JP3911256B2 - レーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標との距離、特に近距離を測定するレーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車載レーダ装置は、目標となる先行車との距離を測定・検出して追突の危険性を判定し、運転者に警報するものである。このような車載レーダ装置は、車両に搭載するため小型化が要求されている。そこで、上述した小型化あるいは低廉化の要求を満たすため、従来から、機器構成が簡単なＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置が提供されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１のＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置は、周波数変調信号を送信し、目標物体で反射された信号を受信して送信信号と混合して得たビート信号から上記目標物体の距離及び相対速度を得る。そして、単一のアンテナを使用しており、送受信を時分割で行うこととしている。
【０００４】
一方、近年のＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置は、小型化の要求のほか、更なる事故防止及び安全確保のため、近距離測定の高精度化が要求されている。特に、車載レーダ装置では、渋滞時のように低速で短間隔の車間距離を制御するストップアンドゴー機能を付加するため、近距離目標に対して高い距離精度δＲが要求されている。
【０００５】
近距離の距離精度が要求される場合、上述した特許文献１のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置では、距離精度を高めるために、下記式（１）に示す周波数偏移ΔＦを高める必要がある。
【０００６】
距離精度は、ビート周波数の測定にも関係する。距離精度δＲは、ビート周波数ｆｒの計測分解能δｆｒであらわされ、
δＲ＝（Ｃ／（４・ｆｍ・ΔＦ））δｆｒ・・・式（１）
（但し、Ｃは光速、ｆｍは変調周波数）
となる。計測分解能δｆｒは、ビート周波数の計測方式によって異なるが、通常のＦＦＴ解析により周波数計測をする場合、１／（２・ｆｍ）内にビート信号１サイクル分が必要となり、ビート周波数は、この最小周波数の整数倍で計測される。したがって、δｆｒ＝２・ｆｍとなり、上記（１）式より、距離精度δＲを求めると、
δＲ＝（Ｃ／（４・ΔＦ）・・・式（２）
となる。ΔＦ＝１００［ＭＨｚ］では、δＲ＝１．５［ｍ］（±０．７５［ｍ］）になる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２４３７３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、送受信スイッチにより、スイッチ周波数で目標に対する送受信を逆相で切り替えている。このため、近距離の距離精度を高めるために周波数偏移幅ΔＦを広げると、周波数変調の直線性の確保が困難となる。また、現行の７６ＧＨｚ帯レーダバンドは電波法の規定から１［ＧＨｚ］以下に制限されている。したがって、上述したＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置では、周波数偏移ΔＦの拡大に限界があり、近距離の距離精度の性能を向上させることができないという問題があった。
【０００９】
一方、レーダの目標は、各種車両、人または側路物などであるため、レーダ反射断面積（Ｒａｄａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ、以下「ＲＣＳ」と称す）の幅が大きくなる。そして、受信機では、このＲＣＳ幅が大きくなると、目標までの距離の４乗に反比例して受信レベルが低下することから、受信機のダイナミックレンジは大きくなる。たとえば、ＲＣＳ幅が−５〜４０［ｄＢｓｍ］、距離が２〜１５０［ｍ］（７５［ｄＢ］）とすると、受信機の入力信号強度範囲は１２０［ｄＢ］となって、利得制御が困難となる。
【００１０】
これにより、たとえば、図１４に示すように、車載レーダ装置を搭載した車両１４００の前方に、ＲＣＳが比較的小さい車両１４０１（たとえばバイク）があり、さらに前方には、車両１４０１のＲＣＳよりも大きいＲＣＳを有する車両１４０２（たとえばトラック）がある場合、車両１４０２からのレーダの反射波によって受信機が飽和してしまい、受信機の感度が低下することがある。この感度低下によって、車両１４０２よりもＲＣＳが小さい車両１４０１を検出できない場合がある。
【００１１】
このように、ＲＣＳが異なる２つの車両１４０１、１４０２からの反射波が非線形動作の受信機によって受信されると、図１５に示すように、車両１４０１、１４０２のビート信号ｆ１、ｆ２のほか、２つのビート信号ｆ１、ｆ２の周波数成分が結合して新たな歪成分の周波数となる虚像信号（歪みビート信号）ｆ３、ｆ４が発生する。ここで、虚像信号ｆ３、ｆ４について具体的に説明する。上述した特許文献１のレーダ装置の受信電力は、下記式（３）のレーダ方程式によると、近距離ほど増大する。
【００１２】
Ｐｒ＝Ｐｔ＋Ｇｔ＋Ｇｒ＋σ−１０・ＬＯＧ（λ2／（（４π）3・Ｒ4）・・・式（３）
【００１３】
但し、Ｐｔは送信電力［ｄＢｍ］、Ｐｒは受信電力［ｄＢｍ］、Ｇｔは送信アンテナ利得［ｄＢｉ］、Ｇｒは受信アンテナ利得［ｄＢｉ］、σは目標のＲＣＳ［ｄＢｓｍ］、Ｒは距離［ｍ］である。
【００１４】
また、目標となる車両のＲＣＳは、バイクは約−５［ｄＢｓｍ］、トラックやバスなどの大型車両は、最大３０〜４０［ｄＢｓｍ］とされる。因みに、目標が距離Ｒ＝１０［ｍ］離れており、送信電力Ｐｔ＝１０［ｄＢｍ］、送信アンテナ利得Ｇｔ＝３０［ｄＢｉ］、受信アンテナ利得Ｇｒ＝３０［ｄＢｉ］とすると、ＲＣＳ＝４０［ｄＢｓｍ］のトラックからの反射受信電力Ｐｒは、Ｐｒ＝−２１［ｄＢｍ］となる。
【００１５】
出力インターセプトポイントＯＩＰ＝２０［ｄＢｍ］、利得２０［ｄＢ］の受信機の増幅器に、反射波レベルが同じレベルである２つの反射波が入力した場合、送信電力を０［ｄＢｍ］とすると、インターモジュレーション出力ＩＭは、下記式（４）のようになる。
ＯＩＰ＝Ｐｔ＋ＩＭ／（Ｎ−１）・・・式（４）
ここで、Ｎは次数であり、Ｎ＝３とすると、３次のインターモジュレーション出力ＩＭは、
ＩＭ＝（３−１）・（ＯＩＰ−Ｐｔ）＝２×（２０＋０）＝４０［ｄＢ］
となる。したがって、虚像信号として−４０［ｄＢｍ］が出力される。この虚像信号ｆ３、ｆ４は、レーダによる虚像目標として検出される。
【００１６】
この虚像信号ｆ３、ｆ４によって、車両１４００のレーダ装置は、図１５に示すように、実際には存在しない虚像目標１５０１、１５０２が存在すると判定する場合がある。虚像信号ｆ３、ｆ４のうち、和の歪みビートである虚像信号ｆ４による虚像目標１５０２は、実際の目標１４０１、１４０２よりも遠い位置に発生するため、安全上問題はない。一方、２つの目標１４０１、１４０２の差分歪みビートである虚像信号ｆ３による虚像目標１５０１は、手前の目標１４０１よりも差分距離だけ手前に発生することとなる。
【００１７】
したがって、目標がないにもかかわらず、真の目標１４０１よりも手前に目標１５０１があると判定すると、目標１４０１との間隔を誤って測定してしまうこととなる。これにより、運転者の目測とレーダ装置による測定とのずれが生じてしまい、安全上問題となっていた。また、虚像目標１５０１による誤測定により、車速制御やブレーキ制御によって車両１４００を停止または減速する場合がある。これにより、運転者の意に反した走行をしてしまい、安全上問題があった。
【００１８】
一方、虚像目標１５０１、１５０２の発生防止のために、強い受信電力によって無歪みの増幅器やミキサをミリ波レーダバンドで実現することは、現時点においては多大な費用を要し、無歪みの受信機を実現するには限界がある。図１６はレーダの受信部の自動利得制御（ＡＧＣ）回路例である。
【００１９】
この回路では、たとえば、自動車の高速走行時などでは目標の変化が速く、受信入力レベルの変動の周波数に応答しないＬＰＦの応答制限により、図１７に示すように、歪みのない制御ループの応答制御は困難となっている。したがって、可変減衰器や制御系の回路が増え、費用が高価になる問題があった。
【００２０】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、近距離測定の高精度化および安全性の向上を図ることができるレーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるレーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラムは、目標に対し送信波信号を送信し、送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信し、前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替え、前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成し、送受信を切り替えるスイッチ周波数によって前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号が前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定し、前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ビート信号を擬似的に不感状態とすることによって、そのビート信号が虚像信号であるか否かを判定することができる。したがって、真の目標のみの測定をおこなうことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置にかかる好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかるレーダ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２４】
このレーダ装置１００は、送信部１０１と、受信部１０２と、スイッチ制御部１０３と、信号処理部１０４と、から構成されている。送信部１０１は、クロック発振器１１０と、三角波発生回路１１１と、高周波の電圧可変発振器（ＶＣＯ）１１２と、送信スイッチ１１３と、送信アンテナ１１４と、から構成される。
【００２５】
クロック発振器１１０は、送信部１０１の三角波発生回路１１１とスイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の周期制御および受信距離信号の信号処理部１０４のクロック信号を入力する。三角波発生回路１１１は、クロック発振器１１０からのクロック信号に同期した三角波を出力する。
【００２６】
電圧可変発振器１１２は、三角波発生回路１１１から出力された三角波を周波数変調して、被周波数変調信号を出力する。また、電圧可変発振器１１２は、受信部１０２の第一ミキサ１２２に接続されており、この被周波数変調信号の一部を第一ミキサ１２２に出力する。送信スイッチ１１３は、スイッチ制御部１０３により開閉制御される。送信アンテナ１１４は、目標に向けて、スイッチングされた被周波数変調信号を送信波信号として送信する。
【００２７】
受信部１０２は、受信アンテナ１２０と、受信スイッチ１２１と、第一ミキサ１２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３と、第二ミキサ１２４と、から構成される。受信アンテナ１２０は、目標からの反射波信号を受信する。受信スイッチ１２１は、スイッチ制御部１０３により反射波信号を開閉制御される。
【００２８】
第一ミキサ１２２は、送信部１０１からの周波数変調信号と反射波信号とを混合して中間周波数信号を出力する。バンドパスフィルタ１２３は、第一ミキサ１２２からの中間周波数信号を所定の帯域で通過させる。第二ミキサ１２４は、バンドパスフィルタ１２３を通過した中間周波数信号と、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の局部発振信号と、を混合することによってビート信号を出力する。
【００２９】
スイッチ制御部１０３は、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０と、インバータ１３１と、を備えている。スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０は、送信スイッチ１１３に接続される。また、送信スイッチ１１３への接続ラインから分岐し、インバータ１３１を介して受信スイッチ１２１に接続されている。これにより、送信スイッチ１１３と受信スイッチ１２１とは互いに逆相で開閉駆動される。なお、送信部１０１、受信部１０２およびスイッチ制御部１０３による送受信原理については後述する。
【００３０】
つぎに、信号処理部１０４について説明する。信号処理部１０４は、Ａ／Ｄ変換器１４０と、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）１４１と、記憶部１４２と、制御部１４３と、から構成されている。Ａ／Ｄ変換器１４０は、第二ミキサ１２４から送信されてくるビート信号をデジタル変換する。
【００３１】
高速フーリエ変換器１４１は、デジタル化されたビート信号を高速フーリエ変換することで、目標の距離に相当する距離信号を生成する。記憶部１４２は、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の周期と、高速フーリエ変換器１４１によって生成された距離信号とを記憶する。記憶部１４２は、たとえば、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤなど読み書き可能な記録媒体によって構成されている。
【００３２】
つぎに、制御部１４３について詳細に説明する。図２は制御部１４３の機能的構成を示すブロック図である。制御部１４３は、ヌルポイント走査設定部２０１と、ヌルポイント走査部２０２と、虚像信号判定部２０３と、虚像信号消去部２０４と、距離算出部２０５と、区間抽出部２０６と、増減検出部２０７と、から構成されている。
【００３３】
ヌルポイント走査設定部２０１は、クロック発振器１１０からのクロック信号に基づいて、反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントを設定する。ヌルポイント走査部２０２は、ヌルポイント走査設定部２０１からの走査範囲信号に基づき、スイッチ制御部１０３において送受信を切り替えるスイッチ周波数、すなわちスイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の局部発振信号の発振周波数を掃引するための制御信号を、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０に入力する。これにより、ヌルポイントと一致するビート信号（距離信号）を擬似的に不感状態にすることができる。また、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の周期を指定する信号は、記憶部１４２にも出力される。
【００３４】
虚像信号判定部２０３は、ヌルポイントとビート信号（距離信号）に基づいて、ビート信号（距離信号）が、目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する。すなわち、ヌルポイント走査部２０２によって擬似的に不感状態となったビート信号（距離信号）に基づいて、虚像信号であるか否かを判定する。この判定原理については後述する。
【００３５】
虚像信号消去部２０４は、虚像信号判定部２０３によって虚像信号であると判定された距離信号を記憶部１４２から消去する。距離算出部２０５は、記憶部１４２に記憶されているビート信号の距離周波数情報（距離信号）によって、目標までの距離を算出する。
【００３６】
区間抽出部２０６は、ヌルポイント走査部２０２によってヌルポイントを走査した距離区間から、虚像信号判定部２０３によって虚像信号でないと判定されたビート信号を含む区間（以下、「抽出区間」と称す。）を、ビート信号ごとに抽出する。
【００３７】
また、増減検出部２０７は、区間抽出部２０６によって抽出された抽出区間内に存在する設定強度以上のビート信号についてのヌルポイント数の増減を検出する。このヌルポイント数の増減検出は、たとえば、抽出区間内において、ヌルポイントの検出が走査されているときに、ヌルポイントと一致したときのビート信号の消滅回数と、抽出区間に含まれているビート信号の数とを比較することによって増減検出をおこなうことができる。
【００３８】
なお、上述したヌルポイント走査設定部２０１、ヌルポイント走査部２０２、虚像信号判定部２０３、虚像信号消去部２０４、距離算出部２０５、区間抽出部２０６および増減検出部２０７は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００３９】
つぎに、この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の送受信原理について説明する。図３は、この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の送受信原理を示すタイミングチャートである。図３に示すように、送信部１０１と受信部１０２による送受信時に、目標反射遅延時間τと、送信スイッチ１１３及び受信スイッチ１２１による送受信スイッチ周期Ｔswと、がほぼ一致、すなわち受信区間が略なくなると、受信部１０２は不感状態(null)になる。
【００４０】
このため、局部発振信号をスイッチ周波数ｆsw（ｆsw＝１／Ｔsw）で掃引することにより、ある距離Ｒにある目標からの反射波信号を選択的に排除することができる。送信波信号と反射波信号を０−πの位相差でスイッチすると、スイッチ周波数ｆsw[Ｈｚ]と距離Ｒ[ｍ]の関係により、送信スイッチ１１３および受信スイッチ１２１がない場合の連続波受信電力と、送信スイッチ１１３および受信スイッチ１２１がある場合の連続波受信電力と、の受信電力比ＳＷは、下記式（５）であらわすことができる。
ＳＷ＝（１／２）×（２／π）×ｓｉｎ（ｋπ）・・・式（５）
なお、ｋは任意の整数である。
【００４１】
一方、目標までの距離Ｒ［ｍ］，光速Ｃ［ｍ／ｓ］とすると、レーダ装置１００の目標反射遅延時間τ［ｓ］は、下記式（６）であらわすことができる。
τ＝２・Ｒ／Ｃ・・・式（６）
【００４２】
また、目標反射遅延時間τが送受信スイッチ周期Ｔswを越える場合、何周期分の遅れかを示す式τ／Ｔswの整数部分をｎとする。この場合における式（５）のｋは、以下に示す条件（Ａ）においては、下記式（７）であらわすことができる。
ｎ×Ｔsw≦τ＜（（２ｎ＋１）／２）×Ｔsw・・・条件（Ａ）
ｋ＝（τ-（ｎ・Ｔsw））／Ｔsw・・・式（７）
【００４３】
一方、以下に示す条件（Ｂ）においては、式（５）のｋは、下記式（８）であらわすことができる。
（（２ｎ＋１）／２）×Ｔsw≦τ＜（ｎ＋１）×Ｔsw・・・条件（Ｂ）
ｋ＝（（ｎ＋Ｔsw）−τ）／Ｔsw・・・式（８）
【００４４】
ここで、近距離の受信感度が不感状態（null）となる距離Ｒ0とスイッチ周波数ｆsw0は、式（７）および式（８）のｋ，ｎがｋ＝１，ｎ＝1のときである。したがって、不感状態（null）での目標反射遅延時間τ0は、下記式（９）であらわすことができる。同様に、不感状態（null）でのスイッチ周波数ｆsw0は、下記式（１０）であらわすことができる。
τ0＝Ｔsw・・・式（９）
【００４５】
ｆsw0＝Ｃ／（２×Ｒ0）・・・式（１０）
なお、目標距離Ｒ0＝１[ｍ]では、ｆsw0＝１５０［ＭＨｚ］で受信感度が最低となる。また、上述した信号処理部１０４では、スイッチ周波数ｆswを掃引することによって、ヌルポイントを、目標の距離をあらわすビート信号に一致させている。
【００４６】
ここで、図４に、近距離における目標Ｔと受信電力Ｐｒと距離Ｒとの関係例を示す。このグラフの縦軸は、所謂レーダ方程式と上記式（５）により算出される受信電力Ｐｒを示している。ここで、スイッチ周波数ｆswはｆsw＝５６［ＭＨｚ］、目標の反射断面積σはσ＝１０［ｄＢｓｍ］、送信電力Ｐｔは０［ｄＢｍ］、アンテナ利得ＧはＧ＝３０．９［ｄＢ］である。
【００４７】
このグラフによれば、約８．０３［ｍ］の距離で、受信電力の落ち込みが大きくなり、この距離が不感状態での近距離の目標Ｔまでの距離となる。またこの場合、１０［ｄＢ］のレベル差が検出できれば、１０［ｃｍ］以内の誤差で距離が算出できることになる。
【００４８】
このように、従来技術で示した通りビート周波数のみでは、近距離の目標に対して十分な距離精度が得られないが、レーダ装置１００は、高速フーリエ変換による目標距離に対応するビート周波数は大よそでよい。このため、検波レベル（ビート周波数）の低下のみ注目することにより、目標までの距離を算出することができる。
【００４９】
つぎに、虚像信号判定部２０３の虚像信号判定原理について説明する。図５〜図８は、虚像信号判定部２０３の虚像信号判定原理を示す説明図である。図５〜図８において、横軸は、目標の距離をあらわす距離周波数軸であり、距離周波数の大きさが距離の大きさに対応する。縦軸は、ビート信号の信号レベルであり、目標の反射断面積ＲＣＳに比例する。また、信号レベルには所定のしきい値ｔが設定されており、ビート信号の信号レベルがしきい値ｔ以下に変動するか否かを監視する。
【００５０】
まず、図５において、スイッチ周波数掃引によって走査されているヌルポイントＮが、いずれのビート信号ｆａ〜ｆｃにも一致していない場合のビート信号を示す。
【００５１】
また、図６に示すように、スイッチ周波数掃引によって走査されているヌルポイントＮが、ビート信号ｆｃに一致する場合、虚像信号の判定処理が実行される。すなわち、ヌルポイントＮでは受信部１０２の感度が擬似的に不感状態となるため、ヌルポイントＮと一致するビート信号ｆｃが、実在する真の目標のビート信号であるとすると、ビート信号ｆｃは消滅する。
【００５２】
これにより、ビート信号ｆｃは真の目標のビート信号であると判定することができる。また、図６では、ヌルポイントＮと一致していないビート信号ｆａおよびｆｂは、不感状態になっていない。これにより、図６では、ビート信号ｆａが消滅していないため、真の目標のビート信号であると判定することができる。
【００５３】
一方、図７に示すように、ヌルポイントＮと一致していないビート信号ｆａが消滅している。これは、ビート信号ｆａは、他のビート信号ｆｂおよびｆｃの相互変調によって発生している虚像信号（歪みビート信号）であるため、真の目標のビート信号ｆｃの消滅により、このビート信号ｆｃによって結合された歪み成分の歪みビート信号ｆａが消滅する。これにより、歪みビート信号ｆａの信号レベルが低下して所定のしきい値ｔ以下となり、虚像信号が消滅する。したがって、ヌルポイントＮと一致していない状態であっても、ビート信号ｆａは虚像信号であると判定することができる。
【００５４】
また、図８では、スイッチ周波数掃引によって走査されているヌルポイントＮがビート信号ｆａに一致しており、擬似的に不感状態としているが、ビート信号ｆａは消滅していない。これは、ビート信号ｆａが、他のビート信号ｆｂおよびｆｃの相互変調によって発生している虚像信号（歪みビート信号）であるからである。したがって、ビート信号ｆａは虚像信号であると判定することができる。
【００５５】
つぎに、この実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順について説明する。図９は、この実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、スイッチ周波数ｆswを掃引することによって、ヌルポイントＮを所定の距離区間走査する（ステップＳ９０１）。そして、この走査によって、しきい値ｔを超えるビート信号があるか否かを判定する（ステップＳ９０２）。しきい値ｔを越えるビート信号がない場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）は、ステップＳ９０１に戻る。
【００５７】
一方、しきい値ｔを越えるビート信号がある場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、虚像信号処理を実行する（ステップＳ９０３）。そして、虚像信号処理後、区間抽出処理を実行する（ステップＳ９０４）。この区間抽出処理は、ヌルポイントの距離区間から、虚像信号処理によって真の目標のビート信号であると判定されたビート信号ごとに、そのビート信号を含む所定区間を抽出する。
【００５８】
各抽出区間には、一本のビート信号が含まれている。これにより、距離区間のうち真の目標のビート信号が出現していない区間を除去することができ、距離区間を短縮することができる。
【００５９】
そして、各抽出区間を連結することによってロックし、ロックされた抽出区間において、ヌルポイント検出に足りるスイッチング周期を走査する（ステップＳ９０５）。ロックされた各抽出区間のヌルポイントから目標までの距離を算出する（ステップＳ９０６）。
【００６０】
そして、ビート信号のヌルポイント数が増減したか否かを検出する（ステップＳ９０７）。この走査する抽出区間内における検出可能なビート信号のヌルポイント数が増減していない場合（ステップＳ９０７：Ｎｏ）、ステップＳ９０５に移行する。したがって、ロックされた抽出区間においてビート信号のヌルポイント数の増減を検出することによって、真の目標を追尾することができる。
【００６１】
また、ロックされた抽出区間内のビート信号のヌルポイント数が増減した場合（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ９０１に移行して、再度スイッチ周波数ｆswを掃引することによって、距離区間におけるヌルポイントの走査をおこなう（ステップＳ９０１）。
【００６２】
つぎに、この実施の形態にかかるレーダ装置の虚像信号処理手順について説明する。図１０は、この実施の形態にかかるレーダ装置の虚像信号処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、図９のステップＳ９０１によって、ヌルポイントＮが走査されると、走査されているヌルポイントＮとビート信号とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１００１）。一致しない場合（ステップＳ１００１：Ｎｏ）は、図９のステップＳ９０１に移行する。
【００６４】
一方、ヌルポイントＮとビート信号とが一致した場合（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）、そのビート信号が消滅していない場合は（ステップＳ１００２：Ｎｏ）、そのビート信号は虚像信号であると判定する（ステップＳ１００３）。そして、虚像信号であると判定されたビート信号を記憶部１４２から消去する（ステップＳ１００４）。
【００６５】
また、ヌルポイントＮと一致するビート信号が消滅した場合（ステップＳ１００２：Ｙｅｓ）、真の目標のビート信号であると判定する（ステップＳ１００５）。また、この消滅と同時に、ヌルポイントＮと一致していないビート信号が追従して消滅した場合（ステップＳ１００６：Ｙｅｓ）、その追従して消滅したビート信号も虚像信号であると判定する（ステップＳ１００３）。
【００６６】
また、ヌルポイントＮと一致していないビート信号が追従して消滅しない場合（ステップＳ１００６：Ｎｏ）または、虚像信号であると判定されたビート信号を記憶部１４２から消去（ステップＳ１００４）した後、ヌルポイントＮの走査が終了したか否かを判断する（ステップＳ１００７）。ヌルポイントＮの走査が終了していない場合は（ステップＳ１００７：Ｎｏ）、ステップＳ１００１に移行する。一方、ヌルポイントＮの走査が終了した場合は（ステップＳ１００７：Ｙｅｓ）、図９に示す区間抽出処理（ステップＳ９０４）に移行する。
【００６７】
この図９および図１０に示した処理手順によれば、生成したビート信号を、擬似的に不感状態にすることによって、そのビート信号が真の目標のビート信号であるか虚像目標のビート信号（虚像信号）であるかを判定することができ、ビート信号から虚像信号を取り除くことができる。これにより、真の目標のみを正確に捕捉することができる。また、真の目標のビート信号を含む区間を抽出することにより、距離区間を短縮して真の目標を追尾することができる。
【００６８】
つぎに、上述したレーダ装置１００の目標測定処理手順を用いた目標測定の一例を、図１４および図１５の走行状態を例にして説明する。図１１は、目標測定処理手順を用いた目標測定の一例を示す説明図である。
【００６９】
まず、１回目の走査では、距離区間Ｓ全体についてヌルポイントＮを走査するが、目標が存在しないため、目標測定処理は実行されない。そして、２回目の距離区間ＳにおけるヌルポイントＮの走査時に、図１４および図１５に示す目標１４０１、１４０２からの反射波信号を受信すると、この距離区間Ｓでは、２つの目標１４０１、１４０２のビート信号（実像信号）ｆ１、ｆ２と、このビート信号ｆ１、ｆ２の歪み成分によって生成された２つの虚像信号ｆ３、ｆ４と、が発生している。そして、上述した虚像信号処理によって虚像信号ｆ３、ｆ４は消去され、真の目標１４０１、１４０２のビート信号ｆ１、ｆ２のみが残存する。
【００７０】
つぎに、真の目標のビート信号（実像信号）ｆ１、ｆ２ごとに、真の目標のビート信号（実像信号）ｆ１、ｆ２を含む所定区間Ｅ１およびＥ２を抽出する。そして、この抽出区間Ｅ１およびＥ２において、ヌルポイントＮを走査することによってビート信号ｆ１、ｆ２の周波数、レベルの増減を監視し、目標１４０１、１４０２を追尾する（１回目の追尾）。そして、ビート信号数に変動があるまで目標１４０１、１４０２の追尾を継続する。
【００７１】
そして、ｎ回目の追尾において、図１４および図１５に示す目標１４０２がレーダ装置１００の測定範囲外に走行するなどして、目標１４０２からの反射波信号が得られなくなった場合、追尾をおこなっている抽出区間Ｅ１およびＥ２からビート信号ｆ２がしきい値ｔ以下のレベルとなって消滅する。
【００７２】
この場合、再度、距離区間Ｓにおいて、ヌルポイントＮの走査をおこなって（１回目の走査）、ビート信号ｆ１を含む抽出区間Ｅ１を抽出して追尾する。このようにして目標の追尾をおこなうことによって、目標に対する追従性が良好なレーダ装置１００を提供することができる。
【００７３】
また、図１２に示すように、受信部を２つ設け（受信部１０２、受信部１２０１）、信号処理部１０４において、目標の方位を算出する方位算出部１２１０を付加することとしてもよい。この受信部１２０１の内部構成である、受信アンテナ１２０２、受信スイッチ１２０３、第一ミキサ１２０４、バンドパスフィルタ１２０５、第二ミキサ１２０６については、受信部１０２の内部構成である、受信アンテナ１２０、受信スイッチ１２１、第一ミキサ１２２、バンドパスフィルタ１２３、第二ミキサ１２４と同一内容であるため、その説明を省略する。
【００７４】
この構成では、アンテナを方位スキャンせず、このレーダ装置１００を搭載する車両の車幅両端に受信アンテナ１２０、１２０２を配置し、受信アンテナ１２０、１２０２間に広角指向性の送信アンテナ１１４を設置することにより、三角法によって近距離目標の方位を算出することができる。この方位算出部１２１０は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００７５】
ここで、方位算出部１２１０による方位算出原理について説明する。図１３に示すように、送信アンテナ１１４と受信アンテナ１２０、１２０２間の距離をＬ、受信アンテナ１２０から目標Ｔまでの実際の距離をＤ１、受信アンテナ１２０２から目標Ｔまでの実際の距離をＤ２とすると、制御部１４３の距離算出部２０５は、受信アンテナ１２０によって受信された反射波信号から得られる算出距離Ｒ１と、受信アンテナ１２０２によって受信された反射波信号から得られる算出距離Ｒ２と、を算出する。
【００７６】
この算出距離Ｒ１は、送信アンテナ１１４および受信アンテナ１２０の中点Ｃ１と目標Ｔとの距離であり、算出距離Ｒ２は、送信アンテナ１１４および受信アンテナ１２０２の中点Ｃ２と目標Ｔとの距離である。したがって、送信アンテナ１１４からみた目標Ｔの方位θは、三角測量の原理を用いて、下記式（１１）によってあらわすことができる。
【００７７】
【数１】
【００７８】
この式（１１）を用いて演算することによって、目標Ｔの方位θを算出することができる。また、目標Ｔまでの距離については、目標Ｔの算出距離Ｒ１とＲ２の平均値をとることとしてもよい。したがって、この構成によれば、目標Ｔの距離および方位を正確に測定することができる。すなわち、このレーダ装置１００を搭載した車両から見て目標Ｔが右前方に存在するか左前方に存在するかを判定することができる。
【００７９】
また、図１２に示すように、信号処理部１０４において、目標Ｔの位置を検出する位置検出部１２１１を設けることとしてもよい。この位置検出部１２１１は、制御部１４３の距離算出部２０５によって算出された距離Ｒ１、Ｒ２と、方位算出部１２１０によって算出された方位θと、に基づいて、目標Ｔが、このレーダ装置を搭載した車両の車幅または走行レーンの間に存在するか否かを検出する。この位置検出部１２１１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００８０】
以上、説明したように、この実施の形態のレーダ装置１００によれば、目標が複数の場合に発生する虚像信号を消去することができるため、真の目標のみを検出することができる。これにより、目標を正確に検出することができる。
【００８１】
また、レーダ装置１００から得られた目標の距離に基づいて、図示しない自動速度制御装置や警報装置の動作制御をおこなうことができ、目標との衝突を回避したり、衝突を事前に予測して警報することもできる。
【００８２】
また、目標は時々刻々と変化するが、なかでも最も衝突危険度の高い目標は、最も近い目標であるため、この最も接近している目標を優先して検出する必要がある。したがって、真の目標のビート信号が複数ある場合、最も接近している目標のビート信号、すなわち、距離周波数が最も小さいビート信号を含む抽出区間のみを選択することとしてもよい。これにより、ヌルポイントの走査範囲をさらに短縮化することができ、目標の追尾速度の高速化を図ることができる。
【００８３】
また、距離区間を短縮化することにより、従来にくらべ、真の目標の捕捉回数も増加するため、目標に対する追従性を良好におこなうことができる。さらに、歪みを制御する制御回路を設ける必要がなくため、構成を簡単にすることができ、かつ安価にすることができる。
【００８４】
（付記１）目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する受信手段と、
前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、
前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成するビート信号生成手段と、
送受信を切り替える前記送受信切替手段のスイッチ周波数によって前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号生成手段によって生成されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する虚像信号判定手段と、
前記虚像信号判定手段によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【００８５】
（付記２）前記スイッチ周波数を掃引することによって、前記ビート信号が出現する所定の距離区間内において、前記ヌルポイントを走査するヌルポイント走査手段を備え、
前記虚像信号判定手段は、前記ヌルポイント走査によって走査されているヌルポイントの周期と前記ビート信号のヌルポイントが一致する場合は、前記ビート信号を実像信号であると判定し、一致しない場合は、前記ビート信号を前記目標の虚像をあらわす虚像信号であると判定することを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
【００８６】
（付記３）前記虚像信号判定手段は、前記ヌルポイント走査によって走査されているヌルポイントの周期および前記ビート信号のヌルポイントが一致するとき、その一致するビート信号と結合して生じる歪み成分のレベルがヌルとなる場合、前記一致するビート信号を、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であると判定することを特徴とする付記２に記載のレーダ装置。
【００８７】
（付記４）前記虚像信号判定手段によって実像信号であると判定されたビート信号ごとに、前記ヌルポイント走査手段によって前記ヌルポイントを走査した距離区間から、前記虚像信号判定手段によって実像信号であると判定されたビート信号を含む所定区間を抽出する区間抽出手段と、
前記区間抽出手段によって抽出された各所定区間に存在するビート信号の数が増減したか否かを検出する増減検出手段と、
を備えることを特徴とする付記２または３に記載のレーダ装置。
【００８８】
（付記５）前記区間抽出手段は、前記虚像信号判定手段によって実像信号であると判定されたビート信号のうち、最も近距離となる目標のビート信号を含む所定の区間のみを抽出することを特徴とする付記４に記載のレーダ装置。
【００８９】
（付記６）目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する一対の受信手段と、
前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、
前記一対の受信手段から得られる各反射波信号に前記送信波信号を混合して前記目標のビート信号を前記受信手段ごとに生成するビート信号生成手段と、
前記ビート信号生成手段によって前記受信手段ごとに生成されたビート信号に基づいて、前記受信手段ごとに前記目標までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段によって前記受信手段ごとに算出された前記目標までの距離と、前記送信手段および前記各受信手段の設置間隔と、に基づいて、前記目標の方位を算出する方位算出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【００９０】
（付記７）前記方位算出手段によって算出された前記目標の方位と、前記距離算出手段によって前記受信手段ごとに算出された前記目標までの距離と、に基づいて、前記目標の位置を検出する位置検出手段を備えることを特徴とする付記６に記載のレーダ装置。
【００９１】
（付記８）目標に対する送受信を時分割でおこなうレーダ装置の目標測定方法であって、
前記目標から反射してくる反射波信号に基づいて生成されるビート信号を入力するビート信号入力工程と、
前記目標から反射されてくる反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号入力工程によって入力されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する虚像信号判定工程と、
前記虚像信号判定工程によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出する距離算出工程と、
を含んだことを特徴とするレーダ装置の目標測定方法。
（付記９）目標に対する送受信を時分割でおこなうレーダ装置の目標測定プログラムであって、
前記目標から反射してくる反射波信号に基づいて生成されるビート信号を入力させるビート信号入力工程と、
前記目標から反射されてくる反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号入力工程によって入力されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定させる虚像信号判定工程と、
前記虚像信号判定工程によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出させる距離算出工程と、
を含んだことを特徴とするレーダ装置の目標測定プログラム。
【００９２】
【発明の効果】
この発明によれば、生成されたビート信号から虚像信号を消去することができるため、真の目標のみ検知することができ、車載レーダの近距離測定の高精度化および安全性の向上を図ることができるという効果を奏する。また、目標の方位や位置を測定することによって、さらに、近距離測定の高精度化および安全性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における送受信原理を示すタイミングチャートである。
【図４】近距離における目標Ｔと受信電力Ｐｒと距離Ｒとの関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その１）である。
【図６】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その２）である。
【図７】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その３）である。
【図８】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その４）である。
【図９】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の虚像信号処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順を用いた目標測定の一例を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の他の例を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すレーダ装置の方位算出原理を示す説明図である。
【図１４】レーダ装置を備えた車両の前方に複数の目標が走行している状態の一例を示す説明図である。
【図１５】図１４の走行状態から得られるビート信号を示す説明図である。
【図１６】受信自動利得制御回路のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示す受信自動利得制御回路の応答波形を示す説明図である。
【符号の説明】
１００ レーダ装置
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３ スイッチ制御部
１０４ 信号処理部
１４３ 制御部
２０２ ヌルポイント走査部
２０３ 虚像信号判定部
２０４ 虚像信号消去部
２０５ 距離算出部
２０６ 区間抽出部
２０７ 増減検出部
１２１０ 方位算出部
１２１１ 位置検出部
Ｎ ヌルポイント
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標との距離、特に近距離を測定するレーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車載レーダ装置は、目標となる先行車との距離を測定・検出して追突の危険性を判定し、運転者に警報するものである。このような車載レーダ装置は、車両に搭載するため小型化が要求されている。そこで、上述した小型化あるいは低廉化の要求を満たすため、従来から、機器構成が簡単なＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置が提供されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１のＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置は、周波数変調信号を送信し、目標物体で反射された信号を受信して送信信号と混合して得たビート信号から上記目標物体の距離及び相対速度を得る。そして、単一のアンテナを使用しており、送受信を時分割で行うこととしている。
【０００４】
一方、近年のＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置は、小型化の要求のほか、更なる事故防止及び安全確保のため、近距離測定の高精度化が要求されている。特に、車載レーダ装置では、渋滞時のように低速で短間隔の車間距離を制御するストップアンドゴー機能を付加するため、近距離目標に対して高い距離精度δＲが要求されている。
【０００５】
近距離の距離精度が要求される場合、上述した特許文献１のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置では、距離精度を高めるために、下記式（１）に示す周波数偏移ΔＦを高める必要がある。
【０００６】
距離精度は、ビート周波数の測定にも関係する。距離精度δＲは、ビート周波数ｆｒの計測分解能δｆｒであらわされ、
δＲ＝（Ｃ／（４・ｆｍ・ΔＦ））δｆｒ・・・式（１）
（但し、Ｃは光速、ｆｍは変調周波数）
となる。計測分解能δｆｒは、ビート周波数の計測方式によって異なるが、通常のＦＦＴ解析により周波数計測をする場合、１／（２・ｆｍ）内にビート信号１サイクル分が必要となり、ビート周波数は、この最小周波数の整数倍で計測される。したがって、δｆｒ＝２・ｆｍとなり、上記（１）式より、距離精度δＲを求めると、
δＲ＝（Ｃ／（４・ΔＦ）・・・式（２）
となる。ΔＦ＝１００［ＭＨｚ］では、δＲ＝１．５［ｍ］（±０．７５［ｍ］）になる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２４３７３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置は、送受信スイッチにより、スイッチ周波数で目標に対する送受信を逆相で切り替えている。このため、近距離の距離精度を高めるために周波数偏移幅ΔＦを広げると、周波数変調の直線性の確保が困難となる。また、現行の７６ＧＨｚ帯レーダバンドは電波法の規定から１［ＧＨｚ］以下に制限されている。したがって、上述したＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置では、周波数偏移ΔＦの拡大に限界があり、近距離の距離精度の性能を向上させることができないという問題があった。
【０００９】
一方、レーダの目標は、各種車両、人または側路物などであるため、レーダ反射断面積（Ｒａｄａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ、以下「ＲＣＳ」と称す）の幅が大きくなる。そして、受信機では、このＲＣＳ幅が大きくなると、目標までの距離の４乗に反比例して受信レベルが低下することから、受信機のダイナミックレンジは大きくなる。たとえば、ＲＣＳ幅が−５〜４０［ｄＢｓｍ］、距離が２〜１５０［ｍ］（７５［ｄＢ］）とすると、受信機の入力信号強度範囲は１２０［ｄＢ］となって、利得制御が困難となる。
【００１０】
これにより、たとえば、図１４に示すように、車載レーダ装置を搭載した車両１４００の前方に、ＲＣＳが比較的小さい車両１４０１（たとえばバイク）があり、さらに前方には、車両１４０１のＲＣＳよりも大きいＲＣＳを有する車両１４０２（たとえばトラック）がある場合、車両１４０２からのレーダの反射波によって受信機が飽和してしまい、受信機の感度が低下することがある。この感度低下によって、車両１４０２よりもＲＣＳが小さい車両１４０１を検出できない場合がある。
【００１１】
このように、ＲＣＳが異なる２つの車両１４０１、１４０２からの反射波が非線形動作の受信機によって受信されると、図１５に示すように、車両１４０１、１４０２のビート信号ｆ１、ｆ２のほか、２つのビート信号ｆ１、ｆ２の周波数成分が結合して新たな歪成分の周波数となる虚像信号（歪みビート信号）ｆ３、ｆ４が発生する。ここで、虚像信号ｆ３、ｆ４について具体的に説明する。上述した特許文献１のレーダ装置の受信電力は、下記式（３）のレーダ方程式によると、近距離ほど増大する。
【００１２】
Ｐｒ＝Ｐｔ＋Ｇｔ＋Ｇｒ＋σ−１０・ＬＯＧ（λ2／（（４π）3・Ｒ4）・・・式（３）
【００１３】
但し、Ｐｔは送信電力［ｄＢｍ］、Ｐｒは受信電力［ｄＢｍ］、Ｇｔは送信アンテナ利得［ｄＢｉ］、Ｇｒは受信アンテナ利得［ｄＢｉ］、σは目標のＲＣＳ［ｄＢｓｍ］、Ｒは距離［ｍ］である。
【００１４】
また、目標となる車両のＲＣＳは、バイクは約−５［ｄＢｓｍ］、トラックやバスなどの大型車両は、最大３０〜４０［ｄＢｓｍ］とされる。因みに、目標が距離Ｒ＝１０［ｍ］離れており、送信電力Ｐｔ＝１０［ｄＢｍ］、送信アンテナ利得Ｇｔ＝３０［ｄＢｉ］、受信アンテナ利得Ｇｒ＝３０［ｄＢｉ］とすると、ＲＣＳ＝４０［ｄＢｓｍ］のトラックからの反射受信電力Ｐｒは、Ｐｒ＝−２１［ｄＢｍ］となる。
【００１５】
出力インターセプトポイントＯＩＰ＝２０［ｄＢｍ］、利得２０［ｄＢ］の受信機の増幅器に、反射波レベルが同じレベルである２つの反射波が入力した場合、送信電力を０［ｄＢｍ］とすると、インターモジュレーション出力ＩＭは、下記式（４）のようになる。
ＯＩＰ＝Ｐｔ＋ＩＭ／（Ｎ−１）・・・式（４）
ここで、Ｎは次数であり、Ｎ＝３とすると、３次のインターモジュレーション出力ＩＭは、
ＩＭ＝（３−１）・（ＯＩＰ−Ｐｔ）＝２×（２０＋０）＝４０［ｄＢ］
となる。したがって、虚像信号として−４０［ｄＢｍ］が出力される。この虚像信号ｆ３、ｆ４は、レーダによる虚像目標として検出される。
【００１６】
この虚像信号ｆ３、ｆ４によって、車両１４００のレーダ装置は、図１５に示すように、実際には存在しない虚像目標１５０１、１５０２が存在すると判定する場合がある。虚像信号ｆ３、ｆ４のうち、和の歪みビートである虚像信号ｆ４による虚像目標１５０２は、実際の目標１４０１、１４０２よりも遠い位置に発生するため、安全上問題はない。一方、２つの目標１４０１、１４０２の差分歪みビートである虚像信号ｆ３による虚像目標１５０１は、手前の目標１４０１よりも差分距離だけ手前に発生することとなる。
【００１７】
したがって、目標がないにもかかわらず、真の目標１４０１よりも手前に目標１５０１があると判定すると、目標１４０１との間隔を誤って測定してしまうこととなる。これにより、運転者の目測とレーダ装置による測定とのずれが生じてしまい、安全上問題となっていた。また、虚像目標１５０１による誤測定により、車速制御やブレーキ制御によって車両１４００を停止または減速する場合がある。これにより、運転者の意に反した走行をしてしまい、安全上問題があった。
【００１８】
一方、虚像目標１５０１、１５０２の発生防止のために、強い受信電力によって無歪みの増幅器やミキサをミリ波レーダバンドで実現することは、現時点においては多大な費用を要し、無歪みの受信機を実現するには限界がある。図１６はレーダの受信部の自動利得制御（ＡＧＣ）回路例である。
【００１９】
この回路では、たとえば、自動車の高速走行時などでは目標の変化が速く、受信入力レベルの変動の周波数に応答しないＬＰＦの応答制限により、図１７に示すように、歪みのない制御ループの応答制御は困難となっている。したがって、可変減衰器や制御系の回路が増え、費用が高価になる問題があった。
【００２０】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、近距離測定の高精度化および安全性の向上を図ることができるレーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるレーダ装置、レーダ装置の目標測定方法、およびレーダ装置の目標測定プログラムは、目標に対し送信波信号を送信し、送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信し、前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替え、前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成し、送受信を切り替えるスイッチ周波数によって前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号が前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定し、前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ビート信号を擬似的に不感状態とすることによって、そのビート信号が虚像信号であるか否かを判定することができる。したがって、真の目標のみの測定をおこなうことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明のＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置にかかる好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかるレーダ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２４】
このレーダ装置１００は、送信部１０１と、受信部１０２と、スイッチ制御部１０３と、信号処理部１０４と、から構成されている。送信部１０１は、クロック発振器１１０と、三角波発生回路１１１と、高周波の電圧可変発振器（ＶＣＯ）１１２と、送信スイッチ１１３と、送信アンテナ１１４と、から構成される。
【００２５】
クロック発振器１１０は、送信部１０１の三角波発生回路１１１とスイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の周期制御および受信距離信号の信号処理部１０４のクロック信号を入力する。三角波発生回路１１１は、クロック発振器１１０からのクロック信号に同期した三角波を出力する。
【００２６】
電圧可変発振器１１２は、三角波発生回路１１１から出力された三角波を周波数変調して、被周波数変調信号を出力する。また、電圧可変発振器１１２は、受信部１０２の第一ミキサ１２２に接続されており、この被周波数変調信号の一部を第一ミキサ１２２に出力する。送信スイッチ１１３は、スイッチ制御部１０３により開閉制御される。送信アンテナ１１４は、目標に向けて、スイッチングされた被周波数変調信号を送信波信号として送信する。
【００２７】
受信部１０２は、受信アンテナ１２０と、受信スイッチ１２１と、第一ミキサ１２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３と、第二ミキサ１２４と、から構成される。受信アンテナ１２０は、目標からの反射波信号を受信する。受信スイッチ１２１は、スイッチ制御部１０３により反射波信号を開閉制御される。
【００２８】
第一ミキサ１２２は、送信部１０１からの周波数変調信号と反射波信号とを混合して中間周波数信号を出力する。バンドパスフィルタ１２３は、第一ミキサ１２２からの中間周波数信号を所定の帯域で通過させる。第二ミキサ１２４は、バンドパスフィルタ１２３を通過した中間周波数信号と、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の局部発振信号と、を混合することによってビート信号を出力する。
【００２９】
スイッチ制御部１０３は、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０と、インバータ１３１と、を備えている。スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０は、送信スイッチ１１３に接続される。また、送信スイッチ１１３への接続ラインから分岐し、インバータ１３１を介して受信スイッチ１２１に接続されている。これにより、送信スイッチ１１３と受信スイッチ１２１とは互いに逆相で開閉駆動される。なお、送信部１０１、受信部１０２およびスイッチ制御部１０３による送受信原理については後述する。
【００３０】
つぎに、信号処理部１０４について説明する。信号処理部１０４は、Ａ／Ｄ変換器１４０と、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）１４１と、記憶部１４２と、制御部１４３と、から構成されている。Ａ／Ｄ変換器１４０は、第二ミキサ１２４から送信されてくるビート信号をデジタル変換する。
【００３１】
高速フーリエ変換器１４１は、デジタル化されたビート信号を高速フーリエ変換することで、目標の距離に相当する距離信号を生成する。記憶部１４２は、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の周期と、高速フーリエ変換器１４１によって生成された距離信号とを記憶する。記憶部１４２は、たとえば、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤなど読み書き可能な記録媒体によって構成されている。
【００３２】
つぎに、制御部１４３について詳細に説明する。図２は制御部１４３の機能的構成を示すブロック図である。制御部１４３は、ヌルポイント走査設定部２０１と、ヌルポイント走査部２０２と、虚像信号判定部２０３と、虚像信号消去部２０４と、距離算出部２０５と、区間抽出部２０６と、増減検出部２０７と、から構成されている。
【００３３】
ヌルポイント走査設定部２０１は、クロック発振器１１０からのクロック信号に基づいて、反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントを設定する。ヌルポイント走査部２０２は、ヌルポイント走査設定部２０１からの走査範囲信号に基づき、スイッチ制御部１０３において送受信を切り替えるスイッチ周波数、すなわちスイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の局部発振信号の発振周波数を掃引するための制御信号を、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０に入力する。これにより、ヌルポイントと一致するビート信号（距離信号）を擬似的に不感状態にすることができる。また、スイッチ駆動信号源（ＬＯ）１３０の周期を指定する信号は、記憶部１４２にも出力される。
【００３４】
虚像信号判定部２０３は、ヌルポイントとビート信号（距離信号）に基づいて、ビート信号（距離信号）が、目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する。すなわち、ヌルポイント走査部２０２によって擬似的に不感状態となったビート信号（距離信号）に基づいて、虚像信号であるか否かを判定する。この判定原理については後述する。
【００３５】
虚像信号消去部２０４は、虚像信号判定部２０３によって虚像信号であると判定された距離信号を記憶部１４２から消去する。距離算出部２０５は、記憶部１４２に記憶されているビート信号の距離周波数情報（距離信号）によって、目標までの距離を算出する。
【００３６】
区間抽出部２０６は、ヌルポイント走査部２０２によってヌルポイントを走査した距離区間から、虚像信号判定部２０３によって虚像信号でないと判定されたビート信号を含む区間（以下、「抽出区間」と称す。）を、ビート信号ごとに抽出する。
【００３７】
また、増減検出部２０７は、区間抽出部２０６によって抽出された抽出区間内に存在する設定強度以上のビート信号についてのヌルポイント数の増減を検出する。このヌルポイント数の増減検出は、たとえば、抽出区間内において、ヌルポイントの検出が走査されているときに、ヌルポイントと一致したときのビート信号の消滅回数と、抽出区間に含まれているビート信号の数とを比較することによって増減検出をおこなうことができる。
【００３８】
なお、上述したヌルポイント走査設定部２０１、ヌルポイント走査部２０２、虚像信号判定部２０３、虚像信号消去部２０４、距離算出部２０５、区間抽出部２０６および増減検出部２０７は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００３９】
つぎに、この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の送受信原理について説明する。図３は、この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の送受信原理を示すタイミングチャートである。図３に示すように、送信部１０１と受信部１０２による送受信時に、目標反射遅延時間τと、送信スイッチ１１３及び受信スイッチ１２１による送受信スイッチ周期Ｔswと、がほぼ一致、すなわち受信区間が略なくなると、受信部１０２は不感状態(null)になる。
【００４０】
このため、局部発振信号をスイッチ周波数ｆsw（ｆsw＝１／Ｔsw）で掃引することにより、ある距離Ｒにある目標からの反射波信号を選択的に排除することができる。送信波信号と反射波信号を０−πの位相差でスイッチすると、スイッチ周波数ｆsw[Ｈｚ]と距離Ｒ[ｍ]の関係により、送信スイッチ１１３および受信スイッチ１２１がない場合の連続波受信電力と、送信スイッチ１１３および受信スイッチ１２１がある場合の連続波受信電力と、の受信電力比ＳＷは、下記式（５）であらわすことができる。
ＳＷ＝（１／２）×（２／π）×ｓｉｎ（ｋπ）・・・式（５）
なお、ｋは任意の整数である。
【００４１】
一方、目標までの距離Ｒ［ｍ］，光速Ｃ［ｍ／ｓ］とすると、レーダ装置１００の目標反射遅延時間τ［ｓ］は、下記式（６）であらわすことができる。
τ＝２・Ｒ／Ｃ・・・式（６）
【００４２】
また、目標反射遅延時間τが送受信スイッチ周期Ｔswを越える場合、何周期分の遅れかを示す式τ／Ｔswの整数部分をｎとする。この場合における式（５）のｋは、以下に示す条件（Ａ）においては、下記式（７）であらわすことができる。
ｎ×Ｔsw≦τ＜（（２ｎ＋１）／２）×Ｔsw・・・条件（Ａ）
ｋ＝（τ-（ｎ・Ｔsw））／Ｔsw・・・式（７）
【００４３】
一方、以下に示す条件（Ｂ）においては、式（５）のｋは、下記式（８）であらわすことができる。
（（２ｎ＋１）／２）×Ｔsw≦τ＜（ｎ＋１）×Ｔsw・・・条件（Ｂ）
ｋ＝（（ｎ＋Ｔsw）−τ）／Ｔsw・・・式（８）
【００４４】
ここで、近距離の受信感度が不感状態（null）となる距離Ｒ0とスイッチ周波数ｆsw0は、式（７）および式（８）のｋ，ｎがｋ＝１，ｎ＝1のときである。したがって、不感状態（null）での目標反射遅延時間τ0は、下記式（９）であらわすことができる。同様に、不感状態（null）でのスイッチ周波数ｆsw0は、下記式（１０）であらわすことができる。
τ0＝Ｔsw・・・式（９）
【００４５】
ｆsw0＝Ｃ／（２×Ｒ0）・・・式（１０）
なお、目標距離Ｒ0＝１[ｍ]では、ｆsw0＝１５０［ＭＨｚ］で受信感度が最低となる。また、上述した信号処理部１０４では、スイッチ周波数ｆswを掃引することによって、ヌルポイントを、目標の距離をあらわすビート信号に一致させている。
【００４６】
ここで、図４に、近距離における目標Ｔと受信電力Ｐｒと距離Ｒとの関係例を示す。このグラフの縦軸は、所謂レーダ方程式と上記式（５）により算出される受信電力Ｐｒを示している。ここで、スイッチ周波数ｆswはｆsw＝５６［ＭＨｚ］、目標の反射断面積σはσ＝１０［ｄＢｓｍ］、送信電力Ｐｔは０［ｄＢｍ］、アンテナ利得ＧはＧ＝３０．９［ｄＢ］である。
【００４７】
このグラフによれば、約８．０３［ｍ］の距離で、受信電力の落ち込みが大きくなり、この距離が不感状態での近距離の目標Ｔまでの距離となる。またこの場合、１０［ｄＢ］のレベル差が検出できれば、１０［ｃｍ］以内の誤差で距離が算出できることになる。
【００４８】
このように、従来技術で示した通りビート周波数のみでは、近距離の目標に対して十分な距離精度が得られないが、レーダ装置１００は、高速フーリエ変換による目標距離に対応するビート周波数は大よそでよい。このため、検波レベル（ビート周波数）の低下のみ注目することにより、目標までの距離を算出することができる。
【００４９】
つぎに、虚像信号判定部２０３の虚像信号判定原理について説明する。図５〜図８は、虚像信号判定部２０３の虚像信号判定原理を示す説明図である。図５〜図８において、横軸は、目標の距離をあらわす距離周波数軸であり、距離周波数の大きさが距離の大きさに対応する。縦軸は、ビート信号の信号レベルであり、目標の反射断面積ＲＣＳに比例する。また、信号レベルには所定のしきい値ｔが設定されており、ビート信号の信号レベルがしきい値ｔ以下に変動するか否かを監視する。
【００５０】
まず、図５において、スイッチ周波数掃引によって走査されているヌルポイントＮが、いずれのビート信号ｆａ〜ｆｃにも一致していない場合のビート信号を示す。
【００５１】
また、図６に示すように、スイッチ周波数掃引によって走査されているヌルポイントＮが、ビート信号ｆｃに一致する場合、虚像信号の判定処理が実行される。すなわち、ヌルポイントＮでは受信部１０２の感度が擬似的に不感状態となるため、ヌルポイントＮと一致するビート信号ｆｃが、実在する真の目標のビート信号であるとすると、ビート信号ｆｃは消滅する。
【００５２】
これにより、ビート信号ｆｃは真の目標のビート信号であると判定することができる。また、図６では、ヌルポイントＮと一致していないビート信号ｆａおよびｆｂは、不感状態になっていない。これにより、図６では、ビート信号ｆａが消滅していないため、真の目標のビート信号であると判定することができる。
【００５３】
一方、図７に示すように、ヌルポイントＮと一致していないビート信号ｆａが消滅している。これは、ビート信号ｆａは、他のビート信号ｆｂおよびｆｃの相互変調によって発生している虚像信号（歪みビート信号）であるため、真の目標のビート信号ｆｃの消滅により、このビート信号ｆｃによって結合された歪み成分の歪みビート信号ｆａが消滅する。これにより、歪みビート信号ｆａの信号レベルが低下して所定のしきい値ｔ以下となり、虚像信号が消滅する。したがって、ヌルポイントＮと一致していない状態であっても、ビート信号ｆａは虚像信号であると判定することができる。
【００５４】
また、図８では、スイッチ周波数掃引によって走査されているヌルポイントＮがビート信号ｆａに一致しており、擬似的に不感状態としているが、ビート信号ｆａは消滅していない。これは、ビート信号ｆａが、他のビート信号ｆｂおよびｆｃの相互変調によって発生している虚像信号（歪みビート信号）であるからである。したがって、ビート信号ｆａは虚像信号であると判定することができる。
【００５５】
つぎに、この実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順について説明する。図９は、この実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、スイッチ周波数ｆswを掃引することによって、ヌルポイントＮを所定の距離区間走査する（ステップＳ９０１）。そして、この走査によって、しきい値ｔを超えるビート信号があるか否かを判定する（ステップＳ９０２）。しきい値ｔを越えるビート信号がない場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）は、ステップＳ９０１に戻る。
【００５７】
一方、しきい値ｔを越えるビート信号がある場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、虚像信号処理を実行する（ステップＳ９０３）。そして、虚像信号処理後、区間抽出処理を実行する（ステップＳ９０４）。この区間抽出処理は、ヌルポイントの距離区間から、虚像信号処理によって真の目標のビート信号であると判定されたビート信号ごとに、そのビート信号を含む所定区間を抽出する。
【００５８】
各抽出区間には、一本のビート信号が含まれている。これにより、距離区間のうち真の目標のビート信号が出現していない区間を除去することができ、距離区間を短縮することができる。
【００５９】
そして、各抽出区間を連結することによってロックし、ロックされた抽出区間において、ヌルポイント検出に足りるスイッチング周期を走査する（ステップＳ９０５）。ロックされた各抽出区間のヌルポイントから目標までの距離を算出する（ステップＳ９０６）。
【００６０】
そして、ビート信号のヌルポイント数が増減したか否かを検出する（ステップＳ９０７）。この走査する抽出区間内における検出可能なビート信号のヌルポイント数が増減していない場合（ステップＳ９０７：Ｎｏ）、ステップＳ９０５に移行する。したがって、ロックされた抽出区間においてビート信号のヌルポイント数の増減を検出することによって、真の目標を追尾することができる。
【００６１】
また、ロックされた抽出区間内のビート信号のヌルポイント数が増減した場合（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ９０１に移行して、再度スイッチ周波数ｆswを掃引することによって、距離区間におけるヌルポイントの走査をおこなう（ステップＳ９０１）。
【００６２】
つぎに、この実施の形態にかかるレーダ装置の虚像信号処理手順について説明する。図１０は、この実施の形態にかかるレーダ装置の虚像信号処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、図９のステップＳ９０１によって、ヌルポイントＮが走査されると、走査されているヌルポイントＮとビート信号とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１００１）。一致しない場合（ステップＳ１００１：Ｎｏ）は、図９のステップＳ９０１に移行する。
【００６４】
一方、ヌルポイントＮとビート信号とが一致した場合（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）、そのビート信号が消滅していない場合は（ステップＳ１００２：Ｎｏ）、そのビート信号は虚像信号であると判定する（ステップＳ１００３）。そして、虚像信号であると判定されたビート信号を記憶部１４２から消去する（ステップＳ１００４）。
【００６５】
また、ヌルポイントＮと一致するビート信号が消滅した場合（ステップＳ１００２：Ｙｅｓ）、真の目標のビート信号であると判定する（ステップＳ１００５）。また、この消滅と同時に、ヌルポイントＮと一致していないビート信号が追従して消滅した場合（ステップＳ１００６：Ｙｅｓ）、その追従して消滅したビート信号も虚像信号であると判定する（ステップＳ１００３）。
【００６６】
また、ヌルポイントＮと一致していないビート信号が追従して消滅しない場合（ステップＳ１００６：Ｎｏ）または、虚像信号であると判定されたビート信号を記憶部１４２から消去（ステップＳ１００４）した後、ヌルポイントＮの走査が終了したか否かを判断する（ステップＳ１００７）。ヌルポイントＮの走査が終了していない場合は（ステップＳ１００７：Ｎｏ）、ステップＳ１００１に移行する。一方、ヌルポイントＮの走査が終了した場合は（ステップＳ１００７：Ｙｅｓ）、図９に示す区間抽出処理（ステップＳ９０４）に移行する。
【００６７】
この図９および図１０に示した処理手順によれば、生成したビート信号を、擬似的に不感状態にすることによって、そのビート信号が真の目標のビート信号であるか虚像目標のビート信号（虚像信号）であるかを判定することができ、ビート信号から虚像信号を取り除くことができる。これにより、真の目標のみを正確に捕捉することができる。また、真の目標のビート信号を含む区間を抽出することにより、距離区間を短縮して真の目標を追尾することができる。
【００６８】
つぎに、上述したレーダ装置１００の目標測定処理手順を用いた目標測定の一例を、図１４および図１５の走行状態を例にして説明する。図１１は、目標測定処理手順を用いた目標測定の一例を示す説明図である。
【００６９】
まず、１回目の走査では、距離区間Ｓ全体についてヌルポイントＮを走査するが、目標が存在しないため、目標測定処理は実行されない。そして、２回目の距離区間ＳにおけるヌルポイントＮの走査時に、図１４および図１５に示す目標１４０１、１４０２からの反射波信号を受信すると、この距離区間Ｓでは、２つの目標１４０１、１４０２のビート信号（実像信号）ｆ１、ｆ２と、このビート信号ｆ１、ｆ２の歪み成分によって生成された２つの虚像信号ｆ３、ｆ４と、が発生している。そして、上述した虚像信号処理によって虚像信号ｆ３、ｆ４は消去され、真の目標１４０１、１４０２のビート信号ｆ１、ｆ２のみが残存する。
【００７０】
つぎに、真の目標のビート信号（実像信号）ｆ１、ｆ２ごとに、真の目標のビート信号（実像信号）ｆ１、ｆ２を含む所定区間Ｅ１およびＥ２を抽出する。そして、この抽出区間Ｅ１およびＥ２において、ヌルポイントＮを走査することによってビート信号ｆ１、ｆ２の周波数、レベルの増減を監視し、目標１４０１、１４０２を追尾する（１回目の追尾）。そして、ビート信号数に変動があるまで目標１４０１、１４０２の追尾を継続する。
【００７１】
そして、ｎ回目の追尾において、図１４および図１５に示す目標１４０２がレーダ装置１００の測定範囲外に走行するなどして、目標１４０２からの反射波信号が得られなくなった場合、追尾をおこなっている抽出区間Ｅ１およびＥ２からビート信号ｆ２がしきい値ｔ以下のレベルとなって消滅する。
【００７２】
この場合、再度、距離区間Ｓにおいて、ヌルポイントＮの走査をおこなって（１回目の走査）、ビート信号ｆ１を含む抽出区間Ｅ１を抽出して追尾する。このようにして目標の追尾をおこなうことによって、目標に対する追従性が良好なレーダ装置１００を提供することができる。
【００７３】
また、図１２に示すように、受信部を２つ設け（受信部１０２、受信部１２０１）、信号処理部１０４において、目標の方位を算出する方位算出部１２１０を付加することとしてもよい。この受信部１２０１の内部構成である、受信アンテナ１２０２、受信スイッチ１２０３、第一ミキサ１２０４、バンドパスフィルタ１２０５、第二ミキサ１２０６については、受信部１０２の内部構成である、受信アンテナ１２０、受信スイッチ１２１、第一ミキサ１２２、バンドパスフィルタ１２３、第二ミキサ１２４と同一内容であるため、その説明を省略する。
【００７４】
この構成では、アンテナを方位スキャンせず、このレーダ装置１００を搭載する車両の車幅両端に受信アンテナ１２０、１２０２を配置し、受信アンテナ１２０、１２０２間に広角指向性の送信アンテナ１１４を設置することにより、三角法によって近距離目標の方位を算出することができる。この方位算出部１２１０は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００７５】
ここで、方位算出部１２１０による方位算出原理について説明する。図１３に示すように、送信アンテナ１１４と受信アンテナ１２０、１２０２間の距離をＬ、受信アンテナ１２０から目標Ｔまでの実際の距離をＤ１、受信アンテナ１２０２から目標Ｔまでの実際の距離をＤ２とすると、制御部１４３の距離算出部２０５は、受信アンテナ１２０によって受信された反射波信号から得られる算出距離Ｒ１と、受信アンテナ１２０２によって受信された反射波信号から得られる算出距離Ｒ２と、を算出する。
【００７６】
この算出距離Ｒ１は、送信アンテナ１１４および受信アンテナ１２０の中点Ｃ１と目標Ｔとの距離であり、算出距離Ｒ２は、送信アンテナ１１４および受信アンテナ１２０２の中点Ｃ２と目標Ｔとの距離である。したがって、送信アンテナ１１４からみた目標Ｔの方位θは、三角測量の原理を用いて、下記式（１１）によってあらわすことができる。
【００７７】
【数１】
この式（１１）を用いて演算することによって、目標Ｔの方位θを算出することができる。また、目標Ｔまでの距離については、目標Ｔの算出距離Ｒ１とＲ２の平均値をとることとしてもよい。したがって、この構成によれば、目標Ｔの距離および方位を正確に測定することができる。すなわち、このレーダ装置１００を搭載した車両から見て目標Ｔが右前方に存在するか左前方に存在するかを判定することができる。
【００７９】
また、図１２に示すように、信号処理部１０４において、目標Ｔの位置を検出する位置検出部１２１１を設けることとしてもよい。この位置検出部１２１１は、制御部１４３の距離算出部２０５によって算出された距離Ｒ１、Ｒ２と、方位算出部１２１０によって算出された方位θと、に基づいて、目標Ｔが、このレーダ装置を搭載した車両の車幅または走行レーンの間に存在するか否かを検出する。この位置検出部１２１１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００８０】
以上、説明したように、この実施の形態のレーダ装置１００によれば、目標が複数の場合に発生する虚像信号を消去することができるため、真の目標のみを検出することができる。これにより、目標を正確に検出することができる。
【００８１】
また、レーダ装置１００から得られた目標の距離に基づいて、図示しない自動速度制御装置や警報装置の動作制御をおこなうことができ、目標との衝突を回避したり、衝突を事前に予測して警報することもできる。
【００８２】
また、目標は時々刻々と変化するが、なかでも最も衝突危険度の高い目標は、最も近い目標であるため、この最も接近している目標を優先して検出する必要がある。したがって、真の目標のビート信号が複数ある場合、最も接近している目標のビート信号、すなわち、距離周波数が最も小さいビート信号を含む抽出区間のみを選択することとしてもよい。これにより、ヌルポイントの走査範囲をさらに短縮化することができ、目標の追尾速度の高速化を図ることができる。
【００８３】
また、距離区間を短縮化することにより、従来にくらべ、真の目標の捕捉回数も増加するため、目標に対する追従性を良好におこなうことができる。さらに、歪みを制御する制御回路を設ける必要がなくため、構成を簡単にすることができ、かつ安価にすることができる。
【００８４】
（付記１）目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する受信手段と、
前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、
前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成するビート信号生成手段と、
送受信を切り替える前記送受信切替手段のスイッチ周波数によって前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号生成手段によって生成されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する虚像信号判定手段と、
前記虚像信号判定手段によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【００８５】
（付記２）前記スイッチ周波数を掃引することによって、前記ビート信号が出現する所定の距離区間内において、前記ヌルポイントを走査するヌルポイント走査手段を備え、
前記虚像信号判定手段は、前記ヌルポイント走査によって走査されているヌルポイントの周期と前記ビート信号のヌルポイントが一致する場合は、前記ビート信号を実像信号であると判定し、一致しない場合は、前記ビート信号を前記目標の虚像をあらわす虚像信号であると判定することを特徴とする付記１に記載のレーダ装置。
【００８６】
（付記３）前記虚像信号判定手段は、前記ヌルポイント走査によって走査されているヌルポイントの周期および前記ビート信号のヌルポイントが一致するとき、その一致するビート信号と結合して生じる歪み成分のレベルがヌルとなる場合、前記一致するビート信号を、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であると判定することを特徴とする付記２に記載のレーダ装置。
【００８７】
（付記４）前記虚像信号判定手段によって実像信号であると判定されたビート信号ごとに、前記ヌルポイント走査手段によって前記ヌルポイントを走査した距離区間から、前記虚像信号判定手段によって実像信号であると判定されたビート信号を含む所定区間を抽出する区間抽出手段と、
前記区間抽出手段によって抽出された各所定区間に存在するビート信号の数が増減したか否かを検出する増減検出手段と、
を備えることを特徴とする付記２または３に記載のレーダ装置。
【００８８】
（付記５）前記区間抽出手段は、前記虚像信号判定手段によって実像信号であると判定されたビート信号のうち、最も近距離となる目標のビート信号を含む所定の区間のみを抽出することを特徴とする付記４に記載のレーダ装置。
【００８９】
（付記６）目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する一対の受信手段と、
前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、
前記一対の受信手段から得られる各反射波信号に前記送信波信号を混合して前記目標のビート信号を前記受信手段ごとに生成するビート信号生成手段と、
前記ビート信号生成手段によって前記受信手段ごとに生成されたビート信号に基づいて、前記受信手段ごとに前記目標までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段によって前記受信手段ごとに算出された前記目標までの距離と、前記送信手段および前記各受信手段の設置間隔と、に基づいて、前記目標の方位を算出する方位算出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【００９０】
（付記７）前記方位算出手段によって算出された前記目標の方位と、前記距離算出手段によって前記受信手段ごとに算出された前記目標までの距離と、に基づいて、前記目標の位置を検出する位置検出手段を備えることを特徴とする付記６に記載のレーダ装置。
【００９１】
（付記８）目標に対する送受信を時分割でおこなうレーダ装置の目標測定方法であって、
前記目標から反射してくる反射波信号に基づいて生成されるビート信号を入力するビート信号入力工程と、
前記目標から反射されてくる反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号入力工程によって入力されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する虚像信号判定工程と、
前記虚像信号判定工程によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出する距離算出工程と、
を含んだことを特徴とするレーダ装置の目標測定方法。
（付記９）目標に対する送受信を時分割でおこなうレーダ装置の目標測定プログラムであって、
前記目標から反射してくる反射波信号に基づいて生成されるビート信号を入力させるビート信号入力工程と、
前記目標から反射されてくる反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号入力工程によって入力されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定させる虚像信号判定工程と、
前記虚像信号判定工程によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出させる距離算出工程と、
を含んだことを特徴とするレーダ装置の目標測定プログラム。
【００９２】
【発明の効果】
この発明によれば、生成されたビート信号から虚像信号を消去することができるため、真の目標のみ検知することができ、車載レーダの近距離測定の高精度化および安全性の向上を図ることができるという効果を奏する。また、目標の方位や位置を測定することによって、さらに、近距離測定の高精度化および安全性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における送受信原理を示すタイミングチャートである。
【図４】近距離における目標Ｔと受信電力Ｐｒと距離Ｒとの関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その１）である。
【図６】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その２）である。
【図７】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その３）である。
【図８】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置における虚像信号判定原理を示す説明図（その４）である。
【図９】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の虚像信号処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の目標測定処理手順を用いた目標測定の一例を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態にかかるレーダ装置の他の例を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すレーダ装置の方位算出原理を示す説明図である。
【図１４】レーダ装置を備えた車両の前方に複数の目標が走行している状態の一例を示す説明図である。
【図１５】図１４の走行状態から得られるビート信号を示す説明図である。
【図１６】受信自動利得制御回路のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示す受信自動利得制御回路の応答波形を示す説明図である。
【符号の説明】
１００ レーダ装置
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３ スイッチ制御部
１０４ 信号処理部
１４３ 制御部
２０２ ヌルポイント走査部
２０３ 虚像信号判定部
２０４ 虚像信号消去部
２０５ 距離算出部
２０６ 区間抽出部
２０７ 増減検出部
１２１０ 方位算出部
１２１１ 位置検出部
Ｎ ヌルポイント
Claims (5)
- 目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する受信手段と、
前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、
前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成するビート信号生成手段と、
送受信を切り替える前記送受信切替手段のスイッチ周波数によって前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号生成手段によって生成されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する虚像信号判定手段と、
前記虚像信号判定手段によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記スイッチ周波数を掃引することによって、前記ビート信号が出現する所定の距離区間内において、前記ヌルポイントを走査するヌルポイント走査手段を備え、
前記虚像信号判定手段は、前記ヌルポイント走査によって走査されているヌルポイントの周期と前記ビート信号のヌルポイントが一致する場合は、前記ビート信号を実像信号であると判定し、一致しない場合は、前記ビート信号を前記目標の虚像をあらわす虚像信号であると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。 - 前記虚像信号判定手段は、前記ヌルポイント走査によって走査されているヌルポイントの周期および前記ビート信号のヌルポイントが一致するとき、その一致するビート信号と結合して生じる歪み成分のレベルがヌルとなる場合、前記一致するビート信号を、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であると判定することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
- 目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する受信手段と、前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成するビート信号生成手段と、を備え、前記目標に対する送受信を時分割でおこなうレーダ装置の目標測定方法であって、
前記ビート信号生成手段によって生成されたビート信号を入力するビート信号入力工程と、
前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号入力工程によって入力されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定する虚像信号判定工程と、
前記虚像信号判定工程によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出する距離算出工程と、
を含んだことを特徴とするレーダ装置の目標測定方法。 - 目標に対し送信波信号を送信する送信手段と、前記送信手段から送信された送信波信号が前記目標に反射されることによって得られる反射波信号を受信する受信手段と、前記目標に対する送受信を互いに逆相となるように切り替える送受信切替手段と、前記反射波信号と前記送信波信号とを混合して前記目標のビート信号を生成するビート信号生成手段と、を備え、前記目標に対する送受信を時分割でおこなうレーダ装置の目標測定プログラムであって、
前記ビート信号生成手段によって生成されたビート信号を入力させるビート信号入力工程と、
前記反射波信号の受信感度が不感状態となるヌルポイントに基づいて、前記ビート信号入力工程によって入力されたビート信号が、前記目標の虚像をあらわす虚像信号であるか否かを判定させる虚像信号判定工程と、
前記虚像信号判定工程によって前記虚像信号でないと判定されたビート信号に基づいて、前記目標までの距離を算出させる距離算出工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするレーダ装置の目標測定プログラム。
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