JP2024096619A - レーダシステム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の適切なイメージングを行うことが可能なレーダシステムを提供することにある。
【解決手段】実施形態に係るレーダシステムは、複数のアンテナと、対象物に応じて複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動する処理部とを具備する。処理部は、複数のアンテナを第１モードで駆動する場合、複数のアンテナを協調動作させ、当該複数のアンテナにおいて受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行う。処理部は、複数のアンテナを第２モードで駆動する場合、複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行い、複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行う。
【選択図】図１０

Description

本発明の実施形態は、レーダシステムに関する。

近年では、レーダ信号（送信波）の反射波を利用して対象物のイメージングを行うレーダシステムが開発されている。

ここで、上記したイメージングにおける空間分解能は、対象物が存在すると推定される範囲（対象物までの距離）に従って設定されるのが一般的である。

しかしながら、例えば対象物までの距離が変化する（不定である）ような環境でレーダシステムを運用する場合には、イメージングにおいて達成される空間分解能が変化し、対象物の適切なイメージングを行うことができない可能性がある。

特許第４９５４０３２号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、対象物の適切なイメージングを行うことが可能なレーダシステムを提供することにある。

実施形態に係るレーダシステムは、レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナと、対象物に応じて前記複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動する処理部とを具備する。前記処理部は、前記複数のアンテナを前記第１モードで駆動する場合、前記複数のアンテナを協調動作させ、当該複数のアンテナにおいて受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行う。前記処理部は、前記複数のアンテナを前記第２モードで駆動する場合、前記複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行う。前記第２アンテナ群は、前記第１アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる。

レーダ装置に採用されるＦＭＣＷ方式の概要について説明するための図。 ＭＩＭＯレーダの概要について説明するための図。 空間分解能について説明するための図。 単一のアンテナで実現される空間分解能について説明するための図。 複数のアンテナで実現される空間分解能について説明するための図。 実施形態において想定されるレーダシステムの適用例について説明するための図。 対象物までの距離と空間分解能との関係性について説明するための図。 対象物までの距離と空間分解能との関係性について説明するための図。 本実施形態に係るレーダシステムの動作の概要について説明するための図。 レーダシステムの構成の一例を示す図。 レーダシステムの処理手順の一例を示すフローチャート。 本実施形態の比較例について説明するための図。 本実施形態の比較例について説明するための図。 本実施形態の比較例について説明するための図。 本実施形態において得られるレーダ画像について説明するための図。 複数のレーダ装置を利用して対象物のイメージングを行う例について説明するための図。 複素領域合成が行われた結果及び画像領域合成が行われた結果の一例を示す図。 本実施形態において適用されるレーダ画像の合成手法の一例について説明するための図。 複素領域合成、画像領域合成及び画像結合を組み合わせたレーダ画像の合成の一例を示す図。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
本実施形態に係るレーダシステムは、対象物に対して送信（照射）されたレーダ信号の当該対象物からの反射波を利用して当該対象物が位置する方位や当該対象物までの距離を測定し、当該対象物のイメージングを行う（画像を生成する）ように構成されている。なお、このようなレーダシステムにおいて対象物に対して送信されるレーダ信号は、例えばミリ波（ＥＨＦ：Extra High Frequency）のような電波である。

以下、レーダシステムの概要について簡単に説明する。まず、周波数変調を行うレーダ変調方式の一例として、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式について説明する。

ＦＭＣＷ方式によれば、図１に示すように時間の経過に応じて周波数が変化するような変調が行われたレーダ信号（送信波）が送信され、当該レーダ信号と当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号（受信波）とにおける周波数差（以下、ビート周波数と表記）に基づいて対象物までの距離が測定される。

具体的には、ＦＭＣＷ方式においては、レーダ信号と反射波信号とをミキシングすることにより中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）信号（以下、ＩＦ信号と表記）が取得される。このＩＦ信号は、上記したビート周波数の時間波形（正弦波）に相当する。なお、ビート周波数をｆ_ｂ、チャープレートと称されるレーダ信号の傾き（周波数の変化レート）をγ（Ｈｚ／ｓ）、レーダ信号に対する反射波信号の遅延時間をτとすると、当該ｆ_ｂ、γ及びτにはｆ_ｂ＝γτのような関係がある。

上記したＩＦ信号に対して例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）が適用されると、当該ＩＦ信号が周波数領域表現に変換される。このＦＦＴの結果においてはビート周波数ｆ_ｂの位置にピークが立ち、当該ピークの位置に応じた距離（つまり、レーダ信号を反射した対象物までの距離）を得ることができる。

なお、図１に示すように直線的に周波数変調を行うＦＭＣＷ方式は、特にＬｉｎｅａｒ－ＦＭＣＷと称される。

ここで、レーダシステムは送信アンテナ（送信素子）及び受信アンテナ（受信素子）を有するレーダ装置を備えるが、当該レーダ装置としては、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）レーダを利用することができる。ＭＩＭＯレーダは、複数の送信アンテナ（送信アンテナアレイ）及び複数の受信アンテナ（受信アンテナアレイ）を有し、各送信アンテナが時分割でレーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を複数の受信アンテナにおいて受信することで、少ないレーダ信号の送信回数（つまり、レーダ照射回数）で多くの反射波信号の受信（つまり、レーダ観測）を実現することができる。

具体的には、図２に示すように、ＭＩＭＯレーダが例えば所定の空間方向に直線的に配列された２つの送信アンテナ１ａ及び１ｂと４つの受信アンテナ２ａ～２ｄとを有している場合を想定する。

この場合において例えば送信アンテナ１ａからレーダ信号が送信されたものとすると、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号が受信アンテナ２ａにおいて受信される。ここでは受信アンテナ２ａについて説明したが、送信アンテナ１ａから送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号は、受信アンテナ２ｂ～２ｄにおいても同様に受信される。

同様に、例えば送信アンテナ１ｂからレーダ信号が送信されたものとすると、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号が受信アンテナ２ａにおいて受信される。ここでは受信アンテナ２ａについて説明したが、送信アンテナ１ｂから送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号は、受信アンテナ２ｂ～２ｄにおいても同様に受信される。

すなわち、上記したＭＩＭＯレーダにおいては、送信アンテナ１ａからレーダ信号が送信された場合には受信アンテナ２ａ～２ｄの各々においてレーダ観測が行われ、送信アンテナ１ｂからレーダ信号が送信された場合にも同様に受信アンテナ２ａ～２ｄにおいてレーダ観測が行われる。

これによれば、図２に示すような２つの送信アンテナ１ａ及び１ｂと４つの受信アンテナ２ａ～２ｄとを有するＭＩＭＯレーダは、送信アンテナ１ａ及び１ｂからそれぞれ１回ずつレーダ信号を照射するのみで、空間方向に配列された８つの観測点３ａ～３ｈを実現することができる。なお、例えば観測点３ａは、送信アンテナ１ａから送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信アンテナ２ａが受信することによって実現される観測点である。同様に、観測点３ｂ～３ｄは、送信アンテナ１ａから送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信アンテナ２ｂ～２ｄが受信することによって実現される観測点である。更に、観測点３ｅは、送信アンテナ１ｂから送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信アンテナ２ａが受信することによって実現される観測点である。同様に、観測点３ｆ～３ｈは、送信アンテナ１ｂから送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信アンテナ２ｂ～２ｄが受信することによって実現される観測点である。すなわち、ＭＩＭＯレーダにおいては、１つの送信アンテナと１つの受信アンテナとの組み合わせで１つの観測点が実現される。

このようなＭＩＭＯレーダによれば、観測点３ａ～３ｈの各々において観測されたＩＦ信号（送信アンテナ１ａ及び１ｂから時分割で送信されるレーダ信号及び受信アンテナ２ａ～２ｄの各々によって受信された反射波信号に基づいて取得されるＩＦ信号）を用いて対象物までの距離を測定することが可能となる。

ところで、本実施形態に係るレーダシステムにおいて対象物のイメージングを行うために上記したＭＩＭＯレーダを利用した場合には、各観測点において観測される反射波信号に時間差が生じるため、例えばレーダ信号処理により当該反射波信号の相関を計算することで対象物のイメージングにおける空間分解能を向上させることができる。

以下、対象物のイメージングにおける空間分解能について説明する。なお、上記したＭＩＭＯレーダにおいては複数の送信アンテナの各々と複数の受信アンテナの各々とを組み合わせることによって複数の観測点を実現することができ、当該複数の観測点の各々は、レーダシステムにおいてレーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信する１つのアンテナ（送受信アンテナ）とみなすことができる。したがって、以下の説明においては、ＭＩＭＯレーダにおいて実現される複数の観測点の各々を単にアンテナと称する場合がある。

レーダの方位分解能は、送信アンテナから送信（照射）される電波のビーム幅で決定される角度分解能で定義される。ここで、図３に示すように、ビーム幅とは、レーダシステムにおいて、ピーク値に対して反射波信号の電力が１／２となる幅（半値幅）である。また、角度分解能とは、方位方向において、ビーム幅により、２つ以上の対象物（目標）を分離して検知できる分解能である。

なお、レーダシステムにおいて達成される角度分解能は、アンテナ開口長に依存する。具体的には、アンテナ開口長を大きくするほどビーム幅が狭くなり（細いビームになり）、方位分解能が向上する。ここで、アンテナ開口長は、アンテナの開口面の大きさに相当する。

図４は、単一のアンテナ（観測点）で実現される角度分解能を表している。単一のアンテナでは、運用可能なアンテナの開口長に制限があり、高い方位分解能でイメージングを行うことができない。

一方、図５は、複数のアンテナで実現される角度分解能を表している。なお、複数のアンテナとは、例えばＭＩＭＯレーダの場合には上記した観測点が複数であることを意味している。この場合、異なる空間座標においてレーダ信号及び反射波信号を送受信し、信号処理により空間フィルタと各反射波信号（観測信号）間の相関を計算することによって、仮想的にアンテナの開口長を大きくすることで、方位分解能を向上することができる。

図３に示すように、本実施形態における空間分解能ｄは角度分解能θを距離（ｍ）に換算したものを想定しており、当該空間分解能ｄは、アンテナ開口長だけでなく、レーダ信号の照射方向において、レーダ信号を反射する対象物の距離によって変化する。例えば、空間分解能ｄは、対象物との距離が遠くなるほど低下し、対象物の距離が近いほど向上する。

ところで、対象物のイメージングを行うレーダシステムにおいては、一般的に対象物との距離を設定した上で、所望の空間分解能を達成するために必要なアンテナ開口長と、イメージングを行う範囲（画角）とを決定する。このため、レーダシステムにおけるアンテナと対象物との距離が一定であるような場合には、当該対象物のイメージングにおいて所望の空間分解能を達成することができる。

しかしながら、イメージングの度に対象物までの距離（対象物とアンテナとの距離）が動的に変化するような環境で運用されるレーダシステムにおいては、対象物からの反射波信号を受信することが可能な範囲が変化するため、達成される空間分解能の変化、余剰な計算処理の発生及びイメージングの劣化等を招く。

ここで、図６を参照して、本実施形態において想定されるレーダシステムの適用例について簡単に説明する。本実施形態においてレーダシステム１０は、例えば空港、駅、ショッピングモール、コンサートホール及び展示会場等の施設に設置されるセキュリティ検査システムに適用され得る。

図６に示すように、レーダシステム１０は、上記したＭＩＭＯレーダに相当する複数の送信アンテナ１及び複数の受信アンテナ２を備えるレーダモジュール３を複数搭載する。複数のレーダモジュール３それぞれにおいては、例えば、複数の送信アンテナ１及び複数の受信アンテナ２が対応する位置に配置される（平行移動または回転）。あるいは、例えば、一のレーダモジュール３の複数の送信アンテナ１及び複数の受信アンテナ２の配置は、他のレーダモジュール３の複数の送信アンテナ１及び複数の受信アンテナ２を線対称または点対称に配置した場合と対応する。

レーダシステム１０は、各レーダモジュール３に備えられる複数の送信アンテナ１の各々から送信されたレーダ信号の反射波に基づく反射波信号を複数の受信アンテナ２で受信することによって対象物のイメージングを行う。本実施形態においてレーダシステム１０がセキュリティ検査システムに適用される場合、当該レーダシステム１０においてイメージングが行われる対象物は、例えば施設を利用する人物または当該人物が所持する物品（携行品）である。

このようなレーダシステム１０による人物または当該人物が所持する物品のイメージング結果は、当該人物が危険物を所持しているか否かを判定するために利用されることができる。

なお、セキュリティ検査システムに適用されるレーダシステム１０においてイメージングが行われる対象物は、例えば施設内に設置されたベルトコンベアで運搬される荷物等であってもよい。

このようなレーダシステム１０において対象物のイメージングを行う場合、当該対象物とレーダモジュール３との間の距離（対象物までの距離）が動的に変化することにより、当該対象物の適切なイメージングを行うことができない（つまり、設定された空間分解能を達成することができない）可能性がある。

ここで、図７及び図８を参照して、上記した対象物までの距離と空間分解能との関係性について説明する。ここでは、対象物が人物である場合を想定している。

図７は、アンテナ開口長を小さくする（例えば、ＭＩＭＯレーダにおいて実現される観測点の数を少なくする）ことにより、近距離に存在する対象物１０ａに対して所望の空間分解能を達成するようにレーダシステム１０（レーダモジュール３）が設計されている場合を想定している。このようなレーダシステム１０においては、図７の左側に示すように対象物１０ａがレーダモジュール３の近距離に存在する場合には、所望の空間分解能を達成することができるが、対象物１０ａ全体のイメージング（撮像）を行うことができない可能性がある。一方、図７の右側に示すように対象物１０ａがレーダモジュール３の遠距離に存在する場合には、対象物１０ａ全体のイメージングを行うことは可能であるが、所望の空間分解能を達成することができない。

図８は、アンテナ開口長を大きくする（例えば、ＭＩＭＯレーダにおいて実現される観測点の数を多くする）ことにより、遠距離に存在する対象物１０ａに対して所望の空間分解能を達成するようにレーダシステム１０（レーダモジュール３）が設計されている場合を想定している。このようなレーダシステム１０においては、図８の左側に示すように対象物１０ａがレーダモジュール３の遠距離に存在する場合には、所望の空間分解能を達成することができ、かつ、対象物１０ａ全体のイメージングを行うことも可能である。一方、図８の右側に示すように対象物１０ａがレーダモジュール３の近距離に存在する場合には、空間分解能は過剰となるものの、所望の空間分解能を達成することができるとともに、対象物１０ａ全体のイメージングを行うことも可能である。

上記した図７及び図８によれば、所望の空間分解能の達成及び対象物１０ａ全体のイメージングという観点では、遠距離に存在する対象物１０ａに対して所望の空間分解能を達成する（つまり、アンテナ開口長を大きくする）ようにレーダシステム１０を設計しておくことが好ましいと考えられる。しかしながら、アンテナ開口長を大きくした場合には、アンテナ開口長が小さい場合と比較して、例えばＭＩＭＯレーダにおいて実現されるより多くの観測点において観測された観測信号（反射波信号）に対するレーダ信号処理を実行する必要があるため、処理量（計算量）が多くなる。なお、アンテナ開口長が大きい場合には対象物１０ａまでの距離に応じて当該対象物１０ａのイメージングに寄与しない観測信号が観測される可能性があり、余剰な計算処理及びイメージングの劣化が生じることが懸念される。

そこで、本実施形態においては、対象物までの距離が動的に変化するような環境であっても適切なイメージングを行うことが可能な構成を有するレーダシステム１０を提供する。

以下、図９を参照して、本実施形態に係るレーダシステム１０の動作の概要について説明する。図９においては、対象物１０ａ（例えば、人物）がレーダモジュール３に向かって移動する場合を想定している。

まず、対象物１０ａがレーダモジュール３から距離ａの位置に存在する場合を想定する。この場合、対象物１０ａからのレーダ信号の反射波に基づく反射波信号は複数のアンテナの全てにおいて受信することができるため、レーダシステム１０は、当該複数のアンテナの全てを協調動作させて対象物１０ａのイメージングを行うことにより、所望の空間分解能を達成することができる。

次に、対象物１０ａがレーダモジュール３から距離ｂの位置に存在する場合を想定する。ここで、対象物１０ａが移動する施設の床面から垂直方向から視認した対象物１０ａが略円筒形状を有しているものとすると、当該対象物１０ａの移動方向に対して右側の部分１０ｂからの反射波に基づく反射波信号は、複数のアンテナのうちの第１グループ３１ａに属するアンテナ群において受信されるが、当該第１グループ３１ａに属するアンテナ群以外のアンテナでは受信されない。また、対象物１０ａの移動方向に対して左側の部分１０ｃからの反射波に基づく反射波信号は、複数のアンテナのうちの第２グループ３１ｂに属するアンテナ群において受信されるが、当該第２グループ３１ｂに属するアンテナ群以外のアンテナでは受信されない。すなわち、対象物１０ａがレーダモジュール３から距離ｂの位置に存在する場合には、レーダモジュール３に備えられている複数のアンテナの全てを協調動作させたとしても、レーダシステム１０において達成される空間分解能は、第１及び第２グループ３１ａ及び３１ｂの各々で反射波信号を受信することができる範囲（つまり、反射を拾える範囲）に制限され、余剰な計算処理及びイメージングの劣化が生じ得る。

更に、対象物１０ａがレーダモジュール３から距離ｃの位置に存在する場合を想定する。この場合、対象物１０ａの移動方向に対して右側の部分１０ｄからの反射波に基づく反射波信号は、複数のアンテナのうちの第１グループ３２ａに属するアンテナで受信されるが、当該第１グループ３２ａに属するアンテナ以外のアンテナでは受信されない。また、対象物１０ａの移動方向に対して左側の部分１０ｅからの反射波に基づく反射波信号は、複数のアンテナのうちの第２グループ３２ｂに属するアンテナ群において受信されるが、当該第２グループ３２ｂに属するアンテナ群以外のアンテナでは受信されない。また、対象物１０ａの移動方向に対応する部分１０ｆ（つまり、右側の部分１０ｄ及び左側の部分１０ｅ以外の部分）からの反射波に基づく反射波信号は、複数のアンテナのうちの第３グループ３２ｃに属するアンテナ群において受信されるが、当該第３グループ３２ｃに属するアンテナ群以外のアンテナでは受信されない。すなわち、対象物１０ａがレーダモジュール３から距離ｃの位置に存在する場合には、レーダモジュール３に備えられている複数のアンテナの全てを協調動作させたとしても、レーダシステム１０において達成される空間分解能は、第１～第３グループ３２ａ～３２ｃの各々で反射波信号を受信することができる範囲（つまり、反射を拾える範囲）に制限され、余剰な計算処理及びイメージングの劣化が生じ得る。

ここでは対象物の形状が略円筒形状である場合について説明したが、当該対象物の形状が例えば平面形状であれば、反射波信号を受信することができる範囲は異なると考えられる。

このため、本実施形態に係るレーダシステム１０は、余剰な計算処理及びイメージングの劣化を回避するために、対象物までの距離（対象物の位置）または／及び当該対象物の形状等（つまり、対象物）に応じて、レーダモジュール３が備える複数のアンテナをグループ化して協調動作させるように動作するものとする。

図１０は、本実施形態に係るレーダシステム１０の構成の一例を示す。図１０に示すように、レーダシステム１０は、レーダ装置１１、センサ１２及び処理部１３を備える。

レーダ装置１１は、レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナを備える。なお、レーダ装置１１が例えば上記したＭＩＭＯレーダである場合には、当該レーダ装置１１に備えられる複数のアンテナは、当該ＭＩＭＯレーダにおける複数の送信アンテナの各々と複数の受信アンテナの各々との組み合わせによって実現される複数の観測点であってもよい。また、レーダ装置１１は、例えば上記した図６において説明したような複数のアンテナ（アンテナ素子）を備えるレーダモジュールを複数搭載し、当該複数のレーダモジュール３を同期して動作させるように構成されていてもよい。更に、図１０においては１つのレーダ装置１１のみが示されているが、当該レーダ装置１１は、複数のレーダ装置から構成されていてもよい。

センサ１２は、対象物までの距離または／及び当該対象物の形状等を計測（検知）するように構成されている。センサ１２は、例えば測距センサ及びカメラ等を含む。

処理部１３は、上記した対象物（対象物までの距離または／及び当該対象物の形状）に応じてレーダ装置１１に備えられる複数のアンテナを駆動し、当該対象物のイメージングを行う。なお、処理部１３は、例えばＩＣ（Integrated Circuit）のようなハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェア（ＣＰＵまたはマイクロコントローラのようなプロセッサが所定のプログラムを実行すること）によって実現されてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

処理部１３は、モード決定部１３１、レーダ駆動部１３２、グルーピング部１３３、イメージング部１３４及びレーダ画像出力部１３５を含む。

モード決定部１３１は、センサ１２による計測結果（つまり、センサ１２によって計測された対象物）に基づいて、レーダ装置１１（に備えられる複数のアンテナ）を駆動するモードを決定する。

レーダ駆動部１３２は、モード決定部１３１によって決定されたモードでレーダ装置１１を駆動する。この場合、レーダ駆動部１３２は、モード決定部１３１によって決定されたモードに従ってレーダ装置１１に備えられる複数のアンテナの各々が属するグループを設定し、当該設定されたグループに属するアンテナ群を協調動作させる。レーダ駆動部１３２は、レーダ装置１１（複数のアンテナ）を駆動することによって、当該複数のアンテナの各々において受信された複数の反射波信号（観測信号）をレーダ装置１１から取得する。

グルーピング部１３３は、レーダ駆動部１３２によって設定されたグループに基づいて、当該レーダ駆動部１３２によって取得された複数の反射波信号をグルーピングする。

イメージング部１３４は、グルーピング部１３３によってグルーピングされた反射波信号に基づいて、対象物のイメージングを行う。

レーダ画像出力部１３５は、イメージング部１３４によるイメージングの結果（つまり、対象物を含むレーダ画像）を出力する。

なお、図１０においてはレーダ装置１１とセンサ１２とが別々に示されているが、当該センサ１２はレーダ装置１１に組み込まれていてもよい。

また、レーダシステム１０において、レーダ装置１１、センサ１２及び処理部１３は、１つの装置として構成されていてもよい。一方、レーダ装置１１、センサ１２及び処理部１３は、それぞれ別個の装置として構成されていてもよい。この場合、処理部１３（処理装置）は、レーダ装置１１及びセンサ１２とは遠隔に配置され、当該レーダ装置１１及びセンサ１２とネットワークを介して通信可能に接続される構成であってもよい。

以下、図１１のフローチャートを参照して、レーダシステム１０の処理手順の一例について説明する。

対象物のイメージングを行う場合、レーダシステム１０に備えられるセンサ１２は、例えば当該対象物までの距離を計測する（ステップＳ１）。なお、ここではセンサ１２がレーダ装置１１と一体に構成されており、当該センサ１２によって計測される距離は、対象物とレーダ装置１１に備えられる複数のアンテナとの間の距離（つまり、レーダ装置１１から対象物までの距離）に相当する。また、対象物の形状（つまり、対象物が例えば人物であること等）は予め把握されているものとする。

ステップＳ１の処理が実行されると、レーダシステム１０に備えられる処理部１３は、当該ステップＳ１において計測された距離（のデータ）をセンサ１２から取得する。処理部１３に含まれるモード決定部１３１は、処理部１３によって取得された距離に基づいて、レーダ装置１１を駆動するモードを決定する（ステップＳ２）。

次に、レーダ駆動部１３２は、ステップＳ２において決定されたモードに従って、レーダ装置１１に備えられる複数のアンテナの各々が属するグループを設定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３の処理が実行されると、レーダ駆動部１３２は、当該ステップＳ３において設定されたグループに属するアンテナ群を協調動作させるように、レーダ装置１１を駆動する。

以下、ステップＳ２～Ｓ４の処理について、上記した図９を参照して具体的に説明する。

まず、ステップＳ１において計測された距離が図９に示す距離ａである場合を想定する。この場合、ステップＳ２においては、レーダ装置１１を駆動するモードとして第１モードが決定される。次に、ステップＳ３においては、図９に示すように複数のアンテナの全てを１つのグループとして設定する。この場合、ステップＳ４においては、複数のアンテナの全てを協調動作させるように、レーダ装置１１が駆動される。

次に、ステップＳ１において計測された距離が図９に示す距離ｂである場合を想定する。この場合、ステップＳ２においては、レーダ装置１１を駆動するモードとして第２モードが決定される。次に、ステップＳ３においては、図９に示す第１及び第２グループ３１ａ及び３１ｂが設定される。第１グループ３１ａには、対象物１０ａまでの距離等に基づいて選択された複数のアンテナのうちの第１アンテナ群が属する。第２グループ３１ｂには、対象物１０ａまでの距離等に基づいて選択された複数のアンテナのうちの第２アンテナ群が属する。この場合、ステップＳ４においては、第１アンテナ群を第１グループ３１ａとして協調動作させ、第２アンテナ群を第２グループ３１ｂとして協調動作させるように、レーダ装置１１が駆動される。

更に、ステップＳ１において計測された距離が図９に示す距離ｃである場合を想定する。この場合、ステップＳ２においては、レーダ装置１１を駆動モードとして第３モードが決定される。次に、ステップＳ３においては、図９に示す第１～第３グループ３２ａ～３２ｃが設定される。第１グループ３２ａには、対象物１０ａまでの距離等に基づいて選択された複数のアンテナのうちの第１アンテナ群が属する。第２グループ３２ｂには、対象物１０ａまでの距離等に基づいて選択された複数のアンテナのうちの第２アンテナ群が属する。第３グループ３２ｃには、対象物１０ａまでの距離等に基づいて選択された複数のアンテナのうちの第３アンテナ群が属する。この場合、ステップＳ４においては、第１アンテナ群を第１グループ３２ａとして協調動作させ、第２アンテナ群を第２グループ３２ｂとして協調動作させ、第３アンテナ群を第３グループ３２ｃとして動作させるように、レーダ装置１１が駆動される。距離ａは距離ｂより大きく、距離ｂは距離ｃより大きい。すなわち、対象物１０ａまでの距離が第１所定値以上である場合には第１モードが選択され、対象物１０ａまでの距離が第１所定値未満で第２所定値以上である場合には第２モードが選択され、対象物１０ａまでの距離が第２所定値以下である場合には第３モードが選択される。第１所定値は第２所定値より大きい値であり、第１所定値と第２所定値はレーダシステム１０において実現される空間分解能に基づいて定められる。

なお、上記したステップＳ２において第２または第３モードが決定された場合、ステップＳ３においては、少なくとも一部のアンテナが異なるようにグループが設定されるものとする。換言すれば、図９に示すグループ３１ａ及び３１ｂのように、当該グループ３１ａ及び３１ｂ（に属するアンテナ群）の間で一部のアンテナが重複していてもよい。また、図９に示すグループ３２ａ～３２ｃのように、当該グループ３２ａ～３２ｃ（に属するアンテナ群）の間でアンテナが重複していなくてもよい。

また、第２または第３モードが決定された場合に設定される複数のグループ（の各々に属するアンテナ群）は、例えば対象物からの反射波に基づく反射波信号を受信することができる範囲（反射を拾える範囲）に基づいて設定されるものとする。この場合、対象物からの反射波に基づく反射波信号を受信することができる範囲は対象物の形状に応じて異なると考えられるため、第２または第３モードが決定された場合に設定される複数のグループ（の各々に属するアンテナ群）は、対象物の形状に基づいて設定されてもよい。ここでは対象物の形状が既知である（予め把握されている）ものとして説明しているが、当該対象物の形状が既知でない場合、複数のグループは、センサ１２によって計測された対象物の形状に基づいて設定されても構わない。

なお、例えばセンサ１２によって計測された結果（対象物までの距離または／及び対象物の形状）と当該計測結果に基づいて決定されるモード（例えば、第１～第３モード）との対応関係を示す情報（以下、モード情報と表記）は、例えばモード決定部１３１（に割り当てられているメモリ領域）に予め記憶されていてもよい。このような構成によれば、モード決定部１３１は、ステップＳ１において計測された結果及びモード情報に基づいてレーダ装置１１を駆動するモードを決定することができる。

また、例えば決定されたモードと当該モードに従って設定されるグループ（に属するアンテナ群）との対応関係を示す情報（以下、グループ情報と表記）は、例えばレーダ駆動部１３２（に割り当てられ李ているメモリ領域）に予め記憶されていてもよい。このような構成によれば、レーダ駆動部１３２は、ステップＳ２において決定されたモード及びグループ情報に基づいてグループを設定することができる。

上記したようにステップＳ４においてレーダ装置１１が駆動された場合、レーダ駆動部１３２は、当該レーダ装置１１に備えられる複数のアンテナにおいて受信された複数の反射波信号（観測信号）を当該レーダ装置１１から取得する。グルーピング部１３３は、レーダ駆動部１３２によって取得された複数の反射波信号を、レーダ装置１１によって設定されたグループに基づいてグルーピングする（ステップＳ５）。具体的には、グルーピング部１３３は、レーダ駆動部１３２によって設定されたグループ毎に、当該グループに属するアンテナ群において受信された反射波信号をグルーピングする処理を実行する。

ステップＳ５の処理が実行されると、イメージング部１３４は、当該ステップＳ５においてグルーピングされた反射波信号（つまり、レーダ駆動部１３２によって設定されたグループ）毎に、イメージング（協調動作イメージング）を行う（ステップＳ６）。

なお、ステップＳ６においては、グルーピングされた反射波信号と空間フィルタとの相関（反射波信号間の空間相関）を計算するレーダ信号処理が実行される。レーダ信号処理には、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Synthetic Aperture Radar）に基づく信号処理が含まれる。なお、ＳＡＲは、例えば低分解能の小開口アンテナを移動させながら複数回観測を行い、当該観測結果を合成することにより仮想的に大開口アンテナで観測したような高分解能イメージングを実現する信号処理技術である。ＳＡＲにおいては、各観測点とターゲット間の相対距離を揃えて反射波信号を合成することで高分解能化を実現することができる。

ここではＳＡＲに基づく信号処理について簡単に説明したが、レーダ信号処理は、到来方向推定のためのビームフォーミングに基づく信号処理等であってもよい。

上記したレーダ信号処理が実行されると、イメージング部１３４は、対象物を含むレーダ画像（複素数）を生成することができる。

ステップＳ６の処理が実行されると、レーダ画像出力部１３５は、当該ステップＳ６の処理が実行されることによってグループ毎に生成されたレーダ画像を出力する（ステップＳ７）。この場合、レーダ画像出力部１３５は、グループ毎に生成されたレーダ画像を更にイメージング（つまり、合成）した結果を出力してもよい。なお、レーダ画像出力部１３５によって出力されたレーダ画像は、例えばレーダシステム１０が備えるディスプレイ等に表示されてもよいし、当該レーダシステム１０の外部のサーバ装置等に送信されてもよい。

なお、本実施形態に係るレーダシステム１０が上記したセキュリティ検査システムに適用される場合、当該レーダシステム１０から出力されるレーダ画像は、例えば検査の対象となる人物（対象者）が危険物を隠し持っているか否かを判定するために利用されることができる。この場合、危険物とは、上記した対象物の一例であり、例えばレーダシステム１０（セキュリティ検査システム）が設置されている施設（エリア）において所持を許可されていない物体を含む。危険物の具体例としては、例えば拳銃、ナイフ等の金属や、爆薬等の粉体が挙げられる。また、危険物は、麻薬等の粉体や延べ棒等の不正持ち込み品であってもよい。

上記した人物が危険物を隠し持っているか否かは、当該レーダ画像を参照したオペレータが判定してもよいし、当該レーダ画像に対して画像解析を実施することによって自動的に判定されてもよい。人物が危険物を隠し持っているか否かを自動的に判定する場合、当該判定処理は、例えばレーダシステム１０内で実行されてもよいし、当該レーダシステム１０の外部のサーバ装置等で実行されてもよい。

また、レーダシステム１０（レーダ画像出力部１３５）から出力されるレーダ画像は、上記したように人物が危険物を隠し持っているか否かの判定結果が反映された画像（例えば、危険物を強調表示するような画像）であってもよい。

なお、上記した図１１の処理は、対象物が移動する度に実行される。これによれば、対象物までの距離に応じて第例えば第１～第３モードを切り替えるような構成を実現することが可能となる。

上記したように本実施形態に係るレーダシステム１０は、レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナと、対象物（例えば、対象物までの距離）に応じて複数のアンテナ（を備えるレーダ装置１１）を第１及び第２モードで駆動する処理部１３とを備える。

本実施形態において、処理部１３は、複数のアンテナを第１モードで駆動する場合、当該複数のアンテナを協調動作させ、当該複数のアンテナにおいて受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージング（協調動作イメージング）を行う。

また、本実施形態において、処理部１３は、複数のアンテナを第２モードで駆動する場合、当該複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージング（協調動作イメージング）を行う。更に、処理部１３は、複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージング（協調動作イメージング）を行う。なお、上記した第２アンテナ群は、第１アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる。

なお、ここでは対象物に応じて複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動するものとして説明したが、本実施形態における処理部１３は、対象物と複数のアンテナ（を備えるレーダ装置１１）との距離が予め定められた値未満である場合に、複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて大砲物のイメージングを行い、複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行うように動作してもよい。

本実施形態においては、上記した構成により、対象物までの距離が動的に変化するような環境であっても所望の空間分解能を達成し、対象物の適切なイメージングを行うことが可能となる。

ここで、例えばレーダモジュール（複数のアンテナ）から２ｍの位置に対象物が存在する場合において、上記した第１モードでレーダ装置１１を駆動する（つまり、複数のアンテナの全てを協調動作させる）ことによって４ｍｍの空間分解能を達成することができるように当該レーダ装置１１が設計されている場合を想定する。

この場合においてレーダモジュールから１ｍの位置に対象物が移動したものとすると、上記した第２モードでレーダ装置１１を駆動することによって、例えば図９に示す第１グループ３１ａに属するアンテナ群を協調動作させ、第２グループ３１ｂに属するアンテナ群を協調動作させる。これによれば、協調動作させるアンテナの数（アンテナ開口長）が概ね半減するものの、対象物までの距離も同様に半減しているため、結果としてグループ毎に行われるイメージングにおいて４ｍｍの空間分解能を達成することができる。

更に、複数のアンテナから０．６６ｍの位置に対象物が移動したものとすると、上記した第３モードでレーダ装置１１を駆動することによって、例えば図９に示す第１グループ３２ａに属するアンテナ群を協調動作させ、第２グループ３２ｂに属するアンテナ群を協調動作させ、第３グループ３２ｃに属するアンテナ群を協調動作させる。これによれば、協調動作させるアンテナの数（アンテナ開口長）が１／３になるが、対象物までの距離も概ね１／３となっているため、結果としてグループ毎に行われるイメージングにおいて４ｍｍの空間分解能を達成することができる。

すなわち、本実施形態においては、例えば対象物までの距離（つまり、対象物の位置）に応じて協調動作イメージングを行うアンテナ群を動的に選択することにより、所定の空間分解能を達成することができる。

更に、本実施形態においては、対象物のイメージングに寄与しない反射波信号が受信されない（つまり、対象物からの反射波に基づく反射波信号を受信することができる）範囲で複数のアンテナをグループ化する構成であるため、余剰な計算処理及びイメージングの劣化を回避することが可能である。

なお、本実施形態においては対象物に応じて複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動する構成であるが、本実施形態において複数のアンテナを駆動するモードは、上記した対象物までの距離（対象物の位置）に応じて決定されてもよいし、対象物の形状（対象物の種類）に応じて決定されてもよい。また、複数のアンテナを駆動するモードは、対象物までの距離及び対象物の形状の両方に応じて決定されてもよい。すなわち、本実施形態においては、例えば対象物までの距離（対象物と複数のアンテナとの距離）及び対象物の形状の少なくとも一方に応じて第１及び第２モード（または第１～第３モード）を切り替えることができる。なお、対象物までの距離及び対象物の形状は、センサ１２（測距センサまたはカメラ等）により計測されるものとする。

更に、本実施形態における複数のアンテナを駆動するモードは、対象物のイメージングに対して指定された空間分解能（つまり、当該対象物に対する空間分解能）に応じて決定されてもよい。この場合、指定された空間分解能を達成することができるような複数のアンテナに対するグループ化が行われればよい。なお、指定される空間分解能は、単一の値であってもよいし、数段階の範囲のうちの１つであってもよい。

また、本実施形態において、レーダ装置１１は、複数のレーダモジュールを搭載し、複数のアンテナのうちの一部が第１レーダモジュールに備えられ、当該複数のアンテナのうちの他部が当該第１レーダモジュールと離間して配置された第２レーダモジュールに備えられるように構成されていてもよい。この場合、例えば第１レーダモジュールに備えられるアンテナ群を第１グループ、第２レーダモジュールに備えられるアンテナ群を第２グループとしてもよい。なお、レーダ装置１１は、単一のレーダモジュールのみを搭載する構成であってもよい。

また、レーダ装置１１は、複数のレーダ装置（例えば、第１及び第２レーダ装置）であってもよい。この場合、例えば第１レーダ装置に備えられる複数のアンテナ（アンテナ群））を第１グループ、第２レーダ装置に備えられる複数のアンテナ（アンテナ群）を第２グループとしてもよい。

また、本実施形態に係るレーダシステム１０は、対象物に応じて少なくとも第１及び第２モードでレーダ装置１１（複数のアンテナ）を駆動するように構成されていればよいが、例えば図９において説明したように第１～第３モードでレーダ装置１１を駆動するように構成されていてもよいし、４つ以上のモードでレーダ装置１１を駆動するように構成されていてもよい。

ところで、上記したように本実施形態においては、グループ毎に生成されたレーダ画像に対して更にイメージング（つまり、レーダ画像の合成）を行う構成であってもよい。このようなイメージング手法（合成手法）には、複素領域合成（複素領域の協調動作イメージング）、画像領域合成（画像領域の協調動作イメージング）及び画像結合がある。

複素領域合成は、複数のレーダ画像（複素数）を入力とし、複素領域で合成した結果を出力するイメージング手法である。複素領域合成によれば、レーダ画像の更なる高分解能化が期待できる。

画像領域合成は、複数のレーダ画像（複素数）を入力とし、各絶対値（振幅）を計算した後、振幅領域で合成した結果を出力するイメージング手法である。画像領域合成においては、複素同士で合成しないため、例えば対象物までの距離が短い（対象物が近い）ような場合であってもイメージングの劣化が発生せず、画像のＳＮ比が向上する（つまり、雑音を抑制することができる）。また、画像領域合成は、複素領域合成よりも計算量を削減することができる。

画像結合は、複数のレーダ画像（複素数）を入力とし、各絶対値（振幅）を計算した後、空間的に連続となるように画像を結合するイメージング手法である。

ここで、高分解能化のためのレーダ信号処理であるＢＰ（Back-Projection）法の計算量を削減するために、複数の観測信号（反射波信号）を受信した際に対象物のイメージングに大きく寄与する信号（寄与データ）のみを抽出し、当該寄与データと参照データ（整合フィルタ）との畳み込み処理を実行することでレーダ画像（対象物のレーダイメージ）を生成する構成（以下、本実施形態の比較例と表記）を考える。

本実施形態の比較例においては、全観測信号の中から対象物のイメージングに重要なアンテナのみを動的に選択し、複素領域での空間相関を計算する。これによれば、対象物との距離が変動する場合であっても計算量を削減しながら対象物のイメージングが可能となると考えられる。

しかしながら、本実施形態の比較例においてＭＩＭＯレーダのような送受別のアンテナシステム（つまり、送信アンテナと受信アンテナとを別々に備える構成）を採用した場合には、レーダ波である球面波が十分に平面波近似できない条件において、寄与度が高くても画像の質が劣化するまたは所望の分解能を達成することができない場合がある。これは、上記したセキュリティ検査システム（ミリ波セキュリティ）のように対象物までの距離が非常に近い環境（近傍界）において頻発する。

ここで、図１２に示すような送信アンテナ１ａ及び１ｂと受信アンテナ２ａ～２ｚとからなるＭＩＭＯレーダ配置が採用された本実施形態の比較例について説明する。このような本実施形態の比較例においては、図１３に示すように対象物までの距離が十分大きい（対象物が十分遠方にある）場合、送信アンテナ１ａがレーダ信号を照射することによって得られる観測信号１及び送信アンテナ１ｂがレーダ信号を照射することによって得られる観測信号２に対してレーダ信号処理が実行されることによってから対象物の好適な撮像結果を得ることができるとともに、当該撮像結果において所望の空間分解能を達成することができる。

次に、図１４を参照して、上記したように対象物までの距離が非常に近い環境において本実施形態の比較例を適用した場合の空間分解能について説明する。

この場合、図１４においては対象物からの反射成分として上記した寄与度が高い（相関値の高い）観測信号１及び２が示されているが、当該図１４によれば、上記したように球面波を十分に平面波近似できないため、当該観測信号１に対してレーダ信号処理が実行されることによって生成されるレーダ画像１と当該観測信号２に対してレーダ信号処理が実行されることによって生成されるレーダ画像２とを合成したとしても対象物像が複数に割れてしまい、対象物を正しく撮像することができない。

一方、対象物までの距離が非常に近い環境において本実施形態を適用した場合には、第１グループ（送信アンテナ１ａ及び受信アンテナ２ａ～２ｍのグループ）において受信された観測信号１に対してレーダ信号処理を実行する（複素領域で各観測信号の空間相関を計算する）ことによって生成されたレーダ画像１（つまり、観測信号１のみでのイメージング）と、第２グループ（送信アンテナ１ｂ及び受信アンテナ２ｎ～２ｚのグループ）において受信された観測信号２に対してレーダ信号処理を実行する（複素領域で各観測信号の空間相関を計算する）ことによって生成されたレーダ画像２（つまり、観測信号２のみでのイメージング）とにおいては、所望の空間分解能を達成することができる。本実施形態においては、このように生成されたレーダ画像１及び２に対して複素領域合成または画像領域合成（または画像結合）を行うことで、計算量を削減しながらイメージングの劣化を回避することができる。なお、図１５においては、レーダ画像１及び２に対して画像領域合成が行われる場合を想定している。

また、本実施形態は、図１６に示すように、複数のレーダ装置（ＭＩＭＯレーダ）を利用して対象物のイメージングを行う場合に適用されてもよい。図１６においては、例えば第１レーダ装置（第１ＭＩＭＯレーダ）１１ａに備えられる送信アンテナ１ａ及び１ｂと受信アンテナ２ａ～２ｚを第１グループ、第２レーダ装置（第２ＭＩＭＯレーダ）１１ｂに備えられる送信アンテナ１ａ´及び１ｂ´と受信アンテナ２ａ´～２ｚ´を第２グループとする。また、図１６においては、３つの対象物ａ～ｃが存在する場合を想定している。

この場合、図１７に示すように、第１レーダ装置１１ａで観測を行うことにより第１グループにおいて受信された観測信号１に対してレーダ信号処理が実行されることによって生成されたレーダ画像１（イメージング結果１）と、第２レーダ装置１１ｂで観測を行うことにより第２グループにおいて受信された観測信号２に対してレーダ信号処理が実行されることによって生成されたレーダ画像（イメージング結果２）とを合成する（つまり、グループ間で協調動作イメージングを行う）ものとする。

なお、この場合における協調動作イメージングとしては、例えば上記した複素領域合成または画像領域合成を選択することができる。

ここで、上記したように３つの対象物ａ～ｃが存在する場合、第１及び第２グループにおいてレーダ信号処理が実行されることによって生成された第１及び第２レーダ画像においては、当該第１及び第２グループの各々から遠い位置に存在する対象物を適切にイメージングすることができていない。すなわち、レーダ画像１においては対象物ｃが消失しており、レーダ画像２においては対象物ａが消失している。

このような第１及び第２レーダ画像に対して複素領域合成が行われた場合、空間分解能が向上するという効果を得ることができる。また、複素領域合成の結果においては、消失した対象物が現れるため、死角低減効果を得ることも可能である。

一方、第１及び第２レーダ画像に対して画像領域合成が行われた場合には、雑音レベルを低減するという効果を得ることができる。また、画像領域合成の結果においては、消失した対象物が現れるため、死角低減効果を得ることも可能である。

すなわち、上記した図１６及び図１７に示す３つの対象物ａ～ｃのイメージングを行うために第１及び第２レーダ画像を合成する場合には、複素領域合成及び画像領域合成のいずれが採用されても構わない。

ここで、図１８を参照して、上記した図９において説明したように対象物１０ａ（例えば、人物）がレーダモジュール３に向かって移動するような環境でレーダシステム１０が運用される場合に適用されるレーダ画像の合成手法の一例について説明する。

図１８に示すように、例えば対象物（人物）１０ａがレーダモジュール３から距離ａの位置に存在する場合には、レーダモジュール３に備えられる複数のアンテナ（の全て）を１つグループとして協調動作させ、各アンテナ間の観測信号について複素領域にて空間相関を計算することによってレーダ画像が生成される。

一方、例えば対象物（人物）１０ａがレーダモジュール３から距離ｂの位置に存在する場合には、レーダモジュール３に備えられる複数のアンテナのうちの第１及び第２アンテナ群を第１グループ３１ａ及び３１ｂとして協調動作させる。これによれば、第１グループ３１ａにおける各アンテナ間の観測信号について複素領域にて空間相関を計算することによって第１レーダ画像が生成される。また、第２グループ３１ｂにおける各アンテナ間の観測信号について複素領域にて空間相関を計算することによって第２レーダ画像が生成される。このように生成された第１及び第２レーダ画像を合成する場合には、当該第１及び第２レーダ画像に対して例えば画像領域合成を適用する（画像領域の協調動作イメージングが行われる）ことによって合成レーダ画像を生成することができる。

更に、例えば対象物（人物）１０ａがレーダモジュール３から距離ｃの位置に存在する場合には、レーダモジュール３に備えられる複数のアンテナのうちの第１～第３アンテナを第１～第３グループ３２ａ～３２ｃとして協調動作させる。これによれば、第１グループ３２ａにおける各アンテナ間の観測信号について複素領域にて空間相関を計算することによって第１レーダ画像が生成される。また、第２グループ３２ｂにおける各アンテナ間の観測信号について複素領域にて空間相関を計算することによって第２レーダ画像が生成される。更に、第３グループ３２ｃにおける各アンテナ間の観測信号について複素領域にて空間相関を計算することによって第３レーダ画像が生成される。このように生成された第１～第３レーダ画像を合成する場合には、当該第１～第３レーダ画像に対して例えば画像領域合成を適用する（画像領域の協調動作イメージングが行われる）ことによって合成レーダ画像を生成することができる。

なお、ここでは複数のレーダ画像に対して画像領域合成が適用される（複数のグループ間において画像領域の協調動作イメージングが行われる）ものとして説明したが、本実施形態は、例えば対象物（対象物までの距離、対象物の形状または対象物に対する空間分解能等）に応じて選択された複素領域合成、画像領域合成または画像結合を適用する構成であればよい。

すなわち、本実施形態においては、上記したように複数のグループの各々において受信された観測信号（反射波信号）に対してレーダ信号処理が実行されることによって生成された複数のレーダ画像に対して複素領域合成、画像領域合成または画像結合を適用することによって、より精度の高い合成レーダ画像を得ることが可能となる。

なお、本実施形態においては、合成レーダ画像を得るために、上記した複素領域合成、画像領域合成及び画像結合を組み合わせても構わない。

図１９は、本実施形態において適用され得る複素領域合成、画像領域合成及び画像結合の組み合わせの一例を示す。図１９においては、レーダモジュール３０１～３０４（を備えるレーダ装置１１）を利用して対象物のイメージングを行う場合を想定している。

図１９に示す例では、レーダモジュール３０１に備えられる複数のアンテナを１つのグループとして協調動作させ、当該複数のアンテナにおいて受信された観測信号（反射波信号）に対してレーダ信号処理を実行することによって、レーダ画像Ａが生成されている。

また、レーダモジュール３０２に備えられる複数のアンテナを２つのグループに分け、当該２つのグループ（の各々に属するアンテナ群）の各々において受信された観測信号（反射波信号）に対してレーダ信号処理を実行することによって２つのレーダ画像を生成し、当該２つのレーダ画像に対して複素領域合成を更に行うことによって、レーダ画像Ｂが生成されている。

更に、レーダモジュール３０３に備えられる複数のアンテナを２つのグループに分け、当該２つのグループ（の各々に属するアンテナ群）の各々において受信された観測信号（反射波信号）に対してレーダ信号処理を実行することによって２つのレーダ画像を生成し、当該２つのレーダ画像に対して画像領域合成を行うことによって、レーダ画像Ｃが生成されている。

また、レーダモジュール３０４に備えられる複数のアンテナを２つのグループに分け、当該２つのグループ（の各々に属するアンテナ群）の各々において受信された観測信号（反射波信号）に対してレーダ信号処理を実行することによって２つのレーダ画像を生成し、当該２つのレーダ画像に対して画像結合を行うことによって、レーダ画像Ｄが生成されている。

また、図１９に示す例では、上記したレーダ画像Ａ及びＢに対して更に複素領域合成を行うことによって、レーダ画像ＡＢが生成されることが示されている。また、上記したレーダ画像Ｃ及びＤに対して更に画像領域合成を行うことによって、レーダ画像ＣＤが生成されることが示されている。

本実施形態においては、１つの画像が得られるまで、図１９に示すような複数の合成処理（複素領域合成、画像領域合成及び画像結合）を繰り返し行うような構成とすることも可能である。

なお、ここではグループ毎にアンテナ群を協調動作させることによって生成された複数のレーダ画像を合成する構成について説明したが、本実施形態に係るレーダシステム１０は少なくとも対象物に応じてレーダ装置１１が備える複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動する（つまり、高分解能化イメージングに利用する複数のアンテナをグループに分ける）構成であればよく、レーダ画像の合成処理については必ずしも本実施形態に係るレーダシステム１０において行われる必要はない（つまり、レーダシステム１０の外部装置等で行われてもよい）。

また、本実施形態においてはレーダ装置１１として複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを備えるＭＩＭＯレーダが用いられるものとして説明したが、当該レーダ装置１１は、例えばレーダ信号を送信し、かつ、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信することが可能な送受信アンテナが複数配置されるような構成であっても構わない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

前述した実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
［１］
レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
対象物に応じて前記複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動する処理部と
を具備し、
前記処理部は、
前記複数のアンテナを前記第１モードで駆動する場合、前記複数のアンテナを協調動作させ、当該複数のアンテナにおいて受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行い、
前記複数のアンテナを前記第２モードで駆動する場合、前記複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、
前記第２アンテナ群は、前記第１アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる
レーダシステム。
［２］
前記複数のアンテナのうちの一部は、第１レーダモジュールに備えられ、
前記複数のアンテナのうちの他部は、前記第１レーダモジュールとは離間して配置された第２レーダモジュールに備えられる
［１］記載のレーダシステム。
［３］
前記複数のアンテナのうちの一部は、第１レーダ装置に備えられ、
前記複数のアンテナのうちの他部は、前記第１レーダ装置とは異なる第２レーダ装置に備えられる
［１］記載のレーダシステム。
［４］
前記処理部は、前記第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づく前記対象物のイメージング結果及び前記第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づく前記対象物のイメージング結果に基づいて更にイメージングを行う［１］～［３］のいずれか一項に記載のレーダシステム。
［５］
前記処理部は、前記複数のアンテナを第３モードで駆動する場合、前記第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行うとともに、前記複数のアンテナのうちの第３アンテナ群を第３グループとして協調動作させ、当該第３アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、
前記第３アンテナ群は、前記第１及び第２アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる
［１］～［４］のいずれか一項に記載のレーダシステム。
［６］
前記第１及び第２モードは、前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離または前記対象物の形状に応じて切り替えられる［１］～［５］のいずれか一項に記載のレーダシステム。
［７］
前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離または前記対象物の形状を計測するセンサを更に具備する［６］記載のレーダシステム。
［８］
前記処理部は、前記計測結果と当該計測結果に基づいて決定されるモードとの対応関係を示すモード情報に基づいて前記第１及び第２モードを切り替える［７］記載のレーダシステム。
［９］
前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離が第１所定値以上である場合に前記第１モードが選択され、
前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離が前記第１所定値未満で第２所定値以上である場合には前記第２モードが選択され、
前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離が前記第２所定値未満である場合には前記第３モードが選択され、
前記第１所定値は、前記第２所定値より大きい値であり、
前記第１及び第２所定値は、前記レーダシステムにおいて実現される空間分解能に基づいて定められる
［５］記載のレーダシステム。
［１０］
レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
対象物と前記複数のアンテナとの距離が予め定められた値未満である場合に、前記複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行う処理部と
を具備し、
前記第２アンテナ群は、前記第１アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる
レーダシステム。

１０…レーダシステム、１１…レーダ装置、１２…センサ、１３…処理部、１３１…モード決定部、１３２…レーダ駆動部、１３３…グルーピング部、１３４…イメージング部、１３５…レーダ画像出力部。

Claims (10)

1. レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
   対象物に応じて前記複数のアンテナを第１及び第２モードで駆動する処理部と
   を具備し、
   前記処理部は、
   前記複数のアンテナを前記第１モードで駆動する場合、前記複数のアンテナを協調動作させ、当該複数のアンテナにおいて受信された反射波信号に基づいて対象物のイメージングを行い、
   前記複数のアンテナを前記第２モードで駆動する場合、前記複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、
   前記第２アンテナ群は、前記第１アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる
   レーダシステム。
2. 前記複数のアンテナのうちの一部は、第１レーダモジュールに備えられ、
   前記複数のアンテナのうちの他部は、前記第１レーダモジュールとは離間して配置された第２レーダモジュールに備えられる
   請求項１記載のレーダシステム。
3. 前記複数のアンテナのうちの一部は、第１レーダ装置に備えられ、
   前記複数のアンテナのうちの他部は、前記第１レーダ装置とは異なる第２レーダ装置に備えられる
   請求項１記載のレーダシステム。
4. 前記処理部は、前記第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づく前記対象物のイメージング結果及び前記第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づく前記対象物のイメージング結果に基づいて更にイメージングを行う請求項１記載のレーダシステム。
5. 前記処理部は、前記複数のアンテナを第３モードで駆動する場合、前記第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行うとともに、前記複数のアンテナのうちの第３アンテナ群を第３グループとして協調動作させ、当該第３アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、
   前記第３アンテナ群は、前記第１及び第２アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる
   請求項１記載のレーダシステム。
6. 前記第１及び第２モードは、前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離または前記対象物の形状に応じて切り替えられる請求項１記載のレーダシステム。
7. 前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離または前記対象物の形状を計測するセンサを更に具備する請求項６記載のレーダシステム。
8. 前記処理部は、前記計測結果と当該計測結果に基づいて決定されるモードとの対応関係を示すモード情報に基づいて前記第１及び第２モードを切り替える請求項７記載のレーダシステム。
9. 前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離が第１所定値以上である場合に前記第１モードが選択され、
   前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離が前記第１所定値未満で第２所定値以上である場合には前記第２モードが選択され、
   前記対象物と前記複数のアンテナとの間の距離が前記第２所定値未満である場合には前記第３モードが選択され、
   前記第１所定値は、前記第２所定値より大きい値であり、
   前記第１及び第２所定値は、前記レーダシステムにおいて実現される空間分解能に基づいて定められる
   請求項５記載のレーダシステム。
10. レーダ信号を送信し、当該レーダ信号の反射波に基づく反射波信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
    対象物と前記複数のアンテナとの距離が予め定められた値未満である場合に、前記複数のアンテナのうちの第１アンテナ群を第１グループとして協調動作させ、当該第１アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行い、前記複数のアンテナのうちの第２アンテナ群を第２グループとして協調動作させ、当該第２アンテナ群において受信された反射波信号に基づいて前記対象物のイメージングを行う処理部と
    を具備し、
    前記第２アンテナ群は、前記第１アンテナ群と少なくとも一部のアンテナが異なる
    レーダシステム。

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