JP7841397B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本開示は、レーダ装置に、関する。

特許文献１には、異なる受信回路間の位相差を補償するレーダ装置が開示されている。このレーダ装置は、複数の受信アンテナと、第一の送信アンテナおよび第二の送信アンテナと、位相補償部とを備える。複数の受信アンテナは、複数の受信回路に設けられる。第一の送信アンテナおよび第二の送信アンテナは、受信アンテナの位置が仮想的に重なるように受信アンテナから所定の間隔を空けて設けられる。位相補償部は、上記仮想的に重なるように設けられた各々の受信アンテナが受信した各々の受信信号の比較結果に基づき、第一および第二の送信アンテナから送信された各々の送信波の反射波の受信回路間の位相差を補償する。

特開２０１９‐６０７３２号公報

特許文献１においては、位置が仮想的に重なる受信アンテナが存在する。しかし、複数の送信アンテナの間隔に応じた位相差により受信アンテナを仮想的に増加させるＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）方式のレーダ装置においては、位置が仮想的に重なる受信アンテナが存在すると、仮想的な受信アンテナの数が減少することになる。仮想的な受信アンテナの数が減少すると、角度分解能が低下し得る。

本開示の課題は、受信回路間の位相補償が可能であり、且つ角度分解能の低下を抑制可能なレーダ装置を、提供することにある。

以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

本開示の第一態様は、利得のピーク周波数が異なる送信アンテナ（２０ａ，２０ｂ）の組を含む送信アンテナユニット（ＴＸ１，ＴＸ２）を、複数備える送信アンテナ系（２）と、
ピーク周波数が異なる受信アンテナ（３０ａ，３０ｂ）の組を含む受信アンテナユニット（ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４）を、複数備える受信アンテナ系（３）と、
送信アンテナ系から送信される送信信号を生成する送信回路（５０）と、受信アンテナ系にて受信された受信信号を処理する複数の受信回路（５３）と、の動作を制御する制御ユニット（６）と、
を備え、
制御ユニットは、
送信信号の中心周波数を変更することで、各送信アンテナユニットにおける送信アンテナ同士の間隔に応じた位相差による、異なる受信回路に接続された受信アンテナの位置の仮想的な重複を許容するオーバーラップモードと、位置の仮想的な重複を禁止する非オーバーラップモードと、を切り替えることと、
オーバーラップモードにおいて、位置が重複した受信アンテナにて受信された受信信号同士の位相差に応じた受信回路同士の位相補償を行うことと、
を実行するように構成され、
オーバーラップモードと非オーバーラップモードとを切り替えることに、
送信アンテナの組のうちピーク周波数が高い送信アンテナに対応した中心周波数である高中心周波数と、ピーク周波数が低い送信アンテナに対応した中心周波数である低中心周波数と、で中心周波数を切り替えることと、
高中心周波数と、低中心周波数と、高中心周波数から低中心周波数までの周波数範囲内に含まれる中間中心周波数と、で中心周波数を切り替えることで、異なる中心周波数による複数のオーバーラップモードと、残りの中心周波数による非オーバーラップモードと、を切り替えることと、
を含むレーダ装置である。

この態様によると、受信アンテナの位置について仮想的な重複を許容されたオーバーラップモードにて、受信回路同士の位相補償が実行される。そして、当該オーバーラップモードと非オーバーラップモードとが切り替え可能のため、受信アンテナの位置が仮想的に重複しない非オーバーラップモードでの送受信処理が可能となり得る。したがって、受信回路間の位相補償が実行可能となり、且つ角度分解能の低下が抑制可能となり得る。

第一実施形態におけるレーダ装置の全体構成を示す図である。 送受信ユニットの機能構成を示すための模式図である。 アンテナ及びフィルタ回路の特性について説明するためのグラフである。 アンテナの組についての構成の一例及びアンテナ位置について説明するための模式図である。 アンテナ配置例を説明するための模式図である。 アンテナ位置の変更に伴う配置パターンの変更例を説明するための模式図である。 第一実施形態におけるレーダ制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本開示の一実施形態を図面に基づき説明する。

（第一実施形態）
本開示の第一実施形態に関して、図１～図７を用いて説明する。レーダ装置１は、例えば車両等の移動体に搭載される。レーダ装置１は、送信信号を送信して、物体で反射された送信信号を受信信号として受信し、送信信号を反射した物体である物標までの距離、物標との相対速度及び物標の方位等を、物標情報として検出する。

レーダ装置１から出力された物標情報は、例えばＣＡＮ（Control Area Network（登録商標））、およびＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの車載ネットワークを介して車載ＥＣＵ（Electronic control unit）に入力される。車載ＥＣＵは、取得した各物標の物標情報に基づいて、車両の自動運転や高度運転支援のための各種処理を実行する。

物標情報に基づく処理としては、例えば衝突回避処理、警告処理等がある。衝突回避処理は、各物標の物標情報に基づいて、ブレーキシステムやステアリングシステム等を制御することにより、物標との衝突を回避するための車両制御を行う処理である。警告処理は、各物標の物標情報に基づいて、物標との衝突可能性を運転者に警告する処理である。

本実施形態のレーダ装置１は、送信アンテナ系２、受信アンテナ系３、送受信ユニット５、及びコントローラ６を備えている。送信アンテナ系２は、送信信号を送信するアンテナとしての送信アンテナ２０ａ，２０ｂを、複数備えている。

具体的には、送信アンテナ系２は、送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組を有する送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２を、複数備えている。各送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２は、それぞれ送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組と、フィルタ回路２２と、を備えている。

送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、送受信ユニット５から供給された送信信号としての電気信号を、電波信号へと変換して外界へと送信する。送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、少なくとも１つ以上のアンテナ素子を含んで構成されている。例えば、送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、図４に示すような平板形状の複数のアンテナ素子４０を備えるパッチアンテナである。アンテナ素子は、地板が一方の面に設けられた誘導体基板における地板とは反対側の面に、地板と対向するように配置されている。複数のアンテナ素子４０は、所定の並び方向に並んだ状態で配置される。複数のアンテナ素子４０は、電気信号を供給する給電線４１により、例えば直列に接続されている。

各送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２における送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組は、隣接するように配置されている。送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組は、アンテナ素子の並び方向が平行となるように配置されている。又、１つの送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２における各送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、アンテナゲイン（利得）のピーク周波数が異なるように設計されている。具体的には、各送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２は、それぞれアンテナゲインのピーク周波数が相対的に高い高周波数側の送信アンテナ２０ａと相対的に低い低周波数側の送信アンテナ２０ｂとを有している。一例として、送信アンテナ２０ａは、８０．５ＧＨｚをピーク周波数とする。そして、送信アンテナ２０ｂは、７６．５ＧＨｚをピーク周波数とする。

１つの送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２における以上の送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組は、送受信ユニット５における１つの送信チャネルＣＨｔ１，ＣＨｔ２に対して接続されている。本実施形態においては、２つの送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２が設けられているため、２組の送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組が、それぞれ送受信ユニット５における各送信チャネルＣＨｔ１，ＣＨｔ２に接続されている。

フィルタ回路２２は、特定の周波数帯域の信号の通過を抑制する電気回路である。フィルタ回路２２は、各送信アンテナ２０ａ，２０ｂ毎に設けられている。フィルタ回路２２は、各送信アンテナ２０ａ，２０ｂにおいて、もう一方の送信アンテナ２０ａ，２０ｂのピーク周波数を含む周波数帯域の信号を抑制する通過特性を持つように、設計されている。例えば、図３に示す例では、送信アンテナ２０ａに接続されたフィルタ回路は、７６．５ＧＨｚを中心とする周波数帯域を抑制する通過特性を有する。そして、送信アンテナ２０ｂに接続されたフィルタ回路は、８０．５ＧＨｚを中心とする周波数帯域を抑制する通過特性を有する。

以上の送信アンテナ２０ａ，２０ｂに対しては、図４に示すアンテナ位置が規定される。アンテナ位置は、アンテナ素子４０の群としての送信アンテナ２０ａ，２０ｂのそれぞれの形状中心とされる。又、以上の受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、図３に示すアンテナゲインが一致する周波数の信号に対しては、２列のアンテナ素子４０の列からなる合成アンテナ２０ｃとして機能する。この場合、アンテナ位置は、各送信アンテナ２０ａ，２０ｂにおけるアンテナ素子４０を合わせた群としての合成アンテナ２０ｃの形状中心とされる。本実施形態においては、図４に示すように、各送信アンテナ２０ａ，２０ｂのアンテナ位置の中央位置が、合成アンテナ２０ｃのアンテナ位置となる。

受信アンテナ系３は、複数の受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４を含んでいる。各受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４は、外界にて反射された送信信号を含む電波信号を受信信号として受信するアンテナとしての受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組を備えている。各受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４は、さらにフィルタ回路３２を備えている。

受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、電波信号としての受信信号を、電気信号へと変換して送受信ユニット５に出力する。受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、送信アンテナ２０ａ，２０ｂと同様に、少なくとも１つ以上のアンテナ素子４０が給電線４１により直列に接続された、パッチアンテナとされる。

各受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４における受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組は、隣接するように配置されている。受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組は、アンテナ素子の並び方向が平行となるように配置されている。又、１つの受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４における受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組は、アンテナゲインのピーク周波数が異なるように設計されている。受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組は、それぞれ送信アンテナ２０ａ，２０ｂとアンテナゲインの周波数特性が実質同様となるように設計されている。すなわち、各受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４は、アンテナゲインのピーク周波数が送信アンテナ２０ａと実質同等（例えば８０．５ＧＨｚ）の高周波数側の受信アンテナ３０ａを有している。そして、各受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４は、アンテナゲインのピーク周波数が送信アンテナ２０ｂと実質同等（例えば７６．５ＧＨｚ）の低周波数側の受信アンテナ３０ｂを有している。

フィルタ回路３２は、送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２におけるフィルタ回路２２と同様の通過特性を持つように設計されている。すなわち、フィルタ回路３２は、一方の受信アンテナ３０ａ，３０ｂにおいて、他方の受信アンテナ３０ａ，３０ｂのピーク周波数を含む周波数帯域の信号を抑制する通過特性を持つように、設計されている。本実施形態におけるフィルタ回路３２の通過特性は、図３に示すもの、すなわち送信アンテナユニットにおけるフィルタ回路２２のものと実質同等である。

以上の受信アンテナ３０ａ，３０ｂに対しては、送信アンテナ２０ａ，２０ｂと同様に、図４に示すアンテナ位置が規定される。周波数特性が送信アンテナ２０ａ，２０ｂと実質同等であるため、各受信アンテナ３０ａ，３０ｂにおけるアンテナ素子４０を合わせた群としての合成アンテナ３０ｃのアンテナ位置は、各受信アンテナ３０ａ，３０ｂのアンテナ位置の中央位置となる。

以上の送信アンテナ２０ａ，２０ｂ、及び受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、それぞれ規定の間隔を空けて所定の並び方向に並ぶように配置されている。以下に、各アンテナ２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂの配置パターンの一例について説明する。

本実施形態においては、図５に示すように、所定の並び方向における紙面左側から右側へと順に、受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４が配置されている。受信アンテナ３０ａ，３０ｂのＸ方向における位置関係は、各受信アンテナユニットＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４にて同様とされる。例えば、低周波数側の受信アンテナ３０ｂが紙面左側、高周波数側の受信アンテナ３０ａが紙面右側となるように配置されている。そして、受信アンテナ系３における全受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、互いに間隔ｄを空けて等間隔となるように配置されている。受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、高周波数側のものと低周波数側のものとが交互に配置されている。

送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２は、送信アンテナ２０ａ，２０ｂの位置関係が左右対称となるように配置されている。具体的には、送信アンテナユニットＴＸ１の送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、低周波数側が紙面左側、高周波数側が紙面右側となるように配置されている。そして、送信アンテナユニットＴＸ２の送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、低周波数側が紙面右側、高周波数側が紙面左側となるように配置されている。

各送信アンテナユニットＴＸ１，ＴＸ２それぞれの送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、受信アンテナ３０ａ，３０ｂ同士の間隔の２倍の間隔２ｄを空けて配置されている。そして、送信アンテナユニットＴＸ１と送信アンテナユニットＴＸ２とで隣接する送信アンテナ同士は、受信アンテナ３０ａ，３０ｂ同士の間隔の４倍の間隔４ｄを空けて配置されている。すなわち、送信アンテナ系２における送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、受信アンテナ３０ａ，３０ｂにおける配置の間隔に対して偶数倍の間隔で並ぶように配置されている。

送受信ユニット５は、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）等の半導体集積回路装置を主体に構成されている。送受信ユニット５は、図２に示すように、送信回路５０と、複数の受信回路５３と、を備えている。

送信回路５０は、送信制御部５１と、送信信号生成部５２と、を備えている。送信制御部５１は、デジタル回路であり、コントローラ６からの制御信号に基づき、送信信号生成部５２に対して送信信号の生成を実行させる。例えば、送信制御部５１は、所定の周波数を中心周波数とし、時間に応じて周波数の変化するデジタル信号を出力することで、当該デジタル信号に基づく送信信号を生成させる。

送信信号生成部５２は、送信制御部５１からの指示信号を取得し、当該指示信号に応じたミリ波帯の送信信号を生成する。送信信号生成部５２は、例えばＤ／Ａ変換器及び電圧制御発振器等を含んで構成される。

例えば、送信信号生成部５２は、指示信号として出力された、時間に応じて周波数の変化するデジタル信号を取得すると、Ｄ／Ａ変換器にてアナログ信号に変換する。そして、送信信号生成部５２は、電圧制御発振器にて当該アナログ信号からミリ波帯の高周波信号を生成し、送信アンテナ系２に対して送信信号として出力する。これにより、送信回路５０からは、周波数が時間変化する所謂チャープ信号が生成される。又、送信信号生成部５２は、出力した送信信号の一部を、元の信号から所定の比率にて分配して受信回路５３へと出力する。尚以下において、受信回路５３へと出力される信号を、ローカル信号と表記する。

複数の受信回路５３は、それぞれ信号混合部５４及びＡ／Ｄ変換器５５を有し、受信アンテナにて受信された受信信号を処理する。各受信回路５３は、例えばそれぞれ異なる半導体チップに実装されている。各受信回路５３は、それぞれ異なる受信チャネルから入力された受信信号を処理する。一例として、送受信ユニット５には、受信チャネルＣＨｒ１，ＣＨｒ２に接続された受信回路５３と、受信チャネルＣＨｒ３，受信チャネルＣＨｒ４に接続された受信回路５３と、の２つの受信回路５３が設けられている。

各受信回路５３における信号混合部５４及びＡ／Ｄ変換器５５は、受信回路５３が接続される受信チャネルＣＨｒ１，ＣＨｒ２，ＣＨｒ３，ＣＨｒ４と同数設けられ、それぞれ対応する受信チャネルに接続されている。信号混合部５４は、送信信号生成部５２からのローカル信号と受信アンテナからの受信信号Ｓｒとが混合されたビート信号を生成し、Ａ／Ｄ変換器５５へと出力する。生成されるビート信号は、受信信号とローカル信号との周波数差分を表す干渉信号となる。ビート信号は、図示しないローパスフィルタによって受信信号とローカル信号との周波数差分から外れる高域成分をフィルタリングされた状態で、Ａ／Ｄ変換器５５へと出力される。

Ａ／Ｄ変換器５５は、ビート信号を所定の時間間隔でサンプリングして、デジタル化されたビート信号のデータに変換する。このビート信号のデータは、受信信号に関する受信結果データとしてコントローラ６へと出力される。

送受信ユニット５は、送信制御部５１により出力する送信信号の中心周波数を切り替え可能である。具体的には、送受信ユニット５は、受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組のうち高周波数側の受信アンテナ３０ａに対応した中心周波数（高中心周波数）を生成可能である。又、送受信ユニット５は、低周波数側の受信アンテナ３０ｂに対応した中心周波数（低中心周波数）の送信信号を生成可能である。さらに、送受信ユニット５は、高中心周波数から低中心周波数までの周波数範囲内に含まれる中間中心周波数の送信信号を生成可能である。送受信ユニット５は、以上の３つの中心周波数による送信信号の生成を、コントローラ６からの制御に応じて切替可能である。

ここで、中間中心周波数は、受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組（及び送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組）におけるアンテナゲインが実質一致する周波数とされる。例えば、本実施形態においては、図３に示すように、７８．５ＧＨｚが中間中心周波数となる。

高中心周波数の送信信号が生成されると、送信アンテナ系２において、主に送信アンテナ２０ａから、送信信号が送信される。送信アンテナ２０ｂでは、アンテナゲインの周波数特性及びフィルタ回路２２の通過特性により、送受信ユニット５からの送信信号は実質カットされる。

さらに、高中心周波数の送信信号が送信されると、受信アンテナ系３において、主に受信アンテナ３０ａにて受信された受信信号が、送受信ユニット５へと出力される。そして、アンテナゲインの周波数特性及びフィルタ回路３２の通過特性により、受信アンテナ３０ｂから送受信ユニット５へと出力される受信信号は実質カットされる。

したがって、高中心周波数の送信信号が生成される場合、送信アンテナ系２及び受信アンテナ系３において高周波数側のアンテナ２０ａ，３０ｂのみが配置されているのと実質同等とみなせる。すなわち、送信アンテナ系２において間隔４ｄにて配置された２つの送信アンテナ２０ａにて送信信号を送信するものとみなせる。そして、受信アンテナ系３において、間隔２ｄで配置された４つの受信アンテナ３０ａにて受信信号を受信しているものとみなせる。

故に、この場合、送信アンテナユニットＴＸ１からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ３にて受信された受信信号は、送信アンテナユニットＴＸ２からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ１にて受信された受信信号と、実質同相となる。さらに、送信アンテナユニットＴＸ１からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ４にて受信された受信信号は、送信アンテナユニットＴＸ２からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ２にて受信された受信信号と、実質同相となる（図６参照）。

一方で、低中心周波数の送信信号が生成されると、送信アンテナ系２において、主に低周波数側の送信アンテナ２０ｂから、送信信号が送信される。高周波数側の送信アンテナ２０ａでは、アンテナゲインの周波数特性及びフィルタ回路２２の通過特性により、送受信ユニット５からの送信信号は実質カットされる。

さらに、低中心周波数の送信信号が送信されると、受信アンテナ系３において、主に受信アンテナ３０ｂにて受信された受信信号が、送受信ユニット５へと出力される。そして、アンテナゲインの周波数特性及びフィルタ回路３２の通過特性により、受信アンテナ３０ａから送受信ユニット５へと出力される受信信号は実質カットされる。

すなわち、低中心周波数の送信信号が生成される場合、送信アンテナ系２において間隔８ｄにて配置された２つの送信アンテナ２０ｂにて送信信号を送信するものとみなせる。そして、受信アンテナ系３において、間隔２ｄで配置された４つの受信アンテナ３０ｂにて受信信号を受信しているものとみなせる。

したがって、この場合、送信アンテナユニットＴＸ１からの送信信号が各受信アンテナユニットにて受信された各受信信号と、送信アンテナユニットＴＸ２からの送信信号が各受信アンテナユニットＲＸ１にて受信された受信信号と、は全て異なる位相となる。すなわち、低周波数モードにおいては、位置の異なる８個の仮想的な受信アンテナにて受信信号を取得するものと実質同等とみなせる。

そして、中間中心周波数の送信信号が生成されると、各送信アンテナ２０ａ，２０ｂから実質同等の強度の送信信号が送信される。これにより、送信アンテナ２０ａ，２０ｂの組は、実質１つの合成アンテナ２０ｃとして機能する。

さらに、中間中心周波数の送信信号が送信されると、各受信アンテナユニットにおける両方の受信アンテナ３０ａ，３０ｂにて受信信号が受信され、各受信アンテナ３０ａ，３０ｂから実質同等の強度の受信信号が出力される。これにより、受信アンテナ３０ａ，３０ｂの組は、実質１つの合成アンテナ３０ｃとして機能する。

したがって、この場合、送信アンテナ系２において間隔６ｄにて配置された２つの合成アンテナ２０ｃにて送信信号を送信するものとみなせる。そして、受信アンテナ系３において、間隔２ｄで配置された４つの合成アンテナ４ｃにて受信信号を受信しているものとみなせる。

したがって、この場合、送信アンテナユニットＴＸ１からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ４にて受信された受信信号と、送信アンテナユニットＴＸ２からの送信信号が各受信アンテナユニットＲＸ１にて受信された受信信号と、実質同相となる。

以上のように、送信信号の中心周波数の切り替えにより、各アンテナ２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂの配置パターンを実質的に変更制御することが可能となる。

こうした配置パターンの切替により、受信アンテナが仮想的に重複しない配置パターンと、仮想的に重複する配置パターンと、を切り替えることができる。特に、仮想的に重複する配置パターンでは、異なる受信回路５３に接続される受信アンテナ３０ａ，３０ｂ同士が、重複する配置パターンとなっている。本実施形態においては、前者の配置パターンは低中心周波数にて送信信号を生成した場合のパターンである。そして、後者の配置パターンは高中心周波数及び中間中心周波数にて送信信号を生成した場合のパターンである。特に本実施形態においては、受信アンテナ３０ａ，３０ｂが仮想的に重複する配置パターンが２パターン存在する。

コントローラ６は、上述した各モードの切り替え指令を送受信ユニット５に対して出力する制御ユニットである。コントローラ６は、少なくとも一つの専用コンピュータを含んで構成されている。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、送受信ユニット５の制御に特化したセンシングＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両に搭載された複数種類のセンサを統括的に制御する、センサ統括ＥＣＵであってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の運転制御を統合する、統合ＥＣＵであってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の運転制御における運転タスクを判断する、判断ＥＣＵであってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の運転制御を監視する、監視ＥＣＵであってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の運転制御を評価する、評価ＥＣＵであってもよい。

コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の走行経路をナビゲートする、ナビゲーションＥＣＵであってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の自己状態量を推定する、ロケータＥＣＵであってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、車両の走行アクチュエータを制御する、アクチュエータＥＣＵであってもよい。制御ユニットを構成する専用コンピュータは、車両における情報提示を制御する、ＨＣＵ（HMI(Human Machine Interface) Control Unit）であってもよい。コントローラ６を構成する専用コンピュータは、例えば車両との間で通信可能な外部センタ又はモバイル端末等を構築する、車両以外のコンピュータであってもよい。

コントローラ６を構成する専用コンピュータは、メモリ６ａとプロセッサ６ｂとを、少なくとも一つずつ有している。メモリ３ａは、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータ等を非一時的に記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体、及び光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。ここで記憶とは、センサシステムの起動オフによってもデータが保持される蓄積であってもよいし、センサシステムの起動オフによりデータが消去される一時的な格納であってもよい。プロセッサ６ｂは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）－ＣＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）、及びＧＳＰ（Graph Streaming Processor）等のうち、少なくとも一種類をコアとして含んでいる。

コントローラ６においてプロセッサ６ｂは、送受信ユニット２０を制御するためにメモリ３ａに記憶された、制御プログラムに含まれる複数の命令を実行する。これによりコントローラ６は、送受信ユニット２０を制御するための機能ブロックを、構築する。

コントローラ６のプロセッサ６ｂは、送受信ユニット５への制御指令の出力により送信信号の中心周波数を変更する。これにより、プロセッサ６ｂは、レーダの動作モードとして、オーバーラップモードと、非オーバーラップモードと、を切り替える。オーバーラップモードは、各送信アンテナユニットにおける送信アンテナ同士の間隔に応じた位相差による、異なる受信回路に接続された受信アンテナのアンテナ位置の仮想的な重複を許容するモードである。非オーバーラップモードは、アンテナ位置の仮想的な重複を禁止するモードである。

詳記すると、コントローラ６は、高中心周波数と、低中心周波数と、中間中心周波数と、で中心周波数を切り替えることで、異なる中心周波数による複数のオーバーラップモードと、残りの中心周波数による非オーバーラップモードと、を切り替える。本実施形態においては、コントローラ６は、図６に示すように、高中心周波数及び中間中心周波数による２つのオーバーラップモードと、低中心周波数による１つのオーバーラップモードと、を切り替え可能である。

さらに、コントローラ６は、オーバーラップモードにおいて、アンテナ位置が重複した受信アンテナにて受信された受信信号同士の位相差に応じた受信回路同士の位相補償を行う。特に、本実施形態におけるコントローラ６は、異なる中心周波数による各オーバーラップモードにおいて取得された受信信号同士の各位相差に応じて位相補償を行う。

こうしたプロセッサ６ｂの機能により、コントローラ６がレーダ装置１を制御するレーダ制御方法は、図７に示す制御フローに従って実行される。本制御フローは、車両の起動中に繰り返し実行される。尚、本制御フローにおける各「Ｓ」は、制御プログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。

まずＳ１０にて、コントローラ６は、レーダ動作のモードを、低周波数モード、すなわち受信アンテナが仮想的に重複しないモードに設定する。続くＳ２０では、コントローラ６は、低周波数モードでのレーダ動作を送受信ユニット５に実行させる。すなわち、送信信号の生成及び受信信号の受信処理を実行する。続くＳ３０では、コントローラ６は、低周波数モードでのレーダ動作の開始から規定時間が経過したか否かを判定する。

規定時間が経過していないと判定されると、本フローはＳ１０へと戻る。一方で、規定時間が経過したと判定されると、本フローはＳ４０へと進む。

Ｓ４０では、コントローラ６は、レーダ動作における送信信号の中心周波数を高中心周波数に設定する。そして、Ｓ５０にてコントローラ６は、高中心周波数でのレーダ動作を送受信ユニット５に実行させる。

Ｓ６０では、高中心周波数でのレーダ動作にて取得された受信信号に基づき、受信回路５３間の位相差を取得する。具体的には、コントローラ６は、仮想的にアンテナ位置が重なる受信アンテナユニットから取得された受信信号に基づくビート信号同士の位相差を取得する。

詳記すると、コントローラ６は、送信アンテナユニットＴＸ１からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ３にて受信された受信信号に基づくビート信号を取得する。さらに、コントローラ６は、送信アンテナユニットＴＸ２からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ１にて受信された受信信号に基づくビート信号を取得する。そして、コントローラ６は、各ビート信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を実行することで、各ビート信号の位相差を算出する。

次に、Ｓ７０において、コントローラ６は、レーダ動作における送信信号の中心周波数を中間中心周波数に設定する。次いで、Ｓ８０にてコントローラ６は、中間中心周波数でのレーダ動作を実行させる。

そして、Ｓ９０では、コントローラ６は、送信アンテナユニットＴＸ１からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ４にて受信された受信信号に基づくビート信号を取得する。さらに、コントローラ６は、送信アンテナユニットＴＸ２からの送信信号が受信アンテナユニットＲＸ１にて受信されたビート信号を取得する。そして、コントローラ６は、各ビート信号に対してＦＦＴ処理を実行することで、各ビート信号の位相差を算出する。

さらに次のＳ１００において、コントローラ６は、この差分情報と、高中心周波数にて取得された差分情報と、を統合したキャリブレーション情報により、位相補償を実行する。コントローラ６は、例えば各差分情報の平均値や中央値等を算出することで、当該値をキャリブレーション情報として取得すればよい。例えば、コントローラ６は、キャリブレーション情報をメモリ６ａ等の記憶媒体に記憶させればよい。記憶されたキャリブレーション情報は、低中心周波数におけるレーダ動作において取得された受信信号の位相の補正に利用される。

以上の第一実施形態によれば、アンテナ位置の仮想的な重複を許容されたオーバーラップモードにて、受信回路同士の位相補償が実行される。そして、当該オーバーラップモードと非オーバーラップモードとが切り替え可能のため、受信アンテナの位置が仮想的に重複しない非オーバーラップモードでの送受信処理が可能となり得る。したがって、受信回路間の位相補償が実行可能となり、且つ角度分解能の低下が抑制可能となり得る。

又、第一実施形態によれば、オーバーラップモードと非オーバーラップモードとを切り替えることに、高中心周波数と、低中心周波数と、で中心周波数を切り替えることが含まれる。故に、ピーク周波数が高いアンテナと、ピーク周波数が低いアンテナと、を有効活用可能となる。

さらに、第一実施形態によれば、高中心周波数と、低中心周波数と、中間中心周波数と、で中心周波数が切り替えられる。そして、オーバーラップモードと非オーバーラップモードとを切り替えることに、異なる中心周波数による複数のオーバーラップモードと、残りの中心周波数による非オーバーラップモードと、を切り替えることが含まれる。故に、オーバーラップモードにおいて、アンテナ位置の仮想的な重複の組み合わせが、オーバーラップモードの数に応じて増加し得る。したがって、より多くの受信アンテナの組み合わせについて、位相差が取得され得る。

加えて、第一実施形態によれば、受信回路同士の位相補償を行うことに、異なる中心周波数による各オーバーラップモードにおいて取得された受信信号同士の各位相差に応じて位相補償を行うことが含まれる。故に、複数の位相差の情報に基づいて、受信回路同士の位相補償が実行され得る。したがって、位相補償の精度が向上され得る。

又、第一実施形態によれば、受信アンテナ系３における受信アンテナは、交互に等間隔で並ぶように配置されており、送信アンテナ系２における送信アンテナは、受信アンテナにおける間隔に対して偶数倍の間隔で並ぶように配置されている。故に、中心周波数の切り替えにより、オーバーラップモードと非オーバーラップモードとが確実に切り替え可能となり得る。

さらに、第一実施形態によれば、オーバーラップモード及び非オーバーラップモードを時間的に切り替える。故に、レーダ装置１において、定期的に受信回路同士の位相補償が実行され得る。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

変形例において、レーダ装置１は、オーバーラップモードが１種類のみであってもよい。例えば、レーダ装置１は、低中心周波数での非オーバーラップモードと、高中心周波数でのオーバーラップモードと、を切り替える構成であってもよい。

変形例において、送信アンテナ２０ａ，２０ｂ及び受信アンテナ３０ａ，３０ｂは、オーバーラップモードにおいて異なる受信回路５３同士のアンテナ位置が仮想的に重複するのであれば、図５に示した以外の配置パターンであってもよい。このとき、オーバーラップモード及び非オーバーラップモードがそれぞれの中心周波数にて実現されるかは、第一実施形態の態様に限定されない。

変形例においてコントローラ６を構成する専用コンピュータは、デジタル回路及びアナログ回路のうち、少なくとも一方をプロセッサとして有していてもよい。ここでデジタル回路とは、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、及びＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを記憶したメモリを、有していてもよい。

変形例においてレーダ装置１の適用される移動体は、例えば自律走行又はリモート走行により荷物搬送若しくは情報収集等の可能な自律走行ロボットであってもよい。ここまでの説明形態の他に上述の実施形態及び変形例は、ホスト移動体に搭載可能に構成されてプロセッサ３ｂ及びメモリ３ａを少なくとも一つずつ有する制御装置として、処理回路（例えば処理ＥＣＵ等）又は半導体装置（例えば半導体チップ等）の形態で実施されてもよい。

（付記）
この明細書には、以下に列挙する複数の技術的思想と、それらの複数の組み合わせが開示されている。

（技術的思想１）
利得のピーク周波数が異なる送信アンテナ（２０ａ，２０ｂ）の組を含む送信アンテナユニット（ＴＸ１，ＴＸ２）を、複数備える送信アンテナ系（２）と、
前記ピーク周波数が異なる受信アンテナ（３０ａ，３０ｂ）の組を含む受信アンテナユニット（ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４）を、複数備える受信アンテナ系（３）と、
前記送信アンテナ系から送信される送信信号を生成する送信回路（５０）と、前記受信アンテナ系にて受信された受信信号を処理する複数の受信回路（５３）と、の動作を制御する制御ユニット（６）と、
を備え、
前記制御ユニットは、
前記送信信号の中心周波数を変更することで、各前記送信アンテナユニットにおける前記送信アンテナ同士の間隔に応じた位相差による、異なる前記受信回路に接続された前記受信アンテナの位置の仮想的な重複を許容するオーバーラップモードと、前記位置の仮想的な重複を禁止する非オーバーラップモードと、を切り替えることと、
前記オーバーラップモードにおいて、前記位置が重複した前記受信アンテナにて受信された前記受信信号同士の位相差に応じた前記受信回路同士の位相補償を行うことと、
を実行するように構成されるレーダ装置。

（技術的思想２）
前記制御ユニットは、
前記オーバーラップモードと前記非オーバーラップモードとを切り替えることに、
前記送信アンテナの組のうち前記ピーク周波数が高い前記送信アンテナに対応した前記中心周波数である高中心周波数と、前記ピーク周波数が低い前記送信アンテナに対応した前記中心周波数である低中心周波数と、で前記中心周波数を切り替えることを含む技術的思想１に記載のレーダ装置。

（技術的思想３）
前記制御ユニットは、
前記オーバーラップモードと前記非オーバーラップモードとを切り替えることに、
前記高中心周波数と、前記低中心周波数と、前記高中心周波数から前記低中心周波数までの周波数範囲内に含まれる中間中心周波数と、で前記中心周波数を切り替えることで、異なる前記中心周波数による複数の前記オーバーラップモードと、残りの前記中心周波数による前記非オーバーラップモードと、を切り替えることを含む技術的思想２に記載のレーダ装置。

（技術的思想４）
前記制御ユニットは、
前記受信回路同士の位相補償を行うことに、
異なる前記中心周波数による各前記オーバーラップモードにおいて取得された前記受信信号同士の各位相差に応じて位相補償を行うことを含む技術的思想３に記載のレーダ装置。

（技術的思想５）
前記受信アンテナ系における前記受信アンテナは、交互に等間隔で並ぶように配置されており、
前記送信アンテナ系における前記送信アンテナは、前記受信アンテナにおける間隔に対して偶数倍の間隔で並ぶように配置されている技術的思想１から技術的思想４のいずれか１項に記載のレーダ装置。

（技術的思想６）
前記制御ユニットは、前記オーバーラップモード及び前記非オーバーラップモードを時間的に切り替える技術的思想１から技術的思想５のいずれか１項に記載のレーダ装置。

１：レーダ装置、２：送信アンテナ系、２０ａ，２０ｂ：送信アンテナ、３：受信アンテナ系、３０ａ，３０ｂ：受信アンテナ、５：送受信ユニット、６：コントローラ（制御ユニット）、５０：送信回路、５３：受信回路、６：コントローラ、ＴＸ１，ＴＸ２：送信アンテナユニット、ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４：受信アンテナユニット

Claims (4)

1. 利得のピーク周波数が異なる送信アンテナ（２０ａ，２０ｂ）の組を含む送信アンテナユニット（ＴＸ１，ＴＸ２）を、複数備える送信アンテナ系（２）と、
   前記ピーク周波数が異なる受信アンテナ（３０ａ，３０ｂ）の組を含む受信アンテナユニット（ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４）を、複数備える受信アンテナ系（３）と、
   前記送信アンテナ系から送信される送信信号を生成する送信回路（５０）と、前記受信アンテナ系にて受信された受信信号を処理する複数の受信回路（５３）と、の動作を制御する制御ユニット（６）と、
   を備え、
   前記制御ユニットは、
   前記送信信号の中心周波数を変更することで、各前記送信アンテナユニットにおける前記送信アンテナ同士の間隔に応じた位相差による、異なる前記受信回路に接続された前記受信アンテナの位置の仮想的な重複を許容するオーバーラップモードと、前記位置の仮想的な重複を禁止する非オーバーラップモードと、を切り替えることと、
   前記オーバーラップモードにおいて、前記位置が重複した前記受信アンテナにて受信された前記受信信号同士の位相差に応じた前記受信回路同士の位相補償を行うことと、
   を実行するように構成され、
   前記オーバーラップモードと前記非オーバーラップモードとを切り替えることに、
   前記送信アンテナの組のうち前記ピーク周波数が高い前記送信アンテナに対応した前記中心周波数である高中心周波数と、前記ピーク周波数が低い前記送信アンテナに対応した前記中心周波数である低中心周波数と、で前記中心周波数を切り替えることと、
   前記高中心周波数と、前記低中心周波数と、前記高中心周波数から前記低中心周波数までの周波数範囲内に含まれる中間中心周波数と、で前記中心周波数を切り替えることで、異なる前記中心周波数による複数の前記オーバーラップモードと、残りの前記中心周波数による前記非オーバーラップモードと、を切り替えることと、
   を含むレーダ装置。
2. 前記制御ユニットは、
   前記受信回路同士の位相補償を行うことに、
   異なる前記中心周波数による各前記オーバーラップモードにおいて取得された前記受信信号同士の各位相差に応じて位相補償を行うことを含む請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記受信アンテナ系における前記受信アンテナは、交互に等間隔で並ぶように配置されており、
   前記送信アンテナ系における前記送信アンテナは、前記受信アンテナにおける間隔に対して偶数倍の間隔で並ぶように配置されている請求項１に記載のレーダ装置。
4. 前記制御ユニットは、前記オーバーラップモード及び前記非オーバーラップモードを時間的に切り替える請求項１に記載のレーダ装置。