(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の送信アンテナから第１のビームが放射され、アジマス方向の設置位置が前記第１の送信アンテナと異なる第２の送信アンテナから、放射方向のエレベーション角度が前記第１のビームと異なる第２のビームが放射されたのち、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間に配置されている複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第１のビームが目標に反射された第１の反射波と、前記第２のビームが前記目標に反射された第２の反射波とを含む受信信号が出力されると、
前記複数の受信アンテナのうち、１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第１の反射波を含み、前記第２の反射波を含まない信号を第１の復調信号として抽出し、前記第２の反射波を含み、前記第１の反射波を含まない信号を第２の復調信号として抽出する信号抽出部と、
前記第１の復調信号と前記第２の復調信号との和信号と、前記第１の復調信号と前記第２の復調信号との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、前記目標の仰角を算出する仰角算出部と、
前記複数の受信アンテナから出力された受信信号を用いて、前記目標の方位角を算出する方位角算出部と
を備えた測角装置。
【請求項２】
前記第１のビームを放射する第１の送信アンテナと、
アジマス方向の設置位置が前記第１の送信アンテナと異なり、前記第２のビームを放射する第２の送信アンテナと、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間に配置されており、前記第１の反射波及び前記第２の反射波のそれぞれを受信し、前記第１の反射波と前記第２の反射波とを含む受信信号を前記信号抽出部に出力する複数の受信アンテナと
を備えたことを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項３】
前記第１の送信アンテナから第１の符号が付与されている第１のビームが放射され、前記第２の送信アンテナから、前記第１の符号と異なる第２の符号が付与されている第２のビームが放射され、
前記信号抽出部は、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第１の符号を用いて、前記第１の復調信号を抽出し、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第２の符号を用いて、前記第２の復調信号を抽出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項４】
前記第１のビームと前記第２のビームとが時分割で放射されており、
前記信号抽出部は、前記第１の送信アンテナから第１のビームが放射されたとき、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号を前記第１の復調信号として前記仰角算出部に出力し、前記第２の送信アンテナから第２のビームが放射されたとき、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号を前記第２の復調信号として前記仰角算出部に出力することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項５】
前記第１の送信アンテナから放射される第１のビームの周波数が第１の周波数であり、前記第２の送信アンテナから放射される第２のビームの周波数が、前記第１の周波数と異なる第２の周波数であり、
前記信号抽出部は、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第１の周波数の信号を前記第１の復調信号として抽出し、前記第２の周波数の信号を前記第２の復調信号として抽出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項６】
前記信号抽出部は、前記第１及び第２の復調信号の抽出元の受信信号を出力している受信アンテナと前記第１の送信アンテナとの間のアジマス方向の距離と、前記抽出元の受信信号を出力している受信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間のアジマス方向の距離とに基づいて、前記第１の復調信号の位相及び前記第２の復調信号の位相のそれぞれを補償し、位相を補償した第１の復調信号及び位相を補償した第２の復調信号のそれぞれを前記仰角算出部に出力することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項７】
エレベーション方向に２つのアンテナ開口を有する第１の送信アンテナと、
アジマス方向の設置位置が前記第１の送信アンテナと異なり、エレベーション方向に２つのアンテナ開口を有する第２の送信アンテナと、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間に配置されている複数の受信アンテナとを備え、
前記第１の送信アンテナが有する２つのアンテナ開口のうち、先端側のアンテナ開口が第１のアンテナ開口、基端側のアンテナ開口が第２のアンテナ開口であり、
前記第２の送信アンテナが有する２つのアンテナ開口のうち、先端側のアンテナ開口が第３のアンテナ開口、基端側のアンテナ開口が第４のアンテナ開口であり、
前記第１のアンテナ開口のエレベーション方向の位置と、前記第４のアンテナ開口のエレベーション方向の位置とが異なり、
前記第２のアンテナ開口のエレベーション方向の位置と、前記第３のアンテナ開口のエレベーション方向の位置とが異なり、
前記第１の送信アンテナから前記第１のビームが放射されて、前記第２の送信アンテナから前記第２のビームが放射される代わりに、
前記第１のアンテナ開口から第３のビームが放射されて、前記第４のアンテナ開口から、放射方向のエレベーション角度が前記第３のビームと同一の第４のビームが放射され、又は、前記第２のアンテナ開口から第５のビームが放射されて、前記第３のアンテナ開口から、放射方向のエレベーション角度が前記第５のビームと同一の第６のビームが放射され、
前記複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第３のビームが前記目標に反射された第３の反射波と、前記第４のビームが前記目標に反射された第４の反射波とを含む受信信号が出力され、又は、前記複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第５のビームが前記目標に反射された第５の反射波と、前記第６のビームが前記目標に反射された第６の反射波とを含む受信信号が出力されると、
前記信号抽出部は、前記複数の受信アンテナのうち、１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第３の反射波を含み、前記第４の反射波を含まない信号を前記第１の復調信号として抽出し、前記第４の反射波を含み、前記第３の反射波を含まない信号を前記第２の復調信号として抽出し、又は、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第５の反射波を含み、前記第６の反射波を含まない信号を前記第１の復調信号として抽出し、前記第６の反射波を含み、前記第５の反射波を含まない信号を前記第２の復調信号として抽出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項８】
前記信号抽出部は、前記第１及び第２の復調信号の抽出元の受信信号を出力している受信アンテナと前記第１の送信アンテナとの間のアジマス方向の距離と、前記抽出元の受信信号を出力している受信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間のアジマス方向の距離と、前記第１のアンテナ開口と前記第４のアンテナ開口との間のエレベーション方向の距離、又は、前記第２のアンテナ開口と前記第３のアンテナ開口との間のエレベーション方向の距離とに基づいて、前記第１の復調信号の位相及び前記第２の復調信号の位相のそれぞれを補償し、位相を補償した第１の復調信号及び位相を補償した第２の復調信号のそれぞれを前記仰角算出部に出力することを特徴とする請求項７記載の測角装置。
【請求項９】
エレベーション方向に２つのアンテナ開口を有する第１の送信アンテナと、
アジマス方向の設置位置が前記第１の送信アンテナと異なり、長さが前記第１の送信アンテナの長さの半分である第２の送信アンテナと、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間に配置されている複数の受信アンテナとを備え、
前記第１の送信アンテナが有する２つのアンテナ開口のうち、先端側のアンテナ開口が第１のアンテナ開口、基端側のアンテナ開口が第２のアンテナ開口であり、
前記第１のアンテナ開口のエレベーション方向の位置又は前記第２のアンテナ開口のエレベーション方向の位置と、前記第２の送信アンテナのエレベーション方向の位置とが異なり、
前記第１の送信アンテナから前記第１のビームが放射されて、前記第２の送信アンテナから前記第２のビームが放射される代わりに、
前記第１のアンテナ開口のエレベーション方向の位置と、前記第２の送信アンテナのエレベーション方向の位置とが異なっていれば、前記第１のアンテナ開口から第３のビームが放射されて、前記第２の送信アンテナから、放射方向のエレベーション角度が前記第３のビームと同一の第４のビームが放射され、
前記第２のアンテナ開口のエレベーション方向の位置と、前記第２の送信アンテナのエレベーション方向の位置とが異なっていれば、前記第２のアンテナ開口から第５のビームが放射されて、前記第２の送信アンテナから、放射方向のエレベーション角度が前記第５のビームと同一の第６のビームが放射され、
前記複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第３のビームが前記目標に反射された第３の反射波と、前記第４のビームが前記目標に反射された第４の反射波とを含む受信信号が出力され、又は、前記複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第５のビームが前記目標に反射された第５の反射波と、前記第６のビームが前記目標に反射された第６の反射波とを含む受信信号が出力されると、
前記信号抽出部は、前記複数の受信アンテナのうち、１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第３の反射波を含み、前記第４の反射波を含まない信号を前記第１の復調信号として抽出し、前記第４の反射波を含み、前記第３の反射波を含まない信号を前記第２の復調信号として抽出し、又は、前記１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第５の反射波を含み、前記第６の反射波を含まない信号を前記第１の復調信号として抽出し、前記第６の反射波を含み、前記第５の反射波を含まない信号を前記第２の復調信号として抽出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項１０】
前記方位角算出部は、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号を用いて、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）処理、又は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）処理を実施することで、前記目標の方位角を算出することを特徴とする請求項１記載の測角装置。
【請求項１１】
第１の送信アンテナから第１のビームが放射され、アジマス方向の設置位置が前記第１の送信アンテナと異なる第２の送信アンテナから、放射方向のエレベーション角度が前記第１のビームと異なる第２のビームが放射されたのち、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間に配置されている複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第１のビームが目標に反射された第１の反射波と、前記第２のビームが前記目標に反射された第２の反射波とを含む受信信号が出力されると、
信号抽出部が、前記複数の受信アンテナのうち、１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第１の反射波を含み、前記第２の反射波を含まない信号を第１の復調信号として抽出し、前記第２の反射波を含み、前記第１の反射波を含まない信号を第２の復調信号として抽出し、
仰角算出部が、前記第１の復調信号と前記第２の復調信号との和信号と、前記第１の復調信号と前記第２の復調信号との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、前記目標の仰角を算出し、
方位角算出部が、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号を用いて、前記目標の方位角を算出する
測角方法。
【請求項１２】
車両に実装されており、目標の仰角及び前記目標の方位角のそれぞれを算出する測角装置を備えた車載装置であり、
前記測角装置は、
第１の送信アンテナから第１のビームが放射され、アジマス方向の設置位置が前記第１の送信アンテナと異なる第２の送信アンテナから、放射方向のエレベーション角度が前記第１のビームと異なる第２のビームが放射されたのち、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間に配置されている複数の受信アンテナのそれぞれから、前記第１のビームが目標に反射された第１の反射波と、前記第２のビームが前記目標に反射された第２の反射波とを含む受信信号が出力されると、
前記複数の受信アンテナのうち、１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、前記第１の反射波を含み、前記第２の反射波を含まない信号を第１の復調信号として抽出し、前記第２の反射波を含み、前記第１の反射波を含まない信号を第２の復調信号として抽出する信号抽出部と、
前記第１の復調信号と前記第２の復調信号との和信号と、前記第１の復調信号と前記第２の復調信号との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、前記目標の仰角を算出する仰角算出部と、
前記複数の受信アンテナから出力された受信信号を用いて、前記目標の方位角を算出する方位角算出部と
を備えていることを特徴とする車載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標の仰角及び目標の方位角のそれぞれを算出する測角装置、測角方法及び車載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、目標物のエレベーション角度を計算するレーダが開示されている。
特許文献１に開示されているレーダは、２つの送信アンテナと、１つの受信アンテナとを備えている。
２つの送信アンテナのうち、一方の送信アンテナは、第１方向に第１信号を送信し、他方の送信アンテナは、第１方向と異なる第２方向に第２信号を送信している。第１方向は、レーダのボアサイト軸に対して角度θだけ傾いている方向であり、第２方向は、レーダのボアサイト軸に対して角度−θだけ傾いている方向である。
受信アンテナは、目標物に反射された第１信号及び目標物に反射された第２信号のそれぞれを受信する。
特許文献１に開示されているレーダは、受信アンテナにより受信された第１信号と受信アンテナにより受信された第２信号との位相差から、目標物のエレベーション角度を計算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０２８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているレーダは、受信アンテナの個数が１つであるため、アジマス方向のアンテナ開口を広げることが困難である。したがって、特許文献１に開示されているレーダは、目標物のエレベーション角度を計算できても、目標物の方位角を高分解能で算出することが困難であるという課題があった。【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる測角装置、測角方法及び車載装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る測角装置は、第１の送信アンテナから第１のビームが放射され、アジマス方向の設置位置が第１の送信アンテナと異なる第２の送信アンテナから、放射方向のエレベーション角度が第１のビームと異なる第２のビームが放射されたのち、第１の送信アンテナと第２の送信アンテナとの間に配置されている複数の受信アンテナのそれぞれから、第１のビームが目標に反射された第１の反射波と、第２のビームが目標に反射された第２の反射波とを含む受信信号が出力されると、複数の受信アンテナのうち、１つ以上の受信アンテナから出力された受信信号の中から、第１の反射波を含み、第２の反射波を含まない信号を第１の復調信号として抽出し、第２の反射波を含み、第１の反射波を含まない信号を第２の復調信号として抽出する信号抽出部と、第１の復調信号と第２の復調信号との和信号と、第１の復調信号と第２の復調信号との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、目標の仰角を算出する仰角算出部と、複数の受信アンテナから出力された受信信号を用いて、目標の方位角を算出する方位角算出部とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１の復調信号と第２の復調信号との和信号と、第１の復調信号と第２の復調信号との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、目標の仰角を算出する仰角算出部と、複数の受信アンテナから出力された受信信号を用いて、目標の方位角を算出する方位角算出部とを備えるように、測角装置を構成した。したがって、この発明に係る測角装置は、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る測角装置１を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る測角装置１における信号処理器４及び方位角算出部５のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図３】第１の送信アンテナ１５−１、第２の送信アンテナ１５−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置例を示す説明図である。
【図４】第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度θＢ１及び第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度θＢ２を示す説明図である。
【図５】実施の形態１に係る測角装置１における信号処理器４を示す構成図である。
【図６】信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図７】信号処理器４及び方位角算出部５の処理手順である測角方法を示すフローチャートである。
【図８】第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度θＢ１及び第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度θＢ２の一例を示す説明図である。
【図９】仰角算出処理部３６による振幅比較モノパルス測角を示す説明図である。
【図１０】ディスクリパターンを用いる仰角θｔｇｔの算出処理を示す説明図である。
【図１１】第１の送信アンテナ１５−１、第２の送信アンテナ１５−２及び受信アンテナ２１−ｎにおけるそれぞれの位相中心等を示す説明図である。
【図１２】実施の形態４に係る測角装置１を示す構成図である。
【図１３】第１の送信アンテナ６１−１、第２の送信アンテナ６１−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置例を示す説明図である。
【図１４】第１のビーム６２−３の放射方向のエレベーション角度θＢ３及び第２のビーム１６−４の放射方向のエレベーション角度θＢ４を示す説明図である。
【図１５】第１のビーム６２−３の放射方向のエレベーション角度θＢ３及び第２のビーム６２−４の放射方向のエレベーション角度θＢ４の一例を示す説明図である。
【図１６】実施の形態４に係る測角装置１における信号処理器７を示す構成図である。
【図１７】信号処理器７及び方位角算出部５の処理手順である測角方法を示すフローチャートである。
【図１８】仰角算出処理部７３による位相比較モノパルス測角を示す説明図である。
【図１９】第１の送信アンテナ６１−１、第２の送信アンテナ６１−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置例を示す説明図である。
【図２０】実施の形態１〜６のうち、いずれかの実施の形態に係る測角装置１を含む車載装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る測角装置１を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係る測角装置１における信号処理器４及び方位角算出部５のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１において、測角装置１は、ビーム送信部２、ビーム受信部３、信号処理器４及び方位角算出部５を備えている。
【００１１】
ビーム送信部２は、局部発振信号生成部１１、符号変調部１２、送信切替部１３、送信機１４−１，１４−２、第１の送信アンテナ１５−１及び第２の送信アンテナ１５−２を備えている。
ビーム送信部２は、第１の送信アンテナ１５−１から第１のビーム１６−１を放射し、第２の送信アンテナ１５−２から第２のビーム１６−２を放射する。
第１のビーム１６−１及び第２のビーム１６−２のそれぞれは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号である。
【００１２】
局部発振信号生成部１１は、局部発振信号を生成し、生成した局部発振信号を符号変調部１２及び受信機２３−１〜２３−Ｎのそれぞれに出力する。
符号変調部１２は、例えば、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２を記憶している内部メモリを有している。
符号変調部１２は、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号に第１の符号Ｃ１を付与し、第１の符号Ｃ１を付与した局部発振信号（以下、「第１の局部発振信号」と称する）を送信切替部１３に出力する。
また、符号変調部１２は、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号に、第１の符号Ｃ１と異なる第２の符号Ｃ２を付与し、第２の符号Ｃ２を付与した局部発振信号（以下、「第２の局部発振信号」と称する）を送信切替部１３に出力する。
第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２として、バーカーコード符号又はＭ系列（Ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）符号などを用いることができる。
ここでは、符号変調部１２が、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２を記憶している内部メモリを有している。しかし、これは一例に過ぎず、符号変調部１２が、外部から、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれが与えられるようにしてもよい。
【００１３】
送信切替部１３は、符号変調部１２から出力された第１の局部発振信号を送信機１４−１に出力し、符号変調部１２から出力された第２の局部発振信号を送信機１４−２に出力する。
また、送信切替部１３は、第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度及びアジマス角度のそれぞれを示す第１の角度情報を送信機１４−１に出力する。送信切替部１３は、第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度及びアジマス角度のそれぞれを示す第２の角度情報を送信機１４−２に出力する。
第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度と、第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度とは、異なる。
第１のビーム１６−１の放射方向のアジマス角度と、第２のビーム１６−２の放射方向のアジマス角度とは、概ね同じである。
第１の角度情報及び第２の角度情報のそれぞれは、送信切替部１３の内部メモリに格納されていてもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
第１のビーム１６−１の周波数と、第２のビーム１６−２の周波数とは、概ね同じ周波数である。
【００１４】
送信機１４−１は、送信切替部１３から第１の局部発振信号を取得して、送信切替部１３から第１の角度情報を取得する。
送信機１４−１は、取得した第１の局部発振信号を第１の送信アンテナ１５−１に与えることで、第１の送信アンテナ１５−１から第１のビーム１６−１を放射させる。
送信機１４−１は、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度が、取得した第１の角度情報が示すエレベーション角度と一致するように、第１の送信アンテナ１５−１を制御する。
また、送信機１４−１は、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の放射方向のアジマス角度が、取得した第１の角度情報が示すアジマス角度と一致するように、第１の送信アンテナ１５−１を制御する。
【００１５】
送信機１４−２は、送信切替部１３から第２の局部発振信号を取得して、送信切替部１３から第２の角度情報を取得する。
送信機１４−２は、取得した第２の局部発振信号を第２の送信アンテナ１５−２に与えることで、第２の送信アンテナ１５−２から第２のビーム１６−２を放射させる。
送信機１４−２は、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度が、取得した第２の角度情報が示すエレベーション角度と一致するように、第２の送信アンテナ１５−２を制御する。
また、送信機１４−２は、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の放射方向のアジマス角度が、取得した第２の角度情報が示すアジマス角度と一致するように、第２の送信アンテナ１５−２を制御する。
【００１６】
第１の送信アンテナ１５−１は、図３に示すように、１つのアンテナ開口１５−１ａを有しており、１つのアンテナ開口１５−１ａから第１のビーム１６−１を空間に放射する。
第２の送信アンテナ１５−２は、図３に示すように、１つのアンテナ開口１５−２ａを有しており、１つのアンテナ開口１５−２ａから第２のビーム１６−２を空間に放射する。
第１の送信アンテナ１５−１のアジマス方向の設置位置と、第２の送信アンテナ１５−２のアジマス方向の設置位置とは、図３に示すように異なる。
図３は、第１の送信アンテナ１５−１、第２の送信アンテナ１５−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置例を示す説明図である。
図３の例では、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２との配置間隔がＤである。
図３の例では、第１の送信アンテナ１５−１のアンテナ開口長と、第２の送信アンテナ１５−２のアンテナ開口長とが等しい。しかし、これは一例に過ぎず、第１の送信アンテナ１５−１のアンテナ開口長と、第２の送信アンテナ１５−２のアンテナ開口長とが異なっていてもよい。
【００１７】
第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度は、図４に示すように、θＢ１であり、第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度は、図４に示すように、θＢ２であり、θＢ１≠θＢ２である。
図４は、第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度θＢ１及び第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度θＢ２を示す説明図である。
図３及び図４において、Ｘ軸は、アジマス方向に沿っている軸である。図３及び図４では、説明の簡単化のため、アジマス方向は、水平方向と一致している。しかし、これは一例に過ぎず、アジマス方向が、水平方向と一致していなくてもよい。
Ｚ軸は、エレベーション方向に沿っている軸である。図３及び図４では、説明の簡単化のため、エレベーション方向は、鉛直方向と一致している。しかし、これは一例に過ぎず、エレベーション方向が、鉛直方向と一致していなくてもよい。
Ｙ軸は、Ｘ軸と直交し、かつ、Ｚ軸と直交している軸である。
【００１８】
ビーム受信部３は、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎ、受信機２３−１〜２３−Ｎ及びアナログデジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と称する）２４−１〜２４−Ｎを備えている。
受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２との間に配置されている。Ｎは２以上の整数である。
図３の例では、Ｎ個の受信アンテナ２１−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）が、水平方向に一列に配置されている。
【００１９】
受信アンテナ２１−ｎは、第１のビーム１６−１が目標に反射された第１の反射波２０−１と、第２のビーム１６−２が目標に反射された第２の反射波２０−２とを受信する。
受信アンテナ２１−ｎは、第１の反射波２０−１と第２の反射波２０−２とを含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
図３の例では、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのアンテナ開口長が互いに等しい。しかし、これは一例に過ぎず、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのアンテナ開口長が互いに異なっていてもよい。
第１の送信アンテナ１５−１、第２の送信アンテナ１５−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれは、パッチアンテナ又はホーンアンテナなどを用いることができる。
【００２０】
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログデジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と称する）２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから出力された周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器４及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【００２１】
信号処理器４は、図５に示すように、信号抽出部３１及び仰角算出部３２を備えている。
図５は、実施の形態１に係る測角装置１における信号処理器４を示す構成図である。
図５において、信号抽出部３１は、例えば、図２に示す信号抽出回路４１によって実現される。
信号抽出部３１は、例えば、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２を記憶している内部メモリを有している。
信号抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の符号Ｃ１を用いて、第１の復調信号Ｓ１を抽出する。
また、信号抽出部３１は、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の符号Ｃ２を用いて、第２の復調信号Ｓ２を抽出する。
信号抽出部３１は、１つ以上の第１の復調信号Ｓ１と、１つ以上の第２の復調信号Ｓ２とを仰角算出部３２に出力する。
【００２２】
第１の復調信号Ｓ１は、第１の反射波２０−１を含み、第２の反射波２０−２を含まない信号であり、第２の復調信号Ｓ２は、第２の反射波２０−２を含み、第１の反射波２０−１を含まない信号である。
ここでは、信号抽出部３１が、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２を記憶している内部メモリを有している。しかし、これは一例に過ぎず、信号抽出部３１が、外部から、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれが与えられるようにしてもよい。
【００２３】
仰角算出部３２は、フーリエ変換部３３、積分部３４、目標候補検出部３５及び仰角算出処理部３６を備えている。
仰角算出部３２は、第１の復調信号Ｓ１と第２の復調信号Ｓ２との和信号と、第１の復調信号Ｓ１と第２の復調信号Ｓ２との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、目標の仰角θｔｇｔを算出する。
仰角算出部３２は、算出した目標の仰角θｔｇｔを表示器６に出力する。
【００２４】
フーリエ変換部３３は、例えば、図２に示すフーリエ変換回路４２によって実現される。
フーリエ変換部３３は、信号抽出部３１から出力されたそれぞれの第１の復調信号Ｓ１を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することで、それぞれの第１の復調信号Ｓ１を周波数領域の信号ＦＳ１に変換する。
また、フーリエ変換部３３は、信号抽出部３１から出力されたそれぞれの第２の復調信号Ｓ２をＦＦＴすることで、それぞれの第２の復調信号Ｓ２を周波数領域の信号ＦＳ２に変換する。
フーリエ変換部３３は、１つ以上の周波数領域の信号ＦＳ１と、１つ以上の周波数領域の信号ＦＳ２とを積分部３４に出力する。
ここでは、フーリエ変換部３３が、それぞれの第１の復調信号Ｓ１をＦＦＴし、それぞれの第２の復調信号Ｓ２をＦＦＴしている。しかし、これは一例に過ぎず、フーリエ変換部３３が、それぞれの第１の復調信号Ｓ１をデジタルフーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）し、それぞれの第２の復調信号Ｓ２をＤＦＴするようにしてもよい。
【００２５】
積分部３４は、例えば、図２に示す積分回路４３によって実現される。
積分部３４は、フーリエ変換部３３から複数の周波数領域の信号ＦＳ１を受けると、複数の周波数領域の信号ＦＳ１をインコヒーレント積分する。
また、積分部３４は、フーリエ変換部３３から複数の周波数領域の信号ＦＳ１を受けると、複数の周波数領域の信号ＦＳ２をインコヒーレント積分する。
積分部３４は、周波数領域の信号ＦＳ１のインコヒーレント積分結果として、第１の積分信号ＩＣ１を目標候補検出部３５に出力し、周波数領域の信号ＦＳ２のインコヒーレント積分結果として、第２の積分信号ＩＣ２を目標候補検出部３５に出力する。
積分部３４は、フーリエ変換部３３から出力された周波数領域の信号ＦＳ１の数が１つであれば、周波数領域の信号ＦＳ１を第１の積分信号ＩＣ１として目標候補検出部３５に出力する。
また、積分部３４は、フーリエ変換部３３から出力された周波数領域の信号ＦＳ２の数が１つであれば、周波数領域の信号ＦＳ２を第２の積分信号ＩＣ２として目標候補検出部３５に出力する。
【００２６】
目標候補検出部３５は、例えば、図２に示す目標候補検出回路４４によって実現される。
目標候補検出部３５は、積分部３４から出力された第１の積分信号ＩＣ１を用いる一定誤警報確率（ＣＦＡＲ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｕｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｉｏ）処理等を実施することで、目標候補の振幅を示す第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）を算出する。
また、目標候補検出部３５は、積分部３４から出力された第２の積分信号ＩＣ２を用いるＣＦＡＲ処理等を実施することで、目標候補の振幅を示す第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）を算出する。
目標候補検出部３５は、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）及び第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）のそれぞれを仰角算出処理部３６に出力する。
【００２７】
仰角算出処理部３６は、例えば、図２に示す仰角算出処理回路４５によって実現される。
仰角算出処理部３６は、目標候補検出部３５から出力された第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との和信号Σ（θｔｇｔ）を算出する。
また、仰角算出処理部３６は、目標候補検出部３５から出力された第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との差信号Δ（θｔｇｔ）を算出する。
仰角算出処理部３６は、和信号Σ（θｔｇｔ）と差信号Δ（θｔｇｔ）を用いる振幅比較モノパルス測角を行うことで、目標の仰角θｔｇｔを算出する。
仰角算出処理部３６は、算出した目標の仰角θｔｇｔを表示器６に出力する。
【００２８】
方位角算出部５は、例えば、図２に示す方位角算出回路４６によって実現される。
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
方位角算出部５は、算出した目標の方位角φｔｇｔを表示器６に出力する。
ここでは、方位角算出部５が、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、方位角算出部５が、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出するようにしてもよい。
【００２９】
表示器６は、仰角算出部３２により算出された目標の仰角θｔｇｔ及び方位角算出部５により算出された目標の方位角φｔｇｔなどを表示する。
【００３０】
図１及び図５では、信号処理器４の構成要素である信号抽出部３１、フーリエ変換部３３、積分部３４、目標候補検出部３５及び仰角算出処理部３６と、方位角算出部５とのそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５が、信号抽出回路４１、フーリエ変換回路４２、積分回路４３、目標候補検出回路４４、仰角算出処理回路４５及び方位角算出回路４６によって実現されるものを想定している。
【００３１】
ここで、信号抽出回路４１、フーリエ変換回路４２、積分回路４３、目標候補検出回路４４、仰角算出処理回路４５及び方位角算出回路４６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００３２】
信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
【００３３】
図６は、信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号抽出部３１、フーリエ変換部３３、積分部３４、目標候補検出部３５、仰角算出処理部３６及び方位角算出部５の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
図７は、信号処理器４及び方位角算出部５の処理手順である測角方法を示すフローチャートである。
【００３４】
また、図２では、信号処理器４の構成要素及び方位角算出部５のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図６では、信号処理器４及び方位角算出部５がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理器４における一部の構成要素又は方位角算出部５が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【００３５】
次に、図１に示す測角装置１の動作について説明する。
ビーム送信部２は、第１の送信アンテナ１５−１から、ＲＦ信号である第１のビーム１６−１を目標に向けて放射し、第２の送信アンテナ１５−２からＲＦ信号である第２のビーム１６−２を目標に向けて放射する。
以下、ビーム送信部２の動作を具体的に説明する。
【００３６】
まず、局部発振信号生成部１１は、例えば、高周波の局部発振信号を生成し、生成した局部発振信号を符号変調部１２及び受信機２３−１〜２３−Ｎのそれぞれに出力する。
符号変調部１２は、局部発振信号生成部１１から局部発振信号を受けると、局部発振信号に第１の符号Ｃ１を付与し、第１の符号Ｃ１を付与した局部発振信号である第１の局部発振信号を送信切替部１３に出力する。
また、符号変調部１２は、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号に、第１の符号Ｃ１と異なる第２の符号Ｃ２を付与し、第２の符号Ｃ２を付与した局部発振信号である第２の局部発振信号を送信切替部１３に出力する。
【００３７】
送信切替部１３は、符号変調部１２から第１の局部発振信号を受けると、第１の局部発振信号を送信機１４−１に出力する。
また、送信切替部１３は、第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度θＢ１及びアジマス角度のそれぞれを示す第１の角度情報を送信機１４−１に出力する。
送信切替部１３は、符号変調部１２から第２の局部発振信号を受けると、第２の局部発振信号を送信機１４−２に出力する。
また、送信切替部１３は、第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度θＢ２及びアジマス角度のそれぞれを示す第２の角度情報を送信機１４−２に出力する。
【００３８】
送信機１４−１は、送信切替部１３から第１の局部発振信号を取得して、送信切替部１３から第１の角度情報を取得する。
送信機１４−１は、取得した第１の局部発振信号を第１の送信アンテナ１５−１に与えることで、第１の送信アンテナ１５−１から第１のビーム１６−１を放射させる。
送信機１４−１は、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度が、取得した第１の角度情報が示すエレベーション角度θＢ１と一致するように、第１の送信アンテナ１５−１を制御する。
また、送信機１４−１は、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の放射方向のアジマス角度が、取得した第１の角度情報が示すアジマス角度と一致するように、第１の送信アンテナ１５−１を制御する。
【００３９】
送信機１４−２は、送信切替部１３から第２の局部発振信号を取得して、送信切替部１３から第２の角度情報を取得する。
送信機１４−２は、取得した第２の局部発振信号を第２の送信アンテナ１５−２に与えることで、第２の送信アンテナ１５−２から第２のビーム１６−２を放射させる。
送信機１４−２は、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度が、取得した第２の角度情報が示すエレベーション角度θＢ２と一致するように、第２の送信アンテナ１５−２を制御する。
また、送信機１４−２は、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の放射方向のアジマス角度が、取得した第２の角度情報が示すアジマス角度と一致するように、第２の送信アンテナ１５−２を制御する。
【００４０】
第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度θＢ１と、第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度θＢ２とは、図４に示すように異なっている。
図４に示すエレベーション角度θＢ１と、図４に示すエレベーション角度θＢ２とは、共に、負のエレベーション方向に傾いている。しかし、これは一例に過ぎず、図８に示すように、エレベーション角度θＢ１が負のエレベーション方向に傾いており、エレベーション角度θＢ２が正のエレベーション方向に傾いているものであってもよい。
図８は、第１のビーム１６−１の放射方向のエレベーション角度θＢ１及び第２のビーム１６−２の放射方向のエレベーション角度θＢ２の一例を示す説明図である。図８では、エレベーション角度θＢ１とエレベーション角度θＢ２との差異を分かり易くするために、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２とが同じ位置に設置されているものとして表記している。
第１のビーム１６−１の放射方向のアジマス角度と、第２のビーム１６−２の放射方向のアジマス角度とは、概ね同じである。
【００４１】
第１の送信アンテナ１５−１は、第１のビーム１６−１を空間に放射する。
第２の送信アンテナ１５−２は、第２のビーム１６−２を空間に放射する。
図１に示す測角装置１では、第１のビーム１６−１と第２のビーム１６−２とが、第１の送信アンテナ１５−１及び第２の送信アンテナ１５−２のそれぞれから同時刻に放射されるものとする。
第１の送信アンテナ１５−１から放射された第１のビーム１６−１は、目標に反射され、目標に反射された第１のビーム１６−１は、第１の反射波２０−１として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
第２の送信アンテナ１５−２から放射された第２のビーム１６−２は、目標に反射され、目標に反射された第２のビーム１６−２は、第２の反射波２０−２として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【００４２】
受信アンテナ２１−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、第１の反射波２０−１及び第２の反射波２０−２のそれぞれを受信すると、第１の反射波２０−１と第２の反射波２０−２とを含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをＡ／Ｄ変換器２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから周波数低減後の受信信号２２−ｎを受けると、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器４及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【００４３】
信号抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の符号Ｃ１を用いて、第１の復調信号Ｓ１を抽出する（図７のステップＳＴ１）。
信号抽出部３１は、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の復調信号Ｓ１を抽出すればよい。したがって、信号抽出部３１は、任意の１つのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の復調信号Ｓ１を抽出するものであってもよいし、任意の２つのデジタル信号２５−ｎの中から、それぞれ第１の復調信号Ｓ１を抽出するものであってもよい。また、信号抽出部３１は、Ｎ個のデジタル信号２５−１〜２５−Ｎの中から、それぞれ第１の復調信号Ｓ１を抽出するものであってもよい。
【００４４】
信号抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の符号Ｃ２を用いて、第２の復調信号Ｓ２を抽出する（図７のステップＳＴ１）。
信号抽出部３１は、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の復調信号Ｓ２を抽出すればよい。したがって、信号抽出部３１は、任意の１つのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の復調信号Ｓ２を抽出するものであってもよいし、任意の２つのデジタル信号２５−ｎの中から、それぞれ第２の復調信号Ｓ２を抽出するものであってもよい。また、信号抽出部３１は、Ｎ個のデジタル信号２５−１〜２５−Ｎの中から、それぞれ第２の復調信号Ｓ２を抽出するものであってもよい。
なお、デジタル信号２５−ｎの中から、第１の符号Ｃ１を用いて、第１の復調信号Ｓ１を抽出する処理、及び、デジタル信号２５−ｎの中から、第２の符号Ｃ２を用いて、第２の復調信号Ｓ２を抽出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
信号抽出部３１は、抽出した１つ以上の第１の復調信号Ｓ１をフーリエ変換部３３に出力し、抽出した１つ以上の第２の復調信号Ｓ２をフーリエ変換部３３に出力する。
【００４５】
フーリエ変換部３３は、信号抽出部３１から１つ以上の第１の復調信号Ｓ１を受けると、それぞれの第１の復調信号Ｓ１をＦＦＴすることで、それぞれの第１の復調信号Ｓ１を周波数領域の信号ＦＳ１に変換する（図７のステップＳＴ２）。
フーリエ変換部３３は、信号抽出部３１から１つ以上の第２の復調信号Ｓ２を受けると、それぞれの第２の復調信号Ｓ２をＦＦＴすることで、それぞれの第２の復調信号Ｓ２を周波数領域の信号ＦＳ２に変換する（図７のステップＳＴ２）。
フーリエ変換部３３は、１つ以上の周波数領域の信号ＦＳ１と、１つ以上の周波数領域の信号ＦＳ２とを積分部３４に出力する。
【００４６】
積分部３４は、フーリエ変換部３３から複数の周波数領域の信号ＦＳ１を受けると、複数の周波数領域の信号ＦＳ１をインコヒーレント積分する（図７のステップＳＴ３）。
積分部３４は、フーリエ変換部３３から複数の周波数領域の信号ＦＳ２を受けると、複数の周波数領域の信号ＦＳ２をインコヒーレント積分する（図７のステップＳＴ３）。
積分部３４は、周波数領域の信号ＦＳ１のインコヒーレント積分結果として、第１の積分信号ＩＣ１を目標候補検出部３５に出力し、周波数領域の信号ＦＳ２のインコヒーレント積分結果として、第２の積分信号ＩＣ２を目標候補検出部３５に出力する。
積分部３４は、フーリエ変換部３３から出力された周波数領域の信号ＦＳ１の数が１つであれば、周波数領域の信号ＦＳ１を第１の積分信号ＩＣ１として目標候補検出部３５に出力する。
また、積分部３４は、フーリエ変換部３３から出力された周波数領域の信号ＦＳ２の数が１つであれば、周波数領域の信号ＦＳ２を第２の積分信号ＩＣ２として目標候補検出部３５に出力する。
【００４７】
目標候補検出部３５は、積分部３４から第１の積分信号ＩＣ１を受けると、例えば、第１の積分信号ＩＣ１を用いるＣＦＡＲ処理を実施することで、目標候補の振幅を示す第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）を算出する（図７のステップＳＴ４）。
目標候補検出部３５は、積分部３４から第２の積分信号ＩＣ２を受けると、例えば、第２の積分信号ＩＣ２を用いるＣＦＡＲ処理を実施することで、目標候補の振幅を示す第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）を算出する（図７のステップＳＴ４）。ＣＦＡＲ処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
目標候補検出部３５は、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）及び第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）のそれぞれを仰角算出処理部３６に出力する。
【００４８】
仰角算出処理部３６は、目標候補検出部３５から第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）とを受けると、以下の式（１）に示すように、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との和信号Σ（θｔｇｔ）を算出する（図７のステップＳＴ５）。
0006873341.tif 000002
また、仰角算出処理部３６は、以下の式（２）に示すように、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との差信号Δ（θｔｇｔ）を算出する（図７のステップＳＴ６）。
0006873341.tif 000003
【００４９】
仰角算出処理部３６は、図９に示すように、和信号Σ（θｔｇｔ）と差信号Δ（θｔｇｔ）を用いる振幅比較モノパルス測角を行うことで、目標の仰角θｔｇｔを算出する（図７のステップＳＴ７）。
図９は、仰角算出処理部３６による振幅比較モノパルス測角を示す説明図である。図９において、θＴＸ１は、第１のビーム１６−１のメインビームにおける仰角の中心角度、θＴＸ２は、第２のビーム１６−２のメインビームにおける仰角の中心角度である。
振幅比較モノパルス測角は、２つのアンテナから互いに異なる方向にビームを放射し、目標に反射されたそれぞれのビームの反射波の和と、それぞれのビームの反射波の差とを用いて測角する方式である。
以下、仰角算出処理部３６による振幅比較モノパルス測角を具体的に説明する。
【００５０】
仰角算出処理部３６は、和信号Σ（θｔｇｔ）と差信号Δ（θｔｇｔ）とを算出すると、以下の式（３）に示すように、和信号Σ（θｔｇｔ）に対する差信号Δ（θｔｇｔ）の比εを算出する。
0006873341.tif 000004
【００５１】
仰角算出処理部３６の内部メモリは、仰角θ’に対応する比ε’を示すディスクリパターン（図１０を参照）を記憶している。図１に示す測角装置１では、仰角算出処理部３６の内部メモリが、ディスクリパターンを記憶している。しかし、これは一例に過ぎず、仰角算出処理部３６の外部のメモリが、ディスクリパターンを記憶していてもよい。
比ε’は、以下の式（４）のように表される。
0006873341.tif 000005
図１０は、ディスクリパターンを用いる仰角θｔｇｔの算出処理を示す説明図である。
ディスクリパターンは、仰角θ’に対応する比ε’を示す直線又は曲線である。仰角算出処理部３６は、例えば、互いに異なる複数の仰角θ’に対応する比ε’をそれぞれ計算すれば、複数の仰角θ’に対応する比ε’からディスクリパターンを算出することができる。ディスクリパターンの算出処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００５２】
仰角算出処理部３６は、図１０に示すようなディスクリパターンが示す比ε’に、算出した比εを当てはめることで、比εに対応する仰角θｔｇｔを逆算する。仰角θｔｇｔの逆算処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
仰角算出処理部３６は、逆算した目標の仰角θｔｇｔを表示器６に出力する。
【００５３】
図１に示す測角装置１では、仰角算出処理部３６が、ディスクリパターンを用いて、目標の仰角θｔｇｔを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、仰角算出処理部３６が、互いに異なる複数の仰角θ’と、和信号Σ（θ’）に対する差信号Δ（θ’）の比ε’との対応関係を示すテーブルを参照して、以下に示すように、算出した比εに対応する仰角θｔｇｔを求めるようにしてもよい。
仰角算出処理部３６は、和信号Σ（θｔｇｔ）に対する差信号Δ（θｔｇｔ）の比εを算出すると、テーブルに含まれている比ε’の中から、算出した比εと一致する比ε’を探索する。
仰角算出処理部３６は、探索した比ε’に対応する仰角θ’を、目標の仰角θｔｇｔの算出結果として、表示器６に出力する。
仰角算出処理部３６は、算出した比εと一致する比ε’がテーブルに含まれていない場合、テーブルに含まれている比ε’のうち、算出した比εよりも小さい比ε’の中で、最も大きい比ε’（以下、「比ε’１」と称する）を探索する。
また、仰角算出処理部３６は、テーブルに含まれている比ε’のうち、算出した比εよりも大きい比ε’の中で、最も小さい比ε’（以下、「比ε’２」と称する）を探索する。
仰角算出処理部３６は、探索した比ε’１に対応する仰角θ’と、探索した比ε’２に対応する仰角θ’と用いる補間処理を実施することで、算出した比εに対応する仰角θｔｇｔを算出する。補間処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００５４】
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、Ｎ個のデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する（図７のステップＳＴ８）。ＤＢＦ処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
方位角算出部５は、算出した目標の方位角φｔｇｔを表示器６に出力する。
ここでは、方位角算出部５が、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、方位角算出部５が、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出するようにしてもよい。
方位角算出部５が、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、グレーティングローブの発生を抑圧することができる。
また、方位角算出部５が、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、アジマス方向のアンテナ開口を広げることが可能であり、１つの受信信号から目標の方位角φｔｇｔを算出する場合よりも、目標の方位角φｔｇｔを高分解能で算出することができる。
【００５５】
図１に示す測角装置１では、方位角算出部５が、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを取得している。しかし、これは一例に過ぎず、方位角算出部５は、信号抽出部３１により抽出された第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を取得するようにしてもよい。方位角算出部５が、第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を取得する場合、信号抽出部３１が、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、２つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を抽出する。目標の方位角φｔｇｔを高分解能で算出するには、信号抽出部３１が、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎの全てから、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１、又は、Ｎ個の第２の復調信号Ｓ２を抽出することが望ましい。
方位角算出部５は、信号抽出部３１により抽出された２つ以上の第１の復調信号Ｓ１又は２つ以上の第２の復調信号Ｓ２を用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
【００５６】
表示器６は、仰角算出部３２から出力された目標の仰角θｔｇｔ及び方位角算出部５から出力された目標の方位角φｔｇｔなどを表示する。
【００５７】
以上の実施の形態１は、複数の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのうち、１つ以上の受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの中から、第１の反射波２０−１を含み、第２の反射波２０−２を含まない信号を第１の復調信号として抽出し、第２の反射波２０−２を含み、第１の反射波２０−１を含まない信号を第２の復調信号として抽出する信号抽出部３１と、第１の復調信号と第２の復調信号との和信号と、第１の復調信号と第２の復調信号との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、目標の仰角を算出する仰角算出部３２と、複数の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎから出力された受信信号２２−１〜２２−Ｎを用いて、目標の方位角を算出する方位角算出部５とを備えるように、測角装置１を構成した。したがって、測角装置１は、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
【００５８】
図１に示す測角装置１では、第１の送信アンテナ１５−１のエレベーション方向の設置位置と、第２の送信アンテナ１５−２のエレベーション方向の設置位置とが、図４及び図８に示すように同じである。エレベーション方向の設置位置が同じであれば、図１１に示すように、第１の送信アンテナ１５−１の位相中心Ｏ１におけるＺ軸の位置と、第２の送信アンテナ１５−２の位相中心Ｏ２におけるＺ軸の位置とが等しい。したがって、エレベーション方向では、位相中心Ｏ１と位相中心Ｏ２との間に位相差が生じない。
図１１は、第１の送信アンテナ１５−１、第２の送信アンテナ１５−２及び受信アンテナ２１−ｎにおけるそれぞれの位相中心等を示す説明図である。
しかし、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２とは、間隔Ｄだけ離れている位置に設置されているため、第１の送信アンテナ１５−１から目標までの距離と、第２の送信アンテナ１５−２から目標までの距離との間に差が生じることがある。
第１の送信アンテナ１５−１から目標までの距離と、第２の送信アンテナ１５−２から目標までの距離との間に差がある場合、アジマス方向では、第１の復調信号Ｓ１の位相中心Ｏ１と、第２の復調信号Ｓ２の位相中心Ｏ２とが異なることがある。
図１１に示すように、第１の送信アンテナ１５−１の位相中心Ｏ１と目標との距離がＲ１、第２の送信アンテナ１５−２の位相中心Ｏ２と目標との距離がＲ２、受信アンテナ２１−ｎの位相中心Ｏと目標との距離がＲであるとする。距離Ｒ１と距離Ｒとの距離差がΔＲ１、距離Ｒ２と距離Ｒとの距離差がΔＲ２であるとすれば、距離差ΔＲ１と距離差ΔＲ２とのずれが、位相中心Ｏ１と位相中心Ｏ２との間のアジマス方向の位相差となる。
【００５９】
受信アンテナ２１−ｎの位相中心Ｏが位相基準点であるとする。例えば、第１の送信アンテナ１５−１の位相中心Ｏ１が、位相基準点からアジマス方向に−Ｄ／２の距離だけ離れており、第２の送信アンテナ１５−２の位相中心Ｏ２が、位相基準点からアジマス方向に＋Ｄ／２の距離だけ離れている場合を想定する。
この場合、第１の送信アンテナ１５−１のアレー応答ベクトルｖ１は、以下の式（５）のように表され、第２の送信アンテナ１５−２のアレー応答ベクトルｖ２は、以下の式（６）のように表される。
0006873341.tif 000006
式（５）及び式（６）において、λは、第１のビーム１６−１及び第２のビーム１６−２におけるそれぞれの中心周波数での波長である。
【００６０】
例えば、第１の復調信号Ｓ１にアレー応答ベクトルｖ１を乗算し（Ｓ１×ｖ１）、第２の復調信号Ｓ２にアレー応答ベクトルｖ２を乗算することで（Ｓ２×ｖ２）、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２とのＸ軸の位置が、仮想的に同じ位置に配置されるように位相補償される。
信号抽出部３１が、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２とのＸ軸の位置が、仮想的に同じ位置に配置されるように位相補償を行えば、仰角算出部３２による仰角θｔｇｔの算出精度が高まることがある。
【００６１】
ただし、受信アンテナ２１−ｎの位相中心Ｏと目標との距離Ｒが、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２との間の間隔Ｄよりも十分に大きい場合（Ｒ≫Ｄ）、遠方界近似を用いることができるため、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２のそれぞれを平面波とみなすことができる。この場合、信号抽出部３１が、第１の送信アンテナ１５−１と第２の送信アンテナ１５−２とのＸ軸の位置が、仮想的に同じ位置に配置されるように位相補償を行わなくても、測角に対する影響はほとんどない。
【００６２】
実施の形態２．
図１に示す測角装置１では、ビーム送信部２が、第１のビーム１６−１と第２のビーム１６−２とを同時刻に放射している。
実施の形態２では、ビーム送信部２が、第１のビーム１６−１と第２のビーム１６−２とを時分割で放射する測角装置１について説明する。
実施の形態２の測角装置１では、説明の便宜上、ビーム送信部２が、第１のビーム１６−１を放射してから、第２のビーム１６−２を放射するものとする。
実施の形態２の測角装置１の構成は、実施の形態１と同様に、図１である。ただし、ビーム送信部２が、第１のビーム１６−１と第２のビーム１６−２とを時分割で放射する場合、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与することなく、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２のそれぞれを抽出することができる。したがって、測角装置１は、符号変調部１２を実装していなくてもよいが、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与してもよいため、測角装置１が、符号変調部１２を実装していてもよい。
【００６３】
まず、第１の送信アンテナ１５−１は、実施の形態１と同様に、第１のビーム１６−１を空間に放射する。
第１の送信アンテナ１５−１から放射された第１のビーム１６−１は、目標に反射され、目標に反射された第１のビーム１６−１は、第１の反射波２０−１として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【００６４】
受信アンテナ２１−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、第１の反射波２０−１を受信すると、第１の反射波２０−１を含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをＡ／Ｄ変換器２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから周波数低減後の受信信号２２−ｎを受けると、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器４及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【００６５】
信号抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎを第１の復調信号Ｓ１として、仰角算出部３２に出力する。
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態１と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
【００６６】
次に、第２の送信アンテナ１５−２は、実施の形態１と同様に、第２のビーム１６−２を空間に放射する。
第２の送信アンテナ１５−２から放射された第２のビーム１６−２は、目標に反射され、目標に反射された第２のビーム１６−２は、第２の反射波２０−２として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【００６７】
受信アンテナ２１−ｎは、第２の反射波２０−２を受信すると、第２の反射波２０−２を含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをＡ／Ｄ変換器２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから周波数低減後の受信信号２２−ｎを受けると、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器４及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【００６８】
信号抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎを第２の復調信号Ｓ２として、仰角算出部３２に出力する。
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態１と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
仰角算出部３２の処理内容は、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００６９】
第１のビーム１６−１と第２のビーム１６−２とを時分割で放射するビーム送信部２を備える測角装置１でも、実施の形態１の測角装置１と同様に、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
測角装置１が、符号変調部１２を実装しない場合、実施の形態１の測角装置１よりも、処理負荷が軽減される。
【００７０】
実施の形態３．
図１に示す測角装置１では、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の周波数と、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の周波数とが概ね同じである。
実施の形態３では、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の周波数と、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の周波数とが異なる測角装置１について説明する。
第１のビーム１６−１の周波数が第１の周波数であり、第２のビーム１６−２の周波数が第２の周波数であるとする。
実施の形態３の測角装置１の構成は、実施の形態１と同様に、図１である。ただし、第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の周波数と、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の周波数とが異なる場合、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与することなく、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２のそれぞれを抽出することができる。したがって、測角装置１は、符号変調部１２を実装していなくてもよいが、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与してもよいため、測角装置１が、符号変調部１２を実装していてもよい。
【００７１】
ビーム受信部３は、実施の形態１と同様に動作する。
信号抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎを例えばＦＦＴすることで、それぞれのデジタル信号２５−ｎを周波数領域の信号に変換する。
信号抽出部３１は、それぞれの周波数領域の信号の中から、第１の周波数の信号を抽出し、それぞれの周波数領域の信号の中から、第２の周波数の信号を抽出する。
信号抽出部３１は、抽出したそれぞれの第１の周波数の信号を例えば逆ＦＦＴすることで、それぞれの第１の周波数の信号を時間領域の信号に変換し、それぞれの時間領域の信号を第１の復調信号Ｓ１として仰角算出部３２に出力する。
また、信号抽出部３１は、抽出したそれぞれの第２の周波数の信号を例えば逆ＦＦＴすることで、それぞれの第２の周波数の信号を時間領域の信号に変換し、それぞれの時間領域の信号を第２の復調信号Ｓ２として仰角算出部３２に出力する。
ここでは、信号抽出部３１が、時間領域の信号を第１の復調信号Ｓ１として仰角算出部３２に出力し、時間領域の信号を第２の復調信号Ｓ２として仰角算出部３２に出力している。しかし、これは一例に過ぎず、信号抽出部３１が、抽出したそれぞれの第１の周波数の信号を仰角算出部３２に出力し、抽出したそれぞれの第２の周波数の信号を仰角算出部３２に出力すれば、仰角算出部３２のフーリエ変換部３３が不要になる。
【００７２】
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態１と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
方位角算出部５は、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理等を実施する前に、例えば、信号抽出部３１と同様の方法で、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎの全てから、第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を抽出するようにしてもよい。
方位角算出部５は、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１又はＮ個の第２の復調信号Ｓ２を抽出した場合、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１又はＮ個の第２の復調信号Ｓ２を用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施する。
【００７３】
第１の送信アンテナ１５−１から放射される第１のビーム１６−１の周波数と、第２の送信アンテナ１５−２から放射される第２のビーム１６−２の周波数とが異なる測角装置１でも、実施の形態１の測角装置１と同様に、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
測角装置１が、符号変調部１２を実装しない場合、実施の形態１の測角装置１よりも、処理負荷が軽減される。
【００７４】
実施の形態４．
図１に示す測角装置１では、１つのアンテナ開口１５−１ａを有する第１の送信アンテナ１５−１と、１つのアンテナ開口１５−２ａを有する第２の送信アンテナ１５−２とを備えている。
実施の形態４では、エレベーション方向に２つのアンテナ開口を有する第１の送信アンテナ６１−１と、エレベーション方向に２つのアンテナ開口を有する第２の送信アンテナ６１−２とを備える測角装置１について説明する。
【００７５】
図１２は、実施の形態４に係る測角装置１を示す構成図である。図１２において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１３は、第１の送信アンテナ６１−１、第２の送信アンテナ６１−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置例を示す説明図である。
図１４及び図１５は、第１のビーム６２−３の放射方向のエレベーション角度θＢ３及び第２のビーム６２−４の放射方向のエレベーション角度θＢ４の一例を示す説明図である。
図１５では、エレベーション角度θＢ３とエレベーション角度θＢ４とが同じ角度であることを分かり易くするために、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２とが同じ位置に設置されているものとして表記している。
【００７６】
第１の送信アンテナ６１−１は、２つのアンテナ素子６１−１−１，６１−１−２を有し、エレベーション方向に２つのアンテナ開口６１−１−１ａ，６１−１−２ａを有している。
２つのアンテナ開口６１−１−１ａ，６１−１−２ａのうち、先端側のアンテナ開口６１−１−１ａが第１のアンテナ開口であり、基端側のアンテナ開口６１−１−２ａが第２のアンテナ開口である。
第１の送信アンテナ６１−１は、アンテナ開口６１−１−１ａから第３のビーム６２−３を空間に放射する。
図１２に示す測角装置１では、第１の送信アンテナ６１−１が、アンテナ開口６１−１−１ａから第３のビーム６２−３を空間に放射している。しかし、これは一例に過ぎず、第１の送信アンテナ６１−１が、アンテナ開口６１−１−２ａから第５のビームを空間に放射するようにしてもよい。
【００７７】
第２の送信アンテナ６１−２は、２つのアンテナ素子６１−２−１，６１−２−２を有し、エレベーション方向に２つのアンテナ開口６１−２−１ａ，６１−２−２ａを有している。
２つのアンテナ開口６１−２−１ａ，６１−２−２ａのうち、先端側のアンテナ開口６１−２−１ａが第３のアンテナ開口であり、基端側のアンテナ開口６１−２−２ａが第４のアンテナ開口である。
第２の送信アンテナ６１−２は、アンテナ開口６１−１−１ａから第３のビーム６２−３が放射される場合、アンテナ開口６１−２−２ａから第４のビーム６２−４を空間に放射する。
第２の送信アンテナ６１−２は、アンテナ開口６１−１−２ａから第５のビームが放射される場合、アンテナ開口６１−２−１ａから第６のビームを空間に放射する。
図１４及び図１５の例では、アンテナ開口６１−１−１ａから第３のビーム６２−３が放射され、アンテナ開口６１−２−２ａから第４のビーム６２−４が放射されている。
【００７８】
第１の送信アンテナ６１−１のエレベーション方向の設置位置と、第２の送信アンテナ６１−２のエレベーション方向の設置位置とは、図１３及び図１４に示すように同じである。
第１の送信アンテナ６１−１のアジマス方向の設置位置と、第２の送信アンテナ６１−２のアジマス方向の設置位置とは、図１３及び図１４に示すように異なる。
図１３及び図１４の例では、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２との配置間隔がＤである。
第３のビーム６２−３の放射方向のエレベーション角度は、図１４及び図１５に示すように、θＢ３であり、第４のビーム６２−４の放射方向のエレベーション角度は、図１４及び図１５に示すように、θＢ４であり、θＢ３＝θＢ４である。
第５のビームの放射方向のエレベーション角度と、第６のビームの放射方向のエレベーション角度とは、同一の角度である。
【００７９】
図１２に示す測角装置１では、第３のビーム６２−３と第４のビーム６２−４とが、第１の送信アンテナ６１−１及び第２の送信アンテナ６１−２のそれぞれから同時刻に放射されるものとする。
第３の送信アンテナ６２−３から放射された第３のビーム６２−３は、目標に反射され、目標に反射された第３のビーム６２−３は、第３の反射波７０−３として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
第２の送信アンテナ６１−２から放射された第４のビーム６２−４は、目標に反射され、目標に反射された第４のビーム６２−４は、第４の反射波７０−４として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【００８０】
第１の送信アンテナ６１−１が、第３のビーム６２−３の代わりに、アンテナ開口６１−１−２ａから第５のビームを放射し、第２の送信アンテナ６１−２が、第４のビーム６２−４の代わりに、アンテナ開口６１−２−１ａから第６のビームを放射するものであってもよい。
第５のビームと第６のビームとが、第１の送信アンテナ６１−１及び第２の送信アンテナ６１−２のそれぞれから同時刻に放射された場合、第５のビームは、目標に反射され、目標に反射された第５のビームは、第５の反射波として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
第６のビームは、目標に反射され、目標に反射された第６のビームは、第６の反射波として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【００８１】
受信アンテナ２１−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、第３の反射波７０−３及び第４の反射波７０−４のそれぞれを受信すると、第３の反射波７０−３と第４の反射波７０−４を含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
【００８２】
信号処理器７は、図１６に示すように、信号抽出部７１及び仰角算出部７２を備えている。
図１６は、実施の形態４に係る測角装置１における信号処理器７を示す構成図である。図１６において、図５と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
信号抽出部７１は、例えば、図２に示す信号抽出回路４１によって実現される。
信号抽出部７１は、例えば、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２を記憶している内部メモリを有している。
信号抽出部７１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の符号Ｃ１を用いて、第１の復調信号Ｓ１を抽出する。
また、信号抽出部７１は、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の符号Ｃ２を用いて、第２の復調信号Ｓ２を抽出する。
信号抽出部７１は、受信アンテナ２１−ｎと第１の送信アンテナ６１−１との間のアジマス方向の距離と、受信アンテナ２１−ｎと第２の送信アンテナ６１−２との間のアジマス方向の距離と、アンテナ素子６１−１−１の位相中心とアンテナ素子６１−２−２の位相中心とのエレベーション方向の距離とに基づいて、第１の復調信号Ｓ１の位相及び第２の復調信号Ｓ２の位相のそれぞれを補償する。
受信アンテナ２１−ｎは、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２におけるそれぞれの抽出元の受信信号２２−ｎを出力している受信アンテナである。
信号抽出部７１は、位相を補償した１つ以上の第１の復調信号Ｓ１と、位相を補償した１つ以上の第２の復調信号Ｓ２とを仰角算出部７２に出力する。
【００８３】
図１２に示す測角装置１では、第１の復調信号Ｓ１は、第３の反射波７０−３を含み、第４の反射波７０−４を含まない信号であり、第２の復調信号Ｓ２は、第４の反射波７０−４を含み、第３の反射波７０−３を含まない信号である。
ここでは、信号抽出部７１が、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２を記憶している内部メモリを有している。しかし、これは一例に過ぎず、信号抽出部７１が、外部から、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれが与えられるようにしてもよい。
【００８４】
仰角算出部７２は、フーリエ変換部３３、積分部３４、目標候補検出部３５及び仰角算出処理部７３を備えている。
仰角算出部７２は、第１の復調信号Ｓ１と第２の復調信号Ｓ２との和信号と、第１の復調信号Ｓ１と第２の復調信号Ｓ２との差信号とを用いるモノパルス測角を行うことで、目標の仰角θｔｇｔを算出する。
仰角算出部７２は、算出した目標の仰角θｔｇｔを表示器６に出力する。
【００８５】
仰角算出処理部７３は、例えば、図２に示す仰角算出処理回路４５によって実現される。
仰角算出処理部７３は、目標候補検出部３５から出力された第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との和信号Σ（θｔｇｔ）を算出する。
仰角算出処理部７３は、目標候補検出部３５から出力された第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との差信号Δ（θｔｇｔ）を算出する。
仰角算出処理部７３は、和信号Σ（θｔｇｔ）と差信号Δ（θｔｇｔ）を用いる位相比較モノパルス測角を行うことで、目標の仰角θｔｇｔを算出する。
仰角算出処理部７３は、算出した目標の仰角θｔｇｔを表示器６に出力する。
【００８６】
図１２及び図１６では、信号処理器７の構成要素である信号抽出部７１、フーリエ変換部３３、積分部３４、目標候補検出部３５及び仰角算出処理部７３と、方位角算出部５とのそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理器７の構成要素及び方位角算出部５が、信号抽出回路４１、フーリエ変換回路４２、積分回路４３、目標候補検出回路４４、仰角算出処理回路４５及び方位角算出回路４６によって実現されるものを想定している。
【００８７】
ここで、信号抽出回路４１、フーリエ変換回路４２、積分回路４３、目標候補検出回路４４、仰角算出処理回路４５及び方位角算出回路４６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理器７の構成要素及び方位角算出部５は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理器７の構成要素及び方位角算出部５が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
【００８８】
信号処理器７の構成要素及び方位角算出部５が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号抽出部７１、フーリエ変換部３３、積分部３４、目標候補検出部３５、仰角算出処理部７３及び方位角算出部５の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図６に示すメモリ５１に格納される。そして、図６に示すプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。
図１７は、信号処理器７及び方位角算出部５の処理手順である測角方法を示すフローチャートである。
【００８９】
また、図２では、信号処理器７の構成要素及び方位角算出部５のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図６では、信号処理器７及び方位角算出部５がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理器７における一部の構成要素又は方位角算出部５が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【００９０】
次に、図１２に示す測角装置１の動作について説明する。
図１２に示す測角装置１では、第１の送信アンテナ６１−１が、アンテナ開口６１−１−１ａから第３のビーム６２−３を空間に放射し、第２の送信アンテナ６１−２が、アンテナ開口６１−２−２ａから第４のビーム６２−４を空間に放射する。
第１の送信アンテナ６１−１から放射された第３のビーム６２−３は、目標に反射され、目標に反射された第３のビーム６２−３は、第３の反射波７０−３として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
第２の送信アンテナ６１−２から放射された第４のビーム６２−４は、目標に反射され、目標に反射された第４のビーム６２−４は、第４の反射波７０−４として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【００９１】
受信アンテナ２１−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、第３の反射波７０−３及び第４の反射波７０−４のそれぞれを受信すると、第３の反射波７０−３と第４の反射波７０−４とを含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをＡ／Ｄ変換器２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから周波数低減後の受信信号２２−ｎを受けると、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器７及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【００９２】
信号抽出部７１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の符号Ｃ１を用いて、第１の復調信号Ｓ１を抽出する（図１７のステップＳＴ１１）。
信号抽出部７１は、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の復調信号Ｓ１を抽出すればよい。したがって、信号抽出部７１は、任意の１つのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の復調信号Ｓ１を抽出するものであってもよいし、任意の２つのデジタル信号２５−ｎの中から、それぞれ第１の復調信号Ｓ１を抽出するものであってもよい。また、信号抽出部７１は、Ｎ個のデジタル信号２５−１〜２５−Ｎの中から、それぞれ第１の復調信号Ｓ１を抽出するものであってもよい。
【００９３】
信号抽出部７１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の符号Ｃ２を用いて、第２の復調信号Ｓ２を抽出する（図１７のステップＳＴ１１）。
信号抽出部７１は、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の復調信号Ｓ２を抽出すればよい。したがって、信号抽出部７１は、任意の１つのデジタル信号２５−ｎの中から、第２の復調信号Ｓ２を抽出するものであってもよいし、任意の２つのデジタル信号２５−ｎの中から、それぞれ第２の復調信号Ｓ２を抽出するものであってもよい。また、信号抽出部７１は、Ｎ個のデジタル信号２５−１〜２５−Ｎの中から、それぞれ第２の復調信号Ｓ２を抽出するものであってもよい。
【００９４】
信号抽出部７１は、受信アンテナ２１−ｎと第１の送信アンテナ６１−１との間の距離と、受信アンテナ２１−ｎと第２の送信アンテナ６１−２との間の距離と、アンテナ素子６１−１−１の位相中心とアンテナ素子６１−２−２の位相中心とのエレベーション方向の距離とに基づいて、第１の復調信号Ｓ１の位相及び第２の復調信号Ｓ２の位相のそれぞれを補償する。
受信アンテナ２１−ｎは、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２におけるそれぞれの抽出元の受信信号２２−ｎを出力している受信アンテナである。
以下、信号抽出部７１による位相補償処理を具体的に説明する。
【００９５】
後述する仰角算出処理部７３による位相比較モノパルス測角は、ビームを放射している２つのアンテナのエレベーション方向の設置位置の差Ｈと、目標の仰角θｔｇｔとによって生じる受信信号２２−ｎの位相差を利用する測角である。
差Ｈは、図１８に示すように、アンテナ素子６１−１−１の位相中心Ｏ３−１におけるエレベーション方向の位置と、アンテナ素子６１−２−２の位相中心Ｏ４−２におけるエレベーション方向の位置との差である。位相中心Ｏ３−１におけるエレベーション方向の位置は、アンテナ開口６１−１−１ａにおけるエレベーション方向の位置である。位相中心Ｏ４−２におけるエレベーション方向の位置は、アンテナ開口６１−２−２ａにおけるエレベーション方向の位置である。
図１８は、仰角算出処理部７３による位相比較モノパルス測角を示す説明図である。
【００９６】
受信信号２２−ｎは、アンテナ素子６１−１−１の位相中心Ｏ３−１におけるアジマス方向の位置と、アンテナ素子６１−２−２の位相中心Ｏ４−２におけるアジマス方向の位置との差によって、位相差が生じている。位相中心Ｏ３−１におけるアジマス方向の位置は、アンテナ開口６１−１−１ａにおけるアジマス方向の位置である。位相中心Ｏ４−２におけるアジマス方向の位置は、アンテナ開口６１−２−２ａにおけるアジマス方向の位置である。
仰角算出処理部７３が、位相比較モノパルス測角を行う場合、アジマス方向の位置の差によって、受信信号２２−ｎに位相差が生じていなければ、設置位置の差Ｈがあれば、目標の仰角θｔｇｔを正しく測角することができる。
しかし、アジマス方向の位置の差によって、受信信号２２−ｎに位相差が生じている場合、仰角算出処理部７３が、位相比較モノパルス測角を行っても、目標の仰角θｔｇｔを正しく測角できないことがある。
【００９７】
受信アンテナ２１−ｎの位相中心Ｏが位相基準点であるとする。例えば、アンテナ素子６１−１−１の位相中心Ｏ３−１が、位相基準点からアジマス方向に−Ｄ／２の距離だけ離れており、位相基準点からエレベーション方向に＋Ｈ／２だけ離れている。そして、アンテナ素子６１−２−２の位相中心Ｏ４−２が、位相基準点からアジマス方向に＋Ｄ／２の距離だけ離れており、位相基準点からエレベーション方向に−Ｈ／２だけ離れている場合を想定する。
この場合、アンテナ素子６１−１−１のアレー応答ベクトルｖ３は、以下の式（７）のように表され、アンテナ素子６１−２−２のアレー応答ベクトルｖ４は、以下の式（８）のように表される。
0006873341.tif 000007
【００９８】
例えば、第１の復調信号Ｓ１にアレー応答ベクトルｖ３を乗算し（Ｓ１×ｖ３）、第２の復調信号Ｓ２にアレー応答ベクトルｖ４を乗算することで（Ｓ２×ｖ４）、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２とのＸ軸の位置が、仮想的に同じ位置に配置されるように位相補償される。
信号抽出部７１が、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２とのＸ軸の位置が、仮想的に同じ位置に配置されるように位相補償を行えば、仰角算出部７２による仰角θｔｇｔの算出精度が高まることがある。
信号抽出部７１は、位相を補償した１つ以上の第１の復調信号Ｓ１と、位相を補償した１つ以上の第２の復調信号Ｓ２とをフーリエ変換部３３に出力する。
【００９９】
ただし、受信アンテナ２１−ｎの位相中心Ｏと目標との距離Ｒが、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２との間の間隔Ｄよりも十分に大きい場合（Ｒ≫Ｄ）、遠方界近似を用いることができるため、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２のそれぞれを平面波とみなすことができる。この場合、信号抽出部７１が、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２とのＸ軸の位置が、仮想的に同じ位置に配置されるように位相補償を行わなくても、測角に対する影響はほとんどない。
【０１００】
フーリエ変換部３３は、信号抽出部７１から１つ以上の第１の復調信号Ｓ１を受けると、それぞれの第１の復調信号Ｓ１をＦＦＴすることで、それぞれの第１の復調信号Ｓ１を周波数領域の信号ＦＳ１に変換する（図１７のステップＳＴ１２）。
フーリエ変換部３３は、信号抽出部７１から１つ以上の第２の復調信号Ｓ２を受けると、それぞれの第２の復調信号Ｓ２をＦＦＴすることで、それぞれの第２の復調信号Ｓ２を周波数領域の信号ＦＳ２に変換する（図１７のステップＳＴ１２）。
フーリエ変換部３３は、１つ以上の周波数領域の信号ＦＳ１と、１つ以上の周波数領域の信号ＦＳ２とを積分部３４に出力する。
【０１０１】
積分部３４は、フーリエ変換部３３から複数の周波数領域の信号ＦＳ１を受けると、複数の周波数領域の信号ＦＳ１をインコヒーレント積分する（図１７のステップＳＴ１３）。
積分部３４は、フーリエ変換部３３から複数の周波数領域の信号ＦＳ２を受けると、複数の周波数領域の信号ＦＳ２をインコヒーレント積分する（図１７のステップＳＴ１３）。
積分部３４は、周波数領域の信号ＦＳ１のインコヒーレント積分結果として、第１の積分信号ＩＣ１を目標候補検出部３５に出力し、周波数領域の信号ＦＳ２のインコヒーレント積分結果として、第２の積分信号ＩＣ２を目標候補検出部３５に出力する。
積分部３４は、フーリエ変換部３３から出力された周波数領域の信号ＦＳ１の数が１つであれば、周波数領域の信号ＦＳ１を第１の積分信号ＩＣ１として目標候補検出部３５に出力する。
また、積分部３４は、フーリエ変換部３３から出力された周波数領域の信号ＦＳ２の数が１つであれば、周波数領域の信号ＦＳ２を第２の積分信号ＩＣ２として目標候補検出部３５に出力する。
【０１０２】
目標候補検出部３５は、積分部３４から第１の積分信号ＩＣ１を受けると、例えば、第１の積分信号ＩＣ１を用いるＣＦＡＲ処理を実施することで、目標候補の振幅を示す第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）を算出する（図１７のステップＳＴ１４）。
目標候補検出部３５は、積分部３４から第２の積分信号ＩＣ２を受けると、例えば、第２の積分信号ＩＣ２を用いるＣＦＡＲ処理を実施することで、目標候補の振幅を示す第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）を算出する（図１７のステップＳＴ１４）。
目標候補検出部３５は、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）及び第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）のそれぞれを仰角算出処理部７３に出力する。
【０１０３】
仰角算出処理部７３は、目標候補検出部３５から第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）とを受けると、以下の式（９）に示すように、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との和信号Σ（θｔｇｔ）を算出する（図１７のステップＳＴ１５）。
0006873341.tif 000008
式（９）において、Ｍｔｇｔは、目標信号の振幅である。
【０１０４】
また、仰角算出処理部７３は、以下の式（１０）に示すように、第１の目標信号Ｍ１（θｔｇｔ）と第２の目標信号Ｍ２（θｔｇｔ）との差信号Δ（θｔｇｔ）を算出する（図１７のステップＳＴ１６）。
0006873341.tif 000009
和信号Σ（θｔｇｔ）と差信号Δ（θｔｇｔ）は、振幅Ｍｔｇｔが等しく、位相差γｔｇｔが異なっている。
【０１０５】
受信信号２２−ｎの位相差γｔｇｔに基づく、仰角θｔｇｔの角度誤差ρは、以下の式（１１）のように表される。
0006873341.tif 000010
【０１０６】
また、アンテナ素子６１−１−１の位相中心Ｏ１とアンテナ素子６１−２−２の位相中心Ｏ２とがエレベーション方向に距離Ｈだけ離れているため、受信信号２２−ｎの位相差γｔｇｔは、以下の式（１２）のように、距離Ｈと目標の仰角θｔｇｔとによって表される。
0006873341.tif 000011
式（１１）及び式（１２）より、目標の仰角θｔｇｔは、以下の式（１３）のように表される。
0006873341.tif 000012
仰角算出処理部７３は、位相比較モノパルス測角として、算出した和信号Σ（θｔｇｔ）と差信号Δ（θｔｇｔ）とを式（１３）に代入して、目標の仰角θｔｇｔを算出する（図１７のステップＳＴ１７）。
仰角算出処理部７３は、算出した目標の仰角θｔｇｔを表示器６に出力する。
【０１０７】
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態１と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する（図１７のステップＳＴ１８）。
方位角算出部５は、算出した目標の方位角φｔｇｔを表示器６に出力する。
ここでは、方位角算出部５が、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、方位角算出部５が、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出するようにしてもよい。
方位角算出部５が、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、グレーティングローブの発生を抑圧することができる。
【０１０８】
図１２に示す測角装置１では、方位角算出部５が、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを取得している。しかし、これは一例に過ぎず、方位角算出部５は、信号抽出部７１により位相が補償された第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を取得するようにしてもよい。方位角算出部５が、第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を取得する場合、信号抽出部７１が、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、２つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎの中から、第１の復調信号Ｓ１又は第２の復調信号Ｓ２を抽出して、第１の復調信号Ｓ１の位相又は第２の復調信号Ｓ２の位相を補償する。目標の方位角φｔｇｔを高分解能で算出するには、信号抽出部７１が、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎの全てから、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１を抽出して位相を補償、又は、Ｎ個の第２の復調信号Ｓ２を抽出して位相を補償することが望ましい。
方位角算出部５は、信号抽出部３１により位相が補償されたＮ個の第１の復調信号Ｓ１又はＮ個の第２の復調信号Ｓ２を用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
【０１０９】
表示器６は、仰角算出部７２から出力された目標の仰角θｔｇｔ及び方位角算出部５から出力された目標の方位角φｔｇｔなどを表示する。
【０１１０】
以上より、エレベーション方向に２つのアンテナ開口６１−１−１ａ，６１−１−２ａを有する第１の送信アンテナ６１−１と、エレベーション方向に２つのアンテナ開口６１−２−１ａ，６１−２−２ａを有する第２の送信アンテナ６１−２とを備える測角装置１であっても、実施の形態１の測角装置１と同様に、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
【０１１１】
図１２に示す測角装置１では、第１の送信アンテナ６１−１が、２つのアンテナ開口６１−１−１ａ，６１−１−２ａを有し、第２の送信アンテナ６１−２が、２つのアンテナ開口６１−２−１ａ，６１−２−２ａを有している。しかし、これは一例に過ぎず、図１９に示すように、第１の送信アンテナ６１−１が、２つのアンテナ開口６１−１−１ａ，６１−１−２ａを有し、第２の送信アンテナ６１−２が、１つのアンテナ開口６１−２−２ａのみを有していてもよい。
図１９は、第１の送信アンテナ６１−１、第２の送信アンテナ６１−２及び受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置例を示す説明図である。
【０１１２】
第２の送信アンテナ６１−２は、１つのアンテナ素子６１−２−２を有し、１つのアンテナ開口６１−２−２ａを有している。
図１９の例では、第１の送信アンテナ６１−１が、２つのアンテナ開口６１−１−１ａ，６１−１−２ａのうち、アンテナ開口６１−１−１ａから第３のビーム６２−３を放射し、第２の送信アンテナ６１−２が、アンテナ開口６１−２−２ａから第４のビーム６２−４を放射する。
第２の送信アンテナ６１−２が有するアンテナ開口６１−２−２ａは、アンテナ開口６１−１−１ａとエレベーション方向に距離Ｈだけ離れている。
第２の送信アンテナ６１−２の長さは、第１の送信アンテナ６１−１の長さの半分である。
第１の送信アンテナ６１−１のアジマス方向の設置位置と、第２の送信アンテナ６１−２のアジマス方向の設置位置とは、図１９に示すように異なる。
図１９の例では、第１の送信アンテナ６１−１と第２の送信アンテナ６１−２との配置間隔がＤである。
第３のビーム６２−３の放射方向のエレベーション角度θＢ３と、第４のビーム６２−４の放射方向のエレベーション角度θＢ４とは、同一の角度である。θＢ３＝θＢ４である。
１つのアンテナ開口６１−２−２ａのみを有する第２の送信アンテナ６１−２を備える測角装置１でも、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
【０１１３】
実施の形態５．
図１２に示す測角装置１では、ビーム送信部２が、第３のビーム６２−３と第４のビーム６２−４とを同時刻に放射している。
実施の形態５では、ビーム送信部２が、第３のビーム６２−３と第４のビーム６２−４とを時分割で放射する測角装置１について説明する。
実施の形態５の測角装置１では、説明の便宜上、ビーム送信部２が、第３のビーム６２−３を放射してから、第４のビーム６２−４を放射するものとする。
実施の形態５の測角装置１の構成は、実施の形態４と同様に、図１２である。ただし、ビーム送信部２が、第３のビーム６２−３と第４のビーム６２−４とを時分割で放射する場合、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与することなく、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２のそれぞれを抽出することができる。したがって、測角装置１は、符号変調部１２を実装していなくてもよいが、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与してもよいため、測角装置１が、符号変調部１２を実装していてもよい。
【０１１４】
まず、第１の送信アンテナ６１−１は、実施の形態４と同様に、第３のビーム６２−３を空間に放射する。
第１の送信アンテナ６１−１から放射された第３のビーム６２−３は、目標に反射され、目標に反射された第３のビーム６２−３は、第３の反射波７０−３として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【０１１５】
受信アンテナ２１−ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎ）は、第３の反射波７０−３を受信すると、第３の反射波７０−３を含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをＡ／Ｄ変換器２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから周波数低減後の受信信号２２−ｎを受けると、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器７及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【０１１６】
信号抽出部７１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎを第１の復調信号Ｓ１として、仰角算出部７２に出力する。
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態１と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
【０１１７】
次に、第２の送信アンテナ６１−２は、第４のビーム６２−４を空間に放射する。
第２の送信アンテナ６１−２から放射された第４のビーム６２−４は、目標に反射され、目標に反射された第４のビーム６２−４は、第４の反射波７０−４として、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎのそれぞれに受信される。
【０１１８】
受信アンテナ２１−ｎは、第４の反射波７０−４を受信すると、第４の反射波７０−４を含む受信信号２２−ｎを受信機２３−ｎに出力する。
受信機２３−ｎは、局部発振信号生成部１１から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ２１−ｎから出力された受信信号２２−ｎの周波数を、例えば、ＲＦ周波数からＩＦ周波数に低減する。
受信機２３−ｎは、周波数低減後の受信信号２２−ｎをＡ／Ｄ変換器２４−ｎに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４−ｎは、受信機２３−ｎから周波数低減後の受信信号２２−ｎを受けると、周波数低減後の受信信号２２−ｎをアナログ信号からデジタル信号２５−ｎに変換し、デジタル信号２５−ｎを信号処理器７及び方位角算出部５のそれぞれに出力する。
【０１１９】
信号抽出部７１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎを第２の復調信号Ｓ２として、仰角算出部７２に出力する。
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態１と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
仰角算出部７２の処理内容は、実施の形態４と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１２０】
第３のビーム６２−３と第４のビーム６２−４とを時分割で放射するビーム送信部２を備える測角装置１でも、実施の形態４の測角装置１と同様に、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
測角装置１が、符号変調部１２を実装しない場合、実施の形態４の測角装置１よりも、処理負荷が軽減される。
【０１２１】
実施の形態６．
図１２に示す測角装置１では、第１の送信アンテナ６１−１から放射される第３のビーム６２−３の周波数と、第２の送信アンテナ６１−２から放射される第４のビーム６２−４の周波数とが同じである。
実施の形態６では、第１の送信アンテナ６１−１から放射される第３のビーム６２−３の周波数と、第２の送信アンテナ６１−２から放射される第４のビーム６２−４の周波数とが異なる測角装置１について説明する。
第３のビーム６２−３の周波数が第１の周波数であり、第３のビーム６２−３の周波数が第２の周波数であるとする。
実施の形態６の測角装置１の構成は、実施の形態４と同様に、図１２である。ただし、第１の送信アンテナ６１−１から放射される第３のビーム６２−３の周波数と、第２の送信アンテナ６１−２から放射される第４のビーム６２−４の周波数とが異なる場合、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与することなく、第１の復調信号Ｓ１及び第２の復調信号Ｓ２のそれぞれを抽出することができる。したがって、測角装置１は、符号変調部１２を実装していなくてもよいが、局部発振信号に対して、第１の符号Ｃ１及び第２の符号Ｃ２のそれぞれを付与してもよいため、測角装置１が、符号変調部１２を実装していてもよい。
【０１２２】
ビーム受信部３は、実施の形態４と同様に動作する。
信号抽出部７１は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎから出力されたデジタル信号２５−１〜２５−Ｎのうち、１つ以上のそれぞれのデジタル信号２５−ｎを例えばＦＦＴすることで、それぞれのデジタル信号２５−ｎを周波数領域の信号に変換する。
信号抽出部７１は、それぞれの周波数領域の信号の中から、第１の周波数の信号を抽出し、それぞれの周波数領域の信号の中から、第２の周波数の信号を抽出する。
信号抽出部７１は、抽出したそれぞれの第１の周波数の信号を例えば逆ＦＦＴすることで、それぞれの第１の周波数の信号を時間領域の信号に変換し、それぞれの時間領域の信号を第１の復調信号Ｓ１として仰角算出部７２に出力する。
また、信号抽出部７１は、抽出したそれぞれの第２の周波数の信号を例えば逆ＦＦＴすることで、それぞれの第２の周波数の信号を時間領域の信号に変換し、それぞれの時間領域の信号を第２の復調信号Ｓ２として仰角算出部７２に出力する。
【０１２３】
方位角算出部５は、Ａ／Ｄ変換器２４−１〜２４−Ｎからデジタル信号２５−１〜２５−Ｎを受けると、実施の形態４と同様に、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理を実施することで、目標の方位角φｔｇｔを算出する。
方位角算出部５は、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎを用いて、ＤＢＦ処理等を実施する前に、例えば、信号抽出部７１と同様の方法で、デジタル信号２５−１〜２５−Ｎの全てから、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１又はＮ個の第２の復調信号Ｓ２を抽出するようにしてもよい。
方位角算出部５は、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１又はＮ個の第２の復調信号Ｓ２を抽出した場合、Ｎ個の第１の復調信号Ｓ１又はＮ個の第２の復調信号Ｓ２を用いて、ＤＢＦ処理又はＭＩＭＯ処理を実施する。
【０１２４】
第１の送信アンテナ６１−１から放射される第３のビーム６２−３の周波数と、第２の送信アンテナ６１−２から放射される第４のビーム６２−４の周波数とが異なる測角装置１でも、実施の形態４の測角装置１と同様に、目標の仰角を算出しつつ、１つの受信アンテナを利用する場合よりも、目標の方位角を高分解能で算出することができる。
測角装置１が、符号変調部１２を実装しない場合、実施の形態４の測角装置１よりも、処理負荷が軽減される。
【０１２５】
実施の形態１〜６のうち、いずれかの実施の形態に係る測角装置１は、例えば、図２０に示すように、車両に実装されている車載装置に含まれている。
図２０は、実施の形態１〜６のうち、いずれかの実施の形態に係る測角装置１を含む車載装置を示す構成図である。
いずれかの実施の形態に係る測角装置１を含む車載装置は、測角装置１を用いて、他の車両、歩行者、ガードレール又は電柱などを目標とし、目標の仰角θｔｇｔ及び目標の方位角φｔｇｔのそれぞれを算出する。
【０１２６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
この発明は、目標の仰角及び目標の方位角のそれぞれを算出する測角装置、測角方法及び車載装置に適している。
【符号の説明】
【０１２８】
１  測角装置、２  ビーム送信部、３  ビーム受信部、４，７  信号処理器、５  方位角算出部、６  表示器、１１  局部発振信号生成部、１２  符号変調部、１３  送信切替部、１４−１，１４−２  送信機、１５−１  第１の送信アンテナ、１５−１ａ  アンテナ開口、１５−２  第２の送信アンテナ、１５−２ａ  アンテナ開口、１６−１  第１のビーム、１６−２  第２のビーム、２０−１  第１の反射波、２０−２  第２の反射波、２１−１〜２１−Ｎ  受信アンテナ、２２−１〜２２−Ｎ  受信信号、２３−１〜２３−Ｎ  受信機、２４−１〜２４−Ｎ  Ａ／Ｄ変換器、２５−１〜２５−Ｎ  デジタル信号、３１  信号抽出部、３２  仰角算出部、３３  フーリエ変換部、３４  積分部、３５  目標候補検出部、３６  仰角算出処理部、４１  信号抽出回路、４２  フーリエ変換回路、４３  積分回路、４４  目標候補検出回路、４５  仰角算出処理回路、４６  方位角算出回路、５１  メモリ、５２  プロセッサ、６１−１  第１の送信アンテナ、６１−１−１，６１−１−２  アンテナ素子、６１−１−１ａ，６１−１−２ａ  アンテナ開口、６１−２  第２の送信アンテナ、６１−２−１，６１−２−２  アンテナ素子、６１−２−１ａ，６１−２−２ａ  アンテナ開口、６２−３  第３のビーム、６２−４  第４のビーム、７０−３  第３の反射波、７０−４  第４の反射波、７１  信号抽出部、７２  仰角算出部、７３  仰角算出処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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