JP2020003333A

JP2020003333A - 到来方向推定装置及び到来方向推定方法

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Publication number: JP2020003333A
Application number: JP2018122859A
Authority: JP
Inventors: 弘貴石川; Hiroki Ishikawa; 泰寛黒野; Yasuhiro Kurono
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-06-28
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Abstract

【課題】受信アンテナ等で異常が生じた場合でも、電波のある程度正確な到来方向を推定することができる到来方向推定技術を提供する。【解決手段】到来方向推定装置は、複数の受信アンテナ３１で得られた受信信号に基づく前記受信アンテナ毎の信号を取得する取得部と、前記受信アンテナ毎の信号の２つの組合せに基づく行列要素を有する相関行列を生成する生成部４５と、複数の前記受信アンテナそれぞれに対応する複数の受信チャンネルの少なくとも一つで異常が発生しているか否かを判定する異常判定部４６と、前記相関行列に基づいて電波の到来方向を推定する推定部４８と、を備える。前記生成部は、前記異常と判定された前記受信チャンネルに関連する行列要素を、アンテナ距離の等しい別の信号の組合せに基づき、生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、電波の到来方向を推定する技術に関する。

レーダ装置は、電波を照射し、物標から反射してきた電波（反射波）を受信することで、反射波の到来方向を推定する。到来方向の推定方法は、反射波を受信する複数の受信アンテナで得られた受信信号の位相差や振幅差の情報から到来方向（角度）を算出する方法である。

特開２００５−１５６３３７号公報（段落００６８）

しかしながら、受信アンテナで異常が生じた場合又は受信アンテナから到来方向推定装置までの信号経路で異常が発生した場合、到来方向推定装置は誤った角度を算出してしまう。

特許文献１で開示されている車載用レーダ装置は、複数の受信アンテナのいずれかが故障した場合、物標の角度検出が不可能であると判断して物標までの距離のみを検出することで、誤った角度を算出してしまうことを防止する。特許文献１で開示されている車載用レーダ装置は、複数の受信アンテナのいずれかが故障した場合、角度算出が不可能になるという問題を有する。

本発明は、上記課題に鑑みて、受信アンテナ等で異常が生じた場合でも、電波のある程度正確な到来方向を推定することができる到来方向推定技術を提供することを目的とする。

本発明に係る到来方向推定装置は、複数の受信アンテナで得られた受信信号に基づく前記受信アンテナ毎の信号を取得する取得部と、前記受信アンテナ毎の信号の２つの組合せに基づく行列要素を有する相関行列を生成する生成部と、複数の前記受信アンテナそれぞれに対応する複数の受信チャンネルの少なくとも一つで異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、前記相関行列に基づいて電波の到来方向を推定する推定部と、を備え、前記生成部は、前記異常と判定された前記受信チャンネルに関連する行列要素を、アンテナ距離の等しい別の信号の組合せに基づき、生成する構成（第１の構成）である。

上記第１の構成の到来方向推定装置において、前記異常判定部は、異常判定対象の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号と、他の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号との比較結果に基づく判定を行う構成（第２の構成）であってもよい。

上記第２の構成の到来方向推定装置において、前記異常判定部は、異常判定対象の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号のパワーと、他の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号のパワーとの比較結果に基づく判定を行う構成（第３の構成）であってもよい。

上記第１〜第３いずれかの構成の到来方向推定装置において、前記生成部は、前記受信アンテナ毎の信号と、実在しない仮想受信アンテナの信号とに基づいて、前記相関行列を生成し、前記異常判定部は、前記仮想受信アンテナで前記異常が発生しているとみなす構成（第４の構成）であってもよい。

本発明に係る到来方向推定方法は、複数の受信アンテナで得られた受信信号に基づく前記受信アンテナ毎の信号を取得する取得工程と、前記受信アンテナ毎の信号の２つの組合せに基づく行列要素を有する相関行列を生成する生成工程と、複数の前記受信アンテナそれぞれに対応する複数の受信チャンネルの少なくとも一つで異常が発生しているか否かを判定する異常判定工程と、前記相関行列に基づいて電波の到来方向を推定する推定工程と、を備え、前記生成工程は、前記異常と判定された前記受信チャンネルに関連する行列要素を、アンテナ距離の等しい別の信号の組合せに基づき、生成する構成（第５の構成）である。

本発明に係る到来方向推定技術によると、受信アンテナ等で異常が生じた場合でも、電波のある程度正確な到来方向を推定することができる。

レーダ装置の構成例を示す図信号処理装置の動作を示すフローチャート角度推定処理の一例を示すフローチャートピーク角度の例を示す図受信アンテナの配置に関する変形例を示す図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜１．レーダ装置の構成＞
図１は本実施形態に係るレーダ装置１の構成を示す図である。レーダ装置１は、例えば自動車などの車両に搭載されている。以下、レーダ装置１が搭載される車両を「自車両」という。

レーダ装置１は自車両の前端に搭載されている。レーダ装置１は、自車両の前方に電波を照射し、自車両の前方に存在する物標から反射してきた電波（反射波）を受信することで、物標に係る物標データを取得する。

レーダ装置１は、物標から反射した反射波がレーダ装置１の受信アンテナに受信されるまでの距離（以下、「物標の距離」という。） [ｍ]、自車両に対する物標の相対速度[ｋｍ／ｈ]、自車両の前後方向における物標の距離（以下、「縦位置」という。）[ｍ]、自車両の左右方向における物標の距離（以下、「横位置」という。）[ｍ]などのパラメータを有する物標データを導出する。縦位置は、例えば、自車両のレーダ装置１を搭載している位置を原点Ｏとし、自車両の前方では正の値、自車両の後方では負の値で表現される。横位置は、例えば、自車両のレーダ装置１を搭載している位置を原点Ｏとし、自車両の右側では正の値、自車両の左側では負の値で表現される。

図１に示すように、レーダ装置１は、送信部２と、受信部３と、信号処理装置４と、を主に備えている。信号処理装置４は、電波の到来方向を推定する到来方向推定装置の一例である。

送信部２は、信号生成部２１と発信器２２とを備えている。信号生成部２１は、変調信号を生成し、発信器２２に供給する。発信器２２は、信号生成部２１で生成された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調し、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号を生成し、送信アンテナ２３に出力する。

送信アンテナ２３は、発信器２２からの送信信号に基づいて、送信波ＴＷを自車両の前方に出力する。送信アンテナ２３から自車両の前方に送信された送信波ＴＷは、人、他車両などの物体で反射されて反射波ＲＷとなる。

受信部３は、複数の受信アンテナ３１と、その複数の受信アンテナ３１に接続された複数の個別受信部３２とを備えている。本実施形態では、受信部３は、例えば、４つの受信アンテナ３１と４つの個別受信部３２とを備えている。４つの受信アンテナ３１はそれぞれ受信チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４に対応している。４つの受信アンテナ３１は、自車両の左右方向に沿って配置され、隣接するアンテナ間の距離は所定距離ｄである。なお、３つの所定距離ｄは、厳密に同一でなくてもよく、設計上の誤差やばらつきなどを考慮した上で３つの所定距離ｄが同一とみなすことができればよい。４つの個別受信部３２は、４つの受信アンテナ３１にそれぞれ対応している。各受信アンテナ３１は物体からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、各個別受信部３２は対応する受信アンテナ３１で得られた受信信号を処理する。

各個別受信部３２は、ミキサ３３とＡ／Ｄ変換器３４とを備えている。受信アンテナ３１で得られた受信信号は、ローノイズアンプ（図示省略）で増幅された後にミキサ３３に送られる。ミキサ３３には送信部２の発信器２２からの送信信号が入力され、ミキサ３３において送信信号と受信信号とがミキシングされる。これにより、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差となるビート周波数を有するビート信号が生成される。ミキサ３３で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタルの信号に変換された後に、信号処理装置４に出力される。

信号処理装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ４１などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置４は、演算の対象とする各種のデータを、記憶装置であるメモリ４１に記憶する。メモリ４１は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などである。信号処理装置４は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部４２、フーリエ変換部４３、及び、データ処理部４４を備えている。送信制御部４２は、送信部２の信号生成部２１を制御する。

フーリエ変換部４３は、複数の個別受信部３２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。これにより、フーリエ変換部４３は、複数の受信アンテナ３１それぞれの受信信号に係るビート信号を、周波数領域のデータである周波数スペクトラムに変換する。フーリエ変換部４３で得られた周波数スペクトラムは、データ処理部４４に入力される。

図１に示すように、データ処理部４４は、主な機能として、ピーク抽出部４４ａ、角度推定部４４ｂ、距離／相対速度算出部４４ｃ、連続性判定部４４ｄ、フィルタ部４４ｅ、物標分類部４４ｆ、不要物標判定部４４ｇ、グループ化部４４ｈ、及び出力物標選択部４４ｉを備えている。

ピーク抽出部４４ａは、フーリエ変換部４３による高速フーリエ変換結果においてピークとなるピーク周波数を抽出して角度推定部４４ｂへ出力する。なお、ピーク抽出部４４ａは、アップ区間（送信波ＴＷの周波数が上昇する区間）及びダウン区間（送信波ＴＷの周波数が下降する区間）のそれぞれについてピーク周波数を抽出する。

角度推定部４４ｂは、ピーク抽出部４４ａにおいて抽出されたピーク周波数のそれぞれに対応する反射波の到来角度を推定し、各ピーク周波数での信号強度（受信レベル）を算出する。すなわち、角度推定部４４ｂは、各物標の角度を推定する。

距離／相対速度算出部４４ｃは、各物標の距離及び相対速度を算出する。

連続性判定部４４ｄは、今回検知された物標の瞬時値に、前回検知された物標と連続性があるか否かを判定する。なお、物標の瞬時値には、例えば物標の角度、物標の距離、及び物標の相対速度が含まれる。連続性判定部４４ｄは、連続性判定部の物標に関する情報をフィルタ部４４ｅへ出力する。

フィルタ部４４ｅは、検知された各物標について、連続性がとれた今回の瞬時値と予測値とを所定の重み係数により平滑化する。即ち、下記の式が成り立つ。なお、αは０より大きく１より小さい。
フィルタ後の物標データ＝α×予測値データ＋（１-α）×瞬時値データ
フィルタ部４４ｅは、フィルタ処理後の物標に関する情報を物標分類部４４ｆへ出力する。

物標分類部４４ｆは、フィルタ部４４ｅのフィルタ処理結果等に基づき、各物標を移動物及び静止物に分類する。物標分類部４４ｆは、分類結果を不要物標判定部４４ｇへ出力する。

不要物標判定部４４ｇは、各物標について、システム制御上、不要となる物標であるか否かを判定する。不要となる物標は、例えば、位相折り返しゴースト、構造物、壁反射などである。なお、不要物標判定部４４ｇによって不要と判定された物標は、基本的に外部装置への出力対象としないが、内部的には保持されていてよい。不要物標判定部４４ｇは、不要と判定しなかった物標に関する情報をグループ化部４４ｈへ出力する。

グループ化部４４ｈは、不要物標判定部４４ｇによって不要と判定されなかった複数の物標のうち、同一物からの反射点であると推定されるものについて、１つの物標にまとめるグルーピングを行い、グルーピング結果を出力物標選択部４４ｉへ出力する。

出力物標選択部４４ｉは、システム制御上、外部装置へ出力することが必要となる物標を選択する。出力物標選択部４４ｉは、選択した物標に関する物標情報を外部装置へ出力する。

外部装置は、例えば車両制御ＥＣＵ５である。車両制御ＥＣＵ５は、例えば、車速センサ６、舵角センサ７、スロットル８、及びブレーキ９に電気的に接続されている。車両制御ＥＣＵ５は、レーダ装置１から取得した物標情報に基づいて、例えばＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）やＰＣＳ（Pre-crash Safety System）などの車両制御を行う。

＜２．信号処理装置の動作＞
次に、信号処理装置４の動作について説明する。図２は、信号処理装置４の動作を示すフローチャートである。信号処理装置４は、図２に示す処理を一定時間（例えば、１／２０秒）ごとに周期的に繰り返す。

図２に示す処理の開始前に、送信制御部４２による信号生成部２１の制御が完了している。まず、フーリエ変換部４３が、複数の個別受信部３２のそれぞれから出力されるビート信号を対象に、高速フーリエ変換を実行する（ステップＳ１）。そして、４つの受信アンテナ３１の全てに関する周波数スペクトラムが、フーリエ変換部４３からデータ処理部４４に入力される。

次に、ピーク抽出部４４ａが、周波数スペクトラムを対象にピーク周波数を抽出する（ステップＳ２）。ピーク抽出部４４ａは、周波数スペクトラムのうち、所定の閾値を超えるパワーを有するピークが表れる周波数を、ピーク周波数として抽出する。

次に、角度推定部４４ｂは、方位演算処理により、抽出したピーク周波数の信号に係る物標の角度を推定する（ステップＳ３）。方位演算処理では、一つのピーク周波数の信号から、複数の角度、及びそれら複数の角度それぞれの信号のパワーが導出される。方位演算処理としては、ESPRIT、MUSIC、PRISMなどの周知の方位演算処理を用いることができる。ステップＳ３の角度推定処理の詳細については後述する。

角度推定処理の後、距離／相対速度算出部４４ｃは、各物標の距離及び相対速度を算出する（ステップＳ４）。

続いて、連続性判定部４４ｄが、物標の瞬時値に基づき、連続性判定処理を行う（ステップＳ５）。その後、フィルタ部４４ｅが、連続性判定処理の処理結果に基づき、フィルタ処理を行う（ステップＳ６）。

続いて、物標分類部４４ｆが、フィルタ処理の処理結果に基づき、物標分類処理を行う（ステップＳ７）。その後、不要物標判定部４４ｇが、物標分類処理の処理結果に基づき、不要物標判定処理を行う（ステップＳ８）。

そして、グループ化部４４ｈが、不要物標判定処理の処理結果に基づき、グルーピングを行う（ステップＳ９）。最後に、出力物標選択部４４ｉが、グループ化処理の処理結果に基づき、出力物標選択処理を行い（ステップＳ１０）、出力対象として選択された物標の物標情報を外部装置へ出力して、処理を終了する。

＜３．角度推定処理の詳細＞
図３は、角度推定処理の一例を示すフローチャートである。まず生成部４５は、４行１列の受信信号ベクトルＸを定義する。受信信号ベクトルＸの各成分は、各受信アンテナ及び各受信アンテナのピーク抽出部４４ａで抽出されたピーク値である。受信信号ベクトルＸの行成分はｃｈ１からｃｈ４の順で並んでいる。

生成部４５は、受信信号の相関行列を生成する（ステップＳ３１）。相関行列Ｒ_ＸＸは次のように表される。ここで［・］^Ｈは、複素共役転置、ｘ^＊は複素共役を表す。相関行列Ｒ_ＸＸは４行４列の行列となる。

なお、受信チャンネルに異常が起こった場合は、ベクトルＸを生成する時点で対応するピークがなかったり、異常な値となっている。その結果、相関行列も異常な受信チャンネルに関連する行列要素が異常な値であったり定義できない状態であることもある。そのような場合、このステップでは一旦、相関行列の行列要素を全て埋めることはせず、異常な値であったり定義できない状態である行列要素を空白要素にしてもいいこととする。

次に、異常判定部４６は、４つの受信チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の少なくとも一つで異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の異常判定処理の具体例については後述する。

４つの受信チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の少なくとも一つで異常が発生していると異常判定部４６によって判定された場合、ステップＳ３３に進む。一方、４つの受信チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４が全て正常であると異常判定部４６によって判定された場合、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３３において、補間部４７は、相関行列Ｒ_ＸＸの異常な行列要素に補間処理を施して相関行列Ｒ_ＸＸ’として相関行列を完成させる。補間部４７は、異常に関連する行列要素をアンテナ間隔の等しい異常に関連しない行列要素で補間する。したがって、異常に関連する行列要素の影響による誤った角度の算出を抑制することができる。ステップＳ３３の補間処理が完了すると、ステップＳ３４に進む。

例えば、受信チャンネルｃｈ３に異常が発生していると異常判定部４６によって判定された場合、相関行列Ｒ_ＸＸの３行目の行列要素及び３列目の行列要素（下記に示す数２において灰色でマーキングしている行列要素）が異常に関連する行列要素になり、下記に示す数３で表される相関行列Ｒ_ＸＸ’として相関行列が完成する。なお、下記に示す数３で表される相関行列Ｒ_ＸＸ’の３行目３列目の行列要素ｒ_ａは、ｒ_１１、ｒ_２２、及びｒ_４４の少なくとも２つの平均値、又は、ｒ_１１、ｒ_２２、及びｒ_４４のいずれか一つである。
なお、数１及び数３のサフィックスは、各行列要素を生成するために参照する受信信号のチャンネルを直接的に表している。したがって、受信信号ベクトルＸの対応する各成分、さらには受信信号ｘｎそのものからも、直接的に相関行列を生成することができる。この場合、数１のサフィックスは正常な場合に各行列要素が参照するチャンネルの組のテーブルを示し、数３のサフィックスは、受信チャンネルｃｈ３が異常の場合に各行列要素が参照する受信チャンネルの組のテーブルとなる。なお、ａは１１，２２，４４のいずれかとしたらよい。同様に、受信チャンネルｃｈ１が異常の場合、受信チャンネルｃｈ２が異常の場合、受信チャンネルｃｈ４が異常の場合についても参照する受信チャンネルの組のテーブルをそれぞれ用意し、異常となった受信チャンネルに応じて参照先を切り替えることによっても、相関行列Ｒｘｘ’を生成することができる。

また例えば、受信チャンネルｃｈ１及びｃｈ３に異常が発生していると異常判定部４６によって判定された場合、相関行列Ｒ_ＸＸの１行目の行列要素、３行目の行列要素、１列目の行列要素、及び３列目の行列要素（下記に示す数４において灰色でマーキングしている行列要素）が異常に関連する行列要素になり、下記に示す数５で表される相関行列Ｒ_ＸＸ’ として相関行列が完成する。ただし、下記に示す数５で表される相関行列Ｒ_ＸＸ’において空白要素が残っている場合には、補間部４７は、空白要素を例えば所定値の行列要素に置換する置換処理をさらに行うことで、相関行列を完成させる。なお、下記に示す数５で表される相関行列Ｒ_ＸＸ’の３行目３列目の行列要素ｒ_ａ及び１行目１列目の行列要素ｒ_ｂは、ｒ_２２及びｒ_４４の平均値、又は、ｒ_２２及びｒ_４４のいずれか一つである。ｒ_ａとｒ_ｂは同一であってもよく互いに異なっていてもよい。

下記に示す数５で表される相関行列Ｒ_ＸＸ’は、異常に関連する行列要素（下記に示す数５において灰色でマーキングしている行列要素）を有しているが、下記に示す数４で表される相関行列Ｒ_ＸＸに比べて異常に関連する行列要素の個数が減少している。

本実施形態においては、３つ以上の受信チャンネルに異常が発生した場合には補間部４７が補間処理を実行しても、異常に関連する行列要素の影響による誤った角度の算出を抑制することができなくなる。しかしながら、本実施形態よりも受信チャンネルの個数が多い構成を採用した場合には、３つ以上の受信チャンネルに異常が発生しても、異常に関連する行列要素の影響による誤った角度の算出を抑制することができる。

ステップＳ３４において、推定部４８は、相関行列に対して空間平均処理をさらに行ってもよい。空間平均処理を実行することによって複数の物標からの反射波が存在する場合の反射波同士の相互干渉成分と、機器由来のノイズを抑制することができる。

次に、推定部４８は、相関行列に基づいて角度スペクトラムを算出し、算出した角度スペクトラムに基づいて電波の到来方向（物標の角度）を推定する（ステップＳ３５）。

次に、推定部４８は、角度パワーを算出する（ステップＳ３６）。図４は、方位演算処理により推定された角度を、角度スペクトラムとして概念的に示す図である。図中において、横軸は角度（ｄｅｇ）、縦軸は信号のパワーを示している。角度（ｄｅｇ）は、自車両の前方直進進行方向とレーダ装置１から物標に向かう方向とのなす角度であり、例えば物標が自車両の前方右側に存在する場合に正の値で表現され物標が自車両の前方左側に存在する場合に負の値で表現される。横位置は、例えば、自車両のレーダ装置１を搭載している位置を原点Ｏとし、自車両の右側では正の値、自車両の左側では負の値で表現される。角度スペクトラムにおいて、方位演算処理により推定された角度はピークＰａとして表れる。方位演算処理により推定された角度を「ピーク角度」といい、ピーク角度の信号のパワーを「角度パワー」という。

その後、推定部４８は、角度パワーに基づいて角度信頼性判定処理を行う（ステップＳ３７）。具体的には、推定部４８は、角度パワーが所定値以上であれば、その角度パワーに対応するピーク角度の信頼性が高いと判定してそのピーク角度を物標の角度として採用し、逆に角度パワーが所定値未満であれば、その角度パワーに対応するピーク角度の信頼性が低いと判定してそのピーク角度を物標の角度として採用しない。ステップＳ３７の処理が完了すると、図３に示すフロー動作が終了する。

以上説明した図３に示すフロー動作を角度推定部４４ｂが実行することで、受信チャンネルで異常が生じた場合でも、電波のある程度正確な到来方向を推定することができる。なお、受信チャンネルで異常が生じる場合としては、例えば、受信アンテナ３１が故障した場合、受信アンテナ３１による電波の受信が雪や水滴等によって妨げられる場合、個別受信部３２が故障した場合などがある。

＜４．異常判定処理の具体例＞
例えば、異常判定部４６は、異常判定対象の受信チャネルに対応する受信アンテナ３１の信号と、他の受信チャネルに対応する受信アンテナ３１の信号との比較結果に基づく判定を行う。これにより、比較的簡単な信号処理で異常判定を実現できる。

この場合、受信信号ベクトルＸの各成分に含まれるパワー情報を用いてもよく、相関行列の各行列要素に含まれる位相差情報を用いてもよい。位相差情報を用いる場合、２つの受信チャンネルが関与することになり、異常が発生している受信チャンネルを特定する処理がパワー情報を用いる場合よりも複雑になるため、パワー情報を用いることが好ましい。

パワー情報を用いる場合、例えば異常判定対象の受信チャネルに対応する受信アンテナ３１の信号のパワーと、他の３つの受信チャネルに対応する受信アンテナ３１の信号のパワーの平均値との差又は比率が所定範囲であれば、異常判定対象の受信チャネルは正常であると判定すればよい。そして、異常判定対象の受信チャネルを順次入れ替えればよい。複数の受信チャネルの異常を検出する場合は、最も顕著な異常が発生している受信チャネルをまず検出し、その後残りの受信チャンネルを対象として同様の処理を行えばよい。

また、発信器２２及び４つのミキサ３３が１つのＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）で構成されており、ＭＭＩＣが自身の故障を検知できる構成である場合、ＭＭＩＣから出力される故障検知信号に基づき異常判定部４６が異常判定を行ってもよい。

また例えば、角度推定部が第１〜第４角度算出処理を順次行うようにしてもよい。第１角度算出処理は、補間部４７が、受信チャンネルｃｈ１に異常が発生したと仮定して補間処理を実行し、推定部４８が物標の角度を推定する処理である。第２角度算出処理は、補間部４７が、受信チャンネルｃｈ２に異常が発生したと仮定して補間処理を実行し、推定部４８が物標の角度を推定する処理である。第３角度算出処理は、補間部４７が、受信チャンネルｃｈ３に異常が発生したと仮定して補間処理を実行し、推定部４８が物標の角度を推定する処理である。第４角度算出処理は、補間部４７が、受信チャンネルｃｈ４に異常が発生したと仮定して補間処理を実行し、推定部４８が物標の角度を推定する処理である。異常判定部４６は、第１〜第４角度算出処理で求まった角度が全て略同一であれば、どの受信チャンネルにも異常が発生していないと判定する。また、異常判定部４６は、第１〜第４角度算出処理で求まった角度が一つだけ他と異なっていれば、その異なっている角度を算出した角度算出処理での仮定が正しいので、異常が発生している受信チャンネルを特定することができる。

＜５．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

例えば、レーダ装置１から受信チャンネルｃｈ３の受信アンテナ３１及び個別受信部３２を取り除き、受信チャンネルｃｈ３に仮想受信アンテナ３５を対応させてもよい。仮想受信アンテナ３５は実在しないアンテナである（図５参照）。この場合、生成部４５は、受信アンテナ３１毎の信号と仮想受信アンテナ３５の信号とに基づいて相関行列を生成し、その相関行列の仮想受信アンテナ３５に関連する行列要素は０になる。異常判定部４６が仮想受信アンテナ３５で異常が発生しているとみなすことで、仮想アンテナに関連する行列要素をアンテナ間隔の等しい仮想アンテナに関連しない行列要素で補間することができる。これにより、異常発生時の補間処理と同様の補間処理を実行するだけで、少ないアンテナ数で物標の角度算出結果のメインローブを細くしつつサイドローブを抑圧できる。

上述した実施形態では一次元配置アンテナ群で得られた受信信号を処理する到来方向推定装置について説明したが、２軸での角度推定が可能となる二次元配置アンテナ群で得られた受信信号を処理する到来方向推定装置、又は、３軸での角度推定が可能となる三次元配置アンテナ群で得られた受信信号を処理する到来方向推定装置についても本発明を適用することができる。

二次元配置アンテナ群で得られた受信信号を処理する到来方向推定装置や三次元配置アンテナ群で得られた受信信号を処理する到来方向推定装置においても、異常に関連する行列要素をアンテナ間隔の等しい異常に関連しない行列要素で補間する。これにより、二次元配置アンテナ群や三次元配置アンテナ群等で異常が生じた場合でも、電波のある程度正確な到来方向を推定することができる。

補間部４７が補間処理を行っているときは、異常に関連する行列要素の影響による誤った角度の算出を抑制することができているが、物標の角度推定の精度が低い状態である。したがって、補間部４７が補間処理を行っているときに、物標の角度推定の精度が低い状態であることを知らせる報知信号を信号処理装置４が外部出力するようにし、当該報知信号を画像表示装置や音声出力装置等の報知装置が受信し、物標の角度推定の精度が低い状態であることを当該報知装置がユーザーに知らせてもよい。これにより、レーダ装置１の検査や部品交換を促すことができる。また、当該報知信号を車両制御ＥＣＵ５が受信し、車両制御ＥＣＵ５が、物標の角度推定の精度が低い状態であることを加味して、車両制御の応答性等を通常時から変更してもよい。

また上述した実施形態では車載レーダ装置について説明したが、本発明は、道路等に設置されるインフラレーダ装置、航空機監視レーダ装置等にも適用可能である。

３受信部
３１受信アンテナ
３５仮想受信アンテナ
４信号処理装置
４４ｂ角度推定部
４５生成部
４６異常判定部
４７補間部
４８推定部

Claims

複数の受信アンテナで得られた受信信号に基づく前記受信アンテナ毎の信号を取得する取得部と、
前記受信アンテナ毎の信号の２つの組合せに基づく行列要素を有する相関行列を生成する生成部と、
複数の前記受信アンテナそれぞれに対応する複数の受信チャンネルの少なくとも一つで異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
前記相関行列に基づいて電波の到来方向を推定する推定部と、
を備え、
前記生成部は、前記異常と判定された前記受信チャンネルに関連する行列要素を、アンテナ距離の等しい別の信号の組合せに基づき、生成する、
到来方向推定装置。
前記異常判定部は、異常判定対象の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号と、他の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号との比較結果に基づく判定を行う、
請求項１に記載の到来方向推定装置。
前記異常判定部は、異常判定対象の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号のパワーと、他の前記受信チャネルに対応する前記受信アンテナの信号のパワーとの比較結果に基づく判定を行う、
請求項２に記載の到来方向推定装置。
前記生成部は、前記受信アンテナ毎の信号と、実在しない仮想受信アンテナの信号とに基づいて、前記相関行列を生成し、
前記異常判定部は、前記仮想受信アンテナで前記異常が発生しているとみなす、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の到来方向推定装置。
複数の受信アンテナで得られた受信信号に基づく前記受信アンテナ毎の信号を取得する取得工程と、
前記受信アンテナ毎の信号の２つの組合せに基づく行列要素を有する相関行列を生成する生成工程と、
複数の前記受信アンテナそれぞれに対応する複数の受信チャンネルの少なくとも一つで異常が発生しているか否かを判定する異常判定工程と、
前記相関行列に基づいて電波の到来方向を推定する推定工程と、
を備え、
前記生成工程は、前記異常と判定された前記受信チャンネルに関連する行列要素を、アンテナ距離の等しい別の信号の組合せに基づき、生成する、
到来方向推定方法。