JP7124966B2 - レーダ装置、車両および不要点除去方法 - Google Patents

レーダ装置、車両および不要点除去方法 Download PDF

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Description

本開示は、物体の位置を特定するレーダ装置、車両および不要点除去方法に関する。
特許文献１には、虚像領域内の同一方向に物標（対象物）とみなされる映像が複数個存在するか否かを判別するレーダ装置が開示されている。特許文献１に開示されたレーダ装置は、信号処理により、複数個の映像のうち最も近距離の映像を実像として表示させ、その他の映像は多重反射による虚像とみなして表示から除去する。
特開平８－８２６７１号公報
しかしながら、最も近距離で検出した反射波が実際の物標ではない場合もある。この場合、特許文献１に開示されたレーダ装置では、実際の物標による実像と、物標以外による虚像との区別が難しいという問題がある。
本発明の一実施形態の目的は、実像と虚像とを精度よく判別することができるレーダ装置、車両および不要点除去方法を提供することにある。
本発明の一実施形態は、送信アンテナを備えた送信部と、受信アンテナおよび処理部を備えた受信部と、から構成されるレーダ装置であって、前記送信アンテナと前記受信アンテナとのうち少なくとも一方は、複数個備えられており、前記送信部または前記受信部は、第１のビームパターンと、前記第１のビームパターンと異なる第２のビームパターンとが使用可能であり、前記受信部は、前記第１のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶し、前記第２のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する記憶部と、前記第１結果と前記第２結果とを比較して、前記第１結果の反射点の位置と前記第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去する検出結果比較部と、を備えたことを特徴としている。
本発明の一実施形態は、送信アンテナを備えた送信部と、受信アンテナおよび処理部を備えた受信部と、から構成されるレーダ装置に適用される不要点除去方法であって、前記送信アンテナと前記受信アンテナとのうち少なくとも一方は、複数個備えられており、前記送信部または前記受信部は、第１のビームパターンと、前記第１のビームパターンと異なる第２のビームパターンとが使用可能であり、前記第１のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶し、前記第２のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶し、前記受信部は、前記第１結果と前記第２結果とを比較して、前記第１結果の反射点の位置と前記第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去することを特徴としている。

本発明の一実施形態によれば、実像と虚像とを精度よく判別することができる。
本発明の第１の実施形態によるレーダ装置を搭載した車両を示す平面図である。 図１中のレーダ装置を示すブロック図である。 不要点除去処理を示す流れ図である。 ＭＩＭＯレーダとして動作したときの角度と信号強度との関係を示す特性線図である。 アナログビームフォーミングを実行したときの角度と信号強度との関係を示す特性線図である。 第１のビームパターンを用いて目標を検知したときの検知結果の一例を示す説明図である。 第２のビームパターンを用いて目標を検知したときの検知結果の一例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態によるレーダ装置を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態によるレーダ装置を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態によるレーダ装置と不要点除去方法を、自動車等の車両に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、車両１を示している。車両１は、車体２と、車体２に開閉可能に取り付けられたドア３と、ドア３に取り付けられたドアノブ４とを備えている。
車両１は、本発明の第１の実施形態によるレーダ装置１０を備えている。レーダ装置１０は、例えばＦＭＣＷ方式で目標を探知するレーダ装置である。レーダ装置１０は、例えば車両１のドアノブ４に設置されている。レーダ装置１０は、車両１の進行方向（Ｘ方向）に対して直交するＹ方向に向けて、電波を放射し、目標（物標）を探知する。
なお、図１は、レーダ装置１０が車両１の左側のドア３に取り付けられた状態を例示している。本発明はこれに限らず、レーダ装置１０は右側のドア３に取り付けられてもよく、車両１の複数個所に取り付けられてもよい。
図２に示すように、レーダ装置１０は、送信部１２と、受信部１８と、を備えている。送信部１２の送信アンテナ１３１～１３Mと、受信部１８の受信アンテナ１９１～１９Nとは、レドーム１１によって覆われている。レドーム１１は、電波が透過可能な誘電体材料（非導電性材料）によって形成されている。レドーム１１は、例えば長さ寸法Ｌの外形寸法を有している。
送信部１２は、例えば周波数変調された送信信号Ｓt（図１参照）を送信する。図２に示すように、送信部１２は、複数個（例えばＭ個、Ｍは自然数）の送信アンテナ１３１～１３Mと、分配器１４と、発振器１５と、を備えている。送信アンテナ１３１～１３Mには、移相器１６１～１６Mと、スイッチ１７１～１７Mと、が接続されている。送信アンテナ１３１～１３Mは、例えば無指向性のアンテナによって構成されている。送信アンテナ１３１～１３Mは、例えば等間隔にＸ方向に並んで配置されている。
発振器１５は、ローカル信号ＳLを発振する。具体的には、発振器１５は、時間と共に周波数が線形に増加するチャープ信号からなるローカル信号ＳLを出力する。分配器１４は、ローカル信号ＳLを２つに分配する。分配器１４は、送信アンテナ１３１～１３Mにローカル信号ＳLを供給すると共に、ミキサ２０にローカル信号ＳLを供給する。これにより、ローカル信号ＳLは、分配器１４、スイッチ１７１～１７Mおよび移相器１６１～１６Mを通じて送信アンテナ１３１～１３Mに供給される。また、ローカル信号ＳLは、分配器１４を通じて受信部１８のミキサ２０に供給される。
移相器１６１～１６Mは、制御部２４からの制御信号に基づいて、送信アンテナ１３１～１３Mに供給するローカル信号ＳLの位相を調整する。図４に示すように、送信アンテナ１３１～１３Mのうち１つを選択して電波を放射した場合には、広い角度範囲に亘って電波を放射することができる。一方、図５に示すように、隣り合う２つの送信アンテナ１３i，１３i+1間の位相差が異なる場合には、ビームパターンも異なる。このため、移相器１６１～１６Mおよびスイッチ１７１～１７Mは、送信アンテナ１３１～１３Mから放射する電波（送信信号Ｓt）のビームパターン（指向性）を制御する。なお、移相器１６１～１６Mと送信アンテナ１３１～１３Mとの間には、電力増幅器（図示せず）が接続されている。
スイッチ１７１～１７Mは、分配器１４と移相器１６１～１６Mとの間に設けられている。スイッチ１７１～１７Mは、制御部２４からの制御信号に基づいて、オン、オフする。これにより、スイッチ１７１～１７Mは、電波を放射する送信アンテナ１３１～１３Mを選択する。
受信部１８は、送信信号Ｓtの目標（物標）での反射波を受信信号Ｓr（図１参照）として受信し、送信信号Ｓtと受信信号Ｓrとの差分信号であるビート信号Ｓbを生成する。図２に示すように、受信部１８は、複数個（例えばＮ個、Ｎは自然数）の受信アンテナ１９１～１９Nと、ミキサ２０と、処理部２２と、を備えている。受信アンテナ１９１～１９Nは、例えば無指向性のアンテナによって構成されている。受信アンテナ１９１～１９Nは、例えば等間隔にＸ方向に並んで配置されている。受信アンテナ１９１～１９Nの個数は、送信アンテナ１３１～１３Mの個数と同じでもよく、異なってもよい。受信アンテナ１９１～１９Nは、目標が送信信号Ｓtを反射したときに、目標から反射して戻ってくる反射波（エコー信号）からなる受信信号Ｓrを受信する。
受信アンテナ１９１～１９Nには、移相器２１１～２１Nが接続されている。なお、受信アンテナ１９１～１９Nと移相器２１１～２１Nとの間には、低雑音増幅器（図示せず）が接続されている。
移相器２１１～２１Nは、制御部２４からの制御信号に基づいて、受信アンテナ１９１～１９Nが受信した受信信号Ｓrの位相を調整する。これにより、移相器２１１～２１Nは、受信アンテナ１９１～１９Nから受信する電波のビームパターン（指向性）を制御する。
ミキサ２０は、受信アンテナ１９１～１９Nが受信した、送信信号Ｓtの目標での反射による受信信号Ｓrと、ローカル信号ＳLとから、ビート信号Ｓbを出力する。具体的には、ミキサ２０は、受信アンテナ１９１～１９Nが受信した受信信号Ｓrと、送信アンテナ１３１～１３Mが出力した送信信号Ｓtと同じローカル信号ＳLとを乗算してビート信号Ｓbを生成する。ミキサ２０は、ＡＤＣ（図示せず）を介して処理部２２に接続されている。ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）は、ビート信号Ｓbをアナログ信号からデジタル信号に変換する。
処理部２２は、マイクロコンピュータ等によって構成されている。処理部２２には、記憶部２３が接続されている。記憶部２３は、例えばＲＡＭのような書き換え可能なメモリである。
処理部２２は、ＦＦＴ計算部２２Ａと、到来方向計算部２２Ｂと、検出結果比較部２２Ｃと、を備えている。ＦＦＴ計算部２２Ａは、高速フーリエ変換を行い、ビート信号Ｓbを周波数信号に変換する。このとき、ビート信号Ｓbの周波数は、送信信号Ｓtが物標で反射して戻ってくるまでの往復時間に比例する。このため、ＦＦＴ計算部２２Ａは、周波数信号に基づいて目標までの距離測定（測距）を行う。
到来方向計算部２２Ｂは、例えば隣り合う２つの受信アンテナ１９i，１９i+1で受信した受信信号Ｓrの位相を検出することによって、目標の方位角（方向）を検知する。これにより、処理部２２は、目標毎に距離と方位角を取得し、複数の目標の位置を検出する。処理部２２は、検出した目標の位置を記憶部２３に記憶する。
第１のビームパターンで検知を実施したときに、受信部１８は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶する。具体的には、送信部１２が第１のビームパターンの電波を放射したときに、受信部１８は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶部２３に記憶する。第１のビームパターンは、例えば送信アンテナ１３１～１３Mのうちいずれか１つから無指向性の電波を放射したときのビームパターンである（図４参照）。
また、第２のビームパターンで検知を実施したときに、受信部１８は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する。具体的には、送信部１２が第２のビームパターンの電波を放射したときに、受信部１８は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶部２３に記憶する。第２のビームパターンは、例えば送信アンテナ１３１～１３Mから位相が調整された電波を一緒に放射したときの、所定の指向性を有するビームパターンである（図５参照）。
なお、第１のビームパターンと第２のビームパターンは、送信側のビームパターンに限らず、受信側のビームパターンでもよい。即ち、送信部１２の移相器１６１～１６Mおよびスイッチ１７１～１７Mによるビームパターンの調整に限らず、受信部１８の移相器２１１～２１Nによるビームパターンの調整でもよい。
検出結果比較部２２Ｃは、第１結果と第２結果とを比較して、第１結果の反射点の位置と第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点（不要点）を除去する。
制御部２４は、図３に示す不要点除去処理のプログラムを実行する。具体的には、制御部２４は、送信部１２を制御して第１のビームパターンの電波を放射させる。このとき、制御部２４は、受信部１８を制御して第１のビームパターンによる第１結果を記憶部２３に記憶させる。また、制御部２４は、送信部１２を制御して第２のビームパターンの電波を放射させる。このとき、制御部２４は、受信部１８を制御して第２のビームパターンによる第２結果を記憶部２３に記憶させる。第１結果と第２結果が記憶された後に、制御部２４は、検出結果比較部２２Ｃを用いて、第１結果と第２結果とを比較し、不要点を除去する。
次に、制御部２４による不要点除去処理について、図３を参照して説明する。
図３中のステップＳ１では、制御部２４は、レーダ装置１０をＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）レーダとして動作させ、物標を検知する。具体的には、制御部２４は、送信部１２のスイッチ１７１～１７Mを制御し、送信アンテナ１３１～１３Mのうち１つから送信信号Ｓtを放射させる。このとき、送信部１２は、第１のビームパターンとして、無指向性の電波を放射する。この状態で、受信部１８は、受信アンテナ１９１～１９Nによって受信した受信信号Ｓrに基づいて、目標の位置を検知する。このような位置検知の動作を、送信アンテナ１３１～１３Mを順次切り替えて、繰り返す。
ステップＳ２では、受信部１８は、最終的に得られた目標の位置を、第１結果として、記憶部２３に記憶する。このとき、第１結果には、第１のビームパターンで検出した電波の反射点の位置が含まれる。
ステップＳ３では、制御部２４は、第１結果に含まれる目標（反射点）の位置に、近距離のものがあるか否かを判定する。具体的には、目標までの距離が、例えばレドーム１１の長さ寸法Ｌ以内か否かを判定する。反射点の位置に近距離のものが含まれない場合には、ステップＳ３で「ＮＯ」と判定し、処理を終了する。一方、反射点の位置に近距離のものが含まれる場合には、ステップＳ３で「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、制御部２４は、レーダ装置１０をアナログビームフォーミングによるレーダとして動作させ、物標を検知する。具体的には、制御部２４は、送信部１２の移相器１６１～１６Mを制御し、送信アンテナ１３１～１３Mから第１結果で記憶した目標（反射点）の位置に向けて指向性を有する電波を放射させる。このとき、送信部１２は、第２のビームパターンとして、指向性を有する電波を放射する。この状態で、受信部１８は、受信アンテナ１９１～１９Nによって受信した受信信号Ｓrに基づいて、目標の位置を検知する。
ステップＳ５では、受信部１８は、得られた目標の位置を、第２結果として、記憶部２３に記憶する。このとき、第２結果には、第２のビームパターンで検出した電波の反射点の位置が含まれる。
続くステップＳ６では、受信部１８の検出結果比較部２２Ｃは、第１結果と第２結果とを比較して、第１結果に含まれる反射点の位置と、第２結果に含まれる反射点の位置とが異なるか否かを判定する。第１結果と第２結果とで、反射点の位置が同じ場合には、ステップＳ６で「ＮＯ」と判定し、処理を終了する。第１結果と第２結果とで、反射点の位置が異なる場合には、ステップＳ６で「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、第１結果と第２結果とで、異なる位置の反射点（不要点）を除去する。即ち、第１結果の反射点の位置と第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、レドーム１１に基づく不要な反射点であると考えられる。例えば、レドーム１１と送信アンテナ１３１～１３Mや受信アンテナ１９１～１９Nとの間は、多重反射波が発生することがある。また、レドーム１１内を電波が伝搬することもある。これらの複数の合成波によって、受信部１８は、不要な反射点を検出することがある。しかしながら、ビームパターンが異なると、合成波の重畳の仕方が変化するため、反射点の位置が変化する傾向がある。このため、第１結果と第２結果とで、異なる位置の反射点を除去することによって、不要な反射点を除くことができる。
このように、不要点除去処理では、制御部２４は、ＭＩＭＯによる第１のビームパターンと、アナログビームフォーミングによる第２のビームパターンとを切り替える。第２のビームパターンは、ＭＩＭＯレーダによって推定した反射点の方向に、アナログビームフォーミングによってメインビームを向ける。そして、第１のビームパターンによる第１結果と、第２のビームパターンによる第２結果とを記憶し、第１結果と第２結果とを比較する。
第１のビームパターンで推定した反射点が物標（ターゲット）からの反射波に基づく場合には、第１結果と第２結果との間で、反射点の位置が一致する。これに対し、第１のビームパターンで推定した反射点がレドーム１１からの反射波に基づく場合には、第１結果と第２結果との間で、反射点の位置が異なる。この理由は、レドーム１１からの反射波の伝搬モードが、第１のビームパターンと第２のビームパターンとの間で、相互に異なるためである。
具体的に説明すると、レーダ装置１０の送信アンテナ１３１～１３M（または受信アンテナ１９１～１９N）のビームパターンが異なる場合は、レドーム１１による近接反射波の伝搬モードも異なる。このため、ターゲットによる反射の場合は、異なるビームパターンで検知したときに、同じ位置に反射点が表示される。これに対し、レドーム１１による近接反射の場合は、異なるビームパターンで検知したときに、異なる位置に反射点が表示される。
このような特性を考慮して、不要点除去処理では、第１結果と第２結果との比較結果に基づいて、反射点が不要点か否かを判別する。
本発明による不要点除去の効果を確認するために、ＭＩＭＯによる第１のビームパターンで検出した場合と、アナログビームフォーミングによる第２のビームパターンで検出した場合とについて、レーダ装置１０を用いて相対角度６０°の方向に設置したポールを検知した。この結果を、図６および図７に示す。図６および図７に示すように、第１のビームパターンと第２のビームパターンのいずれの検知結果でも、ポールによる反射点の位置は同じである。これに対し、レドーム１１の近接反射による反射点の位置は、第１のビームパターンによる検知結果と、第２のビームパターンによる検知結果とで、異なる。この理由は、送信アンテナ１３１～１３Mのビームパターンを変えることで、レドーム１１による反射波の伝搬モードが変化したためである。
ポールのようなターゲットからの反射波は、基本的に単一である。これに対し、不要点からの波は、レドーム１１と送信アンテナ１３１～１３Mや受信アンテナ１９１～１９Nとの間の多重反射波やレドーム１１内を伝搬する電波のような複数の電波の合成波となっている。このような合成波が反射点として検知される。しかしながら、ビームパターンが異なる場合には、このような複数の電波の伝搬モードが変化するため、その結果として反射点の検知位置も異なるようになる。
そこで、不要点除去処理では、第１のビームパターンによる第１結果と第２のビームパターンによる第２結果とを比較して、反射点が不要点か否かを判別する。これにより、レーダ装置１０は、レドーム１１の反射に基づく不要点（虚像）を除去することができ、ターゲットからの反射点（実像）を確実に検出することができる。
かくして、本実施形態によるレーダ装置１０では、受信部１８の記憶部２３は、第１のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶する。受信部１８の記憶部２３は、第２のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する。受信部１８の検出結果比較部２２Ｃは、第１結果と第２結果とを比較して、第１結果の反射点の位置と第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去する。
送信アンテナ１３１～１３Mの指向性パターン（ビームパターン）を移相器１６１～１６Mによって離散的に制御し、それぞれの結果を比較することで、レドーム１１による不要点の検知を判別して、除去することができる。
ターゲットの反射による反射点は、ターゲットからの反射波によって検出される。このとき、ターゲットからの反射波の伝搬モードは、単一である。このため、ビームパターンが変わっても、反射点の位置が変わることはない。
一方、レドーム１１の反射による不要点は、レドーム１１とアンテナとの間の多重反射波やレドーム１１内を伝搬する電波が合成された合成波に基づいて検出される。即ち、レドーム１１の反射による不要点は、複数の伝搬モードの合成波によって現れる。アンテナのビームパターンを変えると、レドーム１１による多重反射波の強度や位相が変化する。これらの反射波の特性が変わると、合成波の特性（強度、位相）も変化する。レーダ装置１０は、反射波源の相対角度を位相から求めるため、位相が変われば検知角度も変化する。このため、異なるビームパターンに対して検知位置を比較することで、レドーム１１の反射に基づく不要点か、ターゲットの反射に基づく反射点かを見分けることができる。
また、送信部１２は、移相器１６１～１６Mによって電波の指向性を調整するアナログビームフォーミングを実行する。このため、レーダ装置１０は、ＭＩＭＯによる無指向性の電波からなる第１のビームパターンで物標を検出した後に、反射点が推定された方向にメインビームが向くように第２のビームパターンを形成することができる。この結果、１つの反射点を少なくとも２つのビームパターンを用いて検出することができる。これにより、物標の反射による反射点か、レドーム１１の反射による不要点かを、精度良く判別することできる。
なお、第１の実施形態では、送信部１２が移相器１６１～１６Mを備えるのに加え、受信部１８も移相器２１１～２１Nを備えるものとした。本発明はこれに限らず、送信側で第１のビームパターンと第２のビームパターンを切り替える場合には、受信側の移相器は省いてもよい。この場合、受信アンテナは１個でもよい。
また、受信側で第１のビームパターンと第２のビームパターンを切り替える場合には、送信側の移相器は省いてもよい。この場合、送信アンテナは１個でもよい。
第１の実施形態では、ＭＩＭＯによる第１のビームパターンと、アナログビームフォーミングによる第２のビームパターンとを用いる。本発明はこれに限らず、第１のビームパターンと第２のビームパターンは、いずれもアナログビームフォーミングによって形成されてもよい。この場合、第１のビームパターンと第２のビームパターンは、例えばメインビームの向きが異なるビームパターンになる。
また、レドーム１１の反射に基づく反射点（不要点）は、主としてレーダ装置１０に近い位置に配置される。このため、第１の実施形態による不要点除去処理では、近距離に位置する反射点の中で不要点を判別し、除去した。本発明はこれに限らず、近距離以外（遠距離）に位置する反射点についても、不要点を判定し、除去してもよい。
次に、図８は本発明の第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、受信部は、複数の受信アンテナから受信した電波のデジタルデータに基づいて電波の指向性を調整するデジタルビームフォーミングを実行することにある。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図８に示すように、本発明の第２の実施形態によるレーダ装置３０は、送信部３１と、受信部３２と、を備えている。
送信部３１は、第１の実施形態による送信部１２と同様に、複数個（例えばＭ個、Ｍは自然数）の送信アンテナ１３１～１３Mと、分配器１４と、発振器１５と、を備えている。送信アンテナ１３１～１３Mには、スイッチ１７１～１７Mが接続されている。但し、送信部３１は、移相器を備えていない。この点で、送信部３１は、第１の実施形態による送信部１２とは異なる。
受信部３２は、第１の実施形態による受信部１８と同様に、複数個（例えばＮ個、Ｎは自然数）の受信アンテナ１９１～１９Nと、ミキサ２０と、処理部３３と、を備えている。但し、受信部３２は、移相器を備えていない。この点で、受信部３２は、第１の実施形態による受信部１８とは異なる。
また、処理部３３は、マイクロコンピュータ等によって構成されている。処理部３３には、記憶部２３が接続されている。処理部３３は、ＦＦＴ計算部３３Ａと、信号処理部３３Ｂと、検出結果比較部３３Ｃと、を備えている。ＦＦＴ計算部３３Ａは、第１の実施形態によるＦＦＴ計算部２２Ａと同様に構成されている。検出結果比較部３３Ｃは、第１の実施形態による検出結果比較部２２Ｃと同様に構成されている。ＦＦＴ計算部３３Ａは、目標までの距離測定（測距）を行うと共に、ビート信号Ｓbのパワースペクトルを出力する。
信号処理部３３Ｂには、ＦＦＴ計算部３３Ａから出力されたビート信号Ｓbのパワースペクトルが入力される。信号処理部３３Ｂは、ビート信号Ｓbのパワースペクトルを用いてデジタルビームフォーミングを行う。これにより、信号処理部３３Ｂは、受信アンテナ１９１～１９Nに基づくデジタルデータの位相を調整し、受信アンテナ１９１～１９Nのビームパターンを変化させる。信号処理部３３Ｂは、ビームパターンに応じて目標の方位角を検知する。これにより、処理部３３は、目標毎に距離と方位角を取得し、複数の目標の位置を検出する。処理部３３は、検出した目標の位置を記憶部２３に記憶する。
第１のビームパターンで検知を実施したときに、受信部３２は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶する。具体的には、例えば送信アンテナ１３１～１３Mのうちいずれか１つから無指向性の電波を放射したときに、受信部３２は、第１のビームパターンに基づいて電波の反射点の位置を検出する。このとき、受信部３２は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶部２３に記憶する。第１のビームパターンは、例えば受信アンテナ１９１～１９Nが無指向性を有する状態で電波を受信するときのビームパターンである。
また、第２のビームパターンで検知を実施したときに、受信部３２は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する。具体的には、例えば送信アンテナ１３１～１３Mのうちいずれか１つから無指向性の電波を放射したときに、受信部３２は、第２のビームパターンに基づいて電波の反射点の位置を検出する。このとき、受信部３２は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶部２３に記憶する。第２のビームパターンは、例えば受信アンテナ１９１～１９Nが所定の指向性を有する状態で電波を受信するときのビームパターンである。
検出結果比較部３３Ｃは、第１結果と第２結果とを比較して、第１結果の反射点の位置と第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点（不要点）を除去する。
制御部３４は、第１の実施形態による制御部２４と同様に構成されている。制御部３４は、受信部３２を制御して、第１のビームパターンに基づく第１結果を記憶部２３に記憶させる。また、制御部２４は、受信部３２を制御して、第２のビームパターンに基づく第２結果を記憶部２３に記憶させる。第１結果と第２結果が記憶された後に、制御部３４は、検出結果比較部３３Ｃを用いて、第１結果と第２結果とを比較し、不要点を除去する。
かくして、このように構成された第２の実施形態においても、物標の反射による反射点か、レドーム１１の反射による不要点かを、精度良く判別することできる。また、第２の実施形態では、受信部はデジタルビームフォーミングを実行するから、複数の受信アンテナ１９１～１９Nによるデジタルデータの位相を調整し、これらのデジタルデータを合成することによって、容易に複数のビームパターンを形成することができる。このため、レーダ装置３０は、複数のビームパターンに対する検知結果を容易に取得することができる。
なお、第２の実施形態では、受信側で第１のビームパターンと第２のビームパターンを切り替える。このため、送信アンテナは１個でもよい。
第２の実施形態では、ＭＩＭＯによる第１のビームパターンと、デジタルビームフォーミングによる第２のビームパターンとを用いる。本発明はこれに限らず、第１のビームパターンと第２のビームパターンは、いずれもデジタルビームフォーミングによって形成されてもよい。この場合、第１のビームパターンと第２のビームパターンは、例えばメインビームの向きが異なるビームパターンになる。
次に、図９は本発明の第３の実施形態を示している。第３の実施形態の特徴は、送信部は、送信アンテナの向きを機械的に変えることによって第１のビームパターンと第２のビームパターンとを切り替えることにある。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図９に示すように、本発明の第３の実施形態によるレーダ装置４０は、送信部４１と、受信部４４と、を備えている。
送信部４１は、単一の送信アンテナ４２と、分配器１４と、発振器１５と、を備えている。送信アンテナ４２および受信アンテナ１９１～１９Nは、レドーム１１によって覆われている。送信アンテナ４２は、所定の指向性を有している。送信アンテナ４２は、走査機構４３に取り付けられている。このため、走査機構４３を駆動することによって、送信アンテナ４２は、電波の放射方向を切り替えることができる。これにより、送信部４１は、第１のビームパターンと第２のビームパターンとを切り替える。
受信部４４は、第１の実施形態による受信部１８と同様に、複数個（例えばＮ個、Ｎは自然数）の受信アンテナ１９１～１９Nと、ミキサ２０と、処理部２２と、を備えている。処理部２２には、記憶部２３が接続されている。但し、受信部４４は、移相器を備えていない。この点で、受信部４４は、第１の実施形態による受信部１８とは異なる。
第１のビームパターンで検知を実施したときに、受信部４４は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶する。具体的には、送信部４１が第１のビームパターンの電波を放射したときに、受信部４４は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶部２３に記憶する。第１のビームパターンは、例えばメインビームが正面方向として、車両の進行方向と直交する方向を向くときのビームパターンである。
また、第２のビームパターンで検知を実施したときに、受信部４４は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する。具体的には、送信部４１が第２のビームパターンの電波を放射したときに、受信部４４は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶部２３に記憶する。第２のビームパターンは、例えばメインビームが正面方向から傾斜した方向を向くときのビームパターンである。具体的には、第２のビームパターンは、第１のビームパターンで物標を検知して近距離に反射点がある場合に、この近距離の反射点の方向にメインビームが向くときのビームパターンである。
検出結果比較部２２Ｃは、第１結果と第２結果とを比較して、第１結果の反射点の位置と第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点（不要点）を除去する。
制御部４５は、送信部４１を制御して第１のビームパターンの電波を放射させる。このとき、制御部４５は、受信部４４を制御して第１のビームパターンによる第１結果を記憶部２３に記憶させる。また、制御部４５は、送信部４１を制御して第２のビームパターンの電波を放射させる。このとき、制御部４５は、受信部４４を制御して第２のビームパターンによる第２結果を記憶部２３に記憶させる。第１結果と第２結果が記憶された後に、制御部４５は、検出結果比較部２２Ｃを用いて、第１結果と第２結果とを比較し、不要点を除去する。
かくして、このように構成された第３の実施形態においても、物標の反射による反射点か、レドーム１１の反射による不要点かを、精度良く判別することできる。また、第３の実施形態では、送信部４１は、送信アンテナ４２の向きを機械的に変えるから、送信アンテナ４２の指向性を調整して、第１のビームパターンと第２のビームパターンとを切り替えることができる。これにより、レーダ装置４０は、複数のビームパターンに対する検知結果を容易に取得することができる。
なお、前記各実施形態では、送信信号Ｓtは、周波数が線形に増加するチャープ信号を用いるものとしたが、周波数が線形に減少するチャープ信号を用いてもよい。
前記各実施形態では、レーダ装置１０，３０，４０は、ＦＭＣＷ方式で目標を探知する場合を例示した。本発明はこれに限らず、レーダ装置は、例えばパルス波を用いて目標を探知するパルスレーダでもよい。
前記各実施形態では、２つのビームパターンで検知を実施したときの検知結果を比較して、異なる位置の反射点を不要点と判定して除去した。本発明はこれに限らず、３つ以上のビームパターンで検知を実施したときの検知結果を比較して、異なる位置の反射点を不要点と判定して除去してもよい。
前記各実施形態では、２次元平面における目標の位置を推定するレーダ装置１０，３０，４０を例に挙げて説明したが、３次元空間における目標の位置を推定するレーダ装置に適用してもよい。
以上説明した実施形態に基づくレーダ装置、車両および不要点除去方法として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
第１の態様としては、送信アンテナ、分配器および発振器を備えた送信部と、受信アンテナ、ミキサおよび処理部を備えた受信部と、から構成されるレーダ装置であって、前記送信アンテナと前記受信アンテナとのうち少なくとも一方は、複数個備えられており、前記送信部または前記受信部は、第１のビームパターンと、前記第１のビームパターンと異なる第２のビームパターンとが使用可能であり、前記受信部は、前記第１のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶し、前記第２のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する記憶部と、前記第１結果と前記第２結果とを比較して、前記第１結果の反射点の位置と前記第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去する検出結果比較部と、を備えたことを特徴としている。これにより、レーダ装置は、例えばレドームの反射に基づく不要点を除去することができ、ターゲットからの反射点を確実に検出することができる。
第２の態様としては、第１の態様において、前記送信部または前記受信部は、移相器によって電波の指向性を調整するアナログビームフォーミングを実行する。これにより、ビームパターンを切り替えることができるから、少なくとも２つのビームパターンに対する反射点の位置を検知することができる。
第３の態様としては、第１の態様において、前記受信部は、複数の前記受信アンテナから受信した電波のデジタルデータに基づいて電波の指向性を調整するデジタルビームフォーミングを実行する。これにより、ビームパターンを切り替えることができるから、少なくとも２つのビームパターンに対する反射点の位置を検知することができる。
第４の態様としては、第１の態様において、前記送信部は、前記送信アンテナの向きを機械的に変えることによって前記第１のビームパターンと前記第２のビームパターンとを切り替える。これにより、第１のビームパターンに対する反射点の位置と、第２のビームパターンに対する反射点の位置と、を検知することができる。
第５の態様としては、第１ないし第４のいずれかの態様のレーダ装置を備えた車両である。これにより、不要点を除去した状態で、車両の周囲の物標を検知することができる。
第６の態様としては、送信アンテナ、分配器および発振器を備えた送信部と、受信アンテナ、ミキサおよび処理部を備えた受信部と、から構成されるレーダ装置に適用される不要点除去方法であって、前記送信アンテナと前記受信アンテナとのうち少なくとも一方は、複数個備えられており、前記送信部または前記受信部は、第１のビームパターンと、前記第１のビームパターンと異なる第２のビームパターンとが使用可能であり、前記第１のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶し、前記第２のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶し、前記受信部は、前記第１結果と前記第２結果とを比較して、前記第１結果の反射点の位置と前記第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去することを特徴としている。これにより、レーダ装置は、例えばレドームの反射に基づく不要点を除去することができ、ターゲットからの反射点を確実に検出することができる。
１ 車両
１０,３０，４０ レーダ装置
１１ レドーム
１２，３１，４１ 送信部
１３１～１３M，４２ 送信アンテナ
１４ 分配器
１５ 発振器
１８，３２，４４ 受信部
１９１～１９N 受信アンテナ
２０ ミキサ
２２，３３ 処理部
２２Ｃ，３３Ｃ 検出結果比較部
２３ 記憶部
２４，３４，４５ 制御部
４３ 走査機構

Claims (6)

  1. 送信アンテナを備えた送信部と、
    受信アンテナおよび処理部を備えた受信部と、から構成されるレーダ装置であって、
    前記送信アンテナと前記受信アンテナとのうち少なくとも一方は、複数個備えられており、
    前記送信部または前記受信部は、第１のビームパターンと、前記第１のビームパターンと異なる第２のビームパターンとが使用可能であり、
    前記受信部は、
    前記第１のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶し、前記第２のビームパターンで検知を実施したときに、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶する記憶部と、
    前記第１結果と前記第２結果とを比較して、前記第１結果の反射点の位置と前記第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去する検出結果比較部と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
  2. 前記送信部または前記受信部は、移相器によって電波の指向性を調整するアナログビームフォーミングを実行することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
  3. 前記受信部は、複数の前記受信アンテナから受信した電波のデジタルデータに基づいて電波の指向性を調整するデジタルビームフォーミングを実行することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
  4. 前記送信部は、前記送信アンテナの向きを機械的に変えることによって前記第１のビームパターンと前記第２のビームパターンとを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
  5. 前記請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置を備えた車両。
  6. 送信アンテナを備えた送信部と、受信アンテナおよび処理部を備えた受信部と、から構成されるレーダ装置に適用される不要点除去方法であって、
    前記送信アンテナと前記受信アンテナとのうち少なくとも一方は、複数個備えられており、
    前記送信部または前記受信部は、第１のビームパターンと、前記第１のビームパターンと異なる第２のビームパターンとが使用可能であり、
    前記第１のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第１結果として記憶し、
    前記第２のビームパターンで検知を実施したときに、前記受信部は、電波の反射点の位置からなる検知結果を第２結果として記憶し、
    前記受信部は、前記第１結果と前記第２結果とを比較して、前記第１結果の反射点の位置と前記第２結果の反射点の位置とが異なる場合には、異なる位置の反射点を除去することを特徴とする不要点除去方法。
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