(57)【要約】【課題】  ＵＷＢ技術による複数の送信系または複数の受信系を用いて、移動体が目標とするターゲットの方位を検出する方位検出装置および方法に関し、ターゲットの方位の検出結果の変動を抑制し、ターゲットの方位を高精度にて検出することを目的とする。【解決手段】  所定のデータを変調した送信信号をターゲットに送信する送信系１と、ターゲットから反射された信号を受信して複数の受信信号を生成する複数の受信系2a,2b と、複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行いターゲットの存在を判定し、複数の受信信号の位相の差に基づきターゲットの方位を検出する方位検出部３と、送信系から複数の受信系へ直接送信された信号のみが受信される条件で、送信系から複数の受信系へ直接送信された信号と基準値を比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算する位相変動量演算部４と、当該位相の変動量に基づき位相の差を補正する位相差補正部５とを備える。【選択図】      図１
2005331466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のデータを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信する少なくとも一つの送信系と、
前記検出対象のターゲットから反射された信号を受信して復調し、前記所定のデータを含む複数の受信信号を生成する複数の受信系と、
該複数の受信系からそれぞれ出力される複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って前記検出対象のターゲットの存在を判定し、前記複数の受信信号の位相の差に基づいて前記検出対象のターゲットの方位を検出する方位検出部とを有する方位検出装置において、
前記検出対象のターゲットから反射されることなく前記送信系から前記複数の受信系へ直接送信された信号が前記複数の受信系により受信される条件の下で、前記送信系から前記複数の受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して前記複数の受信信号の位相の変動量を演算する位相変動量演算部と、
該位相変動量演算部にて演算された前記位相の変動量に基づいて前記位相の差を補正し、補正された前記位相の差を前記方位検出部に供給する位相差補正部とを備えることを特徴とする方位検出装置。
【請求項２】
前記位相変動量演算部にて前記位相の変動量を演算する際に、前記送信系から前記複数の受信系へ直接送信された信号と、検出対象以外の他のターゲットから反射された信号とが互いに分離されて受信されるように、前記方位検出部における距離分解能を設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の方位検出装置。
【請求項３】
前記位相変動量演算部にて前記位相の変動量を演算する際に、前記送信系から前記複数の受信系へ直接送信された信号のみが受信されるように、前記送信系および前記複数の受信系に設けられたアンテナと前記検出対象以外の他のターゲットとの距離を長くするようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の方位検出装置。
【請求項４】
所定のデータを変調して得られる複数の送信信号を検出対象のターゲットに送信する複数の送信系と、
前記検出対象のターゲットから反射された複数の信号を受信して復調し、前記所定のデータを含む複数の受信信号を生成する少なくとも一つの受信系と、
該受信系から出力される複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って前記検出対象のターゲットの存在を判定し、前記複数の受信信号の位相の差に基づいて前記検出対象のターゲットの方位を検出する方位検出部とを有する方位検出装置において、
前記検出対象のターゲットから反射されることなく前記複数の送信系から前記受信系へ直接送信された信号が前記受信系により受信される条件の下で、前記複数の送信系から前記受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して前記位相の変動量を演算する位相変動量演算部と、
該位相変動量演算部にて演算された前記位相の変動量に基づいて前記位相の差を補正し、補正された前記位相の差を前記方位検出部に供給する位相差補正部とを備えることを特徴とする方位検出装置。
【請求項５】
前記位相変動量演算部にて前記位相の変動量を演算する際に、前記複数の送信系から前記受信系へ直接送信された信号と、検出対象以外の他のターゲットから反射された信号とが互いに分離されて受信されるように、前記方位検出部における前記距離分解能を設定するようにしたことを特徴とする請求項４記載の方位検出装置。
【請求項６】
前記位相変動量演算部にて前記位相の変動量を演算する際に、前記複数の送信系から前記受信系へ直接送信された信号のみが受信されるように、前記複数の送信系および前記受信系に設けられたアンテナと前記検出対象以外の他のターゲットとの距離を長くするようにしたことを特徴とする請求項４または５記載の方位検出装置。
【請求項７】
少なくとも一つの送信系にて所定のデータを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信し、
前記検出対象のターゲットから反射された信号を複数の受信系にて受信して復調し、前記所定のデータを含む複数の受信信号を生成し、
該複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って前記検出対象のターゲットの存在を判定し、
前記検出対象のターゲットから反射されることなく前記送信系から前記複数の受信系へ直接送信された信号が前記複数の受信系により受信される条件の下で、前記送信系から前記複数の受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して前記複数の受信信号の位相の変動量を演算し、
演算された前記位相の変動量に基づいて前記位相の差を補正し、補正された前記位相の差に基づいて前記検出対象のターゲットの方位を検出することを特徴とする方位検出方法。
【請求項８】
複数の送信系にて所定のデータを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信し、
前記検出対象のターゲットから反射された複数の信号を少なくとも一つの受信系にて受信して復調し、前記所定のデータを含む複数の受信信号を生成し、
該複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って前記検出対象のターゲットの存在を判定し、
前記検出対象のターゲットから反射されることなく前記複数の送信系から前記受信系へ直接送信された信号が前記受信系により受信される条件の下で、前記複数の送信系から前記受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して前記複数の受信信号の位相の変動量を演算し、
演算された前記位相の変動量に基づいて前記位相の差を補正し、補正された前記位相の差に基づいて前記検出対象のターゲットの方位を検出することを特徴とする方位検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い帯域を有する電波を送受信するＵＷＢ（（ultra wideband）の無線技術による複数の送信系または複数の受信系を用いて、移動体等が目標とするターゲット（物標）の方位を検出するための方位検出装置および方位検出方法に関する。
【０００２】
ここで、「ＵＷＢ」とは、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚといったような広い帯域を使用して、幅がわずかに１ｎｓ程度の複数のパルス波からなる信号（電波）を送受信する無線技術を指していう。このＵＷＢでは、スペクトラム拡散方式を用いてパルス波の時間軸上の位置、波形または位相を変化させることによって送信信号が生成される。また一方で、この送信信号を受信する際には、擬似雑音系列（通常、ＰＮ系列と呼ばれる）の拡散符号を用いて送信信号と受信信号との相関関係を検出することにより、元の信号が復元される。
【背景技術】
【０００３】
一般に、移動体の前方に存在するターゲットの方位または当該ターゲットまでの距離等を検出するために、ＵＷＢの無線技術を利用した複数の送信系または複数の受信系を含むＵＷＢセンサが移動体内に設けられている（送信系および受信系の両方共、複数設ける場合もある）。
【０００４】
特に、移動体が目標とするような静止しているターゲットの方位を検出する場合、従来は、複数のＵＷＢセンサを使用して三角測量を行うことによって当該ターゲットの方位を検出したり、一体化型のＵＷＢセンサ内の複数の送信系または複数の受信系を用いて当該ターゲットに送信信号（送信波）を送信し、当該ターゲットから反射された信号（反射波）を受信して得られる複数の受信信号（受信波）の位相の差を検出することで当該ターゲットの方位を検出したりしている。
【０００５】
図９は、一体化型のＵＷＢセンサを使用した従来の方位検出装置の構成例を示すブロック図である。ただし、ここでは、従来の方位検出装置として、一つの送信系１０と複数の受信系（第１の受信系２０ａおよび第２の受信系２０ｂ）とを有する一体化型のＵＷＢセンサを移動体内に設けることによって構成される方位検出装置９０ａを代表して示す。
【０００６】
図９に示す方位検出装置においては、複数のパルス波からなる符号データＤｃを変調して得られる送信信号（ここでは、送信処理信号Ｓｔ）を検出対象のターゲットＴＧに送信する送信系１０と、ターゲットＴＧから反射された信号を受信して復調し、上記符号データＤｃを含む第１の受信信号および第２の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）をそれぞれ生成する第１の受信系２０ａおよび第２の受信系２０ｂとが設けられている。
【０００７】
さらに、図９の方位検出装置においては、ゴールド（Ｇｏｌｄ）符号等のＰＮ系列の拡散符号を含む符号データＤｃを生成する符合データ発生器７０と、遅延素子を使用して上記符号データＤｃをクロック単位で順次遅延させる遅延回路８０とが設けられている。
【０００８】
さらに、図９の方位検出装置においては、第１の受信系２０ａおよび第２の受信系２０ｂからそれぞれ出力される第１の受信信号および第２の受信信号の位相の差に基づいてターゲットＴＧの方位を検出する方位検出部３０が設けられている。この方位検出部３０では、送信系１０に入力される送信符号（ここでは、遅延回路８０から出力される遅延処理後の符号データＤｄ）と複数の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）との相関関係の有無を検出することによりターゲットＴＧの存在を確認してから、ターゲットＴＧの方位を検出するようになっている。
【０００９】
より詳しく説明すると、図９の方位検出装置における送信系１０は、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続：Code Division Multiple Access ）技術によるスペクトラム拡散方式を用いて複数のパルス波の時間軸上の位置、波形または位相を変化させることにより符号データＤｃを変調する変調部１０−１と、この変調部１０−１にて変調された変調信号Ｓｍの波形整形や増幅等の処理を行う送信処理部１０−２と、この送信処理部１０−２にて処理された送信処理信号Ｓｔを送信波ＷｔとしてターゲットＴＧに送信する送信アンテナ１０−３とを具備している。
【００１０】
また一方で、図９の方位検出装置における第１の受信系２０ａは、ターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒを選択的に受信する第１の受信アンテナ２０ａ−１と、この第１の受信アンテナ２０ａ−１にて受信された第１の受信波Ｓｒ１の波形整形や増幅等の処理を行う第１の受信処理部２０ａ−２と、この第１の受信処理部２０ａ−２にて処理された第１の受信処理信号Ｓｓ１を復調する第１の復調部２０ａ−３とを具備している。ここでは、第１の受信アンテナ２０ａ−１では、ターゲットＴＧから反射されることなく送信系１０から第１の受信系２０ａへ直接送信された直接波Ｗｄを受信することが可能であるが、ターゲットＴＧからの反射波Ｗｒを受信した場合とは経路が異なるので、信号の遅延時間も異なってくる。それゆえに、後述の相関関係検出部３０−１において直接波Ｗｄと反射波Ｗｒとを互いに識別することができる。
【００１１】
さらに、図９の方位検出装置における第２の受信系２０ｂは、ターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒを選択的に受信する第２の受信アンテナ２０ｂ−１と、この第２の受信アンテナ２０ｂ−１にて受信された第２の受信波Ｓｒ２の波形整形や増幅等の処理を行う第２の受信処理部２０ｂ−２と、この第２の受信処理部２０ｂ−２にて処理された第２の受信処理信号Ｓｓ２を復調する第２の復調部２０ｂ−３とを具備している。ここでもまた、第２の受信アンテナ２０ｂ−１では、ターゲットＴＧから反射されることなく送信系１０から第２の受信系２０ｂへ直接送信された直接波Ｗｄを受信することが可能であるが、ターゲットＴＧからの反射波Ｗｒを受信した場合とは経路が異なるので、信号の遅延時間も異なってくる。それゆえに、後述の相関関係検出部３０−１において直接波Ｗｄと反射波Ｗｒとを互いに識別することができる。
【００１２】
また一方で、図９の方位検出装置における方位検出部３０は、遅延回路８０から出力される遅延処理後の符号データＤｄ（すなわち、送信符号）と、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２（すなわち、複数の受信信号）との相関関係を検出する相関関係検出部３０−１と、上記相関関係の検出結果（相関関係検出信号Ｓｃｄ）に応じて検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在するか否かを判定するターゲット判定部３０−２とを具備している。
【００１３】
相関関係検出部３０−１では、符号発生器７０にて生成された符号データＤｃを所定の遅延時間だけ遅延させた符号データＤｄと、第１および第２の受信系２０ａ、２０ｂからそれぞれ出力される第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２との相関処理を距離分解能毎に行うことによって、送信符号と受信信号との相関値を検出するようになっている。ここで、符号データＤｄの遅延時間は、変調部１０−１から入力された送信符号が送信系のパス（経路）を経由してターゲットＴＧから反射された後に、複数の受信系のパスを経由して第１および第２の復調部２０ａ−１、２０ｂ−２から出力されるまでの時間に相当する。上記相関値が予め定められた閾値よりも大きくなったときに、上記の第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２が、検出対象のターゲットＴＧから反射された複数の反射波Ｗｒをそれぞれ復調して得られる複数の受信信号に対応すると判断するようにしている。この時点で、ターゲット判定部３０−２では、検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在すると判定するようにしている。
【００１４】
さらに、方位検出部３０は、検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在すると判定された場合に（すなわち、ターゲット判定信号Ｓｔｄが出力された場合に）、第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差を演算する位相差演算部３０−３を具備している。この位相差演算部３０−３にて演算された第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差が、第１および第２の受信アンテナ２０ａ−１、２０ｂ−１にてそれぞれ受信された第１の受信波Ｓｒ１と第２の受信波Ｓｒ２との位相の差に対応しており、検出対象のターゲットＴＧの方位を示すものであるとみなされる。最終的に、当該ターゲットＴＧの方位検出結果（位相差信号Ｓｐｄ）が位相差演算部３０−３から出力される。
【００１５】
なお、方位検出部３０は、相関関係検出部３０−１による送信符号と受信信号との相関関係の検出結果に基づき、ターゲットＴＧまでの距離や、移動体の相対速度や、ターゲットＴＧに対する逆正接（傾斜角）の値も演算することが可能である。好ましくは、相関関係検出部３０−１、ターゲット判定部３０−２および位相差演算部３０−３を含む方位検出部３０は、コンピュータのＣＰＵ（中央演算処理装置：Central Processing Unit）により構成される。
【００１６】
図９の方位検出装置では、ターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒを複数の受信系（ここでは、第１受信系２０ａおよび第２の受信系２０ｂ）により受信する場合、ターゲットＴＧから第１の受信アンテナ２０ａ−１までの距離と、ターゲットＴＧから第２の受信アンテナ２０ｂ−１までの距離との間に微妙な差が生じてくる。このような距離の差が、第１の受信波Ｓｒ１と第２の受信波Ｓｒ２との位相の差となって現れる。前述のように、第１の受信波Ｓｒ１と第２の受信波Ｓｒ２との位相の差は、第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差に対応しており、ターゲットＴＧの方位を示すものである。それゆえに、第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差を演算することによって、ターゲットＴＧの方位が決定される。
【００１７】
ついで、図９に示したような従来の方位検出装置の問題点について詳しく説明する。
【００１８】
図１０は、部品の遅延量変動により受信信号の遅延量が変動する様子を示す信号流れ図であり、図１１は、２つの受信系を用いて検出した位相が変動する様子を概念的に示す図である。
【００１９】
図９の方位検出装置内の送信系１０、第１の受信系２０ａおよび第２の受信系２０ｂは、通常、多数の電子部品により構成されている。これらの電子部品は、周囲温度や温度や装置内部の電源電圧等の変動により、各々の遅延量（すなわち、遅延時間）も時間的に変動する。
【００２０】
図１０から明らかなように、一つの送信系１０から送信される送信信号は、共用の電子部品からなる同一のパスにより伝送されるので、送信系の電子部品の遅延量の変動は、ターゲットＴＧの方位検出の際に使用される複数の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）の位相の差に影響を与えない。また一方で、方位検出対象のターゲットＴＧとして、通常は、静止しているターゲットＴＧを利用しているので、この静止しているターゲットＴＧからの反射波Ｗｒの遅延量は変動しない。
【００２１】
しかしながら、第１の受信アンテナ２０ａ−１を含む第１の受信系２０ａと、第２のアンテナ２０ｂ−１を含む第２の受信系２０ｂとは、概して別個の電子部品により構成されている。一般的にいって、第１の受信系２０ａ内の電子部品の遅延量の変動量と、第２のアンテナ２０ｂ−１内の電子部品の遅延量の変動量が互いに異なっているので、図１０に示すように、第１の受信系２０ａと第２の受信系２０ｂの遅延量の変動量の差が、複数の受信信号の位相の差を検出する際の変動分となって現れる。
【００２２】
この結果、図１１に示すように、第１の受信系２０ａの第１の受信アンテナ側で検出された第１の受信波Ｓｒ１の角度θ１と、第２の受信系２０ｂの受信アンテナ側で検出された第２の受信波Ｓｒ１の角度θ２とが、それぞれ異なる変動量でもって変動してしまう。これらの角度の差（θ１−θ２）が、受信アンテナを含む共用の電子部品を使用していない部分で発生する遅延量の変動量の差に相当しており、当該遅延量の変動量の差が、複数の受信信号の位相の差の変動量となって現れることになる。ここでは、複数の受信信号の位相の差によってターゲットＴＧの方位を算出するようにしているので、最終的に、方位検出部３０の位相差演算部３０−３にて検出されるターゲットＴＧの方位が変動し、ターゲットＴＧの方位を高精度にて検出することが難しくなるという問題が生じてきた。
【００２３】
ここで、図９に示したような従来の方位検出装置において、複数の受信系の中の受信処理部および復調部を共用とし、第１の受信アンテナおよび第２の受信アンテナのみを別々に設ける構成とすることも考えられる。このような構成では、第１の受信アンテナおよび第２の受信アンテナをスイッチ等により切り替えることによって、ターゲットから反射された反射波Ｗｒを複数の受信系により受信することができる。
【００２４】
しかしながら、上記のような構成でも、受信アンテナの部分が共用の電子部品を使用していないので、方位検出部３０にて最終的に検出されるターゲットの方位が変動して当該ターゲットの方位を高精度で検出することが難しくなるという問題は依然として存在する。
【００２５】
また一方で、従来の方位検出装置の他の例（図示していない）として、複数の送信系（例えば、第１の送信系および第２の送信系）と一つの受信系とを有する一体型のＵＷＢセンサにより構成される方位検出装置を使用する場合でも、結果として、第１の送信系と第２の送信系の遅延量の変動量の差が、一つの受信系にて受信された複数の受信信号の位相の差を検出する際の変動分となって現れる。したがって、このような構成でも、方位検出部にて最終的に検出されるターゲットの方位が変動して当該ターゲットの方位を高精度で検出することが難しくなるという問題は依然として存在する。
【００２６】
ここで、参考のため、従来の方位検出装置に関連した技術内容が記載された２件の特許文献を呈示する。特許文献１では、受信信号間の位相差に基づいて物体の方位を検出するレーダ装置の構成が開示されている。特許文献２では、スペクトラム拡散方式を用いた自動車用衝突防止レーダ装置の構成が開示されている。上記のいずれの特許文献においても、前述のような従来の技術と同様の問題が生ずる。
【００２７】
【特許文献１】特開２００３−２５５０４４号公報
【特許文献２】特開２０００−９８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、移動体等が目標とするターゲットの方位を検出する際の方位の変動を抑制し、当該ターゲットの方位を高精度にて検出することができるような方位検出装置および方位検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記問題点を解決するために、本発明の一態様に係る方位検出装置は、所定のデータ（例えば、ゴールド符号等を含む符号データ）を変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信する少なくとも一つの送信系と、上記検出対象のターゲットから反射された信号を受信して復調し、上記所定のデータを含む複数の受信信号を生成する複数の受信系と、当該複数の受信系からそれぞれ出力される複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って上記検出対象のターゲットの存在を判定し、上記複数の受信信号の位相の差に基づいて上記検出対象のターゲットの方位を検出する方位検出部とを有しており、上記検出対象のターゲットから反射されることなく上記送信系から上記複数の受信系へ直接送信された信号が上記複数の受信系により受信される条件の下で、上記送信系から上記複数の受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して上記複数の受信信号の位相の変動量を演算する位相変動量演算部と、当該位相変動量演算部にて演算された上記位相の変動量に基づいて上記位相の差を補正し、補正された上記位相の差を上記方位検出部に供給する位相差補正部とを備える。
【００３０】
好ましくは、本発明の一態様に係る方位検出装置では、上記位相変動量演算部にて上記位相の変動量を演算する際に、上記送信系から上記複数の受信系へ直接送信された信号と、検出対象以外の他のターゲットから反射された信号とが互いに分離されて受信されるように、上記方位検出部における距離分解能を設定するようにしている。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の一態様に係る方位検出装置では、上記位相変動量演算部にて上記位相の変動量を演算する際に、上記送信系から上記複数の受信系へ直接送信された信号のみが受信されるように、上記送信系および上記複数の受信系に設けられたアンテナと上記検出対象以外の他のターゲットとの距離を長くするようにしている。
【００３２】
また一方で、本発明の他の態様に係る方位検出装置は、所定のデータを変調して得られる複数の送信信号を検出対象のターゲットに送信する複数の送信系と、上記検出対象のターゲットから反射された複数の信号を受信して復調し、上記所定のデータを含む複数の受信信号を生成する少なくとも一つの受信系と、当該受信系から出力される複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って上記検出対象のターゲットの存在を判定し、上記複数の受信信号の位相の差に基づいて上記検出対象のターゲットの方位を検出する方位検出部とを有しており、上記検出対象のターゲットから反射されることなく上記複数の送信系から上記受信系へ直接送信された信号が上記受信系により受信される条件の下で、上記複数の送信系から上記受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して上記位相の変動量を演算する位相変動量演算部と、当該位相変動量演算部にて演算された上記位相の変動量に基づいて上記位相の差を補正し、補正された上記位相の差を上記方位検出部に供給する位相差補正部とを備える。
【００３３】
好ましくは、本発明の他の態様に係る方位検出装置では、上記位相変動量演算部にて上記位相の変動量を演算する際に、上記複数の送信系から上記受信系へ直接送信された信号と、検出対象以外の他のターゲットから反射された信号とが互いに分離されて受信されるように、上記方位検出部における上記距離分解能を設定するようにしている。
【００３４】
さらに、本発明の他の態様に係る方位検出装置では、上記位相変動量演算部にて上記位相の変動量を演算する際に、上記複数の送信系から上記受信系へ直接送信された信号のみが受信されるように、上記複数の送信系および上記受信系に設けられたアンテナと上記検出対象以外の他のターゲットとの距離を長くするようにしている。
【００３５】
また一方で、本発明の第１の方位検出方法は、少なくとも一つの送信系にて所定のデータを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信し、上記検出対象のターゲットから反射された信号を複数の受信系にて受信して復調し、上記所定のデータを含む複数の受信信号を生成し、当該複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って上記検出対象のターゲットの存在を判定し、上記検出対象のターゲットから反射されることなく上記送信系から上記複数の受信系へ直接送信された信号が上記複数の受信系により受信される条件の下で、上記送信系から上記複数の受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して上記複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された上記位相の変動量に基づいて上記位相の差を補正し、補正された上記位相の差に基づいて上記検出対象のターゲットの方位を検出する。
【００３６】
さらに、本発明の第２の方位検出方法は、複数の送信系にて所定のデータを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信し、上記検出対象のターゲットから反射された複数の信号を少なくとも一つの受信系にて受信して復調し、上記所定のデータを含む複数の受信信号を生成し、当該複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って上記検出対象のターゲットの存在を判定し、上記検出対象のターゲットから反射されることなく上記複数の送信系から上記受信系へ直接送信された信号が上記受信系により受信される条件の下で、上記複数の送信系から上記受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して上記複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された上記位相の変動量に基づいて上記位相の差を補正し、補正された上記位相の差に基づいて上記検出対象のターゲットの方位を検出する。
【発明の効果】
【００３７】
要約すれば、本発明では、複数の受信系または複数の送信系を用いて複数の受信信号の位相の差に基づき検出対象のターゲットの方位を検出する場合、当該ターゲットから反射されることなく送信系から受信系へ直接送信された信号（直接波）のみが受信される条件の下で、直接波と基準値とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された位相の変動量に基づいて複数の受信信号の位相の差を正確に補正するようにしている。これによって、受信系や送信系を構成する電子部品の遅延量の変動量の差による方位の変動を大幅に抑制することができるようになり、当該ターゲットの方位を高精度にて検出することが可能になる。
【００３８】
さらに、本発明では、複数の受信信号の位相の変動量を演算する際に、送信系から受信系へ直接送信された信号と、検出対象以外の他のターゲット（例えば、樹脂等の遮蔽物）から反射された信号とが互いに分離されて受信されるように、方位検出部等における距離分解能を設定するようにしている。これによって、受信系や送信系を構成する電子部品の遅延量の変動量の差による複数の受信信号の位相の変動量を把握することが容易に可能になる。
【００３９】
さらに、本発明では、複数の受信信号の位相の変動量を演算する際に、送信系から受信系へ直接送信された信号のみが受信されるように、送信系および複数の受信系に設けられたアンテナと検出対象以外の他のターゲット（例えば、樹脂等の遮蔽物）との距離を長くするようにしている。これによって、受信系や送信系を構成する電子部品の遅延量の変動量の差による複数の受信信号の位相の変動量を把握することが容易に可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付図面（図１〜図８）を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００４１】
図１は、本発明の一実施例に係る方位検出装置の構成を示すブロック図である。ただし、ここでは、一つの送信系１と複数の受信系（第１の受信系２ａおよび第２の受信系２ｂ）とを有する一体化型のＵＷＢセンサを移動体内に設けた方位検出装置９ａの構成を簡略化して示す。この方位検出装置９ａは、後述のように、複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された位相の変動量に基づいて複数の受信信号の位相の差を補正する機能を備えている。なお、これ以降、前述した構成要素と同様のものについては、同一の参照番号を付して表すこととする。
【００４２】
図１の実施例に係る方位検出装置においては、複数のパルス波からなる符号データＤｃを変調して得られる送信信号（ここでは、送信処理信号Ｓｔ）を検出対象のターゲットＴＧに送信する送信系１と、ターゲットＴＧから反射された信号を受信して復調し、上記符号データＤｃを含む第１の受信信号および第２の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）をそれぞれ生成する第１の受信系２ａおよび第２の受信系２ｂとが設けられている。上記の送信系１、第１の受信系２ａおよび第２の受信系２ｂは、前述の従来の送信系１０、第１の受信系２０ａおよび第２の受信系２０ｂ（図９参照）にほぼ対応するものである。
【００４３】
さらに、図１の実施例に係る方位検出装置においては、ゴールド（Ｇｏｌｄ）符号等のＰＮ系列の拡散符号を含む符号データＤｃを生成する符合データ発生器７と、遅延素子を使用して上記符号データＤｃをクロック単位で順次遅延させる遅延回路８とが設けられている。上記の符合データ発生器７および遅延回路８は、前述の従来の符合データ発生器７０および遅延回路８０（図９参照）にほぼ対応するものである。
【００４４】
さらに、図１の実施例に係る方位検出装置においては、第１の受信系２ａおよび第２の受信系２ｂからそれぞれ出力される第１の受信信号および第２の受信信号の位相の差に基づいてターゲットＴＧの方位を検出する方位検出部３が設けられている。この方位検出部３では、送信系１に入力される送信符号（ここでは、遅延回路８から出力される遅延処理後の符号データＤｄ）と複数の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）との相関関係の有無を検出することによりターゲットＴＧの存在を確認してから、ターゲットＴＧの方位を検出するようになっている。
【００４５】
より詳しく説明すると、図１の方位検出装置における送信系１は、ＣＤＭＡ技術によるスペクトラム拡散方式を用いて複数のパルス波の時間軸上の位置、波形または位相を変化させることにより符号データＤｃを変調する変調部１−１と、この変調部１−１にて変調された変調信号Ｓｍの波形整形や増幅等の処理を行う送信処理部１−２と、この送信処理部１−２にて処理された送信処理信号Ｓｔを送信波ＷｔとしてターゲットＴＧに送信する送信アンテナ１−３とを具備している。上記の変調部１−１、送信処理部１−２および送信アンテナ１−３は、前述の従来の変調部１０−１、送信処理部１０−２および送信アンテナ１０−３にほぼ対応するものである。
【００４６】
また一方で、図１の方位検出装置における第１の受信系２ａは、ターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒを選択的に受信する第１の受信アンテナ２ａ−１と、この第１の受信アンテナ２ａ−１にて受信された第１の受信波Ｓｒ１の波形整形や増幅等の処理を行う第１の受信処理部２ａ−２と、この第１の受信処理部２ａ−２にて処理された第１の受信処理信号Ｓｓ１を復調する第１の復調部２ａ−３とを具備している。ここでは、第１の受信アンテナ２ａ−１では、検出対象のターゲットＴＧ（および他のターゲット）から反射されることなく送信系１から第１の受信系２ａへ直接送信される直接波Ｗｄを受信することが可能であるが、ターゲットＴＧからの反射波Ｗｒを受信した場合とは経路が異なるので、信号の遅延時間も異なってくる。それゆえに、後述の相関関係検出部３−１において直接波Ｗｄと反射波Ｗｒとを互いに識別することができる。
【００４７】
さらに、図１の方位検出装置における第２の受信系２ｂは、ターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒを選択的に受信する第２の受信アンテナ２ｂ−１と、この第２の受信アンテナ２ｂ−１にて受信された第２の受信波Ｓｒ２の波形整形や増幅等の処理を行う第２の受信処理部２ｂ−２と、この第２の受信処理部２ｂ−２にて処理された第２の受信処理信号Ｓｓ２を復調する第２の復調部２ｂ−３とを具備している。ここでもまた、第２の受信アンテナ２ｂ−１では、ターゲットＴＧから反射されることなく送信系１から第２の受信系２ｂへ直接送信される直接波Ｗｄを受信することが可能であるが、ターゲットＴＧからの反射波Ｗｒを受信した場合とは経路が異なるので、信号の遅延時間も異なってくる。それゆえに、後述の相関関係検出部３−１において直接波Ｗｄと反射波Ｗｒとを互いに識別することができる。
【００４８】
また一方で、図１の方位検出装置における方位検出部３は、遅延回路８から出力される遅延処理後の符号データＤｄ（すなわち、送信符号）と、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２（すなわち、複数の受信信号）との相関関係を検出する相関関係検出部３−１と、上記相関関係の検出結果（相関関係検出信号Ｓｃｄ）に応じて検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在するか否かを判定するターゲット判定部３−２とを具備している。
【００４９】
相関関係検出部３−１では、符号発生器７にて生成された符号データＤｃを所定の遅延時間だけ遅延させた符号データＤｄと、第１および第２の受信系２ａ、２ｂからそれぞれ出力される第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２との相関処理を距離分解能毎に行うことによって、送信符号と受信信号との相関値を検出するようになっている。ここで、符号データＤｄの遅延時間は、変調部１−１から入力された送信符号が送信系のパスを経由してターゲットＴＧから反射された後に、複数の受信系のパスを経由して第１および第２の復調部２ａ−１、２ｂ−２から出力されるまでに要する時間に相当する。上記相関値が予め定められた閾値よりも大きくなったときに、上記の第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２が、検出対象のターゲットＴＧから反射された複数の反射波Ｗｒをそれぞれ復調して得られる複数の受信信号に対応すると判断するようにしている。この時点で、ターゲット判定部３−２では、検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在すると判定するようにしている。
【００５０】
さらに、方位検出部３は、検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在すると判定された場合に（すなわち、ターゲット判定信号Ｓｔｄが出力された場合に）、第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差を演算する位相差演算部３−３を具備している。この位相差演算部３−３にて演算された第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差が、第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１にてそれぞれ受信された第１の受信波Ｓｒ１と第２の受信波Ｓｒ２との位相の差に対応しており、検出対象のターゲットＴＧの方位を示すものであるとみなされる。最終的に、当該ターゲットＴＧの方位検出結果（位相差信号Ｓｐｄ）が位相差演算部３−３から出力される。
【００５１】
なお、方位検出部３は、相関関係検出部３−１による送信符号と受信信号との相関関係の検出結果に基づき、ターゲットＴＧまでの距離や、移動体の相対速度や、ターゲットＴＧに対する逆正接（傾斜角）の値も演算することが可能である。
【００５２】
さらに、図１の実施例に係る方位検出装置においては、送信系１から複数の受信系（第１の受信系２ａおよび第２の受信系２ｂ）へ直接送信された信号（直接波Ｗｄ）と予め設定された基準値とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算する位相変動量演算部４が設けられている。
【００５３】
この位相変動量演算部４では、送信系１から複数の受信系へ直接送信された直接波Ｗｄが複数の受信系により受信される条件（例えば、送信アンテナまたは受信アンテナとターゲットとの距離が０ｍであるといったように、送信波Ｗｔがターゲットにより反射されることがあり得ない条件）が設定されているときに、直接波Ｗｄを受信して得られる複数の受信信号の位相（ここでは、位相差信号Ｓｐｄにより表示される複数の受信信号の位相）と、予め設定された基準値Ｒｅｆにより表示される基準位相とを比較し、複数の受信信号の位相の変動量を演算する。この基準値Ｒｅｆは、基準値生成部４Ｒから供給されるものであり、装置の出荷試験等を行う際に複数の受信信号の位相の初期状態を予め測定しておくことによって設定され得る。このようにして、複数の受信信号の位相の変動量を正確に把握することができるようになる。
【００５４】
さらに、図１の実施例に係る方位検出装置においては、位相変動量演算部４にて演算された複数の受信信号の位相の変動量（位相差変動量信号Ｓｐｖ）に基づいて当該複数の受信信号の位相の差を補正する位相差補正部５が設けられている。この位相差補正部５では、補正された複数の受信信号の位相の差（位相差補正信号Ｓｐｃ）を方位検出部３の位相差演算部３−３に供給するようにしている。
【００５５】
図１の実施例では、前述の方位検出部３、位相変動量演算部４および位相差補正部５によって、複数の受信系を構成する電子部品の遅延量の変動量の差による方位の検出値の変動を大幅に抑制することができるようになり、検出対象のターゲットの方位を高精度にて検出することが可能になる。
【００５６】
なお、これまでは、複数の受信信号の位相の変動量を算出することによってターゲットの方位の検出値の検出結果の変動を抑制する手法を述べているが、複数の受信信号における遅延量の絶対値の変動量を算出することによって、送信アンテナ（または受信アンテナ）とターゲットとの距離の検出結果の変動を抑制することも可能である。
【００５７】
好ましくは、図１の相関関係検出部３−１、ターゲット判定部３−２および位相差演算部３−３を含む方位検出部３、位相変動量演算部４および位相差補正部５は、コンピュータのＣＰＵにより実現される。
【００５８】
図１の実施例に係る方位検出装置等において、ＣＰＵを動作させることにより本発明の第１の方位検出方法を実行することが容易に可能である。
【００５９】
より具体的には、本発明の第１の方位検出方法は、一つの送信系にて所定の符号データを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信するステップと、検出対象のターゲットから反射された信号を複数の受信系にて受信して復調し、上記所定の符号データを含む複数の受信信号を生成するステップと、複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って検出対象のターゲットの存在を判定するステップと、検出対象のターゲットから反射されることなく一つの送信系から複数の受信系へ直接送信された信号が複数の受信系により受信される条件の下で、一つの送信系から複数の受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算するステップと、演算された複数の受信信号の位相の変動量に基づいて当該複数の受信信号の位相の差を補正し、補正された当該複数の受信信号の位相の差に基づいて検出対象のターゲットの方位を検出するステップとを有する。
【００６０】
図２は、送信符号と受信信号との相関関係を検出する処理を説明するためのタイムチャートであり、図３は、送信アンテナおよび受信アンテナと遮蔽物との配置関係を示す模式図である。
【００６１】
ここでは、図１の実施例に係る方位検出装置において送信符号と受信信号との相関関係を検出するために、ゴールド符号からなる符合データ（すなわち、送信符号）を符号データ発生器７にて生成し、送信系１に供給する場合を想定する。
【００６２】
より詳しく説明すると、符号データ発生器にて生成される符号データは、各々が１０００クロック分のゴールド符号を含む複数のデータパケットにより構成される。図２では、これらの複数のデータパケットをゴールド符号（１）、ゴールド符号（２）、…、ゴールド符号（ｎ）（ｎは２以上の正の整数）のように表している。上記複数のデータパケットからなる符合データは、送信系１に供給されると同時に遅延回路８に供給される。
【００６３】
この遅延回路８は、元の符号データに対してクロック単位で各々のデータパケットを遅延させた符号データを生成する。ただし、第１番目のデータパケット（ゴールド符号（１））の遅延時間は、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍであると設定されたときに、送信符号が送信系１のパスおよび複数の受信系のパスを経由した後に複数の受信信号として第１および第２の復調部２ａ−３、２ｂ−３から出力されるまでに要する時間に設定される。上記の遅延時間は、複数のデータパケットの遅延時間の初期値に対応しており、図２では「０ｍ分の遅延」として表示される。第２番目以降のデータパケットの各々は、送信アンテナとターゲットとの距離の設定値を少しずつ長くするために、１クロック分の時間だけ順次遅延される。この場合、第２番目以降のデータパケットでは、送信アンテナとターゲットとの距離の設定値が１クロック単位で長くなっていく。送信系１のパスと複数の受信系のパスの長さが同じであるとすれば、１クロックの半分の周期に相当する時間で信号（電波）が伝搬する距離が距離分解能になる。
【００６４】
さらに、上記複数のデータパケットからなる送信符号は、送信波Ｗｔとして送信アンテナ１−３から送信され、検出対象のターゲットまたは検出対象以外の他のターゲットから反射された後に、第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１にて受信される。あるいは、上記送信波Ｗｔは、各々のターゲットから反射されることなく送信アンテナ１−３から第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１へ直接送信された後に、第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１にて受信される。
【００６５】
したがって、第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１にて受信された受信波は、各々のターゲットから反射された反射波Ｗｒ、および、送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で直接送信された直接波Ｗｄの両方を含んでいる。反射波Ｗｒの遅延時間は、送信符号（送信信号）が送信系１のパスを経由して伝送された後にターゲットにより反射され、複数の受信系のパスを経由して戻ってくるまでに要する時間のアナログ量の和に相当する。また一方で、直接波Ｗｄは、送信符号が送信系１のパスを経由して伝送された後に、送信アンテナから複数の受信アンテナへ直接送信され、複数の受信系のパスを経由して戻ってくるまでに要する時間のアナログ量の和に相当する。
【００６６】
さらに、相関関係検出部３−１は、遅延回路８にて遅延させた符号データＤｄと、第１および第２の受信系２ａ、２ｂから出力される第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２（第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１にて受信された受信波に対応する）に含まれる符号データとの相関処理を距離分解能毎に行うようにしている。
【００６７】
より具体的には、図２の相関関係検出部３−１の部分で「０ｍ相関値検出」、「０ｍ＋１クロック分の距離からの相関値検出」、「０ｍ＋２クロック分の距離からの相関値検出」、…として表示しているように、符号データ内の複数のデータパケットの各々について、送信符号と受信信号との相関値を順次検出するようにしている。ここで、ある特定の距離に設定されている場合の相関値が予め定められた閾値よりも大きくなった場合、上記の第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２が、ターゲットから反射された複数の反射波Ｗｒをそれぞれ復調して得られる複数の受信信号に対応すると判断するようにしている。この時点で、ターゲット判定部３−２では、ターゲットが移動体の前方に存在すると判定するようにしている。
【００６８】
図１の実施例に係る方位検出装置がＵＷＢセンサとして実際に使用される環境では、図３に示すように、ＵＷＢセンサを保護するために、送信系１の送信アンテナ１−３の前部と第１および第２の受信系２ａ、２ｂの第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１の前部に樹脂等の遮蔽物Ｓが設置されているのが一般的である。この樹脂等の遮蔽物Ｓは、検出対象以外の他のターゲットとして作用する。遮蔽物Ｓからの反射波Ｗｒは、遮蔽物Ｓを透過して（図３の送信波Ｗｔ参照）検出対象のターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒと異なり、様々な位相が重なり合ったものになっている。それゆえに、遮蔽物Ｓからの反射波Ｗｒと、送信アンテナ１から第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１へ直接送信された直接波Ｗｄとを互いに識別することができないおそれが生じてくる。
【００６９】
このような事態に対処するために、本発明の一実施例に係る方位検出装置では、相関関係検出部３−１にて送信符号と複数の受信信号との相関関係を検出する際に、送信アンテナ１−３から第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１へ直接送信された直接波Ｗｄと、遮蔽物Ｓのような検出対象以外の他のターゲットから反射された反射波Ｗｒとが互いに分離されて受信されるように、相関関係検出部３−１における距離分解能を設定するようにしている。より具体的には、送信アンテナおよび複数の受信アンテナと遮蔽物Ｓとの距離が、１クロックの半分の周期に相当する距離分解能の値よりも充分大きな値になるように遮蔽物Ｓを配置している。このようにすれば、送信アンテナとターゲットとの距離の設定値が所定の値に達するまで、直接波Ｗｄに関する相関値のみを確実に検出することができるようになる。
【００７０】
また一方で、本発明の一実施例に係る方位検出装置では、相関関係検出部３−１にて送信符号と複数の受信信号との相関関係を検出する際に、送信アンテナ１−３から第１および第２の受信アンテナ２ａ−１、２ｂ−１へ直接送信された直接波Ｗｄのみが受信されるように、送信アンテナおよび複数の受信アンテナと遮蔽物Ｓとの距離を充分長くするようにしている。例えば、送信アンテナと複数の受信アンテナとの間隔により直接波Ｗｄの伝搬時間が決定されるので、送信アンテナおよび複数の受信アンテナと遮蔽物Ｓとの距離を、送信アンテナと複数の受信アンテナとの間隔よりも充分大きな値に設定すればよい。このようにすれば、送信アンテナとターゲットとの距離の設定値が所定の値に達するまで、直接波Ｗｄに関する相関値のみを確実に検出することができるようになる。
【００７１】
図４は、図１の実施例においてターゲットの方位を検出する処理フローを説明するためのフローチャートである。
【００７２】
前述のように、図１の方位検出部３、位相変動量演算部４および位相差補正部５は、コンピュータのＣＰＵにより実現される。図４では、複数の受信系を用いて複数の受信信号の位相の差に基づき検出対象のターゲットの方位を検出する場合に、一つの送信系から複数の受信系へ直接送信された直接波と予め設定された初期値（基準値）とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された位相の変動量に基づいて複数の受信信号の位相の差を正確に補正するための一連のＣＰＵの動作を詳しく説明する。
【００７３】
まず初めに、ＣＰＵは、送信符号（例えば、遅延回路にて遅延させた符号データＤｄ）と複数の受信信号（例えば、第１および第２の受信系２ａ、２ｂから出力される第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）とを取得することによって、送信符号と複数の受信信号との相関処理を開始する。
【００７４】
つぎに、ステップＳ１０において、送信アンテナとターゲットとの距離を０ｍから所望の距離まで予め定められた間隔で設定し、各々の設定値に対して送信符号と複数の受信信号との相関処理に関するデータを取得する。なお、ステップＳ１０では、予め定められた間隔で距離０ｍから所望の距離までのデータを取得しているが、距離分解能単位でデータを取得することもできる。ここで、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍに設定されている場合、図３に示したような直接波Ｗｄのみを受信するものとする。
【００７５】
さらに、ステップＳ１１において、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍから所望の距離まで、第１の受信系で受信された受信信号と第２の受信系で受信された受信信号との位相の差を演算する。
【００７６】
ここで、ステップＳ１２において、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍに設定されている場合に、複数の受信信号の位相の差を初期値（基準値）として予め算出しておく。この初期値は、出荷試験等で方位検出装置の初期状態の設定を予め行っておくことにより算出される。
【００７７】
さらに、ステップＳ１３において、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍに設定されている場合に、直接波Ｗｄを受信したときの複数の受信信号の位相の差とステップＳ１２で算出された初期値とを比較し、この比較結果に基づいて複数の受信信号の位相の変動量を演算する。
【００７８】
さらに、ステップＳ１４において、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍ以後の値に設定されている場合に、ステップＳ１３で演算された複数の受信信号の位相の変動量に基づき、複数の受信信号の位相の差の演算結果（ステップＳ１１にて演算された結果）を順次補正していく。
【００７９】
最終的に、ステップＳ１５において、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍ以後の値に設定されている場合に、ステップＳ１３で補正された複数の受信信号の位相の差に基づいて検出対象のターゲットの方位を正確に検出する。
【００８０】
移動体等が移動している間、前述のステップＳ１０〜Ｓ１４の動作を繰り返すことによって、検出対象のターゲットの方位の検出結果を更新することが可能である。
【００８１】
図５は、距離分解能を可変にする構成の一例を示すブロック図であり、図６は、距離分解能を可変にする構成の他の例を示すブロック図である。ここでは、図１の実施例に係る方位検出装置内に設けられた符号データ発生器７のクロック源のクロック周波数を変化させて距離分解能を可変にする構成を示す。
【００８２】
図５の構成では、制御電圧可変制御部１７から符号データ発生器７のクロック源へとクロック周波数の可変制御電圧ＶＣｏを供給することによって、当該クロック周波数を変化させるようにしている。この場合、制御電圧可変制御部１７においては、ソフトウェアにより外部コマンドに基づいてクロック周波数の可変制御電圧ＶＣｏが設定されるか、または、スイッチによりクロック周波数の可変制御電圧ＶＣｏが設定される。
【００８３】
また一方で、図６の構成では、符号データ発生器７のクロック源に、高速発振源２７および１／ｎ分周器３７を設けている。この高速発振源２７にて生成された高速周波数の信号ｆｏに対し１／ｎ分周器３７で１／ｎ分周を行うことによって、当該クロック周波数を変化させるようにしている。この場合、１／ｎ分周器３７においては、ソフトウェアにより外部コマンドに基づいて１／ｎ（ｎは任意の正の整数）分周後の信号ｆｃが設定されるか、または、スイッチにより１／ｎ分周後の信号ｆｃが設定される。
【００８４】
前者の図５の構成では、距離分解能を細かく変更することができるが、後者の図６の構成では、あくまでも１／ｎステップ単位で距離分解能が変更されることになる。
【００８５】
図７は、本発明の他の実施例に係る方位検出装置の構成を示すブロック図である。ただし、ここでは、複数の送信系（第１の送信系１ａおよび第２の送信系１ｂ）と一つの受信系とを有する一体化型のＵＷＢセンサを移動体内に設けた方位検出装置９ｂの構成を簡略化して示す。この方位検出装置９ｂは、後述のように、複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された位相の変動量に基づいて複数の受信信号の位相の差を補正する機能を備えている。
【００８６】
図７の実施例に係る方位検出装置においては、複数のパルス波からなる符号データＤｃを変調して得られる第１の送信信号および第２の送信信号（ここでは、第１の送信処理信号Ｓｔ１および第２の送信処理信号Ｓｔ２）を検出対象のターゲットＴＧに送信する第１の送信系１ａおよび第２の送信系１ｂと、ターゲットＴＧから反射された信号を受信して復調し、上記符号データＤｃを含む第１の受信信号および第２の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）を生成する受信系２とが設けられている。
【００８７】
さらに、図７の実施例に係る方位検出装置においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、ゴールド（Ｇｏｌｄ）符号等のＰＮ系列の拡散符号を含む符号データＤｃを生成する符合データ発生器７と、遅延素子を使用して上記符号データＤｃをクロック単位で順次遅延させる遅延回路８とが設けられている。
【００８８】
さらに、図７の実施例に係る方位検出装置においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、受信系２から出力される第１の受信信号および第２の受信信号の位相の差に基づいてターゲットＴＧの方位を検出する方位検出部３が設けられている。この方位検出部３では、第１の送信系１ａおよび第２の送信系１ｂに入力される送信符号（ここでは、遅延回路８から出力される遅延処理後の符号データＤｄ）と複数の受信信号（ここでは、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）との相関関係の有無を検出することによりターゲットＴＧの存在を確認してから、ターゲットＴＧの方位を検出するようになっている。
【００８９】
より詳しく説明すると、図７の方位検出装置における第１の送信系１ａは、ＣＤＭＡ技術によるスペクトラム拡散方式を用いて複数のパルス波の時間軸上の位置、波形または位相を変化させることにより符号データＤｃを変調する第１の変調部１ａ−１と、この第１の変調部１ａ−１にて変調された第１の変調信号Ｓｍ１の波形整形や増幅等の処理を行う第１の送信処理部１ａ−２と、この第１の送信処理部１ａ−２にて処理された第１の送信処理信号Ｓｔ１を送信波ＷｔとしてターゲットＴＧに送信する第１の送信アンテナ１ａ−３とを具備している。
【００９０】
さらに、図７の方位検出装置における第２の送信系１ｂは、ＣＤＭＡ技術によるスペクトラム拡散方式を用いて複数のパルス波の時間軸上の位置、波形または位相を変化させることにより符号データＤｃを変調する第２の変調部１ｂ−１と、この第２の変調部１ｂ−１にて変調された第２の変調信号Ｓｍ２の波形整形や増幅等の処理を行う第２の送信処理部１ｂ−２と、この第２の送信処理部１ｂ−２にて処理された第２の送信処理信号Ｓｔ２を送信波ＷｔとしてターゲットＴＧに送信する第２の送信アンテナ１ｂ−３とを具備している。
【００９１】
また一方で、図７の方位検出装置における受信系２は、ターゲットＴＧから反射された反射波Ｗｒを選択的に受信する受信アンテナ２−１と、この受信アンテナ２−１にて受信された第１の受信波Ｓｒ１および第２の受信波Ｓｒ２の波形整形や増幅等の処理を行う受信処理部２−２と、この受信処理部２−２にて処理された第１の受信処理信号Ｓｓ１および第２の受信処理信号Ｓｓ２を復調する復調部２−３とを具備している。ここでは、受信アンテナ２−１では、検出対象のターゲットＴＧ（および他のターゲット）から反射されることなく第１の送信系１ａおよび第２の送信系１ｂから受信系２へ直接送信される直接波Ｗｄを受信することが可能であるが、ターゲットＴＧからの反射波Ｗｒを受信した場合とは経路が異なるので、信号の遅延時間も異なってくる。それゆえに、後述の相関関係検出部３−１において直接波Ｗｄと反射波Ｗｒとを互いに識別することができる。
【００９２】
また一方で、図７の方位検出装置における方位検出部３は、前述の図１の実施例の場合と同様に、遅延回路８から出力される遅延処理後の符号データＤｄ（すなわち、送信符号）と、第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２（すなわち、複数の受信信号）との相関関係を検出する相関関係検出部３−１と、上記相関関係の検出結果（相関関係検出信号Ｓｃｄ）に応じて検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在するか否かを判定するターゲット判定部３−２とを具備している。
【００９３】
上記の相関関係検出部３−１およびターゲット判定部３−２の構成は、前述の図１の実施例の相関関係検出部およびターゲット判定部の構成と同じなので、ここでは、その再度の説明を省略する。
【００９４】
さらに、方位検出部３は、前述の図１の実施例の場合と同様に、検出対象のターゲットＴＧが移動体の前方に存在すると判定された場合に（すなわち、ターゲット判定信号Ｓｔｄが出力された場合に）、第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差を演算する位相差演算部３−３を具備している。この位相差演算部３−３にて演算された第１の復調信号Ｓｄ１と第２の復調信号Ｓｄ２との位相の差が、受信アンテナ２−１にて受信された第１の受信波Ｓｒ１と第２の受信波Ｓｒ２との位相の差に対応しており、検出対象のターゲットＴＧの方位を示すものであるとみなされる。最終的に、当該ターゲットＴＧの方位検出結果（位相差信号Ｓｐｄ）が位相差演算部３−３から出力される。
【００９５】
さらに、図７の実施例に係る方位検出装置においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、複数の送信系（第１の送信系１ａおよび第２の送信系１ｂ）から受信系２へ直接送信された信号（直接波Ｗｄ）と予め設定された基準値とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算する位相変動量演算部４が設けられている。
【００９６】
この位相変動量演算部４では、複数の送信系から受信系２へ直接送信された直接波Ｗｄが受信系２により受信される条件が設定されているときに、直接波Ｗｄを受信して得られる複数の受信信号の位相（ここでは、位相差信号Ｓｐｄにより表示される複数の受信信号の位相）と、予め設定された基準値Ｒｅｆにより表示される基準位相とを比較し、複数の受信信号の位相の変動量を演算する。この基準値Ｒｅｆは、基準値生成部４Ｒから供給されるものであり、装置の出荷試験等を行う際に複数の受信信号の位相の初期状態を予め測定しておくことによって設定され得る。このようにして、複数の受信信号の位相の変動量を正確に把握することができるようになる。
【００９７】
さらに、図７の実施例に係る方位検出装置においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、位相変動量演算部４にて演算された複数の受信信号の位相の変動量（位相差変動量信号Ｓｐｖ）に基づいて当該複数の受信信号の位相の差を補正する位相差補正部５が設けられている。この位相差補正部５では、補正された複数の受信信号の位相の差（位相差補正信号Ｓｐｃ）を方位検出部３の位相差演算部３−３に供給するようにしている。
【００９８】
図７の実施例においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、方位検出部３、位相変動量演算部４および位相差補正部５によって、複数の送信系を構成する電子部品の遅延量の変動量の差による方位の検出値の変動を大幅に抑制することができるようになり、検出対象のターゲットの方位を高精度にて検出することが可能になる。
【００９９】
好ましくは、図７の相関関係検出部３−１、ターゲット判定部３−２および位相差演算部３−３を含む方位検出部３、位相変動量演算部４、および位相差補正部５は、前述の図１の実施例の場合と同様に、コンピュータのＣＰＵにより実現される。
【０１００】
図７の実施例に係る方位検出装置等において、ＣＰＵを動作させることにより本発明の第２の方位検出方法を実行することが容易に可能である。
【０１０１】
より具体的には、本発明の第２の方位検出方法は、複数の送信系にて所定の符号データを変調して得られる送信信号を検出対象のターゲットに送信するステップと、上記検出対象のターゲットから反射された複数の信号を一つの受信系にて受信して復調し、上記所定のデータを含む複数の受信信号を生成するステップと、当該複数の受信信号の相関処理を距離分解能毎に行って上記検出対象のターゲットの存在を判定するステップと、上記検出対象のターゲットから反射されることなく複数の送信系から一つの受信系へ直接送信された信号が一つの受信系により受信される条件の下で、複数の送信系から一つの受信系へ直接送信された信号と予め設定された基準値とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算するステップと、演算された複数の受信信号の位相の変動量に基づいて当該複数の受信信号の位相の差を補正し、補正された当該複数の受信信号の位相の差に基づいて検出対象のターゲットの方位を検出するステップとを有する。
【０１０２】
図７の実施例に係る方位検出装置においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、相関関係検出部３−１にて送信符号と複数の受信信号との相関関係を検出する際に、第１の送信アンテナ１ａ−３および第２の送信アンテナ１ｂ−３から受信アンテナ２−１へ直接送信された直接波Ｗｄと、遮蔽物Ｓのような検出対象以外の他のターゲットから反射された反射波Ｗｒとが互いに分離されて受信されるように、相関関係検出部３−１における距離分解能を設定するようにしている。より具体的には、複数の送信アンテナおよび受信アンテナと遮蔽物Ｓとの距離が、１クロックの半分の周期に相当する距離分解能の値よりも充分大きな値になるように遮蔽物Ｓを配置している。
【０１０３】
さらに、図７の実施例に係る方位検出装置においても、前述の図１の実施例の場合と同様に、相関関係検出部３−１にて送信符号と複数の受信信号との相関関係を検出する際に、第１の送信アンテナ１ａ−３および第２の送信アンテナ１ｂ−３から受信アンテナ２−１へ直接送信された直接波Ｗｄのみが受信されるように、複数の送信アンテナおよび受信アンテナと遮蔽物Ｓとの距離を充分長くするようにしている。例えば、複数の送信アンテナと受信アンテナとの間隔により直接波Ｗｄの伝搬時間が決定されるので、複数の送信アンテナおよび受信アンテナと遮蔽物Ｓとの距離を、複数の送信アンテナと受信アンテナとの間隔よりも充分大きな値に設定すればよい。
【０１０４】
図８は、図７の実施例においてターゲットの方位を検出する処理フローを説明するためのフローチャートである。
【０１０５】
前述のように、図７の方位検出部３、位相変動量演算部４および位相差補正部５は、コンピュータのＣＰＵにより実現される。図８では、複数の送信系を用いて複数の受信信号の位相の差に基づき検出対象のターゲットの方位を検出する場合に、複数の送信系から一つの受信系へ直接送信された直接波と予め設定された初期値（基準値）とを比較して複数の受信信号の位相の変動量を演算し、演算された位相の変動量に基づいて複数の受信信号の位相の差を正確に補正するための一連のＣＰＵの動作を詳しく説明する。
【０１０６】
まず初めに、ＣＰＵは、送信符号（例えば、遅延回路にて遅延させた符号データＤｄ）と複数の受信信号（例えば、受信系２から出力される第１の復調信号Ｓｄ１および第２の復調信号Ｓｄ２）とを取得することによって、送信符号と複数の受信信号との相関処理を開始する。
【０１０７】
つぎに、ステップＳ２０において、複数の送信アンテナとターゲットとの距離を０ｍから所望の距離まで予め定められた間隔で設定し、各々の設定値に対して送信符号と複数の受信信号との相関処理に関するデータを取得する。なお、ステップＳ２０では、予め定められた間隔で距離０ｍから所望の距離までのデータを取得しているが、距離分解能単位でデータを取得することもできる。ここで、複数の送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍに設定されている場合、図７に示したような直接波Ｗｄのみを受信するものとする。
【０１０８】
さらに、ステップＳ２１において、送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍから所望の距離まで、第１の送信系２ａおよび第２の送信系２ｂにそれぞれ関係する複数の受信信号の位相の差を演算する。
【０１０９】
ここで、ステップＳ２２において、複数の送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍに設定されている場合に、複数の受信信号の位相の差を初期値（基準値）として予め算出しておく。この初期値は、出荷試験等で方位検出装置の初期状態の設定を予め行っておくことにより算出される。
【０１１０】
さらに、ステップＳ２３において、複数の送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍに設定されている場合に、直接波Ｗｄを受信したときの複数の受信信号の位相の差とステップＳ２２で算出された初期値とを比較し、この比較結果に基づいて複数の受信信号の位相の変動量を演算する。
【０１１１】
さらに、ステップＳ２４において、複数の送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍ以後の値に設定されている場合に、ステップＳ２３で演算された複数の受信信号の位相の変動量に基づき、複数の受信信号の位相の差の演算結果（ステップＳ２１にて演算された結果）を順次補正していく。
【０１１２】
最終的に、ステップＳ２５において、複数の送信アンテナとターゲットとの距離が０ｍ以後の値に設定されている場合に、ステップＳ２３で補正された複数の受信信号の位相の差に基づいて検出対象のターゲットの方位を正確に検出する。
【０１１３】
移動体等が移動している間、前述のステップＳ２０〜Ｓ２４の動作を繰り返すことによって、検出対象のターゲットの方位の検出結果を更新することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、ＵＷＢの無線技術による複数の送信系または複数の受信系を用いて、移動体が目標とするターゲットの方位や当該ターゲットまでの距離を高精度で検出するための方位検出装置を搭載した車載用のレーダ装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施例に係る方位検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】送信符号と受信信号との相関関係を検出する処理を説明するためのタイムチャートである。
【図３】送信アンテナおよび受信アンテナと遮蔽物との配置関係を示す模式図である。
【図４】図１の実施例においてターゲットの方位を検出する処理フローを説明するためのフローチャートである。
【図５】距離分解能を可変にする構成の一例を示すブロック図である。
【図６】距離分解能を可変にする構成の他の例を示すブロック図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る方位検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の実施例においてターゲットの方位を検出する処理フローを説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の方位検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】部品の遅延量変動により受信信号の遅延量が変動する様子を示す信号流れ図である。
【図１１】２つの受信系を用いて検出した位相が変動する様子を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１…送信系
１−１…変調部
１−２…送信処理部
１−３…送信アンテナ
１ａ…第１の送信系
１ｂ…第２の送信系
２…受信系
２−１…受信アンテナ
２−２…受信処理部
２−３…復調部
２ａ…第１の受信系
２ｂ…第２の受信系
３…方位検出部
３−１…相関関係検出部
３−２…ターゲット判定部
３−３…位相差演算部
４…位相変動量演算部
５…位相差補正部
７…符号データ発生器
８…遅延回路
９ａ、９ｂ…方位検出装置
１０…送信系
１７…制御電圧可変制御部
２０ａ…第１の受信系
２０ｂ…第２の受信系
２７…高速発振源
３０…方位検出部
３０−１…相関関係検出部
３０−２…ターゲット判定部
３０−３…位相差演算部
３７…１／ｎ分周器
７０…符号データ発生器
８０…遅延回路
９０ａ…方位検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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