WO2020234923A1 - アンテナ装置及びレーダ装置 - Google Patents
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/206—Microstrip transmission line antennas
Definitions
- Equation (20) q is the velocity bin number and k is the distance bin number.
- the target candidate detection unit 44 outputs each of the distance L (n Tgt ) to the target candidate and the speed v (n Tgt ) of the target candidate to the display 14.
- Target candidate detection unit 44 a plurality of distance speed signal outputted from the signal generation unit 42 f b, 1 (n Tx , n Rx, q, k) of the distance speed signal f b corresponding to the detected target candidates , 1 (n Tx , n Rx , q ntgt , k ntgt ) is output to the coherent integrator 45.
- FIG. 17B in which the transmitting antenna 24-2 and the transmitting antenna 24-3 are arranged at the same interval as the interval between the transmitting antenna 24-1 and the transmitting antenna 24-2, is a virtual antenna arrangement shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the coherent integration signal when the array antenna is formed.
- a plurality of distance velocity signal from the target candidate detection unit 44 f b, 1 receives a plurality of distance speed signal f b, 1 ( Signal equal spacing processing is performed for n Tx , n Rx , q ntgt , k ntgt ).
- the signal equidistant processing unit 47 coherently integrates the signals f'd , 1 ( n'TxRx , q ntgt , k ntgt ) shown in the following equation (29) as a plurality of distance velocity signals after the signal equidistant processing.
- the plurality of distance velocity signals f'd , 1 ( n'TxRx , q ntgt , k ntgt ) after the signal equidistant processing are the plurality of distance velocity signals output from the target candidate detection unit 44. It is generated by interpolating "0" between f b and 1 (n Tx , n Rx , q ntgt , k ntgt ).
- FIG. 22 is an explanatory diagram showing a plurality of distance velocity signals f'd , 1 ( n'TxRx , q ntgt , k ntgt ) after signal equal spacing processing.
- the plurality of distance velocity signals f'd , 1 ( n'TxRx , q ntgt , k ntgt ) after the signal equidistant processing are signals capable of executing the FFT.
- 23B shows the grating generated when the coherent integrating unit 48 FFTs a plurality of distance velocity signals f'd , 1 ( n'TxRx , q ntgt , k ntgt ) in the case of the antenna arrangement shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the lobe.
- Embodiment 3 In the radar device 1 shown in FIG. 1, the coherent integration unit 45 coherently integrates the distance velocity signals f b, 1 (n Tx , n Rx , q ntgt , k ntgt ) output from the target candidate detection unit 44. , Coherent integration signals R Tx, Rx, ch (n EL , n AZ , q ntgt , k ntgt ) as shown in Eq. (22) are obtained.
- the present invention is suitable for an antenna device and a radar device including a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas.
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Abstract
受信アンテナ(31-1)~(31-NRx)が、送信アンテナ(24-1)~(24-NTx)の中で、互いに隣り合っている2つの送信アンテナ(24-1),(24-2)の間に等間隔で配置されており、送信アンテナ(24-1)と送信アンテナ(24-2)との間隔が、受信アンテナ(31-1)~(31-NRx)におけるそれぞれの間隔dRxの整数倍と、間隔dRxを送信アンテナ(24-1)~(24-NTx)の数NTxで除算した広さとを加算した広さであるように、アンテナ装置(2)を構成した。
Description
この発明は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを備えるアンテナ装置及びレーダ装置に関するものである。
目標への自動車の衝突を防止するために、目標を検出する機能を有するレーダ装置が、自動車に設置されることがある。
以下の特許文献1には、送信アンテナと、受信アンテナとを備え、送信アンテナ及び受信アンテナのそれぞれに含まれている複数の素子アンテナが分散配置され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、受信アンテナに含まれている複数の素子アンテナが、実際に存在している受信アレーアンテナ(以下、「実アレーアンテナ」と称する)として用いられるほかに、仮想的に形成される受信アレーアンテナ(以下、「仮想アレーアンテナ」と称する)が用いられる。
したがって、特許文献1に開示されているレーダ装置では、実アレーアンテナの受信信号と仮想アレーアンテナの受信信号とを用いて、目標を検出することができる。
以下の特許文献1には、送信アンテナと、受信アンテナとを備え、送信アンテナ及び受信アンテナのそれぞれに含まれている複数の素子アンテナが分散配置され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、受信アンテナに含まれている複数の素子アンテナが、実際に存在している受信アレーアンテナ(以下、「実アレーアンテナ」と称する)として用いられるほかに、仮想的に形成される受信アレーアンテナ(以下、「仮想アレーアンテナ」と称する)が用いられる。
したがって、特許文献1に開示されているレーダ装置では、実アレーアンテナの受信信号と仮想アレーアンテナの受信信号とを用いて、目標を検出することができる。
特許文献1に開示されているレーダ装置では、実アレーアンテナの受信信号と仮想アレーアンテナの受信信号とを用いて、目標を検出するための信号処理を実施しているとき、信号処理中の信号にグレーティングローブが発生してしまう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、グレーティングローブの発生を抑えることができるアンテナ装置及びレーダ装置を得ることを目的とする。
この発明に係るアンテナ装置は、送信信号を放射する複数の送信アンテナと、複数の送信アンテナのそれぞれから放射されたのち、目標に反射されたそれぞれの送信信号を反射信号として受信し、それぞれの反射信号の受信信号を出力する複数の受信アンテナとを備え、複数の受信アンテナが、複数の送信アンテナの中で、互いに隣り合っている2つの送信アンテナの間に等間隔で配置されており、2つの送信アンテナの間隔が、複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔の整数倍と、複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔を複数の送信アンテナの数で除算した広さとを加算した広さであるものである。
この発明によれば、複数の受信アンテナが、複数の送信アンテナの中で、互いに隣り合っている2つの送信アンテナの間に等間隔で配置されており、2つの送信アンテナの間隔が、複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔の整数倍と、複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔を複数の送信アンテナの数で除算した広さとを加算した広さであるように、アンテナ装置を構成した。したがって、この発明に係るアンテナ装置は、グレーティングローブの発生を抑えることができる。
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1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1の信号処理器13を示す構成図である。
図3は、信号処理器13のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図1において、レーダ装置1は、送信部11、受信部12及び信号処理器13を備えている。
アンテナ装置2は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxを備えており、レーダ装置1に含まれている。NTxは、2以上の整数であり、NRxは、2以上の整数である。
図1は、実施の形態1に係るレーダ装置1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1の信号処理器13を示す構成図である。
図3は、信号処理器13のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図1において、レーダ装置1は、送信部11、受信部12及び信号処理器13を備えている。
アンテナ装置2は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxを備えており、レーダ装置1に含まれている。NTxは、2以上の整数であり、NRxは、2以上の整数である。
送信部11は、変調部20、送信機23-1~23-NTx及び送信アンテナ24-1~24-NTxを備えている。
変調部20は、局部発振信号生成部21及び符号変調部22を備えている。
局部発振信号生成部21は、局部発振信号を生成し、局部発振信号を符号変調部22及び受信機32-1~32-NRxのそれぞれに出力する。
符号変調部22は、送信アンテナ24-1~24-NTxにおけるそれぞれの送信チャネル番号に対応する符号である変調符号を用いて、局部発振信号生成部21から出力された局部発振信号をそれぞれ変調することで、NTx個の送信信号として、NTx個の送信RF(Radio Frequency)信号を生成する。
符号変調部22は、NTx個の送信RF信号のそれぞれを送信機23-1~23-NTxに出力し、それぞれの送信チャネル番号に対応する変調符号を信号処理器13に出力する。
送信機23-nTx(nTx=1,・・・,NTx)は、符号変調部22から出力された送信RF信号を送信アンテナ24-nTxに出力する。
送信アンテナ24-nTxは、放射面24a-nTxを有している。
送信アンテナ24-nTxは、放射面24a-nTxから送信RF信号を放射する。
変調部20は、局部発振信号生成部21及び符号変調部22を備えている。
局部発振信号生成部21は、局部発振信号を生成し、局部発振信号を符号変調部22及び受信機32-1~32-NRxのそれぞれに出力する。
符号変調部22は、送信アンテナ24-1~24-NTxにおけるそれぞれの送信チャネル番号に対応する符号である変調符号を用いて、局部発振信号生成部21から出力された局部発振信号をそれぞれ変調することで、NTx個の送信信号として、NTx個の送信RF(Radio Frequency)信号を生成する。
符号変調部22は、NTx個の送信RF信号のそれぞれを送信機23-1~23-NTxに出力し、それぞれの送信チャネル番号に対応する変調符号を信号処理器13に出力する。
送信機23-nTx(nTx=1,・・・,NTx)は、符号変調部22から出力された送信RF信号を送信アンテナ24-nTxに出力する。
送信アンテナ24-nTxは、放射面24a-nTxを有している。
送信アンテナ24-nTxは、放射面24a-nTxから送信RF信号を放射する。
受信部12は、受信アンテナ31-1~31-NRx、受信機32-1~32-NRx及びアナログデジタル変換器(以下、「A/D変換器」と称する)33-1~33-NRxを備えている。
受信アンテナ31-nRx(nRx=1,・・・,NRx)は、送信アンテナ24-1~24-NTxのそれぞれから送信RF信号が放射されたのち、目標に反射されたそれぞれの送信RF信号を反射RF信号(反射信号)として受信する。
受信アンテナ31-nRxは、反射RF信号を受信RF信号(受信信号)として受信機32-nRxに出力する。
受信アンテナ31-nRx(nRx=1,・・・,NRx)は、送信アンテナ24-1~24-NTxのそれぞれから送信RF信号が放射されたのち、目標に反射されたそれぞれの送信RF信号を反射RF信号(反射信号)として受信する。
受信アンテナ31-nRxは、反射RF信号を受信RF信号(受信信号)として受信機32-nRxに出力する。
受信機32-nRxは、局部発振信号生成部21から出力された局部発振信号を用いて、受信アンテナ31-nRxから出力された受信RF信号の周波数をダウンコンバートする。
受信機32-nRxは、例えば、帯域フィルタを用いて、ダウンコンバート後の受信RF信号をフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅する。
受信機32-nRxは、強度増幅後の信号の位相を検波することで、受信チャンネル番号nRxの受信ビート信号を生成し、受信ビート信号をA/D変換器33-nRxに出力する。
A/D変換器33-nRxは、受信機32-nRxから出力された受信ビート信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号を信号処理器13に出力する。
受信機32-nRxは、例えば、帯域フィルタを用いて、ダウンコンバート後の受信RF信号をフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅する。
受信機32-nRxは、強度増幅後の信号の位相を検波することで、受信チャンネル番号nRxの受信ビート信号を生成し、受信ビート信号をA/D変換器33-nRxに出力する。
A/D変換器33-nRxは、受信機32-nRxから出力された受信ビート信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号を信号処理器13に出力する。
信号処理器13は、図2に示すように、分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、コヒーレント積分部45及び角度算出部46を備えている。
信号処理器13は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置に基づいて、A/D変換器33-1~33-NRxから出力されたデジタル信号をコヒーレント積分する。
信号処理器13は、デジタル信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、目標を測角する。
信号処理器13は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置に基づいて、A/D変換器33-1~33-NRxから出力されたデジタル信号をコヒーレント積分する。
信号処理器13は、デジタル信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、目標を測角する。
分離部41は、例えば、図3に示す分離回路51によって実現される。
分離部41は、符号変調部22から出力されたそれぞれの送信チャネル番号に対応する変調符号を用いて、A/D変換器33-1~33-NRxより出力されたデジタル信号から、送信チャネル番号及び受信チャンネル番号の双方に対応する受信ビート信号を復調する。復調後の受信ビート信号は、送信チャンネル毎に分離され、かつ、受信チャンネル毎に分離されている。
分離部41は、復調後の受信ビート信号を信号生成部42に出力する。
分離部41は、符号変調部22から出力されたそれぞれの送信チャネル番号に対応する変調符号を用いて、A/D変換器33-1~33-NRxより出力されたデジタル信号から、送信チャネル番号及び受信チャンネル番号の双方に対応する受信ビート信号を復調する。復調後の受信ビート信号は、送信チャンネル毎に分離され、かつ、受信チャンネル毎に分離されている。
分離部41は、復調後の受信ビート信号を信号生成部42に出力する。
信号生成部42は、例えば、図3に示す信号生成回路52によって実現される。
信号生成部42は、分離部41から出力された復調後の受信ビート信号を離散フーリエ変換することで、送信チャンネル及び受信チャンネルの双方に対応する距離速度信号を生成する。
距離速度信号は、目標候補(目標)までの距離に関する距離情報及び目標候補の速度に関する速度情報のそれぞれを含んでいる。
信号生成部42は、距離速度信号をインコヒーレント積分部43及び目標候補検出部44のそれぞれに出力する。
信号生成部42は、分離部41から出力された復調後の受信ビート信号を離散フーリエ変換することで、送信チャンネル及び受信チャンネルの双方に対応する距離速度信号を生成する。
距離速度信号は、目標候補(目標)までの距離に関する距離情報及び目標候補の速度に関する速度情報のそれぞれを含んでいる。
信号生成部42は、距離速度信号をインコヒーレント積分部43及び目標候補検出部44のそれぞれに出力する。
インコヒーレント積分部43は、例えば、図3に示すインコヒーレント積分回路53によって実現される。
インコヒーレント積分部43は、信号生成部42から出力された距離速度信号をインコヒーレント積分し、距離速度信号のインコヒーレント積分結果であるインコヒーレント積分信号を目標候補検出部44に出力する。
インコヒーレント積分部43は、信号生成部42から出力された距離速度信号をインコヒーレント積分し、距離速度信号のインコヒーレント積分結果であるインコヒーレント積分信号を目標候補検出部44に出力する。
目標候補検出部44は、例えば、図3に示す目標候補検出回路54によって実現される。
目標候補検出部44は、インコヒーレント積分部43から出力されたインコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて、目標候補を検出する。
目標候補検出部44は、検出した目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを算出する。
目標候補検出部44は、目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを表示器14に出力する。
目標候補検出部44は、信号生成部42から出力された複数の距離速度信号のうち、インコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて検出した目標候補に対応する距離速度信号をコヒーレント積分部45に出力する。
目標候補検出部44は、インコヒーレント積分部43から出力されたインコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて、目標候補を検出する。
目標候補検出部44は、検出した目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを算出する。
目標候補検出部44は、目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを表示器14に出力する。
目標候補検出部44は、信号生成部42から出力された複数の距離速度信号のうち、インコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて検出した目標候補に対応する距離速度信号をコヒーレント積分部45に出力する。
コヒーレント積分部45は、例えば、図3に示すコヒーレント積分回路55によって実現される。
コヒーレント積分部45は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置に基づいて、目標候補検出部44から出力された距離速度信号をコヒーレント積分する。
送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置は、コヒーレント積分部45の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ装置1の外部から与えられるものであってもよい。
コヒーレント積分部45は、距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号を角度算出部46に出力する。
コヒーレント積分部45は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置に基づいて、目標候補検出部44から出力された距離速度信号をコヒーレント積分する。
送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置は、コヒーレント積分部45の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ装置1の外部から与えられるものであってもよい。
コヒーレント積分部45は、距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号を角度算出部46に出力する。
角度算出部46は、例えば、図3に示す角度算出回路56によって実現される。
角度算出部46は、コヒーレント積分部45から出力されたコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて、目標候補の方位角及び仰角のそれぞれを算出する。
角度算出部46は、目標候補の方位角及び仰角のそれぞれを表示器14に出力する。
角度算出部46は、コヒーレント積分部45から出力されたコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて、目標候補の方位角及び仰角のそれぞれを算出する。
角度算出部46は、目標候補の方位角及び仰角のそれぞれを表示器14に出力する。
表示器14は、目標候補検出部44から出力された目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれをディスプレイに表示させ、角度算出部46から出力された目標候補の方位角及び仰角のそれぞれをディスプレイに表示させる。
図2では、信号処理器13の構成要素である分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、コヒーレント積分部45及び角度算出部46のそれぞれが、図3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、信号処理器13が、分離回路51、信号生成回路52、インコヒーレント積分回路53、目標候補検出回路54、コヒーレント積分回路55及び角度算出回路56によって実現されるものを想定している。
ここで、分離回路51、信号生成回路52、インコヒーレント積分回路53、目標候補検出回路54、コヒーレント積分回路55及び角度算出回路56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。
ここで、分離回路51、信号生成回路52、インコヒーレント積分回路53、目標候補検出回路54、コヒーレント積分回路55及び角度算出回路56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。
信号処理器13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、信号処理器13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。
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4は、信号処理器13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。
信号処理器13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、分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、コヒーレント積分部45及び角度算出部46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61に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
信号処理器13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、分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、コヒーレント積分部45及び角度算出部46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61に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
また、図3では、信号処理器13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4では、信号処理器13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、信号処理器13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。
図5は、図1に示すレーダ装置1の処理手順を示すフローチャートである。
図6は、図1に示す送信部11の処理手順を示すフローチャートである。
図7は、図1に示す受信部12の処理手順を示すフローチャートである。
図8は、図1に示す信号処理器13の処理手順を示すフローチャートである。
図6は、図1に示す送信部11の処理手順を示すフローチャートである。
図7は、図1に示す受信部12の処理手順を示すフローチャートである。
図8は、図1に示す信号処理器13の処理手順を示すフローチャートである。
図1に示すレーダ装置1では、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxのそれぞれが車両に設置されているものとする。ただし、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxのそれぞれが車両に設置されているものに限るものではなく、道路に設置されている構造物等に設置されているものであってもよい。
図9は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxの配置例を示す説明図である。図9では、NTx=2、NRx=4である。
送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4は、例えば、車両のフロントガラスの縁部のうち、上端部の近傍に設置される(図26を参照)。
図9では、図面の簡単化のため、フロントガラスに対する送信アンテナ24-1~24-2の取り付け器具及びフロントガラスに対する受信アンテナ31-1~31-4の取り付け器具を省略している。
図9は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxの配置例を示す説明図である。図9では、NTx=2、NRx=4である。
送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4は、例えば、車両のフロントガラスの縁部のうち、上端部の近傍に設置される(図26を参照)。
図9では、図面の簡単化のため、フロントガラスに対する送信アンテナ24-1~24-2の取り付け器具及びフロントガラスに対する受信アンテナ31-1~31-4の取り付け器具を省略している。
図9では、送信アンテナ24-1~24-2のそれぞれが、4つの素子アンテナを有し、アレーアンテナとして表記している。しかし、これは一例に過ぎず、送信アンテナ24-1~24-2のそれぞれは、1つの素子アンテナのみを有するものであってもよい。また、素子アンテナは、図中、縦方向のみでなく、横方向にも設置することで、アレーアンテナとしてもよい。
図9において、y軸は、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4が設置されている平面の直交方向を示す軸である。車両の進行方向は、送信アンテナ24-1~24-2の放射面24a-1~24a-4から放射される送信RF信号の指向方向と一致している。ただし、進行方向と指向方向との一致は、厳密に一致しているものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、進行方向と指向方向とがずれていてもよい。
x軸は、車両の車幅方向を示す軸であり、z軸は、車両の進行方向と平行な水平面と直交している鉛直方向を示す軸である。
送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの配置は、x軸と平行な方向で互いに異なり、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4は、x軸と平行な方向に、一列に配置されている。
受信アンテナ31-1~31-4は、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されており、受信アンテナ31-1~31-4におけるx軸と平行な方向の間隔は、dRXである。
受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されているため、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4の開口よりも広い。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-2の数NTXで除算した広さとを加算した広さである。図9の例では、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、7.5dRX(=7dRX+dRX/2)である。
送信アンテナ24-1(2つの送信アンテナのうちの他方の送信アンテナ)と受信アンテナ31-1(複数の受信アンテナの中で、他方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナ)との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍である。図9の例では、送信アンテナ24-1と受信アンテナ31-1との間隔は、間隔dRXの2倍の2dRXである。ただし、これは一例に過ぎず、送信アンテナ24-1と受信アンテナ31-1との間隔は、例えば、間隔dRXの3倍の3dRXであってもよい。
受信アンテナ31-4(複数の受信アンテナの中で、一方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナ)と送信アンテナ24-2(2つの送信アンテナのうちの一方の送信アンテナ)との間隔は、間隔dRXの整数倍と、間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-2の数NTXで除算した広さとを加算した広さである。図9の例では、受信アンテナ31-4と送信アンテナ24-2との間隔は、2.5dRX(=2dRX+dRX/2)である。
x軸は、車両の車幅方向を示す軸であり、z軸は、車両の進行方向と平行な水平面と直交している鉛直方向を示す軸である。
送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの配置は、x軸と平行な方向で互いに異なり、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4は、x軸と平行な方向に、一列に配置されている。
受信アンテナ31-1~31-4は、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されており、受信アンテナ31-1~31-4におけるx軸と平行な方向の間隔は、dRXである。
受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されているため、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4の開口よりも広い。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-2の数NTXで除算した広さとを加算した広さである。図9の例では、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、7.5dRX(=7dRX+dRX/2)である。
送信アンテナ24-1(2つの送信アンテナのうちの他方の送信アンテナ)と受信アンテナ31-1(複数の受信アンテナの中で、他方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナ)との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍である。図9の例では、送信アンテナ24-1と受信アンテナ31-1との間隔は、間隔dRXの2倍の2dRXである。ただし、これは一例に過ぎず、送信アンテナ24-1と受信アンテナ31-1との間隔は、例えば、間隔dRXの3倍の3dRXであってもよい。
受信アンテナ31-4(複数の受信アンテナの中で、一方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナ)と送信アンテナ24-2(2つの送信アンテナのうちの一方の送信アンテナ)との間隔は、間隔dRXの整数倍と、間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-2の数NTXで除算した広さとを加算した広さである。図9の例では、受信アンテナ31-4と送信アンテナ24-2との間隔は、2.5dRX(=2dRX+dRX/2)である。
図10は、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの関係を示す説明図である。
実アレーアンテナは、実際に存在している受信アレーアンテナであり、仮想アレーアンテナは、仮想的に形成された受信アレーアンテナである。
受信アンテナ31-1~31-4は、実アレーアンテナである。
送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4が、x軸と平行な方向に一列に配置されて、受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されている。このため、受信アンテナ31-1~31-4と同じ列に仮想アレーアンテナが形成される。
仮想アレーアンテナに含まれる複数の仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナではない。しかし、仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナ31-1~31-4が受信する反射RF信号に相当する反射RF信号を、信号処理で得ることができる。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔が、7.5dRXであるため、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔が以下の広さとなる位置に、仮想アレーアンテナが形成される。
実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-2の数NTXで除算した広さとを加算した広さである。
図10の例では、整数倍=4、NTX=2であり、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔は、4.5dRXである。
実アレーアンテナは、実際に存在している受信アレーアンテナであり、仮想アレーアンテナは、仮想的に形成された受信アレーアンテナである。
受信アンテナ31-1~31-4は、実アレーアンテナである。
送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4が、x軸と平行な方向に一列に配置されて、受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されている。このため、受信アンテナ31-1~31-4と同じ列に仮想アレーアンテナが形成される。
仮想アレーアンテナに含まれる複数の仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナではない。しかし、仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナ31-1~31-4が受信する反射RF信号に相当する反射RF信号を、信号処理で得ることができる。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔が、7.5dRXであるため、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔が以下の広さとなる位置に、仮想アレーアンテナが形成される。
実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-2の数NTXで除算した広さとを加算した広さである。
図10の例では、整数倍=4、NTX=2であり、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔は、4.5dRXである。
式(1)において、φ0は、局部発振信号の初期位相である。hは、ヒット番号であり、Hは、ヒット数である。
ALは、局部発振信号の振幅、f0は、送信アンテナ24-nTx(nTx=1,・・・,NTx)から放射される送信RF信号の送信周波数、B0は、送信RF信号の変調帯域である。
T0は、変調時間であり、tは、時間である。
Tchpは、送信RF信号の送信繰り返し周期であり、以下の式(2)のように表される。
式(2)中のTTxは、送信繰り返し周期であり、以下の式(3)のように表される。
式(3)において、T1は、変調時間T0から次の変調までの時間である。
局部発振信号生成部21は、生成した局部発振信号L1(h,t)を符号変調部22及び受信機32-1~32-NRxのそれぞれに出力する。
ALは、局部発振信号の振幅、f0は、送信アンテナ24-nTx(nTx=1,・・・,NTx)から放射される送信RF信号の送信周波数、B0は、送信RF信号の変調帯域である。
T0は、変調時間であり、tは、時間である。
Tchpは、送信RF信号の送信繰り返し周期であり、以下の式(2)のように表される。
式(2)中のTTxは、送信繰り返し周期であり、以下の式(3)のように表される。
式(3)において、T1は、変調時間T0から次の変調までの時間である。
局部発振信号生成部21は、生成した局部発振信号L1(h,t)を符号変調部22及び受信機32-1~32-NRxのそれぞれに出力する。
符号変調部22は、送信アンテナ24-1~24-NTxにおけるそれぞれの送信チャネル番号nTxに対応する変調符号を用いて、局部発振信号生成部21から出力された局部発振信号L1(h,t)を変調することで、NTx個の送信RF信号を生成する(図6のステップST12)。
以下、符号変調部22による送信RF信号の生成処理を具体的に説明する。
以下、符号変調部22による送信RF信号の生成処理を具体的に説明する。
まず、符号変調部22は、以下の式(4)に示すように、巡回符号C0(h)を、送信チャネル番号nTxに対応する巡回シフト量Δh(nTx)だけ巡回シフトさせることで、送信チャンネル番号nTxが示す送信チャンネルの変調符号Code1(nTx,h)を生成する。
巡回符号C0(h)は、符号変調部22の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ装置1の外部から与えられるものであってもよい。
符号変調部22は、巡回符号C0(h)として、M系列(Maximal length sequence)を用いるようにしてもよいし、Gold系列、又は、はざみ系列を用いるようにしてもよい。
式(4)において、Shift(C0(h),Δh(nTx))は、巡回符号C0(h)を巡回シフト量Δh(nTx)だけ巡回シフトさせる旨を示す数学記号である。
巡回符号C0(h)は、符号変調部22の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ装置1の外部から与えられるものであってもよい。
符号変調部22は、巡回符号C0(h)として、M系列(Maximal length sequence)を用いるようにしてもよいし、Gold系列、又は、はざみ系列を用いるようにしてもよい。
式(4)において、Shift(C0(h),Δh(nTx))は、巡回符号C0(h)を巡回シフト量Δh(nTx)だけ巡回シフトさせる旨を示す数学記号である。
次に、符号変調部22は、以下の式(5)に示すように、局部発振信号L1(h,t)と変調符号Code1(nTx,h)とを乗算することで、送信チャネル番号nTxに対応する送信チャンネルの送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成する。
符号変調部22は、送信チャネル番号nTxが示す送信チャンネルの送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を送信機23-nTxに出力し、送信チャネル番号nTxが示す送信チャンネルの変調符号Code1(nTx,h)を信号処理器13に出力する。
符号変調部22は、送信チャネル番号nTxが示す送信チャンネルの送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を送信機23-nTxに出力し、送信チャネル番号nTxが示す送信チャンネルの変調符号Code1(nTx,h)を信号処理器13に出力する。
送信機23-nTxは、符号変調部22から送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を受けると、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を送信アンテナ24-nTxに出力する。
送信アンテナ24-nTxは、放射面24a-nTxから送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を空間に放射する(図5のステップST1、図6のステップST13)。
送信アンテナ24-nTxの放射面24a-nTxは、y軸と平行な方向と直交しているため、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)の指向方向は、車両の進行方向と一致している。
なお、送信アンテナ24-1~24-NTxから放射されるNTx個の送信RF信号Tx1(1,h,t)~Tx1(NTx,h,t)は、概ね同時に放射される。
送信アンテナ24-nTxは、放射面24a-nTxから送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を空間に放射する(図5のステップST1、図6のステップST13)。
送信アンテナ24-nTxの放射面24a-nTxは、y軸と平行な方向と直交しているため、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)の指向方向は、車両の進行方向と一致している。
なお、送信アンテナ24-1~24-NTxから放射されるNTx個の送信RF信号Tx1(1,h,t)~Tx1(NTx,h,t)は、概ね同時に放射される。
送信アンテナ24-1~24-NTxから放射された送信RF信号Tx1(1,h,t)~Tx1(NTx,h,t)は、空間内に存在している目標に反射される。目標に反射された送信RF信号Tx1(1,h,t)~Tx1(NTx,h,t)は、反射RF信号Rx0(nTx,nRx,h,t)として、受信アンテナ31-1~31-NRxに入射される。
受信アンテナ31-nRx(nRx=1,・・・,NRx)は、入射された反射RF信号Rx0(nTx,nRx,h,t)を、受信チャネル番号nRxが示す受信チャンネルの受信RF信号Rx1(nRx,h,t)として受信機32-nRxに出力する(図7のステップST21)。
受信RF信号Rx1(nRx,h,t)は、以下の式(6)のように表される。
受信アンテナ31-nRx(nRx=1,・・・,NRx)は、入射された反射RF信号Rx0(nTx,nRx,h,t)を、受信チャネル番号nRxが示す受信チャンネルの受信RF信号Rx1(nRx,h,t)として受信機32-nRxに出力する(図7のステップST21)。
受信RF信号Rx1(nRx,h,t)は、以下の式(6)のように表される。
式(6)中の反射RF信号Rx0(nTx,nRx,h,t)は、以下の式(7)のように表される。
式(7)において、ARは、受信RF信号Rx1(nRx,h,t)の振幅である。R0は、初期目標相対距離であり、初期目標相対距離は、レーダ装置1と目標との相対距離の初期値である。vは、目標相対速度であり、目標相対速度は、レーダ装置1と目標との相対速度である。
cは、光速であり、t’は、1ヒット内の時間である。
式(7)において、ARは、受信RF信号Rx1(nRx,h,t)の振幅である。R0は、初期目標相対距離であり、初期目標相対距離は、レーダ装置1と目標との相対距離の初期値である。vは、目標相対速度であり、目標相対速度は、レーダ装置1と目標との相対速度である。
cは、光速であり、t’は、1ヒット内の時間である。
式(7)において、φTx(nTx)は、送信チャンネル番号nTxが示す送信チャンネルの位相差であり、以下の式(8)のように表される。
φRx(nRx)は、受信チャンネル番号nRxが示す受信チャンネルの位相差であり、以下の式(9)のように表される。
φRx(nRx)は、受信チャンネル番号nRxが示す受信チャンネルの位相差であり、以下の式(9)のように表される。
式(8)及び式(9)において、εtgtは、以下の式(10)で表されるように、方位角がθAZ,tgtであって、仰角がθAZ,tgtである目標方向の単位ベクトルである。“・”は、内積を表す数学記号である。
式(8)において、PTx(nTx)は、以下の式(11)で表される送信アンテナ24-nTxの位置ベクトルである。
式(9)において、PRx(nRx)は、以下の式(12)で表される受信アンテナ31-nRxの位置ベクトルである。
式(8)において、PTx(nTx)は、以下の式(11)で表される送信アンテナ24-nTxの位置ベクトルである。
式(9)において、PRx(nRx)は、以下の式(12)で表される受信アンテナ31-nRxの位置ベクトルである。
式(11)において、pTx,x(nTx)は、送信アンテナ24-nTxのx座標、pTx,y(nTx)は、送信アンテナ24-nTxのy座標、pTx,z(nTx)は、送信アンテナ24-nTxのz座標である。
式(12)において、pRx,x(nRx)は、受信アンテナ31-nRxのx座標、pRx,y(nRx)は、受信アンテナ31-nRxのy座標、pRx,z(nRx)は、受信アンテナ31-nRxのy座標である。
受信機32-nRxは、受信アンテナ31-nRxから受信RF信号Rx1(nRx,h,t)を受けると、局部発振信号生成部21から出力された局部発振信号L1(h,t)を用いて、受信RF信号Rx1(nRx,h,t)の周波数をダウンコンバートする。
次に、受信機32-nRxは、例えば、帯域フィルタを用いて、ダウンコンバート後の受信RF信号をフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅する。
受信機32-nRxは、強度増幅後の信号の位相を検波することで、以下の式(13)に示すように、受信チャンネル番号nRxが示す受信チャネルの受信ビート信号V’1(nRx,h,t)を生成する(図7のステップST22)。
次に、受信機32-nRxは、例えば、帯域フィルタを用いて、ダウンコンバート後の受信RF信号をフィルタリングし、帯域フィルタを通過した信号の強度を増幅する。
受信機32-nRxは、強度増幅後の信号の位相を検波することで、以下の式(13)に示すように、受信チャンネル番号nRxが示す受信チャネルの受信ビート信号V’1(nRx,h,t)を生成する(図7のステップST22)。
式(13)で表される受信ビート信号V’1(nRx,h,t)は、以下の式(14)に示すように、送信チャンネルnTx及び受信チャンネルnRxのそれぞれに対応する受信ビート信号V’0(nTx,nRx,h,t)が加算されたものである。
式(14)において、AVは、受信ビート信号V’0(nTx,nRx,h,t)の振幅である。
受信機32-nRxは、受信ビート信号V’1(nRx,h,t)をA/D変換器33-nRxに出力する。
式(14)において、AVは、受信ビート信号V’0(nTx,nRx,h,t)の振幅である。
受信機32-nRxは、受信ビート信号V’1(nRx,h,t)をA/D変換器33-nRxに出力する。
A/D変換器33-nRxは、受信機32-nRxから受信ビート信号V’1(nRx,h,t)を受けると、受信ビート信号V’1(nRx,h,t)をアナログ信号からデジタル信号に変換する(図7のステップST23)。
A/D変換器33-nRxは、デジタル信号を以下の式(15)で表される受信ビート信号V’1(nRx,h,m)として信号処理器13に出力する(図5のステップST2)。
A/D変換器33-nRxは、デジタル信号を以下の式(15)で表される受信ビート信号V’1(nRx,h,m)として信号処理器13に出力する(図5のステップST2)。
A/D変換器33-nRxから出力される受信ビート信号V’1(nRx,h,m)は、以下の式(16)に示すように、送信チャンネルnTx及び受信チャンネルnRxのそれぞれに対応する受信ビート信号V0(nTx,nRx,h,t)が加算されたものである。
式(16)において、Δtは、変調時間T0内でのサンプリング間隔である。mは、変調時間T0内でサンプリングされた受信ビート信号のサンプリング番号である。Mは、変調時間T0内での受信ビート信号のサンプリング数である。
式(16)において、Δtは、変調時間T0内でのサンプリング間隔である。mは、変調時間T0内でサンプリングされた受信ビート信号のサンプリング番号である。Mは、変調時間T0内での受信ビート信号のサンプリング数である。
信号処理器13は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置に基づいて、A/D変換器33-1~33-NRxから出力された受信ビート信号V’1(1,h,m)~V’1(NRx,h,m)をコヒーレント積分する。
信号処理器13は、受信ビート信号V’1(1,h,m)~V’1(NRx,h,m)のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、目標を測角する。
以下、信号処理器13による目標の測角処理を具体的に説明する。
信号処理器13は、受信ビート信号V’1(1,h,m)~V’1(NRx,h,m)のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、目標を測角する。
以下、信号処理器13による目標の測角処理を具体的に説明する。
分離部41は、符号変調部22から出力された変調符号Code1(1,h)~Code1(NTx,h)を取得し、A/D変換器33-1~33-NRxから出力された受信ビート信号V’1(1,h,m)~V’1(NRx,h,m)を取得する。
分離部41は、変調符号Code1(nTx,h)を用いて、受信ビート信号V’1(nRx,h,m)から、送信チャネル番号nTx及び受信チャンネル番号nRxの双方に対応する受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)を復調する(図8のステップST31)。
復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)は、送信チャンネル毎に分離され、かつ、受信チャンネル毎に分離されており、以下の式(17)のように表される。
分離部41は、復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)を信号生成部42に出力する。
分離部41は、変調符号Code1(nTx,h)を用いて、受信ビート信号V’1(nRx,h,m)から、送信チャネル番号nTx及び受信チャンネル番号nRxの双方に対応する受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)を復調する(図8のステップST31)。
復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)は、送信チャンネル毎に分離され、かつ、受信チャンネル毎に分離されており、以下の式(17)のように表される。
分離部41は、復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)を信号生成部42に出力する。
復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)は、以下の式(18)に示すように、変調符号Code1(nTx,h)と一致して、自己相関となる信号V0,C(nTx,nRx,h,m)によって表される。
また、復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)は、以下の式(19)に示すように、変調符号Code1(nTx,h)と一致せずに、相互相関となる送信チャンネル番号n’Txの信号V’0,C(n’Tx,nRx,h,m)によって表される。変調符号Code1(nTx,h)と一致しないとは、nTx≠n’Txであることを意味する。
また、復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)は、以下の式(19)に示すように、変調符号Code1(nTx,h)と一致せずに、相互相関となる送信チャンネル番号n’Txの信号V’0,C(n’Tx,nRx,h,m)によって表される。変調符号Code1(nTx,h)と一致しないとは、nTx≠n’Txであることを意味する。
信号生成部42は、分離部41から出力された復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)を離散フーリエ変換することで、以下の式(20)に示すように、送信チャネル番号nTx及び受信チャンネル番号nRxの双方に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)を生成する(図8のステップST32)。
距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)は、目標候補までの距離に関する距離情報及び目標候補の速度に関する速度情報のそれぞれを含んでいる。
距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)は、目標候補までの距離に関する距離情報及び目標候補の速度に関する速度情報のそれぞれを含んでいる。
信号生成部42は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)をインコヒーレント積分部43に出力する。
図11Aは、復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)のサンプリング番号とヒット番号との関係を示す説明図である。
図11Bは、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)における距離ビン番号kと速度ビン番号qとの関係を示す説明図である。
図11Aは、復調後の受信ビート信号V1,C(nTx,nRx,h,m)のサンプリング番号とヒット番号との関係を示す説明図である。
図11Bは、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)における距離ビン番号kと速度ビン番号qとの関係を示す説明図である。
インコヒーレント積分部43は、信号生成部42から距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)を受けると、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)をインコヒーレント積分する(図8のステップST33)。
インコヒーレント積分部43は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)のインコヒーレント積分結果として、以下の式(21)で表されるインコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)を目標候補検出部44に出力する。
インコヒーレント積分部43は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)のインコヒーレント積分結果として、以下の式(21)で表されるインコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)を目標候補検出部44に出力する。
図12Aは、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)における距離ビン番号kと速度ビン番号qとの関係を示す説明図である。
距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)は、nTx=0,nRx=0であるときの目標候補の距離ビン番号k及び速度ビン番号q、nTx=1,nRx=1であるときの目標候補の距離ビン番号k及び速度ビン番号q、・・・、nTx=NTx-1,nRx=NRx-1であるときの目標候補の距離ビン番号k及び速度ビン番号qを含んでいる。
距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)は、目標候補に関する情報のほかに、雑音が重畳されている。
図12Bは、インコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)における距離ビン番号kと速度ビン番号qとの関係を示す説明図である。
インコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)は、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)の信号強度が積分された信号であるため、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)に含まれている雑音が平均化されて、雑音の影響が低減されている。
距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)は、nTx=0,nRx=0であるときの目標候補の距離ビン番号k及び速度ビン番号q、nTx=1,nRx=1であるときの目標候補の距離ビン番号k及び速度ビン番号q、・・・、nTx=NTx-1,nRx=NRx-1であるときの目標候補の距離ビン番号k及び速度ビン番号qを含んでいる。
距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)は、目標候補に関する情報のほかに、雑音が重畳されている。
図12Bは、インコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)における距離ビン番号kと速度ビン番号qとの関係を示す説明図である。
インコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)は、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)の信号強度が積分された信号であるため、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)に含まれている雑音が平均化されて、雑音の影響が低減されている。
目標候補検出部44は、インコヒーレント積分部43からインコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)を受けると、インコヒーレント積分信号fb,1,inch(q,k)の信号強度に基づいて、目標候補を検出する。以下、検出した目標候補を識別する目標候補番号をntgtとする。
目標候補の検出処理としては、例えば、CA-CFAR(Cell Average Constant False Alarm Rate)処理を用いることができる。
目標候補検出部44は、目標候補番号ntgtと対応する目標候補の速度方向のサンプリング番号である速度ビン番号qntgtと、目標候補番号ntgtと対応する目標候補の距離方向のサンプリング番号である距離ビン番号kntgtとを特定する。
目標候補検出部44は、特定した距離ビン番号kntgtから目標候補までの距離L(nTgt)を算出し、特定した速度ビン番号qntgtから目標候補の速度v(nTgt)を算出する(図8のステップST34)。
距離ビン番号kntgtから目標候補までの距離L(nTgt)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。また、速度ビン番号qntgtから目標候補の速度v(nTgt)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。
目標候補の検出処理としては、例えば、CA-CFAR(Cell Average Constant False Alarm Rate)処理を用いることができる。
目標候補検出部44は、目標候補番号ntgtと対応する目標候補の速度方向のサンプリング番号である速度ビン番号qntgtと、目標候補番号ntgtと対応する目標候補の距離方向のサンプリング番号である距離ビン番号kntgtとを特定する。
目標候補検出部44は、特定した距離ビン番号kntgtから目標候補までの距離L(nTgt)を算出し、特定した速度ビン番号qntgtから目標候補の速度v(nTgt)を算出する(図8のステップST34)。
距離ビン番号kntgtから目標候補までの距離L(nTgt)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。また、速度ビン番号qntgtから目標候補の速度v(nTgt)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。
目標候補検出部44は、目標候補までの距離L(nTgt)及び目標候補の速度v(nTgt)のそれぞれを表示器14に出力する。
目標候補検出部44は、信号生成部42から出力された複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)のうち、検出した目標候補に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分部45に出力する。
検出した目標候補に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)は、特定した距離ビン番号kntgt及び特定した速度ビン番号qntgtのそれぞれに対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)である。
また、目標候補検出部44は、特定した距離ビン番号kntgt及び特定した速度ビン番号qntgtのそれぞれをコヒーレント積分部45に出力する。
目標候補検出部44は、信号生成部42から出力された複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,q,k)のうち、検出した目標候補に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分部45に出力する。
検出した目標候補に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)は、特定した距離ビン番号kntgt及び特定した速度ビン番号qntgtのそれぞれに対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)である。
また、目標候補検出部44は、特定した距離ビン番号kntgt及び特定した速度ビン番号qntgtのそれぞれをコヒーレント積分部45に出力する。
コヒーレント積分部45は、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの配置に基づいて、目標候補検出部44から出力された距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分する(図8のステップST35)。
コヒーレント積分部45は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を、送信チャンネル間及び受信チャンネル間でコヒーレント積分することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)のコヒーレント積分結果として、以下の式(22)に示すようなコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)が得られる。式(22)では、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を離散フーリエ変換することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分している。
コヒーレント積分部45は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を、送信チャンネル間及び受信チャンネル間でコヒーレント積分することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)のコヒーレント積分結果として、以下の式(22)に示すようなコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)が得られる。式(22)では、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を離散フーリエ変換することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分している。
式(22)において、NELは、想定される目標仰角の数であり、nELは、想定される目標仰角に割り当てられた目標仰角番号である。
NAZは、想定される目標方位角の数であり、nAZは、想定される目標方位角に割り当てられた目標方位角番号である。
φ’Tx(nTx,nEL,nAZ)は、目標仰角番号nEL及び目標方位角番号nAZについての送信チャンネル番号nTxにおける位相差であり、以下の式(23)のように表される。
φ’Rx(nRx,nEL,nAZ)は、目標仰角番号nEL及び目標方位角番号nAZについての受信チャンネル番号nRxにおける位相差であり、以下の式(24)のように表される。
目標仰角番号nEL及び目標方位角番号nAZについての想定される目標方向の単位ベクトルε(nEL,nAZ)は、以下の式(25)のように表される。
ただし、図9に示す送信アンテナ24-1~24-2の中心位相と、受信アンテナ31-1~31-4の中心位相とは、垂直方向に対して同じなので、目標仰角番号の数は、1つとしてもよい。
NAZは、想定される目標方位角の数であり、nAZは、想定される目標方位角に割り当てられた目標方位角番号である。
φ’Tx(nTx,nEL,nAZ)は、目標仰角番号nEL及び目標方位角番号nAZについての送信チャンネル番号nTxにおける位相差であり、以下の式(23)のように表される。
φ’Rx(nRx,nEL,nAZ)は、目標仰角番号nEL及び目標方位角番号nAZについての受信チャンネル番号nRxにおける位相差であり、以下の式(24)のように表される。
目標仰角番号nEL及び目標方位角番号nAZについての想定される目標方向の単位ベクトルε(nEL,nAZ)は、以下の式(25)のように表される。
ただし、図9に示す送信アンテナ24-1~24-2の中心位相と、受信アンテナ31-1~31-4の中心位相とは、垂直方向に対して同じなので、目標仰角番号の数は、1つとしてもよい。
コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号電力は、以下の式(26)に示すように、送信チャンネルの位相差φTx(nTx)と位相差φ’Tx(nTx,nEL,nAZ)との差分が零であり、かつ、受信チャンネルの位相差φRx(nRx)と位相差φ’Rx(nTx,nEL,nAZ)との差分が零であれば、最大値になる。
信号電力が最大値になるコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)を用いて、目標を測角することで、目標の測角精度が向上する。
以降、コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号電力が最大値になるときの目標仰角番号nELを、目標候補の仰角を示す目標仰角番号nEL,nTgtとする。また、コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号電力が最大値になるときの目標方位角番号nAZを、目標候補の方位角を示す目標方位角番号nAZ,nTgtとして説明する。
信号電力が最大値になるコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)を用いて、目標を測角することで、目標の測角精度が向上する。
以降、コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号電力が最大値になるときの目標仰角番号nELを、目標候補の仰角を示す目標仰角番号nEL,nTgtとする。また、コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号電力が最大値になるときの目標方位角番号nAZを、目標候補の方位角を示す目標方位角番号nAZ,nTgtとして説明する。
図1に示すレーダ装置1では、受信部12が、受信アンテナ31-1~31-NRxを備えている。
NRx=4であるときは、図9に示すように、受信アンテナ31-1~31-4が、x軸と平行な方向に配置されており、z軸と平行な方向には、複数の受信アンテナが配置されていない。
図9に示すアンテナ配置では、送信アンテナ24-1~24-2が、x軸と平行な方向に配置され、かつ、受信アンテナ31-1~31-4の両脇に配置されている。図10に示すように、受信アンテナ31-1を起点として、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間の長さdTx,sub,nTxだけx方向に移動した位置に、仮想アレーアンテナが形成される。図10では、nTx=1であり、dTx,sub,1=7.5dRxである。
NRx=4であるときは、図9に示すように、受信アンテナ31-1~31-4が、x軸と平行な方向に配置されており、z軸と平行な方向には、複数の受信アンテナが配置されていない。
図9に示すアンテナ配置では、送信アンテナ24-1~24-2が、x軸と平行な方向に配置され、かつ、受信アンテナ31-1~31-4の両脇に配置されている。図10に示すように、受信アンテナ31-1を起点として、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間の長さdTx,sub,nTxだけx方向に移動した位置に、仮想アレーアンテナが形成される。図10では、nTx=1であり、dTx,sub,1=7.5dRxである。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間の長さdTx,sub,nTxは、以下の式(27)のように表される。
式(27)において、NTx,sub,nTxは、送信アンテナ番号nTx-1の送信アンテナと送信アンテナ番号nTxの送信アンテナとの間隔を設定する任意の整数、ΔdNTxは、送信アンテナ数NTxの送信アンテナ間隔因子である。
仮想アレーアンテナに含まれる複数の仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナではない。しかし、複数の仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナ31-1~31-4が受信する反射RF信号に相当する反射RF信号を、信号処理で得ることができる。
式(27)において、NTx,sub,nTxは、送信アンテナ番号nTx-1の送信アンテナと送信アンテナ番号nTxの送信アンテナとの間隔を設定する任意の整数、ΔdNTxは、送信アンテナ数NTxの送信アンテナ間隔因子である。
仮想アレーアンテナに含まれる複数の仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナではない。しかし、複数の仮想的な受信アンテナは、実際に存在している受信アンテナ31-1~31-4が受信する反射RF信号に相当する反射RF信号を、信号処理で得ることができる。
角度算出部46は、コヒーレント積分部45から出力されたコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号強度に基づいて、目標方位角番号nAZ,nTgtが示す目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)を算出する(図5のステップST3、図8のステップST36)。
また、角度算出部46は、コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号強度に基づいて、目標仰角番号nEL,nTgtが示す目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)を算出する(図5のステップST3、図8のステップST36)。
コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号強度に基づいて、目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)及び目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)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。
角度算出部46は、目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)及び目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)のそれぞれを表示器14に出力する。
また、角度算出部46は、コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号強度に基づいて、目標仰角番号nEL,nTgtが示す目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)を算出する(図5のステップST3、図8のステップST36)。
コヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)の信号強度に基づいて、目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)及び目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)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。
角度算出部46は、目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)及び目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)のそれぞれを表示器14に出力する。
表示器14は、目標候補検出部44から出力された目標候補までの距離L(nTgt)及び目標候補の速度v(nTgt)のそれぞれをディスプレイに表示させる。
また、表示器14は、角度算出部46から出力された目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)及び目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)のそれぞれをディスプレイに表示させる。
また、表示器14は、角度算出部46から出力された目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)及び目標候補の仰角θ(nEL,nTgt)のそれぞれをディスプレイに表示させる。
以下、図1に示すレーダ装置1の有用性について説明する。
図13Aは、図14に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-2が配置されているときに、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図14は、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4の配置例を示す説明図である。図14の配置例では、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの7倍となる位置に、送信アンテナ24-2が配置されている。
図13Bは、図9に示すアンテナ配置で、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図13Aは、図14に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-2が配置されているときに、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図14は、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4の配置例を示す説明図である。図14の配置例では、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの7倍となる位置に、送信アンテナ24-2が配置されている。
図13Bは、図9に示すアンテナ配置で、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図14の配置例では、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの整数倍であるため、グレーティングローブレベルの抑圧効果が得られない。グレーティングローブレベルの抑圧効果が得られないため、図13Aに示すコヒーレント積分信号には、以下の式(28)で表される、あいまいさなく計測可能な角度θAZ,amb毎にグレーティングローブが発生している。
図1に示すレーダ装置1では、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、間隔dRXを送信アンテナ数NTXで除算した広さdRX/NTXとを加算した広さである。このため、図9に示すアンテナ配置では、送信アンテナ24-1から放射された送信RF信号Tx1(1,h,t)に対応する反射RF信号Rx0(1,nRx,h,t)と、送信アンテナ24-1から放射された送信RF信号Tx1(2,h,t)に対応する反射RF信号Rx0(2,nRx,h,t)との間で直交する角度ができるようになり、グレーティングローブレベルの抑圧効果を得られる。
したがって、図13Bに示すコヒーレント積分信号では、送信アンテナ数NTX-1だけグレーティングローブが抑圧されている。具体的には、図9に示すアンテナ配置では、NTX=2であるため、図13Bに示すコヒーレント積分信号では、1つのグレーティングローブが抑圧されている。図13Bに示す第1グレーティングローブと第3グレーティングローブとは、1つのグレーティングローブが繰り返されているものである。このため、第1グレーティングローブと第3グレーティングローブとは、1つのグレーティングローブとして、抑圧されている。
したがって、図13Bに示すコヒーレント積分信号では、送信アンテナ数NTX-1だけグレーティングローブが抑圧されている。具体的には、図9に示すアンテナ配置では、NTX=2であるため、図13Bに示すコヒーレント積分信号では、1つのグレーティングローブが抑圧されている。図13Bに示す第1グレーティングローブと第3グレーティングローブとは、1つのグレーティングローブが繰り返されているものである。このため、第1グレーティングローブと第3グレーティングローブとは、1つのグレーティングローブとして、抑圧されている。
図13Bでは、記載を省略しているが、第5グレーティングローブ、第7グレーティングローブ、第9グレーティングローブ・・・も、1つのグレーティングローブが繰り返されているものであるため、第1グレーティングローブ及び第3グレーティングローブと同様に抑圧される。また、負の第1グレーティングローブ、第3グレーティングローブ、第5グレーティングローブ・・・も同様に抑圧される。
図9に示すアンテナ配置では、第1グレーティングローブと第3グレーティングローブとが抑圧されることで、あいまいさなく計測可能な角度が、2θAZ,ambになっている。図14に示すアンテナ配置では、あいまいさなく計測可能な角度が、θAZ,ambであり、図9に示すアンテナ配置では、図14に示すアンテナ配置と比べて、あいまいさなく計測可能な角度が拡大されている。
図9に示すアンテナ配置では、第1グレーティングローブと第3グレーティングローブとが抑圧されることで、あいまいさなく計測可能な角度が、2θAZ,ambになっている。図14に示すアンテナ配置では、あいまいさなく計測可能な角度が、θAZ,ambであり、図9に示すアンテナ配置では、図14に示すアンテナ配置と比べて、あいまいさなく計測可能な角度が拡大されている。
図9に示すアンテナ配置では、2つの送信アンテナ24-1~24-2が配置されている。しかし、これは一例に過ぎず、3つ以上の送信アンテナ24-1~24-NTXが配置されていてもよい。
図15は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-3及び受信アンテナ31-1~31-4の配置例を示す説明図である。
図16は、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの関係を示す説明図である。
受信アンテナ31-1~31-4は、実アレーアンテナである。
送信アンテナ24-1~24-3及び受信アンテナ31-1~31-4が、x軸と平行な方向に一列に配置されている。また、受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1~24-3の中で、互いに隣り合っている送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されている。受信アンテナ31-1~31-4と同じ列に仮想アレーアンテナ(1)(2)が形成される。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔と、送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3との間隔とは、互いに異なっている。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍(1)と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXの整数倍(2)とを加算した広さである。図15の例では、整数倍(1)=7、NTX=3、整数倍(2)=NTX-2=1であり、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、7.33dRX(=7dRX+1×dRX/3)である。
送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍(3)と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXの整数倍(4)とを加算した広さである。図15の例では、整数倍(3)=7、NTX=3、整数倍(4)=NTX-1=2であり、送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3との間隔は、7.66dRX(=7dRX+2×dRX/3である。
図15の例では、整数倍(3)=7である。しかし、これは一例に過ぎず、整数倍(3)は、6以下の整数であってもよいし、8以上の整数であってもよい。
図15は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-3及び受信アンテナ31-1~31-4の配置例を示す説明図である。
図16は、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの関係を示す説明図である。
受信アンテナ31-1~31-4は、実アレーアンテナである。
送信アンテナ24-1~24-3及び受信アンテナ31-1~31-4が、x軸と平行な方向に一列に配置されている。また、受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1~24-3の中で、互いに隣り合っている送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されている。受信アンテナ31-1~31-4と同じ列に仮想アレーアンテナ(1)(2)が形成される。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔と、送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3との間隔とは、互いに異なっている。
送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍(1)と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXの整数倍(2)とを加算した広さである。図15の例では、整数倍(1)=7、NTX=3、整数倍(2)=NTX-2=1であり、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔は、7.33dRX(=7dRX+1×dRX/3)である。
送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍(3)と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXの整数倍(4)とを加算した広さである。図15の例では、整数倍(3)=7、NTX=3、整数倍(4)=NTX-1=2であり、送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3との間隔は、7.66dRX(=7dRX+2×dRX/3である。
図15の例では、整数倍(3)=7である。しかし、これは一例に過ぎず、整数倍(3)は、6以下の整数であってもよいし、8以上の整数であってもよい。
実アレーアンテナと仮想アレーアンテナ(1)との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXとを加算した広さである。
図16の例では、整数倍=4、NTX=3であり、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナ(1)との間隔は、約4.33dRXである。
仮想アレーアンテナ(1)と仮想アレーアンテナ(2)との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXの2倍とを加算した広さである。
図16の例では、整数倍=4、NTX=3であり、仮想アレーアンテナ(1)と仮想アレーアンテナ(2)との間隔は、約4.66dRXである。
図16の例では、整数倍=4、NTX=3であり、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナ(1)との間隔は、約4.33dRXである。
仮想アレーアンテナ(1)と仮想アレーアンテナ(2)との間隔は、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXを送信アンテナ24-1~24-3の数NTXで除算した広さdRX/NTXの2倍とを加算した広さである。
図16の例では、整数倍=4、NTX=3であり、仮想アレーアンテナ(1)と仮想アレーアンテナ(2)との間隔は、約4.66dRXである。
図17Aは、図18に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-3が配置されているときに、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図18は、送信アンテナ24-1~24-3及び受信アンテナ31-1~31-4の配置例を示す説明図である。図18の配置例では、受信アンテナ31-4と送信アンテナ24-2との間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの2倍となる位置に、送信アンテナ24-2が配置されている。
また、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔と同じ間隔で、送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3が配置されている
図17Bは、図15に示すアンテナ配置で、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図18は、送信アンテナ24-1~24-3及び受信アンテナ31-1~31-4の配置例を示す説明図である。図18の配置例では、受信アンテナ31-4と送信アンテナ24-2との間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの2倍となる位置に、送信アンテナ24-2が配置されている。
また、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔と同じ間隔で、送信アンテナ24-2と送信アンテナ24-3が配置されている
図17Bは、図15に示すアンテナ配置で、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図18の配置例では、送信アンテナ24-1~24-3におけるそれぞれの間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの整数倍であるため、グレーティングローブレベルの抑圧効果が得られない。グレーティングローブレベルの抑圧効果が得られないため、図117Aに示すコヒーレント積分信号には、式(28)で表される、あいまいさなく計測可能な角度θAZ,amb毎にグレーティングローブが発生している。
図1に示すレーダ装置1では、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRXにおけるそれぞれの間隔dRXの整数倍と、間隔dRXを送信アンテナ数NTXで除算した広さdRX/NTXとを加算した広さである。このため、図15に示すアンテナ配置では、図9に示すアンテナ配置と同様に、グレーティングローブレベルの抑圧効果を得られる。
したがって、図17Bに示すコヒーレント積分信号では、送信アンテナ数NTX-1だけグレーティングローブが抑圧されている。具体的には、図15に示すアンテナ配置では、NTX=3であるため、図16Bに示すコヒーレント積分信号では、2つのグレーティングローブとして、第1グレーティングローブと第2グレーティングローブとが抑圧されている。
したがって、図17Bに示すコヒーレント積分信号では、送信アンテナ数NTX-1だけグレーティングローブが抑圧されている。具体的には、図15に示すアンテナ配置では、NTX=3であるため、図16Bに示すコヒーレント積分信号では、2つのグレーティングローブとして、第1グレーティングローブと第2グレーティングローブとが抑圧されている。
図17Bでは、記載を省略しているが、第4グレーティングローブ、第7グレーティングローブ、第10グレーティングローブ・・・は、第1グレーティングローブと同じグレーティングローブが繰り返されているものであるため、第1グレーティングと同様に抑圧される。
また、第5グレーティングローブ、第8グレーティングローブ、第11グレーティングローブ・・・は、第2グレーティングローブと同じグレーティングローブが繰り返されているものであるため、第2グレーティングと同様に抑圧される。
また、負の第1グレーティングローブ、第2グレーティングローブ、第4グレーティングローブ、第5グレーティングローブ・・・も同様に抑圧される。
図15に示すアンテナ配置では、第1グレーティングローブと第2グレーティングローブとが抑圧されることで、あいまいさなく計測可能な角度が、3θAZ,ambになっている。図18に示すアンテナ配置では、あいまいさなく計測可能な角度が、θAZ,ambであり、図15に示すアンテナ配置では、図18に示すアンテナ配置と比べて、あいまいさなく計測可能な角度が拡大されている。
また、第5グレーティングローブ、第8グレーティングローブ、第11グレーティングローブ・・・は、第2グレーティングローブと同じグレーティングローブが繰り返されているものであるため、第2グレーティングと同様に抑圧される。
また、負の第1グレーティングローブ、第2グレーティングローブ、第4グレーティングローブ、第5グレーティングローブ・・・も同様に抑圧される。
図15に示すアンテナ配置では、第1グレーティングローブと第2グレーティングローブとが抑圧されることで、あいまいさなく計測可能な角度が、3θAZ,ambになっている。図18に示すアンテナ配置では、あいまいさなく計測可能な角度が、θAZ,ambであり、図15に示すアンテナ配置では、図18に示すアンテナ配置と比べて、あいまいさなく計測可能な角度が拡大されている。
以上の実施の形態1では、受信アンテナ31-1~31-NRxが、送信アンテナ24-1~24-NTxの中で、互いに隣り合っている送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に等間隔で配置されており、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間隔が、受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔dRxの整数倍と、間隔dRxを送信アンテナ24-1~24-NTxの数NTxで除算した広さとを加算した広さであるように、アンテナ装置2を構成した。したがって、アンテナ装置2は、グレーティングローブの発生を抑えることができる。
図9及び図15に示すアンテナ配置では、受信アンテナ31-1~31-4が、送信アンテナ24-1と送信アンテナ24-2との間に配置されているため、z軸と平行な方向のアンテナモジュールサイズを小さくすることができる。
図9及び図15に示すアンテナ配置では、送信アンテナ24-1と受信アンテナ31-1との間隔が、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRxよりも広く、送信アンテナ24-2と受信アンテナ31-4との間隔が、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRxよりも広い。したがって、送信アンテナ24-1~24-2から放射される送信RF信号が、直接、受信アンテナ31-1~31-4に受信される送信RF信号の漏れ込みの影響を低減することができる。
図1に示すレーダ装置1では、符号変調部22が、局部発振信号L1(h,t)と変調符号Code1(nTx,h)とを乗算することで、送信チャネル番号nTxに対応する送信チャンネルにおける送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成している。
送信アンテナ24-1~24-NTXのそれぞれから放射される送信RF信号が、互いに異なるようにすることができれば、局部発振信号L1(h,t)と変調符号Code1(nTx,h)とを乗算する以外の方法で、符号変調部22が、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成するようにしてもよい。
符号変調部22は、例えば、局部発振信号L1(h,t)に対して、時分割、符号分割、又は、周波数分割のいずれかを行うことで、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成するようにしてもよい。
また、符号変調部22は、例えば、局部発振信号L1(h,t)に対して、時分割及び符号分割の双方、又は、周波数分割及び符号分割の双方を行うことで、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成するようにしてもよい。
送信アンテナ24-1~24-NTXのそれぞれから放射される送信RF信号が、互いに異なるようにすることができれば、局部発振信号L1(h,t)と変調符号Code1(nTx,h)とを乗算する以外の方法で、符号変調部22が、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成するようにしてもよい。
符号変調部22は、例えば、局部発振信号L1(h,t)に対して、時分割、符号分割、又は、周波数分割のいずれかを行うことで、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成するようにしてもよい。
また、符号変調部22は、例えば、局部発振信号L1(h,t)に対して、時分割及び符号分割の双方、又は、周波数分割及び符号分割の双方を行うことで、送信RF信号Tx1(nTx,h,t)を生成するようにしてもよい。
実施の形態2.
図1に示すレーダ装置1では、コヒーレント積分部45が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分することで、式(22)に示すようなコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)を得ている。
実施の形態2では、コヒーレント積分部48が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を、方位角方向及び仰角方向のそれぞれについて高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分するレーダ装置1について説明する。
図1に示すレーダ装置1では、コヒーレント積分部45が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分することで、式(22)に示すようなコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)を得ている。
実施の形態2では、コヒーレント積分部48が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を、方位角方向及び仰角方向のそれぞれについて高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分するレーダ装置1について説明する。
図19は、実施の形態2に係るレーダ装置1を示す構成図である。
図20は、実施の形態2に係るレーダ装置1の信号処理器15を示す構成図である。
図21は、信号処理器15のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図19から図21において、図1から図3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。
図19において、レーダ装置1は、送信部11、受信部12及び信号処理器15を備えている。
図20は、実施の形態2に係るレーダ装置1の信号処理器15を示す構成図である。
図21は、信号処理器15のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図19から図21において、図1から図3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。
図19において、レーダ装置1は、送信部11、受信部12及び信号処理器15を備えている。
信号処理器15は、図20に示すように、分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、信号等間隔処理部47、コヒーレント積分部48及び角度算出部46を備えている。
信号処理器15は、図1に示す信号処理器13と同様に、目標までの距離に関する距離情報及び目標の速度に関する速度情報のそれぞれを含む複数の距離速度信号を生成する。
信号処理器15は、複数の距離速度信号を信号間隔が等間隔な信号に変換する信号等間隔処理を実施する。
信号処理器15は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をFFTすることで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分し、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、目標を測角する。
信号処理器15は、図1に示す信号処理器13と同様に、目標までの距離に関する距離情報及び目標の速度に関する速度情報のそれぞれを含む複数の距離速度信号を生成する。
信号処理器15は、複数の距離速度信号を信号間隔が等間隔な信号に変換する信号等間隔処理を実施する。
信号処理器15は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をFFTすることで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分し、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、目標を測角する。
目標候補検出部44は、実施の形態1と同様に、インコヒーレント積分部43から出力されたインコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて、目標候補を検出する。
目標候補検出部44は、実施の形態1と同様に、検出した目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを算出する。
目標候補検出部44は、目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを表示器14に出力する。
目標候補検出部44は、信号生成部42から出力された複数の距離速度信号のうち、インコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて検出した目標候補に対応する距離速度信号を信号等間隔処理部47に出力する。
目標候補検出部44は、実施の形態1と同様に、検出した目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを算出する。
目標候補検出部44は、目標候補までの距離及び目標候補の速度のそれぞれを表示器14に出力する。
目標候補検出部44は、信号生成部42から出力された複数の距離速度信号のうち、インコヒーレント積分信号の信号強度に基づいて検出した目標候補に対応する距離速度信号を信号等間隔処理部47に出力する。
信号等間隔処理部47は、例えば、図21に示す信号等間隔処理回路57によって実現される。
信号等間隔処理部47は、目標候補検出部44から出力された複数の距離速度信号を信号間隔が等間隔な信号に変換する信号等間隔処理を実施する。
信号等間隔処理部47は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分部48に出力する。
信号等間隔処理部47は、目標候補検出部44から出力された複数の距離速度信号を信号間隔が等間隔な信号に変換する信号等間隔処理を実施する。
信号等間隔処理部47は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分部48に出力する。
コヒーレント積分部48は、例えば、図21に示すコヒーレント積分回路58によって実現される。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理部47から出力された信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をFFTすることで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分する。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号を角度算出部46に出力する。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理部47から出力された信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をFFTすることで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分する。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号を角度算出部46に出力する。
図20では、信号処理器15の構成要素である分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、信号等間隔処理部47、コヒーレント積分部48及び角度算出部46のそれぞれが、図21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、信号処理器15が、分離回路51、信号生成回路52、インコヒーレント積分回路53、目標候補検出回路54、信号等間隔処理回路57、コヒーレント積分回路58及び角度算出回路56によって実現されるものを想定している。
ここで、分離回路51、信号生成回路52、インコヒーレント積分回路53、目標候補検出回路54、信号等間隔処理回路57、コヒーレント積分回路58及び角度算出回路56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。
ここで、分離回路51、信号生成回路52、インコヒーレント積分回路53、目標候補検出回路54、信号等間隔処理回路57、コヒーレント積分回路58及び角度算出回路56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。
信号処理器15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、信号処理器15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。
信号処理器15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、分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、信号等間隔処理部47、コヒーレント積分部48及び角度算出部46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4に示すメモリ61に格納される。そして、図4に示すプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
信号処理器15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、分離部41、信号生成部42、インコヒーレント積分部43、目標候補検出部44、信号等間隔処理部47、コヒーレント積分部48及び角度算出部46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4に示すメモリ61に格納される。そして、図4に示すプロセッサ62がメモリ61に格納されているプログラムを実行する。
また、図21では、信号処理器15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4では、信号処理器15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、信号処理器15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19に示すレーダ装置1に動作について説明する。
ただし、信号処理器15における信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48以外は、図1に示すレーダ装置1と同様であるため、ここでは、主に、信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48の動作について説明する。
ただし、信号処理器15における信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48以外は、図1に示すレーダ装置1と同様であるため、ここでは、主に、信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48の動作について説明する。
図9及び図15に示すアンテナ配置では、送信アンテナ24-1~24-NTxにおけるそれぞれの間隔dTx,sub,nTxが、受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔dRxの整数倍でない。
間隔dTx,sub,nTxが間隔dRxの整数倍でないため、目標候補検出部44から出力された送信アンテナ番号nTx及び受信アンテナ番号nRxの距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)についてはFFTすることができない。
図2に示すコヒーレント積分部45は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTすることができないため、式(22)に示すように、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を離散フーリエ変換している。
間隔dTx,sub,nTxが間隔dRxの整数倍でないため、目標候補検出部44から出力された送信アンテナ番号nTx及び受信アンテナ番号nRxの距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)についてはFFTすることができない。
図2に示すコヒーレント積分部45は、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTすることができないため、式(22)に示すように、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を離散フーリエ変換している。
信号等間隔処理部47は、目標候補検出部44から複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)を受けると、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する信号等間隔処理を実施する。
信号等間隔処理部47は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号として、以下の式(29)に示す信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分部48に出力する。
信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)は、図22に示すように、目標候補検出部44から出力された複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)の間に“0”が補間されることで生成される。
図22は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)を示す説明図である。信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)は、FFTの実行が可能な信号である。
信号等間隔処理部47は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号として、以下の式(29)に示す信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分部48に出力する。
信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)は、図22に示すように、目標候補検出部44から出力された複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)の間に“0”が補間されることで生成される。
図22は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)を示す説明図である。信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)は、FFTの実行が可能な信号である。
式(29)において、n’TxRxは、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)のサンプル番号である。
N’TxRxは、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)の信号点数であり、以下の式(30)のように表される。
φ’TxRx(n’TxRx)は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)の到来位相差であり、以下の式(31)のように表される。
N’TxRxは、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)の信号点数であり、以下の式(30)のように表される。
φ’TxRx(n’TxRx)は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)の到来位相差であり、以下の式(31)のように表される。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理部47から出力された信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)を方位角方向についてFFTすることで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分する。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)のコヒーレント積分結果として、以下の式(32)に示すようなコヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)を得る。
コヒーレント積分部48は、コヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)を角度算出部46に出力する。
式(32)において、FFT(X)は、信号Xに対する方位角方向のFFTを示しており、NAZ,fftは、方位角方向のFFT点数である。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)のコヒーレント積分結果として、以下の式(32)に示すようなコヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)を得る。
コヒーレント積分部48は、コヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)を角度算出部46に出力する。
式(32)において、FFT(X)は、信号Xに対する方位角方向のFFTを示しており、NAZ,fftは、方位角方向のFFT点数である。
式(32)に示すコヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)の信号電力は、式(26)に示すように、送信チャンネルの位相差φTx(nTx)と位相差φ’Tx(nTx,nEL,nAZ)との差分が零であり、かつ、受信チャンネルの位相差φRx(nRx)と位相差φ’Tx(nTx,nEL,nAZ)との差分が零であれば、最大値になる。
信号電力が最大値になるときのコヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)に基づけば、目標候補番号ntgtの目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)は、以下の式(33)のように表される。
信号電力が最大値になるときのコヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)に基づけば、目標候補番号ntgtの目標候補の方位角θ(nAZ,nTgt)は、以下の式(33)のように表される。
信号処理器15が、信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48を備えることで、図23Bに示すように、第1グレーティングローブが抑圧され、かつ、あいまいさなく計測可能な角度が拡大する。
具体的には、以下の通りである。
図23Aは、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔が全て同一である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTしたときに発生するグレーティングローブを示す説明図である。
図23Bは、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTしたときに発生するグレーティングローブを示す説明図である。
具体的には、以下の通りである。
図23Aは、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔が全て同一である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTしたときに発生するグレーティングローブを示す説明図である。
図23Bは、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTしたときに発生するグレーティングローブを示す説明図である。
送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔が全て同一である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTすると、図23Aに示すように、第1グレーティングローブが発生している。第1グレーティングローブが発生することで、あいまいさなく計測可能な角度は、図23Aに示すように、θAZ,ambとなる。
一方、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTすると、図23Bに示すように、第1グレーティングローブが抑圧される。第1グレーティングローブが抑圧されることで、あいまいさなく計測可能な角度は、以下の式(34)に示すように、θ’AZ,amb,NTx=2θAZ,ambとなる。
したがって、信号処理器15が、信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48を備えることで、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔が全て同一である場合に、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTするときよりも、あいまいさなく計測可能な角度が拡大している。
一方、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTすると、図23Bに示すように、第1グレーティングローブが抑圧される。第1グレーティングローブが抑圧されることで、あいまいさなく計測可能な角度は、以下の式(34)に示すように、θ’AZ,amb,NTx=2θAZ,ambとなる。
したがって、信号処理器15が、信号等間隔処理部47及びコヒーレント積分部48を備えることで、送信アンテナ24-1~24-NTx及び受信アンテナ31-1~31-NRxにおけるそれぞれの間隔が全て同一である場合に、複数の距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をFFTするときよりも、あいまいさなく計測可能な角度が拡大している。
図20に示すコヒーレント積分部48におけるFFTの乗算数NFFT,cは、以下の式(35)に示すように、図2に示すコヒーレント積分部45における離散フーリエ変換の乗算数NDFT,cと比べて少ない。
したがって、図20に示すコヒーレント積分部48における演算は、想定される目標方位角の数NAZが増えるほど、図2に示すコヒーレント積分部45における演算よりも低減される。
したがって、図20に示すコヒーレント積分部48における演算は、想定される目標方位角の数NAZが増えるほど、図2に示すコヒーレント積分部45における演算よりも低減される。
図20に示す信号処理器15では、コヒーレント積分部48が、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTすることで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分している。
しかし、これは一例に過ぎず、コヒーレント積分部48が、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をチャープz変換(CZT:Chirp Z-Transform)することで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
しかし、これは一例に過ぎず、コヒーレント積分部48が、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をチャープz変換(CZT:Chirp Z-Transform)することで、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
コヒーレント積分部48は、以下の式(36)に示すように、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をCZTすることで、最小方位角θamb,minから最大方位角θamb,maxのコヒーレント積分信号R’Tx,Rx,ch(nAZ,qntgt,kntgt)を生成する。
CZT(X,θamb,min,θamb,max,NAZ,czt)は、信号Xのうち、最小方位角θamb,minから最大方位角θamb,maxの範囲の信号を、以下の式(37)で表される間隔Δθcztでサンプリングされたコヒーレント積分信号に変換する関数を表している。
式(36)に示すCZTでは、最小方位角θamb,minから最大方位角θamb,maxの範囲の信号を間隔Δθcztでサンプリングされたコヒーレント積分信号に変換している。しかし、これは一例に過ぎず、最小方位角θamb,min又は最大方位角θamb,maxを変更、あるいは、点数NAZ,cztを変更することで、任意の角度範囲の信号を、任意の間隔でサンプリングされたコヒーレント積分信号に変換するようにしてもよい。
式(36)に示すCZTでは、最小方位角θamb,minから最大方位角θamb,maxの範囲の信号を間隔Δθcztでサンプリングされたコヒーレント積分信号に変換している。しかし、これは一例に過ぎず、最小方位角θamb,min又は最大方位角θamb,maxを変更、あるいは、点数NAZ,cztを変更することで、任意の角度範囲の信号を、任意の間隔でサンプリングされたコヒーレント積分信号に変換するようにしてもよい。
以下の式(38)は、FFTによる角度間隔Δθfftと、CZTによる角度間隔Δθcztを表している。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をCZTする場合、図24B及び式(38)に示すように、所望の角度範囲の信号のみを変換することが可能になる。
したがって、コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTする場合よりも、CZTする場合の方が、演算量を低減させながら、高サンプリングすることが可能になる。
図24Aは、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fd,1をFFTしたときのコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図24Bは、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fd,1をCZTしたときのコヒーレント積分信号を示す説明図である。
コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をCZTする場合、図24B及び式(38)に示すように、所望の角度範囲の信号のみを変換することが可能になる。
したがって、コヒーレント積分部48は、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号f’d,1(n’TxRx,qntgt,kntgt)をFFTする場合よりも、CZTする場合の方が、演算量を低減させながら、高サンプリングすることが可能になる。
図24Aは、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fd,1をFFTしたときのコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図24Bは、図9に示すアンテナ配置である場合に、コヒーレント積分部48が、複数の距離速度信号fd,1をCZTしたときのコヒーレント積分信号を示す説明図である。
実施の形態3.
図1に示すレーダ装置1では、コヒーレント積分部45が、目標候補検出部44から出力された距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分することで、式(22)に示すようなコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)を得ている。
実施の形態3では、コヒーレント積分部45が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する超解像処理を実施することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分するレーダ装置1について説明する。
図1に示すレーダ装置1では、コヒーレント積分部45が、目標候補検出部44から出力された距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分することで、式(22)に示すようなコヒーレント積分信号RTx,Rx,ch(nEL,nAZ,qntgt,kntgt)を得ている。
実施の形態3では、コヒーレント積分部45が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する超解像処理を実施することで、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分するレーダ装置1について説明する。
実施の形態3のレーダ装置1の構成は、実施の形態1のレーダ装置1の構成と同様であり、実施の形態3のレーダ装置1を示す構成図は、図1である。
超解像処理として、MUSIC(Multiple Signal Classification)、又は、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)等の処理を用いることができる。
コヒーレント積分部45は、超解像処理として、例えば、MUSICの処理を用いる場合、以下の式(39)に従って距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分する。
超解像処理として、MUSIC(Multiple Signal Classification)、又は、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)等の処理を用いることができる。
コヒーレント積分部45は、超解像処理として、例えば、MUSICの処理を用いる場合、以下の式(39)に従って距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)をコヒーレント積分する。
MUSICは、以下の式(40)で表される固有値λiと、固有ベクトルWiとの関係に基づき、固有値展開を行う。
式(40)において、RXXは、以下の式(41)で表される相関行列である。
式(41)において、Xは、コヒーレント積分を行うために検出した目標候補に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)であり、Kは、相関行列RXXの行数である。
式(40)において、RXXは、以下の式(41)で表される相関行列である。
式(41)において、Xは、コヒーレント積分を行うために検出した目標候補に対応する距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)であり、Kは、相関行列RXXの行数である。
コヒーレント積分部45は、式(40)に従って固有値展開を行い、K個の固有値λiの大きさに基づき、雑音部分空間とみなせない固有値数NEを算出する。
また、コヒーレント積分部45は、以下の式(42)に示すように、送信アンテナ数NTxを用いて、目標信号の波数NMUを算出し、以下の式(43)に示すように、式(39)で用いる雑音部分空間ENを算出する。
また、コヒーレント積分部45は、以下の式(42)に示すように、送信アンテナ数NTxを用いて、目標信号の波数NMUを算出し、以下の式(43)に示すように、式(39)で用いる雑音部分空間ENを算出する。
図9に示すアンテナ配置では、図10に示すように、実アレーアンテナと仮想アレーアンテナとの間隔が、受信アンテナ31-1~31-4におけるそれぞれの間隔dRXとは異なるため、第1グレーティングローブが抑圧される。また、雑音部分空間とは異なる空間が、目標数Ntgtの送信アンテナ数NTx倍だけ生成されている。
実施の形態3のレーダ装置1では、グレーティングローブを含む雑音部分空間ENを式(43)に従って生成することで、図25Bに示すようにグレーティングローブレベルを更に抑圧することができる。
図25Aは、図18に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-3が配置されているときに、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図25Bは、図9に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-3が配置されているときに、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する超解像処理を実施した場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
コヒーレント積分部45が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する超解像処理を実施する場合、離散フーリエ変換等を実施する場合よりも、目標の分離性能及びグレーティングローブレベルの抑圧性能のそれぞれを高めることができる。
実施の形態3のレーダ装置1では、グレーティングローブを含む雑音部分空間ENを式(43)に従って生成することで、図25Bに示すようにグレーティングローブレベルを更に抑圧することができる。
図25Aは、図18に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-3が配置されているときに、仮想アレーアンテナが形成された場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
図25Bは、図9に示すアンテナ配置で、送信アンテナ24-1~24-3が配置されているときに、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する超解像処理を実施した場合のコヒーレント積分信号を示す説明図である。
コヒーレント積分部45が、距離速度信号fb,1(nTx,nRx,qntgt,kntgt)に対する超解像処理を実施する場合、離散フーリエ変換等を実施する場合よりも、目標の分離性能及びグレーティングローブレベルの抑圧性能のそれぞれを高めることができる。
コヒーレント積分部45は、以下の式(44)に従って相関行列RXXの修正空間平均を行うようにしてもよい。
式(44)において、Rfb XXは、修正空間平均後の相関行列、Rb XXは、後方相関行列、*は、複素共役転置、Jは、以下の式(45)のように表される。
式(44)において、Rfb XXは、修正空間平均後の相関行列、Rb XXは、後方相関行列、*は、複素共役転置、Jは、以下の式(45)のように表される。
実施の形態4.
実施の形態1~3のレーダ装置1では、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、図26に示すように、車両のフロントガラスの縁部のうち、上端部の近傍に設置されている。図26は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
しかし、これは一例に過ぎず、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、図27に示すように、車両のAピラーに設置されていてもよい。また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、車両のBピラーに設置されていてもよい。図27は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
ただし、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、車両のAピラー又はBピラーに設置される場合、送信アンテナ24-1~24-4から放射される送信RF信号が、Aピラー等に遮られないように、Aピラー等の一部又は全部が、例えば、送信RF信号を透過する部材で施されているものとする。
実施の形態1~3のレーダ装置1では、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、図26に示すように、車両のフロントガラスの縁部のうち、上端部の近傍に設置されている。図26は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
しかし、これは一例に過ぎず、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、図27に示すように、車両のAピラーに設置されていてもよい。また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、車両のBピラーに設置されていてもよい。図27は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
ただし、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、車両のAピラー又はBピラーに設置される場合、送信アンテナ24-1~24-4から放射される送信RF信号が、Aピラー等に遮られないように、Aピラー等の一部又は全部が、例えば、送信RF信号を透過する部材で施されているものとする。
また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、図28に示すように、リアガラスの縁部のうち、上端部の近傍に設置されていてもよい。図28は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、図29に示すように、車両のフロントバンパーに設置されていてもよい。図29は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、図30に示すように、車両のリアバンパーに設置されていてもよい。図30は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、図29に示すように、車両のフロントバンパーに設置されていてもよい。図29は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
また、送信アンテナ24-1~24-2及び受信アンテナ31-1~31-4のそれぞれが、例えば、図30に示すように、車両のリアバンパーに設置されていてもよい。図30は、アンテナ装置2における送信アンテナ24-1~24-4及び受信アンテナ31-1~31-4の設置例を示す説明図である。
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、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを備えるアンテナ装置及びレーダ装置に適している。
1 レーダ装置、2 アンテナ装置、11 送信部、12 受信部、13 信号処理器、14 表示器、15 信号処理器、20 変調部、21 局部発振信号生成部、22 符号変調部、23-1~23-NTx 送信機、24-1~24-NTx 送信アンテナ、24a-1~24a-NTx 放射面、31-1~31-NRx 受信アンテナ、32-1~32-NRx 受信機、33-1~33-NRx A/D変換器、41 分離部、42 信号生成部、43 インコヒーレント積分部、44 目標候補検出部、45 コヒーレント積分部、46 角度算出部、47 信号等間隔処理部、48 コヒーレント積分部、51 分離回路、52 信号生成回路、53 インコヒーレント積分回路、54 目標候補検出回路、55 コヒーレント積分回路、56 角度算出回路、57 信号等間隔処理回路、58 コヒーレント積分回路、61 メモリ、62 プロセッサ。
Claims (19)
- 送信信号を放射する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナのそれぞれから放射されたのち、目標に反射されたそれぞれの送信信号を反射信号として受信し、それぞれの反射信号の受信信号を出力する複数の受信アンテナとを備え、
前記複数の受信アンテナが、前記複数の送信アンテナの中で、互いに隣り合っている2つの送信アンテナの間に等間隔で配置されており、前記2つの送信アンテナの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔の整数倍と、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔を前記複数の送信アンテナの数で除算した広さとを加算した広さであることを特徴とするアンテナ装置。 - 前記複数の送信アンテナにおけるそれぞれの間隔が互いに異なり、
前記複数の送信アンテナにおけるそれぞれの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔の整数倍と、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔を前記複数の送信アンテナの数で除算した広さの整数倍とを加算した広さであることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 - 前記2つの送信アンテナのうちの一方の送信アンテナと、前記複数の受信アンテナの中で、前記一方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナとの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔よりも広く、前記2つの送信アンテナのうちの他方の送信アンテナと、前記複数の受信アンテナの中で、前記他方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナとの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔よりも広いことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナのそれぞれが車両に設置されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナのそれぞれは、前記車両のフロントガラスの縁部、前記車両のリアガラスの縁部、前記車両のピラー、前記車両のフロントバンパー、又は、前記車両のリアバンパーに設置されていることを特徴とする請求項4記載のアンテナ装置。
- 送信信号を放射する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナのそれぞれから放射されたのち、目標に反射されたそれぞれの送信信号を反射信号として受信し、それぞれの反射信号の受信信号を出力する複数の受信アンテナと、
前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの配置に基づいて、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号をコヒーレント積分し、前記受信信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、前記目標を測角する信号処理器とを備え、
前記複数の受信アンテナが、前記複数の送信アンテナの中で、互いに隣り合っている2つの送信アンテナの間に等間隔で配置されており、前記2つの送信アンテナの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔の整数倍と、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔を前記複数の送信アンテナの数で除算した広さとを加算した広さであることを特徴とするレーダ装置。 - 前記複数の送信アンテナにおけるそれぞれの間隔が互いに異なり、
前記複数の送信アンテナにおけるそれぞれの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔の整数倍と、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔を前記複数の送信アンテナの数で除算した広さの整数倍とを加算した広さであることを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。 - 前記2つの送信アンテナのうちの一方の送信アンテナと、前記複数の受信アンテナの中で、前記一方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナとの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔よりも広く、前記2つの送信アンテナのうちの他方の送信アンテナと、前記複数の受信アンテナの中で、前記他方の送信アンテナの隣に配置される受信アンテナとの間隔が、前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの間隔よりも広いことを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記コヒーレント積分信号から、前記目標の方位角、又は、前記目標の仰角を算出することを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号に基づいて、前記目標までの距離に関する距離情報及び前記目標の速度に関する速度情報のそれぞれを含む複数の距離速度信号を生成し、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナにおけるそれぞれの配置に基づいて、前記複数の距離速度信号をコヒーレント積分し、前記複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、前記目標を測角することを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記複数の距離速度信号をインコヒーレント積分し、前記複数の距離速度信号のインコヒーレント積分結果であるインコヒーレント積分信号から、前記目標までの距離及び前記目標の速度のそれぞれを算出することを特徴とする請求項10記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号に基づいて、前記目標までの距離に関する距離情報及び前記目標の速度に関する速度情報のそれぞれを含む複数の距離速度信号を生成し、前記複数の距離速度信号を信号間隔が等間隔な信号に変換する信号等間隔処理を実施し、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号を高速フーリエ変換することで、前記信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分し、前記信号等間隔処理後の複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、前記目標を測角することを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号に基づいて、前記目標までの距離に関する距離情報及び前記目標の速度に関する速度情報のそれぞれを含む複数の距離速度信号を生成し、前記複数の距離速度信号を信号間隔が等間隔な信号に変換する信号等間隔処理を実施し、信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をチャープz変換することで、前記信号等間隔処理後の複数の距離速度信号をコヒーレント積分し、前記信号等間隔処理後の複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、前記目標を測角することを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記複数の受信アンテナから出力された受信信号に基づいて、前記目標までの距離に関する距離情報及び前記目標の速度に関する速度情報のそれぞれを含む複数の距離速度信号を生成し、前記複数の距離速度信号に対する超解像処理を実施することで、前記複数の距離速度信号をコヒーレント積分し、前記複数の距離速度信号のコヒーレント積分結果であるコヒーレント積分信号から、前記目標を測角することを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記超解像処理の実施に用いる相関行列の修正空間平均を実施し、修正空間平均後の相関行列を用いて、前記複数の距離速度信号に対する超解像処理を実施することを特徴とする請求項14記載のレーダ装置。
- 前記信号処理器は、前記複数の送信アンテナの数に基づいて、前記超解像処理の実施に用いる波数を算出することを特徴とする請求項14記載のレーダ装置。
- 前記複数の送信アンテナにおけるそれぞれのチャネル番号に対応する符号を用いて、局部発振信号をそれぞれ変調することで、複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号のそれぞれを前記複数の送信アンテナに出力する変調部を備えたことを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナのそれぞれが車両に設置されていることを特徴とする請求項6記載のレーダ装置。
- 前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナのそれぞれは、前記車両のフロントガラスの縁部、前記車両のリアガラスの縁部、前記車両のピラー、前記車両のフロントバンパー、又は、前記車両のリアバンパーに設置されていることを特徴とする請求項18記載のレーダ装置。
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