JP7057096B2 - レーダ装置及びレーダ装置の送信処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置及びレーダ装置の送信処理方法に関する。

従来、ＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置が知られる（例えば特許文献１参照）。ＦＣＭ方式のレーダ装置では、周波数が連続的に増加又は減少するチャープ波をレーダ波として使用し、その送受信信号から生成されたビート信号に対して２次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を施すことによって、距離及び相対速度を計測する。

特開２０１６－３８７３号公報

ＦＣＭ方式では、複数のチャープ波（変調波形）を送信する必要がある。このために、速度情報に関して同等の性能（例えば速度分解能や最大検知速度）を実現しようとすると、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）に比べてビームを送信する時間が長くなる傾向がある。

また、レーダ装置から送信されるビームの幅が狭い場合、検出範囲を広げるために、ビームが送信される角度を変化させてビームの送信を複数回行う必要がある。この結果、ビームの送信時間が長くなりやすい。ビームの送信時間を短縮するためにビームの幅を広くして角度を変化させる回数を減らした場合、角度分解能が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、測角性能の低下を抑制しつつ、物標情報を取得するためのビームの送信時間を短縮することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のレーダ装置は、送信信号を生成する信号生成部と、前記送信信号に基づき送信波を所定角度ごとに出力する出力部と、前記送信波が物標で反射された反射波を受信する受信部と、前記反射波に関する受信信号に基づき前記物標の情報を導出する導出部と、を備え、前記信号生成部は、第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第１送信信号を、所定の空走時間を設けて複数生成し、前記第１角度とは異なる第２角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第２送信信号を、前記空走時間の間に生成する構成（第１の構成）になっている。

上記第１の構成のレーダ装置において、前記信号生成部は、前記第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって変調信号が複数連続する第３送信信号を、複数の前記第１送信信号を生成する時間帯からずらして生成する構成（第２の構成）であってよい。

上記第１の構成のレーダ装置において、前記信号生成部は、前記第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第４送信信号を、前記所定の空走時間と異なる空走時間を設けて複数生成し、複数の前記第４送信信号は、複数の前記第１送信信号を生成する時間帯からずらして生成される構成（第３の構成）であってよい。

上記第１の構成のレーダ装置において、前記導出部は、複数の前記第１送信信号に基づく前記送信波の送信によって取得される前記受信信号に基づいて前記物標の相対速度を導出する構成（第４の構成）であってよい。

上記第２の構成のレーダ装置において、前記導出部は、複数の前記第１送信信号に基づく前記送信波、及び、前記第３送信信号に基づく前記送信波の送信によって取得される各前記受信信号に基づいて導出される複数の相対速度を組み合わせて、前記物標の相対速度を決定する構成（第５の構成）であることが好ましい。

上記第３の構成のレーダ装置において、前記導出部は、複数の前記第１送信信号に基づく前記送信波、及び、複数の前記第４送信信号に基づく前記送信波の送信によって取得される各前記受信信号に基づいて導出される複数の相対速度を組み合わせて、前記物標の相対速度を決定する構成（第６の構成）であることが好ましい。

上記第１から第６のいずれかの構成のレーダ装置において、前記第２角度は、前記所定角度のうちの前記第１角度を除く全ての角度を含み、前記信号生成部は、前記空走時間の間に、前記第１角度を除く全ての角度のそれぞれに対応した前記第２送信信号を順次生成する構成（第７の構成）であることが好ましい。

上記目的を達成するために本発明のレーダ装置の送信処理方法は、送信信号を生成する信号生成工程と、前記送信信号に基づき送信波を所定角度ごとに出力する出力工程と、を備え、前記信号生成工程は、第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第１送信信号を、所定の空走時間を設けて複数生成する工程と、前記第１角度とは異なる第２角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第２送信信号を、前記空走時間の間に生成する工程と、を有する構成（第８の構成）になっている。

本発明によれば、測角性能の低下を抑制しつつ、物標情報を取得するためのビームの送信時間を短縮することができる。

第１実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図 送信アンテナから送信される送信波を模式的に示した図 ＦＣＭ方式の概要を説明するための模式図 第１実施形態のレーダ装置における送信処理について説明するための模式図 各送信角度に送信される送信波のパターンを示す図 比較例の送信処理について説明するための模式図 第１実施形態のレーダ装置における信号処理の一例を示すフローチャート 連続波形パターンで測速する場合の実相対速度と測速結果とを示す図 間欠波形パターンで測速する場合の実相対速度と測速結果とを示す図 連続波形パターンと間欠波形パターンとに応じて得られる２つの測速結果の統合に関する説明図 第１実施形態の第１変形例を説明するための図 第１実施形態の第２変形例を説明するための図 第２実施形態のレーダ装置における送信処理について説明するための模式図 第２実施形態のレーダ装置における信号処理の一例を示すフローチャート 第２実施形態の変形例を説明するための図 図１５に示される複数の間欠波形パターンの１つを抽出して示した図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜＜１．第１実施形態＞＞
＜１－１．レーダ装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係るレーダ装置１の構成を示す図である。本実施形態のレーダ装置１は車両に搭載される。レーダ装置１は、他の車両、標識、ガードレール、人等、車両の周囲に存在する物標を検知するために用いられる。物標の検知結果は、自車両の記憶装置や、自車両の挙動を制御する車両ＥＣＵ（Electrical Control Unit）２等に対して出力され、例えばＰＣＳ（Pre-crash Safety System）やＡＥＢＳ（Advanced Emergency Braking System）などの車両制御に用いられる。ただし、本実施形態に係るレーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種の用途に用いられてもよい。例えば、本実施形態に係るレーダ装置１は、飛行中の航空機や航行中の船舶の監視等に用いられてもよい。

図１に示すように、レーダ装置１は、送信部１０と、受信部２０と、処理部３０とを備える。処理部３０は、上述の車両ＥＣＵ２に接続される。処理部３０は、車両ＥＣＵ３０に情報を出力する。

送信部１０は、不図示の発振器を含む信号生成部１１と、出力部１３とを有する。すなわち、レーダ装置１は、信号生成部１１と出力部１３とを有する。信号生成部１１は送信信号を生成する。詳細には、信号生成部１１は、後述する送信制御部３１の制御により、ミリ波を送信するための変調信号を生成し、当該変調信号に基づいて発振器により送信信号を生成する。信号生成部１１は、生成した送信信号を送信アンテナ１３へ出力する。なお、信号生成部１１によって生成された送信信号は、後述するミキサ２２に対しても分配される。

出力部１３は、送信信号に基づき送信波を所定角度ごとに出力する。詳細には、出力部１３は送信アンテナである。送信アンテナ１３は、信号生成部１１からの信号を送信波ＴＷに変換し、当該送信波ＴＷを車両３（図２参照）の外部に送信する。図２は、送信アンテナ１３から送信される送信波ＴＷ（ビーム）を模式的に示した図である。図２に示すように、送信アンテナ１３は、水平方向の複数の方位に送信波ＴＷを送信する。複数の方位は予め設定される。換言すると、送信部１０は所定角度ごとに送信波ＴＷを送信する。送信アンテナ１３の数は１つ以上であればよい。送信アンテナ１３から車両３の外部（例えば車両前方）へ送信された送信波ＴＷは、他の車両等の物標で反射されて反射波になる。

本実施形態では、複数の方向への送信波ＴＷの送信は、電子スキャン方式によって行われる。電子スキャン方式は、例えばフェーズドアレイ方式やビーム切換方式であってよい。なお、図１に示す例は、ビーム切換方式である。フェーズドアレイ方式では、送信アンテナ１３は、例えば複数の素子アンテナを一定の間隔で配列して構成される。各素子アンテナに接続された位相器で信号の位相を制御することによって、送信波ＴＷ（ビーム）を走査する。ビーム切換方式では、指向方向が少しずつずれたビーム幅の狭い固定ビームを送信する複数のアンテナが設けられ、電気的に時分割で送信波ＴＷを送信するアンテナを切り換えることによって送信波ＴＷ（ビーム）を走査する。なお、複数の方向への送信波ＴＷの送信は、メカニカルスキャン方式で行われてもよい。この場合、送信アンテナの数は１つであってよい。

受信部２０は、送信波ＴＷが物標で反射された反射波を受信する。受信部２０は、受信アンテナ２１と、ミキサ２２と、Ａ／Ｄ変換部２３とを有する。受信アンテナ２１は、物標からの反射波を受信波ＲＷとして受信し、当該受信波ＲＷを受信信号へ変換してミキサ２２へ出力する。受信アンテナ２１は１つ以上であればよい。なお、図１に示す例は、受信部２０は複数であり、受信アンテナ２１の数も複数である。受信アンテナ２１は、例えばアレーアンテナを構成する複数のアンテナであってよい。受信アンテナ２１の数が複数である場合、それに対応してミキサ２２及びＡ／Ｄ変換部２３の数も複数としてよい。

ミキサ２２は、送信部１０から分配された送信信号と、受信アンテナ２１から入力される受信信号との一部をミキシングし、不要な信号成分を除去してビート信号を生成する。ミキサ２２は、生成したビート信号をＡ／Ｄ変換部２３へ出力する。ビート信号は、送信波ＴＷと受信波ＲＷとの差分波であって、送信信号の周波数（以下、「送信周波数」）と受信信号の周波数（以下、「受信周波数」）との差となるビート周波数を有する。Ａ／Ｄ変換部２３は、ビート信号をデジタル信号に変換して処理部３０へ出力する。

処理部３０は、送信制御部３１と、導出部３２と、メモリ３３とを有する。換言すると、レーダ装置１は導出部３２を備える。処理部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメモリ３３と、レジスタと、その他の入出力ポート等とを含むマイクロコンピュータで構成される。ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって、処理部３０は送信制御部３１及び導出部３２として機能する。送信制御部３１は、信号生成部１１を含む送信部１０を制御する。導出部３２は、反射波に関する受信信号に基づき物標の情報を導出する。導出部３２は、主な機能として、周波数解析部３２１、ピーク抽出部３２２、方位演算部３２３、及び、距離・相対速度演算部３２４を備える。

なお、送信制御部３１及び導出部３２は、その一部又は全部が、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。また、各機能部は概念的な構成要素であり、１つの構成要素が実行する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてよい。

本実施形態では、レーダ装置１はＦＣＭ方式を採用する。ＦＣＭ方式は、周波数が連続的に増加又は減少するチャープ波（変調波）を生成する送信信号と、物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたビート信号の、周波数と位相変化とから、物標の距離と相対速度とを検出する方式である。

図３は、ＦＣＭ方式の概要を説明するための模式図である。ＦＣＭ方式では、信号生成部１１は、のこぎり波状に電圧が変化する変調信号を生成する。信号生成部１１は、更に、当該変調信号に基づいて、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ信号を所定期間Ｔｃ（以下、「チャープ周期Ｔｃ」）ごとに生成して、送信アンテナ１３に出力する。送信アンテナ１３は、信号生成部１１からの送信信号を送信波ＴＷへ変換し、当該送信波ＴＷを車両３の外部に送信する。送信アンテナ１３が出力する送信波ＴＷは、チャープ周期Ｔｃごとに、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ波である（図３の上段参照）。送信アンテナ１３から送信される複数のチャープ波によって、物標の距離及び相対速度の算出を行うことが可能になる。

なお、図３の上段に示す例では、送信周波数ｆｓｔは、チャープ波（１つの波形）ごとに、基準周波数ｆ０から時間に伴って傾きθで増加し、最大周波数ｆ１に達すると基準周波数ｆ０に短時間で戻る、のこぎり波状である。チャープ波の変調幅Δｆは、Δｆ＝ｆ１－ｆ０で表すことができる。傾きθは、変調幅Δｆと変調時間Ｔｍとを用いて、θ＝Δｆ／Ｔｍで表すことができる。変調時間Ｔｍは、チャープ波（１つの波形）の周波数変調が行われる時間である。ただし、送信周波数ｆｓｔは、チャープ波ごとに、基準周波数ｆ０から最大周波数ｆ１に短時間で到達し、最大周波数ｆ１から時間に伴って傾きθ（＝Δｆ／Ｔｍ）で減少し、基準周波数ｆ０に達する、のこぎり波状であってもよい。この場合、信号生成部１１によって生成されるチャープ信号は、時間の経過に従って周波数が減少する。

受信アンテナ２１は、物標からの反射波を受信波ＲＷとして受信して受信信号をミキサ２２へ出力する。ミキサ２２は、送信信号と受信信号との一部をミキシングしてビート信号を生成する。図３の上段に示すように、送信周波数ｆｓｔと受信周波数ｆｓｒとの差となるビート周波数ｆｓｂ（＝ｆｓｔ－ｆｓｒ）を有するビート信号が、チャープ波ごとに生成される。図３においては、１回目のチャープ波によって得られるビート信号を「Ｂ１」とし、２回目のチャープ波によって得られるビート信号を「Ｂ２」とし、ｐ回目のチャープ波によって得られるビート信号を「Ｂｐ」としている。ビート信号は、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル信号に変換された後、処理部３０へ出力される。なお、ＦＣＭ方式では、ＦＭＣＷ方式に比べて短い周期のチャープ波を用いるために、ＦＭＣＷ方式の場合と比べて高速なＡ／Ｄ変換部２３を用いている。

ＦＣＭ方式では、このように生成された各ビート信号に対して、周波数解析部３２１により、１回目のＦＦＴ処理が行われる。１回目のＦＦＴ処理の結果は、ビート信号の周波数スペクトルである。ＦＦＴにおいては、周波数分解能に応じた周波数間隔で設定された周波数ビンごとに受信レベルや位相情報が抽出される。すなわち、１回目のＦＦＴ処理の結果は、周波数ビンごとのパワー値（信号レベル）である。１回目のＦＦＴ処理の結果における周波数ビンは、物標の距離に対応するために、以下、「距離ビン」と記載する場合がある。ピークが存在する距離ビンを特定することで物標の距離を検出することができる。以下、１回目のＦＦＴ処理を距離方向ＦＦＴ処理と表現することがある。

物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロである場合、受信信号にドップラー成分は生じず、各チャープ波に対応する受信信号間で位相は同じである。このため、各ビート信号の位相も同じである。一方、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、受信信号にドップラー成分が生じ、各チャープ波に対応する受信信号間で位相が異なる。このために、時間的に連続するビート信号間にドップラー周波数に応じた位相の変化が現れる。１回目のＦＦＴ処理によって得られたピーク情報には、この位相情報が含まれる。

図３の中段には、時間的に連続するビート信号（Ｂ１～Ｂ８）の１回目のＦＦＴ処理結果とビート信号間のピークの位相変化の一例を示している。この例では、距離ビンｆｒ１にピークがあり、このピークの位相の変化が示されている。

このように、物標とレーダ装置１との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号間において同じ物標のピークにドップラー周波数に応じた位相の変化が現れる。そこで、各ビート信号の１回目のＦＦＴ処理により得られた周波数スペクトルを時系列に並べて２回目のＦＦＴ処理を行うことによって、ドップラー周波数に対する周波数ビン（以下、「速度ビン」と記載することがある）にピークが出現する周波数スペクトルが得られる（図３の下段参照）。当該周波数スペクトルは、１回目のＦＦＴ処理の結果として得られた距離ビンごとに求められる。ピークが出現した速度ビンを特定することで、物標の相対速度を検出することができる。２回目のＦＦＴ処理も周波数解析部３２１により行われる。以下、２回目のＦＦＴ処理を速度方向ＦＦＴと表現することがある。

なお、図示は省略するが、２回目のＦＦＴ処理によって距離ビンと速度ビンとを軸とする２次元パワースペクトルが得られる。所定値以上のパワー値を示すピークが存在する距離ビン及び速度ビンの組み合わせが、ピークが存在する距離ビン及び速度ビンの組み合わせとして特定される。この処理はピーク抽出部３２２によって行われる。そして、ピークが存在するとして特定された距離ビン及び速度ビンの組み合わせに基づいて、物標の距離及び相対速度が導出されることになる。距離及び相対速度の導出は、距離・相対速度演算部３２４によって行われる。

＜１－２．送信処理の詳細＞
本実施形態では、送信部１０は、水平方向における複数の方位に、ビーム幅の狭い送信波ＴＷを送信する（図２参照）。幅の狭いビームを複数方向に送信することにより、レーダ装置１における角度分解能を向上することができる。また、幅の狭いビームを複数方向に送信することにより、それぞれの方向において送信波が到達する距離を幅の広いビームを出力する場合と比べて長い距離とできる。

図４は、第１実施形態のレーダ装置１における送信処理について説明するための模式図である。図４において、送信角度Ａ１～送信角度ＡＮは、送信アンテナ１３から送信される送信波ＴＷ（ビーム）の走査方向である。すなわち、レーダ装置１においては、送信角度Ａ１～送信角度ＡＮのＮ個の方向に送信波ＴＷが送信される。送信角度Ａ１～送信角度ＡＮは予め決められた方向であってよい。送信角度Ａ１～送信角度ＡＮは、例えば±Ｘ°の範囲で割り振られる。Ｘ°は、特に限定されないが、例えば１～１０°程度である。

図５は、各送信角度Ａ１～ＡＮに送信される送信波ＴＷのパターンを示す図である。図５に示す波形セットＳＥは、物標の情報を導出するために用いられる複数のチャープ波（変調波形）の集まりを指す。物標の情報には、例えば物標の距離及び相対速度が含まれる。本実施形態では、複数の送信角度Ａ１～ＡＮのそれぞれにおいて、波形セットＳＥのパターンは同じである。ただし、送信角度Ａ１～ＡＮごとに送信波ＴＷが送信されるタイミングが異なる。或る送信角度の送信波ＴＷが送信されている場合には、他の送信角度の送信波ＴＷが送信されることはない。

なお、各送信角度Ａ１～ＡＮにおいて、波形セットＳＥのパターンは、送信制御部３１によって設定される。送信制御部３１は、設計段階で予め想定された設定パターンにしたがって波形セットＳＥのパターンを設定してよい。設計段階で予め想定される設定パターンは、例えばメモリ３３に記憶される。設計段階で予め想定される設定パターンには、自車両内から得られる情報（内部情報）に応じて切替えられるパターンを含んでよい。例えば、自車両の速度に応じて波形セットＳＥのパターンが変更される構成としてもよい。また、別の例として、送信制御部３１は、レーダ装置１から取得される情報や、通信網等から取得される情報等の外部情報に応じて波形セットＳＥのパターンを動的に変更する構成としてよい。例えば、物標の位置（距離や方向）に応じて波形セットＳＥのパターンが適宜生成され、生成されたパターンにしたがって信号生成部１１で送信信号を生成して送信波ＴＷの送信が行われる構成としてもよい。

図４及び図５に示すように、本実施形態では、波形セットＳＥは複数の波形パターンＰを含む。波形セットＳＥは、連続波形パターンＣＰと間欠波形パターンＩＰとを１つずつ有する。連続波形パターンＣＰは、複数の波形が連続して並ぶパターンである。詳細には、連続波形パターンＣＰでは、複数のチャープ波が時間間隔をあけることなく連続して並ぶ。間欠波形パターンＩＰでは、少なくとも１つの波形を含む波形グループＧが時間間隔ＴＩをあけて複数並ぶ。本実施形態では、間欠波形パターンＩＰを構成する波形グループＧは１つのチャープ波（変調波形）のみを有する。このために、本実施形態の間欠波形パターンＩＰは、チャープ波（１つの波形）が時間間隔ＴＩをあけて複数並ぶパターンである。時間間隔ＴＩは、チャープ周期Ｔｃから変調時間Ｔｍを差し引いた値である。以下、この時間間隔ＴＩのことを空走時間ＴＩと記載することがある。

なお、本実施形態では、連続波形パターンＣＰに含まれる全てのチャープ波の波形は同じである。間欠波形パターンＩＰに含まれる全てのチャープ波の波形も同じである。更に、連続波形パターンＣＰに含まれるチャープ波と、間欠波形パターンＩＰに含まれるチャープ波とは同一の波形である。

信号生成部１１は、第１角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号であって少なくとも１つのチャープ信号（本発明の変調信号の一例）を含む第１送信信号を、所定の空走時間ＴＩを設けて複数生成する。また、信号生成部１１は、第１角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号であってチャープ信号（本発明の変調信号の一例）が複数連続する第３送信信号を、複数の第１送信信号を生成する時間帯からずらして生成する。本実施形態では、第１角度は送信角度Ａ１である。第１送信信号は１つのチャープ信号で構成される。第３送信信号は、複数の第１送信信号が送信される時間帯より前に送信される。複数の第１送信信号により、チャープ波が空走時間ＴＩをあけて送信アンテナ１３から順次送信される。これは、図５に示す間欠波形パターンＩＰに対応する。第３送信信号により、チャープ波が連続して送信アンテナ１３から送信される。これは、図５に示す連続波形パターンＣＰに対応する。すなわち、送信角度Ａ１に送信される送信波ＴＷのパターンは、上述の図５に示すパターンとなる。

信号生成部１１は、第１角度とは異なる第２角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号であって少なくとも１つのチャープ信号（本発明の変調信号の一例）を含む第２送信信号を、空走時間ＴＩの間に生成する。本実施形態では、第２送信信号は１つのチャープ信号で構成される。当該チャープ信号は、第１送信信号のチャープ信号と同じである。なお、信号生成部１１は、第２送信信号を、第１角度の場合と同じ所定の空走時間ＴＩを設けて複数生成する。また、信号生成部１１は、第１角度の場合と同様に、第２角度の場合にも、チャープ信号が複数連続する第３送信信号（ここでは第２角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号である）を、複数の第２送信信号を生成する時間帯からずらして生成する。本実施形態では、第３送信信号は第１角度と同じ信号である。第３送信信号は、複数の第２送信信号が送信される時間帯より前に送信される。すなわち、本実施形態では、第２角度についても、送信波ＴＷのパターンは、上述の図５に示すパターンとなる。

本実施形態では、第２角度は、レーダ装置１が送信波ＴＷを送信する所定角度のうちの第１角度を除く全ての角度を含む。信号生成部１１は、空走時間ＴＩの間に、第１角度を除く全ての角度のそれぞれに対応した第２送信信号を順次生成する。詳細には、第２角度は、送信角度Ａ１～ＡＮのうちの送信角度Ａ１を除く、送信角度Ａ２～ＡＮである。信号生成部１１は、空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～ＡＮのそれぞれに対応した第２送信信号を順次生成する。空走時間ＴＩの間に生成される第２送信信号の数はＮ－１個である。これにより、送信角度Ａ１の間欠波形パターンＩＰの送信時においては、送信角度Ａ１の２つのチャープ波の送信間隔（空走時間ＴＩ）に、他の全ての送信角度Ａ２～ＡＮの間欠波形パターンＩＰの１つのチャープ波が送信される。

図４に示す例においては、まず、送信角度Ａ１における連続波形パターンＣＰが送信アンテナ１３から送信される。送信角度Ａ１における連続波形パターンＣＰの送信が終了すると、送信角度Ａ２の連続波形パターンＣＰの送信が行われる。この後、同様に、送信角度Ａ３から送信角度ＡＮまでの連続波形パターンＣＰの送信が順次行われる。

送信角度Ａ１～送信角度ＡＮの全てについて連続波形パターンＣＰの送信が終了すると、次に、送信角度Ａ１について、間欠波形パターンＩＰの送信が開始される。この際、間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が送信されてから２番目のチャープ波が送信されるまでに空走時間ＴＩが発生する。この空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～送信角度ＡＮの間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が順次送信される。空走時間ＴＩが終了すると、送信角度Ａ１の２番目のチャープ波が送信される。そして、最初のチャープ波の場合と同様に、３番目のチャープ波を送信するまでの空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～送信角度ＡＮの間欠波形パターンＩＰの２番目のチャープ波が順次送信される。その後、各送信角度Ａ１～ＡＮについて、同様の処理によって３番目以降のチャープ波が順次送信される。各送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの全てのチャープ波が送信されると、物標の情報を取得するための送信波ＴＷの送信の１サイクルが終了する。この１サイクルの終了後、適当な時間の経過の後に、次のサイクルが開始される。

なお、本実施形態においては、送信波ＴＷの送信が、送信角度Ａ１～送信角度ＡＮの順番で順次行われる構成としているが、これは例示にすぎない。送信角度Ａ１～送信角度ＡＮのうち、いずれの方向から送信を開始するか、また、いずれの順番で送信を行うかは適宜変更されてよい。場合によっては、連続波形パターンＣＰが送信される角度順と、間欠波形パターンＩＰが送信される角度順とは異なってもよい。

連続波形パターンＣＰの送信時間Ｔｔｘ１は、全ての送信角度Ａ１～ＡＮで同じである。このために、全ての送信角度Ａ１～ＡＮの連続波形パターンＣＰの送信に要する時間は、Ｎ×Ｔｔｘ１である。また、間欠波形パターンＩＰの送信時間Ｔｔｘ２も、全ての送信角度Ａ１～ＡＮで同じである。なお、送信時間Ｔｔｘ２は空走時間ＴＩを含む。本実施形態では、上述のように、空走時間ＴＩに他の全ての送信角度のチャープ波を送信する構成になっている。これを満たすために、Ｔｃ≧Ｎ×Ｔｍとなっている。Ｔｃはチャープ周期、Ｔｍは各チャープ波の変調時間、Ｎは送信波ＴＷを送信する送信角度の数である。このために、全ての送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの全チャープ波が送信されるのに要する時間は、最大でＴｔｘ２である。ここで、最大でＴｔｘ２としたのは次の理由による。各送信角度Ａ１～ＡＮの最終のチャープ波の送信時において、送信角度Ａ１の空走時間ＴＩの終了前に、最後の送信角度ＡＮのチャープ波の送信が終了する場合がある。この場合には、全ての送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの全チャープ波が送信されるのに要する時間がＴｔｘ２より小さくなる。したがって、全ての送信角度Ａ１～ＡＮの波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間Ｔ_totalは、以下の式（１）を満たす。
Ｔ_total ≦ Ｎ×Ｔｔｘ１＋Ｔｔｘ２ （１）

図６は、比較例の送信処理について説明するための模式図である。図６に示す比較例では、各送信角度Ａ１～ＡＮにおいて、波形セットＳＥ_Ｒは連続波形パターンのみで構成される。各送信角度Ａ１～ＡＮで、波形セットＳＥ_Ｒのパターンは同じである。各波形セットＳＥ_Ｒのチャープ波の形状は、図４及び図５に示す波形セットＳＥのチャープ波の形状と同じである。各波形セットＳＥ_Ｒの送信時間はＴｔｘである。

図６に示す比較例では、まず、送信角度Ａ１において、波形セットＳＥ_Ｒを構成する複数のチャープ波が送信アンテナから送信される。送信角度Ａ１における波形セットＳＥ_Ｒを構成する全チャープ波の送信が終了すると、送信角度Ａ２の波形セットＳＥ_Ｒを構成する複数のチャープ波の送信が行われる。この後、同様に、送信角度Ａ３から送信角度ＡＮまで、波形セットＳＥ_Ｒを構成する複数のチャープ波の送信が順次行われる。この場合、全ての送信角度Ａ１～ＡＮの波形セットＳＥ_Ｒに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間Ｔｒ_totalは、以下の式（２）を満たす。
Ｔｒ_total ＝ Ｎ×Ｔｔｘ （２）

本実施形態では、速度情報を比較例と同等の性能で取得することを狙って、波形セットＳＥが連続波形パターンＣＰと間欠パターンＩＰとを有する構成にしている。速度情報の取得方法の詳細については後述する。連続波形パターンＣＰの送信時間Ｔｔｘ１は、波形セットＳＥ_Ｒを構成する全チャープ波の送信時間Ｔｔｘより短くしている。すなわち、Ｔｔｘ１＜Ｔｔｘである。この送信時間の短縮は、チャープ波の数を少なくすることによって実現している。また、間欠波形パターンＩＰの送信時間Ｔｔｘ２は、波形セットＳＥ_Ｒを構成する全チャープ波の送信時間Ｔｔｘと同じである。すなわち、Ｔｔｘ２＝Ｔｔｘである。間欠波形パターンＩＰのチャープ波の数は、波形セットＳＥ_Ｒのチャープ波の数より少なくなっている。

本実施形態では、間欠波形パターンＩＰの送信時において、チャープ波の数を間引くことによって生じた空走時間ＴＩを利用して、他の送信角度のチャープ波を送信する構成である。このために、比較例に比べて、全ての送信角度Ａ１～ＡＮの波形セットに含まれる全チャープ波を送信するために必要となる送信時間を短縮することができる。すなわち、時間短縮のために、送信角度の数を減らす必要がなく、測角性能の低下を抑制しつつ、物標情報を取得するためのビームの送信時間を短縮することができる。

この効果について、具体例を挙げて説明する。ここでは、送信角度の数Ｎは、一例として５つとする。比較例では、波形セットＳＥ_Ｒを構成する全チャープ波の送信時間Ｔｔｘは、例えば７ｍｓである。この場合、全ての送信角度Ａ１～Ａ５の波形セットＳＥ_Ｒに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間Ｔｒ_totalは、式（２）により３５ｍｓ（＝５×７）となる。本実施形態の場合、速度情報を比較例と同等の性能で取得することを狙って、連続波形パターンＣＰの送信時間Ｔｔｘ１は、例えば波形セットＳＥ_Ｒを構成する全チャープ波の送信時間Ｔｔｘの１／１０程度とされる。すなわち、例えばＴｔｘ１＝０．７ｍｓとされる。上述のように、間欠波形パターンＩＰの送信時間Ｔｔｘ２は、波形セットＳＥ_Ｒを構成する全チャープ波の送信時間Ｔｔｘと同じであるために、Ｔｔｘ２＝７ｍｓである。このために、全ての送信角度Ａ１～Ａ５の波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間Ｔ_totalは、式（１）により最大で１０．５ｍｓ（＝５×０．７＋７）となる。このために、比較例（３５ｍｓ）の場合に比べて、本実施形態の構成では送信時間の短縮を図ることができる。

＜１－３．信号処理の詳細＞
次に、導出部３２による信号処理の詳細について説明する。図７は、第１実施形態のレーダ装置１における信号処理の一例を示すフローチャートである。

まず、導出部３２は、送信角度Ａ１における連続波形パターンＣＰの送信によって受信部２０で受信される第１受信信号に基づく信号処理を行う。詳細には、周波数解析部３２１によって距離方向ＦＦＴ処理が行われる（ステップＳ１）。連続波形パターンＣＰに含まれるチャープ波ごとに得られるビート信号のそれぞれに対して、距離方向ＦＦＴ処理が行われる。

各ビート信号に対する距離方向ＦＦＴ処理が終わると、周波数解析部３２１によって速度方向ＦＦＴ処理が行われる（ステップＳ２）。速度方向ＦＦＴ処理は、距離方向ＦＦＴ処理によって得られた周波数スペクトルを時系列に並べて行われる。速度方向ＦＦＴ処理によって、距離ビンと速度ビンとを軸とする２次元パワースペクトルが得られる。

速度方向ＦＦＴ処理が終了すると、ピーク抽出部３２２によって、取得された２次元パワースペクトルに基づく、ピークの検出が行われる（ステップＳ３）。検出されたピークに基づいて、距離・相対速度演算部３２４によって、連続波形パターンＣＰの送信に基づく物標の距離及び相対速度が算出される。距離方向ＦＦＴ処理によって、物標の距離による変動成分が周波数に変換されてピークとして現れるために、ピークが生じた距離ビンに基づいて物標の距離を求めることができる。速度方向ＦＦＴ処理によって、物標の相対速度による位相変化に応じた周波数にピークが現れるために、ピークが生じた速度ビンに基づいて物標の相対速度を求めることができる。

ピーク検出が終了すると、導出部３２は「ｃｏｕｎｔ１」に「１」を積算する（ステップＳ４）。なお、「ｃｏｕｎｔ１」は、フロー開始時において「０」に設定されている。導出部３２は、「ｃｏｕｎｔ１」の数字が波形パターン数に達した否かを確認する（ステップＳ５）。「ｃｏｕｎｔ１」の数字が波形パターン数に達していない場合には（ステップＳ５でＮｏ）は、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１からステップＳ５が繰り返される。「ｃｏｕｎｔ１」の数字が波形パターン数に達している場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）は、次のステップＳ６に進む。

なお、本実施形態では、波形セットＳＥに、連続波形パターンＣＰと間欠波形パターンＩＰとが１つずつ含まれ、波形パターン数は２である。ここでは、連続波形パターンＣＰの処理のみが終了しているので、「ｃｏｕｎｔ１」の数は１であり、波形パターン数に到達しないことになる。すなわち、ステップＳ５でＮｏとなり、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１に戻ると、送信角度Ａ１における間欠波形パターンＩＰの送信によって受信部２０で受信される第２受信信号に基づく信号処理が開始される。なお、当該信号処理は、間欠波形パターンＩＰの全てのチャープ波の送信が完了し、当該送信に対する受信が完了した時点で実行される。ステップＳ１～ステップＳ５の処理内容は同じであるために、詳細な説明は省略する。これらの処理によって、間欠波形パターンＩＰの送信に基づく物標の距離及び相対速度が算出される。ここでは、ステップＳ５において「ｃｏｕｎｔ１」の数が波形パターン数に到達するために、次のステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、導出部３２は「ｃｏｕｎｔ２」に「１」を積算する。なお、「ｃｏｕｎｔ２」は、フロー開始時において「０」に設定されている。導出部３２は、「ｃｏｕｎｔ２」の数字が送信角度数に達した否かを確認する（ステップＳ７）。「ｃｏｕｎｔ２」の数字が送信角度数に達していない場合には（ステップＳ７でＮｏ）は、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１からステップＳ７が繰り返される。「ｃｏｕｎｔ２」の数字が送信角度数に達している場合には（ステップＳ７でＹｅｓ）は、次のステップＳ８に進む。

なお、本実施形態では、上述のように送信角度数はＮ（＞１）である。また、ここでは、送信角度Ａ１のみが終了しているので、「ｃｏｕｎｔ２」の数は１であり、送信角度数Ｎに到達しないことになる。すなわち、ステップＳ７でＮｏとなり、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１に戻ると、上述のステップＳ１～ステップＳ５に従って、（ａ）送信角度Ａ２における連続波形パターンＣＰの送信によって受信部２０で受信される第１受信信号に基づく信号処理、（ｂ）送信角度Ａ２における間欠波形パターンＩＰの送信によって受信部２０で受信される第２受信信号に基づく信号処理が順次行われる。これらの信号処理の終了によって「ｃｏｕｎｔ２」に対する積算が行われ（ステップＳ６）、「ｃｏｕｎｔ２」が送信角度数に達したか否かが確認される（ステップＳ７）。送信角度数Ｎに達するまで、ステップＳ１～ステップＳ７が繰り返される。

「ｃｏｕｎｔ２」が送信角度数Ｎに達すると、方位演算部３２３によって、レーダ装置１に対して物標が存在する方位が求められる（ステップＳ８）。本実施形態では、送信波ＴＷが複数の方向に送信されており、物標からの反射波を受信したときの送信波の方向から物標の方位を特定する。測角の具体的なアルゴリズムは、公知のものを利用できるために、詳細な説明は省略する。

測角が完了すると、距離・相対速度演算部３２４によって、各波形セットＳＥに含まれる複数の波形パターンＣＰ、ＩＰによる測速結果を統合して物標の相対速度を求める（ステップＳ９）。各波形パターンＣＰ、ＩＰの送信に応じたＦＦＴ処理により、複数のピークが検出されることがある。この場合、各ピークの距離と方位に基づいて同一のピークを特定する。そして、同一のピークについて、複数の波形パターンＣＰ、ＩＰから算出される相対速度の組み合わせによって物標の相対速度を決定する。なお、ステップＳ９で行われるピーク統合の処理については、ステップＳ６とステップＳ７の間で行われてもよい。

すなわち、本実施形態では、導出部３２は、各送信角度Ａ１～ＡＮについて、連続波形パターンＣＰの送信によって受信部２０で受信される第１受信信号に基づいて算出される第１相対速度と、間欠波形パターンＩＰの送信によって受信部２０で受信される第２受信信号に基づいて算出される第２相対速度と、を組み合わせて、物標の相対速度を決定する。一例を挙げると、導出部３２は、複数の第１送信信号に基づく送信波ＴＷ、及び、第３送信信号に基づく送信波ＴＷの送信によって取得される各受信信号に基づいて導出される複数の相対速度を組み合わせて、物標の相対速度を決定する。これによれば、物標の相対速度を正確に検出することができる。以下、これについて、具体例を挙げて説明する。

図６に示す比較例の波形セットＳＥ_Ｒを構成する複数のチャープ波が送信された場合において、検知速度範囲Ｖｍａｘが２００ｋｍ／ｈ、速度分解能Ｖｍｉｎが１ｋｍ／ｈであるとする。

一般に、チャープ周期Ｔｃは検知速度範囲Ｖｍａｘに関連する。チャープ周期Ｔｃが拡大すると検知速度範囲Ｖｍａｘが縮小し、チャープ周期Ｔｃが縮小すると検知速度範囲Ｖｍａｘが拡大する。また、波形送信時間は速度分解能Ｖｍｉｎに関連する。波形送信時間が拡大すると速度分解能Ｖｍｉｎの値が縮小（分解能が向上）し、波形送信時間が縮小すると速度分解能Ｖｍｉｎの値が拡大（分解能が低下）する。

連続波形パターンＣＰは、比較例の波形セットＳＥ_Ｒと比べて、チャープ周期Ｔｃは同じであり、波形送信時間は縮小する。このために、連続波形パターンＣＰが送信された場合には、比較例に比べて、検知速度範囲Ｖｍａｘの値は同じになり、速度分解能Ｖｍｉｎの値は拡大する。本実施形態では、連続波形パターンＣＰが送信された場合には、検知速度範囲Ｖｍａｘが２００ｋｍ／ｈ、速度分解能Ｖｍｉｎが１００ｋｍ／ｈに設定される。

一方、間欠波形パターンＩＰは、比較例の波形セットＳＥ_Ｒに比べて、チャープ周期Ｔｃが拡大し、波形送信時間は同じになっている。このために、間欠波形パターンＩＰが送信された場合には、比較例に比べて、検知速度範囲Ｖｍａｘの値は縮小し、速度分解能Ｖｍｉｎの値は同じになる。本実施形態では、間欠波形パターンＩＰが送信された場合には、検知速度範囲Ｖｍａｘが１００ｋｍ／ｈ、速度分解能Ｖｍｉｎが１ｋｍ／ｈに設定される。

図８は、連続波形パターンＣＰで測速する場合の実相対速度と測速結果とを示す図である。図８に示すように、連続波形パターンＣＰを用いて測速する場合、検知速度範囲Ｖｍａｘが２００ｋｍ／ｈであり、－１００ｋｍ／ｈ～＋２００ｋｍ／ｈの範囲において、速度分解能Ｖｍｉｎ＝１００ｋｍ／ｈという粗い分解能で相対速度を検出できる。このために、検知速度範囲Ｖｍａｘは、比較例と同じ２００ｋｍ／ｈの設定であるが、検出できる相対速度は、－１００ｋｍ／ｈ、０ｋｍ／ｈ、＋１００ｋｍ／ｈ、＋２００ｋｍ／ｈと粗くなっている。

図９は、間欠波形パターンＩＰで測速する場合の実相対速度と測速結果とを示す図である。図９に示すように、間欠波形パターンＩＰを用いて測速する場合、検知速度範囲Ｖｍａｘが１００ｋｍ／ｈであり、－９９ｋｍ／ｈ～＋１００ｋｍ／ｈの範囲において、速度分解能Ｖｍｉｎ＝１ｋｍ／ｈで相対速度を検出でき、実測値と測速結果が一致する。ただし、検知速度範囲Ｖｍａｘが比較例より狭く、実相対速度が±１００ｋｍ／ｈを超えると、折り返し信号による相対速度を検出することになる。

この点を考慮して、本実施形態では、図１０に示すように、連続波形パターンＣＰに基づく測速結果と、間欠波形パターンＩＰに基づく測速結果を統合して、比較例と同等の検知速度範囲及び速度分解能で物標の相対速度を検出できるようにしている。なお、図１０は、連続波形パターンＣＰと間欠波形パターンＩＰとに応じて得られる２つの測速結果の統合に関する説明図である。

図１０に示すように間欠波形パターンＩＰを用いて測速する場合、実相対速度が－９９ｋｍ／ｈ～＋１００ｋｍ／ｈを超えると、折り返し信号による相対速度を検出することになる。このために、連続波形パターンＣＰの測速結果Ｖ_Ｐ１が間欠波形パターンＩＰの検知速度範囲Ｖｍａｘを超えて、間欠波形パターンＩＰの測速結果Ｖ_Ｐ２に折り返しが生じていると判定される場合に、間欠波形パターンＩＰの測速結果Ｖ_Ｐ２を補正する。

例えば、間欠波形パターンＩＰの測速結果Ｖ_Ｐ２が＋５０ｋｍ／ｈで、連続波形パターンＣＰの測速結果Ｖ_Ｐ１が０ｋｍ／ｈであれば、測速結果Ｖ_Ｐ２に折り返しが生じていないと判定されるので、測速結果Ｖ_Ｐ２＝＋５０ｋｍ／ｈを測速結果に決定する。

また、例えば、間欠波形パターンＩＰの測速結果Ｖ_Ｐ２が＋５０ｋｍ／ｈで、連続波形パターンＣＰの測速結果Ｖ_Ｐ１が－１００ｋｍ／ｈであれば、測速結果Ｖ_Ｐ２は、－１９９ｋｍ／ｈ～－１００ｋｍ／ｈの実相対速度が折り返し信号として検出されていると判定できる。この場合、Ｖ_Ｐ２が＋５０ｋｍ／ｈとなる速度は、図１０に示すように－１５０ｋｍ／ｈであるため、測速結果は－１５０ｋｍ／ｈに決定される。

更に、間欠波形パターンＩＰの測速結果Ｖ_Ｐ２が－５０ｋｍ／ｈで、連続波形パターンＣＰの測速結果Ｖ_Ｐ１が＋２００ｋｍ／ｈであれば、＋１０１ｋｍ／ｈ～＋２００ｋｍ／ｈの実相対速度が折り返し信号として検出されていると判定できる。この場合、Ｖ_Ｐ２が－５０ｋｍ／ｈとなる速度は、図１０に示すように＋１５０ｋｍ／ｈであるため、測速結果は＋１５０ｋｍ／ｈに決定する。

なお、速度折り返しが生じた場合における測速結果Ｖ_Ｐ２と対応する測速結果は、関数で定義しておき、測速結果Ｖ_Ｐ１と測速結果Ｖ_Ｐ２に基づいて算出してもよい。また、別の例として、測速結果Ｖ_Ｐ１と測速結果Ｖ_Ｐ２とに対応する測速結果をデータテーブルとして記憶しておき、測速結果Ｖ_Ｐ１と測速結果Ｖ_Ｐ２とを算出した場合に、この組み合わせと対応する測速結果をデータテーブルから読み出してもよい。

本実施形態では、上述した送信時間の短縮を図るに際して、波形セットＳＥに間欠波形パターンＩＰだけでなく、連続波形パターンＣＰを加えている。これにより、物標の相対速度を正確に測定することが可能になっている。換言すると、本実施形態によれば、測角性能の低下を抑制しつつ、物標情報を取得するためのビームの送信時間を短縮することと、物標の相対速度を正確に測定することとを両立することができる。

＜１－４．変形例＞
図１１は、第１実施形態の第１変形例を説明するための図である。なお、図１１においては、送信角度の数は、一例として５つとされている。

以上に説明した第１実施形態においては、図４に示ように、送信部１０は、送信角度Ａ１における間欠波形パターンＩＰの空走時間ＴＩに、他の全ての送信角度Ａ２～ＡＮの間欠波形パターンＩＰの１つのチャープ波を送信する構成とした。これにより、全ての送信角度Ａ１～ＡＮについて波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間を、効率良く短縮することができる。ただし、これは例示である。

送信角度Ａ１における間欠波形パターンＩＰの空走時間ＴＩに、他の全ての送信角度Ａ２～ＡＮのチャープ波を送信することができない場合もある。このような場合は、例えば、図１１に示すように、前述の空走時間ＴＩに送信できなかった送信角度Ａ４、Ａ５について、送信角度Ａ１の間欠波形パターンＩＰの送信が完了した後に、別途、間欠波形パターンＩＰを送信すればよい。本変形例は、本発明の第２角度が、レーダ装置１が送信波ＴＷを送信する全送信角度のうち、第１角度を除く一部の送信角度を含む場合を例示するものである。なお、本発明の第２角度は複数の送信角度のみならず、１つの送信角度のみで構成されてもよい。

図１１に示す例においては、まず、送信角度Ａ１における連続波形パターンＣＰが送信アンテナ１３から送信される。送信角度Ａ１における連続波形パターンＣＰの送信が終了すると、送信角度Ａ２の連続波形パターンＣＰの送信が行われる。この後、同様に、送信角度Ａ３から送信角度Ａ５までの連続波形パターンＣＰの送信が順次行われる。

送信角度Ａ１～送信角度Ａ５の全てについて連続波形パターンＣＰの送信が終了すると、次に、送信角度Ａ１について、間欠波形パターンＩＰの送信が開始される。この際、間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が送信されてから２番目のチャープ波が送信されるまでに空走時間ＴＩが発生する。この空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２、Ａ３の間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が順次送信される。空走時間ＴＩが終了すると、送信角度Ａ１の２番目のチャープ波が送信される。そして、最初のチャープ波の場合と同様に、３番目のチャープ波を送信するまでの空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２、Ａ３の間欠波形パターンＩＰの２番目のチャープ波が順次送信される。その後、送信角度Ａ１～Ａ３について、同様の処理によって３番目以降のチャープ波が順次送信される。

送信角度Ａ１～Ａ３について、間欠波形パターンＩＰの全てのチャープ波が送信されると、次に、送信角度Ａ４について、間欠波形パターンＩＰの送信が開始される。この際、間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が送信されてから２番目のチャープ波が送信されるまでに空走時間ＴＩが発生する。この空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ５の間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が送信される。空走時間ＴＩが終了すると、送信角度Ａ４の２番目のチャープ波が送信される。そして、最初のチャープ波の場合と同様に、３番目のチャープ波を送信するまでの空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ５の間欠波形パターンＩＰの２番目のチャープ波が送信される。その後、送信角度Ａ４、Ａ５について、同様の処理によって３番目以降のチャープ波が順次送信される。送信角度Ａ４、Ａ５について、間欠波形パターンＩＰの全てのチャープ波が送信されると、物標の情報を取得するための送信波ＴＷの送信の１サイクルが終了する。この１サイクルの終了後、適当な時間の経過の後に、次のサイクルが開始される。

本変形例の場合、全ての送信角度Ａ１～Ａ５の波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間Ｔ_totalは、最大で、５×Ｔｔｘ１＋２×Ｔｔｘ２になる。上述した例と同様に、Ｔｔｘ１＝Ｔｔｘ／１０、Ｔｔｘ２＝Ｔｔｘ、Ｔｔｘ＝７ｍｓとする。Ｔｔｘは、図６に示す比較例の波形セットＳＥ_Ｒの送信時間である。この場合、全ての送信角度Ａ１～Ａ５の波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間Ｔ_totalは、最大で１７．５ｍｓ（＝５×０．７＋２×７）となる。図６に示す比較例では、上述のように全ての送信角度Ａ１～Ａ５の波形セットＳＥ_Ｒに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間は、式（２）より３５ｍｓ（＝５×７）である。それに比べて、本変形例の構成でも送信時間の短縮を図ることができる。

図１２は、第１実施形態の第２変形例を説明するための図である。以上に示した実施形態では、波形セットＳＥが連続波形パターンＣＰと間欠波形パターンＩＰとを有する構成とした。しかし、これは例示にすぎない。すなわち、図１２に示すように、波形セットＳＥは、間欠波形パターンＩＰを複数種類有してよい。そして、この場合、送信部１０は、複数種類の間欠波形パターンＩＰ１、ＩＰ２のうちの少なくとも１種類のパターンの送信時において、空走時間ＴＩに他の角度の波形グループＧを送信してよい。なお、波形グループＧは、少なくとも１つの波形を含む。本変形例では、波形グループＧは、１つのチャープ波（変調波形）のみを含む。したがって、送信部１０は、複数種類の間欠波形パターンＩＰ１、ＩＰ２のうちの少なくとも１種類のパターンの送信時において、空走時間ＴＩに他の角度のチャープ波を送信する。

詳細には、波形セットＳＥは、第１間欠波形パターンＩＰ１と、第２間欠波形パターンＩＰ２とを有する。本変形例では、第１間欠波形パターンＩＰ１と、第２間欠波形パターンＩＰ２とは、空走時間ＴＩが異なる。ただし、これは例示であり、例えば、第１間欠波形パターンＩＰ１と、第２間欠波形パターンＩＰ２とは、チャープ波の形状が異なる構成としてもよい。

本変形例では、第１間欠波形パターンＩＰ１の空走時間ＴＩ１は、第２間欠波形パターンＩＰの空走時間ＴＩ２に比べて短い。このために、ビーム送信の方法として、例えば、図４に示す連続波形パターンＣＰを第１間欠波形パターンＩＰ１に置き換え、図４に示す間欠波形パターンＩＰを第２間欠波形パターンＩＰ２に置き換える構成としてよい。この場合、例えば、送信角度Ａ１における第２間欠波形パターンＩＰ２の送信時に、空走時間ＴＩ２を利用して、他の送信角度Ａ２～ＡＮにおける第２間欠波形パターンＩＰのチャープ波が送信される。

これにより、本変形例においても、第１実施形態と同様に、全ての送信角度Ａ１～Ａ５の波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために要する時間を短縮することができる。また、本変形例の場合には、第１間欠波形パターンＩＰ１の送信時においても空走時間ＴＩ１を利用して他の角度のチャープ波を送信することが可能であるために、更に時間短縮を図ることが可能になる。

なお、本変形例では、信号生成部１１は、第１実施形態と同様に、第１送信信号を所定の時間間隔ＴＩ２を設けて複数生成する。また、信号生成部１１は、第１角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号であって少なくとも１つのチャープ信号（本発明の変調信号の一例）を含む第４送信信号を、所定の空走時間ＴＩ２と異なる空走時間ＴＩ１を設けて複数生成する。複数の第４送信信号は、複数の第１送信信号を生成する時間帯とずらして生成される。詳細には、第１角度は送信角度Ａ１である。第４送信信号は１つのチャープ信号で構成される。複数の第４送信信号は、複数の第１送信信号が送信される時間帯より前に送信される。このために、送信角度Ａ１に送信される送信波ＴＷのパターンは、上述の図１２に示すパターンとなる。第２角度についても、第１実施形態、及び、本変形例の第１角度の場合と同様にして、信号生成部１１は、複数の第２送信信号と、複数の第４送信信号（ここでは第２角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号である）とを生成する。これにより、送信角度Ａ１以外の送信角度についても、上述の図１２に示すパターンの送信波が送信される。

また、本変形例においては、導出部３２は、各送信角度において、各間欠波形パターンＩＰ１、ＩＰ２の送信により受信部２０で受信される各受信信号に基づいて算出される複数の相対速度を組み合わせて、物標の相対速度を決定することが好ましい。一例として導出部３２は、複数の第１送信信号に基づく送信波ＴＷ、及び、複数の第４送信信号に基づく送信波ＴＷの送信によって取得される各受信信号に基づいて導出される複数の相対速度を組み合わせて、物標の相対速度を決定する。本変形例においても、第１実施形態の場合と同様に、第１間欠波形パターンＩＰ１及び第２間欠波形パターンＩＰ２を用いて、異なる測速性能（最大検知範囲Ｖｍａｘ及び速度分解能Ｖｍｉｎ）の組み合わせを利用した相対速度の算出を行うことができる。このために、本変形例においても、物標の相対速度を正確に取得することができる。

その他、以上においては、波形セットＳＥが有する波形パターンの数を２つとした。これも例示にすぎず、波形パターンの数が３つ以上であってもよい。波形パターンの数が３つ以上である場合、全て間欠波形パターンであってもよい。また、波形パターンが３つ以上である場合、少なくとも１つの間欠波形パターンが含まれていればよく、連続波形パターンが１つ或いは複数含まれてもよい。

＜＜２．第２実施形態＞＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態のレーダ装置の構成は、第１実施形態のレーダ装置１の構成と同様である。このために、第２実施形態のレーダ装置の構成の詳細な説明は省略する。また、第１実施形態と重複する部分については同一の符号を付して説明する。第２実施形態では、波形セットＳＥは、間欠波形パターンＩＰを１つ有する。詳細には、波形セットＳＥは、連続波形パターンや、他の種類の間欠波形パターンは含まない。この点、第１実施形態と異なる。以下、この異なる部分に絞って説明する。

図１３は、第２実施形態のレーダ装置における送信処理について説明するための模式図である。図１３に示すように、間欠波形パターンＩＰは、少なくとも１つの波形を含む波形グループＧが空走時間ＴＩをあけて並ぶ構成である。本実施形態では、波形グループＧは１つのチャープ波のみを有する。このために、間欠波形パターンＩＰは、チャープ波（変調波形）が空走時間ＴＩをあけて複数並ぶ構成である。

図１３における送信角度Ａ１～送信角度ＡＮは、送信アンテナ１３から送信される送信波ＴＷ（ビーム）の方向である。すなわち、本実施形態でも、送信角度Ａ１～送信角度ＡＮのＮ個の方向に送信波ＴＷが送信される。本実施形態では、複数の送信角度Ａ１～ＡＮのそれぞれにおいて、送信アンテナ１３から送信される間欠波形パターンＩＰは同じである。ただし、送信角度Ａ１～ＡＮごとに送信波ＴＷが送信されるタイミングが異なる。或る送信角度の送信波ＴＷが送信されている場合には、他の送信角度の送信波ＴＷが送信されることはない。

信号生成部１１は、第１角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号であって少なくとも１つのチャープ信号（本発明の変調信号の一例）を含む第１送信信号を、所定の空走時間ＴＩを設けて複数生成する。本実施形態では、第１角度は送信角度Ａ１である。第１送信信号は１つのチャープ信号で構成される。これにより、図１３に示す１つの間欠波形パターンＩＰを有する波形セットＳＥが得られる。

また、信号生成部１１は、第１角度とは異なる第２角度に出力される送信波ＴＷに関する送信信号であって少なくとも１つのチャープ信号（本発明の変調信号の一例）を含む第２送信信号を、空走時間ＴＩの間に生成する。本実施形態では、第２送信信号は１つのチャープ信号で構成される。当該チャープ信号は、第１送信信号のチャープ信号と同じである。また、信号生成部１１は、第２送信信号を、第１角度の場合と同じ所定の空走時間ＴＩを設けて複数生成する。すなわち、本実施形態では、第２角度の送信波ＴＷのパターンは、第１角度の送信波ＴＷのパターンと同じである。

本実施形態では、第２角度は、レーダ装置１が送信波ＴＷを送信する所定角度のうちの第１角度を除く全ての角度を含む。信号生成部１１は、空走時間ＴＩの間に、第１角度を除く全ての角度のそれぞれに対応した第２送信信号を順次生成する。詳細には、第２角度は、送信角度Ａ１～ＡＮのうちの送信角度Ａ１を除く、送信角度Ａ２～ＡＮである。信号生成部１１は、空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～ＡＮのそれぞれに対応した第２送信信号を順次生成する。空走時間ＴＩの間に、Ｎ－１個の第２送信信号が生成される。これにより、送信角度Ａ１の間欠波形パターンＩＰの送信時においては、送信角度Ａ１の２つのチャープ波の送信間隔（空走時間ＴＩ）に、他の全ての送信角度Ａ２～ＡＮの間欠波形パターンＩＰの１つのチャープ波が送信される。

本実施形態では、まず、送信角度Ａ１について、間欠波形パターンＩＰの送信が開始される。この際、間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が送信されてから２番目のチャープ波が送信されるまでに空走時間ＴＩが発生する。この空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～送信角度ＡＮの間欠波形パターンＩＰの最初のチャープ波が順次送信される。空走時間ＴＩが終了すると、送信角度Ａ１の２番目のチャープ波が送信される。そして、最初のチャープ波の場合と同様に、次のチャープ波を送信するまでの空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～送信角度ＡＮの間欠波形パターンＩＰの２番目のチャープ波が順次送信される。その後、各送信角度Ａ１～ＡＮについて、同様の処理によって３番目以降のチャープ波が順次送信される。各送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの全てのチャープ波が送信されると、物標の情報を取得するための送信波ＴＷの送信の１サイクルが終了する。この１サイクルの終了後、適当な時間の経過の後に、次のサイクルが開始される。

なお、本実施形態においては、間欠波形パターンＩＰの送信が、送信角度Ａ１～送信角度ＡＮの順番で順次行われる構成としているが、これは例示にすぎない。送信角度Ａ１～送信角度ＡＮのうち、いずれの方向から送信を開始するか、また、いずれの順番で送信を行うかは適宜変更されてよい。

本実施形態では、波形セットＳＥに含まれる波形パターンは１種類である。このために、導出部３２は、各送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの送信によって受信部２０で受信される受信信号に基づいて物標の相対速度を取得する。一例を挙げると、導出部３２は、複数の第１送信信号に基づく送信波ＴＷの送信によって取得される受信信号に基づいて物標の相対速度を導出する。本実施形態では、複数種類の波形パターンに応じて得られる複数の測定結果を統合して相対速度を決定するということは行われない。

図１４は、第２実施形態のレーダ装置における信号処理の一例を示すフローチャートである。まず、導出部３２は、送信角度Ａ１における間欠波形パターンＩＰの送信によって受信部２０で受信される受信信号に基づく信号処理を行う。詳細には、周波数解析部３２１によって距離方向ＦＦＴ処理が行われる（ステップＮ１）。間欠波形パターンＩＰに含まれるチャープ波ごとに得られるビート信号のそれぞれに対して、ＦＦＴ処理が行われる。

各ビート信号に対する距離方向ＦＦＴ処理が終わると、周波数解析部３２１によって速度方向ＦＦＴ処理が行われる（ステップＮ２）。速度方向ＦＦＴ処理は、距離方向ＦＦＴ処理によって得られた周波数スペクトルを時系列に並べて行われる。速度方向ＦＦＴ処理によって、距離ビンと速度ビンとを軸とする２次元パワースペクトルが得られる。

速度方向ＦＦＴ処理が終了すると、ピーク抽出部３２２によって、取得された２次元パワースペクトルに基づく、ピークの検出が行われる（ステップＮ３）。検出されたピークに基づいて、距離・相対速度演算部３２４によって、物標の距離及び相対速度が算出される。

物標の距離及び相対速度を算出すると、導出部３２は「ｃｏｕｎｔ１」に「１」を積算する（ステップＮ４）。なお、「ｃｏｕｎｔ１」は、フロー開始時において「０」に設定されている。導出部３２は、「ｃｏｕｎｔ１」の数字が送信角度数に達した否かを確認する（ステップＳ５）。「ｃｏｕｎｔ１」の数字が送信角度数に達していない場合には（ステップＳ５でＮｏ）は、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１からステップＳ５が繰り返される。

「ｃｏｕｎｔ１」の数字が送信角度数に達している場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）は、方位演算部３２３によって、レーダ装置１に対して物標が存在する方位が求められる（ステップＮ６）。本実施形態では、送信波ＴＷが複数の方向に送信されており、物標からの反射波を受信したときの送信波の方向から物標の方位を特定する。これにより、物標の距離、相対速度、及び、方位（角度）が取得される。

例えば、Ａ／Ｄ変換部２３の性能の向上等によって、１つのチャープの幅を十分狭くできた（変調時間Ｔｍを短くできた）場合、最大検知速度Ｖｍａｘを十分大きくすることができる。このような場合、最大検知速度Ｖｍａｘを多少犠牲しても、要求される速度検出性能が実現できる場合がある。すなわち、波形セットのチャープの数を間引いて最大検知速度Ｖｍａｘが縮小されても、要求される速度検出性能を実現できる場合がある。このような場合に、第２実施形態の構成は非常に有効である。第２実施形態の構成では、チャープ数を間引くことによって生じた空走時間ＴＩを利用して他の送信角度のチャープ波を送信することができる。このために、全ての送信角度Ａ１～ＡＮについて波形セットＳＥに含まれる全チャープ波を送信するために必要となる時間を短縮することができる。

以上においては、間欠波形パターンＩＰは、チャープ波（波形１つ）が空走時間ＴＩをあけて複数並ぶ構成とした。ただし、図１５及び図１６に示すように、間欠波形パターンＩＰは、複数のチャープ波を含む波形グループＧが空走時間ＴＩをあけて複数並ぶ構成としてもよい。このような波形パターンは、信号生成部１１で生成する第１送信信号及び第２送信信号に含まれるチャープ信号を複数とすることによって実現できる。図１５は、第２実施形態の変形例を説明するための図である。図１６は、図１５に示される複数の間欠波形パターンＩＰの１つを抽出して示した図である。

本変形例では、各波形グループＧは、連続して並ぶ複数のチャープ波を有する。各波形グループＧが有するチャープ波の数は、本変形例では４つである。ただし、この数は変更されてよい。また、場合によっては、複数のチャープ波は連続しておらず、短時間の時間間隔をあけて並ぶ構成であってもよい。なお、波形セットＳＥに含まれる複数の波形グループＧは同じパターンを有する。また、図１５に示すように、送信角度Ａ１～送信角度ＡＮのＮ個の方向に送信波ＴＷが送信される。複数の送信角度Ａ１～ＡＮに送信される間欠波形パターンＩＰはいずれも同じである。なお、間欠波形パターンＩＰは送信角度Ａ１～ＡＮごとに異ならせてもよい。これにより、検知速度範囲Ｖｍａｘや速度分解能Ｖｍｉｎを角度ごとに設定できる。

本変形例では、まず、送信角度Ａ１について、間欠波形パターンＩＰの送信が開始される。この際、間欠波形パターンＩＰの最初の波形グループＧが送信されてから次の波形グループが送信されるまでに空走時間ＴＩが発生する。この空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～送信角度ＡＮの間欠波形パターンＩＰの最初の波形グループＧが順次送信される。空走時間ＴＩが終了すると、送信角度Ａ１の２番目の波形グループＧが送信される。そして、最初の波形グループＧの場合と同様に、次の波形グループＧを送信するまでの空走時間ＴＩの間に、送信角度Ａ２～送信角度ＡＮの間欠波形パターンＩＰの２番目の波形グループＧが順次送信される。その後、各送信角度Ａ１～ＡＮについて、同様の処理によって３番目以降の波形グループＧが順次送信される。各送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの全ての波形グループＧが送信されると、物標の情報を取得するための送信波ＴＷの送信の１サイクルが終了する。この１サイクルの終了後、適当な時間の経過の後に、次のサイクルが開始される。

１サイクルの終了後に、導出部３２は、例えば、各送信角度Ａ１～ＡＮについて、間欠波形パターンＩＰの各波形グループＧの最初のチャープ波の送信によって得られた受信信号を抽出して、抽出された受信信号のセットに対してＦＦＴ処理を行う。ＦＦＴ処理は、距離方向及び速度方向のＦＦＴ処理を含む。このＦＦＴ処理によって得られる２次元パワースペクトルによって、導出部３２は物標の距離及び相対速度を算出する。換言すると、本変形例は、間欠波形パターンＩＰのうち、見かけ上、一定の時間間隔（空走時間）で送信される複数のチャープ波のセットを抽出して、これに応じた受信信号セットに対してＦＦＴ処理を行って物標の距離及び相対速度を算出する。なお、ここでは、各波形グループＧの最初のチャープ波の送信によって得られた受信信号を抽出することにしたが、各波形グループの２番目のチャープ波等、他の順番のチャープ波の送信によって得られた受信信号を抽出してもよい。

導出部３２は、各波形グループＧを送信するごとに得られる受信信号セットに対してＦＦＴ処理を実行して、仮の距離及び相対速度を算出してもよい。ＦＦＴ処理は、距離方向及び速度方向のＦＦＴ処理を含む。本変形例では、各波形グループＧが４つのチャープ波を含むために、導出部３２は、４つのチャープ波に応じた４つの受信信号のセットに対してＦＦＴ処理を行って、仮の距離及び相対速度を算出することになる。

＜＜３．留意事項＞＞
本明細書で示す実施形態や変形例の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態や変形例の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、複数の実施形態及び変形例は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

以上に示した実施形態では、物標の距離及び相対速度を検出する方式としてＦＣＭ方式が用いられる構成とした。しかし、本発明は、パルスドップラー方式等、ドップラーシフトをビート信号の周波数ではなく、複数のチャープ又はパルス信号間の位相変化として検出する他の方式を採用するレーダ装置にも適用可能である。本発明の信号生成部によって生成される第１送信信号、第２送信信号、第３送信信号、及び第４送信信号に含まれる変調信号は、例えばチャープ信号又はパルス信号であってよい。

１・・・レーダ装置
１１・・・信号生成部
１３・・・出力部
２０・・・受信部
３２・・・導出部
ＴＩ・・・空走時間
ＴＷ・・・送信波

Claims (8)

1. 送信信号を生成する信号生成部と、
   前記送信信号に基づき送信波を複数の角度に出力する出力部と、
   前記送信波が物標で反射された反射波を受信する受信部と、
   前記反射波に関する受信信号に基づき前記物標の情報を導出する導出部と、
   を備え、
   前記信号生成部は、
   前記複数の角度の１つである第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第１送信信号を、所定の空走時間を設けて複数生成し、
   前記第１角度とは異なる第２角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第２送信信号を、前記空走時間の間に生成し、
   前記複数の角度のそれぞれについて前記物標の情報を導出する１サイクルの処理において、複数の前記第１送信信号に基づく前記送信波は、前記第１角度の前記物標の情報を導出する１つの波形セットを構成し、
   前記第１角度の物標の情報を導出する１つの前記波形セットを構成する前記送信波が送信される間に、前記第１角度と異なる少なくとも１つの他の角度の前記送信波の送信が含まれる、レーダ装置。
2. 前記信号生成部は、前記第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって変調信号が複数連続する第３送信信号を、複数の前記第１送信信号を生成する時間帯からずらして生成し、
   前記１サイクルの処理において、複数の前記第１送信信号と前記第３送信信号とに基づく前記送信波は、前記１つの波形セットを構成する、請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記信号生成部は、前記第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第４送信信号を、前記所定の空走時間と異なる空走時間を設けて複数生成し、
   複数の前記第４送信信号は、複数の前記第１送信信号を生成する時間帯からずらして生成され、
   前記１サイクルの処理において、複数の前記第１送信信号と、複数の前記第４送信信号とに基づく前記送信波は、前記１つの波形セットを構成する、請求項１に記載のレーダ装置。
4. 前記導出部は、前記１つの波形セットを構成する前記送信波の送信によって取得される前記受信信号に基づいて前記物標の相対速度を導出する、請求項１に記載のレーダ装置。
5. 前記導出部は、複数の前記第１送信信号に基づく前記１送信波、及び、前記第３送信信号に基づく前記送信波の送信によって取得される各前記受信信号に基づいて導出される複数の相対速度を組み合わせて、前記物標の相対速度を決定する、請求項２に記載のレーダ装置。
6. 前記導出部は、複数の前記第１送信信号に基づく前記送信波、及び、複数の前記第４送信信号に基づく前記送信波の送信によって取得される各前記受信信号に基づいて導出される複数の相対速度を組み合わせて、前記物標の相対速度を決定する、請求項３に記載のレーダ装置。
7. 前記第２角度は、前記複数の角度のうちの前記第１角度を除く全ての角度を含み、
   前記信号生成部は、前記空走時間の間に、前記第１角度を除く全ての角度のそれぞれに対応した前記第２送信信号を順次生成する、請求項１から６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
8. レーダ装置の送信処理方法であって、
   送信信号を生成する信号生成工程と、
   前記送信信号に基づき送信波を複数の角度に出力する出力工程と、
   を備え、
   前記信号生成工程は、
   前記複数の角度の１つである第１角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第１送信信号を、所定の空走時間を設けて複数生成する工程と、
   前記第１角度とは異なる第２角度に出力される前記送信波に関する前記送信信号であって少なくとも１つの変調信号を含む第２送信信号を、前記空走時間の間に生成する工程と、
   を有し、
   前記複数の角度のそれぞれについて物標の情報を導出する１サイクルの処理において、複数の前記第１送信信号に基づく前記送信波は、前記第１角度の前記物標の情報を導出
   する１つの波形セットを構成し、
   前記第１角度の物標の情報を導出する１つの前記波形セットを構成する前記送信波が送信される間に、前記第１角度と異なる少なくとも１つの他の角度の前記送信波の送信が含まれる、レーダ装置の送信処理方法。

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