JPH11287852A - レーダ、レーダの信号処理方法、レーダの通信方法および記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出距離を伸ばし、距離分解能を向上させ、
レーダのセンサ波を利用した物体検出と共に無線通信を
行い得るレーダ、レーダの信号処理方法、レーダの通信
方法および記録媒体を提供する。 【解決手段】 Ａ／Ｄ変換部１１１により電波の発射タ
イミングに同期した周期時間間隔内で一定時間間隔を刻
むサンプリングクロックＣＬＫに基づき反射波による受
波信号ＲＦＩをデジタル受波データに変換し、制御部１
１２により周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分
のデジタル受波データを第１段の記憶手段に保持し、発
射タイミングに同期して第１段から第Ｎ段までの記憶手
段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容
を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１段から第
Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶
手段に格納し、判定・画像処理部１０７により物体距離
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーダ、レーダの
信号処理方法およびレーダの通信方法、並びに、これら
信号処理方法および通信方法を実行させるためのプログ
ラムを記録した記録媒体に係り、特に、レーダとしての
検出可能距離を伸ばし、また距離一定の場合の正確な物
体の検出を可能として距離分解能を向上させたレーダ、
レーダの信号処理方法、レーダの通信方法および記録媒
体、並びに、レーダのセンサ波を利用して物体検出と共
に無線通信を行い得るレーダ、レーダの信号処理方法、
レーダの通信方法および記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ（radar）はアンテナから電波を
放射し、照射された物体からの反射波、または場合によ
っては物体から再発射された電波を受けて、物体の存在
を検知すると共に、その位置を測定するための電波応用
装置である。すなわち、レーダによる物体検出は、アン
テナから電波、光、超音波等を発射し、物体から反射さ
れて戻ってくる反射波を検出することにより行われる。
以下では、パルス形状に区切った電波等を連続的に放射
するパルスレーダ（またはインパルスレーダ）を採り上
げて説明する。ここで、「パルスレーダ」は、１つの周
波数の電波（キャリア）を用いてそのキャリアをパルス
信号で断続的にアンテナから放射するものであり、「イ
ンパルスレーダ」は、そのパルス幅が時間間隔に比べて
極端に狭いため非常に高い周波数域にまでスペクトルが
無数に拡がっており、それをアンテナから放射するため
に、パルスレーダのような特定のキャリアが必要ないと
いった点で異なる。

【０００３】ところで、物体間隔が至近距離である場合
には、距離分解能が重要である。インパルス発射間隔を
１周期として、これを通常の等間隔サンプリングするこ
とは超高速サンプリングとなって、技術的にも不可能で
実用性が薄い。

【０００４】例えば、最大計測距離を５０ｃｍとする
と、最大距離から反射波が戻ってくるのに要する時間は
３．３ｎｓであり、この５０ｃｍの距離を０．５ｃｍの
距離分解能で測定しようとすると、１６．６ｐｓ毎に
（サンプリング周波数を６０ＧＨｚとして）サンプリン
グすることになる。この時のインパルス発射間隔の周波
数は最大３００ＭＨｚ以下の任意の周波数である。

【０００５】一方で、インパルス発射間隔の周波数を３
ＭＨｚとすると、１周期に１回だけサンプリングする公
知の時間軸拡大サンプリング技法を用いた場合には、同
一の３ＭＨｚをサンプリング周波数としたサンプリング
で済み、２００回のサンプリングにより２００倍に時間
軸が拡大された受信信号波形が得られる。この時の距離
分解能は０．５ｃｍが確保されている。なお、この場
合、反射波は減衰して小さくなっており、かつ周囲ノイ
ズもあることから、Ｓ／Ｎ向上のための信号処理が必要
である。

【０００６】このように、パルスレーダ（またはインパ
ルスレーダ）のパルス（インパルス）発射周期は測定上
限距離に関係しており、往復に要する時間よりも大きく
採り、パルス（インパルス）幅は測定下限距離に関係し
ており、往復に要する時間より小さくするのが一般的で
ある。

【０００７】また、従来の一般的なレーダでは、受信し
た反射波を処理し易くするために、上記のように時間軸
を拡大する時間軸拡大サンプリング技法を用いている。
この時間軸拡大サンプリングは計測分野でよく使用され
る技法であって、ＰＣＭ通信、オーディオ信号等のデジ
タル化の際に用いられているサンプリングとは異なるも
のである。すなわち、「サンプリング」が一定間隔で行
われ、サンプリング対象のアナログ信号が該サンプリン
グに対して繰り返さない性質のものであるのに対し、
「時間軸拡大サンプリング」はサンプリングタイミング
を少しずつ遅らせて行われ、サンプリング対象のアナロ
グ信号が該サンプリングに対して繰り返す性質のもので
ある点である。つまり、時間軸拡大サンプリングはアナ
ログ信号の繰り返す性質を利用してサンプリングタイミ
ングを工夫して、波形の時間軸拡大、換言すれば低周波
数化を可能としたものである。

【０００８】図１９には、時間軸拡大サンプリング技法
を用いた従来のレーダの送波部および受波部の構成図を
示す。同図において従来のレーダは、送波部としてクロ
ック生成部５０１，送波部５０２および送波アンテナ５
０３を備え、受波部として受波アンテナ５０６，制御信
号インタフェース５０４，サンプリング制御部５０５，
増幅器５０７および５０８，サンプリング部５０９，ホ
ールド部５１０並びにＡ／Ｄ変換部５１１を備えた構成
である。なお、本従来例は文献「”SURFACE-PENETRATIN
G RADAR（表面浸透レーダ）”イギリス電気技術者学会
出版」の「第３章”Modulation techniques”pp103-11
5」において開示されているものを引用した。

【０００９】また図２１は、本従来例のレーダの受波部
における信号処理を説明するタイミングチャートであ
る。まず、送波部５０２はクロック生成部５０１が生成
する基準クロックＣＬＫ（図２１（ａ）参照）に基づい
て送波信号を送波アンテナ５０３から発射する。

【００１０】受波部では、受波アンテナ５０６を介して
反射波を受波し、受波信号ＲＦＩ（図２１（ｃ）参照）
をサンプリング制御部５０５で生成されたサンプリング
パルスＳＰ（図２１（ｂ）参照）に基づいてサンプリン
グ部５０９でサンプリングする。その結果、サンプリン
グ部５０９でサンプリングされた受波信号は図２１
（ｄ）に示すような波形となる。この信号はホールド部
５１０でホールドされて図２１（ｅ）に示すような信号
となり、これがＡ／Ｄ変換部５１１によってデジタル信
号に変換されて（図２１（ｆ）参照）受波部の出力デー
タとなる。

【００１１】ここで、サンプリングパルスＳＰは時間軸
拡大サンプリングを行うための信号であり、サンプリン
グ制御部５０５において、図２０に示すような回路構成
で生成される。つまり、クロック生成部５２１，高速ラ
ンプ信号生成部５２２，低速ランプ信号生成部５２３お
よび比較器５２４による構成である。また、この回路構
成でサンプリングパルスＳＰが生成される様子を図２２
のタイミングチャートに示す。すなわち、図２２（ａ）
に示すように、クロック生成部５２１からクロックＣＬ
Ｋが出力されると、これに基づいて高速ランプ信号生成
部５２２により図２２（ｂ）に示すような高周波（短周
期）の高速ランプ信号ＲＰＦが、また低速ランプ信号生
成部５２３により図２２（ｃ）に示すような低周波（長
周期）の低速ランプ信号ＲＰＳがそれぞれ生成される。
比較器５２４ではこれら２つの信号ＲＰＦ，ＲＰＳが比
較されて、図２２（ｅ）の点線に示すように、両者の電
圧レベルが一致したタイミングでサンプリングパルスが
生成される。

【００１２】このように、時間軸拡大のためのサンプリ
ングは、反射して戻ってきたパルス（またはインパル
ス）の幅を十分に含むように、少しずつ時間位置を遅ら
せながら行う。またこれは距離の分解能に関係してい
る。ずらしながらサンプリングをして元のタイミング位
置に戻る時間は、検出時間遅延となる。

【００１３】インパルスレーダの事例として、インパル
ス幅１００ｐｓ、インパルス間隔周波数２ＭＨｚ（周期
５００ｎｓ）の場合には、時間軸拡大率は１０万倍程度
である。この時、受信インパルス幅は１０μｓ、インパ
ルス周期時間は５０ｍｓに拡大される。なお、この拡大
された受信波形は、インパルス１周期の間に受信した波
形を１０万倍に拡大したものとほとんど同一である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、パルス
レーダ（またはインパルスレーダ）では、基本的に一定
間隔でパルス（またはインパルス）の電波・超音波を発
射すると、該パルス（またはインパルス）が物体に当た
って反射波となって一定間隔で一定時間後に戻ってく
る。この反射波の電力の大きさは、送信電力、物体の反
射断面積、相互の距離およびアンテナの利得の関数とし
て与えられ、また反射波に熱雑音や周囲のノイズ等が加
わったものが受波信号として受信されることとなる。

【００１５】しかしながら、従来のレーダにおいては、
物体までの距離が送波アンテナから離れていくと、反射
波の受信電力は相互距離の４乗に反比例するため、受波
アンテナから得られる受波信号電圧振幅（Ｓ）が急激に
低下してノイズ（Ｎ）に埋もれてしまい、正確な距離測
定が行えない、若しくは検出可能距離を伸ばすことがで
きないという問題点がある。

【００１６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、その目的とするところは、レーダ
としての検出可能距離を伸ばし、また距離一定の場合の
正確な物体の検出を可能とし、距離分解能を向上させた
レーダ、レーダの信号処理方法、レーダの通信方法およ
び記録媒体を提供することにある。

【００１７】また本発明の他の目的は、レーダのセンサ
波を利用して物体検出と共に無線通信を行い得るレー
ダ、レーダの信号処理方法、レーダの通信方法および記
録媒体を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本出願の請求項１に記載の発明は、パルスまたはイ
ンパルス電波を所定タイミングで発射して、物体からの
反射波を受波して処理するレーダにおいて、前記発射タ
イミングに同期した周期時間間隔内で一定時間間隔を刻
む第１サンプリングクロックに基づき、前記反射波によ
る受波信号をデジタル受波データに変換する変換手段
と、前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分
（Ｍは任意の正整数）のデジタル受波データを保持する
記憶手段を第１段から第Ｎ＋１段（Ｎは任意の正整数）
までＮ＋１個備えたデータ記憶手段と、前記周期時間間
隔内のサンプリング回数のＭ個分のデジタル受波データ
を前記第１段の記憶手段に保持させた後、前記発射タイ
ミングに同期して、前記第１段から第Ｎ段までの記憶手
段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容
を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１段から第
Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶
手段に格納する制御手段とを具備することを特徴とする
レーダにある。

【００１９】また、本出願の請求項２に記載の発明は、
他のレーダから所定タイミングで発射され、キャリアが
パルス変調または周波数変調された電波を受波して通信
するレーダにおいて、所定周期時間間隔内で一定時間間
隔を刻む第１サンプリングクロックに基づき、前記受波
信号をデジタル受波データに変換する変換手段と、前記
周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは任意
の正整数）のデジタル受波データを保持する記憶手段を
第１段から第Ｎ＋１段（Ｎは任意の正整数）までＮ＋１
個備えたデータ記憶手段と、前記周期時間間隔内のサン
プリング回数のＭ個分のデジタル受波データを前記第１
段の記憶手段に保持させた後、前記発射タイミングに同
期して、前記第１段から第Ｎ段までの記憶手段において
第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１
段の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの
記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納
する制御手段と、前記第Ｎ＋１段の記憶手段の内容に基
づき、前記他のレーダからの通信データの内容を判定す
る判定手段とを具備することを特徴とするレーダにあ
る。

【００２０】また、本出願の請求項３に記載の発明は、
前記発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一定時
間間隔を刻む第１サンプリングクロックを低周波で位相
変調した第２サンプリングクロックを生成する時間軸拡
大サンプリングクロック生成手段と、前記反射波による
受波信号を前記第２サンプリングクロックでサンプリン
グするサンプリング手段とを具備し、前記変換手段は、
前記サンプリングされた信号を前記第１サンプリングク
ロックに基づくタイミングでデジタル受波データに変換
することを特徴とする請求項１たは２に記載のレーダに
ある。

【００２１】また、本出願の請求項４に記載の発明は、
前記発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一定時
間間隔を刻む第１サンプリングクロックを低周波で位相
変調した第２サンプリングクロックを生成する時間軸拡
大サンプリングクロック生成手段を具備し、前記変換手
段は、前記反射波による受波信号を前記第２サンプリン
グクロックに基づくタイミングでデジタル受波データに
変換することを特徴とする請求項１または２に記載のレ
ーダにある。

【００２２】また、本出願の請求項５に記載の発明は、
前記第１サンプリングクロックまたは前記第２サンプリ
ングクロックが、前記発射タイミングに同期した周期時
間間隔をＬ区間に分割したときの１区間内でＭ個のサン
プリングタイミングを刻むとき、前記制御手段は、前記
Ｌ区間分割を規定するタイミングに同期して、前記第１
段から第Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜
Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移
動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を
加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納することを特徴と
する請求項１、３または４に記載のレーダにある。

【００２３】また、本出願の請求項６に記載の発明は、
前記分割されたＬ区間の任意の区間を選択指定する選択
手段を具備し、前記サンプリング手段、前記変換手段ま
たは前記制御手段は、前記選択手段で選択指示された区
間について処理することを特徴とする請求項５に記載の
レーダにある。

【００２４】また、本出願の請求項７に記載の発明は、
パルスまたはインパルス電波を所定タイミングで発射し
て、物体からの反射波を受波して処理するレーダの信号
処理方法において、前記発射タイミングに同期した周期
時間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロ
ックに基づき、前記反射波による受波信号をデジタル受
波データに変換する変換ステップと、前記周期時間間隔
内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは任意の正整数）の
デジタル受波データを第１段の記憶手段に保持する記憶
ステップと、前記発射タイミングに同期して、第１段か
ら第Ｎ段（Ｎは任意の正整数）までの記憶手段において
第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１
段の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの
記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納
する加算ステップとを具備することを特徴とするレーダ
の信号処理方法にある。

【００２５】また、本出願の請求項８に記載の発明は、
他のレーダから所定タイミングで発射され、キャリアが
パルス変調または周波数変調された電波を受波して通信
するレーダの信号処理方法において、所定周期時間間隔
内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロックに基
づき、前記受波信号をデジタル受波データに変換する変
換ステップと、前記周期時間間隔内のサンプリング回数
のＭ個分（Ｍは任意の正整数）のデジタル受波データを
第１段の記憶手段に保持する記憶ステップと、前記発射
タイミングに同期して、第１段から第Ｎ段（Ｎは任意の
正整数）までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−
１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移動さ
せた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算
して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する加算ステップと、
前記第Ｎ＋１段の記憶手段の内容に基づき、前記他のレ
ーダからの通信データの内容を判定する判定ステップと
を具備することを特徴とするレーダの信号処理方法にあ
る。

【００２６】また、本出願の請求項９に記載の発明は、
前記発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一定時
間間隔を刻む第１サンプリングクロックを低周波で位相
変調した第２サンプリングクロックを生成する時間軸拡
大サンプリングクロック生成ステップと、前記反射波に
よる受波信号を前記第２サンプリングクロックでサンプ
リングするサンプリングステップとを具備し、前記変換
ステップは、前記サンプリングされた信号を前記第１サ
ンプリングクロックに基づくタイミングでデジタル受波
データに変換することを特徴とする請求項７または８に
記載のレーダの信号処理方法にある。

【００２７】また、本出願の請求項１０に記載の発明
は、前記発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一
定時間間隔を刻む第１サンプリングクロックを低周波で
位相変調した第２サンプリングクロックを生成する時間
軸拡大サンプリングクロック生成ステップを具備し、前
記変換ステップは、前記反射波による受波信号を前記第
２サンプリングクロックに基づくタイミングでデジタル
受波データに変換することを特徴とする請求項７または
８に記載のレーダの信号処理方法にある。

【００２８】また、本出願の請求項１１に記載の発明
は、前記第１サンプリングクロックまたは前記第２サン
プリングクロックが、前記発射タイミングに同期した周
期時間間隔をＬ区間に分割したときの１区間内でＭ個の
サンプリングタイミングを刻むとき、前記加算ステップ
は、前記Ｌ区間分割を規定するタイミングに同期して、
前記第１段から第Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段
（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記
憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手
段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納するこ
とを特徴とする請求項７、９または１０に記載のレーダ
の信号処理方法にある。

【００２９】また、本出願の請求項１２に記載の発明
は、前記分割されたＬ区間の任意の区間を選択指定する
選択ステップを具備し、前記サンプリングステップ、前
記変換ステップまたは前記制御ステップは、前記選択ス
テップで選択指示された区間について処理することを特
徴とする請求項１１に記載のレーダの信号処理方法にあ
る。

【００３０】また、本出願の請求項１３に記載の発明
は、第ｊ区間（ｊ＝１〜Ｌ）について処理した結果、検
出対象の物体が第ｊ区間から第ｊ−１区間または第ｊ＋
１区間に移動していることを検出した際に、第ｊ区間か
ら第ｊ−１区間への移動時には前記第ｊ区間を第ｊ−１
区間方向に、第ｊ区間から第ｊ＋１区間への移動時には
第ｊ＋１区間方向にそれぞれ１／２区間シフトする区間
シフトステップと、前記第１段から第Ｎ段までの記憶手
段をそれぞれ前半および後半に２分割した場合に、第ｊ
区間から第ｊ−１区間への移動時には、第ｉ段（ｉ＝１
〜Ｎ−１）の記憶手段の前半の内容を第ｉ段の記憶手段
の後半に、第ｋ段（ｋ＝１〜Ｎ−２）の記憶手段の後半
の内容を第ｋ＋１段の記憶手段の前半にそれぞれシフト
した後、第１段の記憶手段の前半の内容をクリアし、第
ｊ区間から第ｊ＋１区間への移動時には、第ｉ段（ｉ＝
１〜Ｎ−１）の記憶手段の後半の内容を第ｉ段の記憶手
段の前半に、第ｋ段（ｋ＝２〜Ｎ−１）の記憶手段の前
半の内容を第ｋ−１段の記憶手段の後半にそれぞれシフ
トした後、第Ｎ−１段の記憶手段の後半の内容をクリア
し、その後第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加
算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する記憶シフトステ
ップとを実行した後に、前記シフト後の第ｊ区間につい
て、前記変換ステップ、前記記憶ステップおよび前記加
算ステップを実行することを特徴とする請求項１１また
は１２に記載のレーダの信号処理方法にある。

【００３１】さらに、本出願の請求項１４に記載の発明
は、請求項７、８、９、１０、１１、１２または１３に
記載のレーダの信号処理方法をコンピュータに実行させ
るためのプログラムとして記憶したコンピュータにより
読み取り可能な記録媒体にある。

【００３２】そして、この請求項１、請求項７または請
求項１４に記載の発明によれば、変換手段（変換ステッ
プ）により、パルスまたはインパルス電波の発射タイミ
ングに同期した周期時間間隔内で一定時間間隔を刻む第
１サンプリングクロックに基づき、物体からの反射波に
よる受波信号をデジタル受波データに変換し、制御手段
（記憶ステップ）により、周期時間間隔内のサンプリン
グ回数のＭ個分（Ｍは任意の正整数）のデジタル受波デ
ータを第１段の記憶手段に保持し、制御手段（加算ステ
ップ）により、発射タイミングに同期して、第１段から
第Ｎ段（Ｎは任意の正整数）までの記憶手段において第
ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段
の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記
憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納す
る。

【００３３】このように、パルスまたはインパルス電波
の送波から次の送波までを１セットとしてデータ記憶手
段にＮセット記憶し、時間位置の等しい受波データを順
次加算した結果に基づいて物体検出または物体までの距
離検出を行うので、熱雑音や周囲でランダムに発生する
ノイズは加算処理によって打ち消されることとなり、ノ
イズが増大することなく、また物体までの距離が送波ア
ンテナから離れていっても、従来のように受波アンテナ
から得られる受波信号電圧振幅（Ｓ）が急激に低下して
ノイズ（Ｎ）に埋もれてしまってしきい値に達せずに検
出不能となるようなことがなく、信号対雑音比Ｓ／Ｎを
向上させることができ、受波信号電圧振幅（Ｓ）が増大
してノイズ（Ｎ）が抑制されるので、レーダとしての検
出可能距離を大幅に伸ばすことができ、また距離一定の
場合の正確な物体の検出を可能とし、検出精度（距離分
解能）を向上させることができる。

【００３４】また、請求項２、請求項８または請求項１
４に記載の発明によれば、変換手段（変換ステップ）に
より、所定周期時間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サ
ンプリングクロックに基づき、他のレーダから所定タイ
ミングで発射され、キャリアがパルス変調または周波数
変調された電波を受波した受波信号をデジタル受波デー
タに変換し、制御手段（記憶ステップ）により、周期時
間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは任意の正整
数）のデジタル受波データを第１段の記憶手段に保持
し、制御手段（加算ステップ）により、発射タイミング
に同期して、第１段から第Ｎ段（Ｎは任意の正整数）ま
での記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶
手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第
１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋
１段の記憶手段に格納し、判定手段（判定ステップ）に
より、第Ｎ＋１段の記憶手段の内容に基づき他のレーダ
からの通信データの内容を判定する。これにより、レー
ダのセンサ波を利用して物体検出と共に無線通信を行う
ことができ、しかもレーダセンシングにおいては検出可
能距離を大幅に伸ばし、また距離一定の場合の正確な物
体の検出を可能とし、検出精度（距離分解能）を向上さ
せることができる。

【００３５】また、請求項３、請求項９または請求項１
４に記載の発明によれば、時間軸拡大サンプリングクロ
ック生成手段（時間軸拡大サンプリングクロック生成ス
テップ）により、発射タイミングに同期した周期時間間
隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロックを
低周波で位相変調した第２サンプリングクロックを生成
し、サンプリング手段（サンプリングステップ）によ
り、反射波による受波信号を第２サンプリングクロック
でサンプリングし、変換ステップにおいて、サンプリン
グされた信号を第１サンプリングクロックに基づくタイ
ミングでデジタル受波データに変換する。これにより、
時間軸拡大サンプリングクロックによる時間軸拡大サン
プリングを行った信号についてデジタル信号への変換を
行うこととなり、信号処理を行う変換手段、データ記憶
手段および加算等を行う演算手段について動作周波数を
低速化することができ、回路設計の実現性を高めると共
に、回路コストを低減させることができる。

【００３６】また、請求項４、請求項１０または請求項
１４に記載の発明によれば、時間軸拡大サンプリングク
ロック生成手段（時間軸拡大サンプリングクロック生成
ステップ）により、発射タイミングに同期した周期時間
間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロック
を低周波で位相変調した第２サンプリングクロックを生
成し、変換手段（変換ステップ）において、反射波によ
る受波信号を第２サンプリングクロックに基づくタイミ
ングでデジタル受波データに変換する。これにより、変
換手段を除くデータ記憶手段および加算等を行う演算手
段について動作周波数を低速化することができ、回路設
計の実現性を高めると共に、回路コストを低減させるこ
とができる。

【００３７】また、請求項５、請求項１１または請求項
１４に記載の発明によれば、第１サンプリングクロック
または第２サンプリングクロックが、発射タイミングに
同期した周期時間間隔をＬ区間に分割したときの１区間
内でＭ個のサンプリングタイミングを刻むとき、制御手
段（加算ステップ）において、Ｌ区間分割を規定するタ
イミングに同期して、第１段から第Ｎ段までの記憶手段
において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を
第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ
段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手
段に格納する。検出物体までの距離が長い場合に距離精
度の仕様を確保しようとすれば、データ記憶手段の各段
の記憶手段の容量が大きな値となって実現性が難しくな
るが、物体が進行方向から侵入する場合には近距離部分
についての検出は不要であることから、検出範囲の上限
から検出処理を行うようにして記憶手段の容量を抑制す
るものである。また、これにより距離精度を確保しつつ
物体検出の処理時間の遅れも低減することができる。

【００３８】また、請求項６、請求項１２または請求項
１４に記載の発明によれば、選択手段（選択ステップ）
により、分割されたＬ区間の任意の区間を選択指定し、
サンプリング手段（サンプリングステップ）、変換手段
（変換ステップ）または制御手段（制御ステップ）にお
いて、選択手段（選択ステップ）で選択指示された区間
について処理するのが望ましい。

【００３９】さらに、本出願の請求項１３または請求項
１４に記載の発明によれば、区間シフトステップによ
り、第ｊ区間（ｊ＝１〜Ｌ）について処理した結果、検
出対象の物体が第ｊ区間から第ｊ−１区間または第ｊ＋
１区間に移動していることを検出した際に、第ｊ区間か
ら第ｊ−１区間への移動時には第ｊ区間を第ｊ−１区間
方向に、第ｊ区間から第ｊ＋１区間への移動時には第ｊ
＋１区間方向にそれぞれ１／２区間シフトし、記憶シフ
トステップにより、第１段から第Ｎ段までの記憶手段を
それぞれ前半および後半に２分割した場合に、第ｊ区間
から第ｊ−１区間への移動時には、第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ
−１）の記憶手段の前半の内容を第ｉ段の記憶手段の後
半に、第ｋ段（ｋ＝１〜Ｎ−２）の記憶手段の後半の内
容を第ｋ＋１段の記憶手段の前半にそれぞれシフトした
後、第１段の記憶手段の前半の内容をクリアし、第ｊ区
間から第ｊ＋１区間への移動時には、第ｉ段（ｉ＝１〜
Ｎ−１）の記憶手段の後半の内容を第ｉ段の記憶手段の
前半に、第ｋ段（ｋ＝２〜Ｎ−１）の記憶手段の前半の
内容を第ｋ−１段の記憶手段の後半にそれぞれシフトし
た後、第Ｎ−１段の記憶手段の後半の内容をクリアし、
その後第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算し
て第Ｎ＋１段の記憶手段に格納し、その後、シフト後の
第ｊ区間について、変換ステップ、記憶ステップおよび
加算ステップを実行する。これにより、周期時間間隔を
区間分割して処理する際の物体の移動に合わせた追従機
能を実現することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーダ、レーダの
信号処理方法、レーダの通信方法および記録媒体の実施
の形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形
態〕、〔第３の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に
説明する。

【００４１】〔第１の実施形態〕図１は本発明の第１の
実施形態に係るレーダの構成図である。図１（ａ）は実
施形態のレーダの全体構成図、図１（ｂ）は実施形態の
レーダの信号処理部の構成図である。

【００４２】図１（ａ）において、本実施形態のレーダ
は、クロック生成部１０１，インパルス発生部１０２，
送波アンテナ１０３，受波アンテナ１０５，信号処理部
１０６および判定・画像処理部１０７を備えて構成され
ている。

【００４３】クロック生成部１０１では基準クロックＣ
ＬＫを生成して、インパルス発生部１０２では、該基準
クロックＣＬＫに基づく一定間隔でインパルス電波を送
波アンテナ１０３を介して発射する。ここで、インパル
ス電波は、そのパルス幅が時間間隔に比べて極端に狭く
非常に高い周波数域にまでスペクトルが無数に拡がった
ものである。なお本実施形態ではインパルスレーダにつ
いて例示しているが、パルスレーダとする場合には、イ
ンパルス発生部をパルス発生部に置き換えて、該パルス
発生部において、１つの周波数の電波（キャリア）を用
いて該キャリアを基準クロックＣＬＫに基づくパルス信
号で断続的にアンテナから放射することとなる。

【００４４】また受波アンテナ１０５では、検出対象の
物体からの反射波を受波して信号処理部１０６に受波信
号ＲＦＩを供給する。信号処理部１０６は、受波信号Ｒ
ＦＩについてサンプリングしてデジタル受波データに変
換し、データ処理を施す。図１（ｂ）にこの信号処理部
１０６の構成図を示す。

【００４５】図１（ｂ）において、信号処理部１０６
は、Ａ／Ｄ変換部１１１，制御部１１２，データ記憶部
１１３および演算部１１４を備えて構成され、これら構
成要素がバス１５１を介して接続された構成である。な
お、バス１５１は判定・画像処理部１０７とも接続さ
れ、信号処理部１０６からの出力データを供給する。

【００４６】さらに、図２には、信号処理部１０６のよ
り具体的な第１，第２および第３の実施例について構成
図を例示している。すなわち、図２（ａ），（ｂ）およ
び（ｃ）はそれぞれ信号処理部１０６の第１，第２およ
び第３の実施例の構成図である。

【００４７】図２（ａ）に示す信号処理部１０６の第１
の実施例は、図１（ｂ）の構成をより具体的に示したも
ので、制御部１１２内に、発射タイミングを刻む基準ク
ロックＣＬＫに同期したＡ／Ｄ変換処理用のサンプリン
グクロックＳＣＫ（請求の範囲にいう第１サンプリング
クロック）を生成するクロック生成部１１５を備えてい
る。つまり、信号処理部１０６の第１の実施例では、Ａ
／Ｄ変換部１１１において、発射タイミングに同期した
周期時間間隔内で一定時間間隔を刻むサンプリングクロ
ックＳＣＫに基づき受波信号ＲＦＩをデジタル受波デー
タに変換する。

【００４８】また、データ記憶部１１３の構成図を図３
に示す。図３において、データ記憶部１１３は、周期時
間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは任意の正整
数）のデジタル受波データを保持する記憶手段を第１段
から第Ｎ＋１段（Ｎは任意の正整数）までＮ＋１個備え
た構成である。つまり、第１段から第Ｎ＋１段までの各
段の記憶手段は周期時間間隔内のサンプリング回数分の
容量を持ち、アドレスＡ0からＡM-1までが割り当てられ
て、各アドレスに１個のサンプリングデータが記憶され
ることになる。

【００４９】また制御部１１２では、まず、周期時間間
隔内のサンプリング回数のＭ個分のデジタル受波データ
を第１段の記憶手段に順次記憶させ、発射タイミングに
同期したタイミングで、第１段から第Ｎ段までの記憶手
段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容
を次段である第ｉ＋１段の記憶手段にシフトさせる。つ
まり、第１段の記憶手段の内容を第２段の記憶手段に、
第２段の記憶手段の内容を第３段の記憶手段に、…、第
Ｎ−１段の記憶手段の内容を第Ｎ段の記憶手段にそれぞ
れ移動させる。その直後に、さらに演算部１１４を使用
して、第１段から第Ｎ段までの記憶手段のそれぞれの内
容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する。つまり
アドレスｊ（ｊ＝Ａ0〜ＡM-1）について、第１段から第
Ｎ段までのデータを加算して第Ｎ＋１段の記憶手段のア
ドレスｊに記憶する。

【００５０】図４には、データ記憶部１１３の各段の記
憶手段に記憶されるデータの内容を例示する説明図を示
す。すなわち、図４（ａ）は第１段の記憶手段に記憶さ
れている（送波から次の送波の直前までの）データであ
り、図４（ｂ）は第２段の記憶手段に記憶されている
（次の送波からその次の送波の直前までの）データであ
り、図４（ｃ）は第Ｎ＋１段の記憶手段に記憶されてい
るデータであって第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内
容が加算されたものである。なお、図４では受波アンテ
ナ１０５で受信された受波信号ＲＦＩの信号波形を示し
ており、反射波のみでなく送波信号も含んでいる（図中
の最初の大きな部分が送波信号に相当し、それ以降の部
分が反射波に相当する）。また、図中の縦の破線はＡ／
Ｄ変換におけるサンプリングタイミングで（実際にはも
っと密にサンプリングされる）、正確には、データ記憶
部１１３の各段の記憶手段にはそのサンプリングタイミ
ングでのサンプリング（Ａ／Ｄ変換）データ（デジタル
値）が記憶されることとなる。

【００５１】さらに、判定・画像処理部１０７では、デ
ータ記憶部１１３の第Ｎ＋１段の記憶手段の内容を出力
データ（バス１５１）を介して順次読み出し、所定のし
きい値で識別することにより物体の検出を行う。つま
り、最初に現れる送波部分が該しきい値を越えて検出さ
れるが、その後順次しきい値との比較が行われて、物体
からの反射波のところでもしきい値を越えて検出される
ことになる。したがって、この送波部分から反射波まで
の時間差に高速を掛けることによって物体までの実距離
が検出できることになる。判定処理をより簡単にするに
は、送波部分の時点でカウントを開始し、反射波の部分
でカウント動作をストップさせ、カウント動作のための
クロックを高速を考慮した周波数に選べば、カウントさ
れた値を距離として直読することができる。

【００５２】以上、第１の実施形態のレーダ（信号処理
部１０６については第１の実施例）の構成について詳細
に説明したが、このレーダにおける信号処理方法につい
てまとめて説明する。すなわち、まず変換ステップにお
いて、Ａ／Ｄ変換部１１１によりパルスまたはインパル
ス電波の発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一
定時間間隔を刻むサンプリングクロックＣＬＫに基づ
き、物体からの反射波による受波信号ＲＦＩをデジタル
受波データに変換し、次に記憶ステップにおいて、制御
部１１２により周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ
個分のデジタル受波データを第１段の記憶手段に保持
し、さらに加算ステップにおいて、制御手段１１２によ
り、発射タイミングに同期して第１段から第Ｎ段までの
記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段
の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１段
から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段
の記憶手段に格納し、さらに判定・画像処理部１０７に
よって物体までの距離を検出する。

【００５３】このように、本実施形態のレーダでは、イ
ンパルス送波から次のインパルス送波までを１セットと
してデータ記憶部１１３にＮセット記憶し、時間位置の
等しい（同一アドレス）の受波データを順次加算した結
果に基づいて物体検出または物体までの距離検出を行う
ので、熱雑音や周囲でランダムに発生するノイズは加算
処理によって打ち消されることとなり、ノイズが増大す
ることなく、また物体までの距離が送波アンテナから離
れていっても、従来のように受波アンテナから得られる
受波信号電圧振幅（Ｓ）が急激に低下してノイズ（Ｎ）
に埋もれてしまってしきい値に達せずに検出不能となる
ようなことがなく、信号対雑音比Ｓ／Ｎを向上させるこ
とができ、受波信号電圧振幅（Ｓ）が増大してノイズ
（Ｎ）が抑制されるので、レーダとしての検出可能距離
を大幅に伸ばすことができ、また距離一定の場合の正確
な物体の検出を可能とし、検出精度（距離分解能）を向
上させることができる。

【００５４】次に、信号処理部を第２の実施例すなわち
図２（ｂ）に示す構成で実現した場合の第１の実施形態
のレーダについて説明する。

【００５５】図２（ｂ）において、信号処理部１０６ｂ
は、サンプリング部１１７ｂ，Ａ／Ｄ変換部１１１ｂ，
制御部１１２ｂ，データ記憶部１１３ｂおよび演算部１
１４ｂを備えて構成され、これら構成要素がバス１５１
ｂを介して接続された構成である。また制御部１１２ｂ
には、クロック生成部１１５ｂと時間軸拡大サンプリン
グクロック生成部１１６ｂとを備えている。

【００５６】制御部１１２ｂにおいて、クロック生成部
１１５は発射タイミングを刻む基準クロックＣＬＫに同
期したＡ／Ｄ変換処理用のサンプリングクロックＳＣＫ
（第１サンプリングクロック）を生成し、時間軸拡大サ
ンプリングクロック生成部１１６ｂはサンプリングクロ
ックＳＣＫを低周波で位相変調した時間軸拡大サンプリ
ングクロックＳＰ（第２サンプリングクロック）を生成
する。

【００５７】つまり、信号処理部１０６の第２の実施例
では、サンプリング部１１７ｂにおいて時間軸拡大サン
プリングクロックＳＰのタイミングで受波信号ＲＦＩを
時間軸拡大サンプリングし、そしてＡ／Ｄ変換部１１１
ｂにおいて、サンプリングクロックＳＣＫに基づきサン
プリングされた信号をデジタル受波データに変換する。

【００５８】従来例においても説明したように、時間軸
拡大サンプリングクロックＳＰは、時間軸を拡大したい
範囲（例えば１０００パルス分の時間）で直線的に上昇
する電圧波形（のランプ信号、すなわち三角波）を作成
し、別途１パルス分の三角波の繰り返しとなる電圧を作
成し、これら２つの電圧を比較し一致したところでサン
プリングパルスを生成したものである。この時間軸拡大
サンプリングクロックＳＰは、長周期の三角波によって
位相がだんだんずらされていくので、（１パルスで１サ
ンプリングするとすれば）サンプリングタイミングがサ
ンプリング毎にだんだんずれていき、送波から次の送波
までの間のデータを（例えば１０００回の送波で）全て
集めたことになる。こうして送波から次の送波までの時
間（例えば１μｓ，５００ｎｓ）を、結果的に（例えば
１０００倍に）拡大して（１ｍｓ，５００μｓ）、かつ
送波パルスまたはインパルス自体の幅も（例えば１ｎｓ
が１μｓに）拡大されて低周波化されたことになる。

【００５９】上記第１の実施例の信号処理部１０６を使
用した構成では、送波パルスまたはインパルスの発射間
隔が高速になると、サンプリング周波数ＳＣＫが超高周
波となり、Ａ／Ｄ変換部１１１，制御部１１２，データ
記憶部１１３および演算部１１４の回路設計に超高速性
が要求され、回路の実現性やコスト等に課題が生じてし
まうが、時間軸拡大サンプリングを行った後にＡ／Ｄ変
換を行う第２実施例の信号処理部１０６ｂを使用した場
合には、信号処理部全体（Ａ／Ｄ変換部１１１ｂ，制御
部１１２ｂ，データ記憶部１１３ｂおよび演算部１１４
ｂ）について低速化することができ、回路設計の実現性
を高めると共に、回路コストを低減させることができ
る。

【００６０】例えば、送波インパルスの幅がナノ秒以下
である時には、受信する反射波も同程度の幅となるが、
これを見逃さずにサンプリングするためには、最小でも
その幅の半分の時間を逆数にした（ＧＨｚ台の）周波数
を持つサンプリングクロックＳＣＫが必要となり、商用
ベースのＡ／Ｄ変換用ＩＣが数十から数百ｋＨｚのクロ
ックを、またＴＶ信号処理用の高価なＡ／Ｄ変換用ＩＣ
でも数十ＭＨｚのクロックを使用している現在のデバイ
ス技術から鑑みて、現実には実現不可能である。これに
対して、時間軸拡大サンプリングを行うことにより周波
数をｋＨｚ台まで低周波化できるので、デバイスの入手
が容易であり、回路の実現は可能となる。

【００６１】また、信号処理部の動作周波数は、発射電
波の媒体が電磁波か音波かによって異なるし、それぞれ
の要求仕様としても測距できる最短距離にもよる。具体
的な数値を上げて検討してみれば、例えば電波で１ｍが
最短距離の時にはパルス幅は６．６ｎｓ以下であり、電
波でも１０ｍまでであれば６６ｎｓである。したがっ
て、第１の実施例の信号処理部では、６．６ｎｓの反射
波を３回はサンプリングしたいとすれば２．２ｎｓ間隔
となり、Ａ／Ｄ変換部１１１のクロックＳＣＫの周波数
は４５０ＭＨｚとなって、最短距離１ｍの仕様に対して
回路実現が難しいものとなり、第２の実施例の如く時間
軸拡大サンプリング技術を導入する必要がある。

【００６２】次に、信号処理部を第３の実施例すなわち
図２（ｃ）に示す構成で実現した場合の第１の実施形態
のレーダについて説明する。

【００６３】図２（ｃ）において、信号処理部１０６ｃ
は、Ａ／Ｄ変換部１１１ｃ，制御部１１２ｃ，データ記
憶部１１３ｃおよび演算部１１４ｃを備えて構成され、
これら構成要素がバス１５１ｃを介して接続された構成
である。また制御部１１２ｃには、時間軸拡大サンプリ
ングクロック生成部１１６ｃを備えている。

【００６４】制御部１１２ｃにおいて、時間軸拡大サン
プリングクロック生成部１１６ｃは発射タイミングを刻
む基準クロックＣＬＫに同期した信号を低周波で位相変
調した時間軸拡大サンプリングクロックＳＰ（第２サン
プリングクロック）を生成する。つまり、信号処理部１
０６の第３の実施例では、Ａ／Ｄ変換部１１１ｃにおい
て、時間軸拡大サンプリングクロックＳＰに基づき受波
信号ＲＦＩをデジタル受波データに変換する。

【００６５】この第３実施例の信号処理部１０６ｃによ
っても、第２の実施例と同様に、Ａ／Ｄ変換部１１１ｃ
を除く信号処理部（制御部１１２ｃ，データ記憶部１１
３ｃおよび演算部１１４ｃ）について低速化することが
でき、回路設計の実現性を高めると共に、回路コストを
低減させることができる。

【００６６】次に、第１の実施形態のレーダにおける信
号処理方法の幾つかの変形について説明する。

【００６７】まず第１の変形例では、信号処理部１０６
のサンプリングクロックＳＣＫまたは時間軸拡大サンプ
リングクロックＳＰを、発射タイミングに同期した周期
時間間隔をＬ区間に分割したときの１区間内でＭ個のサ
ンプリングタイミングを刻むように生成するものであ
る。この場合、制御部１１２（加算ステップ）において
は、Ｌ区間分割を規定するタイミングに同期して、第１
段から第Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜
Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移
動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を
演算部１１４により加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格
納することになる。

【００６８】検出物体までの距離が長い場合に、距離精
度の仕様を確保しようとすれば、データ記憶部１１３の
各段の記憶手段の容量（Ｍ）が大きな値となってくる
が、物体が進行方向から侵入する場合には近い距離の部
分は不要であるから検出範囲の上限から処理を行うよう
にすれば記憶手段の容量（Ｍ）は少なくて済むことにな
る。また、距離精度を確保しつつ物体検出の処理時間の
遅れも低減することができる。

【００６９】元々、サンプリングはパルスまたは拡大さ
れたインパルスを確実にサンプリングする必要があり、
この幅は検出できる最短距離と関係し、また（発射電力
が十分であると仮定して）最長検出距離はパルス間隔が
関係している。例えば、最短距離１ｍ、最長距離１００
ｍであれば、各段の記憶手段は、１パルスで３回サンプ
リングする場合に３００アドレス分の容量がそれぞれ必
要になる。全体では３００×（Ｎ＋１）アドレス分の容
量が必要となる。また、これを処理する演算時間も１パ
ルス毎に処理を終わらせるために超高速クロックが必要
となり実現不可能なことになる。

【００７０】ところで、レーダを考えたとき、何も物体
を検出していない状態から始めると、いきなり近距離に
物体が入ってくることは有り得ず、最大検出距離に入っ
てきた時点から検出を始めればよい。そこで、図５
（ａ）および（ｂ）に示すように、周期時間間隔を第１
から第ＬまでのＬ区間に分割した場合、図５（ｃ）およ
び（ｄ）に示すように、まず最大検出距離付近の第Ｌ区
間から見ていけばよいことになるから、各段の記憶手段
の容量は３００／Ｌアドレス分あればよいことになる。
一般化した表現では、Ｍ／Ｌアドレス分の容量で良い。

【００７１】或いは、サンプリング間隔（上記例では、
３回）は、実際には距離精度を左右するものでもあるか
ら、Ｌ分割によってデータ記憶部１１３の記憶手段の容
量を全て割り当てれば距離分解能が上がることになる。
何れにしても演算部１１４等の動作クロックも低速化す
ることができる。

【００７２】次に、第２の変形例は、図６（ａ）に示す
ようなＬ区間分割において、図６（ｂ）および（ｃ）に
示すように、第ｊ区間（ｊ＝１〜Ｌ）についてサンプリ
ングした結果から検出対象の物体が第ｊ区間から第ｊ−
１区間に移動していることを検出した際には、図６
（ｄ）に示すように、第ｊ区間を第ｊ−１区間方向に１
／２区間シフトし（区間シフトステップ）、第１段から
第Ｎ段までの記憶手段をそれぞれ前半および後半に２分
割したときの第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の前
半の内容を第ｉ段の記憶手段の後半に、第ｋ段（ｋ＝１
〜Ｎ−２）の記憶手段の後半の内容を第ｋ＋１段の記憶
手段の前半にそれぞれシフトした後、第１段の記憶手段
の前半の内容をクリアし、その後第１段から第Ｎ段まで
の記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格
納し（記憶シフトステップ）、その後、シフト後の第ｊ
区間について、変換ステップ、記憶ステップおよび加算
ステップを実行するものである。

【００７３】第１の変形例のようにＬ区間に分割して処
理を行うと、全測距・検知領域の１／Ｌの区間（領域）
しか見ていないことになるので、物体が移動していくと
それに追従していく機能が必要となる。第２の変形例は
この追従機能を実現したものである。

【００７４】つまり、現在最遠方の区間である第Ｌ区間
に物体が侵入してくる場合に、その後だんだん物体は移
動して第Ｌ−１区間に入り始める。物体が接近しつつあ
ることは測定距離の変化から判る。そこで、この接近し
つつあるという情報に基づきサンプリング区間を移すよ
うにすればよい。しかし、１度に１区間分移動させたの
では境目が分かりにくいので、上記のように１／２区間
だけサンプリング区間をシフトさせるようにしたもので
ある。また、この区間シフトに合わせてデータ記憶部１
１３の保持内容も、図７に示すように、サンプリング区
間のシフトに合わせてシフトさせれば、変更後のサンプ
リング位置とデータ記憶部１１３の内容が一致して、物
体の移動に合わせた追従機能を実現することができる。

【００７５】データ記憶部１１３における記憶シフト操
作は、各段の記憶手段のアドレスＡ0〜ＡM-1の内容をＭ
／２だけシフトするものである。つまり、アドレスＡ0
の内容をアドレスＡ0+M/2に移し、アドレスＡ1の内容を
アドレスＡ1+M/2に移し、…、アドレスＡM/2-1の内容を
アドレスＡM-1に移すというように、第１段から第Ｎ段
の記憶手段を並べたとして全てのアドレスの内容をＭ／
２アドレス分だけ右にシフトする。その後、第１段のア
ドレスＡ0，Ａ1，…，ＡM/2-1の内容を”０”にクリア
しておく。

【００７６】なお、このような場合のサンプリングクロ
ックは、信号処理部１０６を第１の実施例で構成した場
合には、図７に示すように、サンプリング発生開始時点
および終了時点が分割された時点或いはＭ／２ずらした
タイミング時点に一致していればよい。

【００７７】また、信号処理部１０６を第２の実施例で
構成した場合には、図８に示すように、（パルスまたは
インパルス発射間隔に合わせた）長周期の低速ランプ波
形（三角波）の開始時点が区間分割された時点或いは上
記Ｍ／２ずらしたタイミング時点に一致していて、終了
時点が１区間分の時間経過後になっていればよい。

【００７８】以上、近づく場合について説明したが、物
体が遠ざかる場合には、以下のようになる。すなわち、
第ｊ区間（ｊ＝１〜Ｌ）について処理した結果から検出
対象の物体が第ｊ区間から第ｊ＋１区間に移動している
ことを検出した際には第ｊ区間を第ｊ＋１区間方向に１
／２区間シフトし（区間シフトステップ）、第１段から
第Ｎ段までの記憶手段をそれぞれ前半および後半に２分
割したときの第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の後
半の内容を第ｉ段の記憶手段の前半に、第ｋ段（ｋ＝２
〜Ｎ−１）の記憶手段の前半の内容を第ｋ−１段の記憶
手段の後半にそれぞれシフトした後、第Ｎ−１段の記憶
手段の後半の内容をクリアし、その後第１段から第Ｎ段
までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段
に格納し（記憶シフトステップ）、その後、シフト後の
第ｊ区間について、変換ステップ、記憶ステップおよび
加算ステップを実行する。

【００７９】また、物体の移動に伴って、データ記憶部
１１３において物体が検出される時点でのアドレス（Ａ
0〜ＡM-1）がどう移動しているか、並びに、記憶シフト
操作の方向（右シフトか左シフトか）の２つの観点か
ら、物体が近づいているかまたは遠ざかっているかの方
向判別を行うことができ、また、サンプリング間隔は時
間であり、かつ距離に変換できるから単位時間での変化
量は速度になることから、その変化の速さを単位時間で
測定するようにすればその速さが判別でき、方向、距離
および相対速度を判断することができる。したがってこ
の場合、判定・画像処理部１０７において、検出物体の
移動方向、距離、速度を画像表示できることになる。

【００８０】〔第２の実施形態〕次に、第２および第３
の実施形態を説明する前に、「通信センシング」につい
て簡単に説明しておく。従来のレーダおよび第１の実施
形態のレーダはレーダセンサとしてのみ使用されてい
て、物体を検出した検出信号或いは該検出信号に基づく
制御信号は有線、無線を問わず別途の通信系で伝送され
るのが常であり、そのために通信線を敷設するか、別途
周波数の異なる無線機を必要としていた。

【００８１】例えば、見通しの悪い道路等で車両の存在
をレーダで検出し、対向車がある場合には、対向車があ
ることを車両搭載機器によって運転者に警告するシステ
ムや、或いは、道路が広くてスピードが出すぎてカーブ
を曲がりきれない事故多発地点等で、車両の存在と速度
をレーダによって検出して危険速度であれば車両搭載機
器により運転者に警告するシステム等がある。このよう
なシステムでは、別途手段の無線通信機を用いて警告信
号を伝達することが行われている。

【００８２】本発明の第２および第３の実施形態のレー
ダは、レーダのセンサ波を利用して物体検出と共に無線
通信を行い得るものである。すなわち、第２の実施形態
では通常パルスレーダと呼ばれる方式においてセンスし
ながら通信を行うものを、第３の実施形態では、ドプラ
レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）と呼ばれる方式においてセ
ンスしながら通信を行うものをそれぞれ提案している。
なお、ＦＭ−ＣＷレーダが本質的に速度、距離を測定で
き構成がやや複雑であるのに対して、パルスレーダは本
質的に距離を測定でき、やや簡単な構成であり、速度に
ついて距離の単位時間の変化を計算した結果として２次
的に得るといった特徴がある。また、方角については、
アンテナの工夫（放射ビームを細かくしたりビームを振
らせたりすること）によって組み合わせて得ることがで
きる。

【００８３】図９は、第２および第３の実施形態のレー
ダが適用されるＩＴＳ（Intelligent Transport(ation)
System；高度道路交通システム）分野の具体例を例示
する説明図である。なお、ＩＴＳは現在よりもはるかに
安全、迅速、快適な交通システムを情報通信技術で高度
化実現する自動車交通運輸等システムである、図９にお
いて、自車２０１および後方車両２０２はそれぞれ前方
レーダおよび後方レーダを搭載していて、車間を測定し
ている状況を想定している。すなわち、自車２０１は、
後方を電波ｆ１で測距しつつ同一電波ｆ１で後方車両２
０２に通信信号を送っており、後方車両２０２は、前方
を電波ｆ２で測距しつつ同一電波ｆ２で通信信号を自車
２０１に送っている。図中、自車２０１と後方車両２０
２間を斜めに渡っている線が反射波を表している。この
場合に、後方車両２０２が危険な程までに接近してきた
ことを自車２０１が検出したら、該後方車両２０２に対
して車間を広げるように通信する様なことが考えられ
る。

【００８４】次に、第２の実施形態が適用される「パル
スレーダ方式」について、図１０および図１１を参照し
て簡単に説明しておく。

【００８５】パルスレーダは、通常、キャリアを一定幅
・一定間隔のパルスでオン／オフキーイング（パルス変
調）して発射する。すなわち、通信すべきデータがない
状態では図１０（ａ）に示すような一定間隔のパルスと
し、通信すべきデータがあって、通信データが「０」の
ときは図１０（ｂ）に示すように通信すべきデータがな
い場合と同一のパルス間隔とし、また通信データが
「１」のときは図１０（ｃ）に示すように、通信データ
「０」の場合の１．５倍のパルス間隔とされる。このよ
うにして、センシング動作を継続しつつ通信データを送
ることが可能となる。なお、１．５倍の数値は例示であ
って変化されていればよく、特に意味はない。

【００８６】一方、受信機側では、パルス波を受信復調
して、パルス間隔の検定を行うことにより、データ
「０」，「１」を判定して受信データを再現する。すな
わち受波パルスが図１１（ａ）に示されるパルス間隔で
あれば通信データは「０」と判定され、図１１（ｂ）に
示されるパルス間隔であれば通信データは「１」と判定
される。なお、センシング動作は図１１（ｃ）に示され
る反射波によって行われる。

【００８７】図１２および図１３は本発明の第２の実施
形態に係るレーダの構成図である。図１２においてはレ
ーダ送波部２１１およびレーダ受信部２１２の構成を示
し、図１３においては情報を含むレーダ波受信通信機の
構成を示す。すなわち、本実施形態のレーダは、少なく
ともレーダ送波部２１１、レーダ受信部２１２および情
報を含むレーダ波受信通信機を備えて構成されるもので
ある。

【００８８】まずレーダ送波部２１１は、パルス発生部
３１１，パルス変調部３１２，パルス位置制御部３１
３，キャリア発生部３１４およびアンテナ２１３を備え
て構成されている。すなわち、１つの周波数のキャリア
を用いてそのキャリアをパルス信号で断続的にアンテナ
から放射するものである。各構成要素の機能および動作
については周知のものであるので、ここでの説明は省略
する。

【００８９】次に、レーダ受信部２１２は、アンテナ２
１３，フロントエンド３２１，検波回路３２２，時間軸
拡大部３２３，ＡＤ変換部３２４，記憶部・処理部３２
５，距離判定部３２６，制御部３２７およびクロック生
成部（ＳＧＣ）３２８を備えて構成されている。

【００９０】アンテナ２１３，フロントエンド３２１お
よび検波回路３２２は、通常のレーダや無線機の受波ま
たは受信系で使用されているものと同等である。またそ
の他の構成要素については、第１の実施形態のレーダに
おいて信号処理部を第３の実施例で構成したもの（図２
（ｃ）参照）と対応させることで、その説明を簡略にす
る。すなわち、時間軸拡大部３２３は図２（ｃ）におけ
る時間軸拡大サンプリングクロック生成部１１６ｃに相
当し、ＡＤ変換部３２４は図２（ｃ）におけるＡ／Ｄ変
換部１１１ｃに相当し、記憶部・処理部３２５はデータ
記憶部１１３ｃおよび演算部１１４ｃに相当し，距離判
定部３２６は図１（ａ）における判定・画像処理部１０
７に相当し、制御部３２７は図２（ｃ）における制御部
１１２ｃに相当し、クロック生成部（ＳＧＣ）３２８は
図２（ｃ）における制御部１１２ｃ内に構成されるもの
である。

【００９１】なお、本実施形態のレーダ受波部２１２で
は、第１の実施形態とは信号処理のためのサンプリング
範囲が異なる。つまり、第１の実施形態では送波パルス
から次の送波パルスまでの範囲であったが、本実施形態
では、送波間隔が通信データ「０」，「１」によって変
化するため、何れの場合も送波から最大距離に相当する
時間位置までをサンプリング範囲（対象）とされること
になる。

【００９２】さらに、図１３において、レーダ波受信通
信機は、アンテナ２１３，フロントエンド３３１，検波
回路３３２，時間軸拡大部３３３，ＡＤ変換部３３４，
記憶部・処理部３３５，１，０判定部３３６，制御部３
３７およびクロック生成部（ＳＧＣ）３３８を備えて構
成されている。

【００９３】アンテナ２１３，フロントエンド３２１お
よび検波回路３２２は、通常の無線機の受信系で使用さ
れているものと同等である。またその他の構成要素につ
いては、第１の実施形態のレーダにおいて信号処理部を
第３の実施例で構成したもの（図２（ｃ）参照）と対応
させることで、その説明を簡略にする。すなわち、時間
軸拡大部３３３は図２（ｃ）における時間軸拡大サンプ
リングクロック生成部１１６ｃに相当し、ＡＤ変換部３
３４は図２（ｃ）におけるＡ／Ｄ変換部１１１ｃに相当
し、記憶部・処理部３３５はデータ記憶部１１３ｃおよ
び演算部１１４ｃに相当し，１，０判定部３３６は図１
（ａ）における判定・画像処理部１０７に相当し、制御
部３３７は図２（ｃ）における制御部１１２ｃに相当
し、クロック生成部（ＳＧＣ）３３８は図２（ｃ）にお
ける制御部１１２ｃ内に構成されるものである。

【００９４】なお、レーダ受波部２１２がレーダセンサ
として反射波処理を行うのに対して、レーダ波受信通信
機では相手が送波したレーダ（センサ）波を直接波とし
て受信して直接は処理を行う点で異なる。したがって、
レーダ波受信通信機では、上記レーダ受波部２１２が送
波パルスから最大距離に相当する時間までを見るのとは
異なり、他者が送波したものを受信しかつ送られて来る
信号が「０」か「１」かを判定するので、サンプリング
は連続して切れ目無く、かつ「０」，「１」を表すパル
ス間隔の内の何れか長い送波間隔以上の時間分だけ記憶
部における記憶手段のメモリ長が必要となる。

【００９５】次に、本実施形態のレーダのレーダ受波部
２１２における信号処理方法を説明する。第１の実施形
態のレーダと同様に、まず変換ステップにおいて、ＡＤ
変換部３２４によりパルス電波の発射タイミングに同期
して生成された時間軸拡大サンプリングクロックＳＰに
基づき、物体からの反射波による受波信号をデジタル受
波データに変換し、次に記憶ステップにおいて、制御部
３２７によりサンプリング回数のＭ個分のデジタル受波
データを第１段の記憶手段に保持し、さらに加算ステッ
プにおいて、制御手段３２７により、発射タイミングに
同期して第１段から第Ｎ段までの記憶手段において第ｉ
段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の
記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶
手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納し、
さらに距離判定部３２７によって物体までの距離、速度
および方向を検出するための距離速度方向データを求め
る。

【００９６】また、本実施形態のレーダのレーダ波受信
通信機における信号処理方法を説明する。まず変換ステ
ップにおいて、ＡＤ変換部３３４によりパルス電波の発
射タイミングに同期して生成された時間軸拡大サンプリ
ングクロックＳＰに基づき、直接波の受波信号をデジタ
ル受波データに変換し、次に記憶ステップにおいて、制
御部３３７によりサンプリング回数のＱ個分のデジタル
受波データを第１段の記憶手段に保持し、さらに加算ス
テップにおいて、制御手段３３７により、発射タイミン
グに同期して第１段から第Ｎ段までの記憶手段において
第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１
段の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの
記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納
する。

【００９７】図１４には、各段の記憶手段に記憶される
データの内容を例示する説明図を示す。ここで各段の記
憶手段は所定のサンプリング回数分のデータ量を格納し
得る容量を持っており、アドレスＡ0〜ＡQ-1が割り当て
られている。すなわち、図１４（ａ）は第１段の記憶手
段に記憶されている（送波から次の送波を少し過ぎた辺
りまでの）データであり、図１４（ｂ）は第２段の記憶
手段に記憶されている（次の送波からその次の送波を少
し過ぎた辺りまでの）データであり、図１４（ｃ）は第
Ｎ＋１段の記憶手段に記憶されているデータであって第
１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容が加算されたもの
である。なお、図１４では受波アンテナ２１３で受信さ
れた受波信号の信号波形を示しており、他者からの直接
波のみ含んでいる。また、図中の縦の破線はＡ／Ｄ変換
におけるサンプリングタイミングで（実際にはもっと密
にサンプリングされる）、正確には、各段の記憶手段に
はそのサンプリングタイミングでのサンプリング（Ａ／
Ｄ変換）データ（デジタル値）が記憶されることとな
る。

【００９８】次に、判定ステップにおいては、１，０判
定部３３６により、第Ｎ＋１段の記憶手段の内容に基づ
き他のレーダからの通信データの内容を判定する。すな
わち、図１５（ａ）に示すように、第Ｎ＋１段の記憶手
段のアドレスＡ0〜ＡQ-1の何れか２個所において所定の
しきい値を越えれば通信データは「０」であると判定さ
れ、図１６（ａ）に示すように、第Ｎ＋１段の記憶手段
のアドレスＡ0〜ＡQ-1の何れか１個所において所定のし
きい値を越えれば通信データは「１」であると判定され
る。

【００９９】さらに１，０判定部３３６における判定処
理を改良するならば、上記処理において信号がしきい値
を越えたアドレスＡ（２個所ある場合は小さいほうのア
ドレス）をアドレスＡ0とするために、現在のアドレス
ポインタの値からＡだけ差し引くと同時に、第Ｎ段の記
憶手段のデータを（Ａ−Ａ0）だけ左シフトさせる。こ
のようにすれば、通信データが「０」の時には図１５
（ｂ）に示すように、アドレスＡ0とアドレスＢ−Ａに
しきい値を越える個所が現れ、通信データが「１」の時
には図１６（ｂ）に示すように、アドレスＡ0とアドレ
スＡQ-1にしきい値を越える個所が現れることとなる。
したがって、途中のアドレスのデータについては除外し
てアドレスＡ0とアドレスＡQ-1のデータについてのみ処
理をすれば判定を行うことができるので、確実性が向上
すると共に処理時間を短縮することができる。

【０１００】以上のように、本実施形態のレーダでは、
レーダのセンサ波を利用して物体検出と共に無線通信を
行うことができ、しかもレーダセンシングにおいては検
出可能距離を大幅に伸ばし、また距離一定の場合の正確
な物体の検出を可能とし、検出精度（距離分解能）を向
上させることができる。なお、本実施形態のレーダにお
いても、第１の実施形態のレーダの信号処理部に対して
説明した第１，第２および第３の実施例の適用が可能で
あり、上述したのと同等の効果を奏することができる。

【０１０１】〔第３の実施形態〕次に、本発明の第３の
実施形態に係るレーダ、すなわちドプラレーダ（ＦＭ−
ＣＷレーダ）方式においてセンシングしながら通信を行
う実施形態について説明する。

【０１０２】図１７は、本実施形態が適用される「ＦＭ
−ＣＷレーダ方式」を簡単に説明する説明図である。Ｆ
Ｍ−ＣＷレーダ方式では、通常三角波でＦＭ変調を行っ
ている。すなわち、送信側では図１７（ａ）に示すよう
に、この三角波の繰り返し周期を通信すべきデータの
「０」，「１」で変化させ、受信側では図１７（ｂ）に
示すように、ＦＭ復調することにより元の三角波を得て
該三角波の周期から通信データの「０」，「１」判定を
行うこととして、通信を可能とするものである。

【０１０３】本実施形態のレーダについても、その構成
は第２の実施形態と同様に図１２および図１３の構成で
実現できる。但し、レーダ送波部２１１ではＦＭ変調を
行うものとし、レーダ受波部２１２およびレーダ波受信
通信機においてはＦＭ復調がなされる点が異る。

【０１０４】図１８には、各段の記憶手段に記憶される
データの内容を例示する説明図を示す。ここで各段の記
憶手段は所定のサンプリング回数分のデータ量を格納し
得る容量を持っている。すなわち、図１８（ａ）は第１
段の記憶手段に記憶されているデータであり、図１８
（ｂ）は第２段の記憶手段に記憶されているデータであ
り、図１８（ｃ）は第Ｎ＋１段の記憶手段に記憶されて
いるデータであって第１段から第Ｎ段までの記憶手段の
内容が加算されたものである。なお、図１４では受波ア
ンテナ２１３で受信された受波信号の信号波形を示して
おり、他者からの直接波のみ含んでいる。また、図中の
縦の破線はＡ／Ｄ変換におけるサンプリングタイミング
で（実際にはもっと密にサンプリングされる）、正確に
は、各段の記憶手段にはそのサンプリングタイミングで
のサンプリング（Ａ／Ｄ変換）データ（デジタル値）が
記憶されることとなる。

【０１０５】以上のように、本実施形態のレーダでは、
レーダのセンサ波を利用して物体検出と共に無線通信を
行うことができ、しかもレーダセンシングにおいては検
出可能距離を大幅に伸ばし、また距離一定の場合の正確
な物体の検出を可能とし、検出精度（距離分解能）を向
上させることができる。なお、本実施形態のレーダにお
いても、第１の実施形態のレーダの信号処理部に対して
説明した第１，第２および第３の実施例の適用が可能で
あり、上述したのと同等の効果を奏することができる。

【０１０６】さらに、以上説明したパルスレーダ、ＦＭ
−ＣＷ（ドプラ）レーダまたはインパルスレーダ等の何
れにおいても、送信データの「０」，「１」をＰＮ符号
で２次変調し、ＰＮ符号速度をレーダ発射周期と合わせ
て発射し、受信側で上述の各処理を行って得た信号を同
一のＰＮ符号と相関をとる、いわゆる「スペクトラム拡
散通信」とすることにより、さらに高品質の通信を実現
することが可能である。

【０１０７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、変換手段（変換ステップ）により、パルスま
たはインパルス電波の発射タイミングに同期した周期時
間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロッ
クに基づき、物体からの反射波による受波信号をデジタ
ル受波データに変換し、制御手段（記憶ステップ）によ
り、周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分のデジ
タル受波データを第１段の記憶手段に保持し、制御手段
（加算ステップ）により、発射タイミングに同期して、
第１段から第Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝
１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段
に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内
容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納することとし
たので、熱雑音や周囲でランダムに発生するノイズは加
算処理によって打ち消されることとなり、ノイズが増大
することなく、また信号対雑音比Ｓ／Ｎを向上させるこ
とができ、受波信号電圧振幅（Ｓ）が増大してノイズ
（Ｎ）が抑制されるので、レーダとしての検出可能距離
を大幅に伸ばすことができ、また距離一定の場合の正確
な物体の検出を可能とし、検出精度（距離分解能）を向
上させることができる。

【０１０８】また、本発明によれば、変換手段（変換ス
テップ）により、所定周期時間間隔内で一定時間間隔を
刻む第１サンプリングクロックに基づき、他のレーダか
ら所定タイミングで発射され、キャリアがパルス変調ま
たは周波数変調された電波を受波した受波信号をデジタ
ル受波データに変換し、制御手段（記憶ステップ）によ
り、周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分のデジ
タル受波データを第１段の記憶手段に保持し、制御手段
（加算ステップ）により、発射タイミングに同期して、
第１段から第Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝
１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段
に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内
容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納し、判定手段
（判定ステップ）により、第Ｎ＋１段の記憶手段の内容
に基づき他のレーダからの通信データの内容を判定する
こととしたので、レーダのセンサ波を利用して物体検出
と共に無線通信を行うことができ、しかもレーダセンシ
ングにおいては検出可能距離を大幅に伸ばし、また距離
一定の場合の正確な物体の検出を可能とし、検出精度
（距離分解能）を向上させることができる。

【０１０９】また、本発明によれば、時間軸拡大サンプ
リングクロック生成手段（時間軸拡大サンプリングクロ
ック生成ステップ）により、発射タイミングに同期した
周期時間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリング
クロックを低周波で位相変調した第２サンプリングクロ
ックを生成し、サンプリング手段（サンプリングステッ
プ）により、反射波による受波信号を第２サンプリング
クロックでサンプリングし、変換ステップにおいて、サ
ンプリングされた信号を第１サンプリングクロックに基
づくタイミングでデジタル受波データに変換することと
して、時間軸拡大サンプリングクロックによる時間軸拡
大サンプリングを行った信号についてデジタル信号への
変換を行うので、信号処理を行う変換手段、データ記憶
手段および加算等を行う演算手段について動作周波数を
低速化することができ、回路設計の実現性を高めると共
に、回路コストを低減させることができる。

【０１１０】また、本発明によれば、時間軸拡大サンプ
リングクロック生成手段（時間軸拡大サンプリングクロ
ック生成ステップ）により、発射タイミングに同期した
周期時間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリング
クロックを低周波で位相変調した第２サンプリングクロ
ックを生成し、変換手段（変換ステップ）において、反
射波による受波信号を第２サンプリングクロックに基づ
くタイミングでデジタル受波データに変換することとし
たので、変換手段を除くデータ記憶手段および加算等を
行う演算手段について動作周波数を低速化することがで
き、回路設計の実現性を高めると共に、回路コストを低
減させることができる。

【０１１１】また、本発明によれば、第１サンプリング
クロックまたは第２サンプリングクロックが、発射タイ
ミングに同期した周期時間間隔をＬ区間に分割したとき
の１区間内でＭ個のサンプリングタイミングを刻むと
き、制御手段（加算ステップ）において、Ｌ区間分割を
規定するタイミングに同期して、第１段から第Ｎ段まで
の記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手
段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１
段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１
段の記憶手段に格納することとして、検出範囲の上限か
ら検出処理を行うので、記憶手段の容量を抑制し、また
距離精度を確保しつつ物体検出の処理時間の遅れも低減
することができる。

【０１１２】さらに、本発明によれば、区間シフトステ
ップにより、第ｊ区間（ｊ＝１〜Ｌ）について処理した
結果、検出対象の物体が第ｊ区間から第ｊ−１区間また
は第ｊ＋１区間に移動していることを検出した際に、第
ｊ区間から第ｊ−１区間への移動時には第ｊ区間を第ｊ
−１区間方向に、第ｊ区間から第ｊ＋１区間への移動時
には第ｊ＋１区間方向にそれぞれ１／２区間シフトし、
記憶シフトステップにより、第１段から第Ｎ段までの記
憶手段をそれぞれ前半および後半に２分割した場合に、
第ｊ区間から第ｊ−１区間への移動時には、第ｉ段（ｉ
＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の前半の内容を第ｉ段の記憶
手段の後半に、第ｋ段（ｋ＝１〜Ｎ−２）の記憶手段の
後半の内容を第ｋ＋１段の記憶手段の前半にそれぞれシ
フトした後、第１段の記憶手段の前半の内容をクリア
し、第ｊ区間から第ｊ＋１区間への移動時には、第ｉ段
（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の後半の内容を第ｉ段の
記憶手段の前半に、第ｋ段（ｋ＝２〜Ｎ−１）の記憶手
段の前半の内容を第ｋ−１段の記憶手段の後半にそれぞ
れシフトした後、第Ｎ−１段の記憶手段の後半の内容を
クリアし、その後第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内
容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納し、その後、
シフト後の第ｊ区間について、変換ステップ、記憶ステ
ップおよび加算ステップを実行することとしたので、周
期時間間隔を区間分割して処理する際の物体の移動に合
わせた追従機能を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーダの構成図
であり、図１（ａ）は実施形態のレーダの全体構成図、
図１（ｂ）は実施形態のレーダの信号処理部の構成図で
ある。

【図２】図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ信
号処理部の第１，第２および第３の実施例の構成図であ
る。

【図３】データ記憶部の構成図である。

【図４】データ記憶部の各段の記憶手段に記憶されるデ
ータの内容を例示する説明図である。

【図５】第１の変形例（発射タイミングに同期した周期
時間間隔をＬ区間分割）の説明図である。

【図６】第２の変形例（追従機能）の説明図である。

【図７】サンプリングクロックと記憶手段のアドレスの
関係を説明する説明図である。

【図８】時間軸拡大サンプリングクロック発生と区間移
動の関係を説明する説明図である。

【図９】第２および第３の実施形態のレーダが適用され
るＩＴＳ分野の具体例を例示する説明図である。

【図１０】パルスレーダ方式（発信側）を説明する説明
図である。

【図１１】パルスレーダ方式（受信側）を説明する説明
図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態に係るレーダ（レー
ダ送波部およびレーダ受信部）の構成図である。

【図１３】第２の実施形態に係るレーダ（レーダ波受信
通信機）の構成図である。

【図１４】第２の実施形態の各段の記憶手段に記憶され
るデータの内容を例示する説明図である。

【図１５】１，０判定部（判定ステップ）における通信
データ「０」判定の説明図である。

【図１６】１，０判定部（判定ステップ）における通信
データ「１」判定の説明図である。

【図１７】ＦＭ−ＣＷレーダ方式を説明する説明図であ
る。

【図１８】第３の実施形態の各段の記憶手段に記憶され
るデータの内容を例示する説明図である。

【図１９】時間軸拡大サンプリング技法を用いた従来の
レーダの送波部および受波部の構成図である。

【図２０】従来例の時間軸拡大サンプリングパルスを生
成する回路の構成図である。

【図２１】従来例のレーダの受波部における信号処理を
説明するタイミングチャートである。

【図２２】時間軸拡大サンプリングパルスの生成を説明
するタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０１ クロック生成部 １０２ インパルス発生部 １０３ 送波アンテナ １０５ 受波アンテナ １０６ 信号処理部 １０７ 判定・画像処理部 ＣＬＫ 基準クロック ＲＦＩ 受波信号 １１１，１１１ｂ，１１１ｃ Ａ／Ｄ変換部 １１２，１１２ｂ，１１２ｃ 制御部 １１３，１１３ｂ，１１３ｃ データ記憶部 １１４，１１４ｂ，１１４ｃ 演算部 １１５，１１５ｂ クロック生成部 １１６ｂ，１１６ｃ 時間軸拡大サンプリングクロッ
ク生成部 １５１，１５１ｂ，１５１ｃ バス ＳＣＫ サンプリングクロック（第１サンプリングク
ロック） ＳＰ 時間軸拡大サンプリングクロック（第２サンプ
リングクロック） ２０１ 自車 ２０２ 後方車両 ２１１ レーダ送波部 ２１２ レーダ受信部 ２１３ アンテナ ３１１ パルス発生部 ３１２ パルス変調部 ３１３ パルス位置制御部 ３１４ キャリア発生部 ３２１，３３１ フロントエンド ３２２，３２３ 検波回路 ３２３，３３３ 時間軸拡大部 ３２４，３３４ ＡＤ変換部 ３２５，３３５ 記憶部・処理部 ３２６，３３６ 距離判定部 ３２７，３３７ 制御部 ３２８，３３８ クロック生成部（ＳＧＣ）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】レーダ（ｒａｄａｒ）はアンテナあるい
はトランスジューサ等から電波、光、超音波等を放射
し、照射された物体からの反射波、または場合によって
は物体から再発射された電波を受けて、物体の存在を検
知すると共に、その位置を測定するための装置である。
すなわち、レーダによる物体検出は、アンテナあるいは
トランスジューサ等から電波、光、超音波等を発射し、
物体から反射されて戻ってくる反射波を検出することに
より行われる。以下では、パルス形状に区切った電波等
を連続的に放射するパルスレーダ（またはインパルスレ
ーダ）を採り上げて説明する。ここで、「パルスレー
ダ」は、１つの周波数の電波（キャリア）を用いてその
キャリアをパルス信号で断続的にアンテナから放射する
ものであり、「インパルスレーダ」は、そのパルス幅が
時間間隔に比べて極端に狭いため非常に高い周波数域に
までスペクトルが無数に拡がっており、それをアンテナ
から放射するために、パルスレーダのような特定のキャ
リアが必要ないといった点で異なる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８２】本発明の第２および第３の実施形態のレー
ダは、レーダのセンサ波を利用して物体検出と共に無線
通信を行い得るものである。すなわち、第２の実施形態
では通常パルスレーダと呼ばれる方式においてセンスし
ながら通信を行うものを、第３の実施形態では、ＦＭ−
ＣＷレーダと呼ばれる方式においてセンスしながら通信
を行うものをそれそれ提案している。なお、ＦＭ−ＣＷ
レーダが本質的に速度、距離を測定でき構成がやや複雑
であるのに対して、パルスレーダは本質的に距離を測定
でき、やや簡単な構成であり、速度について距離の単位
時間の変化を計算した結果として２次的に得るといった
特徴がある。また、方角については、アンテナの工夫
（放射ビームを細かくしたりビームを振らせたりするこ
と）によって組み合わせて得ることができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０１】〔第３の実施形態〕次に、本発明の第３の
実施形態に係るレーダ、すなわちＦＭ−ＣＷレーダ方式
においてセンシングしながら通信を行う実施形態につい
て説明する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０６】さらに、以上説明したパルスレーダ、ＦＭ
−ＣＷレーダまたはインパルスレーダ等の何れにおいて
も、送信データの「０」，「１」をＰＮ符号で２次変調
し、ＰＮ符号速度をレーダ発射周期と合わせて発射し、
受信側で上述の各処理を行って得た信号を同一のＰＮ符
号と相関をとる、いわゆる「スペクトラム拡散通信」と
することにより、さらに高品質の通信を実現することが
可能である。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルスまたはインパルス電波を所定タイ
   ミングで発射して、物体からの反射波を受波して処理す
   るレーダにおいて、 前記発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一定時
   間間隔を刻む第１サンプリングクロックに基づき、前記
   反射波による受波信号をデジタル受波データに変換する
   変換手段と、 前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは
   任意の正整数）のデジタル受波データを保持する記憶手
   段を第１段から第Ｎ＋１段（Ｎは任意の正整数）までＮ
   ＋１個備えたデータ記憶手段と、 前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分のデジ
   タル受波データを前記第１段の記憶手段に保持させた
   後、前記発射タイミングに同期して、前記第１段から第
   Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）
   の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた
   後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して
   第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する制御手段と、を具備す
   ることを特徴とするレーダ。
2. 【請求項２】 他のレーダから所定タイミングで発射さ
   れ、キャリアがパルス変調または周波数変調された電波
   を受波して通信するレーダにおいて、 所定周期時間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリ
   ングクロックに基づき、前記受波信号をデジタル受波デ
   ータに変換する変換手段と、 前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは
   任意の正整数）のデジタル受波データを保持する記憶手
   段を第１段から第Ｎ＋１段（Ｎは任意の正整数）までＮ
   ＋１個備えたデータ記憶手段と、 前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分のデジ
   タル受波データを前記第１段の記憶手段に保持させた
   後、前記発射タイミングに同期して、前記第１段から第
   Ｎ段までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）
   の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた
   後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して
   第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する制御手段と、 前記第Ｎ＋１段の記憶手段の内容に基づき、前記他のレ
   ーダからの通信データの内容を判定する判定手段と、を
   具備することを特徴とするレーダ。
3. 【請求項３】 前記発射タイミングに同期した周期時間
   間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロック
   を低周波で位相変調した第２サンプリングクロックを生
   成する時間軸拡大サンプリングクロック生成手段と、 前記反射波による受波信号を前記第２サンプリングクロ
   ックでサンプリングするサンプリング手段と、を具備
   し、 前記変換手段は、前記サンプリングされた信号を前記第
   １サンプリングクロックに基づくタイミングでデジタル
   受波データに変換することを特徴とする請求項１または
   ２に記載のレーダ。
4. 【請求項４】 前記発射タイミングに同期した周期時間
   間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロック
   を低周波で位相変調した第２サンプリングクロックを生
   成する時間軸拡大サンプリングクロック生成手段を具備
   し、 前記変換手段は、前記反射波による受波信号を前記第２
   サンプリングクロックに基づくタイミングでデジタル受
   波データに変換することを特徴とする請求項１または２
   に記載のレーダ。
5. 【請求項５】 前記第１サンプリングクロックまたは前
   記第２サンプリングクロックが、前記発射タイミングに
   同期した周期時間間隔をＬ区間に分割したときの１区間
   内でＭ個のサンプリングタイミングを刻むとき、 前記制御手段は、前記Ｌ区間分割を規定するタイミング
   に同期して、前記第１段から第Ｎ段までの記憶手段にお
   いて第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ
   ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ段ま
   での記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に
   格納することを特徴とする請求項１、３または４に記載
   のレーダ。
6. 【請求項６】 前記分割されたＬ区間の任意の区間を選
   択指定する選択手段を具備し、 前記サンプリング手段、前記変換手段または前記制御手
   段は、前記選択手段で選択指示された区間について処理
   することを特徴とする請求項５に記載のレーダ。
7. 【請求項７】 パルスまたはインパルス電波を所定タイ
   ミングで発射して、物体からの反射波を受波して処理す
   るレーダの信号処理方法において、 前記発射タイミングに同期した周期時間間隔内で一定時
   間間隔を刻む第１サンプリングクロックに基づき、前記
   反射波による受波信号をデジタル受波データに変換する
   変換ステップと、 前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは
   任意の正整数）のデジタル受波データを第１段の記憶手
   段に保持する記憶ステップと、 前記発射タイミングに同期して、第１段から第Ｎ段（Ｎ
   は任意の正整数）までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝
   １〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段
   に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内
   容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する加算ステ
   ップと、を具備することを特徴とするレーダの信号処理
   方法。
8. 【請求項８】 他のレーダから所定タイミングで発射さ
   れ、キャリアがパルス変調または周波数変調された電波
   を受波して通信するレーダの信号処理方法において、 所定周期時間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリ
   ングクロックに基づき、前記受波信号をデジタル受波デ
   ータに変換する変換ステップと、 前記周期時間間隔内のサンプリング回数のＭ個分（Ｍは
   任意の正整数）のデジタル受波データを第１段の記憶手
   段に保持する記憶ステップと、 前記発射タイミングに同期して、第１段から第Ｎ段（Ｎ
   は任意の正整数）までの記憶手段において第ｉ段（ｉ＝
   １〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を第ｉ＋１段の記憶手段
   に移動させた後、第１段から第Ｎ段までの記憶手段の内
   容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手段に格納する加算ステ
   ップと、 前記第Ｎ＋１段の記憶手段の内容に基づき、前記他のレ
   ーダからの通信データの内容を判定する判定ステップ
   と、を具備することを特徴とするレーダの信号処理方
   法。
9. 【請求項９】 前記発射タイミングに同期した周期時間
   間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロック
   を低周波で位相変調した第２サンプリングクロックを生
   成する時間軸拡大サンプリングクロック生成ステップ
   と、 前記反射波による受波信号を前記第２サンプリングクロ
   ックでサンプリングするサンプリングステップと、を具
   備し、 前記変換ステップは、前記サンプリングされた信号を前
   記第１サンプリングクロックに基づくタイミングでデジ
   タル受波データに変換することを特徴とする請求項７ま
   たは８に記載のレーダの信号処理方法。
10. 【請求項１０】 前記発射タイミングに同期した周期時
    間間隔内で一定時間間隔を刻む第１サンプリングクロッ
    クを低周波で位相変調した第２サンプリングクロックを
    生成する時間軸拡大サンプリングクロック生成ステップ
    を具備し、 前記変換ステップは、前記反射波による受波信号を前記
    第２サンプリングクロックに基づくタイミングでデジタ
    ル受波データに変換することを特徴とする請求項７また
    は８に記載のレーダの信号処理方法。
11. 【請求項１１】 前記第１サンプリングクロックまたは
    前記第２サンプリングクロックが、前記発射タイミング
    に同期した周期時間間隔をＬ区間に分割したときの１区
    間内でＭ個のサンプリングタイミングを刻むとき、 前記加算ステップは、前記Ｌ区間分割を規定するタイミ
    ングに同期して、前記第１段から第Ｎ段までの記憶手段
    において第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手段の内容を
    第ｉ＋１段の記憶手段に移動させた後、第１段から第Ｎ
    段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段の記憶手
    段に格納することを特徴とする請求項７、９または１０
    に記載のレーダの信号処理方法。
12. 【請求項１２】 前記分割されたＬ区間の任意の区間を
    選択指定する選択ステップを具備し、 前記サンプリングステップ、前記変換ステップまたは前
    記制御ステップは、前記選択ステップで選択指示された
    区間について処理することを特徴とする請求項１１に記
    載のレーダの信号処理方法。
13. 【請求項１３】 第ｊ区間（ｊ＝１〜Ｌ）について処理
    した結果、検出対象の物体が第ｊ区間から第ｊ−１区間
    または第ｊ＋１区間に移動していることを検出した際
    に、 第ｊ区間から第ｊ−１区間への移動時には前記第
    ｊ区間を第ｊ−１区間方向に、第ｊ区間から第ｊ＋１区
    間への移動時には第ｊ＋１区間方向にそれぞれ１／２区
    間シフトする区間シフトステップと、 前記第１段から第Ｎ段までの記憶手段をそれぞれ前半お
    よび後半に２分割した場合に、第ｊ区間から第ｊ−１区
    間への移動時には、第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記憶手
    段の前半の内容を第ｉ段の記憶手段の後半に、第ｋ段
    （ｋ＝１〜Ｎ−２）の記憶手段の後半の内容を第ｋ＋１
    段の記憶手段の前半にそれぞれシフトした後、第１段の
    記憶手段の前半の内容をクリアし、第ｊ区間から第ｊ＋
    １区間への移動時には、第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１）の記
    憶手段の後半の内容を第ｉ段の記憶手段の前半に、第ｋ
    段（ｋ＝２〜Ｎ−１）の記憶手段の前半の内容を第ｋ−
    １段の記憶手段の後半にそれぞれシフトした後、第Ｎ−
    １段の記憶手段の後半の内容をクリアし、その後第１段
    から第Ｎ段までの記憶手段の内容を加算して第Ｎ＋１段
    の記憶手段に格納する記憶シフトステップと、を実行し
    た後に、前記シフト後の第ｊ区間について、前記変換ス
    テップ、前記記憶ステップおよび前記加算ステップを実
    行することを特徴とする請求項１１または１２に記載の
    レーダの信号処理方法。
14. 【請求項１４】 請求項７、８、９、１０、１１、１２
    または１３に記載のレーダの信号処理方法をコンピュー
    タに実行させるためのプログラムとして記憶した コン
    ピュータにより読み取り可能な記録媒体。