JPWO2020246000A1 - 信号処理装置及びレーダ装置 - Google Patents

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Abstract

周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号が出力されると、送信波と受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減する振幅低減部（２２）と、振幅低減部（２２）によって、送信波が移相されたタイミングでの振幅が低減されたビート信号を周波数領域の信号に変換する信号変換部（２５）とを備えるように、信号処理装置（２）を構成した。

Description

この発明は、送信波と受信波との差周波を有するビート信号を周波数領域の信号に変換する信号処理装置及びレーダ装置に関するものである。
レーダ方式の１つとして、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅｓ）方式がある。ＦＭＣＷ方式のレーダ装置は、周波数が変調された周波数変調信号を送信波として放射し、被測定物によって反射された送信波を反射波として受信する。ＦＭＣＷ方式のレーダ装置は、放射した送信波と受信した反射波との差周波を有するビート信号を生成し、ビート信号に含まれている周波数から被測定物までの距離又は被測定物との相対速度を検出する。
ＦＭＣＷ方式のレーダ装置は、比較的簡単な構成で、被測定物までの距離と被測定物との相対速度を検出できるため、例えば、車載ミリ波レーダ装置として多く用いられている。
複数の同種のＦＭＣＷ方式のレーダ装置間では、電波干渉が生じ得る。すなわち、あるＦＭＣＷ方式のレーダ装置（以下、「第１レーダ装置」と称する）は、第１レーダ装置が放射した送信波が被測定物に反射された反射波を受信するほかに、第１レーダ装置と同種の他のＦＭＣＷ方式のレーダ装置（以下、「第２レーダ装置」と称する）が放射した送信波を受信する場合がある。この場合、第２レーダ装置から放射されて第１レーダ装置によって受信された送信波は、第１レーダ装置が受信した上記反射波と干渉する干渉波となる。干渉波は、第１レーダ装置による被測定物の検出を妨げる原因となり得る。
以下の特許文献１には、複数の同種のレーダ装置間での電波干渉を受け難くしているレーダ装置が開示されている。
特許文献１に開示されているレーダ装置では、位相変調器が、符号発生器から出力されたランダム符号に基づく位相変調符号によって、周波数変調信号である送信キャリア信号に２位相の位相変調を施すことで送信波を生成し、送信アンテナが、送信波を空間に放射している。このレーダ装置では、遅延回路が、符号発生器から出力された位相変調符号を遅延させ、位相復調器が、遅延後の位相変調符号によって、受信アンテナから出力された受信信号に２位相の位相復調を施すことでビート信号を生成する。
特許文献１に開示されているレーダ装置においては、受信アンテナにより受信された反射波の振幅と、干渉波の振幅とが同じであっても、反射波に係るビート信号の振幅は、干渉波に係るビート信号の振幅よりも相対的に大きくなる。反射波に係るビート信号の振幅が、干渉波に係るビート信号の振幅よりも相対的に大きくなることで、反射波に係るビート信号と、干渉波に係るビート信号との識別が容易になる。
特開２００２−０１４１５９号公報
特許文献１に開示されているレーダ装置では、位相変調器が、送信キャリア信号を周波数変調している途中で送信キャリア信号に２位相の位相変調を施しており、送信キャリア信号は、周波数が変調されている途中で移相されている。送信アンテナから送信波が放射されたのち、反射波が受信アンテナに戻ってくるまでに要する時間は極僅かであるため、送信波における移相のタイミングと、反射波における移相のタイミングとはほぼ同じである。したがって、送信波と反射波との差周波を有するビート信号の位相は概ね連続となる。
一方、干渉波は、送信波と同一のランダム符号に基づく移相変調符号によって２位相の位相変調が施されたものではないため、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号の位相は不連続となる。
ここで、ビート信号の周波数は、例えば、ビート信号に窓関数を乗算し、窓関数乗算後のビート信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することで求めることが可能である。
しかし、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号に窓関数を乗算し、窓関数乗算後のビート信号をＦＦＴすると、位相の不連続点での振幅が大きくなるため、ビート信号に含まれているノイズが大きくなる。
したがって、位相変調器が、送信キャリア信号を周波数変調している途中で送信キャリア信号に２位相の位相変調を施すことで、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズが大きくなってしまうことがある。
送信波と干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズが大きくなると、送信波と反射波との差周波を有するビート信号に含まれている被測定物からの反射波成分の信号強度が小さいときには、被測定物からの反射波成分が、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズに埋もれてしまうことがある。被測定物からの反射波成分が、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズに埋もれてしまうと、被測定物を検出できなくなることがあるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送信波と、受信波に含まれている干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズを低減することができる信号処理装置及びレーダ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る信号処理装置は、周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号が出力されると、送信波と受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減する振幅低減部と、振幅低減部によって、送信波が移相されたタイミングでの振幅が低減されたビート信号を周波数領域の信号に変換する信号変換部とを備えるようにしたものである。
この発明によれば、振幅低減部が、周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号が出力されると、送信波と受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するように、信号処理装置を構成した。したがって、この発明に係る信号処理装置は、送信波と、受信波に含まれている干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズを低減することができる。
実施の形態１に係るレーダ装置を示す構成図である。 実施の形態１に係るレーダ装置に含まれている信号処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。 信号処理装置２の処理手順を示すフローチャートである。 窓関数生成部２３により生成される窓関数及び窓関数乗算後の第１のビート信号データの一例を示す説明図である。 第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータとの一例を示す説明図である。 信号変換部２５により算出された第１のスペクトラムデータと、ハニング窓の窓関数が乗算されている第１のビート信号データをＦＦＴすることで算出されたスペクトラムデータとを示す説明図である。 実施の形態２に係るレーダ装置を示す構成図である。 実施の形態２に係るレーダ装置に含まれている信号処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。 スペクトラムデータが変形することで、複数のピークが発生している例を示す説明図である。 第２の窓関数生成部５３により生成される第２の窓関数及び第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データの一例を示す説明図である。 第１のスペクトラムデータ、第２のスペクトラムデータ及び第３のスペクトラムデータの一例を示す説明図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ装置を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係るレーダ装置に含まれている信号処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１に示すように、実施の形態１に係るレーダ装置は、信号送受信部１、信号処理装置２、及び被測定物検出部３を備えている。
信号送受信部１は、ビート信号生成部１１、送信アンテナ１２及び受信アンテナ１３を備えている。
実施の形態１に係るレーダ装置は、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置である。実施の形態１に係るレーダ装置は、送信波の周波数を変調している途中で送信波を移相する送信処理、又は、送信波の周波数を変調している途中で送信波を移相しない送信処理のいずれかを選択的に行うことができる。
以下、実施の形態１に係るレーダ装置が、送信波の周波数を変調している途中で、送信波を移相する送信処理を行う期間を第１の送信処理の期間とし、実施の形態１に係るレーダ装置が、送信波の周波数を変調している途中で、送信波を移相しない送信処理を行う期間を第２の送信処理の期間とする。
したがって、第１の送信処理の期間中には、後述する移相制御信号生成部２１から、後述する信号送受信部１に、移相制御信号が出力される。
一方、第２の送信処理の期間中には、移相制御信号生成部２１から信号送受信部１に、移相制御信号が出力されない。
信号送受信部１は、第１の送信処理の期間の開始時に、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、時間の経過に伴って周波数が変化する送信波の生成を開始する。
信号送受信部１は、生成した送信波の送信アンテナ１２からの放射、及び、受信アンテナ１３による、被測定物からの反射波の受信波としての受信を開始する。
信号送受信部１は、第１の送信処理の期間中に、移相制御信号生成部２１から出力された移相制御信号に従って、生成した送信波を移相する。送信波である周波数変調信号の移相については後述する。
信号送受信部１は、移相後の送信波を放射したのち、受信波として、被測定物からの反射波を受信する。
信号送受信部１は、放射した送信波と受信した受信波との差周波を有するビート信号である第１のビート信号を生成する。
信号送受信部１は、生成した第１のビート信号をアナログ信号からデジタル信号（以下、「第１のデジタル信号」と称する）に変換し、第１のデジタル信号を第１のビート信号データとして、後述する振幅低減部２２の窓関数乗算部２４に出力する。
信号送受信部１は、第２の送信処理の期間の開始時に、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、時間の経過に伴って周波数が変化する送信波の生成を開始する。
信号送受信部１は、生成した送信波を放射したのち、受信波として、被測定物からの反射波を受信する。
信号送受信部１は、放射した送信波と受信した受信波との差周波を有するビート信号である第２のビート信号を生成する。
信号送受信部１は、生成した第２のビート信号をアナログ信号からデジタル信号（以下、「第２のデジタル信号」と称する）に変換し、第２のデジタル信号を第２のビート信号データとして、振幅低減部２２の窓関数乗算部２４に出力する。
ビート信号生成部１１は、シリコンＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等で実現されるフェーズドロックループ回路、移相器、周波数変換器及びアナログデジタル変換器等によって実現される。
ビート信号生成部１１は、第１の送信処理の期間の開始時に、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号を生成し、周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
ビート信号生成部１１は、第１の送信処理の期間中に、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、移相制御信号に従って、生成した周波数変調信号を移相し、移相後の周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
周波数変調信号の移相を行う技術自体は、特許文献１にも記載されている公知の技術である。図１に示すレーダ装置では、ビート信号生成部１１が有する移相器が、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されたときに、生成した周波数変調信号の位相を変えるものとする。周波数変調信号の移相量は、被測定物からの反射波と干渉波との識別を容易にするためには、１８０度程度であることが望ましいが、０よりも大きければ、全く移相しない場合よりも、反射波と干渉波との識別が容易になる。
なお、周波数変調信号の移相量は、例えば、ビート信号生成部１１の内部メモリに格納されていてもよいし、図１に示すレーダ装置の外部から与えられるものであってもよい。
ビート信号生成部１１は、第２の送信処理の期間の開始時に、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、周波数変調信号を生成し、周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
送信アンテナ１２は、ビート信号生成部１１から出力された周波数変調信号を送信波として空間に放射する。
受信アンテナ１３は、送信アンテナ１２から送信波が空間に放射されたのち、受信波として、被測定物からの反射波を受信する。
ビート信号生成部１１は、第１の送信処理の期間中では、放射した送信波と受信波との差周波を有する第１のビート信号を生成し、第１のビート信号をアナログ信号から第１のデジタル信号に変換する。
ビート信号生成部１１は、第１のデジタル信号を第１のビート信号データとして、振幅低減部２２の窓関数乗算部２４に出力する。
ビート信号生成部１１は、第２の送信処理の期間中では、放射した送信波と受信波との差周波を有する第２のビート信号を生成し、第２のビート信号をアナログ信号から第２のデジタル信号に変換する。
ビート信号生成部１１は、第２のデジタル信号を第２のビート信号データとして、振幅低減部２２の窓関数乗算部２４に出力する。
信号処理装置２は、移相制御信号生成部２１、振幅低減部２２、信号変換部２５及び反射波周波数特定部２６を備えている。
信号処理装置２は、送信波の放射を指示する放射制御信号及び送信波の移相を指示する移相制御信号のそれぞれを信号送受信部１に出力する。
信号処理装置２は、信号送受信部１から出力された第１のビート信号データと、信号送受信部１から出力された第２のビート信号データとを比較する。
信号処理装置２は、第１のビート信号データと第２のビート信号データとの比較結果に基づいて、受信波に含まれている、反射波及び干渉波のうち、反射波の周波数を特定する。
移相制御信号生成部２１は、例えば、図２に示す移相制御信号生成回路３１によって実現される。
移相制御信号生成部２１は、送信波の放射を指示する放射制御信号を、振幅低減部２２の後述する窓関数生成部２３、及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
移相制御信号生成部２１は、送信波の移相を指示する移相制御信号を、振幅低減部２２の窓関数生成部２３、信号変換部２５及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
振幅低減部２２は、窓関数生成部２３及び窓関数乗算部２４を備えている。
振幅低減部２２は、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、信号送受信部１から出力された第１のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減する。
振幅低減部２２は、送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減したビート信号を信号変換部２５に出力する。
窓関数生成部２３は、例えば、図２に示す窓関数生成回路３２によって実現される。
窓関数生成部２３は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、窓関数の生成を開始する。
窓関数生成部２３は、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、ビート信号生成部１１から出力された第１のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するための窓関数を生成する。
窓関数生成部２３は、生成した窓関数を窓関数乗算部２４に出力する。
窓関数乗算部２４は、例えば、図２に示す窓関数乗算回路３３によって実現される。
窓関数乗算部２４は、第１の送信処理の期間中では、ビート信号生成部１１から出力された第１のビート信号データに、窓関数生成部２３により生成された窓関数を乗算する。
窓関数乗算部２４は、窓関数乗算後の第１のビート信号データを信号変換部２５に出力する。
窓関数乗算部２４は、第２の送信処理の期間中では、ビート信号生成部１１から出力された第２のビート信号データに、窓関数生成部２３により生成された窓関数を乗算する。
窓関数乗算部２４は、窓関数乗算後の第２のビート信号データを信号変換部２５に出力する。
信号変換部２５は、例えば、図２に示す信号変換回路３４によって実現される。
信号変換部２５は、第１の送信処理の期間中では、窓関数乗算部２４による窓関数乗算後の第１のビート信号データを、第１のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する。
信号変換部２５は、第１のスペクトラムデータを、反射波周波数特定部２６の後述する干渉波特定処理部２７に出力する。
信号変換部２５は、第２の送信処理の期間中では、窓関数乗算部２４による窓関数乗算後の第２のビート信号データを、第２のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する。
信号変換部２５は、第２のスペクトラムデータを、反射波周波数特定部２６の干渉波特定処理部２７、及び、反射波周波数特定部２６の後述する反射波特定処理部２８のそれぞれに出力する。
反射波周波数特定部２６は、干渉波特定処理部２７及び反射波特定処理部２８を備えている。
反射波周波数特定部２６は、信号変換部２５から出力された第１のスペクトラムデータ及び第２のスペクトラムデータのそれぞれを取得する。
反射波周波数特定部２６は、第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータとを比較し、第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータとの比較結果に基づいて、反射波の周波数を特定する。
干渉波特定処理部２７は、例えば、図２に示す干渉波特定処理回路３５によって実現される。
干渉波特定処理部２７は、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定する。
干渉波特定処理部２７は、特定したピークの周波数を示す周波数情報を反射波特定処理部２８に出力する。
反射波特定処理部２８は、例えば、図２に示す反射波特定処理回路３６によって実現される。
反射波特定処理部２８は、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中で、干渉波特定処理部２７から出力された周波数情報が示す周波数以外の周波数が、反射波の周波数であると特定する。
反射波特定処理部２８は、特定した反射波の周波数を被測定物検出部３に出力する。
被測定物検出部３は、信号処理装置２の反射波特定処理部２８により特定された反射波の周波数から、被測定物までの距離又は被測定物との相対速度のうち、いずれか１つ以上を算出する。
図１では、信号処理装置２の構成要素である移相制御信号生成部２１、窓関数生成部２３、窓関数乗算部２４、信号変換部２５、干渉波特定処理部２７及び反射波特定処理部２８のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理装置２が、移相制御信号生成回路３１、窓関数生成回路３２、窓関数乗算回路３３、信号変換回路３４、干渉波特定処理回路３５及び反射波特定処理回路３６によって実現されるものを想定している。
ここで、移相制御信号生成回路３１、窓関数生成回路３２、窓関数乗算回路３３、信号変換回路３４、干渉波特定処理回路３５及び反射波特定処理回路３６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理装置２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理装置２がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
図３は、信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、移相制御信号生成部２１、窓関数生成部２３、窓関数乗算部２４、信号変換部２５、干渉波特定処理部２７及び反射波特定処理部２８の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ４１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
また、図２では、信号処理装置２の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理装置２における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
次に、図１に示すレーダ装置の動作について説明する。
図４は、信号処理装置２の処理手順を示すフローチャートである。
最初に、第１の送信処理の期間でのレーダ装置の動作について説明する。
まず、移相制御信号生成部２１は、送信波の放射を指示する放射制御信号を窓関数生成部２３及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
ビート信号生成部１１は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号を生成し、周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
移相制御信号生成部２１は、放射制御信号を出力してから一定時間が経過すると、送信波の移相を指示する移相制御信号を窓関数生成部２３、信号変換部２５及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する（図４のステップＳＴ１）。
一定時間は、例えば、移相制御信号生成部２１の内部メモリに格納されていてもよいし、信号処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
また、一定時間は、第１の送信処理の期間の開始時刻と終了時刻との間に移相制御信号が出力される時間であれば、どのような時間であってもよい。
ビート信号生成部１１は、第１の送信処理の期間中に、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、移相制御信号に従って、生成した周波数変調信号を移相し、移相後の周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
送信アンテナ１２は、ビート信号生成部１１から出力された周波数変調信号を送信波として空間に放射する。
空間に放射された送信波は、被測定物に反射され、被測定物に反射された送信波は、反射波として、受信アンテナ１３に受信される。
図１に示すレーダ装置では、周波数が変調されている送信波が、図１に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射されているものとする。ただし、図１に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射される送信波は、周波数が変調されている途中で、移相されていない。
図１に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射されている送信波は、干渉波として、受信アンテナ１３に受信される。
したがって、受信アンテナ１３は、受信波として、被測定物からの反射波及び干渉波のそれぞれを受信する。
ビート信号生成部１１は、送信アンテナ１２から放射される送信波と受信アンテナ１３により受信された受信波との差周波を有する第１のビート信号を生成する。
第１の送信処理の期間では、ビート信号生成部１１が、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されたタイミングで、周波数変調信号を移相している。送信アンテナ１２から送信波が放射されたのち、被測定物に反射された反射波が、受信アンテナ１３に戻ってくるまでに要する送受信時間は極僅かであるため、送信波における移相のタイミングと、反射波における移相のタイミングとはほぼ同じである。送信波における移相のタイミングと、反射波における移相のタイミングとについては後述する。したがって、送信波と反射波との差周波を有する第１のビート信号の位相は概ね連続となる。
一方、干渉波は、図１に示すレーダ装置と別のレーダ装置によって周波数が変調されていても、周波数が変調されている途中で移相されていない。したがって、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号の位相は不連続となる。
ビート信号生成部１１は、生成した第１のビート信号をアナログ信号から第１のデジタル信号に変換する。
ビート信号生成部１１は、第１のデジタル信号を第１のビート信号データとして、窓関数乗算部２４に出力する。
窓関数生成部２３は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、窓関数の生成を開始する。
窓関数生成部２３は、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、ビート信号生成部１１から出力された第１のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するための窓関数を生成する（図４のステップＳＴ２）。
以下、窓関数生成部２３による窓関数の生成処理を具体的に説明する。
図１に示すレーダ装置では、例えば、窓関数生成部２３の内部メモリに、ビート信号生成部１１における周波数変調信号の移相に要する処理時間ｔ１、ビート信号生成部１１により受信波が取得されてから第１のビート信号データが生成されるまでの処理時間ｔ２、及び、第１の送信処理の期間の時間ｔ３のそれぞれが格納されている。
窓関数生成部２３は、内部メモリに格納されている処理時間ｔ１，ｔ２と、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力された時刻ｔ０とから、以下の式（１）に示すように、窓関数の開始点の時刻ｔｓｔａｒｔを算出する。
ｔｓｔａｒｔ＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ２ （１）
窓関数生成部２３は、内部メモリに格納されている処理時間ｔ１，ｔ２と、移相制御信号が出力された時刻ｔ４とから、以下の式（２）に示すように、移相制御信号に従って送信波が移相された時刻ｔｐｈａｓｅを算出する。送信アンテナ１２から送信波が放射されたのち、被測定物に反射された反射波が、受信アンテナ１３に戻ってくるまでに要する送受信時間は極僅かであるため、送信波が移相された時刻ｔｐｈａｓｅは、送信波における移相のタイミング及び反射波における移相のタイミングのそれぞれと対応する。
ｔｐｈａｓｅ＝ｔ４＋ｔ１＋ｔ２ （２）
窓関数生成部２３は、内部メモリに格納されている処理時間ｔ１，ｔ２と、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力された時刻ｔ０と、第１の送信処理の期間の時間ｔ３とから、以下の式（３）に示すように、窓関数の終了点の時刻ｔｅｎｄを算出する。
ｔｅｎｄ＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ２＋ｔ３ （３）
送信アンテナ１２から送信波が放射されたのち、被測定物に反射された反射波が、受信アンテナ１３に戻ってくるまでに要する送受信時間は極僅かであるため、窓関数生成部２３は、送受信時間を考慮せずに、時刻ｔｓｔａｒｔ、時刻ｔｐｈａｓｅ及び時刻ｔｅｎｄを算出している。ただし、これは一例に過ぎず、窓関数生成部２３は、送受信時間を考慮して、時刻ｔｓｔａｒｔ、時刻ｔｐｈａｓｅ及び時刻ｔｅｎｄを算出するようにしてもよい。
窓関数生成部２３は、図５に示すように、開始点の時刻ｔｓｔａｒｔ及び終了点の時刻ｔｅｎｄにおけるそれぞれの第１のビート信号データの振幅が零になり、かつ、移相制御信号に従って送信波が移相された時点である時刻ｔｐｈａｓｅにおける第１のビート信号データの振幅が零になる窓関数を生成する。
図５は、窓関数生成部２３により生成される窓関数及び窓関数乗算後の第１のビート信号データの一例を示す説明図である。
図５に示す窓関数は、開始点及び終了点におけるそれぞれの第１のビート信号データの振幅が零になり、かつ、移相制御信号に従って送信波が移相された時点における第１のビート信号データの振幅が零になる窓関数である。
しかし、窓関数は、開始点及び終了点におけるそれぞれの第１のビート信号データの振幅と、移相制御信号に従って送信波が移相された時点における第１のビート信号データの振幅とが低減されているものであればよく、各点における第１のビート信号データの振幅が零であるものに限るものではない。
窓関数生成部２３は、生成した窓関数を窓関数乗算部２４に出力する。
窓関数乗算部２４は、ビート信号生成部１１から第１のビート信号データを受けると、第１のビート信号データに、窓関数生成部２３から出力された窓関数を乗算する（図４のステップＳＴ３）。
窓関数乗算部２４は、図５に示すような窓関数乗算後の第１のビート信号データを信号変換部２５に出力する。
信号変換部２５は、窓関数乗算部２４から窓関数乗算後の第１のビート信号データを受けると、窓関数乗算後の第１のビート信号データをＦＦＴすることで、周波数領域の信号である第１のスペクトラムデータを算出する（図４のステップＳＴ４）。
信号変換部２５は、第１のスペクトラムデータを干渉波特定処理部２７に出力する。
次に、第２の送信処理の期間でのレーダ装置の動作について説明する。第２の送信処理の期間は、例えば、第１の送信処理の期間の次の送信処理の期間である。
移相制御信号生成部２１は、送信波の放射を指示する放射制御信号を窓関数生成部２３及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
第２の送信処理の期間では、移相制御信号生成部２１は、信号変換部２５及びビート信号生成部１１のそれぞれに対する移相制御信号の出力を停止する（図４のステップＳＴ５）。
ビート信号生成部１１は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、周波数変調信号を生成し、周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
第２の送信処理の期間では、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されていないため、ビート信号生成部１１は、第２の送信処理の期間中に、周波数変調信号を移相しない。
送信アンテナ１２は、ビート信号生成部１１から周波数変調信号を受けると、周波数変調信号を送信波として空間に放射する。
空間に放射された送信波は、被測定物に反射され、被測定物に反射された送信波は、反射波として、受信アンテナ１３に受信される。
図１に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射されている送信波は、干渉波として、受信アンテナ１３に受信される。
したがって、受信アンテナ１３は、受信波として、被測定物からの反射波及び干渉波のそれぞれを受信する。
ビート信号生成部１１は、送信アンテナ１２から放射される送信波と受信アンテナ１３により受信された受信波との差周波を有する第２のビート信号を生成する。
第２の送信処理の期間では、ビート信号生成部１１が、周波数変調信号を移相していない。したがって、送信波と反射波との差周波を有する第２のビート信号の位相が概ね連続となるほか、送信波と干渉波との差周波を有する第２のビート信号の位相も概ね連続となる。
ビート信号生成部１１は、生成した第２のビート信号をアナログ信号から第２のデジタル信号に変換する。
ビート信号生成部１１は、第２のデジタル信号を第２のビート信号データとして、窓関数乗算部２４に出力する。
窓関数生成部２３は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、窓関数の生成を開始する。
窓関数生成部２３は、第１の送信処理の期間で生成した窓関数と同じ窓関数を生成し、生成した窓関数を窓関数乗算部２４に出力する（図４のステップＳＴ６）。
窓関数乗算部２４は、ビート信号生成部１１から第２のビート信号データを受けると、第２のビート信号データに、窓関数生成部２３から出力された窓関数を乗算する（図４のステップＳＴ７）。
窓関数乗算部２４は、窓関数乗算後の第２のビート信号データを信号変換部２５に出力する。
信号変換部２５は、窓関数乗算部２４から窓関数乗算後の第２のビート信号データを受けると、窓関数乗算後の第２のビート信号データをＦＦＴすることで、周波数領域の信号である第２のスペクトラムデータを算出する（図４のステップＳＴ８）。
信号変換部２５は、第２のスペクトラムデータを干渉波特定処理部２７及び反射波特定処理部２８のそれぞれに出力する。
図６は、第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータとの一例を示す説明図である。
第１の送信処理の期間では、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号の位相が不連続であるため、図６に示す第１のスペクトラムデータのように、干渉波成分の周波数とずれている周波数に複数のピークが現れている。
第２の送信処理の期間では、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号の位相が概ね連続であるため、図６に示す第２のスペクトラムデータのように、干渉波成分の周波数に１つのピークが現れている。したがって、第１のスペクトラムデータに含まれている干渉波成分に係るピークと、第２のスペクトラムデータに含まれている干渉波成分に係るピークとは一致しない。
送信波と反射波との差周波を有するビート信号の位相は、第１の送信処理の期間及び第２の送信処理の期間のいずれの期間でも概ね連続となっているため、図６に示す第１のスペクトラムデータ及び第２のスペクトラムデータのように、反射波成分の周波数に１つのピークが現れている。したがって、第１のスペクトラムデータに含まれている反射波成分に係るピークと、第２のスペクトラムデータに含まれている反射波成分に係るピークとは一致する。
図７は、信号変換部２５により算出された第１のスペクトラムデータと、ハニング窓の窓関数が乗算されている第１のビート信号データをＦＦＴすることで算出されたスペクトラムデータ（以下、「比較対象のスペクトラムデータ」と称する）とを示す説明図である。
ハニング窓の窓関数は、開始点及び終了点におけるそれぞれの第１のビート信号データの振幅を零にする窓関数であるが、移相制御信号に従って送信波が移相された時点における第１のビート信号データの振幅を零にはしないし、低減もしない窓関数である。
比較対象のスペクトラムデータは、移相制御信号に従って送信波が移相された時点の振幅が零になっていないため、位相の不連続点での振幅が大きくなり、第１のビート信号データに含まれているノイズのうち、位相の不連続点でのノイズが大きくなっている。位相の不連続点でのノイズが大きくなることで、比較対象のスペクトラムデータの裾の信号強度が、第１のスペクトラムデータの裾の信号強度よりも大きくなっている。
被測定物からの反射成分の信号強度が小さい場合、比較対象のスペクトラムデータでは、被測定物からの反射成分が、第１のビート信号データに含まれているノイズに埋もれてしまう可能性がある。第１のスペクトラムデータでは、比較対象のスペクトラムデータよりも裾の信号強度が小さいため、被測定物からの反射成分が、第１のビート信号データに含まれているノイズに埋もれてしまう可能性が低減される。
第２のスペクトラムデータについても、第１のスペクトラムデータと同様に、比較対象のスペクトラムデータよりも裾の信号強度よりも小さいため、被測定物からの反射成分が、第２のビート信号データに含まれているノイズに埋もれてしまう可能性が低減される。
干渉波特定処理部２７は、信号変換部２５から出力された第１のスペクトラムデータと、信号変換部２５から出力された第２のスペクトラムデータとを比較する。
干渉波特定処理部２７は、第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータとの比較結果に基づいて、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定する（図４のステップＳＴ９）。第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークは、干渉波成分に係るピークである。
干渉波特定処理部２７は、特定したピークの周波数を示す周波数情報を反射波特定処理部２８に出力する。
反射波特定処理部２８は、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中で、干渉波特定処理部２７から出力された周波数情報が示す周波数以外の周波数が、反射波の周波数であると特定する（図４のステップＳＴ１０）。
反射波特定処理部２８は、特定した反射波の周波数を被測定物検出部３に出力する。
被測定物検出部３は、反射波特定処理部２８から反射波の周波数を受けると、反射波の周波数から、被測定物までの距離又は被測定物との相対速度のうち、いずれか１つ以上を算出する。
反射波の周波数から、被測定物までの距離又は被測定物との相対速度のそれぞれを算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
以上の実施の形態１では、振幅低減部２２が、周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号が出力されると、送信波と受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するように、信号処理装置２を構成した。したがって、信号処理装置２は、送信波と、受信波に含まれている干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズを低減することができる。
図１に示すレーダ装置では、移相制御信号生成部２１が、１回の送信処理で、移相制御信号を１回だけ出力して、ビート信号生成部１１が、１回の送信処理で、周波数変調信号を１回だけ移相している。
しかし、これは一例に過ぎず、移相制御信号生成部２１が、１回の送信処理で、移相制御信号を複数回出力して、ビート信号生成部１１が、１回の送信処理で、周波数変調信号を複数回移相するようにしてもよい。
図１に示すレーダ装置では、第２の送信処理の期間が、第１の送信処理の期間の次の送信処理の期間であるとしており、信号変換部２５により算出される、第１のスペクトラムデータと、第２のスペクトラムデータとの算出タイミングが連続している。
しかし、これは一例に過ぎず、第１のスペクトラムデータと、第２のスペクトラムデータとの算出タイミングが連続していなくてもよい。したがって、信号変換部２５が、第１の送信処理の期間のときに第１のスペクトラムデータを算出し、例えば、第１の送信処理の期間の次の次の送信期間のときに第２のスペクトラムデータを算出するようにしてもよい。
実施の形態２．
実施の形態２では、信号変換部５６が、第１の信号変換処理部５７及び第２の信号変換処理部５８を備えているレーダ装置について説明する。
図８は、実施の形態２に係るレーダ装置を示す構成図である。
図９は、実施の形態２に係るレーダ装置に含まれている信号処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図８及び図９において、図１及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
振幅低減部５１は、第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３、第１の窓関数乗算部５４及び第２の窓関数乗算部５５を備えている。
第１の窓関数生成部５２は、例えば、図９に示す第１の窓関数生成回路７１によって実現される。
第１の窓関数生成部５２は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、第１の窓関数の生成を開始する。
第１の窓関数生成部５２は、第１のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号生成部２１から出力された移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するための第１の窓関数を生成する。
第１の窓関数生成部５２は、生成した第１の窓関数を第１の窓関数乗算部５４に出力する。
第２の窓関数生成部５３は、例えば、図９に示す第２の窓関数生成回路７２によって実現される。
第２の窓関数生成部５３は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、第２の窓関数の生成を開始する。
第２の窓関数生成部５３は、第２のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでは振幅を低減させない第２の窓関数を生成する。
第２の窓関数は、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでは、第２のビート信号データの振幅を低減させない値を有する窓関数である。
第２の窓関数生成部５３は、生成した第２の窓関数を第２の窓関数乗算部５５に出力する。
第１の窓関数乗算部５４は、例えば、図９に示す第１の窓関数乗算回路７３によって実現される。
第１の窓関数乗算部５４は、第１の送信処理の期間中では、ビート信号生成部１１から出力された第１のビート信号データに、第１の窓関数生成部５２により生成された第１の窓関数を乗算する。
第１の窓関数乗算部５４は、第１の窓関数乗算後の第１のビート信号データを第１の信号変換処理部５７に出力する。
第１の窓関数乗算部５４は、第２の送信処理の期間中では、ビート信号生成部１１から出力された第２のビート信号データに、第１の窓関数生成部５２により生成された第１の窓関数を乗算する。
第１の窓関数乗算部５４は、第１の窓関数乗算後の第２のビート信号データを第１の信号変換処理部５７に出力する。
第２の窓関数乗算部５５は、例えば、図９に示す第２の窓関数乗算回路７４によって実現される。
第２の窓関数乗算部５５は、ビート信号生成部１１から出力された第２のビート信号データに、第２の窓関数生成部５３により生成された第２の窓関数を乗算する。
第２の窓関数乗算部５５は、第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データを第２の信号変換処理部５８に出力する。
信号変換部５６は、第１の信号変換処理部５７及び第２の信号変換処理部５８を備えている。
第１の信号変換処理部５７は、例えば、図９に示す第１の信号変換処理回路７５によって実現される。
第１の信号変換処理部５７は、第１の送信処理の期間中では、第１の窓関数乗算部５４による第１の窓関数乗算後の第１のビート信号データを、第１のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する。
第１の信号変換処理部５７は、第１のスペクトラムデータを、反射波周波数特定部５９の後述する干渉波特定処理部６０に出力する。
第１の信号変換処理部５７は、第２の送信処理の期間中では、第１の窓関数乗算部５４による第１の窓関数乗算後の第２のビート信号データを、第２のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する。
第１の信号変換処理部５７は、第２のスペクトラムデータを、反射波周波数特定部５９の干渉波特定処理部６０に出力する。
第２の信号変換処理部５８は、例えば、図９に示す第２の信号変換処理回路７６によって実現される。
第２の信号変換処理部５８は、第２の窓関数乗算部５５による第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データを、第３のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する。
第２の信号変換処理部５８は、第３のスペクトラムデータを、反射波周波数特定部５９の後述する反射波特定処理部６１に出力する。
反射波周波数特定部５９は、干渉波特定処理部６０及び反射波特定処理部６１を備えている。
干渉波特定処理部６０は、例えば、図９に示す干渉波特定処理回路７７によって実現される。
干渉波特定処理部６０は、第１の信号変換処理部５７から出力された第１のスペクトラムデータ及び第２のスペクトラムデータのそれぞれを取得する。
干渉波特定処理部６０は、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定する。
干渉波特定処理部６０は、特定したピークの周波数を示す周波数情報を反射波特定処理部６１に出力する。
反射波特定処理部６１は、例えば、図９に示す反射波特定処理回路７８によって実現される。
反射波特定処理部６１は、干渉波特定処理部６０から出力された周波数情報に基づいて、第２の信号変換処理部５８から出力された第３のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中から、反射波の周波数を特定する。
反射波特定処理部６１は、特定した反射波の周波数を被測定物検出部３に出力する。
図８では、信号処理装置２の構成要素である移相制御信号生成部２１、第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３、第１の窓関数乗算部５４、第２の窓関数乗算部５５、第１の信号変換処理部５７、第２の信号変換処理部５８、干渉波特定処理部６０及び反射波特定処理部６１のそれぞれが、図９に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理装置２が、第１の窓関数生成回路７１、第２の窓関数生成回路７２、第１の窓関数乗算回路７３、第２の窓関数乗算回路７４、第１の信号変換処理回路７５、第２の信号変換処理回路７６、干渉波特定処理回路７７及び反射波特定処理回路７８によって実現されるものを想定している。
ここで、第１の窓関数生成回路７１、第２の窓関数生成回路７２、第１の窓関数乗算回路７３、第２の窓関数乗算回路７４、第１の信号変換処理回路７５、第２の信号変換処理回路７６、干渉波特定処理回路７７及び反射波特定処理回路７８のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理装置２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理装置２がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、移相制御信号生成部２１、第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３、第１の窓関数乗算部５４、第２の窓関数乗算部５５、第１の信号変換処理部５７、第２の信号変換処理部５８、干渉波特定処理部６０及び反射波特定処理部６１の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ４１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
また、図９では、信号処理装置２の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理装置２における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
次に、図８に示すレーダ装置の動作について説明する。
図１に示すレーダ装置では、窓関数乗算部２４が、第１のビート信号データ及び第２のビート信号データのそれぞれに窓関数を乗算する。そして、信号変換部２５が、窓関数乗算後の第１のビート信号データ及び窓関数乗算後の第２のビート信号データのそれぞれをＦＦＴすることで、第１のスペクトラムデータの裾に発生するノイズを低減し、第２のスペクトラムデータの裾に発生するノイズを低減している。
しかし、窓関数生成部２３により生成された窓関数の周期性の条件、又は、ＦＦＴの１ビット幅の条件によっては、送信波と反射波との差周波を有するビート信号に係るスペクトラムデータが変形し、図１０に示すように、複数のピークが発生してしまうことがある。
図１０は、スペクトラムデータが変形することで、複数のピークが発生している例を示す説明図である。
図１に示すレーダ装置では、送信波と反射波との差周波を有するビート信号に係るスペクトラムデータに複数のピークが発生している場合、反射波特定処理部２８が、反射波の周波数を特定することが困難である。
移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでは、ビート信号データの振幅を低減しない値を有するハニング窓等の窓関数がビート信号データに乗算されている場合、図１０に示すように、送信波と反射波との差周波を有するビート信号データに係るスペクトラムデータに変形が生じない。
最初に、第１の送信処理の期間でのレーダ装置の動作について説明する。
まず、移相制御信号生成部２１は、送信波の放射を指示する放射制御信号を第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
ビート信号生成部１１は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、周波数変調信号を生成し、周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
移相制御信号生成部２１は、放射制御信号を出力してから一定時間が経過すると、送信波の移相を指示する移相制御信号を第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３、第１の信号変換処理部５７、第２の信号変換処理部５８及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
ビート信号生成部１１は、第１の送信処理の期間中に、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、移相制御信号に従って、生成した周波数変調信号を移相し、移相後の周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
送信アンテナ１２は、ビート信号生成部１１から周波数変調信号を受けると、周波数変調信号を送信波として空間に放射する。
空間に放射された送信波は、被測定物に反射され、被測定物に反射された送信波は、反射波として、受信アンテナ１３に受信される。
図８に示すレーダ装置では、周波数が変調されている送信波が、図８に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射されているものとする。ただし、図８に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射される送信波は、周波数が変調されている途中で、移相されていない。
図８に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射されている送信波は、干渉波として、受信アンテナ１３に受信される。
したがって、受信アンテナ１３は、受信波として、被測定物からの反射波及び干渉波のそれぞれを受信する。
ビート信号生成部１１は、送信アンテナ１２から放射される送信波と受信アンテナ１３により受信された受信波との差周波を有する第１のビート信号を生成する。
ビート信号生成部１１は、生成した第１のビート信号をアナログ信号から第１のデジタル信号に変換する。
ビート信号生成部１１は、第１のデジタル信号を第１のビート信号データとして、第１の窓関数生成部５２に出力する。
第１の窓関数生成部５２は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、窓関数の生成を開始する。
第１の窓関数生成部５２は、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されると、ビート信号生成部１１から出力された第１のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するための第１の窓関数を生成する。
第１の窓関数生成部５２により生成される第１の窓関数は、図１に示す窓関数生成部２３により生成される窓関数と同じ窓関数である。
第１の窓関数生成部５２は、生成した第１の窓関数を第１の窓関数乗算部５４に出力する。
第２の窓関数生成部５３は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、窓関数の生成を開始する。
第２の窓関数生成部５３は、ビート信号生成部１１から出力された第２のビート信号データの振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでは振幅を低減させない第２の窓関数を生成する。
第２の窓関数は、図１１に示すように、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでは、第２のビート信号データの振幅を低減させない値を有する窓関数である。
図１１は、第２の窓関数生成部５３により生成される第２の窓関数及び第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データの一例を示す説明図である。第２の窓関数は、例えば、ハニング窓の窓関数である。
第２の窓関数生成部５３は、生成した第２の窓関数を第２の窓関数乗算部５５に出力する。
ここでは、第２の窓関数生成部５３が、第１の送信処理の期間中に、第２の窓関数を生成している。しかし、これは一例に過ぎず、第２の窓関数生成部５３が、第２の送信処理の期間中に、第２の窓関数を生成するようにしてもよい。
第１の窓関数乗算部５４は、ビート信号生成部１１から第１のビート信号データを受けると、第１のビート信号データに、第１の窓関数生成部５２から出力された第１の窓関数を乗算する。
第１の窓関数乗算部５４は、第１の窓関数乗算後の第１のビート信号データを第１の信号変換処理部５７に出力する。
第１の信号変換処理部５７は、第１の窓関数乗算部５４から第１の窓関数乗算後の第１のビート信号データを受けると、第１の窓関数乗算後の第１のビート信号データをＦＦＴすることで、周波数領域の信号である第１のスペクトラムデータを算出する。
第１の信号変換処理部５７は、第１のスペクトラムデータを干渉波特定処理部６０に出力する。
次に、第２の送信処理の期間でのレーダ装置の動作について説明する。
移相制御信号生成部２１は、送信波の放射を指示する放射制御信号を第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３及びビート信号生成部１１のそれぞれに出力する。
第２の送信処理の期間では、移相制御信号生成部２１は、第１の窓関数生成部５２、第２の窓関数生成部５３、第１の信号変換処理部５７、第２の信号変換処理部５８及びビート信号生成部１１のそれぞれに対する移相制御信号の出力を停止する。
ビート信号生成部１１は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、周波数変調信号を生成し、周波数変調信号を送信アンテナ１２に出力する。
第２の送信処理の期間では、移相制御信号生成部２１から移相制御信号が出力されていないため、ビート信号生成部１１は、生成した周波数変調信号を移相しない。
送信アンテナ１２は、ビート信号生成部１１から周波数変調信号を受けると、周波数変調信号を送信波として空間に放射する。
空間に放射された送信波は、被測定物に反射され、被測定物に反射された送信波は、反射波として、受信アンテナ１３に受信される。
図８に示すレーダ装置と別のレーダ装置から放射されている送信波は、干渉波として、受信アンテナ１３に受信される。
したがって、受信アンテナ１３は、受信波として、被測定物からの反射波及び干渉波のそれぞれを受信する。
ビート信号生成部１１は、送信アンテナ１２から放射される送信波と受信アンテナ１３により受信された受信波との差周波を有する第２のビート信号を生成する。
ビート信号生成部１１は、生成した第２のビート信号をアナログ信号から第２のデジタル信号に変換する。
ビート信号生成部１１は、第２のデジタル信号を第２のビート信号データとして、第１の窓関数乗算部５４及び第２の窓関数乗算部５５のそれぞれに出力する。
第１の窓関数生成部５２は、移相制御信号生成部２１から放射制御信号が出力されると、第１の窓関数の生成を開始する。
第１の窓関数生成部５２は、第１の送信処理の期間で生成した第１の窓関数と同じ窓関数を生成し、生成した第１の窓関数を第１の窓関数乗算部５４に出力する。
第１の窓関数乗算部５４は、ビート信号生成部１１から出力された第２のビート信号データを受けると、第２のビート信号データに、第１の窓関数生成部５２から出力された第１の窓関数を乗算する。
第１の窓関数乗算部５４は、第１の窓関数乗算後の第２のビート信号データを第１の信号変換処理部５７に出力する。
第２の窓関数乗算部５５は、ビート信号生成部１１から出力された第２のビート信号データを受けると、第２のビート信号データに、第２の窓関数生成部５３から出力された第２の窓関数を乗算する。
第２の窓関数乗算部５５は、第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データを第２の信号変換処理部５８に出力する。
第１の信号変換処理部５７は、第１の窓関数乗算部５４から第１の窓関数乗算後の第２のビート信号データを受けると、第１の窓関数乗算後の第２のビート信号データをＦＦＴすることで、周波数領域の信号である第２のスペクトラムデータを算出する。
第１の信号変換処理部５７は、第２のスペクトラムデータを干渉波特定処理部６０に出力する。
第２の信号変換処理部５８は、第２の窓関数乗算部５５から第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データを受けると、第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データをＦＦＴすることで、周波数領域の信号である第３のスペクトラムデータを算出する。
第２の信号変換処理部５８は、第３のスペクトラムデータを反射波特定処理部６１に出力する。
図１２は、第１のスペクトラムデータ、第２のスペクトラムデータ及び第３のスペクトラムデータの一例を示す説明図である。
第１の送信処理の期間では、送信波と干渉波との差周波を有するビート信号の位相が不連続であるため、図１２に示す第１のスペクトラムデータのように、干渉波成分の周波数とずれている周波数に複数のピークが現れている。
第２の送信処理の期間でも、第１の窓関数の周期性の条件等が原因で、第２のスペクトラムデータが変形しているため、図１２に示すように、第２のスペクトラムデータには、干渉波成分のピークとして、複数のピークが現れている。
干渉波成分に係るピークが第１のスペクトラムデータに複数現れる原因と、干渉波成分に係るピークが第２のスペクトラムデータに複数現れる原因とが異なる。複数のピークが現れる原因が異なるため、図１２に示すように、第１のスペクトラムデータに含まれている干渉波成分に係るピークと、第２のスペクトラムデータに含まれている干渉波成分に係るピークとは一致していない。
第１の送信処理の期間では、第１の窓関数の周期性の条件等が原因で、第１のスペクトラムデータが変形しているため、図１２に示すように、第１のスペクトラムデータには、反射波成分のピークとして、複数のピークが現れている。
第２の送信処理の期間でも、第１の窓関数の周期性の条件等が原因で、第２のスペクトラムデータが変形しているため、図１２に示すように、第２のスペクトラムデータには、反射波成分のピークとして、複数のピークが現れている。
反射波成分に係るピークが第１のスペクトラムデータに複数現れる原因と、反射波成分に係るピークが第２のスペクトラムデータに複数現れる原因とが同じである。複数のピークが現れる原因が同じであるため、図１２に示すように、第１のスペクトラムデータに含まれている反射波成分に係るピークと、第２のスペクトラムデータに含まれている反射波成分に係るピークとは一致している。
干渉波特定処理部６０は、第１の信号変換処理部５７から出力された第１のスペクトラムデータと、第１の信号変換処理部５７から出力された第２のスペクトラムデータとを比較する。
干渉波特定処理部６０は、第１のスペクトラムデータと第２のスペクトラムデータとの比較結果に基づいて、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定する。第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークは、干渉波成分に係るピークである。
干渉波特定処理部６０は、特定した１つ以上のピークの周波数を示す周波数情報を反射波特定処理部６１に出力する。
反射波特定処理部６１は、第２の信号変換処理部５８から出力された第３のスペクトラムデータを取得する。
第２の窓関数は、スペクトラムデータに変形を生じさせない窓関数であり、第３のスペクトラムデータは、第２の窓関数乗算後の第２のビート信号データがＦＦＴされたものである。したがって、第３のスペクトラムデータには、図１２に示すように、干渉波成分の周波数に１つのピークが現れ、反射波成分の周波数に１つのピークが現れている。
第３のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中で、周波数情報が示す周波数と近似している周波数は、干渉波の周波数である可能性が高い。
反射波特定処理部６１は、干渉波特定処理部５０から出力された周波数情報に基づいて、第３のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中から、反射波の周波数を特定する。
例えば、反射波特定処理部６１は、第３のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中で、干渉波特定処理部６０から出力された周波数情報が示す１つ以上のピークの周波数の全てから、閾値以上離れている周波数が、反射波の周波数であると特定する。閾値は、反射波特定処理部６１の内部メモリに格納されていてもよいし、信号処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
反射波特定処理部６１は、特定した反射波の周波数を被測定物検出部３に出力する。
被測定物検出部３は、反射波特定処理部６１から反射波の周波数を受けると、反射波の周波数から、被測定物までの距離又は被測定物との相対速度のうち、いずれか１つ以上を算出する。
以上の実施の形態２では、干渉波特定処理部６０が、第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定し、特定したピークの周波数を示す周波数情報を反射波特定処理部６１に出力する。反射波特定処理部６１が、干渉波特定処理部６０から出力された周波数情報に基づいて、第３のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中から、反射波の周波数を特定するように、図８に示す信号処理装置２を構成した。したがって、図８に示す信号処理装置２は、図１に示す信号処理装置２と同様に、送信波と、受信波に含まれている干渉波との差周波を有するビート信号に含まれているノイズを低減することができるほか、第１の窓関数の周期性の条件等が原因で、複数のピークが現れる場合でも、反射波の周波数を特定することができる。
図８に示すレーダ装置では、移相制御信号生成部２１が、１回の送信処理で、移相制御信号を１回だけ出力して、ビート信号生成部１１が、１回の送信処理で、周波数変調信号を１回だけ移相している。
しかし、これは一例に過ぎず、移相制御信号生成部２１が、１回の送信処理で、移相制御信号を複数回出力して、ビート信号生成部１１が、１回の送信処理で、周波数変調信号を複数回移相するようにしてもよい。
図８に示すレーダ装置では、第２の送信処理の期間が、第１の送信処理の期間の次の送信処理の期間であるとしており、第１の信号変換処理部５７により算出される、第１のスペクトラムデータと、第２のスペクトラムデータとの算出タイミングが連続している。
しかし、これは一例に過ぎず、第１のスペクトラムデータと、第２のスペクトラムデータとの算出タイミングが連続していなくてもよい。したがって、第１の信号変換処理部５７が、第１の送信処理の期間のときに第１のスペクトラムデータを算出し、例えば、第１の送信処理の期間の次の次の送信期間のときに第２のスペクトラムデータを算出するようにしてもよい。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
この発明は、送信波と受信波との差周波を有するビート信号を周波数領域の信号に変換する信号処理装置及びレーダ装置に適している。
１ 信号送受信部、２ 信号処理装置、３ 被測定物検出部、１１ ビート信号生成部、１２ 送信アンテナ、１３ 受信アンテナ、２１ 移相制御信号生成部、２２ 振幅低減部、２３ 窓関数生成部、２４ 窓関数乗算部、２５ 信号変換部、２６ 反射波周波数特定部、２７ 干渉波特定処理部、２８ 反射波特定処理部、３１ 移相制御信号生成回路、３２ 窓関数生成回路、３３ 窓関数乗算回路、３４ 信号変換回路、３５ 干渉波特定処理回路、３６ 反射波特定処理回路、４１ メモリ、４２ プロセッサ、５１ 振幅低減部、５２ 第１の窓関数生成部、５３ 第２の窓関数生成部、５４ 第１の窓関数乗算部、５５ 第２の窓関数乗算部、５６ 信号変換部、５７ 第１の信号変換処理部、５８ 第２の信号変換処理部、５９ 反射波周波数特定部、６０ 干渉波特定処理部、６１ 反射波特定処理部、７１ 第１の窓関数生成回路、７２ 第２の窓関数生成回路、７３ 第１の窓関数乗算回路、７４ 第２の窓関数乗算回路、７５ 第１の信号変換処理回路、７６ 第２の信号変換処理回路、７７ 干渉波特定処理回路、７８ 反射波特定処理回路。
この発明に係る信号処理装置は、送信波の周波数を連続的に変化させる途中で、不連続に移相するタイミングにおいて、周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号が出力されると、送信波と受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、移相制御信号に従って送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減する振幅低減部と、振幅低減部によって、送信波が移相されたタイミングでの振幅が低減されたビート信号を周波数領域の信号に変換する信号変換部とを備えるようにしたものである。

Claims (8)

  1. 周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号が出力されると、前記送信波と受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、前記移相制御信号に従って前記送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減する振幅低減部と、
    前記振幅低減部によって、前記タイミングでの振幅が低減されたビート信号を周波数領域の信号に変換する信号変換部と
    を備えた信号処理装置。
  2. 周波数が変調されている送信波の移相を指示する移相制御信号を出力する移相制御信号生成部を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
  3. 前記振幅低減部は、
    前記移相制御信号生成部から移相制御信号が出力されると、前記送信波と前記受信波との差周波を有するビート信号の振幅のうち、前記移相制御信号に従って前記送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するための窓関数を生成する窓関数生成部と、
    前記送信波と前記受信波との差周波を有するビート信号に、前記窓関数生成部により生成された窓関数を乗算する窓関数乗算部とを備え、
    前記信号変換部は、前記窓関数乗算部による窓関数乗算後のビート信号を周波数領域の信号に変換することを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
  4. 第１の送信処理の期間中には、前記移相制御信号生成部から前記移相制御信号が出力されて、第２の送信処理の期間中には、前記移相制御信号生成部から前記移相制御信号が出力されないものであり、
    前記窓関数乗算部は、前記第１の送信処理の期間中では、前記第１の送信処理の期間中に移相された送信波と受信波との差周波を有するビート信号である第１のビート信号に、前記窓関数を乗算し、前記第２の送信処理の期間中では、前記第２の送信処理の期間中に移相されていない送信波と受信波との差周波を有するビート信号である第２のビート信号に、前記窓関数を乗算し、
    前記信号変換部は、前記第１の送信処理の期間中では、前記窓関数乗算部による窓関数乗算後の第１のビート信号を、第１のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換し、前記第２の送信処理の期間中では、前記窓関数乗算部による窓関数乗算後の第２のビート信号を、第２のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換し、
    前記第１のスペクトラムデータと前記第２のスペクトラムデータとを比較し、前記第１のスペクトラムデータと前記第２のスペクトラムデータとの比較結果に基づいて、受信波に含まれている、被測定物からの反射波及び干渉波のうち、前記反射波の周波数を特定する反射波周波数特定部を備えたことを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
  5. 前記反射波周波数特定部は、
    前記第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、前記第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定し、特定したピークの周波数を示す周波数情報を出力する干渉波特定処理部と、
    前記第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中で、前記干渉波特定処理部から出力された周波数情報が示す周波数以外の周波数が、前記反射波の周波数であると特定する反射波特定処理部とを備えていることを特徴とする請求項４記載の信号処理装置。
  6. 第１の送信処理の期間中には、前記移相制御信号生成部から前記移相制御信号が出力されて、第２の送信処理の期間中には、前記移相制御信号生成部から前記移相制御信号が出力されないものであり、
    前記振幅低減部は、
    前記第１の送信処理の期間中では、前記第１の送信処理の期間中に移相された送信波と受信波との差周波を有するビート信号である第１のビート信号の振幅のうち、前記移相制御信号に従って前記送信波が移相されたタイミングでの振幅を低減するための第１の窓関数を生成する第１の窓関数生成部と、
    前記第２の送信処理の期間中では、前記第２の送信処理の期間中に移相されていない送信波と受信波との差周波を有するビート信号である第２のビート信号の振幅のうち、前記タイミングでは振幅を低減させない第２の窓関数を生成する第２の窓関数生成部と、
    前記第１の送信処理の期間中では、前記第１のビート信号に、前記第１の窓関数を乗算し、前記第２の送信処理の期間中では、前記第２のビート信号に、前記第１の窓関数を乗算する第１の窓関数乗算部と、
    前記第２のビート信号に、前記第２の窓関数を乗算する第２の窓関数乗算部とを備え、
    前記信号変換部は、
    前記第１の送信処理の期間中では、前記第１の窓関数乗算部による第１の窓関数乗算後の第１のビート信号を、第１のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換し、前記第２の送信処理の期間中では、前記第１の窓関数乗算部による第１の窓関数乗算後の第２のビート信号を、第２のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する第１の信号変換処理部と、
    前記第２の窓関数乗算部による第２の窓関数乗算後の第２のビート信号を、第３のスペクトラムデータとして、周波数領域の信号に変換する第２の信号変換処理部とを備え、
    前記第１のスペクトラムデータ、前記第２のスペクトラムデータ及び前記第３のスペクトラムデータのそれぞれに基づいて、被測定物からの反射波及び干渉波のうち、前記反射波の周波数を特定する反射波周波数特定部を備えたことを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
  7. 前記反射波周波数特定部は、
    前記第２のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの中で、前記第１のスペクトラムデータに含まれているいずれのピークとも一致していないピークを特定し、特定したピークの周波数を示す周波数情報を出力する干渉波特定処理部と、
    前記干渉波特定処理部から出力された周波数情報に基づいて、前記第３のスペクトラムデータに含まれている１つ以上のピークの周波数の中から、前記反射波の周波数を特定する反射波特定処理部とを備えていることを特徴とする請求項６記載の信号処理装置。
  8. 周波数が変調されている送信波を生成し、前記第１の送信処理の期間中に、前記移相制御信号生成部から出力された移相制御信号に従って、生成した送信波を移相して、移相後の送信波を放射したのち、受信波として、前記被測定物からの反射波を受信して、放射した送信波と受信した受信波との差周波を有する第１のビート信号を生成し、前記第２の送信処理の期間中に、生成した送信波を放射したのち、受信波として、前記被測定物からの反射波を受信して、放射した送信波と受信した受信波との差周波を有する第２のビート信号を生成する信号送受信部と、
    請求項４から請求項７記載のうちのいずれか１項記載の信号処理装置と、
    前記反射波周波数特定部により特定された反射波の周波数から、前記被測定物までの距離及び前記被測定物の速度のうち、いずれか１つ以上を算出する被測定物検出部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
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