂直方向の指向性を狭め、不要な方向への輻射を低減し、アレー素子利得を向上することができる。
【０１９１】
アレーアンテナの素子間隔は、アレー素子のサイズよりも狭い間隔には配置困難である。例えば、サブアレーアンテナのアレー素子を垂直方向にスタック配置することで、アレー素子のサイズが１波長程度に増加するため、レーダ装置は、アレーアンテナの配置上の制約を受ける。すなわち、レーダ装置は、サブアレーアンテナ構成では、アレー配置垂直方向の最小素子間隔が所定値以上となる制約を受ける。
【０１９２】
このように、レーダ装置は、サブアレーアンテナ構成を用いる場合、アレー素子のサイズが大きくなるので、サブアレーアンテナ間の間隔を広げる必要があり、アレーアンテナによる指向性パターン上に、グレーティングローブが発生する可能性がある。
【０１９３】
そこで、本実施の形態では、サブアレーアンテナを用いる場合でも、広範囲に渡りグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定を可能とし、垂直/水平方向の高分解能化を実現するアンテナ配置について説明する。
【０１９４】
なお、本実施の形態に係るレーダ装置は、実施の形態１に係るレーダ装置１０と基本構成が共通するので、図３を援用して説明する。
【０１９５】
また、以下では、一例として、垂直方向にアレー素子がスタック配置されることによって、サブアレー化されたレーダ装置１０について説明する。なお、水平方向のアレー素子はサブアレー化されず、実施の形態１と同様の特徴を有するレーダ装置１０である。
【０１９６】
実施の形態１と同様、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２の各々は、水平方向及び垂直方向において不等間隔に配置される。
【０１９７】
また、本実施の形態に係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、垂直方向（サブアレーアンテナが構成される方向）において、ＮＴＶ本の送信アンテナ１０６の素子間隔と、ＮＲＶ本の受信アンテナ２０２の素子間隔との間で、素子間隔の差が垂直方向の素子間隔の基本単位ｄＶとなる組み合わせが１つ以上含まれるように配置される。また、垂直方向の素子間隔の基本単位ｄＶは１λ未満（例えば０．５λ）に設定する。すなわち、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、以下の式（以下、条件Ｂ−３と呼ぶ）を満たす配置が少なくとも一つ含まれるように配置される。
【０１９８】
＜条件Ｂ−３＞
|(送信アンテナ106の垂直方向の素子間隔)-(受信アンテナ202の垂直方向の素子間隔)|
＝dV≒0.5λ  <  1λ
【０１９９】
また、本実施の形態に係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置を有するレーダ装置１０は、実施の形態１で説明した制約条件のうち、Ｂ−１以外のＡ−１、Ａ−２、Ｂ−２を満たす。
【０２００】
一例として、図１３Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１３Ｂは、図１３Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２０１】
ここでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２０２】
図１３Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4は、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置したパターンである（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#2を基点に、垂直上方向に更に１つのアンテナを配置したパターンである（Ｔ字型を１８０°回転）。
【０２０３】
図１３Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図１３Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０２０４】
（１）水平方向
図１３Ａにおいて水平方向に素子間隔７ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#4と、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、図１３Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨ、４ｄＨ、２ｄＨ、ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図１３Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）。
【０２０５】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 2 dH, 3 dH, 7 dH, 9 dH, 10 dH]となる。
【０２０６】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを素子間隔とする１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２０７】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＨ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２０８】
（２）垂直方向
図１３Ａにおいて、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、４ｄＶによって配置された３つの送信アンテナTx#1，Tx#2，Tx#3と、垂直方向に素子間隔５ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#2, Rx#4との垂直位置関係から、図１３Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔４ｄＶ、ｄＶ、ｄＶ、３ｄＶ、２ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図１３Ｂに示す破線で囲まれた、VA#7, VA#6, VA#15, VA#5, VA#14, VA#13）。
【０２０９】
VA#7の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#7, VA#6, VA#15, VA#5, VA#14, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 4 dV, 5 dV, 6 dV, 9 dV, 11 dV]となる。
【０２１０】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２１１】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における基本単位ｄＶを２倍した素子間隔２ｄＶを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２１２】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が７ｄＶ＝３．５λとなるため、ビーム幅Ｂが約１１°となる。また、レーダ装置１０は、素子間隔２ｄＶを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１１ｄＶ＝５．５λとなるため、ビーム幅ＢＷは約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２１３】
このように、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、図１３Ａにおいて、（|(Tx#2及びTx#3の垂直方向の素子間隔４ｄＶ)-(Rx#2及びRx#4の垂直方向素子間隔５ｄＶ)|＝dV≒0.5λ  <  1λとなり、条件Ｂ−３を満たす。これにより、図１３Ｂでは、仮想受信アレーの垂直方向の配置において、１λ以下の素子間隔（≒０．５λ）が１つ以上含まれる（図１３Ｂに示すVA#6及びVA#15の素子間隔、VA#15及びVA#5の素子間隔、）。図１３Ａを用いたレーダ装置１０は、サブアレーアンテナ構成であっても、垂直方向における基本単位ｄＶを素子間隔とする複数素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすることができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２１４】
図１４は上記構成を用いて得られる方向推定結果（計算機シミュレーション結果）を示す。図１４では、シミュレーション条件として、ビームフォーマ法を使用し、ターゲット方向を０°としている。また、図１４において実線で示す方向推定結果（８素子ＤＯＡ）は、垂直方向における基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行った結果であり、点線で示す方向推定結果（１０素子ＤＯＡ）は、垂直方向における基本単位ｄＶの２倍の素子間隔を含む１０素子の直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行った結果である。
【０２１５】
図１４に示すように、８素子の等間隔直線アレーであると仮想的にみなしたレーダ装置１０では、ターゲット方向０°のビームのビーム幅ＢＷが約１１°であり、１３ｄＢ以下のサイドローブレベルが得られていることが分かる。また、図１４に示すように、１０素子の直線アレーであると仮想的にみなしたレーダ装置１０では、８素子の等間隔直線アレーであると仮想的にみなした場合（実線）と比較して、サイドローブが上昇しているが、ターゲット方向０°のビームのビーム幅ＢＷが狭まることが分かる。また、図１４に示すように、双方においてグレーティングローブが発生していないことが分かる。
【０２１６】
以上のように、本実施の形態によれば、レーダ装置１０は、サブアレーアンテナ構成において、ＭＩＭＯレーダを用いて垂直方向及び水平方向の２次元でのビーム走査を行う場合に、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大することができる。すなわち、本実施の形態によれば、レーダ装置１０は、仮想受信アレーを用いることで、少ないアンテナ数による角度分解能の向上を可能とし、小型化、低コスト化を図ることができる。
【０２１７】
（実施の形態２のバリエーション１）
上述した図１３ＡのＭＩＭＯレーダにおけるアンテナ配置は、垂直方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の垂直方向におけるサイズが２ｄＶよりも小さければ適用可能である。
【０２１８】
図１３Ａの配置において、垂直方向の素子間隔が最小となるのは、Ｔｘ＃１とＴｘ＃２の素子間隔で、２ｄＶである。一方、図１５Ａの配置において、垂直方向の素子間隔が最小となるのは、Ｒｘ＃２とＲｘ＃４の素子間隔で、３ｄＶである。そのため、図１５Ａの配置は、より垂直方向のサイズが大きいサブアレー化したアンテナ素子を適用できることになる。垂直方向のサイズが大きいサブアレー化したアンテナ素子を用いることで、垂直方向の利得を高め、また、垂直方向の指向性を絞ることができる。
【０２１９】
一方で、垂直方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の垂直方向のサイズが２ｄＶより大きく、例えば、図１５Ｃに示すように垂直方向に３つのアンテナ素子をスタック配置してサブアレー化したアンテナ素子を用いる場合、以下に説明するアンテナ配置を用いればよい。以下では、垂直方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の垂直方向のサイズが３ｄＶ以下であれば適用可能であるアンテナ配置例について説明する。
【０２２０】
図１５Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１５Ｂは、図１５Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２２１】
ここでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２２２】
図１５Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4は、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置し（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#2を基点に、垂直上方向に更に１つのアンテナを配置する（Ｔ字を１８０°回転）。
【０２２３】
図１５Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図１５Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０２２４】
（１）水平方向
図１５Ａにおいて水平方向に素子間隔７ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#4と、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、図１５Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔２ｄＨ、ｄＨ、４ｄＨ、２ｄＨ、ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図１５Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）。
【０２２５】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#5, VA#9, VA#4, VA#8, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 2 dH, 3 dH, 7 dH, 9 dH, 10 dH]となる。
【０２２６】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを用いることによって、水平方向における素子間隔が基本単位ｄＨである１１素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能を有する到来方向推定ができる。
【０２２７】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、アレー開口長が１０ｄＨ＝５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約８°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２２８】
（２）垂直方向
図１５Ａにおいて、垂直方向に素子間隔４ｄＶ、５ｄＶによって配置された３つの送信アンテナTx#1，Tx#2，Tx#3と、垂直方向に素子間隔３ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#2, Rx#4との垂直位置関係から、図１５Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔３ｄＶ、２ｄＶ、３ｄＶ、１ｄＶ、３ｄＶによって直線上に配置された６個の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図１５Ｂに示す破線で囲まれた、VA#7, VA#15, VA#6, VA#14, VA#5, VA#13）。
【０２２９】
VA#7の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#7, VA#15, VA#6, VA#14, VA#5, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 3 dV, 5 dV, 8 dV, 9 dV, 12 dV]となる。
【０２３０】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである１０素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２３１】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向の基本単位ｄＶの３倍の素子間隔３ｄＶを含む１１素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする１０素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２３２】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする１０素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行う場合、アレー開口長が９ｄＶ＝４．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約９°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。また、素子間隔３ｄＶを含む１１素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１２ｄＶ＝６λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２３３】
（実施の形態２のバリエーション２）
上記実施の形態では、垂直方向においてアレー素子をサブアレー化する場合について説明したが、水平方向においてアレー素子をサブアレー化してもよい。すなわち、図１６は、レーダ装置１０が水平方向のレーダ検知範囲を狭くでき、水平方向の最小素子間隔が２ｄＨである場合、サブアレー化したアンテナ素子を図１７Ａに適用した一例である。図１６では、２つのアレー素子を水平方向にスタック配置してサブアレー化することにより、水平方向の指向性を狭め、不要な方向への輻射を低減し、アレー素子利得を向上することができる。
【０２３４】
ただし、上述した垂直方向と同様に、サブアレーアンテナのアレー素子を水平方向にスタック配置することで、アレー素子のサイズが１波長程度に増加するため、アレーアンテナの配置上の制約が生じる。すなわち、レーダ装置１０は、サブアレーアンテナ構成では、アレー配置水平方向の最小素子間隔が所定値以上となる制約を受ける。
【０２３５】
そこで、本バリエーションでは、水平方向においてサブアレーアンテナを用いる場合でも、広範囲に渡りグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能であり、垂直/水平方向の高分解能化を実現するためのアンテナ配置について説明する。
【０２３６】
実施の形態１と同様、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２の各々は、水平方向及び垂直方向において不等間隔に配置される。
【０２３７】
また、本実施の形態に係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、水平方向（サブアレーアンテナが構成される方向）において、ＮＴＶ本の送信アンテナ１０６の素子間隔と、ＮＲＶ本の受信アンテナ２０２の素子間隔との間で、素子間隔の差が水平方向の素子間隔の基本単位ｄHとなる組み合わせが１つ以上含まれるように配置される。また、水平方向の素子間隔の基本単位ｄHは１λ未満（例えば０．５λ）に設定する。すなわち、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、以下の式（以下、条件Ａ−３と呼ぶ）を満たす配置が少なくとも一つ含まれるように配置される。
【０２３８】
＜条件Ａ−３＞
|(送信アンテナ106の水平方向の素子間隔)-(受信アンテナ202の水平方向の素子間隔)|
＝ dH ≒0.5λ  <  1λ
【０２３９】
また、本バリエーションに係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では、実施の形態１で説明した制約条件のうち、Ａ−１以外のＡ−２、Ｂ−１、Ｂ−２を満たすものとする。
【０２４０】
こうすることで、レーダ装置１０は、水平方向のサブアレーアンテナ構成においても、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大することができ、仮想受信アレーを用いることで、少ないアンテナ数による角度分解能の向上を可能とし、小型化、低コスト化を図ることができる。
【０２４１】
（実施の形態２のバリエーション３）
本バリエーションでは、垂直方向及び水平方向の双方においてアレー素子をサブアレー化する場合について説明する。図１８は、垂直方向及び水平方向の双方のレーダ検知範囲を狭くでき、垂直方向／水平方向の最小素子間隔が２ｄＶ、２ｄＨである場合、２素子×２素子のサブアレー化したアンテナ素子を図１７Ａに適用した一例である。図１８では、アレー素子を垂直方向及び水平方向にスタック配置してサブアレー化することにより、垂直方向及び水平方向の指向性を狭め、不要な方向への輻射を低減し、アレー素子利得を向上することができる。
【０２４２】
ただし、レーダ装置１０は、アレー素子を垂直方向及び水平方向にスタック配置することで、アレー素子のサイズが１波長以上に増加するため、アレーアンテナの配置上の制約が生じる。すなわち、レーダ装置１０は、アレー配置の垂直方向及び水平方向の最小素子間隔が所定値以上となる制約を受ける。
【０２４３】
そこで、本バリエーションでは、垂直方向及び水平方向の双方においてサブアレーアンテナを用いる場合でも、広範囲に渡りグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定が可能であり、垂直/水平方向の高分解能化を実現するためのアンテナ配置について説明する。
【０２４４】
実施の形態１と同様、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２の各々は、水平方向及び垂直方向において不等間隔に配置される。
【０２４５】
本実施の形態に係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、垂直方向において、ＮＴＶ本の送信アンテナ１０６の素子間隔と、ＮＲＶ本の受信アンテナ２０２の素子間隔との間で、素子間隔の差が垂直方向の素子間隔の基本単位ｄＶとなる組み合わせが１つ以上含まれるように配置される。また、垂直方向の素子間隔の基本単位ｄＶは１λ未満（例えば０．５λ）に設定する。すなわち、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、垂直方向において、以下の式（条件Ｂ−３）を満たす配置が少なくとも一つ含まれるように配置される。
【０２４６】
＜条件Ｂ−３＞
|(送信アンテナ106の垂直方向の素子間隔)-(受信アンテナ202の垂直方向の素子間隔)|
＝ dＶ ≒0.5λ  <  1λ
【０２４７】
また、本実施の形態に係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、水平方向において、ＮＴＶ本の送信アンテナ１０６の素子間隔と、ＮＲＶ本の受信アンテナ２０２の素子間隔との間で、素子間隔の差が水平方向の素子間隔の基本単位ｄHとなる組み合わせが１つ以上含まれるように配置される。また、水平方向の素子間隔の基本単位ｄHは１λ未満（例えば０．５λ）に設定する。すなわち、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２は、水平方向において、以下の式（条件Ａ−３）を満たす配置が少なくとも一つ含まれるように配置される。
【０２４８】
＜条件Ａ−３＞
|(送信アンテナ106の水平方向の素子間隔)-(受信アンテナ202の水平方向の素子間隔)|
＝dH≒0.5λ  <  1λ
【０２４９】
また、本バリエーションに係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では、実施の形態１で説明した制約条件のうち、Ａ−１、Ｂ−１以外のＡ−２、Ｂ−２を満たすものとする。
【０２５０】
一例として、図１７Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１７Ｂは、図１７Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２５１】
ここでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２５２】
図１７Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4は、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置し（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#2を基点に、垂直上方向に更に１つのアンテナを配置する。
【０２５３】
図１７Ｂは、図１７Ａに示すアンテナ配置によって構成される仮想受信アレーの配置を示す。図１７Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０２５４】
（１）水平方向
図１７Ａにおいて水平方向に素子間隔５ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#4と、水平方向に素子間隔４ｄＨ、２ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、図１７Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔４ｄＨ、ｄＨ、ｄＨ、３ｄＨ、２ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図１７Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#4, VA#9, VA#8, VA#12）。
【０２５５】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#5, VA#4, VA#9, VA#8, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 4 dH, 5 dH, 6 dH, 9 dH, 11 dH]となる。
【０２５６】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における素子間隔が基本単位ｄＨである８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２５７】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを２倍した素子間隔２ｄＨを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２５８】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が７ｄＨ＝３．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１１°となる。また、レーダ装置１０は、素子間隔２ｄＨを含む１０素子の直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１１ｄＶ＝５．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２５９】
このように、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、図１７Ａにおいて、|(Tx#1及びTx#4の水平方向の素子間隔５ｄＶ)-(Rx#1及びRx#2の水平方向素子間隔４ｄＶ)|＝ｄＨ≒0.5λ  <  1λの条件Ａ−３を満たす。これにより、図１７Ｂでは、仮想受信アレーの水平方向の配置において、１λ以下の素子間隔（≒０．５λ）が１つ以上含まれる（図１７Ｂに示すVA#5及びVA#4の素子間隔、VA#4及びVA#9の素子間隔、）。図１７Ａを用いたレーダ装置１０は、水平方向における基本単位ｄＶを素子間隔とする複数素子の直線アレーと仮想的にみなして、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２６０】
（２）垂直方向
図１７Ａにおいて、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、４ｄＶによって配置された３つの送信アンテナTx#1，Tx#2，Tx#3と、垂直方向に素子間隔５ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#2, Rx#4との垂直位置関係から、図１７Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔４ｄＶ、ｄＶ、ｄＶ、３ｄＶ、２ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図１７Ｂに示す破線で囲まれた、VA#7, VA#6, VA#15, VA#5, VA#14, VA#13）。
【０２６１】
VA#7の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#7, VA#6, VA#15, VA#5, VA#14, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 4 dV, 5 dV, 6 dV, 9 dV, 11 dV]となる。
【０２６２】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能を有する到来方向推定ができる。
【０２６３】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における基本単位ｄＶを２倍した素子間隔２ｄＶを含む１０素子の直線アレーと仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２６４】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が７ｄＶ＝３．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１１°となる。また、レーダ装置は、素子間隔２ｄＶを含む１０素子の直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１１ｄＶ＝５．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２６５】
このように、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、図１７Ａにおいて、|(Tx#2及びTx#3の垂直方向の素子間隔４ｄＶ)-(Rx#2及びRx#4の垂直方向素子間隔５ｄＶ)|＝ dV≒0.5λ  <  1λの条件Ｂ−３を満たす。これにより、図１７Ｂでは、仮想受信アレーの垂直方向の配置において、１λ以下の素子間隔（≒０．５λ）が１つ以上含まれる（図１７Ｂに示すVA#6及びVA#15の素子間隔、VA#15及びVA#5の素子間隔、）。図１７Ａを用いたレーダ装置１０は、垂直方向における基本単位ｄＶを素子間隔とする複数素子の直線アレーを有すると仮想的にみなすことができるため、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２６６】
このため、レーダ装置１０は、垂直方向及び水平方向の双方がサブアレーアンテナ構成の場合でも、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大することができ、仮想受信アレーを用いることで、少ないアンテナ数による角度分解能の向上を可能とし、レーダ装置１０の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０２６７】
（実施の形態２のバリエーション４）
バリエーション３で説明したＭＩＭＯレーダにおけるアンテナ配置は、垂直方向及び水平方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の垂直方向のサイズが２ｄＶより小さく、かつ、水平方向のサイズが２ｄＨより小さければ適用可能である。
【０２６８】
一方で、レーダ装置１０は、垂直方向／水平方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の垂直方向／水平方向のサイズが２ｄＶ、２ｄＨより大きく、例えば、図１９に示すように垂直方向及び水平方向に３つのアンテナ素子をスタック配置してサブアレー化したアンテナ素子を用いる場合、以下に説明するアンテナ配置を用いればよい。以下では、垂直方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の垂直方向のサイズが３ｄＶより小さく、水平方向にスタック配置してサブアレー化されたアレー素子の水平方向のサイズが３ｄＨより小さければ適用可能であるアンテナ配置例について説明する。
【０２６９】
図２０Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図２０Ｂは、図２０Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２７０】
ここでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２７１】
図２０Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4は、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを、垂直方向の素子間隔よりも狭い間隔によって、配置したパターンであり（Ｌ字を−１８０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの右端である受信アンテナRx#3を基点に垂直上方向に更に１つのアンテナを、水平方向の素子間隔よりも狭い間隔によって、配置する（Ｌ字を−９０°回転）。
【０２７２】
図２０Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図２０Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０２７３】
（１）水平方向
図２０Ａにおいて水平方向に素子間隔３ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#4と、水平方向に素子間隔４ｄＨ、５ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、条件Ａ−３を満たし、図２０Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔３ｄＨ、ｄＨ、３ｄＨ、２ｄＨ、３ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図２０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#5, VA#8, VA#9, VA#12）。
【０２７４】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#4, VA#5, VA#8, VA#9, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 3 dH, 4 dH, 7 dH, 9 dH, 12 dH]となる。
【０２７５】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における素子間隔が基本単位ｄＨである１０素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能を有する到来方向推定ができる。
【０２７６】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを３倍した素子間隔３ｄＨを含む１１素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１１素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする１０素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２７７】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする１０素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が９ｄＨ＝４．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約９°となり、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。また、レーダ装置１０は、素子間隔３ｄＨを含む１１素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１２ｄＶ＝６λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２７８】
（２）垂直方向
図２０Ａにおいて、垂直方向に素子間隔４ｄＶ、５ｄＶによって配置された３つの送信アンテナTx#1，Tx#2，Tx#3と、垂直方向に素子間隔３ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#3, Rx#4との垂直位置関係から、条件Ｂ−３を満たし、図２０Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔３ｄＶ、２ｄＶ、３ｄＶ、ｄＶ、３ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図２０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#11, VA#15, VA#10, VA#14, VA#9, VA#13）。
【０２７９】
VA#11の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#11, VA#15, VA#10, VA#14, VA#9, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 3 dV, 5 dV, 8 dV, 9 dV, 12 dV]となる。
【０２８０】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである１０素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２８１】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における基本単位ｄＶを３倍した素子間隔３ｄＶを含む１１素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１１素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする１０素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２８２】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする１０素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が９ｄＶ＝４．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約９°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。また、レーダ装置１０は、素子間隔３ｄＶを含む１１素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１２ｄＶ＝６λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２８３】
（実施の形態２のバリエーション５）
実施の形態２において、水平方向又は垂直方向の何れか一方の角度分解能として１０°程度の高い分解能が必要でない場合、送信アンテナ１０６の素子数又は受信アンテナ２０２の素子数を３素子としてもよい。
【０２８４】
以下では、一例として、垂直方向の角度分解能として高い分解能が要求されない場合に、送信アンテナ１０６の素子数を３素子とし、受信アンテナ２０２の素子数を４素子とする場合について説明する。
【０２８５】
また、アレー素子を垂直及び水平方向にスタック配置することで、アレー素子のサイズが縦横１波長（１λ）以上になる場合のMIMOアレー配置を用いる。
【０２８６】
図２１Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図２１Ｂは、図２１Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２８７】
図２１Ａにおいて、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。図２１Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#3は、垂直方向に配置した２つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを、垂直方向の素子間隔よりも広い間隔によって、配置したパターンであり（Ｌ字を＋９０°回転）、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#2を基点に、垂直上方向に更に１つのアンテナを、水平方向の素子間隔よりも狭い間隔によって配置する（Ｔ字を１８０°回転）。
【０２８８】
また、本バリエーションに係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では、実施の形態１で説明した制約条件のうち、Ａ−１、Ｂ−１以外の、Ａ−２、Ｂ−２を満たすものとする。
【０２８９】
図２１Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図２１Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０２９０】
（１）水平方向
図２１Ａにおいて水平方向に素子間隔５ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#3と、水平方向に素子間隔４ｄＨ、２ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から、条件Ａ−３を満たし、図２１Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔４ｄＨ、ｄＨ、ｄＨ、３ｄＨ、２ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図２１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#3, VA#7, VA#6, VA#9）。
【０２９１】
VA#1の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#1, VA#4, VA#3, VA#7, VA#6, VA#9）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 4 dH, 5 dH, 6 dH, 9 dH, 11 dH]となる。
【０２９２】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における素子間隔が基本単位ｄＨである８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２９３】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを２倍した素子間隔２ｄＨを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２９４】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が７ｄＨ＝３．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１１°となる。また、素子間隔２ｄＨを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１１ｄＶ＝５．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０２９５】
（２）垂直方向
図２１Ａにおいて、垂直方向に素子間隔２ｄＶによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#2と、垂直方向に素子間隔３ｄＶによって配置された２つの受信アンテナRx#2, Rx#4との垂直位置関係から、条件Ｂ−３を満たし、図２１Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、ｄＶ、２ｄＶによって直線上に配置された４素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図２１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#5, VA#4, VA#11, VA#10）。
【０２９６】
VA#5の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する４素子（VA#5, VA#4, VA#11, VA#10）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4）は、（y1,y2, y3, y4）＝ [0, 2 dV, 3 dV, 5 dV]となる。
【０２９７】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から４の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 5}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、４素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAのうち、{1, 2, 3}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における基本単位ｄＶを素子間隔とする４素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０２９８】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 5}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における基本単位ｄＶを２倍した素子間隔２ｄＶを含む５素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、５素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする４素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０２９９】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、素子間隔２ｄＶを含む５素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が５ｄＶ＝２．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１６°となる。
【０３００】
（実施の形態２のバリエーション６）
実施の形態２において、受信アンテナ２０２の素子数として５素子以上用いるレーダ装置１０では、送信アンテナ１０６の素子数を３素子としてもよい。又は、送信アンテナ１０６の素子数として５素子以上用いるレーダ装置１０では、受信アンテナ２０２の素子数を３素子としてもよい。
【０３０１】
以下では、一例として、送信アンテナ１０６の素子数を３素子とし、受信アンテナ２０２の素子数を５素子とするレーダ装置１０について説明する。
【０３０２】
また、アレー素子を垂直及び水平方向にスタック配置することで、アレー素子のサイズが縦横１波長（１λ）程度になるMIMOアレー配置を用いて説明する。
【０３０３】
図２２Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図２２Ｂは、図２２Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０３０４】
図２２Ａにおいて、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、５個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#5で表す。図２２Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#3は、垂直方向に配置した３つのアンテナのうちの上端である送信アンテナTx#1を基点に、水平右方向に更に１つのアンテナを配置したパターンである（Ｌ字を＋９０°回転）、
受信アンテナRx#1〜Rx#5は、水平方向に配置した３つのアンテナのうちの中央である受信アンテナRx#3を基点に垂直上下方向にそれぞれ１つのアンテナを配置する（十字型）。なお、受信アンテナRx#1〜Rx#5の配置は十字配置に限定されるものではなく、Ｌ字配置でも、Ｔ字配置でもよい（例えば、後述する図２４Ａ〜図２４Ｆを参照）。
【０３０５】
また、本バリエーションに係る送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置では、実施の形態１で説明した制約条件のうち、Ａ−１、Ｂ−１以外のＡ−２、Ｂ−２を満たすものとする。
【０３０６】
図２２Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図２２Ｂに示す仮想受信アレーの配置は以下のような特徴を有する。
【０３０７】
（１）水平方向
図２２Ａにおいて水平方向に素子間隔５ｄＨによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#3と、水平方向に素子間隔４ｄＨ、２ｄＨによって配置された３つの受信アンテナRx#2, Rx#3, Rx#4との水平位置関係から、条件Ａ−３を満たし、図２２Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔４ｄＨ、ｄＨ、ｄＨ、３ｄＨ、２ｄＨによって直線上に配置された６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む（図２２Ｂに示す破線で囲まれた、VA#4, VA#7, VA#6, VA#10, VA#9, VA#12）。
【０３０８】
VA#4の水平位置を基準とする場合、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを構成する６素子（VA#4, VA#7, VA#6, VA#10, VA#9, VA#12）の各々の水平座標（x1,x2, x3, x4, x5, x6）は、（x1,x2, x3, x4, x5, x6）= [0, 4 dH, 5 dH, 6 dH, 9 dH, 11 dH]となる。
【０３０９】
ここで、水平方向仮想直線アレーアンテナHLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|xA - xB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dHとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の水平方向仮想直線アレーアンテナHLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０３１０】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dHとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、水平方向における基本単位ｄＨを２倍した素子間隔２ｄＨを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、角度分解能を向上させることができる。
【０３１１】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＨ＝０．５λでは、水平方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＨを素子間隔とする８素子を含む等間隔直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が７ｄＨ＝３．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１１°となる。またレーダ装置１０は、素子間隔２ｄＨを含む１０素子の直線アレーと仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１１ｄＶ＝５．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０３１２】
（２）垂直方向
図２２Ａにおいて、垂直方向に素子間隔５ｄＶによって配置された２つの送信アンテナTx#1，Tx#2と、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、４ｄＶによって配置された３つの受信アンテナRx#1, Rx#3, Rx#5との垂直位置関係から、条件Ｂ−３を満たし、図２２Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向に素子間隔２ｄＶ、３ｄＶ、ｄＶ、ｄＶ、４ｄＶによって直線上に配置された６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む（図２２Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#8, VA#1, VA#14, VA#7, VA#13）。
【０３１３】
VA#2の垂直位置を基準とする場合、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを構成する６素子（VA#2, VA#8, VA#1, VA#14, VA#7, VA#13）の各々の垂直座標（y1,y2, y3, y4, y5, y6）は、（y1,y2, y3, y4, y5, y6）＝ [0, 2 dV, 5 dV, 6 dV, 7 dV, 11 dV]となる。
【０３１４】
ここで、垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAに含まれる任意の異なる２つの素子の素子間隔|yA - yB|（ただし、A,Bは各々１から６の整数値をとり、A≠Bである）は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dＶとなる。すなわち、レーダ装置１０は、６素子の垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAのうち、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向における素子間隔が基本単位ｄＶである８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなすことができ、高い角度分解能による到来方向推定ができる。
【０３１５】
なお、レーダ装置１０は、{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11}×dＶとなる素子間隔の組み合わせを用いることによって、垂直方向において基本単位ｄＶと基本単位ｄＶを２倍した素子間隔２ｄＶとを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして、到来方向推定を行ってもよい。この場合、１０素子の直線アレーを有するとみなしたレーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーと比較して、空間的なサイドローブが若干上昇するが、開口長が更に拡大するため、メインビームが鋭くなり、角度分解能を向上させることができる。
【０３１６】
例えば、レーダ装置１０は、ｄＶ＝０．５λでは、垂直方向±90°の範囲の広範囲に渡ってグレーティングローブの発生を抑えた到来方向推定ができる。また、レーダ装置１０は、基本単位ｄＶを素子間隔とする８素子の等間隔直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が７ｄＶ＝３．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約１１°となる。また、レーダ装置１０は、素子間隔２ｄＶを含む１０素子の直線アレーを有すると仮想的にみなして到来方向推定を行う場合、アレー開口長が１１ｄＶ＝５．５λとなるため、ビーム幅ＢＷが約７°となり、ＢＷ＝１０°以下の高い角度分解能を実現できる。
【０３１７】
以上、本開示の一態様に係る実施の形態について説明した。
【０３１８】
なお、上記実施の形態、及び、各バリエーションに係る動作を適宜組み合わせて実施してもよい。
【０３１９】
［他の実施の形態］
（１）送信アンテナ１０６を４素子、受信アンテナ２０２を４素子としたレーダ装置１０のアンテナ配置は、図７Ａ、図９Ａ、図１３Ａ、図１５Ａ〜図２０Ａに示すアンテナ配置に限らない。
【０３２０】
例えば、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の各々の配置をＬ字型又はＴ字型の何れかとした配置の組み合わせでもよい。これによって、上記実施の形態と同様に、仮想受信アレーの垂直方向／水平方向によって構成される開口面を最大化する効果を得ることができる。また、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の各々の配置をＬ字型又はＴ字型を上下反転させた配置、左右反転させた配置としてもよい。
【０３２１】
図２３Ａ〜図２３Ｆは、水平方向に２素子、垂直方向に３素子を構成する４素子の送信アンテナ１０６として等価の効果を得られるアンテナ配置の一例を示す。図２３Ａ〜図２３Ｆに示すように、Ｌ字型配置（図２３Ｃ）、Ｌ字を上下反転した配置（図２３Ａ）、Ｌ字を180°回転した配置（図２３Ｄ）、Ｌ字を左右反転した配置（図２３Ｆ）、Ｔ字を＋90°回転した配置（図２３Ｅ）、Ｔ字を−90°回転した配置（図２３Ｂ）としてもよい。
【０３２２】
また、送信アンテナ１０６の素子数は４素子に限定されない。また、図２３Ａ〜図２３Ｆに示す送信アンテナ１０６において、垂直方向の直線上に並ぶ３素子の素子間隔α、βを入れ替えても同様な効果が得られる。すなわち、素子＃１と素子＃２の素子間隔αdV及び素子＃２と素子＃３の素子間隔βdVを、素子＃１と素子＃２の素子間隔βdV及び素子＃２と素子＃３の素子間隔αdVに入れ替えても同様な効果が得られる。
【０３２３】
図２４Ａ〜図２４Ｆは、水平方向に３素子、垂直方向に２素子を構成する４素子の受信アンテナ２０２として等価の効果を得られるアンテナ配置の一例を示す。図２４Ａ〜図２４Ｆに示すように、Ｌ字型配置（図２４Ｂ）、Ｌ字型を左右反転した配置（図２４Ｃ）、Ｌ字型を上下反転した配置（図２４Ｅ）、Ｌ字を180°回転した配置（図２４Ｆ）、Ｔ字型配置（図２４Ｄ）、Ｔ字型を上下反転した配置（図２４Ａ）としてもよい。
【０３２４】
また、受信アンテナ２０２の素子数は４素子に限定されない。また、図２４Ａ〜図２４Ｆに示す受信アンテナ２０２において、水平方向の直線上に並ぶ３素子の素子間隔α、βを入れ替えても同様な効果が得られる。すなわち、素子＃１と素子＃２の素子間隔αdH及び素子＃２と素子＃３の素子間隔βdHを、素子＃１と素子＃２の素子間隔βdH及び素子＃２と素子＃３の素子間隔αdHに入れ替えても同様な効果が得られる。
【０３２５】
送信アンテナ１０６の配置を図２３Ａ〜図２３Ｆの何れかの配置とし、受信アンテナ２０２の配置を図２４Ａ〜図２４Ｆの何れかの配置としたレーダ装置１０は、それぞれにおいて、上記実施の形態と同様の効果が得られる。また、送信アンテナ１０６の配置を図２４Ａ〜図２４Ｆに示す受信アンテナ２０２の何れかの配置とし、受信アンテナ２０２の配置を図２３Ａ〜図２３Ｆに示す送信アンテナ１０６の何れかの配置としたレーダ装置１０でも、それぞれにおいて、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【０３２６】
（２）上記実施の形態では、符号化パルスレーダを用いる場合について説明したが、本開示は、チャープ（Chirp）パルスレーダのような周波数変調したパルス波を用いたレーダ方式についても適用可能である。
【０３２７】
（３）図３に示すレーダ装置１０において、レーダ送信部１００及びレーダ受信部２００は、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。
【０３２８】
（４）レーダ装置１０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリを有する。この場合、上記した各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。但し、レーダ装置１０のハードウェア構成は、かかる例に限定されない。例えば、レーダ装置１０の各機能部は、集積回路であるＩＣ（Integrated Circuit）として実現されてもよい。各機能部は、個別に１チップ化されてもよいし、その一部または全部を含むように１チップ化されてもよい。
【０３２９】
（５）上記実施の形態では、方位推定部２１４は、水平方向の方向推定処理として、任意の異なる２つの素子の水平方向の素子間隔を基に、水平方向仮想直線アレーアンテナＨＬＡを構成して方向推定処理を行った。更に、方位推定部２１４は、垂直方向の方向推定処理として、任意の異なる２つの素子の垂直方向の素子間隔を基に、垂直方向仮想直線アレーアンテナＶＬＡを構成して方向推定処理を行った。
【０３３０】
しかし、上記の方向推定処理に限定されず、水平及び垂直方向の素子間隔を基に仮想的に面配置したアレーアンテナ（以下、仮想面配置アレーアンテナと呼ぶ）を構成して２次元方向推定処理を行ってもよい。
【０３３１】
図２５は、方向推定部の他の構成を示す図である。
【０３３２】
以下、図２５に示す方向推定部２５０を用いて、動作の説明を行う。
【０３３３】
図２５に示す方向推定部２５０は、上記実施の形態と同様に、Na個のアンテナ系統処理部２０１の各々において処理を施して得られた仮想受信アレー相関ベクトルｈ（k, fs, w）を入力とし、方向ベクトル記憶部２５１、相関ベクトル生成部２５２、及び評価関数演算部２５３を含む。
【０３３４】
図２６は、方向推定部２５０の動作説明に用いる３次元座標系を示す図である。まず、図２６では、原点Ｏを基準とした物標ＰＴの位置ベクトルをｒＰＴと定義する。
【０３３５】
物標ＰＴの位置ベクトルｒＰＴをＸＺ平面に射影した射影点をＰＴ’とした場合、方位角θは直線Ｏ-ＰＴ’とＺ軸とのなす角と定義する（物標ＰＴのＸ座標が正の場合、θ＞０とする）。仰角φは、物標ＰＴ、原点Ｏ、及び射影点ＰＴ’を含む平面内での、物標ＰＴ、原点Ｏ、及び射影点ＰＴ’を結ぶ線の角度とする定義する（物標ＰＴのＹ座標が正の場合、φ＞０とする）。なお、以下では、ＸＹ平面内に送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２を配置する場合を一例に説明を行う。
【０３３６】
原点Ｏを基準とした、仮想受信アレーにおける第nva番目の素子の位置ベクトルをSnvaと表記する。ここで、nva=1,…, Ｎｔ×Ｎａである。
【０３３７】
ここで、仮想受信アレーにおける第１番目の素子の位置ベクトルS１は、第１番目の受信アンテナ２０２−１の物理的な位置と原点Ｏとの位置関係を基に決定する。その他の位置位置ベクトルS２,…,Snvaは、仮想受信アレーにおける第１番目の素子の位置ベクトルS１を基準に、ＸＹ平面内に存在する送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の素子間隔から決定される仮想受信アレーの相対的な配置を保持した状態で決定する。なお、原点Ｏを第１番目の受信アンテナ２０２−１の物理的な位置と一致させても良い。
【０３３８】
レーダ受信部２００が遠方界に存在する物標ＰＴからの反射波を受信する場合、仮想受信アレーの第１番目の素子での受信信号を基準とした、第２番目の素子での受信信号間の位相差ｄ(ｒＰＴ,2,1)は式（１５）で示される。ここで、<ｘ,ｙ>はベクトルｘ及びベクトルｙの内積演算子である。
【数１７】
0006755121.tif 000018
【０３３９】
また、式（１６）に、仮想受信アレーの第１番目の素子の位置ベクトルを基準とした、第２番目の素子の位置ベクトルを、素子間ベクトルD(2,1)として表す。
【数１８】
0006755121.tif 000019
【０３４０】
同様に、レーダ受信部２００が遠方界に存在する物標ＰＴからの反射波を受信する場合、仮想受信アレーの第nva（ｒ)番目の素子での受信信号を基準とした、第nva（ｔ)番目の素子での受信信号との位相差ｄ(ｒＰＴ, nva（ｔ),nva（ｒ))は式（１７）で示される。ここで、nva（ｒ)＝1,…, Ｎｔ×Ｎａ、nva（ｔ)＝1,…, Ｎｔ×Ｎａである。
【数１９】
0006755121.tif 000020
【０３４１】
また、式（１８）に、仮想受信アレーの第nva（ｒ)番目の素子の位置ベクトルを基準とした、第nva（ｔ)番目の素子の位置ベクトルを、素子間ベクトルD(nva（ｔ),nva（ｒ))として表す。
【数２０】
0006755121.tif 000021
【０３４２】
式（１７）及び式（１８）に示すように、仮想受信アレーの第nva（ｒ)番目の素子での受信信号を基準とした、第nva（ｔ)番目の素子での受信信号との位相差ｄ(ｒＰＴ, nva（ｔ),nva（ｒ))は遠方界に存在する物標ＰＴの方向を示す単位ベクトル（ｒＰＴ/|ｒＰＴ|）、および素子間ベクトルD(nva（ｔ),nva（ｒ))に依存する。
【０３４３】
また、仮想受信アレーが同一平面内に存在する場合、素子間ベクトルD(nva（ｔ),nva（ｒ))は同一平面上に存在する。方向推定部２５０は、このような素子間ベクトルの全て、あるいは一部を用いて、素子間ベクトルが示す位置に仮想的に素子が存在するものとして、仮想面配置アレーアンテナを構成し、２次元における方向推定処理を行う。
【０３４４】
なお、仮想的な素子の配置が重複する場合、予めそのうちの一つの素子を固定的に選択する。あるいは、重複する全てあるいは一部の仮想的な素子での受信信号を用いて加算平均処理を施してもよい。
【０３４５】
以下、Ｎｑ個の素子間ベクトル群を用いて、仮想面配置アレーアンテナを構成した場合における、ビームフォーマ法を用いた２次元における方向推定処理について説明を行う。
【０３４６】
ここで、仮想面配置アレーアンテナを構成する第nq番目の素子間ベクトルD(nva(nq)(t),nva(nq)（ｒ))と表す。ここで、ｎｑ＝１,…,Ｎｑである。
【０３４７】
相関ベクトル生成部２５２は、仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）の各要素であるh1（k, fs, w）,…,hNa×Nr（k, fs, w）を用いて、式（１９）に示す仮想面配置アレーアンテナ相関ベクトルhＶＡ（k, fs, w）を生成する。
【数２１】
0006755121.tif 000022
【０３４８】
方向ベクトル記憶部２５１は、式（２０）で示される仮想面配置アレー方向ベクトルａＶＡ（θu, φv）を記憶する。
【数２２】
0006755121.tif 000023
【０３４９】
仮想受信アレーがＸＹ平面内に存在する場合、物標ＰＴの方向を示す単位ベクトル（ｒＰＴ/|ｒＰＴ|）と方位角θ及び仰角φとの関係を式（２１）に示す。このため、評価関数演算部２５３は、垂直方向及び水平方向の２次元空間プロファイルを算出する各角度方向θu,φvに対し、式（２１）を用いてｒＰＴ/|ｒＰＴ|を算出する。
【数２３】
0006755121.tif 000024
【０３５０】
評価関数演算部２５３は、仮想面配置アレーアンテナ相関ベクトル及び仮想面配置アレー方向ベクトルを用いて水平及び垂直方向の２次元方向推定処理を行う。
【０３５１】
ビームフォーマ法を用いた２次元における方向推定処理は、仮想面配置アレーアンテナ相関ベクトルhＶＡ（k, fs, w）及び仮想面配置アレー方向ベクトルａＶＡ（θu, φv）を用いて、式（２２）で示される２次元における方向推定評価関数を用いて垂直方向及び水平方向の２次元空間プロファイルを算出し、２次元空間プロファイルの最大値あるいは極大値となる方位角及び仰角方向を到来方向推定値とする。
【数２４】
0006755121.tif 000025
【０３５２】
なお、レーダ受信部２００は、ビームフォーマ法以外にも、仮想面配置アレーアンテナ相関ベクトルhＶＡ（k, fs, w）及び仮想面配置アレー方向ベクトルａＶＡ（θu, φv）を用いて、Ｃａｐｏｎ法やＭＵＳＩＣ法などの高分解能到来方向推定アルゴリズムを適用することで、演算量は増加するが、さらに角度分解能を高めることができる。
【０３５３】
図２７は、図９Ａのアンテナ配置及び、図９Ｂの仮想受信アレーの配置を用いて構成した仮想面配置アレーアンテナを示す図である。具体的に、図２７は、図９Ｂに示す１６（＝Ｎｔ×Ｎａ）素子の仮想受信アレーを基に、１６通りの素子間ベクトルD(nva（ｔ),１)、D(nva（ｔ),２)、…、D(nva（ｔ),１６)が示す各位置に仮想的に素子が存在するものとして仮想面配置アレーアンテナを構成したものである。nva（ｔ)＝1,…, １６（＝Ｎｔ×Ｎａ）であるため、１６通りの素子間ベクトルD(nva（ｔ),１)、D(nva（ｔ),２)、…、D(nva（ｔ),１６)が示す各位置に重複がなければ仮想的な素子は２５６（＝１６×１６）素子となるが、図２７では、位置の重複を含むため１６９素子から構成される。従って、Ｎｑ＝１６９の素子間ベクトル群を用いて仮想面配置アレーアンテナは構成される。なお、ＤＨ＝０．６波長、ＤＶ＝０．６８波長を用いた。
【０３５４】
ここで、図２８Ａは、素子間ベクトルD(nva（ｔ),１)が示す位置に仮想的に配置した素子を示す図である。また、図２８Ｂは、素子間ベクトルD(nva（ｔ),２)が示す位置に仮想的に配置した素子を示す図である。ここで、nva（ｔ)＝1,…, １６（＝Ｎｔ×Ｎａ）である。つまり、図２８Ａは、図９Ｂにおける素子VA#1を基準とした、素子VA#1、…、素子VA#16との素子間ベクトルが示す各位置に仮想的に素子が配置されおり、図２８Ｂは、図９Ｂにおける素子VA#2を基準とした、素子VA#1、…、素子VA#16との素子間ベクトルが示す各位置に仮想的に素子が配置されている。
【０３５５】
また、図２８Ａ、図２８Ｂと同様に、素子間ベクトルD(nva（ｔ),３)、…、D(nva（ｔ),１６) が示す各位置に仮想的に素子が配置され、全ての素子間ベクトルD(nva（ｔ),１)、D(nva（ｔ),２)、…、D(nva（ｔ),１６)が示す各位置に仮想的に配置された全素子を仮想面配置アレーアンテナとして図２７に示す。ここで、仮想的な素子には重複したものが含まれるが、予めそのうちの一つの素子を固定的に選択して処理を行った。
【０３５６】
図２７に示す仮想面配置アレーアンテナを用いることで、レーダ受信部２００は、仮想的に素子数を増大することができ、２次元における方向推定処理で算出される２次元空間プロファイルにおけるグレーティングローブ及びサイドローブレベルを低減する効果が得られる。
【０３５７】
図２９Ａは、図９Ｂに示す仮想受信アレーを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ａにおいて計算機シミュレーションした結果を示す図である。図２９Ｂは、図９Ｂに示す仮想受信アレーを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ｂにおいて計算機シミュレーションした結果を示す図である。図２９Ｃは図２７に示した仮想面配置アレーアンテナを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ａにおいて計算機シミュレーション結果を示す図である。図２９Ｄは図２７に示した仮想面配置アレーアンテナを用いて、２次元における方向推定処理を条件Ｂにおいて計算機シミュレーション結果を示す図である。
【０３５８】
図２９Ａ、図２９Ｃにおいて、条件Ａは、２つの異なる方向（θ、φ）＝（１５°、５°）、（１５°、−５°）から物標が等しい受信電力レベルで到来した場合のビームフォーマ法による２次元空間プロファイルをヒートマップ表示した。ヒートマップの右端に示す数値はデシベル(ｄＢ)値を表す。
【０３５９】
また、図２９Ｂ、図２９Ｄにおいて、条件Ｂは、２つの異なる方向（θ、φ）＝（―２０°、０°）、（―１０°、０°）から物標が等しい受信電力レベルで到来した場合のビームフォーマ法による２次元空間プロファイルをヒートマップ表示した。ヒートマップの右端に示す数値はデシベル(ｄＢ)値を表す。
【０３６０】
計算機シミュレーション結果から、図２９Ｃ、図２９Ｄは、図２９Ａ、図２９Ｂよりも、ヒートマップ表示の領域が少ない、つまり、図２９Ｃ及び図２９Ｄでは、仮想面配置アレーアンテナを用いることで、仮想的に素子数を増大することができ、２次元方向推定処理で算出される２次元空間プロファイルにおけるグレーティングローブ及びサイドローブレベルを低減する効果が得られることがわかる。
【０３６１】
なお、方向推定部２５０は、仮想面配置アレーアンテナを用いて２次元空間プロファイルを算出するため、方向推定部２１４と比較して、演算処理量が増大するが、ビームフォーマ法を用いる場合、２次元ＦＦＴ処理を用いることで演算量を削減することも可能である。
【０３６２】
以上、図面を参照しながら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。
【０３６３】
上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する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も実現することも可能である。
【０３６４】
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路である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。
【０３６５】
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を用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル  プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
【０３６６】
さらには、半導体技術の進歩又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を集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０３６７】
＜本開示のまとめ＞
本開示のレーダ装置は、所定の送信周期にてレーダ信号を複数の送信アンテナのそれぞれから送信するレーダ送信部と、前記複数のレーダ信号がターゲットにおいて反射された複数の反射波信号を複数の受信アンテナを用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記複数の送信アンテナは、第１の方向に配置されるＮｔ１個の送信アンテナと、前記第１の方向と直交する第２の方向に配置されるＮｔ２個の送信アンテナと、を含み、前記複数の受信アンテナは、前記第１の方向に配置されるＮａ１個の受信アンテナと、前記第２の方向に配置されるＮａ２個の受信アンテナと、を含み、前記第１の方向において、前記Ｎｔ１個の送信アンテナ間の各素子間隔、及び、前記Ｎａ１個の受信アンテナ間の各素子間隔は、それぞれ第１の間隔の整数倍の値であり、全て異なる値であり、前記第２の方向において、前記Ｎｔ２個の送信アンテナ間の各素子間隔、及び、前記Ｎａ２個の受信アンテナ間の各素子間隔は、それぞれ第２の間隔の整数倍の値であり、全て異なる値である構成を採る。
【０３６８】
本開示のレーダ装置において、前記送信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の総和は、前記受信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の最小値よりも小さい、又は、前記受信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の総和は、前記送信アンテナの前記第１の方向におけるアンテナ素子間隔の最小値よりも小さい。
【０３６９】
本開示のレーダ装置において、前記第１の方向において、前記Ｎｔ１個の送信アンテナと前記Ｎａ１個の受信アンテナとでは、アンテナ個数が少ないアンテナの素子間隔の最大値は、アンテナ個数が多いアンテナの素子間隔の最大値よりも大きく、前記第２の方向において、前記Ｎｔ２個の送信アンテナと前記Ｎａ２個の受信アンテナとでは、アンテナ個数が少ないアンテナの素子間隔の最大値は、アンテナ個数が多いアンテナの素子間隔の最大値よりも大きい。
【０３７０】
本開示のレーダ装置において、前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーを用いて受信した信号として、受信処理し、前記仮想受信アレーにおいて、前記第１の方向に配置されるＮｔ１×Ｎａ１個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第１の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第１所定値倍までの全てを含む。
【０３７１】
本開示のレーダ装置において、前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーを用いて受信した信号として、受信処理し、前記仮想受信アレーにおいて、前記第２の方向に配置されるＮｔ２×Ｎａ２個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第２の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第２所定値倍までの全てを含む。
【０３７２】
本開示のレーダ装置において、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの少なくとも一方のアンテナは複数のサブアレー素子で構成され、前記少なくとも一方のアンテナの前記第１の方向の各アンテナのサイズが１波長以上の場合、前記Ｎｔ１個の送信アンテナの各素子間隔と前記Ｎａ１個の受信アンテナの各素子間隔との間で、各素子間隔の差が１波長未満となる組み合わせが少なくとも１つ含まれ、前記少なくとも一方のアンテナの前記第２の方向の各アンテナのサイズが１波長以上の大きい場合、前記Ｎｔ２個の送信アンテナの各素子間隔と前記Ｎａ２個の受信アンテナの各素子間隔との間で、素子間隔の差が１波長未満となる組み合わせが少なくとも１つ含まれる。
【０３７３】
本開示のレーダ装置において、前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーの全ての素子における素子間ベクトルが示す位置に仮想的に配置された仮想面配置アレーアンテナを用いて受信した信号として、受信処理し、前記仮想受信アレーにおいて、前記第１の方向に配置されるＮｔ１×Ｎａ１個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第１の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第１所定値倍までの全てを含む。
【０３７４】
本開示のレーダ装置において、前記レーダ受信部は、前記複数の反射波信号を、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナによって構成される仮想受信アレーの全ての素子における素子間ベクトルが示す位置に仮想的に配置された仮想面配置アレーアンテナを用いて受信した信号として、受信処理し、前記仮想受信アレーにおいて、前記第２の方向に配置されるＮｔ２×Ｎａ２個の仮想アンテナ素子のうちの任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔の各々は、前記第２の間隔の１以上の整数倍であり、複数の前記任意の２つの仮想アンテナ素子の素子間隔は、１倍から第２所定値倍までの全てを含む。
【０３７５】
本開示のレーダ装置において、前記複数の送信アンテナは、Ｎｔ１×Ｎｔ２が最大となるように配置され、前記複数の受信アンテナは、Ｎａ１×Ｎａ２が最大となるように配置される。
【０３７６】
本開示のレーダ装置において、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナは、Ｌ字型、Ｔ字型又は十字型に配置される。
【産業上の利用可能性】
【０３７７】
本開示は、広角範囲を検知するレーダ装置として好適である。
【符号の説明】
【０３７８】
１０  レーダ装置
１００  レーダ送信部
２００  レーダ受信部
３００  基準信号生成部
１０１，１０１ａ  レーダ送信信号生成部
１０２  符号生成部
１０３  変調部
１０４  ＬＰＦ
１０５  送信無線部
１０６  送信アンテナ
１１１  符号記憶部
１１２  ＤＡ変換部
２０１  アンテナ系統処理部
２０２  受信アンテナ
２０３  受信無線部
２０４  増幅器
２０５  周波数変換器
２０６  直交検波器
２０７  信号処理部
２０８，２０９  ＡＤ変換部
２１０  分離部
２１１  相関演算部
２１２  加算部
２１３  ドップラー周波数解析部
２１４，２５０  方向推定部
２５１  方向ベクトル記憶部
２５２  相関ベクトル生成部
２５３  評価関数演算部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２３Ｆ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２４Ｅ】
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【図２４Ｆ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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