(57)【要約】【課題】対象物の方位を短時間で高精度に行えるレーダ装置を提供すること。【解決手段】レーダ装置は、信号生成手段１０と、位相器２０と、送信アンテナ４０−１〜４０−４と、受信アンテナ５０と、信号処理手段７０と、を有している。互いに周波数が直交した３つの信号を生成し出力する。３つの信号は４分配され、それぞれ位相差が制御された後合成されて送信アンテナ４０−１〜４０−４に出力される。送信アンテナ４０−１〜４０−４からは３つの信号の周波数ごとに異なる３つの方向にビームが同時に放射される。信号処理手段７０は、受信信号の周波数解析を行い、３つの信号の周波数における信号強度から対象物の方位を測定する。周波数の直交性により、それぞれのビームを干渉させずに同時に複数の方向にビームを放射させることができる。また、周波数帯域を狭域として効率的かつ有効に活用することができる。【選択図】図１
2013152201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送信し、対象物による反射波を受信して対象物を検出するレーダ装置において、
全体でのビームの放射方向がＭ通りであり、それらのビームが同時に放射されるＮ（≧２）本の送信アンテナと、
互いに周波数が直交する少なくともＭ（≧２）個の信号を生成する信号生成手段と、
前記信号生成手段からの信号それぞれをＮ個に分配し、前記送信アンテナから放射されるビームの放射方向がＭ通りとなるよう各信号の位相差を制御し、各前記送信アンテナに対応した信号をそれぞれ合成して、各前記送信アンテナでそれぞれ送信されるＮ個の信号とする位相制御手段と、
前記対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信した受信信号を処理して前記対象物の検出を行う信号処理手段と、
を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号生成手段は、生成する信号の周波数間隔を基本周波数とする、ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、生成する信号それぞれの周波数を時間的に変化させて多周波ＣＷ方式とする、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
多周波ＣＷ方式における周波数のステップ間隔は、基本周波数であることを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
Ｍ通りの放射方向のビームのうち、少なくとも１つのビームは、前記位相制御手段により位相差を変化させることにより放射方向を走査させる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
信号を送信し、対象物による反射波を受信して対象物を検出するレーダ装置において、
互いに周波数が直交する少なくともＭ（≧２）個の信号を生成する信号生成手段と、
互いに放射方向が異なり、前記信号生成手段により生成された信号をそれぞれＭ通りの放射方向に同時に放射させるＭ個の送信アンテナと、
前記対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信した受信信号を処理して前記対象物の検出を行う信号処理手段と、
を有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、周波数が互いに直交した信号を異なる方向に同時に送信するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載レーダ装置では、送信アンテナを１つ、受信アンテナを複数用意して、位相モノパルス方式やデジタル・ビーム・フォーミング方式などによって対象物の方位推定を行っている。また、対象物の距離、速度を測定する方式として、多周波ＣＷ方式（たとえば特許文献１）、ＦＭＣＷ方式、パルス圧縮方式などの方式が用いられている。これらの方式における距離測定の原理は、多周波ＣＷ方式は位相差、ＦＭＣＷ方式は周波数、パルス圧縮方式は時間遅延、によるものである。
【０００３】
また、特許文献２には、複数のアンテナと、各アンテナのオンオフを切り換えるスイッチとを有したレーダ装置が示されている。このレーダ装置では、スイッチによってオンにするアンテナを選択することにより、デジタルマルチビーム形成を行っている。
【０００４】
また、特許文献３には、複数の受信アンテナとデジタルマルチビーム形成器とを有したレーダ装置が示されている。このレーダ装置では、マルチビーム形成荷重行列とマルチビーム数を観測対象距離に応じて変えることにより、近距離測定と遠距離測定の双方を行うことができるようにしている。
【０００５】
また、特許文献４には、異なる擬似ランダム符号を用いることにより、異なる方向にビームを放射させるレーダ装置が示されている。異なる擬似ランダム符号を用いているため相互相関が低く、干渉する可能性が低いためマルチビームとして成立している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４５４２５
【特許文献２】特開２００９−３１１８５
【特許文献３】特開２００８−２８６６９６
【特許文献４】特開２００９−６９０２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、送信アンテナが１つである従来の車載レーダ装置では、対象物を検出したい範囲全体に電波を照射する必要があり、多くの対象物が様々な方向に存在する場合、受信方式に工夫をしても正しく対象物を区別してそれぞれの方位を検出することは困難である。特にモノパルス方式では、ほぼ同じ距離にある複数の対象物からの反射波は合成され、反射波の位相や強度だけでは対象物の方位を区別することができなくなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２のレーダ装置では、スイッチによってアンテナのオンオフを切り換えることでビームパターンを変化させる方式であり、同時刻に様々な方向へ送信するものではない。よって方位の測定に時間がかかるという問題がある。また、車載用レーダ装置で用いられる６０ＧＨｚ帯や７６ＧＨｚ帯の周波数帯域では、スイッチング素子が高価であり、レーダ装置のコストが高くなってしまう問題もある。
【０００９】
また、特許文献３のレーダ装置では、後段での信号処理負荷が非常に高く、精度よく方位推定を行うことは困難である。
【００１０】
また、特許文献４のレーダ装置では、ビームの指向性を変化させることができないという問題がある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、対象物の方位測定を精度よく、かつ短時間で行うことができるレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、信号を送信し、対象物による反射波を受信して対象物を検出するレーダ装置において、全体でのビームの放射方向がＭ通りであり、それらのビームが同時に放射されるＮ（≧２）本の送信アンテナと、互いに周波数が直交するＭ（≧２）個の信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段からのＭ個の信号それぞれをＮ個に分配し、送信アンテナから放射されるビームの放射方向がＭ通りとなるよう各信号の位相差を制御し、各送信アンテナに対応したＭ個の信号をそれぞれ合成して、各送信アンテナでそれぞれ送信されるＮ個の信号とする位相制御手段と、対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、受信アンテナにより受信した受信信号を処理して対象物の検出を行う信号処理手段と、を有することを特徴とするレーダ装置である。
【００１３】
信号生成手段は、Ｍ個の信号の周波数間隔を、基本周波数とすることが望ましい。つまり、Ｍ個の信号の周波数は、基本周波数の連続した整数倍となるようにすることが望ましい。レーダ装置が使用する周波数帯域がより狭域となり、周波数帯域をより有効に活用することができる。Ｍ個の信号の生成は、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を用いることで容易に行うことができる。
【００１４】
また、本発明のレーダ装置には、多周波ＣＷ方式、２周波ＣＷ方式、ＦＭＣＷ方式などの従来知られた対象物の速度・距離測定方式を組み合わることができる。その場合、信号生成手段から出力される複数の信号が互いに周波数直交性を保持した状態で、それぞれの信号が多周波ＣＷ方式、２周波ＣＷ方式、ＦＭＣＷ方式などの方式により時間的に周波数が変化するように変調すればよい。多周波ＣＷ方式や２周波ＣＷ方式とする場合、時間的に変化させる周波数のステップ間隔は、基本周波数の整数倍とすることが望ましく、基本周波数とすることがさらに望ましい。レーダ装置が使用する周波数帯域がより狭域となり、周波数帯域をより有効に活用することができるためである。また、多周波ＣＷ方式の場合には、必ずしも各ステップの周波数間隔を一定とする必要はない。
【００１５】
送信アンテナは一次元的に配列されていてもよいし、２次元的に配列されていてもよい。それぞれ、ビームの放射方向を１次元的、２次元的とすることができ、対象物の方位測定を１次元的、２次元的とすることができる。送信アンテナが一次元的に配列されている場合には、位相制御手段により位相差を時間的に変化させることでビームを一次元的に走査することが可能であり、２次元的に配列されている場合には、ビームを２次元的に走査することが可能である。送信アンテナを一次元的に配列する場合、その配列方向は水平方向に平行であってもよいし、垂直方向であってもよい。また、ビームを走査させる場合、Ｍ通りのビーム放射方向をそれぞれ独立に走査させることが可能である。たとえばＭ通りの放射方向のビームすべてを走査させる必要はなく、たとえばＭ通りのうち１つのビームのみを走査させるようにしてもよい。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、信号生成手段は、生成する信号の周波数間隔を基本周波数とする、ことを特徴とするレーダ装置である。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、信号生成手段は、生成する信号それぞれを多周波ＣＷ方式に変調することを特徴とするレーダ装置である。
【００１８】
第４の発明は、第３の発明において、多周波ＣＷ方式における周波数のステップ間隔は、基本周波数であることを特徴とするレーダ装置である。
【００１９】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、Ｍ通りの放射方向のビームのうち、少なくとも１つのビームは、位相制御手段により位相差を変化させることにより放射方向を走査させる、ことを特徴とするレーダ装置である。
【００２０】
第６の発明は、信号を送信し、対象物による反射波を受信して対象物を検出するレーダ装置において、互いに周波数が直交する少なくともＭ（≧２）個の信号を生成する信号生成手段と、互いに放射方向が異なり、信号生成手段により生成された信号をそれぞれＭ通りの放射方向に同時に放射させるＭ個の送信アンテナと、対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、受信アンテナにより受信した受信信号を処理して前記対象物の検出を行う信号処理手段と、を有することを特徴とするレーダ装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のレーダ装置では、周波数を直交させ、それぞれの周波数で異なる方向に同時にビームを形成している。この周波数の直交性により、それぞれのビームを干渉させずに同時に複数の方向にビームを放射させることができる。また、周波数を直交させているため、各ビームの周波数を近接させて周波数帯域を狭域とすることができ、電力の利用効率を高めることができるとともに、周波数帯域を効率的かつ有効に活用することができる。また、複数の方向に同時にビームを放射させることができるため、短時間で高精度に対象物の方位測定を行うことができる。また、第１の発明のレーダ装置では、位相制御手段により位相を変化させることで、それぞれのビームを走査させることも可能である。
【００２２】
また、第１の発明のレーダ装置では、それぞれのビームを異なる用途に用いることもできる。たとえば、車載用レーダ装置として用いる場合に、車両正面方向、車両前方斜め右方向、車両前方斜め左方向にそれぞれビームを形成し、車両前方斜め右方向および左方向へのビームは、走査させずに放射方向を固定して走路形状認識用に用い、車両正面方向のビームは走査させて障害物等の監視用に用いる、というような使用も可能である。
【００２３】
また本発明のレーダ装置は、多周波ＣＷ方式を併用するのに適している。周波数帯域を効率的に利用して電力の利用効率を高めつつ、複数の方向にビームを出すことができ、複数の対象物を識別して距離、速度を測定することができる。
【００２４】
また、第２〜５の発明によると、レーダ装置が使用する周波数帯域をより狭域とすることができ、周波数帯域をより効率的かつ有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１のレーダ装置の構成を示した図。
【図２】信号の周波数と時間との関係を示したグラフ。
【図３】各信号の位相関係を示した表。
【図４】ビームの放射方向を示した図。
【図５】信号の周波数と時間との関係を示した他の例のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
図１は、実施例１のレーダ装置の構成を示した図である。図１のように、実施例１のレーダ装置は、信号生成手段１０と、信号生成手段１０に接続された位相器２０（本発明の位相制御手段）と、位相器２０に接続されたミキサ３０−１〜３０−４と、各ミキサ３０−１〜３０−４にそれぞれ接続された送信アンテナ４０−１〜４０−４と、受信アンテナ５０と、受信アンテナ５０に接続されたミキサ６０と、ミキサ６０に接続された信号処理手段７０と、キャリア周波数発生器８０と、によって構成されている。このレーダ装置は車載用であり、車両のフロントグリル部に取り付けられ、車両の進行方向前方の対象物を検出するのに用いる。
【００２８】
以下、実施例１のレーダ装置の構成について、より詳細に説明する。
【００２９】
信号生成手段１０は、互いに周波数が直交した３つの信号を生成し出力する。３つの信号は、互いに周波数直交性を保持した状態で、それぞれが多周波ＣＷ方式により時間的に周波数が変化する。図２は、３つの信号の周波数と時間との関係を示したグラフである。図２のように、３つの信号の周波数は、いずれの時間においても、基本周波数ｆ０の連続した整数倍となっていて、３つの信号はｆ０の間隔で連続している。以下では、３つの信号のうち最も周波数の低い信号を第１信号、次に低い信号を第２信号、最も周波数の高い信号を第３信号と呼ぶこととする。また、第１〜３信号それぞれは、Δｔの間隔で周波数がｆ０増加していて、図２のように時間経過とともにステップ状に周波数が増加している。このステップ状の周波数変化を周期ｎΔｔ（ｎは２以上の整数）で繰り返している。すなわち、第１〜３信号それぞれは、多周波ＣＷ方式によって周波数が時間変化している。具体的には、第１信号は、Δｔ経過ごとに周波数がｆ０、２ｆ０、３ｆ０、・・・ 、ｎｆ０、ｆ０、２ｆ０、・・・ と繰り返し、第２信号は、Δｔ経過ごとに周波数が２ｆ０、３ｆ０、・・・ 、ｎｆ０、（ｎ＋１）ｆ０、２ｆ０、・・・ と繰り返し、第３信号は、Δｔ経過ごとに周波数が３ｆ０、４ｆ０、・・・ 、（ｎ＋１）ｆ０、（ｎ＋２）ｆ０、３ｆ０、・・・ と繰り返している。信号生成手段１０における信号の生成は、ＩＦＦＴを用いることで容易に行うことができる。
【００３０】
なお、実施例１では第１〜３信号の周波数はｆ０の間隔で連続するようにしているが、必ずしもそのようにする必要はなく、基本周波数をｆ０として第１〜３信号の周波数が互いに直交していればよい。たとえば２ｆ０の間隔で連続していたり、第１信号と第２信号の間隔がｆ０、第２信号と第３信号の間隔が２ｆ０であったりしてもよい。ただし、実施例１のように第１〜３信号の周波数をｆ０の間隔で連続するようにすることが望ましい。周波数帯域を狭域として、周波数帯域を効率的かつ有効に活用することができるためである。
【００３１】
同様に、多周波ＣＷ方式における周波数のステップ間隔も、第１〜３信号の直交性を維持するために、基本周波数の整数倍となっているのであれば任意の間隔でよい。ただし、周波数帯域を狭域として、周波数帯域を効率的かつ有効に活用するためには、実施例１のように、周波数のステップ間隔は基本周波数とすることが望ましい。
【００３２】
位相器２０は、信号生成手段１０からの３つの信号（第１〜３信号）を、それぞれ４つに分配する。そして、送信アンテナ４０−１〜４０−４全体でのビーム放射方向が、車両前方斜め右方向、車両正面方向、車両前方斜め左方向、の３通りの方向となるように、それぞれの信号の位相差を制御する。具体的には、図３に示した表のように、第１信号については、送信アンテナ４０−１〜４にそれぞれ出力される信号の位相差を、０°、＋ａ°、＋２ａ°、＋３ａ°とし、第２信号については、送信アンテナ４０−１〜４０−４に出力される信号の位相差をすべて０°とし、第３信号については、送信アンテナ４０−１〜４０−４にそれぞれ出力される信号の位相差を、０°、−ａ°、−２ａ°、−３ａ°とする。次に、それらの信号を送信アンテナ４０−１〜４０−４ごとに合成して（図３の表において各行ごとの３つの信号を合成する）、４つの信号を生成し出力する。すなわち、送信アンテナ４０−１によって送出する、位相差が０°の第１〜３信号を合成し、送信アンテナ４０−２によって送出する、位相差が＋ａ°の第１信号と、位相差が０°の第２信号と、位相差が−ａ°の第３信号とを合成し、送信アンテナ４０−３によって送出する、位相差が＋２ａ°の第１信号と、位相差が０°の第２信号と、位相差が−２ａ°の第３信号とを合成し、送信アンテナ４０−４によって送出する、位相差が＋３ａ°の第１信号と、位相差が０°の第２信号と、位相差が−３ａ°の第３信号とを合成して、それら４つの信号を出力する。
【００３３】
ミキサ３０−１〜３０−４、６０は、側帯波を抑制するＳＳＢミキサである。ミキサ３０−１〜３０−４は、キャリア周波数発生器８０からの搬送波と位相器２０からの信号とを混合し、アップコンバートして送信アンテナ４０−１〜４０−４に出力する。キャリア周波数発生器８０は、車載用レーダ装置に用いられる７６ＧＨｚ帯の周波数の搬送波を出力する。
【００３４】
送信アンテナ４０−１〜４０−４は、水平方向に等間隔で配列されている。送信アンテナ４０−１〜４０−４は、ミキサ３０−１〜３０−４からの信号を空間に出力する。
ここで、図３の表に示したように信号に位相差が設けられているため、第２信号については車両正面方向に、第１信号については車両正面方向に対して角度−Ａ°を成して車両前方斜め左方向に、第３信号については車両正面方向に対して角度＋Ａ°を成して車両前方斜め右方向に、ビームが放射される（図４参照）。ここで、角度Ａ°は、位相差ａ°と送信アンテナ４０−１〜４０−４の配列間隔、および信号の周波数により決定される値である。
【００３５】
なお、ビームの放射角度は、位相差だけでなく周波数にも依存しているため、図２のように時間的に周波数を変化させるとビームの放射方向も時間的に変化してしまうが、ビームの放射方向の変化は微量であり、方位、距離、相対速度の測定精度にはほとんど影響しない。
【００３６】
受信アンテナ５０は、送信アンテナ４０−１〜４０−４から放射されたビームが対象物に照射されて反射された場合に、その反射波を受信する。
【００３７】
なお、実施例１のレーダ装置では受信アンテナ５０は１つであるが、複数設けてもよく、複数のうち１つをスイッチにより選択するようにしてもよい。受信アンテナ５０を複数設けることにより、従来知られた位相モノパルス方式による方位測定方法を、後述する本発明による方位測定に併用することができ、より精度よく対象物の方位測定を行うことができる。
【００３８】
ミキサ６０は、受信アンテナ５０により受信した信号とキャリア周波数発生器８０からの搬送波とを混合し、ダウンコンバートして信号処理手段７０に出力する。
【００３９】
信号処理手段７０は、受信信号を解析することにより、複数の対象物ごとに、方位、距離、相対速度を測定する。それらの測定には、後述するように本発明による方位測定方法と、多周波ＣＷ方式による距離・相対速度の測定方法を用いる。
【００４０】
信号生成手段１０、位相器２０、信号処理手段７０は、すべてデジタルで信号処理を行う。位相器２０から出力される信号は、図示しないＤ／Ａ変換器によってデジタル信号からアナログ信号に変換されてミキサ３０−１〜３０−４に出力される。また、ミキサ６０から出力される信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換されて信号処理手段７０に入力される。
【００４１】
なお、実施例１では、信号生成手段１０、位相器２０、信号処理手段７０における信号処理はデジタルで行っているが、もちろん、信号生成手段１０、位相器２０、信号処理手段７０における信号処理の一部ないし全部をアナログで行うようにしてもよい。ただし、デジタルで信号処理を行えば、ＦＦＴやＩＦＦＴなどを用いて高速で信号処理することができるため、実施例１のように信号生成手段１０、位相器２０、信号処理手段７０における信号処理はすべてデジタルで行うことが望ましい。
【００４２】
次に、実施例１のレーダ装置を用いた対象物の方位測定方法および距離・速度測定方法について説明する。
【００４３】
まず、対象物の方位測定方法について述べる。
【００４４】
送信アンテナ４０−１〜４０−４からは、車両前方斜め左方向、車両正面方向、車両前方斜め右方向、の３つの方向に同時にビームが放射される。そして、対象物によって反射された反射波を受信アンテナ５０により受信する。放射される車両前方斜め左方向、車両正面方向、車両前方斜め右方向の３つのビームは、それぞれ第１〜３信号に対応したものである。また、第１〜３信号の周波数は、図２に示したように、互いに直交している。したがって、これら３つのビームは同時に放射されていても互いに干渉してしまうことはない。
【００４５】
信号処理手段７０では、受信アンテナ５０により受信した受信信号の周波数解析を行う。この周波数解析には、たとえばＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いる。上述のように、車両前方斜め左方向、車両正面方向、車両前方斜め右方向の３つのビームはそれぞれ放射方向が異なっており、それぞれのビームは第１〜３信号に対応し、さらに第１〜３信号は周波数が互いに直交して異なっている。そのため、ビームの放射方向と周波数とが対応している。よって、周波数解析によって第１〜３信号の周波数の強度を比較すれば、対象物の方位を測定することができる。たとえば、図２に示すような時刻ｔｉ〜ｔｊの間（ステップ状の周波数変化の第３ステップ目）に受信した反射波の周波数解析を行った結果、周波数３ｆ０の信号強度がほとんどなく、周波数４ｆ０、５ｆ０に信号強度のピークが見られた場合、対象物は車両正面方向および車両前方斜め右方向に存在しているものと推定することができる。
【００４６】
次に、対象物の距離・相対速度測定方法について述べる。
【００４７】
信号処理手段７０では、受信信号を第１信号の周波数、第２信号の周波数、第３信号の周波数にそれぞれ分離し、上記方位測定方法によって対象物が測定された周波数の信号について、多周波ＣＷ方式により対象物の距離・相対速度の測定を行う。なお、多周波ＣＷ方式によれば、相対速度の等しい複数の対象物が存在する場合であっても、各対象物ごとに距離・相対速度を測定することが可能である。
【００４８】
以上のように、実施例１のレーダ装置では、それぞれの信号を周波数直交させているため、干渉してしまうことなく同時に複数のビームを送出することができる。よって対象物の方位を短時間で高精度に測定することが可能である。また、多周波ＣＷ方式を組み合わることで、方位とともに対象物の距離、相対速度も測定することができる。また、周波数直交させているため、周波数帯域を狭域とすることができ、電力の利用効率を高めることができるとともに、効率的な周波数帯域利用が可能となる。また、実施例１のレーダ装置では、位相器２０によって信号の位相差を制御することによって３方向のビームの方向を制御しているため、位相差を変化させることで容易に３方向のビームをそれぞれ独立に走査させることができる。さらには、３方向のビームのうち、特定の１ないし２方向のみを走査させて、残りの方向については固定するような制御も容易に行うことができる。
【００４９】
なお、実施例１のレーダ装置では、信号生成手段１０から生成される３つの信号それぞれについて多周波ＣＷ方式により周波数が時間変化する場合を示したが、多周波ＣＷ方式以外の距離・速度測定方式を用いることも可能である。たとえば、ＦＭＣＷ方式、２周波ＣＷ方式などを用いることもできる。また、周波数を時間的に変化させずに単に対象物の方位のみを測定するものであってもよい。これらの方式を、信号生成手段１０によって生成される３つの信号ごとに異なるようにしてもよい。たとえば、車両前方斜め右方向および左方向へ放射されるビームとなる２つの信号については、周波数を時間的に変化させずに対象物の方位測定にのみ用いるようにし、車両正面方向へ放射されるビームとなる信号のみを多周波ＣＷ方式やＦＭＣＷ方式として対象物の距離・速度測定に用いるようにしてもよい。もちろんこれらの方式を用いた際にも、信号生成手段１０が出力する３つの信号は周波数直交性を保持した状態とすることが必須である。
【００５０】
また、実施例１では、１の方向に対して１の周波数の信号を対応させているが、１の方向に対して２以上の互いに周波数が直交した信号を対応させてもよい。周波数を直交させているため、これにより同一方向に２以上のビームが放射されることとなったとしても、干渉を生じることはない。
【００５１】
信号生成手段１０によって生成される信号の周波数と時間との関係の他の例を図５に示す。図５のように、周波数はΔｔごとにステップ状に変化しており、各ステップではｆ０、２ｆ０、・・・ 、ｎｆ０、（ｎ＋１）ｆ０、（ｎ＋２）ｆ０の計ｎ＋２個の互いに直交した信号が同時に生成される。また、第１ステップでは、周波数が小さい順（ｆ０、２ｆ０、・・・ の順）に、第１信号、第２信号、第３信号、第１信号、第２信号、・・・ と繰り返して第１〜３信号が割り当てられている。また、第２ステップでは、第１ステップの割り当てを１つずらして、周波数が小さい順に、第３信号、第１信号、第２信号、第３信号、・・・ と第１〜３信号が割り当てられている。同様に第３ステップ以降も、１つステップが増すごとに、第１〜３信号の割り当てを１つずらしている。つまり、第１〜３信号の割り当てをΔｔごとにサイクリックにシフトさせている。生成される信号の周波数と時間との関係を図５のようにすれば、周波数帯域を非常に効率よく利用することができる。また、実施例１と同様の方法により、対象物の方位、距離、相対速度を測定することができる。また、１つのステップ中に、第１〜３信号それぞれが複数存在するため、その１つのステップ中で多周波ＣＷ方式、あるいは２周波ＣＷ方式と同様の手法により距離・相対速度の測定が可能である。したがって、距離・相対速度の測定時間を短くすることができる。
【００５２】
また、実施例１のレーダ装置では、同時に放射するビームの方向を３方向としているが、もちろんこれに限るものではなく、２方向以上であれば任意である。また、実施例１のレーダ装置では送信アンテナの数を４つとしているが、これに限るものではなく、２以上であればよい。ただし、送信アンテナの数が多い方が位相差によるビームの指向性をより鋭くすることができる。
【００５３】
また、実施例１のレーダ装置では、送信アンテナを水平方向に等間隔で配列し、水平面内での対象物の方位を測定しているが、送信アンテナを垂直方向に配列することで、垂直面内での対象物の方位を測定することも可能である。また、実施例１のレーダ装置はビームの放射方向が１次元的であり、対象物の方位測定も１次元的であるが、送信アンテナを平面的に配列することで、ビームの放射方向を２次元的にすることも可能である。これにより、対象物の方位を２次元的に測定することもできる。また、このように２次元的とする場合にも、位相差の制御によってビームを２次元的に走査させることができる。
【００５４】
また、実施例１のレーダ装置はヘテロダイン方式であるが、ホモダイン方式にも適用することができる。また、実施例１ではレーダ装置を車載用として用いる例を示したが、本発明のレーダ装置は車載用以外にも利用することができる。
【実施例２】
【００５５】
実施例１のレーダ装置では、４つの送信アンテナ４０−１〜４０−４と位相器２０とを用いて位相差により放射方向を異なるようにしているが、放射方向を走査させずに固定する場合には、位相器２０を省き、送信アンテナ４０−１〜４０−４に替えて放射方向がそれぞれ異なる３つの送信アンテナを設け、信号生成手段１０が生成する３つの信号を、３つの送信アンテナによりそれぞれ放射させる構成としてもよい。
【００５６】
このようなレーダ装置においても、実施例１のレーダ装置と同様の効果が得られる。つまり、それぞれの信号を周波数直交させているため、干渉してしまうことなく同時に複数のビームを送出することができる。よって対象物の方位を短時間で高精度に測定することが可能である。また、多周波ＣＷ方式を組み合わることで、方位とともに対象物の距離、相対速度も測定することができる。また、周波数直交させているため、周波数帯域を狭域とすることができ、電力の利用効率を高めることができるとともに、効率的な周波数帯域利用が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のレーダ装置は、車載用レーダ装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：信号生成手段
２０：位相器
３０−１〜３０−４、６０：ミキサ
４０−１〜４０−４：送信アンテナ
５０：受信アンテナ
７０：信号処理手段
８０：キャリア周波数発生器
【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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