JP6426434B2

JP6426434B2 - 物体検出装置、および物体検出方法

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Publication number: JP6426434B2
Application number: JP2014219447A
Authority: JP
Inventors: 淳浅古
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: JP2016085167A

Description

本発明の実施形態は、物体検出装置、および物体検出方法に関する。

従来、レーダ装置において、アンテナの開口面積を大きくすることによりアンテナの分解能を高め、対象物の検出精度を向上させていた。ここで、アンテナの開口面積の大きさに限界が設けられるような場合、複数のアンテナを用いてコヒーレント処理を行い、等価的に開口面積の大きいアンテナを形成する技術が知られている。

等価的に開口面積の大きいアンテナを形成する場合において、仮想アレー変換等によってグレーティングローブの影響を抑制する、分散開口合成という技術について研究が進められている。しかしながら、分散開口合成を実施する場合、ビーム形成時に分散開口合成のウェイトを乗じるため、受信した信号に対して、ウェイトをかけることを伴うクラッタ抑圧技術等を適用し、検出精度を向上させることができない場合があった。

特開２００６−１２１５１３号公報

本発明が解決しようとする課題は、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる物体検出装置を提供することである。

実施形態の物体検出装置は、複数のアンテナ素子と、検出部と、導出部と、判定部とをもつ。複数のアンテナ素子は、指向方向をもって電波を放射する。検出部は、複数のアンテナ素子により受信された反射波に基づいて、検出対象物の存在する方向を検出する。導出部は、複数のアンテナ素子の配置と指向方向とに基づいてグレーティングローブの方向を導出する。判定部は、導出部により導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定する。

第１の実施形態に係る物体検出装置１００の利用場面を例示した図。第１の実施形態に係る物体検出装置１００の機能構成図。第１の実施形態に係る物体検出装置１００が形成する受信ビームの強度を例示した図。第１の実施形態に係る物体検出装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャート。第１の実施形態に係る物体検出装置１００により実行される確認用電波を放射する処理の流れを示すフローチャート。第１の実施形態に係る送受信部１１２により生成される短パルス信号の一例を示す図。第２の実施形態に係る物体検出装置１００により実行される判定処理の流れを示すフローチャート。第３の実施形態に係る物体検出装置１００の機能構成図。

以下、実施形態の物体検出装置、および物体検出方法を、図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態に係る物体検出装置１００の利用場面を例示した図である。また、図２は、第１の実施形態に係る物体検出装置１００の機能構成図である。

物体検出装置１００は、例えば、飛行機や車両、船舶、衛星等の移動体Ｍに搭載される。物体検出装置１００は、アンテナ素子Ａ１〜Ａｎ（ｎは正の整数であり、アンテナ素子の数を表す）と、送受信部１１２と、ビーム形成部１１４と、指向角決定部１１６と、信号処理部１１８と、判定部１２０と、ローブ方向導出部１２２と、記憶部１３０と、表示部１５０とを備える。記憶部１３０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置を含む。なお、物体検出装置１００は、静止した状態で用いられてもよい。ここで、信号処理部１１８は、「検出部」の一例である。

物体検出装置１００は、例えば、アンテナ素子Ａ１〜Ａｎを介して、送信信号に基づく電波を大気中に放射し、検出対象物ＯＢによって反射された反射波を受信して対象物を検出するパルスレーダ装置である。送信信号は、例えば、所定のパルス幅Ｗのパルスが周期Ｔで繰り返し励起される信号である。

アンテナ素子Ａ１〜Ａｎは、移動体Ｍの複数の箇所に分散配置される。アンテナ素子Ａ１〜Ａｎは、例えば、パッチアンテナのような平面アンテナや、ポールアンテナ、パラボラアンテナ、アレイアンテナ、シャントフィードアンテナ、スロットアンテナ等である。本実施形態では、複数のアンテナ素子Ａ１〜Ａｎにより１つの仮想的な開口面積の大きなアンテナを構成する。以下、複数のアンテナ素子Ａ１〜Ａｎにより構成された仮想的な開口面積の大きなアンテナを、「アンテナＡ」と記載する。

アンテナＡは、送受信部１１２から送信された送信信号を電波に変換し、変換した電波を大気中に放射する。アンテナＡから照射された電波は、検出対象物ＯＢによって反射される。検出対象物ＯＢは、時間によって位置が変化しない静止物であってもよいし、時間によって位置が変化する移動体であってもよい。アンテナＡは、検出対象物ＯＢによって反射された反射波を受信する。アンテナＡは、受信した反射波を受信信号に変換する。なお、図１のような使用態様である場合、反射波には、雲や雨、地面、海面、鳥等からの反射波（以下、「クラッタ」と記載する）が含まれる場合がある。

送受信部１１２は、図示しない発信器や増幅器、透過器、移相器、分配器、合成器、変調器、復調器等を備える。増幅器、透過器、および移相器は、各アンテナ素子Ａ１〜Ａｎに対応して備えられている。

発信器は、送信強度、パルス幅Ｗ、周期Ｔ等のパラメータに従って送信信号（パルス信号）を生成する。変調器は、発信器により生成された送信信号を変調して変調信号を生成する。分配器は、変調器により変調された変調信号を各移相器に分配する。移相器は、分配器により分配されたそれぞれの変調信号の位相を調整し、対応する増幅器に出力する。増幅器は、移相器により移相を調整されたそれぞれの変調信号を増幅し、対応する透過器に出力する。透過器は、増幅器により増幅されたそれぞれの変調信号から、特定の周波数範囲の信号を抽出し、対応するアンテナ素子Ａ１〜Ａｎに出力する。これによって、送受信部１１２は、アンテナ素子Ａ１〜Ａｎに電波を放射させる。

また、電波の受信時において、透過器は、対応するアンテナ素子Ａ１〜Ａｎにより変換された受信信号から、特定の周波数範囲の信号を抽出する。増幅器は、透過器により抽出されたそれぞれの信号を増幅する。移相器は、増幅器により増幅されたそれぞれの信号の位相を調整する。合成器は、各移相器により位相が調整された複数の信号を合成する。合成器は、合成した信号（以下、「合成信号」と記載する）を、復調器に出力する。復調器は、合成信号を復調し、ビーム形成部１１４を介して信号処理部１１８に出力する。

ビーム形成部１１４は、指向角決定部１１６により決定された指向角θに基づいて、ビームの指向方向を制御する。ここで、指向角θとは、アンテナＡの指向方向を、ある基準（例えばアジマスまたはエレベーション）で表したものである。ビーム形成部１１４は、例えば、送受信部１１２が備える移相器を適宜制御することによって、それぞれのアンテナ素子Ａ１〜Ａｎから放射される電波を干渉させる。これによって、ビーム形成部１１４は、形成したビームのパターンのうち、最大の強度を有するビームを指向角θに向けて放射する。以下、最大の強度を有するビームを、「メインローブＭＬ」と記載する。ビームとは、特定の放射指向性を有した電波のことを示す。また、パターンとは、放射されるビームまたは受信されるビームの指向性パターンを示す。

ここで、仮想的な開口面積の大きなアンテナを形成する物体検出装置１００は、アンテナ素子Ａ１〜Ａｎの配置間隔がアンテナから放射する電波の波長λの１／２倍以上の場合、メインローブＭＬの強度に近い強度を示すグレーティングローブＧＬをメインローブＭＬと共に形成する場合がある。また、物体検出装置１００は、例えば、メインローブＭＬの指向角θと直交する角度に、メインローブＭＬおよびグレーティングローブＧＬに比して強度の弱いサイドローブＳＬを形成する場合がある。

図３は、第１の実施形態に係る物体検出装置１００が形成する受信ビームの強度を例示した図である。図３の横軸は、指向角θ［°］を表し、縦軸は、ビームの強度［ｄＢ］を表す。図３の例では、物体検出装置１００は、指向角θ１の角度にメインローブＭＬを形成し、指向角θ１の角度を基準に特定の角度幅分離れた角度θ２、θ３にサイドローブＳＬを形成し、指向角θ１の角度を基準に特定の角度幅分離れた角度θ４にグレーティングローブＧＬを形成する。

ビーム形成部１１４は、後述する各種処理のために、送信ビームの元となった指向角θと、送信ビームパターンと、送信信号を送信した時刻とを対応付けて、記憶部１３０に記憶させておく。送信ビームパターンとは、指向角θで電波を送信した場合に、各方向に実際に放射される電波の強度を示す幾何データであり、例えば図３に示す形式で表される。また、送信ビームパターンからは、グレーティングローブＧＬやサイドローブＳＬに相当する部分は除外されて記憶部１３０に記憶される。ビーム形成部１１４は、予め記憶部１３０に記憶されたテーブル、または関数に基づいて、送信ビームパターンを導出する。

電波の受信時において、ビーム形成部１１４は、受信した受信信号に基づく受信ビームを形成する。ビーム形成部１１４は、形成した受信ビームを信号処理部１１８に出力する。また、ビーム形成部１１４は、受信ビームパターンを記憶部１３０に記憶させる。

指向角決定部１１６は、例えば、所定の角度の範囲内（例えば０〜１２０［°］）で、周期Ｔ毎に所定の角度幅（例えば１０［°］）ずつずらしながら指向角θを決定する。このように決定された指向角θで放射される電波を、「通常探索時の電波」と称する。また、指向角決定部１１６は、判定部１２０からの指示に基づき、指向角θを決定する。このように決定された指向角θで放射される電波を、「確認用電波」と称する。指向角決定部１１６は、決定した指向角θを示す情報をビーム形成部１１４に出力する。

信号処理部１１８は、例えば、電波の送信時刻から受信時刻までの時間に基づいて、検出対象物ＯＢとの距離を算出し、各アンテナ素子Ａ１〜Ａｎが受信した電波の位相差に基づいて、検出対象物ＯＢの方向を特定する。また、信号処理部１１８は、ビーム形成部１１４により出力された受信信号に対して、クラッタ抑圧技術や干渉除去技術、パルス圧縮技術等に基づく信号処理を行う。クラッタ抑圧技術は、例えば、ＭＴＩ（Moving Target Indicators）やＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）等の技術である。また、干渉除去技術は、例えば、他の装置から放射された電波を示す信号を合成信号から除去する技術である。また、パルス圧縮技術は、予め送信信号のパルス幅を広くする変調を行い、受信信号に対してパルス幅を元の幅に戻す復調を行う技術である。パルス圧縮技術を行う際、信号処理部１１８は、送受信部１１２の変調器および復調器のそれぞれに対して、パルス圧縮を行わせるための制御信号を出力する。

また、信号処理部１１８は、検出対象物ＯＢの位置を判定部１２０に出力し、判定部１２０により誤検出でないと判定された検出対象物ＯＢの位置を表示部１５０に出力して表示させる。表示部１５０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などの表示装置を含む。また、信号処理部１１８は、検出結果を記憶部１３０に記憶させる。

判定部１２０は、ローブ方向導出部１２２により導出されたグレーティングローブＧＬやサイドローブＳＬの方向に基づいて、信号処理部１１８による検出結果が誤検出であるか否かを判定する。詳細については、後述する。

ローブ方向導出部１２２は、指向角θとアンテナ素子Ａ１〜Ａｎの配置とに基づいて、グレーティングローブＧＬやサイドローブＳＬの方向を導出する。方向とは、例えば、指向角θを基準とした角度から振れた角度（偏角）によって表される。ローブ方向導出部１２２は、例えば、予め記憶部１３０に記憶され、指向角θとグレーティングローブＧＬやサイドローブＳＬの方向とを対応付けたテーブル、または関数に基づいて、グレーティングローブＧＬやサイドローブＳＬの方向を導出する。

以下、判定部１２０による判定処理を含む、物体検出装置１００の処理について説明する。図４は、第１の実施形態に係る物体検出装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。

まず、物体検出装置１００は、所定のパルス幅Ｗを有する送信信号に基づく電波（通常探索時の電波）を大気中に放射する（ステップＳ１００）。このとき、前述したように、送信ビームパターンが記憶部１３０に記憶される。次に、物体検出装置１００は、通常探索時の電波が物体によって反射された反射波を受信する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、ビーム形成部１１４は、受信した反射波を示す受信信号に基づいて受信ビームを形成し、信号処理部１１８に出力する。信号処理部１１８は、ビーム形成部１１４により出力された受信信号に対して、種々の信号処理を行い、検出対象物ＯＢの距離および方向を導出する。このとき、受信ビームパターンが記憶部１３０に記憶される。なお、物体検出装置１００の周囲に反射物が存在しない場合、物体検出装置１００は反射波を受信せず、当該回において放射された電波により検出対象物ＯＢは検出されなかったことになる。

次に、判定部１２０は、ステップＳ１０２における受信信号の強度がしきい値Ｔｈ以上であるか否か判定する（ステップＳ１０４）。受信信号の強度がしきい値Ｔｈ未満である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、物体検出装置１００は、本フローチャートの処理を終了する。この場合、当該回において放射された電波により検出対象物ＯＢは検出されなかったことになる。

受信信号の強度が、しきい値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、判定部１２０は、ステップＳ１００において記憶部１３０に記憶された送信ビームパターンとステップＳ１０２において記憶部１３０に記憶された受信ビームパターンとの相関関係を算出することにより、送信ビームパターンと受信ビームパターンとが合致するか否か判定する（ステップＳ１０６）。図４において、送信ビームパターンを「送信ＢＰ」と表し、受信ビームパターンを「受信ＢＰ」と表す。判定部１２０は、算出した相関関係のうち、所定程度以上の相関を示すものに対して、パターンが合致すると判定し、所定程度未満の相関を示すものに対して、パターンが合致しないと判定する。相関の程度は、例えば、相関係数等の指標値に基づいて決定される。

送信ビームパターンと受信ビームパターンとが合致しない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、物体検出装置１００は、本フローチャートの処理を終了する。この場合、当該回において放射された電波により検出対象物ＯＢは検出されなかったことになる。

送信ビームパターンと受信ビームパターンとが合致する場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、判定部１２０は、ステップＳ１０２で受信した反射波に基づき導出された検出対象物ＯＢの方向が、ステップＳ１００の電波放射時に使用された指向角θに基づきローブ方向導出部１２２により導出されたグレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向でない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、判定部１２０は、指向角θの方向に電波を反射する検出対象物ＯＢが存在すると判定する（ステップＳ１１８）。次に、信号処理部１１８は、検出対象物ＯＢの位置を表示部１５０に出力して表示させる（ステップＳ１２０）。これによって、物体検出装置１００は、本フローチャートの１ルーチンを終了する。

一方、グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向である場合、（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、判定部１２０は、信号処理部１１８による検出結果に対して、誤検出の可能性が有ると判定し（ステップＳ１１０）、グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向に向けて確認用電波を放射するための処理を行う（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理の内容については後述する。

次に、物体検出装置１００は、確認用電波が物体によって反射された反射波を受信する（ステップＳ１１４）。なお、反射波が受信されなかった場合、後述するステップＳ１１６において「しきい値Ｔｈ未満である」と判定されるものとする。

次に、判定部１２０は、ステップＳ１１４における受信信号の強度がしきい値Ｔｈ以上であるか否か判定する（ステップＳ１１６）。受信信号の感度がしきい値Ｔｈ未満である場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、判定部１２０は、グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向に検出対象物ＯＢは存在せず、信号処理部１１８による検出結果が誤検出であると判定する（ステップＳ１２２）。これによって、物体検出装置１００は、本フローチャートの１ルーチンを終了する。

一方、受信信号の強度がしきい値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、判定部１２０は、グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向に検出対象物ＯＢが存在すると判定する（ステップＳ１１８）。次に、信号処理部１１８は、検出対象物ＯＢの位置を表示部１５０に出力して表示させる（ステップＳ１２０）。これによって、物体検出装置１００は、本フローチャートの１ルーチンを終了する。

図５は、第１の実施形態に係る物体検出装置１００により実行される確認用電波を放射する処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、図４のフローチャートにおけるステップＳ１１２の処理に相当する。
まず、判定部１２０は、受信信号の処理結果等に基づいて、短パルス信号を送受信部１１２に生成させる（ステップＳ２００）。

図６は、送受信部１１２により生成される短パルス信号の一例を示す図である。短パルス信号とは、周期Ｔの期間からパルス幅ＷのパルスＰｍが励起される期間を差し引いた期間において、パルス幅Ｗに比して十分狭いパルス幅で生成される。短パルス信号は複数個生成されることがあり、図６では、Ｐ１〜Ｐ３の３つの短パルス信号が生成されたことを示している。以下、短パルス信号Ｐｋ（ｋ＝１、２、…）と表記する。

判定部１２０は、例えば、受信ビームのメインローブＭＬの強度のピーク値と、グレーティングローブＧＬの強度のピーク値との差または割合に基づいて、短パルスＰｋのパルス幅Ｗｋを決定する。判定部１２０は、例えば、メインローブＭＬのピーク値とグレーティングローブＧＬのピーク値との差が１０［ｄＢ］の場合、パルス幅Ｗの１／１０倍に短パルスＰｋのパルス幅Ｗｋを決定する。これによって、物体検出装置１００は、確認用電波を放射している期間を短くすることができ、反射波を受信可能な期間を長くすることができる。

また、判定部１２０は、受信ビームパターンのうち、しきい値Ｔｈを超えたビームの数と同じ数の短パルス信号Ｐｋを生成する。図３に示した例の場合、グレーティングローブＧＬと２つのサイドローブＳＬとの計３つのビームの強度がしきい値Ｔｈを超えたと判定されるため、判定部１２０は、３つの短パルス信号を生成する。

次に、判定部１２０は、各短パルス信号に対して、各ビームに対応する角度を、指向角θとして割り当て、指向角決定部１１６に通知する（ステップＳ２０２）。判定部１２０は、例えば、強度の大きいものから順にビームを選択し、選択したビームに対応する角度を順次、短パルス信号Ｐｋに割り振る。

図３の例では、判定部１２０は、短パルス信号Ｐ１の指向角θを、強度のピーク値が最も大きいグレーティングローブＧＬの方向（θ４）とすると共に、グレーティングローブＧＬの強度のピーク値に基づいて短パルス信号Ｐ１のパルス幅Ｗ１を決定する。また、判定部１２０は、強度のピーク値が２つのサイドローブＳＬ間で同じであるので、無作為に、まず、短パルス信号Ｐ２の指向角θを、サイドローブＳＬの方向（θ２）とすると共に、サイドローブＳＬの強度のピーク値に基づいて短パルス信号Ｐ２のパルス幅Ｗ２を決定する。また、判定部１２０は、短パルス信号Ｐ３の指向角θを、サイドローブＳＬの方向（θ３）とすると共に、サイドローブＳＬの強度のピーク値に基づいて短パルス信号Ｐ３のパルス幅Ｗ３を決定する。なお、指向角θを決定する順番は、電波の放射時に使用された指向角θに対して各ローブの角度が離れているものから先に選択されるように決定されてもよい。

指向角決定部１１６は、判定部１２０により決定された指向角θに基づいて、ビームの指向方向を順次制御する。そして、物体検出装置１００は、指向角θの方向に確認用電波を順次放射する（ステップＳ２０４）。なお、物体検出装置１００は、ビームのそれぞれの角度（θ４、θ２、θ３）に対して、複数回にわたり確認用電波を放射してもよい。この際、信号処理部１１８は、受信した複数の反射波のばらつきを考慮した統計処理を行うと好適である。これによって、物体検出装置１００は、本フローチャートの処理を終了する。

以上説明した第１の実施形態の物体検出装置１００によれば、複数のアンテナ素子の配置と指向方向とに基づいて少なくともグレーティングローブの方向を導出し、導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定するため、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる。

すなわち、第１の実施形態の物体検出装置１００は、特定の指向方向で複数のアンテナ素子に送信信号に基づく電波を放射させる際に、グレーティングローブＧＬの発生を打ち消すように複数のアンテナ素子のそれぞれに重み付け演算しないことによって、後段の処理においてＭＴＩ（Moving Target Indicators）やＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）等のクラッタ抑圧技術を適用することができる。この結果、物体検出装置１００は、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる。

また、第１の実施形態の物体検出装置１００は、グレーティングローブＧＬの発生を抑制するようにアンテナ素子の配置を考慮する必要がなくなり、広い間隔でアンテナ素子を配置することができる。これによって、アンテナ素子数を削減でき、それに対応する送受信部１１２およびビーム形成部１１４等の機能部の数を削減することができる。この結果、物体検出装置１００は、コストを削減することができる。

また、第１の実施形態の物体検出装置１００は、検出対象物ＯＢが大きい場合や検出対象物ＯＢまでの距離が近い場合のように、サイドローブＳＬの強度が大きくなり、メインローブＭＬと区別できなくなる場合においても、検出対象物ＯＢが存在するか否か検出することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る物体検出装置１００について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点として、物体検出装置１００によって行われる判定処理について説明する。以下、上述した第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。

物体検出装置１００は、グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬに基づいて短パルス信号Ｐｋの指向角θを決定した後、指向角θに対する電波の放射が、過去の所定時間以内に行われた場合、或いは、将来の所定時間以内に行われる予定がある場合、確認用電波の送信を省略する。そして、過去または将来の所定時間以内において短パルス信号Ｐｋの指向角θと同じ指向角θで電波を放射した結果、検出対象物ＯＢが検出された場合、確認用電波の放射によって検出対象物ＯＢが検出されたのと同等の判定を行う。すなわち、確認用電波の放射を行うことなく、グレーティングローブＧＬまたはサイドローブＳＬの方向に検出対象物ＯＢが存在すると判定する。

図７は、第２の実施形態に係る物体検出装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、図４のフローチャートにおけるステップＳ１１２の処理に相当する。

まず、検出対象物ＯＢが存在する可能性があると判定部１２０により判定された場合、判定部１２０は、受信信号の処理結果等に基づいて、短パルス信号を送受信部１１２に生成させる（ステップＳ３００）。次に、判定部１２０は、各短パルス信号に対して、各ビームに対応する角度を、指向角θとして割り当て、指向角決定部１１６に通知する（ステップＳ３０２）。判定部１２０は、記憶部１３０に記憶された過去の検出結果を示すデータに基づき、決定した指向角θに対して既に確認用電波を放射しているか否か判定する（ステップＳ３０４）。判定部１２０は、例えば、指向角θに対しして角度θ４、θ２、θ３の順に割り当てた場合、過去の判定結果を参照し、それぞれの角度θ４、θ２、θ３に対して、過去の所定時間以内において既に確認用電波（短パルスＰ１〜Ｐ３）を放射しているか否か判定する。

既に確認用電波を放射している場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、物体検出装置１００は、指向角θに対して確認用電波を放射せず本フローチャートの処理を終了する。未だ確認用電波を放射していない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、物体検出装置１００は、将来の所定時間以内において、指向角決定部１１６により指向角θに通常探索時の電波を放射する予定があるか否か判定する（ステップＳ３０６）。なお、通常探索時の電波を放射する予定は、所定の角度の範囲内で、周期Ｔ毎に所定の角度幅ずつずらしながら指向角θを決定する指向角決定部１１６の処理によって予め決められる。

通常探索時の電波を放射する予定があると判定した場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、物体検出装置１００は、指向角θに対して確認用電波を放射せず本フローチャートの処理を終了する。通常探索時の電波を放射する予定がないと判定した場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、物体検出装置１００は、確認用電波を指向角θに対して放射する（ステップＳ３０８）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

以上説明した第２の実施形態の物体検出装置１００によれば、過去の電波の放射結果または将来に行われることが予定されている電波の放射処理に基づいて、現在の検出処理の結果を誤検出か否か確定することができる。この結果、必要に応じて確認用電波の送信を省略することができ、反射波の受信可能な期間を長くすることができる。この結果、物体検出装置１００は、反射波の検出精度を向上させることができる。

また、第２の実施形態の物体検出装置１００は、第１の実施形態と同様に、複数のアンテナ素子の配置と指向方向とに基づいて少なくともグレーティングローブの方向を導出し、導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定するため、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係る物体検出装置１００について説明する。ここでは、上述した実施形態との相違点として、物体検出装置１００の機能構成について説明する。以下、上述した実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。

図８は、第３の実施形態に係る物体検出装置１００の機能構成図である。第３の実施形態において、記憶部１３０には、例えば、自機におけるアンテナ素子Ａ１〜Ａｎの配置に加えて、他の移動体（例えば航空機）に搭載されたアンテナ素子の配置に関する情報が記載されている。プラットフォーム１６０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）など位置特定装置によって取得される自機の航法データを保持している。データリンク１７０は、他の移動体の位置を取得するために構築される無線ネットワークである。移動体Ｍ（物体検出装置１００）は、他の移動体に搭載されたアンテナ素子を、自機のアンテナ素子として利用する。

第３の実施形態に係る物体検出装置１００は、例えば、プラットフォーム１６０から取得した自機の位置と、データリンク１７０を介して取得される他の移動体の位置と、自機および他の移動体に搭載されたアンテナ素子の配置とに基づいて、検出対象物ＯＢの検出を行う。具体的には、自機のアンテナ素子Ａ１〜Ａｎおよび他の移動体に搭載されたアンテナ素子を、一つのアレーアンテナとみなして、上述の第１または第２実施形態と同等の処理を行う。第３の実施形態に係る物体検出装置１００は、自機および他の移動体に搭載されたアンテナ素子の配置を考慮して、指向角θに向けて電波を放射するように自機および他の移動体の送受信部１１２を制御する。そして、第３の実施形態に係る物体検出装置１００は、自機および他の移動体に搭載されたアンテナ素子の配置に基づいてグレーティングローブＧＬおよびサイドローブＳＬの方向を導出し、導出されたグレーティングローブＧＬおよびサイドローブＳＬの方向に基づいて、検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定する。この結果、第３の実施形態に係る物体検出装置１００は、幅広い探索が可能になり、検出精度を向上させることができる。

なお、第３の実施形態に係る物体検出装置１００は、他の移動体に搭載されたアンテナ素子の位置が、自機のアンテナ素子Ａ１〜Ａｎの位置に対して変動する場合があるため、指向角θに向けて電波を放射するように自機および他の移動体の送受信部１１２を制御する処理、およびグレーティングローブＧＬおよびサイドローブＳＬの方向を導出する処理において、第１または第２の実施形態に比して高度な演算を必要とする可能性がある。このため、係る処理については、移動体と通信可能なセンターサーバなどで行うようにしてもよい。

また、第３の実施形態の物体検出装置１００は、第１および第２の実施形態と同様に、複数のアンテナ素子の配置と指向方向とに基づいて少なくともグレーティングローブの方向を導出し、導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定するため、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる。

以下に、その他の実施例（変形例）について記載する。
物体検出装置１００は、確認用電波を放射した際、反射波の強度のレベルと検出対象物ＯＢのサイズとの相関関係に基づき、指向角θの方向に電波を反射する検出対象物ＯＢが存在するか否か判定してもよい。なお、反射波の強度と検出対象物ＯＢのサイズとの相関関係を示す情報は、予め記憶部１３０に記憶されているものとする。

物体検出装置１００は、例えば、メインローブＭＬにおける強度のピーク値とグレーティングローブＧＬにおける強度のピーク値との差が１０［ｄＢ］の場合、次に、指向角θをグレーティングローブＧＬの方向に合わせると、指向角θから現在のグレーティングローブＧＬの強度に対しておよそ１０倍程度の強度を有する反射波を受信すると推定する。なお、この推定技術は、レーダ有効反射断面積（ＲＣＳ：Radar Cross Section）の推定手法に基づく技術である。

物体検出装置１００は、推定通りの強度を有した反射波を受信した場合、指向角θの方向に電波を反射する検出対象物ＯＢが存在すると判定し、推定通りの強度を有した反射波を受信しない場合、指向角θの方向に電波を反射する検出対象物ＯＢが存在しないと判定してよい。なお、物体検出装置１００は、上記した判定処理を行う際、同じ指向角θの方向に連続して複数の確認用電波を放射してもよい。この場合、物体検出装置１００は、予め受信する複数の反射波のばらつき（例えばフラクチュエーション）を考慮して、短パルス信号のパルス幅Ｗ＃を決定すると好適である。
これによって、物体検出装置１００は、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる。

物体検出装置１００は、本実施形態における送信信号の他に、ＦＭ/ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）やＰＷ/ＣＷ（Phase Modulated Continuous Wave）等の変調を行った送信信号を用いてもよい。この際、物体検出装置１００は、送信信号に対してパルス圧縮処理を行うと好適である。この結果、物体検出装置１００は、検出される距離精度を向上させることができる。

アンテナ素子Ａ１〜Ａｎが、周波数を変化させることができるスロットアンテナ等の場合、物体検出装置１００は、周波数を変化させることにより、アンテナ素子Ａ１〜Ａｎの位相を制御してアンテナＡのビームを走査してもよい。また、物体検出装置１００は、アンテナ素子Ａ１〜Ａｎの指向方向を機械的に変化させて、アンテナＡのビームを走査してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態の物体検出装置１００によれば、複数のアンテナ素子の配置と指向方向とに基づいて少なくともグレーティングローブの方向を導出し、導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定するため、検出精度を維持しつつ、不要な物体検出を抑制することができる。

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。

Ａ１〜Ａｎ…アンテナ素子、１００…物体検出装置、１１２…送受信部、１１４…ビーム形成部、１１６…指向角決定部、１１８…信号処理部、１２０…判定部、１２２…ローブ方向導出部、１３０…記憶部、１５０…表示部。

Claims

指向方向をもって電波を放射する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子により受信された反射波に基づいて、検出対象物の存在する方向を検出する検出部と、
前記複数のアンテナ素子の配置と前記指向方向とに基づいてグレーティングローブの方向を導出する導出部と、
前記導出部により導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、前記検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、前記検出部による検出結果が前記導出部により導出されたグレーティングローブの方向と合致する場合、前記導出部により導出されたグレーティングローブの方向を指向方向として確認用電波を放射するように前記複数のアンテナ素子を制御する、
物体検出装置。
指向方向をもって電波を放射する複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子により受信された反射波に基づいて、検出対象物の存在する方向を検出する検出部と、
前記複数のアンテナ素子の配置と前記指向方向とに基づいてグレーティングローブの方向を導出する導出部と、
前記導出部により導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、前記検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、通常探索時の電波のビームパターンと、前記反射波を含むビームパターンとの相関関係に基づいて、前記検出部の検出結果が誤検出であるか否かを判定する、
物体検出装置。
前記判定部は、前記検出部による検出結果が前記導出部により導出されたグレーティングローブの方向と合致する場合、過去または将来の特定のタイミングにおける前記検出部による検出結果に基づいて、前記判定の結果を確定する、
請求項１記載の物体検出装置。
前記確認用電波は、通常探索時の電波よりもパルス幅の狭い電波である、
請求項１記載の物体検出装置。
前記判定部は、前記反射波の強度に基づいて、前記確認用電波のパルス幅を決定する、
請求項１記載の物体検出装置。
前記複数のアンテナ素子から通常探索時の電波を放射する際に、前記グレーティングローブの発生を打ち消すための重み付け演算であって、前記複数のアンテナ素子のパラメータに対する重み付け演算を行わない、
請求項１から５のうちいずれか１項記載の物体検出装置。
指向方向をもって電波を放射する複数のアンテナ素子により受信された反射波に基づいて、検出対象物の存在する方向を検出し、
前記複数のアンテナ素子の配置と前記指向方向とに基づいてグレーティングローブの方向を導出し、
前記導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、前記検出の結果が誤検出であるか否かを判定し、
前記検出した検出対象物の存在する方向が前記導出したグレーティングローブの方向と合致する場合、前記導出したグレーティングローブの方向を指向方向として確認用電波を放射するように前記複数のアンテナ素子を制御する、
物体検出方法。
指向方向をもって電波を放射する複数のアンテナ素子により受信された反射波に基づいて、検出対象物の存在する方向を検出し、
前記複数のアンテナ素子の配置と前記指向方向とに基づいてグレーティングローブの方向を導出し、
前記導出されたグレーティングローブの方向に基づいて、前記検出の結果が誤検出であるか否かを判定し、
通常探索時の電波のビームパターンと、前記反射波を含むビームパターンとの相関関係に基づいて、前記検出した検出対象物の存在する方向が誤検出であるか否かを判定する、
物体検出方法。