JP2009069022A - レーダ装置、その制御方法及び車両 - Google Patents

レーダ装置、その制御方法及び車両 Download PDF

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Abstract

【課題】搬送波の伝播経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられるレーダ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るレーダ装置２００は、搬送波２２１を発生する発振器２０１と、搬送波２２１を、擬似ランダム符号Ｍ１を用いて拡散する送信回路２０４Ａと、搬送波２２１を、擬似ランダム符号Ｍ２を用いて拡散する送信回路２０４Ｂと、送信回路２０４Ａにより拡散された被拡散波２２４Ａを送出する送信アンテナ２０５と、送信回路２０４Ｂにより拡散された被拡散波２２４Ｂを、送信アンテナ２０５と異なる指向特性で送出する送信アンテナ２０６と、送信アンテナ２０５及び２０６により送出され対象物に反射された反射波２２９を受信する受信アンテナ２０９と、反射波２２９を、擬似ランダム符号Ｍ１を用いて逆拡散し、かつ反射波２２９を、擬似ランダム符号Ｍ２を用いて逆拡散する受信回路２１０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーダ装置、その制御方法及び車両に関し、特に、複数の指向特性の異なる搬送波を送出し、対象物を探知するレーダ装置に関する。
衝突防止及び障害物検知などを目的として、自動車には車載用レーダ装置が設けられている。車載用レーダ装置は、状況に応じて求められる探知範囲（探知距離及び探知方向）が異なる。例えば、車載用レーダ装置は、自動車の走行中には、前方１００ｍ先の障害物を検知する。また、車載用レーダ装置は、自動車の後退中には、後方１０ｍ程度の広範囲の障害物を検知する。
また、自動車の走行中であっても、自動車からの方向に応じて、車載用レーダ装置に、求められる探知距離及び探知方向が異なる。例えば、自動車の直進方向に対しては、遠距離までの探知が求められる。また、自動車の斜め前方に対しては、遠距離までの探知は求められないが、広範囲の探知が求められる。
これに対して、自動車の直進方向に狭いビーム幅のビームを放射し、側方に近い斜め前方に広いビーム幅のビームを放射する車載用レーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
図１３は、特許文献１記載の従来の車載用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図１３に示すレーダ装置１００は、距離速度検知部１０１と、信号処理部１０２と、アンテナ切替式のマルチビームアンテナ１０３とを備える。
マルチビームアンテナ１０３は、アンテナ１０４、１０５及び１０６と、スイッチ１０７とを備える。
アンテナ１０４は、車両の斜め左前方にビーム１１１を放射する。アンテナ１０５は、車両の前方にビーム１１０を放射する。アンテナ１０６は、車両の斜め右前方にビーム１１２を照射する。
ビーム１１０は、遠距離の障害物を検出するための、ビーム幅の狭いビームである。ビーム１１１及び１１２は、近距離の障害物を検出するための、ビーム幅の広いビームである。
スイッチ１０７は、アンテナ１０４、１０５及び１０６のうちビームを放射するアンテナを切り替える。
また、アンテナ１０４、１０５又は１０６から放射されたビームが障害物により反射された場合、ビームを放射したアンテナ１０４、１０５又は１０６により受信される。
信号処理部１０２は、アンテナ１０４、１０５又は１０６は、受信されたビームにＡ／Ｄ変換等の信号処理を行う。距離速度検知部１０１は、信号処理部１０２により処理された信号に基づき、自車両から障害物までの距離、及び障害物との相対速度等を検出する。
以上の構成により、従来のレーダ装置１００は、スイッチ１０７により使用するアンテナ１０４、１０５及び１０６を切り替えることで、探知範囲を切り替えることができる。
また、アンテナから放射する電波を時分割で切り替えるレーダ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２記載のレーダ装置は、ＦＭ方式レーダであり、複数のアンテナから、一定レベルのＦＭ信号を異なるタイミングで放射する。特許文献２記載のレーダ装置は、スイッチを用いてＦＭ信号を切り替える。
特開平１０−２７２９９号公報 特開平８−２６２１３３号公報
しかしながら、特許文献１及び特許文献２記載の従来のレーダ装置は共に、探知距離及び探知方位を切り替えるために、何らかのスイッチ（例えば電気的なスイッチング素子）を用いて、複数ある送信アンテナからひとつを選択、又は、時分割で交互に選択する必要がある。また、車載用レーダ装置には、準ミリ波帯又はミリ波帯周波数の、パルス又は搬送波が用いられる。つまり、数１０ＧＨｚに及ぶ高周波の伝送経路にスイッチング素子が介在する。よって、従来のレーダ装置は、当該伝播経路の反射、ロス及び経時変化などの影響を抑えて制御する必要がある。すなわち、従来のレーダ装置は、スイッチング素子を用いているため、設計の難易度が高いという問題がある。
さらに、一般的には、スイッチング素子として、ＧａＡｓを用いたＰＩＮダイオードなどが用いられる。これらのスイッチング素子は、高価であるため、レーダ装置のコストが増大する。すなわち、従来のレーダ装置は、スイッチング素子を用いているため、コストが増加するという問題がある。
そこで、本発明は上記問題に鑑み、搬送波の伝播経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられるレーダ装置、その制御方法及び車両を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るレーダ装置は、対象物を探知するレーダ装置であって、搬送波を発生する発振部と、前記発振部により発生された搬送波を、第１擬似ランダム符号を用いて拡散する第１送信部と、前記発振部により発生された搬送波を、前記第１擬似ランダム符号と異なる第２擬似ランダム符号を用いて拡散する第２送信部と、前記第１送信部により拡散された搬送波を送出する第１送信アンテナと、前記第２送信部により拡散された搬送波を、前記第１送信アンテナと異なる指向特性で送出する第２送信アンテナと、前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナにより送出され前記対象物に反射された搬送波である反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、かつ前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する受信部とを備える。
この構成によれば、本発明に係るレーダ装置は、異なる擬似ランダム符号を用いて拡散された異なる指向特性の搬送波を送出する。また、本発明に係るレーダ装置は、対象物に反射した搬送波を２つの擬似ランダム符号を用いてそれぞれ逆拡散する。これにより、異なる指向特性の搬送波をそれぞれ個別に抽出することができる。よって、本発明に係るレーダ装置は、数１０ＧＨｚの搬送波の導波経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられる。
また、前記第１送信アンテナにより送出される搬送波は、前記第２送信アンテナにより送出される搬送波に比べ、遠距離かつ狭角に送出されてもよい。
この構成によれば、本発明に係るレーダ装置は、狭角の遠距離の探知範囲と、広角の近距離の探知範囲とを切り替えらながら探知することができる。
また、前記第１送信アンテナは、複数の第３送信アンテナを含み、前記第２送信アンテナは、前記第３送信アンテナの数より少ない数の複数の第４送信アンテナを含み、前記複数の第３送信アンテナ及び前記複数の第４送信アンテナは、第１方向にそれぞれ直線状に配置され、前記複数の第３送信アンテナ及び前記複数の第４送信アンテナは、前記第１方向と直交する第２方向に対して線対称に配置されてもよい。
この構成によれば、本発明に係るレーダ装置は、車両の前方及び斜め前方において車両の左右に対称な範囲を探知することができる。
また、前記複数の第４送信アンテナは、それぞれ前記複数の第３送信アンテナと対になり配置され、前記第１方向において、対となり配置される前記複数の第４送信アンテナ及び前記複数の第３送信アンテナと、前記複数の第４送信アンテナと対とならない複数の第３送信アンテナとのうち一方は、他方に挟まれて配置されてもよい。
この構成によれば、第３送信アンテナの数を第４送信アンテナの数より多くすることで、第１送信アンテナの送出する搬送波の範囲を狭角及び遠距離にすることができる。すなわち、本発明に係るレーダ装置は、狭角の遠距離の探知範囲と、広角の近距離の探知範囲とを切り替えらながら探知することができる。
さらに、第３送信アンテナと第４送信アンテナとが対になり配置され、対になる第３送信アンテナ及び第４送信アンテナは、直線状の内側又波外側に対称に配置される。これにより、車両の左右方向に対して探知範囲の対称性を維持したまま、複数の第３送信アンテナ及び複数の第４送信アンテナをそれぞれ１つの線形アレーアンテナとみなして、設計することができる。
また、前記レーダ装置は、さらに、前記第１送信アンテナもより送出される搬送波の利得が、前記第２送信アンテナにより送信される搬送波の利得より大きくなるように調整する利得調整部を備えてもよい。
この構成によれば、利得調整部により、第１送信アンテナ及び第２送信アンテナから送出される搬送波の範囲を容易に設定することができる。例えば、第１送信アンテナから送信される搬送波を、第２送信アンテナから送信される搬送波より電力を大きくすることで、第１送信アンテナから送出される搬送波の範囲を遠距離まで容易に拡大することができる。
また、前記受信部は、前記第１擬似ランダム符号及び前記第２擬似ランダム符号のうち一方を選択する第１選択部と、前記第１選択部により選択された前記第１擬似ランダム符号又は前記第２擬似ランダム符号を用いて、前記受信アンテナにより受信された反射波を逆拡散する逆拡散部と、前記逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する検波部とを備えてもよい。
この構成によれば、逆拡散に用いる擬似ランダム符号を第１選択部により選択することで、１つの逆拡散部及び１つの検波部で、２つの擬似ランダム符号を選択的に用いた逆拡散及び検波を行うことができる。よって、受信部の回路面積を縮小することができる。
また、前記受信部は、前記受信アンテナにより受信された反射波を第１反射波及び第２反射波に分波する分波部と、前記第１反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第１逆拡散部と、前記第１逆拡散部により逆拡散された第１反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第１検波部と、前記第２反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第２逆拡散部と、前記第２逆拡散部により逆拡散された第２反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第２検波部とを備えてもよい。
この構成によれば、異なる擬似ランダム符号を用いた２つの逆拡散処理及び検波処理を並列に行うことができる。よって、受信部の処理速度を向上させることができる。
また、前記受信アンテナは、第１受信アンテナ及び第２受信アンテナを含み、前記受信部は、前記第１受信アンテナにより受信された反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第１逆拡散部と、前記第１逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第１検波部と、前記第２受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第２逆拡散部と、前記第２逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第２検波部とを備えてもよい。
この構成によれば、異なる擬似ランダム符号を用いた２つの逆拡散処理及び検波処理を並列に行うことができる。よって、受信部の処理速度を向上させることができる。
また、前記レーダ装置は、さらに、第３擬似ランダム符号、第４擬似ランダム符号及び第５擬似ランダム符号を生成する符号発生部と、前記第３擬似ランダム符号と前記第４擬似ランダム符号との排他的論理和を算出することで、前記第１擬似ランダム符号を生成する第１論理和回路と、前記第３擬似ランダム符号と前記第５擬似ランダム符号との排他的論理和を算出することで、前記第２擬似ランダム符号を生成する第２論理和回路とを備えてもよい。
この構成によれば、Ｇｏｌｄ系列の擬似ランダム符号を用いて搬送波の拡散を行うことができる。よって、容易に多種の擬似ランダム符号を用いることができる。
また、前記受信部は、第１逆拡散部と、第２逆拡散部と、第３逆拡散部と、前記第３擬似ランダム符号、前記第４擬似ランダム符号及び前記第５擬似ランダム符号のそれぞれを、前記第１逆拡散部、前記第２逆拡散部及び前記第３逆拡散部のいずれかに供給する第２選択部とを備え、前記第１逆拡散部は、前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２選択部により供給される擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、前記第２逆拡散部は、前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２選択部により供給される擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、前記第３逆拡散部は、前記第１逆拡散部により逆拡散された反射波、及び前記第２逆拡散部により逆拡散された反射波を共に、前記第２選択部により供給される擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、前記受信部は、さらに、前記第３逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する検波部を備えてもよい。
この構成によれば、２つの擬似ランダム符号の排他的論理和として形成される複数の擬似ランダム符号のうち、任意の擬似ランダム符号により拡散された搬送波のみを選択的に抽出することができる。
また、本発明に係る車両は、前記レーダ装置を備える車両であって、前記第１送信アンテナは、前記第１送信部により拡散された搬送波を、前記車両の前方に送出し、前記第２送信アンテナは、前記第２送信部により拡散された搬送波を、前記車両の前方及び前斜め方向のうち少なくとも一方に送出する。
この構成によれば、本発明に係る車両は、異なる擬似ランダム符号を用いて拡散された異なる指向性の搬送波を送出する。また、本発明に係る車両は、対象物に反射した搬送波を２つの擬似ランダム符号を用いてそれぞれ逆拡散する。これにより、異なる指向性の搬送波をそれぞれ個別に抽出することができる。よって、本発明に係る車両は、数１０ＧＨｚの搬送波の導波経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられる。また、本発明に係る車両は、車両の前方に対する狭角及び遠距離の探知範囲と、車両の斜め前方に対する広角及び近距離の探知範囲とを切り替えらながら探知することができる。
また、本発明に係るレーダ装置の制御方法は、対象物を探知するレーダ装置の制御方法であって、搬送波を発生する発振ステップと、前記発振ステップで発生された搬送波を、第１擬似ランダム符号を用いて拡散し、前記発振ステップで発生された搬送波を、前記第１擬似ランダム符号と異なる第２擬似ランダム符号を用いて拡散する拡散ステップと、前記拡散ステップで前記第１擬似ランダム符号を用いて拡散された搬送波、及び前記拡散ステップで前記第２擬似ランダム符号を用いて拡散された搬送波を互いに異なる指向特性で送出する送出ステップと、前記送出ステップで送出され前記対象物に反射された搬送波である反射波を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信された反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、前記受信ステップで受信された反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する逆拡散ステップとを含む。
これによれば、本発明に係る制御方法は、レーダ装置に、異なる擬似ランダム符号を用いて拡散された異なる指向特性の搬送波を送出させる。また、本発明に係る制御方法は、レーダ装置に、対象物に反射した搬送波を２つの擬似ランダム符号を用いてそれぞれ逆拡散させる。これにより、異なる指向特性の搬送波をそれぞれ個別に抽出することができる。よって、本発明に係る制御方法は、数１０ＧＨｚの搬送波の導波経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられる。
以上より、本発明は、搬送波の伝播経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられるレーダ装置、その制御方法及び車両を提供できる。
以下、本発明に係るレーダ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、複数の異なる擬似ランダム符号を用いて異なる範囲に送出する搬送波をそれぞれ拡散する。また、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、複数の異なる擬似ランダム符号を用いて、対象物により反射された搬送波を逆拡散する。これにより、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、異なる範囲に送出された搬送波を個別に抽出できるので、搬送波の導波経路にスイッチング素子を設けることなく、探知範囲を切り替えられる。
まず、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を備える車両の外観を模式的に示す図である。図１に示す車両１５０は、車両の前側に搭載されたレーダ装置２００を備える。レーダ装置２００は、２つの探知範囲の対象物を探知するレーダ装置である。レーダ装置２００は、車両１５０の前方にビーム１５１を送出し、車両１５０の前方及び前斜め方向にビーム１５２を送出する。ビーム１５１は、ビーム１５２に比べ、遠距離かつ狭角に送出される。
また、レーダ装置２００は、対象物に反射したビーム１５１及び１５２を用いて、車両の前方の障害物等を検知する。
図２は、レーダ装置２００の構成を示すブロック図である。
レーダ装置２００は、発振器２０１と、分波器２０２と、符号発生器２０３Ａ及び２０３Ｂと、送信回路２０４Ａ及び２０４Ｂと、送信アンテナ２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ、２０６Ｂ及び２０６Ｃと、利得調整回路２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄ、２０８Ｂ及び２０８Ｃと、受信アンテナ２０９と、受信回路２１０と、信号処理回路２１１とを備える。なお、送信アンテナ２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ及び２０５Ｄを特に区別しない場合には、送信アンテナ２０５と記す。また、送信アンテナ２０６Ｂ及び２０６Ｃを特に区別しない場合には送信アンテナ２０６と記す。また、利得調整回路２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃ及び２０７Ｄを特に区別しない場合には、利得調整回路２０７と記す。また、利得調整回路２０８Ｂ及び２０８Ｃを特に区別しない場合には、利得調整回路２０８と記す。
発振器２０１は、周波数が２０〜３０ＧＨｚの準ミリ波（例えば２６ＧＨｚ帯）、又は３０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚのミリ波（例えば、６０ＧＨｚ帯又は７６ＧＨｚ帯）の搬送波２２１を発生する。
なお、発振器２０１は、直接上記周波数の搬送波を生成してもよいし、発振器２０１は上記周波数以下で発振し、逓倍器を用いて上記周波数の搬送波を生成してもよい。例えば、搬送波２２１の周波数が２６．４ＧＨｚの場合、発振器２０１の発振周波数を２６．４ＧＨｚとしてもよい。又は、発振器２０１の発振周波数を８．８ＧＨｚとし、逓倍器が発振器２０１により発振された信号の周波数を３倍にすることで、２６．４ＧＨｚの搬送波２２１を生成してもよい。なお、ここでは、逓倍器を含めたものを発振器２０１と呼ぶこととする。また、いずれの場合も発振器２０１は周波数２６．４ＧＨｚの搬送波を出力すると表現する。
分波器２０２は、搬送波２２１を分波することで、搬送波２２２Ａ及び２２２Ｂを生成する。すなわち、搬送波２２１、２２２Ａ及び２２２Ｂは、同じパターンの搬送波である。
符号発生器２０３Ａは、擬似ランダム符号Ｍ１（以下、「符号Ｍ１」と記す。）を生成する。符号発生器２０３Ｂは、擬似ランダム符号Ｍ２（以下、「符号Ｍ２」と記す。）を生成する。符号Ｍ１とＭ２とは異なる擬似ランダム符号である。本実施の形態では、符号Ｍ１及びＭ２は、異なるパターンのＰＮ符号であり、具体的には、Ｍ系列符号である。また、符号Ｍ１とＭ２とは、相互相関の小さいＭ系列符号であることが好ましい。なお、符号発生器としては、符号発生器２０３Ａ、２０３Ｂを統合し、相異なる複数の符号を同時に発生、出力可能な構成とすることもできる。
送信回路２０４Ａは、搬送波２２２Ａを、符号Ｍ１を用いて拡散し被拡散波２２４Ａを生成する。送信回路２０４Ｂは、搬送波２２２Ｂを、符号Ｍ２を用いて拡散し被拡散波２２４Ｂを生成する。
利得調整回路２０７は、被拡散波２２４Ａを増幅する。利得調整回路２０８は、被拡散波２２４Ｂを減衰する。具体的には、利得調整回路２０７及び２０８は、送信アンテナ２０５から送出される被拡散波２２４Ａの電界強度を、送信アンテナ２０６から送出される被拡散波２２４Ｂの電界強度より１桁程度高くする。
送信アンテナ２０５は、利得調整回路２０７により増幅された被拡散波２２４Ａを送出することでビーム１５１を送出する。送信アンテナ２０６は、利得調整回路２０８により減衰された被拡散波２２４Ｂを送出することでビーム１５２を送出する。また、送信アンテナ２０５により送出されるビーム１５１と、送信アンテナ２０６により送出されるビーム１５２とは、異なる指向特性で送出される。具体的には、送信アンテナ２０５により送出されるビーム１５１は、送信アンテナ２０６により送出されるビーム１５２に比べ、遠距離かつ狭角に送出される。
受信アンテナ２０９は、送信アンテナ２０５及び２０６により送信され対象物に反射されたビーム１５１及び１５２である反射波２２９を受信する。
受信回路２１０は、反射波２２９を、符号Ｍ１を用いて逆拡散し、逆拡散した信号を直交検波（復調）することで、ベースバンド信号２３０を生成する。すなわち、受信回路２１０は、ビーム１５１が対象物に反射された反射波を抽出し、当該反射波に対応するベースバンド信号２３０を生成する。なお、ベースバンド信号とは、レーダの反射電波の強度変化に応じて受信信号に現れる、低い周波数帯域の信号成分（反射波形）を指すものとする。また、受信回路２１０は、反射波２２９を、符号Ｍ２を用いて逆拡散し、逆拡散した信号を直交検波（復調）することで、ベースバンド信号２３０を生成する。すなわち、受信回路２１０は、ビーム１５２が対象物に反射された反射波を抽出し、当該反射波に対応するベースバンド信号２３０を生成する。
信号処理回路２１１は、ベースバンド信号２３０を信号処理することで、車両１５０から対象物までの距離、及び対象物との相対速度等を検出する。なお、信号処理回路２１１による信号処理は、一般的な無線機の構成を用いることができるので、詳細な説明は省略する。
次に、受信回路２１０の詳細な構成を説明する。
図３は、受信回路２１０の構成を示すブロック図である。受信回路２１０は、遅延回路２４０Ａ及び２４０Ｂと、選択回路２４１と、逆拡散器２４２と、直交検波器（復調器）２４３とを備える。
遅延回路２４０Ａは、符号Ｍ１を遅延し出力する。遅延回路２４０Ｂは、符号Ｍ２を遅延し出力する。遅延回路２４０Ａ及び２４０Ｂによる遅延量は可変であり、遅延回路２４０Ａ及び２４０Ｂは、順次遅延量を増加又は減少させた符号Ｍ１及びＭ２を出力する。ここで、遅延回路２４０Ａ及び２４０Ｂによる遅延量は、対象物までの距離に対応する。
選択回路２４１は、遅延回路２４０Ａ及び２４０Ｂにより遅延された符号Ｍ１及びＭ２のうち一方を選択する。
受信された反射波２２９は低雑音増幅器（図示せず）により増幅される。
逆拡散器２４２は、選択回路２４１により選択された符号Ｍ１又はＭ２を用いて、受信アンテナ２０９で受信された後、低雑音増幅器により増幅された反射波２２９を逆拡散し被逆拡散波２５２を出力する。
直交検波器２４３は被逆拡散波２５２を、発振器２０１により発生された搬送波２２１を用いて直交検波しベースバンド信号２３０を生成する。ここで、直交検波は、位相が９０°異なる搬送波を用いて同位相成分及び直交位相成分としてベクトル化するのが一般的である。
次に、送信回路２０４Ａ、２０４Ｂ及び受信回路２１０の動作の具体例を説明する。
送信回路２０４Ａ及び２０４Ｂは、擬似拡散符号を搬送波によって２値位相変調（位相シフトキーイング：ＢＰＳＫ）することにより、搬送波のスペクトルを拡散する。
図４（ａ）は、符号Ｍ１と被拡散波２２４Ａとの関係を示す図である。図４（ａ）に示すように、送信回路２０４Ａは、符号Ｍ１の論理値が「０」に対応するチップでは、搬送波２２２Ａの位相を維持させ、符号Ｍ１の論理値が「１」に対応するチップでは、搬送波２２２Ａの位相を反転させた被拡散波２２４Ａを生成する。ここでチップとは、擬似ランダム符号のビットに対応する期間である。チップ速度として例えば２．５Ｇｃｐｓの符号を使用することができる。
なお、送信回路２０４Ｂも同様に、符号Ｍ２の論理値が「０」に対応するチップでは、搬送波２２２Ｂの位相を維持させ、符号Ｍ２の論理値が「１」に対応するチップでは、搬送波２２２Ｂの位相を反転させた被拡散波２２４Ｂを生成する。
以下、受信回路２１０が符号Ｍ１を用いて逆拡散及び直交検波する場合を説明する。
図４（ｂ）は、遅延回路２４０Ａにより遅延された符号Ｍ１と、反射波２２９との関係を示す図である。図４（ｃ）は、遅延回路２４０Ａにより遅延された符号Ｍ１と、被逆拡散波２５２との関係を示す図である。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す例は、遅延回路２４０Ａの遅延量に対応する距離に対象物がある場合である。図４（ｄ）は、ベースバンド信号２３０の一例を示す図である。
図４（ｂ）に示すように、ビーム１５１の照射範囲内に対象物が存在する場合、被拡散波２２４Ａと同様のパターンの反射波２２９が受信アンテナ２０９により受信される。また、ビーム１５２の照射範囲内に対象物が存在する場合、被拡散波２２４Ｂと同様のパターンの反射波２２９が受信アンテナ２０９により受信される。また、ビーム１５１及び１５２の照射範囲内に共に対象物が存在しない場合には、受信アンテナ２０９は、反射波２２９を受信しない。
遅延回路２４０Ａは、遅延量を順次変更しながら符号Ｍ１を遅延させる。逆拡散器２４２は、遅延回路２４０Ａにより遅延された符号Ｍ１を用いて、反射波２２９を逆拡散する。
ビーム１５１の照射範囲内に対象物が存在し、かつ遅延回路２４０Ａによる遅延量が対象物までの距離に対応した場合、図４（ｃ）に示すように、逆拡散器２４２により、搬送波２２１と同じパターンの被逆拡散波２５２が生成される。また、上記以外の場合、逆拡散器２４２により、搬送波２２１と異なるパターンの被逆拡散波２５２が生成される。つまり、ビーム１５２の照射範囲内に対象物が存在する場合と、ビーム１５１及び１５２の照射範囲内に共に対象物が存在しない場合と、ビーム１５１の照射範囲内に対象物が存在するが、遅延回路２４０Ａによる遅延量が対象物までの距離に対応しない場合とにおいては、逆拡散器２４２により、搬送波２２１と異なるパターンの被逆拡散波２５２が生成される。
ここで、遅延量が対象物までの距離に対応した場合とは、遅延回路２４０Ａの遅延量が、ビーム１５１が送出されてから対象物で反射された後、受信アンテナ２０９で受信されるまでの時間と一致した場合である。
次に、直交検波器２４３は、被逆拡散波２５２を、搬送波２２１を用いて直交検波する。
図４（ｄ）に示すように、ビーム１５１の照射範囲内に対象物が存在し、かつ遅延回路２４０Ａによる遅延量が対象物までの距離に対応した場合には、被逆拡散波２５２と搬送波２２１とのパターンが一致するので、直交検波器２４３は、対象物が存在することを示す第１の値をベースバンド信号２３０として出力する。また、それ以外の場合には、被逆拡散波２５２と搬送波２２１とのパターンが一致しないので、直交検波器２４３は、対象物が存在しないことを示す第２の値をベースバンド信号２３０として出力する。
具体的には、遅延回路２４０Ａによる遅延量に最大値を定める。遅延回路２４０Ａが、遅延量が最大値に達したときに遅延量を初期値（例えば、ゼロ）に戻すことにより、受信回路２１０は、遅延量ゼロから遅延量最大値までの間で、符号の走査を繰り返し行うことができる。この繰り返し走査時間（走査周波数）によって、時間分解能（走査時間に対応）、距離分解能（１遅延量あたりの時間に対応する距離）及び検知可能な距離範囲（最大探知距離）などのレーダ装置２００の性能が特徴づけられる。
また、最大探知距離内に対象物が存在する場合、対象物の有無又は位置に対応してベースバンド信号２３０の値が変化する。つまり、ベースバンド信号２３０は、距離分解能時間に相当する帯域を有した信号である。
なお、図４（ａ）〜図４（ｂ）を用いた上記説明では、ビーム１５１の場合を例に説明したが、ビーム１５２の場合も、用いられる符号が符号Ｍ２である点以外は同様であるので説明は省略する。
以上により、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置２００は、符号Ｍ１により拡散された被拡散波２２４Ａ、及び符号Ｍ２により拡散された被拡散波２２４Ｂを送出する。また、レーダ装置２００は、対象物に反射した反射波２２９符号Ｍ１及びＭ２でそれぞれ逆拡散及び直交検波する。
ここで、符号Ｍ１とＭ２とは相互相関が小さいので、逆拡散では符号Ｍ１同士、符号Ｍ２同士の自己相関のみを考えればよい。説明を簡略にするため、符号Ｍ１及びＭ２の遅延によって、符号Ｍ１同士又は符号Ｍ２同士の位相の揃った状態（自己相関関数が最大となる状態）のみを考えると、符号Ｍ１を用いて逆拡散した場合には、ビーム１５１に対応する反射波２２９からは元の搬送波２２１と同一の波形が復元されるが、ビーム１５２に対応する反射波２２９からは元の搬送波２２１と同一の波形が復元されない。また、符号Ｍ２を用いて逆拡散した場合には、ビーム１５２に対応する反射波２２９からは元の搬送波２２１と同一の波形が復元されるが、ビーム１５１に対応する反射波２２９からは搬送波２２１と同一の波形が復元されない。
なお、実際には、反射波２２９は空間伝播によって波形が減衰したり、歪んだりするため、反射波２２９の逆拡散後の波形は元の搬送波２２１の波形とは一致しない。ここでは、搬送波２２１と同じように位相が滑らかに連続する状態を同一と表現している。
これにより、受信回路２１０は、異なる指向性のビーム１５１及び１５２をそれぞれ個別に抽出することができる。言い換えると、この状況は送信アンテナ２０５及び２０６からの放射パターンのうち、送信アンテナ２０５からの放射パターンのみを選択していることと等価である。よって、レーダ装置２００は、数１０ＧＨｚの搬送波の導波経路にスイッチング素子を設けることなく、探知距離及び探知方位を切り替えられる。
なお、レーダ装置２００は、選択回路２４１を備えるが、選択回路２４１は、デジタルの論理値である符号Ｍ１及びＭ２を切り替えるためのものであり、単純な論理回路（例えば、２入力マルチプレクサ又はセレクタ）で構成することができる。すなわち、選択回路２４１は、従来のレーダ装置で用いられるスイッチング素子のように、数１０ＧＨｚの搬送波に影響を与えるものではない。
次に、送信アンテナ２０５及び２０６の配置と、ビーム１５１及び１５２の特性とを説明する。
図５は、送信アンテナ２０５及び２０６の配置と、ビーム１５１及び１５２の放射パターンとを模式的に示す図である。
図５に示すように、複数の送信アンテナ２０５は、図５の縦方向に直線状に配置される。また、複数の送信アンテナ２０５は、間隔ｄで等間隔に配置される。つまり、複数の送信アンテナ２０５は、図５の横方向に対して線対称に配置される。これにより、車両１５０の左右方向に対して対称な探知範囲を実現することができる。
複数の送信アンテナ２０６は、図５の縦方向に直線状に配置される。また、複数の送信アンテナ２０６は、間隔ｄで等間隔に配置される。つまり、複数の送信アンテナ２０６は、図５の横方向に対して線対称に配置される。これにより、車両１５０の左右方向に対して対称な探知範囲を実現することができる。
また、複数の送信アンテナ２０５及び２０６のそれぞれは、同一の特性を有する（同形状の）アンテナである。また、送信アンテナ２０６Ｂは、送信アンテナ２０５Ｂと対になり近接配置される。送信アンテナ２０６Ｃは、送信アンテナ２０５Ｃと対になり近接配置される。また、図５の縦方向において、複数の送信アンテナ２０６、及び送信アンテナ２０６と対になる送信アンテナ２０５Ｂ及び２０５Ｃは、送信アンテナ２０６と対とならない送信アンテナ２０５Ａ及び２０５Ｂに挟まれて配置される。つまり、対となる送信アンテナ２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０６Ｂ及び２０６Ｃは、図５の縦方向の直線状の内側に配置される。
また、ビーム１５２の電界強度は、利得調整回路２０７及び２０８によって、ビーム１５１の電界強度より１桁程度低く抑えられている。
一般に、等間隔ｄで配置されたＮ（１以上の整数）素子の線形アレーアンテナにおいて、素子数Ｎが多いほど、メインローブが鋭く、素子数Ｎが小さいほど、メインローブがブロードになる。また、ビームの電界強度が高いほど遠方までビームが放射される。
Ｎ素子の線形アレーアンテナの電界強度が有する指向性Ｅ(θ)は、素子単体の指向性をｅ(θ)とし、素子単体への供給電流(素子電流)の大きさをInとし、波数をkdとすると、下記（式１）で表される。なお、簡単のため、素子電流の位相を「０」としている。
Figure 2009069022
よって、ビーム１５２の電界強度が十分に小さいとみなすと、複数の送信アンテナ２０５から放射されるビーム１５１の電界強度は、４素子の線形アレーアンテナとして、下記（式２）で表される指向性E1(θ)を有する。なお、各送信アンテナ２０５の素子電流はいずれもI1とし、送信アンテナ２０５の１素子の指向性はいずれもｅ(θ)で同一とする。
E1(θ)＝e(θ)×I1×[exp(j0 kd sinθ)+exp(j1 kd sinθ)+exp(j2 kd sinθ)
+exp(j3 kd sinθ)] ・・・（式２）
一方、送信アンテナ２０６から放射されるビーム１５２の電界強度は、２素子のアレーアンテナとして、下記（式３）で表される指向性E2(θ)を有する。なお、各送信アンテナ２０６の素子電流はいずれもI2とし、送信アンテナ２０６び１素子の指向性はe(θ)で同一とする。また、I2 < I1である。
E2(θ)＝e(θ)×I2×[exp(j1 kd sinθ)+exp(j2 kd sinθ)] ・・・（式３）
送信アンテナ２０５及び２０６から放射されるビーム１５１及び１５２を合成した放射パターンは、上記（式２）と（式３）との重ね合わせてとして考えることができる。よって、ビーム１５１及び１５２を合成した放射パターンは、下記（式４）で表せる。
E1(θ)+E2(θ)＝e(θ)×[I1×exp(j0 kd sinθ)+(I1+I2)*exp(j1 kd sinθ)
+(I1+I2)×exp(j2 kd sinθ)+I1×exp(j3 kd sinθ)] ・・・(式４)
以上より、送信アンテナ２０５が送出するビーム１５１の電界パターン及び強度と、送信アンテナ２０６が送出するビーム１５２の電界パターン及び強度とを比較すると、ビーム１５１はメインローブが鋭く、かつ遠方まで放射される。一方、ビーム１５２は、メインローブがブロードであり、かつその電界強度が小さいことから、近距離に広く放射される。
このように、上記(式１)〜（式４）を用いることで、ビーム１５１及びビーム１５２の指向性（探知範囲）を任意に設計することができる。
以上より、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置２００は、車両１５０の前方に遠距離かつ狭角のパターンを有するビーム１５１を送出し、車両１５０の前方及び斜め前方に近距離かつ広角のパターンを有するビーム１５２を送出することができる。
また、送信アンテナ２０６Ｂは、送信アンテナ２０５Ｂと対になり配置され、送信アンテナ２０６Ｃは、送信アンテナ２０５Ｃと対になり近接配置される。また、対になる送信アンテナ２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０６Ｂ及び２０６Ｃは、対にならない送信アンテナ２０５Ａ及び２０５Ｄに挟まれて配置される。これにより、車両１５０の左右方向に対してビーム１５１及び１５２の照射範囲の対称性を維持したまま、複数の送信アンテナ２０５及び複数の送信アンテナ２０６をそれぞれ１つの線形アレーアンテナとみなして、設計することができる。
以上、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記説明において、受信回路２１０は、図３に示す構成としたが、受信回路２１０の構成は、以下に示す２つの構成のうちいずれかであってもよい。
図６は、受信回路２１０の第１の変形例である受信回路２１０Ａの構成を示すブロック図である。なお、図３と同様の要素には同一の符号を付しており説明は省略する。
図６に示す受信回路２１０Ａは、遅延回路２４０Ａ及び２４０Ｂと、逆拡散器２４２Ａ及び２４２Ｂと、直交検波器２４３Ａ及び２４３Ｂと、分波器２６１とを備える。
分波器２６１は、受信アンテナ２０９で受信された反射波２２９を反射波２７１Ａ及び２７１Ｂに分波する。すなわち、反射波２２９、２７１Ａ及び２７１Ｂは、同じパターンの反射波である。
逆拡散器２４２Ａは、遅延回路２４０Ａにより遅延された符号Ｍ１を用いて、反射波２７１Ａを逆拡散し被逆拡散波２５２Ａを出力する。逆拡散器２４２Ｂは、遅延回路２４０Ｂにより遅延された符号Ｍ２を用いて、反射波２７１Ｂを逆拡散し被逆拡散波２５２Ｂを出力する。
直交検波器２４３Ａは被逆拡散波２５２Ａを、発振器２０１により発生された搬送波２２１を用いて直交検波しベースバンド信号２３０Ａを生成する。直交検波器２４３Ｂは被逆拡散波２５２Ｂを、発振器２０１により発生された搬送波２２１を用いて直交検波しベースバンド信号２３０Ｂを生成する。信号処理回路２１１は、ベースバンド信号２３０Ａ及び２３０Ｂを信号処理することで、車両１５０から対象物までの距離、及び対象物との相対速度等を検出する。
以上により、受信回路２１０Ａは、符号Ｍ１及びＭ２を用いた２つの逆拡散処理及び直交検波処理を並列に行うことができる。よって、受信回路の処理速度を向上させることができる。また、信号処理回路２１１は、ベースバンド信号２３０Ａ及び２３０Ｂに対する信号処理を並列に行うことができる。よって、レーダ装置２００の処理速度を向上させることができる。
図７は、受信回路２１０の第２の変形例である受信回路２１０Ｂの構成を示すブロック図である。なお、図６と同様の要素には同一の符号を付しており説明は省略する。
図７に示す受信回路２１０Ｂは、受信回路２１０Ａに対して分波器２６１を備えない点が異なる。また、図７に示すようにレーダ装置２００は、２つの受信アンテナ２０９Ａ及び２０９Ｂを備える。
受信アンテナ２０９Ａは、送信アンテナ２０５及び２０６により送信され対象物に反射されたビーム１５１及び１５２である反射波２２９Ａを受信する。受信アンテナ２０９Ｂは、送信アンテナ２０５及び２０６により送信され対象物に反射されたビーム１５１及び１５２である反射波２２９Ｂを受信する。なお、反射波２２９Ａと２２９Ｂとは同一のパターンの反射波である。
逆拡散器２４２Ａは、遅延回路２４０Ａにより遅延された符号Ｍ１を用いて、反射波２２９Ａを逆拡散し被逆拡散波２５２Ａを出力する。逆拡散器２４２Ｂは、遅延回路２４０Ｂにより遅延された符号Ｍ２を用いて、反射波２２９Ｂを逆拡散し被逆拡散波２５２Ｂを出力する。
以上により、受信回路２１０Ａは、符号Ｍ１及びＭ２を用いた２つの逆拡散処理及び直交検波処理を並列に行うことができる。よって、受信回路の処理速度を向上させることができる。また、信号処理回路２１１は、ベースバンド信号２３０Ａ及び２３０Ｂに対する信号処理を並列に行うことができる。よって、レーダ装置２００の処理速度を向上させることができる。
また、上記説明では、レーダ装置２００が車両１５０の前方に搭載される例について述べたが、レーダ装置２００は、車両の後方、又は側方に搭載されてもよい。また、レーダ装置２００は、車両１５０の前方、後方及び両側方のうち２以上に搭載されてもよい。
また、上記説明では、レーダ装置２００が、２種類の探知範囲を切り替える例について説明したが、３種類以上の探知範囲を切り替えてもよい。
また、上記説明では、送信アンテナ２０５及び２０６のそれぞれは同形状のアンテナであるとしたが、異なる形状であってもよい。
また、上記説明では、利得調整回路２０７は、被拡散波２２４Ａを増幅し、利得調整回路２０８は、被拡散波２２４Ｂを減衰するとしたが、利得調整回路２０７及び２０８は、被拡散波２２４Ａの増幅、及び被拡散波２２４Ｂの減衰のうち一方のみを行ってもよい。この場合、レーダ装置２００は、利得調整を行わない利得調整回路２０７又は２０８を備えなくてもよい。
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、複数の異なるＭ系列符号を用いて拡散及び逆拡散を行う例について述べたが、実施の形態２では、複数の異なるＧｏｌｄ符号を用いて拡散及び逆拡散を行うレーダ装置について説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、図２と同様の要素には同一の符号を付しており説明は省略する。
レーダ装置３００は、実施の形態１に係るレーダ装置２００に対して、Ｇｏｌｄ符号を用いる点と、送信アンテナの配置とが異なる。
レーダ装置３００は、発振器２０１と、分波器２０２と、符号発生器２０３Ａ、２０３Ｂ及び２０３Ｃと、論理和回路３１２Ａ及び３１２Ｂと、送信回路３０４Ａ及び３０４Ｂと、送信アンテナ３０５Ａ、３０５Ｂ、３０６Ａ及び３０６Ｂと、利得調整回路３０７Ａ、３０７Ｂ、３０８Ａ及び３０８Ｂと、受信アンテナ２０９と、受信回路３１０と、信号処理回路２１１とを備える。なお、送信アンテナ３０５Ａ及び３０５Ｂを特に区別しない場合には、送信アンテナ３０５と記す。また、送信アンテナ３０６Ａ及び３０６Ｂを特に区別しない場合には送信アンテナ３０６と記す。また、利得調整回路３０７Ａ及び３０７Ｂを特に区別しない場合には、利得調整回路３０７と記す。また、利得調整回路３０８Ａ及び３０８Ｂを特に区別しない場合には、利得調整回路３０８と記す。
符号発生器２０３Ｃは、擬似ランダム符号Ｍ３（以下、「符号Ｍ３」と記す。）を生成する。符号Ｍ１とＭ２とＭ３とは異なる擬似ランダム符号である。本実施の形態では、符号Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、異なるパターンのＰＮ符号であり、具体的には、Ｍ系列符号である。また、符号Ｍ１とＭ２とＭ３とは、それぞれ相互相関の小さいＭ系列符号であることが好ましい。
論理和回路３１２Ａは、符号Ｍ１と符号Ｍ２との排他的論理和であるＧｏｌｄ符号Ｍ１＋Ｍ２を生成する。論理和回路３１２Ｂは、符号Ｍ１と符号Ｍ３との排他的論理和であるＧｏｌｄ符号Ｍ１＋Ｍ３を生成する。
送信回路３０４Ａは、搬送波２２２Ａを、符号Ｍ１＋Ｍ２を用いて拡散し被拡散波３２４Ａを生成する。送信回路３０４Ｂは、搬送波２２２Ｂを、符号Ｍ１＋Ｍ３を用いて拡散し被拡散波３２４Ｂを生成する。
利得調整回路３０７は、被拡散波３２４Ａを増幅する。利得調整回路３０８は、被拡散波３２４Ｂを減衰する。具体的には、利得調整回路３０７及び３０８は、送信アンテナ３０５から送出される被拡散波３２４Ａの電界強度を、送信アンテナ３０６から送出される被拡散波３２４Ｂの電界強度より１桁程度高くする。
送信アンテナ３０５は、利得調整回路３０７により増幅された被拡散波３２４Ａを送出することでビーム１５３を送出する。送信アンテナ２０６は、利得調整回路３０８により減衰された被拡散波３２４Ｂを送出することでビーム１５４Ａを送出する。送信アンテナ２０６Ｂは、利得調整回路３０８により減衰された被拡散波３２４Ｂを送出することでビーム１５４Ｂを送出する。また、ビーム１５３と、ビーム１５４Ａ及びビーム１５４Ｂとは、異なる指向特性で送出される。具体的には、ビーム１５３は、ビーム１５４Ａ及び１５４Ｂに比べ、遠距離かつ狭角に送出される。
受信アンテナ２０９は、送信アンテナ３０５及び３０６により送信され対象物に反射されたビーム１５３、１５４Ａ及び１５４Ｂである反射波３２９を受信する。
受信回路３１０は、反射波３２９を、符号Ｍ１＋Ｍ２を用いて逆拡散し、逆拡散した信号を直交検波（復調）することで、ベースバンド信号３３０を生成する。すなわち、受信回路３１０は、ビーム１５３が対象物に反射された反射波を抽出し、当該反射波に対応するベースバンド信号３３０を生成する。また、受信回路３１０は、反射波３２９を、符号Ｍ１＋Ｍ３を用いて逆拡散し、逆拡散した信号を直交検波（復調）することで、ベースバンド信号３３０を生成する。すなわち、受信回路３１０は、ビーム１５４Ａ及び１５４Ｂが対象物に反射された反射波を抽出し、当該反射波に対応するベースバンド信号３３０を生成する。
図９は、受信回路３１０の構成を示すブロック図である。
図９に示す受信回路３１０は、遅延回路３４０Ａ及び３４０Ｂと、逆拡散器３４２Ａ及び３４２Ｂと、直交検波器３４３Ａ及び３４３Ｂと、分波器３６１とを備える。
遅延回路３４０Ａは、符号Ｍ１＋Ｍ２を遅延し出力する。遅延回路３４０Ｂは、符号Ｍ１＋Ｍ３を遅延し出力する。遅延回路３４０Ａ及び３４０Ｂによる遅延量は可変であり、遅延回路３４０Ａ及び３４０Ｂは、順次遅延量を増加又は減少させた符号Ｍ１＋Ｍ２及びＭ１＋Ｍ３を出力する。ここで、遅延回路３４０Ａ及び３４０Ｂによる遅延量は、対象物までの距離に対応する。
分波器３６１は、受信アンテナ２０９で受信された反射波３２９を反射波３７１Ａ及び３７１Ｂに分波する。すなわち、反射波３２９、３７１Ａ及び３７１Ｂは、同じパターンの反射波である。
逆拡散器３４２Ａは、遅延回路３４０Ａにより遅延された符号Ｍ１＋Ｍ２を用いて、反射波３７１Ａを逆拡散し被逆拡散波３５２Ａを出力する。逆拡散器３４２Ｂは、遅延回路３４０Ｂにより遅延された符号Ｍ１＋Ｍ３を用いて、反射波３７１Ｂを逆拡散し被逆拡散波３５２Ｂを出力する。
直交検波器３４３Ａは被逆拡散波３５２Ａを、発振器２０１により発生された搬送波２２１を用いて直交検波しベースバンド信号３３０Ａを生成する。直交検波器３４３Ｂは被逆拡散波３５２Ｂを、発振器２０１により発生された搬送波２２１を用いて直交検波しベースバンド信号３３０Ｂを生成する。信号処理回路２１１は、ベースバンド信号３３０Ａ及び３３０Ｂを信号処理することで、車両１５０から対象物までの距離、及び対象物との相対速度等を検出する。
以上の構成により、本発明の実施の形態２に係るレーダ装置３００は、上述した実施の形態１に係るレーダ装置２００と同様の効果を得ることができる。
さらに、レーダ装置３００は、Ｇｏｌｄ系列の擬似ランダム符号を用いて拡散及び逆拡散を行う。よって、送出するビームの数が増えた場合にも、容易に多種の擬似ランダム符号を生成し、拡散及び逆拡散に用いることができる。
また、受信回路３１０は、符号Ｍ１＋Ｍ２及びＭ１＋Ｍ３を用いた２つの逆拡散処理及び直交検波処理を並列に行うことができる。よって、受信回路の処理速度を向上させることができる。また、信号処理回路２１１は、ベースバンド信号３３０Ａ及び３３０Ｂに対する信号処理を並列に行うことができる。よって、レーダ装置３００の処理速度を向上させることができる。
なお、受信回路３１０の構成は、図３に示すように選択回路２４１を備える構成であってもよい。また、レーダ装置３００は、図７に示すように分波器３６１を備えず、２つの受信アンテナ２０９Ａ及び２０９Ｂを備えてもよい。
次に、送信アンテナ３０５及び３０６の配置と、ビーム１５３、１５４Ａ及び１５４Ｂの特性とを説明する。
図１０は、送信アンテナ３０５及び３０６の配置と、ビーム１５３、１５４Ａ及び１５４Ｂの放射パターンとを模式的に示す図である。
図１０に示すように、複数の送信アンテナ３０５及び３０６は、図１０の縦方向に直線状に配置される。また、複数の送信アンテナ３０５及び３０６は、図１０の横方向に対して線対称に配置される。
送信アンテナ３０５は、２素子のアレーアンテナとして機能する。送信アンテナ３０６Ａ及び３０６Ｂは、それぞれ単素子のアンテナとして機能する。
図１１は、送信アンテナ３０５及び３０６の構成を示す図である。図１１に示すように、送信アンテナ３０５Ａ及び３０５Ｂは、それぞれ４素子の線形アレーアンテナである。送信アンテナ３０６Ａ及び３０６Ｂは、それぞれ２素子の線形アレーアンテナである。送信アンテナ３０５Ａ、３０５Ｂ、３０６Ａ及び３０６Ｂに含まれるアンテナ素子は、直線状に配置される。
送信アンテナ３０５は、車両１５０の前方に遠距離かつ狭角のパターンを有するビーム１５３を送出する。送信アンテナ３０６Ａは、車両１５０の左斜め前方に近距離かつ広角のパターンを有するビーム１５４Ａを送出する。送信アンテナ３０６Ｂは、車両１５０の右斜め前方に近距離かつ広角のパターンを有するビーム１５４Ｂを送出する。なお、図１０及び図１１に示すビーム１５５は、ビーム１５３、１５４Ａ及び１５４Ｂを合成したビームである。
以上より、本発明の実施の形態２に係るレーダ装置３００は、車両１５０の前方に遠距離かつ狭角のパターンを有するビーム１５３を送出し、車両１５０の左斜め前方に近距離かつ広角のパターンを有するビーム１５４Ａを送出し、車両１５０の右斜め前方に近距離かつ広角のパターンを有するビーム１５４Ｂを送出することができる。
また、上述した受信回路３１０の変わりに、以下に示す受信回路を用いてもよい。
図１２は、受信回路３１０の変形例である受信回路３１０Ａの構成を示す図である。なお、図９と同様の要素には同一の符号を付している。
図１２に示す受信回路３１０Ａは、Ｇｏｌｄ符号Ｍ１＋Ｍ２、Ｍ１＋Ｍ３及びＭ２＋Ｍ３のうち任意の符号Ｍ１、Ｍ２又はＭ３を含むＧｏｌｄ符号により拡散された被拡散波を抽出することができる。
受信回路３１０Ａは、遅延回路３８０Ａ、３８０Ｂ及び３８０Ｃと、選択回路３４１と、逆拡散器３８２Ａ、３８２Ｂ及び３８２Ｃと、直交検波器３８３とを備える。
遅延回路３８０Ａは、符号Ｍ１を遅延し出力する。遅延回路３８０Ｂは、符号Ｍ２を遅延し出力する。遅延回路３８０Ｃは、符号Ｍ３を遅延し出力する。遅延回路３４０Ａ、３４０Ｂ及び３４０Ｃによる遅延量は可変であり、遅延回路３４０Ａ、３４０Ｂ及び３４０Ｃは、順次遅延量を増加又は減少させた符号Ｍ１、Ｍ２及びＭ３を出力する。
選択回路３４１は、符号Ｍ１、Ｍ２及びＭ３のそれぞれを、逆拡散器３８２Ａ、３８２Ｂ及び３８２Ｃのいずれかに供給する。すなわち、選択回路３４１は、逆拡散器３８２Ａ、３８２Ｂ及び３８２Ｃにそれぞれ異なる符合Ｍ１、Ｍ２又はＭ３を供給する。
逆拡散器３８２Ａは、反射波３２９を、選択回路３４１により供給される符号Ｍ１、Ｍ２又はＭ３を用いて逆拡散し被逆拡散波３９２Ａを出力する。
逆拡散器３８２Ｂは、反射波３２９を、選択回路３４１により供給される符号Ｍ１、Ｍ２又はＭ３を用いて逆拡散し被逆拡散波３９２Ｂを出力する。
逆拡散器３８２Ｃは、被逆拡散波３９２Ａ及び３９２Ｂを共に、選択回路３４１により供給される符号Ｍ１、Ｍ２又はＭ３を用いて逆拡散する。
以下、受信回路３１０Ａの動作を説明する。一例として、Ｇｏｌｄ符号Ｍ１＋Ｍ２及びＭ１＋Ｍ３により拡散された被拡散波を抽出する場合の受信回路３１０Ａの動作を説明する。
選択回路３４１は、符号Ｍ２を逆拡散器３８２Ａに供給し、符号Ｍ３を逆拡散器３８２Ｂに供給し、符号Ｍ１を逆拡散器３８２Ｃに供給する。
逆拡散器３８２Ａは、反射波３２９を、符号Ｍ２を用いて逆拡散し被逆拡散波３９２Ａを出力する。逆拡散器３８２Ａは、反射波３２９を、符号Ｍ３を用いて逆拡散し被逆拡散波３９２Ｂを出力する。
逆拡散器３８２Ｃは、被逆拡散波３９２Ａ及び３９２Ｂを共に、符号Ｍ１を用いて逆拡散し被逆拡散波３９２Ｃを出力する。
以上により、反射波３２９は、逆拡散器３８２Ａ及び３８２Ｃにより、符号Ｍ１及びＭ２で逆拡散される。これは、符号Ｍ１＋Ｍ２により逆拡散されることと等価である。また、反射波３２９は、逆拡散器３８２Ｂ及び３８２Ｃにより、符号Ｍ１及びＭ３で逆拡散される。これは、符号Ｍ１＋Ｍ３により逆拡散されることと等価である。よって、ビーム１５３、１５４Ａ及び１５４Ｂの探知範囲のうちいずれかに対象物が存在する場合に、被逆拡散波３９２Ｃは搬送波２２１のパターンに一致する。すなわち、受信回路３１０Ａは、Ｇｏｌｄ符号Ｍ１＋Ｍ２及びＭ１＋Ｍ３により拡散された被拡散波を抽出することができる。
ここで、逆拡散器３８２Ａ及び３８２Ｂと、逆拡散器３８２Ｃとの逆拡散のタイミングは、１チップ時間に対し、十分短い時間内で行うものとする。ここで１チップ時間とは、擬似ランダム符号の１ビットに対応する期間である。例えば、１チップ時間は、搬送波の周期の１／１０程度である。
また、受信回路３１０Ａは、選択回路３４１が逆拡散器３８２Ａ、３８２Ｂ及び３８２Ｃに供給する符号を変更することで、任意の組み合わせのＧｏｌｄ符号で拡散された反射波３２９を抽出することができる。よって、受信回路３１０Ａは、複数の異なるＧｏｌｄ符号で拡散された反射波３２９から任意の組み合わせのＧｏｌｄ符号で拡散された反射波３２９のみを抽出することができる。例えば、符号Ｍ１＋Ｍ２、符号Ｍ１＋Ｍ３、及び符号Ｍ２＋Ｍ３で拡散されたビームを同時に送出され、受信アンテナ２０９でそれらの反射波を受信する場合、逆拡散器３８２Ａ、３８２Ｂ及び３８２Ｃに対して供給する符号を、それぞれＭ２、Ｍ３及びＭ１とすることにより、受信回路３１０Ａは、符号Ｍ２＋Ｍ３で拡散された反射波以外を抽出して検知できる。
なお、上記説明では、レーダ装置３００が、２種類の探知範囲を切り替える例について説明したが、３種類以上の探知範囲を切り替えてもよい。３種類の探知範囲を切り替える場合には、レーダ装置３００は、さらに、論理和回路を備えＧｏｌｄ符号Ｍ２＋Ｍ３を用いればよい。
また、上記説明では、送信アンテナ３０５は４素子の線形アレーアンテナであり、送信アンテナ３０６は２素子の線形アレーアンテナであるとしたが、送信アンテナ３０５及び送信アンテナ３０６は、１以上のアンテナ素子により構成されればよい。例えば、送信アンテナ３０５及び３０６は、同数の素子により構成される線形アレーアンテナであってもよい。
また、上記説明では、利得調整回路３０７は、被拡散波３２４Ａを増幅し、利得調整回路３０８は、被拡散波３２４Ｂを減衰するとしたが、利得調整回路３０７及び３０８は、被拡散波３２４Ａの増幅、及び被拡散波３２４Ｂの減衰のうち一方のみを行ってもよい。この場合、レーダ装置３００は、利得調整を行わない利得調整回路３０７又は３０８を備えなくてもよい。
また、上記説明では、レーダ装置３００は、図１０に示す配置の送信アンテナ３０５及び３０６を備えるとしたが、図５に示す配置の送信アンテナを備えてもよい。また、実施の形態１に係るレーダ装置２００が、図１０に示す配置の送信アンテナを備えてもよい。
さらに、レーダ装置３００は、図５に示す配置と同様に、送信アンテナ３０５の数が送信アンテナ３０６の数より多く、かつ送信アンテナ３０６が送信アンテナ３０５の一部と対になり近接配置されてもよい。具体的には、図１０の縦方向において、送信アンテナ３０５と対とならない複数の送信アンテナ３０５は、対となり配置される複数の送信アンテナ３０５及び３０６に挟まれて配置されてもよい。
また、送信アンテナ２０５、２０６、３０５及び３０６の配置及び個数に関しては、上記実施の形態１及び実施の形態２に示すような線形アレーアンテナの形態に限らず、必要な放射パターンを形成するように設計し、配置してもよい。例えば、送信アンテナ２０５、２０６、３０５及び３０６は、アレーアンテナに限らず、単素子のアンテナでもよい。また、送信アンテナ２０５、２０６、３０５及び３０６の数を増加させてもよい。
また、上記説明では、利得調整回路２０７及び３０７は被拡散波２２４Ａ及び３２４Ａをそれぞれ増幅し、利得調整回路２０８及び３０８は被拡散波２２４Ｂ及び３２４Ｂをそれぞれ減衰するとしたが、利得調整回路２０７、２０８、３０７及び３０８は、送信アンテナ２０５及び３０５より送出されるビームの利得を、送信アンテナ２０６及び３０５により送信されるビームの利得より大きくなるように調整する構成であればよい。例えば、利得調整回路２０７、２０８、３０７及び３０８を、それぞれ送信回路２０４Ａ、２０４Ｂ、３０４Ａ及び３０４Ｂの前段に設けることで、搬送波２２２Ａ及び２２２Ｂを増幅又は減衰してもよい。
さらに、レーダ装置２００及び３００は、利得調整回路２０７、２０８、３０７及び３０８を備えず、送信アンテナ２０５、２０６、３０５及び３０６の構成を変えることで、送信アンテナ２０５及び３０５より送出されるビームの利得を、送信アンテナ２０６及び３０５により送信されるビームの利得より大きくなるように調整してもよい。
また、上記説明では、受信回路２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、３１０及び３１０Ａは、直交位相を用いて検波を行う直交検波器２４３、２４３Ａ、２４３Ｂ、３４３Ａ、３４３Ｂ及び３８３を備えるとしたが、直交検波器２４３、２４３Ａ、２４３Ｂ、３４３Ａ、３４３Ｂ及び３８３の代わりに、同一位相を用いて検波を行う同期検波器を備えてもよい。
また、上記説明では、レーダ装置２００及び３００は、発振器２０１により発生された搬送波２２１を用いて検波を行うホモダイン検波（ダイレクトコンバージョン）を行うとしているが、受信側で別の周波数を用いるヘテロダイン検波を行うレーダ装置に本発明を適用してもよい。
本発明は、レーダ装置に適用でき、特に、障害物等を検知する車載用のレーダ装置に適用できる。
本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を備える車両の外観を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る受信回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置における、擬似ランダム符号、被拡散波、反射波、被逆拡散波及びベースバンド信号の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る送信アンテナの配置、及びビームの放射パターンを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る受信回路の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る受信回路の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る受信回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る送信アンテナの配置、及びビームの放射パターンを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る送信アンテナの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る受信回路の変形例の構成を示すブロック図である。 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１００、２００、３００ レーダ装置
１０１ 距離速度検知部
１０２ 信号処理部
１０３ マルチビームアンテナ
１０４、１０５、１０６ アンテナ
１０７ スイッチ
１１０、１１１、１１２、１５１、１５２、１５３、１５４Ａ、１５４Ｂ、１５５ ビーム
１５０ 車両
２０１ 発振器
２０２、２６１、３６１ 分波器
２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ 符号発生器
２０４Ａ、２０４Ｂ、３０４Ａ、３０４Ｂ 送信回路
２０５、２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ、２０６、２０６Ｂ、２０６Ｃ、３０５、３０５Ａ、３０５Ｂ、３０６、３０６Ａ、３０６Ｂ 送信アンテナ
２０７、２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄ、２０８、２０８Ｂ、２０８Ｃ、３０７、３０７Ａ、３０７Ｂ、３０８、３０８Ａ、３０８Ｂ 利得調整回路
２０９、２０９Ａ、２０９Ｂ 受信アンテナ
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、３１０、３１０Ａ 受信回路
２１１ 信号処理回路
２２１、２２２Ａ、２２２Ｂ 搬送波
２２４Ａ、２２４Ｂ、３２４Ａ、３２４Ｂ 被拡散波
２２９、２２９Ａ、２２９Ｂ、２７１Ａ、２７１Ｂ、３２９、３７１Ａ、３７１Ｂ 反射波
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ、３３０、３３０Ａ、３３０Ｂ ベースバンド信号
２４０Ａ、２４０Ｂ、３４０Ａ、３４０Ｂ、３８０Ａ、３８０Ｂ、３８０Ｃ 遅延回路
２４１、３４１ 選択回路
２４２、２４２Ａ、２４２Ｂ、３４２Ａ、３４２Ｂ、３８２Ａ、３８２Ｂ、３８２Ｃ 逆拡散器
２４３、２４３Ａ、２４３Ｂ、３４３Ａ、３４３Ｂ、３８３ 直交検波器
２５２、２５２Ａ、２５２Ｂ、３５２Ａ、３５２Ｂ、３９２Ａ、３９２Ｂ、３９２Ｃ 被逆拡散波

Claims (12)

  1. 対象物を探知するレーダ装置であって、
    搬送波を発生する発振部と、
    前記発振部により発生された搬送波を、第１擬似ランダム符号を用いて拡散する第１送信部と、
    前記発振部により発生された搬送波を、前記第１擬似ランダム符号と異なる第２擬似ランダム符号を用いて拡散する第２送信部と、
    前記第１送信部により拡散された搬送波を送出する第１送信アンテナと、
    前記第２送信部により拡散された搬送波を、前記第１送信アンテナと異なる指向特性で送出する第２送信アンテナと、
    前記第１送信アンテナ及び前記第２送信アンテナにより送出され前記対象物に反射された搬送波である反射波を受信する受信アンテナと、
    前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する受信部とを備える
    ことを特徴とするレーダ装置。
  2. 前記第１送信アンテナにより送出される搬送波は、前記第２送信アンテナにより送出される搬送波に比べ、遠距離かつ狭角に送出される
    ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
  3. 前記第１送信アンテナは、複数の第３送信アンテナを含み、
    前記第２送信アンテナは、前記第３送信アンテナの数より少ない数の複数の第４送信アンテナを含み、
    前記複数の第３送信アンテナ及び前記複数の第４送信アンテナは、第１方向にそれぞれ直線状に配置され、
    前記複数の第３送信アンテナ及び前記複数の第４送信アンテナは、前記第１方向と直交する第２方向に対して線対称に配置される
    ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
  4. 前記複数の第４送信アンテナは、それぞれ前記複数の第３送信アンテナと対になり配置され、
    前記第１方向において、対となり配置される前記複数の第４送信アンテナ及び前記複数の第３送信アンテナと、前記複数の第４送信アンテナと対とならない複数の第３送信アンテナとのうち一方は、他方に挟まれて配置される
    ことを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
  5. 前記レーダ装置は、さらに、
    前記第１送信アンテナもより送出される搬送波の利得が、前記第２送信アンテナにより送信される搬送波の利得より大きくなるように調整する利得調整部を備える
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
  6. 前記受信部は、
    前記第１擬似ランダム符号及び前記第２擬似ランダム符号のうち一方を選択する第１選択部と、
    前記第１選択部により選択された前記第１擬似ランダム符号又は前記第２擬似ランダム符号を用いて、前記受信アンテナにより受信された反射波を逆拡散する逆拡散部と、
    前記逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する検波部とを備える
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
  7. 前記受信部は、
    前記受信アンテナにより受信された反射波を第１反射波及び第２反射波に分波する分波部と、
    前記第１反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第１逆拡散部と、
    前記第１逆拡散部により逆拡散された第１反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第１検波部と、
    前記第２反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第２逆拡散部と、
    前記第２逆拡散部により逆拡散された第２反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第２検波部とを備える
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
  8. 前記受信アンテナは、第１受信アンテナ及び第２受信アンテナを含み、
    前記受信部は、
    前記第１受信アンテナにより受信された反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第１逆拡散部と、
    前記第１逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第１検波部と、
    前記第２受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する第２逆拡散部と、
    前記第２逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する第２検波部とを備える
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
  9. 前記レーダ装置は、さらに、
    第３擬似ランダム符号、第４擬似ランダム符号及び第５擬似ランダム符号を生成する符号発生部と、
    前記第３擬似ランダム符号と前記第４擬似ランダム符号との排他的論理和を算出することで、前記第１擬似ランダム符号を生成する第１論理和回路と、
    前記第３擬似ランダム符号と前記第５擬似ランダム符号との排他的論理和を算出することで、前記第２擬似ランダム符号を生成する第２論理和回路とを備える
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
  10. 前記受信部は、
    第１逆拡散部と、
    第２逆拡散部と、
    第３逆拡散部と、
    前記第３擬似ランダム符号、前記第４擬似ランダム符号及び前記第５擬似ランダム符号のそれぞれを、前記第１逆拡散部、前記第２逆拡散部及び前記第３逆拡散部のいずれかに供給する第２選択部とを備え、
    前記第１逆拡散部は、前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２選択部により供給される擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、
    前記第２逆拡散部は、前記受信アンテナにより受信された反射波を、前記第２選択部により供給される擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、
    前記第３逆拡散部は、前記第１逆拡散部により逆拡散された反射波、及び前記第２逆拡散部により逆拡散された反射波を共に、前記第２選択部により供給される擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、
    前記受信部は、さらに、
    前記第３逆拡散部により逆拡散された反射波を、前記発振部により発生された搬送波を用いて検波する検波部を備える
    ことを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
  11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーダ装置を備える車両であって、
    前記第１送信アンテナは、前記第１送信部により拡散された搬送波を、前記車両の前方に送出し、
    前記第２送信アンテナは、前記第２送信部により拡散された搬送波を、前記車両の前方及び前斜め方向のうち少なくとも一方に送出する
    ことを特徴とする車両。
  12. 対象物を探知するレーダ装置の制御方法であって、
    搬送波を発生する発振ステップと、
    前記発振ステップで発生された搬送波を、第１擬似ランダム符号を用いて拡散し、前記発振ステップで発生された搬送波を、前記第１擬似ランダム符号と異なる第２擬似ランダム符号を用いて拡散する拡散ステップと、
    前記拡散ステップで前記第１擬似ランダム符号を用いて拡散された搬送波、及び前記拡散ステップで前記第２擬似ランダム符号を用いて拡散された搬送波を互いに異なる指向特性で送出する送出ステップと、
    前記送出ステップで送出され前記対象物に反射された搬送波である反射波を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信された反射波を、前記第１擬似ランダム符号を用いて逆拡散し、前記受信ステップで受信された反射波を、前記第２擬似ランダム符号を用いて逆拡散する逆拡散ステップとを含む
    ことを特徴とする制御方法。
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