JP6694027B2 - Radar equipment - Google Patents

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Description

本開示は、レーダ装置に関する。   The present disclosure relates to radar devices.

近年、高分解能が得られるマイクロ波又はミリ波を含む波長の短いレーダ送信信号を用いたレーダ装置の検討が進められている。また、屋外での安全性を向上させるために、車両以外にも、歩行者を含む物体(ターゲット)を広角範囲で検知するレーダ装置の開発が求められている。   2. Description of the Related Art In recent years, a radar device using a radar transmission signal having a short wavelength including a microwave or a millimeter wave that can obtain high resolution has been studied. Further, in order to improve the outdoor safety, it is required to develop a radar device that detects an object (target) including a pedestrian in a wide angle range in addition to a vehicle.

例えば、レーダ装置として、パルス波を繰り返し発信するパルスレーダ装置が知られている。広角範囲において車両/歩行者を検知する広角パルスレーダの受信信号は、近距離に存在するターゲット(例えば車両)と、遠距離に存在するターゲット(例えば歩行者)とからの複数の反射波が混合された信号となる。このため、(1)レーダ送信部では、低いレンジサイドローブとなる自己相関特性(以下、低レンジサイドローブ特性と呼ぶ)を有するパルス波又はパルス変調波を送信する構成が要求され、(2)レーダ受信部では、広い受信ダイナミックレンジを有する構成が要求される。   For example, a pulse radar device that repeatedly emits a pulse wave is known as a radar device. A received signal of a wide-angle pulse radar that detects a vehicle / pedestrian in a wide-angle range is a mixture of a plurality of reflected waves from a target (for example, a vehicle) existing at a short distance and a target (for example, a pedestrian) existing at a long distance. It becomes the signal which was done. Therefore, (1) the radar transmitter is required to have a configuration for transmitting a pulse wave or a pulse-modulated wave having an autocorrelation characteristic with a low range side lobe (hereinafter referred to as a low range side lobe characteristic), and (2) The radar receiving unit is required to have a structure having a wide receiving dynamic range.

広角レーダ装置の構成として、以下の2つの構成が挙げられる。   The configuration of the wide-angle radar device includes the following two configurations.

一つ目は、パルス波又は変調波を狭角(数度程度のビーム幅)の指向性ビームを用いて、機械的又は電子的に走査してレーダ波を送信し、狭角の指向性ビームを用いて反射波を受信する構成である。この構成では、高分解能を得るためには多くの走査が必要となるので、高速移動するターゲットに対する追従性が劣化する。   The first is a narrow-angle directional beam that transmits a radar wave by mechanically or electronically scanning a pulse wave or modulated wave with a narrow-angle (beam width of several degrees) directional beam. Is used to receive the reflected wave. With this configuration, many scans are required to obtain high resolution, so the followability with respect to a target moving at high speed deteriorates.

二つ目は、複数のアンテナ(アンテナ素子)で構成されるアレーアンテナによって反射波を受信し、アンテナ間隔に対する受信位相差に基づく信号処理アルゴリズムによって反射波の到来角を推定する手法(Direction of Arrival (DOA) estimation)を用いる構成である。この構成では、レーダ送信部での送信ビームの走査間隔を間引いたとしても、レーダ受信部において到来角を推定できるので、走査時間の短縮化が図れ、1つ目の構成と比較して追従性が向上する。例えば、到来方向推定方法には、行列演算に基づくフーリエ変換、逆行列演算に基づくCapon法及びLP(Linear Prediction)法、又は、固有値演算に基づくMUSIC(Multiple Signal Classification)及びESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)が挙げられる。   The second method is to estimate the angle of arrival of the reflected wave using a signal processing algorithm based on the reception phase difference with respect to the antenna spacing, by receiving the reflected wave with an array antenna composed of multiple antennas (antenna elements) (Direction of Arrival). (DOA) estimation) is used. With this configuration, the arrival angle can be estimated in the radar receiving unit even if the scanning interval of the transmission beam in the radar transmitting unit is thinned out, so that the scanning time can be shortened and the tracking performance can be improved compared to the first configuration. Is improved. For example, the DOA estimation method includes Fourier transform based on matrix operation, Capon method and LP (Linear Prediction) method based on inverse matrix operation, or MUSIC (Multiple Signal Classification) and ESPRIT (Estimation of Signal Parameters) based on eigenvalue operation. via Rotational Invariance Techniques).

また、レーダ装置として、レーダ受信部に加え、レーダ送信部にも複数のアンテナ(アレーアンテナ)を備え、送受信アレーアンテナを用いた信号処理によりビーム走査を行う構成(MIMOレーダと呼ぶこともある)が提案されている(例えば、非特許文献2を参照)。   In addition, as a radar device, in addition to the radar receiving unit, the radar transmitting unit is also provided with a plurality of antennas (array antennas), and beam scanning is performed by signal processing using the transmitting and receiving array antennas (sometimes referred to as MIMO radar). Has been proposed (for example, see Non-Patent Document 2).

特表2011−526370号公報Special table 2011-526370 gazette

Budisin, S.Z., "New complementary pairs of sequences," Electron. Lett., 1990, 26, (13), pp.881-883Budisin, S.Z., "New complementary pairs of sequences," Electron. Lett., 1990, 26, (13), pp.881-883 Jian Li, Stoica, Petre, "MIMO Radar with Colocated Antennas," Signal Processing Magazine, IEEE Vol. 24, Issue: 5, pp. 106-114, 2007Jian Li, Stoica, Petre, "MIMO Radar with Colocated Antennas," Signal Processing Magazine, IEEE Vol. 24, Issue: 5, pp. 106-114, 2007

ところで、アレーアンテナの指向性利得を高めるために、アレーアンテナを構成するアンテナ素子(以下、アレー素子と呼ぶ)の各々が更に複数のアンテナ素子から構成されるサブアレーアンテナを用いることがある。   By the way, in order to increase the directional gain of the array antenna, a sub-array antenna in which each of the antenna elements (hereinafter, referred to as array element) forming the array antenna further includes a plurality of antenna elements may be used.

アレーアンテナの素子間隔は、アレー素子のサイズよりも狭い間隔に配置困難である。しかしながら、サブアレーアンテナ構成を用いる場合、アレー素子のサイズが大きくなるので、サブアレーアンテナ間の間隔を広げる必要があり、アレーアンテナによる指向性パターン上に、グレーティングローブが発生する可能性がある。   It is difficult to arrange the element spacing of the array antenna at a spacing narrower than the size of the array element. However, when the sub-array antenna configuration is used, the size of the array element becomes large, so it is necessary to widen the interval between the sub-array antennas, and there is a possibility that a grating lobe may be generated on the directional pattern of the array antenna.

本開示の一態様は、サブアレーアンテナ構成の場合でも、不要なグレーティングローブの発生を抑え、所望の指向性パターンを実現することができるレーダ装置を提供する。   One aspect of the present disclosure provides a radar device capable of suppressing generation of unnecessary grating lobes and realizing a desired directivity pattern even in the case of a sub-array antenna configuration.

本開示の一態様に係るレーダ装置は、送信アレーアンテナと、受信アレーアンテナと、レーダ信号を前記送信アレーアンテナを用いて送信するレーダ送信部と、前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記受信アレーアンテナを用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記送信アレーアンテナは、複数の送信アンテナを含み、前記受信アレーアンテナは、複数の受信アンテナを含み、前記複数の送信アンテナは、第1の方向の直線上に配置され、前記複数の受信アンテナは、前記第1の方向の直線上に配置され、前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチと前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、0.5波長以上、0.75波長以下である。
本開示の別の一態様に係るレーダ装置は、第1のアレーアンテナと、第2のアレーアンテナと、レーダ信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの一方を用いて送信するレーダ送信部と、前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの他方を用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記第1のアレーアンテナは、複数の第1のアンテナを含み、前記第2のアレーアンテナは、複数の第2のアンテナを含み、前記複数の第1のアンテナは、第1の方向の直線上に配置され、前記複数の第2のアンテナは、前記第1の方向の直線上に配置され、前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチと前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、0.5波長以上、0.75波長以下である。
本開示のさらに別の一態様に係るレーダ装置は、送信アレーアンテナと、受信アレーアンテナと、レーダ信号を前記送信アレーアンテナを用いて送信するレーダ送信部と、前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記受信アレーアンテナを用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記送信アレーアンテナは、複数の送信アンテナを含み、前記受信アレーアンテナは、複数の受信アンテナを含み、前記複数の送信アンテナは、第1の方向の直線上に配置され、前記複数の受信アンテナは、前記第1の方向の直線上に配置され、前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチと前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、グレーティングローブが発生しないピッチである。
本開示のさらに別の一態様に係るレーダ装置は、第1のアレーアンテナと、第2のアレーアンテナと、レーダ信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの一方を用いて送信するレーダ送信部と、前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの他方を用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記第1のアレーアンテナは、複数の第1のアンテナを含み、前記第2のアレーアンテナは、複数の第2のアンテナを含み、前記複数の第1のアンテナは、第1の方向の直線上に配置され、前記複数の第2のアンテナは、前記第1の方向の直線上に配置され、前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチと前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、グレーティングローブが発生しないピッチである。
The radar device according to one embodiment of the present disclosure, a transmission array antenna, a reception array antenna, a radar transmitter for transmitting the record over Da signal using the transmission array antenna, the radar signal is reflected to the target reflector comprising a radar receiver for receiving with the reception array antenna wave signal, wherein the transmitting array antenna comprises a plurality of transmitting antennas, the reception array antenna includes a plurality of receiving antennas, the plurality of The transmitting antennas are arranged on a straight line in a first direction, the plurality of receiving antennas are arranged on a straight line in the first direction, and the transmitting antenna pitch of the transmitting array antennas is in the first direction. 1 wavelength or more, the reception antenna pitch of the reception array antenna is 1 wavelength or more in the first direction, and The absolute value of the difference between the transmit antennas pitch of antennas and a reception antenna pitch of the reception array antenna, in the first direction, 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelengths or less.
A radar device according to another aspect of the present disclosure transmits a first array antenna, a second array antenna, and a radar signal using one of the first array antenna and the second array antenna. A radar transmitting unit; and a radar receiving unit that receives a reflected wave signal in which the radar signal is reflected by a target using the other of the first array antenna and the second array antenna. Array antenna includes a plurality of first antennas, the second array antenna includes a plurality of second antennas, and the plurality of first antennas are arranged on a straight line in a first direction. , The plurality of second antennas are arranged on a straight line in the first direction, and the first antenna pitch of the first array antenna is one wavelength or more in the first direction, The second antenna pitch of the second array antenna is one wavelength or more in the first direction, and the first antenna pitch of the first array antenna and the second antenna pitch of the second array antenna are equal to or larger than one wavelength. The absolute value of the difference from the antenna pitch is 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength or less in the first direction.
A radar device according to still another aspect of the present disclosure is a transmission array antenna, a reception array antenna, a radar transmission unit that transmits a radar signal using the transmission array antenna, and the radar signal is reflected by a target. A radar receiving unit that receives a reflected wave signal using the reception array antenna, the transmission array antenna includes a plurality of transmission antennas, and the reception array antenna includes a plurality of reception antennas. Of the transmitting antennas are arranged on a straight line in the first direction, the plurality of receiving antennas are arranged on a straight line in the first direction, and the transmitting antenna pitch of the transmitting array antenna is set to the first direction. In the first direction, the receiving antenna pitch of the receiving array antenna is 1 wavelength or more, The absolute value of the difference between the receiving antenna pitch of the receiving array antenna and the transmission antenna pitch of transmission array antenna, in the first direction, a pitch grating lobes are not generated.
A radar device according to yet another aspect of the present disclosure transmits a first array antenna, a second array antenna, and a radar signal using one of the first array antenna and the second array antenna. And a radar receiving unit that receives a reflected wave signal obtained by reflecting the radar signal on a target using the other of the first array antenna and the second array antenna. One array antenna includes a plurality of first antennas, the second array antenna includes a plurality of second antennas, and the plurality of first antennas are arranged on a straight line in a first direction. And the plurality of second antennas are arranged on a straight line in the first direction, and the first antenna pitch of the first array antenna is 1 wavelength or more in the first direction. The second antenna pitch of the second array antenna is one wavelength or more in the first direction, and the first antenna pitch of the first array antenna and the second antenna pitch of the second array antenna are The absolute value of the difference from the antenna pitch of 2 is the pitch at which no grating lobe occurs in the first direction.

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。   Note that these comprehensive or specific aspects may be realized by a system, method, integrated circuit, computer program, or recording medium, and any of the system, apparatus, method, integrated circuit, computer program, and recording medium may be implemented. It may be realized by any combination.

本開示の一態様によれば、サブアレーアンテナ構成の場合でも、不要なグレーティングローブの発生を抑え、所望の指向性パターンを実現することができる。   According to one aspect of the present disclosure, even in the case of a sub array antenna configuration, it is possible to suppress the generation of unnecessary grating lobes and realize a desired directivity pattern.

本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および/または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。   Further advantages and effects of one aspect of the present disclosure will be apparent from the specification and the drawings. Such advantages and / or effects are provided by the features described in several embodiments and in the specification and drawings, respectively, but not necessarily all to obtain one or more of the same features. There is no.

サブアレー素子の構成例を示す図Diagram showing a configuration example of a sub-array element サブアレー素子から成るアレーアンテナの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the array antenna which consists of sub array elements. 本開示の一実施の形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a radar device according to an embodiment of the present disclosure 本開示の一実施の形態に係るレーダ送信信号の一例を示す図The figure which shows an example of the radar transmission signal which concerns on one embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態に係るレーダ送信信号生成部の他の構成を示すブロック図A block diagram showing another configuration of the radar transmission signal generation unit according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施の形態に係るレーダ送信信号の送信タイミング、及び、測定範囲の一例を示す図The figure which shows an example of the transmission timing of the radar transmission signal which concerns on one Embodiment of this indication, and a measurement range. 本開示の一実施の形態に係る送信アレー、受信アレー及び仮想受信アレーのアンテナ配置を示す図The figure which shows the antenna arrangement of the transmission array based on one Embodiment of this indication, a reception array, and a virtual reception array. 本開示の一実施の形態に係る指向性パターンを示す図The figure which shows the directivity pattern which concerns on one Embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション1に係る送信アレー、受信アレー及び仮想受信アレーのアンテナ配置を示す図The figure which shows the antenna arrangement of the transmission array, the reception array, and the virtual reception array which concerns on the variation 1 of one embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション1に係る水平方向の指向性パターンを示す図The figure which shows the directivity pattern of the horizontal direction which concerns on the variation 1 of one embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション1に係る垂直方向の指向性パターンを示す図The figure which shows the directivity pattern of the vertical direction which concerns on the variation 1 of one embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション2に係る送信アレー、受信アレー及び仮想受信アレーのアンテナ配置を示す図The figure which shows the antenna arrangement of the transmission array which concerns on the variation 2 of one embodiment of this indication, a reception array, and a virtual reception array. 本開示の一実施の形態のバリエーション2に係る水平方向の指向性パターンを示す図The figure which shows the directivity pattern of the horizontal direction which concerns on the variation 2 of one embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション2に係る垂直方向の指向性パターンを示す図The figure which shows the directivity pattern of the vertical direction which concerns on the variation 2 of one embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション3に係る送信アレー、受信アレー及び仮想受信アレーのアンテナ配置を示す図The figure which shows the antenna arrangement of the transmission array which concerns on the variation 3 of one embodiment of this indication, a receiving array, and a virtual receiving array. 本開示の一実施の形態のバリエーション3に係る水平方向の指向性パターンを示す図The figure which shows the directivity pattern of the horizontal direction which concerns on the variation 3 of one Embodiment of this indication. 本開示の一実施の形態のバリエーション3に係る垂直方向の指向性パターンを示す図例を示す図The figure which shows the example of a figure which shows the directivity pattern of the vertical direction which concerns on the variation 3 of one embodiment of this indication.

[本開示の一態様をするに至った経緯]
図1Aは、サブアレー構成のアンテナ素子(以下、サブアレー素子と呼ぶこともある)の一例を示す。図1Aに示すサブアレー素子は、2×2の4個のアンテナ素子から構成される。また、図1Aに示す一例では、サブアレー素子のサイズを水平方向及び垂直方向の双方とも0.8波長とする。
[Background of One Aspect of the Present Disclosure]
FIG. 1A shows an example of an antenna element having a sub-array structure (hereinafter also referred to as a sub-array element). The sub-array element shown in FIG. 1A is composed of four 2 × 2 antenna elements. In the example shown in FIG. 1A, the size of the sub-array element is 0.8 wavelength in both the horizontal and vertical directions.

図1Bは、図1Aに示すサブアレー素子を直列に4個並べて構成されるアレーアンテナの一例を示す。図1Bに示すように、各サブアレー素子のサイズが0.8波長(図1Aを参照)であるので、サブアレー素子間の間隔として1波長程度以上の間隔を採る必要がある。   FIG. 1B shows an example of an array antenna configured by arranging four sub-array elements shown in FIG. 1A in series. As shown in FIG. 1B, since the size of each sub-array element is 0.8 wavelength (see FIG. 1A), it is necessary to set the spacing between sub-array elements to be about 1 wavelength or more.

例えば、メインローブの±90°の範囲内にグレーティングローブを発生させないためのアレー素子間隔(所望の素子間隔)は0.5波長である。図1Bに示すアレーアンテナでは、サブアレー素子の素子間隔が1波長程度以上となるので、所望の素子間隔が設定困難であり、メインローブの±90°の範囲内にグレーティングローブが発生してしまうことになる。   For example, the array element spacing (desired element spacing) for preventing the generation of grating lobes within ± 90 ° of the main lobe is 0.5 wavelength. In the array antenna shown in FIG. 1B, since the element spacing of the sub-array element is about 1 wavelength or more, it is difficult to set the desired element spacing, and a grating lobe occurs within ± 90 ° of the main lobe. become.

このように、サブアレー素子のサイズが0.5波長以上の場合、アレーアンテナの素子間隔を0.5波長にすることが困難である可能性がある。よって、メインローブの±90°の範囲内に不要なグレーティングローブが発生し、測角時に虚像が発生することになり、誤検出の要因となる。   As described above, when the size of the sub array element is 0.5 wavelength or more, it may be difficult to set the element spacing of the array antenna to 0.5 wavelength. Therefore, an unnecessary grating lobe is generated within the range of ± 90 ° of the main lobe, and a virtual image is generated at the time of measuring the angle, which causes a false detection.

ここで、特許文献1には、幅d=1波長程度となるサブアレー素子を用いたアレーアンテナ構成が開示されている。特許文献1では、送信アンテナTx0, Tx1の素子間隔を6波長とし、受信アンテナRX0,RX1,RX2,RX3の素子間隔を1.5波長±(λ/8)としている(λは1波長を表す)。また、特許文献1では、送信アンテナTx0,Tx1を時分割で切り替えてレーダ送信信号が送信され、各送信アンテナTx0,Tx1から送信されたレーダ送信信号に対して、受信アンテナRX0,RX1,RX2,RX3で受信信号を取得する構成を備えている。   Here, Patent Document 1 discloses an array antenna configuration using a sub array element having a width of about d = 1 wavelength. In Patent Document 1, the element spacing between the transmitting antennas Tx0 and Tx1 is 6 wavelengths, and the element spacing between the receiving antennas RX0, RX1, RX2, and RX3 is 1.5 wavelengths ± (λ / 8) (λ represents one wavelength). ). Further, in Patent Document 1, the transmitting antennas Tx0, Tx1 are switched in time division to transmit a radar transmitting signal, and the receiving antennas RX0, RX1, RX2, for the radar transmitting signals transmitted from the respective transmitting antennas Tx0, Tx1. The RX3 has a configuration to receive the received signal.

このような構成により、受信アレーアンテナで取得される受信信号には、送信アンテナの位置が変わることによる位相変化が重畳されるため、仮想的に受信アンテナの開口長が増大する効果が得られる。以下では、送受信アレーアンテナにおけるアンテナ素子の配置によって実効的な開口長が増大する仮想的な受信アレーアンテナを「仮想受信アレー」と呼ぶ。   With such a configuration, a phase change due to a change in the position of the transmission antenna is superimposed on the reception signal acquired by the reception array antenna, so that an effect of virtually increasing the aperture length of the reception antenna can be obtained. Hereinafter, a virtual reception array antenna in which the effective aperture length increases due to the arrangement of antenna elements in the transmission / reception array antenna is called a “virtual reception array”.

しかしながら、特許文献1では、受信アレーアンテナの素子間隔は1.5波長±λ/8であるため、メインビーム方向から40°程度ずれた方向にグレーティングローブが発生してしまう。   However, in Patent Document 1, since the element spacing of the reception array antenna is 1.5 wavelengths ± λ / 8, a grating lobe occurs in a direction deviated by about 40 ° from the main beam direction.

本開示に係る一態様は、サブアレー構成のアレー素子を用いる場合でも、不要なグレーティングローブの発生を抑え、所望の指向性パターンを実現する。   One aspect according to the present disclosure suppresses the generation of unnecessary grating lobes and realizes a desired directivity pattern even when an array element having a sub-array configuration is used.

以下、本開示の一態様に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。   Hereinafter, embodiments according to one aspect of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the embodiments, the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted to avoid duplication.

[レーダ装置の構成]
図2は、本実施の形態に係るレーダ装置10の構成を示すブロック図である。
[Structure of radar device]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the radar device 10 according to the present embodiment.

レーダ装置10は、レーダ送信部100と、レーダ受信部200と、基準信号生成部300と、を有する。   The radar device 10 includes a radar transmitter 100, a radar receiver 200, and a reference signal generator 300.

レーダ送信部100は、基準信号生成部300から受け取るリファレンス信号に基づいて高周波のレーダ信号(レーダ送信信号)を生成する。そして、レーダ送信部100は、複数の送信アンテナ106−1〜106−Ntによって構成される送信アレーアンテナを用いて、レーダ送信信号を所定の送信周期にて送信する。   The radar transmitter 100 generates a high-frequency radar signal (radar transmission signal) based on the reference signal received from the reference signal generator 300. Then, the radar transmitter 100 transmits the radar transmission signal at a predetermined transmission cycle by using the transmission array antenna including the plurality of transmission antennas 106-1 to 106-Nt.

レーダ受信部200は、ターゲット(図示せず)により反射したレーダ送信信号である反射波信号を、複数の受信アンテナ202−1〜202−Naから成る受信アレーアンテナを用いて受信する。レーダ受信部200は、基準信号生成部300から受け取るリファレンス信号を用いて、各アンテナ202において受信した反射波信号を信号処理し、ターゲットの有無検出、方向推定などを行う。なお、ターゲットはレーダ装置10が検出する対象の物体であり、例えば、車両又は人を含む。   The radar receiver 200 receives a reflected wave signal, which is a radar transmission signal reflected by a target (not shown), using a reception array antenna including a plurality of reception antennas 202-1 to 202-Na. The radar receiver 200 uses the reference signal received from the reference signal generator 300 to perform signal processing on the reflected wave signal received by each antenna 202 to detect the presence / absence of a target and estimate the direction. The target is an object to be detected by the radar device 10, and includes, for example, a vehicle or a person.

基準信号生成部300は、レーダ送信部100及びレーダ受信部200のそれぞれに接続されている。基準信号生成部300は、基準信号としてのリファレンス信号をレーダ送信部100及びレーダ受信部200に共通に供給し、レーダ送信部100及びレーダ受信部200の処理を同期させる。   The reference signal generator 300 is connected to each of the radar transmitter 100 and the radar receiver 200. The reference signal generation unit 300 supplies the reference signal as the reference signal to the radar transmission unit 100 and the radar reception unit 200 in common, and synchronizes the processes of the radar transmission unit 100 and the radar reception unit 200.

[レーダ送信部100の構成]
レーダ送信部100は、レーダ送信信号生成部101−1〜101−Ntと、送信無線部105−1〜105−Ntと、送信アンテナ106−1〜106−Ntとを有する。すなわち、レーダ送信部100は、Nt個の送信アンテナ106を有し、各送信アンテナ106は、それぞれ個別のレーダ送信信号生成部101及び送信無線部105に接続されている。
[Structure of Radar Transmitter 100]
The radar transmission unit 100 includes radar transmission signal generation units 101-1 to 101-Nt, transmission radio units 105-1 to 105-Nt, and transmission antennas 106-1 to 106-Nt. That is, the radar transmission unit 100 has Nt transmission antennas 106, and each transmission antenna 106 is connected to the individual radar transmission signal generation unit 101 and transmission radio unit 105.

レーダ送信信号生成部101は、基準信号生成部300から受け取るリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、生成したタイミングクロックに基づいてレーダ送信信号を生成する。そして、レーダ送信信号生成部101は、所定のレーダ送信周期(Tr)にてレーダ送信信号を繰り返し出力する。レーダ送信信号は、r(k, M)=I(k, M)+jQ(k, M)で表される。ここで、zは各送信アンテナ106に対応する番号を表し、z=1,…,Ntである。また、jは虚数単位を表し、kは離散時刻を表し、Mはレーダ送信周期の序数を表す。 The radar transmission signal generation unit 101 generates a timing clock by multiplying the reference signal received from the reference signal generation unit 300 by a predetermined number, and generates a radar transmission signal based on the generated timing clock. Then, the radar transmission signal generation unit 101 repeatedly outputs the radar transmission signal at a predetermined radar transmission cycle (Tr). The radar transmission signal is represented by r z (k, M) = I z (k, M) + jQ z (k, M). Here, z represents the number corresponding to each transmitting antenna 106, and z = 1, ..., Nt. Also, j represents an imaginary unit, k represents a discrete time, and M represents an ordinal number of a radar transmission cycle.

各レーダ送信信号生成部101は、符号生成部102と、変調部103と、LPF(Low Pass Filter)104とから構成される。以下、第z番目(z=1,…,Nt)の送信アンテナ106に対応するレーダ送信信号生成部101−zにおける各構成部について説明する。   Each radar transmission signal generation unit 101 includes a code generation unit 102, a modulation unit 103, and an LPF (Low Pass Filter) 104. Hereinafter, each component of the radar transmission signal generation unit 101-z corresponding to the zth (z = 1, ..., Nt) transmission antenna 106 will be described.

具体的には、符号生成部102は、レーダ送信周期Tr毎に、符号長Lの符号系列の符号a(z)n(n=1,…,L)(パルス符号)を生成する。各符号生成部102−1〜102−Ntにおいて生成される符号a(z)n(z=1,…,Nt)には、互いに低相関又は無相関となる符号が用いられる。符号系列としては、例えば、Walsh-Hadamard符号、M系列符号、Gold符号などが挙げられる。 Specifically, the code generation unit 102 generates the code a (z) n (n = 1, ..., L) (pulse code) of the code sequence having the code length L for each radar transmission cycle Tr. For the codes a (z) n (z = 1, ..., Nt) generated in the code generation units 102-1 to 102-Nt, codes having low correlation or no correlation are used. Examples of the code sequence include Walsh-Hadamard code, M-sequence code, Gold code and the like.

変調部103は、符号生成部102から受け取る符号a(z)nに対してパルス変調(振幅変調、ASK(Amplitude Shift Keying)、パルスシフトキーイング)又は位相変調(Phase Shift Keying)を行い、変調信号をLPF104へ出力する。 The modulation unit 103 performs pulse modulation (amplitude modulation, ASK (Amplitude Shift Keying), pulse shift keying) or phase modulation (Phase Shift Keying) on the code a (z) n received from the code generation unit 102 to obtain a modulated signal. To the LPF 104.

LPF104は、変調部103から受け取る変調信号のうち、所定の制限帯域以下の信号成分を、ベースバンドのレーダ送信信号として送信無線部105へ出力する。   The LPF 104 outputs, to the transmission radio unit 105, a signal component within a predetermined limit band of the modulated signal received from the modulation unit 103 as a baseband radar transmission signal.

第z(z=1,…,Nt)番目の送信無線部105は、第z番目のレーダ送信信号生成部101から出力されるベースバンドのレーダ送信信号に対して周波数変換を施してキャリア周波数(Radio Frequency:RF)帯のレーダ送信信号を生成し、送信増幅器により所定の送信電力P[dB]に増幅して第z番目の送信アンテナ106へ出力する。   The z-th (z = 1, ..., Nt) -th transmission radio section 105 performs frequency conversion on the baseband radar transmission signal output from the z-th radar transmission signal generation section 101 to generate a carrier frequency ( A radar transmission signal in the radio frequency (RF) band is generated, amplified by a transmission amplifier to a predetermined transmission power P [dB], and output to the zth transmission antenna 106.

第z(z=1,…,Nt)番目の送信アンテナ106は、第z番目の送信無線部105から出力されるレーダ送信信号を空間に放射する。   The zth (z = 1, ..., Nt) th transmission antenna 106 radiates the radar transmission signal output from the zth transmission radio unit 105 into space.

図3は、レーダ送信部100のNt個の送信アンテナ106から送信されるレーダ送信信号を示す。符号送信区間Tw内には符号長Lのパルス符号系列が含まれる。各レーダ送信周期Trのうち、符号送信区間Twの間にパルス符号系列が送信され、残りの区間(Tr-Tw)は無信号区間となる。1つのパルス符号(a(z)n)あたり、No個のサンプルを用いたパルス変調が施されることにより、各符号送信区間Tw内には、Nr(=No×L)個のサンプルの信号が含まれる。すなわち、変調部103におけるサンプリングレートは、(No×L)/Twである。また、無信号区間(Tr-Tw)には、Nu個のサンプルが含まれるものとする。 FIG. 3 shows radar transmission signals transmitted from Nt transmission antennas 106 of the radar transmission unit 100. A pulse code sequence having a code length L is included in the code transmission section Tw. In each radar transmission cycle Tr, the pulse code sequence is transmitted during the code transmission section Tw, and the remaining section (Tr-Tw) is a no-signal section. By performing pulse modulation using No samples per pulse code (a (z) n ), signals of Nr (= No × L) samples are included in each code transmission section Tw. Is included. That is, the sampling rate in the modulator 103 is (No × L) / Tw. Further, it is assumed that Nu signal samples are included in the no-signal section (Tr-Tw).

なお、レーダ送信部100は、レーダ送信信号生成部101の代わりに、図4に示すレーダ送信信号生成部101aを備えてもよい。レーダ送信信号生成部101aは、図2に示す符号生成部102、変調部103及びLPF104を有さず、代わりに符号記憶部111及びDA変換部112を備える。符号記憶部111は、符号生成部102(図2)において生成される符号系列を予め記憶し、記憶している符号系列を巡回的に順次読み出す。DA変換部112は、符号記憶部111から出力される符号系列(デジタル信号)をアナログ信号に変換する。   The radar transmission unit 100 may include a radar transmission signal generation unit 101a shown in FIG. 4 instead of the radar transmission signal generation unit 101. The radar transmission signal generation unit 101a does not include the code generation unit 102, the modulation unit 103, and the LPF 104 illustrated in FIG. 2, but includes a code storage unit 111 and a DA conversion unit 112 instead. The code storage unit 111 stores in advance the code sequence generated by the code generation unit 102 (FIG. 2), and sequentially reads the stored code sequence cyclically. The DA conversion unit 112 converts the code sequence (digital signal) output from the code storage unit 111 into an analog signal.

[レーダ受信部200の構成]
図2において、レーダ受信部200は、Na個の受信アンテナ202を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部200は、Na個のアンテナ系統処理部201−1〜201−Naと、方向推定部214と、を有する。
[Structure of Radar Receiver 200]
In FIG. 2, the radar receiving unit 200 includes Na receiving antennas 202 and constitutes an array antenna. The radar receiving unit 200 also includes Na antenna system processing units 201-1 to 201-Na and a direction estimating unit 214.

各受信アンテナ202は、ターゲット(物体)に反射したレーダ送信信号である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部201へ受信信号として出力する。   Each receiving antenna 202 receives a reflected wave signal that is a radar transmission signal reflected by a target (object), and outputs the received reflected wave signal to the corresponding antenna system processing unit 201 as a received signal.

各アンテナ系統処理部201は、受信無線部203と、信号処理部207とを有する。   Each antenna system processing unit 201 has a reception radio unit 203 and a signal processing unit 207.

受信無線部203は、増幅部204と、周波数変換器205と、直交検波器206と、を有する。受信無線部203は、基準信号生成部300から受け取るリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、生成したタイミングクロックに基づいて動作する。具体的には、増幅器204は、受信アンテナ202から受け取る受信信号を所定レベルに増幅し、周波数変換器205は、高周波帯域の受信信号をベースバンド帯域に周波数変換し、直交検波器206は、ベースバンド帯域の受信信号を、I信号及びQ信号を含むベースバンド帯域の受信信号に変換する。   The reception wireless unit 203 includes an amplification unit 204, a frequency converter 205, and a quadrature detector 206. The reception wireless unit 203 generates a timing clock by multiplying the reference signal received from the reference signal generation unit 300 by a predetermined number, and operates based on the generated timing clock. Specifically, the amplifier 204 amplifies the reception signal received from the reception antenna 202 to a predetermined level, the frequency converter 205 frequency-converts the reception signal in the high frequency band into the baseband band, and the quadrature detector 206 determines the baseband. The received signal in the band band is converted into the received signal in the base band band including the I signal and the Q signal.

信号処理部207は、AD変換部208、209と、分離部210−1〜210−Ntと、を有する。   The signal processing unit 207 includes AD conversion units 208 and 209 and separation units 210-1 to 210-Nt.

AD変換部208には、直交検波器206からI信号が入力され、AD変換部209には、直交検波器206からQ信号が入力される。AD変換部208は、I信号を含むベースバンド信号に対して、離散時間でのサンプリングを行うことにより、I信号をデジタルデータに変換する。AD変換部209は、Q信号を含むベースバンド信号に対して、離散時間でのサンプリングを行うことにより、Q信号をデジタルデータに変換する。   The AD converter 208 receives the I signal from the quadrature detector 206, and the AD converter 209 receives the Q signal from the quadrature detector 206. The AD conversion unit 208 converts the I signal into digital data by sampling the baseband signal including the I signal in discrete time. The AD conversion unit 209 converts the Q signal into digital data by sampling the baseband signal including the Q signal in discrete time.

ここで、AD変換部208,209のサンプリングでは、レーダ送信信号における1つのサブパルスの時間Tp(=Tw/L)あたり、Ns個の離散サンプルが行われる。すなわち、1サブパルスあたりのオーバーサンプル数はNsとなる。   Here, in the sampling of the AD conversion units 208 and 209, Ns discrete samples are performed per time Tp (= Tw / L) of one subpulse in the radar transmission signal. That is, the number of oversamples per subpulse is Ns.

以下の説明では、I信号Ir(k, M)及びQ信号Qr(k, M)を用いて、AD変換部208,209の出力としての第M番目のレーダ送信周期Tr[M]の離散時間kにおけるベースバンドの受信信号を複素数信号x(k, M)=Ir(k, M)+jQr(k, M)と表す。また、以下では、離散時刻kは、レーダ送信周期(Tr)の開始するタイミングを基準(k=1)とし、信号処理部207は、レーダ送信周期Trが終了する前までのサンプル点であるk=(Nr+Nu)Ns/Noまで周期的に動作する。すなわち、k=1,…,(Nr+Nu)Ns/Noとなる。ここで、jは虚数単位である。   In the following description, using the I signal Ir (k, M) and the Q signal Qr (k, M), the discrete time of the Mth radar transmission cycle Tr [M] as the output of the AD conversion units 208 and 209. The baseband received signal at k is represented as a complex signal x (k, M) = Ir (k, M) + jQr (k, M). Further, in the following, the discrete time k is a reference point (k = 1) at the start timing of the radar transmission cycle (Tr), and the signal processing unit 207 is a sampling point before the end of the radar transmission cycle Tr. = Operates periodically up to (Nr + Nu) Ns / No. That is, k = 1, ..., (Nr + Nu) Ns / No. Here, j is an imaginary unit.

信号処理部207は、送信アンテナ106の個数分の系統数に等しいNt個の分離部210を含む。各分離部210は、相関演算部211と、加算部212と、ドップラー周波数解析部213と、を有する。以下、第z(z=1,…,Nt)番目の分離部210の構成について説明する。   The signal processing unit 207 includes Nt demultiplexing units 210, which is equal in number to the number of transmission antennas 106. Each separation unit 210 has a correlation calculation unit 211, an addition unit 212, and a Doppler frequency analysis unit 213. The configuration of the z-th (z = 1, ..., Nt) -th separation unit 210 will be described below.

相関演算部211は、レーダ送信周期Tr毎に、AD変換部208,209から受け取る離散サンプル値Ir(k, M)及びQr(k, M)を含む離散サンプル値x(k, M)と、レーダ送信部100において送信される符号長Lのパルス符号a(z)n(ただし、z=1,…,Nt、n=1,…,L)との相関演算を行う。例えば、相関演算部211は、離散サンプル値x(k, M)と、パルス符号a(z)nとのスライディング相関演算を行う。例えば、第M番目のレーダ送信周期Tr[M]における離散時刻kのスライディング相関演算の相関演算値AC(z)(k, M)は、次式に基づき算出される。

Figure 0006694027
The correlation calculation unit 211 receives, for each radar transmission period Tr, discrete sample values x (k, M) including discrete sample values Ir (k, M) and Qr (k, M) received from the AD conversion units 208, 209, Correlation calculation is performed with the pulse code a (z) n (where z = 1, ..., Nt, n = 1, ..., L) of code length L transmitted by the radar transmitter 100. For example, the correlation calculator 211 performs a sliding correlation calculation between the discrete sample value x (k, M) and the pulse code a (z) n . For example, the correlation calculation value AC (z) (k, M) of the sliding correlation calculation at the discrete time k in the Mth radar transmission cycle Tr [M] is calculated based on the following equation.
Figure 0006694027

上式において、アスタリスク(*)は複素共役演算子を表す。   In the above formula, an asterisk (*) represents a complex conjugate operator.

相関演算部211は、例えば、式(1)に従って、k=1,…,(Nr+Nu)Ns/Noの期間に渡って相関演算を行う。   The correlation calculation unit 211 performs the correlation calculation over a period of k = 1, ..., (Nr + Nu) Ns / No, for example, according to the equation (1).

なお、相関演算部211は、k=1,…,(Nr+Nu)Ns/Noに対して相関演算を行う場合に限定されず、レーダ装置10の測定対象となるターゲットの存在範囲に応じて、測定レンジ(すなわち、kの範囲)を限定してもよい。これにより、レーダ装置10では、相関演算部211の演算処理量の低減が可能となる。例えば、相関演算部211は、k=Ns(L+1),…,(Nr+Nu)Ns /No-NsLに測定レンジを限定してもよい。この場合、図5に示すように、レーダ装置10は、符号送信区間Twに相当する時間区間では測定を行わないこととなる。   The correlation calculation unit 211 is not limited to the case where the correlation calculation is performed on k = 1, ..., (Nr + Nu) Ns / No, and the correlation calculation unit 211 performs measurement according to the existence range of the target to be measured by the radar device 10. The range (ie, the range of k) may be limited. As a result, in the radar device 10, the amount of calculation processing of the correlation calculation unit 211 can be reduced. For example, the correlation calculation unit 211 may limit the measurement range to k = Ns (L + 1), ..., (Nr + Nu) Ns / No-NsL. In this case, as shown in FIG. 5, the radar device 10 does not perform measurement in the time section corresponding to the code transmission section Tw.

これにより、レーダ装置10は、レーダ送信信号がレーダ受信部200に直接的に回り込むような場合でも、レーダ送信信号が回り込む期間(少なくともτ1未満の期間)では相関演算部211による処理が行われないので、回り込みの影響を排除した測定が可能となる。また、測定レンジ(kの範囲)を限定する場合、以下で説明する加算部212、ドップラー周波数解析部213及び方向推定部214の処理に対しても、同様に測定レンジ(kの範囲)を限定した処理を適用すればよい。これにより、各構成部での処理量を削減でき、レーダ受信部200における消費電力を低減できる。   As a result, in the radar device 10, even when the radar transmission signal directly wraps around the radar reception unit 200, the correlation calculation unit 211 does not perform the process during the wraparound of the radar transmission signal (at least the period of less than τ1). Therefore, it is possible to perform measurement without the influence of wraparound. Further, when the measurement range (range of k) is limited, the measurement range (range of k) is similarly limited for the processing of the adder 212, the Doppler frequency analysis unit 213, and the direction estimation unit 214 described below. The processing described above may be applied. As a result, the amount of processing in each component can be reduced, and the power consumption in the radar receiver 200 can be reduced.

加算部212は、第M番目のレーダ送信周期Trの離散時刻k毎に相関演算部211から受け取る相関演算値AC(z)(k, M)を用いて、所定回数(Np回)のレーダ送信周期Trの期間(Tr×Np)に渡って、相関演算値AC(z)(k, M)を加算(コヒーレント積分)する。期間(Tr×Np)に渡る加算数Npの加算(コヒーレント積分)処理は次式で表される。

Figure 0006694027
The addition unit 212 uses the correlation calculation value AC (z) (k, M) received from the correlation calculation unit 211 at each discrete time k of the M-th radar transmission cycle Tr to perform a predetermined number (Np times) of radar transmissions. The correlation calculation value AC (z) (k, M) is added (coherent integration) over the period (Tr × Np) of the cycle Tr. The addition (coherent integration) process of the addition number Np over the period (Tr × Np) is expressed by the following equation.
Figure 0006694027

ここで、CI(z)(k, m)は相関演算値の加算値(以下、相関加算値と呼ぶこともある)を表し、Npは1以上の整数値であり、mは加算部212における加算回数Npを1個の単位とした場合における加算回数の序数を示す1以上の整数である。また、z=1,…,Ntである。 Here, CI (z) (k, m) represents an addition value of correlation calculation values (hereinafter, also referred to as a correlation addition value), Np is an integer value of 1 or more, and m is an addition unit 212. It is an integer of 1 or more indicating the ordinal number of the number of additions when the number of additions Np is one unit. Also, z = 1, ..., Nt.

加算部212は、レーダ送信周期Trを単位として得られた相関演算部211の出力を一つの単位として、Np回の加算を行う。つまり、加算部212は、相関演算値AC(z)(k, Np(m-1)+1)〜AC(z)(k, Np×m)を一単位として、離散時刻kのタイミングをそろえて加算した相関値CI(z)(k, m)を離散時刻k毎に算出する。これにより、加算部212は、相関演算値のNp回に渡る加算の効果により、ターゲットからの反射波信号が高い相関を有する範囲において、反射波信号のSNRを向上させることができる。よって、ターゲットの到来距離の推定に関する測定性能を向上させることができる。 The adder 212 performs addition Np times using the output of the correlation calculator 211 obtained in the radar transmission period Tr as a unit. That is, the addition unit 212 aligns the timings of the discrete times k with the correlation calculation values AC (z) (k, Np (m-1) +1) to AC (z) (k, Np × m) as one unit. Then, the correlation value CI (z) (k, m) obtained by the addition is calculated for each discrete time k. Thereby, the addition unit 212 can improve the SNR of the reflected wave signal in the range where the reflected wave signal from the target has a high correlation due to the effect of addition of the correlation calculation value over Np times. Therefore, the measurement performance related to the estimation of the arrival distance of the target can be improved.

なお、理想的な加算利得を得るためには、相関演算値の加算回数Npの加算区間において、相関演算値の位相成分がある程度の範囲で揃う条件が必要である。つまり、加算回数Npは、測定対象となるターゲットの想定最大移動速度に基づいて設定されることが好ましい。これはターゲットの想定最大速度が大きいほど、ターゲットからの反射波に含まれるドップラー周波数の変動量が大きく、高い相関を有する時間期間が短くなるためである。この場合、加算回数Npは小さい値となるため、加算部212での加算による利得向上効果が小さくなる。   In order to obtain an ideal addition gain, it is necessary to have a condition that the phase components of the correlation calculation value are uniform within a certain range in the addition section of the number Np of additions of the correlation calculation value. That is, the number of additions Np is preferably set based on the assumed maximum moving speed of the target to be measured. This is because the greater the assumed maximum velocity of the target, the greater the amount of fluctuation of the Doppler frequency contained in the reflected wave from the target, and the shorter the time period having a high correlation. In this case, the number of additions Np has a small value, and thus the gain improving effect due to the addition in the adder 212 is small.

ドップラー周波数解析部213は、離散時刻k毎に得られた加算部212のNc個の出力であるCI(z)(k, Nc(w-1)+1)〜CI(z)(k,Nc×w)を一単位として、離散時刻kのタイミングをそろえてコヒーレント積分を行う。例えば、ドップラー周波数解析部213は、次式に示すように、2Nf個の異なるドップラー周波数fsΔΦに応じた位相変動Φ(fs)=2πfs(Tr×Np)ΔΦを補正した上で、コヒーレント積分を行う。

Figure 0006694027
The Doppler frequency analysis unit 213 outputs N c outputs of the addition unit 212 at each discrete time k, that is, CI (z) (k, Nc (w-1) +1) to CI (z) (k, Nc Xw) as one unit, coherent integration is performed at the discrete time k. For example, the Doppler frequency analysis unit 213 corrects the phase fluctuation Φ (fs) = 2πfs (Tr × Np) ΔΦ according to 2Nf different Doppler frequencies fsΔΦ, and then performs coherent integration, as shown in the following equation. ..
Figure 0006694027

ここで、FT_CI(z) Nant(k, fs, w)は、ドップラー周波数解析部213における第w番目の出力であり、第Nant番目のアンテナ系統処理部201における離散時刻kでのドップラー周波数fsΔΦのコヒーレント積分結果を示す。ただし、Nant=1〜Naであり、fs=-Nf+1,…,0,…,Nfであり、k=1,…, (Nr+Nu)Ns/Noであり、wは1以上の整数であり、ΔΦは位相回転単位である。 Here, FT_CI (z) Nant (k, fs, w) is the w-th output in the Doppler frequency analysis unit 213, and is the Doppler frequency fsΔΦ at the discrete time k in the Nant-th antenna system processing unit 201. The coherent integration result is shown. However, Nant = 1 to Na, fs = -Nf + 1, ..., 0, ..., Nf, k = 1, ..., (Nr + Nu) Ns / No, and w is an integer of 1 or more. , ΔΦ is a phase rotation unit.

これにより、各アンテナ系統処理部201は、離散時刻k毎の2Nf個のドップラー周波数成分に応じたコヒーレント積分結果であるFT_CI(z) Nant(k, -Nf+1,w),…, FT_CI(z) Nant(k, Nf-1, w)を、レーダ送信周期間Trの複数回Np×Ncの期間(Tr×Np×Nc)毎に得る。なお、jは虚数単位であり、z=1,…,Ntである。 Thereby, each antenna system processing unit 201 is a coherent integration result FT_CI (z) Nant (k, -Nf + 1, w), ..., FT_CI ( corresponding to 2Nf Doppler frequency components at each discrete time k. z) Nant (k, Nf-1, w) is obtained every Np × Nc period (Tr × Np × Nc) of the radar transmission cycle Tr multiple times. Note that j is an imaginary unit and z = 1, ..., Nt.

ΔΦ=1/Ncとした場合、上述したドップラー周波数解析部213の処理は、サンプリング間隔Tm=(Tr×Np)、サンプリング周波数fm=1/Tmで加算部212の出力を離散フーリエ変換(DFT)処理していることと等価である。   When ΔΦ = 1 / Nc, the processing of the Doppler frequency analysis unit 213 described above is performed by the sampling interval Tm = (Tr × Np) and the sampling frequency fm = 1 / Tm, and the output of the addition unit 212 is subjected to the discrete Fourier transform (DFT). It is equivalent to processing.

また、Nfを2のべき乗の数に設定することで、ドップラー周波数解析部213では、高速フーリエ変換(FFT)処理を適用でき、演算処理量を大きく削減できる。この際、Nf>Ncとなる場合には、q>Ncとなる領域においてCI(z)(k、Nc(w-1)+q)=0とするゼロ埋め処理を行うことで、同様にFFT処理を適用でき、演算処理量を大きく削減できる。 Further, by setting Nf to a power of 2, the Doppler frequency analysis unit 213 can apply fast Fourier transform (FFT) processing, and the amount of calculation processing can be greatly reduced. At this time, when Nf> Nc, the FFT is similarly performed by performing the zero-filling process with CI (z) (k, Nc (w-1) + q) = 0 in the area where q> Nc. Processing can be applied, and the amount of calculation processing can be greatly reduced.

また、ドップラー周波数解析部213において、FFT処理を行わずに、上式(3)に示す積和演算を逐次的に演算する処理を行ってもよい。つまり、ドップラー周波数解析部213は、離散時刻k毎に得られた加算部212のNc個の出力であるCI(z)(k, Nc(w-1)+q+1)に対して、fs=-Nf+1,…,0,…,Nf-1に対応する係数exp[-j2πfsTrNpqΔφ]を生成し、逐次的に積和演算処理してもよい。ここで、q=0〜Nc−1である。 In addition, the Doppler frequency analysis unit 213 may perform the process of sequentially calculating the product-sum calculation shown in the above equation (3) without performing the FFT process. That is, the Doppler frequency analysis unit 213 uses fs for CI (z) (k, Nc (w-1) + q + 1) which is Nc outputs of the addition unit 212 obtained at each discrete time k. = -Nf + 1, ..., 0, ..., Nf-1 may be generated, and exp [-j2πf s T r N p q Δφ] may be generated and the product-sum calculation process may be sequentially performed. Here, q = 0 to Nc-1.

なお、以下の説明では、Na個のアンテナ系統処理部201の各々において同様の処理を施して得られた第w番目の出力FT_CI(z) 1(k, fs, w), FT_CI(z) 2(k, fs, w),…, FT_CI(z) Na(k, fs, w)をまとめたものを、次式のように仮想受信アレー相関ベクトルh(k, fs, w)として表記する。仮想受信アレー相関ベクトルh(k, fs, w)は、送信アンテナ数Ntと受信アンテナ数Naとの積であるNt×Na個の要素を含む。仮想受信アレー相関ベクトルh(k, fs, w)は、後述する、ターゲットからの反射波信号に対して受信アンテナ202間の位相差に基づく方向推定を行う処理の説明に用いる。ここで、z=1,…,Ntであり、b=1, …, Naである。

Figure 0006694027
Figure 0006694027
In the following description, the w-th output FT_CI (z) 1 (k, fs, w), FT_CI (z) 2 obtained by performing similar processing in each of the Na antenna system processing units 201. (k, fs, w), ..., FT_CI (z) A collection of Na (k, fs, w) is expressed as a virtual reception array correlation vector h (k, fs, w) as in the following equation. The virtual reception array correlation vector h (k, fs, w) includes Nt × Na elements, which is the product of the number of transmission antennas Nt and the number of reception antennas Na. The virtual reception array correlation vector h (k, fs, w) will be used in the description of the process of performing direction estimation based on the phase difference between the reception antennas 202 for the reflected wave signal from the target, which will be described later. Here, z = 1, ..., Nt and b = 1, ..., Na.
Figure 0006694027
Figure 0006694027

以上、信号処理部207の各構成部における処理について説明した。   The processing in each component of the signal processing unit 207 has been described above.

方向推定部214は、アンテナ系統処理部201−1〜201−Naから出力されるw番目のドップラー周波数解析部213の仮想受信アレー相関ベクトルh(k, fs, w)に対してアレー補正値h_cal[y]を用いてアンテナ系統処理部201間の位相偏差及び振幅偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal(k, fs, w)を算出する。仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal(k, fs, w)は次式で表される。なお、y=1,…,(Nt×Na)である。

Figure 0006694027
The direction estimation unit 214 has an array correction value h_cal with respect to the virtual reception array correlation vector h (k, fs, w) of the w-th Doppler frequency analysis unit 213 output from the antenna system processing units 201-1 to 201-Na. The virtual reception array correlation vector h_after_cal (k, fs, w) in which the phase deviation and the amplitude deviation between the antenna system processing units 201 are corrected using [y] is calculated. The virtual reception array correlation vector h_after_cal (k, fs, w) is expressed by the following equation. Note that y = 1, ..., (Nt × Na).
Figure 0006694027

そして、方向推定部214は、仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal(k, fs, w)を用いて、受信アンテナ202間の反射波信号の位相差に基づいて、水平方向及び垂直方向の方向推定処理を行う。方位推定部214は、方向推定評価関数値P(θ, φ,k, fs, w)における方位方向θ及び仰角方向Φを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出し、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの方位方向及び仰角方向を到来方向推定値とする。 Then, the direction estimation unit 214 uses the virtual reception array correlation vector h_after_cal (k, fs, w) to estimate the direction in the horizontal direction and the vertical direction based on the phase difference between the reflected wave signals between the reception antennas 202. I do. The azimuth estimation unit 214 calculates a spatial profile by varying the azimuth direction θ and the elevation angle direction Φ in the direction estimation evaluation function value P (θ, φ, k, fs, w) within a predetermined angle range, and calculates the calculated spatial profile. A predetermined number of local maximum peaks are extracted in descending order, and the azimuth direction and elevation angle direction of the local maximum peaks are used as the arrival direction estimation values.

なお、評価関数値P(θ, φ,k, fs, w)は、到来方向推定アルゴリズムによって各種のものがある。例えば参考非特許文献1に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。   There are various evaluation function values P (θ, φ, k, fs, w) depending on the arrival direction estimation algorithm. For example, the estimation method using an array antenna disclosed in Reference Non-Patent Document 1 may be used.

(参考非特許文献1)Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling Cadzow, J.A.; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28 , Issue: 1 Publication Year: 1992 , Page(s): 64 - 79   (Reference Non-Patent Document 1) Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling Cadzow, J.A .; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28, Issue: 1 Publication Year: 1992, Page (s): 64-79

例えばビームフォーマ法は次式のように表すことができる。他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。

Figure 0006694027
For example, the beam former method can be expressed as the following equation. Other methods such as Capon and MUSIC are also applicable.
Figure 0006694027

ここで、上付き添え字Hはエルミート転置演算子である。また、a(θu, φv)は、方位方向θu、仰角方向φvの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルを示す。 Here, the superscript H is a Hermitian transpose operator. Further, a (θ u , φ v ) represents the direction vector of the virtual reception array for the incoming wave in the azimuth direction θ u and the elevation angle direction φ v .

以上のように、方向推定部214は、算出された第w番目の到来方向推定値、離散時刻k、ドップラー周波数fsΔΦ及び角度θuを、レーダ測位結果として出力する。 As described above, the direction estimation unit 214 outputs the calculated w-th arrival direction estimated value, the discrete time k, the Doppler frequency fsΔΦ, and the angle θ u as the radar positioning result.

ここで、方向ベクトルa(θu, φv)は、方位θu方向及び仰角方向φvからレーダ送信信号に対する反射波が到来した場合の仮想受信アレーの複素応答を要素とした(Nt×Na)次の列ベクトルである。仮想受信アレーの複素応答a(θu, φv)は、アンテナ間の素子間隔によって幾何光学的に算出される位相差を表す。 Here, the directional vector a (θ u , φ v ) has elements (Nt × Na) as the complex response of the virtual reception array when the reflected wave for the radar transmission signal arrives from the azimuth θ u direction and the elevation angle direction φ v. ) The next column vector. The complex response a (θ u , φ v ) of the virtual reception array represents the phase difference calculated geometrically by the element spacing between the antennas.

また、θuは到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔β1で変化させたものである。例えば、θuは以下のように設定される。
θu=θmin + uβ1、u=0,…, NU
NU=floor[(θmax-θmin)/β1]+1
ここでfloor(x)は、実数xを超えない最大の整数値を返す関数である。
Further, θ u is obtained by changing the azimuth range in which the arrival direction is estimated at a predetermined azimuth interval β 1 . For example, θ u is set as follows.
θ u = θ min + u β 1 , u = 0,…, NU
NU = floor [(θmax-θmin) / β 1 ] +1
Here, floor (x) is a function that returns the maximum integer value that does not exceed the real number x.

また、φvは到来方向推定を行う仰角範囲内を所定の仰角間隔β2で変化させたものである。例えば、φvは以下のように設定される。
φv=φmin + vβ2、v=0,…, NV
NV=floor[(φmax-φmin)/β2]+1
Further, φ v is obtained by changing the elevation angle range in which the arrival direction is estimated at a predetermined elevation angle interval β 2 . For example, φ v is set as follows.
φ v = φ min + v β 2 , v = 0, ..., NV
NV = floor [(φmax-φmin) / β 2 ] +1

なお、本実施の形態では、後述する仮想受信アレー配置VA#1,…, VA#(Nt×Na)に基づいて仮想受信アレーの方向ベクトルが予め算出されているものとする。仮想受信アレーの方向ベクトルの要素は、後述する仮想受信アレー配置番号順VA#1,…, VA#(Nt×Na)にアンテナ間の素子間隔で幾何光学的に算出される位相差を表す。   In this embodiment, it is assumed that the direction vector of the virtual reception array is calculated in advance based on the virtual reception array arrangement VA # 1, ..., VA # (Nt × Na) described later. The element of the direction vector of the virtual reception array represents the phase difference geometrically calculated by the element spacing between the antennas in the virtual reception array arrangement number order VA # 1, ..., VA # (Nt × Na) described later.

また、上述した時刻情報kは、距離情報に変換して出力されてもよい。時刻情報kを距離情報R(k)に変換する際には次式を用いればよい。ここで、Twは符号送信区間を表し、Lはパルス符号長を表し、C0は光速度を表す。

Figure 0006694027
The time information k described above may be converted into distance information and output. The following equation may be used when converting the time information k into the distance information R (k). Here, Tw represents the code transmission section, L represents the pulse code length, and C 0 represents the speed of light.
Figure 0006694027

また、ドップラー周波数情報(fsΔΦ)は相対速度成分に変換して出力されてもよい。ドップラー周波数fsΔΦを相対速度成分vd(fs)に変換する際には次式を用いて変換することができる。ここで、λは送信無線部107から出力されるRF信号のキャリア周波数の波長である。

Figure 0006694027
Also, the Doppler frequency information (fsΔΦ) may be converted into a relative velocity component and output. When converting the Doppler frequency fsΔΦ into the relative velocity component vd (fs), it can be converted using the following equation. Here, λ is the wavelength of the carrier frequency of the RF signal output from the transmission wireless unit 107.
Figure 0006694027

[レーダ装置10におけるアンテナ配置]
以上の構成を有するレーダ装置10におけるNt個の送信アンテナ106及びNa個の受信アンテナ202の配置について説明する。
[Antenna Arrangement in Radar Device 10]
The arrangement of the Nt transmitting antennas 106 and the Na receiving antennas 202 in the radar device 10 having the above configuration will be described.

図6は、Nt=2個の送信アンテナ106(Tx#1、Tx#2)から構成される送信アレーのアンテナ配置、Na=3個の受信アンテナ202(Rx#1、Rx#2、Rx#3)から構成される受信アレーのアンテナ配置、及び、これらの送受信アレーアンテナに基づいて構成される仮想受信アレー(素子数:Nt×Na=6個)のアンテナ配置を示す。   FIG. 6 shows an antenna arrangement of a transmitting array composed of Nt = 2 transmitting antennas 106 (Tx # 1, Tx # 2) and Na = 3 receiving antennas 202 (Rx # 1, Rx # 2, Rx #). The antenna arrangement of the receiving array composed of 3) and the antenna arrangement of the virtual receiving array (the number of elements: Nt × Na = 6) formed based on these transmitting and receiving array antennas are shown.

送信アンテナ106及び受信アンテナ202の各々は、2個のアンテナ素子を含むサブアレー素子を用いて構成される。   Each of the transmission antenna 106 and the reception antenna 202 is configured by using a sub array element including two antenna elements.

また、サブアレー素子のサイズ(幅)をDsubarryとし、レーダ検知角範囲においてグレーティングローブが発生しない所望のアンテナ素子間隔をDeとする。図6では、サブアレー素子のサイズDsubarryは所望のアンテナ素子間隔Deよりも大きい(Dsubarry>De)。なお、所望のアンテナ素子間隔Deとしては、0.5波長以上0.75波長以下の値を用いる Further, the size (width) of the sub-array elements is D subarry, and the desired antenna element interval in which no grating lobe occurs in the radar detection angle range is De. In FIG. 6, the size D subarry of the sub array elements is larger than the desired antenna element spacing De (D subarry > De). As the desired antenna element spacing De, a value of 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength or less is used.

また、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔をDtとし、受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔をDrとする。例えば、図6では、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dtを1.5λ(1.5波長)とし、受信アンテナのサブアレー素子間隔Drを1λ(1波長)とする。つまり、サブアレー素子間隔Dt,Drは、1波長(λ)程度以上となる。   Further, the sub array element spacing of the transmitting array antenna is Dt, and the sub array element spacing of the receiving array antenna is Dr. For example, in FIG. 6, the sub array element spacing Dt of the transmitting array antenna is set to 1.5λ (1.5 wavelength), and the sub array element spacing Dr of the receiving antenna is set to 1λ (1 wavelength). That is, the sub-array element intervals Dt and Dr are about one wavelength (λ) or more.

本実施の形態では、レーダ検知角範囲においてグレーティングローブが発生しない所望のアンテナ素子間隔Deよりもサブアレー素子のサイズDsubarryが広い場合(Dsubarry>De)。この場合、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dtと受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Drとの間で次式に示す関係を満たすように、送信アレー及び受信アレーを配置する。
|Dt - Dr | = De (10)
In the present embodiment, the subarray element size D subarry is wider than the desired antenna element spacing De at which no grating lobe occurs in the radar detection angle range (D subarry > De). In this case, the transmission array and the reception array are arranged so as to satisfy the relationship shown in the following equation between the sub array element spacing Dt of the transmission array antenna and the sub array element spacing Dr of the reception array antenna.
| Dt-Dr | = De (10)

すなわち、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dtと、受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Drとの差の絶対値は、所望のアンテナ素子間隔Deと同一である。   That is, the absolute value of the difference between the sub array element spacing Dt of the transmitting array antenna and the sub array element spacing Dr of the receiving array antenna is the same as the desired antenna element spacing De.

図6は、一例として、De=λ/2とし、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dt=1.5λとし、受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dr=λとなる場合を示す。   FIG. 6 shows, as an example, a case where De = λ / 2, sub array element spacing Dt = 1.5λ of the transmitting array antenna, and sub array element spacing Dr = λ of the receiving array antenna.

この場合、図6に示すように、仮想受信アレーの中心付近(端部以外)の素子間隔が、所望のアンテナ素子間隔De(=|Dt-Dr|=λ/2)となる。すなわち、仮想受信アレーでは、レーダ検知角範囲においてグレーティングローブが発生しないアレー配置が得られる。   In this case, as shown in FIG. 6, the element spacing near the center (other than the ends) of the virtual reception array becomes the desired antenna element spacing De (= | Dt-Dr | = λ / 2). That is, in the virtual reception array, an array arrangement in which no grating lobe is generated in the radar detection angle range can be obtained.

図7は、図6に示す送受信アレーアンテナ配置(De=0.5λ、Dt=1.5λ、Dr=λの場合)における指向性パターン(フーリエビームパターン。メインビーム:0°方向)を示す。図7に示すように、メインビーム方向から±90°の角度範囲においてグレーティングローブが発生していないことが分かる。   FIG. 7 shows a directivity pattern (Fourier beam pattern; main beam: 0 ° direction) in the transmitting / receiving array antenna arrangement (when De = 0.5λ, Dt = 1.5λ, Dr = λ) shown in FIG. As shown in FIG. 7, it can be seen that no grating lobe is generated in the angle range of ± 90 ° from the main beam direction.

このようにして、本実施の形態では、送信アンテナ106から構成される送信アレーアンテナの素子間隔と、受信アンテナ202から構成される受信アレーアンテナの素子間隔との差(絶対値)が、グレーティングローブが発生しない所望の素子間隔と等しくなるように、送信アンテナ106及び受信アンテナ202が配置される。   In this way, in the present embodiment, the difference (absolute value) between the element spacing of the transmission array antenna configured by transmission antenna 106 and the element spacing of the reception array antenna configured by reception antenna 202 is the grating lobe. The transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 are arranged so as to be equal to a desired element interval in which no noise occurs.

こうすることで、送信アンテナ106及び受信アンテナ202の配置関係に従って構成される仮想受信アレーの素子間隔をグレーティングローブが発生しない所望の素子間隔に設定することができる。これにより、方向推定部214における方向推定処理を行う際に、グレーティングローブによる誤検出の発生を除去することができる。   By doing so, it is possible to set the element spacing of the virtual reception array configured according to the positional relationship between the transmission antenna 106 and the reception antenna 202 to a desired element spacing in which no grating lobe occurs. This makes it possible to eliminate the occurrence of erroneous detection due to the grating lobe when performing the direction estimation processing in the direction estimation unit 214.

よって、本実施の形態によれば、サブアレー構成のアレー素子を用いる場合でも、不要なグレーティングローブの発生を抑え、所望の指向性パターンを実現することができる。   Therefore, according to this embodiment, it is possible to suppress the generation of unnecessary grating lobes and realize a desired directivity pattern even when an array element having a sub-array configuration is used.

なお、図6では、水平方向の到来方向推定を行うために、水平方向にアレーアンテナを直線状に配置する構成を一例として示した。しかし、本実施の形態は、垂直方向の到来方向推定を行うために、垂直方向にアレーアンテナを直線状に配置する場合でも、同様にして、垂直方向において、グレーティングローブが発生しない所望の素子間隔の仮想受信アレーを配置することができる。   In addition, in FIG. 6, in order to perform the arrival direction estimation in the horizontal direction, the configuration in which the array antennas are linearly arranged in the horizontal direction is shown as an example. However, in the present embodiment, even when the array antennas are arranged linearly in the vertical direction in order to perform the DOA estimation in the vertical direction, in the same manner, in the vertical direction, a desired element spacing that does not cause grating lobes is generated. Virtual reception arrays can be arranged.

(バリエーション1)
バリエーション1では、水平方向及び垂直方向の双方の到来方向推定を行う場合について説明する。
(Variation 1)
In variation 1, a case will be described where the arrival direction estimation in both the horizontal direction and the vertical direction is performed.

送信アレー素子又は受信アレー素子が垂直方向及び水平方向の2次元に配置される。   Transmitting array elements or receiving array elements are two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions.

図8は、Nt=6個の送信アンテナ106(Tx#1〜Tx#6)から構成される送信アレーのアンテナ配置、Na=3個の受信アンテナ202(Rx#1、Rx#2、Rx#3)から構成される受信アレーのアンテナ配置、及び、これらの送受信アレーアンテナに基づいて構成される仮想受信アレー(素子数:Nt×Na=18個)のアンテナ配置を示す。   FIG. 8 shows an antenna arrangement of a transmission array composed of Nt = 6 transmission antennas 106 (Tx # 1 to Tx # 6) and Na = 3 reception antennas 202 (Rx # 1, Rx # 2, Rx #). The antenna arrangement of the receiving array composed of 3) and the antenna arrangement of the virtual receiving array (the number of elements: Nt × Na = 18) formed based on these transmitting and receiving array antennas are shown.

図8では、送信アレーは、水平方向に2個、垂直方向に3個の2次元に各サブアレー素子が配置されている。   In FIG. 8, the transmission array has two two-dimensionally arranged sub-array elements in the horizontal direction and three in the vertical direction.

また、図8においてサブアレー素子の水平方向におけるサイズをDsubarryとし、サブアレー素子の垂直方向におけるサイズをDe以下とする。つまり、アンテナ素子のサイズは、水平方向において所望のアンテナ素子間隔Deより大きく、垂直方向において所望のアンテナ素子間隔De以下である。 In FIG. 8, the size of the sub array element in the horizontal direction is D subarry, and the size of the sub array element in the vertical direction is De or less. That is, the size of the antenna element is larger than the desired antenna element interval De in the horizontal direction and is equal to or smaller than the desired antenna element interval De in the vertical direction.

図8では、一例として、所望のアンテナ素子間隔De=λ/2とし、送信アレーアンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dtを1.5λとし、送信アレーアンテナの垂直方向の素子間隔をDeとする。また、受信アンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dr=λとする。   In FIG. 8, as an example, the desired antenna element spacing De = λ / 2, the horizontal subarray element spacing Dt of the transmitting array antenna is 1.5λ, and the vertical element spacing of the transmitting array antenna is De. Further, the sub-array element spacing in the horizontal direction of the receiving antenna is Dr = λ.

この場合、図8に示すように、水平方向において、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dtと、受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Drとの差の絶対値は、所望のアンテナ素子間隔Deと同一である。また、図8に示すように、垂直方向において、送信アレーアンテナの素子間隔は、所望のアンテナ素子間隔Deと同一である。   In this case, as shown in FIG. 8, the absolute value of the difference between the sub array element spacing Dt of the transmitting array antenna and the sub array element spacing Dr of the receiving array antenna in the horizontal direction is the same as the desired antenna element spacing De. .. Further, as shown in FIG. 8, the element spacing of the transmission array antenna is the same as the desired antenna element spacing De in the vertical direction.

これにより、図8に示すように、水平方向において、仮想受信アレーの中心付近(端部以外)の素子間隔が、所望のアンテナ素子間隔De(=|Dt-Dr|=λ/2)となる。   As a result, as shown in FIG. 8, the element spacing near the center of the virtual reception array (other than the ends) becomes the desired antenna element spacing De (= | Dt-Dr | = λ / 2) in the horizontal direction. ..

また、図8に示すように、垂直方向において、仮想受信アレーの素子間隔は、送信アレーの垂直方向の素子間隔と同様、所望のアンテナ素子間隔Deとなる。   Further, as shown in FIG. 8, the element spacing of the virtual reception array in the vertical direction is the desired antenna element spacing De, like the vertical element spacing of the transmission array.

すなわち、仮想受信アレーでは、水平方向及び垂直方向の何れでも、レーダ検知角範囲においてグレーティングローブが発生しないアレー配置が得られる。   That is, in the virtual reception array, an array arrangement can be obtained in which the grating lobe does not occur in the radar detection angle range in both the horizontal direction and the vertical direction.

方向推定部214において水平方向及び垂直方向の到来方向推定を行う場合には、次式に示すように、方位方向θu及び仰角方向φvを可変にして、方向推定評価関数値P(θu、φv、k、fs、w)を算出し、その最大値が得られる方位方向、仰角方向を到来方向推定値DOA(k,fs,w)とする。

Figure 0006694027
When the arrival direction estimation in the horizontal direction and the vertical direction is performed in the direction estimation unit 214, the azimuth direction θ u and the elevation direction φ v are made variable as shown in the following equations, and the direction estimation evaluation function value P (θ u , Φ v , k, fs, w) is calculated, and the azimuth direction and the elevation direction at which the maximum values are obtained are set as the DOA estimated value DOA (k, fs, w).
Figure 0006694027

ここで、u=1,…,NUである。なお、arg max P(x)は関数値P(x)が最大となる定義域の値を出力値とする演算子である。   Where u = 1, ..., NU. Note that arg max P (x) is an operator whose output value is the value in the domain where the function value P (x) is maximum.

なお、評価関数値P(θu、φv、k、fs、w)は、到来方向推定アルゴリズムによって各種のものがある。例えば上述した参考非特許文献1に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。例えばビームフォーマ法は次式のように表すことができる。他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。

Figure 0006694027
There are various evaluation function values P (θ u , φ v , k, fs, w) depending on the arrival direction estimation algorithm. For example, the estimation method using the array antenna disclosed in Reference Non-Patent Document 1 described above may be used. For example, the beam former method can be expressed as the following equation. Other methods such as Capon and MUSIC are also applicable.
Figure 0006694027

ここで上付き添え字Hはエルミート転置演算子である。また、a(θuv)は、方位方向θu及び仰角方向φvの到来波に対する方向ベクトルを示す。 Here, the superscript H is a Hermitian transpose operator. Further, a (θ u , φ v ) represents a direction vector for an incoming wave in the azimuth direction θ u and the elevation angle direction φ v .

図9A及び図9Bは、図8に示す送受信アレーアンテナ配置(De=0.5λ、Dt=1.5λ、Dr=1λの場合)の水平方向及び垂直方向における指向性パターン(フーリエビームパターン。メインビーム:0°方向)をそれぞれ示す。   9A and 9B show directivity patterns (Fourier beam patterns. Main beam: main beam: the transmission / reception array antenna arrangement (when De = 0.5λ, Dt = 1.5λ, Dr = 1λ) shown in FIG. 8 in the horizontal and vertical directions. 0 ° direction).

図9Aに示すように、水平方向において、メインビーム方向から±90°の角度範囲においてグレーティングローブが発生していないことが分かる。また、図9Bに示すように、垂直方向においてもグレーティングローブが発生しないビームパターンが形成されることが分かる。   As shown in FIG. 9A, it can be seen that in the horizontal direction, no grating lobe is generated in the angle range of ± 90 ° from the main beam direction. Further, as shown in FIG. 9B, it can be seen that a beam pattern is formed in which no grating lobe is generated even in the vertical direction.

このような送受信アレーアンテナの配置を用いることで、方向推定部214における方向推定処理を行う際に、水平方向及び垂直方向の双方においてグレーティングローブによる誤検出の発生を除去することができる。   By using such a layout of the transmitting and receiving array antennas, it is possible to eliminate the occurrence of erroneous detection due to the grating lobe in both the horizontal and vertical directions when performing the direction estimation processing in the direction estimation unit 214.

よって、バリエーション1によれば、2次元に配置された、サブアレー構成のアレー素子を用いる場合でも、不要なグレーティングローブの発生を抑え、所望の指向性パターンを実現することができる。   Therefore, according to variation 1, even when using an array element that is two-dimensionally arranged and has a sub-array configuration, it is possible to suppress the generation of unnecessary grating lobes and realize a desired directivity pattern.

なお、図8では、サブアレー素子の水平方向のサイズがDsubarry(>De)である場合について説明したが、バリエーション1は、サブアレー素子の垂直方向のサイズがDsubarry(>De)である場合にも同様に適用できる。この場合、送信アレーの垂直方向の配置において、送信アレーアンテナの素子間隔と、受信アレーアンテナの素子間隔との差(絶対値)が、グレーティングローブが発生しない所望の素子間隔と等しくなるように、送信アレーを配置すればよい。 In FIG. 8, the case where the size of the sub array element in the horizontal direction is D subarry (> De) has been described. However, in variation 1, the size of the sub array element in the vertical direction is D subarry (> De). Can be similarly applied. In this case, in the vertical arrangement of the transmission array, the difference (absolute value) between the element spacing of the transmission array antenna and the element spacing of the reception array antenna is equal to the desired element spacing at which no grating lobe occurs, A transmission array may be arranged.

(バリエーション2)
バリエーション2では、水平方向及び垂直方向の双方の到来方向推定を行う他の例について説明する。
(Variation 2)
In variation 2, another example of performing arrival direction estimation in both the horizontal direction and the vertical direction will be described.

具体的には、送信アレーアンテナにおいて、水平方向の素子間隔をDt(>De)とし、垂直方向の素子間隔を所望のアンテナ素子間隔Deとする場合、送信アレーアンテナにおいて、垂直方向で隣接し、水平方向に直線上に並べられた2つのサブアレー素子配列が、水平方向に所望のアンテナ素子間隔Deと同一の間隔分ずれて配置される。   Specifically, in the transmission array antenna, when the horizontal element spacing is Dt (> De) and the vertical element spacing is the desired antenna element spacing De, in the transmission array antenna, adjacent in the vertical direction, The two sub-array element arrays arranged in a straight line in the horizontal direction are arranged in the horizontal direction with the same spacing as the desired antenna element spacing De.

図10は、Nt=6個の送信アンテナ106(Tx#1〜Tx#6)から構成される送信アレーのアンテナ配置、Na=3個の受信アンテナ202(Rx#1、Rx#2、Rx#3)から構成される受信アレーのアンテナ配置、及び、これらの送受信アレーアンテナに基づいて構成される仮想受信アレー(素子数:Nt×Na=18個)のアンテナ配置を示す。   FIG. 10 shows an antenna arrangement of a transmission array composed of Nt = 6 transmission antennas 106 (Tx # 1 to Tx # 6) and Na = 3 reception antennas 202 (Rx # 1, Rx # 2, Rx #). The antenna arrangement of the receiving array composed of 3) and the antenna arrangement of the virtual receiving array (the number of elements: Nt × Na = 18) formed based on these transmitting and receiving array antennas are shown.

図10では、送信アレーは、水平方向に2個、垂直方向に3個の2次元に各サブアレー素子が配置されている。   In FIG. 10, the transmission array has two two-dimensionally arranged sub-array elements in the horizontal direction and three in the vertical direction.

また、図10においてサブアレー素子の水平方向におけるサイズをDsubarryとし、サブアレー素子の垂直方向におけるサイズをDe以下とする。つまり、アンテナ素子のサイズは、水平方向において所望のアンテナ素子間隔Deより大きく、垂直方向において所望のアンテナ素子間隔De以下である。 In FIG. 10, the size of the sub array element in the horizontal direction is D subarry, and the size of the sub array element in the vertical direction is De or less. That is, the size of the antenna element is larger than the desired antenna element interval De in the horizontal direction and is equal to or smaller than the desired antenna element interval De in the vertical direction.

図10では、図8と同様、所望のアンテナ素子間隔De=λ/2とし、送信アレーアンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dtを1.5λとし、送信アレーアンテナの垂直方向の素子間隔をDeとする。また、受信アレーアンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dr=λとする。   In FIG. 10, as in FIG. 8, the desired antenna element spacing De = λ / 2, the horizontal subarray element spacing Dt of the transmission array antenna is 1.5λ, and the vertical element spacing of the transmission array antenna is De. .. Further, the sub-array element interval in the horizontal direction of the receiving array antenna is Dr = λ.

バリエーション1(図8)と同様、図10に示すように、水平方向において、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dtと、受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Drとの差の絶対値は、所望のアンテナ素子間隔Deと同一である。また、図10に示すように、垂直方向において、送信アレーアンテナの素子間隔は、所望のアンテナ素子間隔Deと同一である。   As in variation 1 (FIG. 8), as shown in FIG. 10, the absolute value of the difference between the sub-array element spacing Dt of the transmitting array antenna and the sub-array element spacing Dr of the receiving array antenna in the horizontal direction is the desired antenna element. It is the same as the interval De. Also, as shown in FIG. 10, the element spacing of the transmission array antenna is the same as the desired antenna element spacing De in the vertical direction.

更に、図10では、送信アレーアンテナの垂直方向においてアンテナ素子間隔De離れた送信アンテナ106同士(垂直方向に隣接する送信アンテナ106同士)が、水平方向においてアンテナ素子間隔Deと同一間隔ずれて配置される。換言すると、送信アレーアンテナにおいて、垂直方向で隣接し、水平方向に直線上に並べられた2つのサブアレー素子配列が、水平方向に所望の素子間隔と同一間隔ずれて配置される。   Further, in FIG. 10, the transmission antennas 106 that are apart from each other by the antenna element spacing De in the vertical direction of the transmission array antennas (the transmission antennas 106 that are adjacent to each other in the vertical direction) are arranged with the same spacing as the antenna element spacing De in the horizontal direction. It In other words, in the transmission array antenna, two sub-array element arrays that are vertically adjacent to each other and are arranged in a straight line in the horizontal direction are arranged in the horizontal direction at the same intervals as the desired element intervals.

例えば、図10に示す送信アンテナTx#1、Tx#2の配列(すなわち、サブアレー素子配列。以下同様)と、当該配列に垂直方向で隣接する送信アンテナT#3、Tx#4の配列とは、アンテナ素子間隔Deと同一間隔ずれて配置されている。同様に、送信アンテナTx#3、Tx#4の配列と、当該配列に垂直方向で隣接する送信アンテナT#5、T#6の配列とは、水平方向にアンテナ素子間隔Deと同一間隔ずれて配置されている。   For example, the array of transmitting antennas Tx # 1 and Tx # 2 shown in FIG. 10 (that is, the sub-array element array; the same applies hereinafter) and the array of transmitting antennas T # 3 and Tx # 4 that are vertically adjacent to the array are described. , And the antenna elements are spaced from each other by the same distance De. Similarly, the array of transmitting antennas Tx # 3, Tx # 4 and the array of transmitting antennas T # 5, T # 6 adjacent to the array in the vertical direction are shifted by the same spacing as the antenna element spacing De in the horizontal direction. It is arranged.

図10では、水平方向において、仮想受信アレーの中心付近(端部以外)の素子間隔が、所望のアンテナ素子間隔De(=|Dt-Dr|=λ/2)となる。また、図10に示すように、垂直方向において、仮想受信アレーの素子間隔は、送信アレーの垂直方向の素子間隔と同様、所望のアンテナ素子間隔Deとなる。すなわち、仮想受信アレーでは、レーダ検知角範囲においてグレーティングローブが発生しないアレー配置が得られる。   In FIG. 10, the element spacing near the center of the virtual reception array (other than the ends) in the horizontal direction is the desired antenna element spacing De (= | Dt-Dr | = λ / 2). Further, as shown in FIG. 10, in the vertical direction, the element spacing of the virtual reception array becomes a desired antenna element spacing De, like the vertical element spacing of the transmission array. That is, in the virtual reception array, an array arrangement in which no grating lobe is generated in the radar detection angle range can be obtained.

更に、図10に示すように、仮想受信アレーの垂直方向において、中央(2段目)のアレー素子の配列が、他のアレー素子(1段目及び3段目)のアレー素子の配列と比較して、水平方向にDeずれて配置される。これにより、図10では、バリエーション1(図8)と比較して、仮想受信アレーが配置される2次元平面におけるアンテナ素子の間隔がより密接になる。これにより、仮想受信アレーでは、サイドローブレベルの低減が可能となる。   Further, as shown in FIG. 10, in the vertical direction of the virtual reception array, the array of array elements in the center (second stage) is compared with the array of array elements in other array elements (first and third stages). Then, they are arranged with a horizontal shift of De. As a result, in FIG. 10, the spacing between the antenna elements in the two-dimensional plane on which the virtual reception array is arranged becomes closer than that in variation 1 (FIG. 8). As a result, the side lobe level can be reduced in the virtual reception array.

図11A及び図11Bは、図10に示す送受信アレーアンテナ配置(De=0.5λ、Dt=1.5λ、Dr=λの場合)の水平方向及び垂直方向における指向性パターン(フーリエビームパターン。メインビーム:0°方向)をそれぞれ示す。   11A and 11B show directivity patterns (Fourier beam patterns. Main beam: main beam: the transmission / reception array antenna arrangement (when De = 0.5λ, Dt = 1.5λ, Dr = λ) shown in FIG. 10 in the horizontal and vertical directions. 0 ° direction).

図11Aに示すように、水平方向において、メインビーム方向から±90°の角度範囲においてグレーティングローブが発生していないことが分かる。また、図11Bに示すように、垂直方向においてもグレーティングローブが発生しないビームパターンが形成されることが分かる。   As shown in FIG. 11A, it can be seen that in the horizontal direction, no grating lobe is generated in the angle range of ± 90 ° from the main beam direction. Further, as shown in FIG. 11B, it can be seen that a beam pattern in which no grating lobes are generated even in the vertical direction is formed.

更に、バリエーション1(図9A)と比較すると、図11Aに示すように、水平方向の指向性パターンにおいてサイドローブレベルが低減されていることが分かる。   Further, as compared with Variation 1 (FIG. 9A), it can be seen that the side lobe level is reduced in the horizontal directivity pattern, as shown in FIG. 11A.

このような送受信アレーアンテナの配置を用いることで、方向推定部214における方向推定処理を行う際に、水平方向及び垂直方向の双方において、グレーティングローブ及びサイドローブによる誤検出の発生を除去することができる。   By using such arrangement of the transmitting and receiving array antennas, when performing the direction estimation processing in the direction estimating unit 214, it is possible to eliminate the occurrence of erroneous detection due to the grating lobe and the side lobe in both the horizontal direction and the vertical direction. it can.

よって、バリエーション2によれば、2次元に配置された、サブアレー構成のアレー素子を用いる場合でも、不要なグレーティングローブの発生、及び、サイドローブレベルを抑え、所望の指向性パターンを実現することができる。   Therefore, according to the variation 2, even when the two-dimensionally arranged array elements having the sub-array configuration are used, it is possible to suppress the generation of unnecessary grating lobes and the side lobe level and realize a desired directivity pattern. it can.

(バリエーション3)
バリエーション3では、水平方向及び垂直方向の双方の到来方向推定を行う他の例について説明する。
(Variation 3)
In variation 3, another example of performing arrival direction estimation in both the horizontal direction and the vertical direction will be described.

具体的には、送信アレーアンテナにおいて、垂直方向で隣接し、水平方向に直線上に並べられたサブアレー素子配列の間隔が所望のアンテナ素子間隔Deに定数αを乗算した間隔であり、かつ、垂直方向で隣接し、水平方向に直線上に並べられた2つのサブアレー素子配列が、水平方向に所望のアンテナ素子間隔Deに定数βを乗算した間隔ずれて配置される。   Specifically, in the transmission array antenna, vertically adjacent, the spacing of the sub-array element array arranged in a straight line in the horizontal direction is the spacing obtained by multiplying the desired antenna element spacing De by a constant α, and the vertical Two sub-array element arrays that are adjacent to each other in the direction and arranged in a straight line in the horizontal direction are arranged in the horizontal direction with an interval deviation obtained by multiplying a desired antenna element interval De by a constant β.

図12は、Nt=6個の送信アンテナ106(Tx#1〜Tx#6)から構成される送信アレーのアンテナ配置、Na=3個の受信アンテナ202(Rx#1、Rx#2、Rx#3)から構成される受信アレーのアンテナ配置、及び、これらの送受信アレーアンテナに基づいて構成される仮想受信アレー(素子数:Nt×Na=18個)のアンテナ配置を示す。   FIG. 12 shows an antenna arrangement of a transmission array composed of Nt = 6 transmission antennas 106 (Tx # 1 to Tx # 6) and Na = 3 reception antennas 202 (Rx # 1, Rx # 2, Rx #). The antenna arrangement of the receiving array composed of 3) and the antenna arrangement of the virtual receiving array (the number of elements: Nt × Na = 18) formed based on these transmitting and receiving array antennas are shown.

図12では、送信アレーは、水平方向に2個、垂直方向に3個の2次元に各サブアレー素子が配置されている。   In FIG. 12, the transmission array has two two-dimensionally arranged sub-array elements in the horizontal direction and three in the vertical direction.

また、図12においてサブアレー素子の水平方向におけるサイズをDsubarryとし、サブアレー素子の垂直方向におけるサイズをDe以下とする。つまり、アンテナ素子のサイズは、水平方向において所望のアンテナ素子間隔Deより大きく、垂直方向において所望のアンテナ素子間隔De以下である。 In FIG. 12, the size of the sub array element in the horizontal direction is D subarry, and the size of the sub array element in the vertical direction is De or less. That is, the size of the antenna element is larger than the desired antenna element interval De in the horizontal direction and is equal to or smaller than the desired antenna element interval De in the vertical direction.

図12は、図8と同様、所望のアンテナ素子間隔De=λ/2とし、送信アレーアンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dt=1.5λとし、受信アレーアンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dr=λとする。また、受信アレーアンテナの水平方向のサブアレー素子間隔Dr=λとする。   Similar to FIG. 8, in FIG. 12, the desired antenna element spacing De = λ / 2, the horizontal subarray element spacing Dt = 1.5λ of the transmitting array antenna, and the horizontal subarray element spacing Dr = λ of the receiving array antenna. And Further, the sub-array element interval in the horizontal direction of the receiving array antenna is Dr = λ.

バリエーション1、2(図8、図10)と同様、図12に示すように、水平方向において、送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Dtと、受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔Drとの差の絶対値は、所望のアンテナ素子間隔Deと同一である。   As in Variations 1 and 2 (FIGS. 8 and 10), as shown in FIG. 12, the absolute value of the difference between the sub array element spacing Dt of the transmission array antenna and the sub array element spacing Dr of the reception array antenna in the horizontal direction is , The same as the desired antenna element spacing De.

一方、図12に示すように、垂直方向において、送信アレーアンテナの素子間隔は、所望のアンテナ素子間隔Deに定数αを乗算した間隔αDeとなる。   On the other hand, as shown in FIG. 12, the element spacing of the transmission array antenna in the vertical direction is the spacing αDe obtained by multiplying the desired antenna element spacing De by a constant α.

また、図12では、送信アレーアンテナの垂直方向において素子間隔αDe離れた送信アンテナ106同士(垂直方向に隣接する送信アンテナ106同士)が、水平方向において所望のアンテナ素子間隔Deに定数βを乗算した間隔βDeずれて配置される。換言すると、送信アレーアンテナにおいて、垂直方向で隣接し、水平方向に直線上に並べられた2つのサブアレー素子配列が、水平方向に所望の素子間隔のβ倍の間隔ずれて配置される。   Further, in FIG. 12, the transmission antennas 106 separated from each other in the vertical direction of the transmission array antennas (the transmission antennas 106 adjacent to each other in the vertical direction) have the desired antenna element interval De multiplied in the horizontal direction by a constant β. It is arranged with a gap of βDe. In other words, in the transmission array antenna, two sub-array element arrays that are vertically adjacent to each other and arranged on a straight line in the horizontal direction are arranged in the horizontal direction with a gap of β times the desired element interval.

例えば、図12に示す送信アンテナTx#1、Tx#2の配列と、当該配列に垂直方向で隣接する送信アンテナT#3、Tx#4の配列とは、間隔βDeずれて配置されている。同様に、送信アンテナTx#3、Tx#4の配列と、当該配列に垂直方向で隣接する送信アンテナT#5、T#6の配列とは、水平方向に間隔βDeずれて配置されている。   For example, the array of transmission antennas Tx # 1 and Tx # 2 shown in FIG. 12 and the array of transmission antennas T # 3 and Tx # 4 that are vertically adjacent to the array are arranged with a gap βDe between them. Similarly, the array of the transmitting antennas Tx # 3 and Tx # 4 and the array of the transmitting antennas T # 5 and T # 6 which are vertically adjacent to the array are arranged with a gap βDe between them in the horizontal direction.

例えば、α=(3)0.5/2≒0.866であり、β=0.5である。 For example, α = (3) 0.5 / 2≈0.866 and β = 0.5.

図12では、水平方向において、仮想受信アレーの中心付近(端部以外)の素子間隔が、所望のアンテナ素子間隔De(=|Dt-Dr|=λ/2)となる。   In FIG. 12, the element spacing near the center of the virtual reception array (other than the ends) in the horizontal direction is the desired antenna element spacing De (= | Dt-Dr | = λ / 2).

また、図12に示すように、垂直方向において、仮想受信アレーの素子間隔は、送信アレーの垂直方向の素子間隔と同様、αDe(=(3)0.5De)となる。 Further, as shown in FIG. 12, the element spacing of the virtual reception array in the vertical direction is αDe (= (3) 0.5 De), similarly to the vertical element spacing of the transmission array.

すなわち、仮想受信アレーでは、レーダ検知角範囲においてグレーティングローブが発生しないアレー配置が得られる。   That is, in the virtual reception array, an array arrangement in which no grating lobe is generated in the radar detection angle range can be obtained.

更に、図12に示すように、仮想受信アレーの垂直方向において、中央(2段目)のアレー素子の配列が、他のアレー素子(1段目及び3段目)のアレー素子の配列と比較して、水平方向にβDe(=0.5De)ずれて配置される。   Furthermore, as shown in FIG. 12, in the vertical direction of the virtual reception array, the array of array elements in the center (second stage) is compared with the array of array elements in other array elements (first and third stages). Then, they are arranged with a horizontal shift of βDe (= 0.5De).

これにより、図12では、バリエーション2(図10)と同様、バリエーション1(図8)と比較して、仮想受信アレーが配置される2次元平面におけるアンテナ素子の間隔がより密接になる。これにより、仮想受信アレーでは、サイドローブレベルの低減が可能となる。   As a result, in FIG. 12, as in variation 2 (FIG. 10), the spacing between the antenna elements in the two-dimensional plane on which the virtual reception array is arranged is closer than in variation 1 (FIG. 8). As a result, the side lobe level can be reduced in the virtual reception array.

ここで、図12に示すように、仮想受信アレーの中心付近では、仮想受信アレーが配置される2次元平面において隣接する3個のアンテナ素子のそれぞれの間隔が所望のアンテナ素子間隔Deとなる。換言すると、仮想受信アレーが配置される2次元平面において隣接する3個のアレー素子を結ぶ直線は、1辺をアンテナ素子間隔Deとする正三角形を形成する。正三角形格子配置は、同じ開口長の方形格子配置に比べ、グレーティングローブ抑圧性能が高いため、バリエーション2と比較して、グレーティングローブ、サイドローブのレベルをより低減させることができる。   Here, as shown in FIG. 12, in the vicinity of the center of the virtual reception array, the respective intervals of the three antenna elements adjacent to each other in the two-dimensional plane on which the virtual reception array is arranged become the desired antenna element interval De. In other words, a straight line connecting three adjacent array elements in the two-dimensional plane on which the virtual reception array is arranged forms an equilateral triangle with one side being the antenna element spacing De. The equilateral triangular lattice arrangement has a higher grating lobe suppressing performance than the rectangular lattice arrangement having the same aperture length, and therefore the level of the grating lobe and the side lobe can be further reduced as compared with the variation 2.

つまり、定数α、βは、垂直方向及び水平方向の2次元において隣接する3個のアレー素子の互いの素子間隔が所望のアンテナ素子間隔De(1辺をDeとする正三角形状)となるように設定されればよい。   In other words, the constants α and β are such that the element spacing between three array elements adjacent to each other in two dimensions in the vertical direction and the horizontal direction is the desired antenna element spacing De (a regular triangular shape with one side as De). Should be set to.

図13A及び図13Bは、図12に示す送受信アレーアンテナ配置(De=0.5λ、Dt=1.5λ、Dr=1λ、α=(3)0.5/2、β=0.5)の水平方向及び垂直方向における指向性パターン(フーリエビームパターン。メインビーム:0°方向)をそれぞれ示す。 FIGS. 13A and 13B show the transmitting and receiving array antenna arrangements (De = 0.5λ, Dt = 1.5λ, Dr = 1λ, α = (3) 0.5 / 2, β = 0.5 ) shown in FIG. 12 in the horizontal and vertical directions. The directivity pattern (Fourier beam pattern, main beam: 0 ° direction) is shown.

図13Aに示すように、水平方向において、メインビーム方向から±90°の角度範囲においてグレーティングローブが発生していないことが分かる。また、図13Bに示すように、垂直方向においてもグレーティングローブが発生しないビームパターンが形成されることが分かる。   As shown in FIG. 13A, it can be seen that in the horizontal direction, no grating lobe is generated in the angle range of ± 90 ° from the main beam direction. Further, as shown in FIG. 13B, it can be seen that a beam pattern is formed in which no grating lobe occurs even in the vertical direction.

更に、バリエーション1(図9A)と比較すると、図13Aに示すように、水平方向の指向性パターンにおいてサイドローブレベルが低減されていることが分かる。   Further, as compared with Variation 1 (FIG. 9A), it is found that the side lobe level is reduced in the horizontal directivity pattern, as shown in FIG. 13A.

また、バリエーション2(図11A)と比較すると、図13Aに示すように、水平方向の指向性パターンのうち、メインローブに最も近接した方向(図13Aでは±30°方向)に現れるサイドローブレベルが低減されていることが分かる。   Further, as compared with Variation 2 (FIG. 11A), as shown in FIG. 13A, the side lobe level appearing in the direction closest to the main lobe (± 30 ° direction in FIG. 13A) in the horizontal directivity pattern. It can be seen that it has been reduced.

このような送受信アレーアンテナの配置を用いることで、方向推定部214における方向推定処理を行う際に、水平方向及び垂直方向の双方において、グレーティングローブ及びサイドローブによる誤検出の発生を除去することができる。   By using such arrangement of the transmitting and receiving array antennas, it is possible to eliminate the occurrence of erroneous detection due to the grating lobe and the side lobe in both the horizontal direction and the vertical direction when performing the direction estimation processing in the direction estimation unit 214. it can.

よって、バリエーション3によれば、2次元に配置された、サブアレー構成のアレー素子を用いる場合でも、不要なグレーティングローブの発生、及び、サイドローブレベルを抑え、所望の指向性パターンを実現することができる。   Therefore, according to the variation 3, even when the two-dimensionally arranged array elements having the sub-array configuration are used, it is possible to suppress the generation of unnecessary grating lobes and the side lobe level and realize a desired directivity pattern. it can.

以上、本開示の一態様に係る実施の形態について説明した。   The embodiments according to one aspect of the present disclosure have been described above.

なお、上記実施の形態、及び、各変形例に係る動作を適宜組み合わせて実施してもよい。   In addition, you may implement combining the operation | movement which concerns on the said embodiment and each modification suitably.

また、上記実施の形態では、送信アンテナ106の個数Nt=2又は3、及び、受信アンテナ202の個数Na=3の場合について例示した。しかし、送信アンテナ106の個数Nt及び受信アンテナ202の個数Naは、これらの個数に限定されるものではない。   Further, in the above embodiment, the case where the number Nt of transmitting antennas 106 is 2 or 3 and the number Na of receiving antennas 202 is 3 is illustrated. However, the number Nt of transmitting antennas 106 and the number Na of receiving antennas 202 are not limited to these numbers.

また、上記実施の形態では、送信アンテナ106及び受信アンテナ202が2個のアンテナ素子から成るサブアレー素子である場合について説明したが、送信アンテナ106及び受信アンテナ202の各々を構成するアンテナ素子は、3個以上の素子から構成されてもよい。   Further, in the above embodiment, the case where the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 are sub-array elements including two antenna elements has been described, but the number of antenna elements forming each of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 is three. It may be composed of one or more elements.

また、上記実施の形態のバリエーション1〜3において、送信アレーアンテナが水平方向及び垂直方向の2次元に配置され、受信アレーアンテナが水平方向の1次元に配置される場合について説明した。しかし、本開示は、受信アレーアンテナが2次元に配置され、送信アレーアンテナが1次元に配置されてもよい。この場合、上述した送信アレーアンテナにおけるサブアレー素子の配置を、受信アレーアンテナにおけるサブアレー素子の配置に適用すればよい。   Further, in the variations 1 to 3 of the above-described embodiment, the case where the transmission array antennas are arranged two-dimensionally in the horizontal direction and the vertical direction and the reception array antennas are arranged one-dimensionally in the horizontal direction has been described. However, in the present disclosure, the receiving array antenna may be arranged two-dimensionally and the transmitting array antenna may be arranged one-dimensionally. In this case, the arrangement of the sub array elements in the transmitting array antenna described above may be applied to the arrangement of the sub array elements in the receiving array antenna.

また、上記実施の形態では、アンテナ素子のサイズが、水平方向において所望のアンテナ素子間隔Deより大きく、垂直方向において所望のアンテナ素子間隔De以下である場合について説明したが、アンテナ素子のサイズは、垂直方向において所望のアンテナ素子間隔Deより大きく、水平方向において所望のアンテナ素子間隔De以下であってもよい。この場合、上述した送受信アレーアンテナにおけるサブアレー素子の配置について、水平方向と垂直方向とを入れ替えればよい。   Further, in the above embodiment, the size of the antenna element is described as being larger than the desired antenna element interval De in the horizontal direction and not more than the desired antenna element interval De in the vertical direction, but the size of the antenna element is It may be greater than the desired antenna element spacing De in the vertical direction and less than or equal to the desired antenna element spacing De in the horizontal direction. In this case, regarding the arrangement of the sub-array elements in the above-mentioned transmitting / receiving array antenna, the horizontal direction and the vertical direction may be interchanged.

また、上記実施の形態では、符号化パルスレーダを用いる場合について説明したが、本開示は、チャープ(Chirp)パルスレーダのような周波数変調したパルス波を用いたレーダ方式についても適用可能である。   Further, although cases have been described with the above embodiments where a coded pulse radar is used, the present disclosure is also applicable to a radar system that uses a frequency-modulated pulse wave, such as a chirp pulse radar.

また、図2に示すレーダ装置10において、レーダ送信部100及びレーダ受信部200は、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。   Further, in the radar device 10 shown in FIG. 2, the radar transmitter 100 and the radar receiver 200 may be individually arranged at physically separated places.

なお、レーダ装置において、レーダ送信部で、複数の送信アンテナから符号分割多重された異なる送信信号を送出し、レーダ受信部で、各送信信号を分離して受信処理を行う構成を示したが、レーダ装置の構成は、これに限定されず、レーダ送信部で、複数の送信アンテナから周波数分割多重された異なる送信信号を送出し、レーダ受信部で、各送信信号を分離して受信処理を行う構成でもよい。また、同様に、レーダ装置の構成は、レーダ送信部で複数の送信アンテナから時分割多重された送信信号を送出し、レーダ受信部で、受信処理を行う構成でもよく、上記実施の形態と同様な効果が得られる。   In the radar device, the radar transmission section outputs different transmission signals code-division-multiplexed from a plurality of transmission antennas, and the radar reception section separates each transmission signal and performs reception processing. The configuration of the radar device is not limited to this, and the radar transmission unit transmits different frequency-division-multiplexed transmission signals from a plurality of transmission antennas, and the radar reception unit separates each transmission signal and performs reception processing. It may be configured. Similarly, the configuration of the radar device may be such that the radar transmitter transmits time-division-multiplexed transmission signals from a plurality of transmission antennas, and the radar receiver performs reception processing. Can be obtained.

また、レーダ装置10は、図示しないが、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、およびRAM(Random Access Memory)等の作業用メモリを有する。この場合、上記した各部の機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。但し、レーダ装置10のハードウェア構成は、かかる例に限定されない。例えば、レーダ装置10の各機能部は、集積回路であるIC(Integrated Circuit)として実現されてもよい。各機能部は、個別に1チップ化されてもよいし、その一部または全部を含むように1チップ化されてもよい。   Although not shown, the radar device 10 has, for example, a CPU (Central Processing Unit), a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) storing a control program, and a working memory such as a RAM (Random Access Memory). . In this case, the function of each unit described above is realized by the CPU executing the control program. However, the hardware configuration of the radar device 10 is not limited to this example. For example, each functional unit of the radar device 10 may be realized as an IC (Integrated Circuit) which is an integrated circuit. Each functional unit may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all thereof.

<本開示のまとめ>
本開示のレーダ装置は、所定の送信周期にてレーダ信号を送信アレーアンテナを用いて送信するレーダ送信部と、前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を受信アレーアンテナを用いて受信するレーダ受信部と、を具備し、前記送信アレーアンテナ及び前記受信アレーアンテナは、それぞれ、複数のサブアレー素子を含み、前記複数のサブアレー素子は、前記送信アレーアンテナ及び前記受信アレーアンテナにおいて、第1の方向の直線上に配置され、前記各サブアレー素子は、複数のアンテナ素子を含み、前記サブアレー素子のサイズは、前記第1の方向において、所望のアンテナ素子間隔より大きく、前記送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔と、前記受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔との差の絶対値は、前記所望のアンテナ素子間隔と同一である。
<Summary of the present disclosure>
A radar device according to the present disclosure receives a radar transmission unit that transmits a radar signal using a transmission array antenna at a predetermined transmission cycle, and a reflected wave signal that is a reflection signal reflected from a target using the reception array antenna. A radar receiving section, wherein the transmitting array antenna and the receiving array antenna each include a plurality of sub array elements, and the plurality of sub array elements are the first transmitting array antenna and the receiving array antenna. Arranged on a straight line in a direction, each sub-array element includes a plurality of antenna elements, and the size of the sub-array element is larger than a desired antenna element interval in the first direction, and the sub-array element of the transmission array antenna is The absolute value of the difference between the interval and the sub array element interval of the receiving array antenna is Is the same as the antenna element spacing of Nozomu.

また、本開示のレーダ装置において、前記所望のアンテナ素子間隔は、0.5波長以上、0.75波長以下である。   In the radar device of the present disclosure, the desired antenna element interval is 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength or less.

また、本開示のレーダ装置において、前記送信アレーアンテナ及び前記受信アレーアンテナの何れか一方において、前記複数のサブアレー素子は、さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に配置され、前記サブアレー素子のサイズは、前記第1の方向において前記所望のアンテナ素子間隔より大きく、前記第2の方向において前記所望のアンテナ素子間隔以下である場合、前記第1の方向において、前記送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔と、前記受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔との差の絶対値は前記所望のアンテナ素子間隔と同一であり、前記第2の方向において、前記サブアレー素子の間隔は、前記所望のアンテナ素子間隔と同一である。   In the radar device of the present disclosure, in any one of the transmission array antenna and the reception array antenna, the plurality of sub-array elements are further arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and When the size of the sub-array element is larger than the desired antenna element spacing in the first direction and equal to or smaller than the desired antenna element spacing in the second direction, the size of the transmission array antenna in the first direction is smaller than that of the transmission array antenna. The absolute value of the difference between the sub-array element spacing and the sub-array element spacing of the receiving array antenna is the same as the desired antenna element spacing, and the spacing between the sub-array elements in the second direction is the desired antenna element spacing. It is the same as the interval.

また、本開示のレーダ装置において、前記第2の方向に配置された前記複数のサブアレー素子は、前記第1の方向に前記所望のアンテナ素子間隔と同一の間隔がシフトされて配置される。   Further, in the radar device of the present disclosure, the plurality of sub-array elements arranged in the second direction are arranged with the same spacing as the desired antenna element spacing shifted in the first direction.

また、本開示のレーダ装置において、前記送信アレーアンテナ及び前記受信アレーアンテナの何れか一方において、前記複数のサブアレー素子は、さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に配置され、前記サブアレー素子のサイズは、前記第1の方向において前記所望のアンテナ素子間隔より大きく、前記第2の方向において前記所望のアンテナ素子間隔以下である場合、前記第1の方向において、前記送信アレーアンテナのサブアレー素子間隔と、前記受信アレーアンテナのサブアレー素子間隔との差の絶対値は前記所望の素子間隔と同一であり、前記第2の方向において、前記サブアレー素子の間隔は、前記所望のアンテナ素子間隔の((√3)/2)倍の長さであり、前記第2の方向に配置された前記複数のサブアレー素子は、前記第1の方向に前記所望のアンテナ素子間隔の(1/2)倍の間隔がシフトされて配置される。   Further, in the radar device of the present disclosure, in any one of the transmission array antenna and the reception array antenna, the plurality of sub-array elements are further arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and When the size of the sub-array element is larger than the desired antenna element spacing in the first direction and equal to or smaller than the desired antenna element spacing in the second direction, the size of the transmission array antenna in the first direction is smaller than that of the transmission array antenna. The absolute value of the difference between the sub-array element spacing and the sub-array element spacing of the receiving array antenna is the same as the desired element spacing, and the spacing of the sub-array elements in the second direction is the desired antenna element spacing. ((√3) / 2) times as long, and the plurality of sub-array elements arranged in the second direction are Serial intervals (1/2) times the desired antenna element spacing in a first direction is arranged to be shifted.

以上、図面を参照しながら各種の実施形態(各バリエーション)について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態(各バリエーション)における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。   Although various embodiments (variations) have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope described in the claims, and naturally, they also belong to the technical scope of the present disclosure. Understood. In addition, the constituent elements in the above-described embodiments (variations) may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the disclosure.

上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。   In each of the above-described embodiments, the present disclosure has been described as an example in which the present disclosure is configured using hardware, but the present disclosure can also be implemented by software in cooperation with hardware.

また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力と出力を備えてもよい。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。   Each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. The integrated circuit may control each of the functional blocks used in the description of the above embodiments and may have an input and an output. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include some or all of them. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.

また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、LSI内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル プロセッサ(Reconfigurable Processor)を利用してもよい。   Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and it may be realized using a dedicated circuit or a general-purpose processor. A field programmable gate array (FPGA) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor (Reconfigurable Processor) capable of reconfiguring connection or setting of circuit cells inside the LSI may be used.

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。   Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. The application of biotechnology is possible.

本開示は、広角範囲を検知するレーダ装置として好適である。   The present disclosure is suitable as a radar device that detects a wide-angle range.

10 レーダ装置
100 レーダ送信部
200 レーダ受信部
300 基準信号生成部
400 制御部
101,101a レーダ送信信号生成部
102 符号生成部
103 変調部
104 LPF
105 送信無線部
106 送信アンテナ
111 符号記憶部
112 DA変換部
201 アンテナ系統処理部
202 受信アンテナ
203 受信無線部
204 増幅器
205 周波数変換器
206 直交検波器
207 信号処理部
208,209 AD変換部
210 分離部
211 相関演算部
212 加算部
213 ドップラー周波数解析部
214 方向推定部
10 radar device 100 radar transmission unit 200 radar reception unit 300 reference signal generation unit 400 control unit 101, 101a radar transmission signal generation unit 102 code generation unit 103 modulation unit 104 LPF
105 transmission wireless unit 106 transmission antenna 111 code storage unit 112 DA conversion unit 201 antenna system processing unit 202 reception antenna 203 reception wireless unit 204 amplifier 205 frequency converter 206 quadrature detector 207 signal processing unit 208, 209 AD conversion unit 210 separation unit 211 Correlation calculation unit 212 Addition unit 213 Doppler frequency analysis unit 214 Direction estimation unit

Claims (18)

送信アレーアンテナと、
受信アレーアンテナと、
レーダ信号を前記送信アレーアンテナを用いて送信するレーダ送信部と、
前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記受信アレーアンテナを用いて受信するレーダ受信部と、
を具備し、
前記送信アレーアンテナは、複数の送信アンテナを含み、
前記受信アレーアンテナは、複数の受信アンテナを含み、
前記複数の送信アンテナは、第1の方向において直線に配置され、
前記複数の受信アンテナは、前記第1の方向において直線に配置され、
前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチと前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、0.5波長以上、0.75波長以下である、
レーダ装置。
A transmit array antenna,
A receiving array antenna,
A radar transmitter that transmits a radar signal using the transmission array antenna;
A radar receiving unit for receiving a reflected wave signal in which the radar signal is reflected by a target using the reception array antenna,
Equipped with,
The transmission array antenna includes a plurality of transmission antennas,
The receiving array antenna includes a plurality of receiving antennas,
The plurality of transmission antennas are arranged linearly in the first direction,
The plurality of receiving antennas are arranged linearly in said first direction,
The transmission antenna pitch of the transmission array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The receiving antenna pitch of the receiving array antenna is one wavelength or more in the first direction,
An absolute value of a difference between a transmission antenna pitch of the transmission array antenna and a reception antenna pitch of the reception array antenna is 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength or less in the first direction,
Radar equipment.
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとが、複数の仮想受信アンテナを有する仮想受信アレーアンテナを実現し、
前記仮想受信アレーアンテナの仮想受信アンテナピッチが、前記第1の方向において、0.5波長以上、0.75波長以下である、
請求項1に記載のレーダ装置。
The transmission array antenna and the reception array antenna realize a virtual reception array antenna having a plurality of virtual reception antennas,
The virtual reception antenna pitch of the virtual reception array antenna is 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength or less in the first direction,
The radar device according to claim 1.
前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチと前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、0.5波長である、
請求項1に記載のレーダ装置。
The absolute value of the difference between the transmission antenna pitch of the transmission array antenna and the reception antenna pitch of the reception array antenna is 0.5 wavelength in the first direction,
The radar device according to claim 1.
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとが、複数の仮想受信アンテナを有する仮想受信アレーアンテナを実現し、
前記仮想受信アレーアンテナの仮想受信アンテナピッチが、前記第1の方向において、0.5波長である、
請求項3に記載のレーダ装置。
The transmission array antenna and the reception array antenna realize a virtual reception array antenna having a plurality of virtual reception antennas,
A virtual reception antenna pitch of the virtual reception array antenna is 0.5 wavelength in the first direction,
The radar device according to claim 3.
前記複数の送信アンテナの各々は、複数の送信アンテナ素子を含み、
前記複数の受信アンテナの各々は、複数の受信アンテナ素子を含む、
請求項1から4までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
Each of the plurality of transmit antennas includes a plurality of transmit antenna elements,
Each of the plurality of receiving antennas includes a plurality of receiving antenna elements,
The radar device according to any one of claims 1 to 4.
前記送信アレーアンテナにおいて、前記複数の送信アンテナは、さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に配置される、
請求項1から5までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
In the transmission array antenna, the plurality of transmission antennas are further arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
The radar device according to any one of claims 1 to 5.
前記受信アレーアンテナにおいて、前記複数の受信アンテナは、さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に配置される、
請求項1から5までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
In the reception array antenna, the plurality of reception antennas are further arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
The radar device according to any one of claims 1 to 5.
前記波長は、前記レーダ信号の周波数によって定まる、
請求項1から7までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
The wavelength is determined by the frequency of the radar signal,
The radar device according to any one of claims 1 to 7.
第1のアレーアンテナと、
第2のアレーアンテナと、
レーダ信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの一方を用いて送信するレーダ送信部と、
前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの他方を用いて受信するレーダ受信部と、
を具備し、
前記第1のアレーアンテナは、複数の第1のアンテナを含み、
前記第2のアレーアンテナは、複数の第2のアンテナを含み、
前記複数の第1のアンテナは、第1の方向において直線に配置され、
前記複数の第2のアンテナは、前記第1の方向において直線に配置され、
前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチと前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、0.5波長以上、0.75波長以下である、
レーダ装置。
A first array antenna,
A second array antenna,
A radar transmitter that transmits a radar signal using one of the first array antenna and the second array antenna;
A radar receiver that receives a reflected wave signal in which the radar signal is reflected by a target, using the other of the first array antenna and the second array antenna;
Equipped with,
The first array antenna includes a plurality of first antennas,
The second array antenna includes a plurality of second antennas,
Wherein the plurality of first antenna are arranged linearly in the first direction,
Wherein the plurality of second antennas are arranged linearly in said first direction,
A first antenna pitch of the first array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The second antenna pitch of the second array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The absolute value of the difference between the first antenna pitch of the first array antenna and the second antenna pitch of the second array antenna is 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength in the first direction. Is less than
Radar equipment.
前記第1のアレーアンテナと前記第2のアレーアンテナとが、複数の仮想受信アンテナを有する仮想受信アレーアンテナを実現し、
前記仮想受信アレーアンテナの仮想受信アンテナピッチが、前記第1の方向において、0.5波長以上、0.75波長以下である、
請求項9に記載のレーダ装置。
The first array antenna and the second array antenna realize a virtual reception array antenna having a plurality of virtual reception antennas,
The virtual reception antenna pitch of the virtual reception array antenna is 0.5 wavelength or more and 0.75 wavelength or less in the first direction,
The radar device according to claim 9.
前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチと前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、0.5波長である、
請求項9に記載のレーダ装置。
The absolute value of the difference between the first antenna pitch of the first array antenna and the second antenna pitch of the second array antenna is 0.5 wavelength in the first direction,
The radar device according to claim 9.
前記第1のアレーアンテナと前記第2のアレーアンテナとが、複数の仮想受信アンテナを有する仮想受信アレーアンテナを実現し、
前記仮想受信アレーアンテナの仮想受信アンテナピッチが、前記第1の方向において、0.5波長である、
請求項11に記載のレーダ装置。
The first array antenna and the second array antenna realize a virtual reception array antenna having a plurality of virtual reception antennas,
A virtual reception antenna pitch of the virtual reception array antenna is 0.5 wavelength in the first direction,
The radar device according to claim 11.
前記複数の第1のアンテナの各々は、複数の第1のアンテナ素子を含み、
前記複数の第2のアンテナの各々は、複数の第2のアンテナ素子を含む、
請求項9から12までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
Each of the plurality of first antennas includes a plurality of first antenna elements,
Each of the plurality of second antennas includes a plurality of second antenna elements,
The radar device according to any one of claims 9 to 12.
前記第1のアレーアンテナにおいて、前記複数の第1のアンテナは、さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に配置される、
請求項9から13までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
In the first array antenna, the plurality of first antennas are further arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
The radar device according to any one of claims 9 to 13.
前記第2のアレーアンテナにおいて、前記複数の第2のアンテナは、さらに、前記第1の方向に直交する第2の方向に配置される、
請求項9から13までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
In the second array antenna, the plurality of second antennas are further arranged in a second direction orthogonal to the first direction,
The radar device according to any one of claims 9 to 13.
前記波長は、前記レーダ信号の周波数によって定まる、
請求項9から15までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
The wavelength is determined by the frequency of the radar signal,
The radar device according to any one of claims 9 to 15.
送信アレーアンテナと、
受信アレーアンテナと、
レーダ信号を前記送信アレーアンテナを用いて送信するレーダ送信部と、
前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記受信アレーアンテナを用いて受信するレーダ受信部と、
を具備し、
前記送信アレーアンテナは、複数の送信アンテナを含み、
前記受信アレーアンテナは、複数の受信アンテナを含み、
前記複数の送信アンテナは、第1の方向において直線に配置され、
前記複数の受信アンテナは、前記第1の方向において直線に配置され、
前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記送信アレーアンテナの送信アンテナピッチと前記受信アレーアンテナの受信アンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、メインローブの±90°の範囲内にグレーティングローブが発生しないピッチである、
レーダ装置。
A transmit array antenna,
A receiving array antenna,
A radar transmitter that transmits a radar signal using the transmission array antenna;
A radar receiving unit for receiving a reflected wave signal in which the radar signal is reflected by a target using the reception array antenna,
Equipped with,
The transmission array antenna includes a plurality of transmission antennas,
The receiving array antenna includes a plurality of receiving antennas,
The plurality of transmission antennas are arranged linearly in the first direction,
The plurality of receiving antennas are arranged linearly in said first direction,
The transmission antenna pitch of the transmission array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The receiving antenna pitch of the receiving array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The absolute value of the difference between the transmission antenna pitch of the transmission array antenna and the reception antenna pitch of the reception array antenna is a pitch at which a grating lobe does not occur within ± 90 ° of the main lobe in the first direction. ,
Radar equipment.
第1のアレーアンテナと、
第2のアレーアンテナと、
レーダ信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの一方を用いて送信するレーダ送信部と、
前記レーダ信号がターゲットに反射された反射波信号を前記第1のアレーアンテナおよび前記第2のアレーアンテナの他方を用いて受信するレーダ受信部と、
を具備し、
前記第1のアレーアンテナは、複数の第1のアンテナを含み、
前記第2のアレーアンテナは、複数の第2のアンテナを含み、
前記複数の第1のアンテナは、第1の方向において直線に配置され、
前記複数の第2のアンテナは、前記第1の方向において直線に配置され、
前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチは、前記第1の方向において、1波長以上であり、
前記第1のアレーアンテナの第1のアンテナピッチと前記第2のアレーアンテナの第2のアンテナピッチとの差の絶対値は、前記第1の方向において、メインローブの±90°の範囲内にグレーティングローブが発生しないピッチである、
レーダ装置。
A first array antenna,
A second array antenna,
A radar transmitter that transmits a radar signal using one of the first array antenna and the second array antenna;
A radar receiving unit that receives a reflected wave signal in which the radar signal is reflected by a target using the other of the first array antenna and the second array antenna;
Equipped with,
The first array antenna includes a plurality of first antennas,
The second array antenna includes a plurality of second antennas,
Wherein the plurality of first antenna are arranged linearly in the first direction,
Wherein the plurality of second antennas are arranged linearly in said first direction,
A first antenna pitch of the first array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The second antenna pitch of the second array antenna is one wavelength or more in the first direction,
The absolute value of the difference between the first antenna pitch of the first array antenna and the second antenna pitch of the second array antenna is within ± 90 ° of the main lobe in the first direction. The pitch is such that no grating lobes occur,
Radar equipment.
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