(57)【要約】【課題】レーダ装置において、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりに拘わらず、簡易な構成を用いてコヒーレント積分利得あるいはノンコヒーレント利得を高める。【解決手段】レーダ送信部は、送信信号を高周波送信信号に変換して送信アンテナから送信する。レーダ受信部は、複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された反射波の到来方向を推定する。レーダ受信部は、受信信号と送信信号との相関値を基に、複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、複数のコヒーレント積分の各出力を基に、各受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、ドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、複数の相関行列生成部の出力を加算する加算部と、加算部の出力を基に、反射波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を有する。【選択図】図２
2012225688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、
複数の前記コヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、
前記複数の相関行列生成部の出力を、加算する加算部と、
前記加算部の出力を基に、前記ターゲットからの前記反射波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を有するレーダ装置。
【請求項２】
送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いて、第１の積分数及び第２の積分数のコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、
複数の前記第１の積分数及び第２の積分数のコヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、
前記複数の相関行列生成部の出力を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に加算する加算部と、
前記加算部の出力を基に、前記ターゲットからの前記反射波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を有するレーダ装置。
【請求項３】
送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、
複数の前記コヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、
前記複数のうちいずれかの前記相関行列生成部の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を含む所定の周波数範囲におけるドップラスプレッドを検出するピークドップラ周波数検出部と、
前記ドップラスプレッドを基に、前記生成された各相関行列のうち前記コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数における相関行列を選択する出力選択部と、
前記出力選択部の出力を基に、前記ターゲットからの反射波の前記到来方向を推定する到来方向推定部と、を有するレーダ装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
前記複数のうちいずれかの相関行列生成部の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を選択するピークドップラ周波数検出部と、
前記加算部の各出力のうち、前記ピークドップラ周波数検出部により検出されたドップラ周波数における相関行列を選択する出力選択部と、を更に有するレーダ装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
前記複数のうちいずれかの相関行列生成部の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を選択するピークドップラ周波数検出部と、
前記加算部は、前記複数の相関行列生成部の各出力のうち、前記ピークドップラ周波数検出部により検出されたドップラ周波数に応じた相関行列を加算するレーダ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記複数のアンテナ系統処理部は、それぞれ、
前記ターゲットからの前記反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信された反射波の信号をベースバンドの受信信号に変換する受信ＲＦ部と、
前記変換された受信信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記変換された受信信号のデジタルデータと前記送信信号との相関値を、前記高周波送信信号の送信周期毎に算出する相関値算出部と、
前記算出された第１所定個の相関値を基に、コヒーレント積分するコヒーレント積分部と、
前記算出された第２所定個の前記コヒーレント積分の出力と、前記異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量とを用いてコヒーレント積分するＦＦＴ処理部と、を有するレーダ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダ装置であって、
前記複数のアンテナ系統処理部は、更に、
前記異なる複数のドップラ周波数毎に、第３所定個の前記ＦＦＴ処理部の出力をコヒーレント積分するための係数を生成する係数生成部と、
前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成された係数と、前記ＦＦＴ処理部の出力とを乗算する係数乗算部と、
前記第３所定個の前記係数乗算部の出力をコヒーレント積分するバッファ部と、を有するレーダ装置。
【請求項８】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記出力選択部の出力を基に、前記コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を含む所定の周波数範囲における各相関行列を加算するドップラ成分加算部と、を更に有するレーダ装置。
【請求項９】
請求項３〜８のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記ピークドップラ周波数検出部は、前記複数のうちいずれかの前記相関行列生成部により前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成された各相関行列のうち、各相関行列の対角成分を基にドップラ周波数を選択するレーダ装置。
【請求項１０】
請求項３〜９のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記ピークドップラ周波数検出部により検出されたドップラ周波数を基に、前記ターゲットの相対移動速度を算出する速度推定部と、を更に有するレーダ装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記複数のアンテナ系統処理部は、更に、
前記異なる複数のドップラ周波数毎に、第４所定個の前記ＦＦＴ処理部の出力をコヒーレント積分する第２バッファ部と、を有し、
前記レーダ受信部は、更に、
前記第２バッファ部の前記コヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する第３相関行列生成部と、を有するレーダ装置。
【請求項１２】
送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分するアンテナ系統処理部と、
前記コヒーレント積分の各出力を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、
前記複数のノンコヒーレント積分部の出力を、加算する加算部と、
前記加算部の出力を基に、前記ターゲットまでの距離を推定する距離推定部と、を有するレーダ装置。
【請求項１３】
送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いて第１の積分数及び第２の積分数のコヒーレント積分するアンテナ系統処理部と、
前記第１の積分数及び第２の前記コヒーレント積分の各出力を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、
前記複数のノンコヒーレント積分部の出力を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に加算する加算部と、
前記加算部の出力を基に、前記ターゲットまでの距離を推定する距離推定部と、を有するレーダ装置。
【請求項１４】
送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分するアンテナ系統処理部と、
前記コヒーレント積分の各出力を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、
前記複数のうちいずれかのノンコヒーレント積分部の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を含む所定範囲のドップラスプレッドを検出するピークドップラ周波数／ドップラスプレッド検出部と、
前記ドップラスプレッドを基に、前記生成された各ノンコヒーレント積分の各出力のうち前記コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数に応じた前記ノンコヒーレント積分の出力を選択する出力選択部と、
前記出力選択部の出力を基に、前記ターゲットとの距離を推定する距離推定部と、を有するレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットに反射された反射波のパルス信号をアンテナにより受信してターゲットを検出する、パルス信号を用いたレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、測定地点から電波を空間に放射し、ターゲットに反射された反射波のパルス信号を受信して、測定地点とターゲットとの距離、方向のうち、少なくとも１つ以上を測定する。特に近年、マイクロ波又はミリ波を含む波長の短い電波を用いた高分解能な測定によって、自動車及び歩行者を含めてターゲットとして検出可能なレーダ装置の開発が進められている。
【０００３】
レーダ装置は、近距離に存在するターゲットと遠距離に存在するターゲットとからの反射波が混合された信号を受信することがある。特に、近距離に存在するターゲットからの反射波の信号によってレンジサイドローブが生じる場合、レンジサイドローブと遠距離に存在するターゲットからの反射波の信号のメインローブとが混在し、レーダ装置では、遠距離に存在するターゲットの検出精度が劣化する。
【０００４】
従って、複数のターゲットに対して高分解能な測定が要求されるパルス信号を用いたレーダ装置には、低いレンジサイドローブレベルとなる自己相関特性（以下、「低レンジサイドローブ特性」という）を有するパルス波又はパルス変調波の送信が要求される。
【０００５】
また、レーダ装置は、測定地点から同じ距離に自動車と歩行者とが存在する場合、レーダ反射断面積（ＲＣＳ: Radar cross section）の異なる自動車と歩行者とからの各反射波の信号が混合された信号を受信する。一般的な歩行者のレーダ反射断面積は、自動車のレーダ反射断面積に比べると低い。
【０００６】
レーダ装置は、たとえ測定地点から同じ距離に、自動車と歩行者とが存在していても、自動車及び歩行者からの反射波の信号を適正に受信することが要求される。なお、ターゲットの距離又は種別により、受信信号レベルとなる反射波の信号は変化する。レーダ装置は、様々な受信信号レベルとなる反射波の信号を受信可能な受信ダイナミックレンジが要求される。
【０００７】
従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、送信周期Ｔｒにおいてパルス圧縮符号を繰り返して送信する場合、パルス圧縮処理により算出された相関値を加算して、ターゲットからの反射波の受信におけるＳＮＲ（signal to noise ratio）を改善することが知られている。なお、加算には、コヒーレント積分とノンコヒーレント積分（あるいはインコヒーレント積分とも呼ばれる）とがある。
【０００８】
例えば、パルス圧縮処理により算出された相関値のうち、時間相関が高い期間（Ｎｃ×Ｔｒ）では、相関値のＩ成分及びＱ成分毎にコヒーレント積分が可能である。パラメータＴｒはパルス送信周期［秒］である。コヒーレント積分により、数式（１）に示す様に、受信ＳＮＲ［ｄＢ］に対してコヒーレント積分利得Ｇｃ［ｄＢ］分の受信品質の改善が可能である。コヒーレント積分利得Ｇｃは、数式（２）に従って算出される。
【０００９】
【数１】
2012225688.tif 000003
【００１０】
【数２】
2012225688.tif 000004
【００１１】
パラメータＮｃは、コヒーレント積分数であり、ターゲットの想定最大移動速度に依存して設定される。従って、ターゲットの想定最大移動速度が大きいほど、ターゲットからの反射波の信号に含まれるドップラ周波数の変動が大きくなり、時間相関の高い期間が短くなる。コヒーレント積分数Ｎｃが小さい場合、数式（２）によってコヒーレント積分による利得Ｇｃが小さくなる。即ち、数式（１）において、コヒーレント積分によるＳＮＲの向上効果が小さくなる。
【００１２】
一方、ノンコヒーレント積分を用いた場合にも、パルス圧縮処理により算出された相関値の振幅或いは受信電力成分を加算することによって、数式（３）に示す様に、受信ＳＮＲの改善が可能である。パラメータＧｄは、ノンコヒーレント積分による利得であり、数式（４）に従って算出される。
【００１３】
【数３】
2012225688.tif 000005
【００１４】
【数４】
2012225688.tif 000006
【００１５】
パラメータＮｄは、ノンコヒーレント積分数である。コヒーレント積分数Ｎｃとノンコヒーレント積分数Ｎｄとが同じ場合、数式（２）及び数式（４）により、コヒーレント積分はノンコヒーレント積分よりも利得向上の寄与度が大きい。但し、理想的なコヒーレント積分による利得を得るためには、コヒーレント積分される区間（時間）において、受信信号の位相成分が所定範囲内において一致する必要があり、コヒーレント積分の可能範囲が制約される。
【００１６】
また、Ｎｆ回のパルス圧縮符号の送信区間（Ｎｆ×Ｔｒ）に対し、特定の離散時刻においてパルス圧縮処理されたＮｆ個の相関値を用いてフーリエ変換すると、フーリエ変換された周波数領域信号からターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルを観測できる。また、従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、ドップラスペクトル上のピークとなる周波数成分（以下、ピークドップラスペクトラムと呼ぶ）から、コヒーレント積分による利得向上効果が得られた信号成分を検出できる。なお、フーリエ変換は、「ＦＦＴ」（Fast Fourier Transform）又は「ＤＦＴ」（Discrete Fourier Transform）のアルゴリズムが用いられる。以下、フーリエ変換をＦＦＴと記載するが、ＤＦＴと置き換えても同様とする。
【００１７】
更に、Ｎｆ回のパルス圧縮符号の送信区間（Ｎｆ×Ｔｒ）に対し、特定の離散時刻においてパルス圧縮処理されたＮｆ個の相関値を用いたＦＦＴによるフーリエ変換の処理を、「ＦＦＴによるコヒーレント積分」と記載する。
【００１８】
従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、ターゲットの移動に伴うドップラ周波数偏移による位相変動がターゲットからの反射波に含まれる場合、ＦＦＴによるコヒーレント積分によってドップラスペクトルのピークを検出できると、周波数偏移による位相変動に応じたコヒーレント積分が可能となる。
【００１９】
ドップラスペクトルの広がり（ドップラスプレッド）が十分に小さい場合、ＦＦＴサイズに相当するコヒーレント積分区間に拘わらず、従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、コヒーレント積分による利得向上効果（数式（１）参照）が得られる。特に、ドップラスペクトルが線スペクトルによって近似できる場合に、従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、ＦＦＴによるコヒーレント積分数Ｎｆに対して、数式（５）に示すコヒーレント積分効果による利得Ｇｆ［ｄＢ］が得られる。
【００２０】
【数５】
2012225688.tif 000007
【００２１】
従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置では、数式（５）に示すような理想的なコヒーレント積分利得が得られるためには、ターゲットからの反射波に含まれる位相変動に応じたドップラスプレッドδｄが十分に小さいことが必要となる。つまり、従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、ターゲットからの反射波に含まれる位相変動に応じたドップラスプレッドδｄが大きくなるにつれて、コヒーレント積分利得が制約される。
【００２２】
図１７（ａ）は、ＦＦＴ後のドップラスプレッドに応じたドップラスペクトル特性を示す。横軸は周波数であり、縦軸はドップラスペクトルである。図１７（ｂ）は、ドップラスプレッドに応じた、ＦＦＴサイズに相当するコヒーレント積分回数（積分区間）に対するコヒーレント積分利得の特性を示す。横軸はログスケールによるコヒーレント積分回数を表し、縦軸はコヒーレント積分利得を示す。
【００２３】
図１７（ｂ）に示す様に、ドップラスプレッドδｄが大きい場合には、コヒーレント積分利得の飽和領域の開始点がコヒーレント積分回数Ａとなる。ドップラスプレッドδｄが小さい場合には、コヒーレント積分利得の飽和領域の開始点がコヒーレント積分回数Ｂとなる。従って、ドップラスプレッドδｄが大きくなるにつれて、ＦＦＴによるコヒーレント積分利得が飽和する領域の開始点のコヒーレント積分回数は、小さくなる。
【００２４】
上記のように、従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置は、ドップラスプレッドδｄが大きくコヒーレント積分回数を増加してもコヒーレント積分利得が早く飽和する場合、コヒーレント積分とノンコヒーレント積分を併用し、ノンコヒーレント積分回数を増加する方がＳＮＲの改善量を増加できる。
【００２５】
ここで、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドは、ターゲットが存在する場所の周囲に反射物が多い場合、又はターゲット自身が多くの散乱点を有する場合により大きな広がりを有する。また、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドは、送信アンテナ又は受信アンテナの指向性が広くなるにつれて大きな広がりを有する傾向をもつ。
【００２６】
従来のパルス圧縮を用いたレーダ装置では、測位対象とするターゲットからの反射波が、ドップラスプレッドが大きいターゲットから小さいターゲットまでを含み、ドップラスプレッドに比較的幅がある場合に、ＦＦＴによるコヒーレント積分回数Ｎｆを固定値として設定すると以下のような課題があった。
【００２７】
ドップラスプレッドが大きいターゲットの測位を基準にした場合、コヒーレント積分数をノンコヒーレント積分数よりも小さく設定すると、ドップラスプレッドが小さいターゲットの測位に対して本来得られるコヒーレント積分利得を享受することが困難になる。
【００２８】
逆に、ドップラスプレッドが小さいターゲットの測位を基準にした場合、コヒーレント積分数をノンコヒーレント積分数よりも大きく設定すると、ドップラスプレッドが大きいターゲットの測位に対して、コヒーレント積分利得が飽和する影響によって（図１７（ｂ）参照）、十分なＳＮＲ改善量が得られなくなる。
【００２９】
この課題に関連して、例えば特許文献１に示すレーダ装置が知られている。レーダ装置は、パルス幅によってレンジゲート幅が決定される複数個のレンジゲートを備え、各レンジゲートに対し、複数個のコヒーレント積分器、複数個の検波器、複数個のノンコヒーレント積分器、及び複数個のスレッショルド検出器をそれぞれ含む構成である。
【００３０】
更に、レーダ装置は、複数個のコヒーレント積分器と複数個のノンコヒーレント積分器により、コヒーレント積分数とノンコヒーレント積分数との比が異なる複数の積分処理を行い、そして、積分処理された複数の信号を複数個のスレッショルド検出器により、所定のしきい値との比較によって、レンジ毎に測定ターゲットを検出する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開平５−４５４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、特許文献１のレーダ装置において、複数のアンテナ素子を用いて構成するアレーアンテナを用いて、受信したターゲットからの反射波の信号の位相差に応じて到来方向を推定すると、レーダ装置の回路規模が増大する。
【００３３】
すなわち、レンジゲート毎の複数のコヒーレント積分器の出力は、ターゲットからの反射波の信号の位相情報が含まれるが、検波部において位相情報が除かれるため、レンジゲート毎の複数のコヒーレント積分器の出力にそれぞれ到来方向推定部を追加する構成が一例として考えられる。そのため、複数のコヒーレント積分器及びノンコヒーレント積分器の全ての組合せに対して到来方向推定処理を施す必要があり、レーダ装置の回路規模が増大する。
【００３４】
別の一例として、レンジゲート毎の複数のスレッショルド検出器の後段に、それぞれ到来方向推定部を追加する構成が考えられる。各スレッショルド検出器によるスレッショルド判定の結果を用いた場合、スレッショルドに満たない信号に対する到来方向を推定する必要はない。しかし、受信信号が、複数の検出器のうち、どの検出器のスレッショルドを満たすかどうかは事前に判別困難である。このため、複数の各コヒーレント積分器の出力データをメモリに保存し、スレッショルド検出器の検出結果に基づいて到来方向を推定できる。この場合、所要のメモリ量が増大し、更に、到来方向の推定処理結果が得られるまでの処理遅延も増大する。
【００３５】
本発明は、上述従来の事情に鑑みてなされたもので、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりに拘わらず、簡易な構成を用いてコヒーレント積分利得あるいはノンコヒーレント利得を高める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】
【００３６】
本発明は、上述したレーダ装置であって、送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、複数の前記コヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、前記複数の相関行列生成部の出力を、加算する加算部と、前記加算部の出力を基に、前記ターゲットからの前記反射波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を有する。
【００３７】
本発明は、上述したレーダ装置であって、送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いて、第１の積分数及び第２の積分数のコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、複数の前記第１の積分数及び第２の積分数のコヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、前記複数の相関行列生成部の出力を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に加算する加算部と、前記加算部の出力を基に、前記ターゲットからの前記反射波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を有する。
【００３８】
本発明は、上述したレーダ装置であって、送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分する複数のアンテナ系統処理部と、複数の前記コヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、前記複数のうちいずれかの前記相関行列生成部の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を含む所定の周波数範囲におけるドップラスプレッドを検出するピークドップラ周波数検出部と、前記ドップラスプレッドを基に、前記生成された各相関行列のうち前記コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数における相関行列を選択する出力選択部と、前記出力選択部の出力を基に、前記ターゲットからの反射波の前記到来方向を推定する到来方向推定部と、を有する。
【００３９】
本発明は、上述したレーダ装置であって、送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分するアンテナ系統処理部と、前記コヒーレント積分の各出力を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、前記複数のノンコヒーレント積分部の出力を、加算する加算部と、前記加算部の出力を基に、前記ターゲットまでの距離を推定する距離推定部と、を有する。
【００４０】
本発明は、上述したレーダ装置であって、送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いて第１の積分数及び第２の積分数のコヒーレント積分するアンテナ系統処理部と、前記第１の積分数及び第２の前記コヒーレント積分の各出力を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、前記複数のノンコヒーレント積分部の出力を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に加算する加算部と、前記加算部の出力を基に、前記ターゲットまでの距離を推定する距離推定部と、を有する。
【００４１】
本発明は、上述したレーダ装置であって、送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、前記レーダ受信部は、受信信号と前記送信信号との相関値を基に、異なる複数のドップラ周波数に応じた位相変動の補正量を用いてコヒーレント積分するアンテナ系統処理部と、前記コヒーレント積分の各出力を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、前記複数のうちいずれかのノンコヒーレント積分部の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を含む所定範囲のドップラスプレッドを検出するピークドップラ周波数／ドップラスプレッド検出部と、前記ドップラスプレッドを基に、前記生成された各ノンコヒーレント積分の各出力のうち前記コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数に応じた前記ノンコヒーレント積分の出力を選択する出力選択部と、前記出力選択部の出力を基に、前記ターゲットとの距離を推定する距離推定部と、を有する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりに拘わらず、コヒーレント積分利得を簡易な構成を用いて高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡略に示すブロック図
【図２】第１の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図３】高周波送信信号の送信区間と送信周期との関係を示す説明図
【図４】送信信号生成部の他の内部構成を詳細に示すブロック図
【図５】高周波送信信号の送信区間と送信周期と測定範囲との関係を示す説明図
【図６】第１の実施形態の変形例１のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図７】第１の実施形態の変形例２のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図８】第１の実施形態の変形例３のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図９】第２の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡略に示すブロック図
【図１０】第２の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１１】第２の実施形態の変形例１のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１２】第３の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡略に示すブロック図
【図１３】第３の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１４】第４の実施形態のレーダ装置の内部構成を簡略に示すブロック図
【図１５】第４の実施形態のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１６】第４の実施形態の変形例１のレーダ装置の内部構成を詳細に示すブロック図
【図１７】（ａ）ＦＦＴ後のドップラスプレッドに応じたドップラスペクトル特性を表した図、（ｂ）ドップラスプレッドに応じた、ＦＦＴサイズに相当するコヒーレント積分回数（積分区間）に対するコヒーレント積分利得の特性を表した図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明に係るレーダ装置の各実施形態を説明する前に、以下、後述の各実施形態の前提となる技術内容として、パルス圧縮処理、及び相補符号に関してそれぞれ簡単に説明する。
【００４５】
（パルス圧縮処理）
先ず、パルス圧縮処理に関して説明する。例えば、上述した低レンジサイドローブ特性を有するパルス波又はパルス変調波として、Ｂａｒｋｅｒ符号、Ｍ系列符号、相補符号の少なくとも１つを含むパルス圧縮符号を用いて高周波送信信号を送信するパルス圧縮レーダが知られている。
【００４６】
パルス圧縮とは、まず、レーダ装置が上記のパルス圧縮符号を用いた複数のパルス信号をパルス変調又は位相変調して、等価的にパルス幅の広い信号を用いて送信する。その後、レーダ装置が、ターゲットによる反射波を受信した後の信号処理において、受信信号を復調して、送信に用いたパルス圧縮符号との相関を求めることによって、元のパルス幅の狭い信号に変換（圧縮）して相関値を算出することである。パルス圧縮によれば、受信電力を等価的に高め、ターゲットの探知距離を増大し、更に、探知距離に対する距離推定精度が向上する。
【００４７】
（相補符号）
次に、相補符号に関して説明する。相補符号は、複数、例えば２つのペアとなる相補符号系列（ａｎ、ｂｎ）を用いた符号である。相補符号は、一方の相補符号系列ａｎと他方の相補符号系列ｂｎの各自己相関算出結果において、遅延時間τ［秒］を一致させた各自己相関算出結果の加算によって、レンジサイドローブがゼロとなる性質を有する。なお、パラメータｎはｎ＝１，２，…，Ｌである。パラメータＬは、符号系列長又は単に符号長を示す。
【００４８】
相補符号の生成方法は、例えば下記参考非特許文献１に開示されている。
（参考非特許文献１）ＢＵＤＩＳＩＮ，  Ｓ．  Ｚ，「ＮＥＷ  ＣＯＭＰＬＥＭＥＮＴＡＲＹ  ＰＡＩＲＳ  ＯＦ  ＳＥＱＵＥＮＣＥＳ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．  Ｌｅｔｔ．，  ２６，（１３），  ｐｐ．８８１−８８３（１９９０）
【００４９】
相補符号系列（ａｎ，ｂｎ）のうち、一方の相補符号系列ａｎの自己相関値算出結果は、数式（６）に従って算出される。他方の相補符号系列ｂｎの自己相関値算出結果は、数式（７）に従って算出される。なお、パラメータＲは自己相関値算出結果を示す。但し、ｎ＞Ｌ又はｎ＜１では、相補符号系列ａｎ，ｂｎはゼロとする（すなわち、ｎ＞Ｌ又はｎ＜１において、ａｎ＝０、ｂｎ＝０）。なお、アスタリスク＊は複素共役演算子を示す。
【００５０】
【数６】
2012225688.tif 000008
【００５１】
【数７】
2012225688.tif 000009
【００５２】
数式（６）に従って算出された相補符号系列ａｎの自己相関値算出結果Ｒａａ（τ）は、遅延時間（あるいはシフト時間）τがゼロであるとピークが発生し、遅延時間τがゼロ以外では、レンジサイドローブが存在する。同様に、数式（７）に従って算出された相補符号系列ｂｎの自己相関値算出結果Ｒｂｂ（τ）は、遅延時間τがゼロであるとピークが発生し、遅延時間τがゼロ以外では、レンジサイドローブが存在する。
【００５３】
これらの自己相関値算出結果（Ｒａａ（τ），Ｒｂｂ（τ））の加算値は、遅延時間τがゼロであるとピークが発生し、遅延時間τがゼロ以外ではレンジサイドローブが存在せずにゼロになる。以下、遅延時間τがゼロであると発生するピークを「メインローブ」という。遅延時間τとメインローブとの関係を数式（８）に示す。
【００５４】
【数８】
2012225688.tif 000010
【００５５】
相補符号では、上述した自己相関特性から、より短い符号長によってピークサイドローブレベルを低減できる。このため、短い符号長を用いる相補符号では、近距離に存在するターゲットと遠距離に存在するターゲットとからの反射波が混合された信号を受信しても、受信ダイナミックレンジを低減できる。
【００５６】
また、相補符号は、符号長ＬのＢａｒｋｅｒ符号、Ｍ系列符号を用いることによって、ピークサイドローブ比は２０ｌｏｇ１０（１／Ｌ）［ｄＢ］によって与えられる。このため、相補符号は、符号長Ｌを長くすることによって、優れた低レンジサイドローブ特性が得られる。
【００５７】
（本発明の各実施形態）
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００５８】
以下の説明において、本発明に係るレーダ装置は、ターゲットからの反射波の信号を受信する複数の受信アンテナを有する。例えば４つの受信アンテナ（アレーアンテナ）を有する構成を例に示すがこれに限定されない。なお、４つの受信アンテナは４つの受信アンテナ素子であってもよい。
【００５９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態のレーダ装置１の構成及び動作について、図１〜図５を参照して説明する。図１は、第１の実施形態のレーダ装置１の内部構成を簡略に示すブロック図である。図２は、第１の実施形態のレーダ装置１の内部構成を詳細に示すブロック図である。図３は、高周波送信信号の送信区間Ｔｗと送信周期Ｔｒとの関係を示す説明図である。図４は、送信信号生成部４の他の内部構成を詳細に示すブロック図である。図５は、高周波送信信号の送信区間Ｔｗと送信周期Ｔｒと測定範囲との関係を示す説明図である。
【００６０】
レーダ装置１は、レーダ送信部２により生成された高周波送信信号を送信アンテナＡＮ１から送信（発射）する。レーダ装置１は、ターゲットにより反射された高周波送信信号である反射波の信号を、例えば図２に示す様な４つの受信アンテナＡＮ２〜ＡＮ２−４（不図示、以下同様）において受信する。レーダ装置１は、各受信アンテナＡＮ２〜ＡＮ２−４において受信された信号の信号処理によって、ターゲットの有無を検出する。
【００６１】
なお、ターゲットはレーダ装置１が検出する対象の物体であり、例えば自動車又は人を含み、以下の各実施形態においても同様である。
【００６２】
先ず、レーダ装置１の各部の構成について簡略に説明する。
【００６３】
レーダ装置１は、図１に示す様に、レーダ送信部２及びレーダ受信部３を含む構成である。レーダ送信部２は、送信信号生成部４、及び、送信アンテナＡＮ１と接続される送信ＲＦ部５を有する。レーダ送信部２及びレーダ受信部３は、基準信号発振器Ｌｏに接続され、基準信号発振器Ｌｏから信号が供給される。レーダ送信部２及びレーダ受信部３は同期して動作する。
【００６４】
レーダ受信部３は、Ｄ個のアンテナ系統処理部１１−１〜１１−Ｄ、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、加算部２７、及び到来方向推定部３１を有する。パラメータＤは２以上の自然数である。各アンテナ系統処理部は同様の構成を有し、以下、アンテナ系統処理部１１−１を例示して説明する。
【００６５】
アンテナ系統処理部１１−１は、受信アンテナＡＮ２と接続される受信ＲＦ部１２、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、及びＦＦＴ処理部２１を少なくとも有する。
【００６６】
（レーダ送信部）
次に、レーダ送信部２の各部の構成について、図２を参照して詳細に説明する。
【００６７】
レーダ送信部２は、図２に示す様に、送信信号生成部４、及び、送信アンテナＡＮ１が接続された送信ＲＦ部５を含む構成である。
【００６８】
送信信号生成部４は、符号生成部６、変調部７、及びＬＰＦ（Low Pass Filter）８を含む構成である。なお、図２では、送信信号生成部４はＬＰＦ８を含む構成であるが、ＬＰＦ８は、送信信号生成部４と独立してレーダ送信部２の中に構成されても良い。
【００６９】
送信ＲＦ部５は、周波数変換部９、及び増幅器１０を含む構成である。
【００７０】
次に、レーダ送信部２の各部の動作について詳細に説明する。
【００７１】
送信信号生成部４は、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍に逓倍した信号を生成する。送信信号生成部４の各部は、生成された信号に基づいて動作する。なお、基準信号発振器Ｌｏを用いてリファレンス信号を生成するリファレンス信号生成部は、図示しない。
【００７２】
送信信号生成部４は、符号長Ｌの符号系列ａｎの変調によって、数式（９）に示すベースバンドのパルス圧縮符号（送信信号）ｒ（ｋＴ、Ｍ）を周期的に生成する。ここで、パラメータｎ＝１，・・・，Ｌであり、パラメータＬは符号系列ａｎの符号長を表す。パラメータｊはｊ２＝−１を満たす虚数単位である。
【００７３】
数式（９）に示されたベースバンドの送信信号ｒ（ｋＴ、Ｍ）は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋＴにおける送信信号を示し、同相信号成分Ｉｒ（ｋＴ、Ｍ）と、虚数単位ｊが乗算された直交信号成分Ｑｒ（ｋＴ、Ｍ）との加算結果によって表される。
【００７４】
【数９】
2012225688.tif 000011
【００７５】
また、送信信号生成部４により生成される送信信号は、例えば各送信周期Ｔｒの送信区間Ｔｗ［秒］では、符号長Ｌの符号系列ａｎに対して、１つのパルス符号あたりＮｏ［個］のサンプルが存在する。従って、図３の送信区間Ｔｗにおいては、Ｎｒ（＝Ｎｏ×Ｌ）のサンプルが含まれる。また、各送信周期Ｔｒの非送信区間（Ｔｒ−Ｔｗ）［秒］では、ベースバンドの送信信号としてＮｕ［個］のサンプルが存在する。パラメータｋＴは、離散時刻である。
【００７６】
符号生成部６は、送信周期Ｔｒ毎に、符号長Ｌの符号系列ａｎのパルス圧縮用の送信符号を生成する。パルス圧縮用の送信符号は、低レンジサイドローブ特性を有するために、例えば上述した相補符号のペアを構成する符号系列の他に、Ｂａｒｋｅｒ符号系列又はＭ系列符号のいずれか１つを含む符号であることが好ましい。
【００７７】
符号生成部６は、生成された符号系列ａｎの送信符号を変調部７に出力する。以下、符号系列ａｎの送信符号を、便宜的に送信符号ａｎと記載する。
【００７８】
なお、符号生成部６は、送信周期Ｔｒにおいて、送信符号ａｎとして相補符号のペアを生成する場合、２つの送信周期（２Ｔｒ）を用いて、送信周期毎に交互にペアとなる符号Ｐｎ，Ｑｎをそれぞれ生成する。
【００７９】
すなわち、第Ｍ番目の送信周期（Ｔｒ）において、パルス圧縮符号ａｎ（Ｍ）として符号Ｐｎを送信し、続く第（Ｍ＋１）番目の送信周期（Ｔｒ）ではパルス圧縮符号ａｎ（Ｍ＋１）として、符号Ｑｎを送信する。これ以後、第（Ｍ＋２）番目以降の送信周期では、第Ｍ番目の送信周期及び第（Ｍ＋１）の２つの送信周期を一つの単位として、同様に符号Ｐｎ，Ｑｎの順に繰り返して生成する。
【００８０】
変調部７は、符号生成部６により出力された送信符号ａｎを入力する。変調部７は、入力された送信符号ａｎのパルス変調によって、数式（９）に示されるベースバンドの送信信号ｒ（ｋＴ，Ｍ）を生成する。なお、パルス変調とは、振幅変調、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying））又は位相変調（ＰＳＫ（Phase Shift Keying）である。また、変調部７は、ＬＰＦ８を介して、生成された送信信号ｒ（ｋＴ，Ｍ）のうち、予め設定された制限帯域以下の送信信号ｒ（ｋＴ，Ｍ）を送信ＲＦ部５に出力する。
【００８１】
送信ＲＦ部５は、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍数に逓倍した信号を生成する。
【００８２】
なお、逓倍信号は、送信信号生成部４と送信ＲＦ部５とそれぞれ、異なる倍数に逓倍した信号でもよいし、同一の倍数に逓倍した信号でもよい。送信ＲＦ部５は、逓倍した信号に基づいて動作する。
【００８３】
周波数変換部９は、送信信号生成部４により生成された送信信号ｒ（ｋＴ，Ｍ）をアップコンバートすることによって、キャリア周波数帯域の高周波送信信号を生成する。周波数変換部９は、生成された高周波送信信号を増幅器１０に出力する。
【００８４】
増幅器１０は、周波数変換部９により出力された高周波送信信号のレベルを所定のレベルに増幅することによって、送信アンテナＡＮ１に出力する。増幅された高周波送信信号は、送信アンテナＡＮ１を介した空間への放射によって送信される。
【００８５】
送信アンテナＡＮ１は、送信ＲＦ部５により出力された高周波送信信号を空間に放射することによって送信する。図３に示す様に、高周波送信信号は、送信周期Ｔｒのうち送信区間Ｔｗの間に送信され、非送信区間（Ｔｒ−Ｔｗ）の間には送信されない。
【００８６】
なお、送信ＲＦ部５、及び各アンテナ系統処理部１１−１〜１１−４の受信ＲＦ部１２〜１２−４（不図示、以下同様）には、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号が所定倍に逓倍された信号が共通に供給される。各送信ＲＦ部５及び受信ＲＦ部１２〜１２−４間は同期して動作する。
【００８７】
なお、上述した符号生成部６を送信信号生成部４に設けず、図４に示す様に、送信信号生成部４により生成された送信符号ａｎを予め記憶する送信符号記憶部ＣＭを設けても良い。送信信号生成部４により相補符号が生成される場合、相補符号のペア、例えば送信周期毎に交互にペアとなる符号Ｐｎ，Ｑｎが送信符号記憶部ＣＭに記憶されることが好ましい。
【００８８】
なお、図４に示した送信符号記憶部ＣＭは、第１の実施形態に限らず、後述の各実施形態にも同様に適用できる。図４に示す様に、送信信号生成部４は、送信符号記憶部ＣＭ、送信符号制御部ＣＴ、変調部７及びＬＰＦ８を含む構成である。
【００８９】
図４において、送信符号制御部ＣＴは、基準信号発振器Ｌｏにより出力されたリファレンス信号を所定倍に逓倍した信号に基づいて、送信周期Ｔｒ毎に、送信符号ａｎ（又は相補符号を構成する送信符号Ｐｎ，送信符号Ｑｎ）を、送信符号記憶部ＣＭから巡回的に読み出して変調部７に出力する。以降の動作は上述した変調部７及びＬＰＦ８と同様のため、動作の説明は省略する。
【００９０】
（レーダ受信部）
次に、レーダ受信部３の各部の構成について、図２を参照して詳細に説明する。
【００９１】
レーダ受信部３は、アンテナ系統処理部毎に１つの受信アンテナＡＮ２が接続された複数のアンテナ系統処理部を有し、複数の受信アンテナを含むアレーアンテナを構成している。図２に示すレーダ受信部３は、アンテナ系統処理部の個数を示すパラメータＤが４である。パラメータＤは、図６〜図１１における各レーダ受信部においても同様である。
【００９２】
レーダ受信部３は、図２に示す様に、アレーアンテナを構成する受信アンテナＡＮ２の本数に対応して設けられた４つのアンテナ系統処理部１１−１〜１１−４、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、加算部２７、ピークドップラ周波数検出部２８、速度推定部２９、出力選択部３０及び到来方向推定部３１を含む構成である。
【００９３】
以下の説明においては、４つのアンテナ系統処理部１１−１〜１１−４の各部の構成及び動作は同様であるため、アンテナ系統処理部１１−１を例示して説明し、後述の各実施形態においても同様である。更に、図２に示すアンテナ系統処理部１１−１の各部の符号に関して、例えば受信ＲＦ部１２−１と記載せずに、単に受信ＲＦ部１２と記載する。
【００９４】
なお、図６〜図１１に示す各アンテナ系統処理部の各部の符号の説明においても同様である。なお、必要に応じて、他のアンテナ系統処理部の各部の説明において、例えば受信ＲＦ部１２−２と記載する。
【００９５】
アンテナ系統処理部１１−１は、受信アンテナＡＮ２が接続された受信ＲＦ部１２、及び信号処理部１３を含む構成である。受信ＲＦ部１２は、増幅器１４、周波数変換部１５及び直交検波部１６を含む構成である。信号処理部１３は、Ａ／Ｄ変換部１７，１８、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、ＦＦＴ処理部２１、係数生成部２２、係数乗算部２３及びバッファ部２４を含む構成である。信号処理部１３は、各送信周期Ｔｒを信号処理区間として周期的に動作する。
【００９６】
次に、レーダ受信部３の各部の動作について詳細に説明する。
【００９７】
受信アンテナＡＮ２は、レーダ送信部２により送信された高周波送信信号がターゲットにより反射された反射波の信号を受信する。受信アンテナＡＮ２により受信された受信信号は、受信ＲＦ部１２に入力される。
【００９８】
受信ＲＦ部１２は、送信ＲＦ部５と同様に、基準信号発振器Ｌｏにより生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍に逓倍した信号を生成する。受信ＲＦ部１２は、生成された信号に基づいて動作する。なお、基準信号発振器Ｌｏを用いてリファレンス信号を生成するリファレンス信号生成部は、図示しない。
【００９９】
増幅器１４は、受信アンテナＡＮ２から出力された高周波帯域の受信信号のレベルが入力され、高周波帯域の受信信号のレベルを増幅して周波数変換部１５に出力する。
【０１００】
周波数変換部１５は、増幅器１４から出力された増幅された高周波帯域の受信信号が入力され、増幅された高周波帯域の受信信号を、ベースバンドにダウンコンバートし、ダウンコンバートされた受信信号を直交検波部１６に出力する。
【０１０１】
直交検波部１６は、周波数変換部１５から出力されたベースバンドの受信信号が入力され、ベースバンドの受信信号を直交検波することによって、同相信号（In-phase signal）及び直交信号（Quadrate signal）を用いて構成されるベースバンドの受信信号を生成する。直交検波部１６は、生成された受信信号のうち、同相信号をＡ／Ｄ変換部１７に出力し、直交信号をＡ／Ｄ変換部１８に出力する。
【０１０２】
Ａ／Ｄ変換部１７は、直交検波部１６から出力されたベースバンドの同相信号が入力され、ベースバンドの同相信号を離散時刻ｋ毎にサンプリングすることによって、アナログデータの同相信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１７は、離散時刻ｋ毎に変換されたデジタルデータの同相信号成分を、離散サンプル値として相関値算出部１９に出力する。
【０１０３】
Ａ／Ｄ変換部１７は、ベースバンドの同相信号を、送信信号生成部４により生成された送信信号の１つのパルス幅（パルス時間）Ｔｐ（＝Ｔｗ／Ｌ）あたりＮｓ［個］の割合によってサンプリングする。従って、Ａ／Ｄ変換部１７のサンプリングレートは、Ｎｓ／Ｔｐとなり、１パルス当たりのオーバーサンプル数はＮｓ［個］である。なお、Ａ／Ｄ変換部１７のサンプリングタイミングは、送信信号生成部４と同期して動作するために、送信信号生成部４と同様に、基準信号発振器Ｌｏにおいて生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍に逓倍した信号を基に生成する。
【０１０４】
なお、図２、図６及び図８〜図１１では、Ａ／Ｄ変換部１７へのリファレンス信号の入力は省略している。
【０１０５】
Ａ／Ｄ変換部１８は、直交検波部１６から出力されたベースバンドの直交信号が入力され、ベースバンドの直交信号を離散時刻ｋ毎にサンプリングすることによって、アナログデータの直交信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１８は、離散時刻ｋ毎に変換されたデジタルデータの直交信号成分を、離散サンプル値として相関値算出部１９に出力する。
【０１０６】
Ａ／Ｄ変換部１８は、ベースバンドの直交信号を、送信信号生成部４により生成された送信信号の１つのパルス幅（パルス時間）Ｔｐ（＝Ｔｗ／Ｌ）あたりＮｓ［個］の割合によってサンプリングする。従って、Ａ／Ｄ変換部１８のサンプリングレートは、Ｎｓ／Ｔｐとなり、１パルス当たりのオーバーサンプル数はＮｓ［個］である。なお、Ａ／Ｄ変換部１８のサンプリングタイミングは、送信信号生成部４と同期して動作するために、送信信号生成部４と同様に、基準信号発振器Ｌｏにおいて生成されたリファレンス信号に基づいて、リファレンス信号を所定倍に逓倍した信号を基に生成する。
【０１０７】
なお、図２、図６及び図８〜図１１では、Ａ／Ｄ変換部１８へのリファレンス信号の入力は省略している。
【０１０８】
なお、受信ＲＦ部１２、信号処理部１３は、異なる倍数の逓倍信号を用いてもよいし、同じ倍数の逓倍信号を用いてもよい。
【０１０９】
なお、以下では、Ａ／Ｄ変換部１７，１８により変換された第Ｍ番目の送信周期Ｔｒの離散時刻ｋにおける受信信号は、同相信号成分Ｉ（ｋ、Ｍ）及び直交信号成分Ｑ（ｋ、Ｍ）を用いて、数式（１０）の複素信号ｘ（ｋ、Ｍ）として表す。以下の各実施形態においても同様である。ここで、ｊは虚数単位である。
【０１１０】
パラメータｋＴは、変調部７がベースバンドの送信信号を生成するタイミングを表し、図５の第１段に示す様に、離散時刻ｋＴ＝０は、各送信周期Ｔｒの開始時点を表す。離散時刻ｋＴ＝Ｎｒは、各送信周期Ｔｒにおける送信区間Ｔｗの終了時点を表す。更に、離散時刻ｋＴ＝（Ｎｒ＋Ｎｕ）は、各送信周期Ｔｒの終了直前時点を表す。
【０１１１】
パラメータｋは、Ａ／Ｄ変換部１７，１８がサンプリングするタイミングを表し、図５の第２段に示す様に、離散時刻ｋ＝０は、各送信周期Ｔｒの開始時点を表す。離散時刻ｋ＝Ｎｓ×Ｌ＝Ｎｓ×（Ｎｒ／Ｎｏ）は、各送信周期Ｔｒにおける送信区間Ｔｗの終了時点を表す。更に、離散時刻ｋ＝（Ｎｒ＋Ｎｕ）×（Ｎｓ／Ｎｏ）は、各送信周期Ｔｒの終了直前時点を表す。
【０１１２】
離散時刻ｋは、第Ｍ番目のレーダ送信周期（Ｔｒ）の開始するタイミングを基準（ｋ＝０）とし、レーダ送信周期Ｔｒが終了する前までのサンプル点である離散時刻ｋ（＝（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）までをカウントし、後続する第（Ｍ＋１）番目のレーダ送信周期（Ｔｒ）の開始時点において、再び離散時刻ｋを基準値（ｋ＝０）にリセットする。すなわち、Ａ／Ｄ変換部１７，１８は、送信周期Ｔｒの送信タイミングに同期して離散時刻を周期的にカウントする。
【０１１３】
よって、Ａ／Ｄ変換部１７，１８は、ｋ＝０〜（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）を満たす離散時刻まで、周期的にサンプリングする。離散時刻ｋの範囲は、後述の各実施形態においても同様である。
【０１１４】
【数１０】
2012225688.tif 000012
【０１１５】
相関値算出部１９は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒにおいて送信する符号長Ｌのパルス圧縮符号ａｎ（Ｍ）を周期的に生成する。ここで、パラメータｎ＝１，…，Ｌである。パラメータＬは符号長である。
【０１１６】
相関値算出部１９は、Ａ／Ｄ変換部１７，１８により出力された各離散サンプル値ｘ（ｋ，Ｍ）と、生成されたパルス圧縮符号ａｎ（Ｍ）との相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を算出する。相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）は、第Ｍ番目の送信周期Ｔｒにおける離散時刻ｋでの相関値を表す。
【０１１７】
具体的には、相関値算出部１９は、図５に示す各送信周期Ｔｒ、即ち離散時刻ｋ＝１〜（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）において数式（１１）に従って、相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を算出する。相関値算出部１９は、算出された相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）をコヒーレント積分部２０に出力する。右上添え字のアスタリスク（＊）は複素共役演算子を表す。
【０１１８】
図５の第１段は高周波送信信号の送信タイミングを示し、同図の第２段は反射波の信号の受信タイミングを示す。反射波の信号は、送信区間Ｔｗの間に送信された高周波送信信号が、ターゲットにより反射された波である。
【０１１９】
【数１１】
2012225688.tif 000013
【０１２０】
相関値算出部１９は、離散時刻ｋ＝１〜（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）において算出する。なお、レーダ装置１の測定対象となるターゲットの存在範囲によって、測定レンジ（ｋの範囲）を、例えば、ｋ＝ＮｓＬ＋１〜｛（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）−ＮｓＬ｝として、更に狭めた限定をしてもよい。
【０１２１】
図５の第２段に示す様に、離散時刻ｋ＝ＮｓＬ＋１は、送信区間Ｔｗの終了時刻の次の離散時刻を表す。離散時刻ｋ＝ＮｓＬ＋１は、反射波の信号が、離散時刻ｋ＝０より遅延時間τ１ほど遅れて開始される受信の開始時刻である。遅延時間τ１は、数式（１２）により表される。
【０１２２】
【数１２】
2012225688.tif 000014
【０１２３】
図５の第２段に示す様に、離散時刻ｋ＝｛（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）−ＮｓＬ｝は、送信周期Ｔｒの終了時刻から送信区間Ｔｗ（＝Ｔｐ×Ｌ）前の時刻に相当する。離散時刻ｋ＝｛（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）−ＮｓＬ｝は、反射波の信号が、離散時刻ｋ＝０より遅延時間τ２ほど遅れて開始される受信の開始時刻である。遅延時間τ２は、数式（１３）により表される。
【０１２４】
【数１３】
2012225688.tif 000015
【０１２５】
相関値算出部１９は、少なくとも離散時刻ｋ＝ＮｓＬ＋１〜｛（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）−ＮｓＬ｝の範囲において相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を算出しても良い。これにより、レーダ装置１は、相関値算出部１９の算出量を低減できる。即ち、レーダ装置１は、信号処理部１３による算出量の削減に基づく消費電力量を低減できる。なお、他のアンテナ系統処理部１１−２〜１１−４においても同様である。
【０１２６】
更に、離散時刻ｋの範囲を限定した場合、レーダ装置１は、高周波送信信号の送信区間Ｔｗにおいてターゲットの測定範囲外となり、高周波送信信号がレーダ受信部３に直接的に回り込んだとしても、回り込みによる影響を排除できる。
【０１２７】
測定レンジ（離散時刻ｋの範囲）の限定を適用する場合、後述するコヒーレント積分部２０、ＦＦＴ処理部２１、係数生成部２２、係数乗算部２３、バッファ部２４、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、加算部２７、ピークドップラ周波数検出部２８、速度推定部２９、出力選択部３０及び到来方向推定部３１の動作も同様の測定レンジに限定した範囲となる。
【０１２８】
コヒーレント積分部２０は、複数回（Ｎｐ回）の送信周期Ｔｒの期間（Ｔｒ×Ｎｐ）において、離散時刻ｋ毎に算出された相関値ＡＣ（ｋ，Ｎｐ（ｍ−１）＋ｕ）を基に、数式（１４）に従って積分数Ｎｐのコヒーレント積分をする。
【０１２９】
ここで、パラメータＮｐは、コヒーレント積分部２０によるコヒーレント積分の積分回数を表す。パラメータｍは、自然数であり、送信周期Ｔｒの序数を表す。パラメータｕは、１〜Ｎｐの自然数であり、コヒーレント積分部２０におけるコヒーレント積分範囲を表す。
【０１３０】
【数１４】
2012225688.tif 000016
【０１３１】
即ち、コヒーレント積分部２０は、第｛Ｎｐ（ｍ−１）＋１｝番目の送信周期Ｔｒにおける相関値ＡＣ（ｋ，Ｎｐ（ｍ−１）＋１）から第（Ｎｐ×ｍ）番目の送信周期Ｔｒにおける相関値ＡＣ（ｋ，Ｎｐ×ｍ）を単位に、離散時刻ｋのタイミングを揃えて各相関値を加算する。コヒーレント積分部２０は、積分数Ｎｐ回のコヒーレント積分結果ＣＩ（ｋ，ｍ）をＦＦＴ処理部２１に出力する。
【０１３２】
レーダ装置１は、コヒーレント積分部２０のコヒーレント積分により、Ｎｐ回にわたるコヒーレント積分区間（時間範囲）のうち、ターゲットからの反射波の受信信号が高い相関値を有する範囲においてＳＮＲを改善でき、反射波の到来方向の推定精度を向上できる。更に、レーダ装置１は、ターゲットまでの距離の推定精度を向上できる。
【０１３３】
ＦＦＴ処理部２１は、複数回（Ｎｐ×Ｎｃ回）の送信周期Ｔｒの期間（Ｔｒ×Ｎｐ×Ｎｃ）において、Ｎｃ個のコヒーレント積分結果ＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋１）〜ＣＩ（ｋ，Ｎｃ×ｗ）を基に、２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓに応じた各位相変動（数式（１５）参照）を補正した後に、積分数Ｎｃ回のコヒーレント積分をする（数式（１６）参照）。ＦＦＴ処理部２１は、積分数Ｎｃ回のコヒーレント積分結果を、係数乗算部２３及び第１相関行列生成部２５にそれぞれ出力する。
【０１３４】
なお、パラメータｗは自然数である。パラメータｗは、送信周期ＴｒのＮｐ×Ｎｃ回毎の繰り返し回数を示す。ｗ＝１であれば、１からＮｐ×Ｎｃ回までの送信周期Ｔｒとなる。
【０１３５】
つまり、ＦＦＴ処理部２１は、送信周期ＴｒがＮｐ×Ｎｃ回繰り返すたびに、コヒーレント積分結果を出力する。
【０１３６】
数式（１６）において、Ｎａｎｔは、アンテナ系統処理部の序数（番号）を表し、１〜Ｄである。更に、数式（１６）において、指数関数部分（ｅｘｐ成分）は、ターゲットの移動に応じて反射波に含まれた位相変動を打ち消す（補正）するための、２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓに応じた位相変動のキャンセル量（補正量）を表す。パラメータｑは、１〜Ｎｃの自然数であり、ＦＦＴ処理部２１におけるコヒーレント積分範囲を表す。
【０１３７】
【数１５】
2012225688.tif 000017
【０１３８】
【数１６】
2012225688.tif 000018
【０１３９】
ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｗ）は、ＦＦＴ処理部２１の第ｗ番目の出力を表し、第Ｎａｎｔ番目のアンテナ系統処理部の離散時刻ｋにおけるドップラ周波数成分ｆｓに応じたコヒーレント積分結果を表す。パラメータｋは１〜（（Ｎｒ＋Ｎｕ）×Ｎｓ／Ｎｏ）、パラメータｗは自然数である。パラメータｗは、送信周期ＴｒのＮｐ×Ｎｃ回毎の繰り返し回数を示す。ｗ＝１であれば、１からＮｐ×Ｎｃ回までの送信周期Ｔｒとなる。パラメータｆｓは、−Ｎｆ＋１，…，０，…，Ｎｆ−１である。
【０１４０】
ＦＦＴ処理部２１は、数式（１６）の算出により、積分数Ｎｃ回のコヒーレント積分結果ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，−Ｎｆ＋１，ｗ）〜ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，Ｎｆ−１，ｗ）を、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）回の期間（Ｔｒ×Ｎｐ×Ｎｃ）毎に得る。
【０１４１】
数式（１６）のコヒーレント積分は、サンプリング間隔Ｔｍ＝Ｔｒ×Ｎｐ、サンプリング周波数ｆｍ＝１／Ｔｍとして、コヒーレント積分部２０の出力を離散フーリエ変換処理していることに相当する。離散フーリエ変換におけるＦＦＴサイズは、ＦＦＴ処理部２１におけるコヒーレント積分の積分数Ｎｃとなる。
【０１４２】
また、ＦＦＴ処理部２１は、数式（１６）のコヒーレント積分を、それぞれ、正の周波数成分において数式（１７）を用いて離散フーリエ変換し、負の周波数成分において数式（１８）を用いて離散フーリエ変換することで等価に処理できる。
【０１４３】
ＦＦＴ処理部２１は、負の周波数成分における離散フーリエ変換において、数式（１８）に示す様に、指数関数部分（ｅｘｐ成分）の符号の極性を変えることにより算出可能である。又は、ＦＦＴ処理部２１は、負の周波数成分における離散フーリエ変換において、コヒーレント積分部２０の出力を時間的に逆順に入力することにより、同様に算出可能である。
【０１４４】
パラメータＮｃ及びＮｆは、自然数であり、数式（１９）を満たす。なお、数式（１９）が成立する場合、パラメータｑ＞Ｎｃとなる領域では、ＦＦＴ処理部２１は、ＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋ｑ＋１）＝０となるゼロ埋め処理を行う。上述した各離散フーリエ変換処理において、ＦＦＴ処理部２１は、パラメータＮｆを２のべき乗の数とすることにより、高速フーリエ変換処理が適用でき、算出処理量を低減できる。なお、パラメータｆｍ＝０〜Ｎｆ−１であり、ｆｍ番目の離散周波数成分はドップラ周波数成分ｆｍ／Ｎｆに対応する。
【０１４５】
【数１７】
2012225688.tif 000019
【０１４６】
【数１８】
2012225688.tif 000020
【０１４７】
【数１９】
2012225688.tif 000021
【０１４８】
なお、第１の実施形態では、ＦＦＴ処理部２１の前段にコヒーレント積分部２０を設けることにより、数式（３）のパラメータＮｃをパラメータ「Ｎｐ×Ｎｃ」に置き換えた高いコヒーレント積分利得を得ることができ、更に、パラメータＮｃに相当するＦＦＴサイズを低減できる。すなわち、高いコヒーレント積分利得（Ｎｐ×Ｎｃ）を得ながらＦＦＴサイズ（Ｎｃ）を小さくできる。
【０１４９】
但し、コヒーレント積分部２０を信号処理部１３に設けず、ＦＦＴ処理部２１においてパラメータ「Ｎｐ×Ｎｃ」のＦＦＴサイズを用いて相関値算出部１９により出力された相関値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を基にコヒーレント積分しても良い。これにより、レーダ装置１は、受信アンテナにおいて受信された受信信号の信号処理において高い周波数分解能を得ることができる。
【０１５０】
ここで、係数生成部２２が係数を生成する送信周期Ｔｒの送信回数の単位を、パラメータＮｍａｘ回とする。なお、パラメータＮｍａｘは、ＮｐとＮｃとの最小公倍数、若しくはＮｐとＮｃとの最小公倍数の整数倍となることが好ましい（数式（２１）参照）。
【０１５１】
係数生成部２２は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒにおいて、（Ｎｐ×Ｎｃ）回の送信周期Ｔｒ毎に得られるＦＦＴ処理部２１からの２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓの出力に対し、更にドップラ周波数成分毎にコヒーレント積分するための係数を生成する（数式（２０）参照）。係数生成部２２は、ドップラ周波数成分毎の係数を係数乗算部２３に出力する。
【０１５２】
ここで、ＦＦＴ処理部２１は、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）回毎にドップラ周波数成分ｆｓを出力する。なお、パラメータｗ＝1，…，Ｄｐｃであり、第ｗ番目の係数は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回のうち、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）×（ｗ−１）回から（Ｎｐ×Ｎｃ）×ｗ回において、ＦＦＴ処理部２１の出力に対し生成される。また、ｆｓ=−Ｎｆ＋１，…，０，…，Ｎｆ−１である。
【０１５３】
これにより、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒにおいては、数式（２１）に示す様に、Ｄｐｃ個の出力が得られる。
【０１５４】
なお、各アンテナ系統処理部は、係数生成部２２を含まずに、係数生成部２２により生成された係数を記憶するテーブルを含む構成としても良い。係数乗算部２３は、テーブルからパラメータｆｓ及びパラメータｗに応じた係数を読み出して後述の乗算をする。
【０１５５】
【数２０】
2012225688.tif 000022
【０１５６】
【数２１】
2012225688.tif 000023
【０１５７】
係数乗算部２３は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回毎に演算する。なお、ＦＦＴ処理部２１は、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）回毎に演算する。
【０１５８】
係数乗算部２３は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回のうち、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）×（ｗ−１）から（Ｎｐ×Ｎｃ）×ｗ回において、ＦＦＴ処理部２１から出力される値（ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，−Ｎｆ＋１，Ｄｐｃ（ｚ−１）＋ｗ）と、係数生成部２２により出力された係数と、を離散時刻ｋ毎に乗算する（数式（２２）参照）。なお、パラメータｗは、１〜Ｄｐｃである。
【０１５９】
なお、パラメータｚは、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒを複数回繰り返した場合に、ｚ番目の繰り返しを示し、パラメータｗは、（Ｎｐ×Ｎｃ）回の送信周期Ｔｒを複数回繰り返してＮｍａｘ回の送信周期Ｔｒが構成されている場合に、ｗ番目の繰り返しを示す。
【０１６０】
係数乗算部２３は、数式（２２）による乗算結果をバッファ部２４に出力する。ここで、ｆｓ=−Ｎｆ＋１，…，０，…，Ｎｆ−１である。
【０１６１】
【数２２】
2012225688.tif 000024
【０１６２】
バッファ部２４は、送信周期ＴｒがＮｍａｘ回繰り返す間であって、パラメータｗ＝１〜Ｄｐｃの期間において、離散時刻ｋ毎に係数乗算部２３により出力されたＤｐｃ個の乗算結果を加算する。バッファ部２４におけるＤｐｃ個の乗算結果の加算は、積分数Ｄｐｃ（Ｎｐ×Ｎｃ）個のＦＦＴによるコヒーレント積分に相当する。
【０１６３】
即ち、バッファ部２４は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｚ−１）回からＮｍａｘ×ｚ回において、ＦＦＴによるコヒーレント積分の結果に相当する数式（２３）に表されるコヒーレント積分結果を、第２相関行列生成部２６に出力する。ここで、ｆｓ=−Ｎｆ＋１，…，０，…，Ｎｆ−１である。なお、ｚは自然数である。
【０１６４】
【数２３】
2012225688.tif 000025
【０１６５】
第１相関行列生成部２５は、各アンテナ系統処理部１１〜１１−４の各ＦＦＴ処理部により出力されたコヒーレント積分結果（ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，−Ｎｆ＋１，ｗ）〜ＦＴ＿ＣＩＮａｎｔ（ｋ，Ｎｆ−１，ｗ））を入力する。第１相関行列生成部２５は、コヒーレント積分結果を基に、ターゲットからの反射波の信号の各受信アンテナ間の位相差を検出するために、離散時刻ｋ毎に相関行列Ｈｓｕｂ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を生成する（数式（２４）参照）。数式（２４）において、上付き添え字Ｈは、複素共役転置を表す演算子である。ここで、ｆｓ=−Ｎｆ＋１，…，０，…，Ｎｆ−１である。
【０１６６】
【数２４】
2012225688.tif 000026
【０１６７】
更に、第１相関行列生成部２５は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回にわたり、（Ｎｐ×Ｎｃ）回の送信周期Ｔｒ毎に得られたＦＦＴ処理部２１からの出力を基に、数式（２３）に従って算出されたＤｐｃ個の乗算結果を加算する（数式（２５）参照）。第１相関行列生成部２５は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回のうち、送信周期Ｔｒ毎に、相関行列の加算値Ｂ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算部２７に出力する。
【０１６８】
【数２５】
2012225688.tif 000027
【０１６９】
第２相関行列生成部２６は、各アンテナ系統処理部１１〜１１−４の各バッファ部により出力された各コヒーレント積分結果（Ｂｕｆ１Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｚ））を基に、ターゲットからの反射波の信号の各受信アンテナ間の位相差を検出するために、離散時刻ｋ毎に相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を生成する（数式（２６）参照）。数式（２６）において、上付き添え字Ｈは、複素共役転置を表す演算子である。
【０１７０】
又は、各バッファ部が、過去に生成された（Ｎｚ×Ｎｍａｘ）回の送信周期Ｔｒにおける積分数Ｎｍａｘ回のコヒーレント積分結果（Ｂｕｆ１Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｚ−Ｎｚ）〜Ｂｕｆ１Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｚ−１））を記憶している。第２相関行列生成部２６は、各バッファ部に記憶されている各コヒーレント積分結果を用いて相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を生成しても良い。パラメータＮｚは、自然数である。
【０１７１】
すなわち、第２相関行列生成部２６は、（Ｎｚ×Ｎｍａｘ）回の送信周期Ｔｒにおける積分数Ｎｍａｘ回のコヒーレント積分結果（Ｂｕｆ１Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｚ−Ｎｚ）〜Ｂｕｆ１Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｚ−１））を基に、離散時刻ｋ毎に相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を生成する（数式（２７）参照）。
【０１７２】
第２相関行列生成部２６は、過去の時刻に生成されたコヒーレント積分結果を用いた相関行列を用いることで、第１相関行列生成部２５よりも大きいコヒーレント積分数を用いて、相関行列を生成する。このため、レーダ装置１は、ターゲットの移動速度が十分に小さい（ドップラスプレッドが小さい）場合に、雑音成分を抑圧することにより、ＳＮＲを改善でき、ターゲットからの反射波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０１７３】
なお、過去に生成されたコヒーレント積分結果を用いた相関行列の生成については、以下の各実施形態においても同様に適用可能である。
【０１７４】
第２相関行列生成部２６は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に、相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算部２７及びピークドップラ周波数検出部２８にそれぞれ出力する。
【０１７５】
【数２６】
2012225688.tif 000028
【０１７６】
【数２７】
2012225688.tif 000029
【０１７７】
なお、第１相関行列生成部２５は、数式（２４）の代わりに数式（２８）を用いて、複数のアンテナ系統処理部１１〜１１−４のうちいずれかのアンテナ系統処理部の受信アンテナによって受信された信号の位相を基準位相として、相関ベクトルを生成しても良い。
【０１７８】
【数２８】
2012225688.tif 000030
【０１７９】
更に、第２相関行列生成部２６は、数式（２６）又は数式（２７）の代わりに数式（２９）又は数式（３０）を用いて、複数のアンテナ系統処理部１１〜１１−４のうちいずれかのアンテナ系統処理部の受信アンテナによって受信された信号の位相を基準位相として、相関ベクトルを生成しても良い。なお、各相関行列生成部において相関行列ではなく相関ベクトルを生成するのは、以下の各実施形態においても同様に適用しても良い。
【０１８０】
【数２９】
2012225688.tif 000031
【０１８１】
【数３０】
2012225688.tif 000032
【０１８２】
数式（２８）〜数式（３０）において、上付き添え字のアスタリスク（＊）は、複素共役演算子を表す。これにより、レーダ装置１は、各相関行列生成部の算出量を低減し、ターゲットからの反射波の信号の受信アンテナ間の位相差を簡易に検出できる。
【０１８３】
加算部２７は、第１相関行列生成部２５からの出力と第２相関行列生成部２６からの出力とを基に、数式（３１）に従って各相関行列生成部からの各出力を加算する。
【０１８４】
具体的には、加算部２７は、第１相関行列生成部２５により離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓ毎に算出された相関行列Ｂ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）と、第２相関行列生成部２６により離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓ毎に算出された相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）とを加算する。
【０１８５】
【数３１】
2012225688.tif 000033
【０１８６】
加算部２７は、各相関行列生成部からの各出力である各相関行列の加算時に、各相関行列の対角成分の大きさに比例した重み付け係数αを乗じて加算しても良い（数式（３２）、数式（３３）参照）。加算部２７は、数式（３０）又は数式（３１）の加算結果を出力選択部３０に出力する。
【０１８７】
【数３２】
2012225688.tif 000034
【０１８８】
【数３３】
2012225688.tif 000035
【０１８９】
ピークドップラ周波数検出部２８は、第２相関行列生成部２６からの出力、即ち、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓに応じて得られた相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を入力する。ピークドップラ周波数検出部２８は、相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を離散時刻ｋ毎に選択する。
【０１９０】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８は、相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する相関行列の対角成分の和が最大となるドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。即ち、ピークドップラ周波数検出部２８は、数式（３４）に従って、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する相関行列の対角成分の和が最大となるドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。なお、ｄｉａｇ［Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）］は、相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）の対角成分の和を算出する演算子である。
【０１９１】
【数３４】
2012225688.tif 000036
【０１９２】
ピークドップラ周波数検出部２８は、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を、速度推定部２９及び出力選択部３０にそれぞれ出力する。
【０１９３】
なお、到来方向推定部２５は、ピークドップラ周波数検出部２８によって、離散時刻ｋにおけるｄｉａｇ［Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）］が所定レベルを満たさないと判断された場合、離散時刻ｋにおけるターゲットからの反射波の到来方向を推定しなくても良い。
【０１９４】
又は、ピークドップラ周波数検出部２８は、離散時刻ｋにおけるｄｉａｇ［Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）］が所定レベルを満たさない場合、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）をヌルとする。これにより、レーダ装置１は、ターゲットが検出されない離散時刻ｋにおいて冗長な算出を不要とし、レーダ受信部３における処理遅延を低減できる。
【０１９５】
なお、ピークドップラ周波数検出部２８は、第２相関行列生成部２６からの出力を基にドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択している。他に、ピークドップラ周波数検出部２８は、第２相関行列生成部２６に入力されたコヒーレント積分結果、第１相関行列生成部２５に入力されたコヒーレント積分結果、又は第１相関行列生成部２５から出力された相関行列を基に、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択しても良い。ピークドップラ周波数検出部２８のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）の選択については、以下の各実施形態においても同様である。
【０１９６】
速度推定部２９は、ピークドップラ周波数検出部２８からの出力、即ち、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）が入力される。
【０１９７】
速度推定部２９は、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を基に、レーダ受信部３において測定されるターゲットの相対移動速度ｖｄ（ｋ，ｚ）を出力する（数式（３５）参照）。
【０１９８】
【数３５】
2012225688.tif 000037
【０１９９】
数式（３５）において、パラメータλは、レーダ送信部２から送信される高周波送信信号におけるキャリア周波数の波長である。
【０２００】
出力選択部３０は、ピークドップラ周波数検出部２８により出力されたドップラ周波数ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）、及び加算部２７により出力された加算結果（数式（３１）又は数式（３２）参照）が離散時刻ｋ毎に入力される。
【０２０１】
出力選択部３０は、加算部２７から入力された加算結果のうち、ドップラ周波数ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）に応じた加算結果成分Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を離散時刻ｋ毎に選択する。出力選択部３０は、離散時刻ｋ毎に選択された加算結果成分Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を到来方向推定部３１に出力する。
【０２０２】
到来方向推定部３１は、離散時刻ｋ毎に出力選択部３０により出力された加算結果成分Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ターゲットからの反射波の到来方向を推定する。なお、到来方向推定部３１によるターゲットからの反射波の到来方向の推定演算は、既に公知の技術であり、例えば下述参考非特許文献２において開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いて実現可能である。
【０２０３】
（参考非特許文献２）ＪＡＭＥＳ  Ａ．  Ｃａｄｚｏｗ、「Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｕｂｓｐａｃｅ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ」、ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ.２８、ｐｐ．６４−７９（１９９２）
【０２０４】
なお、第１の実施形態では、ピークドップラ周波数検出部２８は、第２相関行列生成部２６の出力を基に、コヒーレント積分利得が最大の１つのドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を離散時刻ｋ毎に選択すると説明した。
【０２０５】
また、ピークドップラ周波数検出部２８は、複数のドップラ周波数のピークが検出される場合には、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分を用いたｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を選択してもよい。パラメータＧは、自然数であり、１〜ｇ（ｋ、ｚ）である。
【０２０６】
出力選択部３０は、離散時刻ｋ毎のピークドップラ周波数検出部２８の選択結果であるｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を基に、加算部２７からの加算結果のうち、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）に応じた各加算結果成分Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を到来方向推定部３１に出力する。
【０２０７】
到来方向推定部３１は、離散時刻ｋ毎に出力選択部３０から出力された各加算結果成分Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ｇ（ｋ，ｚ）個のｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）成分毎に、ターゲットからの反射波の到来方向を推定する。
【０２０８】
以上により、レーダ装置１は、各アンテナ系列処理部において、相関値演算部１９の出力が、ＦＦＴ処理部２１により周波数成分毎にコヒーレント積分された値と、ＦＦＴ処理部２１によりコヒーレント積分した後に、バッファ部２４によりバッファすることで、コヒーレント積分数を増やした値と、を生成する。更に、レーダ装置１は、各アンテナ系列処理部が生成したコヒーレント積分数が異なる複数の値を用いて、第１相関行列生成部２５及び第２相関行列生成部２６において、それぞれ周波数成分毎の相関行列を生成し、加算部２７において、各相関行列の対角成分の大きさに比例した重み付けによって到来角情報を合成する。
【０２０９】
これにより、レーダ装置１は、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドが小さい場合は、加算部の出力は、バッファ部２４により、積分数Ｄｐｃ（Ｎｐ×Ｎｃ）個のＦＦＴによるコヒーレント積分効果が得られるため、より大きいコヒーレント積分数を用いてコヒーレント積分して生成した第２の相関行列生成部出力の相関行列成分が優勢となり、より高いコヒーレント利得が得られた信号を用いて到来角を推定できる。
【０２１０】
一方、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドが大きい場合は、より大きいコヒーレント積分数でコヒーレント積分して生成した第２の相関行列生成部出力の相関行列成分は、コヒーレント積分利得が飽和する影響をうけ、小さいコヒーレント積分数によりコヒーレント積分して生成した第１の相関行列生成部出力の相関行列成分と同程度となる。
【０２１１】
このため、加算部出力の相関行列は、第１の相関行列生成部出力と第２の相関行列生成部出力の相関行列成分の両者の相関行列を同程度の重み付けで合成されるが、それぞれの相関行列に含まれる雑音成分は無相関であるため雑音成分を抑圧するノンコヒーレント積分効果を得た上で到来角を推定できる。
【０２１２】
これにより、レーダ装置１は、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりに大小に拘わらず、簡易な構成を用いてコヒーレント積分利得あるいはノンコヒーレント利得を高め、反射波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０２１３】
（第１の実施形態の変形例１）
第１の実施形態では、ピークドップラ周波数検出部は、離散時刻毎にコヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を出力選択部に出力した。
【０２１４】
第１の実施形態の変形例１では、ピークドップラ周波数検出部は、離散時刻ｋ毎にコヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を加算部に出力する。
【０２１５】
図６は、第１の実施形態の変形例１のレーダ装置１ｒの内部構成を詳細に示すブロック図である。第１の実施形態の変形例１において、加算部２７ｒ、ピークドップラ周波数検出部２８ｒ及び出力選択部３０ｒを除く他の構成及び動作は、第１の実施形態のレーダ装置１と同様であり説明を省略する。以下、第１の実施形態のレーダ装置１と異なる内容について説明する。
【０２１６】
ピークドップラ周波数検出部２８ｒは、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）の情報を、加算部２７ｒ及び速度推定部２９にそれぞれ出力する。
【０２１７】
加算部２７ｒは、ピークドップラ周波数検出部２８ｒからの出力、即ち、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を入力する。加算部２７ｒは、第１相関行列生成部２５及び第２相関行列生成部２６からの各出力のうち、離散時刻ｋ毎に入力されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）の相関行列を加算する（数式（３６）参照）。加算部２７ｒは、離散時刻ｋ毎に加算されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）の相関行列を出力選択部３０ｒに出力する。
【０２１８】
【数３６】
2012225688.tif 000038
【０２１９】
出力選択部３０ｒは、加算部２７ｒから入力された相関行列を到来方向推定部３１に出力する。なお、第１の実施形態の変形例１において、レーダ受信部３ｒは、出力選択部３０ｒを含まない構成としても良い。これにより、レーダ装置１ｒは、出力選択部２７ｒにおける処理遅延を低減できる。
【０２２０】
なお、加算部２７ｒは、ピークドップラ周波数検出部２８ｒによって、離散時刻ｋにおけるｄｉａｇ［Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）］が所定レベルを満たさないと判断された場合、加算処理を行わなくても良い。
これにより、レーダ装置１ｒは、ターゲットが検出されない離散時刻ｋにおいて、冗長な加算を不要となり、レーダ受信部３ｒにおける処理遅延を低減できる。
【０２２１】
（第１の実施形態の変形例２）
第１の実施形態の変形例２では、第１の実施形態のレーダ装置１の信号処理部１３が、パラメータＮｍａｘを更に複数の区間に分割した送信区間Ｎｓｕｂ毎に、コヒーレント積分する第２バッファ部を更に含む。
【０２２２】
更に、第１の実施形態の変形例２では、第１の実施形態のレーダ装置１のレーダ受信部３が、第２バッファ部からの出力を基に相関行列を生成する第３相関行列生成部を更に含む。但し、パラメータＮｍａｘ、Ｎｓｕｂ及びＮｃは、自然数であり、数式（３７）が成立する。更に、Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂが整数であることが好ましい。
【０２２３】
【数３７】
2012225688.tif 000039
【０２２４】
図７は、第１の実施形態の変形例２のレーダ装置１ｓの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｓと第１の実施形態のレーダ装置１との各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。レーダ装置１ｓの構成において、レーダ送信部２、基準信号発振器Ｌｏ、レーダ受信部３のコヒーレント積分部２０までは、第１の実施形態のレーダ装置１と同様であるため各部の図示を省略している。
【０２２５】
以下、レーダ装置１ｓの構成及び動作の説明において、レーダ装置１と同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１の構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０２２６】
図７において、レーダ装置１ｓは、送信アンテナＡＮ１と接続されるレーダ送信部２、及び、各受信アンテナＡＮ２〜ＡＮ２−４と接続される各アンテナ系統処理部１１−１〜１１−４を有するレーダ受信部３ｓを含む構成である。なお、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｓは、不図示の基準信号発振器Ｌｏに接続され、基準信号発振器Ｌｏから信号が供給され、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｓが同期した動作ができる。
【０２２７】
（レーダ受信部）
次に、レーダ受信部３ｓの各部の構成について説明する。レーダ受信部３ｓには、第１の実施形態のレーダ装置１と同様に、例えば４つのアレーアンテナが構成されている。更に、第１の実施形態のレーダ装置１と同様に、アレーアンテナを構成する各受信アンテナはアンテナ系統処理部毎に接続されている。
【０２２８】
レーダ受信部３ｓは、アンテナ系統処理部毎に１つの受信アンテナが接続された複数のアンテナ系統処理部を有し、複数の受信アンテナを含むアレーアンテナを構成している。
【０２２９】
次に、レーダ受信部３ｓの各部の構成について、図７を参照して説明する。
【０２３０】
レーダ受信部３ｓは、図７に示す様に、アレーアンテナを構成する受信アンテナの本数に対応して設けられた４つのアンテナ系統処理部１１−１〜１１−４、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、第３相関行列生成部３３、加算部２７ｓ、ピークドップラ周波数検出部２８ｓ、速度推定部２９、出力選択部３０及び到来方向推定部３１を含む構成である。
【０２３１】
各アンテナ系統処理部は、受信アンテナＡＮ２が接続された受信ＲＦ部１２、及び信号処理部１３ｓを含む構成である。受信ＲＦ部１２は、増幅器１４、周波数変換部１５及び直交検波部１６を含む構成である。信号処理部１３ｓは、Ａ／Ｄ変換部１７，１８、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、ＦＦＴ処理部２１、係数生成部２２、係数乗算部２３、第１バッファ部２４ｓ及び第２バッファ部３２を含む構成である。信号処理部１３ｓは、各送信周期Ｔｒを信号処理区間として周期的に動作する。
【０２３２】
図７において、図２に示したバッファ部２４を第１バッファ部２４ｓと記載し、動作も同一である。図７において、加算部２７ｓ及びピークドップラ周波数検出部２８ｓの動作が第１の実施形態と異なる。
【０２３３】
図７において、係数乗算部２３の出力は、第１バッファ部２４ｓ及び第２バッファ部３２にそれぞれ出力される。第２バッファ部３２への入力は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回のうち、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）×（ｗ−１）回から（Ｎｐ×Ｎｃ）×ｗ回に得られたＦＦＴ処理部２１からの各出力と、係数生成部２２により出力された各係数との乗算結果である。
【０２３４】
第２バッファ部３２は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒにわたり、パラメータｗ＝１〜Ｄｐｃ＿ｓｕｂの期間において離散時刻ｋ毎に係数乗算部２３により出力されたＤｐｃ＿ｓｕｂ個の乗算結果を加算する。なお、パラメータＤｐｃ＿ｓｕｂは、数式（３８）で表される。
【０２３５】
第２バッファ部３２におけるＤｐｃ＿ｓｕｂ個の乗算結果の加算は、積分数Ｄｐｃ＿ｓｕｂ個のコヒーレント積分に相当する。即ち、第２バッファ部３２は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回において、第２バッファ部３２におけるＦｌｏｏｒ［Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂ］回のコヒーレント積分の結果として、数式（３８）に示すコヒーレント積分結果を第３相関行列生成部３３に出力する。
【０２３６】
【数３８】
2012225688.tif 000040
【０２３７】
【数３９】
2012225688.tif 000041
【０２３８】
数式（３９）において、パラメータｙ＝１〜Ｆｌｏｏｒ［Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂ］である。Ｆｌｏｏｒ［Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂ］は、実数Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂの小数点以下を切り捨てる演算子である。なお、Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂが整数値とならない場合には、第２バッファ部３２は、適宜、数式（３９）における加算区間を調整し、加算区間が一部重複して加算する。
【０２３９】
第３相関行列生成部３３は、各アンテナ系統処理部１１〜１１−４の各第２バッファ部により出力された各コヒーレント積分結果（Ｂｕｆ２Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｚ，ｙ））を基に、ターゲットからの反射波の信号の受信アンテナ間の位相差を検出するために、離散時刻ｋ毎に相関行列Ｂ２（ｋ，ｆｓ，ｚ）を生成する（数式（４０）参照）。数式（４０）において、上付き添え字Ｈは、複素共役転置を表す演算子である。
【０２４０】
第３相関行列生成部３３は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に、相関行列Ｂ２（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算部２７ｓに出力する。
【０２４１】
【数４０】
2012225688.tif 000042
【０２４２】
加算部２７ｓは、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６及び第３相関行列生成部３３からの各出力を基に、数式（４１）に従って各相関行列生成部からの各出力を加算する。
【０２４３】
具体的には、加算部２７ｓは、第１相関行列生成部２５，第２相関行列生成部２６，第３相関行列生成部３３により離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓ毎に算出された各相関行列Ｂ０（ｋ，ｆｓ，ｚ），相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ），Ｂ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算する。
【０２４４】
【数４１】
2012225688.tif 000043
【０２４５】
加算部２７ｓは、各相関行列生成部からの出力である各相関行列の加算時に、各相関行列の対角成分の大きさに比例した重み付け係数αを乗じて加算しても良い（数式（４２）、数式（４３）参照）。加算部２７ｓは、数式（４１）又は数式（４２）の加算結果を出力選択部３０に出力する。出力選択部３０以降の動作は、第１の実施形態のレーダ装置１と同様のため、説明を省略する。
【０２４６】
【数４２】
2012225688.tif 000044
【０２４７】
【数４３】
2012225688.tif 000045
【０２４８】
なお、パラメータＮｍａｘをパラメータＮｓｕｂよりも更に複数の区間に分割した送信区間を設ける。コヒーレント積分する第３，第４，…バッファ部と、各バッファ部からの出力を基に相関行列を生成する第４，第５，…相関行列生成部を同様に設ければ良い。
【０２４９】
以上により、レーダ装置１ｓは、レーダ装置１の効果に加え、ターゲットからの反射波に含まれる位相変動に応じたドップラスプレッドが比較的広い場合において、ドップラスプレッドが中程度の大きさを有する反射波の到来方向の推定精度を改善できる。なお、第１の実施形態の変形例２の構成は、以下の各実施形態に同様に適用可能である。
【０２５０】
（第１の実施形態の変形例３）
第１の実施形態の変形例３では、ＦＦＴ処理部は、第１の実施形態の係数生成部２２及び係数乗算部２３を含む様に動作する。
【０２５１】
図８は、第１の実施形態の変形例３のレーダ装置１ｕの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｕと第１の実施形態のレーダ装置１との各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。以下、レーダ装置１ｕの構成及び動作の説明において、同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１の構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０２５２】
図８において、レーダ装置１ｕは、送信アンテナＡＮ１と接続されるレーダ送信部２、及び、各受信アンテナＡＮ２〜ＡＮ２−４と接続される各アンテナ系統処理部１１ｕ−１〜１１ｕ−４を有するレーダ受信部３ｕを含む構成である。なお、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｕは、基準信号発振器Ｌｏに接続され、基準信号発振器Ｌｏから信号が供給され、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｕが同期した動作ができる。
【０２５３】
（レーダ受信部）
次に、レーダ受信部３ｕの各部の構成について説明する。レーダ受信部３ｕには、第１の実施形態のレーダ装置１と同様に、例えば４つのアレーアンテナが構成されている。更に、第１の実施形態のレーダ装置１と同様に、アレーアンテナを構成する各受信アンテナはアンテナ系統処理部毎に接続されている。
【０２５４】
レーダ受信部３ｕは、アンテナ系統処理部毎に１つの受信アンテナが接続された複数のアンテナ系統処理部を有し、複数の受信アンテナを含むアレーアンテナを構成している。
【０２５５】
次に、レーダ受信部３ｕの各部の構成について、図８を参照して説明する。
【０２５６】
レーダ受信部３ｕは、図８に示す様に、アレーアンテナを構成する受信アンテナの本数に対応して設けられた４つのアンテナ系統処理部１１ｕ−１〜１１ｕ−４、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、加算部２７、ピークドップラ周波数検出部２８、速度推定部２９、出力選択部３０、及び到来方向推定部３１を含む構成である。
【０２５７】
各アンテナ系統処理部は、受信アンテナＡＮ２が接続された受信ＲＦ部１２、及び信号処理部１３ｕを含む構成である。受信ＲＦ部１２は、増幅器１４、周波数変換部１５及び直交検波部１６を含む構成である。信号処理部１３ｕは、Ａ／Ｄ変換部１７，１８、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、ＦＦＴ処理部２１ｕ、及びバッファ部２４ｕを含む構成である。信号処理部１３ｕは、各送信周期Ｔｒを信号処理区間として周期的に動作する。
【０２５８】
図８において、ＦＦＴ処理部２１ｕの動作が第１の実施形態と異なる。
【０２５９】
ＦＦＴ処理部２１ｕは、ＦＦＴサイズをＮｍａｘとし、離散時刻ｋ毎に得られたコヒーレント積分部２０のＮｃ個のコヒーレント積分結果ＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋１）〜ＣＩ（ｋ，Ｎｃ×ｗ）を単位として、ＦＦＴ処理時に時間シフトを加え、離散時刻ｋのタイミングを揃えて数式（４４）及び数式（４５）に従って処理する。なお、第１の実施形態におけるＦＦＴ処理部２１のＦＦＴサイズは（Ｎｐ×Ｎｃ）である。
【０２６０】
時間シフトは、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒのうち、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）×（ｗ−１）から（Ｎｐ×Ｎｃ）×ｗ回において得られるＦＦＴ処理部２１ｕからの出力に対して、Ｎｃ（ｗ−１）として与えられる。
【０２６１】
【数４４】
2012225688.tif 000046
【０２６２】
【数４５】
2012225688.tif 000047
【０２６３】
バッファ部２４ｕは、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒにわたり、パラメータｗ＝１〜Ｄｐｃの期間において離散時刻ｋ毎にＦＦＴ処理部２１ｕから出力されたＤｐｃ個の乗算結果を加算する。バッファ２４ｕにおけるＤｐｃ個の加算は、積分数Ｄｐｃ個のコヒーレント積分に相当する。即ち、バッファ部２４ｕは、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｗ−１）回からＮｍａｘ×ｗ回において、バッファ部２４ｕにおけるコヒーレント積分の結果として、数式（４６）に表されるコヒーレント積分結果を第２相関行列生成部２６に出力する。
【０２６４】
また、第１の実施形態の変形例２におけるＦＦＴ処理部２１ｕとバッファ部２４ｕの構成は、以下の各実施形態においても同様に適用可能である。
【０２６５】
【数４６】
2012225688.tif 000048
【０２６６】
以上により、レーダ装置１ｕは、第１の実施形態のレーダ装置１と同様の効果を得ることができる。
【０２６７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、ピークドップラ周波数検出部は、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を中心とした所定の周波数範囲におけるドップラスプレッドを検出する。出力選択部は、検出されたドップラスプレッドに応じて、いずれかの相関行列生成部のいずれかのドップラ周波数成分に対応する相関行列を選択する。
【０２６８】
図９は、第２の実施形態のレーダ装置１ｖの内部構成を簡単に示すブロック図である。図１０は、第２の実施形態のレーダ装置１ｖの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｖと第１の実施形態のレーダ装置１との各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。以下、レーダ装置１ｖの構成及び動作の説明において、同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１の構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０２６９】
レーダ装置１ｖは、図９に示す様に、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｖを含む構成である。レーダ送信部２は、送信信号生成部４、及び、送信アンテナＡＮ１と接続される送信ＲＦ部５を有する。レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｖは、基準信号発振器Ｌｏに接続され、基準信号発振器Ｌｏから信号が供給され、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｖが同期して動作する。
【０２７０】
レーダ受信部３ｖは、Ｄ個のアンテナ系統処理部１１−１〜１１−Ｄ、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、ピークドップラ周波数検出部２８ｖ、出力選択部３０ｖ及び到来方向推定部３１ｖを有する。パラメータＤは２以上の整数である。各アンテナ系統処理部は同様の構成を有し、以下、アンテナ系統処理部１１−１を例示して説明する。
【０２７１】
アンテナ系統処理部１１−１は、受信アンテナＡＮ２と接続される受信ＲＦ部１２、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、及びＦＦＴ処理部２１を少なくとも有する。
【０２７２】
次に、レーダ受信部３ｖの各部の構成について、図１０を参照して詳細に説明する。
【０２７３】
レーダ受信部３ｖは、図１０に示す様に、アレーアンテナを構成する受信アンテナの本数に対応して設けられた４つのアンテナ系統処理部１１−１〜１１−４、第１相関行列生成部２５、第２相関行列生成部２６、ピークドップラ周波数検出部２８ｖ、速度推定部２９、出力選択部３０ｖ及び到来方向推定部３１ｖを含む構成である。
【０２７４】
次に、レーダ受信部３ｖの各部の動作について詳細に説明する。
【０２７５】
ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、第２相関行列生成部２６からの出力、即ち、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓに応じて得られた相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を入力する。ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、入力された相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、コヒーレント積分利得が最大の相関行列のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を離散時刻ｋ毎に選択する。
【０２７６】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、入力された相関行列Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する相関行列の対角成分の和が最大となる相関行列のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。即ち、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、数式（３４）に従って、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する相関行列の対角成分の和が最大となる相関行列のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を離散時刻ｋ毎に選択する。
【０２７７】
ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、離散時刻ｋ毎に、選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を、速度推定部２９及び出力選択部３０ｖにそれぞれ出力する。
【０２７８】
更に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を中心とし、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）に隣接する所定の周波数範囲におけるドップラスペクトルの広がり（ドップラスプレッド）を検出する。ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、数式（４７）又は数式（４８）に従って、ドップラスプレッドを検出する。
【０２７９】
【数４７】
2012225688.tif 000049
【０２８０】
【数４８】
2012225688.tif 000050
【０２８１】
数式（４７）は、ドップラスプレッドを、±Δｆ離れた２点を基に検出する方式である。数式（４８）は、ドップラスプレッドを、所定の周波数範囲２Δｆ内におけるドップラスペクトルを用いて検出する方式である。
【０２８２】
ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、数式（４７）又は数式（４８）に従って算出されたドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）と所定値ＴＨ１との比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を出力選択部３０ｖに出力する。比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）は、例えば１ビットの情報によって示される。
【０２８３】
所定値ＴＨ１及び後述する所定値ＴＨ２は、ドップラ周波数成分毎に生成された相関行列の対角成分の和が最大となる相関行列の選択によってＳＮＲの改善が見込めるかどうかを示すしきい値である。
【０２８４】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１以上である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「０（ゼロ）」として出力選択部３０ｖに出力する（数式（４９）参照）。
【０２８５】
同様に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１未満である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「１」として出力選択部３０ｖに出力する（数式（４９）参照）。
【０２８６】
【数４９】
2012225688.tif 000051
【０２８７】
また、第２の実施形態における説明に用いた図７の第３相関行列生成部を有する場合には、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）と所定値ＴＨ１と所定値ＴＨ２との比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を出力選択部３０ｖに出力する。比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）は、例えば２ビットの情報によって示される。なお、所定値ＴＨ１は所定値ＴＨ２より小さいとする。
【０２８８】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ２以上である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「０（ゼロ）」として出力選択部３０ｖに出力する（数式（５０）参照）。
【０２８９】
同様に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１以上であって所定値ＴＨ２未満である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「２」として出力選択部３０ｖに出力する（数式（５０）参照）。
【０２９０】
同様に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１未満である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「１」として出力選択部３０ｖに出力する（数式（５０）参照）。
【０２９１】
【数５０】
2012225688.tif 000052
【０２９２】
また、第２の実施形態においてレーダ装置１ｖがＮＨ個の相関行列生成部を有する場合には、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）とＮＨ−１個の所定値ＴＨを用いて数式（４９）、数式（５０）と同様に比較する。
【０２９３】
ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が大きいほどコヒーレント積分数が少ない相関行列生成部の出力が出力選択部３０ｖにより選択される様にドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を出力する。
【０２９４】
なお、第２の実施形態のレーダ装置１ｖにおいては、第１相関行列生成部２５のコヒーレント積分数は、第２相関行列生成部２６のコヒーレント積分数より少ない。
【０２９５】
出力選択部３０ｖは、離散時刻ｋ毎に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖにより出力されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）、並びに各相関行列生成部により出力されたドップラ周波数成分毎の各相関行列を入力する。
【０２９６】
出力選択部３０ｖは、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を基に、入力された相関行列のうち相関行列ＢＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を、離散時刻ｋ毎に到来方向推定部３１ｖに出力する（数式（５１）参照）。
【０２９７】
【数５１】
2012225688.tif 000053
【０２９８】
なお、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、離散時刻ｋにおいてｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数のピークが検出される場合には、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分を用いたｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を出力しても良い。パラメータＧは、自然数であり、１〜ｇ（ｋ、ｚ）である。
【０２９９】
ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分を用いたｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）に対し、それぞれドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を数式（４７）又は数式（４８）に従って算出する。
【０３００】
更に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、算出されたドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）と所定値ＴＨとの比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を出力選択部３０ｖに出力する。
【０３０１】
なお、到来方向推定部３１ｖは、ピークドップラ周波数検出部２８ｖによって、離散時刻ｋにおけるｄｉａｇ［Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）］が所定レベルを満たさないと判断された場合、離散時刻ｋにおけるターゲットの到来方向を推定しなくても良い。
【０３０２】
又は、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、離散時刻ｋにおけるｄｉａｇ［Ｂ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）］が所定レベルを満たさない場合、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）をヌルとする。これにより、レーダ装置１ｖは、ターゲットが検出されない離散時刻ｋにおいて、冗長な算出を不要とし、レーダ受信部３ｖにおける処理遅延を低減できる。
【０３０３】
出力選択部３０ｖは、ピークドップラ周波数検出部２８ｖからの出力ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を基に、ｇ（ｋ，ｚ）個のｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）成分における各比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）に応じた各相関行列ＢＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を離散時刻ｋ毎に到来方向推定部３１ｖに出力する。なお、ｇ（ｋ，ｚ）＝０では、出力選択部３０ｖは、離散時刻ｋにおける相関行列の出力を「０（ゼロ）」としても良い。
【０３０４】
到来方向推定部３１ｖは、離散時刻ｋ毎に出力選択部３０ｖにより出力された加算結果成分Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を入力する。到来方向推定部３１ｖは、離散時刻ｋ毎に入力された出力Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔｇｇ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ターゲットからの反射波の到来方向を推定する。
【０３０５】
以上により、レーダ装置１ｖは、各アンテナ系列処理部において、相関演算部１９の出力が、ＦＦＴ処理部２１により周波数成分毎にコヒーレント積分された値と、ＦＦＴ処理部２１によりコヒーレント積分した後に、バッファ部２４によりバッファすることで、コヒーレント積分数を増やした値と、を生成する。更に、レーダ装置１は、各アンテナ系列処理部が生成したコヒーレント積分数が異なる複数の値を用いて、第１相関行列生成部２５及び第２相関行列生成部２６において、それぞれ周波数成分毎の相関行列を生成し、ピークドップラ周波数検出部２８ｖにおいて、ドップラスプレッドの大きさに応じて、どちらかの相関行列を選択し、選択された相関行列を用いて到来角を推定する。
【０３０６】
これにより、レーダ装置１は、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドが小さい場合は、より大きいコヒーレント積分数によりコヒーレント積分して生成した第２の相関行列生成部において生成される相関行列を選択するため、より高いコヒーレント利得が得られた相関行列を用いて到来角を推定できる。
【０３０７】
一方、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドが大きい場合は、より小さいコヒーレント積分数によりコヒーレント積分して生成した第１の相関行列生成部において生成される相関行列を選択するため、より高いノンコヒーレント利得が得られた相関行列を用いて到来角を推定できる。
【０３０８】
これにより、レーダ装置１は、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりの大小に拘わらず、コヒーレント積分利得を簡易な構成を用いて高め、反射波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０３０９】
（第２の実施形態の変形例１）
第２の実施形態の変形例１では、ドップラ成分加算部は、ピークドップラ周波数検出部により選択されたドップラ周波数成分を中心とした所定の周波数範囲成分における各相関行列を加算し、到来方向推定部に出力する。
【０３１０】
図１１は、第２の実施形態の変形例１のレーダ装置１ｗの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｗと第２の実施形態のレーダ装置１ｖとの各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。以下、レーダ装置１ｗの構成及び動作の説明において、同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１ｖの構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０３１１】
図１１において、レーダ装置１ｗは、レーダ装置１ｖにドップラ成分加算部３４を更に含む構成である。図１１において、出力選択部３０ｗは、図１０の出力選択部３０ｖと異なる動作をする。
【０３１２】
ピークドップラ周波数検出部２８ｖからの出力は、速度推定部２９、出力選択部３０ｗ及びドップラ成分加算部３４にそれぞれ入力される。
【０３１３】
出力選択部３０ｗは、離散時刻ｋ毎に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖにより出力されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）、並びに各相関行列生成部により出力されたドップラ周波数成分毎の各相関行列を入力する。
【０３１４】
出力選択部３０ｗは、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を基に、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び隣接する所定の周波数範囲成分［−ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］，＋ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］］における各相関行列を、離散時刻ｋ毎にドップラ成分加算部３４に出力する。
【０３１５】
パラメータＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］は、数式（５２）に示す値である。なお、ｒａｎｇｅ＿ｆは、所定の正の値である。
【０３１６】
【数５２】
2012225688.tif 000054
【０３１７】
また、第２の実施形態の変形例１において図７の第３相関行列生成部を有する場合には、パラメータＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］は、数式（５３）に示す値となる。なお、第１相関行列生成部２５の入力は第３相関行列生成部３３の入力よりもコヒーレント積分数が少ないため、ｒａｎｇｅ＿ｆ０及びｒａｎｇｅ＿ｆ１は、所定の正の値であって、ｒａｎｇｅ＿ｆ０＞ｒａｎｇｅ＿ｆ１とする。
【０３１８】
【数５３】
2012225688.tif 000055
【０３１９】
ドップラ成分加算部３４は、出力選択部３０ｗからの出力を基に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖにより選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を中心とした所定の周波数範囲成分［−ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］，＋ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］］における各相関行列を加算する（数式（５４）参照）。
【０３２０】
ドップラ成分加算部３４は、数式（５４）に従って加算されたドップラ成分加算結果ｓｕｍ＿Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を到来方向推定部３１ｗに出力する。
【０３２１】
【数５４】
2012225688.tif 000056
【０３２２】
到来方向推定部３１ｗは、離散時刻ｋ毎にドップラ成分加算部３４により出力されたドップラ成分加算結果ｓｕｍ＿Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を入力する。到来方向推定部３１ｗは、離散時刻ｋ毎に入力された出力ｓｕｍ＿Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）毎にターゲットからの反射波の到来方向を推定する。
【０３２３】
以上により、レーダ装置１ｗは、ピークドップラ周波数検出部において検出されたドップラスプレッドが大きい場合に、ドップラスプレッドの範囲に広がった受信信号に応じてターゲットからの反射波の到来方向を推定できる。更に、レーダ装置１ｗは、ピークドップラ周波数検出部において検出されたドップラスプレッドが大きい場合でも、ターゲットからの反射波の到来方向の推定精度を改善できる。
【０３２４】
（第３の実施形態）
上述した各実施形態では、ターゲットからの反射波の到来方向を推定する例を説明した。以下の各実施形態においては、レーダ装置からターゲットまでの距離を推定する例を説明する。
【０３２５】
第３の実施形態では、レーダ装置１ｘは、第１の実施形態のレーダ装置１の構成を基に、レーダ装置１ｘからターゲットまでの距離を推定する。
【０３２６】
図１２は、第３の実施形態のレーダ装置１ｘの内部構成を簡単に示すブロック図である。図１３は、第３の実施形態のレーダ装置１ｘの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｘと第１の実施形態のレーダ装置１との各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。以下、レーダ装置１ｘの構成及び動作の説明において、同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１の構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０３２７】
レーダ装置１ｘは、図１２に示す様に、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｘを含む構成である。レーダ送信部２は、送信信号生成部４、及び、送信アンテナＡＮ１と接続される送信ＲＦ部５を有する。レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｘは、基準信号発振器Ｌｏに接続され、基準信号発振器Ｌｏから信号が供給され、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｘが同期して動作する。
【０３２８】
レーダ受信部３ｘは、図１２に示す様に、アンテナ系統処理部１１−１、第１ノンコヒーレント積分部３５、第２ノンコヒーレント積分部３６、加算部２７ｘ及び距離推定部３７を含む構成である。レーダ受信部３ｘは１個以上のアンテナ系統処理部を有するが、図１２には１個のアンテナ系統処理部１１−１が図示されている。
【０３２９】
なお、アンテナ系統処理部１１−１、第１ノンコヒーレント積分部３５及び第２ノンコヒーレント積分部３６を複数系統用いても良い。複数系統を用いる場合、複数の第２ノンコヒーレント積分部３３の出力を、加算部において、加算する構成となる。これにより、複数系統の雑音成分は無相関であるため、加算部におけるノンコヒーレント利得を一層高めることができる。
【０３３０】
アンテナ系統処理部１１−１は、受信アンテナＡＮ２と接続される受信ＲＦ部１２、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、及びＦＦＴ処理部２１を少なくとも有する。
【０３３１】
次に、レーダ受信部３ｘの各部の構成について、図１３を参照して詳細に説明する。
【０３３２】
レーダ受信部３ｘは、図１３に示す様に、アンテナ系統処理部１１−１、第１ノンコヒーレント積分部３５、第２ノンコヒーレント積分部３６、加算部２７ｘ、ピークドップラ周波数検出部２８ｘ、速度推定部２９、出力選択部３０ｘ及び距離推定部３７を含む構成である。
【０３３３】
次に、レーダ受信部３ｘの各部の動作について、第１の実施形態のレーダ装置１と異なる部分について詳細に説明する。
【０３３４】
第１ノンコヒーレント積分部３５は、アンテナ系統処理部１１−１のＦＦＴ処理部２１により出力されたコヒーレント積分結果（数式（１６）参照）を入力する。第１ノンコヒーレント積分部３５は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒのうち、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）回毎に得られたＦＦＴ処理部２１からのＤｐｃ個のコヒーレント積分結果を自乗加算処理する（数式（５５）参照）。
【０３３５】
第１ノンコヒーレント積分部３５は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回毎に、自乗加算値Ｅ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算部２７ｘに出力する。数式（５５）は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回において、第１ノンコヒーレント積分部３５から出力される自乗加算値Ｅ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）を示す。
【０３３６】
【数５５】
2012225688.tif 000057
【０３３７】
第２ノンコヒーレント積分部３６は、アンテナ系統処理部１１−１のバッファ部２４により出力されたコヒーレント積分結果（数式（２３）参照）を入力する。第２ノンコヒーレント積分部３６は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回毎に得られたバッファ部２４からのコヒーレント積分結果を自乗処理する（数式（５６）参照）。第２ノンコヒーレント積分部３６は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ回毎に、自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算部２７ｘに出力する。数式（５６）は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回において、第２ノンコヒーレント積分部３６から出力される自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を示す。
【０３３８】
【数５６】
2012225688.tif 000058
【０３３９】
又は、バッファ部２４が過去に生成された（Ｎｚ×Ｎｍａｘ）回の送信周期Ｔｒにおける積分数Ｎｍａｘ回のコヒーレント積分結果（Ｂｕｆ１（ｋ，ｆｓ，ｚ−Ｎｚ）〜Ｂｕｆ１（ｋ，ｆｓ，ｚ−１））を記憶しているとする。第２ノンコヒーレント積分部３６は、これらの記憶されているコヒーレント積分結果を用いて自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を算出しても良い。
【０３４０】
具体的には、第２ノンコヒーレント積分部３６は、（Ｎｚ×Ｎｍａｘ）回の送信周期Ｔｒにおける積分数Ｎｍａｘ回のコヒーレント積分結果（Ｂｕｆ１（ｋ，ｆｓ，ｚ−Ｎｚ）〜Ｂｕｆ１（ｋ，ｆｓ，ｚ−１））を基に、離散時刻ｋ毎に自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を算出する（数式（５７）参照）。
【０３４１】
これにより、レーダ装置１ｘは、ターゲットの移動速度が十分に小さい場合に、雑音成分を抑圧することにより、ＳＮＲを改善でき、ターゲットからの反射波の到来方向の推定精度を向上できる。
【０３４２】
第２ノンコヒーレント積分部３６は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に、自乗加算値Ｅ１を加算部２７ｘ及びピークドップラ周波数検出部２８ｘにそれぞれ出力する。
【０３４３】
【数５７】
2012225688.tif 000059
【０３４４】
加算部２７ｘは、第１ノンコヒーレント積分部３５からの出力と第２ノンコヒーレント積分部３６からの出力とを基に、数式（５８）に従って各ノンコヒーレント積分部からの各出力を加算する。
【０３４５】
具体的には、加算部２７ｘは、第１ノンコヒーレント積分部３５により離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓ毎に算出された自乗加算値Ｅ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）と、第２ノンコヒーレント積分部３６により離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓ毎に算出された自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）とを加算する。
【０３４６】
【数５８】
2012225688.tif 000060
【０３４７】
加算部２７ｘは、各ノンコヒーレント積分部からの各出力である各自乗加算値の加算時に、各自乗加算値の成分の大きさに比例した重み付け係数αを乗じて加算しても良い（数式（５９）、数式（６０）参照）。加算部２７ｘは、数式（５８）又は数式（５９）の加算結果を出力選択部３０ｘに出力する。
【０３４８】
【数５９】
2012225688.tif 000061
【０３４９】
【数６０】
2012225688.tif 000062
【０３５０】
なお、第３の実施形態において、図６に示した様に、加算部２７ｘは、ピークドップラ周波数検出部２８ｘの出力を入力し、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）に応じた自乗加算値を加算しても良い（数式（６１）参照）。これにより、レーダ装置１ｘは、加算部２７ｘにおける算出量を低減できる。
【０３５１】
【数６１】
2012225688.tif 000063
【０３５２】
ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、第２ノンコヒーレント積分部３６からの出力、即ち、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓに応じて得られた自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を入力する。ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、入力された各ドップラ周波数成分ｆｓに応じて得られた自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、離散時刻ｋ毎にコヒーレント積分利得が最大の自乗加算値のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。
【０３５３】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、入力された自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する自乗加算値の成分が最大となる自乗加算値のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。即ち、ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、数式（６２）に従って、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する自乗加算値の成分が最大となる自乗加算値のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。
【０３５４】
【数６２】
2012225688.tif 000064
【０３５５】
ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）の情報を、速度推定部２９及び出力選択部３０ｘにそれぞれ出力する。
【０３５６】
なお、距離推定部３７は、ピークドップラ周波数検出部２８ｘが、離散時刻ｋにおける自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）が所定レベルを満たさないと判断した場合、離散時刻ｋにおけるターゲットまでの距離を推定しなくても良い。
【０３５７】
又は、ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、離散時刻ｋにおける自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）が所定レベルを満たさない場合、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）をヌルとする。これにより、レーダ装置１ｘは、ターゲットが検出されない離散時刻ｋにおいて、冗長な算出を不要とし、レーダ受信部３ｘにおける処理遅延を低減できる。
【０３５８】
なお、加算部２７ｘには、ピークドップラ周波数検出部２８ｘからの出力が入力される（図６参照）。加算部２７ｘは、ピークドップラ周波数検出部２８ｘが、離散時刻ｋにおける自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）が所定レベルを満たさないと判断した場合、加算処理を行わなくても良い。これにより、レーダ装置１ｘは、ターゲットが検出されない離散時刻ｋにおいて、冗長な算出を不要とし、レーダ受信部３ｘにおける処理遅延を低減できる。
【０３５９】
出力選択部３０は、離散時刻ｋ毎に、ピークドップラ周波数検出部２８ｘにより出力されたドップラ周波数ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）、及び加算部２７ｘにより出力された加算結果（数式（５８）、数式（５９）又は数式（６０）参照）が入力される。
【０３６０】
出力選択部３０は、加算部２７ｘからの加算結果から、ピークドップラ周波数検出部２８ｘから出力されたドップラ周波数ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）に応じた自乗加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を離散時刻ｋ毎に選択する。出力選択部３０は、離散時刻ｋ毎に選択された自乗加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を距離推定部３７に出力する。
【０３６１】
距離推定部３７は、離散時刻ｋ毎に出力選択部３０により出力された自乗加算値の加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）が入力される。距離推定部３７は、入力された自乗加算値の加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ターゲットまでの距離を推定する。
【０３６２】
具体的には、距離推定部３７は、離散時刻ｋ毎に得られた自乗加算値の加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）が所定のしきい値を超える場合に、ターゲットからの反射波が存在すると判定する。距離推定部３７は、ターゲットからの反射波の存在の判定時における離散時刻ｋを基に、数式（６３）に従って、レーダ装置からターゲットまでの距離に換算し推定結果を出力する。
【０３６３】
なお、所定のしきい値は、誤警報率（ＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate）が所定以下となる様に設定される。数式（６３）において、パラメータｃは光速［ｍ／ｓ］である。
【０３６４】
【数６３】
2012225688.tif 000065
【０３６５】
また、ピークドップラ周波数検出部２８ｘは、複数のドップラ周波数のピークが検出される場合には、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分を用いたｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を出力しても良い。パラメータＧは、自然数であり、１〜ｇ（ｋ、ｚ）である。
【０３６６】
出力選択部３０は、離散時刻ｋ毎のピークドップラ周波数検出部２８の選択結果であるｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を基に、加算部２７ｘの出力のうち、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）の各相関行列Ａ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を距離推定部３７に出力する。
【０３６７】
距離推定部３７は、離散時刻ｋ毎に出力選択部３０から入力された自乗加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔｇｇ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ｇ（ｋ，ｚ）個のｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）成分毎に、ターゲットまでの距離を推定する。
【０３６８】
以上により、レーダ装置１ｘは、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりの大小に拘わらず、コヒーレント積分及びノンコヒーレント積分による積分利得を改善し、ターゲットまでの距離の推定精度を向上できる。
【０３６９】
（第３の実施形態の変形例１）
第３の実施形態の変形例１では、第３の実施形態のレーダ装置１ｘの信号処理部１３が、パラメータＮｍａｘを更に複数の区間に分割した送信区間Ｎｓｕｂ毎に、コヒーレント積分する第２バッファ部を更に含む。
【０３７０】
更に、第３の実施形態の変形例１では、第３の実施形態のレーダ装置１ｘのレーダ受信部３ｘが、第２バッファ部からの出力を基に自乗加算値を算出する第３ノンコヒーレント積分部を更に含む。
【０３７１】
但し、パラメータＮｍａｘ、Ｎｓｕｂ及びＮｃは、自然数であり、数式（３７）が成立する。更に、Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂが整数であることが好ましい。
【０３７２】
以下、第３の実施形態の変形例１のレーダ装置において、上述した第２バッファ部及び第３ノンコヒーレント積分部の動作について説明する。但し、第３の実施形態の変形例１のレーダ装置において、第２バッファ部及び第３ノンコヒーレント積分部を除く他の各部の構成及び動作は、第３の実施形態のレーダ装置１ｘと同一であるため、説明を省略する。
【０３７３】
なお、第３の実施形態の変形例１において、加算部の動作が第３の実施形態と異なるため、加算部の動作も説明する。
【０３７４】
第３の実施形態の変形例１において、係数乗算部２３の出力は、第１バッファ部及び第２バッファ部にそれぞれ出力される。
第２バッファ部への入力は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｚ−１）からＮｍａｘ×ｚ回のうち、送信周期Ｔｒの（Ｎｐ×Ｎｃ）×（ｗ−１）から（Ｎｐ×Ｎｃ）×ｗ回の間に得られたＦＦＴ処理部２１からの各出力と、係数生成部２２により出力された各係数との乗算結果である。
【０３７５】
第２バッファ部は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒにわたり、パラメータｗ＝１〜Ｄｐｃ＿ｓｕｂの期間において離散時刻ｋ毎に係数乗算部２３により出力されたＤｐｃ＿ｓｕｂ個の乗算結果を加算する。なお、パラメータＤｐｃ＿ｓｕｂは、数式（３８）によって示される。
【０３７６】
第２バッファ部の加算処理は、積分数Ｄｐｃ＿ｓｕｂ個のコヒーレント積分に相当する。即ち、第２バッファ部は、送信周期ＴｒのＮｍａｘ×（ｚ−１）回目からＮｍａｘ×ｚ回目において、第２バッファ部のＦｌｏｏｒ［Ｎｍａｘ／Ｎｓｕｂ］回のコヒーレント積分の結果として、数式（３９）に示すコヒーレント積分結果を第３ノンコヒーレント積分部に出力する。
【０３７７】
第３ノンコヒーレント積分部には、アンテナ系統処理部１１の第２バッファ部が出力したコヒーレント積分結果（Ｂｕｆ２（ｋ，ｆｓ，ｚ，ｙ））が入力される。
【０３７８】
第３ノンコヒーレント積分部は、入力されたコヒーレント積分結果（Ｂｕｆ２（ｋ，ｆｓ，ｚ，ｙ））を基に、離散時刻ｋ毎に自乗加算値Ｅ２（ｋ，ｆｓ，ｚ）を算出する。自乗加算値Ｅ２（ｋ，ｆｓ，ｚ）は、数式（６４）に従って算出される。
【０３７９】
第３ノンコヒーレント積分部は、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に、自乗加算値Ｅ２（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算部２７ｘに出力する。
【０３８０】
【数６４】
2012225688.tif 000066
【０３８１】
加算部は、第１ノンコヒーレント積分部、第２ノンコヒーレント積分部及び第３ノンコヒーレント積分部からの各出力である自乗加算値が入力される。加算部は、入力された各ノンコヒーレント積分部からの出力を基に、数式（６５）に従って各出力の加算結果を算出する。
【０３８２】
具体的には、加算部は、第１ノンコヒーレント積分部３５，第２ノンコヒーレント積分部３６，第３ノンコヒーレント積分部により離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓ毎に算出された各自乗加算値Ｅ０（ｋ，ｆｓ，ｚ），Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ），Ｅ０（ｋ，ｆｓ，ｚ）を加算する。
【０３８３】
【数６５】
2012225688.tif 000067
【０３８４】
加算部は、各ノンコヒーレント積分部からの出力である各自乗加算値の加算時に、自乗加算値の成分の大きさに比例した重み付け係数αを乗じて加算しても良い（数式（６６）、数式（６７）参照）。加算部は、数式（６６）又は数式（６７）の加算結果を出力選択部３０ｘに出力する。出力選択部３０ｘ以降の動作は、第３の実施形態のレーダ装置１ｘと同様のため、説明を省略する。
【０３８５】
【数６６】
2012225688.tif 000068
【０３８６】
【数６７】
2012225688.tif 000069
【０３８７】
なお、パラメータＮｍａｘをパラメータＮｓｕｂよりも更に複数の区間に分割した送信区間を設けるとする。コヒーレント積分する第３，第４，…バッファ部と、各バッファ部からの出力を基に相関行列を生成する第４，第５，…相関行列生成部を同様に設ければ良い。
【０３８８】
以上により、第３の実施形態の変形例２のレーダ装置は、レーダ装置１の効果に加え、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスプレッドが比較的広い場合において、ドップラスプレッドが中程度の大きさを有する反射波の到来方向の推定精度を改善できる。
【０３８９】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、レーダ装置１ｙは、第２の実施形態のレーダ装置１ｖの構成を基に、レーダ装置１ｙからターゲットまでの距離を推定する。
【０３９０】
図１４は、第４の実施形態のレーダ装置１ｙの内部構成を簡単に示すブロック図である。図１５は、第４の実施形態のレーダ装置１ｙの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｙと第２の実施形態のレーダ装置１ｖとの各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。以下、レーダ装置１ｙの構成及び動作の説明において、同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１ｖの構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０３９１】
レーダ装置１ｙは、図１４に示す様に、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｙを含む構成である。レーダ送信部２は、送信信号生成部４、及び、送信アンテナＡＮ１と接続される送信ＲＦ部５を含む構成である。レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｙは、基準信号発振器Ｌｏに接続され、基準信号発振器Ｌｏから信号が供給され、レーダ送信部２及びレーダ受信部３ｙが同期して動作する。
【０３９２】
レーダ受信部３ｙは、アンテナ系統処理部１１−１、第１ノンコヒーレント積分部３５、第２ノンコヒーレント積分部３６、ピークドップラ周波数検出部２８ｙ、出力選択部３０ｙ及び距離推定部３７ｙを含む構成である。レーダ受信部３ｙは１個以上のアンテナ系統処理部を有し、図１４には１個のアンテナ系統処理部１１−１が図示されている。
【０３９３】
アンテナ系統処理部１１−１は、受信アンテナＡＮ２と接続される受信ＲＦ部１２、相関値算出部１９、コヒーレント積分部２０、及びＦＦＴ処理部２１を少なくとも有する。
【０３９４】
次に、レーダ受信部３ｙの各部の構成について、図１５を参照して詳細に説明する。
【０３９５】
レーダ受信部３ｙは、図１５に示す様に、アンテナ系統処理部１１−１、第１ノンコヒーレント積分部３５、第２ノンコヒーレント積分部３６、ピークドップラ周波数検出部２８ｙ、速度推定部２９、出力選択部３０ｙ及び距離推定部３７ｙを含む構成である。
【０３９６】
次に、レーダ受信部３ｙの各部の動作について、第２の実施形態のレーダ装置１ｖと異なる部分について詳細に説明する。
【０３９７】
第１ノンコヒーレント積分部３５及び第２ノンコヒーレント積分部３６の動作は第３の実施形態のレーダ装置１ｘと同様であるため、説明を省略する。
【０３９８】
ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、第２ノンコヒーレント３６からの出力、即ち、Ｎｍａｘ回の送信周期Ｔｒ毎に２Ｎｆ−１個の異なるドップラ周波数成分ｆｓに応じて得られた自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）を入力する。ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、入力された各ドップラ周波数成分ｆｓに応じて得られた自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、離散時刻ｋ毎にコヒーレント積分利得が最大の自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。
【０３９９】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のうち、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）の成分が最大となる自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。即ち、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、数式（６８）に従って、コヒーレント積分後の平均受信電力成分に相当する自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）の成分が最大となる自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）のドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を選択する。
【０４００】
【数６８】
2012225688.tif 000070
【０４０１】
ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、離散時刻ｋ毎に選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を、速度推定部２９及び出力選択部３０ｙにそれぞれ出力する。
【０４０２】
更に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を中心とし、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）に隣接する所定の周波数範囲におけるドップラスプレッドを検出する。ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、数式（６９）又は数式（７０）に従って、ドップラスプレッドを検出する。
【０４０３】
【数６９】
2012225688.tif 000071
【０４０４】
【数７０】
2012225688.tif 000072
【０４０５】
数式（６９）は、ドップラスプレッドを、±Δｆ離れた２点を基に検出する方式である。数式（７０）は、ドップラスプレッドを、所定の周波数範囲２Δｆ内におけるドップラスペクトルを用いて検出する方式である。
【０４０６】
ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、数式（６９）又は数式（７０）に従って算出されたドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）と所定値ＴＨ１との比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を出力選択部３０ｙに出力する。比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）は、例えば１ビットの情報によって示される。
【０４０７】
所定値ＴＨ１及び所定値ＴＨ２は、ドップラ周波数成分毎に生成された相関行列の対角成分の和が最大となる相関行列の選択によってＳＮＲの改善が見込めるかどうかを示すしきい値である。
【０４０８】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１以上である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「０（ゼロ）」として出力選択部３０ｙに出力する（数式（４９）参照）。
【０４０９】
同様に、ピークドップラ周波数検出部２８ｖは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１未満である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「１」として出力選択部３０ｖに出力する（数式（４９）参照）。
【０４１０】
また、第４の実施形態において上述した第３ノンコヒーレント積分部を有する場合、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）と所定値ＴＨ１と所定値ＴＨ２との比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を出力選択部３０ｙに出力する。比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）は、例えば２ビットの情報によって示される。なお、所定値ＴＨ１は所定値ＴＨ２より小さいとする。
【０４１１】
具体的には、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ２以上である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「０（ゼロ）」として出力選択部３０ｙに出力する（数式（５０）参照）。
【０４１２】
同様に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１以上であって所定値ＴＨ２未満である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「２」として出力選択部３０ｙに出力する（数式（５０）参照）。
【０４１３】
同様に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が所定値ＴＨ１未満である場合には、比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を「１」として出力選択部３０ｙに出力する（数式（５０）参照）。
【０４１４】
また、第４の実施形態においてレーダ装置１ｙがＮＨ個のノンコヒーレント積分部を有する場合、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）とＮＨ−１個の所定値ＴＨを用いて数式（４９）、数式（５０）と同様に比較する。ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）が大きいほどコヒーレント積分数が少ないノンコヒーレント積分部の出力が出力選択部３０ｙにより選択される様にドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を出力する。
【０４１５】
なお、第４の実施形態のレーダ装置１ｙにおいては、第１ノンコヒーレント積分部３５のコヒーレント積分数は、第２ノンコヒーレント積分部３６のコヒーレント積分数より少ない。
【０４１６】
出力選択部３０ｙは、離散時刻ｋ毎に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙにより出力されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）、並びに各ノンコヒーレント積分部により出力されたドップラ周波数成分毎の各自乗加算値を入力する。
【０４１７】
出力選択部３０ｙは、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を基に、入力された自乗加算値のうち自乗加算値ＡＥＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を、離散時刻ｋ毎に距離推定部３７ｙに出力する（数式（７１）参照）。
【０４１８】
【数７１】
2012225688.tif 000073
【０４１９】
なお、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、離散時刻ｋにおいてｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数のピークが検出される場合には、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分を用いたｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を出力しても良い。パラメータＧは、自然数であり、１〜ｇ（ｋ、ｚ）である。
【０４２０】
ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、ｇ（ｋ，ｚ）個のドップラ周波数成分を用いたｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）に対し、それぞれドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を数式（６９）又は数式（７０）に従って算出する。
【０４２１】
更に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、算出されたドップラスプレッドＤＳ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）と所定値ＴＨとの比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を出力選択部３０ｙに出力する。
【０４２２】
なお、距離推定部３７ｙは、ピークドップラ周波数検出部２８ｙが、離散時刻ｋにおける自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）が所定レベルを満たさないと判断した場合、離散時刻ｋにおけるターゲットまでの距離を推定しなくても良い。
【０４２３】
又は、ピークドップラ周波数検出部２８ｙは、離散時刻ｋにおける自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）が所定レベルを満たさない場合、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）をヌルとする。これにより、レーダ装置１ｙは、ターゲットが検出されない離散時刻ｋにおいて、冗長な算出を不要とし、レーダ受信部３ｙにおける処理遅延を低減できる。
【０４２４】
出力選択部３０ｙは、ピークドップラ周波数検出部２８ｙから入力されるｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）を基に、ｇ（ｋ，ｚ）個のｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ）成分における各比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）に応じた各自乗加算値ＥＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を離散時刻ｋ毎に距離推定部３７ｙに出力する。なお、ｇ（ｋ，ｚ）＝０では、出力選択部３０ｙは、離散時刻ｋにおける自乗加算値Ｅ１（ｋ，ｆｓ，ｚ）の出力を「０（ゼロ）」としても良い。
【０４２５】
距離推定部３７ｙは、離散時刻ｋ毎に出力選択部３０ｙから出力された自乗加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）が入力される。距離推定部３７ｙは、離散時刻ｋ毎に入力された自乗加算値ＡＥ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔＧ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ターゲットまでの距離を推定する（数式（６３）参照）。
【０４２６】
以上により、レーダ装置１ｙは、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりに応じて、コヒーレント積分及びノンコヒーレント積分による最大の積分利得を得る場合に自乗加算値を選択する。これにより、レーダ装置１ｙは、ターゲットからの反射波の受信時におけるＳＮＲを改善し、ターゲットまでの距離の推定精度を向上できる。
【０４２７】
（第４の実施形態の変形例１）
第４の実施形態の変形例１では、ドップラ成分加算部は、ピークドップラ周波数検出部により選択されたドップラ周波数成分を中心とした所定の周波数範囲成分における各自乗加算値を加算し、距離推定部に出力する。
【０４２８】
図１６は、第４の実施形態の変形例１のレーダ装置１ｚの内部構成を詳細に示すブロック図である。レーダ装置１ｚと第４の実施形態のレーダ装置１ｙとの各部の構成及び動作が同一のブロックには、同一の符号が付されている。以下、レーダ装置１ｚの構成及び動作の説明において、同一の構成及び動作の内容に関しては省略し、レーダ装置１ｙの構成及び動作と異なる内容に関して説明する。
【０４２９】
図１６において、レーダ装置１ｚは、レーダ装置１ｙにドップラ成分加算部３４ｚを更に含む構成である。図１６において、出力選択部３０ｚは、図１５の出力選択部３０ｙと異なる動作をする。
【０４３０】
ピークドップラ周波数検出部２８ｙから出力されるドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）は、速度推定部２９、出力選択部３０ｚ及びドップラ成分加算部３４ｚにそれぞれ入力される。
【０４３１】
出力選択部３０ｚは、離散時刻ｋ毎に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙにより出力されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）、並びに各ノンコヒーレント積分部により出力されたドップラ周波数成分毎の各自乗加算値を入力する。
【０４３２】
出力選択部３０ｚは、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び比較結果ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）を基に、ドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）及び隣接する所定の周波数範囲成分［−ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］，＋ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］］における各自乗加算値を、離散時刻ｋ毎にドップラ成分加算部３４ｚに出力する。
【０４３３】
パラメータＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］は、数式（５２）に示す値である。なお、ｒａｎｇｅ＿ｆは、所定の値である。
【０４３４】
また、第４の実施形態の変形例１において、上述した第３ノンコヒーレント積分部を有する場合には、パラメータＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］は、数式（５３）に示す値である。なお、第１ノンコヒーレント積分部３５の入力は第３ノンコヒーレント積分部の入力よりもコヒーレント積分数が少ないため、ｒａｎｇｅ＿ｆ０及びｒａｎｇｅ＿ｆ１は、所定の正の値であって、ｒａｎｇｅ＿ｆ０＞ｒａｎｇｅ＿ｆ１とする。
【０４３５】
ドップラ成分加算部３４ｚは、出力選択部３０ｚからの出力を基に、ピークドップラ周波数検出部２８ｙにより選択されたドップラ周波数成分ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）を中心とした所定の周波数範囲成分［−ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］，＋ＤＦ［ＤＳ＿ＬＥＶ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ，ｚ）］］における各自乗加算値を加算する（数式（７２）参照）。
【０４３６】
ドップラ成分加算部３４ｚは、数式（７２）に従って加算された加算結果を距離推定部３７ｙに出力する。
【０４３７】
【数７２】
2012225688.tif 000074
【０４３８】
距離推定部３７ｚは、離散時刻ｋ毎にドップラ成分加算部３４ｚからの出力ｓｕｍ＿Ｅ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を入力する。距離推定部３７ｚは、離散時刻ｋ毎に入力された出力ｓｕｍ＿Ｅ（ｋ，ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ），ｚ）を基に、ｆｓｅｌｅｃｔ（ｋ，ｚ）毎に、ターゲットまでの距離を推定する。
【０４３９】
以上により、レーダ装置１ｚは、ピークドップラ周波数検出部において検出されたドップラスプレッドが大きい場合に、ドップラスプレッドの範囲に広がった受信信号に含めてターゲットまでの距離を推定できる。これにより、レーダ装置１ｚは、ピークドップラ周波数検出部において検出されたドップラスプレッドが大きい場合でも、ターゲットまでの距離の推定精度を改善できる。
【０４４０】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明のレーダ装置はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０４４１】
本発明は、ターゲットからの反射波に含まれるドップラスペクトルの広がりに拘わらず、簡易な構成を用いてコヒーレント積分利得あるいはノンコヒーレント利得を高め、反射波の到来方向あるいは距離の推定精度を向上するレーダ装置として有用である。
【符号の説明】
【０４４２】
１、１ｒ、１ｓ、１ｕ、１ｖ、１ｗ、１ｘ、１ｙ、１ｚ  レーダ装置
２  レーダ送信部
３、３ｒ、３ｓ、３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ  レーダ受信部
４  送信信号生成部
５  送信ＲＦ部
６  符号生成部
７  変調部
８  ＬＰＦ
９、１５  周波数変換部
１０、１４  増幅器
１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、１１ｕ−１、１１ｕ−２、１１ｕ−３、１１ｕ−４  アンテナ系統処理部
１２  受信ＲＦ部
１３、１３ｓ、１３ｕ  信号処理部
１６  直交検波部
１７、１８  Ａ／Ｄ変換部
１９  相関値算出部
２０  コヒーレント積分部
２１、２１ｕ  ＦＦＴ処理部
２２  係数生成部
２３  係数乗算部
２４、２４ｕ  バッファ部
２４ｓ  第１バッファ部
２５  第１相関行列生成部
２６  第２相関行列生成部
２７、２７ｒ、２７ｓ、２７ｘ  加算部
２８、２８ｒ、２８ｖ、２８ｘ、２８ｙ  ピークドップラ周波数検出部
２９  速度推定部
３０、３０ｒ、３０ｖ、３０ｗ、３０ｙ、３０ｚ  出力選択部
３１、３１ｖ、３１ｗ  到来方向推定部
３２  第２バッファ部
３３  第３相関行列生成部
３４、３４ｚ  ドップラ成分加算部
３５  第１ノンコヒーレント積分部
３６  第２ノンコヒーレント積分部
３７、３７ｙ、３７ｚ  距離推定部
【図１】
2012225688.tif 000075
【図２】
2012225688.tif 000076
【図３】
2012225688.tif 000077
【図４】
2012225688.tif 000078
【図５】
2012225688.tif 000079
【図６】
2012225688.tif 000080
【図７】
2012225688.tif 000081
【図８】
2012225688.tif 000082
【図９】
2012225688.tif 000083
【図１０】
2012225688.tif 000084
【図１１】
2012225688.tif 000085
【図１２】
2012225688.tif 000086
【図１３】
2012225688.tif 000087
【図１４】
2012225688.tif 000088
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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