JP2023147387A - Radar device, object detection method and program - Google Patents

Radar device, object detection method and program Download PDF

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JP2023147387A JP2022054852A JP2022054852A JP2023147387A JP 2023147387 A JP2023147387 A JP 2023147387A JP 2022054852 A JP2022054852 A JP 2022054852A JP 2022054852 A JP2022054852 A JP 2022054852A JP 2023147387 A JP2023147387 A JP 2023147387A
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Hajime Namiki
大輔 井上
Daisuke Inoue
隆介 山村
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Abstract

To make it possible to process a received signal similar to that of an equally spaced linear array by interpolation processing that converts an unequally spaced array antenna to an equally spaced array antenna.SOLUTION: A radar device 100 includes: a receiving unit 52 that receives a signal reflected by one or more objects using a receiving antenna 8, which is an unequally spaced array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals; an interpolation processing unit 121 that performs interpolation processing on the received signal received by each antenna element of the receiving antenna 8 forming the unequally spaced array antenna and converts the received signal into a received signal at a virtually equally spaced array antenna having the same aperture length as the unequally spaced array antenna; and an angle estimation unit 122 that estimates an angle of the object using the converted received signal.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、レーダ装置、対象物検出方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a radar device, an object detection method, and a program.

複数のアンテナ素子を配置してなるアレイアンテナは、配置の形状により、リニアアレイアンテナ、プレーナアレイアンテナ等に分類され、物標検出のためのレーダ装置に用いられている。一般に、複数のアンテナ素子を直列的に配置してなるリニアアレイアンテナでは、アンテナアレイ全体の長さである開口長を大きくするほど角度分解能を高めることができる。一方、リニアアレイアンテナにおいてアンテナ素子間の間隔を例えば一波長程度に広げると、グレーティングローブと呼ばれる不要な放射が生じる不都合がある。この点ではアンテナ素子の間隔は半波長程度に抑えることが望ましい。すなわち、角度分解能を向上させるために開口長を拡大した場合、同時にグレーティングローブを抑制するためにはアンテナ間隔を半波長(λ/2)程度に抑えなければならないため、必要なアンテナ素子の数が増加するという問題がある。 Array antennas formed by arranging a plurality of antenna elements are classified into linear array antennas, planar array antennas, etc. depending on the shape of the arrangement, and are used in radar devices for target detection. Generally, in a linear array antenna formed by arranging a plurality of antenna elements in series, the angular resolution can be improved as the aperture length, which is the length of the entire antenna array, is increased. On the other hand, if the spacing between antenna elements in a linear array antenna is increased to, for example, one wavelength, there is a problem in that unnecessary radiation called a grating lobe occurs. In this respect, it is desirable to suppress the spacing between the antenna elements to about half a wavelength. In other words, when the aperture length is expanded to improve angular resolution, the antenna spacing must be kept to about half a wavelength (λ/2) in order to simultaneously suppress grating lobes, which reduces the number of antenna elements required. The problem is that it increases.

上記のような、角度分解能向上とグレーティングローブ抑制との間のトレードオフの問題を改善ないし解消するために、アレイアンテナのアンテナ素子間の間隔を不等間隔とした不等間隔アレイアンテナが提案されている。例えば特許文献1では、不等間隔に配置された複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナと、物標がグレーティングゴーストであるか否か判定するグレーティング判定を実行するグレーティング判定部を備えたレーダ装置が記載されている。特許文献2には、レーダの検出性能を劣化させずに、仮想受信アレーにおける開口長を最大限拡大すべく、配置が異なるアンテナ群を有する送信アレーアンテナ、受信アレーアンテナを備えたレーダ装置が記載されている。特許文献3には、ゴーストの検出を抑え、さらに相互相関の程度を抑圧することを可能とすべく、送信アンテナ群及び受信アンテナ群が、不等間隔に一列に並べられるレーダ装置が記載されている。 In order to improve or eliminate the above trade-off problem between improving angular resolution and suppressing grating lobes, an unevenly spaced array antenna in which the spacing between the antenna elements of the array antenna is uneven has been proposed. ing. For example, Patent Document 1 describes a radar device that includes an array antenna including a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals, and a grating determination unit that performs grating determination to determine whether a target object is a grating ghost. has been done. Patent Document 2 describes a radar device equipped with a transmitting array antenna and a receiving array antenna that have antenna groups arranged differently in order to maximize the aperture length in a virtual receiving array without deteriorating the detection performance of the radar. has been done. Patent Document 3 describes a radar device in which a group of transmitting antennas and a group of receiving antennas are arranged in a line at irregular intervals in order to suppress the detection of ghosts and further suppress the degree of cross-correlation. There is.

特開2021-162448号公報JP2021-162448A 特開2019-70595号公報JP 2019-70595 Publication 特開2011-64567号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-64567

不等間隔アレイアンテナは、様々な要求に対応するためのアンテナ特性を実現するうえで有用な技術である一方、角度推定処理等の受信信号の処理に広く利用されている、等間隔アレイアンテナ用のアルゴリズムを利用することができないという問題がある。前記した特許文献においても、デジタルビームフォーミング、Capon法といった複雑なアルゴリズムが採用されている。 Unequally spaced array antennas are a useful technology for realizing antenna characteristics that meet various requirements, while uniformly spaced array antennas are widely used for processing received signals such as angle estimation processing. The problem is that the algorithm cannot be used. The above-mentioned patent documents also employ complex algorithms such as digital beamforming and the Capon method.

本願発明の一つの目的は、不等間隔アレイアンテナの受信信号を等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する補間処理を行うことにより、等間隔アレイアンテナの場合と同様の受信信号処理が可能となるレーダ装置、対象物検出方法およびプログラムを提供することである。 One object of the present invention is to perform interpolation processing to convert the received signal of the non-uniformly spaced array antenna into the received signal of the equally spaced array antenna, thereby making it possible to perform the same received signal processing as in the case of the equally spaced array antenna. An object of the present invention is to provide a radar device, an object detection method, and a program.

上記の、及び他の目的を達成するために、本発明に係るレーダ装置は、1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナにより受信する信号送受信部と、前記不等間隔アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換する補間処理部と、変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する角度推定部と、を備える。 In order to achieve the above and other objects, a radar device according to the present invention transmits a signal reflected by one or more targets to a radar device comprising a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals. A signal transmitting/receiving unit that receives signals from the evenly spaced array antenna performs interpolation processing on the received signals received by each antenna element that constitutes the unevenly spaced array antenna, and generates a virtual signal that has the same aperture length as the unevenly spaced array antenna. The apparatus includes an interpolation processing section that converts the signal received by the equally spaced array antenna, and an angle estimating section that estimates the angle of the target object using the converted reception signal.

前記角度推定部は、前記補間処理によって得た仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に対して、等間隔アレイアンテナの受信信号に適用される角度推定アルゴリズムを用いて前記物標の角度を推定するとしてもよい。 The angle estimating unit estimates the angle of the target object using an angle estimation algorithm applied to the received signal of the equidistant array antenna with respect to the received signal of the virtual equidistant array antenna obtained by the interpolation process. Good too.

前記不等間隔アレイアンテナには、不等間隔リニアアレイアンテナが含まれるとしてもよい。 The unevenly spaced array antenna may include an unevenly spaced linear array antenna.

前記補間処理部は、線形補間、spline補間、akima補間、cubic補間、Nearest neighbor補間、及び区分的3次エルミート内挿多項式補間のいずれかによって補間処理を行うとしてもよい。 The interpolation processing unit may perform interpolation processing using any one of linear interpolation, spline interpolation, akima interpolation, cubic interpolation, nearest neighbor interpolation, and piecewise cubic Hermite interpolation polynomial interpolation.

前記補間処理部は、n個のアンテナを有する不等間隔アレイアンテナの受信信号を、m個のアンテナを有する同一開口長の仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する処理を実行し、nは、4以上の整数であり、mは、n+1以上の整数であるとしてもよい。 The interpolation processing unit executes a process of converting a received signal of an unevenly spaced array antenna having n antennas into a received signal of a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length and having m antennas, where n is , may be an integer of 4 or more, and m may be an integer of n+1 or more.

本発明の他の態様は、1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナにより受信し、前記不等間隔アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換し、変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する対象物検出方法である。 Another aspect of the present invention is to receive a signal reflected by one or more targets by an unequal array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals, Performing interpolation processing on the received signal received by each antenna element constituting the antenna, converting it into a received signal in a virtual equidistant array antenna having the same aperture length as the irregularly spaced array antenna, and converting the received signal This is a target object detection method that estimates the angle of the target using the following.

本発明のさらに他の態様は、情報処理装置に、1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナにより受信する処理と、前記不等間隔アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換する処理と、変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する処理と、を実行させるプログラムである。 Yet another aspect of the present invention provides an information processing device that receives signals reflected by one or more targets using an unequal array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals. processing, and performing interpolation processing on the received signal received by each antenna element constituting the unevenly spaced array antenna to convert it into a received signal at a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length as the unevenly spaced array antenna. This program executes a process of estimating the angle of the target object using the converted received signal.

本発明によれば、不等間隔アレイアンテナの受信信号を等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する補間処理を行うことにより、等間隔アレイアンテナの場合と同様の受信信号処理が可能となる。 According to the present invention, by performing interpolation processing to convert a received signal of an irregularly spaced array antenna into a received signal of an evenly spaced array antenna, it is possible to perform the same received signal processing as in the case of a uniformly spaced array antenna.

図1は、等間隔リニアアレイアンテナと不等間隔アレイアンテナのアンテナ素子配置例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of antenna element arrangement of a uniformly spaced linear array antenna and an unequal spaced array antenna. 図2は、補間処理を模式的に示すI-Q図である。FIG. 2 is an IQ diagram schematically showing interpolation processing. 図3は、不等間隔アレイアンテナを等間隔アレイアンテナに変換する補間処理を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing interpolation processing for converting an unevenly spaced array antenna into an equally spaced array antenna. 図4は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to an embodiment of the present invention. 図5は、補間処理部の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the interpolation processing section. 図6は、角度推定部の構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the angle estimation section. 図7は、本実施形態における受信信号処理の概要を例示するフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating an overview of received signal processing in this embodiment. 図8は、本実施形態における対象物検出方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the target object detection method in this embodiment. 図9は、本実施形態におけるレーダ装置による角度推定結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the angle estimation results by the radar device in this embodiment. 図10は、コンピュータの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a computer. 図11は、コンピュータの他の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the computer.

以下、本発明の一実施形態に係るレーダ装置について説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものでない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものでない。 Hereinafter, a radar device according to an embodiment of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Furthermore, the figures referred to in the following description merely schematically illustrate the shape, size, and positional relationship to the extent that the content of the present invention can be understood. That is, the present invention is not limited to the shapes, sizes, and positional relationships illustrated in each figure.

<用語について>
複数のアンテナ素子を等間隔で直列状に配置してなるアンテナは、一般に等間隔リニアアレイアンテナと称されるが、本明細書では簡単のため、「等間隔アレイアンテナ」と呼ぶこととする。また、複数のアンテナ素子を不等間隔で直列状に配置してなるアンテナは、一般に不等間隔アレイアンテナと称されるが、本明細書では、等間隔アレイアンテナのいずれかのアンテナ素子を取り除いてなる構成を有するアンテナ、言い換えると、アンテナ素子間の間隔が等間隔リニアアレイアンテナのアンテナ素子間隔の整数倍となっている構成を有するアンテナを「不等間隔リニアアレイアンテナ」と呼び、それ以外のアンテナ配置を有する不等間隔アレイアンテナを、単に「不等間隔アレイアンテナ」と呼ぶこととする。「不等間隔アレイアンテナ」の用語は、「不等間隔リニアアレイアンテナ」を包含する。
<About terms>
An antenna formed by arranging a plurality of antenna elements in series at equal intervals is generally referred to as an evenly spaced linear array antenna, but in this specification, for simplicity, it will be referred to as an "equally spaced array antenna." Furthermore, an antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in series at unequal intervals is generally referred to as an unequal array antenna, but in this specification, any antenna element of an evenly spaced array antenna is removed. In other words, an antenna with a configuration in which the spacing between antenna elements is an integral multiple of the antenna element spacing of an evenly spaced linear array antenna is called an "unequal spacing linear array antenna." An irregularly spaced array antenna having an antenna arrangement of 1 is simply referred to as an "unequally spaced array antenna." The term "non-uniformly spaced array antenna" encompasses "non-uniformly spaced linear array antenna."

<不等間隔アレイアンテナを等間隔アレイアンテナに変換する補間処理の考え方>
まず、本発明における、不等間隔アレイアンテナを等間隔アレイアンテナに変換する補間処理について説明する。本実施形態では、レーダ装置において送信アンテナから送信された送信波の物標からの反射波を、複数のアンテナ素子を直列状に配置してなるアレイアンテナとして構成されている受信アンテナによって受信する場合を考える。図1に、受信アンテナの模式図を示している。図1(a)は、8本のアンテナ素子を等しい間隔dをあけて直列状に配置してなる等間隔アレイアンテナである。アンテナ素子間の間隔dは典型的には送信波の波長λの1/2の半波長である。このような構成を有する等間隔アレイアンテナによって受信された受信信号については、これまで種々の角度推定手法が開発され、利用されている。そのような角度推定手法としては、例えば、自己回帰モデル(ARモデル)による手法、Root-MUSIC法,Root-WSF法、ESPRIT法、Pisarenko法等がある。不等間隔アレイアンテナによって受信された受信信号は、このような汎用されている等間隔アレイアンテナ用の角度推定手法を利用して処理することができない。そこで、本発明では、不等間隔アレイアンテナの各アンテナ素子からの受信信号に対して補間処理を行うことにより、仮想的な等間隔アレイアンテナの受信信号に変換し、前記したような種々の等間隔アレイアンテナ用角度推定手法を利用することを可能とするものである。
<The concept of interpolation processing to convert an unevenly spaced array antenna to an equally spaced array antenna>
First, interpolation processing for converting an unevenly spaced array antenna into an equally spaced array antenna in the present invention will be explained. In this embodiment, in a radar device, when a reflected wave from a target object of a transmission wave transmitted from a transmission antenna is received by a reception antenna configured as an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in series. think of. FIG. 1 shows a schematic diagram of a receiving antenna. FIG. 1A shows an equally spaced array antenna in which eight antenna elements are arranged in series at equal intervals d. The spacing d between the antenna elements is typically a half wavelength, which is 1/2 of the wavelength λ of the transmitted wave. Various angle estimation methods have been developed and used for received signals received by the equidistant array antenna having such a configuration. Examples of such angle estimation methods include a method using an autoregressive model (AR model), the Root-MUSIC method, the Root-WSF method, the ESPRIT method, and the Pisarenko method. A received signal received by an irregularly spaced array antenna cannot be processed using such a commonly used angle estimation method for a uniformly spaced array antenna. Therefore, in the present invention, by performing interpolation processing on the received signal from each antenna element of the irregularly spaced array antenna, it is converted into a received signal of a virtual equally spaced array antenna, and the various etc. This makes it possible to utilize the angle estimation method for spaced array antennas.

<補間処理の手法>
図1に示すように、不等間隔アレイアンテナには、等間隔アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の一部を間引いて得られる不等間隔リニアアレイアンテナ(図1(b))と、等間隔アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の一部が間引かれるとともに、元の等間隔アレイアンテナのアンテナ素子の位置とは対応しない位置にアンテナ素子が配置されてなる不等間隔アレイアンテナ(図1(c))がある。いま、図1(a)の等間隔アレイアンテナにおいて、各アンテナ素子に、左端から右方向へ、1~8のアンテナIDを付すものとする。図1(b)の不等間隔リニアアレイアンテナは、図1(a)の等間隔アレイアンテナにおけるアンテナID=5,7の2本のアンテナ素子を除いた構成である。これに対して、図1(c)の不等間隔アレイアンテナは、図1(b)の不等間隔リニアアレイアンテナと同様に2本のアンテナ素子が除かれているが、等間隔アレイアンテナのアンテナID=6に対応するアンテナ素子の位置が左方向にずれている。そのため、いま、図1の不等間隔アレイアンテナにおける6本のアンテナ素子に左端から右方向へアンテナID=1~6を付したとすると、図1(c)の不等間隔アレイアンテナでは、アンテナID=5のアンテナ素子は、等間隔アレイアンテナのアンテナID=6の位置とは対応しない位置に配置されている。
<Interpolation processing method>
As shown in FIG. 1, the unequal spacing array antenna includes an unequal spacing linear array antenna (FIG. 1(b)) obtained by thinning out some of the plurality of antenna elements constituting the unequal spacing array antenna, and an unequal spacing linear array antenna (FIG. A non-uniform array antenna (Fig. 1(c)). Now, in the equally spaced array antenna of FIG. 1(a), each antenna element is assigned an antenna ID of 1 to 8 from the left end to the right. The unevenly spaced linear array antenna in FIG. 1(b) has a configuration in which the two antenna elements with antenna IDs=5 and 7 in the equally spaced array antenna in FIG. 1(a) are removed. On the other hand, the non-uniformly spaced array antenna shown in FIG. 1(c) has two antenna elements removed, similar to the non-uniformly spaced linear array antenna shown in FIG. 1(b), but the non-uniformly spaced array antenna shown in FIG. The position of the antenna element corresponding to antenna ID=6 is shifted to the left. Therefore, if we assign antenna IDs = 1 to 6 from the left end to the right to the six antenna elements in the unequal spacing array antenna of FIG. The antenna element with ID=5 is arranged at a position that does not correspond to the position of antenna ID=6 of the equally spaced array antenna.

本実施形態における補間処理では、図1(b)の不等間隔リニアアレイアンテナ、図1(c)の不等間隔アレイアンテナのいずれであっても、各アンテナ素子からの受信信号を、開口長が等しい等間隔アレイアンテナの各アンテナ素子からの受信信号に変換することができる。したがって、図1(b)のような不等間隔リニアアレイアンテナ、図1(c)のような不等間隔アレイアンテナからの受信信号を、等間隔アレイアンテナ用の角度推定手法を用いて処理することができる。以下、具体例によってさらに詳しく説明する。 In the interpolation process in this embodiment, the received signal from each antenna element is converted to can be converted into a received signal from each antenna element of the equally spaced array antenna. Therefore, the received signals from the non-uniformly spaced linear array antenna as shown in FIG. 1(b) and the non-uniformly spaced array antenna as shown in FIG. 1(c) are processed using the angle estimation method for the uniformly spaced array antenna. be able to. A more detailed explanation will be given below using specific examples.

図1(a)~(c)に例示するアレイアンテナでは、受信信号は、適用されるレーダ形式に関わらず、時系列とアンテナIDとからなる2次元のデータとして取得される。例えば、時系列サンプル数が512であり、図1(b)、(c)のように、空間サンプル数、すなわちアンテナ素子の数が6であれば、受信信号は、512×6の2次元データとなる。ここでは、説明を簡略化するために、時系列における特定の時間断面で見たアンテナID列の受信信号に注目して取り出した場合を考える。この場合、図1(b)、(c)のアレイアンテナの例では、受信信号は、各アンテナ素子に対応する6ポイントのデータ列となる。 In the array antennas illustrated in FIGS. 1A to 1C, received signals are acquired as two-dimensional data consisting of a time series and an antenna ID, regardless of the applied radar format. For example, if the number of time series samples is 512 and the number of spatial samples, that is, the number of antenna elements is 6, as shown in FIGS. becomes. Here, in order to simplify the explanation, a case will be considered in which a reception signal of an antenna ID string seen in a specific time section in a time series is focused and extracted. In this case, in the example of the array antenna shown in FIGS. 1(b) and 1(c), the received signal is a 6-point data string corresponding to each antenna element.

<図1(b)に例示する不等間隔リニアアレイアンテナの場合>
図1(b)に例示する不等間隔リニアアレイアンテナの受信信号から、同一開口長を有する等間隔アレイアンテナ(図1(a))の受信信号への補間処理は、次のように実行される。
・アンテナID=iで特定されるアンテナ素子での受信信号をz(i)と表すものとする。このとき、図1(b)の不等間隔リニアアレイアンテナが有する各アンテナ素子(アンテナID=1~6)において実際に受信される受信信号は、z(1)~z(6)と表される。一方、補間処理によって求められる仮想的な等間隔アレイアンテナの各アンテナ素子で受信される受信信号は、記号z’で表すこととする。図1の例において、各アレイアンテナのアンテナ素子間間隔を次のように定義しておく。
d:図1(a)の等間隔アレイアンテナにおけるアンテナ間隔
di,i+1:i番目のアンテナ素子とi+1番目のアンテナ素子との間の間隔
図1(b)に例示する不等間隔リニアアレイアンテナは、同一開口長の等間隔アレイアンテナにおいて、アンテナID=5,7の2本を間引いた構成である。したがって、補間処理後の仮想的な等間隔アレイアンテナにおけるアンテナID=1~4,6,8の受信信号z’(1)~z’(4)、z’(6)、z’(8)は、不等間隔リニアアレイアンテナのアンテナID=1~4、6、8の受信信号z(1)~z(4)、z’(5),z’(6)にそれぞれ等しい。これに対して、不等間隔リニアアレイアンテナに対応するアンテナ素子を有しない、等間隔アレイアンテナのアンテナID=5,7の受信信号z’(5),z’(7)は、不等間隔リニアアレイアンテナのアンテナID=4,5,6の受信信号z(4), z(5), z(6)から計算により求める必要がある。この計算を線形補間によって実行すると、次のようである。
図1(b)に例示する不等間隔リニアアレイアンテナのアンテナ素子間間隔は、
d1,2 = d2,3 = d3,4 = d
d4,5 = d5,6 = 2d
となっている。したがって、線形補間によれば、仮想的等間隔アレイアンテナ(図1(a))のアンテナID=5,7の受信信号z’(5),z’(7)は、それぞれ
z’(5) = ((d4,5-d)*z(5)+d*z(4))/d4,5 = (z(5)+z(4))/2
z’(7) = ((d5,6-d)*z(6)+d*z(5))/d5,6 = (z(6)+z(5))/2
と求めることができる。
<In the case of the unevenly spaced linear array antenna illustrated in FIG. 1(b)>
Interpolation processing from the received signal of the unevenly spaced linear array antenna illustrated in FIG. 1(b) to the received signal of the equally spaced array antenna (FIG. 1(a)) having the same aperture length is performed as follows. Ru.
- The received signal at the antenna element specified by antenna ID=i is expressed as z(i). At this time, the received signals actually received by each antenna element (antenna ID = 1 to 6) of the unevenly spaced linear array antenna in FIG. 1(b) are expressed as z(1) to z(6). Ru. On the other hand, the received signal received by each antenna element of the virtual equidistant array antenna determined by the interpolation process is represented by the symbol z'. In the example of FIG. 1, the interval between antenna elements of each array antenna is defined as follows.
d: Antenna spacing di,i+1 in the equally spaced array antenna of FIG. 1(a): Distance between the i-th antenna element and the i+1-th antenna element Unequally spaced linear array illustrated in FIG. 1(b) The antenna has a configuration in which two antennas with ID=5 and 7 are thinned out from an equally spaced array antenna with the same aperture length. Therefore, received signals z'(1) to z'(4), z'(6), z'(8) of antenna ID=1 to 4, 6, and 8 in the virtual equidistant array antenna after interpolation processing are equal to the received signals z(1) to z(4), z'(5), and z'(6) of the antenna ID=1 to 4, 6, and 8 of the nonuniform linear array antenna, respectively. On the other hand, the received signals z'(5) and z'(7) of the antenna ID=5 and 7 of the evenly spaced array antenna, which do not have antenna elements corresponding to the unevenly spaced linear array antenna, are It is necessary to calculate it from the received signals z(4), z(5), and z(6) of the linear array antenna with antenna ID=4, 5, and 6. When this calculation is performed by linear interpolation, it is as follows.
The spacing between antenna elements of the unevenly spaced linear array antenna illustrated in FIG. 1(b) is
d1,2 = d2,3 = d3,4 = d
d4,5 = d5,6 = 2d
It becomes. Therefore, according to linear interpolation, the received signals z'(5) and z'(7) of antenna ID=5 and 7 of the virtual equidistant array antenna (FIG. 1(a)) are respectively
z'(5) = ((d4,5-d)*z(5)+d*z(4))/d4,5 = (z(5)+z(4))/2
z'(7) = ((d5,6-d)*z(6)+d*z(5))/d5,6 = (z(6)+z(5))/2
can be asked.

<図1(c)に例示する不等間隔アレイアンテナの場合>
図1(c)に例示する不等間隔アレイアンテナの場合、図1(a)の等間隔アレイアンテナのアンテナID=5,6,7の3本について、対応するアンテナ素子が存在しない。したがって、補間処理により、アンテナID=5,6,7の受信信号z’(5), z’(6), z’(7)を生成する必要がある。
図1(c)に例示する不等間隔リニアアレイアンテナのアンテナ素子間間隔は、
d1,2 = d2,3 = d3,4 = d
d4,5 = 1.5d
d5,6 = 2.5d
となっている。したがって、線形補間によれば、仮想的等間隔アレイアンテナ(図1(a))のアンテナID=5,6、7の受信信号z’(5), z’(6), z’(7)は、それぞれ
z’(5) = ((d4,5-d)*z(5)+d*z(4))/d4,5 = (0.5d*z(5)+d*z(4))/1.5d
z’(6) = ((d5,6-0.5d)*z(6)+3.0d*z(5))/d5,6 = (2.0d*z(6)+0.5z(5))/2.5d
z’(7) = ((d5,6-d)*z(6)+d*z(5))/d5,6 = (1.5d*z(6)+d*z(5))/2.5d
と求めることができる。
<In the case of the unevenly spaced array antenna illustrated in FIG. 1(c)>
In the case of the irregularly spaced array antenna illustrated in FIG. 1(c), there are no corresponding antenna elements for the three antennas ID=5, 6, and 7 of the equally spaced array antenna in FIG. 1(a). Therefore, it is necessary to generate received signals z'(5), z'(6), and z'(7) of antenna ID=5, 6, and 7 by interpolation processing.
The spacing between antenna elements of the unevenly spaced linear array antenna illustrated in FIG. 1(c) is
d1,2 = d2,3 = d3,4 = d
d4,5 = 1.5d
d5,6 = 2.5d
It becomes. Therefore, according to linear interpolation, the received signals z'(5), z'(6), z'(7) of antenna ID=5, 6, and 7 of the virtual equidistant array antenna (FIG. 1(a)) are respectively
z'(5) = ((d4,5-d)*z(5)+d*z(4))/d4,5 = (0.5d*z(5)+d*z(4))/1.5 d
z'(6) = ((d5,6-0.5d)*z(6)+3.0d*z(5))/d5,6 = (2.0d*z(6)+0.5z(5))/ 2.5d
z'(7) = ((d5,6-d)*z(6)+d*z(5))/d5,6 = (1.5d*z(6)+d*z(5))/2.5 d
can be asked.

以上の補間処理の手法により取得された、不等間隔リニアアレイアンテナ(図1(b))における受信信号z(1)~z(6)と、補間処理後の仮想的な等間隔アレイアンテナにおける受信信号z’(1)~z’(8)を、図2のI-Q平面に図示している。図示されている信号点を見ると、等間隔リニアアレイアンテナにおけるアンテナID=1~4、6,8の受信信号z’(1)~z’(4), z’(6), z’(8)を示す信号点は、不等間隔リニアアレイアンテナにおけるアンテナID=1~6の受信信号z(1)~z(6)を示す信号点に対応している。一方、等間隔アレイアンテナにおけるアンテナID=5,7の受信信号z’(5), z’(7)については不等間隔リニアアレイアンテナに対応する受信信号がなく、それぞれ、不等間隔リニアアレイアンテナのアンテナID=4,5,6から前記のように生成されている。例えば、等間隔アレイアンテナのアンテナID=5の受信信号z’(5)は、不等間隔リニアアレイアンテナの受信信号z(4), z(5)から生成され、その振幅と位相角とは例示のとおりである。 The received signals z(1) to z(6) at the non-uniformly spaced linear array antenna (Fig. 1(b)) obtained by the above interpolation processing method and the received signals from the virtual equally spaced array antenna after the interpolation processing The received signals z'(1) to z'(8) are illustrated in the IQ plane of FIG. Looking at the signal points shown in the figure, the received signals z'(1) to z'(4), z'(6), z'( The signal point indicating 8) corresponds to the signal point indicating the received signals z(1) to z(6) of antenna ID=1 to 6 in the unevenly spaced linear array antenna. On the other hand, regarding the received signals z'(5) and z'(7) of antenna ID=5 and 7 in the evenly spaced array antenna, there is no received signal corresponding to the unevenly spaced linear array antenna. It is generated as described above from antenna ID=4, 5, and 6 of the antenna. For example, the received signal z'(5) of the evenly spaced array antenna with antenna ID = 5 is generated from the received signals z(4) and z(5) of the unevenly spaced linear array antenna, and its amplitude and phase angle are As shown in the example.

<受信信号の補間処理例>
図1に例示するアンテナ素子の配置によって本実施形態の補間処理の例を説明してきたが、本発明を適用することができるアンテナ配置は図1の例に限られず、任意のアンテナ素子配置を有する不等間隔アレイアンテナの受信信号を、同一開口長を有する仮想的な等間隔アレイアンテナの受信信号に変換することができる。図3に、その例を示している。図3に示すように、例えば、4本~6本のアンテナ素子を有する様々なアンテナ配置の不等間隔アレイアンテナの受信信号を、本実施形態にて例示した補間処理により、同一開口長を有する、6本あるいは15本のアンテナ素子を備えた等間隔リニアアレイアンテナの受信信号に変換することができる。どのような補間処理を実行するかは、後述する角度推定処理等のシミュレーションを通じて適切に決定することが可能である。図3に示した例にあっては、6本のアンテナ素子を有する不等間隔アレイアンテナを8本のアンテナ素子を有する等間隔アレイアンテナに変換する場合において、後述するように、比較的良好な結果が得られた。なお、以上に述べた補間処理の例は、「nを4以上の整数、mをn+1以上の整数としたとき、n個のアンテナを有する不等間隔アレイアンテナの受信信号を、m個のアンテナを有する同一開口長の仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に変換することができる」と、一般化して表現することもできる。
<Example of interpolation processing of received signal>
Although an example of the interpolation process of this embodiment has been explained using the antenna element arrangement illustrated in FIG. 1, the antenna arrangement to which the present invention can be applied is not limited to the example shown in FIG. 1, and may have any antenna element arrangement. It is possible to convert a received signal of an irregularly spaced array antenna into a received signal of a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length. An example is shown in FIG. As shown in FIG. 3, for example, the received signals of unequally spaced array antennas with various antenna arrangements having 4 to 6 antenna elements can be processed by the interpolation process exemplified in this embodiment to have the same aperture length. , it can be converted into a received signal of an equally spaced linear array antenna with 6 or 15 antenna elements. What kind of interpolation processing to perform can be appropriately determined through simulations such as angle estimation processing, which will be described later. In the example shown in FIG. 3, when converting an unequal array antenna with six antenna elements to an evenly spaced array antenna with eight antenna elements, a relatively good The results were obtained. Note that the example of the interpolation process described above is as follows: ``When n is an integer of 4 or more, and m is an integer of n+1 or more, the received signal of an unevenly spaced array antenna having n antennas is It can also be generalized and expressed as "can be converted into a received signal of a virtual equidistant array antenna having the same aperture length."

なお、上記の補間処理の例では、処理手法として線形補間を採用していた。線形補間は計算が容易で汎用性のある利用しやすい手法であるが、補間処理手法はこれに限定されることなく、様々な手法により実行させることができる。補間処理に利用可能な手法としては、例えば、spline補間、akima補間、cubic補間、Nearest neighbor補間、区分的3次エルミート内挿多項式補間が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。各補間処理手法による具体的な演算処理、及び各手法の特徴については公知の情報であるので説明を省略する。 Note that in the above example of interpolation processing, linear interpolation was adopted as the processing method. Although linear interpolation is a method that is easy to calculate, versatile, and easy to use, the interpolation processing method is not limited to this, and can be executed by various methods. Techniques that can be used for interpolation processing include, for example, spline interpolation, akima interpolation, cubic interpolation, nearest neighbor interpolation, and piecewise cubic Hermite interpolation polynomial interpolation, but are not particularly limited to these. The specific arithmetic processing performed by each interpolation processing method and the characteristics of each method are well-known information, so a description thereof will be omitted.

以上のように、本実施形態における受信信号の補間処理によれば、不等間隔リニアアレイアンテナに限定されることなく、一般的な不等間隔アレイアンテナの受信信号を、同一開口長を有する等間隔アレイアンテナの受信信号に変換することができる。 As described above, according to the interpolation process of the received signal in this embodiment, the received signal of a general unevenly spaced array antenna, not limited to the unevenly spaced linear array antenna, can be It can be converted into a received signal of a spaced array antenna.

<受信信号の補間処理を適用したレーダ装置>
次に、本実施形態におけるアンテナ受信信号の補間処理を適用したレーダ装置について説明する。図4は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置100の構成例を示すブロック図である。図4に例示するレーダ装置100は、中心周波数が異なる複数のパルス信号を送信し、送信された信号が物標に反射され、この反射信号を受信するパルス方式を採用するものとしているが、他の方式であってもよい。またこのレーダ装置100の受信アンテナには、任意のアンテナ素子数、素子配置の不等間隔アレイアンテナが用いられているものとする。
<Radar equipment that applies interpolation processing of received signals>
Next, a radar apparatus to which interpolation processing of antenna reception signals in this embodiment is applied will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the radar device 100 according to an embodiment of the present invention. The radar apparatus 100 illustrated in FIG. 4 adopts a pulse method in which a plurality of pulse signals having different center frequencies are transmitted, the transmitted signals are reflected by a target object, and the reflected signals are received. This method may also be used. Further, it is assumed that the receiving antenna of this radar device 100 uses an unequal spacing array antenna having an arbitrary number of antenna elements and an arbitrary element arrangement.

レーダ装置100は、図4に示すように、送信部51と、受信部52と、直交復調部10と、ADC(Analog to Digital Converter)11と、信号処理部12と、データ処理部13とを備える。 As shown in FIG. 4, the radar device 100 includes a transmitter 51, a receiver 52, an orthogonal demodulator 10, an ADC (Analog to Digital Converter) 11, a signal processor 12, and a data processor 13. Be prepared.

送信部51は、周波数帯の異なる複数の送信信号を送信する機能を有する。送信部51は、局発制御部1と、局部発振部2と、局発周波数モニタ部3と、変調信号生成部4と、変調部5と、増幅部6と、送信アンテナ7とを備える。 The transmitter 51 has a function of transmitting a plurality of transmission signals in different frequency bands. The transmitting section 51 includes a local oscillation control section 1, a local oscillation section 2, a local oscillation frequency monitoring section 3, a modulation signal generation section 4, a modulation section 5, an amplification section 6, and a transmission antenna 7.

局発制御部1は、レーダ装置100の各部を制御するとともに、局部発振部2が発生する局発信号の周波数を制御する。 The local oscillation control section 1 controls each section of the radar device 100 and also controls the frequency of the local oscillation signal generated by the local oscillation section 2.

局部発振部2は、局発制御部1の制御に応じた周波数の局発信号を生成して出力する。変調信号生成部4は、局部発振部2から供給される局発信号をパルス波形に変調するための変調信号を生成して変調部5に供給する。なお、パルス変調以外にも、例えば、位相変調、周波数変調等の他の方式による変調を行うようにしてもよい。 The local oscillator 2 generates and outputs a local oscillator signal having a frequency according to the control of the local oscillator controller 1. The modulation signal generation section 4 generates a modulation signal for modulating the local oscillation signal supplied from the local oscillation section 2 into a pulse waveform, and supplies it to the modulation section 5 . In addition to pulse modulation, modulation may be performed using other methods such as phase modulation and frequency modulation.

変調部5は、局部発振部2から供給される局発信号を、変調信号生成部4から供給される変調信号に基づいて変調し、増幅部6に供給する。 The modulation section 5 modulates the local oscillation signal supplied from the local oscillation section 2 based on the modulation signal supplied from the modulation signal generation section 4 and supplies it to the amplification section 6 .

増幅部6は、変調部5から供給されるパルス信号の電力を増幅して送信アンテナ7に供給する。 The amplification section 6 amplifies the power of the pulse signal supplied from the modulation section 5 and supplies it to the transmission antenna 7.

送信アンテナ7は、1つまたは複数のアンテナ素子で構成され、増幅部6から供給されるパルス信号を対象物に向けて電磁波として送信する。 The transmitting antenna 7 is composed of one or more antenna elements, and transmits the pulse signal supplied from the amplifying section 6 as an electromagnetic wave toward a target object.

受信部52は、送信部51によって送信された、周波数帯の異なる複数の送信信号が1または複数の物標によって反射されたそれぞれの受信信号を受信する。受信部52は、受信アンテナ8と、増幅部9とを備える。 The receiving unit 52 receives respective received signals obtained by reflecting a plurality of transmission signals having different frequency bands, which are transmitted by the transmitting unit 51, by one or a plurality of targets. The receiving section 52 includes a receiving antenna 8 and an amplifying section 9.

受信アンテナ8は、1つまたは複数のアンテナ素子で構成され、対象物によって反射された電磁波(反射信号)を捕捉し、電気信号に変換して増幅部9に供給する。前記のように、本実施形態では、受信アンテナ8は、適宜のアンテナ素子数、アンテナ素子配置をもって構成された不等間隔アレイアンテナである。増幅部9は、受信アンテナ8から供給される電気信号の電力を増幅して直交復調部10に供給する。 The receiving antenna 8 is composed of one or more antenna elements, captures electromagnetic waves (reflected signals) reflected by a target object, converts them into electrical signals, and supplies the electrical signals to the amplifying section 9 . As described above, in this embodiment, the receiving antenna 8 is an irregularly spaced array antenna configured with an appropriate number of antenna elements and antenna element arrangement. The amplifying section 9 amplifies the power of the electrical signal supplied from the receiving antenna 8 and supplies it to the quadrature demodulating section 10 .

直交復調部10は、増幅部9から供給される電気信号を局部発振部2から供給される局発信号によってダウンコンバート(低い周波数に周波数変換)するとともに、相互に直交する信号によって直交復調し、得られたI,Q成分をADコンバータ(ADC)11に供給する。 The orthogonal demodulation section 10 down-converts (converts the frequency to a lower frequency) the electric signal supplied from the amplification section 9 using the local oscillation signal supplied from the local oscillation section 2, and performs orthogonal demodulation using mutually orthogonal signals. The obtained I and Q components are supplied to an AD converter (ADC) 11.

ADC11は、直交復調部10から供給されるアナログ信号としてのI,Q成分をデジタルデータにそれぞれ変換して出力する。 The ADC 11 converts the I and Q components as analog signals supplied from the orthogonal demodulator 10 into digital data and outputs the digital data.

信号処理部12は、局発周波数モニタ部3から供給される局発信号の周波数を示す情報に基づいて、ADC11からのデジタルデータに対して所定の信号処理を行い、信号処理の結果をデータ処理部13に供給する。具体的には、信号処理部12は、補間処理部121と、角度推定部122とを備える。 The signal processing unit 12 performs predetermined signal processing on the digital data from the ADC 11 based on information indicating the frequency of the local oscillation signal supplied from the local oscillation frequency monitor unit 3, and performs data processing on the result of the signal processing. 13. Specifically, the signal processing section 12 includes an interpolation processing section 121 and an angle estimating section 122.

補間処理部121は、本実施形態における不等間隔アレイアンテナからの受信信号を、同一開口長を有する等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する補間処理の機能を有する。補間処理部121によって補間処理された受信信号は、後段の角度推定部122において等間隔アレイアンテナからの受信信号として処理することができる。補間処理部121の構成例を図5のブロック図に示している。図5に示すように、補間処理部121は、ADCデータ格納部1211、アンテナ座標記憶部1213、信号補間処理部1212、及び補間データ格納部1214を備える。 The interpolation processing unit 121 has an interpolation processing function that converts the received signal from the non-uniformly spaced array antenna in this embodiment into the received signal from the equally spaced array antenna having the same aperture length. The received signal interpolated by the interpolation processing unit 121 can be processed as a received signal from the equally spaced array antenna in the angle estimating unit 122 at the subsequent stage. An example of the configuration of the interpolation processing section 121 is shown in the block diagram of FIG. As shown in FIG. 5, the interpolation processing section 121 includes an ADC data storage section 1211, an antenna coordinate storage section 1213, a signal interpolation processing section 1212, and an interpolation data storage section 1214.

ADCデータ格納部1211は、ADC11から出力された、受信信号のI,Q成分デジタルデータを記憶するメモリである。アンテナ座標記憶部1213は、不等間隔アレイアンテナを同一開口長の等間隔アレイアンテナに補間処理するために利用されるアンテナ座標のデータを記憶しているメモリである。具体的には、アンテナ座標記憶部1213には、レーダ装置100の受信アンテナ8として使用されている不等間隔アレイアンテナのアンテナ素子数とその配置、補間処理後の等間隔アレイアンテナのアンテナ素子数とその配置(素子間間隔)が記憶されている。本実施形態の場合、補間処理後の等間隔アレイアンテナのアンテナ素子数は8本であるとして以下説明する。 The ADC data storage unit 1211 is a memory that stores I and Q component digital data of the received signal output from the ADC 11. The antenna coordinate storage unit 1213 is a memory that stores data on antenna coordinates used for interpolating an unevenly spaced array antenna into an equally spaced array antenna having the same aperture length. Specifically, the antenna coordinate storage unit 1213 stores the number and arrangement of antenna elements of the unevenly spaced array antenna used as the receiving antenna 8 of the radar device 100, and the number of antenna elements of the equally spaced array antenna after interpolation processing. and their arrangement (inter-element spacing) are stored. In the case of this embodiment, the following description will be made assuming that the number of antenna elements of the equidistant array antenna after interpolation processing is eight.

信号補間処理部1212は、アンテナ座標記憶部1213から読み出すアンテナ座標データに基づいて、ADCデータ格納部1211からの受信信号を等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する補間処理を実行する。補間処理の具体例についてはすでに説明したとおりである。補間データ格納部1214は、信号補間処理部1212によって生成された等間隔アレイアンテナの受信信号としてのI,Q成分デジタルデータを格納するメモリである。以降の機能ブロックによって実行される処理は、通常の8本のアンテナ素子を有する等間隔アレイアンテナで受信されたものとして信号補間処理部1212によって生成された受信信号について実行される。 The signal interpolation processing unit 1212 executes interpolation processing to convert the received signal from the ADC data storage unit 1211 into a received signal of the equally spaced array antenna based on the antenna coordinate data read from the antenna coordinate storage unit 1213. A specific example of the interpolation process has already been described. The interpolation data storage unit 1214 is a memory that stores I and Q component digital data as a reception signal of the equally spaced array antenna generated by the signal interpolation processing unit 1212. The processing performed by the subsequent functional blocks is performed on the received signal generated by the signal interpolation processing unit 1212 as if received by a regular equidistant array antenna having eight antenna elements.

角度推定部122は、補間処理された受信信号に基づいて、受信信号の角度推定(到来方向推定)を実行する機能を有する。図6に、角度推定部122の構成例をブロック図で示している。角度推定部122は、AR次数記憶部1222、AR係数計算部1221、AR係数格納部1223、信号拡張部1224、及び角度FFT部1225を備える。本実施形態では、受信信号に基づく対象物の角度推定処理を、Yule-Walker法により推定された自己回帰(AR)モデルを用いて実行している。前記のように、角度推定処理は、Root-MUSIC法,Root-WSF法、ESPRIT法、Pisarenko法等の他の推定手法を用いて実行することもできる。 The angle estimator 122 has a function of estimating the angle (direction of arrival estimation) of the received signal based on the interpolated received signal. FIG. 6 shows a block diagram of a configuration example of the angle estimation section 122. The angle estimation section 122 includes an AR degree storage section 1222, an AR coefficient calculation section 1221, an AR coefficient storage section 1223, a signal expansion section 1224, and an angle FFT section 1225. In this embodiment, the angle estimation process of the object based on the received signal is performed using an autoregressive (AR) model estimated by the Yule-Walker method. As described above, the angle estimation process can also be performed using other estimation methods such as the Root-MUSIC method, the Root-WSF method, the ESPRIT method, and the Pisarenko method.

AR係数計算部1221は、8個の受信信号(補間後のアレイアンテナ信号(以下、「補間後の信号」と称する))に基づいて自己回帰モデル(Auto Regressive Model)の係数(AR係数)を算出する。算出されたAR係数は、AR係数格納部1223に格納される。AR次数記憶部1222は、ARモデルでの予測に用いる次数のデータをあらかじめ設定して格納している。 The AR coefficient calculation unit 1221 calculates coefficients (AR coefficients) of an auto regressive model based on eight received signals (array antenna signals after interpolation (hereinafter referred to as "signals after interpolation")). calculate. The calculated AR coefficient is stored in the AR coefficient storage section 1223. The AR order storage unit 1222 stores order data that is set in advance to be used for prediction using the AR model.

信号拡張部1224は、補間後の信号と、AR係数格納部1223から読み出したAR係数とに基づいて自己回帰モデルによる演算処理を行い、補間後の信号をアレイアンテナ方向に推定して拡張する。以下では、この拡張したアレイアンテナ信号列を「拡張アレイアンテナ信号列」と称する。 The signal expansion unit 1224 performs arithmetic processing using an autoregressive model based on the interpolated signal and the AR coefficient read from the AR coefficient storage unit 1223, and estimates and expands the interpolated signal in the array antenna direction. Hereinafter, this expanded array antenna signal train will be referred to as an "extended array antenna signal train."

角度FFT部1225は、信号拡張部1224により拡張された拡張アレイアンテナ信号列をフーリエ変換することにより、拡張アレイアンテナ信号列の振幅情報を物標ごとに分離するように処理する。すなわち、角度FFT部1225は、受信部52により受信された受信信号を補間処理部121において補間して得られたた補間後の信号と、自己回帰モデルの係数とを用いて行った演算結果に基づいて、補間後の信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する。 Angle FFT section 1225 performs Fourier transform on the extended array antenna signal string expanded by signal expansion section 1224, thereby processing the amplitude information of the expanded array antenna signal string to be separated for each target object. That is, the angle FFT unit 1225 calculates the result of the calculation using the interpolated signal obtained by interpolating the received signal received by the receiving unit 52 in the interpolation processing unit 121 and the coefficients of the autoregressive model. Based on this, the interpolated signal is separated into target signals reflected from each target.

データ処理部13は、信号処理部12から供給されるデジタルデータ(角度推定部122において分離された各物標信号に基づいて推定されたそれぞれの物標の位置に関する情報)に対して、クラスタリング処理およびトラッキング処理等を施し、対象物を検出する処理を実行する。なお、データ処理部13は、レーダ装置100の外部に設けられる構成でもよい。 The data processing unit 13 performs clustering processing on the digital data (information regarding the position of each target estimated based on each target signal separated in the angle estimation unit 122) supplied from the signal processing unit 12. and tracking processing, etc., to perform processing to detect the target object. Note that the data processing unit 13 may be configured to be provided outside the radar device 100.

以上のように、本実施形態におけるレーダ装置100は、不等間隔アレイアンテナである受信アンテナ8によって受信される受信信号を、8本のアンテナ素子を有する、同一開口長の等間隔リニアアレイアンテナで受信された受信信号に変換し、角度FFT部1225によりその8個の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離することができる。このため、不等間隔アレイアンテナの受信信号について、等間隔アレイアンテナでの受信信号の処理のみに適用可能な角度推定処理によって角度推定、及びその後の位置推定を実行することができるようになっている。 As described above, the radar device 100 according to the present embodiment receives a reception signal received by the reception antenna 8, which is an irregularly spaced array antenna, using an equally spaced linear array antenna having the same aperture length and having eight antenna elements. The eight received signals can be converted into received signals, and the angular FFT section 1225 can separate the eight received signals into target signals reflected from the respective targets. For this reason, it has become possible to perform angle estimation and subsequent position estimation for the received signal of the non-uniformly spaced array antenna by angle estimation processing that can be applied only to the processing of the received signal by the evenly spaced array antenna. There is.

なお、本実施形態においては、等間隔アレイアンテナの受信信号に変換された後の角度推定処理に、Yule-Walker法により推測したARモデルを適用している。しかし、角度推定処理は、この手法に限定されることなく、等間隔アレイアンテナの受信信号処理に適用することができる信号処理手法を種々採用することができる。本実施形態では、特に等間隔アレイアンテナの受信信号処理のみに適用することができる手法を採用することができる点が有利である。このような信号処理手法としては、限定的でない例として、Root-MUSIC法、Root-WSF法、ESPRIT法、Pisarenko法を挙げることができる。 Note that in this embodiment, an AR model estimated by the Yule-Walker method is applied to the angle estimation process after the signal is converted into a reception signal of the equally spaced array antenna. However, the angle estimation process is not limited to this method, and various signal processing methods that can be applied to the reception signal processing of the equidistant array antenna can be adopted. This embodiment is particularly advantageous in that it is possible to employ a technique that can be applied only to the reception signal processing of the equidistant array antenna. Non-limiting examples of such signal processing methods include the Root-MUSIC method, the Root-WSF method, the ESPRIT method, and the Pisarenko method.

<レーダ装置100による信号処理フロー>
次に、レーダ装置100の、特に信号処理部12の具体的な動作について説明する。
<<対象物からの反射波の受信処理>>
図7に、本実施形態のレーダ装置100による反射波の受信処理の処理フロー例を示している。
<Signal processing flow by radar device 100>
Next, specific operations of the radar device 100, particularly the signal processing section 12, will be explained.
<<Reception processing of reflected waves from target object>>
FIG. 7 shows a processing flow example of reflected wave reception processing by the radar device 100 of this embodiment.

まず、受信部52は、不等間隔アレイアンテナである受信アンテナ8により、アンテナ素子を切り替えながら対象物からの反射波を受信する(ステップS1)。 First, the receiving unit 52 receives reflected waves from a target object using the receiving antenna 8, which is an irregularly spaced array antenna, while switching antenna elements (step S1).

受信された信号は、直交復調部10、ADC11を経て、不等間隔アレイアンテナである受信アンテナ8の受信信号としてADCデータ格納部1211に格納される(ステップS2)。 The received signal passes through the orthogonal demodulator 10 and the ADC 11, and is stored in the ADC data storage unit 1211 as a received signal of the receiving antenna 8, which is an unequal array antenna (step S2).

信号補間処理部1212は、不等間隔アレイアンテナである受信アンテナ8からの受信信号を、仮想的な等間隔アレイアンテナの受信信号に補間処理により変換する(ステップS3)。変換された受信信号は、補間データ格納部1214に格納される。 The signal interpolation processing unit 1212 converts the received signal from the receiving antenna 8, which is an irregularly spaced array antenna, into a received signal of a virtual equally spaced array antenna by interpolation processing (step S3). The converted received signal is stored in interpolated data storage section 1214.

補間データ格納部1214に格納されている、補間処理により得られた等間隔アレイアンテナの受信信号は、角度推定部122において角度推定処理(到来方向推定処理)が実行され、対象物ごとに分離される。以上のデータ処理により、不等間隔アレイアンテナとして構成されている受信アンテナ8によって受信された受信信号は、仮想的な等間隔アレイアンテナの受信信号に補間処理により変換され、等間隔アレイアンテナ用の角度推定処理により対象物の角度推定が実行される。 The reception signals of the equally spaced array antennas obtained by the interpolation process and stored in the interpolation data storage unit 1214 are subjected to an angle estimation process (direction of arrival estimation process) in the angle estimation unit 122, and are separated for each object. Ru. Through the above data processing, the received signal received by the receiving antenna 8 configured as an irregularly spaced array antenna is converted into a received signal of a virtual equally spaced array antenna by interpolation processing, and The angle estimation process executes angle estimation of the object.

<<補間処理済みの受信信号に対する信号処理>>
次に、レーダ装置100の信号処理部12における角度推定処理について説明する。すでに説明しているように、この処理は、不等間隔アレイアンテナである受信アンテナ8の受信信号を、仮想的な等間隔アレイアンテナの受信信号に変換した後に実行される。その点では、通常の等間隔アレイアンテナを受信アンテナ8として用いているレーダ装置の場合と同様であるが、レーダ装置100としての動作を示すために以下に概説する。図8に、レーダ装置100の角度推定部122による信号処理の手順をフローチャートによって例示している。なお、処理主体を明示していないデータ処理は、角度推定部122についてデータ入出力処理等を管理する、図示を略する制御ブロックが実行するものとする。
<<Signal processing for interpolated received signals>>
Next, the angle estimation process in the signal processing section 12 of the radar device 100 will be explained. As already explained, this processing is performed after converting the received signal of the receiving antenna 8, which is an irregularly spaced array antenna, into a received signal of a virtual equally spaced array antenna. In this respect, it is similar to the case of a radar device that uses a normal equidistant array antenna as the receiving antenna 8, but an overview will be given below to show the operation of the radar device 100. FIG. 8 is a flowchart illustrating the procedure of signal processing by the angle estimation unit 122 of the radar device 100. Note that data processing for which the processing entity is not specified is executed by a control block (not shown) that manages data input/output processing and the like for the angle estimating unit 122.

補間処理された受信信号を処理するため、ステップS10において、最初の受信信号の時系列上の番号「j」がj=0に設定される。 In order to process the interpolated received signal, in step S10, the chronological number "j" of the first received signal is set to j=0.

ステップS11において、補間処理部121の補間データ格納部1214に格納されている8アンテナ分の補間された受信信号について、時系列のj番目の受信信号列が読み出される。読み出された受信信号列は、AR係数計算部1221と信号拡張部1224に送信される。 In step S11, the j-th time-series received signal sequence is read out from the interpolated received signals for eight antennas stored in the interpolated data storage unit 1214 of the interpolation processing unit 121. The read received signal sequence is transmitted to the AR coefficient calculation section 1221 and the signal expansion section 1224.

ステップS12において、AR係数計算部1221は、送信されてきた受信信号列から行列形式の方程式を生成する。AR係数計算部1221は、AR次数記憶部1222に格納されているAR次数(AR係数の個数p)に基づいて生成した方程式からAR係数を算出する。 In step S12, the AR coefficient calculation unit 1221 generates a matrix-format equation from the transmitted received signal sequence. The AR coefficient calculation unit 1221 calculates an AR coefficient from an equation generated based on the AR degree (the number p of AR coefficients) stored in the AR degree storage unit 1222.

ステップS13において、AR係数計算部1221は、ステップS12で算出したAR係数をAR係数格納部1223に格納する。 In step S13, the AR coefficient calculation unit 1221 stores the AR coefficient calculated in step S12 in the AR coefficient storage unit 1223.

ステップS14において、信号拡張部1224は、AR係数格納部1223に格納されているAR係数と、抽出された受信信号列に基づいて、ARモデルにより周波数方向に信号を拡張した拡張信号列を算出する。 In step S14, the signal expansion unit 1224 calculates an extended signal sequence in which the signal is expanded in the frequency direction using the AR model, based on the AR coefficients stored in the AR coefficient storage unit 1223 and the extracted received signal sequence. .

ステップS15において、信号拡張部1224は、拡張信号列を時系列順に保存する。 In step S15, the signal extension unit 1224 stores the extended signal sequence in chronological order.

ステップS16において、受信信号列の時系列上の番号「j」が「j=j+1」にインクリメントされる。 In step S16, the chronological number "j" of the received signal sequence is incremented to "j=j+1".

ステップS17において、ステップS16で更新された時系列信号の番号「j」が所定の数である「M-1」に達したかが判断される。Mは、時系列信号のサンプル数を示している。「j=M-1」の場合(ステップS17:Yes)、処理はステップS18に進み、「j=M-1」でない場合(ステップS17:No)、ステップS11に戻る。 In step S17, it is determined whether the number "j" of the time series signal updated in step S16 has reached a predetermined number "M-1". M indicates the number of samples of the time series signal. If "j=M-1" (step S17: Yes), the process proceeds to step S18, and if "j=M-1" does not exist (step S17: No), the process returns to step S11.

ステップS18において、周波数別の拡張時系列信号(拡張受信信号列)の取得が完了し、保存される。 In step S18, acquisition of the extended time series signal (extended received signal sequence) by frequency is completed and saved.

ステップS19において、角度推定部122の角度FFT部1225が、拡張受信信号列をFFT処理して角度スペクトル信号を算出して処理をメインルーチンへ戻す。 In step S19, the angle FFT unit 1225 of the angle estimation unit 122 performs FFT processing on the extended received signal sequence to calculate an angle spectrum signal, and returns the process to the main routine.

このようにして、本実施形態におけるレーダ装置100で対象物の角度スペクトルが取得される。 In this way, the angular spectrum of the object is acquired by the radar device 100 in this embodiment.

<角度推定処理結果の説明>
本実施形態におけるレーダ装置100によってターゲットからの反射波の角度推定を行った結果を図9に示している。図9は、レーダ装置100の不等間隔アレイアンテナによって受信された受信信号を、等間隔リニアアレイアンテナの受信信号に補間処理によって変換し、角度推定処理を実施した結果を示すスペクトル図である。横軸は受信アンテナの受信角度、縦軸は受信角度に対する振幅を示している。このシミュレーションにおいては、ターゲットを+20度、-10度の2箇所に設置した。受信アンテナとしては、アンテナID=0~7の等間隔リニアアレイアンテナを用いた場合と、その等間隔アレイアンテナにおいて、アンテナID=1,3の2本のアンテナ素子を除去した構成を有する不等間隔リニアアレイアンテナを用いた場合とを想定している。そして、前記の不等間隔リニアアレイアンテナの受信信号に基づいて、補間処理によってアンテナID=0~7の8本のアンテナ素子を有する等間隔アレイアンテナの受信信号に変換した場合を加えた3つのケースについて角度推定処理を実行し、結果を比較した。図9に示すように、8本のアンテナ素子を有する等間隔アレイアンテナの場合、2つのターゲットが明確に分離されているとともに、グレーティングローブが抑制されており、良好な結果を得られている。一方、2本のアンテナ素子を除去した不等間隔リニアアレイアンテナの場合(「6アンテナ、♯1,3除去」のラベルで示している)では、ターゲットに対する振幅が低下している一方、グレーティングローブが増大して角度推定性能が低下していることがわかる。それらに対して、補間処理によって8本のアンテナ素子を有する等間隔アレイアンテナの受信信号に変換した場合(「8アンテナ、♯1,3補間」のラベルで示している)、ターゲットに対する振幅は等間隔リニアアレイアンテナの場合に次ぐ値が得られ、グレーティングローブは6アンテナ素子の不等間隔リニアアレイアンテナの場合と比較して大幅に低下しており、ほぼ8アンテナ素子の等間隔アレイアンテナ並みとなっている。このように、本実施形態における、不等間隔アレイアンテナの受信信号を同一開口長の等間隔アレイアンテナの受信信号に補間処理により変換することによって、不等間隔アレイアンテナを受信アンテナとして用いたレーダ装置における角度推定性能を向上させることが可能であることを示している。
<Explanation of angle estimation processing results>
FIG. 9 shows the results of estimating the angle of the reflected wave from the target using the radar device 100 in this embodiment. FIG. 9 is a spectrum diagram showing the result of converting the reception signal received by the irregularly spaced array antenna of the radar device 100 into the reception signal of the equally spaced linear array antenna by interpolation processing and performing angle estimation processing. The horizontal axis shows the receiving angle of the receiving antenna, and the vertical axis shows the amplitude with respect to the receiving angle. In this simulation, targets were set at two locations: +20 degrees and -10 degrees. As a receiving antenna, an equally spaced linear array antenna with antenna ID = 0 to 7 is used, and an unequal antenna having a configuration in which two antenna elements with antenna ID = 1 and 3 are removed from the equally spaced array antenna. It is assumed that a spaced linear array antenna is used. Then, based on the received signal of the above-mentioned unevenly spaced linear array antenna, the received signal of the equally spaced array antenna having eight antenna elements with antenna ID=0 to 7 is converted by interpolation processing. We performed angle estimation processing for the cases and compared the results. As shown in FIG. 9, in the case of the equidistant array antenna having eight antenna elements, the two targets are clearly separated and the grating lobes are suppressed, resulting in good results. On the other hand, in the case of an unevenly spaced linear array antenna with two antenna elements removed (indicated by the label "6 antennas, #1, 3 removed"), the amplitude with respect to the target decreases, while the grating lobe It can be seen that the angle estimation performance decreases as the angle increases. However, if the received signal is converted by interpolation into a received signal from an equally spaced array antenna having 8 antenna elements (labeled "8 antennas, #1, 3 interpolation"), the amplitude for the target will be equal. The second highest value is obtained for the spaced linear array antenna, and the grating lobes are significantly lower than those for the unevenly spaced linear array antenna with 6 antenna elements, and are almost on par with the evenly spaced array antenna with 8 antenna elements. It has become. In this way, in this embodiment, by converting the received signal of the non-uniformly spaced array antenna into the received signal of the uniformly spaced array antenna with the same aperture length by interpolation processing, the radar using the non-uniformly spaced array antenna as a receiving antenna can be constructed. This shows that it is possible to improve the angle estimation performance of the device.

<プログラムについて>
上記したレーダ装置100のデータ処理は、当該データ処理の機能を記述したプログラムをコンピュータ(情報処理装置)に実行させることで実現することもできる。そのコンピュータの構成と動作について図10を用いて説明する。図10は、コンピュータ200の構成を示す図である。コンピュータ200は、図10に示すように、プロセッサ201と、メモリ202と、ストレージ203と、入出力I/F204と、通信I/F205とがバスA上に接続されて構成されている。これらの各構成要素の協働により、本実施形態に記載される機能、および/または、方法を実現する。
<About the program>
The data processing of the radar device 100 described above can also be realized by causing a computer (information processing device) to execute a program that describes the function of the data processing. The configuration and operation of the computer will be explained using FIG. 10. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the computer 200. As shown in FIG. 10, the computer 200 includes a processor 201, a memory 202, a storage 203, an input/output I/F 204, and a communication I/F 205 connected on a bus A. The functions and/or methods described in this embodiment are realized by cooperation of each of these components.

メモリ202は、RAM(Random Access Memory)で構成される。RAMは、揮発メモリまたは不揮発性メモリで構成されている。 The memory 202 is composed of RAM (Random Access Memory). RAM is comprised of volatile memory or nonvolatile memory.

ストレージ203は、ROM(Read Only Memory)で構成される。ROMは、不揮発性メモリで構成されており、例えば、HDD(Hard Disc Drive)やSSD(Solid State Drive)、Flash Memoryにより実現される。ストレージ203には、本実施形態におけるレーダ装置100の機能を実現するプログラムなどの各種のプログラムが格納されている。 The storage 203 is composed of ROM (Read Only Memory). The ROM is composed of nonvolatile memory, and is realized by, for example, a HDD (Hard Disc Drive), an SSD (Solid State Drive), or a Flash Memory. The storage 203 stores various programs such as programs that implement the functions of the radar device 100 in this embodiment.

入出力I/F204には、RF回路300が接続されている。RF回路300には、1または複数の送信アンテナ7と、1または複数の受信アンテナ8とが接続されている。RF回路300は、局発制御部1と、局部発振部2と、局発周波数モニタ部3と、変調信号生成部4と、変調部5と、増幅部6,9などの機能を有する。 An RF circuit 300 is connected to the input/output I/F 204. One or more transmitting antennas 7 and one or more receiving antennas 8 are connected to the RF circuit 300. The RF circuit 300 has functions such as a local oscillation control section 1, a local oscillation section 2, a local oscillation frequency monitoring section 3, a modulation signal generation section 4, a modulation section 5, and amplification sections 6 and 9.

プロセッサ201は、コンピュータ200全体の動作を制御する。プロセッサ201は、ストレージ203からオペレーティングシステムや多様な機能を実現する様々なプログラムをメモリ202にロードし、ロードしたプログラムに含まれる命令を実行する演算装置である。 Processor 201 controls the overall operation of computer 200. The processor 201 is an arithmetic device that loads an operating system and various programs that implement various functions from the storage 203 into the memory 202 and executes instructions included in the loaded programs.

具体的には、プロセッサ201は、ユーザの操作を受け付けた場合、ストレージ203に格納されているプログラム(例えば、本発明に係るプログラム)を読み出し、読み出したプログラムをメモリ202に展開し、プログラムを実行する。また、プロセッサ201が処理プログラムを実行することにより、信号処理部12と、データ処理部13などの各機能が実現される。 Specifically, when receiving a user operation, the processor 201 reads a program (for example, a program according to the present invention) stored in the storage 203, expands the read program to the memory 202, and executes the program. do. In addition, each function of the signal processing section 12, the data processing section 13, etc. is realized by the processor 201 executing the processing program.

ここで、プロセッサ201の構成について説明する。プロセッサ201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、これら以外の各種演算装置、またはこれらの組み合わせにより実現される。 Here, the configuration of the processor 201 will be explained. The processor 201 is realized by, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), various other arithmetic units, or a combination thereof.

また、本実施形態に記載される機能、および/または、方法を実現するために、プロセッサ201、メモリ202およびストレージ203などの機能の一部または全部は、専用のハードウェアであるコンピュータ(以下、処理回路という)400で構成されてもよい。図11は、処理回路400の構成を示す図である。処理回路400は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものである。処理回路400には、RF回路300が接続されている。RF回路300には、1または複数の送信アンテナ7と、1または複数の受信アンテナ8とが接続されている。 In addition, in order to realize the functions and/or methods described in this embodiment, some or all of the functions such as the processor 201, the memory 202, and the storage 203 are implemented by a computer (hereinafter referred to as (referred to as a processing circuit) 400. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the processing circuit 400. The processing circuit 400 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. It is. An RF circuit 300 is connected to the processing circuit 400 . One or more transmitting antennas 7 and one or more receiving antennas 8 are connected to the RF circuit 300.

また、プロセッサ201は、単一の構成要素として説明したが、これに限られず、複数の物理的に別体のプロセッサの集合により構成されてもよい。本明細書において、プロセッサ201によって実行されるとして説明されるプログラムまたは当該プログラムに含まれる命令は、単一のプロセッサ201で実行されてもよいし、複数のプロセッサにより分散して実行されてもよい。また、プロセッサ201によって実行されるプログラムまたは当該プログラムに含まれる命令は、複数の仮想プロセッサにより実行されてもよい。 Further, although the processor 201 has been described as a single component, the processor 201 is not limited to this, and may be configured as a set of a plurality of physically separate processors. In this specification, a program described as being executed by the processor 201 or instructions included in the program may be executed by a single processor 201 or may be executed in a distributed manner by a plurality of processors. . Further, the program executed by the processor 201 or the instructions included in the program may be executed by a plurality of virtual processors.

通信I/F205は、所定の通信規格(例えば、CAN(Controller Area Network))に準拠したインターフェースであり、有線または無線により外部装置と通信を行う。 The communication I/F 205 is an interface that complies with a predetermined communication standard (for example, CAN (Controller Area Network)), and communicates with an external device by wire or wirelessly.

このようにして、プログラムは、コンピュータ200、400で実行されることにより、不等間隔アレイアンテナの受信信号を同一開口長の等間隔アレイアンテナの受信信号に変換し、角度推定処理によりその複数の受信信号をそれぞれの物標から反射された物標信号に分離する。このようにすることで、等間隔アレイアンテナの受信信号のみを処理することができる角度推定アルゴリズムを適用して、処理負荷を軽減するとともに、角度推定性能を向上させることができる。 In this way, the program, when executed by the computers 200 and 400, converts the received signals of the non-uniformly spaced array antennas into the received signals of the equally spaced array antennas with the same aperture length, and performs angle estimation processing to The received signal is separated into target signals reflected from each target. By doing so, it is possible to reduce the processing load and improve the angle estimation performance by applying an angle estimation algorithm that can process only the received signals of the equally spaced array antenna.

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。 According to the embodiment described above, the following effects are achieved.

本実施形態に係るレーダ装置100は、1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナとしての受信アンテナ8により受信する受信部52と、前記不等間隔アレイアンテナを構成する受信アンテナ8の各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換する補間処理部121と、変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する角度推定部122とを備える。 The radar device 100 according to the present embodiment receives signals reflected by one or more target objects using a receiving antenna 8, which is an irregularly spaced array antenna including a plurality of antenna elements arranged at irregular intervals. The receiving unit 52 performs interpolation processing on the received signals received by each antenna element of the receiving antenna 8 constituting the non-uniformly spaced array antenna, and performs interpolation processing on the received signals received by the receiving unit 52 and each antenna element of the receiving antenna 8 that constitutes the non-uniformly spaced array antenna. It includes an interpolation processing section 121 that converts into a received signal at an array antenna, and an angle estimating section 122 that estimates the angle of the target using the converted received signal.

これにより、不等間隔アレイアンテナによって受信された受信信号に対し、等間隔アレイアンテナの受信アンテナによる受信信号を処理するためのアルゴリズムを用いて角度推定処理を実行することができる。 Thereby, it is possible to perform angle estimation processing on the received signal received by the irregularly spaced array antenna using an algorithm for processing the received signal by the receiving antenna of the equally spaced array antenna.

レーダ装置100において、角度推定部122は、前記補間処理によって得た仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に対して、等間隔アレイアンテナの受信信号に適用される角度推定アルゴリズムを用いて前記物標の角度を推定するとしてもよい。 In the radar device 100, the angle estimating unit 122 calculates the angle of the target object using an angle estimation algorithm applied to the received signal of the equidistant array antenna with respect to the received signal of the virtual equidistant array antenna obtained by the interpolation process. The angle may also be estimated.

これにより、角度推定アルゴリズムのための演算処理の負荷を軽減することができる。 This makes it possible to reduce the computational processing load for the angle estimation algorithm.

前記不等間隔アレイアンテナには、不等間隔リニアアレイアンテナが含まれるとしてもよい。 The unevenly spaced array antenna may include an unevenly spaced linear array antenna.

これにより、広く不等間隔アレイアンテナ全般について等間隔アレイアンテナの受信信号用角度推定アルゴリズムを適用することができる。 As a result, the algorithm for estimating the received signal angle of the evenly spaced array antenna can be applied to a wide variety of non-uniformly spaced array antennas.

レーダ装置100において、前記補間処理部121は、線形補間、spline補間、akima補間、cubic補間、Nearest neighbor補間、及び区分的3次エルミート内挿多項式補間のいずれかによって補間処理を行うとしてもよい。 In the radar device 100, the interpolation processing unit 121 may perform interpolation processing using any one of linear interpolation, spline interpolation, akima interpolation, cubic interpolation, nearest neighbor interpolation, and piecewise cubic Hermite interpolation polynomial interpolation.

これにより、レーダ装置100の仕様、要求性能等に適する補間処理の手法を採用することができる。 Thereby, it is possible to employ an interpolation processing method suitable for the specifications, required performance, etc. of the radar device 100.

レーダ装置100において、補間処理部121が、n個のアンテナを有する不等間隔アレイアンテナの受信信号を、m個のアンテナを有する同一開口長の仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する処理を実行し、nは、4以上の整数であり、mは、n+1以上の整数であるとしてもよい。 In the radar device 100, the interpolation processing unit 121 performs a process of converting a received signal of an unevenly spaced array antenna having n antennas into a received signal of a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length and having m antennas. n may be an integer greater than or equal to 4, and m may be an integer greater than or equal to n+1.

これにより、角度推定性能を好適に向上させることができる。 Thereby, the angle estimation performance can be suitably improved.

本実施形態に係る対象物検出方法では、1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナとしての受信アンテナ8により受信し、前記不等間隔アレイアンテナを構成する受信アンテナ8の各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換し、変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する。 In the target object detection method according to the present embodiment, a signal reflected by one or more target objects is transmitted by a receiving antenna 8 as an irregularly spaced array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at irregular intervals. Interpolation processing is performed on the received signals received by each antenna element of the receiving antenna 8 constituting the non-uniform array antenna, and a virtual equidistant array antenna having the same aperture length as the non-uniform array antenna. The angle of the target object is estimated using the converted received signal.

これにより、不等間隔アレイアンテナによって受信された受信信号に対し、等間隔アレイアンテナの受信アンテナによる受信信号を処理するためのアルゴリズムを用いて角度推定処理を実行することができる。 Thereby, it is possible to perform angle estimation processing on the received signal received by the irregularly spaced array antenna using an algorithm for processing the received signal by the receiving antenna of the equally spaced array antenna.

本実施形態のプログラムは、コンピュータ200に、1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナとしての受信アンテナ8により受信する処理と、前記不等間隔アレイアンテナを構成する受信アンテナ8の各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換する処理と、変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する処理とを実行させる。 The program of this embodiment causes the computer 200 to transmit signals reflected by one or more target objects using a receiving antenna 8 as an unequal-spaced array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals. A virtual equidistant array having the same aperture length as the irregularly spaced array antenna is created by performing reception processing and interpolation processing on the received signals received by each antenna element of the receiving antenna 8 constituting the irregularly spaced array antenna. A process of converting into a received signal at an antenna and a process of estimating the angle of the target object using the converted received signal are executed.

これにより、不等間隔アレイアンテナによって受信された受信信号に対し、等間隔アレイアンテナの受信アンテナによる受信信号を処理するためのアルゴリズムを用いて角度推定処理を実行することができる。 Thereby, it is possible to perform angle estimation processing on the received signal received by the irregularly spaced array antenna using an algorithm for processing the received signal by the receiving antenna of the equally spaced array antenna.

以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本明細書に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 Some of the embodiments of the present application have been described above in detail based on the drawings, but these are merely examples, and various modifications and improvements can be made based on the knowledge of those skilled in the art, including the embodiments described in this specification. It is possible to implement the present invention in other forms.

1局発制御部
2 局部発振部
3 局発周波数モニタ部
4 変調信号生成部
5 変調部
6 増幅部
7 送信アンテナ
8 受信アンテナ
9 増幅部
10 直交復調部
11 ADC
12 信号処理部
13 データ処理部
121 補間処理部
122 角度推定部
51 送信部
52 受信部
100 レーダ装置
1 Local oscillation control section 2 Local oscillation section 3 Local oscillation frequency monitor section 4 Modulation signal generation section 5 Modulation section 6 Amplification section 7 Transmission antenna 8 Reception antenna 9 Amplification section 10 Quadrature demodulation section 11 ADC
12 Signal Processing Unit 13 Data Processing Unit 121 Interpolation Processing Unit 122 Angle Estimating Unit 51 Transmitting Unit 52 Receiving Unit 100 Radar Device

Claims (7)

1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナにより受信する信号送受信部と、
前記不等間隔アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換する補間処理部と、
変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する角度推定部と、
を備えるレーダ装置。
a signal transmitting/receiving unit that receives signals reflected by one or more targets using an unequal-spaced array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at unequal intervals;
Interpolation processing that performs interpolation processing on the received signal received by each antenna element constituting the unevenly spaced array antenna, and converts it into a received signal at a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length as the unevenly spaced array antenna. Department and
an angle estimation unit that estimates the angle of the target using the converted received signal;
A radar device equipped with.
前記角度推定部は、前記補間処理によって得た仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に対して、等間隔アレイアンテナの受信信号に適用される角度推定アルゴリズムを用いて前記物標の角度を推定する、請求項1に記載のレーダ装置。
The angle estimating unit estimates the angle of the target object using an angle estimation algorithm applied to the received signal of the equidistant array antenna with respect to the received signal of the virtual equidistant array antenna obtained by the interpolation process. The radar device according to claim 1.
前記不等間隔アレイアンテナには、不等間隔リニアアレイアンテナが含まれる、請求項1又は2に記載のレーダ装置。
The radar device according to claim 1 or 2, wherein the unevenly spaced array antenna includes an unevenly spaced linear array antenna.
前記補間処理部は、線形補間、spline補間、akima補間、cubic補間、Nearest neighbor補間、及び区分的3次エルミート内挿多項式補間のいずれかによって補間処理を行う、請求項1~3のいずれか一項に記載のレーダ装置。
4. The interpolation processing unit according to claim 1, wherein the interpolation processing unit performs interpolation processing by any one of linear interpolation, spline interpolation, akima interpolation, cubic interpolation, nearest neighbor interpolation, and piecewise cubic Hermite interpolation polynomial interpolation. Radar equipment described in section.
前記補間処理部は、n個のアンテナを有する不等間隔アレイアンテナの受信信号を、m個のアンテナを有する同一開口長の仮想等間隔アレイアンテナの受信信号に変換する処理を実行し、
nは、4以上の整数であり、
mは、n+1以上の整数である、請求項1~4のいずれか一項に記載のレーダ装置。
The interpolation processing unit executes a process of converting a received signal of an unevenly spaced array antenna having n antennas into a received signal of a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length and having m antennas,
n is an integer of 4 or more,
The radar device according to any one of claims 1 to 4, wherein m is an integer greater than or equal to n+1.
1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナにより受信し、
前記不等間隔アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換し、
変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する、
対象物検出方法。
Receiving a signal reflected by one or more targets by an irregularly spaced array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at irregular intervals,
Performing interpolation processing on the received signal received by each antenna element constituting the unevenly spaced array antenna, converting it into a received signal at a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length as the unevenly spaced array antenna,
estimating the angle of the target using the converted received signal;
Object detection method.
情報処理装置に、
1又は複数の物標によって反射された信号を、不等間隔で配置された複数のアンテナ素子を備えてなる不等間隔アレイアンテナにより受信する処理と、
前記不等間隔アレイアンテナを構成する各アンテナ素子で受信した受信信号に補間処理を行って、前記不等間隔アレイアンテナと同一の開口長を有する仮想等間隔アレイアンテナにおける受信信号に変換する処理と、
変換された前記受信信号を用いて前記物標の角度を推定する処理と、
を実行させるプログラム。
In the information processing device,
A process of receiving a signal reflected by one or more targets using an irregularly spaced array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged at irregular intervals;
A process of performing interpolation processing on the received signal received by each antenna element constituting the unevenly spaced array antenna to convert it into a received signal at a virtual equally spaced array antenna having the same aperture length as the unevenly spaced array antenna. ,
a process of estimating the angle of the target using the converted received signal;
A program to run.
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