(57)【要約】【課題】スペクトル拡散符号を用いたパルスレーダ装置に適用可能であり、事前の同期及び複雑な処理を必要とせず、レーダ信号の干渉を検出して防止する。【解決手段】レジスタ１７−０，１７−１〜１７−Ｎは，レーダ装置に固有の識別符号と、複数の拡散符号とを格納する。拡散処理回路１２は、第１及び第２の区間をそれぞれ含む周期的なフレームを含むようにレーダ信号を生成し、第１の区間は、ゼロ値信号に選択された拡散符号を乗算した第１の拡散信号を含み、第２の区間は、識別符号に選択された拡散符号を乗算した第２の拡散信号を含む。逆拡散処理回路１５は、受信されたレーダ信号と第１の拡散信号との第１の相関値と、受信されたレーダ信号と第２の拡散信号との第２の相関値とを計算する。ＩＤ判定回路１６は、各フレームにおける第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づき、拡散符号の１つを選択するようにセレクタ１８を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アンテナと、
受信アンテナと、
レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、
物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、
当該レーダ装置に固有の識別符号と複数の拡散符号とを格納した記憶装置と、
上記複数の拡散符号のうちの１つを選択する制御回路とを備え、
上記レーダ信号は、周期的な複数のフレームを含み、
上記各フレームは、第１及び第２の区間を含み、
上記第１の区間は、予め決められた基準信号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第１の拡散信号を含み、
上記第２の区間は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第２の拡散信号を含み、
上記制御回路は、受信された上記レーダ信号と上記第１の拡散信号との第１の相関値を計算し、受信された上記レーダ信号と上記第２の拡散信号との第２の相関値を計算し、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、上記複数の拡散符号のうちの１つを選択するレーダ装置。
【請求項２】
上記制御回路は、上記各フレームにおいて、
予め決められた基準時間差に対する上記第１及び第２の相関値のピークの時間差の誤差が予め決められた範囲内にあるとき、かつ、上記第１の相関値のピークの大きさに対する上記第２の相関値のピークの大きさの比が予め決められたしきい値を超えるとき、現在選択している拡散符号を変更せず、
上記基準時間差に対する上記第１及び第２の相関値のピークの時間差の誤差が予め決められた範囲内にないとき、又は、上記第１の相関値のピークの大きさに対する上記第２の相関値のピークの大きさの比が上記しきい値以下であるとき、現在選択している拡散符号とは異なる拡散符号を選択する請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記第１の拡散信号は、上記基準信号に上記選択された拡散符号の全体を乗算して生成され、
上記第２の拡散信号は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の全体を乗算して生成される請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記各フレームは、上記選択された拡散符号の全体に等しい長さを有し、
上記選択された拡散符号は、上記各フレームの上記第１の区間に対応する第１の部分と、上記各フレームの上記第２の区間に対応する第２の部分とを含み、
上記第１の拡散信号は、上記基準信号に上記選択された拡散符号の第１の部分を乗算して生成され、
上記第２の拡散信号は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の第２の部分を乗算して生成される請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記基準信号は上記各フレームの上記第１の区間にわたって一定値を有する請求項１〜４のうちの１つに記載のレーダ装置。
【請求項６】
上記レーダ装置は、筐体と、上記筐体の予め定められた正面方向の方位角を検出する方位検出回路をさらに備え、
上記送信アンテナは、上記正面方向の近傍にビーム方向を有し、
上記受信アンテナは、上記正面方向の近傍にビーム方向を有し、
上記複数の拡散符号は、互いに異なる複数の方位角に関連付けられ、
上記制御回路は、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、上記正面方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号のうちの１つを選択する請求項１〜５のうちの１つに記載のレーダ装置。
【請求項７】
上記レーダ装置は複数のレーダ装置部分を含み、上記複数のレーダ装置部分のそれぞれは、上記送信アンテナ、上記受信アンテナ、上記送信回路、及び上記受信回路を含み、
上記複数のレーダ装置部分は、上記正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有し、
上記制御回路は、各レーダ装置部分について、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、当該レーダ装置部分のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号のうちの１つを選択する請求項６記載のレーダ装置。
【請求項８】
筐体と、
上記筐体の予め決められた正面方向の近傍にビーム方向を有する送信アンテナと、
上記正面方向の近傍にビーム方向を有する受信アンテナと、
レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、
物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、
上記正面方向の方位角を検出する方位検出回路と、
互いに異なる複数の方位角に関連付けられた複数の拡散符号を格納した記憶装置と、
上記複数の拡散符号のうち、上記正面方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する制御回路とを備え、
上記レーダ信号は、上記選択された拡散符号によってスペクトル拡散されており、
上記制御回路は、受信された上記レーダ信号を上記選択された拡散符号によってスペクトル逆拡散するレーダ装置。
【請求項９】
上記レーダ装置は複数のレーダ装置部分を含み、上記複数のレーダ装置部分のそれぞれは、上記送信アンテナ、上記受信アンテナ、上記送信回路、及び上記受信回路を含み、
上記複数のレーダ装置部分は、上記正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有し、
上記制御回路は、各レーダ装置部分について、当該レーダ装置部分のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する請求項８記載のレーダ装置。
【請求項１０】
レーダ装置を備えた乗物であって、
前記レーダ装置は、
上記乗物の進行方向の近傍にビーム方向を有する送信アンテナと、
上記進行方向の近傍にビーム方向を有する受信アンテナと、
レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、
上記乗物の進行方向に位置する物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、
当該レーダ装置に固有の識別符号と複数の拡散符号とを格納した記憶装置と、
上記複数の拡散符号のうちの１つを選択し、上記レーダ信号に基づいて上記物体を検出する制御回路と、
を備え、
上記レーダ信号は、周期的な複数のフレームを含み、
上記各フレームは、第１及び第２の区間を含み、
上記第１の区間は、予め決められた基準信号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第１の拡散信号を含み、
上記第２の区間は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第２の拡散信号を含み、
上記制御回路は、
受信された上記レーダ信号と上記第１の拡散信号との第１の相関値を計算し、受信された上記レーダ信号と上記第２の拡散信号との第２の相関値を計算し、
上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、上記複数の拡散符号のうちの１つを選択する、乗物。
【請求項１１】
レーダ装置を備えた乗物であって、
前記レーダ装置は、
上記乗物の進行方向の近傍にビーム方向を有する送信アンテナと、
上記進行方向の近傍にビーム方向を有する受信アンテナと、
レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、
上記乗物の進行方向に位置する物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、
上記進行方向の方位角を検出する方位検出回路と、
互いに異なる複数の方位角に関連付けられた複数の拡散符号を格納した記憶装置と、
上記複数の拡散符号のうち、上記進行方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択し、上記レーダ信号に基づいて上記物体を検出する制御回路と、
を備え、
上記レーダ信号は、上記選択された拡散符号によってスペクトル拡散されており、
上記制御回路は、上記受信アンテナで受信された上記レーダ信号を上記選択された拡散符号によってスペクトル逆拡散する、乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、送信アンテナ及び受信アンテナを備えたレーダ装置に関する。本開示はまた、そのようなレーダ装置を備えた乗物に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などの乗物であって、当該乗物の周囲の物体を検出するためにレーダ装置を備えたものがある。乗物に設けられたレーダ装置は、レーダ信号を送信して周囲の物体によって反射されたレーダ信号を受信することにより、レーダ装置から当該物体までの距離、レーダ装置に対する当該物体の速度、などを測定する。これらのレーダ方式としては、ＦＭＣＷ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）方式、スペクトル拡散符号（以下、拡散符号という）を用いたパルスレーダ方式、などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３９９８８４号公報
【特許文献２】特開２００８−０２０２２１号公報
【特許文献３】特許第５１８２６４５号公報
【特許文献４】特開２００７−１８７６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の一実施形態は、レーダ信号の干渉を低減できるレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の態様に係るレーダ装置は、送信アンテナと、受信アンテナと、レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、当該レーダ装置に固有の識別符号と複数の拡散符号とを格納した記憶装置と、上記複数の拡散符号のうちの１つを選択する制御回路とを備えている。上記レーダ信号は、周期的な複数のフレームを含む。上記各フレームは、第１及び第２の区間を含む。上記第１の区間は、予め決められた基準信号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第１の拡散信号を含む。上記第２の区間は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第２の拡散信号を含む。上記制御回路は、受信された上記レーダ信号と上記第１の拡散信号との第１の相関値を計算し、受信された上記レーダ信号と上記第２の拡散信号との第２の相関値を計算し、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、上記複数の拡散符号のうちの１つを選択する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、レーダ信号の干渉を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の第１の実施形態に係るレーダ装置を備えた車両１０１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の拡散処理回路１２の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図１の逆拡散処理回路１５の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】図１のＩＤ判定回路１６の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】図４の判定回路４６によって実行される拡散符号選択処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の車両１０１のレーダ装置における各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図７】本開示の第１の実施形態の変形例に係るレーダ装置における各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図８】本開示の第２の実施形態に係るレーダ装置を備えた車両１０１ａの構成を示すブロック図である。
【図９】図８の拡散処理回路１２ａの詳細構成を示すブロック図である。
【図１０】図８の逆拡散処理回路１５ａの詳細構成を示すブロック図である。
【図１１】図８の拡散符号Ａ〜Ｈに対応するビームパターンを示す上面図である。
【図１２】図８の車両１０１ａ及び１０２が対向車として互いに接近するときのビームパターンを示す上面図である。
【図１３】本開示の第２の実施形態の変形例に係るレーダ装置を備えた車両１０１ｂの構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の拡散符号Ａ〜Ｈに対応するビームパターンを示す上面図である。
【図１５】図１３の車両１０１ｂ及び１０２が対向車として互いに接近するときのビームパターンを示す上面図である。
【図１６】本開示の第３の実施形態に係るレーダ装置を備えた車両１０１ｃの構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６の拡散符号１Ａ〜２Ｈに対応するビームパターンを示す上面図である。
【図１８】図１６の車両１０１ｃ及び１０２が対向車として互いに接近するときのビームパターンを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（本開示の基礎となった検知）
同じレーダ装置（例えば、同じチャネルかつ同じ拡散符号のレーダ信号を発生するレーダ装置）を備えた複数の乗物が存在する場合、レーダ信号の干渉が発生する。すなわち、ある乗物において、当該乗物に設けられたレーダ装置から送信して周囲の物体によって反射されたレーダ信号（所望波信号）と、他の乗物（例えば対向車）に設けられたレーダ装置から送信されたレーダ信号（干渉波信号）とを区別することができない。従って、物体の検出性能を劣化させない、すなわち、物体を高精度で検出するためには、レーダ信号の干渉を防止することが望まれる。
【０００９】
車両などの乗物において、当該乗物の周囲の物体を検出するためのレーダ装置として、例えば特許文献１〜４の発明が知られている。
【００１０】
特許文献１は、干渉除去処理装置を用いたスペクトル拡散レーダ車間距離測定システムを開示している。特許文献１の発明によれば、各車両の固有ＰＮ符号を全車両の共通ＰＮ符号で拡散して送信することにより、各車両が他の車両（例えば対向車）の固有ＰＮ符号を取得する。各車両は、他の車両の固有ＰＮ符号及び伝搬路情報に基づいて干渉波のレプリカ信号を作成し、受信信号から干渉波のレプリカ信号をキャンセルすることで、距離検出誤り率を改善する。特許文献１の発明によれば、干渉波のレプリカ信号を精度良く推定し、干渉波を抑圧して、検出精度を高める。
【００１１】
特許文献２は、スペクトラム拡散型レーダ装置及び擬似雑音符号生成器を開示している。Ｍ系列符号は、符号の種類が少なく、レーダ装置毎に異なる符号を付与することが困難であるので、同種のレーダ装置から干渉を受ける可能性が高くなる。また、Ｇｏｌｄ系列符号を用いた場合は、種類は増加するが、自己相関及び相互相関特性がＭ系列符号より劣化するため、レーダ装置の性能が低下するという問題が生じている。特許文献２の発明によれば、レーダ装置毎に異なる位相で擬似雑音符号を出力することにより、種類の少ない符号を夫々のレーダ装置に割り当てた場合であっても、誤認し難く、安全性に優れたレーダ装置を提供する。
【００１２】
特許文献３は、他車との電波干渉を起こしている場合に、干渉波信号を正確に検出して、電波干渉に起因する先行車の検出性能の劣化を適切に回避するレーダ装置を開示している。特許文献３の発明によれば、送信部は、周波数の異なる値を用いて複数の送信信号を生成し、複数の送信信号の合成波を生成し、合成波の送信信号の周波数に基づいてビームの指向性を変化させて送信する。特許文献３の発明によれば、他車のレーダ装置と電波干渉を起こしている場合に、各角度領域に割り当てられた周波数を比較して干渉波信号を適切に検出するので、電波干渉に起因する先行車の検出性能の劣化、認識レベルの低下、などを適切に回避する。
【００１３】
特許文献４は、移動体に搭載され、送信波を送信し、反射波を受信して、物体を検出する車載レーダ装置に関し、他のレーダ装置の送信波との干渉を防止するレーダ装置を開示している。特許文献４の発明は、電磁波を送信し、且つ送信した電磁波に対する反射波を受信するレーダーセンサと、反射波から、移動体以外の物体の位置を検出する制御部とを有する。制御部は、時分割で割り付けられた、レーダーセンサと、レーダーセンサ以外の他のレーダーセンサとの送信期間の内、共通の時刻に関する無線信号を受信する受信部が受信した時刻に関する無線信号に応じて、割り当てられた送信期間に、レーダーセンサから電磁波を送信するように制御する。これにより、干渉を防止することで測定精度を高めることができる。
【００１４】
しかし、特許文献１の発明では、干渉波のレプリカ信号を作成するために複雑な処理が必要になる。特許文献２の発明では、干渉（誤認）の発生時にレーダ信号の位相を変化させるが、特許文献２は、干渉の発生自体を検出する方法を開示していない。特許文献３の発明では、ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）方式及びＦＭＣＷ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）方式のレーダ装置に特化した干渉抑圧方法を使用しているが、特許文献３は、パルスレーダ装置などに適用可能な干渉抑圧方法を開示していない。特許文献４の発明では、時分割及び空間分割を組み合わせて使用しているので、予め複数の車両間で時間同期する必要がある。
【００１５】
従って、レーダ信号の干渉を検出して防止するための、従来とは異なる新規な原理を用いたレーダ装置を提供することが望まれる。そこで、本発明者は、スペクトル拡散符号を用いたパルスレーダ装置に適用可能であり、事前の同期及び複雑な処理を必要とすることなく、レーダ信号の干渉を検出して防止するための新規な原理を用いたレーダ装置を提供すべく、鋭意研究した。
【００１６】
以下、本開示の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、同一又は同様の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。
【００１７】
第１の実施形態．
図１は、本開示の第１の実施形態に係るレーダ装置を備えた車両１０１の構成を示すブロック図である。車両１０１のレーダ装置は、送信アンテナＡＮＴ１、レーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２、無線送信回路１３、無線受信回路１４、受信アンテナＡＮＴ２、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、レジスタ１７−０，１７−１〜１７−Ｎ、及びセレクタ１８を備える。
【００１８】
レーダ信号処理回路１１は、車両１０１のレーダ装置から送受信するレーダ信号に基づいて車両１０１の進行方向（すなわち、車両１０１の正面方向）に位置した物体（例えば他の車両１０２）を検出する。レーダ信号処理回路１１は、レーダ信号の送信開始を指示するトリガ信号を発生して、拡散処理回路１２及びＩＤ判定回路１６に送る。拡散処理回路１２及び無線送信回路１３は、レーダ信号を生成して送信アンテナＡＮＴ１から送信する送信回路である。拡散処理回路１２は、レーダ信号処理回路１１からトリガ信号が入力されたとき、スペクトル拡散されたベースバンド信号（すなわち、拡散信号）を生成する。無線送信回路１３は、ベースバンドの拡散信号の周波数変換及び電力増幅を行って無線周波数のレーダ信号を生成する。
【００１９】
送信アンテナＡＮＴ１及び受信アンテナＡＮＴ２は、車両１０１の筐体（又は車両１０１に設けられたレーダ装置の筐体）に対して固定され、例えば、車両１０１の進行方向の近傍にビーム方向を有する。この明細書において「方向の近傍」とは、その方向と成す角度の絶対値が０度以上４５度未満の方向をいう。また、この明細書において「ビーム方向」とは、ビームに広がりがある場合、ビームの中心軸の方向をいう。送信アンテナＡＮＴ１及び受信アンテナＡＮＴ２それぞれのビーム方向と車両１０１の進行方向との成す角度の絶対値は、０度以上３０度未満であってもよいし、０度以上２０度未満であってもよいし、０度以上１０度未満であってもよい。
【００２０】
無線受信回路１４及び逆拡散処理回路１５は、物体によって反射されたレーダ信号を受信アンテナＡＮＴ２で受信する受信回路である。無線受信回路１４は、受信アンテナＡＮＴ２で受信されたレーダ信号の低雑音増幅及び周波数変換を行ってベースバンドの出力信号を生成する。逆拡散処理回路１５は、無線受信回路１４の出力信号のスペクトル逆拡散処理を行う。レジスタ１７−０は、車両１０１のレーダ装置に固有の識別符号を格納した記憶装置である。レジスタ１７−１〜１７−Ｎは、互いに低相関又は無相関である複数の拡散符号１〜Ｎをそれぞれ格納した記憶装置である。ＩＤ判定回路１６は、セレクタ１８を制御する制御回路である。セレクタ１８は、ＩＤ判定回路１６の制御下で、複数の拡散符号１〜Ｎのうちの１つを選択して拡散処理回路１２及び逆拡散処理回路１５に送る。
【００２１】
拡散処理回路１２及び無線送信回路１３は、レーダ信号処理回路１１からトリガ信号が入力されたとき、第１及び第２の区間をそれぞれ含む周期的な複数のフレームを含むようにレーダ信号を生成する。各フレームの第１の区間は、予め決められた基準信号（例えば、連続したゼロ値を含むゼロ値信号）に選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第１の拡散信号を含む。各フレームの第２の区間は、識別符号に選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第２の拡散信号を含む。
【００２２】
図２は、図１の拡散処理回路１２の詳細構成を示すブロック図である。拡散処理回路１２は、制御回路２１、レジスタ２２〜２４、セレクタ２５、ＸＯＲゲート２６、及びレベル変換回路２７を備える。制御回路２１は、レジスタ２２，２４、及びセレクタ２５を制御する。制御回路２１は、レーダ信号処理回路１１からのトリガ信号が入力されたとき、拡散処理回路１２によるレーダ信号の生成を開始する。レジスタ２２は、セレクタ１８から送られた拡散符号１〜Ｎのうちの１つ（例えば、図２では拡散符号１）を格納し、制御回路２１の制御下で拡散符号の各ビットを時系列的に順次に出力してＸＯＲゲート２６に送る。レジスタ２３は、連続したゼロ値を含むゼロ値信号を発生する信号源であり、ゼロ値信号をセレクタ２５に送る。
【００２３】
レジスタ２４は、レジスタ１７−０から送られた識別符号を格納し、制御回路２１の制御下で識別符号の各ビットを時系列的に順次に出力してセレクタ２５に送る。セレクタ２５は、制御回路２１の制御下で、ゼロ値信号及び識別符号の一方をＸＯＲゲート２６に送る。ＸＯＲゲート２６は、拡散符号及びゼロ値信号のＸＯＲ演算の結果（第１の拡散信号）、又は拡散符号及び識別符号のＸＯＲ演算の結果（第２の拡散信号）を出力する。ＸＯＲゲート２６の出力信号の各ビットは、レベル変換回路２７により、所定振幅値を有する拡散信号へ変換される。レベル変換回路２７から出力されるベースバンドの拡散信号は、無線送信回路１３に送られる。
【００２４】
逆拡散処理回路１５は、受信されたレーダ信号と第１の拡散信号との第１の相関値を計算し、受信されたレーダ信号と第２の拡散信号との第２の相関値を計算する。
【００２５】
図３は、図１の逆拡散処理回路１５の詳細構成を示すブロック図である。逆拡散処理回路１５は、レジスタ３２、ＸＯＲゲート３３，３４、及び相関フィルタ３５，３６を備える。無線受信回路１４のベースバンドの出力信号は、相関フィルタ３５，３６にそれぞれ入力される。レジスタ３２は、連続したゼロ値を含むゼロ値信号を発生する信号源であり、ゼロ値信号をＸＯＲゲート３３に送る。ＸＯＲゲート３３には、セレクタ１８から送られた拡散符号１〜Ｎのうちの１つ（すなわち、図２のレジスタ２２に格納されたものと同じ拡散符号）がさらに入力される。ＸＯＲゲート３４には、セレクタ１８から送られた拡散符号１〜Ｎのうちの１つと、レジスタ１７−０から送られた識別符号とが入力される。
【００２６】
ＸＯＲゲート３３は、拡散符号及びゼロ値信号のＸＯＲ演算の結果（すなわち、第１の拡散信号）を出力し、この出力信号は相関フィルタ３５にフィルタ係数として設定される。ＸＯＲゲート３４は、拡散符号及び識別符号のＸＯＲ演算の結果（すなわち、第２の拡散信号）を出力し、この出力信号は相関フィルタ３６にフィルタ係数として設定される。例えば、拡散符号の長さがＮビットであるとき、相関フィルタ３５及び３６のそれぞれには、Ｎ個のフィルタ係数Ｃ１〜ＣＮが設定される。拡散符号の第ｎビット（１≦ｎ≦Ｎ）が「０」であるときフィルタ係数Ｃｎ＝−１が設定され、「１」であるときフィルタ係数Ｃｎ＝１が設定される。相関フィルタ３５は、受信されたレーダ信号（すなわち、無線受信回路１４の出力信号）と第１の拡散信号との相関値を示す相関信号ＣＯＲＲ１を出力して、レーダ信号処理回路１１及びＩＤ判定回路１６に送る。相関フィルタ３６は、受信されたレーダ信号と第２の拡散信号との相関値を示す相関信号ＣＯＲＲ２を出力して、ＩＤ判定回路１６に送る。
【００２７】
ＩＤ判定回路１６は、レーダ信号の各フレームにおける第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、複数の拡散符号１〜Ｎのうちの１つを選択するようにセレクタ１８を制御する。
【００２８】
図４は、図１のＩＤ判定回路１６の詳細構成を示すブロック図である。ＩＤ判定回路１６は、タイマ４１、ピーク検出器４２，４４、時間ホールド回路４３，４５、及び判定回路４６を備える。タイマ４１は、レーダ信号の送信を開始したとき（すなわち、レーダ信号処理回路１１からトリガ信号が入力されたとき）、タイマ値のカウントを開始する。タイマ４１は、タイマ値を時間ホールド回路４３，４５、及び判定回路４６に送る。ピーク検出器４２は、フレーム毎に相関信号ＣＯＲＲ１のピークの大きさＡ１を検出し、時間ホールド回路４３は、相関信号ＣＯＲＲ１のピークの時間的位置Ｔ１を検出する。相関信号ＣＯＲＲ１のピークは、受信したレーダ信号が第１の拡散信号（すなわちゼロ値信号）を含むことを示す。
【００２９】
ピーク検出器４４は、フレーム毎に相関信号ＣＯＲＲ２のピークの大きさＡ２を検出し、時間ホールド回路４５は、相関信号ＣＯＲＲ２のピークの時間的位置Ｔ２を検出する。相関信号ＣＯＲＲ２のピークは、受信したレーダ信号が第２の拡散信号（すなわち車両１０１のレーダ装置の識別符号）を含むことを示す。各相関信号のピークは、例えば相関信号の電力ピークである。各相関信号が複素信号Ｉ＋ｊＱである場合には、相関信号の電力ピークはＩ２＋Ｑ２によって得られる。判定回路４６は、各フレームにおける第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、図５の拡散符号選択処理を実行する。
【００３０】
図５は、図４の判定回路４６によって実行される拡散符号選択処理を示すフローチャートである。ステップＳ１において、判定回路４６は、拡散符号１〜Ｎのうちの任意の１つ（すなわち、初期拡散符号）を選択する。選択された拡散符号は拡散処理回路１２及び逆拡散処理回路１５に設定され、拡散処理回路１２及び無線送信回路１３は、無線周波数のレーダ信号を生成して送信アンテナＡＮＴ１から送信し、無線受信回路１４及び逆拡散処理回路１５は、物体によって反射されたレーダ信号を受信アンテナＡＮＴ２で受信する。
【００３１】
ステップＳ２において、判定回路４６は、タイマ値が予め決められたしきい値Ｔｍａｘを超えたか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３に進み、ＮＯのときはステップＳ２を繰り返す。しきい値Ｔｍａｘは、レーダ信号を送信してから物体によって反射されたレーダ信号を受信して測定終了するまでの時間を表す。この時間は、レーダ信号の１フレームの長さと、レーダ装置の最大測定距離とによって決まる。例えば、１フレームの長さが１ミリ秒であり、最大測定距離が１０ｍであり（従って、レーダ装置から物体までの往復距離が１０ｍ×２であり）、光速が３．０×１０−８ｍ／ｓである場合、しきい値Ｔｍａｘは次式で得られる。
【００３２】
Ｔｍａｘ
＝１ミリ秒＋１０ｍ×２÷（３．０×１０−８ｍ／ｓ）
＝１．００００６７ミリ秒
【００３３】
ステップＳ３において、判定回路４６は、相関値のピークの時間差ｔ１＝｜Ｔ２−Ｔ１｜を計算し、この時間差ｔ１と、予め測定された基準時間差ｔｒｅｆとの誤差Δｔ１＝ｔ１−ｔｒｅｆを計算する。ここで、基準時間差ｔｒｅｆは、各フレームにおける第１の拡散信号（すなわち、ゼロ値信号に対応する部分）及び第２の拡散信号（すなわち、識別符号に対応する部分）の位置及び時間長から予め決まる。基準時間差ｔｒｅｆに等しい時間差で相関値のピークが検出されることは、受信したレーダ信号中に含まれる識別符号が車両１０１のレーダ装置の識別符号に一致していることを示す。識別符号が一致であれば、受信したレーダ信号は干渉波ではなく、車両１０１のレーダ装置から送信して物体によって反射されたものである。一方、識別符号が不一致していれば、受信したレーダ信号は他のレーダ装置から送信された干渉波である。
【００３４】
ステップＳ４において、判定回路４６は、誤差Δｔ１が予め決められた測定ばらつき範囲ｔδ内にあるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ５に進み、ＮＯのときはステップＳ６に進む。ステップＳ４がＹＥＳである場合、すなわち、相関値のピークの時間差ｔ１が測定ばらつき範囲ｔδ内で基準時間差ｔｒｅｆに一致する場合には、受信したレーダ信号の識別符号が送信したレーダ信号の識別符号に一致していると判断される。ステップＳ４がＮＯである場合、受信したレーダ信号の識別符号は送信したレーダ信号の識別符号ではない。この場合、受信したレーダ信号は、例えば、車両１０１のレーダ装置と同じ拡散符号を用いる他のレーダ装置によって送信された可能性がある。
【００３５】
ステップＳ５において、判定回路４６は、相関値のピークの大きさの比Ａ２／Ａ１が予め決められたしきい値αを超えるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２に戻り、ＮＯのときはステップＳ６に進む。しきい値αは受信信頼度を表す。前述したように、相関信号ＣＯＲＲ１のピークは、受信したレーダ信号が第１の拡散信号（すなわちゼロ値信号）を含むことを示し、相関信号ＣＯＲＲ２のピークは、受信したレーダ信号が第２の拡散信号（すなわち車両１０１のレーダ装置の識別符号）を含むことを示す。従って、車両１０１のレーダ装置と同じ拡散符号を用いる少なくとも１つの他のレーダ装置が存在してレーダ信号を同時に送信する場合、各レーダ装置から送信されたレーダ信号の第１の拡散信号（ゼロ値信号を含む）は互いに区別できず、一方、各レーダ装置から送信されたレーダ信号の第２の拡散信号（各レーダ装置の識別符号を含む）は互いに異なる。
【００３６】
この場合、相関値のピークの大きさＡ１は、各レーダ装置から送信されたレーダ信号の第１の拡散信号に由来する成分の重ね合わせであり、相関値のピークの大きさＡ２は、車両１０１のレーダ装置から送信したレーダ信号の第２の拡散信号のみから得られる。従って、相関値のピークの大きさの比Ａ２／Ａ１が大きいならば、車両１０１のレーダ装置から送信したレーダ信号以外の干渉波が存在せず、小さいならば、干渉波が存在すると判断される。ステップＳ５がＹＥＳである場合、すなわち、相関値のピークの大きさの比Ａ２／Ａ１が受信信頼度αより大きい場合には、受信したレーダ信号が車両１０１のレーダ装置から送信したレーダ信号であることの信頼度が高い、すなわち、「現在使用している拡散符号により干渉は発生していない」と判断される。ステップＳ５がＮＯである場合、受信したレーダ信号が車両１０１のレーダ装置から送信したレーダ信号であることの信頼度が低い、すなわち「現在使用している拡散符号により干渉が発生している」と判断される。
【００３７】
ステップＳ４又はＳ５がＮＯであるとき、干渉が発生しない他の拡散符号を選択してレーダ信号を送受信するために、ステップＳ６において、判定回路４６は、拡散符号１〜Ｎのうちの他の拡散符号を選択し、ステップＳ２に戻る。
【００３８】
以上説明したように、判定回路４６は、レーダ信号の各フレームにおいて、予め決められた基準時間差ｔｒｅｆに対する第１及び第２の相関値のピークの時間差ｔ１の誤差Δｔ１が予め決められた測定ばらつき範囲ｔδ内にあるとき、かつ、第１の相関値のピークの大きさに対する第２の相関値のピークの大きさの比Ａ２／Ａ１が予め決められたしきい値αを超えるとき、現在使用している拡散符号により干渉は発生していないと判断し、現在選択している拡散符号を変更しないようにセレクタ１８を制御する。判定回路４６は、レーダ信号の各フレームにおいて、基準時間差ｔｒｅｆに対する第１及び第２の相関値のピークの時間差ｔ１の誤差Δｔ１が予め決められた測定ばらつき範囲ｔδ内にないとき、又は、第１の相関値のピークの大きさに対する第２の相関値のピークの大きさの比Ａ２／Ａ１がしきい値α以下であるとき、現在使用している拡散符号により干渉が発生していると判断し、現在選択している拡散符号とは異なる拡散符号を選択するようにセレクタ１８を制御する。
【００３９】
干渉が発生しない拡散符号を用いてレーダ信号を発生しているとき、レーダ信号処理回路１１は、逆拡散処理回路１５から送られた相関信号ＣＯＲＲ１に基づいて、車両１０１の進行方向（正面方向）に位置した物体（例えば他の車両１０２）を検出する。干渉が発生しない拡散符号を用いてレーダ信号を発生することにより、レーダ信号処理回路１１は、車両１０１の進行方向に位置した物体を確実に検出することができる。また、現在使用している拡散符号により干渉が発生している場合には、レーダ信号処理回路１１は、車両１０１の進行方向に位置した物体の検出を中止してもよい。このため、判定回路４６は、ステップＳ６において、相関信号ＣＯＲＲ１を使用した物体の検出を中止するようにレーダ信号処理回路１１に指示してもよい。
【００４０】
図６は、図１の車両１０１のレーダ装置における各部の信号を示すタイミングチャートである。レーダ信号の各フレームの第１の区間（例えば前半区間）において、第１の拡散信号は、ゼロ値信号に選択された拡散符号（例えば、図６では拡散符号１）の全体を乗算することで、すなわち、拡散符号及びゼロ値信号のＸＯＲ演算を行うことで生成される。レーダ信号の各フレームの第２の区間（例えば後半区間）において、第２の拡散信号は、識別符号に選択された拡散符号の全体を乗算することで、すなわち、拡散符号及び識別符号のＸＯＲ演算を行うことで生成される。
【００４１】
拡散処理回路１２及び逆拡散処理回路１５は、第１の拡散信号及び第２の拡散信号を内部で生成する。拡散処理回路１２は、第１の拡散信号及び第２の拡散信号を無線送信回路１３に送る。逆拡散処理回路１５は、第１の拡散信号及び第２の拡散信号を相関フィルタ３５及び３６にそれぞれフィルタ係数として設定する（相関フィルタ３５及び３６のフィルタ係数設定信号）。逆拡散処理回路１５は、受信されたレーダ信号と相関フィルタ３５のフィルタ係数設定信号との相関値を示す相関信号ＣＯＲＲ１を出力し、受信されたレーダ信号と相関フィルタ３６のフィルタ係数設定信号との相関値を示す相関信号ＣＯＲＲ２を出力する。
【００４２】
レーダ信号の各フレームの第２の区間において、識別符号が拡散符号よりも短い場合、拡散処理回路１２及び逆拡散処理回路１５は、識別符号の末尾を例えばゼロ値で埋めて第２の拡散信号を生成する。レーダ信号の各フレームの第２の区間において、識別符号が拡散符号よりも長い場合、拡散処理回路１２及び逆拡散処理回路１５は、識別符号に繰り返された２つ以上の拡散符号を乗算することで第２の拡散信号を生成する。
【００４３】
図７は、本開示の第１の実施形態の変形例に係るレーダ装置における各部の信号を示すタイミングチャートである。レーダ信号の各フレームは、選択された拡散符号（例えば、図７では拡散符号１ａ）の全体に等しい長さを有してもよい。この場合、選択された拡散符号は、各フレームの第１の区間（例えば前半区間）に対応する第１の部分と、各フレームの第２の区間（例えば後半区間）に対応する第２の部分とを含む。各フレームの第１の区間において、第１の拡散信号は、ゼロ値信号に選択された拡散符号の第１の部分を乗算して生成することで、すなわち、拡散符号の第１の部分及びゼロ値信号のＸＯＲ演算を行うことで生成される。各フレームの第２の区間において、第２の拡散信号は、識別符号に選択された拡散符号の第２の部分を乗算することで、すなわち、拡散符号の第２の部分及び識別符号のＸＯＲ演算を行うことで生成される。
【００４４】
図７では、レーダ信号の各フレームの第１及び第２の区間を等しい長さで示したが、各フレームの第１及び第２の区間の長さは互いに異なっていてもよい。図６及び図７のタイミングチャートでは、フレームを連続的に送信した場合を表しているが、レーダ装置の最大測定距離を考慮し、最大測定距離の２倍の伝搬時間の分だけフレーム間に時間間隔を設けて送信してもよい。こうすることで、車両１０１のレーダ装置自体から送信するレーダ信号のフレーム間で生じる干渉を防ぐことができる。レーダ装置は、車両１０１に限らず、他の乗物に設けられてもよい。送信アンテナＡＮＴ１及び受信アンテナＡＮＴ２は、無指向性であってもよい。レーダ信号の各フレームの第１の区間において拡散符号と乗算される基準信号は、ゼロ値信号に限らず、各フレームの第１の区間にわたって一定値「１」を有する信号であってもよく、「０」及び「１」のパターンを含む他の信号であってもよい。
【００４５】
本実施形態によれば、スペクトル拡散符号を用いたパルスレーダ装置に適用可能であり、事前の同期及び複雑な処理を必要とすることなく、レーダ信号の干渉を検出して防止するための新規な原理を用いたレーダ装置を提供することができる。
【００４６】
第２の実施形態．
図８は、本開示の第２の実施形態に係るレーダ装置を備えた車両１０１ａの構成を示すブロック図である。車両１０１ａのレーダ装置は、送信アンテナＡＮＴ１、受信アンテナＡＮＴ２、レーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２ａ、無線送信回路１３、無線受信回路１４、逆拡散処理回路１５ａ、レジスタ１７−Ａ〜１７−Ｈ、セレクタ１８、及び方位検出回路１９を備える。
【００４７】
レーダ信号処理回路１１は、送受信したレーダ信号に基づいて車両１０１ａの進行方向（すなわち正面方向）に位置した物体（例えば他の車両１０２）を検出する。方位検出回路１９は、例えばＧＰＳなどのセンサであり、車両１０１ａの筐体（又は車両１０１ａに設けられたレーダ装置の筐体）の正面方向の方位角を検出する。拡散処理回路１２ａ及び無線送信回路１３は、レーダ信号を生成して送信アンテナＡＮＴ１から送信する送信回路である。送信アンテナＡＮＴ１及び受信アンテナＡＮＴ２は、車両１０１ａ又はレーダ装置の筐体に対して固定され、例えば、車両１０１ａの進行方向の近傍にビーム方向を有する。無線受信回路１４及び逆拡散処理回路１５ａは、物体によって反射されたレーダ信号を受信アンテナＡＮＴ２で受信する受信回路である。レジスタ１７−Ａ〜１７−Ｈは、互いに低相関又は無相関である複数の拡散符号であって、互いに異なる複数の方位角に関連付けられた複数の拡散符号Ａ〜Ｈをそれぞれ格納した記憶装置である。セレクタ１８は、方位検出回路１９の制御下で、複数の拡散符号Ａ〜Ｈのうちの１つを選択して拡散処理回路１２ａ及び逆拡散処理回路１５ａに送る。
【００４８】
図９は、図８の拡散処理回路１２ａの詳細構成を示すブロック図である。拡散処理回路１２ａは、制御回路２１ａ、レジスタ２２、及びレベル変換回路２７を備える。制御回路２１ａはレジスタ２２を制御する。制御回路２１ａは、レーダ信号処理回路１１からのトリガ信号が入力されたとき、拡散処理回路１２ａによるレーダ信号の生成を開始する。レジスタ２２は、セレクタ１８から送られた拡散符号Ａ〜Ｈのうちの１つ（例えば、図９では拡散符号Ａ）を格納し、制御回路２１ａの制御下で拡散符号の各ビットを時系列的に順次に出力してレベル変換回路２７に送る。図９のレベル変換回路２７は、図２の対応する構成要素と同様である。
【００４９】
図１０は、図８の逆拡散処理回路１５ａの詳細構成を示すブロック図である。逆拡散処理回路１５ａは、相関フィルタ３５を備える。無線受信回路１４のベースバンドの出力信号は、相関フィルタ３５に入力される。相関フィルタ３５には、セレクタ１８から送られた拡散符号Ａ〜Ｈのうちの１つ（例えば、図９のレジスタ２２に格納されたものと同じ拡散符号）がさらにフィルタ係数として設定される。相関フィルタ３５は、受信されたレーダ信号（すなわち、無線受信回路１４の出力信号）と拡散符号との相関値を示す相関信号ＣＯＲＲを出力して、レーダ信号処理回路１１に送る。
【００５０】
拡散処理回路１２ａは、レーダ信号処理回路１１からトリガ信号が入力されたとき、スペクトル拡散されたベースバンド信号（すなわち拡散信号）を生成し、無線送信回路１３は、ベースバンドの拡散信号の周波数変換及び電力増幅を行って無線周波数のレーダ信号を生成する。すなわち、拡散処理回路１２ａ及び無線送信回路１３は、選択された拡散符号によってスペクトル拡散されたレーダ信号を生成して送信アンテナＡＮＴ１から無線周波数のレーダ信号として送信する。無線受信回路１４は、受信アンテナＡＮＴ２で受信されたレーダ信号の低雑音増幅及び周波数変換を行ってベースバンドの出力信号を生成し、逆拡散処理回路１５ａは、無線受信回路１４の出力信号のスペクトル逆拡散処理を行う。すなわち、無線受信回路１４及び逆拡散処理回路１５ａは、受信アンテナＡＮＴ２で受信された無線周波数のレーダ信号を選択された拡散符号によってスペクトル逆拡散処理する。
【００５１】
図１１は、図８の拡散符号Ａ〜Ｈに対応するビームパターンを示す上面図である。複数の拡散符号Ａ〜Ｈは、互いに低相関又は無相関であり、互いに異なる複数の方位角に関連付けられている。セレクタ１８は、方位検出回路１９の制御下で、車両１０１ａ又はレーダ装置の筐体の正面方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する。例えば、車両１０１ａが北向きに進行しているとき、セレクタ１８は拡散符号Ａを選択し、車両１０１ａが南向きに進行しているとき、セレクタ１８は拡散符号Ｅを選択する。
【００５２】
図１２は、図８の車両１０１ａ及び１０２が対向車として互いに接近するときのビームパターンを示す上面図である。図１２において、車両１０１ａが北向きに進行しているので、車両１０１ａのレーダ装置は、拡散符号Ａによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。車両１０２が南向きに進行しているので、車両１０２のレーダ装置は、拡散符号Ｅによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。複数の拡散符号が互いに低相関又は無相関であるので、車両１０１ａ及び１０２の各レーダ装置は、互いのレーダ装置からのレーダ信号によって干渉を受けることがなく、周囲の物体を高精度で検出することが可能となる。
【００５３】
図１３は、本開示の第２の実施形態の変形例に係るレーダ装置を備えた車両１０１ｂの構成を示すブロック図である。レーダ装置は、レーダ装置の筐体の正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有する複数のレーダ信号を同時に送信してもよい。車両１０１ｂのレーダ装置は２つのレーダ装置部分を含み、一方のレーダ装置部分は、送信アンテナＡＮＴ１−１、受信アンテナＡＮＴ２−１、拡散処理回路１２−１、無線送信回路１３−１、無線受信回路１４−１、逆拡散処理回路１５−１、及びセレクタ１８−１を含み、他方のレーダ装置部分は、送信アンテナＡＮＴ１−２、受信アンテナＡＮＴ２−２、拡散処理回路１２−２、無線送信回路１３−２、無線受信回路１４−２、逆拡散処理回路１５−２、及びセレクタ１８−２を含む。各レーダ装置部分の送信アンテナ、受信アンテナ、拡散処理回路、無線送信回路、無線受信回路、逆拡散処理回路、及びセレクタは、図８の対応する構成要素と同様である。２つのレーダ装置部分は、筐体の正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有する。各レーダ装置部分のセレクタ１８−１，１８−２は、当該レーダ装置部分のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号をそれぞれ選択する。車両１０１ｂのレーダ装置は、レーダ信号処理回路１１ｂ、レジスタ１７−Ａ〜１７−Ｈ、及び方位検出回路１９をさらに備え、これらの構成要素は図８の対応する構成要素と同様である。
【００５４】
図１４は、図１３の拡散符号Ａ〜Ｈに対応するビームパターンを示す上面図である。複数の拡散符号Ａ〜Ｈは、互いに低相関又は無相関であり、互いに異なる複数の方位角に関連付けられている。セレクタ１８−１は、送信アンテナＡＮＴ１−１及び受信アンテナＡＮＴ２−１のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択し、セレクタ１８−２は、送信アンテナＡＮＴ１−２及び受信アンテナＡＮＴ２−２のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する。例えば、車両１０１ｂが北向きに進行しているとき、送信アンテナＡＮＴ１−１及び受信アンテナＡＮＴ２−１は北北東にビーム方向を有し、送信アンテナＡＮＴ１−２及び受信アンテナＡＮＴ２−２は北北西にビーム方向を有し、セレクタ１８−１は拡散符号Ａを選択し、セレクタ１８−２は拡散符号Ｈを選択する。同様に、例えば、車両１０１ｂが南向きに進行しているとき、送信アンテナＡＮＴ１−１及び受信アンテナＡＮＴ２−１は南南西にビーム方向を有し、送信アンテナＡＮＴ１−２及び受信アンテナＡＮＴ２−２は南南東にビーム方向を有し、セレクタ１８−１は拡散符号Ｅを選択し、セレクタ１８−２は拡散符号Ｄを選択する。
【００５５】
図１５は、図１３の車両１０１ｂ及び１０２が対向車として互いに接近するときのビームパターンを示す上面図である。図１５において、車両１０１ｂが北向きに進行しているので、車両１０１ｂのレーダ装置は、拡散符号Ａによってスペクトル拡散されたレーダ信号及び拡散符号Ｈによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。車両１０２が南向きに進行しているので、車両１０２のレーダ装置は、拡散符号Ｄによってスペクトル拡散されたレーダ信号及び拡散符号Ｅによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。対向する車両のレーダ信号の拡散符号が互いに低相関又は無相関であるので、車両１０１ｂ及び１０２の各レーダ装置は、互いのレーダ装置からのレーダ信号によって干渉を受けることがなく、周囲の物体を高精度で検出することが可能となる。
【００５６】
レーダ装置は３つ以上のレーダ装置部分を含んでもよい。複数のレーダ装置部分のそれぞれは、車両１０１ｂのレーダ装置と同様に、送信アンテナ、受信アンテナ、拡散処理回路、無線送信回路、無線受信回路、逆拡散処理回路、及びセレクタを含む。本実施形態によれば、スペクトル拡散符号を用いたパルスレーダ装置に適用可能であり、事前の同期及び複雑な処理を必要とすることなく、レーダ信号の干渉を検出して防止するための新規な原理を用いたレーダ装置を提供することができる。
【００５７】
第３の実施形態．
図１６は、本開示の第３の実施形態に係るレーダ装置を備えた車両１０１ｃの構成を示すブロック図である。第１及び第２の実施形態を組み合わせてもよい。図１６は、図１のレーダ装置及び図８のレーダ装置の組み合わせたレーダ装置の構成を示す。車両１０１ｃのレーダ装置は、レーダ信号処理回路１１、送信アンテナＡＮＴ１、受信アンテナＡＮＴ２、拡散処理回路１２、無線送信回路１３、無線受信回路１４、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、レジスタ１７−０、１７−１Ａ〜１７−２Ｈ、セレクタ１８ｃ、及び方位検出回路１９を備える。図１６のレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２、無線送信回路１３、無線受信回路１４、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、及びレジスタ１７−０は、図１の対応する構成要素と同様である。図１６の送信アンテナＡＮＴ１、受信アンテナＡＮＴ２、方位検出回路１９は、図８の対応する構成要素と同様である。
【００５８】
レジスタ１７−１Ａ〜１７−２Ｈは、互いに低相関又は無相関である複数の拡散符号であって、互いに異なる複数の方位角に関連付けられた複数の拡散符号１Ａ〜２Ｈを格納する記憶装置である。複数の方位角のそれぞれに複数の拡散符号が関連付けられ、図１６の例では、各方位角に２つずつの拡散符号が関連付けられている。方位検出回路１９は、車両１０１ｃ又はレーダ装置の筐体の正面方向の近傍の方位角に関連付けられた複数の拡散符号を選択するようにセレクタ１８ｃを制御し、ＩＤ判定回路１６は、レーダ信号の各フレームにおける第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、方位検出回路１９により選択された複数の拡散符号のうちの１つを選択するようにセレクタ１８ｃを制御する。セレクタ１８ｃは、ＩＤ判定回路１６及び方位検出回路１９の制御下で、複数の拡散符号１Ａ〜２Ｈのうちの１つを選択して拡散処理回路１２及び逆拡散処理回路１５に送る。
【００５９】
図１７は、図１６の拡散符号１Ａ〜２Ｈに対応するビームパターンを示す上面図である。複数の拡散符号１Ａ〜２Ｈは、互いに低相関又は無相関であり、互いに異なる複数の方位角に関連付けられ、各方位角に２つずつの拡散符号が関連付けられている。例えば、北に拡散符号１Ａ及び２Ａが関連付けられ、南に拡散符号１Ｅ及び２Ｅが関連付けられている。セレクタ１８ｃは、方位検出回路１９の制御下で、車両１０１ｃ又はレーダ装置の筐体の正面方向の方位角に基づいて、車両１０１ｃ又はレーダ装置の筐体の正面方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する。例えば、車両１０１ｃが北向きに進行しているとき、セレクタ１８ｃは拡散符号１Ａ及び２Ａを選択し、車両１０１ｃが南向きに進行しているとき、セレクタ１８ｃは拡散符号１Ｅ及び２Ｅを選択する。セレクタ１８ｃは、さらに、ＩＤ判定回路１６の制御下で、レーダ信号の各フレームにおける第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、車両１０１ｃ又はレーダ装置の筐体の正面方向の近傍の方位角に関連付けられた複数の拡散符号のうちの１つを選択する。
【００６０】
図１８は、図１６の車両１０１ｃ及び１０２が対向車として互いに接近するときのビームパターンを示す上面図である。図１８において、車両１０２が南向きに進行しているので、車両１０２のレーダ装置は、拡散符号１Ｅによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。車両１０３が北向きに進行しているので、車両１０３のレーダ装置は、拡散符号２Ａによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。車両１０１ｃが北向きに進行しているので、車両１０１ｃのレーダ装置は、拡散符号１Ａ又は２Ａによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信することができる。ただし、車両１０１ｃのレーダ装置は、車両１０３のレーダ装置によって送信されたレーダ信号（拡散符号２Ａ）を受信したとき、干渉を防止するために拡散符号２Ａを使用せず、拡散符号２Ａに対して低相関又は無相関である拡散符号１ＡをＩＤ判定回路１６の制御下で選択し、この拡散符号１Ａによってスペクトル拡散されたレーダ信号を送信する。これにより、車両１０１ｃ、１０２、及び１０３の各レーダ装置は、複数の拡散符号が互いに低相関又は無相関であるので、互いのレーダ装置からのレーダ信号によって干渉を受けることがなく、周囲の物体を高精度で検出することが可能となる。
【００６１】
図１６のレーダ装置は、図１のレーダ装置及び図８のレーダ装置の組み合わせであったが、図１のレーダ装置及び図１３のレーダ装置を組み合わせてもよい。この場合、レーダ装置は複数のレーダ装置部分を含み、複数のレーダ装置部分のそれぞれは、送信アンテナ、受信アンテナ、拡散処理回路、無線送信回路、無線受信回路、逆拡散処理回路、セレクタ、及びＩＤ判定回路（制御回路）を含む。複数のレーダ装置部分は、車両又はレーダ装置の筐体の正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有する。各レーダ装置部分のセレクタは、当該レーダ装置部分のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する。
【００６２】
図１６の例では、各方位角に２つずつの拡散符号が関連付けられているが、各方位角に３つ以上の拡散符号が関連付けられてもよい。
【００６３】
図１６の例では、車両１０１ｃのレーダ装置は、１つのセレクタ１８ｃを備えているが、これに代えて、方位検出回路１９の制御下で動作する第１のセレクタと、ＩＤ判定回路１６の制御下で動作する第２のセレクタとを備えてもよい。この場合、第１のセレクタは、方位検出回路１９の制御下で、車両１０１ｃ又はレーダ装置の筐体の正面方向の近傍の方位角に関連付けられた複数の拡散符号を選択し、第２のセレクタは、ＩＤ判定回路１６の制御下で、第１のセレクタにより選択された複数の拡散符号のうち、干渉が発生しない１つの拡散符号を選択する。
【００６４】
本実施形態によれば、スペクトル拡散符号を用いたパルスレーダ装置に適用可能であり、事前の同期及び複雑な処理を必要とすることなく、レーダ信号の干渉を検出して防止するための新規な原理を用いたレーダ装置を提供することができる。
【００６５】
本開示の第１の態様に係るレーダ装置は、
送信アンテナと、
受信アンテナと、
レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、
物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、
当該レーダ装置に固有の識別符号と複数の拡散符号とを格納した記憶装置と、
上記複数の拡散符号のうちの１つを選択する制御回路とを備え、
上記レーダ信号は、周期的な複数のフレームを含み、
上記各フレームは、第１及び第２の区間を含み、
上記第１の区間は、予め決められた基準信号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第１の拡散信号を含み、
上記第２の区間は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の少なくとも一部を乗算した第２の拡散信号を含み、
上記制御回路は、受信された上記レーダ信号と上記第１の拡散信号との第１の相関値を計算し、受信された上記レーダ信号と上記第２の拡散信号との第２の相関値を計算し、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、上記複数の拡散符号のうちの１つを選択する。
【００６６】
本開示の第２の態様に係るレーダ装置は、第１の態様に係るレーダ装置において、
上記制御回路は、上記各フレームにおいて、
予め決められた基準時間差に対する上記第１及び第２の相関値のピークの時間差の誤差が予め決められた範囲内にあるとき、かつ、上記第１の相関値のピークの大きさに対する上記第２の相関値のピークの大きさの比が予め決められたしきい値を超えるとき、現在選択している拡散符号を変更せず、
上記基準時間差に対する上記第１及び第２の相関値のピークの時間差の誤差が予め決められた範囲内にないとき、又は、上記第１の相関値のピークの大きさに対する上記第２の相関値のピークの大きさの比が上記しきい値以下であるとき、現在選択している拡散符号とは異なる拡散符号を選択する。
【００６７】
本開示の第３の態様に係るレーダ装置は、第１又は第２の態様に係るレーダ装置において、
上記第１の拡散信号は、上記基準信号に上記選択された拡散符号の全体を乗算して生成され、
上記第２の拡散信号は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の全体を乗算して生成される。
【００６８】
本開示の第４の態様に係るレーダ装置は、第１又は第２の態様に係るレーダ装置において、
上記各フレームは、上記選択された拡散符号の全体に等しい長さを有し、
上記選択された拡散符号は、上記各フレームの上記第１の区間に対応する第１の部分と、上記各フレームの上記第２の区間に対応する第２の部分とを含み、
上記第１の拡散信号は、上記基準信号に上記選択された拡散符号の第１の部分を乗算して生成され、
上記第２の拡散信号は、上記識別符号に上記選択された拡散符号の第２の部分を乗算して生成される。
【００６９】
本開示の第５の態様に係るレーダ装置は、第１〜第４のうちの１つの態様に係るレーダ装置において、
上記基準信号は上記各フレームの上記第１の区間にわたって一定値を有する。
【００７０】
本開示の第６の態様に係るレーダ装置は、第１〜第５のうちの１つの態様に係るレーダ装置において、
上記レーダ装置は、筐体と、上記筐体の予め定められた正面方向の方位角を検出する方位検出回路をさらに備え、
上記送信アンテナは、上記正面方向の近傍にビーム方向を有し、
上記受信アンテナは、上記正面方向の近傍にビーム方向を有し、
上記複数の拡散符号は、互いに異なる複数の方位角に関連付けられ、  上記制御回路は、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、上記正面方向の近傍の方位角に関連付けられた複数の拡散符号のうちの１つを選択する。
【００７１】
本開示の第７の態様に係るレーダ装置は、第６の態様に係るレーダ装置において、複数のレーダ装置部分を含み、上記複数のレーダ装置部分のそれぞれは、上記送信アンテナ、上記受信アンテナ、上記送信回路、及び上記受信回路を含み、
上記複数のレーダ装置部分は、上記正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有し、
上記制御回路は、各レーダ装置部分について、上記各フレームにおける上記第１及び第２の相関値のピークの時間的位置及び大きさに基づいて、当該レーダ装置部分のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号のうちの１つを選択する。
【００７２】
本開示の第８の態様に係るレーダ装置は、
筐体と、
上記筐体の予め決められた正面方向の近傍にビーム方向を有する送信アンテナと、
上記正面方向の近傍にビーム方向を有する受信アンテナと、
レーダ信号を生成して上記送信アンテナから送信する送信回路と、
物体によって反射された上記レーダ信号を上記受信アンテナで受信する受信回路と、
上記正面方向の方位角を検出する方位検出回路と、
互いに異なる複数の方位角に関連付けられた複数の拡散符号を格納した記憶装置と、
上記複数の拡散符号のうち、上記正面方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する制御回路とを備え、
上記レーダ信号は、上記選択された拡散符号によってスペクトル拡散されており、
上記制御回路は、上記受信アンテナで受信された上記レーダ信号を上記選択された拡散符号によってスペクトル逆拡散する。
【００７３】
本開示の第９の態様に係るレーダ装置は、第８の態様に係るレーダ装置において、
上記レーダ装置は複数のレーダ装置部分を含み、上記複数のレーダ装置部分のそれぞれは、上記送信アンテナ、上記受信アンテナ、上記送信回路、及び上記受信回路を含み、
上記複数のレーダ装置部分は、上記正面方向の近傍において互いに異なるビーム方向を有し、
上記制御回路は、各レーダ装置部分について、当該レーダ装置部分のビーム方向の近傍の方位角に関連付けられた拡散符号を選択する。
【００７４】
本開示の第１０の態様に係る乗物は、第１〜第９のうちの１つの態様に係るレーダ装置を備えた乗物であって、
上記送信アンテナ及び上記受信アンテナは、上記乗物の進行方向の近傍にビーム方向を有し、
上記レーダ装置は、上記レーダ信号に基づいて上記乗物の進行方向に位置した物体を検出するレーダ信号処理回路をさらに備える。
【００７５】
上述したレジスタ１７−０から１７−Ｎ、１７−Ａ〜１７−Ｈ、１７−１Ａ〜１７−１Ｈ、及び１７−２Ａ〜１７−２Ｈの全部又は一部に代えて、1つのメモリを用いてもよい。
【００７６】
図１に示したレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、及びセレクタ１８の全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む一つ又は複数の電子回路によって実現されてもよい。図８に示したレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２ａ、逆拡散処理回路１５ａ、及びセレクタ１８の全部又は一部も、半導体装置、ＩＣ、又はＬＳＩを含む一つ又は複数の電子回路によって実現されてもよい。図１３に示したレーダ信号処理回路１１ｂ、拡散処理回路１２−１、１２−２、逆拡散処理回路１５−１、１５−２、及びセレクタ１８−１、１８−２の全部又は一部も、半導体装置、ＩＣ、又はＬＳＩを含む一つ又は複数の電子回路によって実現されてもよい。図１６に示したレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、及びセレクタ１８ｃの全部又は一部も、半導体装置、ＩＣ、又はＬＳＩを含む一つ又は複数の電子回路によって実現されてもよい。
【００７７】
ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩやＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（ｖｅｒｙ  ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、若しくはＵＬＳＩ（ｕｌｔｒａ  ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるものであってもよい。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅも同じ目的で使うことができる。
【００７８】
さらに、図１に示したレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、及びセレクタ１８の全部又は一部の機能又は処理は、ソフトウエアによって実行することが可能である。図８に示したレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２ａ、逆拡散処理回路１５ａ、及びセレクタ１８の全部又は一部の機能又は処理も、ソフトウエアによって実行することが可能である。図１３に示したレーダ信号処理回路１１ｂ、拡散処理回路１２−１、１２−２、逆拡散処理回路１５−１、１５−２、及びセレクタ１８−１、１８−２の全部又は一部の機能又は処理も、ソフトウエアによって実行することが可能である。図１６に示したレーダ信号処理回路１１、拡散処理回路１２、逆拡散処理回路１５、ＩＤ判定回路１６、及びセレクタ１８ｃの全部又は一部の機能又は処理も、ソフトウエアによって実行することが可能である。
【００７９】
これらの場合、ソフトウエアは一つ又は複数のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブ、などの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって実行された場合に、ソフトウエアは、ソフトウエア内の特定の機能を、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）と周辺のデバイスに実行させる。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は複数の非一時的記録媒体、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインターフェース、を備えていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本開示によれば、例えば、車両などの乗物において、当該乗物の周囲の物体を検出するためのレーダ装置を提供することができる。本開示はまた、そのようなレーダ装置を備えた乗物を提供することができる。
【符号の説明】
【００８１】
ＡＮＴ１，ＡＮＴ１−１，ＡＮＴ１−２…送信アンテナ、
ＡＮＴ２，ＡＮＴ２−１，ＡＮＴ２−２…受信アンテナ、
１１，１１ｂ…レーダ信号処理回路、
１２，１２ａ，１２−１，１２−２…拡散処理回路、
１３，１３−１，１３−２…無線送信回路、
１４，１４−１，１４−２…無線受信回路、
１５，１５ａ，１５−１，１５−２…逆拡散処理回路、
１６…ＩＤ判定回路、
１７−０，１７−１〜１７−Ｎ，１７−Ａ〜１７−Ｈ，１７−１Ａ〜１７−２Ｈ…レジスタ、
１８，１８−１，１８−２，１８ｃ…セレクタ、
１９…方位検出回路、
２１，２１ａ…制御回路、
２２〜２４…レジスタ、
２５…セレクタ、
２６…ＸＯＲゲート、
２７…レベル変換回路、
３２…レジスタ、
３３，３４…ＸＯＲゲート、
３５，３６…相関フィルタ、
４１…タイマ、
４２，４４…ピーク検出器、
４３，４５…時間ホールド回路、
４６…判定回路、
１０１，１０１ａ〜１０１ｃ，１０２，１０３…車両。
【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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