(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本以上のリニアアレイアンテナと、コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記２本以上のリニアアレイアンテナのうち少なくとも１本以上の第１リニアアレイアンテナが送信波を送信する処理と、
前記送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を、前記送信波を送信した前記第１リニアアレイアンテナを含む少なくとも２本以上の第２リニアアレイアンテナが受信する処理と、
前記送信波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間と前記送信波の向きとを用いて、及び／又は前記送信波の周波数と前記反射波の周波数と前記送信波の向きとを用いて前記観測対象の場所を推定する処理と、
を実行可能であり、
前記観測対象の場所を推定する処理は、
前記第１リニアアレイアンテナが前記送信波を送信してから、前記少なくとも２本以上の前記第２リニアアレイアンテナのうちの１本であり、前記送信波を送信した前記第１リニアアレイアンテナのいずれかである所定の第２リニアアレイアンテナが前記反射波を受信するまでの所定受信時間と前記送信波の向きとを用いて、前記観測対象の場所を含む略円形の第１空間を特定する処理と、
前記所定の第２リニアアレイアンテナを含み、前記少なくとも２本以上の一部又は全部である２本以上の前記第２リニアアレイアンテナが受信した前記反射波それぞれの位相差と前記所定受信時間とを用いて前記観測対象の場所を含む略円形の第２空間を特定する処理と、
前記第１空間と前記第２空間とを用いて前記観測対象の場所を含む２箇所を特定する処理と、
を含む、レーダ装置。
【請求項２】
前記２本以上のリニアアレイアンテナは、長手方向が互いに略平行に配置されている、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記リニアアレイアンテナの数が３本以上であり、
前記３本以上のリニアアレイアンテナは、長手方向が互いに略平行に配置されており、
前記少なくとも２本以上の第２リニアアレイアンテナが受信する処理は、前記反射波を、前記送信波を送信した前記第１リニアアレイアンテナと同じ及び／又は異なる前記リニアアレイアンテナであって、前記３本以上の前記リニアアレイアンテナの一部である少なくとも２本以上の第２リニアアレイアンテナが受信する処理であり、
前記反射波を受信する処理は、前記第２リニアアレイアンテナと異なる少なくとも１本以上の第３リニアアレイアンテナが前記反射波を受信する処理を含み、
前記観測対象の場所を推定する処理は、前記第１リニアアレイアンテナが前記送信波を送信してから、前記第３リニアアレイアンテナが前記反射波を受信するまでの特定受信時間と前記所定受信時間と前記２箇所を特定する処理で特定した前記２箇所の場所とを用いて、前記観測対象の場所を特定する処理を含む、請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記コントローラは、さらに、前記送信波及び前記反射波の位相を制御して前記２本以上のリニアアレイアンテナが指向する向きを前記２本以上のリニアアレイアンテナから前記観測対象への向きに制御する処理をさらに実行可能である、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記送信波を送信する処理は、前記送信波を断続的に送信する処理を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置において、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナが利用されている。アレイアンテナは、アンテナ素子において送受信する電波の位相を制御可能に構成することにより、送受信する電波の位相を制御することによってアレイアンテナが指向する向きを変更する処理を実行可能なフェイズドアレイアンテナとして利用できる。フェイズドアレイアンテナを用いたレーダ装置は、アンテナを指向させることができるため、アンテナを指向させないレーダ装置よりアンテナを指向させた向きにおけるアンテナが放射する電波の電界強度（「アンテナの利得」とも称される。以下、アンテナが放射する電波の電界強度のことを単に「利得」とも称する。）を高くし得る。したがって、レーダ装置の探知可能距離を長くし得る。
【０００３】
フェイズドアレイアンテナは、アンテナを取り付け可能な回転台等によって例示されるアンテナの向きを変更する機械的な構造を用いずにアンテナが指向する向きを変更可能である。したがって、フェイズドアレイアンテナでは、機械的な構造を用いてアンテナの向きを変更する場合より短い時間でアンテナが指向する向きを変更できる。また、機械的な構造を必要としないため、フェイズドアレイアンテナでは、機械的な構造を用いてアンテナの向きを変更する場合よりアンテナの構造を簡単にし得る。これにより、人工衛星等の機械的な構造を用いてアンテナの向きを変更することに関する各種の課題がある装置にアンテナを取り付ける場合であっても、アンテナが指向する向きを容易に変更し得る。
【０００４】
指向する向きを短い時間で変更可能であるフェイズドアレイアンテナを用いることで、広い範囲を短い時間で走査するレーダ装置を構成し得る。したがって、フェイズドアレイアンテナを用いることで、広い範囲を短い時間で走査し、該範囲にある観測対象の場所を特定可能なレーダ装置を構成し得る。
【０００５】
フェイズドアレイアンテナを用いたレーダ装置では、アンテナ素子を平面状に配置したフェイズドアレイアンテナ（以下、単に「平面フェイズドアレイアンテナ」とも称する。）が広く利用されている。しかし、平面フェイズドアレイアンテナは、該平面の法線の向きから離れた向きの電波を受信する場合に利得が低下し、探知可能距離が短くなる課題がある。そのため、フェイズドアレイアンテナを用いて広い範囲にある観測対象の場所を特定すべく、様々な工夫が行われている。
【０００６】
当該工夫の例として、非特許文献１は、多数のアンテナ素子を有するポール８本を用いて構成したフェイズドアレイアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】賀谷  信幸(Nobuyuki Kaya)、人工衛星のためのアクティブフェイズドアレイアンテナを用いた新しい受信地上アンテナ(NEW RECEIVING GROUND ANTENNA USING ACTIVE PHASED ARRAY ANTENNA FOR SATELLITES)、「第６７回国際宇宙会議（ＩＡＣ  ２０１６）予稿集」(In proceedings of "67th International Astronautical Congress(IAC 2016)")、2016年、p.3159-3162.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１によれば、多数のアンテナ素子を有するポール８本を用いるため、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの電波を受信し得る。しかしながら、非特許文献１は、電波を受信する受信用フェイズドアレイアンテナを開示するにとどまり、受信用フェイズドアレイアンテナを用いてレーダ装置を構成する具体的な手法等を開示していない。一般に、レーダ装置は、送信波を送信する送信用アンテナが送信した送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を受信用アンテナで受信することにより、観測対象の場所を特定する。より広い範囲にある観測対象の場所を特定するためには、受信用アンテナと組み合わせて用いる送信用アンテナの構成が重要である。
【０００９】
従来技術のレーダ装置においては、直線アンテナ、パラボラアンテナ、及び／又は平面フェイズドアレイアンテナ等の各種のアンテナを、送信波を送信する送信用アンテナとして用いる。レーダ装置では、送信用アンテナと受信用アンテナとを同じ向きに指向させることにより、反射波における利得をよりいっそう高め、探知可能距離をよりいっそう長くし得る。これにより、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【００１０】
非特許文献１が開示するポールに多数のアンテナ素子を配して構成したポールアンテナ（アンテナ素子をポールに沿って直線状（linear、リニア）に整列させる（array、アレイ）ことから「リニアアレイアンテナ」とも呼ばれる。以下、単に「リニアアレイアンテナ」とも称する。）は、アンテナの長手方向を中心軸とする円錐面状の範囲からアンテナに向かう電波の利得が大きくなる向きに指向させて用いる。ここでいう「円錐面状の範囲」は、円錐の側面と該側面に隣接する範囲とを含み、該円錐の内部を含まない範囲である。一方、上述の各種のアンテナは、通常、直線状の範囲からアンテナに向かう電波の利得が大きくなる向きに指向させて用いる。そのため、非特許文献１のフェイズドアレイアンテナが指向する向きと同じ向きに上述した各種のアンテナを指向させることは、容易でない。したがって、非特許文献１のフェイズドアレイアンテナと送信用アンテナとを組み合わせてレーダ装置を構成するにあたり、さらに解決すべき課題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、リニアアレイアンテナが送信波を送信する処理と、この送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波をリニアアレイアンテナが受信する処理と、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間と送信波の向きとを用いて、及び／又は前記送信波の周波数と前記反射波の周波数と前記送信波の向きとを用いて前記観測対象の場所を推定する処理と、を実行可能にすることで、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【００１３】
第１の特徴に係る発明は、１以上のリニアアレイアンテナと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、少なくとも１以上の前記リニアアレイアンテナが送信波を送信する処理と、前記送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を、前記送信波を送信した前記リニアアレイアンテナと同じ及び／又は異なる前記リニアアレイアンテナであって、少なくとも１以上の前記リニアアレイアンテナが受信する処理と、前記送信波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間と前記送信波の向きとを用いて、及び／又は前記送信波の周波数と前記反射波の周波数と前記送信波の向きとを用いて前記観測対象の場所を推定する処理と、を実行可能である、レーダ装置を提供する。
【００１４】
まず、リニアアレイアンテナが平面フェイズドアレイアンテナ等より広い範囲からの反射波を受信可能であることについて説明する。一般に、平面フェイズドアレイアンテナは、平面フェイズドアレイアンテナを指向させた向きに沿った直線状の範囲からアンテナに向かう反射波の利得が大きくなるよう制御される。これにより、平面フェイズドアレイアンテナは、指向させた向きにおける直線状の範囲からアンテナに向かう反射波を受信し得る。
【００１５】
これに対し、リニアアレイアンテナは、リニアアレイアンテナの長手方向を中心軸とする円錐面状の範囲からアンテナに向かう反射波の利得が大きくなる向きに制御することが可能である。これにより、リニアアレイアンテナは、指向させた向きにおける円錐面状の範囲からアンテナに向かう反射波を受信し得る。そして、円錐面状の範囲は、直線状の範囲より広い。したがって、第１の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを構成し得る。
【００１６】
続いて、送信波を送信するときのアンテナが指向する向きについて説明する。レーダ装置では、送信用アンテナと受信用アンテナとを同じ向きに指向させることにより、反射波における利得をよりいっそう高め、探知可能距離をよりいっそう長くし得る。これにより、レーダ装置は、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【００１７】
第１の特徴に係る発明によれば、リニアアレイアンテナを用いて送信波を送信し、リニアアレイアンテナを用いて反射波を受信するため、送信波を送信するときのリニアアレイアンテナが指向する向きと反射波を受信するときのリニアアレイアンテナが指向する向きとを同じ円錐面状の向きにし得る。したがって、反射波に関する利得を高め、レーダ装置の探知可能距離をよりいっそう長い距離にし得る。したがって、第１の特徴に係る発明によれば、広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【００１８】
レーダ装置が観測対象の場所を推定する処理について説明する。リニアアレイアンテナから反射波を生じた観測対象の場所へ向かう向きは、送信波の向きと同じ向きである。第１の特徴に係る発明によれば、円錐面状の向きに指向するリニアアレイアンテナを用いて送信波を送信する。したがって、観測対象の場所は、この円錐面及びその周囲に含まれる。送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間は、リニアアレイアンテナから観測対象までの距離に応じて異なる。したがって、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を用いてリニアアレイアンテナから観測対象までの距離を測定し得る。送信波が周波数変調されている場合、送信波の周波数と反射波の周波数との差は、リニアアレイアンテナから観測対象までの距離に応じて異なる。したがって、この差を用いてリニアアレイアンテナから観測対象までの距離を測定し得る。
【００１９】
この円錐面の頂点の場所は、リニアアレイアンテナの場所と同じである。したがって、この円錐面及びその周囲に含まれ、かつ、リニアアレイアンテナからの距離が測定された距離を満たす空間は、略円形の空間となる。したがって、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間と送信波の向きとを用いて、及び／又は送信波の周波数と反射波の周波数と送信波の向きとを用いて観測対象の場所を推定する処理を実行することにより、観測対象の場所が上述の略円形の空間に含まれる場所であることを推定できる。第１の特徴に係る発明によれば、リニアアレイアンテナが指向する向きを変化させることなく円錐面状の範囲にある観測対象からの反射波を略同時に受信し得るため、直線状の範囲より広い円錐面状の範囲にある観測対象の場所を、リニアアレイアンテナが指向する向きを変化させる場合より短い時間で推定し得る。これにより、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定し得る。
【００２０】
したがって、第１の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００２１】
第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、前記送信波を送信する前記リニアアレイアンテナは、前記反射波を受信する処理で前記反射波を受信する前記リニアアレイアンテナでもある、レーダ装置を提供する。
【００２２】
第２の特徴に係る発明によれば、送信波を送信したリニアアレイアンテナの場所で反射波を受信できる。これにより、送信波の向きと反射波の向きとが送信波を送信したリニアアレイアンテナと異なる場所で反射波を受信する場合より一致する。したがって、送信波を送信するときと反射波を受信するときとでリニアアレイアンテナが指向する向きを変更することなく、反射波に関する利得を高め得る。これにより、レーダ装置の探知可能距離をよりいっそう長い距離にし得る。したがって、第２の特徴に係る発明によれば、広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【００２３】
第２の特徴に係る発明によれば、送信波を送信する別のアンテナを有することなく送信波を送信できる。これにより、送信波を送信する別のアンテナを有するレーダ装置より簡易な構造を有するよう、レーダ装置を構成し得る。したがって、レーダ装置の対費用効果及び／又は保守性等を改善し得る。
【００２４】
したがって、第２の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００２５】
第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、前記リニアアレイアンテナの数が２以上であり、前記２以上のリニアアレイアンテナは、長手方向が互いに略平行に配置されており、前記反射波を受信する処理は、少なくとも２以上の前記リニアアレイアンテナが前記反射波を受信する処理を含み、前記観測対象の場所を推定する処理は、２の場所を特定する処理を含む、レーダ装置を提供する。
【００２６】
第３の特徴に係る発明によれば、２以上のリニアアレイアンテナが反射波を受信するまでの時間それぞれ、及び／又は反射波の周波数それぞれを用いて略円形の空間を特定できる。この略円形の空間と送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間と送信波の向きとを用いて、及び／又は送信波の周波数と反射波の周波数と送信波の向きとを用いて推定された略円形の空間とを用いて、２の交点を特定できる。したがって、観測対象の場所を推定する処理が２の場所を特定する処理を含むよう構成できる。
【００２７】
第３の特徴に係る発明によれば、２以上のリニアアレイアンテナは、長手方向が互いに略平行に配置されている。これにより、２以上のリニアアレイアンテナそれぞれを略同じ向きに指向させ得る。したがって、２以上のリニアアレイアンテナそれぞれは、反射波に関する利得をそれぞれ高め得る。
【００２８】
したがって、第３の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００２９】
第４の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、前記送信波を送信する前記リニアアレイアンテナと、前記反射波を受信する前記リニアアレイアンテナとは互いに異なる、レーダ装置を提供する。
【００３０】
第４の特徴に係る発明によれば、反射波を受信する間であっても、送信波を送信できる。これにより、より多くの送信波を観測対象に入射させ、より多くの反射波を生じさせ得る。したがって、より多くの反射波を受信し、観測対象の場所をよりいっそう確実に推定し得る。
【００３１】
したがって、第４の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００３２】
第５の特徴に係る発明は、第３又は第４の特徴に係る発明であって、前記送信波は、周波数変調された送信波であり、前記反射波を受信する前記リニアアレイアンテナは、前記送信波を送信した前記リニアアレイアンテナとは異なる前記リニアアレイアンテナであり、前記コントローラは、前記反射波から前記送信波を取り除く処理と、前記送信波の周波数と前記反射波の周波数とを用いて前記時間を測定する処理と、をさらに実行可能である、レーダ装置を提供する。
【００３３】
第５の特徴に係る発明によれば、周波数変調した送信波を連続的に送信し、送信波を送信したリニアアレイアンテナとは異なるリニアアレイアンテナで反射波を受信できる。これにより、より多くの送信波を観測対象に入射させ、より多くの反射波を生じさせ得る。
【００３４】
送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定するためには、反射波がいつ送信された送信波によって生じた反射波であるかを識別する必要がある。しかし、周波数変調されない送信波を連続的に送信する場合、反射波がいつ送信された送信波によって生じた反射波であるかを識別することが難しい。したがって、周波数変調されない送信波を連続的に送信する場合、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定することに困難が生じ得る。第５の特徴に係る発明によれば、周波数変調した送信波を送信するため、送信波の周波数と反射波の周波数とを用いて反射波がいつ送信された送信波によって生じた反射波であるかを識別し得る。これにより、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定できる。
【００３５】
したがって、第５の特徴に係る発明によれば、観測対象においてより多くの反射波を生じさせることと、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定することとを同時に達成し得る。これにより、より多くの反射波を受信して観測対象の場所をよりいっそう確実に推定し得る。
【００３６】
送信波を連続的に送信する場合、リニアアレイアンテナは、反射波を受信するときに送信波をも受信し得る。受信した送信波は、反射波を用いた処理においてノイズとなり得る。第５の特徴に係る発明によれば、反射波から送信波を取り除く処理を実行し、受信した送信波がノイズとなることを防ぎ得る。
【００３７】
したがって、第５の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００３８】
第６の特徴に係る発明は、第１の特徴から第５の特徴のいずれかに係る発明であって、前記リニアアレイアンテナの数が３以上であり、前記３以上のリニアアレイアンテナは、長手方向が互いに略平行に配置されており、前記反射波を受信する処理は、少なくとも３以上の前記リニアアレイアンテナが前記反射波を受信する処理を含み、前記観測対象の場所を推定する処理は、前記観測対象の場所を特定する処理を含む、レーダ装置を提供する。
【００３９】
第６の特徴に係る発明によれば、３以上のリニアアレイアンテナが受信した反射波それぞれを用いて３以上の略円形の空間を特定できる。そして、これら３以上の略円形の空間の交点を用いて、観測対象の場所を特定できる。
【００４０】
第６の特徴に係る発明によれば、３以上のリニアアレイアンテナは、長手方向が互いに略平行に配置されている。これにより、３以上のリニアアレイアンテナそれぞれを略同じ向きに指向させ得る。したがって、３以上のリニアアレイアンテナそれぞれは、反射波に関する利得をそれぞれ高め得る。
【００４１】
したがって、第６の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００４２】
第７の特徴に係る発明は、第１の特徴から第６の特徴のいずれかに係る発明であって、前記コントローラは、さらに、前記送信波及び前記反射波の位相を制御して前記１以上のリニアアレイアンテナが指向する向きを前記１以上のリニアアレイアンテナから前記観測対象への向きに制御する処理をさらに実行可能である、レーダ装置を提供する。
【００４３】
第７の特徴に係る発明によれば、リニアアレイアンテナが指向する向きを、１以上のリニアアレイアンテナから観測対象への向きに制御して、観測対象に入射する送信波の利得をよりいっそう高め得る。さらに、受信する反射波の利得をもよりいっそう高め得る。観測対象に入射する送信波の利得と反射波の利得とをともに高め得るため、レーダ装置の探知可能距離をよりいっそう長い距離にし得る。したがって、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【００４４】
したがって、第７の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００４５】
第８の特徴に係る発明は、第１の特徴から第７の特徴のいずれかに係る発明であって、前記送信波を送信する処理は、前記送信波を断続的に送信する処理を含む、レーダ装置を提供する。
【００４６】
第８の特徴に係る発明によれば、送信波を断続的に送信するため、反射波と該反射波を生じさせた送信波とを容易に対応付けし得る。これにより、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を容易に測定できる。
【００４７】
第８の特徴に係る発明によれば、リニアアレイアンテナが送信波を送信していないときに、該リニアアレイアンテナで反射波を受信し得る。したがって、反射波を送信する別のアンテナを有することなく反射波を受信できる。これにより、反射波を受信する別のアンテナを有するレーダ装置より簡易な構造を有するよう、レーダ装置を構成し得る。したがって、レーダ装置の対費用効果及び／又は保守性等を改善し得る。
【００４８】
したがって、第８の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００４９】
第９の特徴に係る発明は、第１の特徴から第８の特徴のいずれかに係る発明であって、前記送信波及び前記反射波が電波及び／又は音波を含む、レーダ装置を提供する。
【００５０】
第９の特徴に係る発明によれば、可視光線を減衰させる大気、雲、及び霧等の影響を受けることなく、広い範囲に電波及び／又は音波を含む送信波を送信し得る。また、可視光線を減衰させる大気、雲、及び霧等の影響を受けることなく、広い範囲から電波及び／又は音波を含む反射波を受信し得る。したがって、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定可能なレーダ装置を提供できる。
【００５１】
したがって、第９の特徴に係る発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、広い範囲にある観測対象の場所を瞬時に推定可能なレーダ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態におけるレーダ装置１を斜め上方からみたときの概略図である。
【図２】図２は、アンテナ素子４４が送信する送信波Ｔ及びアンテナ素子４４が受信する反射波Ｒを示す概念図である。
【図３】図３は、コントローラ２で実行される場所推定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図４】図４は、従来技術の送信用アンテナＰから送信される送信波Ｔを示す概念図である。
【図５】図５は、リニアアレイアンテナ４から送信される、円錐面状に指向する送信波Ｔを示す概念図である。
【図６】図６は、フィードバック信号Ｆを用いて送信波の干渉Ｔｉを軽減することを示す概念図である。
【図７】図７は、送信波Ｔの向きと第１リニアアレイアンテナ４ａが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間とを用いて観測対象Ｏ１の場所を推定する処理を示す概念図である。
【図８】図８は、送信波Ｔの向きと第１リニアアレイアンテナ４ａ及び第２リニアアレイアンテナ４ｂが第１反射波Ｒ１をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ１の場所を含む２の場所を特定する処理を示す概念図である。
【図９】図９は、送信波Ｔの向きと第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃが第１反射波Ｒ１をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ１の場所を特定する処理を示す概念図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態におけるレーダ装置１０１を斜め上方からみたときの概略図である。
【図１１】図１１は、コントローラ１０２で実行される特定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図１２】図１２は、従来技術のパラボラアンテナＣから送信される第２送信波Ｔ２を示す概念図である。
【図１３】図１３は、レーダ装置１０１から送信される第４送信波Ｔ４及び第５送信波Ｔ５を示す概念図である。
【図１４】図１４は、第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間を用いて観測対象Ｏ１までの距離を特定する処理を示す概念図である。
【図１５】図１５は、第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂが第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信するまでの時間を用いて観測対象Ｏ６の場所を含む略円形の領域を特定する処理を示す概念図である。
【図１６】図１６は、第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、及び第３全方位アンテナ１０４ｃが第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ６の場所を含む２の場所を特定する処理を示す概念図である。
【図１７】図１７は、第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、第３全方位アンテナ１０４ｃ、及び第４全方位アンテナ１０４ｄが第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ６の場所を特定する処理を示す概念図である。
【図１８】図１８は、レーダ装置１０１を用いた通信システムを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明を実施するための好適な形態の一例について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
【００５５】
＜＜第１実施形態＞＞
第１実施形態のレーダ装置は、アンテナが円錐面状に指向可能なリニアアレイアンテナであるレーダ装置である。
【００５６】
＜レーダ装置１＞
図１は、本発明の第１実施形態におけるレーダ装置１を斜め上方からみたときの概略図である。以下、図１を参照して本発明の第１実施形態におけるレーダ装置１の好ましい構成の一例を説明する。
【００５７】
レーダ装置１は、コントローラ２と、送信機３と、１以上のリニアアレイアンテナ４（図１における符号４ａ〜４ｃ）と、を含んで構成される。１以上のリニアアレイアンテナ４のそれぞれは、アンテナ素子を直線状（linear、リニア）に整列させる（array、アレイ）よう配列したリニアアレイアンテナである。
【００５８】
リニアアレイアンテナは、アンテナの長手方向を中心軸とする円錐面状の範囲に指向させて用いることができる。ここでいう「円錐面状の範囲」は、円錐の側面と該側面に隣接する範囲とを含み、該円錐の内部を含まない範囲である。アンテナを指向させることにより、アンテナを指向させた向きにおけるアンテナが放射する波の強度（「アンテナの利得」とも称される。以下、アンテナが放射する波の強度のことを単に「利得」とも称する。）を高められる。また、アンテナを指向させることにより、アンテナを指向させた向きから受信する反射波をデジタル信号に変換する効率を高められる。
【００５９】
必須の態様ではないが、レーダ装置１は、１以上のリニアアレイアンテナ４を支持可能な支持構造５をさらに含むことが好ましい。支持構造５を含むことにより、１以上のリニアアレイアンテナ４のそれぞれが所定の位置関係を保つよう、これらを支持構造５によって支持できる。これにより、後述する観測対象の場所を推定する処理を容易に行える。
【００６０】
〔コントローラ２〕
コントローラ２は、送信機３と、１以上のリニアアレイアンテナ４と、を制御する。また、コントローラ２は、１以上のリニアアレイアンテナ４が送信波を送信してから１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を用いて観測対象の場所を含む空間を特定する場所推定処理を実行する。コントローラ２が行う場所推定処理については、後に図３を用いてより詳細に説明する。レーダ装置１がコントローラ２を含むため、場所推定処理を実行し、観測対象の場所を推定できる。
【００６１】
コントローラ２は、特に限定されない。コントローラ２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える従来技術のマイクロコンピュータでよい。
【００６２】
コントローラ２は、１以上のリニアアレイアンテナ４が受信した反射波に関する反射波情報それぞれを取得可能に構成される。反射波情報それぞれは、リニアアレイアンテナ４が送信波を送信してから受信用リニアアレイアンテナ４が反射波を受信するまでの時間を測定可能な情報を含む。
【００６３】
コントローラ２は、送信波及び反射波の位相を制御してリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更可能に構成される。これにより、送信波の向きをリニアアレイアンテナ４から観測対象に向かう向きに制御し、リニアアレイアンテナ４において観測対象からの反射波を電気信号に変換する効率を高め得る。
【００６４】
コントローラ２は、場所推定処理によって推定した観測対象の場所を出力可能に構成されていることが好ましい。観測対象の場所を出力する手段は、特に限定されず、従来技術のレーダ装置で観測対象の場所を出力するために利用される各種の手段でよい。
【００６５】
コントローラ２は、レーダ装置１を利用する利用者から各種の指令を受信可能であることが好ましい。各種の指令は、例えば、送信波の送信を開始する指令、送信波の送信を停止する指令、及び／又はリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する指令等が挙げられる。コントローラ２がレーダ装置１を利用する利用者から各種の指令を受信可能であることにより、利用者の指令に応じてレーダ装置１を制御し得る。
【００６６】
〔送信機３〕
送信機３は、リニアアレイアンテナ４に送信波を送信させる送信信号を提供可能な送信機である。送信機３は、コントローラ２と１以上のリニアアレイアンテナ４と接続されている。送信機３は、コントローラ２による制御に応じて送信信号を１以上のリニアアレイアンテナ４に提供可能に構成される。送信機３は、特に限定されず、従来技術の送信機でよい。送信機３は、例えば、送信信号を発振する発振器及び送信信号を変調する変調器等を備えた送信機でよい。レーダ装置１が送信機３を備えることにより、送信信号を介して１以上のリニアアレイアンテナ４に送信波を送信させることができる。
【００６７】
必須の態様ではないが、送信機３は、パルス波である送信波を送信させるパルス波送信信号を提供可能であることが好ましい。パルス波は、断続的に送信される送信波である。パルス波は、断続的に送信されるため、送信波と反射波との対応付けが容易である。これにより、パルス波を送信してから反射波を受信するまでの時間を用いて、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定し得る。
【００６８】
必須の態様ではないが、送信機３は、チャープ波である送信波を送信させるチャープ波送信信号を提供可能であることが好ましい。チャープ波は、断続的に送信される送信波であり、かつ、時間と共に周波数が増加する送信波又は時間と共に周波数が減少する送信波である。チャープ波は、時間と共に周波数が増加又は減少するため、チャープ波が送信されてからの経過時間をチャープ波の周波数を用いて測定可能である。これにより、送信波を送信してから反射波をそれぞれ受信するまでの時間を、反射波の周波数を用いて測定することが可能となる。これにより、チャープ波をパルス波より長い時間送信しても、反射波を受信するまでの時間を正確に測定できる。したがって、より多くの送信波を観測対象に入射させ得る。そして、より多くの反射波を観測対象に生じさせ得る。したがって、リニアアレイアンテナ４は、送信波がパルス波である場合より、多くの反射波を受信し得る。これにより、観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【００６９】
周波数変調連続波（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ。ＦＭ−ＣＷとも称する。）は、周波数変調した連続波である。周波数変調連続波は、周波数変調されているため、周波数変調連続波が送信されてからの経過時間を周波数変調連続波の周波数を用いて測定可能である。
【００７０】
必須の態様ではないが、送信機３は、リニアアレイアンテナ４に周波数変調連続波である送信波を送信させる周波数変調連続波送信信号を提供可能であることが好ましい。これにより、送信波を送信してから反射波をそれぞれ受信するまでの時間を、送信波の周波数と反射波の周波数との比較を用いて測定し得る。
【００７１】
周波数変調連続波は、連続波である。したがって、送信波が周波数変調連続波である場合、送信波がパルス波及び／又はチャープ波である場合より多くの送信波を観測対象に入射させ得る。そして、より多くの反射波を観測対象に生じさせ得る。したがって、送信機３が周波数変調連続波送信信号を提供可能であることにより、リニアアレイアンテナ４は、送信波が断続的に送信されるパルス波及び／又はチャープ波である場合より、多くの反射波を受信し得る。これにより、観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【００７２】
必須の態様ではないが、送信機３は、リニアアレイアンテナ４に無線通信で用いられる送信波を送信させる無線通信信号を提供可能であることが好ましい。これにより、リニアアレイアンテナ４に無線通信で用いられる送信波を送信することができる。
【００７３】
〔リニアアレイアンテナ４〕
リニアアレイアンテナ４は、送信機３から提供される送信信号に応じて送信波を送信可能であり、送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を受信可能であるリニアアレイアンテナである。１以上のリニアアレイアンテナ４のそれぞれは、リニアアレイアンテナ本体４１と、分配器４２と、複数の移相機４３と、複数のアンテナ素子４４と、コンバータ４５と、を含んで構成される。リニアアレイアンテナ４が複数ある場合、複数のリニアアレイアンテナ４は、それぞれの長手方向が互いに略平行となるよう配置される。１以上のリニアアレイアンテナ４のそれぞれは、コントローラ２と送信機３と接続されている。１以上のリニアアレイアンテナ４のそれぞれは、コントローラ２によって制御可能に構成されている。
【００７４】
レーダ装置１が１以上のリニアアレイアンテナ４を備えることにより、平面フェイズドアレイアンテナ等より広い範囲からの反射波を受信可能である。レーダ装置１が１以上のリニアアレイアンテナ４を備えることにより、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間と送信波の向きとを用いて観測対象の場所を推定する処理を実行できる。観測対象の場所を推定する処理については、後に図７を用いてより詳細に説明する。
【００７５】
必須の態様ではないが、リニアアレイアンテナ４の数が２以上であり、これら２以上のリニアアレイアンテナ４は、長手方向が互いに略平行に配置されていることが好ましい。これにより、観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理については、後に図８を用いてより詳細に説明する。
【００７６】
必須の態様ではないが、リニアアレイアンテナ４の数が３以上であり、これら３以上のリニアアレイアンテナ４は、長手方向が互いに略平行に配置されていることが好ましい。これにより、観測対象の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を特定する処理については、後に図９を用いてより詳細に説明する。図１には、長手方向が互いに略平行に配置された第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃが示されている。
【００７７】
リニアアレイアンテナ４が平面フェイズドアレイアンテナ等より広い範囲からの反射波を受信可能であることについて説明する。一般に、平面フェイズドアレイアンテナは、平面フェイズドアレイアンテナを指向させた向きに沿った直線状の範囲からアンテナに向かう反射波を効率よく受信するよう制御される。これにより、平面フェイズドアレイアンテナは、指向させた向きにおける直線状の範囲からアンテナに向かう反射波を受信し得る。
【００７８】
これに対し、リニアアレイアンテナ４は、リニアアレイアンテナ４の長手方向を中心軸とする円錐面状の範囲からアンテナに向かう反射波を効率よく受信する向きに制御することが可能である。これにより、リニアアレイアンテナ４は、指向させた向きにおける円錐面状の範囲からアンテナに向かう反射波を受信し得る。そして、円錐面状の範囲は、直線状の範囲より広い。したがって、レーダ装置１がリニアアレイアンテナ４を備えることにより、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い範囲からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを構成し得る。
【００７９】
必須の態様ではないが、１以上のリニアアレイアンテナ４それぞれが含む移相機４３の数は、アンテナ素子４４の数より１少ない数、アンテナ素子４４の数と同じ数、及びアンテナ素子４４の数より大きい数のいずれかであることが好ましい。移相機４３の数がこれらの数のいずれかであることにより、複数のアンテナ素子４４それぞれが送信する送信波の位相を制御し得る。また、これにより、複数のアンテナ素子４４それぞれが受信する反射波の位相を制御し得る。したがって、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを制御し得る。以下では、１以上のリニアアレイアンテナ４それぞれが含む移相機４３の数とアンテナ素子４４の数とは、いずれも所定の数「ｎＰ」であるものとして説明する。
【００８０】
［リニアアレイアンテナ本体４１］
リニアアレイアンテナ本体４１は、複数のアンテナ素子４４等のリニアアレイアンテナ４が含む各種の構成要素を支持可能に構成される。これにより、リニアアレイアンテナを構成するように複数のアンテナ素子４４それぞれを配置できる。
【００８１】
［分配器４２］
分配器４２は、送信機３から提供される送信信号を分配し、複数の移相機４３それぞれに提供する。また、分配器４２は、複数の移相機４３それぞれを介して提供された反射波それぞれを合成し、コンバータ４５に提供する。
【００８２】
分配器４２により、送信機３が複数の送信信号を生成可能な送信機でない場合であっても、複数の移相機４３それぞれに送信信号を提供できる。分配器４２により、複数の移相機４３それぞれを介して提供された反射波それぞれが微弱な場合であっても、これらの反射波を合成して得られたより強い反射波をアナログ信号の態様でコンバータ４５に提供し得る。
【００８３】
分配器４２は、合成器として用いることも可能な分配器である。以下、合成器として用いることも可能な分配器を、その用途によらず単に「分配器」と称する。分配器４２は、特に限定されず、例えば、抵抗分配器、ウィルキンソン分配器、及びハイブリッド分配器等によって例示される従来技術の分配器でよい。分配器４２は、２以上の従来技術の分配器を組み合わせた分配器でもよい。
【００８４】
分配器４２は、なかでも、ラダー型分配器を含むことが好ましい。ラダー型分配器は、変成器と、第１分配器伝送経路と、ｐの第２分配器伝送経路と、を有する分配器である。ラダー型分配器の特性インピーダンスＺＰ［Ω］は、特に限定されない。
【００８５】
第１分配器伝送経路は、端部が変成器と接続された伝送経路である。第１分配器伝送経路のインピーダンスは、ＺＰ／ｐ［Ω］である。
【００８６】
ｐの第２分配器伝送経路は、互いに間隔ｄＰ［ｍ］を空けて第１分配器伝送経路と接続された伝送経路である。ｐの第２分配器伝送経路のそれぞれは、送信用移相機４３に送信信号を提供可能に構成される。ｐの第２分配器伝送経路のそれぞれについて、そのインピーダンスは、ＺＰ［Ω］である。
【００８７】
間隔ｄＰ［ｍ］は、特に限定されないが、送信信号の波長λ［ｍ］と略同じであることが好ましい。間隔ｄＰ［ｍ］がλ［ｍ］と略同じであることにより、分配器４２を介して提供された送信信号の位相を送信用移相機４３において略同じにし得る。
【００８８】
第２伝送経路の数ｐは、特に限定されないが、ｐ＝ｎＰ又はｐ＝ｎＰ／２を満たす数であることが好ましい。第２伝送経路の数ｐがｐ＝ｎＰを満たす数であることにより、ラダー型分配器によりｎＰの移相機４３に送信信号を分配し得る。また、ラダー型分配器によりｎＰの移相機４３が提供する反射波を合成し得る。第２伝送経路の数ｐがｐ＝ｎＰ／２を満たす数であることにより、ウィルキンソン分配器等によって例示される従来技術の送信信号を２つに分配可能な分配器とラダー型分配器とを組合せ、ｎＰの移相機４３に送信信号を分配し得る。また、ウィルキンソン分配器等によって例示される従来技術の２つの反射波を合成可能な分配器とラダー型分配器とを組合せ、ｎＰの移相機４３が提供する反射波を合成し得る。
【００８９】
変成器は、電圧及び／又は電流を変化させることが可能な変成器であり、送信機３と接続される。変成器のインピーダンスは、ＺＰ［Ω］である。変成器は、第１分配器伝送経路と接続される分配器伝送経路接続部と、送信機３及びコンバータ４５と接続される外部接続部と、分配器伝送経路接続部と外部接続部とを接続する分配器中間部とを有する。中間部の長さは、ｄＰ／ｐ［ｍ］である。分配器伝送経路接続部のインピーダンスＺＰ０［Ω］と分配器中間部のインピーダンスＺＰ１［Ω］と外部接続部のインピーダンスＺＰ２［Ω］とは、以下の（１）式を満たす。
【数１】
0006960129.tif 000002
【００９０】
分配器４２がラダー型分配器を含むことにより、インピーダンス整合を保ちつつ任意の数の移相機４３に送信信号を分配し得る。これにより、所定の数ｎＰが大きい数である場合に、インピーダンス整合を保ちつつｎＰの移相機４３に送信信号を分配し得る。
【００９１】
分配器４２がラダー型分配器を含むことにより、インピーダンス整合を保ちつつ任意の数の移相機４３が提供する反射波を合成し得る。これにより、所定の数ｎＰが大きい数である場合に、インピーダンス整合を保ちつつｎＰの移相機４３が提供する反射波を合成し得る。
【００９２】
［移相機４３］
移相機４３は、分配器４２によって分配される送信信号の位相を制御し、アンテナ素子４４に提供する移相機である。また、移相機４３は、アンテナ素子４４から提供された反射波の位相を制御する移相機でもある。移相機４３は、コントローラ２によって制御可能に構成される。移相機４３は、特に限定されず、従来技術の移相器でよい。移相機４３により、アンテナ素子４４に提供される送信信号の位相を制御して送信波が指向する向きを制御し得る。また、移相機４３により、反射波の位相を制御してリニアアレイアンテナ４が指向する向きを制御し得る。
【００９３】
図１には、リニアアレイアンテナ４が含む移相機４３として、第１移相機４３ａと、第２移相機４３ｂと、第３移相機４３ｃと、が示されている。これらの移相機４３それぞれは、分配器４２と接続されている。
【００９４】
［アンテナ素子４４］
アンテナ素子４４は、移相器４３によって位相を制御された送信信号に基づいて送信波を送信するアンテナ素子である。また、アンテナ素子４４は、送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を受信するアンテナ素子でもある。アンテナ素子４４は、受信した反射波をアナログ信号の態様で移相器４３に提供可能である。
【００９５】
送信波は、観測対象に入射することによって反射波を生じる波であれば特に限定されない。反射波は、送信波が観測対象に入射することによって生じる波であれば特に限定されない。送信波及び反射波は、電波及び／又は音波を含むことが好ましい。送信波が電波及び／又は音波を含むことにより、可視光線を減衰させる大気、雲、及び霧等の影響を受けることなく、広い範囲に電波及び／又は音波を含む送信波を送信し得る。反射波が電波及び／又は音波を含むことにより、可視光線を減衰させる大気、雲、及び霧等の影響を受けることなく、広い範囲から電波及び／又は音波を含む反射波を受信し得る。したがって、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定可能なレーダ装置１を提供できる。
【００９６】
アンテナ素子４４は、リニアアレイアンテナ４の長手方向に沿って、リニアアレイアンテナを構成するようリニアアレイアンテナ本体４１に配置される。アンテナ素子４４により、送信信号に基づいて送信波を送信できる。アンテナ素子４４により、反射波を受信できる。
【００９７】
アンテナ素子４４は、特に限定されず、送信波を送信可能であり、かつ、反射波を受信可能である従来技術のアンテナを用いて構成されたアンテナ素子でよい。送信波及び反射波が電波を含む場合、アンテナ素子４４は、電波を送信及び受信可能なアンテナを含んで構成されることが好ましい。これにより、アンテナ素子４４を介して電波を含む送信波を送信できる。また、アンテナ素子４４を用いて電波を含む反射波を受信できる。
【００９８】
送信波及び反射波が音波を含む場合、アンテナ素子４４は、音波を生成可能なスピーカーと音波を受信可能な音波センサとを含んで構成されることが好ましい。これにより、アンテナ素子４４を介して音波を含む送信波を送信できる。また、アンテナ素子４４を用いて音波を含む反射波を受信できる。スピーカーと音波センサとは、一体に構成されていてもよく、別体に構成されていてもよい。
【００９９】
アンテナ素子４４は、無線通信で用いられる送信波を送信及び受信可能であることが好ましい。これにより、レーダ装置１を用いて無線通信を行い得る。
【０１００】
図２は、アンテナ素子４４が送信する送信波Ｔ及びアンテナ素子４４が受信する反射波Ｒを示す概念図である。アンテナ素子４４は、すべての方位に送信波Ｔを送信可能であり、すべての方位から反射波Ｒを受信可能である全方位アンテナを用いて構成されることが好ましい。これにより、送信波の位相を制御して送信波Ｔの向きをすべての方位に向けることがよりいっそう容易になる。また、これにより、アンテナ素子４４からみた観測対象の方位にかかわらず、反射波Ｒを受信できる。
【０１０１】
必須の態様ではないが、アンテナ素子４４は、実質的に無指向性のアンテナ素子であることが好ましい。ここでいう「実質的に無指向性」は、図２に示す利得Ｇがアンテナ素子からみた方位によらず略同じであることを示す。送信波Ｔが電波を含む場合、ここでいう利得Ｇは、アンテナ素子からみた方位におけるアンテナの電界強度を等方性アンテナの場合の電界強度で割った比のことである。実質的に無指向性のアンテナ素子における利得Ｇの上限は、１．７以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましく、１．３以下であることがさらに好ましい。利得Ｇの上限を上述のとおり定めることにより、送信波Ｔの向きをすべての方位に向けることがよりいっそう容易になる。また、アンテナ素子４４からみた観測対象の方位にかかわらず、反射波Ｒをよりいっそう確実に受信できる。
【０１０２】
必須の態様ではないが、複数のアンテナ素子４４のそれぞれは、所定の配置間隔ｓＰ［ｍ］で配されていることが好ましい。これにより、隣接する２つのアンテナ素子４４が送信する送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相それぞれに所定の位相差αＰを与えることで、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを制御し得る。
【０１０３】
［コンバータ４５］
コンバータ４５は、分配器４２から提供されたアナログ信号の態様の反射波Ｒをデジタル信号に変換する。コンバータ４５は、このデジタル信号の態様の反射波Ｒを、コントローラ２に提供する。これにより、コントローラ２において実行される場所推定処理に適したデジタル信号の態様で、反射波Ｒをコントローラ２に提供できる。コンバータ４５は、特に限定されず、従来技術のアナログ信号をデジタル信号に変換可能なコンバータでよい。
【０１０４】
［増幅器］
必須の態様ではないが、リニアアレイアンテナ４は、１以上の増幅器（図示せず）を含むことが好ましい。増幅器は、送信信号及び／又は反射波Ｒを増幅する増幅器である。増幅器を含むことにより、より強い送信波Ｔを送信できる。一般に、増幅された反射波Ｒは、増幅されない反射波Ｒより解析が容易である。したがって、増幅器により、反射波Ｒの解析をより容易に行い得る。増幅器は、特に限定されず、従来技術の増幅器でよい。
【０１０５】
増幅器の雑音指数の上限は、３以下であることが好ましく、２．５以下であることがより好ましく、２以下であることがさらに好ましい。増幅器の雑音指数の上限を上述のように定めることにより、よりノイズが少ない送信波Ｔを送信し得る。これにより、観測対象の場所を推定する処理におけるノイズの影響を軽減し得る。増幅器の雑音指数の上限を上述のように定めることにより、よりノイズが少ない増幅された反射波Ｒを得ることができる。これにより、観測対象の場所を推定する処理におけるノイズの影響を軽減し得る。
【０１０６】
増幅器は、分配器４２が提供する送信信号を増幅可能であることが好ましい。これにより、分配器４２における分配で送信信号の強度が低下した場合に、送信信号を増幅して移相器に提供し得る。そして、より強い送信波Ｔを送信できる。これにより、送信波Ｔが観測対象に入射したときに生じる反射波Ｒをより強くできる。したがって、反射波Ｒを受信することがより容易になる。
【０１０７】
増幅器が、分配器４２が提供する送信信号を増幅可能である場合、１以上のリニアアレイアンテナ４それぞれが含む増幅器の数は、ｎＰ以上であることが好ましい。これにより、分配器４２が提供する送信信号それぞれを増幅し、ｎＰの移相機４３に提供し得る。
【０１０８】
増幅器は、アンテナ素子４４が提供する反射波Ｒを増幅可能であることが好ましい。これにより、移相器４３に増幅された反射波Ｒを提供し得る。増幅器が、アンテナ素子４４が提供する反射波Ｒを増幅可能である場合、１以上のリニアアレイアンテナ４それぞれが含む増幅器の数は、ｎＰ以上であることが好ましい。これにより、ｎＰのアンテナ素子４４が提供する反射波Ｒそれぞれを増幅し、ｎＰの移相機４３に提供し得る。
【０１０９】
［受信用周波数変換器］
必須の態様ではないが、リニアアレイアンテナ４は、１以上の周波数変換器（図示せず）を含むことが好ましい。周波数変換器は、アンテナ素子４４に提供される送信信号の周波数を変換可能であり、アンテナ素子４４から提供される反射波Ｒの周波数を変換可能である周波数変換器である。
【０１１０】
一般に、周波数がより高い電気信号を処理するほど、該信号を処理する部材の構成がより複雑になり、費用対効果等がより低下する。周波数変換器により、送信機３、分配器４２、移相機４３、及び／又は、増幅器等が処理する送信信号の周波数を送信波Ｔの周波数より低い周波数とし得る。また、周波数変換器により、増幅器、移相機４３、分配器４２、及び／又はコンバータ４５等が処理する反射波Ｒの周波数を反射波Ｒの周波数より低い周波数とし得る。したがって、これらの構成要素の構成をより簡単にし、レーダ装置１の費用対効果等を改善し得る。
【０１１１】
周波数変換器の数は、ｎＰ以上であることが好ましい。周波数変換器の数がｎＰ以上であることにより、分配器４２によって分配された送信信号の周波数をそれぞれ変換し得る。これにより、送信機３と分配器４２とを送信波Ｔの周波数より低い周波数を処理するよう構成し得る。また、周波数変換器の数がｎＰ以上であることにより、移相機４３、及び／又は、増幅器を送信波Ｔの周波数より低い周波数を処理するよう構成し得る。周波数変換器の数がｎＰ以上であることにより、ｎＰのアンテナ素子４４が受信した反射波Ｒの周波数それぞれを変換し得る。これにより、分配器４２とコンバータ４５とを反射波Ｒの周波数より低い周波数を処理するよう構成し得る。また、増幅器及び／又は移相機４３を反射波Ｒの周波数より低い周波数を処理するよう構成し得る。
【０１１２】
周波数変換器は、特に限定されず、従来技術の周波数変換器でよい。周波数変換器は、例えば、所定の周期的な信号ＬＯＰ（この信号は、通常ＬＯと呼ばれる信号であるが、後に説明する第２実施形態における特定の周期的な信号と区別するために所定の周期的な信号ＬＯＰと記載する。）と送信波Ｔ及び／又は反射波Ｒとを合成することで送信波Ｔ及び／又は反射波Ｒの周波数を変換するミキサでよい。所定の周期的な信号ＬＯＰと送信信号とを合成することにより、送信信号の周波数を、所定の周期的な信号ＬＯＰの周波数と送信信号の周波数との和の周波数に変換できる。所定の周期的な信号ＬＯＰと反射波Ｒとを合成することにより、反射波Ｒの周波数を、所定の周期的な信号ＬＯＰの周波数と反射波Ｒの周波数との差の周波数に変換できる。
【０１１３】
〔支持構造５〕
支持構造５は、１以上のリニアアレイアンテナ４を支持可能である。支持構造５は、特に限定されず、従来技術の支持構造でよい。支持構造５は、１以上のリニアアレイアンテナ４それぞれの位置関係を所定の位置関係に保つよう支持可能であることが好ましい。これにより、後述する場所推定処理を、より容易に行い得る。
【０１１４】
〔フローチャート〕
図３は、コントローラ２で実行される場所推定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。以下、図３を用いてコントローラ２が行う場所推定処理の好ましい手順の一例を説明する。
【０１１５】
［ステップＳ１：リニアアレイアンテナが指向する向きを変更するか否かを判別］
コントローラ２は、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するか否かを判別する（ステップＳ１）。リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するならば、コントローラ２は、処理をステップＳ２に移す。リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更しないならば、コントローラ２は、処理をステップＳ３に移す。リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するか否かを判別することにより、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更すると判別する場合にリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理を実行できる。
【０１１６】
リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するか否かを判別する方法は、特に限定されない。リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するか否かを判別する方法は、例えば、リニアアレイアンテナ４から観測対象に向かう向きとリニアアレイアンテナ４が指向する向きとが異なる場合にリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更すると判別する方法を含むことが好ましい。これにより、リニアアレイアンテナ４から観測対象に向かう向きとリニアアレイアンテナ４が指向する向きとが異なる場合にリニアアレイアンテナ４が指向する向きをリニアアレイアンテナ４から観測対象への向きに制御できる。
【０１１７】
リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するか否かを判別する方法は、例えば、レーダ装置１を利用する利用者が指向する向きを変更する指令を行ったことに応じて、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更すると判別する方法を含むことが好ましい。これにより、レーダ装置１を利用する利用者の指令に応じてリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更できる。
【０１１８】
［ステップＳ２：リニアアレイアンテナが指向する向きを変更］
コントローラ２は、複数の移相機４３を介して送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相それぞれを制御し、１以上のリニアアレイアンテナ４が指向する向きそれぞれを変更する（ステップＳ２）。コントローラ２は、処理をステップＳ３に移す。
【０１１９】
複数の移相機４３を介して送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相それぞれを制御し、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理は、特に限定されない。リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理は、従来技術のフェイズドアレイアンテナにおけるアレイアンテナが指向する向きを変更する処理を含むことが好ましい。複数のアンテナ素子４４のそれぞれが所定の配置間隔ｓＰ［ｍ］で配されている場合、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理は、例えば、隣接する２つのアンテナ素子４４が送信する送信波Ｔの位相及び受信する反射波Ｒの位相それぞれに所定の位相差αＰを与える処理でよい。これにより、リニアアレイアンテナ４が指向する向きをリニアアレイアンテナ４の長手方向を中心軸とする円錐面状の範囲に向かう向きに制御し得る。
【０１２０】
続いて、送信波Ｔを送信するときのアンテナが指向する向きについて説明する。レーダ装置では、送信用アンテナと受信用アンテナとを同じ向きに指向させることにより、反射波Ｒにおける利得をよりいっそう高め、探知可能距離をよりいっそう長くし得る。これにより、レーダ装置は、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【０１２１】
送信波Ｔを送信する１以上のリニアアレイアンテナ４と、送信波Ｔを送信したリニアアレイアンテナ４と同じ及び／又は異なり、反射波Ｒを受信する１以上のリニアアレイアンテナ４とは、いずれもリニアアレイアンテナである。したがって、ステップＳ２で実行される処理により、送信波Ｔを送信するときのリニアアレイアンテナ４が指向する向きと反射波Ｒを受信するときのリニアアレイアンテナ４が指向する向きとを同じ円錐面状の向きにし得る。これにより、反射波Ｒに関する利得を高め、レーダ装置１の探知可能距離をよりいっそう長い距離にし得る。したがって、広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【０１２２】
リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理は、送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相を制御してリニアアレイアンテナ４が指向する向きをリニアアレイアンテナ４から観測対象への向きに制御する処理を含むことが好ましい。リニアアレイアンテナ４が指向する向きをリニアアレイアンテナ４から観測対象への向きに制御するとは、リニアアレイアンテナ４を円錐面状に指向させ、観測対象が該円錐面の側面及び／又は該円錐面の側面近傍に含まれるようにすることである。
【０１２３】
これにより、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを、リニアアレイアンテナ４から観測対象への向きに制御して、観測対象に入射する送信波Ｔの利得をよりいっそう高め得る。また、反射波Ｒの利得をよりいっそう高め得る。観測対象に入射する送信波Ｔの利得と反射波Ｒの利得とをともに高め得るため、レーダ装置１の探知可能距離をよりいっそう長い距離にし得る。したがって、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【０１２４】
リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するか否かを判別する方法がレーダ装置１を利用する利用者が指向する向きを変更する指令を行ったことに応じて、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更すると判別する方法を含む場合、リニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理は、利用者の指令に応じた向きにリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更する処理を含むことが好ましい。これにより、利用者の指令に応じてリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更し得る。
【０１２５】
［ステップＳ３：送信波を送信するか否かを判別］
コントローラ２は、送信波Ｔを送信するか否かを判別する（ステップＳ３）。送信波Ｔを送信するならば、コントローラ２は、処理をステップＳ４に移す。送信波Ｔを送信しないならば、コントローラ２は、処理をステップＳ１に移し、ステップＳ１からステップＳ８の処理を繰り返す。送信波Ｔを送信するか否かを判別することにより、送信波Ｔを送信すると判別する場合にのみ送信波Ｔを送信できる。送信波Ｔを送信するか否かを判別する処理は、特に限定されない。
【０１２６】
送信機３がリニアアレイアンテナ４にパルス波である送信波Ｔを送信させるパルス波送信信号を提供する場合、送信波Ｔを送信するか否かを判別する処理は、パルス波を送信する場合に送信波Ｔを送信すると判別し、パルス波を送信しない場合に送信波Ｔを送信しないと判別する処理を含むことが好ましい。これにより、断続的に送信されるパルス波を送信できる。
【０１２７】
送信機３がリニアアレイアンテナ４にチャープ波である送信波Ｔを送信させるチャープ波送信信号を提供する場合、送信波Ｔを送信するか否かを判別する処理は、チャープ波を送信する場合に送信波Ｔを送信すると判別し、チャープ波を送信しない場合に送信波Ｔを送信しないと判別する処理を含むことが好ましい。これにより、チャープ波送信信号に応じて断続的に送信されるチャープ波を送信できる。
【０１２８】
送信波Ｔを送信するか否かを判別する処理は、レーダ装置１を利用する利用者が送信波Ｔの送信開始を指令してから送信波Ｔの送信停止を指令するまでの間において送信波Ｔを送信すると判別する処理と、レーダ装置１を利用する利用者が送信波Ｔの送信停止を指令してから送信波Ｔの送信開始を指令するまでの間において送信波Ｔを送信しないと判別する処理と、を含むことが好ましい。これにより、レーダ装置１を利用する利用者の指令に応じて送信波Ｔを送信できる。
【０１２９】
［ステップＳ４：送信信号を提供するよう制御］
コントローラ２は、リニアアレイアンテナ４に送信波Ｔを送信させる送信信号を提供するよう送信機３を制御する（ステップＳ４）。コントローラ２は、処理をステップＳ５に移す。リニアアレイアンテナ４に送信波Ｔを送信させる送信信号を提供するよう送信機３を制御することにより、リニアアレイアンテナ４を介して送信波Ｔを送信できる。
【０１３０】
従来技術の直線状に送信される送信波Ｔと、本実施形態の円錐面状に指向する送信波Ｔとの違いについて説明する。図４は、従来技術の送信用アンテナＰから送信される送信波Ｔを示す概念図である。図５は、リニアアレイアンテナ４から送信される、円錐面状に指向する送信波Ｔを示す概念図である。従来技術の送信用アンテナＰから送信される送信波Ｔは、直線状の範囲に送信される（図４）。しかし、本実施形態のリニアアレイアンテナ４から送信される送信波Ｔは、円錐面状の範囲に送信される（図５）。ここでいう円錐面状の範囲は、円錐の側面に沿った範囲であり、円錐の内部を含まない。
【０１３１】
本実施形態のリニアアレイアンテナ４から送信される送信波Ｔは、円錐面状の範囲に送信されるため、直線状の範囲に送信される送信波Ｔより広い範囲に送信される。本実施形態のリニアアレイアンテナ４から送信される送信波Ｔは、円錐面状の範囲に送信されるため、円錐の側面と円錐の内部とを含む範囲（扇状の範囲とも称する。）に送信される送信波より狭い範囲に送信される。これにより、観測対象に入射する送信波Ｔの強度を扇状の範囲に送信される送信波より高くできる。
【０１３２】
送信信号は、特に限定されない。送信信号は、例えば、リニアアレイアンテナ４にパルス波である送信波Ｔを送信させるパルス波送信信号、リニアアレイアンテナ４にチャープ波である送信波Ｔを送信させるチャープ波送信信号、及び／又はリニアアレイアンテナ４に周波数変調連続波である送信波Ｔを送信させる周波数変調連続波送信信号を含む。
【０１３３】
送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を測定するためには、反射波Ｒを生じさせた送信波Ｔを識別する必要がある。しかし、周波数変調されない送信波Ｔを連続的に送信する場合、反射波Ｒを生じさせた送信波Ｔを識別することが難しい。したがって、周波数変調されない送信波Ｔを連続的に送信する場合、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を測定することに困難が生じ得る。
【０１３４】
送信信号がパルス波送信信号を含むことにより、リニアアレイアンテナ４は、パルス波を含む送信波Ｔを送信できる。これにより、反射波Ｒを生じさせた送信波Ｔを識別し、パルス波を含む送信波Ｔと反射波Ｒとを対応付け得る。したがって、パルス波を含む送信波Ｔが送信されてから反射波Ｒを受信するまでの時間を、周波数変調を行わない連続波を送信する場合より正確に測定できる。
【０１３５】
送信信号がチャープ波送信信号を含むことにより、リニアアレイアンテナ４がチャープ波を送信できる。これにより、チャープ波を含む送信波Ｔがパルス波より長い時間送信される場合であっても、チャープ波を含む送信波Ｔが送信されてから反射波Ｒが受信されるまでの時間を反射波Ｒの周波数を用いて測定できる。
【０１３６】
送信信号がパルス波送信信号及び／又はチャープ波送信信号を含むことにより、送信波Ｔを断続的に送信するため、反射波Ｒと該反射波Ｒを生じさせた送信波Ｔとを容易に対応付けし得る。これにより、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を容易に測定できる。
【０１３７】
また、これにより、リニアアレイアンテナ４が送信波Ｔを送信していないときに、このリニアアレイアンテナ４で反射波Ｒを受信し得る。したがって、反射波Ｒを送信する別のアンテナを有することなく反射波Ｒを受信できる。これにより、反射波Ｒを受信する別のアンテナを有するレーダ装置より簡易な構造を有するよう、レーダ装置１を構成し得る。したがって、レーダ装置１の対費用効果及び／又は保守性等を改善し得る。
【０１３８】
送信信号が周波数変調連続波送信信号を含むことにより、リニアアレイアンテナ４が周波数変調連続波を送信できる。これにより、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を送信波Ｔの周波数と反射波Ｒの周波数との比較を用いて測定し得る。したがって、送信波Ｔが断続的に送信される送信波Ｔでない場合であっても、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を測定し得る。また、送信信号が周波数変調連続波送信信号を含むことにより、より多くの送信波Ｔを観測対象に入射させ、より多くの反射波Ｒを生じさせ得る。
【０１３９】
送信信号が周波数変調連続波送信信号を含み、送信波Ｔを送信するリニアアレイアンテナ４と反射波Ｒを受信するリニアアレイアンテナ４とが互いに異なる場合、コントローラ２は、送信波Ｔを送信するリニアアレイアンテナ４と異なるリニアアレイアンテナ４について、反射波Ｒを受信するよう該リニアアレイアンテナ４を制御することが好ましい。これにより、反射波を受信する間であっても、送信波を送信できる。
【０１４０】
図３に戻る。送信信号がパルス波送信信号及び／又はチャープ波送信信号を含む場合、コントローラ２は、ステップＳ５に示す反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理を実行することが好ましい。
【０１４１】
［ステップＳ５：反射波を受信するようリニアアレイアンテナを制御］
コントローラ２は、反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する（ステップＳ５）。コントローラ２は、処理をステップＳ６に移す。これにより、反射波Ｒを受信できる。反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理は、特に限定されない。
【０１４２】
反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理は、ステップＳ４で送信波Ｔを送信するリニアアレイアンテナ４と同じリニアアレイアンテナ４について、反射波Ｒを受信するよう該リニアアレイアンテナ４を制御する処理を含むことが好ましい。これにより、送信波Ｔを送信したリニアアレイアンテナ４の場所で反射波Ｒを受信できる。これにより、送信波Ｔの向きと反射波Ｒの向きとが送信波Ｔを送信したリニアアレイアンテナ４と異なる場所で反射波Ｒを受信する場合より一致する。したがって、送信波Ｔを送信するときと反射波Ｒを受信するときとでリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更することなく、反射波Ｒに関する利得を高め得る。これにより、レーダ装置１の探知可能距離をよりいっそう長い距離にし得る。したがって、広い範囲にある観測対象の場所を推定し得る。
【０１４３】
また、反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理がステップＳ４で送信波Ｔを送信するリニアアレイアンテナ４と同じリニアアレイアンテナ４について、反射波Ｒを受信するよう該リニアアレイアンテナ４を制御する処理を含むことにより、送信波Ｔを送信する別のアンテナを有することなく送信波Ｔを送信できる。これにより、送信波Ｔを送信する別のアンテナを有するレーダ装置より簡易な構造を有するよう、レーダ装置１を構成し得る。したがって、レーダ装置１の対費用効果及び／又は保守性等を改善し得る。
【０１４４】
リニアアレイアンテナ４の数が２以上である場合、反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理は、ステップＳ４で送信波Ｔを送信するリニアアレイアンテナ４と異なるリニアアレイアンテナ４について、反射波Ｒを受信するよう該リニアアレイアンテナ４を制御する処理を含むことが好ましい。これにより、周波数変調した送信波Ｔを連続的に送信する場合であっても、送信波Ｔを送信したリニアアレイアンテナ４とは異なるリニアアレイアンテナ４で反射波Ｒを受信できる。これにより、より多くの送信波Ｔを観測対象に入射させ、より多くの反射波Ｒを生じさせ得る。
【０１４５】
リニアアレイアンテナ４の数が２以上である場合、反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理は、２以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含むことが好ましい。これにより、観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理については、後に図８を用いてより詳細に説明する。
【０１４６】
リニアアレイアンテナ４の数が３以上であり、少なくとも３以上のリニアアレイアンテナ４が非直線的に配置されている場合、反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理は、非直線的に配置された３以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含むことが好ましい。これにより、観測対象の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を特定する処理については、後に図９を用いてより詳細に説明する。
【０１４７】
［ステップＳ６：反射波を所定の時間受信］
コントローラ２は、１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波を所定の時間受信するよう制御する（ステップＳ６）。コントローラ２が反射波を所定の時間受信するよう制御することにより、受信した反射波を用いて送信波を送信してからリニアアレイアンテナ４が反射波を受信するまでの時間を測定し、観測対象の場所を推定する処理を実行できる。所定の時間は、特に限定されず、例えば、パルス波及び／又はチャープ波の送信周期に応じた時間、あるいは、周波数変調連続波が変調を繰り返す周期に応じた時間等でよい。
【０１４８】
［ステップＳ７：送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定］
コントローラ２は、反射波を生じた１以上の観測対象のそれぞれについて、送信波Ｔを送信してから１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するまでの時間それぞれを測定する（ステップＳ７）。コントローラ２は、処理をステップＳ８に移す。これにより、観測対象の場所を推定する処理において用いる送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を得られる。
【０１４９】
送信波Ｔを送信してから１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するまでの時間それぞれを測定する処理（以下、単に「反射波受信時間測定処理」とも称する。）は、特に限定されない。
【０１５０】
送信波Ｔがパルス波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、パルス波を送信した時間から１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒをそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理を含むことが好ましい。これにより、パルス波と反射波Ｒとを対応付けて、反射波Ｒを受信するまでの時間を、周波数変調を行わない連続波を送信する場合より正確に測定できる。
【０１５１】
送信波Ｔがチャープ波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、チャープ波と反射波Ｒとの位相差及び／又は周波数差を用いてチャープ波を送信した時間から１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒをそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理を含むことが好ましい。チャープ波と反射波Ｒとの位相差及び／又は周波数差を用いることで、パルス波より長い時間送信されるチャープ波であっても、反射波Ｒを受信するまでの時間を測定できる。したがって、より多くの送信波Ｔを観測対象に入射させ得る。そして、より多くの反射波Ｒを生じさせ得る。これにより、送信波Ｔがパルス波である場合より、多くの反射波Ｒを受信し得る。これにより、観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【０１５２】
送信波Ｔが周波数変調連続波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、反射波Ｒから送信波Ｔを取り除く処理を含むことが好ましい。送信波Ｔを連続的に送信する場合、リニアアレイアンテナ４は、反射波Ｒを受信するときに送信波Ｔをも受信し得る。受信した送信波Ｔは、反射波Ｒを用いた処理においてノイズとなり得る。反射波受信時間測定処理が反射波Ｒから送信波Ｔを取り除く処理を含むことにより、反射波Ｒから送信波Ｔを取り除き、受信した送信波Ｔがノイズとなることを防ぎ得る。反射波Ｒから送信波Ｔを取り除く処理は、特に限定されず、従来技術の反射波Ｒから送信波Ｔを取り除く処理でよい。
【０１５３】
図６は、フィードバック信号Ｆを用いて反射波Ｒに干渉する送信波Ｔｉを軽減することを示す概念図である。反射波Ｒから送信波Ｔを取り除く処理は、例えば、図６に示す位相を反転させた送信波Ｔを用いて生成されたフィードバック信号Ｆを反射波Ｒに加え、反射波Ｒに干渉する送信波Ｔｉを取り除く処理でよい。
【０１５４】
送信波Ｔが周波数変調連続波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、送信波Ｔの周波数と反射波Ｒの周波数との比較を用いて、送信波Ｔを送信してから１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒをそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理を含むことが好ましい。これにより、連続的に送信される周波数変調連続波であっても、反射波Ｒを受信するまでの時間を測定できる。したがって、より多くの送信波Ｔを観測対象に入射させ得る。これにより、そして、より多くの反射波Ｒを生じさせ得る。送信波Ｔが断続的に送信されるパルス波及び／又はチャープ波である場合より、多くの反射波Ｒを受信し得る。これにより、観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【０１５５】
送信波Ｔが周波数変調連続波を含む場合に反射波受信時間測定処理が反射波Ｒから送信波Ｔを取り除く処理と送信波Ｔの周波数と反射波Ｒの周波数との比較を用いて送信波Ｔを送信してから１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒをそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理とを含むことにより、観測対象においてより多くの反射波Ｒを生じさせることと、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を測定することとを同時に達成し得る。これにより、より多くの反射波Ｒを受信して観測対象の場所をよりいっそう確実に推定し得る。
【０１５６】
［ステップＳ８：観測対象ごとに観測対象の場所を推定］
図３に戻る。コントローラ２は、反射波Ｒを生じた１以上の観測対象のそれぞれについて、送信波Ｔを送信してから１以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒをそれぞれ受信するまでの時間それぞれを用いて、観測対象の場所を推定する（ステップＳ８）。コントローラ２は、処理をステップＳ１に移し、ステップＳ１からステップＳ８の処理を繰り返す。これにより、反射波Ｒを生じた１以上の観測対象のそれぞれについて、観測対象の場所を推定きる。観測対象の場所を推定する処理は、特に限定されない。
【０１５７】
観測対象の場所を推定する処理は、観測対象の場所を含む略円形の空間を特定する処理を含むことが好ましい。
【０１５８】
リニアアレイアンテナ４から反射波Ｒを生じた観測対象の場所へ向かう向きは、送信波Ｔの向きと同じ向きである。ステップＳ４の処理では、円錐面状の向きに指向するリニアアレイアンテナ４を用いて送信波Ｔを送信する。したがって、観測対象の場所は、この円錐面及びその周囲に含まれる。送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間は、リニアアレイアンテナ４から観測対象までの距離に応じて異なる。したがって、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を用いてリニアアレイアンテナ４から観測対象までの距離を測定し得る。
【０１５９】
この円錐面の頂点の場所は、リニアアレイアンテナ４の場所と同じである。したがって、この円錐面及びその周囲に含まれ、かつ、リニアアレイアンテナ４からの距離が測定された距離を満たす空間は、略円形の空間となる。したがって、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間と送信波Ｔの向きとを用いて観測対象の場所を含む略円形の空間を特定できる。
【０１６０】
リニアアレイアンテナ４の数が２以上であり、ステップＳ５において反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理が２以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含む場合、観測対象の場所を推定する処理は、観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理を含むことが好ましい。
【０１６１】
ステップＳ５において反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理が２以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含むため、２以上のリニアアレイアンテナ４が受信した反射波Ｒそれぞれを用いて２以上の略円形の空間を特定できる。これら２以上の略円形の空間を用いて、２の交点を特定できる。したがって、観測対象の場所を推定する処理が２の場所を特定する処理を含むよう構成できる。
【０１６２】
リニアアレイアンテナ４の数が３以上であり、ステップＳ５において反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理が３以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含む場合、観測対象の場所を推定する処理は、観測対象の場所を特定する処理を含むことが好ましい。
【０１６３】
ステップＳ５において反射波Ｒを受信するようリニアアレイアンテナ４を制御する処理が３以上のリニアアレイアンテナ４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含むため、３以上のリニアアレイアンテナ４が受信した反射波Ｒそれぞれを用いて３以上の略円形の空間を特定できる。そして、これら３以上の略円形の空間の交点を用いて、観測対象の場所を特定できる。
【０１６４】
＜使用例＞
図７は、送信波Ｔの向きと第１リニアアレイアンテナ４ａが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間とを用いて観測対象Ｏ１の場所を推定する処理を示す概念図である。図８は、送信波Ｔの向きと第１リニアアレイアンテナ４ａ及び第２リニアアレイアンテナ４ｂが第１反射波Ｒ１をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ１の場所を含む２の場所を特定する処理を示す概念図である。図９は、送信波Ｔの向きと第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃが第１反射波Ｒ１をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ１の場所を特定する処理を示す概念図である。以下、必要に応じて図７から図９を用いて、本実施形態におけるレーダ装置１の使用例を説明する。
【０１６５】
〔送信波の向きを変更〕
レーダ装置１を利用する利用者は、リニアアレイアンテナ４から観測対象に向かう向きにリニアアレイアンテナ４が指向する向きを変更するようコントローラ２に指令する。コントローラ２は、第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃを制御し、これらのリニアアレイアンテナ４から観測対象に向かう向きにこれらのリニアアレイアンテナ４が指向する向きを制御する。
【０１６６】
〔送信波を送信〕
レーダ装置１を利用する利用者は、送信波Ｔを送信するようコントローラ２に指令する。コントローラ２は、リニアアレイアンテナ４に送信波Ｔを送信させる送信信号を提供するよう送信機３を制御する。送信機３は、リニアアレイアンテナ４に送信信号を提供する。そして、リニアアレイアンテナ４から送信波Ｔが送信される。
【０１６７】
〔反射波を受信〕
コントローラ２は、送信波Ｔが第１観測対象Ｏ１に入射して生じた第１反射波Ｒ１を受信するよう、第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃのそれぞれを制御する。第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃは、第１反射波Ｒ１をそれぞれ受信する。
【０１６８】
〔反射波を受信するまでの時間を測定〕
コントローラ２は、送信波Ｔを送信してから、第１リニアアレイアンテナ４ａ、第２リニアアレイアンテナ４ｂ、及び第３リニアアレイアンテナ４ｃのそれぞれが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間を測定する。
【０１６９】
〔観測対象の場所を推定〕
コントローラ２は、測定した第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間を用いて、第１観測対象Ｏ１の場所を推定する。
【０１７０】
［略円形の空間を特定する処理］
図７を用いて、レーダ装置１が第１リニアアレイアンテナ４ａのみを備える場合における第１観測対象Ｏ１の場所を含む略円形の空間を特定する処理について説明する。
【０１７１】
リニアアレイアンテナ４ａが指向する円錐面状の向きに送信された送信波Ｔは、第１観測対象Ｏ１に入射する。そして、第１反射波Ｒ１を生じる。この第１反射波Ｒ１は、送信波Ｔと同じ向きでリニアアレイアンテナ４ａに受信される。これにより、まず、リニアアレイアンテナ４ａが指向する円錐面状の範囲に第１観測対象Ｏ１の場所が含まれることを推定できる。
【０１７２】
測定した第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間は、第１リニアアレイアンテナ４ａから第１観測対象Ｏ１までの第１距離Ｄ１に応じて定まる。したがって、測定した第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間を用いて、第１リニアアレイアンテナ４ａから第１観測対象Ｏ１までの第１距離Ｄ１を測定できる。
【０１７３】
リニアアレイアンテナ４ａが指向する円錐面状の範囲に含まれ、かつ、第１リニアアレイアンテナ４ａから第１観測対象Ｏ１までの距離が第１距離Ｄ１である空間は、図７に示す略円形の第１空間Ａ１である。したがって、送信波Ｔを送信してから第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間と送信波Ｔの向きとを用いて第１観測対象Ｏ１の場所を含む略円形の第１空間Ａ１を特定できる。これにより、第１観測対象Ｏ１の場所が第１空間Ａ１に含まれることを推定できる。
【０１７４】
［２の場所を特定する処理］
図８を用いて、レーダ装置１が第１リニアアレイアンテナ４ａと第２リニアアレイアンテナ４ｂとを備える場合における第１観測対象Ｏ１の場所を含む２の場所を特定する処理について説明する。
【０１７５】
レーダ装置１が第１リニアアレイアンテナ４ａと第２リニアアレイアンテナ４ｂとを備える場合、第１リニアアレイアンテナ４ａが受信した第１反射波Ｒ１を用いて、第１観測対象Ｏ１の場所を含む略円形の第１空間Ａ１を特定できる。
【０１７６】
３次元空間において、異なる場所にある２点からの距離それぞれが既知である点の場所は、これら２点を通る直線上に中心を有し、該直線に垂直な平面に含まれる円形領域に含まれることが知られている。また、所定の場所からの距離と、所定の場所からの距離と所定の場所と異なる場所からの距離との差とが既知である点の場所は、これら２の場所を通る直線上に中心を有し、該直線に垂直な平面に含まれる円形領域に含まれることが知られている。
【０１７７】
したがって、送信波Ｔを送信してから第１リニアアレイアンテナ４ａが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間と送信波Ｔを送信してから第２リニアアレイアンテナ４ｂが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間との差に関する情報（例えば、第１リニアアレイアンテナ４ａ及び第２リニアアレイアンテナ４ｂが受信した第１反射波Ｒ１それぞれの位相差及び／又は周波数差等）を用いて、第１観測対象Ｏ１の場所を含む略円形の第２空間Ａ２を特定できる。したがって、平面上にある２つの円の交点を求める処理によって、第１観測対象Ｏ１の場所を含む２の場所（第１場所Ｌ１及び第２場所Ｌ２）を特定できる。したがって、第１観測対象Ｏ１の場所が含まれ得る２の場所（第１場所Ｌ１及び第２場所Ｌ２）を推定できる。レーダ装置１が地上に設置されている場合等の、第１観測対象Ｏ１がある場所がレーダ装置１を中心とする略半球状の範囲にあることが既知である場合、第１観測対象Ｏ１の場所が第１場所Ｌ１であることを推定できる。
【０１７８】
第２空間Ａ２を特定する処理が第１リニアアレイアンテナ４ａ及び第２リニアアレイアンテナ４ｂのそれぞれが受信する第１反射波Ｒ１それぞれの位相差及び／又は周波数差を用いて第２空間Ａ２を特定する処理を含む場合、第２空間Ａ２を特定する処理は、例えば、以下に示す（２）式に関する計算を含むことが好ましい。アクサンシルコンフレックス（＾、ハット記号とも称する。）を伴うｒによって示される第１観測対象方向ベクトルは、第１リニアアレイアンテナ４ａの場所等によって例示される所定の場所（所定の場所は、特に限定されない。以下、所定の場所は、第１リニアアレイアンテナ４ａの場所であるものとして説明する。）から第１観測対象Ａ１へ向かう向きと同じ向きを有する単位ベクトルである。ｉは、リニアアレイアンテナ４の数以下の自然数である。第ｉリニアアレイアンテナベクトルｒｉは、所定の場所を基準とした場合の第ｉリニアアレイアンテナ（例えば、ｉ＝２の場合、第２リニアアレイアンテナ４ｂ）の場所に関する位置ベクトルである。第ｉリニアアレイアンテナベクトルｒｉは、ｘ軸方向成分ｘｉ、ｙ軸方向成分ｙｉ、及びｚ軸方向成分ｚｉを有する。第１角度θは、ｚ軸方向とベクトルｒとがなす角度である。第２角度φは、ｘｙ平面に第１観測対象ベクトルｒを投影して得られるベクトルとｘ軸方向とがなす角度である。第１角度θと第２角度φとは、いずれも第１リニアアレイアンテナ４ａが受信する第１反射波Ｒ１の向きに関する角度である。第１リニアアレイアンテナ４ａが受信する第１反射波Ｒ１の向きに関する角度を到来角とも称する。
【数２】
0006960129.tif 000003
【０１７９】
複数のリニアアレイアンテナ４が受信する反射波それぞれの位相差及び／又は周波数差は、基準となる所定の場所から観測対象へ向かう向きと所定の場所を基準とした場合の複数のリニアアレイアンテナ４それぞれの場所とに応じた差となることが知られている。例えば、第１リニアアレイアンテナ４ａ及び第２リニアアレイアンテナ４ｂのそれぞれが受信する第１反射波Ｒ１それぞれの位相差及び／又は周波数差は、第１リニアアレイアンテナ４ａから第１観測対象Ａ１へ向かう向きと第１リニアアレイアンテナ４ａの場所を基準とした場合の第２リニアアレイアンテナ４ｂの場所とに応じた差となる。したがって、例えば、第１リニアアレイアンテナ４ａ及び第２リニアアレイアンテナ４ｂのそれぞれが受信する第１反射波Ｒ１それぞれの位相差及び／又は周波数差を用いて、第１リニアアレイアンテナ４ａの場所を基準とし、ｉ＝２である場合の（２）式の左辺の値を特定し得る。（２）式の左辺の値を特定することにより、第１角度θ及び第２角度φに関する式を得ることができる。
【０１８０】
したがって、第２空間Ａ２を特定する処理が（２）式に関する計算を含むことにより、第１角度θ及び第２角度φに関する式を得ることができる。すなわち、第１反射波Ｒ１の到来角に関する式を得ることができる。送信波Ｔを送信してから第１リニアアレイアンテナ４ａが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間と第１角度θ及び第２角度φに関する式とを用いて、略円形の第２空間Ａ２を特定し得る。そして、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とを用いて、第１観測対象Ｏ１の場所を含む２の場所（第１場所Ｌ１及び第２場所Ｌ２）を推定できる。
【０１８１】
［観測対象の場所を特定する処理］
図９を用いて、レーダ装置１が第１リニアアレイアンテナ４ａと第２リニアアレイアンテナ４ｂと第３リニアアレイアンテナ４ｃとを備える場合における第１観測対象Ｏ１の場所を特定する処理について説明する。
【０１８２】
２の場所を特定する処理において説明したように、第１リニアアレイアンテナ４ａと第２リニアアレイアンテナ４ｂとがそれぞれ第１反射波Ｒ１を受信した時間等を用いて、第１観測対象Ｏ１の場所が含まれ得る２の場所（第１場所Ｌ１及び第２場所Ｌ２）を推定できる。また、送信波Ｔを送信してから第１リニアアレイアンテナ４ａが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間と送信波Ｔを送信してから第３リニアアレイアンテナ４ｃが第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間との差を用いて、第１観測対象Ｏ１の場所を含む略円形の第３空間Ａ３を特定できる。
【０１８３】
したがって、第１場所Ｌ１と第２場所Ｌ２とのうち、いずれの場所が第３空間Ａ３に含まれるかを判別する処理によって、第１観測対象Ｏ１の場所（第１場所Ｌ１）を特定できる。
【０１８４】
〔飛行体への搭載〕
レーダ装置１は、ドローン等の無人航空機、ヘリコプター、マルチコプター、気球、飛行船、旅客機、及び貨物機等によって例示される飛行体に搭載するレーダ装置として利用可能である。
【０１８５】
直線状に指向させて用いる従来技術のレーダ装置を用いて広い方位範囲から反射波を受信する場合、該レーダ装置を回転させる回転機構が必要となり得る。あるいは、反射波を受信する方位ごとに複数のレーダ装置を備える必要があり得る。飛行体に回転機構及び／又は複数のレーダ装置を搭載することにより、飛行体の重量が増加し得る。飛行体の重量が増加すると、航行速度、航続距離、積載量、飛行時の安定性等によって例示される飛行体の性能が低下し得る。
【０１８６】
レーダ装置１は、広い範囲からの反射波を受信可能であるため、回転機構を必要とせず、複数のレーダ装置１を備える必要もない。これにより、飛行体の重量増加を防ぎ、飛行体の性能低下を防ぎ得る。
【０１８７】
〔車両への搭載〕
レーダ装置１は、乗用車、輸送車、及び作業用車両等によって例示される車両に搭載するレーダ装置として利用可能である。
【０１８８】
車両周辺にある観測対象（例えば、対向車、後続車、及び先行車等。）の場所を車両に搭載するレーダ装置を用いて推定することが行われている。車両周辺にある観測対象の場所を推定することにより、車両と観測対象とが衝突する事故等を防ぎ得る。
【０１８９】
ところで、車両周辺にある観測対象が走行中の車両である場合、レーダ装置から観測対象へ向かう向きが短時間で大きく変化し得る。直線状に指向させて用いる従来技術のレーダ装置と回転機構とを組み合わせた装置を用いてこのような観測対象の場所を推定する場合、回転機構によるレーダ装置の回転が向きの変化に追従できない場合があり得る。
【０１９０】
レーダ装置１は、送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相それぞれを制御することによってリニアアレイアンテナ４が指向する向きを短時間で変更し得る。これにより、レーダ装置から観測対象へ向かう向きが短時間で大きく変化しても、リニアアレイアンテナ４が指向する向きをリニアアレイアンテナ４から観測対象へ向かう向きに制御し得る。これにより、観測対象が車両周辺にある走行中の車両であっても、観測対象の場所を推定し得る。
【０１９１】
〔人工衛星への搭載〕
レーダ装置１は、通信衛星、気象衛星、及び観測衛星等によって例示される人工衛星に搭載するレーダ装置として利用可能である。
【０１９２】
直線状に指向させて用いる従来技術のレーダ装置を用いて広い方位範囲から反射波を受信する場合、該レーダ装置を回転させる回転機構が必要となり得る。あるいは、反射波を受信する方位ごとに複数のレーダ装置を備える必要があり得る。人工衛星に機械的な回転機構を搭載する場合、回転部分に用いる潤滑油が真空によって蒸発する課題や回転に伴う反作用が人工衛星の姿勢制御に影響を及ぼす課題等が生じ得る。また、通常、ロケットを用いて打ち上げられる人工衛星は、その重量が厳しく制限されている。これにより、人工衛星にレーダ装置を搭載する場合、レーダ装置に関する重量の改善が求められ得る。
【０１９３】
レーダ装置１は、送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相それぞれを制御することによって機械的な回転機構を用いずに、また、複数のレーダ装置１を備えることなしに、リニアアレイアンテナ４を任意の向きに指向させることができる。これにより、回転部分に用いる潤滑油が真空によって蒸発する課題や回転に伴う反作用が人工衛星の姿勢制御に影響を及ぼす課題等を解決し得る。また、人工衛星に搭載するレーダ装置の重量を改善し得る。
【０１９４】
〔地上レーダ基地としての利用〕
レーダ装置１は、地上に設置する地上レーダ基地として利用可能である。レーダ装置１は、送信波Ｔ及び反射波Ｒの位相それぞれを制御することによってリニアアレイアンテナ４が指向する向きを短時間で変更し得る。これにより、各種の高速飛行体の場所を推定する地上レーダ基地として利用可能である。
【０１９５】
＜＜第２実施形態＞＞
第２実施形態は、アンテナが全方位アンテナであるレーダ装置である。
【０１９６】
＜レーダ装置１０１＞
図１０は、本発明の第２実施形態におけるレーダ装置１０１を斜め上方からみたときの概略図である。以下、図１０を参照して本発明の第２実施形態におけるレーダ装置１０１の好ましい構成の一例を説明する。
【０１９７】
レーダ装置１０１は、コントローラ１０２と、送信機１０３と、１以上の全方位アンテナ１０４（図１０の符号１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、及び１０４ｄ）と、を含んで構成される。
【０１９８】
必須の態様ではないが、レーダ装置１０１は、１以上の全方位アンテナ１０４を支持可能な支持構造１０５をさらに含むことが好ましい。支持構造１０５を含むことにより、１以上の全方位アンテナ１０４のそれぞれが特定の位置関係を保つよう、これらを支持構造１０５によって支持できる。これにより、後述する観測対象の場所を推定する処理を容易に行える。
【０１９９】
〔コントローラ１０２〕
コントローラ１０２は、送信機１０３と、１以上の全方位アンテナ１０４と、を制御する。また、コントローラ１０２は、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を用いて観測対象の場所を推定する場所推定処理を実行する。レーダ装置１０１がコントローラ１０２を含むため、場所推定処理を実行して観測対象の場所を推定できる。
【０２００】
コントローラ１０２は、特に限定されない。コントローラ１０２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える従来技術のマイクロコンピュータでよい。
【０２０１】
コントローラ１０２は、１以上の全方位アンテナ１０４が受信した反射波に関する反射波情報それぞれを取得可能に構成される。反射波情報それぞれは、送信波を送信してから全方位アンテナ１０４が反射波を受信するまでの時間を測定可能な情報を含む。
【０２０２】
コントローラ１０２は、場所推定処理によって推定した観測対象の場所を出力可能に構成されていることが好ましい。観測対象の場所を出力する手段は、特に限定されず、従来技術のレーダ装置で利用される観測対象の場所を出力する手段でよい。
【０２０３】
コントローラ１０２は、レーダ装置１０１を利用する利用者から各種の指令を受信可能であることが好ましい。各種の指令は、例えば、送信波の送信を開始する指令及び／又は送信波の送信を停止する指令等が挙げられる。コントローラ１０２がレーダ装置１０１を利用する利用者から各種の指令を受信可能であることにより、利用者の指令に応じてレーダ装置１０１を制御し得る。
【０２０４】
〔送信機１０３〕
送信機１０３は、第１実施形態の送信機３と同様である。送信機１０３は、全方位アンテナ１０４に送信波を送信させる送信信号を提供可能である。送信機１０３は、コントローラ１０２と全方位アンテナ１０４と接続されている。送信機１０３は、コントローラ１０２による制御に応じて送信信号を全方位アンテナ１０４に提供可能に構成される。レーダ装置１０１が送信機１０３を備えることにより、送信信号を介して全方位アンテナ１０４に送信波を送信させることができる。
【０２０５】
〔全方位アンテナ１０４〕
全方位アンテナ１０４は、送信機１０３から提供される送信信号に応じて送信波を送信可能であり、送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を受信可能である全方位アンテナ１０４である。１以上の全方位アンテナ１０４のそれぞれは、コントローラ１０２と送信機１０３と接続されている。１以上の全方位アンテナ１０４のそれぞれは、コントローラ１０２によって制御可能に構成されている。１以上の全方位アンテナ１０４それぞれは、全方位アンテナ素子１４１と、コンバータ１４２と、を含んで構成される。
【０２０６】
レーダ装置１０１が１以上の全方位アンテナ１０４を備えることにより、平面フェイズドアレイアンテナ等より広い範囲からの反射波を受信可能である。全方位アンテナ１０４は、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い方位範囲に送信波を送信する。そして、異なる方位にある観測対象に送信波が入射し、反射波を生じる。この反射波を全方位アンテナ１０４が受信する。したがって、平面フェイズドアレイアンテナを用いる場合より広い方位範囲からの反射波を受信し得る。
【０２０７】
全方位アンテナ１０４の数は、特に限定されない。全方位アンテナ１０４の数は、２以上であることが好ましい。これにより、観測対象の場所を含む略円形の空間を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む略円形の空間を特定する処理については、後に図１５を用いて説明する。
【０２０８】
全方位アンテナ１０４の数は、３以上であり、３の全方位アンテナ１０４は、非直線的に配置されていることがより好ましい。これにより、観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理については、後に図１６を用いて説明する。
【０２０９】
全方位アンテナ１０４の数は、４以上であり、４以上の全方位アンテナ１０４は、少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置されることがさらに好ましい。これにより、観測対象の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を特定する処理については、後に図１７を用いて説明する。
【０２１０】
異なる２つの観測点からの距離を用いて観測点から観測対象へ向かう向きと観測点から観測対象までの距離とを求める場合、２つの観測点を結ぶ直線上及び該直線の周辺に観測対象がある場合、観測点から観測対象へ向かう向きを特定する精度が低下することが知られている。したがって、２の全方位アンテナ１０４を結ぶ直線と観測対象と全方位アンテナ１０４とを結ぶ直線とが平行である場合、全方位アンテナ１０４から観測対象への向きを特定する精度が低下し得る。例えば、２の全方位アンテナ１０４が垂直方向に沿って配列されている場合、全方位アンテナ１０４から、全方位アンテナ１０４の上方にある観測対象へ向かう向きを特定する精度が低下し得る。
【０２１１】
全方位アンテナ１０４の数は、４以上であり、４以上の全方位アンテナ１０４は、少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置される。これにより、４以上の全方位アンテナ１０４のうち少なくとも２の全方位アンテナ１０４を結ぶ直線の向きは、全方位アンテナ１０４から観測対象への向きと異なる。したがって、全方位アンテナ１０４から観測対象への向きを特定する精度の低下を防ぎ得る。
【０２１２】
［全方位アンテナ素子１４１］
全方位アンテナ素子１４１（図１０の符号１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、及び１４１ｄ）は、送信機１０３から提供された送信信号に応じて送信波を送信し、送信波が観測対象に入射することによって生じた反射波を受信する全方位アンテナ素子である。全方位アンテナ素子１４１は、受信した反射波をアナログ信号の態様でコンバータ１４２に提供する。全方位アンテナ素子１４１により、送信信号に基づいて送信波を送信できる。全方位アンテナ素子１４１により、反射波を受信し、アナログ信号の態様でコンバータ１４２に提供できる。
【０２１３】
送信波は、観測対象に入射することによって反射波を生じる波であれば特に限定されない。反射波は、送信波が観測対象に入射することによって生じる波であれば特に限定されない。送信波及び反射波は、電波及び／又は音波を含むことが好ましい。送信波が電波及び／又は音波を含むことにより、可視光線を減衰させる大気、雲、及び霧等の影響を受けることなく、広い範囲に電波及び／又は音波を含む送信波を送信し得る。反射波が電波及び／又は音波を含むことにより、可視光線を減衰させる大気、雲、及び霧等の影響を受けることなく、広い範囲から電波及び／又は音波を含む反射波を受信し得る。したがって、よりいっそう広い範囲にある観測対象の場所を推定可能なレーダ装置１０１を提供できる。
【０２１４】
全方位アンテナ素子１４１は、特に限定されず、送信波を送信可能であり、かつ、反射波を受信可能である従来技術のアンテナを用いて構成された全方位アンテナ素子でよい。送信波及び反射波が電波を含む場合、全方位アンテナ素子１４１は、電波を送信及び受信可能なアンテナを含んで構成されることが好ましい。これにより、全方位アンテナ素子１４１を介して電波を含む送信波を送信できる。また、全方位アンテナ素子１４１を用いて電波を含む反射波を受信できる。
【０２１５】
送信波及び反射波が音波を含む場合、全方位アンテナ素子１４１は、音波を生成可能なスピーカーと音波を受信可能な音波センサとを含んで構成されることが好ましい。これにより、全方位アンテナ素子１４１を介して音波を含む送信波を送信できる。また、全方位アンテナ素子１４１を用いて音波を含む反射波を受信できる。スピーカーと音波センサとは、一体に構成されていてもよく、別体に構成されていてもよい。
【０２１６】
全方位アンテナ素子１４１は、実質的に無指向性のアンテナ素子であることが好ましい。送信波が電波を含む場合、実質的に無指向性のアンテナ素子における利得の上限は、１．７以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましく、１．３以下であることがさらに好ましい。利得の上限を上述のとおり定めることにより、送信波をすべての方位に送信することがよりいっそう容易になる。また、全方位アンテナ素子１４１からみた観測対象の方位にかかわらず、反射波をよりいっそう確実に受信できる。
【０２１７】
全方位アンテナ素子１４１は、無線通信で用いられる送信波を送信及び受信可能であることが好ましい。これにより、レーダ装置１０１を用いて無線通信を行い得る。
【０２１８】
［コンバータ１４２］
コンバータ１４２（図１０の符号１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、及び１４２ｄ。）は、全方位アンテナ素子１４１から提供されたアナログ信号の態様の反射波をデジタル信号に変換する。コンバータ１４２は、このデジタル信号の態様の反射波を、コントローラ１０２に提供する。コンバータ１４２により、コントローラ１０２において実行される場所推定処理に適したデジタル信号の態様で、反射波をコントローラ１０２に提供できる。これにより、コントローラ１０２は、反射波を変換して得られたデジタル信号を用いてアンテナが指向する向きを変更するデジタルビームフォーミングを行える。コンバータ１４２は、特に限定されず、従来技術のアナログ信号をデジタル信号に変換可能なコンバータでよい。
【０２１９】
［増幅器］
必須の態様ではないが、全方位アンテナ１０４は、１以上の増幅器（図示せず）を含むことが好ましい。増幅器は、送信信号及び／又は反射波Ｒを増幅する増幅器である。増幅器を含むことにより、より強い送信波Ｔを送信できる。一般に、増幅された反射波は、増幅されない反射波より解析が容易である。したがって、増幅器により、反射波の解析をより容易に行い得る。増幅器は、特に限定されず、従来技術の増幅器でよい。
【０２２０】
増幅器の雑音指数の上限は、３以下であることが好ましく、２．５以下であることがより好ましく、２以下であることがさらに好ましい。増幅器の雑音指数の上限を上述のように定めることにより、よりノイズが少ない送信波を送信し得る。これにより、観測対象の場所を推定する処理におけるノイズの影響を軽減し得る。増幅器の雑音指数の上限を上述のように定めることにより、よりノイズが少ない増幅された反射波を得ることができる。これにより、観測対象の場所を推定する処理におけるノイズの影響を軽減し得る。
【０２２１】
増幅器は、送信機１０３が提供する送信信号を増幅可能であることが好ましい。これにより、送信信号を増幅して全方位アンテナ素子１４１に提供し得る。そして、より強い送信波を送信できる。これにより、送信波が観測対象に入射したときに生じる反射波をより強くできる。したがって、反射波を受信することがより容易になる。
【０２２２】
［周波数変換器］
必須の態様ではないが、全方位アンテナ１０４は、周波数変換器（図示せず）を含むことが好ましい。周波数変換器は、全方位アンテナ素子１４１に提供される送信信号の周波数を変換可能であり、全方位アンテナ素子１４１から提供される反射波の周波数を変換可能である周波数変換器である。
【０２２３】
一般に、より高い周波数の電気信号を処理するほど、該信号を処理する部材の構成がより複雑になり、費用対効果等がより低下する。周波数変換器により、送信機１０３及び／又は増幅器等が処理する送信信号の周波数を送信波の周波数より低い周波数とし得る。したがって、これらの構成要素の構成をより簡単にし得る。これにより、レーダ装置１０１の費用対効果等を改善し得る。周波数変換器により、増幅器及び／又はコンバータ１４２等が処理する反射波の周波数を反射波の周波数より低い周波数とし得る。したがって、これらの構成要素の構成をより簡単にし得る。これにより、レーダ装置１０１の費用対効果等を改善し得る。
【０２２４】
周波数変換器は、特に限定されず、従来技術の周波数変換器でよい。周波数変換器は、例えば、特定の周期的な信号ＬＯＣ（この信号は、通常ＬＯと呼ばれる信号であるが、上述の第１実施形態における所定の周期的な信号と区別するために特定の周期的な信号ＬＯＣとして記載する。）と送信波及び／又は反射波とを合成することで送信波及び／又は反射波の周波数を変換するミキサでよい。特定の周期的な信号ＬＯＣと送信信号とを合成することにより、送信信号の周波数を、特定の周期的な信号ＬＯＣの周波数と送信信号の周波数との和の周波数に変換できる。特定の周期的な信号ＬＯＣと反射波Ｒとを合成することにより、反射波Ｒの周波数を、特定の周期的な信号ＬＯＣの周波数と反射波Ｒの周波数との差の周波数に変換できる。
【０２２５】
〔支持構造１０５〕
支持構造１０５は、１以上の全方位アンテナ１０４を支持可能である。支持構造１０５は、特に限定されず、従来技術の支持構造でよい。支持構造１０５は、１以上の全方位アンテナ１０４それぞれの位置関係を所定の位置関係に保つよう支持可能であることが好ましい。これにより、後述する場所推定処理を、より容易に行い得る。
【０２２６】
支持構造１０５は、１以上の全方位アンテナ支持構造１５１（図１０の符号１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、及び１５１ｄ）と１以上の全方位アンテナ支持構造１５１を支持可能な土台構造１５２とを含んでもよい。全方位アンテナ支持構造１５１は、１以上の全方位アンテナ１０４を支持可能な支持構造である。これにより、複数の全方位アンテナそれぞれの位置関係を所定の位置関係に保つことがよりいっそう容易になる。
【０２２７】
〔フローチャート〕
図１１は、コントローラ１０２で実行される場所推定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。以下、図１１を用いてコントローラ１０２が行う場所推定処理の好ましい手順の一例を説明する。
【０２２８】
［ステップＳ１１：送信波を送信するか否かを判別］
まず、コントローラ１０２は、送信波を送信するか否かを判別する（ステップＳ１１）。送信波を送信するならば、コントローラ１０２は、処理をステップＳ１２に移す。送信波を送信しないならば、コントローラ１０２は、処理をステップＳ１１に移し、ステップＳ１１からステップＳ１７の処理を繰り返す。送信波を送信するか否かを判別することにより、送信波を送信する場合にのみ送信波を送信できる。送信波を送信するか否かを判別する処理は、特に限定されない。
【０２２９】
送信機１０３が全方位アンテナ１０４にパルス波である送信波を送信させるパルス波送信信号を提供する場合、送信波を送信するか否かを判別する処理は、パルス波を送信する場合に送信波を送信すると判別し、パルス波を送信しない場合に送信波を送信しないと判別する処理を含むことが好ましい。これにより、断続的に送信されるパルス波を送信できる。
【０２３０】
送信機１０３が全方位アンテナ１０４にチャープ波である送信波を送信させるチャープ波送信信号を提供する場合、送信波を送信するか否かを判別する処理は、チャープ波を送信する場合に送信波を送信すると判別し、チャープ波を送信しない場合に送信波を送信しないと判別する処理を含むことが好ましい。これにより、チャープ波送信信号に応じて断続的に送信されるチャープ波を送信できる。
【０２３１】
送信波を送信するか否かを判別する処理は、レーダ装置１０１を利用する利用者が送信波の送信開始を指令してから送信波の送信停止を指令するまでの間において送信波を送信すると判別する処理と、レーダ装置１０１を利用する利用者が送信波の送信停止を指令してから送信波の送信開始を指令するまでの間において送信波を送信しないと判別する処理と、を含むことが好ましい。これにより、レーダ装置１０１を利用する利用者の指令に応じて送信波を送信できる。
【０２３２】
［ステップＳ１２：送信信号を提供するよう制御］
コントローラ１０２は、全方位アンテナ１０４に送信波を送信させる送信信号を提供するよう送信機１０３を制御する（ステップＳ１２）。コントローラ１０２は、処理をステップＳ５に移す。全方位アンテナ１０４に送信波を送信させる送信信号を提供するよう送信機１０３を制御することにより、全方位アンテナ１０４を介して送信波を送信できる。
【０２３３】
送信信号は、特に限定されない。送信信号は、例えば、全方位アンテナ１０４にパルス波である送信波を送信させるパルス波送信信号、全方位アンテナ１０４にチャープ波である送信波を送信させるチャープ波送信信号、及び／又は全方位アンテナ１０４に周波数変調連続波である送信波を送信させる周波数変調連続波送信信号を含む。
【０２３４】
送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定するためには、反射波がいつ送信された送信波によって生じた反射波であるかを識別する必要がある。しかし、周波数変調されない送信波を連続的に送信する場合、反射波がいつ送信された送信波によって生じた反射波であるかを識別することが難しい。したがって、周波数変調されない送信波を連続的に送信する場合、送信波を送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を測定することに困難が生じ得る。
【０２３５】
送信信号がパルス波送信信号を含むことにより、全方位アンテナ１０４は、パルス波を含む送信波を送信できる。これにより、パルス波を含む送信波と反射波とを対応付けて、パルス波を含む送信波が送信されてから反射波を受信するまでの時間を、周波数変調を行わない連続波を送信する場合より正確に測定できる。
【０２３６】
送信信号がチャープ波送信信号を含むことにより、全方位アンテナ１０４がチャープ波を送信できる。これにより、チャープ波を含む送信波がパルス波より長い時間送信される場合であっても、チャープ波を含む送信波が送信されてから反射波が受信されるまでの時間を反射波の周波数を用いて測定できる。
【０２３７】
送信信号がパルス波送信信号及び／又はチャープ波送信信号を含むことにより、送信波を断続的に送信するため、反射波と該反射波を生じさせた送信波とを容易に対応付けし得る。これにより、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を容易に測定できる。
【０２３８】
また、これにより、全方位アンテナ１０４が送信波を送信していないときに、この全方位アンテナ１０４で反射波を受信し得る。したがって、反射波を送信する別のアンテナを有することなく反射波を受信できる。これにより、反射波を受信する別のアンテナを有するレーダ装置より簡易な構造を有するよう、レーダ装置１０１を構成し得る。したがって、レーダ装置１０１の対費用効果及び／又は保守性等を改善し得る。
【０２３９】
送信信号が周波数変調連続波送信信号を含むことにより、全方位アンテナ１０４が周波数変調連続波を送信できる。これにより、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を送信波の周波数と反射波の周波数との比較を用いて測定し得る。したがって、送信波が断続的に送信される送信波でない場合であっても、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定し得る。また、送信信号が周波数変調連続波送信信号を含むことにより、より多くの送信波を観測対象に入射させ、より多くの反射波を生じさせ得る。
【０２４０】
送信信号が周波数変調連続波送信信号を含み、送信波Ｔを送信する全方位アンテナ１０４と反射波Ｒを受信する全方位アンテナ１０４とが互いに異なる場合、コントローラ１０２は、送信波Ｔを送信する全方位アンテナ１０４と異なる全方位アンテナ１０４について、反射波Ｒを受信するよう該全方位アンテナ１０４を制御することが好ましい。これにより、反射波を受信する間であっても、送信波を送信できる。
【０２４１】
送信信号がパルス波送信信号及び／又はチャープ波送信信号を含む場合、コントローラ１０２は、ステップＳ１３に示す反射波Ｒを受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理を実行することが好ましい。
【０２４２】
［ステップＳ１３：反射波を受信するよう全方位アンテナを制御］
コントローラ１０２は、反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する（ステップＳ１３）。コントローラ１０２は、処理をステップＳ１４に移す。これにより、反射波を受信できる。反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理は、特に限定されない。
【０２４３】
反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理は、ステップＳ１２で送信波を送信する全方位アンテナ１０４と同じ全方位アンテナ１０４について、反射波を受信するよう該全方位アンテナ１０４を制御する処理を含むことが好ましい。これにより、送信波を送信した全方位アンテナ１０４の場所で反射波を受信できる。したがって、送信波を送信した全方位アンテナ１０４から観測対象までの距離と、反射波を受信した全方位アンテナ１０４から観測対象までの距離との違いを考慮することなく、全方位アンテナ１０４から観測対象までの距離を特定し得る。これにより、全方位アンテナ１０４から観測対象までの距離をよりいっそう容易に特定し得る。
【０２４４】
全方位アンテナ１０４の数が２以上である場合、反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理は、ステップＳ１２で送信波Ｔを送信する全方位アンテナ１０４と異なる全方位アンテナ１０４について、反射波を受信するよう該全方位アンテナ１０４を制御する処理を含むことが好ましい。これにより、周波数変調した送信波を連続的に送信する場合であっても、送信波を送信した全方位アンテナ１０４とは異なる全方位アンテナ１０４で反射波を受信できる。これにより、より多くの送信波を観測対象に入射させ、より多くの反射波を生じさせ得る。
【０２４５】
全方位アンテナ１０４の数が２以上である場合、反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理は、２以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含むことが好ましい。これにより、観測対象の場所を含む略球形の空間を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む略球形の空間を特定する処理については、後に図１５を用いてより詳細に説明する。
【０２４６】
全方位アンテナ１０４の数が３以上であり、３以上の全方位アンテナ１０４が非直線的に配置される場合、反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理は、非直線的に配置された３以上の全方位アンテナ１０４が反射波Ｒを受信するよう制御する処理を含むことが好ましい。これにより、観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理については、後に図１６を用いてより詳細に説明する。
【０２４７】
全方位アンテナ１０４の数が４以上であり、４以上の全方位アンテナ１０４のうち少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置される場合、反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理は、少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にない少なくとも４以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含むことが好ましい。これにより、観測対象の場所を含む略円形の空間を特定する処理を実行できる。観測対象の場所を含む略円形の空間を特定する処理については、後に図１５を用いてより詳細に説明する。
【０２４８】
［ステップＳ１４：反射波を所定の時間受信］
コントローラ１０２は、１以上の全方位アンテナ１０４が反射波を所定の時間受信するよう制御する（ステップＳ１４）。コントローラ１０２が反射波を所定の時間受信するよう制御することにより、受信した反射波を用いて送信波を送信してから全方位アンテナ１０４が反射波を受信するまでの時間を測定し、観測対象の場所を推定する処理を実行できる。所定の時間は、特に限定されず、例えば、パルス波及び／又はチャープ波の送信周期に応じた時間、あるいは、周波数変調連続波が変調を繰り返す周期に応じた時間等でよい。
【０２４９】
必須の態様ではないが、全方位アンテナ１０４の数が２以上である場合、コントローラ１０２は、ステップＳ１５に示す観測対象への方位ごとに信号を選別する処理を実行することが好ましい。
【０２５０】
［ステップＳ１５：観測対象への方位ごとに信号を選別］
コントローラ１０２は、観測対象への方位ごとに信号を選別する（ステップＳ１５）。コントローラ１０２は、処理をステップＳ１６に移す。
【０２５１】
全方位アンテナ１０４の数が２以上である場合、２以上の全方位アンテナ１０４を用いてアレイアンテナを構成できる。したがって、反射波を変換して得られたデジタル信号を用いて観測対象への方位ごとに信号を選別するデジタルビームフォーミングを行える。これにより、デジタルビームフォーミングによって信号を選別して、反射波に関する利得を高め得る。したがって、観測対象から全方位アンテナ１０４への向きの反射波をより確実に受信し得る。
【０２５２】
観測対象への方位ごとに信号を選別するデジタルビームフォーミングを用いるため、複数の観測対象が異なる方位にある場合であっても、観測対象への方位ごとに信号を選別して、反射波に関する利得を高め得る。したがって、異なる方位にある観測対象それぞれから全方位アンテナ１０４への向きの反射波それぞれをより確実に受信し得る。
【０２５３】
［ステップＳ１６：送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定］
コントローラ１０２は、反射波を生じた１以上の観測対象のそれぞれについて、送信波を送信してから１以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するまでの時間それぞれを測定する（ステップＳ１６）。コントローラ１０２は、処理をステップＳ１７に移す。これにより、観測対象の場所を推定する処理において用いる送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を得られる。
【０２５４】
送信波を送信してから１以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するまでの時間それぞれを測定する処理（以下、単に「反射波受信時間測定処理」とも称する。）は、特に限定されない。
【０２５５】
送信波がパルス波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、パルス波を送信してから１以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理を含むことが好ましい。これにより、パルス波と反射波とを対応付けて、反射波を受信するまでの時間を、周波数変調を行わない連続波を送信する場合より正確に測定できる。
【０２５６】
送信波がチャープ波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、チャープ波と反射波との位相差及び／又は周波数差を用いてチャープ波を送信した時間から１以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理を含むことが好ましい。チャープ波と反射波Ｒとの位相差及び／又は周波数差を用いることで、パルス波より長い時間送信されるチャープ波であっても、反射波Ｒを受信するまでの時間を測定できる。したがって、より多くの送信波Ｔを観測対象に入射させ得る。そして、より多くの反射波を生じさせ得る。これにより、送信波がパルス波である場合より、多くの反射波を受信し得る。これにより、観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【０２５７】
送信波が周波数変調連続波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、反射波から送信波を取り除く処理を含むことが好ましい。送信波を連続的に送信する場合、全方位アンテナ１０４は、反射波を受信するときに送信波をも受信し得る。受信した送信波は、反射波を用いた処理においてノイズとなり得る。反射波受信時間測定処理が反射波から送信波を取り除く処理を含むことにより、反射波から送信波を取り除き、受信した送信波がノイズとなることを防ぎ得る。反射波から送信波を取り除く処理は、特に限定されず、従来技術の反射波から送信波を取り除く処理でよい。反射波から送信波を取り除く処理は、例えば、位相を反転させた送信波を用いて生成されたフィードバック信号を反射波に加え、反射波に干渉する送信波を取り除く処理でよい。
【０２５８】
送信波が周波数変調連続波を含む場合、反射波受信時間測定処理は、送信波の周波数と反射波の周波数との比較を用いて送信波を送信してから１以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理を含むことが好ましい。これにより、連続的に送信される周波数変調連続波であっても、反射波を受信するまでの時間を測定できる。したがって、より多くの送信波を観測対象に入射させ得る。これにより、そして、より多くの反射波を生じさせ得る。送信波が断続的に送信されるパルス波及び／又はチャープ波である場合より、多くの反射波を受信し得る。これにより、観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【０２５９】
送信波が周波数変調連続波を含む場合に反射波受信時間測定処理が反射波から送信波を取り除く処理と送信波の周波数と反射波の周波数との比較を用いて送信波を送信してから１以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を測定する処理とを含むことにより、観測対象においてより多くの反射波を生じさせることと、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間を測定することとを同時に達成し得る。これにより、より多くの反射波を受信して観測対象の場所をより確実に推定し得る。
【０２６０】
［ステップＳ１７：観測対象の場所を推定］
図３に戻る。コントローラ１０２は、反射波を生じた１以上の観測対象のそれぞれについて、送信波を送信してから１以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間それぞれを用いて、観測対象の場所を推定する（ステップＳ１７）。コントローラ１０２は、処理をステップＳ１１に移し、ステップＳ１１からステップＳ１７の処理を繰り返す。これにより、反射波を生じた１以上の観測対象のそれぞれについて、観測対象の場所を推定できる。観測対象の場所を推定する処理は、特に限定されない。
【０２６１】
送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間は、全方位アンテナ１０４から観測対象までの距離に応じて異なる。したがって、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間を用いて全方位アンテナ１０４から観測対象までの距離を測定し得る。
【０２６２】
全方位アンテナ１０４の数が２以上であり、ステップＳ１３において反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理が２以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含む場合、観測対象の場所を推定する処理は、観測対象の場所を含む略円形の空間を特定する処理を含むことが好ましい。
【０２６３】
３次元空間において、異なる場所にある２点からの距離それぞれが既知である点の場所は、これら２点を通る直線上に中心を有し、該直線に垂直な平面に含まれる円形領域に含まれることが知られている。全方位アンテナ１０４の数が２以上であり、ステップＳ１３において反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理が２以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含む場合、送信波を送信してから２以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を用いて、２以上の全方位アンテナ１０４それぞれから観測対象までの距離それぞれを特定し得る。したがって、２以上の全方位アンテナ１０４の位置関係と特定した２以上の距離とを用いて、観測対象の場所を含む略円形の空間を特定し得る。
【０２６４】
全方位アンテナ１０４の数が３以上であり、３以上の全方位アンテナ１０４が非直線的に配置され、ステップＳ１３において反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理が非直線的に配置された３以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含む場合、観測対象の場所を推定する処理は、観測対象の場所を含む２の場所を特定する処理を含むことが好ましい。
【０２６５】
３次元空間において、異なる場所にある３点からの距離それぞれが既知である点の場所は、これら３点によって定められる平面に対して互いに対称な場所にある２点のいずれであることが知られている。全方位アンテナ１０４の数が３以上であり、３以上の全方位アンテナ１０４が非直線的に配置され、ステップＳ１３において反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理が非直線的に配置された３以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含む場合、送信波を送信してから３以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を用いて、３以上の全方位アンテナ１０４それぞれから観測対象までの距離それぞれを特定し得る。したがって、３以上の全方位アンテナ１０４の位置関係と特定した３以上の距離とを用いて、観測対象の場所を含む２の場所を特定し得る。
【０２６６】
全方位アンテナ１０４の数が４以上であり、４以上の全方位アンテナ１０４は、少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置され、ステップＳ１３において反射波を受信するよう全方位アンテナ１０４を制御する処理が少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置された４以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信するよう制御する処理を含む場合、観測対象の場所を推定する処理は、観測対象の場所を特定する処理を含むことが好ましい。
【０２６７】
この場合、少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置された４以上の全方位アンテナ１０４が反射波を受信する。これにより、送信波を送信してから同一平面上にある３以上の全方位アンテナ１０４が反射波をそれぞれ受信するまでの時間を用いて、観測対象の場所を含む２の場所を特定し得る。特定した２の場所は、これら３以上の全方位アンテナ１０４によって定められる平面に対して互いに対称な場所にある。同一平面上にない１つの全方位アンテナ１０４は、この平面上にない。したがって、同一平面上にない１つの全方位アンテナ１０４から特定した２の場所への距離それぞれが互いに等しくなることがない。したがって、送信波を送信してから同一平面上にない１つの全方位アンテナ１０４が反射波を受信するまでの時間を用いて、観測対象の場所が特定した２の場所のいずれであるかを特定し得る。
【０２６８】
＜使用例＞
図１２は、従来技術のパラボラアンテナＣから送信される第２送信波Ｔ２を示す概念図である。図１３は、レーダ装置１０１から送信される第４送信波Ｔ４及び第５送信波Ｔ５を示す概念図である。図１４は、第１反射波Ｒ１を受信するまでの時間を用いて観測対象Ｏ１までの距離を特定する処理を示す概念図である。図１５は、第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂが第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信するまでの時間を用いて観測対象Ｏ６の場所を含む略円形の領域を特定する処理を示す概念図である。図１６は、第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、及び第３全方位アンテナ１０４ｃが第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ６の場所を含む２の場所を特定する処理を示す概念図である。図１７は、第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、第３全方位アンテナ１０４ｃ、及び第４全方位アンテナ１０４ｄが第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信するまでの時間と到来角の検出とを用いて観測対象Ｏ６の場所を特定する処理を示す概念図である。以下、必要に応じて図１２から図１７を用いて、本実施形態におけるレーダ装置１０１の使用例を説明する。
【０２６９】
〔送信波を送信〕
レーダ装置１０１を利用する利用者は、送信波Ｔを送信するようコントローラ１０２に指令する。コントローラ１０２は、全方位アンテナ１０４に送信波Ｔを送信させる送信信号を提供するよう送信機１０３を制御する。送信機１０３は、送信用アンテナ１０４に送信信号を提供する。そして、全方位アンテナ１０４から送信波Ｔが送信される。
【０２７０】
図１２と図１３とを用いて、従来技術のパラボラアンテナＣが送信する第２送信波Ｔ２と、本実施形態のレーダ装置１０１から送信される第４送信波Ｔ４及び第５送信波Ｔ５との違いを説明する。
【０２７１】
図１２に示すように、従来技術のパラボラアンテナＣは、パラボラアンテナＣを直線状の向きに指向させて用いる。したがって、従来技術のパラボラアンテナＣが送信する第２送信波Ｔ２は、パラボラアンテナＣから第２観測対象Ｏ２へ向かう向きに送信される。このとき、第２送信波Ｔ２は、パラボラアンテナＣが指向する向きと異なる向きにある第３観測対象Ｏ３に入射しない。したがって、第３観測対象Ｏ３は、反射波を生じない。これにより、第３観測対象Ｏ３の場所を推定できない。
【０２７２】
本実施形態の本実施形態のレーダ装置１０１は、デジタルビームフォーミングによって互いに異なる複数の向きに送信波を送信できる。したがって、図１３に示すように、レーダ装置１０１から第４観測対象Ｏ４へ向かう向きに第４送信波Ｔ４を送信すると同時に、レーダ装置１０１から第５観測対象Ｏ５へ向かう向きに第５送信波Ｔ５を送信できる。したがって、第４観測対象Ｏ４及び第５観測対象Ｏ５の両方が反射波を生じ得る。これにより、第４観測対象Ｏ４の場所及び第５観測対象Ｏ５の場所をそれぞれ推定し得る。
【０２７３】
〔反射波を受信〕
コントローラ１０２は、送信波Ｔが第６観測対象Ｏ６に入射して生じた第６反射波Ｒ６を受信するよう、第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、第３全方位アンテナ１０４ｃ、及び第４全方位アンテナ１０４ｄのそれぞれを制御する。第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、第３全方位アンテナ１０４ｃ、及び第４全方位アンテナ１０４ｄは、第６反射波Ｒ６をそれぞれ受信する。
【０２７４】
〔反射波を受信するまでの時間を測定〕
コントローラ１０２は、送信波Ｔを送信してから、第１全方位アンテナ１０４ａ、第２全方位アンテナ１０４ｂ、第３全方位アンテナ１０４ｃ、及び第４全方位アンテナ１０４ｄのそれぞれが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間を測定する。
【０２７５】
〔観測対象の場所を推定〕
コントローラ１０２は、測定した第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間を用いて、第６観測対象Ｏ６の場所を推定する。
【０２７６】
［全方位アンテナから観測対象までの距離を特定する処理］
図１４を用いて、レーダ装置１０１が第１全方位アンテナ１０４ａのみを備える場合における、全方位アンテナ１０４から第６観測対象Ｏ６までの距離を特定する処理について説明する。
【０２７７】
送信波Ｔは、第６観測対象Ｏ６に入射する。そして、第６反射波Ｒ６を生じる。この第６反射波Ｒ６は、送信波Ｔと同じ向きで全方位アンテナ１０４ａに受信される。測定した第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間は、第１全方位アンテナ１０４ａから第６観測対象Ｏ６までの第１距離Ｄ１に応じて定まる。したがって、測定した第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間を用いて、第１全方位アンテナ１０４ａから第６観測対象Ｏ６までの第ａ距離Ｄａを測定できる。
【０２７８】
［略円形の空間を特定する処理］
図１５を用いて、レーダ装置１０１が第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂを備える場合における第６観測対象Ｏ６の場所を含む略円形の第４空間Ａ４を特定する処理について説明する。
【０２７９】
３次元空間において、異なる場所にある２点からの距離それぞれが既知である点の場所は、これら２点を通る直線上に中心を有し、該直線に垂直な平面に含まれる円形領域に含まれることが知られている。また、所定の場所からの距離と、所定の場所からの距離と所定の場所と異なる場所からの距離との差とが既知である点の場所は、これら２の場所を通る直線上に中心を有し、該直線に垂直な平面に含まれる円形領域に含まれることが知られている。
【０２８０】
送信波Ｔを送信してから第１全方位アンテナ１０４ａが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間を用いて、第１全方位アンテナ１０４ａから第６観測対象Ｏ６までの第ａ距離Ｄａを測定できる。また、第１全方位アンテナ１０４ａが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間と第２全方位アンテナ１０４ｂが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間との差に関する情報（例えば、第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂが受信した第６反射波Ｒ６それぞれの位相差及び／又は周波数差等）を用いて、第２全方位アンテナ１０４ｂから第６観測対象Ｏ６までの第ｂ距離Ｄｂと第ａ距離Ｄａとの距離差を測定できる。第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂが特定の位置関係であるため、第１全方位アンテナ１０４ａと第２全方位アンテナ１０４ｂとを結ぶ第１線分Ｘ１と第ａ距離Ｄａと上述の距離差とを用いて、線分Ｘ１を延長した直線上に第１中心Ｃ１がある略円形の第４空間Ａ４を特定できる。
【０２８１】
第４空間Ａ４を特定する処理は、特に限定されず、例えば、第１全方位アンテナ１０４ａにおける第６反射波Ｒ６の到来角を、第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂが受信した第６反射波Ｒ６それぞれの位相差及び／又は周波数差と（２）式に関する計算とを用いて特定する処理を含む処理でよい。到来角を特定することにより、到来角と第ａ距離Ｄａとを用いて第４空間Ａ４を特定できる。
【０２８２】
［２の場所を特定する処理］
図１６を用いて、レーダ装置１０１が第１全方位アンテナ１０４ａと第２全方位アンテナ１０４ｂと第３全方位アンテナ１０４ｃとを備える場合における第６観測対象Ｏ６の場所を含む第３場所Ｌ３と第４場所Ｌ４を特定する処理について説明する。
【０２８３】
略円形の空間を特定する処理と同様に、第１全方位アンテナ１０４ａ及び第２全方位アンテナ１０４ｂのそれぞれが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間等を用いて、略円形の第４空間Ａ４を特定できる。また、第２全方位アンテナ１０４ｂ及び第３全方位アンテナ１０４ｃを用いて、略円形の第５空間Ａ５を特定できる。このとき、第５空間Ａ５は、第２全方位アンテナ１０４ｂと第３全方位アンテナ１０４ｃとを結ぶ第２線分Ｘ２を延長した直線上に第２中心Ｃ２を有する。また、第１全方位アンテナ１０４ａ及び第３全方位アンテナ１０４ｃのそれぞれが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間等を用いて、略円形の第６空間Ａ６を特定できる。このとき、第６空間Ａ６は、第１全方位アンテナ１０４ａと第３全方位アンテナ１０４ｃとを結ぶ第３線分Ｘ３を延長した直線上に第３中心Ｃ３を有する。
【０２８４】
第４空間Ａ４と第５空間Ａ５と第６空間Ａ６とは、２つの交点を有する。したがって、これらの交点を用いて、第６観測対象Ｏ６の場所を含む第３場所Ｌ３と第４場所Ｌ４を特定できる。レーダ装置１０１が地上に設置されている場合等の、第６観測対象Ｏ６がある場所がレーダ装置１０１を中心とする略半球状の範囲にあることが既知である場合、第６観測対象Ｏ６の場所が第３場所Ｌ３であることを特定できる。
【０２８５】
［観測対象の場所を特定する処理］
図１７を用いて、レーダ装置１０１が第１全方位アンテナ１０４ａと第２全方位アンテナ１０４ｂと第３全方位アンテナ１０４ｃと第４全方位アンテナ１０４ｄとを備える場合における第６観測対象Ｏ６の場所を特定する処理について説明する。
【０２８６】
２の場所を特定する処理において説明したように、レーダ装置１０１が第１全方位アンテナ１０４ａと第２全方位アンテナ１０４ｂと第３全方位アンテナ１０４ｃとを備える場合、第６観測対象Ｏ６の場所を含む第３場所Ｌ３と第４場所Ｌ４を特定できる。第４全方位アンテナ１０４ｄが第６反射波Ｒ６を受信するまでの時間を用いて、第４全方位アンテナ１０４ｄから観測対象までの第ｄ距離Ｄｄを測定できる。
【０２８７】
第３場所Ｌ３と第４場所Ｌ４とは、第１全方位アンテナ１０４ａと第２全方位アンテナ１０４ｂと第３全方位アンテナ１０４ｃとによって定められる平面に対して互いに対称な場所にある。第４全方位アンテナ１０４ｄは、この平面上にない。したがって、第４全方位アンテナ１０４ｄから第３場所Ｌ３までの第ｄ距離Ｄｄと第４全方位アンテナ１０４ｄから第４場所Ｌ４までの第ｅ距離Ｄｅとは、互いに異なる。したがって、第４全方位アンテナ１０４ｄから観測対象までの第ｄ距離Ｄｄを用いて、第３場所Ｌ３と第４場所Ｌ４とのうち、第３場所Ｌ３が第６観測対象Ｏ６の場所であることを特定できる。
【０２８８】
〔飛行体への搭載〕
レーダ装置１０１は、ドローン等の無人航空機、ヘリコプター、マルチコプター、気球、飛行船、旅客機、及び貨物機等によって例示される飛行体に搭載するレーダ装置として利用可能である。
【０２８９】
直線状に指向させて用いる従来技術のレーダ装置を用いて広い方位範囲から反射波を受信する場合、該レーダ装置を回転させる回転機構が必要となり得る。あるいは、反射波を受信する方位ごとに複数のレーダ装置を備える必要があり得る。飛行体に回転機構及び／又は複数のレーダ装置を搭載することにより、飛行体の重量が増加し得る。飛行体の重量が増加すると、航行速度、航続距離、積載量、飛行時の安定性等によって例示される飛行体の性能が低下し得る。
【０２９０】
レーダ装置１０１は、広い方位範囲からの反射波を受信可能であるため、回転機構を必要とせず、複数のレーダ装置１０１を備える必要もない。これにより、飛行体の重量増加を防ぎ、飛行体の性能低下を防ぎ得る。
【０２９１】
〔車両への搭載〕
レーダ装置１０１は、乗用車、輸送車、及び作業用車両等によって例示される車両に搭載するレーダ装置として利用可能である。
【０２９２】
車両周辺にある観測対象（例えば、対向車、後続車、及び先行車等。）の場所を車両に搭載するレーダ装置を用いて推定することが行われている。車両周辺にある観測対象の場所を推定することにより、車両と観測対象とが衝突する事故等を防ぎ得る。
【０２９３】
ところで、車両周辺にある観測対象が走行中の車両である場合、レーダ装置から観測対象へ向かう向きが短時間で大きく変化し得る。直線状に指向させて用いる従来技術のレーダ装置と回転機構とを組み合わせた装置を用いてこのような観測対象の場所を推定する場合、回転機構によるレーダ装置の回転が向きの変化に追従できない場合があり得る。
【０２９４】
レーダ装置１０１は、デジタルビームフォーミングによって観測対象への方位ごとに信号を選別し得る。これにより、レーダ装置から観測対象へ向かう向きが短時間で大きく変化しても、反射波を識別し得る。これにより、観測対象が車両周辺にある走行中の車両であっても、観測対象の場所を推定し得る。
【０２９５】
〔人工衛星への搭載〕
レーダ装置１０１は、通信衛星、気象衛星、及び観測衛星等によって例示される人工衛星に搭載するレーダ装置として利用可能である。
【０２９６】
直線状に指向させて用いる従来技術のレーダ装置を用いて広い方位範囲から反射波を受信する場合、該レーダ装置を回転させる回転機構が必要となり得る。あるいは、反射波を受信する方位ごとに複数のレーダ装置を備える必要があり得る。人工衛星に機械的な回転機構を搭載する場合、回転部分に用いる潤滑油が真空によって蒸発する課題や回転に伴う反作用が人工衛星の姿勢制御に影響を及ぼす課題等が生じ得る。また、通常、ロケットを用いて打ち上げられる人工衛星は、その重量が厳しく制限されている。これにより、人工衛星にレーダ装置を搭載する場合、レーダ装置に関する重量の改善が求められ得る。
【０２９７】
レーダ装置１０１は、機械的な回転機構を用いずに、また、複数のレーダ装置１０１を備えることなしに、広い方位範囲からの反射波を受信することができる。これにより、回転部分に用いる潤滑油が真空によって蒸発する課題や回転に伴う反作用が人工衛星の姿勢制御に影響を及ぼす課題等を解決し得る。また、人工衛星に搭載するレーダ装置の重量を改善し得る。
【０２９８】
〔地上レーダ基地としての利用〕
レーダ装置１０１は、地上に設置する地上レーダ基地として利用可能である。レーダ装置１０１は、広い方位範囲からの反射波を受信し得る。これにより、広い方位範囲にある観測対象の場所を推定する地上レーダ基地として利用可能である。
【０２９９】
〔通信システム〕
図１８は、レーダ装置１０１を用いた通信システムを示す概念図である。以下、図１８を用いて、本実施形態におけるレーダ装置１０１を通信システムにおいて利用する場合の使用例を説明する。
【０３００】
第１人工衛星Ｓ１、第２人工衛星Ｓ２、無人航空機Ａのそれぞれは、順に、レーダ装置１０１Ｓ１、１０１Ｓ２、１０１Ａを備える。レーダ装置１０１ｂは、基地局として用いられる。レーダ装置１０１ｇ１及び１０１ｇ２は、地上局として用いられる。車両Ｖは、従来技術のパラボラアンテナＣを備える。
【０３０１】
レーダ装置１０１は、デジタルビームフォーミングを用いて送信波を任意の向きに指向させることができる。したがって、軌道上を周回し、その位置が一定でない人工衛星Ｓ１であっても、基地局として用いられるレーダ装置１０１ｂは、レーダ装置１０１ｂから人工衛星Ｓ１の向きに送信波を指向させることができる。これにより、レーダ装置１０１ｂは、人工衛星Ｓ１が備えるレーダ装置１０１Ｓ１に送信波を送信できる。また、レーダ装置１０１は、デジタルビームフォーミングを用いて任意の向きからの送信波を受信できる。したがって、レーダ装置１０１は、デジタルビームフォーミングを用いてレーダ装置１０１Ｓ１からの送信波を受信できる。したがって、レーダ装置１０１ｂは、レーダ装置１０１Ｓ１との間に通信リンクＷｂｓ１を確立できる。
【０３０２】
アレイアンテナを複数の向きに指向させることが可能であるデジタルビームフォーミングを用いるため、レーダ装置１０１ｂは、レーダ装置１０１Ｓ１との間に通信リンクＷｂｓ１を確立しつつ、人工衛星Ｓ２が備えるレーダ装置１０１Ｓ２との間にも通信リンクＷｂｓ２を確立できる。したがって、レーダ装置１０１ｂは、複数の通信リンクを中継する中継局として機能し得る。
【０３０３】
人工衛星に機械的な回転機構を搭載する場合、回転部分に用いる潤滑油が真空によって蒸発する課題や回転に伴う反作用が人工衛星の姿勢制御に影響を及ぼす課題等が生じ得る。デジタルビームフォーミングは、機械的な回転機構を用いずに送信波を任意の向きに指向させることができる。少なくとも１つの全方位アンテナ１０４が同一平面上にないよう配置された４以上の全方位アンテナ１０４を備えるレーダ装置１０１は、任意の方向に全方位アンテナ１０４を指向させ得る。したがって、人工衛星Ｓ１が軌道上を周回することによってレーダ装置１０１ｂとの位置関係が変化しても、人工衛星Ｓ１が備えるレーダ装置１０１Ｓ１は、レーダ装置１０１ｂ、１０１Ｓ２、及び１０１ｇ１、並びにパラボラアンテナＣとの間に通信リンクＷｂｓ１、Ｗｓｓ、及びＷｇｓ１、並びに通信リンクＷｃｓ１を確立し続けることができる。
【０３０４】
レーダ装置１０１は、通信リンクを確立しつつ、レーダ装置１０１として利用することもできる。人工衛星Ｓ２が備えるレーダ装置１０１Ｓ２は、レーダ装置１０１Ｓ１、１０１ｂ、１０１Ａ、及び１０１ｇ２との間に通信リンクＷｓｓ、Ｓｂｓ２、Ｗａｓ１、及びＷｇｓ２を確立しつつ、デブリｂに送信波Ｔを送信し、反射波Ｒを受信し得る。したがって、通信を行うための別のアンテナを用意することなく、レーダ装置１０１を用いて観測対象の場所の推定と通信リンクの確立とを同時に行い得る。これにより、人工衛星Ｓ２の構成を簡略化し得る。
【０３０５】
以上、本発明の各種実施形態について説明したが、本発明は上述の各種実施形態に限るものではない。また、上述の各種実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したものに過ぎず、本発明による効果は、上述の各種実施形態に記載されたものに限定されるものではない。また、上述の各種実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態について、その構成の一部を他の実施の形態における構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態について、その構成に他の実施の形態における構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【０３０６】
１      レーダ装置
２      コントローラ
３      送信機
４      リニアアレイアンテナ
４１    リニアアレイアンテナ本体
４２    分配器
４３    移相機
４４    アンテナ素子
４５    コンバータ
５      支持構造
１０１  レーダ装置
１０２  コントローラ
１０３  送信機
１０４  全方位アンテナ
１４１  全方位アンテナ素子
１４２  コンバータ
１０５  支持構造
１５１  全方位アンテナ支持構造
１５２  土台構造
Ａ      無人航空機
Ａ１    第１領域
Ａ２    第２領域
Ａ３    第３領域
Ａ４    第４領域
Ａ５    第５領域
Ａ６    第６領域
ｂ      デブリ
Ｃ      従来技術のパラボラアンテナ
Ｃ１    第１中心
Ｃ２    第２中心
Ｃ３    第３中心
Ｄａ    第ａ距離
Ｄｂ    第ｂ距離
Ｄｃ    第ｃ距離
Ｄｄ    第ｄ距離
Ｄｅ    第ｅ距離
Ｌ１    第１場所
Ｌ２    第２場所
Ｌ３    第３場所
Ｌ４    第４場所
Ｏ１    第１観測対象
Ｏ２    第２観測対象
Ｏ３    第３観測対象
Ｏ４    第４観測対象
Ｏ５    第５観測対象
Ｏ６    第６観測対象
Ｐ      従来技術の送信用アンテナ
Ｒ      反射波
Ｒ１    第１反射波
Ｒ６    第６反射波
Ｓ１    第１人工衛星
Ｓ２    第２人工衛星
Ｔ      送信波
Ｖ      車両
Ｘ１    第１線分
Ｘ２    第２線分
Ｘ３    第３線分
【要約】
【課題】全方向からの反射波を受信可能なフェイズドアレイアンテナを用い、観測対象の
場所を瞬時に探知可能なレーダ装置を提供する。
【解決手段】本発明のレーダ装置１は、１以上のリニアアレイアンテナ４と、コントローラ２と、を備え、コントローラ２は、少なくとも１以上のリニアアレイアンテナ４が送信波Ｔを送信する処理と、送信波Ｔが観測対象に入射することによって生じた反射波Ｒを、送信波Ｔを送信したリニアアレイアンテナ４と同じ及び／又は異なるリニアアレイアンテナ４であって、少なくとも１以上のリニアアレイアンテナ４が受信する処理と、送信波Ｔを送信してから反射波Ｒを受信するまでの時間と送信波Ｔの向きとを用いて、及び／又は前記送信波の周波数と前記反射波の周波数と前記送信波の向きとを用いて前記観測対象の場所を瞬時に推定する処理と、を実行可能である。
【選択図】図１【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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