(57)【要約】  本発明は、２方向に受信アンテナを配列しつつ、処理負荷を低減することができるレーダ装置を提供する。本発明は、送信部（送信アンテナ）は、電磁波を送信する。複数の受信アンテナ108は、電磁波を反射する物体から反射波を受信し、反射波を第１信号Sig1に変換する。複数の受信回路520は、受信アンテナ108にそれぞれ接続され、第１信号Sig1から第２信号Sig2を生成する。信号処理部103は、第２信号Sig2を処理する。複数の受信アンテナ108は、第１方向、及び第1方向に交差する第２方向に配列される。信号処理部103は、送信アンテナが電磁波を送信してから信号処理部103が第２信号Sig2を処理するまでの期間を示すフレームごとに、処理する第２信号Sig2の組合せを切り替える。
2018101082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を送信する送信アンテナと、
前記電磁波を反射する物体から反射波を受信し、前記反射波を第１信号に変換する複数の受信アンテナと、
前記受信アンテナにそれぞれ接続され、前記第１信号から第２信号を生成する複数の受信回路と、
前記第２信号を処理する信号処理部と、を備え、
複数の前記受信アンテナは、
第１方向、及び前記第１方向に交差する第２方向に配列され、
前記信号処理部は、
前記送信アンテナが電磁波を送信してから前記信号処理部が前記第２信号を処理するまでの期間を示すフレームごとに、処理する前記第２信号の組合せを切り替える
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
第１フレームにおいて、前記第１方向に配列された２個の前記受信アンテナを含む前記受信アンテナの組合せに対応する前記第２信号を処理し、
前記第１フレームの次の第２フレームにおいて、前記第２方向に配列された２個の前記受信アンテナを含む前記受信アンテナの組合せに対応する前記第２信号を処理する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置であって、
前記第１方向と前記第２方向は垂直に交差する  ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
複数の前記受信アンテナは、
Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎ：２以上の自然数）に配列され、
前記信号処理部は、
前記第１フレームにおいて、Ｍ行のうちのいずれかの行に配列された２個の前記受信アンテナを含む前記受信アンテナの組合せに対応する前記第２信号を処理し、
前記第２フレームにおいて、Ｎ列のうちのいずれかの列に配列された２個の前記受信アンテナを含む前記受信アンテナの組合せに対応する前記第２信号を処理する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーダ装置であって、
複数の前記受信アンテナは、
４個あり、２行２列に配列される
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
前記第１フレームにおいて、前記第１方向に配列された２個の前記受信アンテナの組合せに対応する前記第２信号を処理し、前記物体の前記第１方向に対する角度を算出し、
前記第２フレームにおいて、前記第２方向に配列された２個の前記受信アンテナの組合せに対応する前記第２信号を処理し、前記物体の前記第２方向に対する角度を算出する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項５に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
前記第１フレームにおいて、３個の前記受信アンテナの第１の組合せに対応する前記第２信号を処理し、前記物体の前記第１方向に対する第１角度及び前記物体の前記第２方向に対する第２角度を算出し、
前記第２フレームにおいて、３個の前記受信アンテナの第２の組合せに対応する前記第２信号を処理し、前記物体の前記第１方向に対する第３角度及び前記物体の前記第２方向に対する第４角度を算出する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項２に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
前記第１フレームにおける処理結果と前記第２フレームにおける処理結果を比較することにより、それぞれの前記受信アンテナから前記信号処理部までの経路を示す受信チャネルの故障判定を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
故障していない前記受信チャネルに対応する前記第２信号から、前記フレームごとに処理する前記第２信号の組合せを生成する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
それぞれの前記受信アンテナは、
前記電磁波を放射するパッチアンテナと、
前記パッチアンテナを囲むホーンアンテナと、
前記ホーンアンテナの開口端に配置され、前記電磁波を平面波に変換する誘電体レンズと、を有する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
前記フレームごとに、それぞれの前記受信アンテナから前記信号処理部までの経路を示す受信チャネルの少なくとも１つを遮断し、処理する前記第２信号の組合せを切り替える
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
前記レーダ装置の周囲の環境に応じて、遮断する前記受信チャネルの数を変更する
ことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーダ装置が自動車に搭載され、衝突防止や走行制御等の安全装置として用いられている。この車載用のレーダ装置は、目標物（先行車等）の相対距離や相対速度を検出可能であり、複数の受信アンテナを水平方向に配置した構成では、目標物の水平方向の位置を検出可能である。水平方向の受信アンテナ構成は一般的だが、複数の受信アンテナを鉛直方向にも配置した受信アンテナ構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2002-237779号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動運転やその他無線通信システムにおいて目標物の鉛直方向の位置の検出能力が必要とされつつある。特に、今後の自動運転では標識の検出や高架橋等のすり抜け等の必要性から、目標物の鉛直方向の位置の検出（測定）が必須であり、一般的な水平方向のみに配置した受信アンテナ構成では対応できないため、受信アンテナを鉛直方向にも構成する必要がある。【０００５】
しかし、受信アンテナ数の増加に伴い、受信データ量が増加し、実装メモリ(コスト)の増加、処理量の増加及び消費電力が増大するという課題がある。【０００６】
本発明の目的は、２方向に受信アンテナを配列しつつ、処理負荷を低減することができるレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、電磁波を送信する送信アンテナと、前記電磁波を反射する物体から反射波を受信し、前記反射波を第１信号に変換する複数の受信アンテナと、前記受信アンテナにそれぞれ接続され、前記第１信号から第２信号を生成する複数の受信回路と、前記第２信号を処理する信号処理部と、を備え、複数の前記受信アンテナは、第１方向、及び前記第１方向に交差する第２方向に配列され、前記信号処理部は、前記送信アンテナが電磁波を送信してから前記信号処理部が前記第２信号を処理するまでの期間を示すフレームごとに、処理する前記第２信号の組合せを切り替える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２方向に受信アンテナを配列しつつ、処理負荷を低減することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第1の実施形態（実施形態全般）に係るレーダ装置の受信機と信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第2の実施形態に係るレーダ装置のアンテナの構成を示す図である。
【図３】本発明の第2の実施形態に係るレーダ装置のアンテナの構成を示す図である。
【図４】本発明の第2の実施形態に係るレーダ装置の受信アンテナのブロック図である。
【図５】本発明の第2の実施形態の扁平ビーム生成アンテナを有するレーダ装置のブロック図である。
【図６】本発明の第2の実施形態に係る受信アンテナの構成を示す説明図である。
【図７】本発明の第2の実施形態に係るレーダ装置において、使用する受信チャネル数に対するレーダ性能と処理負荷の関係を示す説明図である。
【図８Ａ】本発明の第2の実施形態に係る受信チャネルを3チャネル使用する際のフレームごとの受信チャネルの規則的な組み合わせの一例を示す説明図である。
【図８Ｂ】各フレームにおいて受信チャネルのon/off状態を示す図である。
【図９】本発明の実施形態全般に係る受信チャネル不良を判定する処理フロー図である。
【図１０】本発明の第3の実施形態に係る受信チャネルを2チャネル使用する際のフレームごとの受信チャネルの組み合わせを示す説明図である。
【図１１】本発明の第4の実施形態に係る受信アンテナの構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の第4の実施形態に係る受信チャネルを2チャネル使用する際のフレームごとの受信チャネルの規則的な組み合わせの一例を示す説明図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置の受信アンテナ構成の変形例を示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置の受信アンテナ構成の変形例を示す図である。
【図１３Ｃ】本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置の受信アンテナ構成の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第5の実施形態に係る受信アンテナ構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の第5の実施形態に係る受信チャネルを2チャネル使用する際のフレームごとの受信チャネルの規則的な組み合わせの一例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第1〜第5の実施形態（実施形態全般）に係るレーダ装置が算出した情報をユーザインターフェースに出力する際の実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の第1〜第5の実施形態に係るレーダ装置の構成及び動作について詳細に説明する。レーダ装置は、例えば、移動体の衝突防止等に使用され、周波数変調されたレーダ波を送受信することで目標物体との相対距離や相対速度に関する情報を取り出す。
【００１１】
〔第1の実施形態〕
図１は本発明の第1の実施形態に係るレーダ装置1の受信機（受信アンテナ部101、受信回路部102）と信号処理回路（信号処理部103）の構成及び処理結果の出力を示すブロック図であり、後述する他の実施形態を含む実施形態全般のブロック図である。なお、図１に示すレーダ装置1の構成は本発明の実施形態で触れない部品(増幅器等)に関しては省略している。また、受信アンテナ108のアンテナ形態は任意であり、特定の形態（パッチアンテナ、ホーンアンテナ等）に限定されない。
【００１２】
レーダ装置1の送信部（図省略）から任意の方法で電磁波が放射され、障害物等で反射する。反射した電磁波は受信アンテナ部101に備えられた受信アンテナ108に入力される。
レーダ装置1はm個の受信アンテナ108とそれに接続されたm個の受信回路520（Rx）を有しており、各受信アンテナ108に入力された信号は各受信回路520を介して接続された信号処理部103へ入力される。
【００１３】
換言すれば、送信部（送信アンテナ）は、電磁波を送信する。複数の受信アンテナ108は、電磁波を反射する物体から反射波を受信し、反射波を第１信号Sig1に変換する。複数の受信回路520は、受信アンテナ108にそれぞれ接続され、第１信号Sig1から第２信号Sig2を生成する。信号処理部103は、第２信号Sig2を処理する。なお、受信回路520の構成は、レーダ方式（パルス方式、FMCW方式、2周波CW方式等）により異なるが、任意のレーダ方式の受信回路520を用いてよい。
【００１４】
ここで、各受信アンテナ108と各受信回路520とそれらを介して信号処理部103へ入力される信号とそれを用いた信号処理をまとめて、各受信アンテナに対する受信チャネルと呼ぶ。つまり図1のレーダ装置1はm個の受信チャネルを持つ。
【００１５】
各受信チャネルは切替信号104によって任意の受信回路520を規則的にonとoffを切り替えられる構成となっている。
【００１６】
換言すれば、信号処理部103は、送信アンテナが電磁波を送信してから信号処理部103が第２信号Sig2を処理するまでの期間を示すフレームごとに、処理する第２信号Sig2の組合せを切り替える。これにより、フレームごとの処理負荷が低減される。
【００１７】
ただし、受信チャネルの切り替え方法はこの限りではなく、例えば受信アンテナ108を動作しないように切り替えたり、信号処理部103へ入力された受信チャネルからの信号を処理しないような方法で受信チャネルを切り替えてもよい。つまり、各受信アンテナが受信した信号を信号処理部が処理しないような構成となっていれば良い。
【００１８】
信号処理部103には例えばマイクロコンピュータやFPGAのような信号処理回路が実装されており、受信チャネルからの入力信号を信号処理する。ユーザインターフェース105（UI: User Interface）や車両制御部106は、信号処理部103に接続される。信号処理部103で算出された相対距離Range（レーダ装置1と前方の物体との間の距離）や相対速度Rate（レーダ装置1に対する前方の物体の相対速度）等の情報をカーナビ等のユーザインターフェース105や車両制御部106等へ入力してもよい。
【００１９】
ユーザインターフェース105や車両制御部106と信号処理部103との接続は、ケーブルを用いた有線でも、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線でもよい。
【００２０】
ユーザインターフェース105は、信号処理部103より入力される情報に従って、情報を視覚的・聴覚的に出力する機能を有し、車両制御部106（例えば、ECU：Electronic Control Unit）は、信号処理部103から入力される情報に従って、パワートレイン制御、車体制御等の移動体の動作を制御する機能を有する。
【００２１】
車両制御部106は、信号処理部103より出力される信号によって障害物等の位置および障害物等までの距離を認識し、パワートレイン制御部や車体制御部に制御信号を出力することによって、周辺状況に応じた移動体の動作を制御できる。このようにして、本実施形態の車載システムは、運転支援システムとして機能する。
【００２２】
図1で示すレーダ装置1の構成は一例であり、構成をこれに限るものではない。上述したように、電磁波を送受信するアンテナを備え、各受信チャネルを任意のタイミングで規則的に切り替えることのできる方法（手段／装置／回路）を有し、受信信号を信号処理する装置を備えた構成であればよい。
【００２３】
換言すれば、信号処理部103は、フレームごとに、それぞれの受信アンテナ108から信号処理部103までの経路を示す受信チャネルの少なくとも１つを遮断し、処理する第２信号Sig2の組合せを切り替える。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、２方向に受信アンテナを配列しつつ、処理負荷を低減することができる。
【００２５】
〔第2の実施形態〕
次に、図2〜図3を用いて、本発明の第2の実施形態に係るレーダ装置1に用いるアンテナの一例を説明する。本実施形態では、送受信ホーンアンテナの構成を示すが、本発明の実施形態で利用できるアンテナ構成及びアンテナ数はこれに限るものではない。例えば、アレーアンテナのようなアンテナ構成でもよい。レーダ装置1に実装した際に、電気的情報として電磁波を放射・受信することが可能であり、前記の切り替え信号104のような受信チャネルを規則的に切り替える構成（装置／回路）を備えているレーダ構成ならば実施可能である。
【００２６】
図2および図3は、本発明の第2の実施形態に係るレーダ装置1に用いる扁平ビーム生成アレーアンテナの構造図である。
【００２７】
図2および図3に示すアンテナでは、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂが誘電体基板１００の第１の面Ｓ１に形成される。また、誘電体基板１００の第１の面Ｓ１には第１の導体部１２０ａが形成され、誘電体基板１００の第１の面Ｓ１と反対側の第２の面Ｓ２には第２の導体部１３０ａが形成される。また、誘電体基板１００の第１の面Ｓ１の導体と第２の面Ｓ２の導体とを導通させる貫通孔４００ａが形成される。
【００２８】
誘電体基板１００の第１の面Ｓ１側には、少なくとも内側表面が導体から形成される第１のホーン２００ａが取り付けられ、各第１のホーン２００ａの放射側開口部付近には第１の誘電体レンズ３００ａが配置される。このような構成によって、後記実施形態のアンテナは、第１の誘電体レンズ３００ａの第１の光軸Ｄ１ａ−Ｄ１ａ’および第２の光軸Ｄ１ｂ−Ｄ１ｂ’と略並行に電波を放射する。
【００２９】
第１の仮想線（縦中心線）Ａ１−Ａ１’は第１のホーン２００ａの放射側開口部の中心を通りかつ最短の長さとなる線であり、第２の仮想線（横中心線）Ｂ１−Ｂ１’は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の中心を通りかつ第１の仮想線Ａ１−Ａ１’と直交する線である。
【００３０】
本実施形態のアンテナでは、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の２分の１（すなわち、一つの放射側開口部のＡ１−Ａ１’方向の長さ）が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’より長い。つまり、本実施形態において、第１のホーン２００ａの放射側開口部は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向（縦方向）が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向（横方向）より長い長方形の形状である。
【００３１】
第３の仮想線Ｃ１−Ｃ１’は、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’と第２の光軸Ｄ１ｂ−Ｄ１ｂ’との交点を通りかつ第１の仮想線Ａ１−Ａ１’と直交する線である。
【００３２】
図2（Ａ）は、本実施形態のアンテナを第１のホーン２００ａの放射側開口部側から見た形状を示す。また、図2（Ｂ）は、アンテナの第１の仮想線Ａ１−Ａ１’に沿った断面形状を示す。また、図2（Ｃ）は、本実施形態のアンテナの第３の仮想線Ｃ１−Ｃ１’に沿った断面形状を示す。
【００３３】
図3は、誘電体基板１００を第１の面Ｓ１の側から見た形状を示す。
【００３４】
誘電体基板１００の第１の面Ｓ１において、第１の導体部１２０ａは、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂから一定の距離をおいて第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂを囲むように形成される。第１の導体部１２０ａは、貫通孔４００ａ（図2）を介して誘電体基板１００の第２の面Ｓ２に形成された第２の導体部１３０ａと電気的に接続される。
【００３５】
これにより、第１の導体部１２０ａおよび第２の導体部１３０ａが第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂの基準電位面として機能し、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂは各々パッチアンテナとして動作し、誘電体基板１００の第１の面Ｓ１側から電磁波を放射する。
【００３６】
さらに、第１のホーン２００ａの放射側開口部の電波進行方向に関して反対側に位置する放射源側開口部は、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂの各々一つずつを内包するように、誘電体基板１００の第１の面Ｓ１側に配置される。すなわち、第１のホーン２００ａは第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’を軸に対称（上下）な二つのホーン形状を有する。
【００３７】
このように、本実施形態のアンテナは、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂと、二つの第１のホーン２００ａで構成される。
【００３８】
なお、貫通孔４００ａの配置される間隔は、使用される電磁波の誘電体基板１００内での波長の４分の１の長さより短い方が望ましい。
【００３９】
さらに、第１のホーン２００ａを第１の導体部１２０ａに電気的に接続することによって、第１のホーン２００ａの電位を第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂの基準電位と等しくできるため、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂから放射される電磁波を効率よく第１のホーン２００ａに伝達できる。
【００４０】
さらに、第１のホーン２００ａの放射側開口部に放射源側開口部の方向に凸の形状を有する第１の誘電体レンズ３００ａを配置することにより、第１のホーン２００ａの放射源側開口部から放射側開口部の長さを短くでき、アンテナを小型化できる。なお、第１の誘電体レンズ３００ａは第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向に放射部１１０ａ、１１０ｂと同じ数の連続した凸形状に形成される。
【００４１】
つまり、アンテナの第１の誘電体レンズ３００ａは第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向に二つ連続して配置され、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’を軸として対称（上下）な凸形状を有する。さらに、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂは第１の誘電体レンズ３００ａの焦点位置に大凡一致する位置に配置される。なお、第１の誘電体レンズ３００ａを構成する凸部形状の直径は、第１のホーン２００ａの放射側開口部面内の第３の仮想線Ｃ１−Ｃ１’に沿った方向の寸法より長い。
【００４２】
前述の構造によって、第１の誘電体レンズ３００ａの直径は第１の誘電体レンズ３００ａが一つの凸形状を有する場合の２分の１に短縮される。ここで、誘電体レンズの直径と焦点距離とは一般的に大凡比例関係にあることから、第１の誘電体レンズ３００ａの焦点距離は大凡２分の１に短縮され、電磁波放射方向（第１の光軸Ｄ１ａ−Ｄ１ａ’または第２の光軸Ｄ１ｂ−Ｄ１ｂ’の方向）で小型化（低背化）できる。
【００４３】
さらに、第１の誘電体レンズ３００ａを、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向は双曲線形状、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向は直線形状となるシリンドリカル形状に形成することによって、第１の誘電体レンズ３００ａより放射されるビームの第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向および第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向のサイドローブを抑制できる。
【００４４】
なお、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向において、第１の放射部１１０ａの中心１０ａ（図3）は第１の誘電体レンズ３００ａの第１の光軸Ｄ１ａ−Ｄ１ａ’と誘電体基板１００の第１の面Ｓ１との交点に配置し、第２の放射部１１０ｂの中心１０ｂは第１の誘電体レンズ３００ａの第２の光軸Ｄ１ｂ−Ｄ１ｂ’と誘電体基板１００の第１の面Ｓ１との交点に配置することが望ましい  次に、本実施形態のアンテナの動作を説明する。第１の放射部１１０ａから放射された球面状の電磁波は第１のホーン２００ａ内を伝搬し、第１の誘電体レンズ３００ａに入力され、第１の誘電体レンズ３００ａ内を伝搬した後、空間へ放射される。その伝搬途中にて第１のホーン２００ａおよび第１の誘電体レンズ３００ａにより球面波から平面波に変換される。同様に、第２の放射部１１０ｂから放射された球面状の電磁波は第１のホーン２００ａ内を伝搬し、その伝搬途中にて第１のホーン２００ａおよび第１の誘電体レンズ３００ａにより球面波から平面波に変換される。
【００４５】
さらに、第１の放射部１１０ａを起源とし第１のホーン２００ａより放射された平面状の電磁波と、第２の放射部１１０ｂを起源とし第１のホーン２００ａより放射された平面状の電磁波とは、第１のホーン２００ａの放射側開口部より外の空間にて合成され、平面状の電磁波として放射される。
【００４６】
このような動作により、本実施形態のアンテナは、所望の方向に指向性のあるビームを放射できる。
【００４７】
さらに、本実施形態のアンテナは、縦方向に二つのホーンが連なる構造であり、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の半分（一つのホーンの放射側開口部の第１の仮想線Ａ１−Ａ１’方向の長さ）が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’より長い。すなわち、アンテナの放射側に設けられた一つの誘電体レンズ３００ａ（一つの放射部に対応する誘電体レンズの部分）は、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’方向の長さが第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’方向の長さより長い。
【００４８】
本実施形態のアンテナは、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’が縦方向（鉛直方向）、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’が横方向（水平方向、詳細には車幅方向）となるように配置される。このため、第１のホーン２００ａより放射されるビームの形状は、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向（縦方向）より第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向（横方向）の幅が広くなるような扁平ビームが生成される。
【００４９】
なお、第１の放射部１１０ａおよび第２の放射部１１０ｂから放射される電磁波の電界面方向（Ｅ面方向）は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’に並行に配置することにより、第１のホーン２００ａより放射されるビームの形状を第１の仮想線Ａ１−Ａ１’方向で狭くしやすくなり望ましい。
【００５０】
（受信側）
図4は、図2に示す扁平ビーム生成アレーアンテナを有するレーダ装置1の受信側のブロック図である。以下、扁平ビーム生成アレーアンテナを有するレーダ装置1の受信側の例を説明する。
【００５１】
図4に示すレーダ装置1は、扁平ビーム生成アレーアンテナ１０、第１の受信回路５２０ａおよび第２の受信回路５２０ｂを有する。第１の受信回路５２０ａは、第３の放射部１１０ｃが接続される第１の入力端子５２１ａを有し、第２の受信回路５２０ｂは、第４の放射部１１０ｄが接続される第２の入力端子５２１ｂを有する。
【００５２】
次に、本実施形態のレーダ装置1の受信アンテナの動作を説明する。第１の誘電体レンズ３００ａに入力された電磁波は第１の誘電体レンズ３００ａを介して第３の放射部１１０ｃにおいて電気的信号に変換され、第１の受信回路５２０ａの第１の入力端子５２１ａに入力される。これと同時に、第１の誘電体レンズ３００ａに入力された電磁波は第１の誘電体レンズ３００ａを介して第４の放射部１１０ｄにおいて電気的信号に変換され、第２の受信回路５２０ｂの第２の入力端子５２１ｂに入力される。
【００５３】
本実施形態の扁平ビーム生成アレーアンテナを有するレーダ装置1の受信アンテナは、障害物等までの距離、障害物等の相対速度を計測するレーダ装置1に適用可能である。さらに、本発明の実施形態の扁平ビーム生成アレーアンテナは、前述したように縦方向のビーム幅が横方向より広い扁平ビームを生成するので、上下方向（第１の仮想線Ａ１−Ａ１’（図4には図示せず）の方向）の障害物等の上下方向の位置（水平面からの角度）を計測するレーダ装置1に適用可能である。
【００５４】
なお、本実施形態では、受信アンテナ108として扁平ビーム生成アレーアンテナ10を例示したが、次のような単純な構成であってもよい。例えば、それぞれの受信アンテナ108は、電磁波を放射する1個の放射部（パッチアンテナ）と、放射部を囲む1個のホーンアンテナと、ホーンアンテナの開口端に配置され、電磁波を平面波に変換する1個の誘電体レンズと、を有する。
【００５５】
（送信側＋受信側）
図5は、図2に示す扁平ビーム生成アレーアンテナを有するレーダ装置1のブロック図である。ここでは、信号処理部103を有するレーダ装置1の例を説明する。
【００５６】
信号処理部103は、第１の送信回路５１０ａ、第１の受信回路５２０ａ、第２の受信回路５２０ｂ、第３の受信回路５２０ｃおよび第４の受信回路５２０ｄに接続されている。
信号処理部103は、アンテナから送信すべき信号を第１の送信回路５１０ａに供給し、第１の受信回路５２０ａ、第２の受信回路５２０ｂ、第３の受信回路５２０ｃおよび第４の受信回路５２０ｄから出力された信号を処理する。
【００５７】
次に、本実施形態のレーダ装置1の送信部および受信アンテナ部の動作を説明する。信号処理部103から出力され、第１の送信回路５１０ａに入力された第１の送信信号Ｔｓｇ１は第２の送信信号Ｔｓｇ２として第１の送信回路５１０ａの第１の端子５１１ａから出力され、さらに第１の放射部１１０ａに入力され、送信電磁波として第１の誘電体レンズ３００ａより放射される。同様に、第１の送信回路５１０ａの第２の端子５１２ａから出力された第２の送信信号Ｔｓｇ２は第２の放射部１１０ｂに入力され、送信電磁波として第１の誘電体レンズ３００ａより放射される。
【００５８】
第１の誘電体レンズ３００ａより放射された送信電磁波が障害物等によって反射する。
反射された電磁波は第２の誘電体レンズ３００ｂを介して第３の放射部１１０ｃにおいて第１の受信信号Ｒｓｇ１に変換され、さらに第１の受信回路５２０ａの第１の入力端子５２１ａに入力される。第１の受信信号Ｒｓｇ１は第１の受信回路５２０ａより第５の受信信号Ｒｓｇ５として出力されて信号処理部103に入力される。
【００５９】
これと同時に、反射された電磁波は第２の誘電体レンズ３００ｂを介して第４の放射部１１０ｄにおいて第２の受信信号Ｒｓｇ２に変換され、さらに第２の受信回路５２０ｂの第２の入力端子５２１ｂに入力される。第２の受信信号Ｒｓｇ２は第２の受信回路５２０ｂより第６の受信信号Ｒｓｇ６として出力されて信号処理部103に入力される。
【００６０】
これと同時に、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第５の放射部１１０ｅにおいて第３の受信信号Ｒｓｇ３に変換され、さらに第３の受信回路５２０ｃの第３の入力端子５２１ｃに入力される。第３の受信信号Ｒｓｇ３は第３の受信回路５２０ｃより第７の受信信号Ｒｓｇ７として出力されて信号処理部103に入力される。
【００６１】
これと同時に、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第６の放射部１１０ｆにおいて第４の受信信号Ｒｓｇ４に変換され、さらに第４の受信回路５２０ｄの第４の入力端子５２１ｄに入力される。第４の受信信号Ｒｓｇ４は第４の受信回路５２０ｄより第８の受信信号Ｒｓｇ８として出力されて信号処理部103に入力される。
【００６２】
信号処理部103は、第１の受信回路５２０ａ、第２の受信回路５２０ｂ、第３の受信回路５２０ｃおよび第４の受信回路５２０ｄから出力された信号を合成し処理をする。つまり、本実施形態のレーダ装置1は、送信１チャネル、受信４チャネルを有し、受信４チャネル分の信号を処理する。
【００６３】
本実施形態の扁平ビーム生成アレーアンテナを有するレーダ装置1の送受信アンテナは、上下方向（第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向）の障害物等の上下方向の位置（水平面からの角度）、および、左右方向（第３の仮想線Ｃ１−Ｃ１’の方向）の障害物等の左右方向の位置（正面方向からの角度）を計測することが可能である。なお、詳細については、図6〜図8等を用いて、後述する。
【００６４】
（２×２受信アンテナ）
図6は、水平方向に2素子の受信アンテナ、鉛直方向に2素子の受信アンテナを配置した4個の受信チャネルを持つレーダ装置1をアンテナ上面（正面）から見た図であり、各受信アンテナ108（108a〜108d）の各構成方向の受信アンテナの間隔は一定である。各受信アンテナのX1（X1a,X1ａ’，Ｘ１ｂ，Ｘ１ｂ’）とＹ１（Ｙ１ａ，Ｙ１ａ’，Ｙ１ｂ，Ｙ１ｂ’）はそれぞれ、受信アンテナの鉛直方向（高さ）と水平方向（幅）の中点である。
【００６５】
X1a-X1a’とX1b-X1b’は平行であり、Y1a-Y1a’とY1b-Y1b’は平行である。またはX1-X1’（X1a-X1a’、X1b-X1b’）とY1-Y1’（Y1a-Y1a’とY1b-Y1b’）は直交し、その交点は各受信アンテナの中心部109（109a〜109d）となる。受信アンテナ108の形状はこれに限るものではないが、同一方向に並んだ受信アンテナの中心部109が一直線上に構成されていればよい。
【００６６】
換言すれば、複数の受信アンテナ108は、水平方向（第１方向）、及び水平方向に交差する鉛直方向（第２方向）に配列される。なお、本実施形態では、水平方向（第１方向）と鉛直方向（第２方向）は垂直に交差する。これにより、２方向に対する目標物（物体）の位置を検出することができる。
【００６７】
本実施形態では、受信アンテナ108aから108dが接続された各受信チャネルをそれぞれ受信チャネル１から受信チャネル４と表記する。
【００６８】
Rangeは目標物の相対距離、Rateは目標物の相対速度である。RangeとRateは各受信チャネルで算出され、使用した受信チャネル数だけ取り出される。そのため、RangeとRate の値は各受信チャネルから取り出された値を平均して用いたりする。XRNG（XRNG1、XRNG2）は目標物の水平方向距離であり水平方向検出角（以下、水平角と表記）とRangeから算出される。水平角は水平方向へ並んだ受信アンテナへ入力された電磁波の受信位相差から算出される。Height（Height1、Height2）は目標物の鉛直方向距離であり、鉛直方向検出角（以下、鉛直角と表記）とRangeから算出される。鉛直角は鉛直方向へ並んだ受信アンテナへ入力された電磁波の受信位相差から算出される。
【００６９】
図6の構成では受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル2（ｃｈ２）の組合せおよび、受信チャネル3（ｃｈ３）と受信チャネル4（ｃｈ４）の組合せが反射波を受信することで目標物の水平角を２つ取り出すことができる。受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル2（ｃｈ２）の組合せおよび、受信チャネル3（ｃｈ３）と受信チャネル4（ｃｈ４）の組合せから取り出した水平角から算出する水平方向距離をそれぞれXRNG1、XRNG2とする。
【００７０】
同様に、受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル4（ｃｈ４）の組合せおよび、受信チャネル2（ｃｈ２）と受信チャネル3（ｃｈ３）の組合せが反射波を受信することで目標物の鉛直角を２つ取り出すことができ、そこから算出される鉛直方向距離をHeight1、Height2とする。
【００７１】
すなわち、図6の構成で、すべての受信チャネルを用いると、フレームあたり1つの目標物に対して相対距離と相対速度、及び2つの水平角と２つの鉛直角を取り出すことができる。レーダ装置1は一般的に、電磁波を送受信し、目標物の検出結果を算出する動作を周期的に繰り返す。ここでは、その処理周期1つ分をフレームと呼ぶ。
【００７２】
レーダ装置1が各フレームで取り出す2つの検出角の精度は反射の影響により上下するが、平均では同等の精度となる。そのため、比較例として、3素子の受信アンテナをL字型に配置して水平方向と鉛直方向に受信アンテナを配列したレーダ装置に比べて、反射環境による影響を受けにくい利点がある。
【００７３】
図7は、使用するチャネル数に応じて性能と負荷がトレードオフの関係にあることを示したものである。図中のFrはフレームの意味である。
【００７４】
情報の算出に使用する受信チャネル数が多ければ検出情報の性能も向上するが、負荷も増大する。また、使用する受信チャネル数が減れば、負荷は減少するが、レーダ性能も低下する。そのため、求められるレーダ性能に応じて使用する受信チャネル数を選択することで性能と負荷を両立することができる。
【００７５】
例えば、図６の構成において、受信チャネルをすべて用いて情報を取り出した際のレーダ性能と処理負荷は図7の使用チャネル数４の項目に対応している。
【００７６】
また、図7は、図6の受信アンテナにおいて、例えば、使用チャネル数が３の場合、１フレームあたり３つの距離（相対距離）、１フレームあたり３つの速度（相対速度）、１フレームあたり１つの水平検知角（水平角）、１フレームあたり１つの鉛直検知角（鉛直角）を検知できることを示している。
【００７７】
（使用チャネル数が３の場合の動作）
図8Aは、図6の受信アンテナ構成において、全ての受信チャネルから使用する受信チャネルを選択してその組み合わせをフレームごとに規則的に変化させる方法を示したものである。図8Aにおいて白抜きの受信アンテナが接続された受信チャネルが、各フレームFr1からFr4においてそれぞれ使用しない受信チャネルである。
【００７８】
この例では受信チャネルを3つ選択する。図8Bは各フレームの受信チャネルの組み合わせをフレームFr 1からFr 4まで規則的に変更し、それを周期的に繰り返すことを示した図である。フレームFr 1では受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル2（ｃｈ２）より水平角が取り出され、受信チャネル2（ｃｈ２）と受信チャネル3（ｃｈ３）により鉛直角が取り出される。フレームFr1、Fr4とフレームFr2、Fr3では水平角を取り出す受信チャネルが異なり、フレームFr1、Fr2とフレームFr3、Fr4では鉛直角を取り出す受信チャネルが異なる。このときのレーダ性能と負荷は図7の使用チャネル数３の項目に準ずる。
【００７９】
換言すれば、信号処理部103は、フレームFr1（第１フレーム）において、水平方向（第１方向）に配列された２個の受信アンテナ（108a、108b）を含む受信アンテナの組合せ（108a、108b、108c）に対応する第２信号Sig2を処理し、フレームFr1の次のフレームFr2（第２フレーム）において、鉛直方向（第２方向）に配列された２個の受信アンテナ（108b、108c）を含む受信アンテナの組合せ（108b、108c、108d）に対応する第２信号Sig2を処理する。
【００８０】
詳細には、信号処理部103は、フレームFr1（第１フレーム）において、３個の受信アンテナの第１の組合せ（108a、108b、108c）に対応する第２信号Sig2を処理し、目標物（物体）の水平方向（第１方向）に対する第１角度及び目標物の鉛直方向（第２方向）に対する第２角度を算出する。信号処理部103は、フレームFr2（第２フレーム）において、３個の受信アンテナの第２の組合せ（108b、108c、108d）に対応する第２信号Sig2を処理し、目標物の水平方向に対する第３角度及び目標物の鉛直方向に対する第４角度を算出する。
なお、本実施形態では、第２角度と第４角度は同じである。
【００８１】
全受信チャネルから3チャネルを選択することにより、各フレームで1つの目標物に対して相対距離Range（例えば、3つの相対距離の平均値）と相対速度Rate（例えば、3つの相対速度の平均値）及び１つの水平角と１つの鉛直角を取り出すことができる。フレームごとの検出角の情報量は減るが、フレームFr1からFr4まで組み合わせを実施することで受信4チャネルを使用した場合と同様の結果を取り出せる。すなわち、4個の受信チャネルのレーダ性能を時分割で算出（達成）しているといえる。また、４チャネルのレーダ性能を時分割するために、使用しないチャネルは偏りがないように組み合わせを決定する。
【００８２】
これにより、データ量は3/4となり、処理負荷も4つの受信チャネルを使用した場合と比べて低減する。それに伴い、１フレームあたりの時間を短くすることができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、レーダ装置を構成する受信チャネルから使用する受信チャネルとその組み合わせを適切に選択して、その組み合わせを規則的に変化させることで、本来の受信チャネル数と同様のレーダ性能で受信データ量や処理量及びコストと消費電力を低減したレーダ装置を提供できる。
【００８４】
（故障判定）
図9は機能安全を保障する処理フローの一例である。図9に示すように、受信チャネルの故障判定を行う処理を含んでもよい。
【００８５】
信号処理部103は、前記の受信チャネル（受信素子）の組み合わせのスイッチングを規則的に行う（S10）。信号処理部103は、Range、Rate、XRNG1〜2、Hight1〜2（検知結果）を算出する（S15）。信号処理部103は、あるフレームで算出された情報（検知結果）とその前のフレームで算出された情報との比較から、正常に算出されなかった情報があるか判定する（S20）。信号処理部103は、正常に算出されなかった情報がある場合、受信チャネルの故障を検出（判定）する（S25）。信号処理部103は、受信チャネルの故障を示す故障フラグをオンにする（S30）。信号処理部103は、故障が検出されていない受信チャネル（正常チャネル）で検知結果を算出する処理を繰り返す（S35）。また、信号処理部103は、正常チャネルで算出された検知結果をユーザインターフェース105（カーナビ等）へ出力する（S40）。
【００８６】
例えば、図8AにおいてフレームFr1からFr2の間に受信チャネル２のどこかが故障した場合、フレームFr2のHeight１の情報は正しく取り出されない。フレームFr１とFr2のHeight１と比較することで取り出した情報が正しいかどうか判断し、故障判定を行う。これにより機能安全を担保することができる。
【００８７】
換言すれば、信号処理部103は、第１フレーム（例えば、フレームFr1）における処理結果と第２フレーム（例えば、フレームFr2）における処理結果を比較することにより、それぞれの受信アンテナ108（例えば、108b）から信号処理部103までの経路を示す受信チャネル（例えば、ch2）の故障判定を行う。これにより、レーダ装置1の信頼性を向上することができる。
【００８８】
これは、図6の受信アンテナ構成及び、図8の受信チャネルの組み合わせに限定するものではなく、本発明の実施形態のように規則的にチャネルの組み合わせを変更する場合は有効である。故障判定を出した後は故障した受信チャネルは使用せずに、正常な受信チャネルを用いて情報を取り出す。
【００８９】
換言すれば、信号処理部103は、故障していない受信チャネル108に対応する第２信号Sig2から、フレームごとに処理する第２信号Sig2の組合せを生成する。これにより、物体の位置の検出を継続することができる。
【００９０】
〔第3の実施形態〕
図10は、図6の受信アンテナ構成において、受信チャネルを２つ選択し、フレームごとに受信するチャネルの組み合わせをFr1からFr4まで規則的に変更し、繰り返す。フレームFr1では受信チャネル１（ｃｈ１）と受信チャネル２（ｃｈ２）を使用しており、相対距離と相対速度、水平角のみが取り出せる。フレームFr2では受信チャネル２（ｃｈ２）と受信チャネル３（ｃｈ３）を使用しており、相対距離と相対速度、鉛直角のみが取り出せる。このときのレーダ性能と負荷は図7の使用チャネル数２の項目に対応する。
【００９１】
換言すれば、複数の受信アンテナ108は、４個あり、２行２列に配列される。信号処理部103は、フレームFr1（第１フレーム）において、水平方向（第１方向）に配列された２個の受信アンテナの組合せ（108a、108b）に対応する第２信号Sig2を処理し、目標物（物体）の水平方向に対する角度を算出する。また、信号処理部103は、フレームFr2（第２フレーム）において、鉛直方向（第２方向）に配列された２個の受信アンテナの組合せ（108b、108c）に対応する第２信号Sig2を処理し、目標物の鉛直方向に対する角度を算出する。
【００９２】
２つの受信チャネルを選択した場合は、各フレームにおいて1つの目標物に対して相対距離Rangeと相対速度Rateが取り出される。そして１つの水平角と鉛直角がフレームごとに交互に取り出される。すなわち、水平角と鉛直角は１フレームおきに取り出されるため、目標物の位置精度が低下する。
【００９３】
従来では、2個の受信チャネルの受信信号では単一方向の検出角のみが取り出せるが、本発明の実施形態では2個の受信チャネルの受信信号で2方向の検出角を取り出すことが可能となる。加えて、フレームFr1からFr4までの受信チャネルの組み合わせを実施することで、４つの受信チャネルを使用した場合に取り出せる情報と等しくなる。すなわち、前記の時分割の周期を長くしたのと同義である。
【００９４】
上記のチャネル選択では、各フレームにおいて、水平角と鉛直角のうちどちらかが取り出されない。そのため、各フレーム間で検出物の同一性を判定する追従処理を実施してもよい。
【００９５】
追従処理とは各フレームにおいて検出された目標物が、同一の目標物か判断する処理のことである。例えば、とあるフレームで検出された目標物Aが相対距離100ｍ、相対速度0m/sで、その次のフレームで検出された目標物Bが相対距離100ｍ、相対速度0m/s、目標物Cが相対距離150ｍ、相対速度10m/sだった場合、目標物Aと目標物Bは同一のものと推定できる。このような方法で過去に検出した目標物の情報と紐付けを行うことで算出されなかった情報を補完することができる。例えば、算出されなかった情報は過去のフレームの結果と同じであるとする。
【００９６】
〔第4の実施形態〕
受信チャネルを選択しその組み合わせを規則的に変更する方法は水平方向・鉛直方向にそれぞれM、N個（Ｍ、Ｎ＞２）の受信アンテナから構成された受信Ｍ×Ｎチャネルの受信アンテナ構成でも適用できる。ここで、前記実施形態と同様のものは省略する。
【００９７】
換言すれば、複数の受信アンテナ108（108a〜108f）は、Ｍ行Ｎ列（Ｍ、Ｎ：２以上の自然数）に配列される。
【００９８】
一例として、図11は、水平方向に3素子の受信アンテナ、鉛直方向に2素子の受信アンテナを配置した6個の受信チャネルを持つレーダ装置1をアンテナ上面から見た図である。ここで、第2の実施形態と同様のものは省略する。X2a-X2a’とX2b-X2b’は平行であり、Y2a-Y2a’とY2b-Y2b’とY2c-Y2c’はそれぞれ平行である。また、X2-X2’（X2a-X2a’、X2b-X2b’）とY2-Y2’（Y2a-Y2a’、Y2b-Y2b’、Y2c-Y2c’）は直交している。ただし、本実施形態における受信アンテナ構成はこれに限らず、同一方向に並んだアンテナの中心部109（109a〜109f）が一直線状に並んでいればよい。
【００９９】
本実施形態では、受信アンテナ108aから108fが接続された各受信チャネルをそれぞれ受信チャネル１から受信チャネル6と表記する。
【０１００】
図11の構成で、すべての受信チャネルで反射した電磁波を各受信アンテナ108が受信し、信号処理をすると、受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル２（ｃｈ２）及び、受信チャネル２（ｃｈ２）と受信チャネル３（ｃｈ３）、受信チャネル４（ｃｈ４）と受信チャネル５（ｃｈ５）、受信チャネル５（ｃｈ５）と受信チャネル６（ｃｈ６）が接続された受信チャネルの組み合わせから4つの水平角が取り出され、それぞれXRNG1、XRNG2、XRNG3、XRNG4が算出される。
【０１０１】
同様にして、受信チャネル１（ｃｈ１）と受信チャネル４（ｃｈ４）及び、受信チャネル２（ｃｈ２）と受信チャネル５（ｃｈ５）、受信チャネル３（ｃｈ３）と受信チャネル６（ｃｈ６）が接続された受信チャネルの組み合わせから3つの鉛直角が取り出され、それぞれHeight1、Height2、Height3が算出される。
【０１０２】
上記の組み合わせのほか、受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル３（ｃｈ３）および、受信チャネル４（ｃｈ４）と受信チャネル６（ｃｈ６）から水平角を取り出してもよい。
【０１０３】
図12に、本実施形態の一例として図11の受信アンテナ構成を持つレーダ装置1において、第2の実施形態と同様にフレームFr1からFr7においてそれぞれ受信チャネルを2チャネル選択し、その組み合わせをFr1からFr7へ規則的に変更し、繰り返す。使用する受信チャネルの組み合わせを決める際には、受信チャネルの故障等の理由がない限り、前記実施形態と同様、使われないチャネルに偏りがないようにする。
【０１０４】
図12のように選択するチャネルが2チャネルの場合は、例えばフレームFr1では受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル２（ｃｈ２）、フレームFr2では受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル４（ｃｈ４）、といったように、フレームごとに水平角と鉛直角が交互に取り出せるようにして、使用する受信チャネルを決定する。これは、目標物の情報の欠落が長時間になることを避けるためである。
【０１０５】
換言すれば、信号処理部103は、フレームFr1（第１フレーム）において、Ｍ行のうちのいずれかの行に配列された２個の受信アンテナ（例えば、108a、108b）を含む受信アンテナの組合せに対応する第２信号Sig2を処理する。信号処理部103は、フレームFr2（第２フレーム）において、Ｎ列のうちのいずれかの列に配列された２個の受信アンテナ（例えば、108a、108d）を含む受信アンテナの組合せに対応する第２信号Sig2を処理する。これにより、２方向に対する目標物（物体）の位置を交互に検出することができる。
【０１０６】
また、環境によっては例えば水平角のみを算出して精度を向上した方が良いと判断した場合は数フレームにわたって同一方向（水平方向）のみを算出してもよい。この判断は例えば、地図情報から判断してもよい。具体的には、例えば、平坦であって、目標物の高さを測定する必要がないような場合が該当する。
【０１０７】
使用する受信チャネルを3チャネル以上選択して組み合わせる場合は、2方向の検出角が算出できる組み合わせとするべきである。すなわち、受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル２（ｃｈ２）と受信チャネル３（ｃｈ３）の組合せや、受信チャネル４（ｃｈ４）と受信チャネル５（ｃｈ５）と受信チャネル６（ｃｈ６）、のような組み合わせでは鉛直角が取り出せないため排除する。これは、目標物の情報の欠落を防ぐためである。
【０１０８】
使用する受信チャネル数は、例えば環境に応じて決定することができる。交通量の繁閑や目標物の遠近、高速走行か否か等の判断基準により、シーンに応じた最適なレーダ性能と負荷を達成できる。例えば、交通量が少なく、目標物が遠方にあるような環境では高いレーダ性能は必要ないため、使用する受信チャネル数を2チャネルとしてレーダ性能を低下させて処理負荷を低減してもよい。これは前記第3の実施形態と第4の実施形態においても同様にいえる。
【０１０９】
換言すれば、信号処理部103は、レーダ装置1の周囲の環境に応じて、遮断する受信チャネルの数を変更する。
【０１１０】
本実施形態では、検出角の算出法はモノパルス方式を前提として説明しているが、その他の算出方法でも良い。例えば、MUSIC法のような算出方法でも良い。
【０１１１】
（変形例）
図13A〜図13Cは本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置1の受信アンテナ構成（配置）の一例を示したものである。各実施形態で記した内容は図13Aのように受信アンテナの列が水平方向や鉛直方向にずれている構成や、図13Bのように水平方向と鉛直方向の受信アンテナが交互に配置された構成や、受信アンテナの並ぶ第一の方向と、それに交差する受信アンテナの第二の方向が垂直に交差していない受信アンテナ構成においても実施可能である。図13Bのような受信アンテナ構成では、算出される角度情報は地面に対する水平方向と鉛直方向に必ずしもなっていないが、算出される2方向の角度情報から、地面に対する水平方向と鉛直方向へ算出しなおすことが可能である。
【０１１２】
〔第5の実施形態〕
受信チャネルを選択し、その組み合わせを規則的に変更する方法は単一方向に複数の受信アンテナが構成された受信アンテナ構成でも適用可能である。このとき、前記実施形態と同様のものは省略する。
【０１１３】
一例として、図14は、水平方向に4素子の受信アンテナを配置した4個の受信チャネルを持つレーダ装置1をアンテナ上面（正面）から見た図である。受信アンテナ108aから108dが接続された各受信チャネルをそれぞれ受信チャネル１（ｃｈ１）から受信チャネル４（ｃｈ４）と表記する。
【０１１４】
受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル２（ｃｈ２）の組合せおよび、受信チャネル２（ｃｈ２）と受信チャネル３（ｃｈ３）の組合せ、受信チャネル３（ｃｈ３）と受信チャネル４（ｃｈ４）の組合せが接続された受信チャネルが反射波を受信することで目標物の水平角を3つ取り出すことができる。
【０１１５】
受信チャネル1（ｃｈ１）と受信チャネル２（ｃｈ２）の組合せおよび、受信チャネル２（ｃｈ２）と受信チャネル３（ｃｈ３）の組合せ、受信チャネル３（ｃｈ３）と受信チャネル４（ｃｈ４）の組合せから取り出した水平角から算出する水平方向距離をそれぞれXRNG1、XRNG2、XRNG3とする。本実施形態の受信アンテナ構成はこの限りではなく、鉛直方向に複数の受信アンテナを構成した場合でも適用可能である。
【０１１６】
図15に、本実施形態の一例として図14の水平方向に受信アンテナ構成を持つレーダ装置1において、前記実施形態と同様にフレームごとに受信チャネルを2チャネル選択し、その組み合わせをフレームFr1からFr3へ規則的に変更し、繰り返す。
【０１１７】
各フレームで水平角を取り出すのに使用する受信チャネルは異なり、受信チャネルの組み合わせを1周期分おこなうことで、すべてのチャネルを使用して取得されるデータ量と同等となる。受信に使用するチャネル数を減らすことでフレームあたりの負荷を低減することが可能である。
【０１１８】
チャネル数が減ることで、同距離・同速度で存在する目標物を分離できる数が減るため、前記実施形態と同様に、環境に応じて、例えば道路の繁閑から、使用チャネル数を選択することが望ましい。
【０１１９】
〔ユーザインターフェースへの出力〕
図16は、本発明の第1〜第5の実施形態に係るレーダ装置1が算出した情報をユーザインターフェース105へ出力した一例を示す図である。
【０１２０】
信号処理部103は、フレームごとに受信チャネルを切り替えて取り出した先行車や上部の目標物(標識、ドローン等)の情報をユーザインターフェース105へ入力し、ユーザインターフェース105（例えば、カーナビ、ヘッドアップディスプレイ(HUD)等）に表示させても良い。その他、例えば、車両制御部106（車両制御CPU）や車載カメラへ入力することで車両制御や走行制御を支援してもよい。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１２１】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサ（マイクロコンピュータ等）がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
【０１２２】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
【０１２３】
（１）所定のタイミングで信号を送信する1つ以上の送信アンテナと1つ以上の受信チャネルを備え、前記受信チャネルは、前記送信信号が外界の物体に当たり反射された信号を受信する1つ以上の受信アンテナと、前記受信信号が入力される受信回路と、前記受信信号を信号処理する信号処理部と、を備えるとともに、前記受信アンテナと前記受信回路と前記信号処理部のうち１つ以上の機能を無効にする機能を有し、前記受信アンテナは、第一の方向に配置されるとともに前記第一の方向と交差する第二の方向にも配置される構成であって、前記信号を送受信して信号処理をする一連のフレーム周期ごとに、任意の受信チャネルを動作させることを特徴とするレーダ装置。
【０１２４】
（２）（１）のレーダ装置において、信号を送信する送信アンテナと、所定のフレームで信号を受信する受信アンテナと、を備え、前記受信アンテナは、第１の方向すなわちレーダ装置の水平方向に並ぶ受信アンテナと、前記第１の方向と垂直に交差する第２の方向すなわちレーダ装置の鉛直方向に並ぶ受信アンテナと、を有し、前記フレームによって、信号を処理する受信チャネルの組み合わせが異なるように構成される、レーダ装置。
【０１２５】
（３）（１）のレーダ装置において、前記受信アンテナは1つのパッチアンテナとホーンアンテナと、前記ホーンアンテナから放射される電磁波を平面波に変換するための誘電体レンズから成るホーンレンズアンテナ構成であることを特徴とするレーダ装置。
【０１２６】
（４）（２）のレーダ装置において、受信アンテナが第１の方向に2素子、前記第１の方向に直交する第２の方向に2素子配置された2×2の４個の受信アンテナで構成されること特徴とするレーダ装置。
【０１２７】
（５）（４）のレーダ装置において、信号を処理する受信チャネルを3つ選択して処理を行うレーダ装置。
【０１２８】
（６）（４）のレーダ装置において、信号を処理する受信チャネルを２つ選択して処理を行うレーダ装置。
【０１２９】
（７）（１）のレーダ装置において、信号を処理する受信チャネルの組み合わせが任意の周期で繰り返されることを特徴とするレーダ装置。
【０１３０】
（８）（１）のレーダ装置において、前記フレームにおけるレーダ装置の検出結果から受信チャネルの故障判定を行い、機能安全を保障する機能を有することを特徴とするレーダ装置。
【０１３１】
（９）（７）のレーダ装置において、前記第１の方向における目標物の角度情報と前記第２の方向における目標物の角度情報から目標物の地面に対する水平方向と鉛直方向の角度情報を算出し、その角度情報が前記フレームにおいて交互に算出されることを特徴とするレーダ装置。
【０１３２】
（９）（７）のレーダ装置において、前記第１の方向における目標物の角度情報と前記第２の方向における目標物の角度情報から、目標物の地面に対する水平方向と地面に対する鉛直方向の角度情報を算出し、それが前記フレームにおいて任意の方向における角度情報を任意の区間だけ算出し続けることを特徴とするレーダ装置。
【０１３３】
（１０）信号を送信する1つ以上の送信アンテナと、所定のフレームで信号を受信する1つ以上の受信アンテナと、を備え、前記受信アンテナは、所定の単一方向に並ぶ３つ以上の受信アンテナを有し、前記フレームによって、信号を処理する受信チャネルの組合せが異なるように構成される、レーダ装置。
【０１３４】
（１１）（１０）のレーダ装置において、信号を処理する受信チャネルの組み合わせが任意の周期で繰り返されることを特徴とするレーダ装置。
【０１３５】
（１２）（１０）のレーダ装置において、受信アンテナが所定の単一方向に４素子配置された４個の受信アンテナで構成されること特徴とするレーダ装置。
【０１３６】
（１３）（１２）のレーダ装置において、信号を処理する受信チャネルを2つ選択して処理を行うレーダ装置。
【０１３７】
上記（１）〜（１３）によれば、レーダ装置を構成する受信チャネルから使用する受信チャネルとその組み合わせを適切に選択して、その組み合わせを規則的に変化させることで、本来の受信チャネル数と同様のレーダ性能で受信データ量や処理量及びコストと消費電力を低減したレーダ装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１３８】
1０１…受信アンテナ部
１０２…受信回路部
１０３…信号処理部
１０４…切替信号
１０５…ユーザインターフェース
１０６…車両制御部
５２０…受信回路
１０８…受信アンテナ
１０９…受信アンテナの中心部
１０…誘電体レンズの光軸と誘電体基板の第１の面との交点
１００…誘電体基板
１１０…放射部
１２０…導体部
１３０…導体部
２００…ホーン
３００…誘電体レンズ
４００…貫通孔
５２１…入力端子
【図１】
2018101082.tif 000003
【図２】
2018101082.tif 000004
【図３】
2018101082.tif 000005
【図４】
2018101082.tif 000006
【図５】
2018101082.tif 000007
【図６】
2018101082.tif 000008
【図７】
2018101082.tif 000009
【図８Ａ】
2018101082.tif 000010
【図８Ｂ】
2018101082.tif 000011
【図９】
2018101082.tif 000012
【図１０】
2018101082.tif 000013
【図１１】
2018101082.tif 000014
【図１２】
2018101082.tif 000015
【図１３Ａ】
2018101082.tif 000016
【図１３Ｂ】
2018101082.tif 000017
【図１３Ｃ】
2018101082.tif 000018
【図１４】
2018101082.tif 000019
【図１５】
2018101082.tif 000020
【図１６】
2018101082.tif 000021
【国際調査報告】
2018101082.tif 000022
2018101082.tif 000023
2018101082.tif 000024
2018101082.tif 000025