(57)【要約】【課題】送信信号の線形性の崩れ自体の変化や送信信号の線形性の製品ごとのバラツキに対して目標の十分な検知性能を確保できるようにする。【解決手段】ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器２０１，２０２と、前記ディジタル電圧値を記憶するメモリ２０３と、前記メモリに記憶された前記ディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部２０７，２０８と、前記測定用信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部２１１，２１２と、前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出して出力する目標信号検出部２１３，２１４と、複数の前記目標ビート周波数に基づいて目標を検知する目標諸元計算部２１６とを備えた移動体のレーダ装置。【選択図】        図１
2005030809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ方式において、
前記ビ−ト信号に含まれる周波数変動分を分離し、
周波数変動分が分離されたビート信号から目標を検知する
ことを特徴とする移動体のレ−ダ方式。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体のレ−ダ方式において、
目標までの距離が比較的大きい場合に、周波数変動分が分離されたビート信号から目標を検知する
ことを特徴とする移動体のレ−ダ方式。
【請求項３】
周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ装置において、
前記ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器と、
前記ディジタル電圧値を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記ディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部と、
前記測定用信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部と、
前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出して出力する目標信号検出部と、
複数の前記目標ビート周波数に基づいて目標を検知する目標諸元計算部と
を備えていることを特徴とする移動体のレ−ダ装置。
【請求項４】
周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレーダ信号処理方法であって、
前記ビート信号を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離のステップと、
前記測定用信号を入力して周波数スペクトルへ変換するステップと、
前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出するステップと、
前記目標ビート周波数から対目標相対距離や対目標相対速度、方位角などを計算して前記目標を検知するステップと
を有していることを特徴とする移動体のレーダ信号処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の移動体のレーダ信号処理方法において、
前記不要周波数成分分離のステップとして、期間Ｔで観測されたビート信号Ｓｂ（ｔ）に対して観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じる処理をすることを特徴とする移動体のレーダ信号処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の移動体のレーダ信号処理方法において、
前記不要周波数成分分離のステップの実施条件を判定するステップを有し、
前記実施条件としてその時点で処理対象である対目標相対距離と予め設定した距離しきい値との大小関係を利用する
ことを特徴とする移動体のレーダ信号処理方法。
【請求項７】
周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ信号処理装置であって、
前記ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器と、
前記ディジタル電圧値を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記ディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部と、
前記測定用信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部と、
前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出して出力する目標信号検出部と、
複数の前記目標ビート周波数に基づいて目標を検知する目標諸元計算部と
を備えていることを特徴とする移動体のレ−ダ信号処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の移動体のレーダ信号処理装置において、
前記不要周波数成分分離部で、期間Ｔで観測されたビート信号Ｓｂ（ｔ）に対して観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じる処理をして不要周波数成分を分離する
ことを特徴とする移動体のレーダ信号処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の移動体のレーダ信号処理装置において、
その時点で処理対象である対目標相対距離と予め設定した距離しきい値との大小関係に基づいて前記不要周波数成分の分離をする
ことを特徴とする移動体のレーダ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号により目標を検知する移動体のレ−ダ方式及びレーダ信号処理方法並びにレーダ信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、発明の背景を説明するため、従来の技術を、最初に、図４〜図８により、代表的なレ−ダ方式の概念及びその問題点を説明し、次いで、図９〜図１３により、当該問題点を解決する従来のレ−ダ方式（装置）の一例の構成・機能、及びその問題点を説明する。
【０００３】
先ず、代表的なレ−ダ方式（装置）の概念及びその問題点を説明する。図４はＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダにおける各信号の時間に対する周波数を示した説明図、図５はＦＭＣＷレーダにおける周波数パワースペクトルを示す説明図、図６はＦＭＣＷレーダにおける送信信号と受信信号を示す説明図、図７はＦＭＣＷレーダにおけるビート周波数を示す説明図、図８はレーダにおけるビート周波数と周波数スペクトルにおける拡散範囲を示す説明図である。
【０００４】
例えば車両等の移動体にレ−ダ装置を搭載し、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号により目標を検知する移動体のレ−ダ方式において汎用されるＦＭＣＷレーダや、ＦＭＩＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダでは、時間の経過につれて周波数が高くなる変調期間（通称「アップフェーズ」と言われている）と時間の経過につれて周波数が低くなる変調期間（通称「ダウンフェーズ」と言われている）から成る図４の実線で示されるような周波数変調信号を送信信号Ｓｔとして連続的あるいは間欠的に使用し、図４の点線で示されるような受信信号Ｓｒと送信信号Ｓｔのミキシングにより生成されるビート信号Ｓｂ（図４の破線）を観測する。
【０００５】
なお、前記アップフェーズ及び前記ダウンフェーズの双方を意味する場合は、以降、「各フェーズ」と記載する。
【０００６】
これら各フェーズのビート信号Ｓｂは、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理などにより図５の実線で示されるような周波数パワースペクトルＰｓに変換され、例えば図５の一点差線で示す設定しきい値Ｔｖ以上のパワーレベルを有するピーク周波数を検出し、これを目標ビート周波数とする。
【０００７】
このようにして検出された前記アップフェーズにおける目標ビート周波数Ｕと前記ダウンフェーズにおける目標ビート周波数Ｄは、目標までの相対距離（以下、「対目標相対距離」と記す）Ｒ、目標との相対速度（以下、「対目標相対速度」と記す）Ｖ、周波数変調幅Ｂ、周波数変調時間Ｔ、電波の速度（光速）ｃ、電波の波長λにより、以下の式（１），（２）で表されるので、
【数１】
2005030809.tif 000003
【数２】
2005030809.tif 000004
以下の式（３），（４）により前記対目標相対距離Ｒや前記目標相対速度Ｖが計算され、目標が検知される。
【数３】
2005030809.tif 000005
【数４】
2005030809.tif 000006
【０００８】
しかし、前述のような各フェーズのビート信号Ｓｂを利用して目標を検知するレ−ダ方式においては、実際には、レ−ダ送受信装置におけるＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の印加電圧に対する非線形な発振周波数特性や前記ＶＣＯの発振周波数の短期安定度（位相雑音）などにより、周波数変調の理想的な線形性（直線性）は確保できず、周波数変調の線形性は崩れる。つまり、図６（ａ）に破線で示すように、理想的な送信信号Ｓｔ０はほぼ直線になるが、周波数変調の線形性が崩れると、前記ＶＣＯの送信信号Ｓｔ１は、図６（ａ）に破線で示すように、曲線（若干湾曲した非線形な信号）となる。
【０００９】
従って、送信信号Ｓｔ１が時間的に遅れたものである受信信号Ｓｒ１も、図６（ｂ）に点線Ｓｒ１で示すように、前記送信信号Ｓｔ１と同様に、受信周波数と時間との関係が若干湾曲した非線形な受信信号となる。
【００１０】
また、前記受信信号Ｓｒ１に対応する前記対目標相対距離Ｒに比べて前記対目標相対距離Ｒが大きい場合の受信信号Ｓｒ２は、図６（ｃ）の点線Ｓｒ２で示すように、前記送信信号Ｓｔ１に対する時間的な遅れが、前記受信信号Ｓｒ１より大きくなる。
【００１１】
なお、前記図６（ａ）〜（ｃ）は、何れもアップフェ−ズの場合について図示し、ダウンフェ−ズの場合については図示省略してあるが、ダウンフェ−ズの場合もアップフェ−ズの場合と同様になる。
【００１２】
前述のように、前記送信信号Ｓｔ１の送信周波数と時間との関係が例えば図６（ａ）の実線で示されるような若干湾曲した非線形な送信信号となった場合、つまり、前記受信信号Ｓｒ１の受信周波数と時間との関係が図６（ｂ）に点線Ｓｒ１で示すように若干湾曲した非線形な受信信号となった場合、前記目標の検知に使われる前記ビート信号Ｓｂのビート周波数に影響が出てくる。
【００１３】
即ち、前記受信信号Ｓｒ１の受信周波数と時間との関係が図６（ｂ）に点線Ｓｒ１で示すように若干湾曲した非線形な受信信号となった場合、時間に対する前記ビート周波数は、前記受信信号Ｓｒ１の場合には図７の実線で、受信信号Ｓｒ２の場合には図７の破線で示される。つまり、理想的な場合には前記式（１），（２）で表され、時間に対して変化しないはずのビート周波数が、前記送信信号Ｓｔ１の周波数変調における理想的な線形性が確保されていないことにより、時間的に変化する。このようなビート周波数の時間的な変化によって、目標の周波数スペクトルではピークにおいてパワー値（強度値）の拡散が起こり、図５において破線Ｐｓｄで示されるようにピーク形状が急峻でなくなる為、前記対目標相対距離Ｒや前記目標相対速度Ｖ等の測定精度が低下し、目標の検知性能が低下する。
【００１４】
また、図７に示されているように、受信信号Ｓｒ２の場合の方が、即ち目標が遠く対目標相対距離Ｒが長い場合（換言すればビート周波数が高い場合）の方が、受信信号Ｓｒ１の場合より、即ち目標が近く対目標相対距離Ｒが短い場合（換言すればビート周波数が低い場合）より、ビート周波数の変化の幅が大きい。
【００１５】
また、前記目標ビート周波数と周波数パワースペクトルにおけるパワー拡散範囲とは図８で示されるような単調増加の関係にあり、目標ビート周波数が高いほど拡散範囲が広がるため、目標ビート周波数が高いほど前記対目標相対距離Ｒや前記目標相対速度Ｖ等の測定精度の低下の度合いが増大し、目標の検知性能の低下の度合いが増大する。
【００１６】
このような目標の検知性能の低下を改善するための技術として、特開２００１−２２８２４１号公報（特許文献１）のレーダ方式がある。この特許文献１に記載のレーダ方式は、前記目標ビート周波数と周波数パワースペクトルにおけるパワー拡散範囲とが図８で示されるような単調増加の関係にある点に着目して前記目標の検知性能の低下を改善するものである。
【００１７】
以下、この特許文献１に記載のレ−ダ方式、レーダ送受信装置、レーダ信号処理方法、及びレーダ信号処理装置を、図９〜図１３により説明する。図９はレーダ装置の構成を示すブロック図、図１０はレーダ送受信装置のアップフェーズにおける各信号の時間に対する周波数を示す説明図、図１１はレーダ送受信装置のダウンフェーズにおける各信号の時間に対する周波数を示す説明図、図１２はレーダ送受信装置の第１のスイッチと第２のスイッチにおける接続端子を示す説明図、図１３はレーダ送受信装置のメモリ上に生成されるデータマトリクスを示す説明図である。
【００１８】
図９に示すレーダ送受信装置１では、制御部１０１の制御によって、変調波形発生部１０２がＶＣＯ１０３へ印加する電圧を変化させることで、前記アップフェ−ズのＶＣＯ信号（図１０（ａ）に図示）や前記ダウンフェ−ズのＶＣＯ信号（図１１（ａ）に図示）が生成される。各フェーズのＶＣＯ信号は、前記制御部１０１の制御によって図１２に示すタイミングでｔ端子及びｒ端子が切換わる前記第１のスイッチ１０４および前記第２のスイッチ１０５を経て、図１０（ｂ）や図１１（ｂ）において実線で示す間欠的な送信信号（図１２においてｔ端子へ切り換えられている期間τに送信）となり、当該間欠的な送信信号は、前記アンテナ１０６から電波として空中へ放射される。
【００１９】
前記アンテナ１０６から空中へ放射された電波は、その一部が、相対距離Ｒ及び相対速度Ｖで先行走行の前記目標３で反射して再び前記アンテナ１０６に届き、前記第２のスイッチ１０５がそのｒ端子に接続されている期間（図１２においてｒ端子へ切り換えられている期間（Ｔ−τ））で、図１０（ｃ）や図１１（ｃ）において実線で示す受信信号となる。また、第１のスイッチ１０４がｒ端子に接続されている期間（図１２においてｒ端子へ切り換えられている期間（Ｔ−τ））のＶＣＯ信号は、図１０（ｃ）や図１１（ｃ）において破線で示すローカル信号となる。
【００２０】
前記受信信号と前記ローカル信号とは、前記分配回路１０７及び前記ミキサ１１０の経路を経て前記ミキサ１１０によりミキシングされると共に、前記分配回路１０８、前記移相回路１０９（前記ローカル信号の位相をπ／２ラジアンだけシフトしてミキサ１１１へ出力する）、及び前記ミキサ１１１の経路を経て前記ミキサ１１１によりミキシングされ、図１０（ｄ）（アップフェ−ズの場合）及び図１１（ｄ）（ダウンフェ−ズの場合）において実線で示すビート信号が生成される。このビート信号は複素信号として生成され、前記ミキサ１１０が実部信号（Ｉ）を出力し、前記ミキサ１１１が虚部信号（Ｑ）を出力する。
【００２１】
レーダ信号処理装置２では、ＡＤ変換器（アナログ信号をディジタル信号に変換する）２０１が、前記レーダ送受信装置１の制御部１０１からの制御用信号Ｃｔｒｌによって制御されて、前記レーダ送受信装置１で生成される複素ビート信号の実部信号Ｉをサンプリングしてディジタル電圧値に変換し、当該ディジタル電圧値をメモリ２０３に記憶する。同様に、ＡＤ変換器（アナログ信号をディジタル信号に変換する）２０２が、前記レーダ送受信装置１の制御部１０１からの制御用信号Ｃｔｒｌによって制御されて、前記レーダ送受信装置１で生成される複素ビート信号の虚部信号Ｑをサンプリングしてディジタル電圧値に変換し、当該ディジタル電圧値をメモリ２０３に記憶する。
【００２２】
なお、前記ディジタル電圧値が前記メモリ２０３に記憶される際には、図１０（ｂ）（アップフェ−ズの場合を図示してある）や図１１（ｂ）（ダウンフェ−ズの場合を図示してある）に示される送信信号Ｐ（１）に続くＮ個のサンプリングデ−タＲ（１），Ｒ（２），．．．，Ｒ（Ｎ）を列方向データとして、図１３に示されるように、前記メモリ２０３の｛Ｐ（１），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（１），Ｒ（２）｝，．．．，｛Ｐ（１），Ｒ（Ｎ）｝に記憶する。同様に、送信信号Ｐ（２）以降のサンプリングデ−タＲ（１），Ｒ（２），．．．，Ｒ（Ｎ）も列方向データとして、前記メモリ２０３の｛Ｐ（２），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（２），Ｒ（２）｝，．．．，｛Ｐ（２），Ｒ（Ｎ）｝に記憶し、これを送信信号Ｐ（Ｍ）まで繰り返してＮ行Ｍ列のデータマトリクスを前記メモリ２０３上に生成する。このとき、Ｒ（ｋ）｛ｋ＝１，２，．．．，Ｎ｝の行には、式（５）で示される範囲の対目標相対距離Ｒに存在する目標３からの反射波の信号が含まれている。
【数５】
2005030809.tif 000007
【００２３】
信号処理制御部２０４は制御用信号Ｃｔｒｌによって、前記アップフェーズあるいは前記ダウンフェーズの観測が終了した時点で、各Ｒ（ｋ）｛ｋ＝１，２，．．．，Ｎ｝ごとに、以降の処理について制御を行う。
【００２４】
周波数分析部２１１が前記メモリ２０３上に生成されたアップフェーズにおけるデータマトリクスのＲ（ｋ）｛ｋ＝１，２，．．．，Ｎ｝の行方向データ群を読み出し、周波数スペクトルに変換して出力する。同様に、周波数分析部２１２が前記メモリ４上に生成されたダウンフェーズにおけるデータマトリクスのＲ（ｋ）｛ｋ＝１，２，．．．，Ｎ｝の行方向データ群を読み出し、周波数スペクトルに変換して出力する。
【００２５】
前記周波数分析部２１１で変換されたアップフェーズにおける周波数スペクトルは強度値加算部２１７に、前記周波数分析部２１２で変換されたダウンフェーズにおける周波数スペクトルは強度値加算部２１８にそれぞれ入力される。前記強度値加算部２１７，２１８では、前記目標ビート周波数と周波数パワースペクトルにおけるパワー拡散範囲とが図８で示されるような単調増加の関係にある特性を基に予め設定された拡散範囲に対応する周波数に渡ってスペクトル強度値（スペクトルパワ−値）を算術加算し、加算後の強度値と加算範囲の周波数から選択した代表周波数で表された強度値加算後周波数スペクトルを計算する。
【００２６】
前記強度値加算部２１７，２１８での前記スペクトル強度値（スペクトルパワ−値）の加算は、具体的には、前記周波数変調の線形性の崩れ（非線形性）によるスペクトル強度値（スペクトルパワ−値）の拡散範囲幅（例えば、最大ピ−クの１／２以上の強度値をもつ周波数の幅）が、複素信号として生成されたビート信号の実部信号（Ｉ）及び虚部信号（Ｑ）の周波数に対して図８のような関係があるものと想定し、予めビート信号の周波数に応じて、信号強度の拡散範囲分に相当する強度値を加算する。
【００２７】
前記強度値加算後周波数スペクトルから、アップフェ−ズ用の目標信号検出部２１３及びダウンフェ−ズ用の目標信号検出部２１４が、各フェ−ズの当該強度値加算後周波数スペクトルから急峻なスペクトルをそれぞれ検出しそのスペクトルの周波数及び強度値（パワ−値）を、組合せ探索部２１１へ出力する。
【００２８】
前記組合せ探索部２１１は、前記アップフェ−ズの期間におけるスペクトルの周波数と前記ダウンフェ−ズの期間におけるスペクトルの周波数とを組み合わせて前記対目標相対距離Ｒｋを計算し、全ての対目標相対距離Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）を計算すると、前記式（５）のＲｋの範囲に属する対目標相対距離があれば、当該範囲に属する対目標相対距離の計算に使用された周波数の組合せ及びスペクトル強度値（パワ−値）の組合せを特定し、前記特定した周波数の組合せを速度計算部２１６１へ、前記特定したスペクトル強度値（パワ−値）の組合せを強度計算部２１６２へ、前記式（５）のＲｋの範囲に属する対目標相対距離を方位角計算部２１６３へ出力する。
【００２９】
前記速度計算部２１６１は、前記特定した周波数の組合せを入力すると前記目標３に対する対目標相対速度Ｖを計算し、当該対目標相対速度Ｖを前記方位角計算部２１６３へ出力する。
【００３０】
前記強度計算部２１６２は、前記特定したスペクトル強度値（パワ−値）の組合せを入力すると当該スペクトル強度値（パワ−値）の組合せの平均値を基準にして前記特定したスペクトル強度値（パワ−値）の組合せ中から代表のスペクトル強度値を選択し、当該選択した代表のスペクトル強度値を前記方位角計算部２１６３へ出力する。
【００３１】
前記方位角計算部２１６３は、前記組合せ探索部２１１から前記式（５）のＲｋの範囲に属する対目標相対距離を、前記強度計算部２１６２から前記代表のスペクトル強度値を、前記速度計算部２１６２から対目標相対速度Ｖを、それぞれ入力すると、例えば先行走行の自動車等の前記目標３の方位角を計算する。
【００３２】
【特許文献１】
特開２００１−２２８２４１号公報（図１〜図１３、段落番号０００１〜００８０）
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号により目標を検知する移動体のレ−ダ方式においては、時間に対して変化しないはずのビート周波数が、前記送信信号の周波数変調における理想的な線形性が確保されていないことにより、時間的に変化し、目標の周波数スペクトルではピークにおいてパワー値（強度値）の拡散が起こり、ピーク形状が急峻でなくなる為、前記対目標相対距離や前記目標相対速度、目標の方位角等の測定精度が低下し、目標の検知性能が低下する。
【００３４】
このような目標の検知性能の低下を抑制或いは防止する為、前記特許文献１に記載の周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号により目標を検知する移動体のレ−ダ方式においては、前記目標ビート周波数と周波数パワースペクトルにおけるパワー拡散範囲とが図８で示されるような単調増加の関係にある点に着目し、前記アップフェーズ用の周波数分析部２１１の次段にアップフェーズ用の強度値加算部２１７を設けると共に、前記ダウンフェーズ用の周波数分析部２１２の次段にダウンフェーズ用の強度値加算部２１８を設け、前記周波数変調の線形性の崩れ（非線形性）によるスペクトル強度値（スペクトルパワ−値）の拡散範囲幅（例えば、最大ピ−クの１／２以上の強度値をもつ周波数の幅）が、複素信号として生成されたビート信号の実部信号（Ｉ）及び虚部信号（Ｑ）の周波数に対して図８のような関係があるものと想定し、前記各強度値加算部２１７，２１８で予めビート信号の周波数に応じて、信号強度の拡散範囲分に相当する強度値を加算し、強度値加算後周波数スペクトルから、前記アップフェ−ズ用の目標信号検出部２１３及び前記ダウンフェ−ズ用の目標信号検出部２１４が、各フェ−ズの当該強度値加算後周波数スペクトルから急峻なスペクトルをそれぞれ検出しそのスペクトルの周波数及び強度値（パワ−値）から、対目標相対距離、対目標相対速度、目標の方位角、等の目標の検知を行うようにしてある。
【００３５】
前記特許文献１に記載の周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号により目標を検知する移動体のレ−ダ方式によれば、実機における前記送信信号の線形性の確保が困難なことが原因で前記目標の検知性能が低下することを抑制することは可能である。しかし、厳密には、実機においては、レーダ送受信装置での送信信号の線形性の崩れは、同一構成同一機能のレーダ送受信装置であっても製品ごとにバラツキがあり、また、同一製品であっても経時変化し、周囲温度の変化などによっても変化する。このような送信信号の線形性の崩れ自体の変化や製品ごとのバラツキについては、前記特許文献１に記載の移動体のレ−ダ方式では、前述のように周波数変調の線形性の崩れ（非線形性）によるスペクトル強度値（スペクトルパワ−値）の拡散範囲幅（例えば、最大ピ−クの１／２以上の強度値をもつ周波数の幅）が、複素信号として生成されたビート信号の実部信号（Ｉ）及び虚部信号（Ｑ）の周波数に対して図８のような関係があるものと想定し、前記各強度値加算部２１７，２１８で予めビート信号の周波数に応じて、信号強度の拡散範囲分に相当する強度値を加算する方式では、加算する強度値が図８のような関係があるものと想定して固定されているため対応できない。従って、前記特許文献１に記載の移動体のレ−ダ方式では、前述のような送信信号の線形性の崩れ自体の変化に対して目標の十分な検知性能を確保できない。特に、ビート周波数が高い場合には、送信信号の線形性の崩れ自体の変化に依るその拡散範囲の変動が大きく、前記特許文献１に記載の移動体のレ−ダ方式における性能劣化の改善効果は小さくなる。
【００３６】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号により目標を検知する移動体のレ−ダ方式において、送信信号の線形性の崩れ自体の変化や送信信号の線形性の製品ごとのバラツキに対して目標の十分な検知性能を確保できるようにすることを目的とするものである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る移動体のレ−ダ方式は、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ方式において、前記ビ−ト信号に含まれる周波数変動分を分離し、周波数変動分が分離されたビート信号から目標を検知するものである。
【００３８】
また、この発明に係る移動体のレーダ装置は、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ装置において、前記ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器と、前記ディジタル電圧値を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された前記ディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部と、前記測定用信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部と、前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出して出力する目標信号検出部と、複数の前記目標ビート周波数に基づいて目標を検知する目標諸元計算部とを備えているものである。
【００３９】
また、この発明に係る移動体のレーダ信号処理方法は、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知するレーダ信号処理方法であって、前記ビート信号を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離のステップと、前記測定用信号を入力して周波数スペクトルへ変換するステップと、前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出するステップと、前記目標ビート周波数から対目標相対距離や対目標相対速度、方位角などを計算して前記目標を検知するステップとを有しているものである。
【００４０】
また、この発明に係る移動体のレ−ダ信号処理装置は、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ信号処理装置であって、前記ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器と、前記ディジタル電圧値を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された前記ディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部と、前記測定用信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部と、前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出して出力する目標信号検出部と、複数の前記目標ビート周波数に基づいて目標を検知する目標諸元計算部とを備えているものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明を自動車等の移動体の前記ＦＭＩＣＷ方式のレーダ方式に適用した場合の一例を、この発明の実施の形態１として、図１〜図３に基づいて、又、図１〜図３以外の他の図も参照しながら、説明する。図１はこの発明の実施の形態１のレーダ信号処理装置の一例を示す構成図、図２は図１のレーダ信号処理装置における処理手順を示す説明図、図３は図１のレーダ信号処理装置での周波数パワースペクトルを示す説明図である。
【００４２】
この発明の実施の形態１の移動体のレ−ダ装置は、図１に示すように、基本的には、例えば移動体に搭載の例えば前記ＦＭＩＣＷ方式のレーダ送受信装置１と、このレーダ送受信装置１に接続され例えば移動体に搭載されるレーダ信号処理装置２とから構成され、先行走行の他の自動車などの移動体である目標３を検知するものである。
【００４３】
以下、図１の移動体のレ−ダ装置の詳細構成を説明し、その後、詳細な動作説明をする。
【００４４】
先ず、図１の移動体のレ−ダ装置の詳細構成を説明する。
【００４５】
前記レーダ送受信装置１は、図１に図示のように、制御部１０１と、変調波形発生部１０２と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１０３と、第１のスイッチ１０４と、第２のスイッチ１０５と、送受信用のアンテナ１０６と、分配回路１０７と、分配回路１０８と、移相回路１０９と、ミキサ１１０と、ミキサ１１１とで構成されている。
【００４６】
前記制御部１０１は、前記変調波形発生部１０２や前記第１及び第２のスイッチ１０４，１０５を、それらの機能を行うように制御する。前記変調波形発生部１０２は、前記制御部１０１に制御されて前記アップフェ−ズとダウンフェ−ズとからなる変調波形を生成する。前記ＶＣＯ１０３は、前記変調波形発生部１０２により生成された変調波形を入力して前記アンテナ１０６から送信された電波は、前記目標３で反射されて前記アンテナ１０６により受信される。
【００４７】
前記レーダ信号処理装置２は、図１に図示のように、ＡＤ変換器（入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して出力する）２０１と、ＡＤ変換器２０２と、メモリ２０３と、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成された信号処理制御部２０４と、選択的に切り換えられる切換端子Ｌと切換端子Ｈとを有したアップフェ−ズ用の入力切換え部２０５と、選択的に切り換えられる切換端子Ｌと切換端子Ｈとを有したダウンフェ−ズ用の入力切換え部２０６と、アップフェ−ズ用の不要周波数成分分離部２０７と、ダウンフェ−ズ用の不要周波数成分分離部２０８と、選択的に切り換えられる切換端子Ｌと切換端子Ｈとを有したアップフェ−ズ用の出力切換え部２０９と、選択的に切り換えられる切換端子Ｌと切換端子Ｈとを有したダウンフェ−ズ用の出力切換え部２１０と、アップフェ−ズ用の周波数分析部２１１と、ダウンフェ−ズ用の周波数分析部２１２と、アップフェ−ズ用の目標信号検出部２１３と、ダウンフェ−ズ用の目標信号検出部２１４と、組合せ探索部２１５と、対目標相対速度や対目標相対距離、目標の方位角等の目標諸元を計算する目標諸元計算部２１６とから構成されている。
【００４８】
次に、図１の移動体のレ−ダ装置の詳細な動作説明をする。
【００４９】
図１に示すレーダ送受信装置１では、制御部１０１の制御によって、変調波形発生部１０２がＶＣＯ１０３へ印加する電圧を変化させることで、前記アップフェ−ズのＶＣＯ信号（図１０（ａ）参照）や前記ダウンフェ−ズのＶＣＯ信号（図１１（ａ）参照）が生成される。各フェーズのＶＣＯ信号は、前記制御部１０１の制御によって図１２に示すタイミングでｔ端子及びｒ端子が切換わる前記第１のスイッチ１０４および前記第２のスイッチ１０５を経て、図１０（ｂ）や図１１（ｂ）において実線で示す間欠的な送信信号（図１２においてｔ端子へ切り換えられている期間τに送信）となり、当該間欠的な送信信号は、前記アンテナ１０６から電波として空中へ放射される。
【００５０】
前記アンテナ１０６から空中へ放射された電波は、その一部が、相対距離Ｒ及び相対速度Ｖで先行走行の前記目標３で反射して再び前記アンテナ１０６に届き、前記第２のスイッチ１０５がそのｒ端子に接続されている期間（図１２においてｒ端子へ切り換えられている期間（Ｔ−τ））で、図１０（ｃ）や図１１（ｃ）において実線で示す受信信号となる。また、第１のスイッチ１０４がｒ端子に接続されている期間（図１２においてｒ端子へ切り換えられている期間（Ｔ−τ））のＶＣＯ信号は、図１０（ｃ）や図１１（ｃ）において破線で示すローカル信号となる。
【００５１】
前記受信信号と前記ローカル信号とは、前記分配回路１０７及び前記ミキサ１１０の経路を経て前記ミキサ１１０によりミキシングされると共に、前記分配回路１０８、前記移相回路１０９（前記ローカル信号の位相をπ／２ラジアンだけシフトしてミキサ１１１へ出力する）、及び前記ミキサ１１１の経路を経て前記ミキサ１１１によりミキシングされ、図１０（ｄ）（アップフェ−ズの場合）及び図１１（ｄ）（ダウンフェ−ズの場合）において実線で示すビート信号が生成される。このビート信号は複素信号として生成され、前記ミキサ１１０が実部信号（Ｉ）を出力し、前記ミキサ１１１が虚部信号（Ｑ）を出力する。
【００５２】
前記レーダ信号処理装置２では、前記ＡＤ変換器２０１が、前記レーダ送受信装置１の制御部１０１からの制御用信号Ｃｔｒｌによって制御されて、前記レーダ送受信装置１で生成される複素ビート信号の実部信号Ｉをサンプリングしてディジタル電圧値に変換し、当該ディジタル電圧値をメモリ２０３に記憶する。同様に、ＡＤ変換器（アナログ信号をディジタル信号に変換する）２０２が、前記レーダ送受信装置１の制御部１０１からの制御用信号Ｃｔｒｌによって制御されて、前記レーダ送受信装置１で生成される複素ビート信号の虚部信号Ｑをサンプリングしてディジタル電圧値に変換し、当該ディジタル電圧値をメモリ２０３に記憶する。
【００５３】
なお、前記ディジタル電圧値が前記メモリ２０３に記憶される際には、図１０（ｂ）（アップフェ−ズの場合を図示してある）や図１１（ｂ）（ダウンフェ−ズの場合を図示してある）に示される送信信号Ｐ（１）に続くＮ個のサンプリングデ−タＲ（１），Ｒ（２），．．．，Ｒ（Ｎ）を列方向データとして、図１３に示されるように、前記メモリ２０３の｛Ｐ（１），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（１），Ｒ（２）｝，．．．，｛Ｐ（１），Ｒ（Ｎ）｝に記憶する。同様に、送信信号Ｐ（２）以降のサンプリングデ−タＲ（１），Ｒ（２），．．．，Ｒ（Ｎ）も列方向データとして、前記メモリ２０３の｛Ｐ（２），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（２），Ｒ（２）｝，．．．，｛Ｐ（２），Ｒ（Ｎ）｝に記憶し、これを送信信号Ｐ（Ｍ）まで繰り返してＮ行Ｍ列のデータマトリクスを前記メモリ２０３上に生成する。
【００５４】
つまり、前記メモリ２０３上に各フェーズごとのディジタル電圧値に関するデータマトリクスを生成する。
【００５５】
なお、以後、前記アップフェ−ズのデータマトリクスにおけるデ−タ格納領域｛Ｐ（１），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（１），Ｒ（２）｝，．．，｛Ｐ（１），Ｒ（Ｎ）｝，｛Ｐ（２），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（２），Ｒ（２）｝，．．，｛Ｐ（２），Ｒ（Ｎ）｝，．．，｛Ｐ（Ｍ），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（Ｍ），Ｒ（２）｝，．．，｛Ｐ（Ｍ），Ｒ（Ｎ）｝には、夫々前記アップフェ−ズでの対応Ｒ（ｋ）行のビート信号のディジタル電圧値データ群Ｓｕ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．，Ｍ｝が格納されるものとして説明する。
【００５６】
同様に、前記ダウンフェ−ズのデータマトリクスにおけるデ−タ格納領域｛Ｐ（１），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（１），Ｒ（２）｝，．．，｛Ｐ（１），Ｒ（Ｎ）｝，｛Ｐ（２），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（２），Ｒ（２）｝，．．，｛Ｐ（２），Ｒ（Ｎ）｝，．．，｛Ｐ（Ｍ），Ｒ（１）｝，｛Ｐ（Ｍ），Ｒ（２）｝，．．，｛Ｐ（Ｍ），Ｒ（Ｎ）｝には、夫々前記ダウンフェ−ズでの対応Ｒ（ｋ）行のビート信号のディジタル電圧値データ群Ｓｄ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．，Ｍ｝が格納されるものとして説明する。
【００５７】
なお、Ｒ（ｋ）｛ｋ＝１，２，．．．，Ｎ｝の行には、前記式（５）で示される範囲の対目標相対距離Ｒに存在する目標３からの反射波の信号が含まれている。
【００５８】
以降、前記信号処理制御部２０４は、制御用信号Ｃｔｒｌによって、アップフェーズあるいはダウンフェーズの観測が終了した時点で、つまり、前記アップフェーズにおける前記ビート信号のディジタル電圧値データ群を前記メモリ２０３に格納し終えた後あるいは前記ダウンフェーズにおける前記ビート信号のディジタル電圧値データ群を前記メモリ２０３に格納し終えた後、図２に示す処理手順（ステップＳＴ１〜ＳＴ１８）に従って前記レ−ダ信号処理装置２の各構成要素を制御し、前記レ−ダ信号処理装置２の各構成要素は、前記信号処理制御部２０４による制御に基づいて動作し、この発明の実施の形態１のレ−ダ方式の所期の機能を呈する。
【００５９】
以下、前記ビート信号のディジタル電圧値データ群を前記メモリ２０３に格納し終えた後の動作を、図２に示す前記処理手順（ステップＳＴ１〜ＳＴ１８）に従って、図１の前記レ−ダ信号処理装置２における各構成要素と関連付けながら説明する。
【００６０】
先ず、前記信号処理制御部２０４が内部のカウンタ用変数ｋを初期化して、ｋ＝１とする。（ステップＳＴ１）
【００６１】
前記ステップＳＴ１での処理に続いてステップＳＴ２での処理が行われる。
【００６２】
ステップＳＴ２では、前記信号処理制御部２０４により、前記メモリ２０３上に生成されたアップフェーズのデータマトリクスからＲ（ｋ）行のビート信号のディジタル電圧値データ群Ｓｕ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．，Ｍ｝が読み出される。
【００６３】
このステップＳＴ２での前記処理の後、ステップＳＴ３に進む。
【００６４】
ここで、ステップＳＴ３での処理の説明の前に、読み出されるビート信号の特性について述べる。
【００６５】
送信信号の周波数変調における線形性が理想的に確保されている場合、目標ビート周波数Ｂｉ（ｔ）はＦｂであるとする。
【数６】
2005030809.tif 000008
この場合、周波数パワースペクトルは図５の実線のようにパワーが周波数Ｆｂに集中し、そのピーク形状は急峻である。
【００６６】
これに対して実際の場合には、厳密には、レーダ送受信装置での送信信号の線形性の崩れは、同一構成同一機能のレーダ送受信装置であっても製品ごとにバラツキがあり、また、同一製品であっても経時変化し、周囲温度の変化などによっても変化するため、送信信号の周波数変調における線形性の確保が困難であり、目標ビート周波数Ｂ（ｔ）には時間的に変動する成分ｘ（ｔ）が加わる。従って、実機においては、目標ビート周波数Ｂ（ｔ）は、以下の式（７）となる。
【数７】
2005030809.tif 000009
【００６７】
ここで、前記目標ビート周波数Ｂ（ｔ）の時間的な変動成分ｘ（ｔ）が、目標ビート周波数Ｂ（ｔ）の真値であるＦｂを中心に変調時間Ｔ［ｓ］の間にα［Ｈｚ］分増大（あるいは減少）する場合、前記目標ビート周波数Ｂ（ｔ）の時間的な変動成分ｘ（ｔ）は、以下の式（８）で表せる。
【数８】
2005030809.tif 000010
【００６８】
このとき、前記目標ビート周波数Ｂ（ｔ）の時間的な変動成分ｘ（ｔ）を時間についての積分した結果Ｘ（ｔ）は、以下の式（９）で表され、
【数９】
2005030809.tif 000011
【００６９】
前記目標ビート周波数Ｂ（ｔ）の時間的な変動成分ｘ（ｔ）を時間についての積分した結果Ｘ（ｔ）により、ビート信号Ｓｂ（ｔ）は、以下の式（１０）で表される。
【数１０】
2005030809.tif 000012
【００７０】
ビート信号Ｓｂ（ｔ）の周波数パワースペクトルは、図５の破線のように、目標ビート周波数Ｂ（ｔ）の真値Ｆｂ付近でパワーが拡散し、そのピーク形状は急峻でなくなる。
【００７１】
ここで、観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）は式（１１）で表される。
【数１１】
2005030809.tif 000013
【００７２】
そこで、前記ビート信号Ｓｂ（ｔ）に、前述の観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じた信号ＳＳｂ（ｔ）について、式を展開し整理すると、以下の式（１２）が得られる。
【数１２】
2005030809.tif 000014
【００７３】
式（１２）より、その第１項の位相部分を時間について微分してその周波数ＦＦ１を求めると、以下の式（１３）となり、前記式（１２）の第１項の位相部分を時間について微分して求められた周波数ＦＦ１は、ビート周波数の変動成分ｘ（ｔ）を２倍した周波数である。
【数１３】
2005030809.tif 000015
【００７４】
一方、前記式（１２）の第２項の位相部分を時間について微分してその周波数ＦＦ２を求めると、以下の式（１４）となり、前記式（１２）の第２項の位相部分を時間について微分して求められた周波数ＦＦ２は、目標ビート周波数Ｆｂを２倍した周波数である。
【数１４】
2005030809.tif 000016
【００７５】
従って、前記ビート信号Ｓｂ（ｔ）に、前述の観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じた信号ＳＳｂ（ｔ）では、目標ビート周波数Ｆｂと変動成分ｘ（ｔ）が周波数上で分離されている。
【００７６】
そのため、前記ビート信号Ｓｂ（ｔ）に、前述の観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じた信号ＳＳｂ（ｔ）から得た周波数パワースペクトルでは、図３の点線のように前記変動成分ｘ（ｔ）に起因する周波数成分と目標ビート周波数Ｆｂとは分離され、前記変動成分ｘ（ｔ）に起因する周波数成分が低域周波数に現れる。ただし、目標ビート周波数のスペクトルピークＰｓは、図３に点線で示されているように、目標ビート周波数の真値の周波数Ｆｂの２倍周波数の点に現れる。
【００７７】
前述のように、観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じた信号ＳＳｂ（ｔ）の特性を利用して、目標ビート周波数Ｆｂと変動成分ｘ（ｔ）とを分離することが可能である。ところで、前述のように変動成分ｘ（ｔ）に起因する周波数成分が低域周波数に現れるため、目標ビート周波数Ｆｂが低い場合には変動成分ｘ（ｔ）に起因する周波数成分との十分な分離が行われない。そこで、目標ビート周波数Ｆｂが高い場合にのみ、観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じた信号ＳＳｂ（ｔ）の特性を利用するようにしてもよい。
【００７８】
前記式（１），（２）より、目標の距離が遠い場合（対目標相対距離Ｒが長い場合）には、目標のビート周波数が高くなる確率が高い。この点を考慮に入れて、ステップＳＴ３では、現在処理中のデータは前記式（５）の距離範囲を対象としていることから、信号処理制御部２０４が内部カウンタ用変数ｋの値をあらかじめ設定されているしきい値Ｋと比較して、ｋ≦Ｋであれば、アップフェーズの場合は、アップフェーズ用の出力切換え部２０５とアップフェーズ用の入力切換え部２０９とを同期して切換端子Ｌに接続してステップＳＴ４に進み、ｋ＞Ｋであれば、アップフェーズ用の出力切換え部２０５とアップフェーズ用の入力切換え部２０９とを同期して切換端子Ｈに接続してステップＳＴ５に進む。
【００７９】
前記ステップＳＴ３での判定結果、ステップＳＴ４に進んだ場合、当該ステップＳＴ４では、前記信号処理制御部２０４が、アップフェーズにおけるビート信号Ｓｕ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝をそのままアップフェーズにおける測定用信号ＳＳｕ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝として、ステップ６へ進む。
【００８０】
前記ステップＳＴ３での判定結果、ステップＳＴ５に進んだ場合、当該ステップＳＴ５では、前記信号処理制御部２０４による制御により、前記アップフェーズにおけるビート信号Ｓｕ（ｔ）が入力された不要周波数成分分離部２０７が、前記アップフェーズにおけるビート信号Ｓｕ（ｔ）に、アップフェーズにおける観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｕ（Ｔ−ｔ＋１）を乗じたアップフェーズにおける測定用信号ＳＳｕ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝を計算し、ステップＳＴ６へ進む。
【００８１】
ステップＳＴ６では、アップフェーズ用の周波数分析部２１１がステップＳＴ４あるいはステップＳＴ５で得られた前記アップフェーズにおける測定用信号ＳＳｕ（ｔ）を入力し、例えばＦＦＴ処理を実施して、アップフェーズにおける周波数パワースペクトルＳＳｕ（ｆ）を得る。
【００８２】
ステップＳＴ６での前記処理の後、ステップＳＴ７に進む。
【００８３】
ステップＳＴ７では、アップフェーズ用の目標信号検出部２１３が前記周波数パワースペクトルＳＳｕ（ｆ）を入力して、例えば予め設定されたしきい値以上のパワーを有するピーク周波数を検出して、アップフェーズにおけるビート周波数Ｕｕｉ｛ｉ＝１，２，．．．，Ｎｕ｝を検出する。ただし、ｋ＞Ｋの場合、Ｕｕｉはアップフェーズにおける真のビート周波数の２倍の値である。
【００８４】
ステップＳＴ７での前記処理の後、ステップＳＴ８に進む。
【００８５】
ステップＳＴ８では、前述のアップフェーズの場合の前記ステップＳＴ２と同様に、前記信号処理制御部２０４により、前記メモリ２０３上に生成されたダウンフェーズのデータマトリクスからＲ（ｋ）行のビート信号のディジタル電圧値データ群Ｓｄ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝が読み出される。
【００８６】
ステップＳＴ８での前記処理の後、ステップＳＴ９に進む。
【００８７】
ステップＳＴ９では、前述のアップフェーズの場合の前記ステップＳＴ３と同様に、現在処理中のデータは前記式（５）の距離範囲を対象としていることから、前記信号処理制御部２０４が内部カウンタ用変数ｋの値を予め設定されているしきい値Ｋと比較して、ｋ≦Ｋであれば、ダウンフェーズの場合は、ダウンフェーズ用の出力切換え部２０６とダウンフェーズ用の入力切換え部２１０とを同期して切換端子Ｌに接続してステップＳＴ１０に進み、ｋ＞Ｋであれば、ダウンフェーズ用の出力切換え部２０６と、ダウンフェーズ用の入力切換え部２１０とを同期して切換端子Ｈに接続してステップＳＴ１１に進む。
【００８８】
前記ステップＳＴ９での判定結果、ステップＳＴ１０に進んだ場合、当該ステップＳＴ１０では、前述のアップフェーズの場合のステップＳＴ４の場合と同様に、前記信号処理制御部２０４が、ダウンフェーズにおけるビート信号Ｓｄ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝をそのまま測定用信号ＳＳｄ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝として、ステップＳＴ１２へ進む。
【００８９】
前記ステップＳＴ９での判定結果、ステップＳＴ１１に進んだ場合、当該ステップＳＴ１１では、前述のアップフェーズの場合のステップＳＴ５の場合と同様に、前記信号処理制御部２０４による制御により、前記ダウンフェーズにおけるビート信号Ｓｄ（ｔ）が入力された不要周波数成分分離部２０８が、前記ダウンフェーズにおけるビート信号Ｓｄ（ｔ）に、ダウンフェーズにおける観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｄ（Ｔ−ｔ＋１）を乗じたダウンフェーズにおける測定用信号ＳＳｄ（ｔ）｛ｔ＝１，２，．．．，Ｍ｝を計算し、ステップＳＴ１２へ進む。
【００９０】
ステップＳＴ１２では、ダウンフェーズ用の周波数分析部２１２が前記ステップＳＴ１０あるいは前記ステップＳＴ１１で得られた前記ダウンフェーズにおける測定用信号ＳＳｄ（ｔ）を入力し、例えばＦＦＴ処理などを実施して、ダウンフェーズにおける周波数パワースペクトルＳＳｄ（ｆ）を得る。
【００９１】
ステップＳＴ１２での前記処理の後、ステップＳＴ１３に進む。
【００９２】
ステップＳＴ１３では、前述のアップフェーズの場合のステップＳＴ７と同様に、ダウンフェーズ用の目標信号検出部２１４が前記周波数パワースペクトルＳＳｄ（ｆ）を入力して、例えば予め設定されたしきい値以上のパワーを有するピーク周波数を検出して、ダウンフェーズにおけるビート周波数Ｄｄｊ｛ｊ＝１，２，．．．，Ｎｄ｝を検出する。ただし、ｋ＞Ｋの場合、Ｄｄｊはダウンフェーズにおける真のビート周波数の２倍の値である。
【００９３】
ステップＳＴ１３での前記処理の後、ステップＳＴ１４に進む。
【００９４】
ステップ１４では、前記信号処理制御部２０４による制御により、前記組合せ探索部１２が前記ステップ７において前記アップフェーズ用の目標検出部２１３が検出した前記アップフェーズにおけるビート周波数Ｕｕｉ｛ｉ＝１，２，．．．，Ｎｕ｝と、前記ステップ１３において前記ダウンフェーズ用の目標検出部２１４が検出した前記ダウンフェーズにおけるビート周波数Ｄｄｊ｛ｊ＝１，２，．．．，Ｎｄ｝とを入力して、前記アップフェーズにおけるビート周波数Ｕｕｉと前記ダウンフェーズにおけるビート周波数Ｄｄｊに関する全ての周波数組合せの中から、例えば、現在処理中であるデータは前記式（５）の距離範囲に存在する目標であることを利用して、ｋ≦Ｋの場合は、前記式（３）においてＵ＝Ｕｕｐ，Ｄ＝Ｄｄｑとして計算した対目標相対距離Ｒが前記式（５）の範囲内であるか、ｋ＞Ｋの場合は、以下の式（１５）で計算した対目標相対距離Ｒが前記式（５）の範囲内であるかを判断基準として、前記アップフェーズおよび前記ダウンフェーズにおける目標３に対応するビート周波数の周波数組｛Ｕｕｐ，Ｄｄｑ｝を探索する。なお、Ｕｕｐは前記アップフェーズにおける目標３に対応するビート周波数、Ｄｄｑは前記ダウンフェーズにおける目標３に対応するビート周波数である。
【数１５】
2005030809.tif 000017
【００９５】
ステップＳＴ１４での前記処理の後、ステップＳＴ１５に進む。
【００９６】
ステップ１５では、例えば前述の特許文献１のレ−ダ装置と同様に速度計算部、強度計算部、方位角計算部等で構成される前記目標諸元計算部２１６が、目標３の相対速度、方位角を計算して出力する。ただし、対目標相対速度Ｖについては、ｋ≦Ｋの場合は、前記式（４）においてＵ＝Ｕｕｐ，  Ｄ＝Ｄｄｑとして計算し、ｋ＞Ｋの場合は以下の式（１６）で計算する。
【数１６】
2005030809.tif 000018
【００９７】
ステップＳＴ１５での前記処理の後、ステップＳＴ１６に進む。
【００９８】
ステップ１６では、前記信号処理制御部２０４がその内部カウンタ用変数ｋの値に１を加える。
【００９９】
ステップＳＴ１６での前記処理の後、ステップＳＴ１７に進む。
【０１００】
ステップ１７では、前記信号処理制御部２０４がその内部カウンタ用変数ｋの値をＮと比較し、ｋ≦Ｎであれば前記ステップ２に進み、ｋ＞Ｎであればステップ１８に進む。
【０１０１】
ステップ１８では、前記信号処理制御部２０４が前記レ−ダ送受信装置１の制御部１０１からの制御として観測終了が入力されているかを判定し、入力されていなければ前記ステップ１に戻り、入力されていれば信号処理動作を終了する。
【０１０２】
この発明の実施の形態１は、前述のように、周波数変調された送信信号と受信信号をミキシングして生成されるビート信号から、対目標相対距離や対目標相対速度、目標の方位角などを測定して目標を検知する移動体のレーダ装置であって、前記ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器２０１，２０２と、前記ディジタル電圧値を記憶するメモリ２０３と、前記メモリ２０３に記憶された前記ディジタル電圧値を読み出して２つの出力端のどちらか１つに出力する出力切換え部２０５，２０６と、前記出力切換え部の１つの出力端から前記ビート信号のディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分を分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部２０７，２０８と、前記不要周波数成分分離部の出力と前記出力切換え部の出力を入力してどちらか１つを出力する入力切換え部２０９，２１０と、前記入力切換え部の出力信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部２１１，２１２と、前記周波数分析部から周波数スペクトルを入力して目標に対応する周波数（目標ビート周波数）を検出して出力する目標信号検出部２１３，２１４と、前記目標ビート周波数を複数入力して目標に対応する周波数組を探索する組合せ探索部２１５と、前記目標に対応する周波数組を入力して目標との相対距離や相対速度、方位角などを計算して出力する目標諸元計算部２１６を備えた移動体のレーダ装置であり、移動体のレーダ装置のレ−ダ信号処理装置である。
【０１０３】
また、この発明の実施の形態１は、前述のように、概念的には、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ装置において、前記ビート信号をサンプリングしてそのディジタル電圧値を出力するＡＤ変換器２０１，２０２と、前記ディジタル電圧値を記憶するメモリ２０３と、前記メモリに記憶された前記ディジタル電圧値を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離部２０７，２０８と、前記測定用信号を周波数スペクトルへ変換して出力する周波数分析部２１１，２１２と、前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出して出力する目標信号検出部２１３，２１４と、複数の前記目標ビート周波数に基づいて目標を検知する目標諸元計算部２１６とを備えた移動体のレーダ装置であり、移動体のレーダ装置のレ−ダ信号処理装置である。
【０１０４】
また、この発明の実施の形態１は、前述のように、更に概念的には、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ方式において、前記ビ−ト信号に含まれる周波数変動分を分離し、周波数変動分が分離されたビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ方式である。
【０１０５】
また、この発明の実施の形態１は、更に観点を変えれば、前述のように、概念的には、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレーダ信号処理方法であって、前記ビート信号を入力して時間的に変動する不要な周波数成分と目標に対応する周波数成分とを分離した測定用信号として出力する不要周波数成分分離のステップＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ１０，ＳＴ１１と、前記測定用信号を入力して周波数スペクトルへ変換するステップＳＴ６，１２と、前記周波数スペクトルを入力して目標に対応する目標ビート周波数を検出するステップＳＴ７，ＳＴ１３と、前記目標ビート周波数から対目標相対距離や対目標相対速度、方位角などを計算して前記目標を検知するステップＳＴ１５とを有している移動体のレーダ信号処理方法である。
【０１０６】
従って、前述のように、送信信号の線形性の崩れ自体の変化や送信信号の線形性の製品ごとのバラツキによる目標の周波数スペクトルにおけるピークパワー（強度）の拡散を減じて急峻なピークを得ることができ、送信信号の線形性の崩れ自体の変化や送信信号の線形性の製品ごとのバラツキ対して目標の十分な検知性能を確保することができる。
【０１０７】
また、この発明の実施の形態１は、前述のように、更に、前記不要周波数成分分離部２０７，２０８で、期間Ｔで観測されたビート信号Ｓｂ（ｔ）に対して観測期間Ｔ内で時間方向を逆にした信号Ｓｂ（Ｔ−ｔ）を乗じる処理をして不要周波数成分を分離するようにし、予め設定した固定的データに依存しないようにしたので、送信信号の線形性の崩れ自体の変化や送信信号の線形性の製品ごとのバラツキに対応して目標の十分な検知性能を自動的に確保することができる。
【０１０８】
また、この発明の実施の形態１は、前述のように、更に、その時点で処理対象である対目標相対距離と予め設定した距離しきい値との大小関係に基づいて前記不要周波数成分の分離をするようにしたので、性能劣化の改善の度合いが小さく、かつ、分離した不要周波数成分の影響を受ける近距離では不要周波数成分分離部２０７，２０８を動作させず、性能改善の度合いが大きく、かつ、分離した不要成分の影響が少ない遠距離で不要周波数成分分離部２０７，２０８を動作させることができる。
【０１０９】
なお、レ−ダ搭載側および目標３が、双方とも移動体の場合、及び何れか一方が移動体で他方が非移動体（固定）の場合、の何れにもこの発明は適用することができる。
【０１１０】
また、前記レ−ダ送受信装置１とレ−ダ信号処理装置２との間の信号の伝送は有線、無線の何れでも可能であるので、前記レ−ダ送受信装置１とレ−ダ信号処理装置２とを物理的に一体にしたり、同一物に搭載しなくてもよい。
【０１１１】
なお、前述の各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０１１２】
【発明の効果】
この発明は、前述のように、周波数変調された送信信号と受信信号とから得られるビート信号から目標を検知する移動体のレ−ダ方式において、前記ビ−ト信号に含まれる周波数変動分を分離し、周波数変動分が分離されたビート信号から目標を検知するので、送信信号の線形性の崩れ自体の変化や送信信号の線形性の製品ごとのバラツキ対して目標の十分な検知性能を確保することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に構成を示したブロック図である。
【図２】図１における処理手順を示した動作説明図である。
【図３】図１における周波数パワースペクトルを示した説明図である。
【図４】一般的なＦＭＣＷレーダにおける各信号の時間に対する周波数を示した説明図である。
【図５】一般的なＦＭＣＷレーダにおける周波数パワースペクトルを示す説明図である。
【図６】一般的なＦＭＣＷレーダにおける送信信号と受信信号を示す説明図である。
【図７】一般的なＦＭＣＷレーダにおけるビート周波数を示す説明図である。
【図８】一般的なＦＭＣＷレーダにおけるビート周波数と周波数スペクトルにおける拡散範囲を示す説明図である。
【図９】従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のレーダ信号処理装置のアップフェーズにおける各信号の時間に対する周波数を示す説明図である。
【図１１】従来のレーダ送受信装置のダウンフェーズにおける各信号の時間に対する周波数を示す説明図である。
【図１２】従来のレーダ送受信装置の第１のスイッチと第２のスイッチにおける接続端子を示す説明図である。
【図１３】従来のレーダ送受信装置のメモリ上に生成されるデータマトリクスを示す説明図である。
【符号の説明】
１  レ−ダ送受信装置、
２  レーダ信号処理装置、
２０１  ＡＤ変換器、
２０２  ＡＤ変換器、
２０３  メモリ、
２０５  出力切換え部、
２０６  出力切換え部、
２０７  不要周波数成分分離部、
２０８  不要周波数成分分離部、
２０９  入力切換え部、
２１０  入力切換え部、
２１１  周波数分析部、
２１２  周波数分析部、
２１３  目標信号検出部、
２１４  目標信号検出部、
２１５  組合せ探索部、
２１６  目標諸元計算部。
【図１】
2005030809.tif 000019
【図２】
2005030809.tif 000020
【図３】
2005030809.tif 000021
【図４】
2005030809.tif 000022
【図５】
2005030809.tif 000023
【図６】
2005030809.tif 000024
【図７】
2005030809.tif 000025
【図８】
2005030809.tif 000026
【図９】
2005030809.tif 000027
【図１０】
2005030809.tif 000028
【図１１】
2005030809.tif 000029
【図１２】
2005030809.tif 000030
【図１３】
2005030809.tif 000031