(57)【要約】【課題】レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも、効率的なビーム走査を実現することのできるレーダ装置を得る。【解決手段】波動を空間へビーム状に放射するビーム放射部２０、３０と、ビーム放射部が放射するビームの向きを走査するビーム走査部４０とを備えたレーダ装置において、ビーム走査部４０は、観測領域に隙間を持たせるように１回の走査を行い、複数回の走査を行うことにより観測領域のすべての走査を行うものである。【選択図】図１
2007278940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波動を空間へビーム状に放射するビーム放射部と、
前記ビーム放射部が放射するビームの向きを走査するビーム走査部と
を備えたレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、観測領域に隙間を持たせるように１回の走査を行い、複数回の走査を行うことにより前記観測領域のすべての走査を行う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において、
前記ビーム走査部は、ビームの往復走査を行い、往路または復路の１回のビーム走査において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間があるように走査を行い、前記往路および前記復路による複数回のビーム走査を合わせた状態において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間がなく前記観測領域のすべての走査を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビームの一方向走査を行い、１回のビーム走査において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間があるように走査を行い、２回以上の複数回のビーム走査を合わせた状態において、前記観測領域のビーム放射方向に隙間がなく前記観測領域のすべての走査を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
一定間隔の送信パルス発生タイミングに同期してビーム走査タイミングを制御するビーム制御走査部をさらに備え、
前記ビーム走査部は、前記ビーム制御走査部からの前記ビーム走査タイミングに応じて、前記観測領域に隙間を持たせるようにビーム走査を行う
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において、
前記ビーム制御走査部は、前記ビーム走査タイミングの制御を、ビーム走査の開始直後に行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
ビーム走査角に応じて送信パルス発生タイミングを制御する送信タイミング制御部をさらに備え、
前記ビーム放射部は、前記送信タイミング制御部からの前記送信パルス発生タイミングに応じてビームを放射し、
前記ビーム走査部は、前記ビーム放射部から放射されたビームの向きを制御して、前記観測領域に隙間を持たせるようにビーム走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダ装置において、
前記送信タイミング制御部は、前記送信パルス発生タイミングの制御を、ビーム走査の開始直後に行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビーム走査を等角速度で行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビーム走査を不等角速度で行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、観測対象が等間隔で観測されるようにビーム走査を不等角速度で行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部は、ビーム走査範囲の端付近におけるビーム走査速度を、その他のビーム走査範囲におけるビーム走査速度よりも遅くすることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部によるビーム走査方向と直交する方向に観測範囲を更新する観測範囲更新部をさらに備え、
前記ビーム走査部は、前記観測範囲更新部により更新された観測範囲に基づいて走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーダ装置において、
前記観測範囲更新部は、前記ビーム走査部によるビーム走査の一周期の間における観測範囲の更新幅が、ビーム走査方向と直交する方向のビーム放射幅より狭くなるように観測範囲を更新することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のレーダ装置において、
前記観測範囲更新部は、レーダ装置の自走を制御する自走制御手段を有し、観測範囲の更新を自走制御によって行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１２または１３に記載のレーダ装置において、
前記観測範囲更新部は、前記ビーム走査部によるビーム走査方向と垂直方向に観測範囲を更新するビーム走査部制御部を有し、観測範囲の更新を前記ビーム走査部を制御することによって行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記ビーム走査部によるビーム走査方向の観測範囲を更新するビーム走査方向観測範囲更新部をさらに備え、
前記ビーム走査部は、前記ビーム走査方向観測範囲更新部により更新されたビーム走査方向の観測範囲に基づいて走査を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のレーダ装置において、
観測領域中の移動目標を検出する目標検出部をさらに備え、
前記ビーム走査方向観測範囲更新部は、前記目標検出部により検出された前記移動目標の位置に応じてビーム走査方向の観測範囲を更新する
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、対象物体の位置を計測するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、遠隔点に存在する物体の位置を計測するものとして、レーダ装置が知られている。レーダ装置は、電磁波や音波などの波動を空間に放射し、対象となる物体で反射された波動を受信し、その信号を解析することにより、レーダ装置から物体までの距離や角度を計測する。物体の距離は、例えば、放射する電磁波にパルス変調を施し、放射した送信パルスと反射波である受信パルスが受信されるまでの時間差により計測することができる。
【０００３】
また、放射する電磁波をビーム状とし、この送信ビームの角度を走査しながら計測すれば、異なる角度方向の観測が可能となる。特に、電磁波として光を用いるレーザレーダは、放射するビームの広がりが極めて小さく、高い角度分解能で物体を観測することが可能であるため、例えば、多次元距離画像の計測に利用されている。
【０００４】
ビーム幅が狭いことに起因する、観測周期（フレーム周期）が長い、あるいは視野が狭いといった問題点に対しては、例えば、アレー状に配置した複数の検知素子を用いることで改善が図られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようなビーム走査を行うレーダにおいて、所定の観測領域を観測するのに要する時間、すなわち観測周期（フレーム周期）は、観測領域の広さ、ビーム幅、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ビーム走査速度などによって決まる。例えば、観測領域の広さとビーム幅を固定したまま観測周期を短くするには、パルス繰り返し周波数を上げるとともに、ビーム走査速度を速くすればよい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３１２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
ビーム走査を行うレーダ装置では、通常、ビームの向きを、観測対象領域に対して往復走査、もしくは、往路のみまたは復路のみの一方向走査を繰り返すことにより、所定の領域の計測が行われる。以降では、往復走査における一往復走査、および、一方向走査における一回の走査をそれぞれの走査における一周期と定義する。レーダ装置と観測範囲に相対運動がない場合には、前者による１回（一周期分）の往復走査と、後者による２回（二周期分）の一方向走査によって計測される観測範囲は等しい。
【０００８】
図１４は、従来技術における走査の例を示す概念図である。また、図１５は、従来技術における往復走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図であり、図１６は、従来技術における一方向走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図である。
【０００９】
しかし、レーダ装置と観測範囲に相対運動がある際に、往復走査の場合には、往路と復路で重複する領域が、一方向走査の場合よりも大きくなるため、両者の観測範囲は、異なる。その結果、往復走査では、観測効率、すなわち、走査する領域に対する計測される領域の割合が低下する。
【００１０】
図１７は、従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の往復走査の例を示す概念図であり、図１８は、従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の一方向走査の例を示す概念図である。ＰＲＦおよび相対運動（相対速度）が等しいとすると、往復走査の場合には重複して観測される領域が生じるため、一方向走査の場合よりも総覆域面積が小さくなる。
【００１１】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも、効率的なビーム走査を実現することのできるレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るレーダ装置は、波動を空間へビーム状に放射するビーム放射部と、ビーム放射部が放射するビームの向きを走査するビーム走査部とを備えたレーダ装置において、ビーム走査部は、観測領域に隙間を持たせるように１回の走査を行い、複数回の走査を行うことにより前記観測領域のすべての走査を行うものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、１回のビーム走査では、観測領域に対して隙間を持つように、すなわち、ビーム幅よりも広い間隔毎にビーム放射を行い、複数回のビーム走査により、観測領域の全範囲を埋めるようなタイミングでビーム放射を行うことにより、レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも、効率的なビーム走査を実現することのできるレーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明のレーダ装置は、観測領域に対して隙間を持つように１回のビーム走査を行うとともに、最終的には複数回の走査により観測領域のすべてをカバーするようにビーム走査を行うことを特徴としており、これにより、レーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合にも観測効率を向上し、さらに、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度の向上を可能とするものである。
【００１５】
実施の形態１．
本実施の形態１では、送信波をパルス変調する方式のレーダ装置であり、かつ、ビームを往復走査するレーダ装置を想定する。また、レーダ装置と観測対象との間には、相対運動があり、ビーム走査方向と直交する方向に、観測領域が更新されることを想定する。また、放射する電磁波は、レーザ光であるとして説明を進める。しかし、他の波動、例えば、電波を放射する装置でも同様に適用することができる。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、ライダ制御部１０、レーザ送信装置２０、送信ビーム形成部３０、ビーム走査部４０、受信ビーム形成部５０、受信装置６０、および信号処理部７０で構成される。ここで、レーザ送信装置２０および送信ビーム形成部３０は、ビーム放射部に相当する。
【００１７】
次に動作について説明する。レーザ送信装置２０は、パルス変調されたレーザ光を、送信パルスとして発生させる。送信パルス発生は、ライダ制御部１０で生成されるタイミング信号がレーザ送信装置２０に入力されたタイミングに行われる。送信ビーム形成部３０では、レーザ光をビーム状にして空間へ放射する。送信ビーム形成部３０から出力されたレーザ光は、ビーム状に一方向に放射されるが、そのビーム方向は、ビーム走査部４０にて変更されるようになっている。
【００１８】
受信ビーム形成部５０は、観測対象とする一方向から伝搬した反射波のみを受信できるように、受信ビームを形成する。ただし、その受信ビーム方向は、ビーム走査部４０によって制御される。
【００１９】
ビーム走査部４０は、ライダ制御部１０の指示に従って、送信ビームおよび受信ビーム方向を変化させることにより、ビーム走査を行う。ビーム方向を変化させる方法としては、例えば、ビーム走査部４０に反射鏡や、回転鏡や、プリズムを備えるようにし、その反射鏡の方向を機械的に変化させることにより、ビーム方向を変化させることができる。
【００２０】
また、別の方法として、レーダ装置全体の向きを機械的に変化させるような架台の上に、レーダ装置を搭載する方法もある。しかし、この方式では、レーダ装置全体の向きを変化させるため、鏡による反射やレンズによる屈折を利用した方式に比べて、装置構成が大きくなり、また、迅速にビーム走査を行うことが困難となる。
【００２１】
受信装置６０は、受信ビーム形成部５０により反射波が結像する位置で反射波を受光する。例えば、受光部は、複数の受光素子から構成することができる。受光素子は、受光した反射波の強度に応じた電気信号を発生し、受信装置６０は、この受信信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換する。
【００２２】
信号処理部７０は、受信装置６０から出力されたディジタル信号に対して、検出処理を行い、目標データを得る。受信信号には、目標となる反射物体からの反射波成分のほかに、レーダ装置内部で発生した雑音や、観測対象ではない反射物からの反射波が含まれるため、検出処理によりこれらを除去する。
【００２３】
一般に、距離画像を得る場合や、ある観測目標を捜索する場合には、所定観測領域を隙間なく観測する必要がある。
【００２４】
また、ある観測目標の動きを検出する場合には、一般に、高い観測周期（フレーム周期）で観測を行った方が、観測目標の速度や加速度等を高精度に計測することができる。
【００２５】
本実施の形態１によるビーム走査は、ビーム方向を所定観測範囲に対して往復走査させることで、観測範囲の計測を行う。また、ビーム走査方向と異なる方向、例えば、垂直方向には、レーダ装置と観測対象との間に相対運動があることを想定する。このとき、ビーム走査の往路（復路）では、観測領域に対して隙間を持つように、すなわち、ビーム幅よりも広い間隔毎にビーム放射を行い、復路（往路）では、その隙間を埋めるようなタイミングでビーム放射を行う。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１における往復走査により隙間を埋めるビーム走査を行ったときの小観測領域（ビーム放射位置、フットプリント）の概念図である。同図において、ｎ走査目（例えば、往路と想定する）とｎ＋１走査目（例えば、復路と想定する）を行うことにより、全観測範囲を隙間なく計測する。
【００２７】
また、図３は、本発明の実施の形態１におけるビーム放射タイミングとビーム走査位置との関係を示す概念図である。一方向走査の場合の従来の図１６と本実施の形態１における図３を比較すると、ＰＲＦおよび相対運動（相対速度）が同じ場合、往復走査を行う場合と一方向走査を行う場合とで、観測効率は等しくなる。
【００２８】
図２のようなビーム放射タイミングで走査を行う方法としては、例えば、ビーム走査タイミングを制御する方法がある。図４は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。この図４のレーダ装置において、ライダ制御部１０は、ライダの制御信号を発生する制御信号発生部１１と、その制御信号（タイミング信号）により、ビーム走査部４０の制御を行うビーム走査制御部１２から構成される。
【００２９】
このとき、制御信号発生部１１からのビーム走査タイミング信号は、レーザ送信装置２０によるパルス送信タイミングと同期しており、ビーム走査制御部１２は、パルス送信タイミングに合わせて、所定観測位置でビームを放射するようにビーム走査部４０の制御を行う。なお、この制御は、ビーム走査の開始直後に行うことができる。
【００３０】
また、このとき、所定観測位置は、レーダ装置と観測目標との位置関係およびＰＲＦ等から、観測前に予め算出する。図５は、本発明の実施の形態１におけるパルス送信タイミングに対するビーム走査角の関係を示した例示図である。同図において、横軸は、パルス送信タイミング（時間）であり、縦軸は、ビーム走査角である。
【００３１】
この例では、ある一定パルス送信タイミング毎に、ビーム走査角を、往路と復路で隙間がなくなるように設定している。具体的には、往路では３点（図５における１、２、３に相当）のビーム走査角においてビームを放射するのに対して、復路では、往路の３点の中間位置として定まる２点（図５における４、５に相当）のビーム走査角においてビームを放射するように制御されている。
【００３２】
また、図２のようなビーム放射タイミングで走査を行う他の方法としては、例えば、送信パルス発生タイミングを制御する方法がある。図６は、本発明の実施の形態１における送信パルス発生タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。この図４のレーダ装置において、ライダ制御部１０は、ライダの制御信号を発生する制御信号発生部１１と、その制御信号（タイミング信号）により、レーザ送信装置２０の制御を行う送信タイミング制御部１３から構成される。
【００３３】
このとき、制御信号発生部１１からのパルス発生タイミング信号は、ビーム走査部４０によるビーム走査タイミングと同期しており、送信タイミング制御部１３は、ビーム走査タイミング、すなわち、ビーム走査位置に合わせて、ビームを送信するようにレーザ送信装置２０の制御を行う。なお、この制御は、ビーム走査の開始直後に行うことができる。
【００３４】
また、このとき、送信パルス発生タイミングは、レーダ装置と観測目標との位置関係およびビーム走査速度等から、観測前に予め算出する。図７は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査角に対する送信パルス発生タイミングの関係を示した例示図である。同図において、横軸は、ビーム走査角であり、縦軸は、送信パルス発生タイミング（時間）である。
【００３５】
この例では、所定走査角に対して、送信パルス発生タイミングを、往路と復路で隙間がなくなるように設定している。具体的には、送信パルス発生タイミングを常に一定間隔ではなく、図７に示すように、そのタイミングを可変制御することにより、結果として往路と復路で観測範囲の隙間がなくなるようにしている。
【００３６】
ビームの走査方法としては、例えば、ビーム走査を等角速度で行う方法がある。一般に、レーダ装置と観測対象（面）が、走査中心位置において最も近く、かつ、並行となる位置関係で観測を行った場合、ビームを等角速度で走査すると、走査中心付近では小観測領域（フットプリント）が密に分布し、走査範囲の両端付近では疎に分布する。図８は、本発明の実施の形態１における等角速度走査時の観測状況を示す概念図である。
【００３７】
このように、ビーム走査を等角速度で行う方式によれば、観測条件（例えば、ＰＲＦ）が限られており、一周期で全観測領域を隙間なく計測できない状況において、観測領域中の最も注目する小領域付近を走査中心として密に計測し、注目度（重要度）が低い領域は、走査範囲の端付近として疎に計測することで、観測条件を満たし、かつ、所望観測領域の計測を両立させることができる。
【００３８】
また、走査中心付近におけるフットプリントの重複領域を多くすることで、重複領域では、ある所定ＰＲＦ間隔で複数回の観測を行うと考えると、重複領域では観測周期を高くすることができる。
【００３９】
また、ビーム走査の他の方法としては、ビーム走査を不等角速度で行う方法がある。不等角速度ビーム走査の一実現方法としては、例えば、ビーム放射位置（フットプリント）が観測対象（面）で等間隔となるように走査を行う方法がある。この場合には、ビーム走査の開始および終了付近では低速でビーム走査を行い、ビーム走査範囲の中心付近では高速でビーム走査を行う。この方法によれば、小観測領域（フットプリント）同士の重複を等しく最小となるように調整することで、最大の観測効率を得ることが可能となる。
【００４０】
ビーム放射位置を定める方法としては、上記のように観測開始時に予め走査タイミングを定めてから走査を行う方法の他に、例えば、走査範囲の端で低速走査を行う方法を併用して、往路または復路の各走査毎に、フットプリントが密の領域で、続く復路または往路のビーム走査タイミングの制御を行う方法がある。
【００４１】
この方法によれば、走査タイミングによるフットプリントの疎密の影響が小さい領域で走査タイミングの調整を行うことができるので、制御が容易となる。また、観測開始時に走査タイミングを予め設定する方法に比べて、例えば、観測中にライダ装置を搭載した移動体の姿勢がずれることによって生じるライダ装置と観測対象との位置関係のずれに対応したビーム走査制御を行うことができる。
【００４２】
また、ビーム放射位置を定める他の方法としては、上記のように観測開始時に予め送信パルス発生タイミングを定めてから走査を行う方法の他に、例えば、走査範囲の端で低速走査を行う方法を併用して、往路または復路の各走査毎に、フットプリントが密の領域で、続く復路または往路のパルス発生タイミングの制御を行う方法がある。
【００４３】
この方法によれば、フットプリントが密に分布し、フットプリント位置のずれの影響が小さい領域で走査タイミングの調整を行うことができるので、制御が容易となる。また、観測開始時にパルス発生タイミングを予め設定する方法に比べて、観測中に生じるライダ装置と観測対象との位置のずれに対応したビーム走査制御を行うことができる。
【００４４】
レーダ装置と観測対象との間の相対運動を得る方法としては、例えば、観測対象の移動を利用することができる。また、レーダ装置を移動体に搭載し、その移動体の自走を利用することができる。
【００４５】
また、レーダ装置と観測対象との間に、所望の相対運動が得られない場合には、レーダ装置の機能として相対運動を制御することで、観測範囲を更新することができる。図９は、本発明の実施の形態１における相対運動を制御して観測範囲を更新することができるレーダ装置の一構成を示すブロック図である。この図９におけるレーダ装置は、先の図１の構成と比較すると、観測範囲更新部８０を備えている点が異なる。
【００４６】
この図９において、観測範囲更新部８０は、自走速度制御部８１を有している。そして、観測範囲更新部８０は、ライダ制御部１０からの観測範囲更新信号を受けて、ビーム走査部４０によるビーム走査方向と直交する方向、すなわち、相対運動を得る方向に観測範囲を更新するために、自走速度制御部８１自走速度の制御を行う。
【００４７】
また、ビーム走査部４０は、自走速度制御部８１により更新された観測範囲を受信し、観測範囲が更新されたタイミングで新たなビーム走査を開始する。この方法によれば、レーダ装置の自走速度を制御できるので、レーダ装置と観測対象との間に所望の相対運動が得られない場合でも、自走速度に応じて適切に観測範囲の更新を行うことができる。
【００４８】
また、観測範囲を更新する他の方法としては、例えば、ビーム走査部４０によるビーム走査方向に直交する方向にも走査を行うようにビーム走査部４０を制御する方法がある。図１０は、本発明の実施の形態１におけるビーム走査方向に直交する方向にも走査を行うことにより観測範囲を更新することができるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００４９】
この図１０において、観測範囲更新部８０は、ビーム走査部制御部８２を有している。そして、ビーム走査部制御部８２は、ライダ制御部１０からの観測範囲更新信号を受けて、ビーム走査部４０によるビーム走査方向と直交する方向、すなわち、相対運動を得る方向に観測範囲を更新するために、ビーム走査部４０の制御を行う。
【００５０】
この方法によれば、一般に、装置構成を大きくする自走速度制御部８１（先の図９参照）を持たないレーダ装置でも、観測範囲を更新できるようになる。また、この方法によれば、例えば、レーダ装置と観測対象とに相対運動がある場合に、その運動を打ち消す方向へビーム走査部４０を制御することにより、小観測領域（フットプリント）を直交格子状に得ることができる。
【００５１】
なお、ビーム走査部４０によるビーム走査の一周期の間における、観測範囲更新部８０による観測範囲の更新幅は、ビーム走査方向と直交する方向のビーム放射幅より狭くすることにより、観測範囲の急激な変化が抑制され、安定した対象物体の計測が可能となる。
【００５２】
一般に、直交格子状に隣り合う小観測領域のビーム走査方向もしくはそれと直交する方向の座標は等しいことから、小観測領域を並べるには他方の軸の位置関係のみを考慮すればよくなるので、全観測領域の再構成を容易に行うことができる。
【００５３】
以上のように、実施の形態１によれば、ビーム走査の往路（復路）では、観測領域に対して隙間を持つように、すなわち、ビーム幅よりも広い間隔毎にビーム放射を行い、復路（往路）では、その隙間を埋めるようなタイミングでビーム放射を行う。この結果、例えば、装置構成に制約があり、一方向走査を行えない場合でも、往復走査により、一方向走査と同様の観測効率を得ることができる。
【００５４】
さらに、一方向走査と比較すると、同じＰＲＦで同じ観測範囲を計測する場合には、往復走査は、一方向走査の二倍の走査速度で計測できる。すなわち、隙間はあるものの、倍の観測周期で計測を行うことができるので、例えば、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度を向上させることができる。
【００５５】
なお、上述の実施の形態においては、１往復のビーム走査により、観測領域の隙間を埋める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１往復半、あるいは２往復といった１往復以上の複数回のビーム走査により観測領域の隙間を埋めるように走査制御することも可能である。この場合には、１回の走査における隙間は広がるものの、その分、走査速度の向上を図ることが可能となり、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度を向上させることができる。
【００５６】
実施の形態２．
実施の形態１では、ビーム走査部で計測を行うビーム走査方向の観測範囲は、固定であったが、本実施の形態２では、ビーム走査方向にも観測範囲の更新を行う場合について説明する。
【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態２におけるレーダ装置のブロック構成図である。この図１１におけるレーダ装置は、先の図１のレーダ装置と比較すると、ビーム走査方向観測範囲更新部９０および目標検出部１００をさらに備えている点が異なる。
【００５８】
ビーム走査方向観測範囲更新部９０は、ライダ制御部１０からビーム走査方向の観測範囲更新信号を受け、ビーム走査部４０の制御を行う。図１２は、本発明の実施の形態２における観測状況（フットプリント）の概念図である。なお、図１２は、往復走査を行っている例であるが、本実施の形態２の考え方は、一方向走査の場合にも同様に適用することができる。
【００５９】
また、目標検出部１００は、所定の範囲の観測値から、目標物を検出する。目標検出部１００の出力結果である目標データは、ライダ制御部１０へフィードバックされる。そして、ライダ制御部１０は、目標データの位置や速度や加速度に基づいて、次回の走査のための制御信号を生成する。
【００６０】
目標検出部１００における目標検出処理としては、例えば、計測した観測範囲の中から、ピーク値もしくは所定の値以上の信号強度を持つ領域を目標存在領域として検出する方法や、計測した観測範囲の中から、目標物に対応する形状を抽出することで検出する方法等がある。
【００６１】
また、目標の動きを検出する方法としては、例えば、連続する観測フレームにおいて、目標として検出した領域の、観測フレームに対応する変位量から求める方法や、目標物のドップラー速度を利用して求める方法等がある。
【００６２】
以上のように、実施の形態２によれば、相対運動に垂直なビーム走査方向にも観測範囲が変更できるようになるため、例えば、観測の初期段階では、広い範囲の捜索を行い、目標物を探知後は、目標物の動きを捕捉できる範囲に観測領域を更新し、また、目標の動きに追随しながら計測を行うことが可能となる。
【００６３】
さらに、本実施の形態２の走査は、隙間なく一方向走査によって実現した場合と同様の観測効率を持ち、かつ、観測周期を擬似的に高めることができるため、目標の時間変化をより詳細に計測することができる。さらに、目標検出部を備えることから、検出した目標の位置や動きに基づいて次回の観測範囲や走査速度等を制御でき、効率的な計測を行うことができる。
【００６４】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、ビーム走査は、往復走査を行っていた。本実施の形態３によるレーダ装置は、往路のみ、もしくは、復路のみの一方向にのみ行う走査で、かつ複数回の一方向走査で観測領域を隙間なく計測するレーダ装置について説明する。
【００６５】
図１３は、本発明の実施の形態３における一方向走査により隙間を埋めるビーム走査を行うレーダ装置による、ビーム走査状況（フットプリント）の概念図である。同図において、ｎ回目の走査では観測範囲に隙間が存在するが、ｎ＋１回目の走査と組合せることで隙間が埋まり、全体として隙間のない計測が可能となる。この図の例では、ビーム走査は、２回の一方向走査でビーム走査方向を計測していることから、一周期分のビーム走査は、一方向走査２回分である。
【００６６】
以上のように、実施の形態３によれば、隙間なく一方向走査を行う場合に比べて、一周期あたりの観測範囲を横切る回数を多くできる。すなわち、観測範囲に対して、隙間はあるものの、観測周期（フレーム周期）を高めることができ、観測対象の時間的変化をより詳細に捉えることができる可能性がある。また、高速移動目標の検知や速度の計測精度を向上させることができる。
【００６７】
なお、上述の実施の形態においては、１方向に対する２回のビーム走査により、観測領域の隙間を埋める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１方向に対する３回以上の複数回のビーム走査により観測領域の隙間を埋めるように走査制御することも可能である。この場合には、１回の走査における隙間は広がるものの、その分、走査速度の向上を図ることが可能となり、高速移動目標の検知や移動速度等の計測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における往復走査により隙間を埋めるビーム走査を行ったときの小観測領域の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるビーム放射タイミングとビーム走査位置との関係を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるビーム走査タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるパルス送信タイミングに対するビーム走査角の関係を示した例示図である。
【図６】本発明の実施の形態１における送信パルス発生タイミングの制御を行うレーダ装置のブロック構成図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるビーム走査角に対する送信パルス発生タイミングの関係を示した例示図である。
【図８】本発明の実施の形態１における等角速度走査時の観測状況を示す概念図である。
【図９】本発明の実施の形態１における相対運動を制御して観測範囲を更新することができるレーダ装置の一構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態１におけるビーム走査方向に直交する方向にも走査を行うことにより観測範囲を更新することができるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２におけるレーダ装置のブロック構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における観測状況の概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における一方向走査により隙間を埋めるビーム走査を行うレーダ装置による、ビーム走査状況の概念図である。
【図１４】従来技術における走査の例を示す概念図である。
【図１５】従来技術における往復走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図である。
【図１６】従来技術における一方向走査を行う場合のビーム放射タイミングと走査位置の関係を示す概念図である。
【図１７】従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の往復走査の例を示す概念図である。
【図１８】従来技術におけるレーダ装置と観測目標との間に相対運動がある場合の一方向走査の例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ライダ制御部、１１  制御信号発生部、１２  ビーム走査制御部、１３  送信タイミング制御部、２０  レーザ送信装置、３０  送信ビーム形成部、４０  ビーム走査部、５０  受信ビーム形成部、６０  受信装置、７０  信号処理部、８０  観測範囲更新部、８１自走速度制御部、８２  ビーム走査部制御部、９０  ビーム走査方向観測範囲更新部、１００  目標検出部。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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