JP 2021-107791 A 2021.7.29(57)【要約】【課題】使用する周波数帯域を適切な帯域に設定した上で、従来よりも高分解能化や信頼性の向上を図ることができる目標検知装置を提供する。
【解決手段】レーダ受信部１より得た同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号が供給される位相差推定処理部３と、コヒーレント距離推定処
理部４とを備える。位相差推定処理部３は、複数単位の観測時間の各受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する。コヒーレント距離推定処理部４は、位相差推定処理部３で得た位相差を用いた得た信号から最適評
価値を判定して、最適評価値から目標の距離を得る。ここで、位相差推定処理部３での位相差の推定と、その推定した位相差を使ったコヒーレント距離推定処理部４での最適評価値の判定で、最大となる最適評価値を探索して、最大となる最適評価値での推定距離を、目標の距離として出力する。
【選択図】図３

(2)JP 2021-107791 A 2021.7.29【特許請求の範囲】【請求項１】
レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号を取得し、取得した複数単位の観測時間の受信信号を記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶した複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定処理部と、前記位相差推定処理部で得た位相差を用いて得た信号から最適評価値を判定し、最適評
価値から目標の距離を得るコヒーレント距離推定処理部とを備え、前記位相差推定処理部での位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記コヒーレ
ント距離推定処理部での最適評価値の判定とを複数回繰り返して、最大となる最適評価値を探索して、最大となる最適評価値での推定距離を、目標の距離として出力する
目標検知装置。
【請求項２】
前記記憶部が記憶した複数単位の観測時間の受信信号から、それぞれの受信信号ごとに最適評価値を算出し、算出した各周波数帯域の最適評価値の和が最大となる最適評価値を探索して、目標の距離情報を得るノンコヒーレント距離推定処理部をさらに備え、
前記位相差推定処理部は、前記ノンコヒーレント距離推定処理部で得た目標の距離情報から、各受信信号の位相差を推定する
請求項１に記載の目標検知装置。
【請求項３】
前記ノンコヒーレント距離推定処理部で得た目標の距離情報から、目標以外の距離情報を除いて距離推定を行う推定対象選択距離推定部をさらに備え、
前記位相差推定処理部は、前記推定対象選択距離推定部で得た目標の距離情報から、離隔した複数の周波数帯の受信信号の位相差を推定する
請求項２に記載の目標検知装置。
【請求項４】
前記コヒーレント距離推定処理部は、目標以外の距離情報を除いて距離推定を行うようにした
請求項３に記載の目標検知装置。
【請求項５】
前記位相差推定処理部による位相差の推定処理と、前記コヒーレント距離推定処理部による最大となる最適評価値を探索する処理を同時の演算で行うようにした
請求項１に記載の目標検知装置。
【請求項６】
前記位相差推定処理部による位相差の推定処理と、前記コヒーレント距離推定処理部による最大となる最適評価値を探索する処理を同時の演算で行う際に、位相差の初期値は、乱数値とした請求項５に記載の目標検知装置。
【請求項７】
前記複数単位の観測時間の受信信号は、１つの受信アンテナで受信された同じ周波数帯の異なる時間の受信信号である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の目標検知装置。
【請求項８】
前記記憶部は、アレーアンテナ受信信号記憶部であり、前記アレーアンテナ受信信号記憶部が記憶した同じ周波数帯又は異なる周波数帯の同じ時間の受信信号である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の目標検知装置。
【請求項９】
レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定処理部と、

10

20

30

40

50

(3)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

前記位相差推定処理部で得た複数の受信信号の位相差から、目標以外の距離情報を除いて距離推定を行う推定対象選択距離推定部とを備え、前記位相差推定処理部での位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記推定対象
選択距離推定部での距離推定とを複数回繰り返して、終了判定条件を満たすときの推定距
離を、目標の距離として出力する
目標検知装置。
【請求項１０】レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定処理と、前記位相差推定処理で得た位相差を用いて得た信号から最適評価値を判定し、最適評価
値から目標の距離を得るコヒーレント距離推定処理と、前記位相差推定処理での位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記コヒーレン
ト距離推定処理での最適評価値の判定とを複数回繰り返して、最大となる最適評価値を探索して、最大となる最適評価値での推定距離を、目標の距離として出力する目標距離探索
処理と、を含む
目標検知方法。
【請求項１１】
レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定処理と、前記位相差推定処理で得た複数の周波数帯の受信信号の位相差から、目標以外の距離情報を除いて距離推定を行う推定対象選択距離推定処理と、前記位相差推定処理での位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記推定対象選択距離推定処理での距離推定とを複数回繰り返して、終了判定条件を満たすときの推定距
離を、目標の距離として出力する目標距離探索処理と、を含む
目標検知方法。
【請求項１２】
レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定処理ステップと、
前記位相差推定処理ステップで得た位相差を用いた得た信号から最適評価値を判定し、最適評価値から目標の距離を得るコヒーレント距離推定処理ステップと、
前記位相差推定処理ステップでの位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記コ
ヒーレント距離推定処理ステップでの最適評価値の判定とを複数回繰り返して、最大となる最適評価値を探索して、最大となる最適評価値での推定距離を、目標の距離として出力する目標距離探索処理ステップと、をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１３】
レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定ステップと、
前記位相差推定ステップで得た複数の受信信号の位相差から、目標以外の距離情報を除いて距離推定を行う推定対象選択距離推定ステップと、
前記位相差推定ステップでの位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記推定対
象選択距離推定ステップでの距離推定とを複数回繰り返して、終了判定条件を満たすときの推定距離を、目標の距離として出力する目標距離探索ステップと、をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、レーダにより高性能な計測を可能とする目標検知装置、目標検知方法及びプ
ログラムに関する。

10

20

30

40

50

(4)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【背景技術】【０００２】
近年、ミリ波帯の利用による車載レーダ装置やインフラとして設置されたレーダ装置の高分解能化や高信頼性化が求められている。すなわち、既存の車載レーダ装置であっても、車両などの比較的大きな物体の検知は可能であるが、歩行者やさらに小さな対象物の検知を可能とする必要があり、ミリ波レーダのさらなる高分解能化や高信頼性化が求められている。
【０００３】
レーダ装置の高分解能化を図るためには、例えば使用する周波数帯を増やして、それぞれの周波数帯域での受信信号を合成することが考えられる。
例えば本出願は先に、離隔した複数の周波数帯のレーダ群の受信信号を取得して、それぞれの離隔した複数の周波数帯の受信信号の位相差を推定し、推定した位相差を使って、コヒーレント距離推定処理で最適評価値を判定して、目標の距離を得る離隔周波数合成レーダ装置を提案した（特許文献１）。
【先行技術文献】【特許文献】【０００４】【特許文献１】特開２０１８−１３２５２３号公報【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００５】
特許文献１に記載されたように、複数の周波数帯を使用することで、実質的に受信周波数帯が広がり、目標の検出精度が向上する。
しかしながら、レーダ装置が利用できる周波数帯域は、使用する国での法規などにより制約があり、使用できる周波数帯は限られている。また、複数の周波数帯を使用するためには、レーダ装置で複数の周波数帯を受信する受信回路が必要になり、それだけレーダ装置の構成が複雑化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、使用する周波数帯域を適切な帯域に設定した上で、従来よりも高分解能化や信頼性の向上を図ることができる目標検知装置、
目標検知方法及びプログラム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】【０００７】
本発明の目標検知装置は、レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号を取得し、取得した複数単位の観測時間の受信信号を記憶する記憶部と、記憶部が記憶した複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する位相差推定処理部と、位相差推定処理部で得た位相差を用いて得た信号から最適評価値を判定し、最適評価値から目標の距離を得るコヒーレント距離推
定処理部とを備える。
そして、位相差推定処理部での位相差の推定と、その推定した位相差を使ったコヒーレ
ント距離推定処理部での最適評価値の判定とを複数回繰り返して、最大となる最適評価値を探索して、最大となる最適評価値での推定距離を、目標の距離として出力するようにした。
【０００８】
また、本発明の目標検知方法は、レーダ受信部より得たそれぞれ同じ周波数帯又は異なる周波数帯の複数単位の観測時間の受信信号に基づいて、各受信信号の位相差を推定する
位相差推定処理と、位相差推定処理で得た位相差を用いて得た信号から最適評価値を判定し、最適評価値から目標の距離を得るコヒーレント距離推定処理と、位相差推定処理での位相差の推定と、その推定した位相差を使った前記コヒーレント距離推定処理での最適評
価値の判定とを複数回繰り返して、最大となる最適評価値を探索して、最大となる最適評

10

20

30

40

50

(5)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

価値での推定距離を、目標の距離として出力する目標距離探索処理と、を含む。
【０００９】
また、本発明のプログラムは、目標検知方法の各処理をコンピュータに実行させるものである。
【発明の効果】【００１０】
本発明によると、レーダ受信部より得た受信信号を単純に平均化した場合よりも高分解能化を図ることができ、目標を検出する上で信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】【００１１】【図１】本発明の第１の実施の形態例によるレーダ装置の受信信号を得る構成を示すブロ
ック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例による受信信号の合成処理の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態例によるレーダ装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態例による処理例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態例による推定距離と尤度値との関係の例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態例によるＲＭＳ改善状況の例を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態例によるレーダ装置の受信信号を得る構成を示すブロ
ック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態例による受信信号の合成処理の例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態例によるレーダ装置の例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態例によるレーダ装置の受信信号を得る構成を示すブ
ロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態例によるレーダ装置の例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態例によるレーダ装置の例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態例によるレーダ装置の例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態例によるレーダ装置の例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態例による処理例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態例の変形例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】【００１２】
以下、本発明の各実施の形態例を、図面を参照して順に説明する。各実施の形態例を説明する図面において、同一の部分には同一の符号を付し、別の実施の形態例で既に説明した構成や処理についての重複説明は省略する。
【００１３】＜第１の実施の形態例＞
まず、本発明の第１の実施の形態例の多周波ステップレーダ装置を、図１〜図６を参照
して説明する。ここでの多周波ステップレーダ装置は、周囲の物体を検知する目標検知装置として使用するものである。
図１は、第１の実施の形態例のレーダ装置の受信信号を得るまでの構成を示す。
第１の実施の形態例のレーダ装置は、レーダ受信素子１０１、アナログ／デジタル変換器１０２、パルス圧縮部１０３ａ〜１０３ｎ、パルスドップラフィルタ１０４ａ〜１０４
ｎ、及び位相補償部１０５ａ〜１０５ｎを備える。
【００１４】
レーダ受信素子１０１は、不図示の送信系から特定の周波数Ｆ０で送信された信号の反射 波 を 受 信 す る ア ン テ ナ 素 子 で あ る 。 こ こ で の 周 波 数 Ｆ ０ は 、 ２ ４ GHｚ 帯 ， ６ ０ GHｚ 帯 ，
７ ６ GHｚ 帯 ， ７ ９ GHｚ 帯 な ど の 周 波 数 帯 域 が 使 用 さ れ る 。 こ こ で の 送 信 信 号 と し て は 、 例
えば相補の関係にある２つのパルス（Ｃｏｄｅ１、２）を、１単位の観測時間内にＭ回繰
り返し送信する。

10

20

30

40

50

(6)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【００１５】
レーダ受信素子１０１で得られたレーダ受信信号は、アナログ／デジタル変換器１０２でデジタル信号に変換される。なお、図１では説明を簡単にするために、レーダ受信素子
１０１を直接アナログ／デジタル変換器１０２に接続してあるが、実際にはレーダ受信素
子１０１に受信系回路が接続され、受信系回路で処理された特定の周波数ｆ０の受信信号が、アナログ／デジタル変換器１０２でデジタル信号に変換される。
【００１６】
アナログ／デジタル変換器１０２で変換されたデジタル信号は、１単位の観測時間の信号ごとに個別のパルス圧縮部１０３ａ〜１０３ｎに供給される。すなわち、ｎ個（ｎは２以上の整数）のパルス圧縮部１０３ａ〜１０３ｎを備え、１単位の観測時間（１ＣＰＩ：
Coherent Pulse Interval） の 受 信 信 号 ご と に 、 そ れ ぞ れ 別 の パ ル ス 圧 縮 部 １ ０ ３ ａ 〜 １
０３ｎに供給される。それぞれのパルス圧縮部１０３ａ〜１０３ｎでは、送信信号に含まれるパルス（Ｃｏｄｅ１、２）に対してパルス圧縮が行われる。
【００１７】
各パルス圧縮部１０３ａ〜１０３ｎでパルス圧縮された受信信号は、パルスドップラフ
ィルタ（ＰＤＦ）１０４ａ〜１０４ｎを介して位相補償部１０５ａ〜１０５ｎに供給されて位相補償処理が行われ、各単位の観測時間の受信信号ｆ０−０，ｆ０−１，・・・，ｆ０ − ｎ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − N-１ が 得 ら れ る 。
【００１８】
本実施の形態例では、各単位の観測時間の受信信号ｆ０−１，ｆ０−２，・・・，ｆ０−ｎが、次に説明する構成にて、図２に示すように１つの受信信号に接続される。
すなわち、図２の上側に示すように、各位相補償部１０５ａ〜１０５ｎでは、観測時間が順に異なる各単位の観測時間の受信信号ｆ０−０，ｆ０−１，・・・，ｆ０−ｎ，・・・ ， ｆ ０ − N-１ が 得 ら れ る 。 各 単 位 の 観 測 時 間 の 受 信 信 号 ｆ ０ − ０ ， ｆ ０ − １ ， ・ ・ ・ ，
ｆ ０ − ｎ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − N-１ は 、 そ れ ぞ れ 異 な る 観 測 時 間 の １ 点 の 信 号 で あ る 。 こ の １
点 の 受 信 信 号 ｆ ０ − ０ ， ｆ ０ − １ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − ｎ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − N-１ の デ ー タ 点 を並べることで、図２の上段に示すように、レーダ装置の出力波形が得られる。この図２の上段に示すひとまとまりの波形の信号は、スナップショット（ＳＳ）と称される。それぞれのスナップショット間では不連続点がある。なお、大文字で「ＳＳ」と示したとき、ス
ナップショットの総数を示し、小文字で「ｓｓ」と示したとき、各スナップショットの番号を示す。すなわち、図２の上段に記載したように、各スナップショットは、ｓｓ＝０からｓｓ＝ＳＳ−１までの番号を持つ。それぞれのスナップショットは、各点の受信信号ｆ
０−０，ｆ０−１，・・・などを１つに繋げたものである。
さらに、本実施の形態例では、以下に説明する処理にて、図２の下側に示すように、それぞれのスナップショットが、１つの周波数軸上の受信信号ｆ０−Ｘ１に接続される。
このように接続された受信信号ｆ０−Ｘ１から目標物までの距離が検出される。
【００１９】
図３は、レーダ装置１０ａの構成を示す。
レーダ装置１０ａは、レーダ受信部１、ＣＰＩデータ記憶部２、位相差推定処理部３、及びコヒーレント距離推定処理部４を備える。
【００２０】
レーダ受信部１は、図１に示す構成にて、それぞれのスナップショットの信号、すなわ
ち図２の上側に示す各正弦波信号を得る。このレーダ受信部１で得られたスナップショッ
トの信号は、ＣＰＩデータ記憶部２に供給され、ＣＰＩデータ記憶部２で各単位のスナッ
プショットの信号が記憶される。
【００２１】
ＣＰＩデータ記憶部２に記憶された各単位のスナップショットの信号は、位相差推定処
理部３に供給され、各単位の観測時間の信号の位相差が推定される。各単位の観測時間の信号の位相差が推定されることで、図２に示すように、各単位のスナップショットの信号
は、その推定した位相差を持って連結した１つの受信信号ｆ０−Ｘ１として扱えるように

10

20

30

40

50

(7)

JP 2021-107791 A 2021.7.29なる。
【００２２】
そして、位相差推定処理部３で得た位相差を用いて得た信号から、コヒーレント距離推
定処理部４が最適評価値を判定し、最適判定値から目標の距離を得る。
ここで、位相差推定処理部３での位相差の推定と、その推定した位相差を使ったコヒー
レント距離推定処理部４での最適評価値の判定は、複数回繰り返し行い、最大となる最適評価値を探索する。そして、レーダ装置１０ａは、コヒーレント距離推定処理部４で得られた最大となる最適評価値を、目標の距離として出力する。
【００２３】
ここで、レーダ装置１０ａで行われる処理を、数式を用いて説明する。
Ｃ Ｐ Ｉ デ ー タ 記 憶 部 ２ に 記 憶 さ れ る 各 ス ナ ッ プ シ ョ ッ ト の 出 力 z s s (n)は 次 式 で 表 さ れ る。
この［数１］式において、ｆは搬送波周波数、Δｆは周波数方向のサンプルの刻み幅、ｎは周波数番号、ｓｓはスナップショット番号（ＣＰＩ番号）、Ｋは目標の数、ｋは目標番号（個々の目標に設定した番号）、Ｒｋは目標の周波数（目標の距離）である。なお、図２の説明でも述べたように、小文字の「ｓｓ」との表記は、スナップショットの番号であり、大文字の「ＳＳ」との表記（数７式以降に記載）は、スナップショットの数（総数）である。
【００２４】【数１】【００２５】
ここで、次の［数２］式に示すように設定すると、［数３］式のように表される。
【００２６】【数２】【００２７】【数３】【００２８】
このとき、位相差推定処理部３では、以下の［数４］式より［数５］に示すあるスナッ
プ シ ョ ッ ト ssに お け る 各 目 標 の 位 相 差 （ ベ ク ト ル ） が 求 め ら れ る 。
【００２９】

10

20

(8)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【数４】【００３０】【数５】【００３１】
ここでは、（＾）Ａｓｓを以下の［数６］式のように定義する。
【００３２】【数６】【００３３】
そして、コヒーレント距離推定処理部４では、位相差推定処理部３において求めた複素振幅を用いて、次の［数６］式の演算で、距離推定対象外の波形が減算される。
【００３４】【数７】【００３５】
こ こ で 、 ［ 数 ７ ］ 式 に お け る Xk,ssは 、 以 下 ［ 数 ８ ］ 式 で 表 現 さ れ る 。
【００３６】【数８】【００３７】
コヒーレント距離推定処理部４では、目標ｋについて、各スナップショットの分離信号
ｘ ｋ ， ｓ ｓ を 、 推 定 複 素 振 幅 （ ^） α ｋ ， ｓ ｓ で 除 算 す る こ と で 、 各 ス ナ ッ プ シ ョ ッ ト の
モ ー ド ベ ク ト ル 位 相 と 等 し く な る よ う に 揃 え る 。 な お 、 本 明 細 書 に お い て 、 （ ^） は 、 その 直 後 の 記 号 の 上 に ^が 付 与 さ れ る こ と を 意 味 す る 。 イ メ ー ジ デ ー タ と し て 記 載 し た 数 式
で は 、 ^を 本 来 の 位 置 に 記 載 す る 。
除 算 し て 得 ら れ た 信 号 ベ ク ト ル を ス ナ ッ プ シ ョ ッ ト 数 で あ る SS個 連 結 し て 拡 張 し た ベ ク
トルを、［数９］式に示すと、このベクトルは、［数１０］式のように求められる。
【００３８】40

(9)JP 2021-107791 A 2021.7.29【数９】【００３９】【数１０】【００４０】
各 ス ナ ッ プ シ ョ ッ ト の ス テ ア リ ン グ ベ ク ト ル aiF（ ｒ ） を 、 ス ナ ッ プ シ ョ ッ ト Ｓ Ｓ 個 連
SS× Ｎ
結拡張したステアリングベクトルａｃｋ∈Ｃとして、［数１１］式に示すようになる。
【００４１】【数１１】【００４２】
コヒーレント距離推定処理部４は、このスナップショット間の位相を揃えた分離信号と対応するステアリングベクトルを連結拡張して、以下の目標距離推定処理を行うことでコ
ヒーレント距離推定を行う。
例 え ば 、 最 尤 推 定 法 に も と づ い て 評 価 関 数 P k (r)を 用 い た 探 索 で 目 標 距 離 推 定 を 行 う 。
目 標 kの 推 定 距 離 （ ^） R k は 、 評 価 関 数 P k (r)が 最 大 と な る rを 探 索 す る こ と で 得 ら れ る 。
【００４３】【数１２】【００４４】
得 ら れ た 目 標 kの 推 定 距 離 （ ^） R k に よ っ て 、 繰 り 返 し 処 理 で 推 定 距 離 を 更 新 す る 。
【００４５】
図４のフローチャートは、位相差推定処理部３及びコヒーレント距離推定処理部４で行う 処 理 の 流 れ を 示 す 。 ま ず 、 目 標 数 の 更 新 に よ り 目 標 数 （ （ ^） K） が １ と し て 設 定 さ れ る（ステップＳ１０）。
【００４６】
位相差推定処理部３は、位相差を推定する（ステップＳ１１）。ここでは、位相差推定
処 理 部 ３ は 、 距 離 R k （ k=0,1,… K-1） を 入 力 と し て 、 距 離 R k の 目 標 に 対 す る 複 素 振 幅 を 、
最小二乗法（一般化逆行列）等にてそれぞれ推定する。
［数１３］式に示すＡは、上述の［数２］式に示すＡである。
【００４７】40

(10)JP 2021-107791 A 2021.7.29【数１３】【００４８】
複 素 振 幅 （ ^） ａ が 入 力 さ れ た コ ヒ ー レ ン ト 距 離 推 定 処 理 部 ４ は 、 減 算 波 形 生 成 処 理 を行う（ステップＳ１２）。ここでは、［数１４］式に示す減算目標波形をスナップショッ
トごとに生成する。
【００４９】【数１４】【００５０】
そして、コヒーレント距離推定処理部４は、減算処理を行う（ステップＳ１３）。ここ
で は 、 次 の ［ 数 １ ５ ］ 式 に 示 す よ う に 、 i（ i=0,1… （ ^） K-1） 番 目 の 目 標 を 推 定 す る た め、元信号（それぞれのスナップショットのレーダで計測される周波数軸上信号）から減算
波形を減算する。
【００５１】【数１５】【００５２】
さらに、コヒーレント距離推定処理部４は、目標距離推定・更新処理を行う（ステップＳ １ ４ ） 。 こ こ で は 、 ス テ ッ プ Ｓ １ ３ で 得 た ［ 数 １ ５ ］ 式 に 示 す 周 波 数 軸 上 信 号 （ ^） Ｘ s
s を 縦 に 結 合 し 、 ［ 数 １ ３ ］ 式 に 示 す γ に て 、 ス ナ ッ プ シ ョ ッ ト 間 の 位 相 差 補 正 し た （ ^）Ｘ を 入 力 と す る 。 こ の と き 、 ［ 数 ２ ］ 式 で 示 す ス テ ア リ ン グ ベ ク ト ル ａ ss（ Ｒ ） を 縦 に 結合したＢをステアリングベクトルとして、準ニュートン法やレーベンバーグ・マーカット
法 な ど を 用 い て 、 以 下 の ［ 数 １ ６ ］ 式 の 評 価 式 の 最 大 探 索 よ り 、 目 標 距 離 （ ^） Ｒ ｊ を 推
定し、更新する。［数１６］式のＴＲは、［数１７］式で示される。
【００５３】
【数１６】

10

20

30

【００５４】【数１７】

40【００５５】
こ こ で 、 ｂ お よ び （ （ ^） Ｘ ′ ） は 、 ａ s s お よ び （ （ ^） Ｘ ） の 要 素 を 縦 に 結 合 し た ベ ク
トルである。
【００５６】
そ し て 、 コ ヒ ー レ ン ト 距 離 推 定 処 理 部 ４ は 、 試 行 回 数 tr1が 、 設 定 回 数 （ （ ^） K） に 到
達 し た か 否 か を 判 断 す る （ ス テ ッ プ Ｓ １ ５ ） 。 こ こ で 、 試 行 回 数 tr1が 、 設 定 回 数 未 満 のとき（ステップＳ１５のＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、減算対象目標距離の更新を繰り

50

(11)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

返 す 。 ま た 、 試 行 回 数 tr1が 設 定 回 数 （ （ ^） K） に な っ た と き （ ス テ ッ プ Ｓ ４ ５ の Ｙ Ｅ Ｓ）、ステップＳ１６の初期値更新の回数判定処理に移る。
【００５７】
ス テ ッ プ Ｓ １ ６ で の 初 期 値 更 新 の 回 数 判 定 処 理 と し て は 、 試 行 回 数 tr2が 、 設 定 回 数 に到 達 し た か 否 か を 判 断 す る 。 こ こ で 、 試 行 回 数 tr2が 、 設 定 回 数 未 満 の と き （ ス テ ッ プ Ｓ
１ ６ の Ｎ Ｏ ） 、 ス テ ッ プ Ｓ １ １ に 戻 り 、 目 標 距 離 （ ^） Ｒ ｊ を 格 納 す る 。
そ し て 、 ス テ ッ プ Ｓ １ ６ で 試 行 回 数 tr2が 、 設 定 回 数 に な っ た と き （ ス テ ッ プ Ｓ ４ ６ の
Ｙ Ｅ Ｓ ） 、 格 納 し た 目 標 距 離 （ ^） Ｒ ｊ と Ｔ Ｒ を 出 力 す る 。
【００５８】
さらに、コヒーレント距離推定処理部４は、ステップＳ１６で出力される目標距離（^） Ｒ ｊ と Ｔ Ｒ の 内 で 、 Ｔ Ｒ の 最 大 値 を と る 目 標 距 離 （ ^） Ｒ ｊ を 出 力 す る （ ス テ ッ プ Ｓ １
７）。
次に、以下の式による終了判定を実施する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の終了
判定では、設定値εより小さいとき終了する（ステップＳ１８のＹＥＳ）。すなわち、［
数１８］式に示すように、設定値εより小さいとき終了する。
【００５９】【数１８】【００６０】
ステップＳ１８の終了判定で、設定値εより小さいという条件を満たさないときは（ステップＳ１８のＮＯ）、ステップＳ１０の目標数の更新に戻り、目標数に１を加えたものが新たに設定される。なお、ステップＳ１１での位相差推定処理時において、入力距離値が入っていないループの１回目では、複素振幅を１などの値に初期化する。
【００６１】
図５は、位相差推定処理部３及びコヒーレント距離推定処理部４で距離推定の処理を繰り返し実行することで、推定距離の検出精度が上がる状態の概要を示す。
図５Ａ，Ｂ，Ｃは、いずれも縦軸が尤度値、横軸が推定距離を示す。
もし、各観測時間の受信信号から個別に距離を算出した場合には、例えば図５Ａに示す
状態で尤度値が検出され、その尤度値が最も高い点の距離が定まる。但し、この状態では、受信信号が短い観測時間から得た信号であり、推定距離の精度が低い状態である。ここ
での推定距離の精度が低い状態とは、図５Ａに示すように、推定距離のピーク（尤度値が最も高い点）が１点に定まらず、明確でない状態である。すなわち、図５Ａに示すように、尤度値の変化が非常になだらかであり、特定の１点を尤度値が最も高い点に決めることが困難な状態である。
【００６２】
一方、図５Ｂ及び図５Ｃは、位相差推定処理部３及びコヒーレント距離推定処理部４で距離推定を行った場合の例である。図５Ｂは、複素振幅係数の推定精度が悪い場合であり、図４のフローチャートでの試行回数が少ない状態（すなわち、ステップＳ１７でグロー
バル設定回数が設定回数未満と判断される状態）に相当する。
図５Ｂに示すように、複素振幅係数の推定精度が悪い場合には、推定距離と尤度値とが一定の関係にはならず、尤度値が変動を繰り返してしまう。この状態では、尤度値が高い
状態が探索されたとしても、最大の尤度値とは異なる状態が探索される可能性がある。すなわち、図５Ｂに示すように波打って変動を繰り返す波形内の、特定の１つの波のピーク
位置が最大尤度として探索されて、本来の最大の尤度値とは異なる位置が探索されてしまう可能性がある。

10

30

40

50

(12)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【００６３】
ここで。本実施の形態例では、位相差推定処理部３及びコヒーレント距離推定処理部４で、図２のフローチャートで説明したように、最大の尤度の探索処理として、ローカル設
定回数の繰り返し及びグローバル設定回数の繰り返しを行うことで、徐々に真の最大の尤度値に近い値が探索されるようになる。
図５Ｃは、最大の尤度の探索をグローバル設定回数繰り返したときの尤度値と推定距離との関係の例を示す。
この図５Ｃに示す状態は、複素振幅係数の推定精度が良い状態であり、図５Ｂに示すような尤度値の波打った変動がなく、最大の尤度値での推定距離を選ぶことで、最適な推定距離が得られるようになる。
【００６４】
具体的には、各観測時間の信号の平均化を行うことを想定すると、測距精度は、サンプ
ル数を２倍としたとき１／√２で示される。これに対して、位相差推定処理部３及びコヒーレント距離推定処理部４で距離推定を行った場合には、ベクトル長が２倍となり測距精
度は１／２√２が見込まれ、個別の観測時間の処理結果の平均処理では得られないような、高精度かつ高分解能な測距性能を達成することができる。
【００６５】
図６は、本実施の形態例のレーダ装置１０ａによって各観測時間の信号を連結して距離推定を行った場合の特性α１を、各観測時間の信号の平均化で距離推定を行った場合の特性α０と比較したものである。図６の縦軸は、推定距離の誤差を示し、横軸は得られた受信信号の数を示す。推定距離の誤差は値が小さいほどよく、各観測時間の信号を連結して距離推定を行った場合の特性α１は、平均化による特性α０よりも誤差が小さいことが分かる。したがって、本実施の形態例のレーダ装置１０ａによると、使用する周波数帯域を広げることなく、高精度かつ高分解能な測距性能が得られるようになる。
【００６６】
高精度かつ高分解能な測距性能が得られるということは、例えば本実施の形態例のレーダ装置１０ａを自動車などの移動体に搭載して、その移動体の周囲の近接した位置に２つの目標（車、人、自転車など）が存在するとき、その２つの目標を正確に分離してそれぞれの位置を推定できることになる。
【００６７】＜第２の実施の形態例＞
次に、本発明の第２の実施の形態例のレーダ装置を、図７〜図９を参照して説明する。
図７は、第２の実施の形態例のレーダ装置で、受信信号を得るまでの構成を示す。
第２の実施の形態例のレーダ装置は、受信素子１１１，１２１，・・・，１９１を備えたアレーアンテナ構成としたものである。ここでは、それぞれの受信素子１１１〜１９１が受信する周波数は、同じ周波数ｆ０としてある。
【００６８】
受信素子１１１〜１９１の出力は、アナログ／デジタル変換器１１２，１２２，・・・，１９２に個別に供給され、各受信素子で得た受信信号が個別にデジタル信号に変換される。
なお、図７に示す構成の場合にも、図１の例と同様に、受信素子１１１〜１９１とアナログ／デジタル変換器１１２〜１９２との間に、不図示の受信系回路が接続され、受信系回路で処理された特定の周波数ｆ０の受信信号が、アナログ／デジタル変換器１１２〜１
９２でデジタル信号に変換される。
【００６９】
各アナログ／デジタル変換器１１２〜１９２の出力は、１単位の観測時間ごとに個別のパルス圧縮部１１３ａ〜１１３ｎ，１２３ａ〜１２３ｎ，・・・，１９３ａ〜１９３ｎに供給され、パルス圧縮される。
パルス圧縮部１１３ａ〜１１３ｎ，１２３ａ〜１２３ｎ，・・・，１９３ａ〜１９３ｎの出力は、パルスドップラフィルタ１１４ａ〜１１４ｎ，１２４ａ〜１２４ｎ，・・・，

10

20

30

40

50

(13)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

１９４ａ〜１４３ｎに供給され、フィルタ処理が行われる。
パルスドップラフィルタ１１４ａ〜１１４ｎ，１２４ａ〜１２４ｎ，・・・，１９４ａ〜１４３ｎの出力は、位相補償部１１５ａ〜１１５ｎ，１２５ａ〜１２５ｎ，・・・，１
９５ａ〜１９５ｎに供給され、位相補償処理が行われる。
【００７０】
本実施の形態例では、受信素子１１１〜１９１で得た全ての受信信号は、次に説明する構成にて、図８に示すように１つの受信信号に接続される。
すなわち、位相補償部１１５ａ〜１１５ｎ，１２５ａ〜１２５ｎ，・・・，１９５ａ〜
１ ９ ５ ｎ で は 、 図 ８ の 左 側 に 示 す よ う に 、 各 受 信 素 子 （ Ch=0,1,… L‐ 1） １ １ １ 〜 １ ９ １の 受 信 信 号 ｆ ０ − ０ ， ｆ ０ − １ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − Ｎ -１ が L個 （ ０ 〜 L− １ ま で ） 得 ら れ る。
そ れ ぞ れ の 受 信 素 子 （ Ch=0,1,… L‐ 1） の 受 信 信 号 は 、 例 え ば 図 ２ に 示 し た 受 信 信 号 ｆ
０ − ０ ， ｆ ０ − １ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − Ｎ -１ を 並 べ て 受 信 波 形 と し た も の で あ る 。
但 し 、 こ の 段 階 の 受 信 信 号 ｆ ０ − ０ ， ｆ ０ − １ ， ・ ・ ・ ， ｆ ０ − Ｎ -１ は 、 図 ８ の 左 側に示すようにコヒーレントにつながっていない（スナップショット間で不連続点がある）状態である。
【００７１】
図７に示すアレーアンテナ構成で、１つの周波数軸上の受信信号ｆ０−Ｘ２を得る際には、例えばある同じ観測時間における全ての受信素子１１１〜１９１の受信信号を連結し、その後、次の観測時間における全ての受信素子１１１〜１９１の受信信号を連結するよ
うにして、１つの周波数軸上の受信信号ｆ０−Ｘ２とする。但し、この連結順序は一例であり、その他の連結順序としてもよい。
そして、図８に示すように連結された受信信号ｆ０−Ｘ２を使って、図９に示すレーダ装置１０ｂで目標物までの距離を検出する処理が行われる。
【００７２】
図９は、レーダ装置１０ｂの構成を示す。
図９に示すレーダ装置１０ｂは、図３に示すレーダ装置１０ａとの相違点として、図３に示すＣＰＩデータ記憶部２の代わりに、アレーアンテナデータ記憶部２′を用意した。
アレーアンテナデータ記憶部２′は、図７に示す全ての位相補償部１１５ａ〜１１５ｎ，１２５ａ〜１２５ｎ，・・・，１９５ａ〜１９５ｎが出力する受信信号を記憶するものである。
すなわち、図８の左側に示す各スナップショットの信号ｆ０−Ａ，ｆ０−Ｂ，・・・ｆ０−Ｎが供給される。
そして、位相差推定部３は、このアレーアンテナデータ記憶部２′が記憶した全ての信
号を読み出し、各信号の間の位相差を推定する。
【００７３】
レーダ装置１０ｂの位相差推定部３での処理と、コヒーレント距離推定処理部４での処理は、第１の実施の形態例で説明したレーダ装置１０ａの位相差推定部３及びコヒーレン
ト距離推定処理部４での処理と同じである。
【００７４】
ここで、図７〜図９に示す構成にて行われる処理を、数式を用いて説明する。
まず、各受信素子１１１〜１９１の帯域合成前の出力を、出力ｃｈとすると、この出力
ｃｈは、次の［数１９］式で表される。
【００７５】
【数１９】

10

20

30

40

(14)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【００７６】
こ の 信 号 ｚ ch（ ｎ ） が 、 ア レ ー ア ン テ ナ デ ー タ 記 憶 部 ２ ′ に 記 憶 さ れ る 。
こ こ で 、 次 の ［ 数 ２ ０ ］ 式 に 示 す よ う に 各 デ ー タ を 定 義 し た と き 、 信 号 ｚ chは 、 ［ 数 ２１］式のように表すことができる。
【００７７】【数２０】【００７８】【数２１】【００７９】
このとき、位相差推定部３では、以下の［数２２］式より位相差が求められる。
【００８０】【数２２】【００８１】
こ の ［ 数 ２ ２ ］ 式 に お い て 、 （ ^） ａ c h （ Ｒ ） と （ ^） ａ c h は 、 以 下 の よ う に 定 義 す る 。
【００８２】【数２３】【００８３】
コヒーレント距離推定処理部４では、位相差推定部３において求めた複素振幅を用いて、［数２４］式に示すように距離推定対象外の波形が減算される。
【００８４】
【数２４】

30

(15)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【００８５】
こ こ で ［ 数 ２ ４ ］ 式 に お け る Ｘ k,chは 、 以 下 の ［ 数 ２ ５ ］ 式 の と お り 表 さ れ る 。
【００８６】【数２５】【００８７】
こ こ で 、 目 標 kに つ い て 、 各 受 信 素 子 の 分 離 信 号 ｘ ｋ ， ｃ ｈ を 、 推 定 複 素 振 幅 （ ^） ａ k ,chで 除 算 す る こ と で 、 各 素 子 の モ ー ド ベ ク ト ル 位 相 と 等 し く な る よ う に 揃 え る 。 除 算 し て
CH× N
得 ら れ た 信 号 ベ ク ト ル を 受 信 素 子 の 個 数 だ け 連 結 し て 拡 張 し た ベ ク ト ル ｘ ｃ k∈ Ｃを
、次の［数２６］式に示すように求める。
【００８８】【数２６】【００８９】
各 素 子 の ス テ ア リ ン グ ベ ク ト ル a i F (r)を 、 受 信 素 子 の CH個 連 結 拡 張 し た ス テ ア リ ン グ ベ
CH× N
ク ト ル を ａ ｃ k∈ Ｃとしたとき、次の［数２７］式に示すように表される。
【００９０】【数２７】【００９１】
この受信素子の間の位相を揃えた分離信号と対応するステアリングベクトルを連結拡張
して、目標距離推定処理を行うことでコヒーレント距離推定を行う。
例 え ば 、 最 尤 推 定 法 に も と づ い て 、 次 の ［ 数 ２ ８ ］ 式 に よ る 評 価 関 数 Pk(r)を 用 い た 探
索 で 目 標 距 離 推 定 を 行 う 。 目 標 kの 推 定 距 離 （ ^） Ｒ kは 、 評 価 関 数 Pk(r)が 最 大 と な る rを探索することで得られる。
【００９２】【数２８】【００９３】
こ の よ う に し て 推 定 距 離 （ ^） Ｒ k を 得 る 処 理 を 繰 り 返 し て 、 推 定 距 離 を 更 新 す る 。
この図９に示す構成のレーダ装置１０ｂによっても、第１の実施の形態例のレーダ装置
１０ａと同様に、高精度かつ高分解能な測距性能を達成できる。
な お 、 コ ヒ ー レ ン ト 距 離 推 定 処 理 部 ４ は 、 第 1の 実 施 の 形 態 例 と 同 様 に 図 ４ の フ ロ ー チ
ャートに示す処理が行われる。

10

20

30

50

(16)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【００９４】＜第３の実施の形態例＞
次に、本発明の第３の実施の形態例のレーダ装置を、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、第３の実施の形態例のレーダ装置で、受信信号を得るまでの構成を示す。
第３の実施の形態例のレーダ装置は、複数のアレーアンテナ２１１，２２１，・・・，
２９１を備えて、それぞれのアレーアンテナ２１１〜２９１に、複数個の受信素子が配置され、複数個の受信素子を使って複数の受信信号を同時に得るようにした。例えば９組のアレーアンテナ２１１〜２９１のそれぞれが１０個のレーダ受信素子を備える場合、合計で９×１０の９０個の受信素子を配置する。
【００９５】
各アレーアンテナ２１１〜２９１の出力は、アナログ／デジタル変換器１１２ａ〜１１
２ｎ，１２２ａ〜１２２ｎ，・・・，１９２ａ〜１９２ｎに個別に供給され、各受信素子で得た受信信号が個別にデジタル信号に変換される。各アレーアンテナ２１１〜２９１では、全て同じ受信周波数ｆ０の信号が得られる。
なお、図１０の構成においても、図１の例と同様に、各アレーアンテナ２１１〜２９１と各アナログ／デジタル変換器１１２ａ〜１１２ｎ，１２２ａ〜１２２ｎ，・・・，１９
２ａ〜１９２ｎとの間に、不図示の受信系回路が接続され、受信系回路で処理された特定の周波数ｆ０の受信信号が、アナログ／デジタル変換器１０２でデジタル信号に変換される。
【００９６】
アナログ／デジタル変換器１１２ａ〜１１２ｎ，１２２ａ〜１２２ｎ，・・・，１９２
ａ〜１９２ｎの出力は、パルス圧縮部１１３ａ〜１１３ｎ，１２３ａ〜１２３ｎ，・・・，１９３ａ〜１９３ｎに個別に供給され、パルス圧縮される。
パルス圧縮部１１３ａ〜１１３ｎ，１２３ａ〜１２３ｎ，・・・，１９３ａ〜１９３ｎの出力は、パルスドップラフィルタ１１４ａ〜１１４ｎ，１２４ａ〜１２４ｎ，・・・，
１９４ａ〜１４３ｎに個別に供給され、フィルタ処理が行われる。
パルスドップラフィルタ１１４ａ〜１１４ｎ，１２４ａ〜１２４ｎ，・・・，１９４ａ〜１４３ｎの出力は、位相補償部１１５ａ〜１１５ｎ，１２５ａ〜１２５ｎ，・・・，１
９５ａ〜１９５ｎに個別に供給され、位相補償処理が行われる。
位相補償部１１５ａ〜１１５ｎ，１２５ａ〜１２５ｎ，・・・，１９５ａ〜１９５ｎの出力は、合成帯域部１１６ａ〜１１６ｎ，１２６ａ〜１２６ｎ，１９６ａ〜１９６ｎにより１つの帯域の信号に合成される。
【００９７】
図１１は、本実施の形態例のレーダ装置１０ｃの構成を示す。
図１１に示すレーダ装置１０ｃは、図９に示すレーダ装置１０ｂとの相違点として、受信信号を得るアレーアンテナごとのレーダ受信部１ａ〜１ｎを備え、その複数のレーダ受
信部１ａ〜１ｎに得られる受信信号が、複数アレーアンテナデータ記憶部２″に記憶されるようにした。
複数アレーアンテナデータ記憶部２″は、図１０に示す全ての合成帯域部１１６ａ〜１
１６ｎ，１２６ａ〜１２６ｎ，１９６ａ〜１９６ｎが出力する全アレーアンテナの受信信号を記憶するものである。そして、位相差推定部３は、このアレーアンテナデータ記憶部
２′が記憶した全ての信号を読み出し、各信号の間の位相差を推定する。
【００９８】
レーダ装置１０ｂの位相差推定部３での処理と、コヒーレント距離推定処理部４での処理は、第１の実施の形態例で説明したレーダ装置１０ａの位相差推定部３及びコヒーレン
ト距離推定処理部４での処理と同じである。
【００９９】
ここで、図１０〜図１１に示す構成にて行われる処理を、数式を用いて説明する。
ここでは、図１０に示す合成帯域部１１６ａ〜１１６ｎ，１２６ａ〜１２６ｎ，１９６

10

20

30

40

50

(17)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

ａ〜１９６ｎでの各レーダをｍとし、そのレーダｍの出力（帯域合成後）は、次の［数２９］式で表される。
【０１００】【数２９】【０１０１】
こ の 信 号 ｚ ｍ （ ch） が 、 複 数 ア レ ー ア ン テ ナ デ ー タ 記 憶 部 ２ ″ に 記 憶 さ れ る 。
こ こ で 、 次 の ［ 数 ３ ０ ］ 式 に 示 す よ う に 各 デ ー タ を 定 義 し た と き 、 信 号 ｚ ｍ （ ch） は 、［数３１］式のように表すことができる。
【０１０２】【数３０】【０１０３】
【数３１】

10

30

【０１０４】
このとき、位相差推定部３では、以下の［数３２］式より位相差が求められる。
【０１０５】【数３２】【０１０６】
こ の ［ 数 ３ ２ ］ 式 に お い て 、 （ ^） Ａ ｍ （ θ ） と （ ^） ａ ｍ は 、 以 下 の よ う に 定 義 す る 。
【０１０７】40

(18)

JP 2021-107791 A 2021.7.29【数３３】【０１０８】
コヒーレント距離推定処理部４では、位相差推定部３において求めた複素振幅を用いて、以下［数３４］式に示すように、下の距離推定対象外の波形［数３６］式が減算される。
【０１０９】【数３４】

10【０１１０】
こ こ で 、 ［ 数 ３ ４ ］ に お け る Ｘ k,mは 、 以 下 の ［ 数 ３ ５ ］ 式 の と お り 表 さ れ る 。
【０１１１】【数３５】【０１１２】
こ こ で 、 目 標 kに つ い て 、 各 受 信 素 子 の 分 離 信 号 ｘ ｋ ， ｍ を 、 推 定 複 素 振 幅 （ ^） ａ k , ｍで除算することで、各素子のモードベクトル位相と等しくなるように揃える。除算して得M× Lら れ た 信 号 ベ ク ト ル を レ ー ダ の 個 数 だ け 連 結 し て 拡 張 し た ベ ク ト ル ｘ ｃ k∈ Ｃ を 、 次の［数３６］式に示すように求める。
【０１１３】【数３６】30【０１１４】
各 レ ー ダ の ス テ ア リ ン グ ベ ク ト ル a ｍ (θ )を 、 レ ー ダ の 数 （ ア レ ー ア ン テ ナ ２ １ １ 〜 ２
M× L
９ １ の 数 ） だ け 連 結 拡 張 し た ス テ ア リ ン グ ベ ク ト ル を ａ ｃ k∈ Ｃ と し た と き 、 次 の ［数３７］式に示すように表される。
【０１１５】【数３７】【０１１６】50

(19)JP 2021-107791 A 2021.7.29

この受信素子の間の位相を揃えた分離信号と対応するステアリングベクトルを連結拡張
して、目標距離推定処理を行うことでコヒーレント距離推定を行う。
例 え ば 、 最 尤 推 定 法 に も と づ い て 、 次 の ［ 数 ３ ８ ］ 式 に よ る 評 価 関 数 Pk(r)を 用 い た 探
索 で 目 標 距 離 推 定 を 行 う 。 目 標 kの 推 定 距 離 （ ^） θ k は 、 評 価 関 数 Pk(θ )が 最 大 と な る θを探索することで得られる。
【０１１７】【数３８】【０１１８】
こ の よ う に し て 推 定 距 離 （ ^） θ k を 得 る 処 理 を 繰 り 返 し て 、 推 定 距 離 を 更 新 す る 。
この図１１に示す構成のレーダ装置１０ｃによっても、第１の実施の形態例のレーダ装
置１０ａや第２の実施の形態例のレーダ装置１０ｂと同様に、高精度かつ高分解能な測距性能を達成できる。
な お 、 コ ヒ ー レ ン ト 距 離 推 定 処 理 部 ４ は 、 第 1の 実 施 の 形 態 例 と 同 様 に 図 ４ の フ ロ ー チ
ャートに示す処理が行われる。
【０１１９】＜第４の実施の形態例＞
次に、本発明の第４の実施の形態例のレーダ装置を、図１２を参照して説明する。
図１２は、第４の実施の形態例のレーダ装置１０ｄの構成を示す。
図１２に示すレーダ装置１０ｄは、離隔周波数レーダ受信部１′を備え、離隔周波数レ
ーダ受信部１′で得られる複数単位の受信信号が、離隔した異なる周波数帯の信号としたものである。離隔した異なる周波数帯の信号は、例えば異なる観測時間の複数単位の受信信号とするが、同じ観測時間の複数単位の受信信号でもよい。
図１２に示すレーダ装置１０ｄのその他の構成は、図３に示すレーダ装置１０ａと同じである。
【０１２０】
図１２に示すように、離隔した異なる周波数帯の信号を複数単位の受信信号として取得
して、位相差推定処理部３での各信号の位相差の推定と、コヒーレント距離推定処理部４での距離推定を行うことでも、第１の実施の形態例のレーダ装置１０ａと同様に精度の高い距離推定が可能になる。
【０１２１】＜第５の実施の形態例＞
次に、本発明の第５の実施の形態例のレーダ装置を、図１３を参照して説明する。
図１３は、第５の実施の形態例のレーダ装置１０ｅの構成を示す。
レーダ装置１０ｅは、レーダ受信部１と、ＣＰＩデータ記憶部２と、ノンコヒーレント
距離推定処理部５と、位相差推定処理部３と、コヒーレント距離推定処理部４とを備える。
【０１２２】
レーダ受信部１は、ここまで説明した第１〜第４の実施の形態例のレーダ受信部１，１
ａ〜１ｎや離隔周波数レーダ群受信部１′のいずれを適用してもよい。
そして、レーダ受信部１で得た受信信号を、ＣＰＩデータ記憶部２が記憶し、ＣＰＩデータ記憶部２が記憶した各スナップショットの信号をノンコヒーレント距離推定処理部５

20

30

40

50

(20)

JP 2021-107791 A 2021.7.29に供給する。
【０１２３】
ノンコヒーレント距離推定処理部５は、各帯域又は信号での評価値（ここでは評価値を尤度とする）を算出する尤度算出部５１と、尤度算出部５１で得た各信号の尤度の和が最大となる最大尤度（最適評価値）を探索する最大尤度探索部５２とを有する。なお、尤度
算出部５１が評価値として尤度を算出し、最大尤度探索部５２が最適評価値として最大尤度を探索するのは一例であり、その他の評価値及び最適評価値を算出するようにしてもよい。すなわち、最尤推定における尤度を探索する場合の他に、最小二乗法における二乗誤差を評価値として最適評価値を探索する場合、ＭＡＰ推定における事後確率を評価値として最適評価値を探索する場合、モーメント法におけるモーメントの一致性を評価値として
最適評価値を探索する場合などがある。
【０１２４】
そして、ノンコヒーレント距離推定処理部５で推定した距離を、位相差推定部３に供給する。さらに、位相差推定部３で推定した位相差に基づいて、コヒーレント距離推定処理
部４が距離を推定する。この位相差推定部３での位相差推定と、ノンコヒーレント距離推
定処理部４での距離推定は、所定回繰り返し実行する。
【０１２５】
本実施の形態例のように、ノンコヒーレント距離推定処理部５で距離を推定した後、位相差推定部３での位相差の推定と、コヒーレント距離推定処理部４での距離推定を繰り返すことでも、目標の距離を得ることができる。
【０１２６】＜第６の実施の形態例＞
次に、本発明の第６の実施の形態例のレーダ装置を、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は、第６の実施の形態例のレーダ装置１０ｆの構成を示す。
レーダ装置１０ｆは、レーダ受信部１と、ＣＰＩデータ記憶部２と、ノンコヒーレント
距離推定処理部５と、推定対象選択距離推定処理部６と、位相差推定処理部３と、コヒー
レント距離推定処理部４とを備える。
【０１２７】
レーダ受信部１は、上述した第１〜第４の実施の形態例のレーダ受信部１，１ａ〜１ｎや離隔周波数レーダ群受信部１′のいずれを適用してもよい。
そして、レーダ受信部１で得た受信信号を、ＣＰＩデータ記憶部２が記憶し、ＣＰＩデータ記憶部２が記憶した各スナップショットの信号をノンコヒーレント距離推定処理部５に供給する。ノンコヒーレント距離推定処理部５は、第５の実施の形態例のレーダ装置１０ｅが備えるノンコヒーレント距離推定処理部５と同じである。
【０１２８】
そして、ノンコヒーレント距離推定処理部５が推定した距離を、推定対象選択距離推定処理部６に供給する。推定対象選択距離推定部６は、射影行列を使って、対象となる目標
以外の情報を除く処理を行った上で、距離を推定する処理を行う。例えば２つの目標距離
R0， R1が 存 在 す る と き 、 目 標 距 離 R0を 推 定 す る 際 に は 、 目 標 距 離 R1に つ い て の 情 報 を 除 去（ 抑 圧 ） し て 推 定 し 、 目 標 距 離 R1を 推 定 す る 際 に は 、 目 標 距 離 R0に つ い て の 情 報 を 除 去 （抑圧）して推定することを行うものである。
【０１２９】
そして、推定対象選択距離推定部６で不要成分が抑圧された目標の距離の情報を、位相差推定処理部３に供給する。その他の構成については、第１の実施の形態例に示したレーダ装置１０ａと同様に構成する。
【０１３０】
図１５のフローチャートは、推定対象選択距離推定部６で行う処理の流れを示す。
推定対象選択距離推定部６は、まずノンコヒーレント距離推定処理部５で得た目標の距
離 R0， R1に 対 し て 、 微 少 な 値 を 付 加 し て 初 期 値 を ラ ン ダ ム に シ フ ト し た 値 と す る （ ス テ ッ

10

20

30

40

50

(21)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

プＳ３１）。ここで付加する微少な値としては、例えば距離の探索範囲に対して１／１０
０程度の値とする。
そして、推定対象選択距離推定部６は、初期値の更新処理を行う（ステップＳ３２）。
試行回数１回目ではステップＳ３１で付与した初期値を、そのままステップＳ３２での更新値として使用する。
【０１３１】
その後、更新された目標距離を、減算対象目標距離として更新する（ステップＳ３３）。試行回数１回目ではステップＳ３１で付与した初期値を、そのままステップＳ３３での減算対象目標距離として使用する。
次に、推定対象選択距離推定部６は、減算目標の振幅推定処理を行う（ステップＳ３４）。ここでは、目標推定距離が入力され、減算対象目標距離に対応する複素振幅をフーリ
エ変換等により求める。
【０１３２】
次 に 、 推 定 対 象 選 択 距 離 推 定 部 ６ は 、 減 算 対 象 目 標 （ 例 え ば 目 標 距 離 R0， R1） に 対 応 する各周波数帯における減算波形を生成する（ステップＳ３５）。
そして、推定対象選択距離推定部６は、元信号（それぞれの周波数帯域のレーダで計測される周波数軸上信号（Ｘ６０，Ｘ７６））から、減算波形を減算する減算処理を行い（
ステップＳ３６）、減算された信号に更新する。
【０１３３】
減算された信号を得た後、推定対象選択距離推定部６は、準ニュートン法やレーベンバ
ーグ・マーカート法等を用いて、目標距離を推定し、推定結果で目標距離を更新する（ステップＳ３７）。
【０１３４】
次に、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３７での目標距離の推定及び更新が行われた試行回数が、予め設定された試行回数であるか、あるいは試行回数未満かを判断す
る（ステップＳ３８）。ここで、試行回数が設定された試行回数未満であるとき（ステップＳ３８のＮＯ）、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３３の処理に戻り、ステッ
プＳ３７で得た目標距離の推定値で減算目標距離を更新させる。
【０１３５】
また、ステップＳ３８で、試行回数が予め設定された試行回数に到達したとき（ステップＳ３８のＹＥＳ）、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３２での初期値を更新した試行回数が、予め設定された試行回数であるか、あるいは試行回数未満かを判断する（ステップＳ３９）。ここで、試行回数が設定された試行回数未満であるとき（ステップＳ
３９のＮＯ）、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３２の初期値の更新処理に戻り、試行回数ごとに初期値の更新処理として得た目標距離を得る。
【０１３６】
また、ステップＳ３９で、試行回数が予め設定された試行回数に到達したとき（ステップＳ３９のＹＥＳ）、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３１で初期値を生成した
試行回数が予め設定された試行回数であるか、あるいは試行回数未満かを判断する（ステップＳ４０）。ここで、初期値を生成した試行回数が設定された試行回数未満であるとき（ステップＳ４０のＮＯ）、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３１の初期値の生成処理に戻り、初期値の生成処理から繰り返す。
【０１３７】
また、ステップＳ４０で、試行回数が予め設定された試行回数に到達したとき（ステップＳ４０のＹＥＳ）、推定対象選択距離推定部６は、ステップＳ３７で格納した目標距離の組を使って、目標距離を決定する（ステップＳ４１）。ここでは、例えば入力される目
標距離の組の中央値もしくは最頻値により、目標距離を決定する。
推定対象選択距離推定部６は、このようにして決定した目標距離を、位相差推定処理部
３に出力する。
【０１３８】

10

20

30

40

50

(22)

JP 2021-107791 A 2021.7.29

この推定対象選択距離推定部６を備えることで、レーダ受信部１の出力に多数の目標の信号が含まれる場合であっても、ターゲットとなる目標の信号を取り出して、位相差推定
処理部３での位相差推定及びコヒーレント距離推定処理部４で距離推定を行うことができ、高精度かつ高分解能な測距性能を達成できる。
【０１３９】＜変形例＞
なお、ここまで説明した各実施の形態例では、レーダ受信部１と、そのレーダ受信部１から得られる信号で距離を推定する処理部（位相差推定部３，コヒーレント距離推定処理部４など）とを一体としたレーダ装置としたが、既存のレーダ受信部１から得た信号を処理する装置として構成してもよい。
さらに、ここまで説明した距離推定を行う装置は、各実施の形態例で説明した処理を演算により実行するコンピュータにより構成してもよい。この場合、各実施の形態例で説明
したそれぞれの処理を実行するプログラムを作成して、そのプログラムをコンピュータに実装すればよい。
【０１４０】
また、図４や図１５のフローチャートなどで説明した処理の流れは一例であり、他の処理の流れを適用してもよい。
例えば、実施の形態例によっては、図１６のフローチャートに示す処理を適用してもよい。
図１６のフローチャートは、位相差推定処理部３での位相差推定と、コヒーレント距離
推定処理部４での最大尤度探索処理の別の例を示す。
まず、位相差推定処理部３は、各観測時間の信号の位相差を推定処理する（ステップＳ５１）。ここでの位相差推定処理は、例えば上述した［数４］式に示す演算で実行される。
【０１４１】
位相差推定処理部３で得た各観測時間の信号の位相差は、コヒーレント距離推定処理部
４に初期位相として設定する（ステップＳ５２）。そして、コヒーレント距離推定処理部
４は、格納された位相差と、その位相差の推定に使用した距離とから、最大尤度の探索処理を行う（ステップＳ５３）。すなわち、コヒーレント距離推定処理部４は、この周波数
軸上信号を入力として、尤度が最大となる距離を、準ニュートン法やレーベンバーグ・マ
ーカート法などで非線形探索を行い、距離の推定値を得る。ここで、コヒーレント距離推
定処理部４は、得られた尤度値と推定した距離を一旦記憶し（ステップＳ５４）、ステッ
プＳ５３での推定値を得る試行を予め決められたローカル設定回数だけ実行したか否かを判断する（ステップＳ５５）。
ステップＳ５５で、試行回数がローカル設定回数未満であると判断したとき（ステップ
Ｓ５５のＮＯ）、コヒーレント距離推定処理部４は、ステップＳ５３に戻り、探索初期値
である距離に対して乱数値を付与して探索初期値を更新し、再度、尤度が最大となる距離の非線形探索を行う。
【０１４２】
また、ステップＳ５５で、試行回数がローカル設定回数になったと判断したとき（ステップＳ５５のＹＥＳ）、コヒーレント距離推定処理部４は、ステップＳ１４で格納した結果の中から最大尤度となる距離を取り出して、最大尤度判定結果として記憶する（ステップＳ５６）。
【０１４３】
その後、コヒーレント距離推定処理部４は、ステップＳ５６で最大尤度となる距離を取り出す試行を予め決められたグローバル設定回数だけ実行したか否かを判断する（ステップＳ５７）。
ステップＳ５７で、試行回数がグローバル設定回数未満であると判断したとき（ステップＳ５７のＮＯ）、コヒーレント距離推定処理部４は、ステップＳ５６で格納した最大尤
度判定結果の推定距離を位相差推定処理部３に供給し、その最大尤度判定結果の推定距離

10

20

30

40

50

(23)

JP 2021-107791 A 2021.7.29を使ったステップＳ５１での位相差推定から、再度処理を実行させる。
【０１４４】
また、ステップＳ５７で、試行回数がグローバル設定回数になったと判断したとき（ステップＳ５７のＹＥＳ）、コヒーレント距離推定処理部４は、ステップＳ５６で格納した結果の中から最大尤度となる距離を取り出し、取り出した最大尤度となる距離を、コヒー
レント距離推定処理部４での推定結果として出力する（ステップＳ５８）。
この図１６のフローチャートに示す処理によっても、距離の推定結果を得ることができる。
【符号の説明】【０１４５】
１，１ａ〜１ｎ…レーダ受信部、１′…離隔周波数レーダ受信部、２…ＣＰＩデータ記
憶部、２′…アレーアンテナデータ記憶部、２″…複数アレーアンテナデータ記憶部、３…位相差推定処理部、４…コヒーレント距離推定処理部、５…ノンコヒーレント距離推定
処理部、６…推定対象選択距離推定部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ…レーダ装置、５１…尤度算出部、５２…最大尤度探索部、１０１，１１１，１２１，
１９１…受信素子、１０２，１１２，１２２，１９２…アナログ／デジタル変換器、１０
３ａ〜１０３ｎ，１１３ａ〜１１３ｎ，１２３ａ〜１２３ｎ，１９３ａ〜１９３ｎ…パル
ス圧縮部、１０４ａ〜１０４ｎ，１１４ａ〜１１４ｎ，１２４ａ〜１２４ｎ，１９４ａ〜
１９４ｎ…パルスドップラフィルタ、１０５ａ〜１０５ｎ，１１５ａ〜１１５ｎ，１２５
ａ〜１２５ｎ，１９５ａ〜１９５ｎ…位相補償部、１１６ａ〜１１６ｎ，１２６ａ〜１２
６ｎ，１９６ａ〜１９６ｎ…合成帯域部

【図１】

【図２】

10

20

(24)

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

JP 2021-107791 A 2021.7.29

(25)

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

JP 2021-107791 A 2021.7.29

(26)

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

JP 2021-107791 A 2021.7.29

(27)

【図１５】

【図１６】

JP 2021-107791 A 2021.7.29