CN113330324B - 雷达装置和信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

第1模块(1‑1)使用第1本振信号，根据发送RF信号的反射RF信号生成第1接收信号，第2模块(2‑1)使用与第1本振信号同步的第2本振信号，根据反射RF信号生成第2接收信号，第1信号处理器(12)使用通过基于第1接收信号和第2接收信号的相干积分得到的信号计算目标的角度。

Description

雷达装置和信号处理方法
技术领域
本发明涉及雷达装置和信号处理方法。
背景技术
近年来，已开发出搭载于汽车来检测存在于该汽车周边的汽车、步行者或建筑物的雷达装置。雷达装置具有放射电波的发送天线、以及接收从该发送天线放射的电波的来自目标的反射波的接收天线，根据从发送天线放射电波到反射波被接收天线接收为止的时间，求出与目标之间的距离。
例如，在专利文献1中记载有具有多个子阵列部的雷达装置。在专利文献1记载的雷达装置中，多个子阵列部分散配置于平面上，分别具有相控阵天线。通过分散配置于平面上的多个相控阵天线形成1个等效的大开口的天线。天线的开口长度和目标的角度分辨率处于比例关系，因此，在专利文献1记载的雷达装置中，目标的角度分辨率提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-233723号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1记载的雷达装置中，在分散配置的多个子阵列部中，在用于生成发送信号的本振信号和用于对接收信号进行下变频的本振信号中不使用相同的信号，相位噪声的影响较大。因此，很难检测存在于反射功率较大的目标周边的反射功率较小的目标，存在目标的检测精度降低这样的课题。与此相对，当要在发送和接收中使用相同的本振信号时，必须以有线的方式对各模块分配本振信号，因此，在本振信号的频率较高的情况下，很难使相位一致，而且，本振源的输出功率也必须增大，产生成本增加这样的课题。与此相对，可考虑如下结构：使各模块具有本振源，将频率较低的基准信号分配给各本振源，取得本振源的同步，但是，该情况下，各模块的本振信号不同，因此，相位噪声的影响依然增大，目标的检测精度劣化。
本发明解决上述课题，其目的在于，得到如下的雷达装置和信号处理方法：能够利用在发送和接收中使用相同的本振信号的第1模块抑制相位噪声的影响并确保检测性能，进而，利用第1模块和与第1模块同步但是在发送和接收中使用不同的本振信号的第2模块提高目标的角度分辨率。
用于解决课题的手段
本发明的雷达装置具有：第1模块，其使用第1本振信号生成第1发送信号，发送第1发送信号，接收第1发送信号的反射信号，使用第1本振信号，根据接收到的反射信号生成第1接收信号；第2模块，其使用与第1本振信号同步的第2本振信号，根据接收到的反射信号生成第2接收信号；以及信号处理器，其使用第1接收信号检测目标，针对目标，使用通过基于第1接收信号和第2接收信号的相干积分得到的信号计算目标的角度。
发明效果
根据本发明，第1模块使用第1本振信号，根据第1发送信号的反射信号生成第1接收信号，第2模块使用与第1本振信号同步的第2本振信号，根据第1发送信号的反射信号生成第2接收信号，信号处理器针对目标，使用通过基于第1接收信号和第2接收信号的相干积分得到的信号计算目标的角度。由此，能够确保目标的检测精度，并且提高目标的角度分辨率。
附图说明
[图1]是示出实施方式1的雷达装置的结构的框图。
[图2]是示出第1模块、第2模块和第3模块的配置例的图。
[图3]是示出第1信号处理器和第2信号处理器的各结构的框图。
[图4]是示出实施方式1的雷达装置的动作的流程图。
[图5]是示出图4的步骤ST1的详细处理的流程图。
[图6]是示出图4的步骤ST2的详细处理的流程图。
[图7]是示出图4的步骤ST3和步骤ST4的详细处理的流程图。
[图8]图8A是示出被解调的接收差拍信号的采样编号与命中编号的关系的图。图8B是示出基于距离和速度的第1信号的距离区间编号与速度区间编号的关系的图。
[图9]图9A是示出基于各发送信道编号nTx和各接收信道编号nRx的距离和速度的第1信号的距离区间编号与速度区间编号的关系的图。图9B是示出进行非相干积分后的第1信号的距离区间编号与速度区间编号的关系的图。
[图10]图10A是示出实际的天线配置中的发送信道与接收信道的关系的图。图10B是示出考虑到实际的天线配置和虚拟的天线配置的情况下的发送信道与接收信道的关系的图。
[图11]是示出图4的步骤ST5的详细处理的流程图。
[图12]图12A是示出第1模块的发送信道编号nTx＝1的发送信道中的发送RF信号的发送定时的图。图12B是示出第1模块的发送信道编号nTx＝2的发送信道中的发送RF信号的发送定时的图。图12C是示出第3模块3-1的发送RF信号的发送定时的图。图12D是示出第3模块3-2的发送RF信号的发送定时的图。
[图13]图13A是示出图4的步骤ST6中的第1模块的处理的流程图。图13B是示出图4的步骤ST6中的第2模块的处理的流程图。
[图14]是示出图4的步骤ST7和步骤ST8的详细处理的流程图。
[图15]图15A是示出实施方式1的雷达装置中的实际的天线配置的图。图15B是示出实施方式1的雷达装置中的实际的天线配置和虚拟的天线配置的图。
[图16]是示出目标候选的数量为1个的情况下的目标候选的角度和与其对应的信号的功率的关系的图。
[图17]是示出目标候选的数量为2个的情况下的目标候选的角度和与其对应的信号的功率的关系的图。
[图18]图18A是示出多个模块使用相同的本振信号的现有的雷达装置的概要的图。图18B是示出多个模块分别使用不同的本振信号的现有的雷达装置的概要的图。图18C是示出实施方式1的雷达装置的概要的图。
[图19]图19A是示出由现有的雷达装置测定出的与目标对应的信号的功率与目标的距离的关系的图。图19B是示出由实施方式1的雷达装置测定出的与目标对应的信号的功率与目标的距离的关系的图。
[图20]图20A是示出第1模块中的用于信号的发送接收的频率与时间的关系的曲线图。图20B是示出第1本振信号和由第1接收部接收到的反射RF信号中的相位与时间的关系的曲线图。图20C是示出第2本振信号和由第2接收部接收到的反射RF信号中的相位与时间的关系的曲线图。
[图21]是示出相位噪声造成的损失与差拍频率的关系的图。
[图22]是示出第1模块、第2模块和第3模块针对车辆的第1配置例的图。
[图23]是示出第1模块、第2模块和第3模块针对车辆的第2配置例的图。
[图24]是示出第1模块、第2模块和第3模块针对车辆的第3配置例的图。
[图25]是示出第1模块、第2模块和第3模块针对车辆的第4配置例的图。
[图26]图26A是示出实现实施方式1的雷达装置的功能的硬件结构的框图。图26B是示出执行实现实施方式1的雷达装置的功能的软件的硬件结构的框图。
[图27]是示出实施方式2的雷达装置的结构的框图。
[图28]是示出实施方式2的雷达装置的动作的流程图。
具体实施方式
实施方式1
图1是示出实施方式1的雷达装置的结构的框图。例如如图1所示，实施方式1的雷达装置具有第1模块1-nMDL、第2模块2-nRxEx、第3模块3-nTxEx和显示器9。显示器9例如显示由第1模块1-nMDL求出的目标的角度的检测结果。
第1模块1-nMDL是向空间放射发送高频信号且接收发送高频信号被存在于空间的物体反射后的反射高频信号的发送接收模块。发送高频信号是作为电磁波而被雷达装置向空间放射的第1发送信号，以后记作发送RF信号。此外，反射高频信号是被存在于空间的物体反射后的发送RF信号的反射信号，以后记作反射RF信号。nMDL是模块编号，在第1模块1-nMDL的数量为NMDL个的情况下，是分别分配给第1模块1-1～第1模块1-NMDL的连续编号。在图1中，NMDL为1，表示1个第1模块1-1。
第2模块2-nRxEx是接收发送RF信号被存在于空间的物体反射后的反射RF信号的接收模块。nRxEx是模块编号，在第2模块2-nRxEx的数量为NRxEx个的情况下，是分别分配给第2模块2-1～第2模块2-NRxEx的连续编号。在图1中，NRxEx为1，表示1个第2模块2-1。
第3模块3-nTxEx是向空间放射发送RF信号的发送模块。nTxEx是模块编号，在第3模块3-nTxEx的数量为NTxEx个的情况下，是分别分配给第3模块3-1～第3模块3-NTxEx的连续编号。在图1中，NTxEx为1，表示1个第3模块3-1。
如图1所示，第1模块1-nMDL具有第1发送部10、第1接收部11和第1信号处理器12。第1发送部10是放射发送RF信号1-1-nTx的结构要素，具有天线1-2-nTx、发送机1-3-nTx、发送切换部1-4-1、码调制部1-5-1和第1本振信号生成部1-6-1。nTx是第1发送部10的发送信道编号。
在第1发送部10的发送信道数为NTx个的情况下，对天线1-2-1～1-2-NTx的各发送信道分配1～NTx的连续编号作为发送信道编号。天线1-2-nTx向空间放射从发送机1-3-nTx输出的发送RF信号1-1-nTx。
另外，图1示出第1发送部10具有2个发送信道的情况。发送RF信号1-1-1是从发送机1-3-1输出到天线1-2-1并被天线1-2-1向空间放射的信号，发送RF信号1-1-2是从发送机1-3-2输出到天线1-2-2并被天线1-2-2向空间放射的信号。
发送机1-3-nTx经由发送切换部1-4-1从码调制部1-5-1输入发送RF信号，使用天线1-2-nTx向空间发送被输入的发送RF信号。发送切换部1-4-1从发送机1-3-1～1-3-NTx中切换要发送发送RF信号的发送机。例如，发送切换部1-4-1交替地切换发送机1-3-1和发送机1-3-2，由此，交替地向空间放射发送RF信号1-1-1和发送RF信号1-1-2。
码调制部1-5-1使用由第1本振信号生成部1-6-1生成的第1本振信号和发送信道编号nTx的发送信道中的调制码，生成发送信道编号nTx的发送RF信号1-1-nTx。第1本振信号生成部1-6-1生成第1本振信号，将生成的第1本振信号输出到码调制部1-5-1和接收机1-8-nRx,nMDL。
第1接收部11具有天线1-7-nRx,nMDL、接收机1-8-nRx,nMDL和A/D转换器1-9-nRx,nMDL，接收被存在于空间的物体反射后的发送RF信号1-1-nTx的反射RF信号A。nRx,nMDL是第1接收部11的接收信道编号。例如，在第1接收部11的接收信道数为NRx,nMDL个的情况下，对天线1-7-1～天线1-7-NRx,nMDL的接收信道依次分配1～NRx,nMDL的连续编号作为接收信道编号。
天线1-7-nRx,nMDL接收反射RF信号A，将接收到的反射RF信号A输出到接收机1-8-nRx,nMDL。接收机1-8-nRx,nMDL对由天线1-7-nRx,nMDL接收到的反射RF信号A进行信号处理，将进行信号处理后的信号输出到A/D转换器1-9-nRx,nMDL。例如，接收机1-8-nRx,nMDL使用第1本振信号对反射RF信号A进行下变频，对下变频后的信号进行使用频带滤波器的滤波，对由频带滤波器滤波后的信号的强度进行放大，对放大强度后的信号进行相位检波，然后，使用相位检波后的信号生成接收信道编号nRx,nMDL的接收信道的接收差拍信号。
A/D转换器1-9-nRx,nMDL将从接收机1-8-nRx,nMDL输出的信号从模拟信号转换成数字信号，使用转换成数字信号后的信号生成数字信号的接收差拍信号。由A/D转换器1-9-nRx,nMDL转换成数字信号后的接收差拍信号是用于检测目标候选和计算目标候选的角度的接收信号，被输出到第1信号处理器12。
第1模块1-nMDL接收由第1模块1-nMDL发送的发送RF信号(第1发送信号)的反射RF信号而生成的接收差拍信号是第1接收信号。此外，第2模块2-nRxEx接收由第1模块1-nMDL发送的发送RF信号的反射RF信号或由第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号(第3发送信号)的反射RF信号而生成的接收差拍信号是第2接收信号。进而，第1模块1-nMDL接收由第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号而生成的接收差拍信号是第3接收信号。第1接收信号用于检测目标。此外，第1接收信号、第2接收信号或第3接收信号用于计算目标的角度。
第1信号处理器12是如下的信号处理器：使用从第1接收部11输出的接收差拍信号检测目标候选，使用通过基于从第1接收部11输出的接收差拍信号和由第2模块2-nRxEx求出的接收差拍信号的相干积分得到的信号，计算目标候选的角度。例如，第1信号处理器12使用从第1接收部11输出的接收差拍信号，计算基于目标候选的距离和速度的第1信号。第1信号处理器12使用计算出的第1信号检测目标候选。进而，第1信号处理器12针对基于第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第2模块2-nRxEx的每个接收信道的目标候选的距离和速度的第2信号、以及基于第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第1模块1-nMDL的每个接收信道的目标候选的距离和速度的第3信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分，使用通过该相干积分得到的信号计算目标候选的角度。另外，与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差是根据第1模块1-nMDL与第2模块2-nRxEx的位置关系而产生的到来相位差。
如图1所示，第2模块2-nRxEx具有第2接收部20和第2信号处理器21。第2接收部20是接收反射RF信号A的结构要素，具有第2本振信号生成部2-6-1、天线2-7-nRx,nRxEx、接收机2-8-nRx,nRxEx和A/D转换器2-9-nRx,nRxEx。nRx,nRxEx是第2接收部20的接收信道编号。在第2接收部20的接收信道数为NRx,nRxEx个的情况下，对天线2-7-1～天线2-7-NRx,nRxEx各自的接收信道依次分配1～NRx,nRxEx的连续编号作为接收信道编号。第2本振信号生成部2-6-1生成第2本振信号，将生成的第2本振信号输出到接收机2-8-nRx,nRxEx。第2本振信号与第1本振信号同步。
天线2-7-nRx,nRxEx接收反射RF信号A，将接收到的反射RF信号A输出到接收机2-8-nRx,nRxEx。接收机2-8-nRx,nRxEx对由天线2-7-nRx,nRxEx接收到的反射RF信号A进行信号处理，将信号处理后的信号输出到A/D转换器2-9-nRx,nRxEx。接收机2-8-nRx,nRxEx例如使用第2本振信号对反射RF信号A进行下变频，对下变频后的信号进行使用频带滤波器的滤波，对由频带滤波器滤波后的信号的强度进行放大，对放大强度后的信号进行相位检波，然后，使用相位检波后的信号生成接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道的接收差拍信号。
A/D转换器2-9-nRx,nRxEx将从接收机2-8-nRx,nRxEx输出的信号从模拟信号转换成数字信号，使用转换成数字信号后的信号生成数字信号的接收差拍信号。由A/D转换器2-9-nRx,nRxEx转换成数字信号后的接收差拍信号是用于计算目标候选的角度的第2接收信号，被输出到第2信号处理器21。
第2信号处理器21根据从第2接收部20输出的接收差拍信号，生成用于计算目标候选的角度的第2信号。例如，第2信号处理器21使用从A/D转换器2-9-nRx,nRxEx输出的接收差拍信号计算基于目标候选的距离和速度的第2信号。第2信号从第2信号处理器21输出到第1信号处理器12。
如图1所示，第3模块3-nTxEx具有第3发送部30。第3发送部30是放射发送RF信号3-1-nTx,nTxEx的结构要素，具有天线3-2-nTx,nTxEx、发送机3-3-nTx,nTxEx、码调制部3-5-1和第3本振信号生成部3-6-1。nTx,nTxEx是第3发送部30的发送信道编号。
在第3发送部30的发送信道数为NTx,nTxEx个时，对天线3-2-1～天线3-2-NTx,nTxEx各自的发送信道依次分配1～NTx,nTxEx的连续编号作为发送信道编号。天线3-2-nTx,nTxEx向空间放射从发送机3-3-nTx,nTxEx输出的发送RF信号3-1-nTx,nTxEx。另外，图1示出第3发送部30具有的发送信道为1个的情况。发送RF信号3-1-1是从发送机3-3-1输出到天线3-2-1并被天线3-2-1向空间放射的信号。
发送机3-3-nTx,nTxEx使用天线3-2-nTx,nTxEx向空间发送由码调制部3-5-nTx,nTxEx生成的发送RF信号。码调制部3-5-nTx,nTxEx使用由第3本振信号生成部3-6-1生成的第3本振信号和发送信道编号nTx,nTxEx的发送信道中的调制码生成发送信道编号nTx,nTxEx的发送RF信号3-1-nTx,nTxEx。第3本振信号生成部3-6-1生成第3本振信号，将生成的第3本振信号输出到码调制部3-5-1。
图2是示出第1模块1-1、第2模块2-1～2-4和第3模块3-1、3-2的配置例的图。在图2中，第1模块的模块数NMDL为1，第1模块1-1的发送信道数NTx,nMDL为2，第1模块1-1的接收信道数NRx,nMDL为4。此外，第2模块的模块数NRxEx为4，第2模块2-1～2-4各自的接收信道数NRx,nRxEx为4。第3模块的模块数NTxEx为2，第3模块3-1和第3模块3-2各自的发送信道数NTx,nTxEx为1。
图2示出形成第3模块3-1具有的天线3-2-1、第2模块2-1具有的天线2-7-1～2-7-4、第2模块2-2具有的天线2-7-1～2-7-4、第1模块1-1具有的天线1-2-1、第1模块1-1具有的天线1-7-1～1-7-4、第1模块1-1具有的天线1-2-2、第2模块2-3具有的天线2-7-1～2-7-4、第2模块2-4具有的天线2-7-1～2-7-4和第3模块3-2具有的天线3-2-2依次呈直线状配置的线性阵列的情况。
图3是示出第1信号处理器12和第2信号处理器21的各结构的框图。如图3所示，第1信号处理器12具有第1分离部120、第1信号生成部121、非相干积分部122、目标候选检测部123、第1相干积分部124、第2相干积分部125和角度计算部126。第2信号处理器21具有第2分离部210和第2信号生成部211。
第1分离部120从第1接收部11输入每个接收信道的接收差拍信号，将每个接收信道的接收差拍信号分别分离成每个发送信道的接收差拍信号。由此，得到每个发送信道和每个接收信道的接收差拍信号。第1信号生成部121使用每个发送信道和每个接收信道的接收差拍信号生成基于目标候选的距离和速度的第1信号。
非相干积分部122对由第1信号生成部121生成的第1信号进行非相干积分，将通过非相干积分得到的信号输出到目标候选检测部123。目标候选检测部123根据通过非相干积分部122的非相干积分得到的信号的强度检测目标候选。例如，通过目标候选检测部123检测目标候选的距离和速度。
第1相干积分部124针对第1模块1-nMDL的每个发送信道和每个接收信道的与各目标候选有关的第1信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分。到来相位差相当于信道间的信号的相位差。
第2相干积分部125进行基于由第1模块1-nMDL生成的接收信号和由第2模块2-nRxEx生成的接收信号的相干积分。例如，第2相干积分部125针对基于第3模块的每个发送信道和第2模块的每个接收信道的各目标候选的距离和速度的第2信号、以及基于第3模块的每个发送信道和第1模块的每个接收信道的各目标候选的距离和速度的第3信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分。到来相位差相当于根据第1模块1-nMDL与第2模块2-nRxEx的位置关系而产生的到来相位差。
角度计算部126从第2相干积分部125输入通过与各目标候选有关的相干积分得到的信号，根据输入的信号的强度计算目标候选的角度。由角度计算部126计算出的目标候选的角度例如被显示于显示器9。
另外，图1所示的第1模块1-nMDL具有第1信号处理器12，但是，第1模块1-nMDL和第1信号处理器12也可以是不同的装置。同样，第2模块2-nRxEx和第2信号处理器21也可以是不同的装置。此外，也可以是第1模块1-nMDL具有第1分离部120、第1信号生成部121和非相干积分部122，第1信号处理器12具有目标候选检测部123、第1相干积分部124、第2相干积分部125和角度计算部126。
在第2信号处理器21中，第2分离部210从第2接收部20输入每个接收信道的接收差拍信号，将每个接收信道的接收差拍信号分别分离成每个发送信道的接收差拍信号。由此，得到第2模块中的每个接收信道的接收差拍信号。第2信号生成部211对每个接收信道的接收差拍信号实施离散傅里叶变换，由此，生成与第2模块中的目标候选的距离和速度对应的第2信号。
接着，对实施方式1的雷达装置的动作进行说明。
图4是示出实施方式1的雷达装置的动作的流程图，示出实施方式1的雷达装置的信号处理方法。
首先，第1模块1-nMDL向空间放射发送RF信号(步骤ST1)。例如，第1模块1-nMDL具有的第1发送部10向空间放射发送RF信号。当在空间存在物体时，发送RF信号被该物体反射而返回到雷达装置。第1模块1-nMDL具有的第1接收部11接收发送RF信号的反射RF信号，使用第1本振信号，根据反射RF信号生成接收差拍信号(步骤ST2)。
接着，第1信号处理器12使用由第1接收部11生成的接收差拍信号检测目标候选(步骤ST3)。例如，第1信号处理器12使用从第1接收部11输入的接收差拍信号，生成基于第1模块1-nMDL中的每个发送信道和每个接收信道的目标候选的距离和速度的第1信号。第1信号处理器12对生成的第1信号进行非相干积分，根据通过非相干积分得到的信号的强度计算目标候选的距离和速度。
接着，第1信号处理器12针对与各目标候选有关的第1模块1-nMDL的每个发送信道和每个接收信道的第1信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分(步骤ST4)。该处理是仅对与在第1模块1-nMDL中检测到目标候选的区间对应的信号执行的信道间的相干积分。
接着，第3模块3-nTxEx向空间放射发送RF信号(步骤ST5)。例如，第3模块3-nTxEx具有的第3发送部30向空间放射发送RF信号。但是，在步骤ST5中，也可以是第1模块1-nMDL具有的第1发送部10向空间放射发送RF信号。该情况下，实施方式1的雷达装置也可以不具有第3模块3-nTxEx。
接着，第1模块1-nMDL具有的第1接收部11接收由第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号，使用第1本振信号，根据反射RF信号生成接收差拍信号。进而，第2模块2-nRxEx具有的第2接收部20接收由第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号，使用与第1本振信号同步的第2本振信号，根据反射RF信号生成接收差拍信号。至此为止的处理是步骤ST6。
第2模块2-nRxEx具有的第2信号处理器21使用根据由第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号计算出的接收差拍信号，生成基于第3模块的每个发送信道和第2模块的每个接收信道的各目标候选的距离和速度的第2信号。第2信号从第2模块2-nRxEx输出到第1信号处理器12。
第1信号处理器12生成基于第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第1模块1-nMDL的每个接收信道的各目标候选的距离和速度的第3信号，针对由第2模块2-nRxEx求出的第2信号和生成的第3信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分(步骤ST7)。这样，在分散配置的第1模块1-nMDL与第2模块2-nRxEx之间进行信号的相干积分。
最后，第1信号处理器12使用通过与各目标候选有关的相干积分得到的信号计算目标候选的角度(步骤ST8)。与由第1信号处理器12计算出的目标候选的角度有关的信息被显示于显示器9。
接着，对实施方式1的信号处理方法的详细情况进行说明。
图5是示出图4的步骤ST1的详细处理的流程图。在第1模块1-nMDL中，第1本振信号生成部1-6-1生成第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)，将生成的第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)输出到码调制部1-5-1和接收机1-8-nRx,nMDL(步骤ST1a)。
第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)利用下述式(1)表示。在下述式(1)中，j是虚数单位。nMDL是第1模块1-nMDL的模块编号，NMDL是第1模块1-nMDL的模块数。在图1所示的第1模块1-1中，nMDL和NMDL为1。nTx是第1模块1-nMDL的发送信道编号，NTx是第1模块1-nMDL的发送信道数。nTx为1或2，NTx为2。
Figure GDA0003160005870000111
在上述式(1)中，
Figure GDA0003160005870000112
是第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中的第1本振信号的初始相位。/>
Figure GDA0003160005870000113
是第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中的第1本振信号的相位噪声。h是命中编号，H是命中数。
在上述式(1)中，AL是第1本振信号的振幅，f0是发送RF信号的发送频率。B0是发送RF信号的调制频带，T0是调制时间，T1是到下一次调制为止的时间，t是时间。Tchp是发送RF信号1-1-nTx的发送重复周期，能够利用下述式(2)表示。TTx是发送重复周期，能够利用下述式(3)表示。
Tchp＝(NTx-1)TTx···(2)
TTx＝T0+T1···(3)
接着，码调制部1-5-1对由第1本振信号生成部1-6-1生成的第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)进行码调制(步骤ST2a)。在该码调制处理中，码调制部1-5-1对第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)附加码，由此，生成第1模块1-1的发送信道编号nTx的发送信道中的发送RF信号Tx(nTx,h,t)。通过对第1模块1-1的发送信道编号nTx的发送信道中的第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)进行码调制，抑制发送信道间的干扰和来自外部的电波干扰。
作为码调制的一例，对附加伪随机数即循环码的码调制进行说明。
码调制部1-5-1按照下述式(4)，使预先设定的循环码C0(h)以第1模块1-1中的发送信道编号nTx的发送信道中设定的循环移位量Δh(nTx)进行循环移位。通过进行该循环移位，生成第1模块1-1中的发送信道编号nTx的发送信道的调制码Code1(nTx,h)。另外，在循环码C0(h)中，也可以使用M序列(Maximal length sequence)、Gold序列或扩展序列。
Figure GDA0003160005870000121
接着，码调制部1-5-1使用第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)和第1模块1-nMDL中的发送信道编号nTx的发送信道的调制码CodenMDL(nTx,h)，按照下述式(5)生成发送信道编号nTx的发送信道中的发送RF信号Tx1,nMDL(nTx,h,t)。由码调制部1-5-1生成的发送RF信号Tx1,nMDL(nTx,h,t)被输出到发送切换部1-4-1。
Figure GDA0003160005870000122
发送切换部1-4-nTx,nMDL按照第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道，将第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中的发送RF信号Tx1,nMDL(nTx,h,t)输出到发送机1-3-nTx。发送机1-3-nTx将从发送切换部1-4-nTx,nMDL输入的发送RF信号Tx1,nMDL(nTx,h,t)输出到天线1-2-nTx。天线1-2-nTx向空间放射与第1模块1-nMDL的发送信道nTx对应的发送RF信号Tx1,nMDL(nTx,h,t)(步骤ST3a)。在图1中，NTx为2，因此，天线1-2-1和天线1-2-2交替地向空间放射发送RF信号Tx1,nMDL(nTx,h,t)。
图6是示出图4的步骤ST2的详细处理的流程图。
向空间放射的发送RF信号被存在于空间内的目标反射而成为反射RF信号A。反射RF信号A入射到第1模块1-nMDL具有的第1接收部11中的天线1-7-nRx,nMDL。天线1-7-nRx,nMDL接收入射来的反射RF信号A(步骤ST1b)。
由天线1-7-nRx,nMDL接收到的反射RF信号A作为第1模块1-nMDL的接收信道nRx,nMDL中的接收RF信号Rx1,nMDL(nTx,nRx,h,t)被输出到接收机1-8-nRx,nMDL。接收RF信号Rx1,nMDL(nTx,nRx,h,t)利用下述式(6)表示。在下述式(6)中，AR是接收RF信号的振幅。R0是初始目标相对距离，是目标的相对距离的初始值。v是目标相对速度，θ是目标角度。c是光速，t’是1次命中内的时间。
Figure GDA0003160005870000131
在上述式(6)中，
Figure GDA0003160005870000132
是第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中的相位差，能够利用下述式(7)表示。/>
Figure GDA0003160005870000133
是第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的相位差，能够利用下述式(8)表示。
Figure GDA0003160005870000141
Figure GDA0003160005870000142
接着，接收机1-8-nRx,nMDL使用第1本振信号L1,nMDL(nTx,h,t)，对接收RF信号Rx1,nMDL(nTx,nRx,h,t)进行下变频(步骤ST2b)。接着，接收机1-8-nRx,nMDL使用频带滤波器对下变频后的信号进行滤波，对通过频带滤波器后的信号的强度进行放大，然后进行相位检波。通过这些处理，生成第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的接收差拍信号V’1,nMDL(nTx,nRx,h,t)。
接收差拍信号V’1,nMDL(nTx,nRx,h,t)能够利用下述式(9)表示，从接收机1-8-nRx,nMDL输出到A/D转换器1-9-nRx,nMDL。在下述式(9)中，AV是接收差拍信号V’1,nMDL(nTx,nRx,h,t)的振幅。pnis(MTx,MDL,MRx,MDL)是相位噪声。进而，MTx,MDL是生成了用于生成发送RF信号的第1本振信号的模块的模块编号，MRx,MDL是生成了用于对接收RF信号进行下变频的第1本振信号的模块的模块编号。
Figure GDA0003160005870000151
在上述式(9)中，第1发送部10和第1接收部11中的相位噪声pnis(MTx,MDL,MRx,MDL)利用下述式(10)表示。
Figure GDA0003160005870000152
此外，第1发送部10和第2接收部20中的相位噪声pnis(MTx,MDL,MRx,MDL)利用下述式(11)表示。
Figure GDA0003160005870000153
A/D转换器1-9-nRx,nMDL将第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的接收差拍信号V’1,nMDL(nTx,nRx,h,t)从模拟信号转换成数字信号，由此，生成利用下述式(12)表示的接收差拍信号V1,nMDL(nTx,nRx,h,m)(步骤ST3b)。
Figure GDA0003160005870000161
这里，接收差拍信号V1,nMDL(nTx,nRx,h,m)是第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的第1接收差拍信号。第1接收差拍信号是用于检测目标的第1接收信号。在上述式(12)中，Δt是调制时间T0内的采样间隔。m是调制时间T0内被采样的接收差拍信号的采样编号。M是调制时间T0内的接收差拍信号的采样数。在上述式(12)中，包含Δt2和1/c2的项近似地表示。
图7是示出图4的步骤ST3和步骤ST4的详细处理的流程图。第1信号处理器12具有的第1分离部120使用第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中设定的调制码Code1(nTx,h)，按照下述式(13)对第1接收差拍信号进行解调。解调后的第1接收差拍信号被分离成第1模块1-nMDL中的每个发送信道和每个接收信道的信号(步骤ST1c)。由此，生成与第1模块1-nMDL中的发送信道编号nTx和接收信道编号nRx对应的接收差拍信号V1,nMDL,C(nTx,nRx,h,m)，生成的接收差拍信号V1,nMDL,C(nTx,nRx,h,m)被输出到第1信号生成部121。
Figure GDA0003160005870000162
接着，第1信号生成部121对由第1分离部120解调后的接收差拍信号V1,nMDL,C(nTx,nRx,h,m)进行离散傅里叶变换，由此，生成基于第1模块1-nMDL中的每个发送信道和每个接收信道的目标候选的距离和速度的第1信号(步骤ST2c)。例如，在nMDL为1的情况下，第1信号生成部121按照下述式(14)进行离散傅里叶变换。由此，生成与第1模块1-1中的发送信道编号nTx和接收信道编号nRx对应的第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,q,k)。q是速度区间编号，k是距离区间编号。图8A是示出被解调的接收差拍信号V1,nMDL,C(nTx,nRx,h,m)的采样编号与命中编号的关系的图。图8B是示出基于距离和速度的第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,q,k)的距离区间编号与速度区间编号的关系的图。如图8A和图8B、下述式(14)所示，通过对采样编号m和命中编号h各自的接收差拍信号进行离散傅里叶变换，生成能够得到目标候选a的距离信息和速度信息的基于距离和速度的第1信号。此外，实施方式1的雷达装置的信噪比SNR(Signal toNoise Ratio)提高10log10(HM)，目标的检测性能提高。也可以代替离散傅里叶变换而使用快速傅里叶变换(FFT；Fast Fourier Transform)。在使用FFT的情况下，能够实现低运算化和高速化，能够得到低成本且处理时间被缩短的雷达装置。
Figure GDA0003160005870000171
接着，非相干积分部122对由第1信号生成部121生成的第1信号进行非相干积分(步骤ST3c)。例如，在nMDL为1的情况下，非相干积分部122针对第1模块1-1中的与发送信道编号nTx和接收信道编号nRx对应的第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,q,k)，按照下述式(15)进行非相干积分。通过该非相干积分生成信号fb,1,nMDL,inch(q,k)，生成的信号fb,1,nMDL,inch(q,k)从非相干积分部122输出到目标候选检测部123。
图9A是示出基于各发送信道编号nTx和各接收信道编号nRx的距离和速度的第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,q,k)的距离区间编号与速度区间编号的关系的图。对非相干积分部122输入图9A所示的与发送信道编号nTx和接收信道编号nRx对应的第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,q,k)。第1信号是基于目标候选a的距离和速度的信号。在第1信号中重叠有噪声成分b。图9B是示出进行非相干积分后的第1信号fb,1,nMDL,inch(q,k)的距离区间编号与速度区间编号的关系的图。如下述式(15)所示，非相干积分部122对多个第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,q,k)的功率即信号强度进行积分，由此，如图9B所示，噪声成分b被平均化，能够得到目标检测性能提高的雷达装置。
Figure GDA0003160005870000181
目标候选检测部123根据通过非相干积分得到的信号fb,1,nMDL,inch(q,k)的信号强度，计算目标候选的距离和速度(步骤ST4c)。在目标候选的检测中，例如能够使用CA-CFAR(Cell Average Constant False Alarm Rate)处理。目标候选检测部123确定与目标候选编号ntgt的目标候选对应的第1模块1-nMDL中的发送信道nTx和接收信道nRx的第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,qntgt,kntgt)、速度方向的采样编号即速度区间编号qntgt以及距离方向的采样编号即距离区间编号kntgt，将其输出到第1相干积分部124和第2模块2-nRxEx的第2信号处理器21。目标候选编号ntgt是按照每个目标候选分配的连续编号。
第1相干积分部124针对与目标候选编号ntgt的目标候选对应的第1信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差，按照下述式(16)进行信道间的相干积分(步骤ST5c)。但是，第1相干积分部124在存在发送信道间的多普勒频率即目标移动的影响的情况下，使用与目标候选编号ntgt的速度区间编号qntgt对应的速度抑制该影响后，进行下述式(16)的处理。第1相干积分部124对第1信号fb,1,nMDL(nTx,nRx,qntgt,kntgt)进行信道间的相干积分，由此，生成与目标候选编号ntgt的目标候选对应的信号R1,ch(nθ,qntgt,kntgt)。信号R1,ch(nθ,qntgt,kntgt)从第1相干积分部124输出到显示器9，由显示器9显示。
Figure GDA0003160005870000191
在上述式(16)中，Nθ是假想的目标角度的数量，nθ是分配给假想的目标角度的目标角度编号。此外，
Figure GDA0003160005870000192
是与目标角度编号nθ的目标角度有关的第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中的相位差，利用下述式(17)表示。进而，
Figure GDA0003160005870000193
是与目标角度编号nθ的目标角度有关的第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的到来相位差，利用下述式(18)表示。
Figure GDA0003160005870000194
Figure GDA0003160005870000195
在上述式(16)～(18)中，在目标角度θ和目标角度编号nθ的目标角度θ’nθ一致的情况下，与目标候选编号ntgt的目标候选有关的信号R1,ch(nθ,qntgt,kntgt)被相干积分，信号功率示出最大值。即，通过对第1模块1-nMDL中的每个发送信道和每个接收信道的信号进行相干积分，相干积分后的信号的功率增大。因此，通过使用该信号，能够得到目标的检测性能提高的雷达装置。
图10A是示出实际的天线配置中的发送信道与接收信道的关系的图。此外，图10B是示出考虑到实际的天线配置和虚拟的天线配置的情况下的发送信道与接收信道的关系的图。在图10A和图10B中，标注有标号(1)和标号(2)的天线是第1发送部10具有的天线，分别对应于发送信道。此外，标注有标号(3)的天线是第1接收部11具有的天线，分别对应于接收信道。如图10A所示，在标号(3)的天线实际排列而成的实际阵列中，天线开口长度为D。
第1信号处理器12对第1模块1-1中的每个发送信道和每个接收信道的信号进行相干积分，由此，形成标注有标号(4)的虚拟的接收信道。由此，第1模块1-1的天线开口长度从D虚拟地增大到2D。在图10B中，2Dsinθ是信道间的相位差。
至此，示出针对与目标候选编号ntgt的目标候选对应的第1信号按照上述式(16)进行离散傅里叶变换的情况，但是不限于此。例如，也可以代替离散傅里叶变换而进行快速傅里叶变换(FFT；Fast Fourier Transform)、MUSIC(Multiple Signal Classification：多重信号分类法)或ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via RotationalInvariance Technique：借助旋转不变信号的参数估计法)等。
此外，在上述式(16)中，设为远场进行了说明，但是，在开口变宽而无法将接收波近似成平面波的情况下，也可以设为近场进行积分。
图11是示出图4的步骤ST5的详细处理的流程图。以后，对第3模块3-nTxEx发送发送RF信号的情况进行说明。
在第3模块3-nTxEx中，第3本振信号生成部3-6-nTxEx生成第3本振信号(步骤ST1d)。第3本振信号与第1本振信号同步。在图1中，nTxEx为1。
码调制部3-5-nTxEx对由第3本振信号生成部3-6-nTxEx生成的第3本振信号进行码调制(步骤ST2d)。在该码调制处理中，码调制部3-5-nTxEx对第3本振信号附加码，由此，生成第3模块3-nTxEx的发送信道编号nTx的发送信道中的发送RF信号Tx3,nTxEx(h,t)。
发送机3-3-nTxEx将从码调制部3-5-nTxEx输入的发送RF信号输出到天线3-2-nTxEx。天线3-2-nTxEx向空间放射发送RF信号(步骤ST3d)。在图1中，天线3-2-1向空间放射发送RF信号。
这里，对第1模块1-nMDL和第3模块3-nTxEx的发送RF信号的发送定时进行说明。
图12A是示出第1模块1-1的发送信道编号nTx＝1的发送信道中的发送RF信号的发送定时的图。图12B是示出第1模块1-1的发送信道编号nTx＝2的发送信道中的发送RF信号的发送定时的图。在图4的步骤ST1中，第1模块1-1具有的第1发送部10例如在图12A和图12B所示的发送定时，使用与发送信道编号nTx＝1对应的天线1-2-1发送发送RF信号，使用与发送信道编号nTx＝2对应的天线1-2-2发送发送RF信号。第1模块1-1以时分方式交替地发送发送RF信号，由此，如图12A和图12B所示，成为发送RF信号的正交度较高的发送波形。进而，码调制部1-5-1在与发送信道编号nTx＝1对应的发送RF信号和与发送信道编号nTx＝2对应的发送RF信号之间进行不同的码调制，由此，干扰波的抑制性能提高。
图12C是示出第3模块3-1的发送RF信号的发送定时的图。图12D是示出第3模块3-2的发送RF信号的发送定时的图。在图12C和图12D中，第3发送部30中的发送信道数NTx,nTxEx为1，模块数nTxEx为2。在图4的步骤ST5中，第3模块3-1具有的第3发送部30例如在图12C所示的发送定时，使用天线3-2-1发送发送RF信号。接着，第3模块3-2具有的第3发送部30例如在图12D所示的发送定时，使用天线3-2-1发送发送RF信号。这样，第3模块3-1和第3模块3-2以时分方式交替地发送发送RF信号，由此，如图12C和图12D所示，成为发送RF信号的正交度较高的发送波形。进而，码调制部3-5-nTxEx在第3模块3-1与第3模块3-2之间进行不同的码调制，由此，干扰波的抑制性能提高。
另外，在图12A～图12D中，示出以时分方式发送4个发送RF信号的情况，但是，第1发送部10和第3发送部30也可以以码分方式发送多个发送RF信号。该情况下，发送RF信号成为能够利用码调制进行分离的信号后同时被发送。但是，接收信号的互相关在目标的速度方向上扩散，因此，需要充分的线性调频数。此外，在图12A～图12D中，示出以时分方式发送4个发送RF信号的情况，但是，第1发送部10和第3发送部30也可以以频分方式发送多个发送RF信号。该情况下，发送RF信号成为使用能够彼此分离的频带的信号后同时被发送。另外，作为分离多个发送RF信号的方法，也可以适当组合使用时分、码分和频分。
图13A是示出图4的步骤ST6中的第1模块1-nMDL的处理的流程图。由第3模块3-nTxEx向空间放射的发送RF信号被存在于空间内的目标反射而成为反射RF信号A。反射RF信号A入射到第1模块1-nMDL具有的第1接收部11中的天线1-7-nRx,nMDL。天线1-7-nRx,nMDL接收入射来的反射RF信号A(步骤ST1e)。由天线1-7-nRx,nMDL接收到的反射RF信号A作为第1模块1-nMDL的接收信道nRx,nMDL中的接收RF信号被输出到接收机1-8-nRx,nMDL。
接收机1-8-nRx,nMDL使用第1本振信号对接收RF信号进行下变频(步骤ST2e)。接着，接收机1-8-nRx,nMDL使用频带滤波器对下变频后的信号进行滤波，对通过频带滤波器后的信号的强度进行放大，然后进行相位检波。通过这些处理，生成第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的接收差拍信号。接收差拍信号从接收机1-8-nRx,nMDL输出到A/D转换器1-9-nRx,nMDL。
A/D转换器1-9-nRx,nMDL将第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的接收差拍信号从模拟信号转换成数字信号，由此，生成接收差拍信号V1,nMDL(3,nTx,nRx,h,m)(步骤ST3e)。接收差拍信号V1,nMDL(3,nTx,nRx,h,m)是第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的第3接收差拍信号。为了示出使用从第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号生成第3接收差拍信号，将利用上述式(12)表示的接收差拍信号V1,nMDL(nTx,nRx,h,m)记作接收差拍信号V1,nMDL(3,nTx,nRx,h,m)。
图13B是示出图4的步骤ST6中的第2模块2-nRxEx的处理的流程图。由第3模块3-nTxEx向空间放射的发送RF信号的反射RF信号A入射到第2模块2-nRxEx具有的第2接收部20中的天线2-7-nRx,nRxEx。天线2-7-nRx,nRxEx接收入射来的反射RF信号A(步骤ST1f)。由天线2-7-nRx,nRxEx接收到的反射RF信号A作为第2模块2-nRxEx的接收信道nRx,nRxEx中的接收RF信号被输出到接收机2-8-nRx,nRxEx。
接收机2-8-nRx,nRxEx使用第2本振信号对接收RF信号进行下变频(步骤ST2f)。接着，接收机2-8-nRx,nRxEx使用频带滤波器对下变频后的信号进行滤波，对通过频带滤波器后的信号的强度进行放大，然后进行相位检波。通过这些处理，生成第2模块2-nRxEx的接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道中的接收差拍信号。接收差拍信号从接收机2-8-nRx,nRxEx输出到A/D转换器2-9-nRx,nRxEx。
A/D转换器2-9-nRx,nRxEx将第2模块2-nRxEx的接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道中的接收差拍信号从模拟信号转换成数字信号，由此，生成接收差拍信号V2,nRxEx(3,nTx,nRx,h,m)(步骤ST3f)。接收差拍信号V2,nRxEx(3,nTx,nRx,h,m)是第2模块2-nRxEx的接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道中的第2接收差拍信号。为了示出由第2模块2-nRxEx使用从第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号生成第2接收差拍信号，将利用上述式(12)表示的接收差拍信号V1,nMDL(nTx,nRx,h,m)记作接收差拍信号V2,nRxEx(3,nTx,nRx,h,m)。
图14是示出图4的步骤ST7和步骤ST8的详细处理的流程图。在第1信号处理器12中，第1分离部120从A/D转换器1-9-nRx,nMDL输入在图13A的步骤ST3e中得到的第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的接收差拍信号V1,nMDL(3,nTx,nRx,h,m)。第1分离部120与上述式(13)同样地对接收差拍信号V1,nMDL(3,nTx,nRx,h,m)进行解调。解调后的接收差拍信号被分离成第3模块3-nTxEx中的每个发送信道和第1模块1-nMDL中的每个接收信道的信号(步骤ST1g)。由此，生成与第3模块3-nTxEx中的发送信道编号nTx,nTxEx和第1模块1-nMDL中的接收信道编号nRx对应的第3接收差拍信号V1,nMDL,C(3,nTx,nRx,h,m)。
接着，第1信号生成部121使用第3接收差拍信号V1,nMDL,C(3,nTx,nRx,h,m)，按照基于与目标候选编号ntgt的目标候选的速度对应的速度区间编号qntgt和与目标候选编号ntgt的目标候选的距离对应的距离区间编号kntgt的下述式(19)，生成基于目标候选编号ntgt的目标候选的距离和速度的第3信号fb,1,nMDL(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)(步骤ST2g)。第3信号fb,1,nMDL(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)从第1信号生成部121输出到第2相干积分部125。
Figure GDA0003160005870000231
在第2信号处理器21中，第2分离部210从A/D转换器2-9-nRx,nRxEx输入在图13B的步骤ST3f中得到的第2模块2-nRxEx的接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道中的接收差拍信号V2,nRxEx(3,nTx,nRx,h,m)。第2分离部210与上述式(13)同样地对接收差拍信号V2,nRxEx(3,nTx,nRx,h,m)进行解调。解调后的接收差拍信号被分离成第3模块3-nTxEx中的每个发送信道和第2模块2-nRxEx中的每个接收信道的信号(步骤ST1g-1)。这样，生成与第3模块3-nTxEx中的发送信道编号nTx,nTxEx和第2模块2-nRxEx中的接收信道编号nRx,nRxEx对应的第2接收差拍信号V2,nRxEx,C(3,nTx,nRx,h,m)。
接着，第2信号生成部211使用第2接收差拍信号V2,nRxEx,C(3,nTx,nRx,h,m)，按照基于与目标候选编号ntgt的目标候选的速度对应的速度区间编号qntgt和与目标候选编号ntgt的目标候选的距离对应的距离区间编号kntgt的下述式(20)，生成基于目标候选编号ntgt的目标候选的距离和速度的第2信号fb,2,nRxEx(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)(步骤ST2g-1)。第2信号fb,2,nRxEx(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)从第2信号生成部211输出到第1信号处理器12具有的第2相干积分部125。
目标候选检测部123构成为检测目标候选，因此，能够限定于与目标候选编号ntgt的速度区间编号qntgt和距离区间编号kntgt对应的信号来进行运算，减少运算量，能够得到成本降低的雷达装置。例如，针对与全部距离区间编号M对应的信号在命中方向上进行快速傅里叶变换的运算量为M(H/2)log2H，下述式(20)所示的计算与目标候选编号ntgt的目标候选的距离区间编号kntgt对应的速度区间编号qntgt的信号的运算量为HNtgt，因此，M(H/2)log2H＞＞HNtgt。此外，输出限定于目标候选编号ntgt的目标候选的速度区间编号qntgt和距离区间编号kntgt的第2信号fb,2,nRxEx(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)，因此，能够减少通信量，能够缩小雷达装置的规模。
Figure GDA0003160005870000241
第2相干积分部125针对由第2信号处理器21生成的第2信号fb,2,nRxEx(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)和由第1信号生成部121生成的第3信号fb,1,nMDL(3,nTx,nRx,qntgt,kntgt)，按照基于与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差的下述式(21)进行相干积分(步骤ST3g)。通过进行该相干积分，生成与目标候选编号ntgt的目标候选有关的信号R3,ch(nθ,qntgt,kntgt)。但是，第2相干积分部125在存在发送模块和发送信道间的多普勒频率即目标移动的影响的情况下，使用与目标候选编号ntgt的目标候选的速度区间编号qntgt对应的速度抑制该影响后，进行下述式(21)的处理。
Figure GDA0003160005870000251
在上述式(21)中，Nθ是假想的目标角度的数量，nθ是分配给假想的目标角度的目标角度编号。
Figure GDA0003160005870000252
是与目标角度编号nθ的目标角度有关的第3模块3-nTxEx的发送信道与第1模块1-nMDL的接收信道的相位差。/>
Figure GDA0003160005870000253
Figure GDA0003160005870000254
是与目标角度编号nθ的目标角度有关的第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的到来相位差。/>
Figure GDA0003160005870000255
是与目标角度编号nθ的目标角度有关的第3模块3-nTxEx的发送信道与第2模块2-nRxEx的相位差。/>
Figure GDA0003160005870000256
是与目标角度编号nθ的目标角度有关的第2模块2-nRxEx的接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道中的到来相位差。/>
至此，示出针对与目标候选编号ntgt的目标候选对应的第2信号和第3信号按照上述式(21)进行离散傅里叶变换的情况，但是不限于此。例如，也可以代替离散傅里叶变换而进行FFT、MUSIC或ESPRIT等。
此外，在上述式(21)中，设为远场进行了说明，但是，在开口变宽而无法将接收波近似成平面波的情况下，也可以设为近场进行积分。
示出针对与目标候选编号ntgt的目标候选对应的第2信号和第3信号按照上述式(21)进行离散傅里叶变换的情况，但是，进而，也可以包含与目标候选编号ntgt的目标候选对应的第1信号在内进行积分。由此，能够减少旁瓣和光栅瓣。
第3模块3-nTxEx也可以具有接收信道。即，第3模块3-nTxEx也可以是与第1模块1-nMDL同样地进行发送和接收的模块。
角度计算部126根据与目标候选编号ntgt的目标候选有关的信号R3,ch(nθ,qntgt,kntgt)的信号强度，计算目标候选编号ntgt的目标候选中的角度候选n’θ,tgt(步骤ST4g)。与角度候选n’θ,tgt对应的角度θ(n’θ,tgt)从角度计算部126输出到显示器9。显示器9在画面上显示目标候选编号ntgt的目标候选的速度、距离和角度。
在目标角度θ和目标角度编号nθ的目标角度θ’nθ一致的情况下，与目标候选编号ntgt的目标候选有关的信号R3,ch(nθ,qntgt,kntgt)被相干积分，信号功率示出最大值。即，对第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第1模块1-nMDL的每个接收信道的信号以及第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第2模块2-nRxEx的每个接收信道的信号进行相干积分，由此，相干积分后的信号的功率增大。通过使用该信号，能够得到目标的检测性能提高的雷达装置。
图15A是示出实施方式1的雷达装置中的实际的天线配置的图。图15B是示出实施方式1的雷达装置中的实际的天线配置和虚拟的天线配置的图。在图15A中，第3模块3-1、第2模块2-1、第1模块1-1、第2模块2-2和第3模块3-2按照该顺序呈直线状配置。在将与第2模块2-1、第1模块1-1和第2模块2-2的各接收信道对应的天线开口长度设为D时，与雷达装置整体的接收信道(1a)对应的天线开口长度成为3D。在图15A中，3Dsinθ是信道间的相位差。
第1信号处理器12按照第3模块3-nTxEx的每个发送信道、第1模块1-nMDL的每个接收信道、第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第2模块2-nRxEx的每个接收信道对信号进行相干积分，由此，形成在图15B中标注有标号(2a)的虚拟的接收信道。由此，实施方式1的雷达装置的天线开口长度从3D虚拟地增大到6D。在图15B中，6Dsinθ是信道间的相位差。
图16是示出目标候选的数量为1个的情况下的目标候选的角度和与其对应的信号的功率的关系的图。在图16中，曲线(a)示出由图10A所示的第1模块1-1发送接收的信号的功率与使用该信号计算出的目标候选的角度的关系。由于未进行相干积分，因此，天线开口长度依然为D，根据曲线(a)可知，角度分辨率较低。
曲线(b)示出在发送信道为2个且接收信道为1个的第1模块1-1中，通过图9所示的信道间的相干积分得到的信号的功率与使用该信号计算出的目标候选的角度的关系。该情况下，如图10B所示，附加虚拟的接收信道，天线开口长度成为2D，因此，曲线(b)与曲线(a)相比，角度分辨率提高。但是，未得到充分的角度分辨率。
曲线(c)示出按照第3模块3-1或3-2的每个发送信道、第1模块1-1的每个接收信道和第2模块2-1～2-4的每个接收信道对信号进行相干积分，通过相干积分得到的信号的功率与使用该信号计算出的目标候选的角度的关系。在图2所示的雷达装置中，第1模块1-1和第2模块2-1～2-4分别接收从第3模块3-1或3-2发送的信号，从而得到该关系。通过在模块间和信道间进行信号的相干积分，角度分辨率显著提高。
图17是示出目标候选的数量为2个的情况下的目标候选的角度和与其对应的信号的功率的关系的图。在图17中，曲线(a1)示出在发送信道为2个且接收信道为1个的第1模块1-1中，通过图9所示的信道间的相干积分得到的信号的功率与使用该信号计算出的目标角度的关系。此外，曲线(b1)和(b2)是按照每个目标对通过相干积分得到的信号进行处理的结果。根据曲线(a1)、(b1)和(b2)可知，仅在第1模块1-1中，即使存在2个目标，也无法得到充分的角度分辨率，无法分离各个目标，无法进行测角。
曲线(c1)示出按照第3模块3-1或3-2的每个发送信道、第1模块1-1的每个接收信道和第2模块2-1～2-4的每个接收信道对信号进行相干积分，通过相干积分得到的信号的功率与使用该信号计算出的目标候选的角度的关系。在图2所示的雷达装置中，第1模块1-1和第2模块2-1～2-4分别接收从第3模块3-1或3-2发送的信号，从而得到该关系。通过使用这些模块，2个目标分别被分离，能够进行测角。
实施方式1的雷达装置通过抑制相位噪声，能够检测反射功率较小的目标。此外，根据图17所示的曲线(c1)可知，实施方式1的雷达装置得到仅在第1模块1-1中无法实现的角度分辨率。由此，能够得到目标的检测性能提高的雷达装置。
另外，在至此为止的说明中，示出由多个模块构成的线性阵列，但是不限于此。例如，也可以使与发送信道和接收信道分别对应的天线成为在纵向或横向、或者纵向和横向上不同的配置。该情况下，实施方式1的雷达装置也能够仅计算目标在水平面中的角度，仅计算目标的仰角，或者计算目标相对于水平面和垂直的角度。
接着，对实施方式1的雷达装置的有用性进行说明。
实施方式1的雷达装置能够分散配置第1模块、第2模块和第3模块，因此，即使存在无法集中配置多个模块这样的制约，也能够应对。此外，实施方式1的雷达装置使用第1模块、第2模块和第3模块，由此，可得到仅第1模块中无法实现的较宽的天线开口。由此，目标的角度分辨率提高。
图18A是示出多个模块使用相同的本振信号的现有的雷达装置的概要的图。图18A所示的现有的雷达装置具有模块150～153。模块150具有发送部150a和本振信号生成器150b。模块151具有接收部151a，模块152具有接收部152a，模块153具有发送部153a。本振信号生成器150b将相同的本振信号分别分配给多个模块150～153。在该结构中，当分配数增加时，相应地，本振信号的功率降低。因此，本振信号生成器150b需要是足够补偿本振信号的分配损失的大规模装置，成本增大。
图18B是示出多个模块分别使用不同的本振信号的现有的雷达装置的概要的图。图18B所示的现有的雷达装置具有模块160～163。模块160具有发送部160a和本振信号生成器160b。模块161具有接收部161a和本振信号生成器161b，模块162具有接收部162a和本振信号生成器162b，模块163具有发送部163a和本振信号生成器163b。本振信号生成器160b～163b生成彼此不同的本振信号。因此，相位噪声增大。
图18C是示出实施方式1的雷达装置的概要的图。如图18C所示，在实施方式1的雷达装置中，第1模块1-1、第2模块2-1～2-NRxEx和第3模块3-1～3-NTxEx分别具有本振信号生成部，因此，本振信号的分配损失减少。进而，通过在发送和接收中使用相同的本振信号，抑制相位噪声的影响，即使是反射功率较小的目标，也能够检测。
图19A是示出由现有的雷达装置测定出的与目标对应的信号的功率与目标的距离的关系的图。在图19A中，曲线A1示出针对反射功率较小的目标假想的接收信号的功率和与该目标之间的距离的关系。曲线B1示出由图18B所示的现有的雷达装置测定出的与反射功率较大的目标有关的接收信号的功率和与该目标之间的距离的关系。反射功率较小的目标存在于反射功率较大的目标的周边。阈值
Figure GDA0003160005870000281
是相位噪声造成的损失的阈值，在示出由现有的雷达装置测定出的与目标对应的接收信号的曲线B1中，如箭头所示，相位噪声造成的损失大于阈值/>
Figure GDA0003160005870000282
图18B所示的雷达装置具有模块160作为发送子阵列部，具有模块161、162作为接收子阵列部。多个接收子阵列部接收信号，并且，发送子阵列部和接收子阵列部使用不同的本振信号。因此，在图18B所示的雷达装置中，如图19A所示，在与反射功率较大的目标对应的信号中，相位噪声增大，很难检测存在于该目标周边的反射功率较小的目标。因此，针对该问题，图18B所示的雷达装置需要按照目标的每个到来角度对多个接收子阵列部的接收信号进行合成，用于求出目标的角度的运算量增大。
图19B是示出由实施方式1的雷达装置测定出的与目标对应的信号的功率与目标的距离的关系的图。在图19B中，曲线A1示出针对反射功率较小的目标假想的接收信号的功率和与该目标之间的距离的关系。曲线B2示出由实施方式1的雷达装置测定出的与反射功率较大的目标有关的接收信号的功率和与该目标之间的距离的关系。
实施方式1的雷达装置在发送侧和接收侧使用相同的本振信号，因此，在示出与目标对应的接收信号的曲线B2中，如箭头所示，相位噪声造成的损失小于阈值
Figure GDA0003160005870000291
相位噪声的影响得到抑制。由此，存在于反射功率较大的目标周边的反射功率较小的目标的检测性能提高。即，在实施方式1的雷达装置中，利用在发送侧和接收侧使用相同的本振信号的多个模块虚拟地扩大天线开口，由此，接收差拍信号的相位噪声的影响减少，因此，能够确保目标的检测精度，并且提高目标的角度分辨率。此外，在目标检测之前，不需要针对全部距离区间和速度区间进行射束合成即接收信道间的积分，因此，用于求出目标的角度的运算量减少。
为了抑制相位噪声的影响，需要提高用于发送的本振信号和用于接收的本振信号的相关性，即，需要减小下变频中的相位噪声之差。
图20A是示出第1模块1-nMDL中的用于信号的发送接收的频率与时间的关系的曲线图。在图20A中，直线C示出第1发送部10中使用的本振信号的频率与时间的关系。此外，直线D示出第1接收部11中使用的本振信号的频率与时间的关系。第1发送部10在时间t＝0发送发送RF信号，第1接收部11在时间t＝2Rmax/c接收到反射RF信号。这里，c是光速，Rmax是实施方式1的雷达装置中预定的最大探测距离。在第1模块1-nMDL中，在发送侧和接收侧使用相同的第1本振信号，因此，如图20A所示，发送侧的本振信号和接收侧的本振信号同步。
图20B是示出第1本振信号和由第1接收部11接收到的反射RF信号中的相位与时间的关系的曲线图。在图20B中，曲线C1示出第1本振信号的相位与时间的关系。此外，曲线D1示出由第1发送部10发送的发送RF信号的反射RF信号的相位与时间的关系。E1是第1本振信号与反射RF信号的相位噪声差。
图20C是示出第2本振信号和由第2接收部20接收到的反射RF信号中的相位与时间的关系的曲线图。在图20C中，曲线C2示出第2本振信号的相位与时间的关系。此外，曲线D2与图20B所示的曲线D1同样，示出由第1发送部10发送的发送RF信号的反射RF信号的相位与时间的关系。图20C中的第2本振信号是与第1本振信号不同的本振信号。E2是第2本振信号与反射RF信号的相位噪声差。
下述式(22)示出第1发送部10使用的第1本振信号的相位噪声与第1接收部11使用的第1本振信号的相位噪声的差分、以及第1发送部10使用的第1本振信号的相位噪声与第2接收部20使用的第2本振信号的相位噪声的差分的大小关系。在下述式(22)中，
Figure GDA0003160005870000301
是第1模块1-nMDL的发送信道编号nTx的发送信道中的第1本振信号的相位噪声。/>
Figure GDA0003160005870000302
是第1模块1-nMDL的接收信道编号nRx,nMDL的接收信道中的第1本振信号的相位噪声。此外，/>
Figure GDA0003160005870000303
是第2模块2-nRxEx的接收信道编号nRx,nRxEx的接收信道中的第2本振信号的相位噪声。
Figure GDA0003160005870000304
在第1模块1-nMDL中，第1发送部10和第1接收部11使用相同的第1本振信号，在第2模块2-nRxEx中，第2接收部20使用与第1本振信号不同的第2本振信号，该情况下，如图20B和图20C所示，相位噪声差E1小于相位噪声差E2。上述式(22)示出该关系，第1发送部10和第1接收部11使用相同的第1本振信号时的相位噪声的差分，小于第2接收部20使用与第1本振信号不同的第2本振信号时的相位噪声的差分。
如上述式(10)、图20B和图20C所示，在本振信号与接收到的反射RF信号之间存在时间差2Rmax/c，目标与雷达装置之间的距离越远，则相位噪声之差越大，相位噪声的影响越大。
第1模块1-nMDL具有按照下述式(23)的关系抑制相位噪声的第1本振信号生成部1-6-1，如图19B所示，将相位噪声抑制到期望的水平以下。在下述式(23)中，
Figure GDA0003160005870000305
是相位噪声差分的容许上限值。在相位噪声的差分大于/>
Figure GDA0003160005870000306
的情况下，无法抑制相位噪声的影响。
Figure GDA0003160005870000307
例如，在发送侧和接收侧使用不同的本振信号的情况下，如上述式(22)的右边所示，在发送侧和接收侧，本振信号的特性不同，因此，无法抑制相位噪声的影响，目标检测性能劣化。另外，也可以调整彼此不同的本振信号以使相位噪声差分成为
Figure GDA0003160005870000311
以下，但是，由于进行该调整而使成本增大。因此，按照上述式(23)的关系抑制相位噪声的第1本振信号生成部1-6-1存在有用性。
进而，第1本振信号生成部1-6-1在由第1接收部11接收到的反射RF信号的下变频中使用第1本振信号，而且，根据相位噪声造成的损失
Figure GDA0003160005870000312
设定雷达参数，由此能够抑制期望的相位噪声。即，第1本振信号生成部1-6-1调整调制频带B0、采样频率fs和最大探测距离Rmax这样的雷达参数，抑制相位噪声，以使期望的相位噪声造成的损失/>
Figure GDA0003160005870000313
成为阈值
Figure GDA0003160005870000314
以下。
例如，为了满足上述式(23)，作为满足下述式(24)、下述式(25)、下述式(26)和下述式(27)的雷达参数，第1本振信号生成部1-6-1设定调制频带B0、采样频率fs和能够以采样频率fs没有歧义的方式计测的距离Ramb,fs。这里，
Figure GDA0003160005870000315
是相位噪声造成的损失/>
Figure GDA0003160005870000316
的阈值，fb,Rmax是最大探测距离Rmax的差拍频率，/>
Figure GDA0003160005870000317
是最大探测距离Rmax的差拍频率fb,Rmax和采样频率fs的情况下的相位噪声造成的损失。下述式(24)示出用于使第1本振信号生成部1-6-1满足期望的性能的调制频带B0与采样频率fs的关系。下述式(25)示出用于使第1本振信号生成部1-6-1满足期望的性能的最大探测距离Rmax与能够以采样频率fs没有歧义的方式计测的距离Ramb,fs的关系。下述式(26)示出用于使第1本振信号生成部1-6-1满足期望的性能的最大探测距离Rmax的差拍频率fb,Rmax与采样频率fs的关系。下述式(27)示出用于使第1本振信号生成部1-6-1满足期望的性能的相位噪声造成的损失/>
Figure GDA0003160005870000318
的阈值
Figure GDA0003160005870000319
与最大探测距离Rmax的差拍频率fb,Rmax和采样频率fs的关系。下述式(28)示出用于使第1本振信号生成部1-6-1满足期望的性能的最大探测距离Rmax的差拍频率fb,Rmax与最大探测距离Rmax的关系。下述式(29)示出用于使第1本振信号生成部1-6-1满足期望的性能的采样频率fs与能够以采样频率fs没有歧义的方式计测的距离Ramb,fs的关系。
如上述式(9)所示，与发送RF信号同样，实施方式1的雷达装置使用为了对反射RF信号进行下变频而进行频率调制的第1本振信号，因此，能够使采样频率fs低于调制频带B0。
此外，在使用调制频带B0以上的采样频率fs的情况下，第1本振信号和来自位于距离分辨率以上的距离的目标的反射RF信号(第1发送信号的反射信号)的相关性变低，相位噪声的影响增大。因此，第1本振信号生成部1-6-1按照下述式(24)降低采样频率fs，设定雷达参数以使上述两个信号的相关性变高，由此，能够抑制来自位于最大探测距离Rmax以下的目标的反射RF信号的相位噪声造成的损失。
B0>fs…(24)
Rmax<Ramb,fs…(25)
fb,Rmax≦fs…(26)
Figure GDA0003160005870000321
fb,Rmax＝(2B0/cT0)Rmax…(28)
fs＝(2B0/cT0)Ramb,fs…(29)
图21是示出相位噪声造成的损失与差拍频率的关系的图。在图21中，采样频率fs,H是不满足上述式(26)和上述式(27)的较高的采样频率，采样频率fs,L是不满足上述式(26)和上述式(27)的较低的采样频率。如图21中标注标号Fa所示，采样频率fs,H时的差拍频率fb满足上述(26)，但是不满足上述式(27)。由此，如图21中双点划线所示，最大探测距离Rmax的差拍频率fb,Rmax时的相位噪声造成的损失
Figure GDA0003160005870000322
成为相位噪声造成的损失的阈值
Figure GDA0003160005870000323
以上。这样，随着采样频率fs变高，差拍频率fb变高，因此，存在第1本振信号与反射RF信号(第1发送信号的反射信号)的相关性变低这样的问题。
另一方面，如图21中单点划线所示，降低采样频率fs,L时的差拍频率fb不满足上述(26)，但是满足上述式(27)，是短距离，因此，第1本振信号与反射RF信号(第1发送信号的反射信号)的相关性变高。
第1本振信号生成部1-6-1将雷达参数的值设定成满足上述式(26)和上述式(27)的、图21中标号F所示的区域内的值，由此，图21中标号Fb所示的相位噪声造成的损失成为阈值
Figure GDA0003160005870000324
以下，即，满足上述式(23)。由此，能够抑制期望的相位噪声，得到目标检测性能提高或维持的雷达装置。
接着，对将实施方式1的雷达装置搭载于车辆时的模块配置进行说明。下面，设实施方式1的雷达装置具有第1模块1-1、第2模块2-1～2-4或2-1～2-5和第3模块3-1、3-2。
图22是示出第1模块1-1、第2模块2-1～2-4和第3模块3-1、3-2针对车辆40的第1配置例的图。在图22所示的第1配置例中，在车辆40的挡风玻璃附近，第3模块3-1、第2模块2-1、第2模块2-2、第1模块1-1、第2模块2-3、第2模块2-4和第3模块3-2按照该顺序呈直线状配置。
图23是示出第1模块1-1、第2模块2-1～2-5和第3模块3-1、3-2针对车辆40的第2配置例的图。在图23所示的第2配置例中，在车辆40的挡风玻璃附近配置有第1模块1-1，在车辆40的保险杠，第3模块3-1、第2模块2-1～2-5和第3模块3-2按照该顺序呈直线状配置。
图24是示出第1模块1-1、第2模块2-1～2-5和第3模块3-1、3-2针对车辆40的第3配置例的图。在图24所示的第3配置例中，在车辆40的正面的标志部分配置有第1模块1-1，在车辆40的挡风玻璃附近，第3模块3-1、第2模块2-1～2-5和第3模块3-2按照该顺序呈直线状配置。
图25是示出第1模块1-1、第2模块2-1～2-4和第3模块3-1、3-2针对车辆40的第4配置例的图。在图25所示的第4配置例中，在车辆40的挡风玻璃附近，第2模块2-1、第2模块2-2、第1模块1-1、第2模块2-3和第2模块2-4按照该顺序呈直线状配置。进而，第3模块3-1和第3模块3-2配置于车辆40的保险杠。
实施方式1的雷达装置的模块配置的自由度较高，因此，如图22、图23、图24和图25所示，能够分散配置多个模块。即，与全部模块成为一体的结构相比，实施方式1的雷达装置能够应对车辆的大小或各种配置场所。此外，能够根据期望的规格，例如根据角度分辨率设定各个模块的数量。
接着，对实施方式1的雷达装置的硬件结构进行说明。
第1模块1-nMDL中的第1发送部10、第1接收部11和第1信号处理器12的功能、第2模块2-nRxEx中的第2接收部20和第2信号处理器21的功能和第3模块3-nTxEx中的第3发送部30的功能通过处理电路来实现。即，实施方式1的雷达装置具有用于执行图4所示的步骤ST1～步骤ST8的处理的处理电路。处理电路也可以是专用的硬件，也可以是执行存储器中存储的程序的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。
图26A是示出实现实施方式1的雷达装置的功能的硬件结构的框图。图26B是示出执行实现实施方式1的雷达装置的功能的软件的硬件结构的框图。在图26A和图26B中，天线100是第1发送部10具有的天线1-2-nTx、第1接收部11具有的天线1-7-nRx,nMDL、第2接收部20具有的天线2-7-nRx,nRxEx或第3发送部30具有的天线3-2-nTx,nTxEx。显示器101是图1所示的显示器9。
输入输出接口102经由信号总线104对天线100与发送机1-3-nTx、接收机1-8-nRx,nMDL、接收机2-8-nRx,nRxEx或发送机3-3-nTx,nTxEx之间的信号交换进行中继。此外，输入输出接口102经由信号总线104对显示器101与第1信号处理器12之间的信号交换进行中继。
在处理电路是图26A所示的专用的硬件的处理电路103的情况下，处理电路103例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或对它们进行组合而得到的部件。可以利用不同的处理电路实现第1模块1-nMDL中的第1发送部10、第1接收部11和第1信号处理器12的功能，也可以统一利用1个处理电路实现这些功能。此外，可以利用不同的处理电路实现第2模块2-nRxEx中的第2接收部20和第2信号处理器21的功能，也可以统一利用1个处理电路实现这些功能。进而，可以利用不同的处理电路实现第3模块3-nTxEx中的第3发送部30的功能，也可以统一利用1个处理电路实现这些功能。
在处理电路是图26B所示的处理器105的情况下，第1模块1-nMDL中的第1发送部10、第1接收部11和第1信号处理器12的功能、第2模块2-nRxEx中的第2接收部20和第2信号处理器21的功能和第3模块3-nTxEx中的第3发送部30的功能分别通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。另外，软件或固件被描述成程序，存储于存储器106。
处理器105读出并执行存储器106中存储的程序，由此，分别实现第1模块1-nMDL中的第1发送部10、第1接收部11和第1信号处理器12的功能、第2模块2-nRxEx中的第2接收部20和第2信号处理器21的功能和第3模块3-nTxEx中的第3发送部30的功能。例如，各模块的功能具有存储器106，该存储器106用于存储在由处理器105执行时其结果是执行图4所示的流程图中的步骤ST1～步骤ST8的处理的程序。这些程序使计算机执行第1模块1-nMDL、第2模块2-nRxEx和第3模块3-nTxEx的步骤或方法。存储器106也可以是存储有用于使计算机作为第1模块1-nMDL、第2模块2-nRxEx和第3模块3-nTxEx发挥功能的程序的计算机可读存储介质。
存储器106例如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory：可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically-EPROM：电可擦除可编程只读存储器)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD等。
关于第1模块1-nMDL中的第1发送部10、第1接收部11和第1信号处理器12的功能，也可以利用专用的硬件实现一部分，利用软件或固件实现一部分。例如，关于第1发送部10和第1接收部11，利用作为专用的硬件的处理电路103实现功能，关于第1信号处理器12，处理器105读出并执行存储器106中存储的程序，由此实现功能。这样，处理电路能够通过硬件、软件、固件或它们的组合来实现上述功能。
如上所述，在实施方式1的雷达装置中，第1模块1-1使用第1本振信号，根据接收到的反射RF信号生成接收差拍信号，第2模块2-1使用与第1本振信号同步的第2本振信号，根据接收到的反射RF信号生成接收差拍信号，第1信号处理器12使用通过基于由第1模块1-1生成的接收差拍信号和由第2模块2-1生成的接收差拍信号的相干积分得到的信号，计算目标的角度。由此，能够确保目标的检测精度，并且提高目标的角度分辨率。
在实施方式1的雷达装置中，第1模块1-1具有多个发送信道和多个接收信道。第1信号处理器12根据信道间的相位差进行相干积分。第3模块3-1根据基于第1模块1-1与第2模块2-1的位置关系而产生的到来相位差，进行相干积分。通过进行这些积分，能够确保目标的检测精度，并且提高目标的角度分辨率。
在实施方式1中，示出使用第1模块1-nMDL检测目标候选，使用第2模块2-nRxEx和第3模块3-nTxEx提高目标的角度分辨率的雷达装置，但是不限于此。例如，雷达装置也可以仅具有第1模块1-nMDL和第2模块2-nRxEx，也可以仅具有第1模块1-nMDL和第3模块3-nTxEx。进而，也可以对第1模块1-nMDL的接收信号和第2模块2-nRxEx的接收信号进行合成，进一步提高目标的角度分辨率。
实施方式2
图27是示出实施方式2的雷达装置的结构的框图。实施方式2的雷达装置与实施方式1的雷达装置不同，不具有第2模块2-nRxEx，如图27所示，构成为具有第1模块1-nMDL、第3模块3-nTxEx和显示器9。
图28是示出实施方式2的雷达装置的动作的流程图，示出实施方式2的雷达装置的信号处理方法。
首先，第1模块1-nMDL具有的第1发送部10向空间放射发送RF信号(步骤ST1h)。当在空间存在物体时，发送RF信号被该物体反射而返回到雷达装置。第1模块1-nMDL具有的第1接收部11接收发送RF信号的反射RF信号，使用第1本振信号，根据反射RF信号生成接收差拍信号(步骤ST2h)。该接收差拍信号是用于检测目标的第1接收信号。
接着，第1信号处理器12使用从第1接收部11输入的接收差拍信号，生成基于第1模块1-nMDL中的每个发送信道和每个接收信道的目标候选的距离和速度的第1信号。第1信号处理器12对生成的第1信号进行非相干积分，根据通过非相干积分得到的信号的强度计算目标候选的距离和速度(步骤ST3h)。
接着，第1信号处理器12针对与各目标候选有关的第1模块1-nMDL的每个发送信道和每个接收信道的第1信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分(步骤ST4h)。
接着，第1模块1-nMDL具有的第1发送部10向空间放射发送RF信号。第3模块3-nTxEx具有的第3发送部30向空间放射发送RF信号(步骤ST5h)。由第3发送部30发送的发送RF信号是第3发送信号。
第1模块1-nMDL具有的第1接收部11接收由第1发送部10发送的发送RF信号的反射RF信号，接收由第3发送部30发送的发送RF信号的反射RF信号。而且，第1接收部11以与图13A相同的步骤，使用第1本振信号，根据从第1发送部10发送的发送RF信号的反射RF信号生成第1接收差拍信号。进而，第1接收部11以与图13A相同的步骤，根据从第3发送部30发送的发送RF信号的反射RF信号生成第3接收差拍信号(步骤ST6h)。第1接收差拍信号是用于计算目标的角度的第1接收信号，第3接收差拍信号是用于计算目标的角度的第3接收信号。
第1信号处理器12以与图14的步骤ST1g和步骤ST2g相同的步骤，使用第1接收差拍信号，生成基于第1模块1-nMDL的每个发送信道和每个接收信道的各目标候选的距离和速度的第4信号。进而，第1信号处理器12以与图14的步骤ST1g和步骤ST2g相同的步骤，使用第3接收差拍信号，生成基于第3模块3-nTxEx的每个发送信道和第1模块1-nMDL的每个接收信道的各目标候选的距离和速度的第3信号。
第1信号处理器12以与图14的步骤ST3g相同的步骤，针对与各目标候选有关的第3信号和第4信号，根据与目标候选的到来角度候选对应的到来相位差进行相干积分(步骤ST7h)。最后，第1信号处理器12使用通过与各目标候选有关的相干积分得到的信号，计算目标候选的角度(步骤ST8h)。与由第1信号处理器12计算出的目标候选的角度有关的信息被显示于显示器9。
如上所述，在实施方式2的雷达装置中，第1模块1-nMDL使用第1本振信号，根据从第1模块1-nMDL发送的发送RF信号的反射RF信号和从第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号，分别生成接收差拍信号。第1信号处理器12使用由第1模块1-nMDL生成的接收差拍信号检测目标，使用通过基于由第1模块1-nMDL根据从第1模块1-nMDL发送的发送RF信号的反射RF信号生成的接收差拍信号和由第1模块1-nMDL根据从第3模块3-nTxEx发送的发送RF信号的反射RF信号生成的接收差拍信号的相干积分得到的信号，计算目标的角度。由此，能够确保目标的检测精度，并且提高目标的角度分辨率。另外，示出在目标检测后，第1模块1-nMDL和第3模块3-nTxEx发送发送RF信号的情况，但是，也可以在目标检测后，仅第3模块3-nTxEx发送发送RF信号。
另外，本发明不限于上述实施方式，能够在本发明的范围内进行实施方式各自的自由组合或实施方式各自的任意结构要素的变形或实施方式各自的任意结构要素的省略。
产业上的可利用性
本发明的雷达装置能够确保目标的检测精度，并且提高目标的角度分辨率，因此，例如能够用于车辆的障碍物检测装置。
标号说明
1-1、1-nMDL：第1模块；1-1-1、1-1-2：发送RF信号；1-2-1、1-2-2、1-7-1～1-7-NRx,nMDL、2-7-1～2-7-NRx,nRxEx、3-2-1、100：天线；1-3-1、1-3-2、3-3-1：发送机；1-4-1：发送切换部；1-5-1、3-5-1：码调制部；1-6-1：第1本振信号生成部；1-8-1～1-8-NRx,nMDL、2-8-1～2-8-NRx,nRxEx：接收机；1-9-1～1-9-NRx,nMDL、2-9-1～2-9-NRx,nRxEx：A/D转换器；2-1～2-5、2-nRxEx：第2模块；2-6-1：第2本振信号生成部；3-1、3-2、3-nTxEx：第3模块；3-6-1：第3本振信号生成部；9、101：显示器；10：第1发送部；11：第1接收部；12：第1信号处理器；20：第2接收部；21：第2信号处理器；30：第3发送部；40：车辆；102：输入输出接口；103：处理电路；104：信号总线；105：处理器；106：存储器；120：第1分离部；121：第1信号生成部；122：非相干积分部；123：目标候选检测部；124：第1相干积分部；125：第2相干积分部；126：角度计算部；150～153、160～163：模块；150a、153a、160a、163a：发送部；150b、160b～163b：本振信号生成器；151a、152a、161a、162a：接收部；210：第2分离部；211：第2信号生成部。

Claims (24)

1.一种雷达装置，其特征在于，所述雷达装置具有：
第1模块，其使用第1本振信号生成第1发送信号，发送所述第1发送信号，接收所述第1发送信号的反射信号，使用所述第1本振信号，根据接收到的反射信号生成第1接收信号；
第2模块，其接收所述第1发送信号的反射信号，使用与所述第1本振信号同步的第2本振信号，根据接收到的反射信号生成第2接收信号；以及
信号处理器，其使用所述第1接收信号检测目标，针对所述目标，使用通过基于所述第1接收信号和所述第2接收信号的相干积分得到的信号计算所述目标的角度。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器使用所述第1接收信号生成基于距离和速度的第1信号，根据所述第1信号的信号强度检测所述目标的距离和速度，对检测到的所述目标的距离和速度进行基于所述第1接收信号和所述第2接收信号的相干积分。
3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器根据所述第1信号的信号强度确定所述目标的距离的区间编号和速度的区间编号，对与各个区间编号对应的距离和速度进行基于所述第1接收信号和所述第2接收信号的相干积分。
4.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器根据基于所述第1模块与所述第2模块的位置关系而产生的到来相位差，进行所述第1接收信号与所述第2接收信号的相干积分。
5.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器使用由所述第1模块生成的接收信号生成基于所述目标的距离和速度的第1信号，对该第1信号进行非相干积分，根据通过非相干积分得到的信号的强度检测所述目标。
6.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，
所述第1模块具有1个以上的发送信道和1个以上的接收信道，
所述信号处理器根据信道间的相位差，对所述第1信号进行相干积分。
7.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
所述雷达装置具有第3模块，该第3模块具有发送发送信号的功能，使用与所述第1本振信号同步的第3本振信号生成第3发送信号，
所述第1模块接收所述第3发送信号的反射信号，使用所述第1本振信号，根据接收到的所述第3发送信号的反射信号生成第3接收信号，
所述信号处理器针对所述目标，使用通过基于所述第2接收信号和所述第3接收信号或者基于所述第2接收信号、所述第3接收信号和所述第1接收信号的相干积分得到的信号计算所述目标的角度。
8.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
所述第2模块为1个以上。
9.根据权利要求7所述的雷达装置，其特征在于，
所述第3模块为1个以上。
10.一种雷达装置，其特征在于，所述雷达装置具有：
第1模块，其使用第1本振信号生成第1发送信号，发送所述第1发送信号，接收发送信号的反射信号，使用所述第1本振信号，根据接收到的反射信号生成第1接收信号；
第3模块，其使用与所述第1本振信号同步的第3本振信号生成第3发送信号；以及
信号处理器，其计算目标的角度，
所述第1模块接收所述第3发送信号的反射信号，使用所述第1本振信号生成第3接收信号，
所述信号处理器使用所述第1接收信号检测所述目标，针对所述目标，使用通过基于所述第1接收信号和所述第3接收信号的相干积分得到的信号计算所述目标的角度。
11.根据权利要求10所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器使用所述第1接收信号生成基于距离和速度的第1信号，根据所述第1信号的信号强度检测所述目标的距离和速度，对检测到的所述目标的距离和速度进行基于所述第1接收信号和所述第3接收信号的相干积分。
12.根据权利要求11所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器根据所述第1信号的信号强度确定所述目标的距离的区间编号和速度的区间编号，对与各个区间编号对应的距离和速度进行基于所述第1接收信号和所述第3接收信号的相干积分。
13.根据权利要求11所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器根据基于所述第1模块与所述第3模块的位置关系而产生的到来相位差，进行所述第1接收信号与所述第3接收信号的相干积分。
14.根据权利要求10所述的雷达装置，其特征在于，
所述信号处理器使用由所述第1模块生成的接收信号生成基于所述目标的距离和速度的第1信号，对所述第1信号进行非相干积分，根据通过非相干积分得到的信号的强度检测所述目标。
15.根据权利要求11所述的雷达装置，其特征在于，
所述第1模块具有1个以上的发送信道和1个以上的接收信道，
所述信号处理器根据信道间的相位差，对所述第1信号进行相干积分。
16.根据权利要求10所述的雷达装置，其特征在于，
所述第3模块为1个以上。
17.根据权利要求6、8、9、15、16中的任意一项所述的雷达装置，其特征在于，
所述第1模块使用所述第1本振信号实施用于将多个发送信号分离成各个发送信号的调制，发送被实施了调制后的多个发送信号。
18.根据权利要求17所述的雷达装置，其特征在于，
调制是时分、码分、频分、时分和码分或者频分和码分。
19.根据权利要求7或10所述的雷达装置，其特征在于，
所述第3模块使用所述第3本振信号实施用于将多个发送信号分离成各个发送信号的调制，发送被实施了调制后的多个发送信号。
20.根据权利要求19所述的雷达装置，其特征在于，
调制是时分、码分、频分、时分和码分或者频分和码分。
21.根据权利要求1或10所述的雷达装置，其特征在于，
所述第1模块根据相位噪声造成的损失设定雷达参数，生成所述第1本振信号。
22.一种雷达装置的信号处理方法，该雷达装置具有：第1模块，其使用第1本振信号生成第1发送信号，发送所述第1发送信号，接收所述第1发送信号的反射信号；第2模块，其接收所述第1发送信号的反射信号；以及信号处理器，其计算目标的角度，其特征在于，所述信号处理方法具有以下步骤：
所述第1模块使用所述第1本振信号，根据接收到的反射信号生成第1接收信号；
所述第2模块使用与所述第1本振信号同步的第2本振信号，根据接收到的反射信号生成第2接收信号；以及
所述信号处理器使用所述第1接收信号检测所述目标，针对所述目标，使用通过基于所述第1接收信号和所述第2接收信号的相干积分得到的信号计算所述目标的角度。
23.一种雷达装置的信号处理方法，该雷达装置具有：第1模块，其使用第1本振信号生成第1发送信号，发送所述第1发送信号，接收所述第1发送信号的反射信号，使用所述第1本振信号，根据接收到的反射信号生成第1接收信号；第3模块，其使用与所述第1本振信号同步的第3本振信号生成第3发送信号；以及信号处理器，其计算目标的角度，其特征在于，所述信号处理方法具有以下步骤：
所述第1模块接收所述第3发送信号的反射信号，使用所述第1本振信号生成第3接收信号；以及
所述信号处理器使用所述第1接收信号检测所述目标，针对所述目标，使用通过基于所述第1接收信号和所述第3接收信号的相干积分得到的信号计算所述目标的角度。
24.根据权利要求22或23所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第1模块根据相位噪声造成的损失设定雷达参数，生成所述第1本振信号。
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