(57)【要約】【課題】ビーム走査式レーダ装置において、簡単な構成で対象物の方位を精度良く検出することができるようにする。【解決手段】  ビーム走査式レーダ装置は、送信機と、送受共用アンテナと、受信機と、送受共用アンテナの送受信を切り替える送受信切替手段と、送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、対象物の方位角を求めるための方位角演算手段とを備える。方位角演算手段は、アンテナ角度及び受信レベルとからなるデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２），（θ３，Ｐ３）を用いてこれら各点を通る方位角推定曲線Ｐ（θ）を求め、この方位角推定曲線Ｐ（θ）の受信レベルが最大となる点Ｍのアンテナ角度θｍを対象物の方位角とする。方位角推定曲線Ｐ（θ）に基づいて対象物の方位角を求めるので、少ないデータ点数で対象物の方位を精度良く検出することができる。【選択図】図３
2005283166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を生成する送信機と、
前記送信機からの送信信号を放射し、対象物からの反射波を受信する送受共用アンテナと、
前記送受共用アンテナからの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機と、
前記送受共用アンテナの送受信を切り替えて、前記送信機からの送信信号を前記送受共用アンテナに供給し、前記送受共用アンテナからの反射波を受信信号として前記受信機に供給する送受信切替手段と、
前記送受共用アンテナを複数のアンテナ角度に順次設定し、該送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、
前記アンテナ走査手段で設定した複数のアンテナ角度と前記受信機で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物の方位角を求める方位角演算手段と、を備えたビーム走査式レーダ装置において、
前記方位角演算手段は、
前記データを少なくとも３点以上用いてこれら各点を通る曲線を求め、この曲線を対象物の方位角を推定するための方位角推定曲線とし、この方位角推定曲線の前記受信レベルが最大となるアンテナ角度を対象物の方位角とすることを特徴とするビーム走査式レーダ装置。
【請求項２】
送信信号を生成する送信機と、
前記送信機からの送信信号を放射し、対象物からの反射波を受信する送受共用アンテナと、
前記送受共用アンテナからの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機と、
前記送受共用アンテナの送受信を切り替えて、前記送信機からの送信信号を前記送受共用アンテナに供給し、前記送受共用アンテナからの反射波を受信信号として前記受信機に供給する送受信切替手段と、
前記送受共用アンテナを複数のアンテナ角度に順次設定し、該送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、
前記アンテナ走査手段で設定した複数のアンテナ角度と前記受信機で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物の方位角を求める方位角演算手段と、を備えたビーム走査式レーダ装置において、
前記方位角演算手段は、
前記送受共用アンテナの指向性に基づいて、前記アンテナ角度に対する前記受信レベルの特性を示す特性曲線を求め、
前記データの少なくとも２点以上を前記特性曲線に当てはめて、対象物の方位角を推定するための方位角推定曲線を求め、
前記方位角推定曲線において、前記受信レベルが最大となるアンテナ角度を対象物の方位角とすることを特徴とするビーム走査式レーダ装置。
【請求項３】
前記方位角演算手段は、
前記方位角推定曲線を求めるために用いられる前記データとして、複数のデータの中から受信レベルが強いデータを選択して前記特性曲線に当てはめて、前記方位角推定曲線を求めることを特徴とする請求項２に記載のビーム走査式レーダ装置。
【請求項４】
送信信号を生成する送信機と、
前記送信機からの送信信号を放射し、対象物からの反射波を受信する送受共用アンテナと、
前記送受共用アンテナからの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機と、
前記送受共用アンテナの送受信を切り替えて、前記送信機からの送信信号を前記送受共用アンテナに供給し、前記送受共用アンテナからの反射波を受信信号として前記受信機に供給する送受信切替手段と、
前記送受共用アンテナを複数のアンテナ角度に順次設定し、該送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、
前記アンテナ走査手段で設定した複数のアンテナ角度と前記受信機で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物の方位角を求める方位角演算手段と、を備えたビーム走査式レーダ装置において、
前記方位角演算手段は、
前記送受共用アンテナの指向性に基づいて、前記アンテナ角度に対する前記受信レベルの特性を示す特性曲線を求め、
前記データの中から任意のデータを２点以上選択して得た複数のデータの組み合わせを前記特性曲線に当てはめて、対象物の方位角を推定するための方位角推定曲線を各組み合わせ毎に求め、
これら各方位角推定曲線毎に前記受信レベルが最大となるアンテナ角度を求め、これら求められた複数個のアンテナ角度に基づいて、対象物の方位角を演算することを特徴とするビーム走査式レーダ装置。
【請求項５】
前記方位角演算手段は、
所定範囲外の受信レベルを含むデータを異常値として前記データの中から除き、該異常値を含まないデータを用いて対象物の方位角を演算することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のビーム走査式レーダ装置。
【請求項６】
前記受信機で検出した受信レベルの履歴を用いて、各アンテナ角度に対応する受信レベルを平均化して平均受信レベルを求める平均受信レベル演算手段を更に有し、
前記方位角演算手段は、
前記受信レベルに替えて、前記平均受信レベルに基づいて、対象物の方位角を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のビーム走査式レーダ装置。
【請求項７】
前記方位角演算手段により得られた対象物の方位角を平滑化して平滑化方位角を求める平滑化方位角演算手段を更に有し、
前記方位角演算手段により得られた対象物の瞬時的な方位角に替えて、前記平滑化方位角演算手段により得られた平滑化方位角を対象物の方位角としたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のビーム走査式レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受共用アンテナのビーム方向を走査して周囲の物体の位置を検知するビーム走査式レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、対象物の方位角を求める方式として、ビームスキャン方式とモノパルス方式が挙げられる。前者のビームスキャン方式では、例えば、図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、レーダ装置１０１より電磁波等のビームＢ１０１〜Ｂ１０５を複数のアンテナ角度θ１０１〜θ１０５へ放射し、対象物Ｔからの反射波を受信した際に受信レベルの得られた角度θ１０４を対象物Ｔの方位角として求めていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、後者のモノパルス方式（ここでは振幅モノパルス方式）では、図１１（ａ）（ｂ）に示されるように、一部が重なりあった２個のビームＢ２０１，Ｂ２０２を一組として用い、一つの送信機からの送信信号の対象物Ｔでの反射波を二つの受信機で同時に検波し、受信レベルの差成分Δと和成分Σに関してビーム指向性より予め求めた特性曲線ε（θ）に照らし合わせて対象物Ｔの方位角θ２０１として求めていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１８０５２９号公報
【特許文献２】特開平６−３４７５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の方式では、ビームスキャン方式の場合、上記特許文献１に示されるように、方位角の分解能を上げるにはビーム幅を細かく設定する必要があり、アンテナが複雑な構成となってしまう。また、モノパルス方式の場合、上記特許文献２に示されるように、二つ受信機での各受信レベルを用いて対象物Ｔの方位角を求めるため、片方のアンテナの性能が落ちただけで、対象物測定結果の信頼性が格段に下がってしまう（モノパルス方式の場合、最低条件として、略等しい性能のアンテナが２つ必要である）。また、レーダ装置を、例えば、車両等に搭載する場合、搭載位置が限られているため、レーダ装置はできるだけコンパクトであることが望ましい。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、簡単な構成で対象物の方位を精度良く検出することができ、且つ、コンパクトなレーダ装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、送信信号を生成する送信機と、前記送信機からの送信信号を放射し、対象物からの反射波を受信する送受共用アンテナと、前記送受共用アンテナからの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機と、前記送受共用アンテナの送受信を切り替えて、前記送信機からの送信信号を前記送受共用アンテナに供給し、前記送受共用アンテナからの反射波を受信信号として前記受信機に供給する送受信切替手段と、前記送受共用アンテナを複数のアンテナ角度に順次設定し、該送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、前記アンテナ走査手段で設定した複数のアンテナ角度と前記受信機で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物の方位角を求める方位角演算手段と、を備えたビーム走査式レーダ装置において、前記方位角演算手段は、前記データを少なくとも３点以上用いてこれら各点を通る曲線を求め、この曲線を対象物の方位角を推定するための方位角推定曲線とし、この方位角推定曲線の前記受信レベルが最大となるアンテナ角度を対象物の方位角とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、送信信号を生成する送信機と、前記送信機からの送信信号を放射し、対象物からの反射波を受信する送受共用アンテナと、前記送受共用アンテナからの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機と、前記送受共用アンテナの送受信を切り替えて、前記送信機からの送信信号を前記送受共用アンテナに供給し、前記送受共用アンテナからの反射波を受信信号として前記受信機に供給する送受信切替手段と、前記送受共用アンテナを複数のアンテナ角度に順次設定し、該送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、前記アンテナ走査手段で設定した複数のアンテナ角度と前記受信機で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物の方位角を求める方位角演算手段と、を備えたビーム走査式レーダ装置において、前記方位角演算手段は、前記送受共用アンテナの指向性に基づいて、前記アンテナ角度に対する前記受信レベルの特性を示す特性曲線を求め、前記データの少なくとも２点以上を前記特性曲線に当てはめて、対象物の方位角を推定するための方位角推定曲線を求め、前記方位角推定曲線において、前記受信レベルが最大となるアンテナ角度を対象物の方位角とすることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のビーム走査式レーダ装置において、方位角演算手段は、方位角推定曲線を求めるために用いられるデータとして、複数のデータの中から受信レベルが強いデータを選択して特性曲線に当てはめて、方位角推定曲線を求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、送信信号を生成する送信機と、前記送信機からの送信信号を放射し、対象物からの反射波を受信する送受共用アンテナと、前記送受共用アンテナからの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機と、前記送受共用アンテナの送受信を切り替えて、前記送信機からの送信信号を前記送受共用アンテナに供給し、前記送受共用アンテナからの反射波を受信信号として前記受信機に供給する送受信切替手段と、前記送受共用アンテナを複数のアンテナ角度に順次設定し、該送受共用アンテナのビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段と、前記アンテナ走査手段で設定した複数のアンテナ角度と前記受信機で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物の方位角を求める方位角演算手段と、を備えたビーム走査式レーダ装置において、前記方位角演算手段は、前記送受共用アンテナの指向性に基づいて、前記アンテナ角度に対する前記受信レベルの特性を示す特性曲線を求め、前記データの中から任意のデータを２点以上選択して得た複数のデータの組み合わせを前記特性曲線に当てはめて、対象物の方位角を推定するための方位角推定曲線を各組み合わせ毎に求め、これら各方位角推定曲線毎に前記受信レベルが最大となるアンテナ角度を求め、これら求められた複数個のアンテナ角度に基づいて、対象物の方位角を演算することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のビーム走査式レーダ装置において、方位角演算手段は、所定範囲外の受信レベルを含むデータを異常値としてデータの中から除き、該異常値を含まないデータを用いて対象物の方位角を演算することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のビーム走査式レーダ装置において、受信機で検出した受信レベルの履歴を用いて、各アンテナ角度に対応する受信レベルを平均化して平均受信レベルを求める平均受信レベル演算手段を更に有し、方位角演算手段は、受信レベルに替えて、平均受信レベルに基づいて、対象物の方位角を演算することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のビーム走査式レーダ装置において、方位角演算手段により得られた対象物の方位角を平滑化して平滑化方位角を求める平滑化方位角演算手段を更に有し、方位角演算手段により得られた対象物の瞬時的な方位角に替えて、平滑化方位角演算手段により得られた平滑化方位角を対象物の方位角としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、３点以上のデータを用いてこれら各点を通る方位角推定曲線を求め、この方位角推定曲線に基づいて対象物の方位角を求めるようにしたので、少ないデータ点数で対象物の方位角を精度良く検出することができる。このため、送受共用アンテナのビーム幅を細くしてアンテナ角度を細かく設定する必要がなく、簡単な構成で対象物の方位角を検出することができる。また、レーダ装置の構成の中で比較的大きな部材としてはアンテナが挙げられるが、送受共用アンテナを用いることにより、送信アンテナと受信アンテナを別々に用いる場合と比較してレーダ装置の大きさをコンパクトにすることができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、送受共用アンテナの指向性に基づいて、アンテナ角度に対する受信レベルの特性を示す特性曲線を求め、更に、この特性曲線に２点以上のデータを当てはめて方位角推定曲線を求め、この方位角推定曲線に基づいて対象物の方位角を求めるようにしたので、少ないデータ点数で対象物の方位角を精度良く検出することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、方位角推定曲線は、受信レベルが強く、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が高いデータを用いて求められるので、信頼度の高い方位角推定曲線が求められる。このため、対象物の方位角を精度良く検出することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、複数のデータの組み合わせを用いて複数の方位角推定曲線を求め、これら各方位角推定曲線毎に受信レベルが最大となるアンテナ角度を求め、これら求められた複数個のアンテナ角度に基づいて、対象物の方位角を演算するようにしたので、1組のデータの組み合わせを用いて方位角を求める場合より、より信頼度の高い対象物の方位角を求めることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、所定範囲外の受信レベルを含むデータを異常値としてデータの中から除き、異常値を含まないデータを用いて対象物の方位角を演算するようにしたので、信頼度の高い対象物の方位角を求めることができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、方位角演算手段において、受信レベルに替えて、受信レベルを平均化して求めた平均受信レベルに基づいて、対象物の方位角を演算するようにしたので、瞬時的なレベル変動に伴う方位角の誤差を抑制することができ、信頼度の高い対象物の方位角を求めることができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、方位角演算手段により得られた対象物の瞬時的な方位角に替えて、平滑化方位角演算手段により得られた平滑化方位角を対象物の方位角としたので、瞬時的な方位角の変動を抑制することができ、信頼度の高い対象物の方位角を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の第１の実施形態によるビーム走査式レーダ装置（以下、レーダ装置という）について、図１乃至図３を参照して説明する。図１に示されるように、レーダ装置１は、送信信号を生成する送信機２と、送信機２からの送信信号を放射し、対象物Ｔ（図２参照）からの反射波を受信する送受共用アンテナ３と、送受共用アンテナ３からの受信信号を検波し、受信信号の受信レベルを検出する受信機４と、送受共用アンテナ３の送受信を切り替えて、送信機２からの送信信号を送受共用アンテナ３に供給し、送受共用アンテナ３のから反射波を受信信号として受信機４に供給する送受信切替手段５と、送受共用アンテナ３にアンテナ走査制御信号を出力することにより送受共用アンテナ３を複数のアンテナ角度に順次設定し、ビーム走査方向を制御するアンテナ走査手段６と、アンテナ走査手段６で設定した複数のアンテナ角度と受信機４で検出したこれらアンテナ角度に対応する受信レベルとからなるデータを用いて対象物Ｔの方位角を求める方位角演算手段７と、を備えている。
【００２１】
これら使用される送信機２、送受共用アンテナ３、受信機４等の種類には特に制限はなく、種々の公知の機器を使用することができる。例えば、送信機２としては、電子管（送信管）を使用したものに限られず、送信管をＦＥＴやダイオード等の半導体素子で置換した、いわゆる固体化送信機等であってもよい。また、送信機２及び受信機４の各ＲＦ部は、双方の共用部が１チップ化されたＭＭＩＣ（Monolithic  Microwave  Integrated  Circuit）であってもよい。また、送受共用アンテナ３の例としては、機械的走査アンテナや、マイクロストリップ・アンテナ等を利用した電子走査アンテナ等が挙げられる。一般に、レーダ装置の構成の中で比較的大きな部材としてはアンテナが挙げられるが、送受共用アンテナ３を用いることにより、送信アンテナと受信アンテナを別々に用いる場合と比較してレーダ装置１の大きさをコンパクトにすることができる。送受信切替手段５としては、例えば、サーキュレータ等を用いることができ、アンテナ走査手段６としては、例えば、電子走査アンテナの場合、移相器等を用いることができる。
【００２２】
次に、レーダ装置１により対象物Ｔの方位角を求める手順を説明する。送信機２で生成された送信信号は、送受共用アンテナ３を介して空間に放射される。送受信切替手段５は、送信信号の生成と同時に、信号伝達経路をアンテナ３と送信機２との間のみに限定すべく、信号伝達の方向制御を限定する。これにより受信機４への信号漏洩を防止することで、受信機４を保護する。その後、送受信切替手段５は、送信信号が消滅すると、送信機２のみへの信号伝達方向制限を解除し、受信機４方向への信号伝達も許す。そして、送信信号が対象物Ｔに照射され、対象物Ｔにより四方に反射された反射波の一部が照射された方向へ戻ると、反射波は送受共用アンテナ３で受信され、受信信号が受信機４で増幅されて、受信レベルが検出される。図２に示されるように、アンテナ走査手段６は、送受共用アンテナ３を段階的に走査することにより、複数のアンテナ角度θ１〜θ３に、ビーム領域の一部が重なり合うようにしてビームＢ１〜Ｂ３を放射する。レーダ装置１は、上述した手順で対象物Ｔからの反射波をビームＢ１〜Ｂ３毎に受信して、各アンテナ角度θ１〜θ３に対応する受信レベルを検出する。そして、方位角演算手段７は、受信機４からの受信レベル及びアンテナ走査手段６からのアンテナ角度に関する信号に基づいて対象物Ｔの方位角を演算する。
【００２３】
次に、方位角演算手段７について、図３を参照してより詳細に説明する。図３において、横軸はアンテナ角度θであり、縦軸は受信レベルＰであり、各アンテナ角度θ１〜θ３とこれらに対応する受信レベルＰ１〜Ｐ３とからなるデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２），（θ３，Ｐ３）がプロットされている。また、これらデータの各点を通る曲線Ｐ（θ）が示されており、この曲線Ｐ（θ）において受信レベルが最大となる点をＭで示している。この曲線Ｐ（θ）が対象物Ｔの方位角を推定するために用いられる。以下、このように、対象物Ｔの方位角を推定するために用いられる曲線を方位角推定曲線という。
【００２４】
方位角推定曲線Ｐ（θ）を、データ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２），（θ３，Ｐ３）を通る曲線で定義すると、方位角推定曲線Ｐ（θ）は、以下の２次方程式（１）で与えられる。
Ｐ（θ）＝Ａ×θ２＋Ｂ×θ＋Ｃ        （１）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは係数あり、これらの係数は以下の連立方程式（２）〜（４）より求められる。
Ｐ１＝Ａ×θ１２＋Ｂ×θ１＋Ｃ          （２）
Ｐ２＝Ａ×θ２２＋Ｂ×θ２＋Ｃ          （３）
Ｐ３＝Ａ×θ３２＋Ｂ×θ３＋Ｃ          （４）
【００２５】
そして、この方位角推定曲線Ｐ（θ）において受信レベルが最大となる点Ｍのアンテナ角度θｍは、１次微分（Ｐ’（θ）＝０）より求められ、以下の式（５），（６）の通りとなる。
Ｐ’（θｍ）＝２Ａ×θｍ＋Ｂ＝０      （５）
θｍ＝−Ｂ／２Ａ                    （６）
【００２６】
本実施形態においては、以上により求められたアンテナ角度θｍを対象物Ｔの方位角とする。すなわち、仮にレーダ装置１のアンテナ角度を細かく設定すると、アンテナ角度と対象物Ｔの方位角が一致した場合に、受信レベルが最大となることが予想されるが、本実施形態においては、アンテナ角度を細かく設定することなく、方位角推定曲線Ｐ（θ）を利用して受信レベルが最大となるアンテナ角度θｍを求め、アンテナ角度θｍを対象物Ｔの方位角とする。このため、図１０に示される従来例のようにビーム幅を細くしてアンテナ角度を細かく設定する必要がなく、少ないデータ点数で対象物Ｔの方位角を精度良く検出することができ、簡単な構成で対象物Ｔの方位角を検出することができる。
【００２７】
次に、第２の実施形態によるレーダ装置について図４（ａ）（ｂ）及び図５を参照して説明する。本実施形態によるレーダ装置１は、方位角演算手段７において、送受共用アンテナ３の指向性に基づいて求められたアンテナ角度に対する受信レベルの特性を示す特性曲線Ｓ（θ）、及び２点のデータを用いて方位角推定曲線Ｐ（θ）を求める点で第１の実施形態と異なり、他の構成は、図１に示される第１の実施形態と同様である。
【００２８】
本実施形態の方位角演算手段７は、例えば、図４（ａ）に示されるようなレーダ装置１の送受共用アンテナ３の指向特性に基づいて、図４（ｂ）に示されるような角度θに対する受信レベルの特性を示す特性曲線Ｓ（θ）を求め、得られた特性曲線Ｓ（θ）を不図示のメモリ内に記憶しておいて対象物Ｔの方位角を演算する際に使用する。具体的には、特性曲線Ｓ（θ）は、送受共用アンテナ３の指向特性に基づいて、例えば、式（７）に示されるような２次方程式に近似することができる。
Ｓ（θ）＝Ａ×θ２＋Ｂ×θ＋Ｃ        （７）
ここで、Ａ＜０である。
【００２９】
方位角推定曲線Ｐ（θ）は、この特性曲線Ｓ（θ）を縦軸方向にＰａ，横軸方向にθａだけシフトした式（８）で表される。
Ｐ（θ）＝Ｓ（θ−θａ）＋Ｐａ        （８）
【００３０】
そして、図５に示されるように、複数のビームで検出されたデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２），（θ３，Ｐ３）の中、例えば、受信レベルが強いデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２）を用いれば、方位角推定曲線Ｐ（θ）は、以下の連立方程式（９），（１０）より求められる。
Ｐ１＝Ａ×（θ１−θａ）２＋Ｂ×（θ１−θａ）＋Ｃ＋Ｐａ  （９）
Ｐ２＝Ａ×（θ２−θａ）２＋Ｂ×（θ２−θａ）＋Ｃ＋Ｐａ  （１０）
【００３１】
そして、この方位角推定曲線Ｐ（θ）において受信レベルが最大となる点Ｍのアンテナ角度θｍは、１次微分（Ｐ’（θ）＝０）より求められ、以下の式（１１），（１２）の通りとなる。
Ｐ’（θ）＝２Ａ×（θｍ−θａ）＋Ｂ＝０  （１１）
θｍ＝−Ｂ／２Ａ＋θａ                    （１２）
【００３２】
以上より、方位角推定曲線Ｐ（θ）において、受信レベルが最大となるアンテナ角度θｍを求め、このアンテナ角度θｍを方位角とすることにより、対象物Ｔの方位角を精度よく求めることができる。
【００３３】
本実施形態では、３点のデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２），（θ３，Ｐ３）を使用した第１の実施形態と異なり、２点のデータ（例えば、（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２））だけで方位角推定曲線Ｐ（θ）を求めることができる。また、複数のビームで検出されたアンテナ角度に対する受信レベルの中、受信レベルが強いデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２）を選んで方位角推定曲線Ｐ（θ）を求めたが、このように、受信レベルが強く、Ｓ／Ｎ比が高いデータを用いて方位角推定曲線Ｐ（θ）を求めることにより、信頼度の高い方位角推定曲線を求めることができ、信頼度の高い方位角を求めることができる。
【００３４】
次に、第３の実施形態によるレーダ装置について図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態では、方位角演算手段７は、複数のデータの組み合わせを用いて複数の方位角推定曲線を求め、これら各方位角推定曲線毎に受信レベルが最大となるアンテナ角度を求め、これら求められた複数個のアンテナ角度に基づいて、対象物Ｔの方位角を演算する点で、1組のデータの組み合わせを用いて方位角を求める第２の実施形態と異なる。
【００３５】
具体的には、方位角演算手段７は、複数のビームで検出されたデータ（θ１，Ｐ１），（θ２，Ｐ２），（θ３，Ｐ３）の中から、複数の組み合せ、例えば、図６（ａ）に示されるように、（θ１，Ｐ１）及び（θ２，Ｐ２）の組み合わせ、並びに、図６（ｂ）に示されるように、（θ１，Ｐ１）及び（θ３，Ｐ３）の組み合わせの２種類を用いて方位角推定曲線Ｐ（θ），Ｑ（θ）を求め、これら方位角推定曲線Ｐ（θ），Ｑ（θ）毎に受信レベルが最大となる点Ｍ，Ｍ’のアンテナ角度θｍ，θｍ’を求める。そして、これらアンテナ角度θｍ，θｍ’が所定の範囲内であれば、アンテナ角度θｍ若しくはθｍ’のいずれか、又はこれらアンテナ角度θｍ，θｍ’の平均値を対象物Ｔの方位角として出力することにより、1組のデータの組み合わせを用いて対象物Ｔの方位角を求める場合と比較して、より信頼度の高い対象物Ｔの方位角を求めることができる。
【００３６】
次に、第４の実施形態によるレーダ装置について図７（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態では、方位角演算手段７は、所定範囲外の受信レベルを含むデータを異常値としてデータの中から除き、異常値を含まないデータを用いて対象物Ｔの方位角を演算する点で、第１乃至第３の実施形態と異なる。
【００３７】
一般に、受信レベルは、レーダ装置１と対象物Ｔの位置に応じて、以下のレーダ方程式（１３）により与えられる。
Ｐｒ＝｛Ｐｔ×Ｇ２×λ２×σ｝／｛（４π）３×Ｒ４｝    （１３）
ここで、Ｐｒは受信レベル、Ｐｔは送信電力、Ｇはアンテナ利得、λは電波の波長、σは対象物のレーダ反射断面積、Ｒは対象物までの距離を表している。
【００３８】
本実施形態におけるレーダ装置１においては、例えば、第１の実施形態のように３点以上のデータを用いて方位角推定曲線Ｐ（θ）を求める場合、予め式（１０）において想定する最大距離、対象物のレーダ反射断面積の最小値、エリア外側での最小利得、想定送信電力から求められる最小想定受信レベルを閾値レベルＬａとして設定する。そして、図７（ａ）に示されるように、閾値レベルＬａより低い受信レベルを含むデータ（θ２，Ｐ２）は異常値としてデータの中から除き、異常値を含まないデータを用いて方位角推定曲線Ｐ（θ）を求める。そして、方位角推定曲線Ｐ（θ）において、受信レベルが最大となるアンテナ角度θｍを求めることにより、対象物Ｔの方位角を求める。
【００３９】
また、例えば、第２の実施形態のように、特性曲線Ｓ（θ）に受信データに当てはめて方位角推定曲線Ｐ（θ）を求める場合には、予め式（１０）において想定する最大距離又は最小距離、対象物のレーダ反射断面積の最小値又は最大値、想定送信電力から求められる、アンテナ角度に対する受信レベルの最大／最小曲線を閾値レベルＬｂ（θ），Ｌｃ（θ）として設定する。なお、閾値レベルＬｂ（θ），Ｌｃ（θ）は、以下の式（１４），（１５）により与えられる。
Ｌｂ（θ）＝｛Ｐｔ×Ｇ（θ）２×λ２×σｍａｘ｝／｛（４π）３×Ｒｍｉｎ４｝    （１４）
Ｌｃ（θ）＝｛Ｐｔ×Ｇ（θ）２×λ２×σｍｉｎ｝／｛（４π）３×Ｒｍａｘ４｝    （１５）
ここで、σｍａｘは想定するレーダ反射断面積の最大値、σｍｉｎは想定するレーダ反射断面積の最小値、Ｒｍａｘは想定する検知距離の最大値、Ｒｍｉｎは想定する検知距離の最小値、Ｐｔは想定送信電力、Ｇ（θ）はアンテナ利得である。
【００４０】
そして、図７（ｂ）に示されるように、閾値レベルＬｂ（θ），Ｌｃ（θ）の範囲外にある受信レベルを含むデータ（θ２，Ｐ２）は異常値としてデータの中から除き、異常値を含まないデータを用いて方位角推定曲線Ｐ（θ）を求める。そして、方位角推定曲線Ｐ（θ）において、受信レベルが最大となるアンテナ角度θｍを求めることにより、対象物Ｔの方位角を求める。
【００４１】
このように、本実施形態においては、所定範囲外の受信レベルを含むデータを異常値としてデータの中から除き、異常値を含まないデータを用いて対象物Ｔの方位角を演算するようにしたので、信頼度の高い方位角を求めることができる。
【００４２】
次に、第５の実施形態によるレーダ装置について図８を参照して説明する。図８に示されるように、本実施形態によるレーダ装置１は、受信機４で検出した受信レベルの履歴を用いて、各アンテナ角度に対応する受信レベルを平均化して平均受信レベルを求める平均受信レベル演算手段８を、更に有する点で第１乃至第４の実施形態と異なる。
【００４３】
平均受信レベル演算手段８は、受信機４で検出した受信レベルを、不図示のメモリ内に記憶し、所定回数毎に、各アンテナ角度毎に受信レベルを平均化して、平均受信レベルを求める。そして、方位角演算手段７において、受信レベルに替えて平均受信レベルに基づいて、対象物Ｔの方位角を演算する。平均受信レベルに基づいて対象物Ｔの方位角を求めるので、瞬時的なレベル変動に伴う方位角の誤差を抑制することができ、信頼度の高い方位角を求めることができる。
【００４４】
次に、第６の実施形態によるレーダ装置について図９を参照して説明する。図９に示されるように、本実施形態によるレーダ装置１は、方位角演算手段７により得られた対象物Ｔの方位角を平滑化して平滑化方位角を求める平滑化方位角演算手段９を、更に有する点で第１乃至第５の実施形態と異なる。
【００４５】
平滑化方位角演算手段９は、方位角演算手段７により得られた対象物Ｔの方位角を、各瞬間における対象物Ｔの方位角（以下、瞬時方位角という）として、不図示のメモリ内に記憶する。そして、測定時点ｔにおける瞬時方位角θｔから、以下の式（１６）を用いて測定時点ｔにおける平滑化方位角θｎ＋１を求める。
θｎ＋１＝α×θｎ＋β×θｔ      （１６）
ここで、θｎは過去から測定時点ｔまでのデータを基にして求めた平滑化方位角、α及びβは重み係数であり、例えば、α＝１／２，β＝１／２である。
【００４６】
式（１６）から分かるように、平滑化方位角θｎ＋１は、過去のデータ蓄積の結果であるθｎの影響をαだけ受け、測定時点ｔでの瞬時方位角θｔの影響をβだけ受けることになる。この平滑化方位角θｎ＋１を、瞬時方位角θｔに替えて対象物Ｔの方位角とすることにより、瞬時方位角θｔが、例えば、ノイズ等に起因して異常値を示したときであっても、異常値であるθｔの影響がβ倍されて平滑化方位角θｎ＋１に反映されるので、異常値に基づく瞬時的な方位角の変動を抑制することができる。このため、信頼度の高い方位角を求めることができる。
【００４７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるレーダ装置のブロック図。
【図２】同レーダ装置の送信アンテナ及び受信アンテナのビームを示す図。
【図３】同レーダ装置により検出された受信レベルとアンテナ角度の関係を示す図。
【図４】（ａ）は第２の実施形態によるレーダ装置の送信アンテナ及び受信アンテナの指向性を示す図、（ｂ）は同アンテナの指向性に基づいて求められた特性曲線を示す図。
【図５】同レーダ装置により検出された受信レベルとアンテナ角度の関係を示す図。
【図６】（ａ），（ｂ）は第３の実施形態のレーダ装置により検出された受信レベルとアンテナ角度の関係を示す図。
【図７】（ａ），（ｂ）は第４の実施形態のレーダ装置により検出された受信レベルとアンテナ角度の関係を示す図。
【図８】第５の実施形態によるレーダ装置のブロック図。
【図９】第６の実施形態によるレーダ装置のブロック図。
【図１０】（ａ）は従来例によるビームスキャン方式レーダ装置のアンテナのビームを示す図、（ｂ）は同レーダ装置により検出された受信レベルとアンテナ角度の関係を示す図。
【図１１】（ａ）は従来例によるモノパルス方式レーダ装置のアンテナのビームを示す図、（ｂ）は同レーダ装置により検出された受信レベルとアンテナ角度の関係を示す図、及び同アンテナの指向性に基づいて求められた特性曲線を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１    レーダ装置（ビーム走査式レーダ装置）
２    送信機
３    送受共用アンテナ
４    受信機
５    送受信切替手段  
６    アンテナ走査手段
７    方位角演算手段
８    平均受信レベル演算手段
９    平滑化方位角演算手段
Ｐ（θ），Ｑ（θ）  方位角推定曲線
Ｓ（θ）  特性曲線
【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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