(57)【要約】【課題】本発明は、広帯域レーダ装置に関し、サブバンド分割により生ずる回路遅延に伴う位相誤差を考慮してバンド幅合成を行うことで、物標の認識精度の低下を防止することにある。【解決手段】送信される広帯域信号の反射波を受信し、その受信された反射波を周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割し、複数のサブバンド信号をハンド幅合成し、そのバンド幅合成の結果に基づいて物標を認識する広帯域レーダ装置において、サブバンド分割回路に入力される校正信号を発生させると共に、物標の認識が不要であるか否かを判別させて、物標の認識が不要であると判別されるときに、送信回路から出力される信号を、広帯域信号から校正信号へ切り替える。そして、広帯域信号の反射波に代えて校正信号がサブバンド分割回路に入力される状況においてサブバンド間の回路遅延誤差を検出し、その回路遅延誤差に基づいてバンド幅合成に必要な位相補正を行う。【選択図】図１
2009008451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域信号を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される広帯域信号の反射波を受信する受信手段と、前記受信手段に受信された反射波を、周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割するサブバンド分割回路と、前記サブバンド分割回路により分割された前記複数のサブバンド信号をハンド幅合成するサブバンド合成回路と、前記サブバンド合成回路によるバンド幅合成の結果に基づいて物標を認識する物標認識手段と、を備える広帯域レーダ装置であって、
前記サブバンド分割回路に入力される所定の校正信号を発生する校正信号発生手段と、
広帯域信号の反射波に代えて前記校正信号発生手段により発生された前記所定の校正信号が前記サブバンド分割回路に入力される状況においてサブバンド間の回路遅延誤差を検出する回路遅延誤差検出手段と、
前記回路遅延誤差検出手段により検出された回路遅延誤差に基づいて、前記サブバンド合成回路によるバンド幅合成に必要な位相補正を行う位相補正手段と、
を備えることを特徴とする広帯域レーダ装置。
【請求項２】
前記校正信号発生手段が前記送信手段側に設けられる回路であり、かつ、
前記送信手段により送信される信号を広帯域信号と前記校正信号発生手段により発生される前記所定の校正信号とのうちの何れかに切り替える信号切替手段を備えることを特徴とする請求項１記載の広帯域レーダ装置。
【請求項３】
物標の認識が不要であるか否かを判別する物標認識要否判別手段を備え、
前記信号切替手段は、前記物標認識要否判別手段により物標の認識が不要であると判別されるときに、前記送信手段により送信される信号を、広帯域信号から前記校正信号発生手段により発生される前記所定の校正信号へ切り替えることを特徴とする請求項２記載の広帯域レーダ装置。
【請求項４】
前記校正信号発生手段は、前記所定の校正信号として等時間間隔でパルス信号を発生することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の広帯域レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域レーダ装置に係り、特に、広帯域信号を送信し、その送信される広帯域信号の反射波を受信し、そして、その反射波を各周波数帯域のサブバンド信号に分割してハンド幅合成することにより、物標を認識する広帯域レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物などの物標を認識するレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このレーダ装置においては、電波が送信されると共に、その反射波が受信される。そして、送信信号と受信信号との関係に基づいて物標が認識される。例えば、送信信号の送信から受信信号の受信までの時間に基づいて物標との距離及び物標の速度が検出される。
【０００３】
尚、このようなレーダ装置における距離分解能は、送信パルスの帯域幅に比例する。従って、距離分解能を上げるためには、送信電波を広帯域化することが必要である。かかる送信電波が広帯域化されたレーダ装置においては、その反射波が受信されると、その反射波が分割回路において周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割され、そして、各サブバンド信号がＡ／Ｄ変換されてバンド幅合成される。
【特許文献１】特開平６−１３８２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、分割回路において、受信した広帯域信号から周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号が生成される際、サブバンド間に回路遅延誤差が生ずる。この回路遅延誤差はサブバンド合成時に位相誤差となるので、生成されたサブバンド信号をそのままバンド幅合成するものとすると、物標の認識精度が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、サブバンド分割により生ずる回路遅延に伴う位相誤差を考慮してバンド幅合成を行うことで、物標の認識精度の低下を防止することが可能な広帯域レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、広帯域信号を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される広帯域信号の反射波を受信する受信手段と、前記受信手段に受信された反射波を、周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割するサブバンド分割回路と、前記サブバンド分割回路により分割された前記複数のサブバンド信号をハンド幅合成するサブバンド合成回路と、前記サブバンド合成回路によるバンド幅合成の結果に基づいて物標を認識する物標認識手段と、を備える広帯域レーダ装置であって、前記サブバンド分割回路に入力される所定の校正信号を発生する校正信号発生手段と、広帯域信号の反射波に代えて前記校正信号発生手段により発生された前記所定の校正信号が前記サブバンド分割回路に入力される状況においてサブバンド間の回路遅延誤差を検出する回路遅延誤差検出手段と、前記回路遅延誤差検出手段により検出された回路遅延誤差に基づいて、前記サブバンド合成回路によるバンド幅合成に必要な位相補正を行う位相補正手段と、を備える広帯域レーダ装置により達成される。
【０００７】
この態様の発明においては、広帯域信号の反射波に代えて校正信号発生手段により発生された所定の校正信号がサブバンド分割回路に入力される状況で、サブバンド間の回路遅延誤差が検出される。そして、その検出された回路遅延誤差に基づいて、バンド幅合成に必要な位相補正が行われる。かかる位相補正が行われれば、その後は、広帯域信号の反射波がサブバンド信号に分割されてハンド幅合成される際に位相誤差が解消されるので、物標の認識精度の低下が防止されることとなる。
【０００８】
尚、上記した広帯域レーダ装置において、前記校正信号発生手段が前記送信手段側に設けられる回路であり、かつ、前記送信手段により送信される信号を広帯域信号と前記校正信号発生手段により発生される前記所定の校正信号とのうちの何れかに切り替える信号切替手段を備えることとすれば、校正信号を発生する回路を専用回路とすることは不要であり、送信手段側で広帯域信号と校正信号との両者を選択的に生成することが可能であるので、サブバンド分割により生ずる回路遅延に伴う位相誤差の解消を実現するレーダ装置の回路構成を簡易なものとすることができる。
【０００９】
また、この広帯域レーダ装置において、物標の認識が不要であるか否かを判別する物標認識要否判別手段を備え、前記信号切替手段は、前記物標認識要否判別手段により物標の認識が不要であると判別されるときに、前記送信手段により送信される信号を、広帯域信号から前記校正信号発生手段により発生される前記所定の校正信号へ切り替えることとすれば、物標認識の不要なタイミングで校正信号をサブバンド分割回路に入力させることができ、バンド幅合成に必要な位相補正を行ううえでサブバンド間の回路遅延誤差を検出することができるので、サブバンド分割による回路遅延の経時的変化が生じても、その位相誤差を考慮した適切なバンド幅合成を実施することができ、その結果として、物標の認識精度の低下を確実に防止することができ、精度信頼性を確保することができる。
【００１０】
更に、上記した広帯域レーダ装置において、前記校正信号発生手段は、前記所定の校正信号として等時間間隔でパルス信号を発生することとすれば、サブバンド間の回路遅延誤差を検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サブバンド分割により生ずる回路遅延に伴う位相誤差を考慮してバンド幅合成を行うことで、物標の認識精度の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例である広帯域レーダ装置１０の構成図を示す。図２は、本実施例の広帯域レーダ装置１０において用いられる、広帯域信号（同図（Ａ））と、その広帯域信号を分割したサブバンド信号（同図（Ｂ））と、を表した図を示す。また、図３は、本実施例のレーダ装置１０における、送信モードでの送信信号の時間波形（同図（Ａ））と、校正モードでの校正信号の時間波形（同図（Ｂ））と、を表した図を示す。
【００１４】
本実施例の広帯域レーダ装置１０は、車両などの移動体に又は移動体が周辺を移動する固定物に搭載されており、その移動体又は固定物の周辺に存在する対象物（物標）を認識するレーダ装置である。
【００１５】
図１に示す如く、広帯域レーダ装置１０は、認識要否判別回路１２を備えている。認識要否判別回路１２は、物標の認識を行うべき状況すなわちレーダ機能を果たすべき状況（以下、送信モード）にあるか否かを判別する回路である。この認識要否判別回路１２における判別は、電源投入が行われた直後であるか否か、移動体が停車中であるか否か、認識すべき物標が現に存在しないか否か、或いは移動体の進行方向がレーダ検知方向（例えば前方）と逆になるか否かに基づいて行われる。
【００１６】
広帯域レーダ装置１０は、また、信号発生器１４を備えている。信号発生器１４には、上記した認識要否判別回路１２が接続されている。認識要否判別回路１２における判別結果は、信号発生器１４に供給される。信号発生器１４は、時間軸上におけるパルス幅が広帯域信号に対して十分に狭いインパルス状のパルス信号を発生する。信号発生器１４は、認識要否判別回路１２から供給される物標認識要否のモード判定結果に応じて、発生する信号の時間波形を変更する。
【００１７】
具体的には、信号発生器１４の発生する信号の時間波形は、物標を認識すべき送信モードにあるときは、周波数軸上で例えば占有帯域０〜２ＧＨｚの帯域幅を有する広帯域信号（図２（Ａ）に示す）を生成すべきとして、インパルス状のパルス信号を不等時間間隔で発生させたものとなる（図３（Ａ））。この場合には、上記の広帯域信号が生成されることとなる。一方、物標を認識すべき送信モードにないときは、校正信号を生成すべきとして、インパルス状のパルス信号を等時間間隔で発生させたものとなる（図３（Ｂ）；以下、このモードを校正モードと称す）。この場合には、等時間間隔のパルス信号である校正信号が生成されることとなる。
【００１８】
信号発生器１４には、送信回路１６が接続されている。信号発生器１４で生成された信号は、送信回路１６に供給される。送信回路１６は、信号発生器１４から供給される信号に所定の搬送波（例えば２６ＧＨｚ）を混合して高周波信号（例えば２４ＧＨｚ〜２８ＧＨｚ）にアップコンバートする回路である。
【００１９】
送信回路１６には、モード切替回路１８を介して送信アンテナ２０が接続されている。モード切替回路１８には、上記した認識要否判別回路１２が接続されている。認識要否判別回路１２における判別結果は、モード切替回路１８に供給される。モード切替回路１８は、認識要否判別回路１２から供給される物標認識要否のモード判定結果に応じて、送信回路１６の接続先すなわち送信回路１６の出力した信号の供給先を送信アンテナ２０側と後述の受信側（具体的には、後述のミキサ２４）とで切り替える。
【００２０】
モード切替回路１８が送信回路１６を送信アンテナ２０に接続させるときは、送信回路１６の出力は、その送信アンテナ２０に供給される。送信アンテナ２０は、ＲＦ帯の広帯域信号を、物標を認識すべき方向（例えば、車載レーダのときは、車両前方や車両後方）に向けて放射される。
【００２１】
また、広帯域レーダ装置１０は、受信アンテナ２２を備えている。受信アンテナ２２には、送信側から送信された広帯域信号が対象物で反射されて反射波として受信される。受信アンテナ２２には、ミキサ２４を介して受信回路２６が接続されている。受信アンテナ２２に受信された受信信号は、受信回路２６に供給される。受信回路２６は、受信アンテナ２２から供給される受信信号から所定の中間周波数ＩＦの信号にダウンコンバートする回路である。
【００２２】
受信回路２６には、サブバンド分割回路２８が接続されている。受信回路２６の出力するＩＦ信号は、サブバンド分割回路２８に供給される。サブバンド分割回路２８は、受信回路２６から供給される受信信号を、中心周波数が互いに異なって周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割する。例えば、受信される広帯域信号が２４ＧＨＺ〜２８ＧＨｚの信号であるときは、その広帯域信号を帯域幅が数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚであるサブバンド信号に分割する。そして、サブバンド分割回路２８は、分割して得られたすべてのサブバンド信号を例えば０〜数百ＭＨｚの帯域を有する信号に周波数変換する。各サブバンド信号はそれぞれ、同一のベースバンド帯域に周波数変換される。
【００２３】
具体的には、サブバンド分割回路２８は、電力分配器と、分割されるべきサブバンド信号の数ｎと同数のバンドパスフィルタと、を有している。サブバンド分割回路２７は、電力分配器においてＩＦ信号を所望の数ｎに電力分配し、そして、各バンドパスフィルタにおいてそれぞれ別の帯域のサブバンド信号を取り出す。例えば、各サブバンド信号の帯域幅は８５ＭＨｚであり、その中心周波数ｆｋ（ｋ＝１〜ｎ）はそれぞれ、４２ＭＨｚ、１２５ＭＨｚ、３７５ＭＨｚ、８７５ＭＨｚ、１３７５ＭＨｚ、１５４２ＭＨｚ、１７９２ＭＨｚ、及び１９５９ＭＨｚに設定される。ここで、ｋ番目のサブバンド信号をｙｋ（ｔ）と定義する。
【００２４】
サブバンド分割回路２８は、また、ｎ個のミキサとｎ個の局部発振器とｎ個のバンドパスフィルタとを有している。サブバンド分割回路２８は、各ミキサにおいてそれぞれ別の帯域のサブバンド信号を対応の局部発振器からの信号と混合して０〜ｆｂ（Ｈｚ）のベースバンド帯域のサブバンド信号ｙｋｖ（ｔ）に周波数変換する。例えば、各局部発振器からの信号周波数は、対応のサブバンド信号の中心周波数に合わせて、４２ＭＨｚ、１２５ＭＨｚ、３７５ＭＨｚ、８７５ＭＨｚ、１３７５ＭＨｚ、１５４２ＭＨｚ、１７９２ＭＨｚ、及び１９５９ＭＨｚに設定される。この際、それぞれ別の帯域のサブバンド信号とベースバンド帯域のサブバンド信号との間には、次式（１）の関係が成立する。
【００２５】
ｙｋ（ｔ）＝ｙｋｖ（ｔ）・ｅｉ２π（ｆｋ−０．５ｆｂ）ｔ      ・・・（１）
そして、サブバンド分割回路２８は、バンドパスフィルタにおいて０〜ｆｂの帯域の信号を通過させてノイズを除去する。
【００２６】
サブバンド分割回路２８には、複数のサブバンド信号それぞれに対応してＡＤ変換回路３０が接続されている。ＡＤ変換回路３０は、広帯域信号を分割して得るべきサブバンド信号の数と同数だけ設けられている。サブバンド分割回路２８で生成された複数のサブバンド信号はそれぞれ、別々のＡＤ変換回路３０に供給される。各ＡＤ変換回路３０はそれぞれ、サブバンド分割回路２８から供給されるベースバンド帯域のサブバンド信号をディジタルデータに変換する。
【００２７】
尚、ＡＤ変換回路３０がディジタルデータに変換する信号はベースバンド帯域０〜ｆｂのサブバンド信号ｙｋｖ（ｔ）であるので、ＡＤ変換回路３０に必要なサンプリング周波数は２・ｆｂ（Ｈｚ）以上となる。例えば、サンプリング周波数として１７０ＭＨｚが用いられる。この点、ベースバンド帯域のサブバンド信号をディジタル変換することとすれば、ＡＤ変換回路３０のサンプリング周波数を小さく抑制できることとなる。
【００２８】
ＡＤ変換回路３０には、サブバンド合成回路３２が接続されている。各ＡＤ変換回路３０で生成されたディジタルデータはすべて、単一のサブバンド合成回路３２に供給される。サブバンド合成回路３２は、ｎ個の相関器と単一のバンド幅合成回路とを有している。サブバンド合成回路３２は、各相関器においてＡＤ変換回路３０から供給される各サブバンド信号のディジタルデータと、送信器側で送信される広帯域信号のディジタルデータ（メモリなどに記憶されていればよい。）との相関演算を行い、サブバンド信号ごとの相関を求める。また、バンド幅合成回路において、各相関器から出力される各サブバンド信号について一つのサブバンド信号の中の異なる周波数ごとのスペクトルの位相の相違を補償すべくその相違に基づいて送信信号に対する受信信号の遅延時間の補正を行い、複数のサブバンド信号を統合した全体（全チャネル）の相関を求め、補正後の遅延時間Δτ´を求める。
【００２９】
具体的には、サブバンド合成回路３２は、送信信号に対する受信信号の遅延時間を求める相関演算として、各々のサブバンド信号と対応の送信信号との相関を求める粗サーチと、複数のサブバンド信号全体を統合した相関を考慮する精サーチとの双方を行う。
【００３０】
＜粗サーチ＞
まず、粗サーチについて説明する。サブバンド合成回路３２において、各相関器は、対応のＡＤ変換回路３０から供給される受信側サブバンド信号と対応の送信側サブバンド信号との相関演算を行うことで、送信信号に対する受信信号の遅延時間を求める。ここで、受信側サブバンド信号をｙｋ（ｔｊ）とし、その受信側サブバンド信号に対応する送信側サブバンド信号をｘｋ（ｔｊ）とし、これらのベースバンド帯域の信号をｘｋｖ（ｔｊ），ｙｋｖ（ｔｊ）とすると、各相関器は、ｘｋ（ｔｊ）とｙｋ（ｔｊ）との相関を求めることとなるが、ここでは、ｘｋｖ（ｔｊ）をフーリエ変換したスペクトルであるＸｋｖ（ｆｊ）と、ｙｋｖ（ｔｊ）をフーリエ変換したスペクトルであるＹｋｖ（ｆｊ）との相互スペクトルＳｋｖ（ｆｊ）を求めることとなる。尚、＊は複素共役を表す。
【００３１】
Ｓｋｖ（ｆｊ）＝Ｘｋｖ（ｆｊ）・Ｙｋｖ＊（ｆｊ）        ・・・（２）
各チャネルのサブバンド信号に対応する相互スペクトルＳｋｖ（ｆｊ）の情報は、バンド幅合成回路に供給される。バンド幅合成回路は、まず、各チャネルの相互スペクトルＳｋｖ（ｆｊ）について次式（３）により相関関数Ｆｋ（Δτ）を求める。尚、ｊ＝１〜Ｊである。また、Ｊはサブバンド信号の数、ｆｊｖはベースバンド帯域の指標ｊに対する周波数である。
【００３２】
Ｆｋ（Δτ）＝（１／（Ｊ−１））Σ｛Ｓｋｖ（ｆｊ）・ｅ−ｉ２πｆｊｖΔτ｝・・・（３）
そして、バンド幅合成回路は、次式（４）により各チャネルの相関関数を合計した粗決定サーチ関数Ｆ（Δτ）を求め、次に、そのＦ（Δτ）を最大にするΔτを求める。尚、得られるΔτの値をΔτｓとする。
【００３３】
Ｆ（Δτ）＝Σ｛Ｆｋ（Δτ）｝（ｋ＝１〜ｎ）        ・・・（４）
ここで、受信信号は対象物や対向車などの物標に反射して戻ってきたものであるので、その遅延時間だけ送信信号を遅延させれば、送信信号と受信信号との相関が最も大きくなる。以下、送信信号に所定の遅延時間τを与えながら送信信号と受信信号との相互スペクトルＸ（ｆ）・Ｙ＊（ｆ）を求める場合を考える。τを変化させることとすれば、送信信号と受信信号との全体としての相関が最も大きくなる遅延時間τを求めることができる。
【００３４】
尚、送信信号ｘ（ｔ）のフーリエ変換をＸ（ｆ）とすると、ｘ（ｔ）についてΔτだけ時間をずらしたｘ（ｔ＋Δτ）のフーリエ変換は、Ｘ´（ｆ）＝Ｘ（ｆ）・ｅ−ｉφと表される。但し、φ＝２πｆΔτであり、ｆは周波数である。
【００３５】
時間軸におけるΔτの遅延は、フーリエ変換後において周波数に比例した位相ずれとして現れる。すなわち、時間軸上で送信信号をΔτだけ遅延させると、フーリエ変換後においては周波数軸上において高い周波数ほどその成分の位相が大きく回転されることとなる。従って、ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）との相互スペクトルＸ（ｆ）・Ｙ＊（ｆ）に対して、Δτだけ位相を補正したものはＸ（ｆ）・Ｙ＊（ｆ）・ｅ−ｉ２πｆΔτと表すことができる。
【００３６】
この点、Δτを変化させることはＹ＊（ｆ）の位相を回転させることに対応し、相関が最大となる遅延時間を探すことによって、尤もらしい遅延時間Δτを求めることが可能となる。そして、サブバンド信号ごとに別個独立した相関演算を行うことで、遅延時間Δτを求めることができる。従って、すべてのサブバンド信号についての相関の和Ｆ（Δτ）が最大になるようなΔτを求めることで、粗サーチの検索結果Δτｓを得ることが可能となる。
【００３７】
＜精サーチ＞
次に、バンド幅合成回路は、次式（５）により全チャネルを合成した相関関数である精決定サーチ関数Ｄ（Δτ´）を求め、その関数Ｄ（Δτ´）を用いて相関が最大となる遅延時間Δτ´を求める。尚、ｋ＝１〜Ｎである。また、ｆ０ｋはｋ番目のサブバンドチャネルのＲＦ周波数帯の中心周波数であり、Δφｋはｋ番目のサブバンド信号の送受信回路内での位相シフトの値であり、また、Ｎはサブバンド信号の数である。
【００３８】
Ｄ（Δτ´）＝（１／Ｎ）Σ｛Ｆｋ（Δτｓ）・ｅ−ｉ（２πｆ０ｋΔτ´＋Δφｋ｝・・・（５）
そして、Ｄ（Δτ´）を最大にするΔτ´を求める。得られたΔτ´がレーダパルスの遅延時間となり、これに基づいて物標との相対距離Ｒが求められる。
【００３９】
ここで、粗サーチは、各々のサブバンド信号についてその位相を補償して遅延時間を求める相関演算である。このため、広帯域信号の帯域全体を見れば、一つのサブバンド信号の相互スペクトルについて位相が回転していないときにも他のサブバンド信号の相互スペクトルについては位相が回転している可能性がある。そこで、遅延時間を微小に変更して、全チャネルのサブバンド信号を統合した相関について最大値を求めれば、サブバンド信号ごとの周波数の相違に基づく位相を補償することができる。これが、前述のＤ（Δτ´）が最大となるΔτ´を求めることである。
【００４０】
本実施例において、各サブバンド信号は互いに離隔した中心周波数を有する信号である。このため、３６０°を超える位相ずれを判定することはできない。すなわち、０．１回転の位相ずれを、１．１回転や２．１回転の位相ずれと区別することはできない。これに対して、本実施例においては、精サーチが行われる前に粗サーチが行われる。粗サーチにより求まるΔτは３６０°を超える誤差の位相ずれを起こすことはないので、従って、精サーチによれば、粗サーチで求めたΔτにより、正確性の高いΔτ´を選択することができる。
【００４１】
尚、このような構成では、送信信号に対する受信信号の到達遅延時間を検出するためには、送信器側から広帯域信号が発生されるタイミング（送信タイミング）をサブバンド合成回路３２側が把握している必要がある。また、送信側サブバンド信号の遅延は、メモリから読み出すタイミングを広帯域信号の発生タイミングからずらすことにより実現できる。
【００４２】
サブバンド合成回路３２には、信号処理回路３４が接続されている。サブバンド合成回路３２の求めた遅延時間Δτ´の結果は、信号処理回路３４に供給される。信号処理回路３４は、サブバンド合成回路３２から供給される遅延時間Δτ´に基づいて、自己（例えば自車両）と物標との相対距離Ｒ（＝ｃ・Δτ´／２；但し、ｃは光速である。）を算出する。尚、信号処理回路３４は、物標との相対距離Ｒと共に或いはその代わりに、物標との相対速度や相対加速度を算出するものであってもよい。
【００４３】
このように、本実施例の広帯域レーダ装置１０によれば、広帯域信号を送信すると共に、その送信された広帯域信号の反射波を複数のサブバンド信号に分割した後にバンド幅合成することにより、送信信号に対する受信信号の遅延時間を求め、その遅延時間に基づいて物標との相対距離Ｒを算出することができ、これにより、周辺に存在する物標を認識することができる。
【００４４】
また、本実施例において、受信側のミキサ２４には、上記したモード切替回路１８を介して送信回路１６が接続されている。モード切替回路１８が送信回路１６をミキサ２４に接続させるときは、送信回路１６の出力は、そのミキサ２４を介して受信回路２６に供給される。すなわち、ミキサ２４には、モード切替回路１８が送信回路１６と送信アンテナ２０とを接続させているときは、受信アンテナ２２に受信された受信信号が入力されるが、モード切替回路１８が送信回路１６とミキサ２４とを接続させているときは、送信回路１６の出力が入力される。
【００４５】
更に、ＡＤ変換回路３０には、また、誤差検出回路３６が接続されている。各ＡＤ変換回路３０で生成されたディジタルデータはすべて、単一の誤差検出回路３６に供給される。誤差検出回路３６には、また、上記した認識要否判別回路１２が接続されている。認識要否判別回路１２における判別結果は、誤差検出回路３６に供給される。誤差検出回路３６は、認識要否判別回路１２から供給される物標認識要否のモード判定結果に応じて、後に詳述する如き各ＡＤ変換回路３０からのデータに基づいて各サブバンド間の回路遅延誤差の算出を実施する。
【００４６】
ところで、本実施例においては、受信器側に受信された広帯域信号（反射波）が、サブバンド分割回路２８において周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割されるが、この分割の際、サブバンド間に分割処理に伴う回路遅延誤差が生ずる。このサブバンド間の回路遅延誤差は、サブバンド合成回路３２におけるバンド幅合成時に位相誤差となって現れる。このため、サブバンド分割回路２８で生成されたサブバンド信号が回路遅延誤差に基づいた位相補正を伴うことなくそのままバンド幅合成されるものとすると、そのバンド幅合成が精度よく行われず、物標の認識精度が低下することとなってしまう。
【００４７】
そこで、本実施例の広帯域レーダ装置１０においては、サブバンド分割による回路遅延に伴う位相誤差を補償して適切にバンド幅合成を行うことで、物標の認識精度の低下を防止することとしている。以下、図４乃至図８を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
【００４８】
図４は、１パルスを時間軸と周波数軸とでそれぞれ表した波形を示す。図５は、等時間間隔のパルス列を時間軸と周波数軸とでそれぞれ表した波形を示す。図６は、本実施例の広帯域レーダ装置１０において送信器側で実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図７は、本実施例の広帯域レーダ装置１０において受信器側の誤差検出回路３６で実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図８は、各ＡＤ変換回路３０の入力信号の時間変化を表した図を示す。
【００４９】
時間幅の短い一つのパルス信号は、図４に示す如く、周波数軸上では広い帯域の周波数を有する波形となる。一方、等時間間隔で出力されるパルス列は、同一のパルス信号が繰り返されるものであるため、一つのパルス信号自身の持つ周波数情報が無くなり、図５に示す如く、周波数軸上では等間隔ごとの周波数を有する波形となる。
【００５０】
従って、等時間間隔のパルス列が生成されてサブバンド分割回路２８に入力されるときは、サブバンド分割回路２８の回路遅延を考慮しなければ、そのサブバンド分割回路２８からは互いに位相が一致した複数のサブバンド信号が生成されることとなる。すなわち、サブバンド分割回路２８の回路遅延が生じていれば、サブバンド分割回路２８から生成される各サブバンド信号間でその回路遅延に伴う位相誤差が顕在化することとなる。このため、この場合には、各サブバンド間の位相誤差をそれぞれ検出することが可能となる。
【００５１】
そして、かかる各サブバンド間の回路遅延に伴う位相誤差が検出されて、その位相誤差に基づいてサブバンド合成回路３２におけるバンド幅合成に必要な位相補正が行われれば、サブバンド分割回路２８の回路遅延を考慮した適切なバンド幅合成を実施することが可能となる。
【００５２】
本実施例の広帯域レーダ装置１０において、車両のイグニションオンなどの電源投入が行われた後、認識要否判別回路１２は、物標の認識を行うべき送信モードにあるか或いは物標の認識を中止・中断して各サブバンド間の位相誤差を検出すべき校正モードにあるか否かを判別する（ステップ１００）。
【００５３】
そして、認識要否判別回路１２は、電源投入直後ではなく、又は、広帯域レーダ装置１０を搭載する移動体が移動中であり、認識すべき物標が現に存在し、若しくは移動体の進行方向がレーダ検知方向であるときは、現状が送信モードにあると判別する（ステップ１００における否定判定）。かかる否定判定がなされた場合は、モード切替回路１８に対して送信回路１６の接続先を送信アンテナ２０側とすべきことを指令すると共に、信号発生器１４に対して広帯域信号を生成すべくインパルス状のパルス信号を不等時間間隔で発生させることを指令する。
【００５４】
この場合には、モード切替回路１８が送信回路１６を送信アンテナ２０に接続させる（ステップ１０２）と共に、信号発生器１４が信号発生のパターンとして広帯域信号となる不等時間間隔のパルス波形を選択して（ステップ１０４）、広帯域信号を生成させる（ステップ１０６）ので、かかる広帯域信号が送信アンテナ２０から外部のレーダ検知方向へ向けて送信されることとなる。
【００５５】
このように広帯域信号がレーダ検知方向へ向けて送信される状況において、そのレーダ検知方向に物標が存在すると、その広帯域信号がその物標に反射する。そして、その広帯域信号の反射波が受信アンテナ２２に受信されると、その受信信号が、受信回路２６に供給されて中間周波数のＩＦ信号にダウンコンバートされた後、サブバンド分割回路２８で周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割され、次に、それらの各サブバンド信号がベースバンド帯域に周波数変換されてディジタルデータに変換された後、サブバンド合成回路３２でバンド幅合成される。この場合には、送信信号に対する受信信号の遅延時間が算出されることで、周辺に存在する物標が認識され、物標との距離Ｒが算出されることとなる。
【００５６】
一方、本実施例において、認識要否判別回路１２は、電源投入直後であり、又は、電源投入直後ではないが広帯域レーダ装置１０を搭載する移動体が停止中であり、認識すべき物標が周囲に存在せず、若しくは移動体の進行方向がレーダ検知方向と逆の方向（例えば移動体の後退）であるときは、現状が校正モードにあると判別する（ステップ１００における肯定判定）。かかる肯定判定がなされた場合は、モード切替回路１８に対して送信回路１６の送信先を受信側のミキサ２４側とすべきことを指令すると共に、信号発生器１４に対して校正信号を生成すべくインパルス状のパルス信号を等時間間隔で発生させることを指令する。
【００５７】
この場合には、モード切替回路１８が送信回路１６をミキサ２４に接続させる（ステップ１０８）と共に、信号発生器１４が信号発生のパターンとして校正信号となる等時間間隔のパルス波形を選択して（ステップ１１０）、校正信号を生成させる（ステップ１１２）ので、広帯域信号が送信アンテナ２０から外部へ向けて送信されることなく、上記の校正信号がミキサ２４を経由して受信器側に受信されることとなる。
【００５８】
校正信号が受信器側に受信されると、その校正信号が、受信回路２６に供給されて中間周波数のＩＦ信号にダウンコンバートされた後、サブバンド分割回路２８で周波数帯域が互いに異なる複数のサブバンド信号に分割され、次に、それらの各サブバンド信号がベースバンド帯域に周波数変換されてディジタルデータに変換されることとなる。校正信号は等時間間隔のパルス列であるので、サブバンド分割回路２８の回路遅延を考慮しなければ、そのサブバンド分割回路２８からは等間隔ごとの周波数を有する波形が出力され、それらの位相は互いに一致する筈である。
【００５９】
本実施例において、受信器側には、サブバンド分割回路２８の回路遅延誤差を検出すべく誤差検出回路３６が設けられている。認識要否判別回路１２は、現状が校正モードにあると判別すると、その誤差検出回路３６に対してそのモード判定結果を供給して、各サブバンド間の回路遅延誤差を算出すべきことを指令する。誤差検出回路３６は、認識要否判別回路１２から供給されるモード判定結果が校正モードであると判別するとき（ステップ１５０の肯定判定時）は、各サブバンド間の回路遅延誤差の算出を実施する。
【００６０】
具体的には、誤差検出回路３６は、校正モード時において、まず、各ＡＤ変換回路３０からの出力データ（ディジタルデータ）に基づいて、サブバンド分割回路２８からＡＤ変換回路３０へ入力される各サブバンド信号（図８に示す如き信号波形ｙ（ｔ）＝ｓｉｎ（ωｍＴ＋φｍ）；但し、ｍは１〜ｎの自然数であって、ｎは広帯域信号から分割されるサブバンド信号の数である。）のそれぞれの位相φｍを計測する（ステップ１５２）。そして、各サブバンド信号の位相φｍと基準の位相（例えば、φｎ）との位相差Δφｍ（例えば、＝φｎ−φｍ）を計算する（ステップ１５４）。
【００６１】
誤差検出回路３６は、校正モード時に上記の如く各サブバンド間の位相差φｍを計算すると、その位相差φｍに従って、広帯域信号を複数のサブバンド信号に分割してそれら各サブバンド信号を合成する送信モードのバンド幅合成時に補正すべき位相の補正値ｐを計算し、その補正値ｐの情報をサブバンド合成回路３２に供給する処理を実行する（ステップ１５６）。
【００６２】
サブバンド合成回路３２は、誤差検出回路３６から位相補正値ｐの情報を受信すると、その位相補正値ｐに基づいてバンド幅合成に必要な位相補正を行い、その後の送信モード時においてその補正後の位相を基準にして物標の認識処理を行い、物標との距離Ｒを算出する。
【００６３】
校正モード時においては、各サブバンド信号についての位相差Δφｍは、サブバンド分割回路２８の回路遅延を考慮しなければすべてゼロである筈であるが、その回路遅延が生じているとその遅延誤差に応じた値が現れるものとなる。上記した構成によれば、校正モードにおいてサブバンド分割回路２８における各サブバンド間の回路遅延誤差を検出し、その回路遅延誤差を考慮した位相補正を行って、その後の送信モードにおいて補正後の位相を基準にしたサブバンド信号のバンド幅合成を行うことができる。
【００６４】
従って、本実施例の広帯域レーダ装置１０によれば、サブバンド分割回路２８における広帯域信号からサブバンド信号へのサブバンド分割により生ずる回路遅延に伴う位相誤差を考慮したバンド幅合成を実施することができ、その位相誤差をサブバンド合成回路３２におけるバンド幅合成時に解消させることができる。このため、サブバンド分割回路２８の位相誤差に起因した物標の認識精度の低下を防止することが可能となっており、ひいては、物標を認識することが可能な最大の距離を延ばすことが可能となっている。
【００６５】
尚、本実施例においては、サブバンド分割回路２８における各サブバンド間の回路遅延誤差を検出するのに、等時間間隔のパルス信号である校正信号が発生されるが、この校正信号を発生する回路が、受信器側に設けられるのではなく、不等時間間隔のパルス信号である広帯域信号を発生するための送信器側に設けられており、その校正信号が、パルス信号の発生するタイミングをその広帯域信号のものと異ならせるだけで実現される。
【００６６】
このため、本実施例の広帯域レーダ装置１０によれば、上記の校正信号を発生する回路をそれ独自の専用回路とすることは不要であり、送信器側で広帯域信号と校正信号とを選択的に生成することが可能となるので、サブバンド分割により生ずる回路遅延に伴う位相誤差の解消を実現するレーダ装置の回路構成を簡易なものとすることが可能となっている。
【００６７】
また、本実施例においては、モード切替回路１８が送信回路１８の出力を受信器側のミキサ２４に接続させてその送信回路１８の出力信号が広帯域信号から校正信号へ切り替わる状況、すなわち、サブバンド分割回路２８における各サブバンド間の回路遅延誤差を検出する校正モードが、レーダ機能が作動可能となる電源投入直後、又は、電源投入直後ではないが物標を認識してレーダ機能を作動させる必要のほとんどない状況具体的には広帯域レーダ装置１０を搭載する移動体が停止中であるとき、認識すべき物標が周囲に存在しないとき、若しくは移動体の進行方向がレーダ検知方向と逆の方向（例えば移動体の後退）であるときに実現される。
【００６８】
従って、レーダ機能が作動開始する直前或いは物標認識の不要なタイミングで、校正信号を受信器側に供給してサブバンド分割回路２８に広帯域信号に代えて入力させることができ、バンド幅合成に必要な位相補正を行ううえで各サブバンド間の回路遅延誤差を検出することができる。
【００６９】
このため、本実施例の広帯域レーダ装置１０によれば、各サブバンド間の回路遅延誤差の検出を木目細かく行うことができ、サブバンド分割による回路遅延の経時的変化が温度変化などに起因して生じたときにも、その回路遅延に伴う位相誤差を考慮した適切なサブバンド信号のバンド幅合成を実施することが可能となるので、これにより、物標の認識精度の低下を確実に防止することができ、精度信頼性を確保することが可能となっている。
【００７０】
尚、上記の実施例においては、信号発生器１４、送信回路１６、及び送信アンテナ２０からなる送信器が特許請求の範囲に記載した「送信手段」に、受信アンテナ２２、受信回路２６、サブバンド分割回路２８、ＡＤ変換回路３０、サブバンド合成回路３２、及び信号処理回路３４からなる受信器が特許請求の範囲に記載した「受信手段」に、信号処理回路３４が特許請求の範囲に記載した「物標認識手段」に、信号発生器１４が特許請求の範囲に記載した「校正信号発生手段」に、誤差検出回路３６が特許請求の範囲に記載した「回路遅延誤差検出手段」に、モード切替回路１８が特許請求の範囲に記載した「信号切替手段」に、それぞれ相当している。また、サブバンド合成回路３２が図７に示すルーチン中ステップ１５６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「位相補正手段」が、認識要否判別手段１２が図６に示すルーチン中ステップ１００の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「物標認識要否判別手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例である広帯域レーダ装置の構成図である。
【図２】本実施例において用いられる広帯域信号とその広帯域信号を分割したサブバンド信号とをそれぞれ表した図である。
【図３】本実施例における送信モードでの送信信号の時間波形と校正モードでの校正信号の時間波形とを表した図である。
【図４】１パルスを時間軸と周波数軸とでそれぞれ表した波形を示す図である。
【図５】等時間間隔のパルス列を時間軸と周波数軸とでそれぞれ表した波形を示す図である。
【図６】本実施例の広帯域レーダ装置において送信器側で実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図７】本実施例の広帯域レーダ装置において受信器側の誤差検出回路で実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図８】各ＡＤ変換回路の入力信号の時間変化を表した図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  広帯域レーダ装置
１２  認識要否判別回路
１４  信号発生器
１６  送信回路
１８  モード切替回路
２６  受信回路
２８  サブバンド分割回路
３０  ＡＤ変換回路
３２  サブバンド合成回路
３６  誤差検出回路
【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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