(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の局部発振信号を用いて第１の送信信号を生成し、前記第１の送信信号を送信し、前記第１の送信信号の反射信号を受信して、前記第１の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第１の受信信号を生成する第１のモジュールと、
前記第１の送信信号の反射信号を受信し、前記第１の局部発振信号と同期している第２の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第２の受信信号を生成する第２のモジュールと、
前記第１の受信信号を用いて目標を検出し、前記目標に対して前記第１の受信信号と前記第２の受信信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、前記目標の角度を算出する信号処理器と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理器は、前記第１の受信信号を用いて距離と速度に基づく第１の信号を生成し、前記第１の信号の信号強度に基づいて前記目標の距離および速度を検出し、検出された前記目標の距離および速度に対して、前記第１の受信信号と前記第２の受信信号に基づくコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記信号処理器は、前記第１の信号の信号強度に基づいて、前記目標の距離のビン番号および速度のビン番号を特定し、それぞれのビン番号に対応する距離および速度に対して、前記第１の受信信号と前記第２の受信信号に基づくコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記信号処理器は、前記第１のモジュールと前記第２のモジュールの位置関係によって生じた到来位相差に基づいて前記第１の受信信号と前記第２の受信信号とのコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記信号処理器は、前記第１のモジュールによって生成された受信信号を用いて、前記目標の距離および速度に基づいた第１の信号を生成し、当該第１の信号に対してインコヒーレント積分を行い、インコヒーレント積分で得られた信号の強度に基づいて前記目標を検出すること
を特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記第１のモジュールは、１以上の送信チャンネルおよび１以上の受信チャンネルを有し、
前記信号処理器は、チャンネル間の位相差に基づいて、前記第１の信号に対してコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項７】
送信信号を送信する機能を有し、前記第１の局部発振信号と同期している第３の局部発振信号を用いて第３の送信信号を生成する第３のモジュールを備え、
前記第１のモジュールは、前記第３の送信信号の反射信号を受信して、前記第１の局部発振信号を用いて、受信された前記第３の送信信号の反射信号から第３の受信信号を生成し、
前記信号処理器は、前記目標に対して、前記第２の受信信号と前記第３の受信信号、または、前記第２の受信信号と前記第３の受信信号と前記第１の受信信号とに基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、前記目標の角度を算出すること
を特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記第２のモジュールは、１以上であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記第３のモジュールは、１以上であることを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項１０】
第１の局部発振信号を用いて第１の送信信号を生成し、前記第１の送信信号を送信し、送信信号の反射信号を受信して、前記第１の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第１の受信信号を生成する第１のモジュールと、
前記第１の局部発振信号と同期している第３の局部発振信号を用いて第３の送信信号を生成する第３のモジュールと、
目標の角度を算出する信号処理器と、
を備え、
前記第１のモジュールは、前記第３の送信信号の反射信号を受信して、前記第１の局部発振信号を用いて第３の受信信号を生成し、
前記信号処理器は、前記第１の受信信号を用いて前記目標を検出し、前記目標に対して前記第１の受信信号と前記第３の受信信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、前記目標の角度を算出すること
を特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
前記信号処理器は、前記第１の受信信号を用いて距離と速度に基づく第１の信号を生成し、前記第１の信号の信号強度に基づいて前記目標の距離および速度を検出し、検出された前記目標の距離および速度に対して前記第１の受信信号と前記第３の受信信号に基づくコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記信号処理器は、前記第１の信号の信号強度に基づいて、前記目標の距離のビン番号および速度のビン番号を特定し、それぞれのビン番号に対応する距離および速度に対して、前記第１の受信信号と前記第３の受信信号に基づくコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項１１記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記信号処理器は、前記第１のモジュールと前記第３のモジュールの位置関係によって生じた到来位相差に基づいて前記第１の受信信号と前記第３の受信信号とのコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項１１記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記信号処理器は、前記第１のモジュールによって生成された受信信号を用いて、前記目標の距離および速度に基づいた第１の信号を生成し、前記第１の信号に対してインコヒーレント積分を行い、インコヒーレント積分で得られた信号の強度に基づいて前記目標を検出すること
を特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記第１のモジュールは、１以上の送信チャンネルおよび１以上の受信チャンネルを有し、
前記信号処理器は、チャンネル間の位相差に基づいて、前記第１の信号に対してコヒーレント積分を行うこと
を特徴とする請求項１１記載のレーダ装置。
【請求項１６】
前記第３のモジュールは、１以上であることを特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１７】
前記第１のモジュールは、前記第１の局部発振信号を用いて、複数の送信信号を各々の送信信号に分離するための変調を施し、変調が施された複数の送信信号を送信すること
を特徴とする請求項６、請求項８、請求項９、請求項１５または請求項１６のいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項１８】
変調は、時分割、符号分割、周波数分割、時分割および符号分割、または周波数分割および符号分割であること
を特徴とする請求項１７記載のレーダ装置。
【請求項１９】
前記第３のモジュールは、前記第３の局部発振信号を用いて、複数の送信信号を各々の送信信号に分離するための変調を施し、変調が施された複数の送信信号を送信すること
を特徴とする請求項７または請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項２０】
変調は、時分割、符号分割、周波数分割、時分割および符号分割、または周波数分割および符号分割であること
を特徴とする請求項１９記載のレーダ装置。
【請求項２１】
前記第１のモジュールは、位相雑音による損失に基づいてレーダパラメータを設定して、前記第１の局部発振信号を生成すること
を特徴とする請求項１または請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項２２】
第１の局部発振信号を用いて第１の送信信号を生成し、前記第１の送信信号を送信し、前記第１の送信信号の反射信号を受信する第１のモジュール、前記第１の送信信号の反射信号を受信する第２のモジュール、および目標の角度を算出する信号処理器を備えたレーダ装置の信号処理方法であって、
前記第１のモジュールが、前記第１の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第１の受信信号を生成するステップと、
前記第２のモジュールが、前記第１の局部発振信号と同期している第２の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第２の受信信号を生成するステップと、
前記信号処理器が、前記第１の受信信号を用いて前記目標を検出し、前記目標に対して前記第１の受信信号と前記第２の受信信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、前記目標の角度を算出するステップと、
を備えたことを特徴とする信号処理方法。
【請求項２３】
第１の局部発振信号を用いて第１の送信信号を生成し、前記第１の送信信号を送信し、送信信号の反射信号を受信して、前記第１の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第１の受信信号を生成する第１のモジュール、前記第１の局部発振信号と同期している第３の局部発振信号を用いて第３の送信信号を生成する第３のモジュール、および目標の角度を算出する信号処理器を備えたレーダ装置の信号処理方法であって、
前記第１のモジュールが、前記第３の送信信号の反射信号を受信して、前記第１の局部発振信号を用いて第３の受信信号を生成するステップと、
前記信号処理器が、前記第１の受信信号を用いて前記目標を検出し、前記目標に対して前記第１の受信信号と前記第３の受信信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、前記目標の角度を算出するステップと、
を備えたことを特徴とする信号処理方法。
【請求項２４】
前記第１のモジュールは、位相雑音による損失に基づいてレーダパラメータを設定して、前記第１の局部発振信号を生成すること
を特徴とする請求項２２または請求項２３記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に搭載されて、当該自動車の周辺に存在する自動車、歩行者または建物を検出するレーダ装置の開発が進められている。レーダ装置は、電波を放射する送信アンテナと、当該送信アンテナから放射された電波の目標からの反射波を受信する受信アンテナとを備えて、送信アンテナから電波が放射されて反射波が受信アンテナに受信されるまでの時間に基づいて目標までの距離を求める。【０００３】
例えば、特許文献１には、複数のサブアレイ部を有したレーダ装置が記載されている。特許文献１に記載されたレーダ装置において、複数のサブアレイ部は、平面上に分散して配置されており、それぞれがフェーズドアレイアンテナを有している。平面上に分散して配置された複数のフェーズドアレイアンテナによって１個の等価的な大開口のアンテナが形成される。アンテナの開口長と目標の角度分解能は比例関係にあるので、特許文献１に記載されたレーダ装置では、目標の角度分解能が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３３７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたレーダ装置では、分散して配置された複数のサブアレイ部において、送信信号の生成に用いられる局部発振信号と受信信号のダウンコンバートに用いられる局部発振信号とで同じ信号を用いておらず、位相雑音の影響が大きい。このため、反射電力が大きい目標の周辺に存在する反射電力が小さい目標が検出困難となり、目標の検出精度が低下するという課題があった。これに対して、送信と受信とで同じ局部発振信号を用いようとすると、各モジュールに対して局部発振信号を有線で分配しなければならないため、局部発振信号の周波数が高い場合、位相を揃えることが難しいことに加え、局部発振源の出力電力も大きくしなければならず、コストが増加するという課題が生じる。これに対して、各モジュールに局部発振源を持たせ、周波数の低い基準信号を各局部発振源に分配し、局部発振源の同期をとる構成が考えられるが、その場合、各モジュールの局部発振信号が異なるため、やはり位相雑音の影響が増大し、目標の検出精度が劣化する。【０００６】
本発明は上記課題を解決するものであり、送信と受信とで同じ局部発振信号を用いる第１のモジュールで位相雑音の影響を抑圧し検出性能を保ちつつ、さらに、第１のモジュールと、第１のモジュールと同期しているが送信と受信とで異なる局部発振信号を用いる第２のモジュールとを用いて、目標の角度分解能を高めることができるレーダ装置および信号処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレーダ装置は、第１の局部発振信号を用いて第１の送信信号を生成し、第１の送信信号を送信し、第１の送信信号の反射信号を受信して、第１の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第１の受信信号を生成する第１のモジュールと、第１の局部発振信号と同期している第２の局部発振信号を用いて、受信された反射信号から第２の受信信号を生成する第２のモジュールと、第１の受信信号を用いて目標を検出し、目標に対して第１の受信信号と第２の受信信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて目標の角度を算出する信号処理器とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１のモジュールが、第１の局部発振信号を用いて第１の送信信号の反射信号から第１の受信信号を生成し、第２のモジュールが、第１の局部発振信号と同期している第２の局部発振信号を用いて、第１の送信信号の反射信号から第２の受信信号を生成し、信号処理器が、目標に対して第１の受信信号と第２の受信信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて目標の角度を算出する。これにより、目標の検出精度を保ちつつ目標の角度分解能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールの配置例を示す図である。
【図３】第１の信号処理器と第２の信号処理器の各構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳＴ１の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図６】図４のステップＳＴ２の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図７】図４のステップＳＴ３およびステップＳＴ４の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図８】図８Ａは、復調された受信ビート信号のサンプリング番号とヒット番号との関係を示す図である。図８Ｂは、距離および速度に基づいた第１の信号の距離ビン番号と速度ビン番号との関係を示す図である。
【図９】図９Ａは、各送信チャンネル番号ｎＴｘと各受信チャンネル番号ｎＲｘの距離および速度に基づいた第１の信号の距離ビン番号と速度ビン番号との関係を示す図である。図９Ｂは、インコヒーレント積分された第１の信号の距離ビン番号と速度ビン番号との関係を示す図である。
【図１０】図１０Ａは、実際のアンテナ配置における送信チャンネルと受信チャンネルとの関係を示す図である。図１０Ｂは、実際のアンテナ配置および仮想的なアンテナ配置を考慮した場合における送信チャンネルと受信チャンネルとの関係を示す図である。
【図１１】図４のステップＳＴ５の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２Ａは、第１のモジュールの送信チャンネル番号ｎＴｘ＝１の送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図１２Ｂは、第１のモジュールの送信チャンネル番号ｎＴｘ＝２の送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図１２Ｃは、第３のモジュール３−１による送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図１２Ｄは、第３のモジュール３−２による送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。
【図１３】図１３Ａは、図４のステップＳＴ６における第１のモジュールによる処理を示すフローチャートである。図１３Ｂは、図４のステップＳＴ６における第２のモジュールによる処理を示すフローチャートである。
【図１４】図４のステップＳＴ７およびステップＳＴ８の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１５Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置における実際のアンテナ配置を示す図である。図１５Ｂは、実施の形態１に係るレーダ装置における実際のアンテナ配置および仮想的なアンテナ配置を示す図である。
【図１６】目標候補の数が１つである場合における目標候補の角度とこれに対応する信号の電力との関係を示す図である。
【図１７】目標候補の数が２つである場合における目標候補の角度とこれに対応する信号の電力との関係を示す図である。
【図１８】図１８Ａは、複数のモジュールが同じ局部発振信号を用いる従来のレーダ装置の概要を示す図である。図１８Ｂは、複数のモジュールのそれぞれが異なる局部発振信号を用いる従来のレーダ装置の概要を示す図である。図１８Ｃは、実施の形態１に係るレーダ装置の概要を示す図である。
【図１９】図１９Ａは、従来のレーダ装置によって測定された目標に対応する信号の電力と目標の距離との関係を示す図である。図１９Ｂは、実施の形態１に係るレーダ装置によって測定された目標に対応する信号の電力と目標の距離との関係を示す図である。
【図２０】図２０Ａは、第１のモジュールにおける信号の送受信に用いられる周波数と時間との関係を示すグラフである。図２０Ｂは、第１の局部発振信号および第１の受信部によって受信された反射ＲＦ信号における位相と時間との関係を示すグラフである。図２０Ｃは、第２の局部発振信号および第２の受信部によって受信された反射ＲＦ信号における位相と時間との関係を示すグラフである。
【図２１】位相雑音による損失とビート周波数との関係を示す図である。
【図２２】第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールについての車両への第１の配置例を示す図である。
【図２３】第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールについての車両への第２の配置例を示す図である。
【図２４】第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールについての車両への第３の配置例を示す図である。
【図２５】第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールについての車両への第４の配置例を示す図である。
【図２６】図２６Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図２６Ｂは、実施の形態１に係るレーダ装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２７】実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２８】実施の形態２に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るレーダ装置は、例えば、図１に示すように、第１のモジュール１−ｎＭＤＬ、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘ、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘおよび表示器９を備える。表示器９は、例えば、第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって求められた目標の角度の検出結果を表示する。
【００１１】
第１のモジュール１−ｎＭＤＬは、送信高周波信号を空間へ放射し、送信高周波信号が空間に存在する物体で反射された反射高周波信号を受信する送受信モジュールである。送信高周波信号は、レーダ装置によって空間へ電磁波として放射される第１の送信信号であり、以降では、送信ＲＦ信号と記載する。また、反射高周波信号は、空間に存在する物体で反射された送信ＲＦ信号の反射信号であり、以降では、反射ＲＦ信号と記載する。ｎＭＤＬは、モジュール番号であり、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの数がＮＭＤＬ個である場合、第１のモジュール１−１から第１のモジュール１−ＮＭＤＬまでにそれぞれ割り当てられた通し番号である。図１では、ＮＭＤＬが１であり、１個の第１のモジュール１−１を示している。
【００１２】
第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘは、送信ＲＦ信号が空間に存在する物体で反射された反射ＲＦ信号を受信する受信モジュールである。ｎＲｘＥｘは、モジュール番号であり、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの数がＮＲｘＥｘ個である場合、第２のモジュール２−１から第２のモジュール２−ＮＲｘＥｘまでにそれぞれ割り当てられた通し番号である。図１では、ＮＲｘＥｘが１であり、１個の第２のモジュール２−１を示している。
【００１３】
第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘは、送信ＲＦ信号を空間へ放射する送信モジュールである。ｎＴｘＥｘは、モジュール番号であり、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの数がＮＴｘＥｘ個である場合、第３のモジュール３−１から第３のモジュール３−ＮＴｘＥｘまでにそれぞれ割り当てられた通し番号である。図１では、ＮＴｘＥｘが１であり、１個の第３のモジュール３−１を示している。
【００１４】
第１のモジュール１−ｎＭＤＬは、図１に示すように、第１の送信部１０、第１の受信部１１および第１の信号処理器１２を備える。第１の送信部１０は、送信ＲＦ信号１−１−ｎＴｘを放射する構成要素であり、アンテナ１−２−ｎＴｘ、送信機１−３−ｎＴｘ、送信切替部１−４−１、符号変調部１−５−１および第１の局部発振信号生成部１−６−１を有する。ｎＴｘは、第１の送信部１０の送信チャンネル番号である。
【００１５】
第１の送信部１０の送信チャンネル数がＮＴｘ個である場合、アンテナ１−２−１から１−２−ＮＴｘまでの各送信チャンネルに対して１からＮＴｘまでの通し番号が送信チャンネル番号として割り当てられる。アンテナ１−２−ｎＴｘは、送信機１−３−ｎＴｘから出力された送信ＲＦ信号１−１−ｎＴｘを空間に放射する。
【００１６】
なお、図１は、第１の送信部１０が２つの送信チャンネルを有する場合を示している。送信ＲＦ信号１−１−１は、送信機１−３−１からアンテナ１−２−１に出力され、アンテナ１−２−１によって空間に放射された信号であり、送信ＲＦ信号１−１−２は、送信機１−３−２からアンテナ１−２−２に出力され、アンテナ１−２−２によって空間に放射された信号である。
【００１７】
送信機１−３−ｎＴｘは、送信切替部１−４−１を介して符号変調部１−５−１から送信ＲＦ信号を入力し、入力された送信ＲＦ信号を、アンテナ１−２−ｎＴｘを用いて空間に送信する。送信切替部１−４−１は、送信機１−３−１〜１−３−ＮＴｘのうちから、送信ＲＦ信号を送信する送信機を切り替える。例えば、送信切替部１−４−１が、送信機１−３−１と送信機１−３−２とを交互に切り替えることで、送信ＲＦ信号１−１−１と送信ＲＦ信号１−１−２が交互に空間に放射される。
【００１８】
符号変調部１−５−１は、第１の局部発振信号生成部１−６−１によって生成された第１の局部発振信号と、送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける変調符号とを用いて、送信チャンネル番号ｎＴｘの送信ＲＦ信号１−１−ｎＴｘを生成する。第１の局部発振信号生成部１−６−１は、第１の局部発振信号を生成し、生成された第１の局部発振信号を、符号変調部１−５−１と受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬとに出力する。
【００１９】
第１の受信部１１は、アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬ、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬおよびＡ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬを有し、空間に存在する物体で反射した送信ＲＦ信号１−１−ｎＴｘの反射ＲＦ信号Ａを受信する。ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、第１の受信部１１の受信チャンネル番号である。例えば、第１の受信部１１の受信チャンネル数がＮＲｘ，ｎＭＤＬ個である場合、アンテナ１−７−１からアンテナ１−７−ＮＲｘ，ｎＭＤＬまでの受信チャンネルに対して、１からＮＲｘ，ｎＭＤＬまでの通し番号が順に受信チャンネル番号として割り当てられる。
【００２０】
アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、反射ＲＦ信号Ａを受信し、受信された反射ＲＦ信号Ａを受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力する。受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬによって受信された反射ＲＦ信号Ａを信号処理し、信号処理された信号をＡ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力する。例えば、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、第１の局部発振信号を用いて、反射ＲＦ信号Ａをダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号に対し帯域フィルタを用いたフィルタリングを行い、帯域フィルタによりフィルタリングされた信号の強度を増幅し、強度を増幅させた信号を位相検波してから、位相検波された信号を用いて、受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルの受信ビート信号を生成する。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬから出力された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換された信号を用いて、デジタル信号の受信ビート信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬによってデジタル信号に変換された受信ビート信号は、目標候補の検出および目標候補の角度の算出に用いられる受信信号であり、第１の信号処理器１２に出力される。
第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって送信された送信ＲＦ信号（第１の送信信号）の反射ＲＦ信号を、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが受信して生成された受信ビート信号が、第１の受信信号である。また、第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号または第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘよって送信された送信ＲＦ信号（第３の送信信号）の反射ＲＦ信号を、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘが受信して生成された受信ビート信号が、第２の受信信号である。さらに、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘよって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが受信して生成された受信ビート信号が、第３の受信信号である。第１の受信信号は、目標の検出に用いられる。また、第１の受信信号と第２の受信信号または第３の受信信号とは、目標の角度の算出に用いられる。
【００２２】
第１の信号処理器１２は、第１の受信部１１から出力された受信ビート信号を用いて、目標候補を検出し、第１の受信部１１から出力された受信ビート信号と第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘによって求められた受信ビート信号とに基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、目標候補の角度を算出する信号処理器である。例えば、第１の信号処理器１２は、第１の受信部１１から出力された受信ビート信号を用いて、目標候補の距離および速度に基づいた第１の信号を算出する。第１の信号処理器１２は、算出された第１の信号を用いて目標候補を検出する。さらに、第１の信号処理器１２は、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネルごとの目標候補の距離および速度に基づいた第２の信号と、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルごとの目標候補の距離および速度に基づいた第３の信号とに対し、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいてコヒーレント積分を行い、当該コヒーレント積分で得られた信号を用いて目標候補の角度を算出する。なお、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬと第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘとの位置関係によって生じた到来位相差である。
【００２３】
第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘは、図１に示すように、第２の受信部２０および第２の信号処理器２１を備える。第２の受信部２０は、反射ＲＦ信号Ａを受信する構成要素であり、第２の局部発振信号生成部２−６−１、アンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘ、受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘおよびＡ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘを有する。ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、第２の受信部２０の受信チャンネル番号である。第２の受信部２０の受信チャンネル数がＮＲｘ，ｎＲｘＥｘ個である場合、アンテナ２−７−１からアンテナ２−７−ＮＲｘ，ｎＲｘＥｘまでのそれぞれの受信チャンネルに対して、１からＮＲｘ，ｎＲｘＥｘまでの通し番号が順に受信チャンネル番号として割り当てられる。第２の局部発振信号生成部２−６−１は、第２の局部発振信号を生成し、生成された第２の局部発振信号を受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに出力する。第２の局部発振信号は、第１の局部発振信号に同期している。
【００２４】
アンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、反射ＲＦ信号Ａを受信し、受信された反射ＲＦ信号Ａを受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに出力する。受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、アンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘによって受信された反射ＲＦ信号Ａを信号処理し、信号処理された信号をＡ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに出力する。受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、例えば、第２の局部発振信号を用いて、反射ＲＦ信号Ａをダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号に対し帯域フィルタを用いたフィルタリングを行い、帯域フィルタによりフィルタリングされた信号の強度を増幅し、強度を増幅させた信号を位相検波してから、位相検波された信号を用いて、受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルの受信ビート信号を生成する。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘから出力された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換された信号を用いて、デジタル信号の受信ビート信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘによってデジタル信号に変換された受信ビート信号は、目標候補の角度の算出に用いられる第２の受信信号であり、第２の信号処理器２１に出力される。
【００２６】
第２の信号処理器２１は、第２の受信部２０から出力された受信ビート信号に基づいて、目標候補の角度の算出に用いられる第２の信号を生成する。例えば、第２の信号処理器２１は、Ａ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘから出力された受信ビート信号を用いて、目標候補の距離および速度に基づいた第２の信号を算出する。第２の信号は、第２の信号処理器２１から第１の信号処理器１２に出力される。
【００２７】
第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘは、図１に示すように、第３の送信部３０を備える。第３の送信部３０は、送信ＲＦ信号３−１−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘを放射する構成要素であり、アンテナ３−２−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘ、送信機３−３−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘ、符号変調部３−５−１および第３の局部発振信号生成部３−６−１を有する。ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘは、第３の送信部３０の送信チャンネル番号である。
【００２８】
第３の送信部３０の送信チャンネル数がＮＴｘ，ｎＴｘＥｘ個であると、アンテナ３−２−１からアンテナ３−２−ＮＴｘ，ｎＴｘＥｘまでのそれぞれの送信チャンネルに対し、１からＮＴｘ，ｎＴｘＥｘまでの通し番号が送信チャンネル番号として順に割り当てられる。アンテナ３−２−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘは、送信機３−３−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘから出力された送信ＲＦ信号３−１−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘを空間に放射する。なお、図１は、第１の送信部１０が有する送信チャンネルが１つである場合を示している。送信ＲＦ信号３−１−１は、送信機３−３−１からアンテナ３−２−１に出力され、アンテナ３−２−１によって空間に放射された信号である。
【００２９】
送信機３−３−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘは、符号変調部３−５−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘによって生成された送信ＲＦ信号を、アンテナ３−２−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘを用いて空間に送信する。符号変調部３−５−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘは、第３の局部発振信号生成部３−６−１によって生成された第３の局部発振信号と、送信チャンネル番号ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘの送信チャンネルにおける変調符号とを用いて、送信チャンネル番号ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘの送信ＲＦ信号３−１−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘを生成する。第３の局部発振信号生成部３−６−１は、第３の局部発振信号を生成し、生成された第３の局部発振信号を符号変調部３−５−１に出力する。
【００３０】
図２は、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜２−４および第３のモジュール３−１，３−２の配置例を示す図である。図２において、第１のモジュールのモジュール数ＮＭＤＬが１であり、第１のモジュール１−１の送信チャンネル数ＮＴｘ，ｎＭＤＬが２であり、第１のモジュール１−１の受信チャンネル数ＮＲｘ，ｎＭＤＬが４である。また、第２のモジュールのモジュール数ＮＲｘＥｘが４であり、第２のモジュール２−１〜２−４のそれぞれの受信チャンネル数ＮＲｘ，ｎＲｘＥｘが４である。第３のモジュールのモジュール数ＮＴｘＥｘが２であり、第３のモジュール３−１および第３のモジュール３−２のそれぞれの送信チャンネル数ＮＴｘ，ｎＴｘＥｘが１である。
【００３１】
図２は、第３のモジュール３−１が有するアンテナ３−２−１、第２のモジュール２−１が有するアンテナ２−７−１〜２−７−４、第２のモジュール２−２が有するアンテナ２−７−１〜２−７−４、第１のモジュール１−１が有するアンテナ１−２−１、第１のモジュール１−１が有するアンテナ１−７−１〜１−７−４、第１のモジュール１−１が有するアンテナ１−２−２、第２のモジュール２−３が有するアンテナ２−７−１〜２−７−４、第２のモジュール２−４が有するアンテナ２−７−１〜２−７−４、および第３のモジュール３−２が有するアンテナ３−２−２が、この順で直線状に配置されたリニアアレーを形成する場合を示している。
【００３２】
図３は、第１の信号処理器１２と第２の信号処理器２１の各構成を示すブロック図である。図３に示すように、第１の信号処理器１２は、第１の分離部１２０、第１の信号生成部１２１、インコヒーレント積分部１２２、目標候補検出部１２３、第１のコヒーレント積分部１２４、第２のコヒーレント積分部１２５および角度算出部１２６を備える。第２の信号処理器２１は、第２の分離部２１０および第２の信号生成部２１１を備える。
【００３３】
第１の分離部１２０は、第１の受信部１１から受信チャンネルごとの受信ビート信号を入力し、受信チャンネルごとの受信ビート信号を、送信チャンネルごとの受信ビート信号にそれぞれ分離する。これにより、送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの受信ビート信号が得られる。第１の信号生成部１２１は、送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの受信ビート信号を用いて、目標候補の距離および速度に基づいた第１の信号を生成する。
【００３４】
インコヒーレント積分部１２２は、第１の信号生成部１２１によって生成された第１の信号に対してインコヒーレント積分を行い、インコヒーレント積分で得られた信号を目標候補検出部１２３に出力する。目標候補検出部１２３は、インコヒーレント積分部１２２によるインコヒーレント積分で得られた信号の強度に基づいて目標候補を検出する。例えば、目標候補検出部１２３によって目標候補の距離および速度が検出される。
【００３５】
第１のコヒーレント積分部１２４は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの、各目標候補についての第１の信号に対して、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいて、コヒーレント積分を行う。到来位相差は、チャンネル間の信号の位相差に相当する。
【００３６】
第２のコヒーレント積分部１２５は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって生成された受信信号と第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘによって生成された受信信号とに基づくコヒーレント積分を行う。例えば、第２のコヒーレント積分部１２５は、第３のモジュールの送信チャンネルごとおよび第２のモジュールの受信チャンネルごとの各目標候補の距離および速度に基づいた第２の信号と、第３のモジュールの送信チャンネルごとおよび第１のモジュールの受信チャンネルごとの各目標候補の距離および速度に基づいた第３の信号とに対して、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいて、コヒーレント積分を行う。到来位相差は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬと第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘとの位置関係によって生じた到来位相差に相当する。
【００３７】
角度算出部１２６は、各目標候補についてのコヒーレント積分で得られた信号を第２のコヒーレント積分部１２５から入力し、入力された信号の強度に基づいて目標候補の角度を算出する。角度算出部１２６によって算出された目標候補の角度は、例えば、表示器９に表示される。
【００３８】
なお、図１に示した第１のモジュール１−ｎＭＤＬは第１の信号処理器１２を備えたが、第１のモジュール１−ｎＭＤＬと第１の信号処理器１２とは、別々の装置であってもよい。同様に、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘと第２の信号処理器２１とは、別々の装置であってもよい。また、第１の分離部１２０、第１の信号生成部１２１およびインコヒーレント積分部１２２を、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備え、目標候補検出部１２３、第１のコヒーレント積分部１２４、第２のコヒーレント積分部１２５および角度算出部１２６を、第１の信号処理器１２が備えてもよい。
【００３９】
第２の信号処理器２１において、第２の分離部２１０は、第２の受信部２０から受信チャンネルごとの受信ビート信号を入力し、受信チャンネルごとの受信ビート信号を、送信チャンネルごとの受信ビート信号にそれぞれ分離する。これによって、第２のモジュールにおける受信チャンネルごとの受信ビート信号が得られる。第２の信号生成部２１１は、受信チャンネルごとの受信ビート信号に対して離散フーリエ変換を施すことで、第２のモジュールにおける目標候補の距離および速度に対応する第２の信号を生成する。
【００４０】
次に、実施の形態１に係るレーダ装置の動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートであって、実施の形態１に係るレーダ装置による信号処理方法を示している。
まず、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが、送信ＲＦ信号を空間に放射する（ステップＳＴ１）。例えば、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の送信部１０が、空間に送信ＲＦ信号を放射する。空間に物体が存在すると、この物体で送信ＲＦ信号が反射されてレーダ装置に戻ってくる。第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の受信部１１は、送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を受信して、第１の局部発振信号を用いて反射ＲＦ信号から受信ビート信号を生成する（ステップＳＴ２）。
【００４１】
次に、第１の信号処理器１２は、第１の受信部１１によって生成された受信ビート信号を用いて、目標候補を検出する（ステップＳＴ３）。例えば、第１の信号処理器１２は、第１の受信部１１から入力した受信ビート信号を用いて、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの目標候補の距離および速度に基づいた第１の信号を生成する。第１の信号処理器１２は、生成された第１の信号に対してインコヒーレント積分を行い、インコヒーレント積分で得られた信号の強度に基づいて目標候補の距離および速度を算出する。
【００４２】
次に、第１の信号処理器１２が、各目標候補についての第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの第１の信号に対し、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいてコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ４）。この処理が、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおいて目標候補が検出されたビンに対応した信号だけ実行されるチャンネル間でのコヒーレント積分である。
【００４３】
続いて、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘが、送信ＲＦ信号を空間に放射する（ステップＳＴ５）。例えば、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘが備える第３の送信部３０が送信ＲＦ信号を空間に放射する。ただし、ステップＳＴ５において、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の送信部１０が、送信ＲＦ信号を空間に放射してもよい。この場合、実施の形態１に係るレーダ装置は、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘを備えていなくてもよい。
【００４４】
次に、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の受信部１１が、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘによって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を受信し、第１の局部発振信号を用いて反射ＲＦ信号から受信ビート信号を生成する。さらに、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘが備える第２の受信部２０が、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘによって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を受信して、第１の局部発振信号に同期している第２の局部発振信号を用いて反射ＲＦ信号から受信ビート信号を生成する。ここまでの処理がステップＳＴ６である。
【００４５】
第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘが備える第２の信号処理器２１は、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘによって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号から算出された受信ビート信号を用いて、第３のモジュールの送信チャンネルごとおよび第２のモジュールの受信チャンネルごとの各目標候補の距離および速度に基づいた第２の信号を生成する。第２の信号は、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘから第１の信号処理器１２に出力される。
【００４６】
第１の信号処理器１２は、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルごとの各目標候補の距離および速度に基づいた第３の信号を生成し、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘによって求められた第２の信号と、生成された第３の信号とに対して、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいてコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ７）。このようにして、分散配置された第１のモジュール１−ｎＭＤＬと第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘとの間で信号のコヒーレント積分が行われる。
【００４７】
最後に、第１の信号処理器１２は、各目標候補についてのコヒーレント積分で得られた信号を用いて、目標候補の角度を算出する（ステップＳＴ８）。第１の信号処理器１２によって算出された目標候補の角度に関する情報は、表示器９に表示される。
【００４８】
次に、実施の形態１に係る信号処理方法の詳細について説明する。
図５は、図４のステップＳＴ１の詳細な処理を示すフローチャートである。第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおいて、第１の局部発振信号生成部１−６−１は、第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を生成し、生成された第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を、符号変調部１−５−１および受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力する（ステップＳＴ１ａ）。
【００４９】
第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）は、下記式（１）で表される。下記式（１）において、ｊは虚数単位である。ｎＭＤＬは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬのモジュール番号であり、ＮＭＤＬは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬのモジュール数である。図１に示した第１のモジュール１−１において、ｎＭＤＬおよびＮＭＤＬは１である。ｎＴｘは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号であり、ＮＴｘは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル数である。ｎＴｘは１または２であり、ＮＴｘは２である。
0006840308.tif 000002
【００５０】
上記式（１）において、φ０，１，ｎＭＤＬ，ｎＴｘは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける第１の局部発振信号の初期位相である。φｎｉｓ，１，ｎＭＤＬ，ｎＴｘ（ｔ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける第１の局部発振信号の位相雑音である。ｈはヒット番号であり、Ｈはヒット数である。
【００５１】
上記式（１）において、ＡＬは、第１の局部発振信号の振幅であり、ｆ０は、送信ＲＦ信号の送信周波数である。Ｂ０は、送信ＲＦ信号の変調帯域であり、Ｔ０は、変調時間であり、Ｔ１は次の変調までの時間であり、ｔは時間である。Ｔｃｈｐは、送信ＲＦ信号１−１−ｎＴｘの送信繰り返し周期であり、下記式（２）で表すことができる。ＴＴｘは、送信繰り返し周期であり、下記式（３）で表すことができる。
0006840308.tif 000003
【００５２】
次に、符号変調部１−５−１は、第１の局部発振信号生成部１−６−１によって生成された第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）に対して符号変調を行う（ステップＳＴ２ａ）。この符号変調処理において、符号変調部１−５−１は、第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）に対して符号を付加することで、第１のモジュール１−１の送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を生成する。第１のモジュール１−１の送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を符号変調することで、送信チャンネル間の干渉および外部からの電波干渉が抑圧される。
【００５３】
符号変調の一例として疑似乱数である巡回符号を付加する符号変調について説明する。
符号変調部１−５−１は、下記式（４）に従って、予め設定された巡回符号Ｃ０（ｈ）を、第１のモジュール１−１における送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルに設定された巡回シフト量Δｈ（ｎＴｘ）だけ巡回シフトさせる。この巡回シフトを行うことによって、第１のモジュール１−１における送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルの変調符号Ｃｏｄｅ１（ｎＴｘ，ｈ）が生成される。なお、巡回符号Ｃ０（ｈ）には、Ｍ系列（Ｍａｘｉｍａｌ  ｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、Ｇｏｌｄ系列またはかさみ系列を用いてもよい。
0006840308.tif 000004
【００５４】
次に、符号変調部１−５−１は、第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）と、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルの変調符号ＣｏｄｅｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ）とを用いて、下記式（５）に従い、送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号Ｔｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を生成する。符号変調部１−５−１によって生成された送信ＲＦ信号Ｔｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）は、送信切替部１−４−１に出力される。
0006840308.tif 000005
【００５５】
送信切替部１−４−ｎＴｘ，ｎＭＤＬは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルに従って、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号Ｔｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を、送信機１−３−ｎＴｘに出力する。送信機１−３−ｎＴｘは、送信切替部１−４−ｎＴｘ，ｎＭＤＬから入力した送信ＲＦ信号Ｔｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を、アンテナ１−２−ｎＴｘに出力する。アンテナ１−２−ｎＴｘは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネルｎＴｘに対応する送信ＲＦ信号Ｔｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を、空間に放射する（ステップＳＴ３ａ）。図１では、ＮＴｘが２であるので、アンテナ１−２−１とアンテナ１−２−２とが交互に送信ＲＦ信号Ｔｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を、空間に放射する。
【００５６】
図６は、図４のステップＳＴ２の詳細な処理を示すフローチャートである。
空間に放射された送信ＲＦ信号は、空間内に存在する目標で反射されて反射ＲＦ信号Ａとなる。反射ＲＦ信号Ａは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の受信部１１におけるアンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに入射される。アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、入射してきた反射ＲＦ信号Ａを受信する（ステップＳＴ１ｂ）。
【００５７】
アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬによって受信された反射ＲＦ信号Ａは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルｎＲｘ，ｎＭＤＬにおける受信ＲＦ信号Ｒｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）として受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力される。受信ＲＦ信号Ｒｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）は、下記式（６）で表される。下記式（６）において、ＡＲは、受信ＲＦ信号の振幅である。Ｒ０は、初期目標相対距離であり、目標の相対距離の初期値である。ｖは、目標相対速度であり、θは目標角度である。ｃは光速であり、ｔ’は１ヒット内の時間である。
0006840308.tif 000006
【００５８】
上記式（６）において、φＴｘ（ｎＭＤＬ，ｎＴｘ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける位相差であり、下記式（７）で表すことができる。φＲｘ（ｎＭＤＬ，ｎＲｘ，ｎＭＤＬ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける位相差であり、下記式（８）で表すことができる。
0006840308.tif 000007
【００５９】
次に、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、第１の局部発振信号Ｌ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｈ，ｔ）を用いて、受信ＲＦ信号Ｒｘ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）をダウンコンバートする（ステップＳＴ２ｂ）。続いて、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬが、ダウンコンバートされた信号を、帯域フィルタを用いてフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅させてから位相検波する。これらの処理により、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける受信ビート信号Ｖ’１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）が生成される。
【００６０】
受信ビート信号Ｖ’１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）は、下記式（９）で表すことができ、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬからＡ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力される。下記式（９）において、ＡＶは、受信ビート信号Ｖ’１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）の振幅である。ｐｎｉｓ（ＭＴｘ，ＭＤＬ，ＭＲｘ，ＭＤＬ）は位相雑音である。さらに、ＭＴｘ，ＭＤＬは、送信ＲＦ信号の生成用の第１の局部発振信号を生成したモジュールのモジュール番号であり、ＭＲｘ，ＭＤＬは、受信ＲＦ信号のダウンコンバート用に第１の局部発振信号を生成したモジュールのモジュール番号である。
0006840308.tif 000008
【００６１】
上記式（９）において、第１の送信部１０および第１の受信部１１における位相雑音であるｐｎｉｓ（ＭＴｘ，ＭＤＬ，ＭＲｘ，ＭＤＬ）は、下記式（１０）で表される。
0006840308.tif 000009
【００６２】
また、第１の送信部１０および第２の受信部２０における位相雑音であるｐｎｉｓ（ＭＴｘ，ＭＤＬ，ＭＲｘ，ＭＤＬ）は、下記式（１１）で表される。
0006840308.tif 000010
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける受信ビート信号Ｖ’１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｔ）をアナログ信号からデジタル信号に変換することで、下記式（１２）で表される受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を生成する（ステップＳＴ３ｂ）。
0006840308.tif 000011
【００６４】
ここで、受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける第１の受信ビート信号である。第１の受信ビート信号は、目標の検出に用いられる第１の受信信号である。上記式（１２）において、Δｔは変調時間Ｔ０内でのサンプリング間隔である。ｍは、変調時間Ｔ０内でサンプリングされた受信ビート信号のサンプリング番号である。Ｍは、変調時間Ｔ０内での受信ビート信号のサンプリング数である。上記式（１２）において、Δｔ２および１／ｃ２を含む項は近似して表している。
【００６５】
図７は、図４のステップＳＴ３およびステップＳＴ４の詳細な処理を示すフローチャートである。第１の信号処理器１２が備える第１の分離部１２０は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルに設定された変調符号Ｃｏｄｅ１（ｎＴｘ，ｈ）を用いて、下記式（１３）に従って第１の受信ビート信号を復調する。復調後の第１の受信ビート信号は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの信号に分離されている（ステップＳＴ１ｃ）。これにより、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネル番号ｎＴｘおよび受信チャンネル番号ｎＲｘに対応した受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ，Ｃ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）が生成され、生成された受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ，Ｃ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）は、第１の信号生成部１２１に出力される。
0006840308.tif 000012
【００６６】
次に、第１の信号生成部１２１は、第１の分離部１２０によって復調された受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ，Ｃ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）に離散フーリエ変換を行うことで、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの目標候補の距離および速度に基づいた第１の信号を生成する（ステップＳＴ２ｃ）。例えば、ｎＭＤＬが１である場合、第１の信号生成部１２１が、下記式（１４）に従った離散フーリエ変換を行う。これにより、第１のモジュール１−１における送信チャンネル番号ｎＴｘおよび受信チャンネル番号ｎＲｘに対応した第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑ，ｋ）が生成される。ｑは速度ビン番号であり、ｋは距離ビン番号である。図８Ａは、復調された受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ，Ｃ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）のサンプリング番号とヒット番号との関係を示す図である。図８Ｂは、距離および速度に基づいた第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑ，ｋ）の距離ビン番号と速度ビン番号との関係を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂと、下記式（１４）に示すように、サンプリング番号ｍおよびヒット番号ｈのそれぞれの受信ビート信号に対して離散フーリエ変換を行うことで、目標候補ａの距離情報および速度情報を得ることが可能な、距離および速度に基づいた第１の信号が生成される。また、実施の形態１に係るレーダ装置は、１０ｌｏｇ１０（ＨＭ）だけ信号対雑音比ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が向上し、目標の検出性能が向上する。離散フーリエ変換の代わりに、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いてもよい。ＦＦＴを用いる場合、低演算化および高速化が可能になり、低コスト、処理時間が短縮されたレーダ装置を得ることができる。
0006840308.tif 000013
【００６７】
次に、インコヒーレント積分部１２２は、第１の信号生成部１２１によって生成された第１の信号に対してインコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ３ｃ）。例えば、ｎＭＤＬが１である場合、インコヒーレント積分部１２２は、第１のモジュール１−１における、送信チャンネル番号ｎＴｘおよび受信チャンネル番号ｎＲｘに対応した第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑ，ｋ）に対して、下記式（１５）に従ったインコヒーレント積分を行う。このインコヒーレント積分によって信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ，ｉｎｃｈ（ｑ，ｋ）が生成され、生成された信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ，ｉｎｃｈ（ｑ，ｋ）は、インコヒーレント積分部１２２から目標候補検出部１２３に出力される。
図９Ａは、各送信チャンネル番号ｎＴｘと各受信チャンネル番号ｎＲｘの距離および速度に基づいた第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑ，ｋ）の距離ビン番号と速度ビン番号との関係を示す図である。インコヒーレント積分部１２２には、図９Ａに示す送信チャンネル番号ｎＴｘおよび受信チャンネル番号ｎＲｘに対応した第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑ，ｋ）が入力される。第１の信号は、目標候補ａの距離および速度に基づく信号である。第１の信号には雑音成分ｂが重畳されている。図９Ｂは、インコヒーレント積分された第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ，ｉｎｃｈ（ｑ，ｋ）の距離ビン番号と速度ビン番号との関係を示す図である。インコヒーレント積分部１２２は、下記式（１５）に示すように、複数の第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑ，ｋ）の電力、すなわち信号強度を積分することで、図９Ｂに示すように、雑音成分ｂが平均化され、目標検出性能が向上したレーダ装置を得ることが可能である。
0006840308.tif 000014
【００６８】
目標候補検出部１２３は、インコヒーレント積分で得られた信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ，ｉｎｃｈ（ｑ，ｋ）の信号強度に基づいて、目標候補の距離および速度を算出する（ステップＳＴ４ｃ）。目標候補の検出には、例えば、ＣＡ−ＣＦＡＲ（Ｃｅｌｌ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ）処理を用いることができる。目標候補検出部１２３は、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネルｎＴｘおよび受信チャンネルｎＲｘの第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）、速度方向のサンプリング番号である速度ビン番号ｑｎｔｇｔおよび距離方向のサンプリング番号である距離ビン番号ｋｎｔｇｔを特定し、第１のコヒーレント積分部１２４および第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの第２の信号処理器２１に出力する。目標候補番号ｎｔｇｔは、目標候補ごとに割り当てられた通し番号である。
【００６９】
第１のコヒーレント積分部１２４は、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した第１の信号に対し、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいて、下記式（１６）に従ったチャンネル間でのコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ５ｃ）。ただし、第１のコヒーレント積分部１２４は、送信チャンネル間のドップラ周波数、すなわち、目標移動の影響がある場合、目標候補番号ｎｔｇｔの速度ビン番号ｑｎｔｇｔに対応する速度を用いて、その影響を抑圧してから、下記式（１６）の処理を行う。第１のコヒーレント積分部１２４が、第１の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）に対してチャンネル間でのコヒーレント積分を行うことで、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した信号Ｒ１，ｃｈ（ｎθ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）が生成される。信号Ｒ１，ｃｈ（ｎθ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）は、第１のコヒーレント積分部１２４から表示器９に出力され、表示器９によって表示される。
0006840308.tif 000015
【００７０】
上記式（１６）において、Ｎθは、想定される目標角度の数であり、ｎθは、想定される目標角度に割り当てられた目標角度番号である。また、φ’Ｔｘ（ｎＭＤＬ，ｎＴｘ，ｎθ）は、目標角度番号ｎθの目標角度についての第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける位相差であり、下記式（１７）で表される。さらに、φ’Ｒｘ（ｎＭＤＬ，ｎＲｘ，ｎＭＤＬ，ｎθ）は、目標角度番号ｎθの目標角度についての第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける到来位相差であり、下記式（１８）で表される。
0006840308.tif 000016
【００７１】
上記式（１６）〜（１８）において、目標角度θと、目標角度番号ｎθの目標角度θ’ｎθとが一致する場合、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補についての信号Ｒ１，ｃｈ（ｎθ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）は、コヒーレントに積分されて、信号電力が最大値を示す。すなわち、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの信号をコヒーレントに積分することにより、コヒーレント積分後の信号の電力が増大する。このため、当該信号を用いることで、目標の検出性能が向上したレーダ装置を得ることが可能になる。
【００７２】
図１０Ａは、実際のアンテナ配置における送信チャンネルと受信チャンネルとの関係を示す図である。また、図１０Ｂは、実際のアンテナ配置および仮想的なアンテナ配置を考慮した場合における送信チャンネルと受信チャンネルとの関係を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、符号（１）および符号（２）を付したアンテナは、第１の送信部１０が備えるアンテナであり、それぞれが送信チャンネルに対応している。また、符号（３）付したアンテナは、第１の受信部１１が備えるアンテナであり、それぞれが受信チャンネルに対応している。図１０Ａに示すように、符号（３）のアンテナが実際に並んだ実アレーでは、アンテナ開口長がＤである。
【００７３】
第１の信号処理器１２が、第１のモジュール１−１における送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの信号をコヒーレントに積分することで、符号（４）を付した仮想的な受信チャンネルが形成される。これにより、第１のモジュール１−１のアンテナ開口長がＤから２Ｄへ仮想的に大きくなる。図１０Ｂにおいて、２Ｄｓｉｎθは、チャンネル間の位相差である。
【００７４】
これまで、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した第１の信号に対して上記式（１６）に従った離散フーリエ変換を行う場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、離散フーリエ変換の代わりに、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、またはＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）などを行ってもよい。
また、上記式（１６）では、遠方界として説明しているが、開口が広くなって受信波を平面波として近似できない場合は、近傍界として積分してもよい。
【００７５】
図１１は、図４のステップＳＴ５の詳細な処理を示すフローチャートである。以降では、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘが、送信ＲＦ信号を送信する場合について説明する。
第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおいて、第３の局部発振信号生成部３−６−ｎＴｘＥｘが、第３の局部発振信号を生成する（ステップＳＴ１ｄ）。第３の局部発振信号は、第１の局部発振信号に同期している。図１において、ｎＴｘＥｘは１である。
【００７６】
符号変調部３−５−ｎＴｘＥｘは、第３の局部発振信号生成部３−６−ｎＴｘＥｘによって生成された第３の局部発振信号に対して符号変調を行う（ステップＳＴ２ｄ）。この符号変調処理において、符号変調部３−５−ｎＴｘＥｘは、第３の局部発振信号に対して符号を付加することで、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号Ｔｘ３，ｎＴｘＥｘ（ｈ，ｔ）を生成する。
【００７７】
送信機３−３−ｎＴｘＥｘは、符号変調部３−５−ｎＴｘＥｘから入力した送信ＲＦ信号を、アンテナ３−２−ｎＴｘＥｘに出力する。アンテナ３−２−ｎＴｘＥｘは、送信ＲＦ信号を空間に放射する（ステップＳＴ３ｄ）。図１では、アンテナ３−２−１が送信ＲＦ信号を空間に放射する。
【００７８】
ここで、第１のモジュール１−ｎＭＤＬおよび第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘによる送信ＲＦ信号の送信タイミングについて説明する。
図１２Ａは、第１のモジュール１−１の送信チャンネル番号ｎＴｘ＝１の送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図１２Ｂは、第１のモジュール１−１の送信チャンネル番号ｎＴｘ＝２の送信チャンネルにおける送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図４のステップＳＴ１において、第１のモジュール１−１が備える第１の送信部１０は、例えば、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す送信タイミングで、送信チャンネル番号ｎＴｘ＝１に対応するアンテナ１−２−１を用いて送信ＲＦ信号を送信し、送信チャンネル番号ｎＴｘ＝２に対応するアンテナ１−２−２を用いて送信ＲＦ信号を送信する。第１のモジュール１−１が送信ＲＦ信号を時分割に交互に送信することにより、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、送信ＲＦ信号の直交度が高い送信波形となっている。さらに、符号変調部１−５−１が、送信チャンネル番号ｎＴｘ＝１に対応する送信ＲＦ信号と送信チャンネル番号ｎＴｘ＝２に対応する送信ＲＦ信号との間で異なる符号変調を行うことで、干渉波の抑圧性能が向上する。
【００７９】
図１２Ｃは、第３のモジュール３−１による送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図１２Ｄは、第３のモジュール３−２による送信ＲＦ信号の送信タイミングを示す図である。図１２Ｃおよび図１２Ｄにおいて、第３の送信部３０における送信チャンネル数ＮＴｘ，ｎＴｘＥｘが１であり、モジュール数ｎＴｘＥｘが２である。図４のステップＳＴ５において、第３のモジュール３−１が備える第３の送信部３０は、例えば、図１２Ｃに示す送信タイミングで、アンテナ３−２−１を用いて送信ＲＦ信号を送信する。続いて、第３のモジュール３−２が備える第３の送信部３０は、例えば、図１２Ｄに示す送信タイミングで、アンテナ３−２−１を用いて送信ＲＦ信号を送信する。このように、第３のモジュール３−１および第３のモジュール３−２が送信ＲＦ信号を時分割に交互に送信することで、図１２Ｃおよび図１２Ｄに示すように、送信ＲＦ信号の直交度が高い送信波形となっている。さらに、符号変調部３−５−ｎＴｘＥｘが、第３のモジュール３−１と第３のモジュール３−２との間で異なる符号変調を行うことで、干渉波の抑圧性能が向上する。
【００８０】
なお、図１２Ａから図１２Ｄにおいて、４つの送信ＲＦ信号を時分割に送信する場合を示したが、第１の送信部１０および第３の送信部３０は、複数の送信ＲＦ信号を符号分割で送信してもよい。この場合、送信ＲＦ信号は、符号変調で分離可能な信号とされてから同時に送信される。ただし、目標の速度方向に受信信号の相互相関が拡散するため、十分なチャープ数が必要となる。また、図１２Ａから図１２Ｄにおいて、４つの送信ＲＦ信号を時分割に送信する場合を示したが、第１の送信部１０および第３の送信部３０は、複数の送信ＲＦ信号を周波数分割で送信してもよい。この場合、送信ＲＦ信号は、互いに分離可能な周波数帯域を用いた信号とされてから同時に送信される。なお、複数の送信ＲＦ信号を分離する方法として、時分割、符号分割および周波数分割を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００８１】
図１３Ａは、図４のステップＳＴ６における第１のモジュール１−ｎＭＤＬによる処理を示すフローチャートである。第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘによって空間に放射された送信ＲＦ信号は、空間内に存在する目標で反射されて反射ＲＦ信号Ａとなる。反射ＲＦ信号Ａは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の受信部１１におけるアンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに入射される。アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、入射してきた反射ＲＦ信号Ａを受信する（ステップＳＴ１ｅ）。アンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬによって受信された反射ＲＦ信号Ａは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルｎＲｘ，ｎＭＤＬにおける受信ＲＦ信号として受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力される。
【００８２】
受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、第１の局部発振信号を用いて、受信ＲＦ信号をダウンコンバートする（ステップＳＴ２ｅ）。続いて、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬが、ダウンコンバートされた信号を、帯域フィルタを用いてフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅させてから位相検波する。これらの処理により、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける受信ビート信号が生成される。受信ビート信号は、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬからＡ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬに出力される。
【００８３】
Ａ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける受信ビート信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することにより、受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を生成する（ステップＳＴ３ｅ）。受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける第３の受信ビート信号である。第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘから送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を用いて第３の受信ビート信号が生成されたことを示すため、上記式（１２）で表される受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を、受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）と表記している。
【００８４】
図１３Ｂは、図４のステップＳＴ６における第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘによる処理を示すフローチャートである。第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘによって空間に放射された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号Ａは、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘが備える第２の受信部２０におけるアンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに入射される。アンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、入射してきた反射ＲＦ信号Ａを受信する（ステップＳＴ１ｆ）。アンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘによって受信された反射ＲＦ信号Ａは、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネルｎＲｘ，ｎＲｘＥｘにおける受信ＲＦ信号として受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに出力される。
【００８５】
受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、第２の局部発振信号を用いて、受信ＲＦ信号をダウンコンバートする（ステップＳＴ２ｆ）。続いて、受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘが、ダウンコンバートされた信号を、帯域フィルタを用いてフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅させてから位相検波する。これらの処理により、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルにおける受信ビート信号が生成される。受信ビート信号は、受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘからＡ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに出力される。
【００８６】
Ａ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘは、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルにおける受信ビート信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することにより、受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を生成する（ステップＳＴ３ｆ）。受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）は、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルにおける第２の受信ビート信号である。第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘから送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を用いて、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘによって第２の受信ビート信号が生成されたことを示すため、上記式（１２）で表される受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を、受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）と表記している。
【００８７】
図１４は、図４のステップＳＴ７およびステップＳＴ８の詳細な処理を示すフローチャートである。第１の信号処理器１２において、第１の分離部１２０は、図１３ＡのステップＳＴ３ｅで得られた、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を、Ａ／Ｄ変換器１−９−ｎＲｘ，ｎＭＤＬから入力する。第１の分離部１２０は、受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を、上記式（１３）と同様にして復調する。復調後の受信ビート信号は、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける送信チャンネルごとおよび第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける受信チャンネルごとの信号に分離されている（ステップＳＴ１ｇ）。これにより、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける送信チャンネル番号ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘおよび第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける受信チャンネル番号ｎＲｘに対応した第３の受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ，Ｃ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）が生成される。
【００８８】
続いて、第１の信号生成部１２１は、第３の受信ビート信号Ｖ１，ｎＭＤＬ，Ｃ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を用いて、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の速度に対応する速度ビン番号ｑｎｔｇｔおよび目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の距離に対応する距離ビン番号ｋｎｔｇｔに基づく下記式（１９）に従い、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の距離および速度に基づいた第３の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）を生成する（ステップＳＴ２ｇ）。第３の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）は、第１の信号生成部１２１から、第２のコヒーレント積分部１２５に出力される。
0006840308.tif 000017
【００８９】
第２の信号処理器２１において、第２の分離部２１０は、図１３ＢのステップＳＴ３ｆで得られた、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルにおける受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を、Ａ／Ｄ変換器２−９−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘから入力する。第２の分離部２１０は、受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を、上記式（１３）と同様にして復調する。復調後の受信ビート信号は、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける送信チャンネルごとおよび第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおける受信チャンネルごとの信号に分離されている（ステップＳＴ１ｇ−１）。このようにして、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける送信チャンネル番号ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘおよび第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおける受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘに対応した第２の受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ，Ｃ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）が生成される。
【００９０】
続いて、第２の信号生成部２１１は、第２の受信ビート信号Ｖ２，ｎＲｘＥｘ，Ｃ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｈ，ｍ）を用いて、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の速度に対応する速度ビンｑｎｔｇｔおよび目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の距離に対応する距離ビンｋｎｔｇｔに基づく下記式（２０）に従い、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の距離および速度に基づいた第２の信号ｆｂ，２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）を生成する（ステップＳＴ２ｇ−１）。第２の信号ｆｂ，２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）は、第２の信号生成部２１１から、第１の信号処理器１２が備える第２のコヒーレント積分部１２５に出力される。
目標候補検出部１２３が目標候補を検出するように構成されているので、目標候補番号ｎｔｇｔの速度ビン番号ｑｎｔｇｔおよび距離ビン番号ｋｎｔｇｔに対応する信号に限定して演算することが可能となり、演算量が低減され、コストが低減されたレーダ装置を得ることが可能である。例えば、全ての距離ビン番号Ｍに対応する信号に対して、ヒット方向に高速フーリエ変換する演算量は、Ｍ（Ｈ／２）ｌｏｇ２Ｈであり、下記式（２０）に示す目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の距離ビン番号ｋｎｔｇｔに対応する速度ビン番号ｑｎｔｇｔの信号を算出する演算量は、ＨＮｔｇｔであるので、Ｍ（Ｈ／２）ｌｏｇ２Ｈ≫ＨＮｔｇｔとなる。また、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の速度ビン番号ｑｎｔｇｔおよび距離ビン番号ｋｎｔｇｔに限定した第２の信号ｆｂ，２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）を出力するため、通信量の低減が可能となり、レーダ装置の規模の縮小化が可能である。
0006840308.tif 000018
【００９１】
第２のコヒーレント積分部１２５は、第２の信号処理器２１によって生成された第２の信号ｆｂ，２，ｎＲｘＥｘ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）および第１の信号生成部１２１によって生成された第３の信号ｆｂ，１，ｎＭＤＬ（３，ｎＴｘ，ｎＲｘ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）とに対して、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいた下記式（２１）に従ったコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ３ｇ）。このコヒーレント積分を行うことにより、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補についての信号Ｒ３，ｃｈ（ｎθ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）が生成される。ただし、第２のコヒーレント積分部１２５は、送信モジュールおよび送信チャンネル間のドップラ周波数、すなわち目標移動の影響がある場合、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の速度ビン番号ｑｎｔｇｔに対応する速度を用いてその影響を抑圧してから、下記式（２１）の処理を行う。
0006840308.tif 000019
【００９２】
上記式（２１）において、Ｎθは、想定される目標角度の数であり、ｎθは、想定される目標角度に割り当てられた目標角度番号である。φ’Ｔｘ（３，ｎＴｘＥｘ，ｎＭＤＬ，ｎθ）は、目標角度番号ｎθの目標角度についての第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルと第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルとの位相差である。φ’Ｒｘ（ｎＭＤＬ，ｎＲｘ，ｎＭＤＬ，ｎθ）は、目標角度番号ｎθの目標角度についての第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける到来位相差である。φ”Ｔｘ（３，ｎＴｘＥｘ，ｎＲｘＥｘ，ｎθ）は、目標角度番号ｎθの目標角度についての第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルと第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘとの位相差である。φ”Ｒｘ（ｎＲｘＥｘ，ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘ，ｎθ）は、目標角度番号ｎθの目標角度についての第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルにおける到来位相差である。
【００９３】
これまで、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した第２の信号および第３の信号に対して上記式（２１）に従った離散フーリエ変換を行う場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、離散フーリエ変換の代わりに、ＦＦＴ、ＭＵＳＩＣあるいはＥＳＰＲＩＴなどを行ってもよい。
また、上記式（２１）では、遠方界として説明しているが、開口が広くなって受信波を平面波として近似できない場合、近傍界として積分してもよい。
目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した第２の信号および第３の信号に対して上記式（２１）に従った離散フーリエ変換を行う場合を示したが、さらに目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補に対応した第１の信号を含めて積分してもよい。これにより、サイドローブおよびグレーティングレベルを低減することが可能である。
第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘは、受信チャンネルを備えてもよい。すなわち、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬと同様に送信および受信を行うモジュールであってもよい。
【００９４】
角度算出部１２６は、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補についての信号Ｒ３，ｃｈ（ｎθ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）の信号強度に基づいて、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補における角度候補ｎ’θ，ｔｇｔを算出する（ステップＳＴ４ｇ）。角度候補ｎ’θ，ｔｇｔに対応する角度θ（ｎ’θ，ｔｇｔ）は、角度算出部１２６から表示器９に出力される。表示器９は、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補の速度、距離および角度を画面上に表示する。
【００９５】
目標角度θと目標角度番号ｎθの目標角度θ’ｎθが一致する場合、目標候補番号ｎｔｇｔの目標候補についての信号Ｒ３，ｃｈ（ｎθ，ｑｎｔｇｔ，ｋｎｔｇｔ）は、コヒーレントに積分されて信号電力が最大値を示す。すなわち、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルごとの信号と、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネルごとの信号とをコヒーレントに積分することにより、コヒーレント積分後の信号の電力が増大する。当該信号を用いることで、目標の検出性能が向上したレーダ装置を得ることが可能になる。
【００９６】
図１５Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置における実際のアンテナ配置を示す図である。図１５Ｂは、実施の形態１に係るレーダ装置における実際のアンテナ配置および仮想的なアンテナ配置を示す図である。図１５Ａにおいて、第３のモジュール３−１、第２のモジュール２−１、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−２および第３のモジュール３−２が、この順で直線状に配置されている。第２のモジュール２−１、第１のモジュール１−１および第２のモジュール２−２の各受信チャンネルに対応するアンテナ開口長をＤとすると、レーダ装置全体の受信チャンネル（１ａ）に対応するアンテナ開口長は３Ｄとなる。図１５Ａにおいて、３Ｄｓｉｎθは、チャンネル間の位相差である。
【００９７】
第１の信号処理器１２が、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごと、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルごと、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネルごとに信号をコヒーレントに積分することにより、図１５Ｂで符号（２ａ）を付した仮想的な受信チャンネルが形成される。これにより、実施の形態１に係るレーダ装置のアンテナ開口長が３Ｄから６Ｄへ仮想的に大きくなる。図１５Ｂにおいて、６Ｄｓｉｎθは、チャンネル間の位相差である。
【００９８】
図１６は、目標候補の数が１つである場合における目標候補の角度とこれに対応する信号の電力との関係を示す図である。図１６において、曲線（ａ）は、図１０Ａに示した第１のモジュール１−１によって送受信された信号の電力とこの信号を用いて算出された目標候補の角度との関係を示している。コヒーレント積分を行っていないため、アンテナ開口長はＤのままであり、曲線（ａ）から明らかなように角度分解能は低い。
【００９９】
曲線（ｂ）は、送信チャンネルが２つで受信チャンネルが１つである第１のモジュール１−１において、図９に示したチャンネル間のコヒーレント積分で得られた信号の電力とこの信号を用いて算出された目標候補の角度との関係を示している。この場合、図１０Ｂに示したように、仮想的な受信チャンネルが付加されてアンテナ開口長が２Ｄとなるため、曲線（ｂ）は、曲線（ａ）よりは角度分解能が向上する。しかしながら、十分な角度分解能は得られない。
【０１００】
曲線（ｃ）は、第３のモジュール３−１または３−２の送信チャンネルごと、第１のモジュール１−１の受信チャンネルごと、および第２のモジュール２−１〜２−４の受信チャンネルごとに信号をコヒーレントに積分し、コヒーレント積分で得られた信号の電力とこの信号を用いて算出された目標候補の角度との関係を示している。この関係は、図２に示したレーダ装置において、第３のモジュール３−１または３−２から送信された信号を、第１のモジュール１−１および第２のモジュール２−１〜２−４のそれぞれで受信して得たものである。モジュール間およびチャンネル間で信号のコヒーレント積分を行うことにより、角度分解能が格段に向上している。
【０１０１】
図１７は、目標候補の数が２つである場合における目標候補の角度とこれに対応する信号の電力との関係を示す図である。図１７において、曲線（ａ１）は、送信チャンネルが２つで受信チャンネルが１つである第１のモジュール１−１において、図９に示したチャンネル間のコヒーレント積分で得られた信号の電力とこの信号を用いて算出された目標角度との関係を示している。また、曲線（ｂ１）および（ｂ２）は、コヒーレント積分で得られた信号を目標ごとに処理した結果である。曲線（ａ１）、（ｂ１）および（ｂ２）から明らかなように、第１のモジュール１−１だけでは、２つの目標が存在しても、十分な角度分解能が得られず、それぞれの目標を分離できず、測角できない。
【０１０２】
曲線（ｃ１）は、第３のモジュール３−１または３−２の送信チャンネルごと、第１のモジュール１−１の受信チャンネルごと、および第２のモジュール２−１〜２−４の受信チャンネルごとに信号をコヒーレントに積分し、コヒーレント積分で得られた信号の電力とこの信号を用いて算出された目標候補の角度との関係を示している。この関係は、図２に示したレーダ装置において、第３のモジュール３−１または３−２から送信された信号を、第１のモジュール１−１および第２のモジュール２−１〜２−４のそれぞれで受信して得たものである。これらのモジュールを用いることで、２つの目標がそれぞれ分離され、測角することが可能である。
【０１０３】
実施の形態１に係るレーダ装置は、位相雑音を抑圧することで、反射電力が小さい目標を検出することができる。また、実施の形態１に係るレーダ装置は、図１７に示した曲線（ｃ１）から明らかなように、第１のモジュール１−１だけでは達成できない角度分解能が得られる。これにより、目標の検出性能が向上したレーダ装置を得ることができる。
【０１０４】
なお、これまでの説明では、複数のモジュールからなるリニアアレーを示したが、これに限定されるものではない。例えば、送信チャンネルおよび受信チャンネルのそれぞれに対応するアンテナを、縦方向または横方向、あるいは縦方向および横方向に異なる配置にしてもよい。この場合であっても、実施の形態１に係るレーダ装置は、目標の水平面での角度のみ、目標の仰角のみ、あるいは、目標の水平面および垂直に対する角度を算出することができる。
【０１０５】
次に、実施の形態１に係るレーダ装置の有用性について説明する。
実施の形態１に係るレーダ装置は、第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールを分散配置することができるので、複数のモジュールを集中して配置できないという制約があっても、対応可能である。また、実施の形態１に係るレーダ装置は、第１のモジュール、第２のモジュールおよび第３のモジュールを用いることで、第１のモジュールのみでは実現できない広いアンテナ開口が得られる。これにより、目標の角度分解能が向上する。
【０１０６】
図１８Ａは、複数のモジュールが同じ局部発振信号を用いる従来のレーダ装置の概要を示す図である。図１８Ａに示す従来のレーダ装置は、モジュール１５０〜１５３を備えている。モジュール１５０は、送信部１５０ａおよび局部発振信号生成器１５０ｂを備えている。モジュール１５１は、受信部１５１ａを備え、モジュール１５２は、受信部１５２ａを備え、モジュール１５３は、送信部１５３ａを備える。局部発振信号生成器１５０ｂは、同じ局部発振信号を複数のモジュール１５０〜１５３にそれぞれ分配する。この構成では、分配数が増加すると、その分だけ局部発振信号の電力が低下する。このため、局部発振信号生成器１５０ｂは、局部発振信号の分配損失を補えるだけの大規模な装置である必要があり、コストが増大する。
【０１０７】
図１８Ｂは、複数のモジュールのそれぞれが異なる局部発振信号を用いる従来のレーダ装置の概要を示す図である。図１８Ｂに示す従来のレーダ装置は、モジュール１６０〜１６３を備えている。モジュール１６０は、送信部１６０ａと局部発振信号生成器１６０ｂを備える。モジュール１６１は、受信部１６１ａおよび局部発振信号生成器１６１ｂを備え、モジュール１６２は、受信部１６２ａおよび局部発振信号生成器１６２ｂを備え、モジュール１６３は、送信部１６３ａおよび局部発振信号生成器１６３ｂを備える。局部発振信号生成器１６０ｂ〜１６３ｂは、互いに異なる局部発振信号を生成する。このため、位相雑音が増大する。
【０１０８】
図１８Ｃは、実施の形態１に係るレーダ装置の概要を示す図である。図１８Ｃに示すように、実施の形態１に係るレーダ装置では、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜２−ＮＲｘＥｘおよび第３のモジュール３−１〜３−ＮＴｘＥｘのそれぞれが、局部発振信号生成部を備えているため、局部発振信号の分配損失が低減される。さらに、送信と受信に同じ局部発振信号を用いることで、位相雑音の影響が抑圧され、反射電力が小さい目標であっても検出可能である。
【０１０９】
図１９Ａは、従来のレーダ装置によって測定された目標に対応する信号の電力と目標の距離との関係を示す図である。図１９Ａにおいて、曲線Ａ１は、反射電力が小さい目標について想定される受信信号の電力と当該目標までの距離との関係を示している。曲線Ｂ１は、図１８Ｂに示した従来のレーダ装置によって測定された、反射電力が大きい目標についての受信信号の電力と当該目標までの距離との関係を示している。反射電力が小さい目標は、反射電力が大きい目標の周辺に存在している。閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨは、位相雑音による損失の閾値であり、従来のレーダ装置によって測定された目標に対応する受信信号を示す曲線Ｂ１において、矢印で示すように、位相雑音による損失が、閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨよりも大きい。
【０１１０】
図１８Ｂに示したレーダ装置は、送信サブアレイ部としてモジュール１６０を備えており、受信サブアレイ部としてモジュール１６１，１６２を備えている。複数の受信サブアレイ部が信号を受信し、かつ送信サブアレイ部と受信サブアレイ部とが異なる局部発振信号を用いている。このため、図１８Ｂに示したレーダ装置では、図１９Ａに示すように、反射電力が大きい目標に対応した信号において位相雑音が増大し、当該目標の周辺に存在する反射電力が小さい目標の検出は困難である。従って、この問題に対して、図１８Ｂに示したレーダ装置は、複数の受信サブアレイ部の受信信号を目標の到来角度ごとに合成する必要があり、目標の角度を求めるための演算量が増大する。
【０１１１】
図１９Ｂは、実施の形態１に係るレーダ装置によって測定された目標に対応する信号の電力と目標の距離との関係を示す図である。図１９Ｂにおいて、曲線Ａ１は、反射電力が小さい目標について想定される受信信号の電力と当該目標までの距離との関係を示している。曲線Ｂ２は、実施の形態１に係るレーダ装置によって測定された、反射電力が大きい目標についての受信信号の電力と当該目標までの距離との関係を示している。
【０１１２】
実施の形態１に係るレーダ装置は、送信側と受信側で同じ局部発振信号を用いるので、目標に対応する受信信号を示す曲線Ｂ２において、矢印で示すように、位相雑音による損失が、閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨよりも小さく、位相雑音の影響が抑圧されている。これにより、反射電力が大きい目標の周辺に存在する反射電力が小さい目標の検出性能が向上する。すなわち、実施の形態１に係るレーダ装置では、送信側と受信側で同じ局部発振信号を用いる複数のモジュールを用いて仮想的にアンテナ開口を広くすることで、受信ビート信号の位相雑音の影響が低減されるので、目標の検出精度を保ちつつ目標の角度分解能を高めることができる。また、目標検出の前に、全ての距離ビンおよび速度ビンについてビーム合成、すなわち受信チャンネル間の積分が不要であるため、目標の角度を求めるための演算量が低減される。
【０１１３】
位相雑音の影響を抑圧するためには、送信に用いられる局部発振信号と受信に用いられる局部発振信号との相関を高くする、すなわち、ダウンコンバートにおける位相雑音の差を小さくする必要がある。
【０１１４】
図２０Ａは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける信号の送受信に用いられる周波数と時間との関係を示すグラフである。図２０Ａにおいて、直線Ｃは、第１の送信部１０に用いられる局部発振信号の周波数と時間との関係を示している。また、直線Ｄは、第１の受信部１１に用いられる局部発振信号の周波数と時間との関係を示している。第１の送信部１０が時間ｔ＝０で送信ＲＦ信号を送信し、第１の受信部１１が、時間ｔ＝２Ｒｍａｘ／ｃで反射ＲＦ信号を受信したものとする。ここで、ｃは光速であり、Ｒｍａｘは、実施の形態１に係るレーダ装置に予め定められた最大探知距離である。第１のモジュール１−ｎＭＤＬでは、送信側と受信側で同じ第１の局部発振信号を用いるので、図２０Ａに示すように、送信側の局部発振信号と受信側の局部発振信号は同期している。
【０１１５】
図２０Ｂは、第１の局部発振信号および第１の受信部１１によって受信された反射ＲＦ信号における位相と時間との関係を示すグラフである。図２０Ｂにおいて、曲線Ｃ１は、第１の局部発振信号の位相と時間との関係を示している。また、曲線Ｄ１は、第１の送信部１０によって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号の位相と時間との関係を示している。Ｅ１は、第１の局部発振信号と反射ＲＦ信号との位相雑音差である。
【０１１６】
図２０Ｃは、第２の局部発振信号および第２の受信部２０によって受信された反射ＲＦ信号における位相と時間との関係を示すグラフである。図２０Ｃにおいて、曲線Ｃ２は、第２の局部発振信号の位相と時間との関係を示している。また、曲線Ｄ２は、図２０Ｂに示した曲線Ｄ１と同様に、第１の送信部１０によって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号の位相と時間との関係を示している。図２０Ｃにおける第２の局部発振信号は、第１の局部発振信号とは異なる局部発振信号である。Ｅ２は、第２の局部発振信号と反射ＲＦ信号との位相雑音差である。
【０１１７】
下記式（２２）は、第１の送信部１０が用いる第１の局部発振信号の位相雑音と第１の受信部１１が用いる第１の局部発振信号の位相雑音との差分と、第１の送信部１０が用いる第１の局部発振信号の位相雑音と第２の受信部２０が用いる第２の局部発振信号の位相雑音との差分との大小関係を示している。下記式（２２）において、φｎｉｓ，１，ｎＭＤＬ，ｎＴｘ（ｔ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネル番号ｎＴｘの送信チャンネルにおける第１の局部発振信号の位相雑音である。φｎｉｓ，１，ｎＭＤＬ，ｎＴｘ（ｔ−２Ｒｍａｘ／ｃ）は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＭＤＬの受信チャンネルにおける第１の局部発振信号の位相雑音である。また、φｎｉｓ，２，ｎＲｘＥｘ，ｎＴｘ（ｔ−２Ｒｍａｘ／ｃ）は、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信チャンネル番号ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘの受信チャンネルにおける第２の局部発振信号の位相雑音である。
0006840308.tif 000020
【０１１８】
第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおいて、第１の送信部１０と第１の受信部１１とが同じ第１の局部発振信号を用い、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおいて、第２の受信部２０が、第１の局部発振信号とは異なる第２の局部発振信号を用いた場合に、図２０Ｂおよび図２０Ｃに示すように、位相雑音差Ｅ１は、位相雑音差Ｅ２よりも小さくなる。上記式（２２）は、この関係を示しており、第１の送信部１０と第１の受信部１１が同じ第１の局部発振信号を用いたときの位相雑音の差分は、第２の受信部２０が第１の局部発振信号とは異なる第２の局部発振信号を用いた場合における位相雑音の差分よりも小さい。
【０１１９】
上記式（１０）、図２０Ｂおよび図２０Ｃに示すように、局部発振信号と、受信された反射ＲＦ信号との間には時間差２Ｒｍａｘ／ｃがあり、レーダ装置からの目標の距離が遠くなるほど、位相雑音の差が大きくなって位相雑音の影響が大きくなる。
第１のモジュール１−ｎＭＤＬは、下記式（２３）の関係に従って位相雑音を抑圧する第１の局部発振信号生成部１−６−１を有しており、図１９Ｂに示したように、位相雑音を所望のレベル以下に抑圧する。下記式（２３）において、Δφｎｉｓは位相雑音差分の許容上限値である。位相雑音の差分がΔφｎｉｓよりも大きい場合、位相雑音の影響を抑圧できていない。
0006840308.tif 000021
【０１２０】
例えば、送信側と受信側で異なる局部発振信号が用いられた場合、上記式（２２）の右辺に示すように、送信側と受信側で局部発振信号の特性が異なるため、位相雑音の影響を抑圧できず、目標検出性能が劣化する。なお、互い異なる局部発振信号を、位相雑音差分がΔφｎｉｓ以下となるように調整してもよいが、この調整を行うことによりコストが増大する。このため、上記式（２３）の関係に従って位相雑音を抑圧する第１の局部発振信号生成部１−６−１は、有用性がある。
【０１２１】
さらに、第１の局部発振信号生成部１−６−１が、第１の受信部１１によって受信された反射ＲＦ信号のダウンコンバートに第１の局部発振信号を用いることに加え、位相雑音による損失Ｐφｎｉｓに基づいてレーダパラメータを設定することにより、所望の位相雑音を抑圧することが可能になる。すなわち、第１の局部発振信号生成部１−６−１は、変調帯域Ｂ０、サンプリング周波数ｆｓおよび最大探知距離Ｒｍａｘといったレーダパラメータを調整して、所望の位相雑音による損失Ｐφｎｉｓが閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨ以下になるように位相雑音を抑圧する。
【０１２２】
例えば、第１の局部発振信号生成部１−６−１は、上記式（２３）を満たすため、下記式（２４）、下記式（２５）、下記式（２６）および下記式（２７）を満たすレーダパラメータとして、変調帯域Ｂ０、サンプリング周波数ｆｓ、およびサンプリング周波数ｆｓの曖昧さがなく計測可能な距離Ｒａｍｂ，ｆｓを設定する。ここで、Ｐφｎｉｓ，ＴＨは、位相雑音による損失Ｐφｎｉｓの閾値であり、ｆｂ，Ｒｍａｘは、最大探知距離Ｒｍａｘのビート周波数、Ｐφｎｉｓ（ｆｂ，Ｒｍａｘ，ｆｓ）は、最大探知距離Ｒｍａｘのビート周波数ｆｂ，Ｒｍａｘおよびサンプリング周波数ｆｓである場合の位相雑音による損失である。下記式（２４）は、第１の局部発振信号生成部１−６−１が所望の性能を満たすための、変調帯域Ｂ０とサンプリング周波数ｆｓの関係を示している。下記式（２５）は、第１の局部発振信号生成部１−６−１が所望の性能を満たすための、最大探知距離Ｒｍａｘとサンプリング周波数ｆｓの曖昧さがなく計測可能な距離Ｒａｍｂ，ｆｓとの関係を示している。下記式（２６）は、第１の局部発振信号生成部１−６−１が所望の性能を満たすための、最大探知距離Ｒｍａｘのビート周波数ｆｂ，Ｒｍａｘとサンプリング周波数ｆｓとの関係を示している。下記式（２７）は、第１の局部発振信号生成部１−６−１が所望の性能を満たすための、位相雑音による損失Ｐφｎｉｓの閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨと最大探知距離Ｒｍａｘのビート周波数ｆｂ，Ｒｍａｘおよびサンプリング周波数ｆｓとの関係を示している。下記式（２８）は、第１の局部発振信号生成部１−６−１が所望の性能を満たすための、最大探知距離Ｒｍａｘのビート周波数ｆｂ，Ｒｍａｘと最大探知距離Ｒｍａｘとの関係を示している。下記式（２９）は、第１の局部発振信号生成部１−６−１が所望の性能を満たすための、サンプリング周波数ｆｓとサンプリング周波数ｆｓの曖昧さがなく計測可能な距離Ｒａｍｂ，ｆｓとの関係を示している。
実施の形態１に係るレーダ装置は、上記式（９）に示したように、送信ＲＦ信号と同様に、反射ＲＦ信号をダウンコンバートするために周波数変調された第１の局部発振信号を用いるため、変調帯域Ｂ０よりサンプリング周波数ｆｓを低くすることが可能である。
また、変調帯域Ｂ０以上のサンプリング周波数ｆｓを用いた場合、第１の局部発振信号と距離分解能以上の距離にある目標からの反射ＲＦ信号（第１の送信信号の反射信号）とは、相関が低くなり、位相雑音の影響が増大する。従って、第１の局部発振信号生成部１−６−１が、下記式（２４）に従ってサンプリング周波数ｆｓを低くして、上記両信号の相関が高くなるように、レーダパラメータを設定することで、最大探知距離Ｒｍａｘ以下にある目標からの反射ＲＦ信号の位相雑音による損失を抑圧することができる。
Ｂ０＞ｆｓ                                        ・・・（２４）
Ｒｍａｘ＜Ｒａｍｂ，ｆｓ                                ・・・（２５）
ｆｂ，Ｒｍａｘ≦ｆｓ                                  ・・・（２６）
Ｐφｎｉｓ，ＴＨ≧Ｐφｎｉｓ（ｆｂ，Ｒｍａｘ，ｆｓ）          ・・・（２７）
ｆｂ，Ｒｍａｘ＝（２Ｂ０／ｃＴ０）Ｒｍａｘ                ・・・（２８）
ｆｓ＝（２Ｂ０／ｃＴ０）Ｒａｍｂ，ｆｓ                  ・・・（２９）
【０１２３】
図２１は、位相雑音による損失とビート周波数との関係を示す図である。図２１において、サンプリング周波数ｆｓ，Ｈは、上記式（２６）および上記式（２７）を満たさない高いサンプリング周波数であり、サンプリング周波数ｆｓ，Ｌは、上記式（２６）および上記式（２７）を満たさない低いサンプリング周波数である。サンプリング周波数ｆｓ，Ｈであるときのビート周波数ｆｂは、図２１において符号Ｆａを付して示すように、上記（２６）は満たすが、上記式（２７）は満たさない。これにより、図２１において二点鎖線で示すように、最大探知距離Ｒｍａｘのビート周波数ｆｂ，Ｒｍａｘであるときの位相雑音による損失Ｐφｎｉｓ（ｆｓ，Ｈ）が、位相雑音による損失の閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨ以上になる。このようにサンプリング周波数ｆｓが高くなるにつれてビート周波数ｆｂが高くなるので、第１の局部発振信号と反射ＲＦ信号（第１の送信信号の反射信号）との相関が低くなるという問題がある。
【０１２４】
一方、図２１において一点鎖線で示すように、サンプリング周波数ｆｓ，Ｌを低くしたときのビート周波数ｆｂは、上記（２６）は満たさないが、上記式（２７）は満たし、短距離であるため、第１の局部発振信号と反射ＲＦ信号（第１の送信信号の反射信号）との相関が高くなる。
【０１２５】
第１の局部発振信号生成部１−６−１が、レーダパラメータの値を、上記式（２６）および上記式（２７）を満たす、図２１において符号Ｆで示す領域内の値となるように設定することで、図２１において符号Ｆｂで示す位相雑音による損失が閾値Ｐφｎｉｓ，ＴＨ以下となり、すなわち、上記式（２３）を満たすようになる。これにより、所望の位相雑音の抑圧が得られ、目標検出性能が向上または維持されたレーダ装置を得ることができる。
【０１２６】
次に、実施の形態１に係るレーダ装置を車両に搭載したときのモジュール配置について説明する。以下では、実施の形態１に係るレーダ装置が、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜２−４または２−１〜２−５、および第３のモジュール３−１，３−２を備えるものとする。
【０１２７】
図２２は、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜４および第３のモジュール３−１，３−２についての車両４０への第１の配置例を示す図である。図２２に示す第１の配置例では、車両４０のフロントガラス付近に、第３のモジュール３−１、第２のモジュール２−１、第２のモジュール２−２、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−３、第２のモジュール２−４および第３のモジュール３−２が、この順で直線状に配置されている。
【０１２８】
図２３は、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜２−５および第３のモジュール３−１，３−２についての車両４０への第２の配置例を示す図である。図２３に示す第２の配置例では、車両４０のフロントガラス付近に第３のモジュール３−１が配置され、車両４０のバンパーに、第３のモジュール３−１、第２のモジュール２−１〜２−５および第３のモジュール３−２が、この順で直線状に配置されている。
【０１２９】
図２４は、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜２−５および第３のモジュール３−１，３−２についての車両４０への第３の配置例を示す図である。図２４に示す第３の配置例では、車両４０の正面のエンブレム部分に第１のモジュール１−１が配置され、車両４０のフロントガラス付近に、第３のモジュール３−１、第２のモジュール２−１〜２−５および第３のモジュール３−２が、この順で直線状に配置されている。
【０１３０】
図２５は、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−１〜２−４および第３のモジュール３−１，３−２についての車両４０への第４の配置例を示す図である。図２５に示す第４の配置例では、車両４０のフロントガラス付近に、第２のモジュール２−１、第２のモジュール２−２、第１のモジュール１−１、第２のモジュール２−３および第２のモジュール２−４が、この順で直線状に配置されている。さらに、第３のモジュール３−１および第３のモジュール３−２が、車両４０のバンパーに配置されている。
【０１３１】
実施の形態１に係るレーダ装置は、モジュール配置の自由度が高いので、図２２、図２３、図２４および図２５に示すように、複数のモジュールを分散して配置することが可能である。すなわち、全てのモジュールが一体となった構成に比べて、実施の形態１に係るレーダ装置は、車両の大きさまたは様々な配置場所に対応することが可能である。また、所望の仕様に応じて、例えば、角度分解能に応じてそれぞれのモジュールの数を設定することが可能である。
【０１３２】
次に、実施の形態１に係るレーダ装置のハードウェア構成について説明する。
第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける第１の送信部１０、第１の受信部１１および第１の信号処理器１２の機能、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおける第２の受信部２０および第２の信号処理器２１の機能および第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける第３の送信部３０の機能は、処理回路により実現される。すなわち、実施の形態１に係るレーダ装置は、図４に示したステップＳＴ１からステップＳＴ８までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であってもよい。
【０１３３】
図２６Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図２６Ｂは、実施の形態１に係るレーダ装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図２６Ａおよび図２６Ｂにおいて、アンテナ１００は、第１の送信部１０が備えるアンテナ１−２−ｎＴｘ、第１の受信部１１が備えるアンテナ１−７−ｎＲｘ，ｎＭＤＬ、第２の受信部２０が備えるアンテナ２−７−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘまたは第３の送信部３０が備えるアンテナ３−２−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘである。表示器１０１は、図１に示した表示器９である。
【０１３４】
入出力インタフェース１０２は、信号バス１０４を介して、アンテナ１００と、送信機１−３−ｎＴｘ、受信機１−８−ｎＲｘ，ｎＭＤＬ、受信機２−８−ｎＲｘ，ｎＲｘＥｘまたは送信機３−３−ｎＴｘ，ｎＴｘＥｘとの間の信号のやり取りを中継する。また、入出力インタフェース１０２は、信号バス１０４を介して、表示器１０１と第１の信号処理器１２との間の信号のやり取りを中継する。
【０１３５】
処理回路が図２６Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１０３である場合、処理回路１０３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）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける第１の送信部１０、第１の受信部１１および第１の信号処理器１２の機能を別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。また、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおける第２の受信部２０および第２の信号処理器２１の機能を別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。さらに、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける第３の送信部３０の機能を、別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。
【０１３６】
処理回路が図２６Ｂに示すプロセッサ１０５である場合、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける第１の送信部１０、第１の受信部１１および第１の信号処理器１２の機能、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおける第２の受信部２０および第２の信号処理器２１の機能および第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける第３の送信部３０の機能のそれぞれは、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０６に記憶される。
【０１３７】
プロセッサ１０５は、メモリ１０６に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける第１の送信部１０、第１の受信部１１および第１の信号処理器１２の機能、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘにおける第２の受信部２０および第２の信号処理器２１の機能および第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘにおける第３の送信部３０の機能をそれぞれ実現する。例えば、各モジュールの機能は、プロセッサ１０５によって実行されたときに、図４に示したフローチャートにおける、ステップＳＴ１からステップＳＴ８までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ１０６を備える。これらのプログラムは、第１のモジュール１−ｎＭＤＬ、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘおよび第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの手順または方法を、コンピュータに実行させる。メモリ１０６は、コンピュータを、第１のモジュール１−ｎＭＤＬ、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘおよび第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘとして機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
【０１３８】
メモリ１０６は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。
【０１３９】
第１のモジュール１−ｎＭＤＬにおける第１の送信部１０、第１の受信部１１および第１の信号処理器１２の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、第１の送信部１０および第１の受信部１１は、専用のハードウェアである処理回路１０３で機能を実現し、第１の信号処理器１２は、プロセッサ１０５が、メモリ１０６に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、機能を実現する。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにより上記機能を実現することができる。
【０１４０】
以上のように、実施の形態１に係るレーダ装置において、第１のモジュール１−１が、第１の局部発振信号を用いて、受信された反射ＲＦ信号から、受信ビート信号を生成し、第２のモジュール２−１が、第１の局部発振信号と同期している第２の局部発振信号を用いて、受信された反射ＲＦ信号から受信ビート信号を生成し、第１の信号処理器１２が、第１のモジュール１−１によって生成された受信ビート信号と、第２のモジュール２−１によって生成された受信ビート信号とに基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて目標の角度を算出する。これにより、目標の検出精度を保ちつつ目標の角度分解能を高めることができる。
【０１４１】
実施の形態１に係るレーダ装置において、第１のモジュール１−１は、複数の送信チャンネルおよび複数の受信チャンネルを有する。第１の信号処理器１２は、チャンネル間の位相差に基づいてコヒーレント積分を行う。第３のモジュール３−１は、第１のモジュール１−１と第２のモジュール２−１との位置関係によって生じた到来位相差に基づいて、コヒーレント積分を行う。これらの積分を行うことで、目標の検出精度を保ちつつ目標の角度分解能を高めることができる。
【０１４２】
実施の形態１において、第１のモジュール１−ｎＭＤＬを用いて目標候補を検出し、第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘおよび第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘを用いて目標の角度分解能を向上させたレーダ装置を示したが、これに限定されるものではない。例えば、レーダ装置は、第１のモジュール１−ｎＭＤＬおよび第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘのみを備えてもよく、第１のモジュール１−ｎＭＤＬおよび第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘのみを備えてもよい。さらに、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信信号と第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘの受信信号とを合成して、目標の角度分解能をさらに向上させてもよい。
【０１４３】
実施の形態２．
図２７は、実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係るレーダ装置は、実施の形態１に係るレーダ装置とは異なって第２のモジュール２−ｎＲｘＥｘを備えておらず、図２７に示すように、第１のモジュール１−ｎＭＤＬ、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘおよび表示器９を備えて構成される。
【０１４４】
図２８は、実施の形態２に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートであって、実施の形態２に係るレーダ装置による信号処理方法を示している。
まず、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の送信部１０が、空間に送信ＲＦ信号を放射する（ステップＳＴ１ｈ）。空間に物体が存在すると、この物体で送信ＲＦ信号が反射されてレーダ装置に戻ってくる。第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の受信部１１は、送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を受信して、第１の局部発振信号を用いて反射ＲＦ信号から受信ビート信号を生成する（ステップＳＴ２ｈ）。この受信ビート信号が、目標の検出に用いられる第１の受信信号である。
【０１４５】
次に、第１の信号処理器１２は、第１の受信部１１から入力した受信ビート信号を用いて、第１のモジュール１−１における送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの目標候補の距離および速度に基づいた第１の信号を生成する。第１の信号処理器１２は、生成された第１の信号に対してインコヒーレント積分を行い、インコヒーレント積分で得られた信号の強度に基づいて目標候補の距離および速度を算出する（ステップＳＴ３ｈ）。
【０１４６】
続いて、第１の信号処理器１２が、各目標候補についての第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの第１の信号に対して、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいてコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ４ｈ）。
【０１４７】
次に、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の送信部１０が、空間に送信ＲＦ信号を放射し、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘが備える第３の送信部３０が、空間に送信ＲＦ信号を放射する（ステップＳＴ５ｈ）。第３の送信部３によって送信される送信ＲＦ信号が、第３の送信信号である。
【０１４８】
第１のモジュール１−ｎＭＤＬが備える第１の受信部１１が、第１の送信部１０によって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を受信し、第３の送信部３０によって送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号を受信する。そして、第１の受信部１１は、図１３Ａと同様の手順で、第１の局部発振信号を用いて、第１の送信部１０から送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号から第１の受信ビート信号を生成する。さらに、第１の受信部１１は、図１３Ａと同様の手順で、第３の送信部３０から送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号から第３の受信ビート信号を生成する（ステップＳＴ６ｈ）。第１の受信ビート信号は、目標の角度の算出に用いられる第１の受信信号であり、第３の受信ビート信号は、目標の角度の算出に用いられる第３の受信信号である。
【０１４９】
第１の信号処理器１２は、図１４のステップＳＴ１ｇおよびステップＳＴ２ｇと同様の手順で、第１の受信ビート信号を用いて、第１のモジュール１−ｎＭＤＬの送信チャンネルごとおよび受信チャンネルごとの各目標候補の距離および速度に基づいた第４の信号を生成する。さらに、第１の信号処理器１２は、図１４のステップＳＴ１ｇおよびステップＳＴ２ｇと同様の手順で、第３の受信ビート信号を用いて、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘの送信チャンネルごとおよび第１のモジュール１−ｎＭＤＬの受信チャンネルごとの各目標候補の距離および速度に基づいた第３の信号を生成する。
【０１５０】
第１の信号処理器１２は、図１４のステップＳＴ３ｇと同様の手順で、各目標候補についての第３の信号および第４の信号に対し、目標候補の到来角度候補に対応する到来位相差に基づいてコヒーレント積分を行う（ステップＳＴ７ｈ）。最後に、第１の信号処理器１２は、各目標候補についてのコヒーレント積分で得られた信号を用いて、目標候補の角度を算出する（ステップＳＴ８ｈ）。第１の信号処理器１２によって算出された目標候補の角度に関する情報は、表示器９に表示される。
【０１５１】
以上のように、実施の形態２に係るレーダ装置において、第１のモジュール１−ｎＭＤＬが、第１の局部発振信号を用いて、第１のモジュール１−ｎＭＤＬから送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号および第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘから送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号から、受信ビート信号をそれぞれ生成する。第１の信号処理器１２が、第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって生成された受信ビート信号を用いて目標を検出し、第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって、第１のモジュール１−ｎＭＤＬから送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号から生成された受信ビート信号と、第１のモジュール１−ｎＭＤＬによって、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘから送信された送信ＲＦ信号の反射ＲＦ信号から生成された受信ビート信号に基づくコヒーレント積分で得られた信号を用いて、目標の角度を算出する。これにより、目標の検出精度を保ちつつ目標の角度分解能を高めることができる。なお、目標の検出後、第１のモジュール１−ｎＭＤＬと第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘが送信ＲＦ信号を送信する場合を示したが、目標の検出後に、第３のモジュール３−ｎＴｘＥｘのみが送信ＲＦ信号を送信してもよい。
【０１５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれ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】
【０１５３】
本発明に係るレーダ装置は、目標の検出精度を保ちつつ目標の角度分解能を高めることができるので、例えば、車両の障害物検出装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１−１，１−ｎＭＤＬ  第１のモジュール、１−１−１，１−１−２  送信ＲＦ信号、１−２−１，１−２−２，１−７−１〜１−７−ＮＲｘ，ｎＭＤＬ，２−７−１〜２−７−ＮＲｘ，ｎＲｘＥｘ，３−２−１，１００  アンテナ、１−３−１，１−３−２，３−３−１  送信機、１−４−１  送信切替部、１−５−１，３−５−１  符号変調部、１−６−１  第１の局部発振信号生成部、１−８−１〜１−８−ＮＲｘ，ｎＭＤＬ，２−８−１〜２−８−ＮＲｘ，ｎＲｘＥｘ  受信機、１−９−１〜１−９−ＮＲｘ，ｎＭＤＬ，２−９−１〜２−９−ＮＲｘ，ｎＲｘＥｘ  Ａ／Ｄ変換器、２−１〜２−５，２−ｎＲｘＥｘ  第２のモジュール、２−６−１  第２の局部発振信号生成部、３−１，３−２，３−ｎＴｘＥｘ  第３のモジュール、３−６−１  第３の局部発振信号生成部、９，１０１  表示器、１０  第１の送信部、１１  第１の受信部、１２  第１の信号処理器、２０  第２の受信部、２１  第２の信号処理器、３０  第３の送信部、４０  車両、１０２  入出力インタフェース、１０３  処理回路、１０４  信号バス、１０５  プロセッサ、１０６  メモリ、１２０  第１の分離部、１２１  第１の信号生成部、１２２  インコヒーレント積分部、１２３  目標候補検出部、１２４  第１のコヒーレント積分部、１２５  第２のコヒーレント積分部、１２６  角度算出部、１５０〜１５３，１６０〜１６３  モジュール、１５０ａ，１５３ａ，１６０ａ，１６３ａ  送信部、１５０ｂ，１６０ｂ〜１６３ｂ  局部発振信号生成器、１５１ａ，１５２ａ，１６１ａ，１６２ａ  受信部、２１０  第２の分離部、２１１  第２の信号生成部。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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