(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部と、
前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して入力する疑似信号生成部と、
を備え、
前記疑似信号生成部は、
ＯＮとＯＦＦとを切り替える周期を変化させて通信用のクロック信号の周波数を変化させるスイッチを備え、前記クロック信号を源信号として使用して、周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成する
ことを特徴とする受信信号処理装置。
【請求項２】
物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部と、
前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して入力する疑似信号生成部と、
を備え、
前記疑似信号生成部は、
通信用のクロック信号の周波数を変化させる分周回路またはＰＬＬ回路を備える
ことを特徴とする受信信号処理装置。
【請求項３】
前記疑似信号生成部は、
矩形波、三角波、のこぎり波、および正弦波のうち何れか一つの前記疑似信号を生成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の受信信号処理装置。
【請求項４】
前記疑似信号生成部は、
前記クロック信号を増幅する増幅器を備え、前記受信アンテナ毎の信号処理系統で飽和しない振幅の前記疑似信号を生成する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の受信信号処理装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、
入力される信号を増幅する可変利得増幅器
を備え、
前記疑似信号生成部は、
前記可変利得増幅器が利得飽和を起こさない振幅となるように、前記可変利得増幅器の利得に応じて前記疑似信号の振幅を調整する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の受信信号処理装置。
【請求項６】
前記可変利得増幅器は、
前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対振幅誤差値に応じて利得を補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の受信信号処理装置。
【請求項７】
物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記受信アンテナによって受信された前記反射信号とに基づいてビート信号を並行して生成する複数のビート信号生成部と、
前記複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記ビート信号に対してそれぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部と、
前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して出力する疑似信号生成部と、
前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する演算部と、
を備え、
前記疑似信号生成部は、周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成し、
前記演算部は、前記複数種類の周波数の前記疑似信号に対して、前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
前記疑似信号生成部は、
複数の周波数の高調波を含む矩形波を生成し、
前記演算部は、前記複数の周波数の高調波に対して、前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する
ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記演算部によって演算された前記相対位相誤差値を前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記ビート信号の補正値として使用し、補正後の前記ビート信号に基づいて前記物標の検知を行う検知部
を備える
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記疑似信号生成部は、
ＯＮとＯＦＦとを切り替える周期を変化させて通信用のクロック信号の周波数を変化させるスイッチを備え、前記クロック信号を源信号として使用して、周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成する
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記疑似信号生成部は、
前記クロック信号の周波数を変化させる分周回路またはＰＬＬ回路を備える
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記疑似信号生成部は、
前記クロック信号を増幅する増幅器を備え、前記受信アンテナ毎の信号処理系統で飽和しない振幅の前記疑似信号を生成する
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記信号処理部は、
入力される信号を増幅する可変利得増幅器
を備え、
前記疑似信号生成部は、
前記可変利得増幅器が利得飽和を起こさない振幅となるように、前記可変利得増幅器の利得に応じて前記疑似信号の振幅を調整する
ことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記演算部は、
前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対振幅誤差値を演算し、
前記可変利得増幅器は、
前記相対振幅誤差値に応じて利得を補正する
ことを特徴とする請求項１３に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記演算部は、
当該レーダ装置が搭載される車両の走行中に、前記相対位相誤差値を演算する
ことを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１６】
物標によって反射される送信信号の反射信号を複数の受信アンテナによって受信する受信工程と、
前記複数の受信アンテナによって受信された前記反射信号のそれぞれと前記送信信号とを混合して複数のビート信号を生成するビート信号生成工程と、
前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、前記複数のビート信号のそれぞれに対して信号処理を並行して行う複数の信号処理部へ前記信号処理の対象として前記疑似信号を入力する疑似信号生成工程と、
前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する演算工程と、
演算された前記相対位相誤差値を前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記ビート信号の補正値として使用し、補正後の前記ビート信号に基づいて前記物標の検知を行う検知工程と
を含み、
前記疑似信号生成工程は、周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成し、
前記演算工程は、前記複数種類の周波数の前記疑似信号に対して、前記複数の信号処理部によって前記信号処理が行われた前記疑似信号間の相対位相誤差値を演算する
ことを特徴とする物標検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物標によって反射される送信信号の反射信号を一本の受信アンテナによって受信し、送信信号と受信した反射信号とに基づいて、物標までの距離および物標に対する相対速度を検知するレーダ装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、物標からの反射信号を複数本の受信アンテナによって受信し、受信した複数の反射信号を物標の検知に使用することによって、物標の検知精度を向上させたレーダ装置がある。
【０００３】
複数本の受信アンテナを備えるレーダ装置は、各受信アンテナによって受信された反射信号のそれぞれと送信信号とを混合して複数のビート信号を生成し、各ビート信号に所定の信号処理を行った後、アナログのビート信号をデジタルのビート信号へ変換する。そして、レーダ装置は、デジタルのビート信号を高速フーリエ変換し、変換後の信号の周波数を解析することによって、物標までの距離および物標に対する相対速度を検知する。
【０００４】
かかるレーダ装置は、複数のビート信号に対して所定の信号処理を並行して行う複数の信号処理部を備える。各信号処理部は、特性に極力バラツキが生じないように設計されるが、それでもバラツキが生じる場合がある。かかる場合、レーダ装置は、各信号処理部による信号処理後のビート信号間に相対位相誤差が生じて、物標の検知精度が低下する。
【０００５】
このような検知精度の低下を抑制する方法として、例えば、製造工程にてレーダ装置から所定距離だけ離れた位置に物標を設置して物標を検知させる試験を行い、検知データから相対位相誤差値を演算してビート信号の補正値として使用する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１９８０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年のレーダ装置では、検知可能な物標までの距離が拡大したため、限られた製造スペースでは、検知可能な最大距離の位置に物標を設置して試験を行うことが困難となり、遠方に存在する物標の検知精度が低下する場合がある。
【０００８】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一態様に係る受信信号処理装置は、複数の信号処理部と、疑似信号生成部とを備える。複数の信号処理部は、物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ毎に設けられ、前記送信信号と前記反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う。疑似信号生成部は、前記ビート信号を模した疑似信号を生成し、当該疑似信号を前記信号処理の対象として前記複数の信号処理部へ並行して入力するとともに、ＯＮとＯＦＦとを切り替える周期を変化させて通信用のクロック信号の周波数を変化させるスイッチを備え、前記クロック信号を源信号として使用して、周波数の異なる複数種類の前記疑似信号を生成する。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係るレーダ装置を示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態に係る信号処理前後の疑似信号の説明図である。
【図３】図３は、実施形態に係る疑似信号生成部が矩形波の疑似信号を生成した場合の説明図である。
【図４】図４は、実施形態に係るレーダ装置において実行される処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態の変形例１に係るレーダ装置を示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例２に係るレーダ装置を示す説明図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例３に係るレーダ装置を示す説明図である。
【図８】図８は、変形例３に係るレーダ装置の動作を示す説明図である。
【図９】図９は、変形例３に係るレーダ装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する受信信号処理装置、レーダ装置、および物標検知方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
ここでは、車両１００に搭載され、車両１００前方の物標（例えば、他車や歩行者など）を検知するレーダ装置１を例に挙げて説明するが、レーダ装置１は、車両１００以外にも搭載可能である。
【００１４】
図１は、実施形態に係るレーダ装置１を示す説明図である。図１に示すように、レーダ装置１は、送信部２、受信部３、受信信号処理装置４、ＡＤＣ（Analog-digital  converter）５、およびＭＣＵ（Micro  Control  Unit）６を備える。
【００１５】
送信部２は、送信アンテナ２０と送信信号生成部２１とを備える。送信信号生成部２１は、送信信号を生成して送信アンテナ２０から物標の検知エリアへ向けて送信する。送信信号は、例えば、時間とともに周波数が直線的に上昇と降下とを交互に繰り返す三角波変調された信号である。かかる送信部２は、例えば、周波数が数ＧＨｚ程度の送信信号を送信する。また、送信信号生成部２１は、生成した送信信号を受信部３へ出力する。
【００１６】
受信部３は、複数本（ここでは、ｎ本）の受信アンテナ７１〜７ｎを備える。なお、ｎは、３以上の自然数である。受信アンテナ７１〜７ｎは、物標によって反射された送信信号の反射信号を受信するアンテナである。
【００１７】
以下では、受信アンテナ７１〜７ｎ毎の信号処理系統をチャンネルと称し、受信アンテナ７１によって受信される反射信号の信号処理系統を１チャンネル、受信アンテナ７２によって受信される反射信号の信号処理系統を２チャンネルなどのように称することがある。レーダ装置１は、１チャンネル〜ｎチャンネルまでのｎ個のチャンネルを備える。
【００１８】
また、受信部３は、通信部３０と信号生成部３１とを備える。通信部３０は、ＭＣＵ６から受信部３の受信動作に関する制御信号を受信する。信号生成部３１は、チャンネル毎に設けられるｎ個のビート信号生成部３２を備える。各ビート信号生成部３２は、ミキサであり、受信アンテナ７１〜７ｎのうちの対応する１本のアンテナと、送信信号生成部２１と、受信信号処理装置４とに接続される。
【００１９】
各ビート信号生成部３２は、受信アンテナ７１〜７ｎのうちの対応する１本のアンテナから入力される反射信号と、送信信号生成部２１から入力される送信信号とを混合することによって、反射信号と送信信号との周波数差（ビート周波数）を有するビート信号を生成する。そして、各ビート信号生成部３２は、生成したビート信号を受信信号処理装置４へ出力する。
【００２０】
受信信号処理装置４は、通信部４０、増幅部４１、疑似信号生成部４２、および切替部４３を備える。通信部４０は、ＭＣＵ６から受信信号処理装置４の信号処理動作に関する制御信号を受信する。
【００２１】
増幅部４１は、チャンネル毎に設けられるｎ個の信号処理部８を備える。各信号処理部８は、入力される信号に対して、それぞれが並行して所定の信号処理を行い、信号処理後の信号をＡＤＣ５へ出力する。具体的には、各信号処理部８は、直列に接続される可変利得増幅器８１と、フィルタ８２と、増幅器８３とを備える。
【００２２】
可変利得増幅器８１は、入力される信号の振幅によらず、信号処理部８から出力される信号の振幅が予め定められた一定の振幅となるように自動的に利得を調整し、入力される信号を増幅してフィルタ８２へ出力する。
【００２３】
フィルタ８２は、可変利得増幅器８１から入力される信号から不要な周波数成分を除去して増幅器８３へ出力する。増幅器８３は、フィルタ８２から入力される信号を増幅してＡＤＣ５へ出力する。
【００２４】
疑似信号生成部４２は、受信部３によって生成されるビート信号を模した疑似信号を生成し、切替部４３を介して各信号処理部８へ出力する。かかる疑似信号生成部４２を設けたことによる作用効果については、レーダ装置１の全体構成および物標検知動作の説明を行った後に説明する。
【００２５】
切替部４３は、チャンネル毎に、ビート信号生成部３２と信号処理部８との間の接続および切断を切り替える第１スイッチＳａと、疑似信号生成部４２と信号処理部８との間の接続および切断を切り替える第２スイッチＳｂとを備える。
【００２６】
切替部４３は、レーダ装置１によって物標を検知する場合に、ＭＣＵ６から入力される制御信号に従って動作し、各第１スイッチＳａがＯＮとなり、第２スイッチＳｂがＯＦＦとなる。これにより、各ビート信号生成部３２から対応する各信号処理部８へ並行してビート信号が入力される。
【００２７】
また、切替部４３は、後述する誤差演算タイミングになった場合に、各第１スイッチＳａがＯＦＦとなり、各第２スイッチＳｂがＯＮとなる。これにより、疑似信号生成部４２から各信号処理部８へ並行して疑似信号が入力される。ＡＤＣ５は、各信号処理部８から入力されるアナログの信号をデジタルの信号に変換（以下、「ＡＤ変換」と記載する）してＭＣＵ６へ出力する処理部である。
【００２８】
ＭＣＵ６は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、およびＲＡＭ（Random  Access  Memory）を含む。かかるＭＣＵ６は、通信部６０と、ＣＰＵがＲＯＭからプログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域として使用してプログラムを実行することによって機能する制御部６１、検知部６２、および演算部６３を備える。
【００２９】
制御部６１は、レーダ装置１全体の動作を統括制御する処理部である。通信部６０は、制御部６１から入力される制御信号を受信部３や受信信号処理装置４へ出力する。検知部６２は、ＡＤＣ５から入力されるＡＤ変換されたビート信号に基づいて、物標を検知する処理部である。
【００３０】
具体的には、検知部６２は、入力されるビート信号を高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform」と記載する）することによって、時間領域のビート信号を周波数領域のビート信号へ変換する。
【００３１】
前述したように、受信部３によって生成されるビート信号には、反射信号と送信信号との周波数差（ビート周波数）が含まれる。このため、ＦＦＴ後のビート信号にもビート周波数が含まれる。
【００３２】
かかる周波数差（ビート周波数）は、反射信号の周波数がレーダ装置１と物標との相対距離Ｒに応じた時間的遅延ΔＴ、およびレーダ装置１と物標との相対速度Ｖに応じたドップラシフトΔＤの影響を受けて送信信号の周波数に対して変化することで生じる。
【００３３】
検知部６２は、ビート周波数を含むＦＦＴ後のビート信号に対して周波数スペクトラム解析を行うことによって、送信信号および反射信号の周波数上昇区間におけるビート周波数ｆｕと、周波数降下区間におけるビート周波数ｆｄとを取得する。そして、検知部６２は、取得したビート周波数ｆｕ、ｆｄと、下記の式（１）、式（２）から物標までの相対距離Ｒと、物標に対する相対速度Ｖとを算出することによって、物標の検知を行う。
【００３４】
相対距離Ｒ＝Ｃ（ｆｕ＋ｆｄ）／（８ΔＦ・ｆｍ）・・・（１）
相対速度Ｖ＝Ｃ（ｆｕ−ｆｄ）／（４ｆｃ）・・・・・・（２）
ここで、Ｃは、光速、ｆｍは、三角波変調の周波数、ΔＦは、送信信号の周波数変調幅、ｆｃは、送信信号の搬送周波数である。
【００３５】
演算部６３は、各信号処理部８から入力されるビート信号間の相対位相誤差値を演算する処理部である。ここで、演算部６３の動作と合わせて、受信信号処理装置４に疑似信号生成部４２を設けたことによる作用効果について説明する。
【００３６】
レーダ装置１では、各信号処理部８の特性が同一であれば、各信号処理部８へ同一のビート信号が入力された場合に、各信号処理部８から同一位相の増幅されたビート信号が出力される。しかし、各信号処理部８に特性のバラツキがあると、各信号処理部８へ同一のビート信号が入力された場合に、各信号処理部８から出力される増幅されたビート信号間に相対位相誤差が生じる。
【００３７】
かかる相対位相誤差は、レーダ装置１による物標検知精度の低下の原因となる。このため、レーダ装置１は、信号処理部８から入力される増幅されたビート信号間の相対位相誤差を考慮した物標の検知を行う必要がある。
【００３８】
また、かかる相対位相誤差は、レーダ装置１と検知する物標との距離に応じたビート信号の周波数によって異なる。具体的には、相対位相誤差は、物標がレーダ装置１から数ｍ離れた比較的近い位置に存在する場合と、物標がレーダ装置１から１００ｍ程度離れた遠方に存在する場合とでは大きく異なる。なお、レーダ装置１から物標までの距離が例えば、５０ｍ以下であれば、相対位相誤差は、物標までの距離によらずほぼ一定である。
【００３９】
このため、レーダ装置１は、比較的近い位置に物標が存在する場合の相対位相誤差については、製造工程にて、比較的近い位置に設置された物標の検知を行う試験が行われ、試験によって取得された検知データから演算された相対位相誤差値を記憶している。
【００４０】
しかし、物標がレーダ装置１から１００ｍほどの比較的遠方に存在する場合の相対位相誤差については、限られた製造スペースにおいて上記したような試験を行うことが困難であるため、相対位相誤差値を取得することができない。
【００４１】
そこで、レーダ装置１では、受信信号処理装置４は、疑似信号生成部４２を備える。かかる疑似信号生成部４２は、例えば、レーダ装置１から１００ｍ程度離れた遠方に存在する物標によって反射された反射信号が受信された場合に受信部３が生成する数ＭＨｚ程度のビート信号を模した疑似信号を生成する。
【００４２】
そして、レーダ装置１では、所定の誤差演算タイミングになった場合に、制御部６１が切替部４３の各第１スイッチＳａをＯＦＦにし、各第２スイッチＳｂをＯＮにすることによって、疑似信号生成部４２から各信号処理部８へ並行して疑似信号を入力させる。
【００４３】
各信号処理部８は、入力される疑似信号に対して並行して信号処理を行い、信号処理後の疑似信号をＡＤＣ５へ出力する。ここで、図２を参照して、信号処理前後の疑似信号について説明する。図２は、実施形態に係る信号処理前後の疑似信号の説明図である。
【００４４】
図２に示すように、レーダ装置１では、所定の誤差演算タイミングになった場合に、各信号処理部８には、同一の疑似信号Ｓｉｇ１が入力される。このため、当然ながら各信号処理部８へ入力される疑似信号Ｓｉｇ１間には相対位相誤差はない。
【００４５】
そして、各信号処理部８間に特性のバラツキがあると、可変利得増幅器８１によって疑似信号を増幅する段階、フィルタ８２によって疑似信号から不要な周波数成分を除去する段階、増幅器８３によって疑似信号を増幅する段階で疑似信号Ｓｉｇ１に遅延が生じる。
【００４６】
このため、例えば、図２に示すように、１チャンネルの信号処理部８から出力される信号処理後の疑似信号Ｓｉｇ２と、２チャンネルの信号処理部８から出力される信号処理後の疑似信号Ｓｉｇ３との間には、相対位相誤差ｄ１が生じる。
【００４７】
こうして、レーダ装置１では、１００ｍ程度離れた遠方に物標が設けられた状態で物標を検知した場合の状況を再現し、相対位相誤差が生じた信号処理後の疑似信号Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３が各信号処理部８からＡＤＣ５へ入力される。
【００４８】
ＡＤＣ５は、疑似信号Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３をＡＤ変換してＭＣＵ６の演算部６３へ出力する。演算部６３は、入力される疑似信号をＦＦＴすることによって、時間領域の疑似信号を周波数領域の疑似信号へ変換する。
【００４９】
その後、演算部６３は、ビート周波数を含むＦＦＴ後の疑似信号に対して周波数スペクトラム解析を行うことによって、ビート周波数ｆｕ、ｆｄを取得する。そして、検知部６２は、各疑似信号間におけるビート周波数ｆｕ、ｆｄの差分から相対位相誤差値を算出して記憶する。
【００５０】
検知部６２は、１００ｍ程度離れた遠方の物標を検知する場合には、演算部６３によって演算されて記憶された相対位相誤差値を、信号処理部８によって信号処理が行われたビート信号の補正値として使用する。そして、検知部６２は、補正後のビート信号を使用して、上記した式（１）、（２）から遠方の物標の検知を行う。これにより、レーダ装置１は、遠方に存在する物標の検知精度を向上させることができる。
【００５１】
また、検知部６２は、比較的近い位置に存在する物標については、製造工程にて試験によって得られた相対位相誤差値を記憶しているので、この相対位相誤差値を使用してビート信号を補正することにより、正確に物標を検知することができる。
【００５２】
なお、演算部６３は、例えば、車両１００が走行中に、レーダ装置１による信号の送受信ＯＮ／ＯＦＦ周期を利用し、送受信がＯＦＦのタイミングで相対位相誤差値を演算することができる。また、誤差演算タイミングは、ＣＰＵにおけるメモリの使用率が閾値以下となったタイミングであってもよい。演算部６３は、これらのタイミングで相対位相誤差値を演算することによって、ＣＰＵの処理負荷の増大を抑制することができる。
【００５３】
また、演算部６３は、例えば、車両１００の車速が一定の速度になったタイミングで相対位相誤差値を演算することもできる。これにより、演算部６３は、例えば、車両１００が徐行する程度の低速になり、車両１００前方の物標を検知することが不要となった場合に、相対位相誤差値を演算することができる。
【００５４】
また、演算部６３は、例えば、レーダ装置１の稼働時間が閾値を超えたタイミングや、レーダ装置１の周囲の温度が閾値を超えたタイミングで相対位相誤差値を演算することができる。これにより、演算部６３は、経年劣化や周囲温度の変化によって信号処理部８の特性が変化する場合の相対位相誤差値を演算することができる。
【００５５】
なお、図２に示す例では、疑似信号Ｓｉｇ１が正弦波の場合について説明したが、疑似信号生成部４２は、矩形波の疑似信号を生成することもできる。次に、図３を参照して、疑似信号生成部４２が矩形波の疑似信号を生成する場合について説明する。図３は、実施形態に係る疑似信号生成部４２が矩形波の疑似信号を生成した場合の説明図である。
【００５６】
図３に示すように、疑似信号生成部４２は、矩形波の疑似信号Ｓｉｇ４を生成した場合、生成した疑似信号Ｓｉｇ４を信号処理部８へ入力する。信号処理部８は、疑似信号Ｓｉｇ４に対して所定の信号処理を行い、信号処理後の疑似信号Ｓｉｇ４をＡＤＣ５へ出力する。ＡＤＣ５は、疑似信号Ｓｉｇ４をＡＤ変換してＭＣＵ６へ出力する。
【００５７】
ＭＣＵ６は、デジタルに変換された矩形波の疑似信号をＦＦＴすることによって、図３に示すように、疑似信号Ｓｉｇ４の周波数の逓倍の周波数にピークが現れる周波数領域の信号を取得することができる。
【００５８】
これにより、レーダ装置１は、ＡＤＣ５による１回のＡＤ変換によって複数種類の周波数に対応した位相データを取得することができるので、前述した製造工程での試験を行わなくても、近距離用および遠距離用の相対位相誤差値を演算することができる。
【００５９】
次に、図４を参照して、レーダ装置１において実行される処理について説明する。図４は、実施形態に係るレーダ装置１において実行される処理を示すフローチャートである。なお、レーダ装置１では、送信部２から送信信号が送信される毎に、図４に示す処理が実行される。
【００６０】
図４に示すように、送信部２によって送信信号が送信されると、ＭＣＵ６は、所定の誤差演算タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ＭＣＵ６は、誤差演算タイミングであると判定した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、第１スイッチＳａをＯＦＦにし、第２スイッチＳｂをＯＮにすることによって、疑似信号生成部４２から各信号処理部８へ疑似信号を入力させる（ステップＳ１０２）。
【００６１】
信号処理部８は、疑似信号が入力されると、疑似信号に対して所定の信号処理を行い（ステップＳ１０３）、信号処理後の疑似信号をＡＤＣ５へ出力する。ＡＤＣ５は、入力される信号処理後の疑似信号をＡＤ変換して（ステップＳ１０４）、ＭＣＵ６へ出力する。
【００６２】
ＭＣＵ６は、ＡＤ変換後の疑似信号をＦＦＴし（ステップＳ１０５）、ＦＦＴした疑似信号に基づいて、疑似信号間の相対位相誤差値を演算する（ステップＳ１０６）。そして、ＭＣＵ６は、演算した相対位相誤差値を記憶して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００６３】
また、ＭＣＵ６は、誤差演算タイミングでないと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、受信部３によって反射信号を受信させ（ステップＳ１０８）、反射信号と送信信号とを混合させてビート信号を生成させる（ステップＳ１０９）。そして、ＭＣＵ６は、第１スイッチＳａをＯＮにし、第２スイッチＳｂをＯＦＦにする。これにより、受信部３から信号処理部８へビート信号が入力される。
【００６４】
信号処理部８は、入力されるビート信号に対して所定の信号処理を行い（ステップＳ１１０）、信号処理後のビート信号をＡＤＣ５へ出力する。ＡＤＣ５は、信号処理後のビート信号をＡＤ変換し（ステップＳ１１１）、ＡＤ変換後のビート信号をＭＣＵ６へ出力する。
【００６５】
ＭＣＵ６は、ＡＤ変換後のビート信号をＦＦＴし（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０７で記憶した相対位相誤差値または製造工程において記憶した相対位相誤差値を補正値として使用してビート信号を補正する（ステップＳ１１３）。そして、ＭＣＵ６は、補正後のビート信号に基づいて物標を検知し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。
【００６６】
上述したように、実施形態に係るレーダ装置１は、物標によって反射される送信信号の反射信号を受信する複数の受信アンテナ７１〜７ｎ毎に設けられ、送信信号と反射信号とに基づいて生成されるビート信号に対して、それぞれが並行して信号処理を行う複数の信号処理部８を備える。さらに、レーダ装置１は、ビート信号を模した疑似信号を生成し、疑似信号を信号処理の対象として複数の信号処理部８へ並行して入力する疑似信号生成部４２を備える。
【００６７】
これにより、レーダ装置１は、疑似信号生成部４２によって、例えば、数ＭＨｚの疑似信号を生成させることによって、１００ｍ程度遠方に存在する物標を検知する状況を再現することができる。したがって、レーダ装置１によれば、再現した状況で信号処理された疑似信号間の相対位相誤差値を演算し、演算結果によってビート信号を補正して、補正後のビート信号に基づいて物標を検知することによって、遠方の物標の検知精度を向上させることができる。
【００６８】
また、レーダ装置１では、疑似信号生成部４２が受信部３のビート信号生成部３２の前段に疑似信号を入力しても良いが、ビート信号生成部３２の後段へ疑似信号を入力するため、疑似信号生成部４２を比較的簡易な構成によって実現することができる。
【００６９】
具体的には、疑似信号生成部４２は、疑似信号をビート信号生成部３２の前段に入力する場合、例えば、１００ｍ程度遠方の物標を検知する状況を再現するために、数ＧＨｚの疑似信号に、送信信号が物標に反射したことにより生じる周波数成分を挿入する。
【００７０】
これに対し、疑似信号をビート信号生成部３２の後段に入力すると、疑似信号生成部４２は、数ＭＨｚ程度の疑似信号を生成するだけで済むため、簡易な構成によって実現される。
【００７１】
なお、上述したレーダ装置１は一例であり、種々の変形が可能である。以下、図５〜図９を参照して変形例に係るレーダ装置について説明する。図５は、実施形態の変形例１に係るレーダ装置１ａを示す説明図であり、図６は、実施形態の変形例２に係るレーダ装置１ｂを示す説明図であり、図７は、実施形態の変形例３に係るレーダ装置１ｃを示す説明図である。
【００７２】
また、図８および図９は、変形例３に係るレーダ装置１ｃの動作を示す説明図である。なお、以下では、図１に示すレーダ装置１の構成要素と同一の構成要素については、図１に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００７３】
図１では、図示を省略したが、図５に示すように、ＭＣＵ６の通信部６０は、通信用のクロック（以下、「ＣＬＫ６４」と記載する）を備える。そして、図５に示す変形例１に係るレーダ装置１ａは、ＣＬＫ６４が発生するクロック信号が疑似信号生成部４２ａに入力される点が図１に示すレーダ装置１とは異なる。
【００７４】
かかるレーダ装置１ａでは、疑似信号生成部４２ａが通信用のクロック信号を源信号として使用して疑似信号を生成し、信号処理部８へ入力する。このように、疑似信号生成部４２ａは、レーダ装置１ａ内部で使用されている既存のクロック信号を使用して疑似信号を生成するので、より簡易な構成によって疑似信号を生成することができる。
【００７５】
また、クロック信号は、矩形波である。このため、疑似信号生成部４２ａは、図３に示したような矩形波の疑似信号Ｓｉｇ４を生成することができる。したがって、レーダ装置１ａによれば、演算部６３は、１回のＡＤ変換によって、複数種類の周波数に対応した位相データを取得することができるので、製造工程での試験を行わなくても、近距離用および遠距離用の相対位相誤差値を演算することができる。
【００７６】
また、疑似信号生成部４２ａは、クロック信号を増幅する増幅器９１を備える。増幅器９１は、例えば、受信信号処理装置４ａが備えるフィルタ８２用の基準バイアス電圧といった定電圧を変動させることにより、各チャンネルで飽和しない振幅の疑似信号を生成する。これにより、疑似信号生成部４２ａは、クロック信号の振幅が微小な場合であっても、相対位相誤差の演算に適した振幅の疑似信号を生成することができる。
【００７７】
また、疑似信号生成部４２ａは、ＣＬＫ６４と増幅器９１との間の接続および切断を切り替えるスイッチ９２を備える。疑似信号生成部４２ａは、制御部６１から入力される制御信号に基づいて、スイッチ９２のＯＮとＯＦＦとを切り替える周期を変化させることによって、クロック信号の周波数を変化させることができる。これにより、疑似信号生成部４２ａは、複数種類の疑似信号を生成することも可能である。
【００７８】
次に、図６に示すように、変形例２に係るレーダ装置１ｂは、受信信号処理装置４ｂの疑似信号生成部４２ｂが備える増幅器９１とスイッチ９２との間に分周回路９３を備える点が、図５に示すレーダ装置１ａとは異なる。
【００７９】
これにより、疑似信号生成部４２ｂは、クロック信号の周波数が非常に高い場合であっても、分周回路９３によってクロック信号を分周して周波数を変化させることにより、クロック信号よりも周波数の低い疑似信号を生成することができる。
【００８０】
なお、分周回路９３に代えてＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）回路を設ける場合には、疑似信号生成部４２ｂは、クロック信号よりも周波数の高い疑似信号を生成することができる。
【００８１】
次に、図７に示すように、変形例３に係るレーダ装置１ｃは、受信信号処理装置４ｃの疑似信号生成部４２ｃが制御部６１と接続されている点が図１に示すレーダ装置１とは異なる。レーダ装置１ｃでは、疑似信号生成部４２ｃが制御部６１から入力される制御信号に従い、信号処理部８の利得に応じて生成する疑似信号の振幅を調整する。
【００８２】
例えば、図８に示すように、可変利得増幅器８１の利得が大きく、信号処理部８の出力電圧範囲ｄ２が比較的広い場合、疑似信号生成部４２ｃは、出力電圧範囲ｄ２に収まる信号Ｓｉｇ６が信号処理部８から出力されるように振幅を増大した疑似信号Ｓｉｇ５を生成する。
【００８３】
一方、図９に示すように、可変利得増幅器８１の利得が小さく、信号処理部８の出力電圧範囲ｄ３が比較的狭い場合、疑似信号生成部４２ｃは、出力電圧範囲ｄ３に収まる信号Ｓｉｇ８が信号処理部８から出力されるように振幅を低減した疑似信号Ｓｉｇ７を生成する。これにより、レーダ装置１ｃは、各チャンネルにおいて処理される信号が飽和することを防止することができる。
【００８４】
なお、実施形態に係るレーダ装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは、信号処理部８へ疑似信号を入力して疑似信号間の相対振幅誤差値を演算する構成をさらに備えてもよい。かかる構成の場合、レーダ装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは、演算によって取得した疑似信号間の相対振幅誤差値を使用してビート信号の振幅を補正し、位相および振幅が補正されたビート信号に基づいて物標の検知を行う。これにより、レーダ装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは、物標の検知精度をさらに向上させることができる。
【００８５】
また、レーダ装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは、疑似信号間の相対振幅誤差値を演算する構成を備える場合、信号処理が行われたビート信号の振幅を補正しても良いが、可変利得増幅器８１の利得を補正する構成であってもよい。
【００８６】
かかる構成の場合、可変利得増幅器８１は、複数の信号処理部８によって信号処理が行われた疑似信号間の相対振幅誤差値に応じて利得を補正する。これにより、レーダ装置１、１ａ、１ｂ、１ｃでは、各可変利得増幅器８１が均一な振幅のビート信号を出力することができるので、物標の検知精度をさらに向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態では、疑似信号が矩形波または正弦波の場合を例に挙げて説明したが、疑似信号生成部４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、矩形波、三角波、のこぎり波、および正弦波のうち何れか一つを生成する構成であってもよい。
【００８８】
なお、疑似信号生成部４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、クロック信号を源信号として使用して三角波、のこぎり波、正弦波の疑似信号を生成する場合、クロック信号の波形を加工することによって疑似信号を生成する。
【符号の説明】
【００８９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  レーダ装置
２  送信部
２０  送信アンテナ
２１  送信信号生成部
３  受信部
３０  通信部
３１  信号生成部
３２  ビート信号生成部
７１〜７ｎ  受信アンテナ
４，４ａ，４ｂ，４ｃ  受信信号処理装置
４０  通信部
４１  増幅部
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  疑似信号生成部
８  信号処理部
４３  切替部
８１  可変利得増幅器
８２  フィルタ
８３  増幅器
Ｓａ  第１スイッチ
Ｓｂ  第２スイッチ
５  ＡＤＣ
６  ＭＣＵ
６０  通信部
６１  制御部
６２  検知部
６３  演算部
６４  ＣＬＫ
９１  増幅器
９２  スイッチ
９３  分周回路
１００  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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