WO2023286483A1 - レーダ装置 - Google Patents

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antenna
antennas
oblique
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高明 岸上
潤二 佐藤
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path

Definitions

  • the present disclosure relates to radar equipment.
  • an array antenna composed of a plurality of antennas (or antenna elements) receives a reflected wave from a target (or target object), and the element spacing (antenna
  • an array antenna composed of a plurality of antennas (or antenna elements) receives a reflected wave from a target (or target object), and the element spacing (antenna)
  • DOE direction of arrival
  • the method of estimating the angle of arrival includes the Fourier method (FFT (Fast Fourier Transform) method), or the Capon method, MUSIC (Multiple Signal Classification) and ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) that can obtain high resolution. ).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • Capon method Multiple Signal Classification
  • MUSIC Multiple Signal Classification
  • ESPRIT Estimat of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques
  • the transmitter also has multiple antennas (array antennas), and beam scanning is performed by signal processing using the transmitting and receiving array antennas (MIMO (Multiple Input Multiple Output) radar is also called) has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • a non-limiting embodiment of the present disclosure contributes to providing a radar device capable of improving angle measurement accuracy or resolution.
  • a radar apparatus includes a transmission circuit that transmits transmission signals using a plurality of transmission antennas; and a receiving circuit for receiving the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas includes a first antenna group arranged in a first direction and a second direction different from the first direction and a second group of antennas arranged in each of the plurality of transmitting antennas or the remaining one of the plurality of receiving antennas, wherein the spacing between adjacent antennas is equal to or greater than one wavelength of the transmission signal, and A third antenna group arranged in a third direction different from each of the first direction and the second direction is included.
  • Diagram showing an arrangement example of MIMO antennas Diagram showing an example of direction estimation results A diagram showing an example of an antenna with a subarray configuration Diagram showing an example of direction estimation results Diagram showing an example of direction estimation results Block diagram showing a configuration example of a radar device A diagram showing an example of a transmitted signal and a reflected wave signal when a chirped pulse is used
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Arrangement Example 1;
  • a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Arrangement Example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to comparative arrangement 1;
  • a diagram showing an example of a direction estimation result according to comparative arrangement 1 FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to comparative arrangement 2; A diagram showing an example of a direction estimation result according to comparative arrangement 2
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to modification 1 of arrangement example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modified Example 1 of Arrangement Example 1; A diagram showing an example of a direction estimation result according to Variation 1 of Arrangement Example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of arrangement of MIMO antennas according to modification 1 of arrangement example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of arrangement of virtual reception arrays according to Modification 1 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to modification 1 of arrangement example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to modification 2 of arrangement example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to modification example 2 of arrangement example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to modification example 2 of arrangement example 1;
  • a diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification 2 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification 2 of Arrangement Example 1
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 3 of Arrangement Example 1;
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  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 4 of Arrangement Example 1;
  • a diagram showing an example of a direction estimation result according to Variation 4 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Variation 4 of Arrangement Example 1
  • a diagram showing an example of a direction estimation result according to Variation 4 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Variation 4 of Arrangement Example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1; A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 5 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 5 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 5 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 5 of Arrangement Example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 5 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 5 of Arrangement Example 1; A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 5 of Arrangement Example 1 FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 6 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 6 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 6 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to Modification 7 of
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 7 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 7 of Arrangement Example 1; A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 7 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 7 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 7 of Arrangement Example 1 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 7 of Arrangement Example 1
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 8 of Arrangement Example 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to Modification 8 of Arrangement Example 1; A diagram showing an example of a direction estimation result according to Modification Example 8 of Arrangement Example 1 FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to arrangement example 2; A diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to arrangement example 2 A diagram showing an example of a direction estimation result according to Arrangement Example 2
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas and an example of direction estimation results according to comparative arrangement 2a
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas and an example of direction estimation results according to comparative arrangement 2b
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of MIMO antenna arrangement and an example of a direction estimation result according to comparative arrangement 2c
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of MIMO antenna placement and an example of direction estimation results according to comparative placement 2d
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to arrangement example 2a;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays according to arrangement example 2a;
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of MIMO antennas according to arrangement example 2b;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 2;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 2;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 2;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 2;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 2; FIG. 11 is a diagram showing an example of arrangement of MIMO antennas according to Modification 4 of Arrangement Example 2; A diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 2 A diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 2 A diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 2 A diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 2 A diagram showing an arrangement example of MIMO antennas and virtual receiving arrays under arrangement condition 2
  • MIMO radar transmits signals (radar transmission waves) multiplexed using, for example, time division, frequency division, or code division from multiple transmission antennas (or called transmission array antennas). Then, MIMO radar, for example, receives signals reflected by surrounding objects (radar reflected waves) using a plurality of receiving antennas (or called receiving array antennas), and from each received signal, a multiplexed transmission signal are received separately. Through such processing, the MIMO radar can extract the channel response indicated by the product of the number of transmitting antennas and the number of receiving antennas, and performs array signal processing on these received signals as a virtual receiving array.
  • a virtual receiving array antenna equal to the product of the number of transmitting antenna elements and the number of receiving antenna elements (hereafter referred to as virtual receiving array, MIMO virtual receiving antenna) can be created.
  • array, virtual receive antenna, or virtual receive array antenna it is possible to obtain the effect of increasing the effective aperture length of the array antenna with a small number of elements, and improve the angular measurement accuracy or resolution.
  • MIMO radar can also be applied to two-dimensional beam scanning (angle measurement) in the vertical and horizontal directions (for example, non- See Patent Document 2).
  • FIG. 1 shows a transmission array antenna including four transmission antennas (Tx#1 to Tx#4) arranged in a vertical direction (vertical direction in (a) of FIG. 1), and FIG. 1 shows a receive array antenna including four receive antennas (Rx#1 to Rx#4) arranged horizontally (horizontally in FIG. 1(a)).
  • the transmitting antennas are arranged at equal intervals (d V ) in the vertical direction
  • the receiving antennas are arranged at equal intervals (d H ) in the horizontal direction (see, for example, Non-Patent Document 2 ).
  • FIG. 1(b) shows a virtual receive array including transmit and receive array antennas with the antenna arrangement shown in FIG. 1(a).
  • the virtual receiving array shown in FIG. 1(b) is composed of 16 virtual antenna elements (VA#1 to VA#16) in which 4 antennas are arranged in the horizontal direction and 4 antennas are arranged in the vertical direction in a rectangular shape.
  • the horizontal and vertical element spacings of the virtual receive array are d H and d V , respectively.
  • ⁇ indicates the wavelength of the radar carrier wave.
  • a main beam (main lobe) is formed in the horizontal 0° and vertical 0° directions.
  • the narrower the beam width of the main beam the better the angular separation performance for a plurality of targets.
  • the beam width with a power value of 3 dB is about 26 degrees.
  • side lobes are generated around the main beam.
  • the sidelobe is a virtual image that causes erroneous detection. Therefore, the lower the sidelobe peak level, the lower the probability of erroneous detection as a virtual image in the radar system.
  • the power ratio to the peak level of the sidelobe normalized by the peak level of the main beam is Approximately -13 dB (when equal-amplitude beam weights are used).
  • the antenna gain can be improved by narrowing the directivity (beam width) of the antenna.
  • the directivity of the antenna for example, becomes narrower as the aperture of the antenna is increased. Therefore, in order to narrow the directivity of the antenna, the size of the antenna tends to increase.
  • a subarray antenna configured by arranging a plurality of antenna elements in the vertical direction may be used in order to narrow the directivity in the vertical direction.
  • the antenna gain in the vertical direction can be improved, and the reflected waves in unnecessary directions such as road surfaces can be reduced.
  • the vertical direction is the height direction of the vehicle on which the radar device is mounted (or installed).
  • the horizontal direction is the straight-ahead direction of the vehicle, a direction perpendicular to the straight-ahead direction of the vehicle, or a direction perpendicular to the height direction of the vehicle.
  • the vertical direction may be the direction of gravity when, for example, the radar device is mounted (or installed) on the signal device
  • the horizontal direction may be the direction perpendicular to the direction of gravity. good.
  • FIG. 3 shows an example of a sub-array in which eight planar patch antenna elements are arranged vertically (vertically in FIG. 3) and one element horizontally (horizontally in FIG. 3).
  • H ANT indicates the vertical antenna size
  • W ANT indicates the horizontal antenna size.
  • the configuration of the sub-array is not limited to the configuration shown in FIG. 3, and for example, the numbers of elements in the vertical and horizontal directions may differ from those shown in FIG.
  • the size of the subarray antenna can be one or more wavelengths. Therefore, for example, when using a subarray antenna in the vertical direction in the MIMO radar shown in (a) of FIG. become.
  • FIGS. 4 and 5 show that when the element spacing d V in the vertical direction is set to 1 wavelength ( ⁇ ) or more in the transmitting and receiving antenna arrangement of the MIMO radar shown in (a) of FIG. 1, the horizontal 0 ° and vertical 0 ° directions 1 shows an example of a Fourier beam pattern directed towards .
  • the directivity of each antenna element sub-arrayed in the vertical direction is not considered.
  • the main beam (main lobe) is oriented in the 0° horizontal and 0° vertical direction, compared to the side lobes of, for example, FIGS. , high level side lobes (eg, grating lobes) occur in the vertical direction around the main beam.
  • the ratio of the peak level of the grating lobe to the peak level of the main lobe is 0 dB.
  • the radar system detects that the target is within the viewing angle. If it arrives, it is likely to be erroneously detected, and the detection performance of the radar device may deteriorate.
  • the element spacing is one wavelength or more
  • grating lobes are always generated within a range of ⁇ 90 degrees, so even in radar equipment with a narrow viewing angle, the deterioration of radar detection performance due to erroneous detection due to grating lobes can occur. more likely to occur.
  • the wider the element spacing in the vertical direction the narrower the beam width in the vertical direction, which can improve the angle measurement accuracy or angular resolution in the vertical direction in the radar device.
  • the vertical element spacings in FIGS. 2, 4 and 5 they are 0.5 ⁇ , ⁇ , and 2 ⁇ , respectively. Comparing the main lobe in the Fourier beam pattern, the wider the vertical element spacing , the beam width in the vertical direction is narrowed, and a sharp beam is formed.
  • the narrower the beam width in the vertical direction the more the angle measurement accuracy or angular resolution in the vertical direction can be improved in the radar apparatus.
  • the wider the element spacing in the horizontal direction the narrower the beam width in the horizontal direction, which can improve the horizontal angular measurement accuracy or angular resolution of the radar device.
  • grating lobes are more likely to occur as the element spacing in the horizontal direction increases. For example, if the detection angle range assumed by the radar system is wider than the angle at which the grating lobe is generated, the radar system may erroneously detect a false peak caused by the grating lobe within the detection angle range. The probability of detection as a target increases, and the detection performance of the radar system may deteriorate.
  • an antenna arrangement capable of suppressing grating lobes while widening the element spacing in at least one of the vertical and horizontal directions.
  • the radar device may be mounted on a moving body such as a vehicle, for example.
  • a radar device mounted on a moving body can be used, for example, as an advanced driver assistance system (ADAS) that enhances collision safety, or as a sensor used to monitor the surroundings of a moving body during automatic driving.
  • ADAS advanced driver assistance system
  • the radar device according to an embodiment of the present disclosure may be attached to a relatively high structure such as a roadside utility pole or a traffic signal, for example.
  • a relatively high structure such as a roadside utility pole or a traffic signal, for example.
  • Such radar devices can be used, for example, as sensors in assistance systems to increase the safety of passing vehicles or pedestrians.
  • the uses of the radar device are not limited to these, and may be used for other uses.
  • a radar apparatus having a configuration (for example, a MIMO radar configuration) in which a transmission branch transmits different transmission signals that are code-division-multiplexed from a plurality of transmission antennas, and a reception branch separates each transmission signal and performs reception processing.
  • a transmission branch transmits different transmission signals that are frequency division multiplexed from a plurality of transmission antennas
  • a reception branch separates each transmission signal and performs reception processing.
  • the configuration of the radar apparatus may be such that a transmission branch transmits a time-division multiplexed transmission signal from a plurality of transmission antennas, and a reception branch performs reception processing.
  • the transmission branch may transmit different Doppler division multiplexed transmission signals from a plurality of transmission antennas, and the reception branch may separate each transmission signal and perform reception processing.
  • a transmission branch transmits transmission signals multiplexed by combining at least two of code division multiplexing, time division multiplexing, and Doppler division multiplexing from a plurality of transmission antennas, and a reception branch separates and receives each transmission signal. It may be configured to perform processing.
  • a configuration of a radar system using a frequency-modulated pulse wave such as a chirp pulse (for example, also called chirp pulse transmission (fast chirp modulation)) will be described.
  • the modulation method is not limited to frequency modulation.
  • an embodiment of the present disclosure is also applicable to radar schemes using monopulses or coded pulses.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the radar device 10 according to this embodiment.
  • the radar device 10 has a radar transmission section (transmission branch) 100 and a radar reception section (reception branch) 200 .
  • the radar transmission unit 100 generates a radar signal (radar transmission signal), and uses a transmission array antenna composed of a plurality of transmission antennas 106 (for example, N tx pieces) to transmit the radar transmission signal at a prescribed transmission cycle. to send.
  • a radar signal radar transmission signal
  • a transmission array antenna composed of a plurality of transmission antennas 106 (for example, N tx pieces) to transmit the radar transmission signal at a prescribed transmission cycle. to send.
  • the radar receiving unit 200 receives a reflected wave signal, which is a radar transmission signal reflected by a target (target object, not shown), using a receiving array antenna including a plurality of receiving antennas 202 (for example, Na pieces).
  • the radar receiver 200 performs signal processing on the reflected wave signal received by each receiving antenna 202, for example, detects the presence or absence of a target, or estimates the arrival distance of the reflected wave signal, the Doppler frequency (e.g., relative velocity), and the arrival direction. and outputs information (for example, positioning information) on the estimation result.
  • a target is an object to be detected by the radar device 10, and includes, for example, a vehicle (including four-wheeled and two-wheeled), a person, a block, or a curbstone.
  • Radar transmission section 100 has radar transmission signal generation section 101 , code generation section 104 , phase rotation section 105 , and transmission antenna 106 .
  • the radar transmission signal generator 101 generates a radar transmission signal.
  • the radar transmission signal generator 101 has, for example, a modulated signal generator 102 and a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 103 . Each component in the radar transmission signal generator 101 will be described below.
  • the modulated signal generator 102 generates a sawtooth-shaped modulated signal (for example, a modulated signal for VCO control) for each radar transmission period Tr.
  • a sawtooth-shaped modulated signal for example, a modulated signal for VCO control
  • the VCO 103 generates a frequency modulated signal (hereinafter referred to as a frequency chirp signal or chirp signal, for example) as shown in FIG. and outputs to phase rotation section 105 and radar reception section 200 (mixer section 204 to be described later).
  • a frequency chirp signal or chirp signal for example
  • the code generating section 104 generates a different code for each transmitting antenna 106 that performs code multiplexing transmission.
  • Code generation section 104 outputs the phase rotation amount corresponding to the generated code to phase rotation section 105 .
  • the code generation unit 104 outputs information about the generated code to the radar reception unit 200 (output switching unit 209 described later).
  • Phase rotation section 105 gives the amount of phase rotation input from code generation section 104 to the chirp signal input from VCO 103 , and outputs the phase-rotated signal to transmission antenna 106 .
  • phase rotation section 105 includes, for example, a phase shifter and a phase modulator (not shown).
  • the output signal of phase rotation section 105 is amplified to a prescribed transmission power and radiated into space from each transmission antenna 106 .
  • a radar transmission signal is code-multiplexed and transmitted from a plurality of transmission antennas 106 by adding a phase rotation amount corresponding to the code.
  • codes for example, orthogonal codes
  • the code generating section 104 generates, for example, a different code for each transmitting antenna 106 that performs code multiplexing transmission.
  • Nt the number of transmitting antennas 106 that perform code-multiplexed transmission
  • N CM the code-multiplexing number
  • the code generation unit 104 generates N allcodes included in a code sequence (for example, an orthogonal code sequence (or simply referred to as a code or an orthogonal code) having a code length (for example, the number of code elements) Loc) (for example, a mutually orthogonal relationship).
  • a code sequence for example, an orthogonal code sequence (or simply referred to as a code or an orthogonal code) having a code length (for example, the number of code elements) Loc) (for example, a mutually orthogonal relationship).
  • N CM orthogonal codes are set as codes for code multiplex transmission.
  • OC ncm (noc) represents the noc-th code element in the ncm-th orthogonal code Code ncm .
  • the N CM orthogonal codes generated in code generation section 104 are, for example, mutually orthogonal codes (eg, uncorrelated codes).
  • Walsh-Hadamard codes may be used for orthogonal code sequences.
  • the code length of the Walsh-Hadamard code is a power of 2, and the orthogonal codes of each code length include the same number of orthogonal codes as the code length.
  • Walsh-Hadamard codes of code length 2, 4, 8 or 16 contain 2, 4, 8 or 16 orthogonal codes, respectively.
  • the code length Loc of an orthogonal code sequence having N CM codes is set so as to satisfy the following equation (1).
  • ceil[x] is an operator (ceiling function) that outputs the smallest integer greater than or equal to the real number x.
  • Code generation section 104 uses, for example, N CM orthogonal codes among N allcode (Loc) codes included in Walsh-Hadamard codes of code length Loc.
  • the code generating section 104 may select N CM orthogonal codes among the Walsh-Hadamard codes of code length Loc shown in Equation (2) as codes for code multiplex transmission.
  • N CM ⁇ Loc N allcode (Loc).
  • the elements that make up the orthogonal code sequence are not limited to real numbers, and may include complex numbers.
  • the code may be another orthogonal code different from the Walsh-Hadamard code.
  • the codes may be orthogonal M-sequence codes or pseudo-orthogonal codes.
  • the radar apparatus 10 performs code-multiplexed transmission using different orthogonal codes for transmitting antennas Tx#1 to Tx#Nt that perform code-multiplexed transmission. Therefore, the code generating section 104 sets the phase rotation amount ⁇ ncm (m) based on the orthogonal code Code ncm , which is given to the ncm-th transmitting antenna Tx#ncm in the m-th transmission cycle Tr, for example. and output to phase rotation section 105 .
  • ncm 1,...,NCM.
  • the phase rotation amount ⁇ ncm (m) is Loc code elements OC ncm (1) of the orthogonal code Code ncm for each period of the transmission cycle of the code length Loc. ,..., OC cyclically assigns a phase amount corresponding to ncm (Loc).
  • j is the imaginary unit.
  • OC_INDEX is an orthogonal code element index that indicates an element of the orthogonal code sequence Code ncm , and is cyclically variable in the range from 1 to Loc as shown in the following equation (4) for each transmission cycle (Tr).
  • mod(x,y) is the modulo operator, a function that outputs the remainder after dividing x by y.
  • m 1,...,Nc.
  • the code generating section 104 outputs the orthogonal code element index OC_INDEX to the output switching section 209 of the radar receiving section 200 every transmission cycle (Tr).
  • the phase rotation section 105 includes, for example, phase shifters or phase modulators corresponding to the N tx transmission antennas 106 respectively.
  • the phase rotation unit 105 adds the phase rotation amount ⁇ ncm (m) input from the code generation unit 104 to the chirp signal input from the radar transmission signal generation unit 101, for example, for each transmission cycle Tr. .
  • the phase rotation unit 105 is based on the orthogonal code Code ncm given to the ncm-th transmission antenna Tx#ncm for the chirp signal input from the radar transmission signal generation unit 101 in each transmission cycle Tr.
  • the output from the phase rotation section 105 for the Ntx transmission antennas 106 is amplified to a predetermined transmission power, for example, and then radiated into space from the Ntx transmission antennas 106 (for example, a transmission array antenna).
  • phase rotation amounts ⁇ 1 (m), ⁇ 2 (m), and ⁇ 3 (m) are output from code generation section 104 to phase rotation section 105 every m-th transmission period Tr.
  • phase rotation section 105 (for example, phase shifter corresponding to No. 1 transmission antenna 106 (for example, Tx#1)) rotates in radar transmission signal generation section 101 every transmission period Tr. Phase rotation is given to the generated chirp signal as shown in the following equation (5) for each transmission period Tr. The output of the first phase rotation section 105 is transmitted from the transmission antenna Tx#1.
  • cp(t) represents the chirp signal of the m-th transmission period Tr.
  • a phase rotation is given as follows. The output of the second phase rotation section 105 is transmitted from the transmission antenna Tx#2.
  • the output of the third phase rotation section 105 is transmitted from the transmission antenna Tx#3.
  • the radar device 10 variably sets the code used for the orthogonal code Code ncm for each radar positioning (for example, every Nc transmission cycles (Nc ⁇ Tr)). good too.
  • the configuration example of the radar transmission unit 100 has been described above.
  • the radar receiving section 200 has Na receiving antennas 202 (also represented as Rx#1 to Rx#Na, for example) to form an array antenna. Further, the radar receiving unit 200 includes Na antenna system processing units 201-1 to 201-Na, a CFAR (Constant False Alarm Rate) unit 211, a code demultiplexing unit 212, and a direction estimation unit 213. .
  • Each receiving antenna 202 receives a reflected wave signal, which is a radar transmission signal reflected by a target, and outputs the received reflected wave signal to the corresponding antenna system processing section 201 as a received signal.
  • a reflected wave signal which is a radar transmission signal reflected by a target
  • Each antenna system processing section 201 has a reception radio section 203 and a signal processing section 206 .
  • the reception radio section 203 has a mixer section 204 and an LPF (low pass filter) 205 .
  • the mixer unit 204 mixes a chirp signal, which is a transmission signal, input from the radar transmission signal generation unit 101 with the received reflected wave signal.
  • the LPF 205 performs LPF processing on the output signal of the mixer section 204 to output a beat signal having a frequency corresponding to the delay time of the reflected wave signal. For example, as shown in the lower part of FIG. 7, the difference frequency between the frequency of the transmission chirp signal (transmission frequency modulated wave) and the frequency of the reception chirp signal (reception frequency modulated wave) is obtained as the beat frequency.
  • each antenna system processing unit 201-z includes an AD conversion unit 207, a beat frequency analysis unit 208, an output switching unit 209, and a Doppler analysis unit 210. and have
  • a signal (for example, a beat signal) output from the LPF 205 is converted into discrete sample data that is discretely sampled by the AD conversion section 207 in the signal processing section 206 .
  • the beat frequency analysis unit 208 performs FFT processing on N data pieces of discrete sample data obtained in a specified time range (range gate) for each transmission period Tr. As a result, the signal processing unit 206 outputs a frequency spectrum in which a peak appears at the beat frequency corresponding to the delay time of the reflected wave signal (radar reflected wave). Note that the beat frequency analysis unit 208 may multiply window function coefficients such as a Han window or a Hamming window as the FFT processing. The radar device 10 can suppress side lobes generated around the beat frequency peak by using window function coefficients. If the number of N data discrete sampling data is not a power of 2, the beat frequency analysis unit 208 may perform FFT processing with an FFT size of a power of 2 by including zero-padded data, for example.
  • the beat frequency response output from the beat frequency analysis section 208 in the z-th signal processing section 206 obtained by the m-th chirp pulse transmission is represented by RFT z (f b , m).
  • f b represents the beat frequency index and corresponds to the FFT index (bin number).
  • f b 0,...,(N data /2)-1
  • a smaller beat frequency index f b indicates a beat frequency with a shorter delay time of the reflected wave signal (eg, closer to the target).
  • the beat frequency index f b may be converted into distance information R(f b ) using the following equation (8). Therefore, the beat frequency index f b is hereinafter also referred to as the “distance index f b ”.
  • B w represents the frequency modulation bandwidth within the range gate in the chirp signal and C 0 represents the speed of light.
  • the output switching section 209 Based on the orthogonal code element index OC_INDEX output from the code generation section 104, the output switching section 209 converts the output of the beat frequency analysis section 208 for each transmission period to the OC_INDEX-th Doppler analysis section 210 out of the Loc Doppler analysis sections 210. It selectively switches and outputs to the analysis unit 210 . For example, the output switching unit 209 selects the OC_INDEX-th Doppler analysis unit 210 in the m-th transmission cycle Tr.
  • the signal processing unit 206 has Loc Doppler analysis units 210-1 to 210-Loc.
  • the output switching unit 209 inputs data to the noc-th Doppler analysis unit 210 every Loc transmission cycles (Loc ⁇ Tr). Therefore, the noc-th Doppler analysis unit 210 collects data of Ncode transmission cycles among Nc transmission cycles (for example, beat frequency response RFT z (f b , m )) to perform Doppler analysis for each distance index f b .
  • Ncode is a power of two value
  • FFT processing may be applied in Doppler analysis.
  • the FFT size is Ncode
  • the maximum Doppler frequency at which folding does not occur derived from the sampling theorem is ⁇ 1/(2Loc ⁇ Tr).
  • the Doppler frequency interval of the Doppler frequency index fs is 1/(Ncode ⁇ Loc ⁇ Tr)
  • FFT processing may be performed with a power of 2 data size (FFT size) by including zero-padded data.
  • FFT size data size
  • the output VFT z noc (f b , f s ) of the Doppler analysis unit 210 in the z-th signal processing unit 206 is shown in the following equation (10).
  • FFT size is N codewzero
  • maximum Doppler frequency at which folding does not occur derived from the sampling theorem is ⁇ 1/(2Loc ⁇ Tr).
  • Ncode is a power of 2
  • the Doppler analysis unit 210 may multiply window function coefficients such as a Han window or a Hamming window during FFT processing.
  • the radar device 10 can suppress side lobes generated around the beat frequency peak by applying a window function.
  • the CFAR unit 211 performs CFAR processing (for example, adaptive threshold determination) using the outputs of the Loc Doppler analysis units 210 of the 1st to Na-th signal processing units 206, and the peak Extract the distance index f b_cfar and the Doppler frequency index f s_cfar that give the signal.
  • CFAR processing for example, adaptive threshold determination
  • the CFAR unit 211 adds the power of the output VFT z noc (f b , f s ) of the Doppler analysis unit 210 of the 1st to Na-th signal processing units 206 as shown in the following equation (11), and the distance Two-dimensional CFAR processing consisting of an axis and Doppler frequency axis (corresponding to relative velocity) or CFAR processing combining one-dimensional CFAR processing is performed.
  • the processing disclosed in Non-Patent Document 3 may be applied.
  • the CFAR unit 211 adaptively sets a threshold, and uses the distance index f b_cfar , the Doppler frequency index f s_cfar , and the received power information PowerFT(f b_cfar , f s_cfar ) with received power greater than the threshold as a code demultiplexer. 212.
  • the code demultiplexing unit 212 performs code multiplexed signal demultiplexing processing based on the distance index f b_cfar and the Doppler frequency index f s_cfar extracted by the CFAR unit 211 , for example.
  • the code demultiplexing unit 212 converts the Doppler component VFTALL z , which is the output of the Doppler analysis unit 210 corresponding to the distance index f b_cfar and the Doppler frequency index f s_cfar extracted in the CFAR unit 211, into the following equation (12). Code separation processing is performed on (f b_cfar , f s_cfar ).
  • DeMul z ncm (f b_cfar , f s_cfar ) is the distance index f b_cfar of the Doppler analysis unit 210 in the z-th antenna system processing unit 201 and the orthogonal code Code ncm for the output of the Doppler frequency index f s_cfar It is an output (for example, code separation result) obtained by code-separating a code-multiplexed signal.
  • equation (12) represents the element-wise product of vectors with the same number of elements.
  • ⁇ (f s_cfar ) represents the “Doppler phase correction vector”.
  • the Doppler phase correction vector ⁇ (f s_cfar ) is, for example, when the Doppler frequency index f s_cfar extracted in the CFAR unit 211 is the output range (eg, Doppler range) of the Doppler analysis unit 210 that does not include Doppler folding, The Doppler phase rotation caused by the time difference in Doppler analysis between the Loc Doppler analysis units 210 is corrected.
  • the Doppler phase correction vector ⁇ (f s_cfar ) is represented by the following equation (14).
  • the Doppler phase correction vector ⁇ (f s_cfar ) shown in Equation (14) is, for example, based on the Doppler analysis time of the output VFT z 1 (f b_cfar , f s_cfar ) of the first Doppler analysis unit 210, the second Tr , 2Tr , . . . , ( Loc- 1)
  • a vector whose elements are Doppler phase correction coefficients for correcting the phase rotation in the Doppler component of the Doppler frequency index fs_cfar caused by the time delay of Tr.
  • VFTALL z (f b_cfar , f s_cfar ) is, for example, the output VFT of the Loc Doppler analysis units 210 in the z-th antenna system processing unit 201 as shown in Equation (15) below.
  • the configuration of the radar device 10 is not limited to the configuration shown in FIG. 6, and the detectable Doppler frequency range can be expanded.
  • the output of the Doppler analysis unit disclosed in FIG. 1 of Patent Document 1 is provided with a wrap-around determination unit that determines whether or not Doppler frequency components exceeding the maximum Doppler frequency ⁇ 1/(2Loc ⁇ Tr) are included.
  • loopback determination processing may be performed, and the code demultiplexing unit may perform code demultiplexing using the determination result.
  • the code multiplex number N CM of the code generated by the code generation unit in the radar transmission unit is set to be smaller than the orthogonal code number N allcode , and N CM ⁇ N allcode .
  • the code length Loc of the orthogonal code is made larger than the number of code multiplexes N CM .
  • the detectable Doppler range can be further expanded, for example, the maximum detectable Doppler frequency can be ⁇ 1/(2 ⁇ Tr). Therefore, it is possible to operate the code demultiplexing unit assuming that the target detected by the radar device is within the Doppler frequency range ⁇ 1/(2 ⁇ Tr).
  • the radar device 10 for example, by improving the array gain and increasing the aperture length by the virtual receiving array, grating lobes or side lobes are suppressed and the angular resolution is improved. good.
  • the arrangement of the transmitting antenna 106 may be replaced with the arrangement of the receiving antenna 202, and the arrangement of the receiving antenna 202 may be replaced with the arrangement of the transmitting antenna 106.
  • the same effect as the following arrangement example can be obtained.
  • the horizontal and vertical directions in the following arrangement examples and modifications may be interchanged.
  • the radar device 10 can obtain the effect of interchanging the horizontal direction and the vertical direction in the following arrangement example.
  • the horizontal and vertical directions in the layout example do not have to be exactly the same as the horizontal and vertical directions.
  • the whole may be tilted at a predetermined angle. Even in this case, since the relative positional relationship between the transmitting antennas and the receiving antennas included in the arrangement example is maintained, a similar effect can be obtained.
  • the antenna arrangement (for example, MIMO antenna arrangement) of the radar device 10 may be, for example, an arrangement that satisfies the following arrangement conditions.
  • the N Tx transmitting antennas 106 are arranged in a predetermined arrangement direction at intervals of one wavelength or more. When three or more antennas are arranged, they may be arranged at regular intervals. Note that some of the N Tx transmit antennas 106 may be arranged at different intervals. Also, the radar device 10 may include transmitting antennas other than the N Tx transmitting antennas 106 .
  • the Na receiving antennas 202 include a "first oblique antenna group" arranged in a "first oblique direction” and a "second oblique antenna group” arranged in a "second oblique direction”. and the second diagonal direction are not parallel. For example, the first diagonal direction and the second diagonal direction are different directions. Note that the radar device 10 may include receiving antennas other than the Na receiving antennas 202 . Also, some of the Na receiving antennas 202 may be arranged at different intervals.
  • At least two receiving antennas 202 may be included in each of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group.
  • each of the first diagonal direction and the second diagonal direction may be a direction that does not match the predetermined arrangement direction of the transmitting antenna 106 .
  • a first diagonal direction eg, corresponding to the first direction
  • a second diagonal antenna group e.g. corresponding to the second antenna group
  • a second diagonal direction e.g. , corresponding to the second direction
  • antenna elements having a large size in the vertical direction are arranged by arranging the positions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group so that their horizontal positions do not overlap each other. It becomes possible.
  • FIG. 8 is a diagram showing an arrangement example (for example, MIMO antenna arrangement example) of transmitting antennas 106 (for example, represented by Tx) and receiving antennas 202 (for example, represented by Rx) according to placement condition 1.
  • the scales of the horizontal and vertical axes are, for example, a horizontal basic interval D H and a vertical basic interval D V , respectively. Note that the scales on the horizontal and vertical axes are the same for the MIMO antenna arrangements in other examples below.
  • D H and D V may be 0.5 wavelengths apart.
  • the number of transmitting antennas N Tx is six (for example, Tx#1, Tx#2, Tx#3, Tx#4, Tx#5 and Tx#6), and the number of receiving antennas Na is 8 (eg, Rx#1, Rx#2, Rx#3, Rx#5, Rx#6, Rx#7, and Rx#8).
  • all of the multiple (eg, N Tx ) transmitting antennas 106 may be arranged in a predetermined direction (eg, corresponding to the third direction).
  • the interval between adjacent transmitting antennas of the plurality of transmitting antennas 106 may be an interval of one wavelength or more of the radar transmission signal.
  • the first oblique direction and the second oblique direction are not parallel but different directions, and satisfy the arrangement condition 1.
  • the first diagonal direction, the second diagonal direction, and the arrangement direction (for example, the horizontal direction) of the transmitting antenna 106 are not parallel but different from each other.
  • the first diagonal direction and the second diagonal direction are different from the vertical direction and the horizontal direction.
  • the first oblique antenna group Rx#1 to #4 shown in FIG. 8 are horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and vertically shifted downward at intervals of 0.5 wavelengths at the same time. are placed as follows.
  • the second oblique antenna group Rx#5 to #8 shown in FIG. 8 are horizontally shifted from right to left in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and are also shifted downward at intervals of 0.5 wavelengths in the vertical direction at the same time. are placed as follows.
  • the antenna arrangement of the first oblique antenna group arranged in the first oblique direction and the antenna arrangement of the second oblique antenna group arranged in the second oblique direction are arranged in the third direction. It is symmetrical with respect to a vertical line or a line parallel to the vertical direction.
  • the first oblique antenna group Rx#1-#4 and the second oblique antenna group Rx#5-#8 are horizontally symmetrically arranged (also referred to as left-right inversion symmetry or mirror symmetry). .
  • FIG. 9 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG.
  • the scales of the horizontal and vertical axes are, for example, a horizontal basic interval D H and a vertical basic interval D V , respectively. Note that the scales of the horizontal and vertical axes are the same for the virtual receiving array arrangement in other examples below.
  • the placement of the virtual receiving array is, for example, the position of the transmitting antenna 106 constituting the transmitting array antenna (for example, the position of the feeding point) and the position of the receiving antenna 202 constituting the receiving array antenna (for example, the position of the feeding point). ), it can be expressed as the following equation (16).
  • VA#1 is represented as the position reference (0, 0) of the virtual receiving array.
  • VA#16 and VA#44 are arranged in the same position to overlap.
  • VA#8 and VA#36 are arranged at the same position and overlap.
  • DH and DV may be set according to the horizontal or vertical viewing angle of the radar device 10, respectively.
  • D H or D V may be about 0.5 ⁇ .
  • D H or D V may be set to a wider interval, for example, about 0.7 ⁇ .
  • the setting of D H and D V is the same for the subsequent arrangement examples (or modifications).
  • ⁇ represents the wavelength of the carrier frequency of the radar transmission signal. For example, when a chirp signal is used as a radar transmission signal, ⁇ is the wavelength of the center frequency in the frequency sweep band of the chirp signal.
  • direction estimation section 213 receives code separation result DeMulz ncm ( f b_cfar , f s_cfar ), target direction estimation processing is performed.
  • direction estimating section 213 generates virtual reception array correlation vector h(f b_cfar , f s_cfar ) shown in Equation (17), and performs direction estimation processing.
  • the virtual receive array correlation vector h(f b_cfar , f s_cfar ) includes N Tx ⁇ Na elements that are the product of the number of transmit antennas N Tx and the number of receive antennas Na.
  • the virtual receive array correlation vector h(f b_cfar , f s_cfar ) is used for direction estimation processing based on the phase difference between the receive antennas 202 for the reflected wave signal from the target.
  • z 1, . . . , Na.
  • the virtual reception array correlation vector h (f b_cfar , f s_cfar ) includes 48 elements, each of which is It corresponds to the reception signals at VA#1 to VA48 in the virtual reception array arrangement shown in FIG.
  • VA# 1 corresponds to the first element DeMul11( fb_cfar , fs_cfar ) of the column vector elements of h( fb_cfar , fs_cfar ).
  • the second element corresponds to the received signal of VA#2, . . .
  • the 48th element corresponds to the received signal of VA#48.
  • the direction estimating unit 213 uses the virtual reception array correlation vector h (f b_cfar , f s_cfar ), which is the received signal of the virtual reception array configured by the above-described transmission and reception antenna arrangement, for example, to calculate the horizontal direction and the vertical direction. direction estimation processing.
  • direction estimating section 213 calculates the phase deviation and amplitude deviation between transmitting array antennas and between receiving array antennas for virtual receiving array correlation vector h (f b_cfar , f s_cfar ) as shown in the following equation (18).
  • the corrected array correction value h_cal [y] By multiplying the corrected array correction value h_cal [y] , the virtual reception array correlation vector h_after_cal ( fb_cfar , fs_cfar ) corrected for the deviation between antennas is output.
  • the direction estimator 213 performs direction estimation processing in the horizontal direction and the vertical direction based on the phase difference between the receiving antennas of the arriving reflected wave.
  • y 1,.., (N Tx ⁇ Na).
  • CA is an (N Tx ⁇ Na) square matrix containing array correction coefficients that correct phase and amplitude deviations between transmitting antennas and between receiving antennas and coefficients that reduce the effects of inter-element coupling between antennas. be.
  • CA becomes a diagonal matrix containing the array correction value h_cal [y] that corrects the phase deviation and amplitude deviation between the transmit antennas and between the receive antennas in the diagonal components.
  • the virtual reception array correlation vector h_after_cal ( fb_cfar , fs_cfar ) corrected for the inter-antenna deviation is a column vector consisting of N Tx ⁇ Na elements.
  • each element is described as follows and used for explanation of the direction estimation processing.
  • Each element is a complex value and represents the amplitude component and phase component received by each virtual receiving antenna.
  • Direction estimation section 213 performs direction estimation in the horizontal and vertical directions using the virtual received array correlation vector h_after_cal (f b_cfar , f s_cfar ) in which the inter-antenna deviation is corrected.
  • the direction estimating unit 213, determines the azimuth direction ⁇ and the elevation direction ⁇ in the direction-of-arrival estimation evaluation function value P ( ⁇ , ⁇ , f b_cfar , f s_cfar ) at a specified angle Calculate the spatial profile as variable within the range.
  • the direction estimator 213 extracts a predetermined number of maximal peak directions of the calculated spatial profile in ascending order, and outputs the azimuth direction and elevation angle direction of each maximal peak as an arrival direction estimation value (for example, positioning output).
  • Non-Patent Document 4 There are various methods for the direction-of-arrival estimation evaluation function value P( ⁇ , ⁇ , f b_cfar , f s_cfar ) depending on the direction-of-arrival estimation algorithm. For example, an estimation method using an array antenna disclosed in Non-Patent Document 4 may be used.
  • the beamformer method can be expressed as in Equation (19) below. where the superscript H is the Hermitian transpose operator. Other methods such as Capon and MUSIC are also applicable.
  • the azimuth direction ⁇ u is a vector obtained by changing ⁇ min to ⁇ max within the azimuth range for estimating the direction of arrival at an azimuth interval ⁇ 1.
  • ⁇ u is set as follows.
  • floor(x) is a function that returns the largest integer value that does not exceed the real number x.
  • the elevation direction ⁇ v is a vector obtained by changing ⁇ min to ⁇ max within the azimuth range for estimating the direction of arrival at an azimuth interval ⁇ 2.
  • the radar device 10 calculates in advance the direction vector a ( ⁇ u , ⁇ v ) based on the virtual receiving array arrangement VA#1, . . . , VA#(N Tx ⁇ Na), for example.
  • the direction vector a( ⁇ u , ⁇ v ) is (N Tx ⁇ Na) whose element is the complex response of the virtual receiving array antenna when the radar reflected waves arrive from the azimuth direction ⁇ and the elevation angle direction ⁇ . is a column vector.
  • the complex response a( ⁇ u , ⁇ v ) of the virtual receiving array antenna represents the phase difference calculated geometrically at the element spacing between the antennas.
  • the outputs of the direction-of-arrival estimation evaluation function values are plotted in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true values are 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically.
  • the results when each transmitting antenna and receiving antenna alone are omnidirectional are shown, and the direction estimation results (computer simulation results) in other examples below are also the results when omnidirectional. show.
  • FIG. 10 is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction, using a grayscale color map.
  • FIG. 10(b) is a diagram showing the normalized power values in a grayscale color map, with the horizontal axis representing the horizontal direction and the vertical axis representing the normalized power values with respect to FIG. 10(a). be.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power, and the same applies to plots of direction estimation results in other examples below.
  • dB decibel value
  • the transmitting antennas 106 are arranged at intervals of 1.5 wavelengths (1.5 ⁇ ) in the horizontal direction, and the receiving antennas 202 are arranged at intervals of 6 wavelengths or more in the horizontal direction. Since each virtual antenna in the virtual receiving array arrangement shown in FIG. For example, if the target orientation is 0 degrees horizontally, grating lobes may occur at -41.8 degrees and 41.8 degrees horizontally.
  • reception antennas 202 are arranged at intervals of 6.5 wavelengths or more in the horizontal direction, and the virtual antennas in the horizontal direction of the virtual reception array arrangement are arranged at intervals of 1 wavelength or more.
  • FIG. 11 shows an antenna arrangement (hereinafter referred to as “comparison Arrangement 1”).
  • FIG. 12 shows the direction estimation result using the beamformer method when the comparative arrangement 1 is applied.
  • FIG. 12 similarly to FIG. 10, the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in the range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically is shown. are plotting.
  • the virtual reception array arrangement in the case of using the first diagonal antenna group Rx#1 to #4 among the reception antennas 202 of arrangement example 1 is VA#1 to VA#4 in FIG. , #9-#12, #17-#20, #25-#28, #33-#36, #41-#44.
  • FIG. 13 shows an antenna arrangement (hereinafter referred to as , referred to as “comparative arrangement 2”).
  • FIG. 14 shows the direction estimation result using the beamformer method when the comparative arrangement 2 is applied.
  • the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in the horizontal ⁇ 90° range and the vertical ⁇ 90° range when the target true value is 0° horizontally and 0° vertically is shown. are plotting.
  • the virtual reception array arrangement in the case of using the second diagonal antenna group Rx#5 to #8 among the reception antennas 202 of arrangement example 1 is VA#5 to VA#8 in FIG. , #13 to #16, #21 to #24, #29 to #32, #37 to #40, #45 to #48.
  • the direction estimation result using the beamformer method as the direction-of-arrival estimation algorithm of the direction estimation unit 213 includes two directions ( -41.8 degrees in the horizontal direction, -41.8 degrees in the vertical direction) and (+41.8 degrees in the horizontal direction, +41.8 degrees in the vertical direction).
  • the direction estimation result using the beamformer method as the direction-of-arrival estimation algorithm of the direction estimation unit 213 includes two Grating lobes are generated in the directions (-41.8 degrees in the horizontal direction and +41.8 degrees in the vertical direction) and (+41.8 degrees in the horizontal direction and -41.8 degrees in the vertical direction).
  • the arrangement directions of the receiving antennas Rx#1 to #4 (for example, corresponding to the first oblique antenna group) of the comparative arrangement 1 shown in FIG. 11 and the receiving antennas Rx#5 to # of the comparative arrangement 2 shown in FIG. 8 (corresponding to the second oblique antenna group, for example) is not parallel but different. Therefore, as shown in FIGS. 12 and 14, the comparative arrangement 1 and the comparative arrangement 2 have the property that the horizontal and vertical two-dimensional angular directions in which the grating lobes are generated do not match and are shifted.
  • the angular directions of the main lobes corresponding to the target true values are the same between the comparative arrangements 1 and 2.
  • arrangement example 1 including the first oblique antenna and the second oblique antenna includes grating lobes generated in comparative disposition 1 including the first oblique antenna group and the second oblique antenna group.
  • the generation directions (two-dimensional angular directions) of the grating lobes generated in the comparison arrangement 2 do not coincide with each other, and are likely to be dispersed. Therefore, in arrangement example 1, as shown in FIGS. 10A and 10B, the peak level in the grating lobe direction is more likely to be suppressed than the peak in the target true value direction.
  • the virtual reception corresponding to each of the comparison arrangement 1 and the comparison arrangement 2 is performed.
  • the array arrangement has horizontal reversal symmetry.
  • the horizontal and vertical two-dimensional directions in which the grating lobes are generated are symmetrical in the horizontal direction, and as shown in FIGS. It can be seen that the vertical two-dimensional angular misalignment becomes larger.
  • arrangement example 1 for example, as shown in FIG. 8, when the arrangement directions (for example, oblique directions) of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are symmetrical in the horizontal direction, as shown in FIG. As shown, the directions in which the grating lobes are generated are symmetrical in the horizontal direction, and the spacing (or deviation) in the direction of the suppressed grating lobes tends to be larger.
  • Such an arrangement in which the respective orientations of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are symmetrical in the horizontal direction is more suitable, for example, as the number of antennas in the radar device 10 is smaller.
  • the smaller the number of antennas in the radar device 10 the wider the beam width of the main beam in direction estimation.
  • the smaller the number of antennas in the radar apparatus 10 the more the beam width spreads, and the grating lobe power overlaps and the grating lobe power may increase.
  • arrangement example 1 in arrangement example 1, the transmitting antennas 106 are arranged in a row in the horizontal direction, and the receiving antennas 202 are arranged in a row in the oblique direction.
  • arrangement example 1 is an arrangement in which the antenna elements of both the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 do not overlap in the vertical direction. Therefore, in arrangement example 1, it is possible to arrange an antenna element having a larger size in the vertical direction (for example, a size of one wavelength or more).
  • arrangement example 1 for example, by using a sub-array antenna configured by arranging a plurality of antenna elements in the vertical direction to narrow the directivity in the vertical direction, it is possible to improve the antenna gain in the vertical direction.
  • the distance between the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 may be sufficiently wider than the antenna element size, or may be shifted in the horizontal direction so that they do not overlap in the vertical direction.
  • the arrangement example 1 is an antenna arrangement that can use antenna elements of any size in the vertical direction (for example, the vertical direction), and is an antenna arrangement that can suppress grating lobes generated in the virtual reception array. be.
  • each of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group shown in FIG. 8 is arranged at an arbitrary location.
  • the first oblique antenna group Rx#1 to Rx#4 and the second oblique antenna group Rx#5 to Rx#8 are arranged so that their horizontal positions do not overlap each other. By doing so, it is possible to arrange an antenna element having a larger size in the vertical direction.
  • the direction estimation unit 213 outputs, for example, a direction estimation result, and furthermore, as a positioning result, distance information based on the distance index f b_cfar (for example, information converted based on equation (8)), target may output Doppler velocity information of the target based on the Doppler frequency index fs_cfar of .
  • the direction estimating unit 213 may output the positioning result to, for example, a vehicle control device in the case of an in-vehicle radar or an infrastructure control device in the case of an infrastructure radar, which are not shown.
  • ⁇ is the wavelength of the carrier frequency of the RF signal output from the transmission radio section (not shown).
  • ⁇ f is the Doppler frequency interval in FFT processing in Doppler analysis section 210 .
  • ⁇ f 1/ ⁇ Loc ⁇ N code ⁇ T r ⁇ .
  • the operation example of the radar device 10 has been described above.
  • the receiving antennas 202 include, for example, a first diagonal antenna group arranged in a first diagonal direction and a second diagonal antenna group arranged in a second diagonal direction. Antenna groups. Further, in the antenna arrangement of the radar device 10, the first diagonal direction, the second diagonal direction, and the predetermined direction (for example, the horizontal direction) in which the plurality of transmitting antennas 106 are arranged are different directions. .
  • the radar apparatus 10 can use antenna elements of arbitrary longitudinal size (for example, vertical size) in the MIMO array arrangement, and can suppress grating lobes generated in the virtual reception array.
  • the grating lobe suppression effect is obtained due to the difference in the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group in the receiving antenna 202 . Therefore, in arrangement example 1, for example, the element spacing of the transmitting antenna 106 can be set arbitrarily. Similarly, in Arrangement Example 1, the interval between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group can be set arbitrarily. As a result, for example, the aperture length of the virtual reception array can be increased according to at least one setting of the element spacing of the transmitting antenna 106 and the spacing between the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group. The vertical and horizontal angle measurement accuracy and angle separation performance in the radar device 10 can be improved.
  • grating lobes can be suppressed, and angle measurement accuracy or resolution in the radar device 10 can be improved.
  • an antenna element may be added to the antenna configuration shown in FIG. 8 in at least one of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 .
  • each of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 of the radar device 10 may include antenna elements arranged as shown in FIG.
  • the virtual antenna is additively added to the position shown in Equation (16).
  • the addition of at least one antenna element of the transmit antenna 106 and the receive antenna 202 results in an arrangement in which another virtual antenna is added to the virtual receive array arrangement shown in FIG. Even in the case of the antenna arrangement including arrangement example 1, the effect of arrangement example 1 described above is maintained, and the same effect as arrangement example 1 can be obtained.
  • an antenna may be added to the antenna configuration of arrangement example 1.
  • the addition of the antenna makes it easier to further reduce the grating lobe or sidelobe level that is suppressed by the arrangement example 1 described above, so that erroneous detection during angle measurement in the radar device 10 can be reduced, and the angle measurement performance can be improved.
  • the addition of the antenna can be similarly applied to the following arrangement examples or modifications, and similar effects can be obtained.
  • the virtual receiving array arrangement can be obtained by interchanging the horizontal and vertical directions
  • the angular separation performance can be obtained by interchanging the horizontal and vertical directions.
  • the exchange of the horizontal direction and the vertical direction of the MIMO array arrangement can be similarly applied to the following arrangement examples or modifications, and the virtual receiving array arrangement in the following arrangement examples is an arrangement in which the horizontal direction and the vertical direction are exchanged. is obtained.
  • Modification 1 of Arrangement Example 1 for example, the interval between the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group (for example, the minimum interval) is wider than the aperture length of the N Tx transmitting antennas 106. good too.
  • the minimum interval (for example, Rx #4 and Rx#8) is narrower than the aperture length of the N Tx transmitting antennas 106 (for example, the interval between Tx#1 and Tx#6).
  • first diagonal antenna groups Rx#1 to #4 and second diagonal antenna group Rx# 5 to #8 are the aperture length (for example, corresponding to the third antenna group) of N Tx transmitting antennas 106 (for example, , the interval between Tx#1 and Tx#6).
  • different settings such as the spacing between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be the same as in arrangement example 1 (eg, FIG. 8).
  • FIG. 16 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangement shown in FIG. As shown in FIG. 16, the horizontal aperture length of the virtual receive array is wider than in FIG.
  • FIG. 17 plots the output of direction-of-arrival estimation evaluation function values in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 17(a) is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction in a grayscale color map.
  • FIG. 17(b) is a diagram showing the normalized power values in a grayscale color map, with the horizontal axis representing the horizontal direction and the vertical axis representing the normalized power values for FIG. 17(a). be.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • dB decibel value
  • the virtual reception array arrangement (for example, the aperture length of the virtual reception array) is wider in the horizontal direction. Since the peaks are sharper in the horizontal direction than in FIG. 10, it is possible to improve the angle measurement accuracy or estimation accuracy in the horizontal direction in the radar device 10 .
  • arrangement example 1-1 there is a side lobe of about -10 dB next to the peak in the target true value direction (horizontal direction) compared to arrangement example 1 (for example, FIG. 10). can occur.
  • the occurrence of this sidelobe is caused, for example, by increasing the distance (for example, the minimum distance) between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group as compared with arrangement example 1.
  • the distance between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group by widening the distance between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group, it is possible to improve the angle measurement accuracy or estimation accuracy in the horizontal direction, while the target The lateral (horizontal) sidelobe level of the peak in the true direction increases.
  • the distance (for example, the minimum distance) between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be set within a suitable range according to requirements such as detection targets assumed by the radar device 10 .
  • the arrangement directions (for example, diagonal directions) of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be opposite to each other with respect to the arrangement shown in FIG. horizontally), or the arrangement of each may be flipped upside down (eg, vertically). Even in these cases, the same effects as in the above-described arrangement example 1-1 can be obtained. It should be noted that the change in the arrangement direction of each of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group can be similarly applied to the subsequent arrangement examples.
  • FIG. 18 shows an arrangement in which the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group of Arrangement Example 1-1 shown in FIG. ).
  • arrangement example 1-1a shown in FIG. 18 is also an arrangement in which the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group in arrangement example 1-1 are horizontally reversed. It is also an arrangement in which the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are vertically inverted.
  • FIG. 19 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG.
  • the receiving antenna 202 is positioned on both sides of the transmitting antenna 106 (for example, in the horizontal direction). Since it can be arranged on both sides, the left side of the transmitting antenna Tx#1 and the right side of the transmitting antenna Tx#6, the effect of reducing the mounting area of the antenna can also be obtained.
  • Modification 2 of Arrangement Example 1 In Modification 2 of Arrangement Example 1, for example, the distance between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group (for example, the minimum distance) is closer than in Arrangement Example 1. good. Further, in Modification 2 of Arrangement Example 1, for example, one antenna included in the plurality of receiving antennas 202 may be redundantly included in each of the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group. For example, the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group may include one or more shared antennas.
  • the minimum interval (for example, Rx #4 and Rx#8) is narrower than the aperture length of the N Tx transmitting antennas 106 (for example, the interval between Tx#1 and Tx#6).
  • arrangement example 1-2a compared with FIG. 20 (hereinafter referred to as “arrangement example 1-2a”), compared with FIG.
  • the second oblique antenna group Rx#5 to #8 may be arranged closer to each other with the minimum distance (for example, the distance between Rx#4 and Rx#8).
  • Modified Example 2 of Arrangement Example 1 for example, as shown in FIG. Some antennas of Rx#4 to #7 (for example, Rx#4) may overlap.
  • N Tx transmitting antennas Tx#1 to #6 are arranged at equal intervals in the horizontal direction at intervals of 4.5 wavelengths (eg, 9D H ), and the first The minimum spacing between the diagonal antenna group and the second diagonal antenna group (for example, the spacing between Rx#4 and Rx#8) is set to the basic horizontal spacing D H .
  • the aperture length (eg, 7D H ) of the receiving antennas 202 (Rx#1 to #8) is narrower than the element spacing (eg, 9D H ) of the transmitting antenna 106 in the horizontal direction.
  • the N Tx transmitting antennas Tx#1 to #6 are arranged at equal intervals in the horizontal direction at intervals of 3.5 wavelengths (eg, 7D H ),
  • the first oblique antenna group includes Rx#1 to #4
  • the second oblique antenna group includes Rx#4 to #7.
  • the aperture length (eg, 6D H ) of the receiving antennas 202 (Rx#1 to #7) is narrower than the element spacing (eg, 7D H ) of the transmitting antenna 106 in the horizontal direction.
  • FIG. 22 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG.
  • FIGS. 24 and 25 as an example, output of direction-of-arrival estimation evaluation function values in a horizontal ⁇ 90-degree range and a vertical ⁇ 90-degree range when target true values are 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. is plotted.
  • 24(a) and 25(a) are diagrams showing the normalized power values in a two-dimensional direction, in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction, using a grayscale color map.
  • 24(b) and 25(b) show the horizontal direction on the horizontal axis and the normalized power value on the vertical axis for (a) of FIG. 24 and (a) of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a conversion power value in a grayscale color map;
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • the receiving antenna 202 can be placed between the elements of the transmitting antenna 106. The effect of reducing the mounting area of is obtained.
  • the element interval of the transmitting antenna 106 is made wider than the horizontal aperture length of the receiving antenna 202. Placement. As a result, the horizontal aperture length of the virtual antenna increases, the peak in the target true value direction becomes sharper in the horizontal direction, and the angle measurement accuracy or resolution in the horizontal direction improves.
  • the arrangement of Arrangement Examples 1-2a and 1-1b can further suppress variations in the horizontal intervals of the virtual antennas. can be obtained, and the effect of further reducing the rise of side lobes in the vicinity of the main lobe is also obtained.
  • the element spacing of the transmitting antenna 106 is wider than in arrangement example 1-2b, and the horizontal aperture length in the virtual reception array arrangement is increased. Therefore, in the arrangement example 1-2a, since the peak in the target true value direction becomes sharper in the horizontal direction due to the expansion of the element spacing of the transmitting antenna 106, the angle measurement accuracy or the estimation accuracy in the horizontal direction in the radar device 10 can be improved. . Although more grating lobes may be generated by increasing the element spacing of the transmitting antenna 106, it can be confirmed that the grating lobes are suppressed by the arrangement example 1-2a as shown in FIG.
  • arrangement example 1-2b has a smaller number of receiving antennas 202 than arrangement example 1-2a. Therefore, in arrangement example 1-2b, the number of receiving antennas 202 is reduced, thereby simplifying the antenna configuration in the radar apparatus 10 and suppressing grating lobes.
  • FIG. 21 describes the case where the antennas at the ends of the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group (for example, Rx#4) overlap, but this is not the only option.
  • the antennas redundantly included in each of the group and the second diagonal antenna group may be antennas different from the antennas at the ends of each diagonal antenna group.
  • the tilts of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are not limited to the example shown in FIG. 8, and other tilts may be set.
  • the first diagonal antenna group Rx#1 to #4 are horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and are also shifted vertically.
  • the second oblique antenna group Rx#5 to #8 are shifted downward at intervals of 0.5 wavelengths, and are horizontally shifted from right to left in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and are also shifted vertically at the same time. They are arranged with a downward shift at intervals of 0.5 wavelengths.
  • the vertical position change with respect to the horizontal direction between adjacent antennas of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group is small.
  • the inclinations of the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group are gentler than in FIG.
  • FIG. 27 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangement shown in FIG.
  • the aperture length of the virtual receiving array shown in FIG. 27 is wider than that of arrangement example 1 (FIG. 9) due to the looseness of the inclination of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group.
  • output of direction-of-arrival estimation evaluation function values is plotted in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 28 is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction, using a grayscale color map.
  • FIG. 28(b) is a diagram showing the normalized power values in a grayscale color map, with the horizontal axis representing the horizontal direction and the vertical axis representing the normalized power values for FIG. 28(a). be.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • the virtual reception array arrangement (for example, the aperture length of the virtual reception array) is wider in the horizontal direction. Since the peak becomes sharper in the horizontal direction, it is possible to improve the angle measurement accuracy or estimation accuracy in the horizontal direction in the radar device 10 .
  • the horizontal antenna size is large (for example, one wavelength or more).
  • the effect of enabling the antenna arrangement in the case) is also obtained.
  • the distance between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be set within a suitable range according to requirements such as detection targets assumed by the radar device 10 .
  • FIG. 26 describes a case where the interval (for example, the minimum interval) between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group is wider than the aperture length of the transmitting antenna 106, but is not limited to this.
  • the interval (for example, minimum interval) between the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group may be set equal to or less than the aperture length of the transmitting antenna 106 .
  • the first oblique antenna group Rx#1 to #4 and the second oblique antenna group Rx#5 to #8 are horizontally inverted and symmetrically arranged.
  • the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group do not have to be horizontally inverted and symmetrical.
  • the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the second oblique antenna group may be different directions, not parallel.
  • the first diagonal antenna group Rx#1 to #4 and the second diagonal antenna group Rx#5 to #8 are asymmetrical.
  • the tilt (for example, position change in the vertical direction with respect to the horizontal direction) may be used, or different antenna intervals may be set in each of the horizontal and vertical directions.
  • the positions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be shifted in the vertical direction.
  • the number of antennas included in each of the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group may be different.
  • FIG. 32 shows an arrangement combining arrangement example 1-4a, arrangement example 1-4b, and arrangement example 1-4c.
  • the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the second oblique antenna group may be arranged to be rotationally symmetrical about 90 degrees with respect to each other.
  • the direction in which the grating lobe is generated due to the relationship between the transmitting antenna 106 and the first diagonal antenna group and the direction in which the grating lobe is generated due to the relationship between the transmitting antenna 106 and the second diagonal antenna group are horizontal and horizontal.
  • the directions are rotationally symmetrical to each other by about 90 degrees, so the spacing between grating lobes tends to be larger.
  • Such an arrangement in which the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the second oblique antenna group are rotationally symmetrical to each other by about 90 degrees is more suitable, for example, as the number of antennas in the radar device 10 is smaller.
  • the smaller the number of antennas in the radar device 10 the wider the beam width of the main beam in direction estimation. Therefore, when the directions of the suppressed grating lobes are close to each other, the smaller the number of antennas in the radar apparatus 10, the more the suppressed grating lobe power is superimposed due to the expansion of the beam width, and the power of the grating lobe may increase. .
  • a virtual receiving array antenna is constructed from the arrangement of transmitting antennas Tx#1 to Tx#6 and the arrangement of receiving antennas Rx#1 to Rx#8 or receiving antennas Rx#1 to Rx#7 as shown in FIGS.
  • the position coordinates of the virtual antennas VA#1 to VA#48 or VA#1 to VA#42 are calculated based on equation (16).
  • FIGS. 33 to 36 are diagrams showing arrangement examples of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangements shown in FIGS. 29 to 32, respectively.
  • FIGS. 37 to 40 output of direction-of-arrival estimation evaluation function values in a horizontal ⁇ 90° range and a vertical ⁇ 90° range when target true values are 0° horizontally and 0° vertically is plotted.
  • FIGS. 37 to 40 are diagrams showing normalized power values in a two-dimensional direction, with the horizontal axis being the horizontal direction and the vertical axis being the vertical direction, in a grayscale color map.
  • 37 to 40, (b) of FIG. 37 to FIG. 40 show (a) of FIG. 37 to FIG. 40 with the horizontal axis on the horizontal axis and the normalized power value on the vertical axis. It is the figure shown by the map.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • the peak level in the grating lobe direction is Suppressed to about -5dB.
  • the transmission antenna spacing is set to an integer multiple of the horizontal basic spacing D H
  • the oblique tilt of the receiving antenna 202 is set to the horizontal basic spacing D H
  • the basic interval DV in the vertical direction.
  • N Tx transmit antennas 106 are arranged horizontally with a transmit antenna spacing of dT ⁇ D H .
  • the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group are arranged in different diagonal directions.
  • the first diagonal antenna group is arranged in an oblique direction shifted in the horizontal direction by an interval of dRH 1 ⁇ D H and in the vertical direction by an interval of D V at the same time.
  • the second diagonal antenna group is arranged in an oblique direction shifted in the horizontal direction by an interval of dRH 2 ⁇ D H and in the vertical direction by an interval of D V at the same time.
  • dT is an integer of 2 or more
  • each of dRH1 and dRH2 is an integer of 1 or more.
  • the basic interval D H and the basic interval D V may be, for example, values within the range of 0.45 to 0.8 times the wavelength of the radar transmission signal.
  • dRH 1 and dRH 2 may be the same or different.
  • dRH 1 and dRH 2 are sometimes collectively referred to as "dRH".
  • dRH 1 dRH 2
  • the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are arranged symmetrically in the horizontal direction.
  • dRH 1 ⁇ dRH 2 the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are arranged asymmetrically in the horizontal direction.
  • 41 to 44 are also referred to as "arrangement example 1-5a,”"arrangement example 1-5b,””arrangement example 1-5c,” and “arrangement example 1-5d.”
  • the direction of the grating lobe generated by the relationship between the transmitting antenna 106 and the first diagonal antenna group and the direction of the grating lobe generated by the relationship between the transmitting antenna 106 and the second diagonal antenna group are different. easier to match. Therefore, for example, as shown in FIGS. 41 to 44, the larger the dT, the closer the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be arranged.
  • the interval between adjacent virtual antennas in the virtual receiving array can be narrowed, so that grating lobes can be suppressed.
  • FIGS. 41 to 44 are diagrams showing arrangement examples of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangements shown in FIGS. 41 to 44.
  • FIG. 45 to 48 are diagrams showing arrangement examples of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangements shown in FIGS. 41 to 44.
  • the direction-of-arrival estimation evaluation function values are output in the range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and in the range of ⁇ 90 degrees in the vertical direction. is plotted.
  • FIGS. 49 to 52 are diagrams showing normalized power values in a two-dimensional direction in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction in a grayscale color map.
  • 49 to 52 (b) of FIGS. 49 to 52 show the horizontal direction on the horizontal axis and the normalized power value on the vertical axis, and the normalized power value is displayed in grayscale color. It is the figure shown by the map.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • dB decibel value
  • the larger the dT the wider the virtual reception array arrangement (for example, the aperture length of the virtual reception array) in the horizontal direction. Therefore, as shown in FIGS. , the horizontal angle measurement accuracy or estimation accuracy of the radar device 10 can be improved.
  • the larger the dT the narrower the interval at which grating lobes are generated, and the more grating lobes are likely to be generated.
  • the grating lobe is suppressed to about -3dB to 6dB.
  • the inclinations of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are shifted in the horizontal direction by an interval of dRH 1 ⁇ D H or dRH 2 ⁇ D H , and also in the vertical direction by an integer larger than the interval of DV. Shifting by a double interval (for example, dRV ⁇ D V , where dRV is an integer equal to or greater than 2), the direction of the vertical grating lobe generated by the relationship between the transmitting antenna 106 and the first diagonal antenna group and the direction of the transmitting antenna The direction of the vertical grating lobe generated by the relationship between 106 and the second oblique antenna group is likely to match.
  • the tilts of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are shifted horizontally by an interval of dRH 1 ⁇ D H or dRH 2 ⁇ D H , and are also vertically shifted by an integer larger than the interval of DV.
  • shifting by a double interval for example, Arrangement Example 1-4a or Arrangement Example 2 and Modifications described later may be applied.
  • a virtual receiving array configured using Arrangement Example 2 and Modifications, which will be described later, expands the vertical antenna spacing and increases the vertical aperture length, thereby improving the angle measurement accuracy or resolution in the vertical direction in the radar device 10. Yes (see below for examples).
  • the distance between the transmitting antennas is set to be an integer multiple of the basic horizontal distance D H
  • the inclination of the receiving antenna 202 in the oblique direction is equal to the basic horizontal distance D H in the horizontal direction.
  • the present invention is not limited to this, and an arrangement that is not an integer multiple of DV and DH is used . good too.
  • the N Tx transmit antennas 106 may be arranged horizontally with a transmit antenna spacing ⁇ D H .
  • the Na receiving antennas 202 are arranged in different oblique directions in which the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are not parallel, are shifted in the horizontal direction at intervals of ⁇ D H , and are shifted in the vertical direction. may also be arranged in a diagonal direction shifted at intervals of ⁇ D V at the same time.
  • ⁇ , ⁇ , and ⁇ represent positive real numbers, and may be real numbers where ⁇ D H is one wavelength or more, and ⁇ D H and ⁇ D V are 0.45 to 0.8 wavelengths or more. Effects similar to those of the embodiment can be obtained.
  • FIG. 54 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG. 53.
  • FIG. 54 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG. 53.
  • FIG. 55 plots the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 55(a) is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction in a grayscale color map.
  • FIG. 55(b) is a diagram showing the normalized power values in a grayscale color map, with the horizontal axis representing the horizontal direction and the vertical axis representing the normalized power values for FIG. 55(a). be.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • dB decibel value
  • the peak level in the grating lobe direction is suppressed compared to the peak in the target true value direction, as in arrangement example 1 (FIG. 10).
  • the spacing between adjacent antennas is not limited to equal spacing, and one or more unequal spacings Intervals may be included.
  • the transmitting antennas 106 may be arranged at uneven intervals (or uneven intervals).
  • settings different from the arrangement intervals of the transmitting antennas 106 may be the same as arrangement example 1 (eg, FIG. 8).
  • the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group may be arranged at uneven intervals (or uneven intervals).
  • different settings from the arrangement intervals of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be the same as in Arrangement Example 1 (eg, FIG. 8).
  • the transmitting antenna 106, the first diagonal antenna group, and the second diagonal antenna group are arranged at uneven intervals (or uneven intervals).
  • arrangement example 1-6c settings different from the arrangement intervals of the transmitting antennas 106, the first diagonal antenna group, and the second diagonal antenna group may be the same as in arrangement example 1 (eg, FIG. 8).
  • the arrangement is not limited to the above-described arrangement example, and for example, either one of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be arranged at nonuniform intervals, and the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be arranged. and the transmitting antenna 106 may be arranged at non-uniform intervals.
  • Modification 7 of Arrangement Example 1 for example, the multi-stage configuration of the antenna arrangement described in Arrangement Example 1 and Modifications 1 to 6 of Arrangement Example 1 may be applied.
  • the multi-stage configuration includes, for example, a configuration in which the transmitting antennas 106 are arranged in two stages in the vertical direction, a configuration in which the transmitting antennas 106 are arranged in two stages in the horizontal direction, a first oblique antenna group of the receiving antenna 202 and a second antenna group.
  • a configuration in which the two diagonal antenna groups are arranged in two stages in the vertical direction, and a configuration in which the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group of the receiving antenna 202 are arranged in two stages in the horizontal direction are exemplified.
  • the multi-stage configuration may be a combination of these configurations.
  • the horizontal multi-stage configuration widens the aperture length of the horizontal virtual receiving array, and the horizontal angular measurement accuracy or resolution in the radar device 10 can be improved.
  • the vertical multi-stage configuration widens the aperture length of the vertical virtual receiving array, thereby improving the vertical angular measurement accuracy or resolution in the radar device 10 .
  • the vertical and horizontal multi-stage configuration widens the vertical and horizontal aperture lengths of the virtual reception arrays, thereby improving the vertical and horizontal angle measurement accuracy or resolution of the radar device 10 .
  • the common arrangement of the transmitting antennas Tx or the receiving antennas Rx may be arranged in multiple stages in at least one of the vertical and horizontal directions, or the different arrangements of the transmitting antennas Tx or the receiving antennas Rx may be arranged vertically. It may be configured in multiple stages in at least one of the direction and the horizontal direction.
  • Tx#1 to Tx#6 and Tx#7 to Tx#12 which have the same arrangement as Tx#1 to Tx#6, are arranged vertically. are arranged in multiple stages with a shift in the direction.
  • the plurality of transmitting antennas 106 is a set of six antennas arranged in the horizontal direction (for example, a set of Tx#1 to #6 and a set of Tx#7 to #12). have.
  • Rx#1 to Rx#8 and Rx#9 to Rx#16 arranged in the same arrangement as Rx#1 to Rx#8 are arranged. , are horizontally shifted and arranged in multiple stages.
  • the plurality of receiving antennas 202 includes a set of a first diagonal antenna group and a second diagonal antenna group (for example, a set of Rx#1 to #8 and a set of Rx#9 to #16). Have multiple.
  • Rx#1 to Rx#8 and Rx#9 to Rx#16 which are arranged differently from Rx#1 to Rx#8, are arranged vertically. It is arranged in multiple stages in the direction.
  • the plurality of receiving antennas 202 is a set of a first diagonal antenna group and a second diagonal antenna group (for example, a set of Rx#1 to #8 and a set of Rx#9 to #16). Have multiple.
  • Tx#1 to Tx#6 and Tx#7 to Tx#8 arranged in the same arrangement as Tx#1 to Tx#6 are arranged vertically.
  • Rx#1 to Rx#8 and Rx#9 to Rx#16 arranged differently from Rx#1 to Rx#8 are arranged in multiple stages in the vertical direction.
  • the plurality of transmitting antennas 106 is a set of six antennas arranged in the horizontal direction (for example, a set of Tx#1 to #6 and a set of Tx#7 to #12).
  • the plurality of receiving antennas 202 includes a set of the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group (for example, a set of Rx#1 to #8 and a set of Rx#9 to #16). Have multiple.
  • Equation (16) From the arrangement of the transmitting antennas and the arrangement of the receiving antennas as shown in FIGS. 59 to 62, the position coordinates of the virtual antennas forming the virtual receiving array antenna are calculated based on Equation (16).
  • FIGS. 63 to 66 are diagrams showing arrangement examples of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangements shown in FIGS. 59 to 62, respectively.
  • the direction estimation result when using the beamformer method as an algorithm is shown.
  • output of direction-of-arrival estimation evaluation function values in a horizontal ⁇ 90° range and a vertical ⁇ 90° range when the target true value is 0° horizontally and 0° vertically. is plotted.
  • FIGS. 67 to 70 is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, with the horizontal axis being the horizontal direction and the vertical axis being the vertical direction, in a grayscale color map.
  • 67 to 70 (b) show the horizontal axis on the horizontal axis and the normalized power value on the vertical axis with respect to (a) of FIGS. It is the figure shown by the map.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • arrangement example 1-7a (FIG. 59)
  • the number of transmitting antennas Tx is increased compared to arrangement example 1 (FIG. 8), and the elements of the transmitting antenna 106 are vertically shifted to form multiple stages. placed. Therefore, in the arrangement example 1-7a, the vertical aperture length of the virtual receiving array is widened, and as shown in FIG. angle measurement accuracy or estimation accuracy can be improved.
  • arrangement example 1-7b (FIG. 60), the number of receiving antennas Rx is increased compared to arrangement example 1 (FIG. 8), and the elements of the receiving antenna 202 are horizontally shifted to form multiple stages. placed. Therefore, in arrangement example 1-7b, since the horizontal aperture length of the virtual receiving array is widened, the peak in the target true value direction becomes sharper in the horizontal direction as shown in FIG. angle measurement accuracy or estimation accuracy can be improved.
  • arrangement example 1-7c (FIG. 61), the number of receiving antennas Rx is increased compared to arrangement example 1 (FIG. 8), and the elements of the receiving antenna 202 are vertically shifted to form multiple stages. placed. Therefore, in the arrangement example 1-7c, the vertical aperture length of the virtual receiving array is widened, and as shown in FIG. angle measurement accuracy or estimation accuracy can be improved.
  • arrangement example 1-7d (FIG. 62), the number of transmitting antennas Tx and receiving antennas Rx is increased compared to arrangement example 1 (FIG. 8), and both the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202
  • the elements are vertically shifted and arranged in multiple stages.
  • the aperture length in the vertical direction of the virtual reception array is increased, so that as shown in FIG. 70, compared to arrangement example 1-7a (eg, FIG. 59) becomes sharper in the vertical direction, and the accuracy of angle measurement or estimation in the vertical direction in the radar device 10 can be improved.
  • multiple transmit antennas 106 may include long range (LR) antenna elements and short range (SR) antenna elements.
  • the LR antenna element has a higher directivity gain than the SR antenna element by narrowing the directivity in the vertical direction, the horizontal direction, or both.
  • the radar apparatus 10 can increase the reception signal level of the reflected wave from the target at a longer distance, compared with the case of using the SR antenna element. target detection. Since the LR antenna element increases the directional gain in the vertical direction and/or the horizontal direction, its physical size is larger than the SR antenna element size in the vertical direction and/or the horizontal direction. growing.
  • a long-range (LR) antenna element may be applied to the first stage, and a short-range (SR) antenna element may be used in the second stage.
  • the first stage for example, Tx#1 to Tx#6
  • the first stage has a long-distance (LR) antenna element.
  • short-range (SR) antenna elements may be applied in the second stage (eg, Tx#7 to Tx#12).
  • the elements of one stage should be placed so that the transmitting antenna 106 of the first stage and the transmitting antenna 106 of the second stage do not overlap. They may be arranged with a horizontal shift.
  • an SR antenna for example, an antenna having a wide viewing angle
  • the detection range of both the LR and SR modes can be handled while maintaining the effect of the arrangement example 1.
  • the transmitting antenna groups Tx#1 to Tx#6 are horizontally spaced from left to right by one wavelength (for example, 2D H ) and may also be vertically shifted upwards at intervals of 0.25 wavelengths (eg, 0.5 D V ).
  • FIG. 73 plots the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 73 is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction, using a grayscale color map.
  • FIG. 73(b) is a diagram showing the normalized power values in a grayscale color map, with the horizontal axis representing the horizontal direction and the vertical axis representing the normalized power values for FIG. 73(a). be.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by peak power.
  • the peak level in the grating lobe direction is suppressed compared to the peak in the target true value direction.
  • the transmitting antennas 106 are arranged gently oblique to the horizontal direction, compared to arrangement example 1 (eg, FIG. 8).
  • the arrangement of transmit antennas 106 also has a vertical extent. Therefore, in the virtual receiving array arrangement, the aperture length in the vertical direction is further expanded, and as shown in FIG. Alternatively, it is possible to improve the estimation accuracy.
  • arrangement example 1-8 since the direction of the transmission beam is gently inclined, the range of generation of grating lobes tends to expand in the horizontal direction.
  • the number of transmitting antennas 106 is two, and the total number of antennas in the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group is three.
  • FIG. 74(a) shows an example of MIMO antenna arrangement
  • FIG. 74(b) shows an example of virtual reception array arrangement configured by the MIMO antenna arrangement shown in FIG. 74(a).
  • the scales of the horizontal and vertical axes are, for example, DH and DV , respectively.
  • the first oblique antenna group includes Rx#1 and Rx#2, and the second oblique antenna group includes Rx#2 and Rx#3.
  • FIGS. 75 to 79 show antenna placement examples when the number of antennas satisfying placement condition 1 is small.
  • FIGS. 75 to 79 (a) show examples of MIMO antenna arrangements
  • FIGS. 75 to 79 (b) show virtual reception arrays configured by the MIMO antenna arrangements shown in FIGS. An example of placement is shown.
  • the scales of the horizontal and vertical axes are, for example, D H and D V , respectively.
  • the first diagonal antenna group includes Rx#1 and Rx#2
  • the second diagonal antenna group includes Rx#3 and Rx#4.
  • the first diagonal antenna group includes Rx#1 and Rx#2
  • the second diagonal antenna group includes Rx#2 and Rx#3.
  • the first diagonal antenna group includes Rx#1 and Rx#2
  • the second diagonal antenna group includes Rx#3 and Rx#4.
  • the N Tx transmitting antennas 106 include a “first diagonal antenna group” arranged in a “first diagonal direction” and a “second diagonal antenna group” arranged in a “second diagonal direction”, The first diagonal and the second diagonal are not parallel. For example, the first diagonal direction and the second diagonal direction are different directions.
  • the Na receiving antennas 202 include a "third diagonal antenna group” arranged in a "third diagonal direction” and a "fourth diagonal antenna group” arranged in a "fourth diagonal direction”. and the fourth diagonal direction are not parallel. For example, the third diagonal direction and the fourth diagonal direction are different directions.
  • At least two transmitting antennas 106 may be included in each of the first diagonal antenna group (eg, corresponding to the third antenna group) and the second diagonal antenna group (eg, corresponding to the fourth antenna group). Also, each of the third diagonal antenna group (eg, corresponding to the first antenna group) and the fourth diagonal antenna group (eg, corresponding to the second antenna group) may include at least two receiving antennas 202 .
  • a transmission antenna element having a large size in the vertical direction can be arranged by arranging the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group so that their horizontal positions do not overlap each other. becomes.
  • grating lobes can be suppressed by arranging the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group that satisfy the arrangement condition 2 at arbitrary positions.
  • receiving antenna elements having a large size in the vertical direction can be arranged by arranging the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group so that their horizontal positions do not overlap each other. becomes.
  • the transmitting antennas 106 include a first oblique antenna group arranged in a first oblique direction and a second oblique antenna group arranged in a second oblique direction, the arrangement condition 1, the vertical aperture length of the virtual reception array can be further increased, so that the vertical angle measurement accuracy or resolution in the radar device 10 can be improved.
  • arrangement condition 2 An example of arrangement condition 2 will be described below. In the following, an arrangement example that satisfies the arrangement condition 2 and an example of a direction estimation result by computer simulation for the arrangement example will be described.
  • FIG. 80 is a diagram showing an arrangement example (for example, MIMO antenna arrangement example) of transmitting antennas 106 (for example, represented by Tx) and receiving antennas 202 (for example, represented by Rx) according to arrangement example 2.
  • FIG. 80 the scales of the horizontal and vertical axes are, for example, a basic horizontal interval D H and a basic vertical interval D V , respectively. Note that the scales on the horizontal and vertical axes are the same for the MIMO antenna arrangements in other examples below.
  • D H and D V may be 0.5 wavelengths apart.
  • the number of transmitting antennas N Tx is six (for example, Tx#1, Tx#2, Tx#3, Tx#4, Tx#5 and Tx#6), and the number of receiving antennas Na is 8 (eg, Rx#1, Rx#2, Rx#3, Rx#5, Rx#6, Rx#7, and Rx#8).
  • N Tx 6 transmitting antennas Tx#1 to #6 are arranged in a first diagonal antenna group Tx#1 to #3 arranged in a first diagonal direction and in a second diagonal direction. and a second oblique antenna group Tx#4-#6.
  • the first diagonal direction and the second diagonal direction are not parallel but different directions.
  • the third diagonal direction and the fourth diagonal direction are not parallel but different directions.
  • the first to fourth oblique directions are not parallel to each other, but different from each other.
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 shown in FIG. 80 is horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 1.5 wavelengths, and vertically shifted upward at intervals of 0.5 wavelengths at the same time. are placed as follows.
  • the second oblique antenna group Tx#4-#6 shown in FIG. 80 is horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 1.5 wavelengths, and also vertically downward at intervals of 0.5 wavelengths. are placed as follows.
  • the antenna arrangement of the first oblique antenna group arranged in the first oblique direction and the antenna arrangement of the second oblique antenna group arranged in the second oblique direction are parallel to the vertical direction. It is symmetrical about a line (a line perpendicular to the horizontal direction).
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are arranged in inversion symmetry (or left-right inversion symmetry or mirror symmetry) in the horizontal direction.
  • the transmitting antennas 106 (for example, FIG. 8) of Arrangement Example 1 are arranged in the horizontal direction.
  • the transmitting antennas 106 of arrangement example 2 are arranged obliquely as shown in FIG.
  • arrangement example 2 can expand the aperture in the vertical direction more than arrangement example 1.
  • the third oblique antenna group Rx#1 to #4 shown in FIG. 80 are horizontally shifted from right to left in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and vertically downward at intervals of one wavelength at the same time. are shifted to
  • the fourth diagonal antenna group Rx#5 to #8 shown in FIG. 80 are horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and vertically shifted downward at intervals of 1 wavelength at the same time. are placed as follows.
  • the antenna arrangement of the third oblique antenna group arranged in the third oblique direction and the antenna arrangement of the fourth oblique antenna group arranged in the fourth oblique direction are parallel to the vertical direction (horizontal It is symmetrical with respect to the line perpendicular to the direction).
  • the third oblique antenna group Rx#1-#4 and the fourth oblique antenna group Rx#5-#8 are horizontally inverted and symmetrical.
  • the third oblique antenna group Rx#1 to #4 and the fourth oblique antenna group Rx#5 to #8 of arrangement example 2 shown in FIG. 80 are the first oblique antenna group of arrangement example 1 (eg, FIG. 8) Compared to Rx#1-#4 and the second oblique antenna group Rx#5-#8, the tilt with respect to the horizontal direction is steeper, so the vertical aperture can be further expanded.
  • each of the third diagonal antenna group Rx#1 to #4 and the fourth diagonal antenna group Rx#5 to #8 in the arrangement example 2 shown in FIG. be. Therefore, the element intervals of the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group are intervals at which grating lobes can occur in the vertical direction.
  • the first to fourth oblique directions are not parallel but different directions. Robe can be suppressed.
  • FIG. 81 is a diagram showing an arrangement example of a virtual reception array obtained by the antenna arrangement shown in FIG.
  • the placement of the virtual receiving array is, for example, the position of the transmitting antenna 106 constituting the transmitting array antenna (for example, the position of the feeding point) and the position of the receiving antenna 202 constituting the receiving array antenna (for example, the position of the feeding point). ), it can be expressed as Equation (16).
  • VA#1 is represented as the position reference (0, 0) of the virtual reception array.
  • ⁇ represents the wavelength of the carrier frequency of the radar transmission signal.
  • ⁇ is the wavelength of the center frequency in the frequency sweep band of the chirp signal.
  • direction estimating section 213 uses the received signal (or code separation result) DeMulz ncm (f b_cfar , f s_cfar ) obtained by code-separating the code-multiplexed signal transmitted from transmitting antenna 106, and uses Equation (17): generates a virtual receiving array correlation vector h(f b_cfar , f s_cfar ) of the transmitting antenna 106 shown in , and performs direction estimation processing.
  • the virtual receive array correlation vector h(f b_cfar , f s_cfar ) includes N Tx ⁇ Na elements that are the product of the number of transmit antennas N Tx and the number of receive antennas Na.
  • the virtual receive array correlation vector h(f b_cfar , f s_cfar ) is used for direction estimation processing based on the phase difference between the receive antennas 202 for the reflected wave signal from the target.
  • the virtual reception array correlation vector h (f b_cfar , f s_cfar ) includes 48 elements, each corresponds to the received signals at VA#1 to VA48 in the virtual receiving array arrangement shown in FIG.
  • the direction estimating unit 213 performs direction estimation in the horizontal and vertical directions using, for example, the virtual reception array correlation vector h (f b_cfar , f s_cfar ), which is the received signal of the virtual reception array configured by the above-described transmission and reception antenna arrangement. process.
  • the subsequent operation of the direction estimation unit 213 is the same as the operation when the arrangement example 1 is used, and the explanation thereof is omitted.
  • FIG. 82 plots the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 82(a) is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, with the horizontal axis being the horizontal direction and the vertical axis being the vertical direction, in a grayscale color map.
  • the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the normalized power value for (a) of FIG. 82, and the normalized power value is similarly shown in a grayscale color map.
  • the horizontal axis is the vertical direction and the vertical axis is the normalized power value for (a) of FIG. 82, and the normalized power value is similarly shown in a grayscale color map.
  • the normalized power value may be indicated by, for example, a decibel value (dB) normalized by the peak power, and the same applies to plots of direction estimation results in other examples below.
  • dB decibel value
  • the antenna spacing between the first diagonal antenna group Tx#1 to #3 and the second diagonal antenna group Tx#4 to #6 in the transmitting antennas 106 of arrangement example 2 is one wavelength or more. Since it is the interval, it is the antenna interval at which grating lobes can occur. Further, as shown in FIG. 80, the antenna spacing between the third diagonal antenna group Rx#1 to #4 and the fourth diagonal antenna group Rx#5 to #8 in the receiving antennas 202 of arrangement example 2 is one wavelength or longer. Therefore, this is the antenna spacing at which grating lobes can occur.
  • each virtual antenna is arranged at an interval of one wavelength or more in both the horizontal direction and the vertical direction, which is an interval at which grating lobes can occur.
  • such grating lobes are suppressed by devising the arrangement of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 .
  • the grating lobe is suppressed to about -7.5 dB or less in a direction different from the peak direction of the target true value direction.
  • FIG. 83 shows the first oblique antenna group Tx#1 to #3 and the third oblique antenna group Rx#1 to # of the arrangement example 2 shown in FIG. 80 for comparison with the arrangement example 2. 4 (hereinafter referred to as "comparative arrangement 2a").
  • 83(b), (c) and (d) show direction estimation results using the beamformer method in the antenna arrangement shown in FIG. 83(a).
  • the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically
  • the range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and the range of ⁇ 90 degrees in the vertical direction are shown. 4 plots the output of direction-of-arrival estimation evaluation function values over a range of degrees.
  • the virtual receiving array arrangement when using the comparison arrangement 2a corresponds to VA#1 to #4, #9 to #12, and #17 to #20 in FIG.
  • FIG. 84 shows the second diagonal antenna group Tx#4 to #6 and the fourth diagonal antenna group Rx#5 to Rx#5 of the arrangement example 2 shown in FIG. 80 for comparison with the arrangement example 2.
  • An antenna arrangement (hereinafter referred to as "comparative arrangement 2b") in the case of using #8 is shown.
  • 84(b), (c), and (d) show direction estimation results using the beamformer method in the antenna arrangement shown in FIG. 84(a).
  • the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically
  • the range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and the range of ⁇ 90 degrees in the vertical direction are shown. 4 plots the output of direction-of-arrival estimation evaluation function values over a range of degrees.
  • the virtual receiving array arrangement when the comparison arrangement 2b is used corresponds to #29 to #32, #37 to #40, and #45 to #48 in FIG.
  • FIG. 85 shows the first oblique antenna group Tx#1 to #3 and the fourth oblique antenna group Rx#5 to # of the arrangement example 2 shown in FIG. 80 for comparison with the arrangement example 2.
  • 8 hereinafter referred to as “comparative arrangement 2c”.
  • 85(b), (c), and (d) show direction estimation results using the beamformer method in the antenna arrangement shown in FIG. 85(a).
  • the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically
  • the range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and the range of ⁇ 90 degrees in the vertical direction are shown. 4 plots the output of direction-of-arrival estimation evaluation function values over a range of degrees.
  • the virtual receiving array arrangement when the comparison arrangement 2c is used corresponds to #5 to #8, #13 to #16, and #21 to #24 in FIG.
  • FIG. 86 shows the first oblique antenna group Tx#4 to #6 and the third oblique antenna group Rx#1 to # of the arrangement example 2 shown in FIG. 80 for comparison with the arrangement example 2. 4 (hereinafter referred to as "comparative arrangement 2d"). Also, (b), (c) and (d) of FIG. 86 show direction estimation results using the beamformer method in the antenna arrangement shown in (a) of FIG. In addition, in (b), (c) and (d) of FIG. 86, as in FIG. 82, when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically, the range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and the range of ⁇ 90 degrees in the vertical direction are shown. 4 plots the output of direction-of-arrival estimation evaluation function values over a range of degrees.
  • the virtual reception array arrangement when the comparison arrangement 2d is used corresponds to #25 to #28, #33 to #36, and #41 to #44 in FIG.
  • the arrangement direction of Tx#4 to #6 (corresponding to the second oblique antenna group, for example) is not parallel but different.
  • the arrangement direction of the receiving antennas Rx#1 to #4 for example, corresponding to the third oblique antenna group) of the comparative arrangement 2a and the receiving antennas Rx#5 to #8 (for example, the fourth oblique antenna group) of the comparative arrangement 2b (corresponding to ) are not parallel but different from each other.
  • the grating lobes generated in the comparison arrangement 2a including the first diagonal antenna group and the third diagonal antenna group and the second The generation directions (two-dimensional angular directions) of the grating lobes generated in the comparative arrangement 2b including the oblique antenna group and the fourth oblique antenna group do not match, and are likely to be dispersed. Therefore, in arrangement example 2, as shown in FIG. 82A, the peak level in the direction of the grating lobe is more likely to be suppressed than the peak in the direction of the target true value.
  • the arrangement directions of the transmitting antennas Tx#1 to #3 (for example, corresponding to the first diagonal antenna group) of the comparative arrangement 2c shown in (a) of FIG. 85 and the transmitting antennas Tx#4 to Tx#4 of the comparative arrangement 2d shown in FIG.
  • the arrangement direction of #6 (corresponding to the second oblique antenna group, for example) is not parallel but different.
  • the arrangement direction of the receiving antennas Rx#5 to #8 (for example, corresponding to the fourth oblique antenna group) of the comparative arrangement 2c and the receiving antennas Rx#1 to #4 (for example, the third oblique antenna group) of the comparative arrangement 2d (corresponding to ) are not parallel but different from each other. Therefore, as shown in FIGS. 85(b) and 86(b), the horizontal and vertical two-dimensional angular directions in which the grating lobes are generated do not match between the comparative arrangement 2c and the comparative arrangement 2d. It has the property of shifting without
  • the grating lobes generated in the comparative arrangement 2c including the first oblique antenna group and the fourth oblique antenna group and the second The generation directions (two-dimensional angular directions) of the grating lobes generated in the comparison arrangement 2d including the oblique antenna group and the third oblique antenna group do not match, and are likely to be dispersed. Therefore, in arrangement example 2, as shown in FIG. 82A, the peak level in the direction of the grating lobe is more likely to be suppressed than the peak in the direction of the target true value.
  • the virtual reception array arrangement shown in FIG. 81 is the same arrangement as the virtual reception array partially constituted by virtual reception arrays corresponding to comparison arrangements 2a, 2b, 2c and 2d. Therefore, in the direction estimation result by the virtual receiving array arrangement shown in FIG. 81, the grating lobe in the direction different from the peak direction of the target true value direction is suppressed as shown in FIG. 82(a).
  • the angular directions in which grating lobes are generated are distributed in different directions by a plurality of oblique antenna groups included in each of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 . Therefore, for example, as shown in FIG.
  • the normalized power value of the grating lobe tends to be suppressed lower than the normalized power value of the main lobe with respect to the target true value.
  • the peak in the direction different from the target true value direction is suppressed to about -7.5 dB or less.
  • the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are symmetrical in the horizontal direction
  • the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group The arrangement directions of the antenna groups are horizontally inverted and symmetrical.
  • the virtual reception array arrangements corresponding to the comparison arrangement 2a and the comparison arrangement 2b have horizontal inversion symmetry.
  • FIGS. 83(b) and 84(b) in each of the comparative arrangement 2a and the comparative arrangement 2b, the horizontal and vertical two-dimensional directions in which grating lobes are generated are horizontally inverted. It can be seen that the two-dimensional horizontal and vertical angular deviations in which the grating lobes are generated become symmetrical and become larger.
  • the arrangement directions of the oblique antenna groups are horizontally inverted and symmetrical.
  • the virtual reception array arrangements corresponding to the comparison arrangements 2c and 2d are horizontally inverted and symmetrical.
  • the two-dimensional horizontal and vertical directions in which grating lobes are generated are horizontally inverted. It can be seen that the two-dimensional horizontal and vertical angular deviations in which the grating lobes are generated become symmetrical and become larger.
  • the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are symmetrical in the horizontal direction
  • the arrangement directions of the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group are horizontal.
  • direction reversal symmetry for example, the closer the inclination of each of the first to fourth oblique antenna groups in the oblique direction to the horizontal direction, the closer the horizontal and vertical two-dimensional angular directions in which grating lobes are generated.
  • the spacing (or deviation) tends to be larger.
  • the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are not horizontally reversed symmetrically, or when the arrangement directions of the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group are horizontally reversed
  • the closer the tilt of each of the first to fourth oblique antenna groups in the oblique direction is to 45 degrees with respect to the horizontal direction the larger the horizontal and vertical two-dimensional angular intervals at which grating lobes are generated.
  • An antenna arrangement in which the horizontal and vertical two-dimensional angular intervals at which such grating lobes are generated becomes more suitable, for example, as the number of antennas in the radar device 10 decreases.
  • the smaller the number of antennas in the radar device 10 the wider the beam width of the main beam in direction estimation.
  • the smaller the number of antennas in the radar apparatus 10 the more the beam width spreads, and the grating lobe power overlaps and the grating lobe power may increase.
  • the transmitting antennas 106 include the first oblique antenna group arranged in the first oblique direction and the second oblique antenna group arranged in the second oblique direction.
  • the vertical aperture length of the virtual receiving array can be further increased, and the vertical angular measurement accuracy or resolution in the radar device 10 can be improved.
  • the second oblique antenna group and the fourth oblique antenna group of the comparative arrangement 2b are arranged at arbitrary places with respect to the first oblique antenna group and the third oblique antenna group of the comparative arrangement 2a, similar grating lobes suppression effect can be obtained.
  • the second oblique antenna group and the third oblique antenna group of the comparative arrangement 2d are arranged at arbitrary places with respect to the first oblique antenna group and the fourth oblique antenna group of the comparative arrangement 2c, the same grating A lobe suppression effect can be obtained.
  • the first oblique antenna group and the second oblique antenna group can be arranged so that their horizontal positions do not overlap, and the transmitting antenna elements ( For example, one or more wavelengths in size) can be arranged.
  • the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group can be arranged so that their horizontal positions do not overlap each other, and the receiving antenna elements having a larger size in the vertical direction (eg, one or more wavelengths in size) are possible.
  • the antenna elements of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 can be arranged in a row in the diagonal direction, the antenna element having a large size in the vertical direction (for example, a size of one wavelength or more) antenna elements) can be arranged.
  • the positional relationship between the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 is not limited to the antenna arrangement example shown in FIG. 80, and may be set arbitrarily. This also applies to other arrangement configurations described below.
  • the spacing between the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 may be sufficiently wider than the antenna element size, or may be shifted horizontally so that they do not overlap vertically.
  • the transmitting antennas 106 include, for example, a first diagonal antenna group arranged in a first diagonal direction and a second diagonal antenna group arranged in a second diagonal direction. Antenna groups.
  • the receiving antennas 202 also include, for example, a third diagonal antenna group arranged in a third diagonal direction and a fourth diagonal antenna group arranged in a fourth diagonal direction. Further, in the antenna arrangement of the radar device 10, the first diagonal direction and the second diagonal direction are different directions, and the third diagonal direction and the fourth diagonal direction are different directions.
  • the effect of suppressing grating lobes is obtained due to the difference in the arrangement directions of the first to fourth diagonal antenna groups in the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 . Therefore, in Arrangement Example 2, for example, the element spacing of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 can be arbitrarily set. As a result, for example, the aperture length of the virtual reception array can be increased according to the setting of at least one of the element spacing of the transmitting antenna 106 and the element spacing of the receiving antenna 202. angle measurement accuracy and angle separation performance can be improved.
  • an antenna element may be further added to the antenna configuration shown in FIG. 80 in at least one of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 .
  • each of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 of the radar device 10 may include at least the antenna elements arranged as shown in FIG.
  • the virtual antennas are additively added to the virtual receiving array arrangement shown in Equation (16).
  • the addition of at least one antenna element of the transmission antenna 106 and the reception antenna 202 results in an arrangement in which another virtual antenna is added to the virtual reception array arrangement shown in FIG. Even in the case of the antenna arrangement including arrangement example 2, the effect of arrangement example 2 described above is maintained, and the same effect as arrangement example 2 can be obtained.
  • an antenna may be added to the antenna configuration of arrangement example 2.
  • the addition of the antenna makes it easier to further reduce the grating lobe or side lobe level that is suppressed by the arrangement example 2 described above, so that erroneous detection during angle measurement in the radar device 10 can be reduced, and the angle measurement performance can be improved.
  • the addition of the antenna can be similarly applied to the following arrangement examples or modifications, and similar effects can be obtained.
  • the virtual receiving array arrangement can be obtained by interchanging the horizontal and vertical directions
  • the angular separation performance can be obtained by interchanging the horizontal and vertical directions.
  • the exchange of the horizontal direction and the vertical direction of the MIMO array arrangement can be similarly applied to the following arrangement examples or modifications, and the virtual receiving array arrangement in the following arrangement examples is an arrangement in which the horizontal direction and the vertical direction are exchanged. is obtained.
  • the arrangement of the transmitting antennas 106 and the arrangement of the receiving antennas 202 may be exchanged.
  • the arrangement of the receiving antennas 202 shown in arrangement example 2 may be used as the arrangement of the transmitting antennas 106
  • the arrangement of the transmitting antennas 106 shown in the arrangement example 2 may be used as the arrangement of the receiving antennas 202 .
  • the placement of the virtual receiving array remains the same, so the same effect can be obtained.
  • the replacement of the placement of the transmitting antenna 106 and the placement of the receiving antenna 202 can be similarly applied to the transitional placement example or modification.
  • FIG. 87 is a diagram showing an arrangement example (for example, MIMO antenna arrangement example) of transmitting antennas 106 (for example, represented by Tx) and receiving antennas 202 (for example, represented by Rx) according to arrangement example 2a.
  • the number of transmitting antennas N Tx is six (for example, Tx#1, Tx#2, Tx#3, Tx#4, Tx#5 and Tx#6), and the number of receiving antennas Na is 8 (eg, Rx#1, Rx#2, Rx#3, Rx#5, Rx#6, Rx#7, and Rx#8).
  • N Tx 6 transmitting antennas Tx#1 to #6 are arranged in a first diagonal antenna group Tx#1 to #3 arranged in a first diagonal direction and in a second diagonal direction. and a second oblique antenna group Tx#4-#6.
  • the first diagonal direction and the second diagonal direction are not parallel but different directions.
  • the third diagonal direction and the fourth diagonal direction are not parallel but different directions.
  • the antenna arrangement of the arrangement example 2a shown in FIG. 87 satisfies the arrangement condition 2.
  • the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the fourth oblique antenna group are the same and parallel.
  • the arrangement direction of the second oblique antenna group and the arrangement direction of the third oblique antenna group are the same and parallel.
  • the first diagonal direction and the fourth diagonal direction are the same direction
  • the second diagonal direction and the third diagonal direction are the same direction.
  • the first oblique direction is set to the inclination that matches the third oblique direction or the fourth oblique direction
  • the second oblique direction is set to the third oblique direction. , or the fourth diagonal direction.
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 shown in FIG. 87 is horizontally shifted from left to right in the drawing by an interval of two wavelengths, and also vertically shifted upward by an interval of two wavelengths at the same time. are placed as follows.
  • the second oblique antenna group Tx#4 to #6 shown in FIG. 87 is horizontally shifted from left to right in the drawing by an interval of two wavelengths, and also vertically shifted downward by an interval of two wavelengths at the same time. are placed as follows.
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are horizontally inverted and symmetrical.
  • the transmitting antennas 106 (for example, FIG. 8) of Arrangement Example 1 are arranged in the horizontal direction.
  • the transmitting antennas 106 of arrangement example 2a are arranged obliquely as shown in FIG.
  • the arrangement example 2a can expand the aperture in the vertical direction more than the arrangement example 1.
  • the third oblique antenna group Rx#1 to #4 shown in FIG. 87 are horizontally shifted from right to left in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and are shifted upward at intervals of 0.5 wavelengths in the vertical direction at the same time. are shifted to
  • the fourth diagonal antenna group Rx#5 to #8 shown in FIG. 87 are horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and vertically shifted upward at intervals of 0.5 wavelengths at the same time. are placed as follows.
  • the third oblique antenna group Rx#1-#4 and the fourth oblique antenna group Rx#5-#8 are horizontally inverted and symmetrical.
  • FIG. 88 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangement shown in FIG. From the placement of the transmitting antennas Tx#1 to Tx#6 and the placement of the receiving antennas Rx#1 to Rx#8, the position coordinates of the virtual antennas VA#1 to #48 that make up the virtual receiving array antenna are obtained from equation (16). Calculated.
  • FIG. 89 plots the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 89 is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, in which the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the vertical direction, using a grayscale color map.
  • (b) of FIG. 89 shows the horizontal direction on the horizontal axis and the normalized power value on the vertical axis with respect to (a) of FIG. 89, and the normalized power value is similarly shown in a grayscale color map.
  • the horizontal axis is the vertical direction and the vertical axis is the normalized power value for (a) of FIG. 89, and the normalized power value is similarly shown in a grayscale color map.
  • the normalized power value may be indicated by the decibel value (dB) normalized by the peak power, and the plot of direction estimation results in other examples below is the same.
  • each virtual antenna is arranged at intervals including many intervals of one wavelength or more in both the horizontal direction and the vertical direction, and the intervals between the virtual antennas generate grating lobes. possible interval.
  • the grating lobe is suppressed to about -6 dB or less in a direction different from the peak direction of the target true value direction.
  • the arrangement directions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are symmetrical in the horizontal direction
  • the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group are symmetrical in the horizontal direction
  • the inclinations in the first to fourth diagonal directions are, for example, 45 degrees with respect to the horizontal direction.
  • the horizontal and vertical two-dimensional angular intervals at which the grating lobes are generated are the widest.
  • An antenna arrangement in which the horizontal and vertical two-dimensional angular intervals at which such grating lobes are generated is more suitable, for example, as the number of antennas in the radar device 10 is smaller.
  • the smaller the number of antennas in the radar device 10 the wider the beam width of the main beam in direction estimation.
  • the smaller the number of antennas in the radar apparatus 10 the more the beam width spreads, and the grating lobe power overlaps and the grating lobe power may increase.
  • the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the fourth oblique antenna group are the same and parallel.
  • the arrangement direction of the second oblique antenna group and the arrangement direction of the third oblique antenna group are the same and parallel.
  • the first oblique direction is set to a tilt that matches the third oblique direction or the fourth oblique direction
  • the second oblique direction is set to the third oblique direction or the fourth oblique direction.
  • the antenna elements of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 can be arranged in a line in the diagonal direction, so that the size of the antenna in the vertical direction is large. Arrangements of elements (eg, antenna elements of size greater than or equal to one wavelength) are possible.
  • antenna elements of arbitrary longitudinal (e.g., vertical) sizes can be applied, and in the virtual reception array Generated grating lobes can be suppressed.
  • arrangement example 2b for example, one of the first oblique direction and the second oblique direction that satisfies the arrangement condition 2 coincides with the third oblique direction or the fourth oblique direction and becomes parallel to the first oblique direction.
  • the other of the diagonal direction and the second diagonal direction may be different from, but not coincident with, the third diagonal direction and the fourth diagonal direction.
  • FIG. 90 is a diagram showing a placement example (eg, MIMO antenna placement example) of the transmitting antennas 106 (eg, represented by Tx) and the receiving antennas 202 (eg, represented by Rx) according to the placement example 2b.
  • a placement example eg, MIMO antenna placement example
  • the number of transmitting antennas N Tx is six (for example, Tx#1, Tx#2, Tx#3, Tx#4, Tx#5 and Tx#6), and the number of receiving antennas Na is 8 (eg, Rx#1, Rx#2, Rx#3, Rx#5, Rx#6, Rx#7, and Rx#8).
  • N Tx 6 transmitting antennas Tx#1 to #6 are arranged in a first diagonal antenna group Tx#1 to #3 arranged in a first diagonal direction and in a second diagonal direction. and a second oblique antenna group Tx#4-#6.
  • the first diagonal direction and the second diagonal direction are not parallel but different diagonal directions.
  • the third diagonal direction and the fourth diagonal direction are not parallel but different directions.
  • the antenna arrangement of the arrangement example 2b shown in FIG. 90 satisfies the arrangement condition 2.
  • the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the fourth oblique antenna group do not match and are different directions.
  • the arrangement direction of the second oblique antenna group and the arrangement direction of the third oblique antenna group match and are parallel.
  • the first diagonal direction and the fourth diagonal direction are the same direction, and the second diagonal direction and the third diagonal direction are different directions.
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 shown in FIG. 90 is horizontally shifted from left to right in the drawing by an interval of two wavelengths, and also vertically shifted upward by an interval of two wavelengths at the same time. are placed as follows.
  • the second oblique antenna group Tx#4-#6 shown in FIG. 90 is horizontally shifted from left to right in the figure by two wavelength intervals, and also vertically shifted downward by two wavelength intervals at the same time. are placed as follows.
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are horizontally inverted and symmetrical.
  • the transmitting antennas 106 (for example, FIG. 8) of Arrangement Example 1 are arranged in the horizontal direction.
  • the transmitting antennas 106 of arrangement example 2b are arranged obliquely as shown in FIG.
  • arrangement example 2b can expand the aperture in the vertical direction more than arrangement example 1.
  • the third oblique antenna group Rx#1 to #4 shown in FIG. 90 are horizontally shifted from right to left in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and are also shifted upward at intervals of 0.5 wavelengths in the vertical direction at the same time. are shifted to Further, the fourth oblique antenna group Rx#5 to #8 shown in FIG. 90 are horizontally shifted from left to right in the drawing at intervals of 0.5 wavelengths, and are also vertically shifted upward at intervals of one wavelength at the same time. are placed as follows. For example, the third oblique antenna group Rx#1-#4 and the fourth oblique antenna group Rx#5-#8 are not horizontally inverted symmetrically.
  • FIG. 91 is a diagram showing an arrangement example of virtual reception arrays obtained by the antenna arrangement shown in FIG. From the placement of the transmitting antennas Tx#1 to Tx#6 and the placement of the receiving antennas Rx#1 to Rx#8, the position coordinates of the virtual antennas VA#1 to #48 that make up the virtual receiving array antenna are obtained from equation (16). Calculated.
  • FIG. 92 plots the output of the direction-of-arrival estimation evaluation function values in a range of ⁇ 90 degrees in the horizontal direction and ⁇ 90 degrees in the vertical direction when the target true value is 0 degrees horizontally and 0 degrees vertically. ing.
  • FIG. 92(a) is a diagram showing normalized power values in a two-dimensional direction, with the horizontal axis being the horizontal direction and the vertical axis being the vertical direction, in a grayscale color map.
  • the horizontal axis is the horizontal direction and the vertical axis is the normalized power value for (a) of FIG. 92, and the normalized power value is similarly shown in a grayscale color map.
  • the horizontal axis is the vertical direction and the vertical axis is the normalized power value for (a) of FIG. 92, and the normalized power value is similarly shown in a grayscale color map.
  • the normalized power value may be indicated by a decibel value (dB) normalized by peak power, and the same applies to plots of direction estimation results in other examples below.
  • dB decibel value
  • each virtual antenna is arranged at intervals of one wavelength or more in both the horizontal direction and the vertical direction, and the interval between the virtual antennas is the interval at which grating lobes can occur.
  • the grating lobe is suppressed to about -4 dB or less in a direction different from the peak direction of the target true value direction.
  • the arrangement direction of the first oblique antenna group and the arrangement direction of the fourth oblique antenna group do not match and are in different directions, but the arrangement direction of the second oblique antenna group and the arrangement direction of the third oblique antenna group are different.
  • the arrangement direction of the antenna group matches and is parallel. Thus, even if one of the first diagonal direction and the second diagonal direction has an inclination that matches the third diagonal direction or the fourth diagonal direction, the arrangement condition 2 is satisfied and the arrangement example 2 is satisfied.
  • the antenna elements of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 can be arranged in a row in the diagonal direction, so that the size of the antenna in the vertical direction is large. Arrangements of elements (eg, antenna elements of size greater than or equal to one wavelength) are possible.
  • Arrangement Example 2b in the MIMO array arrangement of the radar device 10, antenna elements of arbitrary longitudinal (e.g., vertical) sizes can be applied, and in the virtual reception array Generated grating lobes can be suppressed.
  • Modifications 1 to 4, 6 and 7 of Arrangement Example 1 may be similarly applied to the receiving antennas of Arrangement Example 2 (or Arrangement Examples 2a and 2b). Even when Modifications 1 to 4, 6, and 7 of Arrangement Example 1 are applied to Arrangement Example 2, the same effect as Arrangement Example 2 can be obtained.
  • “arrangement example 1" in each of modifications 1 to 4, 6 and 7 of arrangement example 1 is replaced with “arrangement example 2”
  • “first oblique antenna group” and “first 2 oblique antenna group” may be applied by replacing (rereading) the "third oblique antenna group” and "fourth oblique antenna group” of the arrangement example 2 respectively.
  • the interval (for example, the minimum interval) between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group is, for example, from Arrangement Example 2 (or Arrangement Examples 2a and 2b). may also be wider.
  • the minimum interval between the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group (for example, the interval between Tx#3 and Tx#4) is The interval is set narrower than the horizontal aperture length of the N a receiving antennas 202 (for example, the interval between Rx#4 and Rx#8).
  • the minimum interval between the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group (eg, the interval between Tx#3 and Tx#4) is N a It may be set wider than the horizontal aperture length of the receiving antenna 202 . Even in this case, the same effects as in arrangement example 2 can be obtained.
  • the peak in the target true value direction in the horizontal direction becomes sharper. It is possible to improve accuracy or estimation accuracy.
  • the sidelobe level in the lateral (horizontal) direction of the peak in the target true value direction can increase.
  • the spacing (for example, the minimum spacing) between the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group may be set within a suitable range.
  • Modification 2 of Arrangement Example 2 for example, the distance between the first oblique antenna group and the second oblique antenna group (for example, the minimum distance) is the same as in Arrangement Example 2 (or Arrangement Examples 2a and 2b). They may be made closer by comparison. Further, in Modified Example 2 of Arrangement Example 2, for example, some of the antennas included in each of the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group may overlap.
  • the minimum interval (Tx#3 and Tx#4) is narrower than the horizontal aperture length of the N a receiving antennas 202 (for example, the interval between Rx#4 and Rx#8).
  • the minimum interval (Tx#3 and Tx#4 ) may be arranged closer to each other.
  • some antennas of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be arranged so as to overlap.
  • Modification 3 of Arrangement Example 2 for example, the inclinations of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group (for example, positional changes in the vertical direction with respect to the horizontal direction) may be set more gently than in Arrangement Example 2. . Even in this case, the same effects as in the arrangement example 2 and the same effects as in the modification 3 of the arrangement example 1 can be obtained.
  • the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are horizontally inverted and symmetrically arranged.
  • the arrangement of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may not be symmetrical in the horizontal direction.
  • the first oblique direction and the second oblique direction may be directions that are not parallel but different. This makes it possible to obtain the same effects as in the arrangement example 2.
  • the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may have asymmetrical inclinations, or different antenna intervals may be set in each of the horizontal and vertical directions.
  • the positions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be shifted in the vertical direction.
  • c) the number of antennas included in each of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be different.
  • the arrangement of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group may be the above-mentioned a) arrangement in which the first oblique antenna group and the second oblique antenna group have an asymmetric inclination, b) the first oblique antenna group and second oblique antenna group each having a different number of antennas, and c) an arrangement in which the positions of the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are shifted in the vertical direction. may be combined.
  • FIG. 93 shows an arrangement in which the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are symmetrically inclined in the horizontal direction, and the third oblique antenna group Rx#1-# 4 and the fourth oblique antenna group Rx#5 to #8 are horizontally asymmetrical (referred to as “arrangement example 2-4a”, for example). Even in the case of arrangement example 2-4a, the same effects as in arrangement example 2 can be obtained.
  • FIG. 94 shows an arrangement in which the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are tilted asymmetrically in the horizontal direction, and the third oblique antenna group Rx#1-# 4 and the fourth oblique antenna group Rx#5 to #8 are horizontally symmetrical (for example, referred to as “arrangement example 2-4b”). Even in the case of arrangement example 2-4b, the same effects as in arrangement example 2 can be obtained.
  • FIG. 95 shows an arrangement in which the first oblique antenna group Tx#1-#3 and the second oblique antenna group Tx#4-#6 are tilted asymmetrically in the horizontal direction, and the third oblique antenna group Rx#1-# 4 and the fourth oblique antenna group Rx#5 to #8 are arranged asymmetrically in the horizontal direction (referred to as “arrangement example 2-4c”, for example). Even in the case of arrangement example 2-4c, the same effect as arrangement example 2 can be obtained.
  • either one of the first oblique direction and the second oblique direction may be arranged in the horizontal direction.
  • either one of the third oblique direction and the fourth oblique direction may be arranged in the horizontal direction.
  • FIG. 96 shows an example in which the first oblique antenna group Tx#1 to #3 are arranged in an oblique direction and the second oblique antenna group Tx#4 to #6 are arranged in a horizontal direction (for example, "arrangement example 2 ⁇ 4d”).
  • the arrangement of the third oblique antenna group Rx#1-#4 and the fourth oblique antenna group Rx#5-#8 is horizontally inverted symmetrical. In this manner, even if one of the first diagonal direction and the second diagonal direction is horizontally arranged, the same effect as in the second example of arrangement can be obtained.
  • the distance between adjacent antennas is It is not limited to the case of equal intervals, and uneven intervals may be used.
  • At least one of the first oblique antenna group, the second oblique antenna group, the third oblique antenna group, and the fourth oblique antenna group may be set to have antennas arranged at uneven intervals.
  • positioning can be acquired also by this.
  • Modification 7 of Arrangement Example 2 for example, the multistage configuration of the antenna arrangement described in Arrangement Example 2 and Modifications 1 to 4 and 6 of Arrangement Example 2 may be applied.
  • the first oblique antenna group and the second oblique antenna group included in the transmitting antenna 106 are divided into two stages in the vertical direction or arranged in two stages in the horizontal direction.
  • the multi-stage configuration may be a combination of these configurations.
  • the horizontal multi-stage configuration widens the aperture length of the horizontal virtual receiving array, and the horizontal angular measurement accuracy or resolution in the radar apparatus 10 can be improved.
  • the vertical multi-stage configuration widens the aperture length of the vertical virtual receiving array, thereby improving the vertical angular measurement accuracy or resolution in the radar device 10 .
  • the vertical and horizontal multi-stage configuration widens the vertical and horizontal aperture lengths of the virtual reception arrays, thereby improving the vertical and horizontal angle measurement accuracy or resolution of the radar device 10 .
  • the common arrangement of the transmitting antennas Tx or the receiving antennas Rx may be arranged in multiple stages in at least one of the vertical and horizontal directions, or the different arrangements of the transmitting antennas Tx or the receiving antennas Rx may be arranged vertically. It may be configured in multiple stages in at least one of the direction and the horizontal direction.
  • multiple transmit antennas 106 may include long range (LR) antenna elements and short range (SR) antenna elements.
  • LR long range
  • SR short range
  • a long-range (LR) antenna element may be applied to the first stage, and a short-range (SR) antenna element may be used in the second stage.
  • LR long-range
  • SR short-range
  • the transmitting antenna 106 is arranged in a multi-stage configuration of two stages in the vertical direction, the long-range (LR) antenna element is applied to the first stage, and the short-range (SR) antenna element is applied to the second stage.
  • the elements of one stage should be placed so that the transmitting antenna 106 of the first stage and the transmitting antenna 106 of the second stage do not overlap. They may be arranged with a horizontal shift.
  • an SR antenna for example, an antenna having a wide viewing angle
  • the detection range of both LR and SR modes can be handled while maintaining the effect of arrangement example 2.
  • the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group are arranged in different diagonal directions.
  • the first diagonal antenna group is arranged in an oblique direction shifted in the horizontal direction by an interval of dTH 1 ⁇ D H and also in the vertical direction by an interval of dTV 1 ⁇ D V .
  • the second diagonal antenna group is arranged in an oblique direction shifted in the horizontal direction by an interval of dTH 2 ⁇ D H and also in the vertical direction by an interval of dTV 2 ⁇ D V .
  • the third diagonal antenna group and the fourth diagonal antenna group are arranged in different diagonal directions.
  • the third oblique antenna group is arranged obliquely with a shift of dRH 1 ⁇ D H in the horizontal direction and a shift of dRV 1 ⁇ D V in the vertical direction at the same time.
  • the fourth oblique antenna group is arranged obliquely with a horizontal shift of dRH 2 ⁇ D H and a vertical shift of dRV 2 ⁇ D V at the same time.
  • dTH 1 and dTV 1 are integers of 1 or more, and dTH 2 and dTV 2 are integers of 1 or more.
  • dRH 1 and dRV 1 are integers of 1 or more, and dRH 2 and dRV 2 are integers of 1 or more.
  • the first diagonal antenna group and the second diagonal antenna group are arranged symmetrically in the horizontal direction.
  • the first oblique antenna group and the second oblique antenna group are arranged asymmetrically in the horizontal direction.
  • the third diagonal antenna group and the fourth diagonal antenna group are horizontally symmetrically arranged.
  • the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group are arranged asymmetrically in the horizontal direction.
  • the inclination of the transmitting antenna 106 and the receiving antenna 202 in the oblique direction is set to an integral multiple of the basic spacing D H in the horizontal direction, and the basic spacing D in the vertical direction. It is not limited to the case where it is set to an integral multiple of V , and may be set to an interval that is not an integral multiple of D V and D H . Even with such an arrangement, arrangement condition 2 is satisfied, and the same effect as arrangement example 2 can be obtained.
  • the total number of antennas in the first oblique antenna group and the second oblique antenna group is three, and the total number of antennas in the third oblique antenna group and the fourth oblique antenna group is three.
  • FIG. 97(a) shows an example of MIMO antenna arrangement
  • FIG. 97(b) shows an example of virtual reception array arrangement configured by the MIMO antenna arrangement shown in FIG. 97(a).
  • the scales of the horizontal and vertical axes are, for example, DH and DV , respectively.
  • the first oblique antenna group includes Tx#1 and Tx#2, and the second oblique antenna group includes Tx#2 and Tx#3. Also, in FIG. 97, the third diagonal antenna group includes Rx#1 and Rx#2, and the fourth diagonal antenna group includes Rx#2 and Rx#3.
  • FIGS. 98 to 101 show antenna placement examples when the number of antennas satisfying placement condition 2 is small.
  • FIGS. 98 to 101 (a) show examples of MIMO antenna arrangements
  • FIGS. 98 to 101 (b) are virtual reception arrays configured by the MIMO antenna arrangements shown in FIGS. 98 to 101 (a).
  • An example of placement is shown.
  • the horizontal and vertical scales are, for example, D H and D V , respectively.
  • the first diagonal antenna group includes Tx#1 and Tx#2
  • the second diagonal antenna group includes Tx#2 and Tx#3
  • the third diagonal antenna group includes Rx#1 and Rx.
  • #2 and the fourth diagonal antenna group includes Rx#3 and Rx#4.
  • the receiving antenna 202 is positioned on both sides of the transmitting antenna 106 (the left side of the transmitting antenna Tx#1 and the right side of the transmitting antenna Tx#3). ), the mounting area of the antenna can be reduced.
  • the transmitting antenna 106 is positioned on both sides of the receiving antenna 202 (the left side of the receiving antenna Rx#1 and the receiving antenna Rx#4). (right side of the antenna), the mounting area of the antenna can be reduced.
  • the first diagonal antenna group includes Tx#1 and Tx#2
  • the second diagonal antenna group includes Tx#3 and Tx#4
  • the third diagonal antenna group includes Rx#1 and Tx#4.
  • Rx#2 and the fourth diagonal antenna group includes Rx#3 and Rx#4.
  • the receiving antenna 202 is positioned on both sides of the transmitting antenna 106 (the left side of the transmitting antenna Tx#1 and the transmitting antenna Tx#1). 4), so the antenna mounting area can be reduced.
  • the case where the receiving antennas 202 are arranged in two different directions (for example, oblique directions) under the arrangement condition 1 (for example, FIG. 8) has been described.
  • the directions may be three or more different directions.
  • arrangement condition 2 for example, FIG. 80
  • the orientation of each of the antennas 202 may be three or more different orientations.
  • the configuration of the radar device according to one embodiment of the present disclosure is not limited to the configuration shown in FIG.
  • the radar device does not have to include the CFAR section 211 .
  • the parameters such as the number of transmitting antennas N Tx , the number of receiving antennas Na, and the antenna spacing in the antenna arrangement described in one embodiment of the present disclosure are examples, and other different values may be used.
  • each of the first oblique antenna group and second oblique antenna group in Arrangement Example 1 and the first to fourth oblique antenna groups in Arrangement Example 2 may be combined.
  • the number of antennas, inclination, element spacing, or between oblique antenna groups Settings such as spacing may be determined by a combination of at least two variations of arrangement example 1 or arrangement example 2.
  • the radar transmission unit and the radar reception unit may be individually arranged at physically separate locations.
  • the direction estimator and other components may be individually arranged at physically separate locations.
  • the radar device includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) storing a control program, and a RAM (Random Access Memory). It has working memory.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the functions of the respective units described above are realized by the CPU executing the control program.
  • the hardware configuration of the radar device is not limited to this example.
  • each functional unit of the radar device may be implemented as an IC (Integrated Circuit), which is an integrated circuit.
  • Each functional unit may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip so as to include a part or all of them.
  • each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI, which is an integrated circuit.
  • the integrated circuit may control each functional block used in the description of the above embodiments and may have an input terminal and an output terminal. These may be made into one chip individually, or may be made into one chip so as to include part or all of them.
  • LSI is used here, it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized using a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • reconfigurable processors that can reconfigure connections or settings of circuit cells inside the LSI may be used.
  • a radar apparatus includes a transmission circuit that transmits transmission signals using a plurality of transmission antennas; and a receiving circuit for receiving the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas includes a first antenna group arranged in a first direction and a second direction different from the first direction and a second group of antennas arranged in each of the plurality of transmitting antennas or the remaining one of the plurality of receiving antennas, wherein the spacing between adjacent antennas is equal to or greater than one wavelength of the transmission signal, and A third antenna group arranged in a third direction different from each of the first direction and the second direction is included.
  • the radar device is installed in a vehicle, and the first direction and the second direction are a vertical direction that is a height direction of the vehicle, a straight traveling direction of the vehicle, and a It is a different direction from the horizontal direction, which is the direction perpendicular to the straight direction.
  • the first direction and the second direction are different directions with respect to the vertical direction, which is the direction of gravity, and the horizontal direction, which is the direction orthogonal to the direction of gravity.
  • the third direction is a direction that coincides with the horizontal direction.
  • the minimum spacing between the first antenna group and the second antenna group is wider than the aperture length of the third antenna group.
  • the first antenna group and the second antenna group include one or more shared antennas.
  • the antenna arrangement included in the first antenna group and the antenna arrangement included in the second antenna group have a line-symmetrical relationship with respect to a line perpendicular to the third direction.
  • the distance between adjacent antennas of the third antenna group in the horizontal direction is dT ⁇ D H
  • the distance between adjacent antennas included in the first antenna group in the horizontal direction is The spacing is dRH 1 ⁇ D H
  • the spacing between adjacent antennas included in the first antenna group in the vertical direction is dRV ⁇ DV included in the second antenna group in the horizontal direction.
  • the spacing between adjacent antennas is dRH 2 ⁇ D H
  • the spacing between adjacent antennas included in the second antenna group in the vertical direction is dRV ⁇ DV
  • the D H and the D V is a value within the range of 0.45 to 0.8 times the wavelength of the transmission signal
  • said dT is a value of 2 or more
  • each of said dRH 1 and said dRH 2 is a value of 1 or more
  • the intervals between adjacent antennas are equal.
  • the interval between adjacent antennas includes one or more unequal intervals.
  • the third antenna group has a plurality of sets of at least some antennas arranged in the third direction.
  • either one of the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas has a plurality of the first antenna group and the second antenna group.
  • the plurality of transmitting antennas include at least two types of antenna elements with different sizes.
  • the remaining one of the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas includes a fourth antenna group arranged in a fourth direction different from the third direction.
  • the remaining one of the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas includes a fourth antenna group arranged in a fourth direction different from the third direction,
  • the third direction and the fourth direction are different directions with respect to the horizontal direction and the vertical direction.
  • the first direction, the second direction, the third direction and the fourth direction are directions different from each other.
  • the third antenna group and the fourth antenna group include one or more shared antennas.
  • the spacing between adjacent antennas of the third antenna group in the horizontal direction is dTH 1 ⁇ DH
  • the spacing between adjacent antennas included in the third antenna group in the vertical direction is is dTV 1 ⁇ D V
  • the distance between adjacent antennas of the fourth antenna group in the horizontal direction is dTH 2 ⁇ D H
  • included in the fourth antenna group in the vertical direction The distance between adjacent antennas is dTV 2 ⁇ D V
  • the distance between adjacent antennas included in the first antenna group in the horizontal direction is dRH 1 ⁇ D H
  • the distance in the vertical direction is dRH 1 ⁇ D H.
  • the interval between adjacent antennas included in one antenna group is dRV 1 ⁇ D V
  • the interval between adjacent antennas included in the second antenna group in the horizontal direction is dRH 2 ⁇ D H
  • a distance between adjacent antennas included in the second antenna group in the vertical direction is dRV 2 ⁇ DV
  • a radar apparatus includes a transmission circuit that transmits transmission signals using a plurality of transmission antennas; and a receiving circuit for receiving the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas includes a first antenna group arranged in a first direction and a second direction different from the first direction a second group of antennas arranged in a second antenna group, wherein the remaining one of the plurality of transmitting antennas or the plurality of receiving antennas has a spacing between adjacent antennas equal to or greater than one wavelength of the transmission signal; a third antenna group arranged in three directions; a fourth antenna group arranged in a fourth direction different from the third direction, wherein the interval between adjacent antennas is equal to or greater than one wavelength of the transmission signal; wherein the third direction is the same direction as the first direction, and the fourth direction is the same direction as the second direction.
  • the present disclosure is suitable as a radar device that detects a wide-angle range.
  • radar device 100 radar transmitter 101 radar transmission signal generator 102 modulated signal generator 103 VCO 104 code generation unit 105 phase rotation unit 106 transmission antenna 200 radar reception unit 201 antenna system processing unit 202 reception antenna 203 reception radio unit 204 mixer unit 205 LPF 206 signal processing unit 207 AD conversion unit 208 beat frequency analysis unit 209 output switching unit 210 Doppler analysis unit 211 CFAR unit 212 code demultiplexing unit 213 direction estimation unit

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Abstract

レーダ装置において、複数の送信アンテナ又は複数の受信アンテナのいずれか一方は、第１方向に配置される第１アンテナ群と、第１方向と異なる第２方向に配置される第２アンテナ群と、を含み、複数の送信アンテナ又は複数の受信アンテナの残りの一方は、隣り合うアンテナ間の間隔が送信信号の１波長以上の間隔であり、第１方向及び第２方向のそれぞれと異なる第３方向に配置される第３アンテナ群を含む。

Description

レーダ装置
　本開示は、レーダ装置に関する。
　近年、高分解能が得られるマイクロ波又はミリ波を含む波長の短いレーダ送信信号を用いたレーダ装置の検討が進められている。また、屋外での安全性を向上させるために、車両以外にも、歩行者等の小物体を広角範囲で検知するレーダ装置（例えば、広角レーダ装置と呼ぶ）の開発が求められている。
　広角な検知範囲を有するレーダ装置の構成として、例えば、複数のアンテナ（又は、アンテナ素子とも呼ぶ）で構成されるアレーアンテナによってターゲット（又は物標）からの反射波を受信し、素子間隔（アンテナ間隔）に対する受信位相差に基づいて、反射波の到来する方向（又は、到来角と呼ぶ）を推定する手法（到来角推定手法。Direction of Arrival (DOA) estimation）を用いる構成がある。
　例えば、到来角推定手法には、フーリエ法（FFT（Fast Fourier Transform）法）、又は、高い分解能が得られる手法としてCapon法、MUSIC（Multiple Signal Classification）及びESPRIT（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）が挙げられる。
　また、レーダ装置として、例えば、受信機に加え、送信機にも複数のアンテナ（アレーアンテナ）を備え、送受信アレーアンテナを用いた信号処理によりビーム走査を行う構成（MIMO（Multiple Input Multiple Output）レーダと呼ぶこともある）が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
特開２０２１－０８１２８２号公報
J. Li, and P. Stoica, "MIMO Radar with Colocated Antennas", Signal Processing Magazine, IEEE Vol. 24, Issue: 5, pp. 106-114, 2007 白川和雄他, "自動車用3次元スキャンミリ波レーダ", 富士通テン技報, Vol.30, No.1, 2012. M. Kronauge, H.Rohling,"Fast two-dimensional CFAR procedure", IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., 2013, 49, (3), pp. 1817-1823 Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling Cadzow, J.A.; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28 , Issue: 1 Publication Year: 1992 , Page(s): 64 - 79
　しかしながら、レーダ装置（例えば、MIMOレーダ）における測角精度又は分解能を向上する方法については検討の余地がある。
　本開示の非限定的な実施例は、測角精度又は分解能を向上できるレーダ装置の提供に資する。
　本開示の一実施例に係るレーダ装置は、複数の送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信回路と、複数の受信アンテナを用いて、前記送信信号が物体にて反射された反射波信号を受信する受信回路と、を具備し、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、第１方向に配置される第１アンテナ群と、前記第１方向と異なる第２方向に配置される第２アンテナ群と、を含み、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれと異なる第３方向に配置される第３アンテナ群を含む。
　なお、これらの包括的または具体的な実施例は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示の一実施例によれば、レーダ装置における測角精度又は分解能を向上できる。
　本開示の一実施例における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
MIMOアンテナの配置例を示す図 方向推定結果の一例を示す図 サブアレー構成のアンテナの一例を示す図 方向推定結果の一例を示す図 方向推定結果の一例を示す図 レーダ装置の構成例を示すブロック図 チャープパルスを用いた場合の送信信号と反射波信号の一例を示す図 配置例１に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１に係る方向推定結果の一例を示す図 比較配置１に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 比較配置１に係る方向推定結果の一例を示す図 比較配置２に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 比較配置２に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例１に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例１に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例１に係るMIMOアンテナの配置の他の例を示す図 配置例１の変形例１に係る仮想受信アレーの配置の他の例を示す図 配置例１の変形例１に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例２に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例２に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例２に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例３に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例３に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例３に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例４に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例４に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例４に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例４に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例５に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例５に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例５に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例５に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例５に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例５に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例６に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例６に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例６に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例７に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例７に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例７に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例７に係る方向推定結果の一例を示す図 配置例１の変形例８に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例１の変形例８に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例１の変形例８に係る方向推定結果の一例を示す図 配置条件１のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件１のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件１のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件１のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件１のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件１のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例２に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例２に係る方向推定結果の一例を示す図 比較配置２ａに係るMIMOアンテナの配置例及び方向推定結果の一例を示す図 比較配置２ｂに係るMIMOアンテナの配置例及び方向推定結果の一例を示す図 比較配置２ｃに係るMIMOアンテナの配置例及び方向推定結果の一例を示す図 比較配置２ｄに係るMIMOアンテナの配置例及び方向推定結果の一例を示す図 配置例２ａに係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例２ａに係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例２ａに係る方向推定結果の一例を示す図 配置例２ｂに係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例２ｂに係る仮想受信アレーの配置例を示す図 配置例２ｂに係る方向推定結果の一例を示す図 配置例２の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例２の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例２の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置例２の変形例４に係るMIMOアンテナの配置例を示す図 配置条件２のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件２のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件２のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件２のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図 配置条件２のMIMOアンテナ及び仮想受信アレーの配置例を示す図
　MIMOレーダは、例えば、時分割、周波数分割又は符号分割を用いて多重した信号（レーダ送信波）を複数の送信アンテナ（又は送信アレーアンテナと呼ぶ）から送信する。そして、MIMOレーダは、例えば、周辺物体において反射された信号（レーダ反射波）を複数の受信アンテナ（又は受信アレーアンテナと呼ぶ）を用いて受信し、それぞれの受信信号から、多重された送信信号を分離して受信する。このような処理により、MIMOレーダは、送信アンテナ数と受信アンテナ数との積で示される伝搬路応答を取り出すことができ、これらの受信信号を仮想受信アレーとしてアレー信号処理を行う。
　MIMOレーダでは、送受信アレーアンテナにおけるアンテナ素子の配置を工夫することにより、最大で送信アンテナ素子数と受信アンテナ素子数との積に等しい仮想的な受信アレーアンテナ（以下、仮想受信アレー、MIMO仮想受信アレー、仮想受信アンテナ、又は仮想受信アレーアンテナと呼ぶ）を構成できる。これにより、少ない素子数によってアレーアンテナの実効的な開口長を増大させる効果が得られ、測角精度又は分解能を向上できる。
　また、垂直方向又は水平方向の一次元走査（測角）以外にも、垂直方向及び水平方向の２次元におけるビーム走査（測角）を行う場合にもMIMOレーダが適用可能である（例えば、非特許文献２を参照）。
　一例として、図１の（ａ）は、垂直方向（図１の（ａ）では縦方向）に配置された４個の送信アンテナ（Tx#1～Tx#4）を含む送信アレーアンテナ、及び、水平方向（図１の（ａ）では横方向）に配置された４個の受信アンテナ（Rx#1～Rx#4）を含む受信アレーアンテナを示す。図１の（ａ）において、送信アンテナは、垂直方向に等間隔（dV）に配置され、受信アンテナは、水平方向に等間隔（dH）に配置されている（例えば、非特許文献２を参照）。
　図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示すアンテナ配置の送受信アレーアンテナを含む仮想受信アレーを示す。図１の（ｂ）に示す仮想受信アレーは、水平方向に４アンテナ及び垂直方向に４アンテナが矩形状に配置された１６素子の仮想アンテナ（VA#1～VA#16）から構成される。図１の（ｂ）では、仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向の素子間隔は、それぞれ、dH、dVとなる。仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向の開口長AH、AVは、それぞれ、AH=3dH、AV=3dVとなる。
　図２の（ａ）及び図２の（ｂ）は、図１の（ａ）に示したMIMOレーダのアンテナ配置において、水平方向の素子間隔dH=0.5λとし、垂直方向の素子間隔dV=0.5λとした場合の水平０°及び垂直０°方向に向けたフーリエビームパターンを示す。なお、λはレーダ搬送波の波長を示す。
　図２の（ａ）及び図２の（ｂ）に示すように、水平０°及び垂直０°方向にメインビーム（メインローブ）が形成される。ここで、メインビームのビーム幅が狭いほど、複数のターゲットに対する角度分離性能が向上する。例えば、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）では、電力値が3dBのビーム幅は２６°程度である。また、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）に示すように、メインビームの周辺には、サイドローブが発生している。レーダ装置において、サイドローブは虚像として誤検出の要因となる。このため、サイドローブのピークレベルが低いほど、レーダ装置において虚像として誤検出される確率が低減される。図２の（ａ）及び図２の（ｂ）では、例えば、メインビームのピークレベルによって正規化したサイドローブのピークレベルに対する電力比（ピークサイドローブレベル比（PSLR：Peak Sidelobe Level Ratio））は約-13dBとなる（ただし、等振幅ビームウェイトを用いた場合）。
　レーダ装置において検出距離を拡大するには、利得の高いアンテナを用いることが有効である。例えば、アンテナの指向性（ビーム幅）を狭くすることにより、アンテナ利得を向上できる。アンテナの指向性は、例えば、アンテナの開口面を広げるほど、狭くなる。よって、アンテナの指向性を狭くするには、アンテナサイズが大きくなりやすい。
　例えば、車両に搭載されるレーダ装置（例えば、車載レーダとも呼ぶ）等では、垂直方向の指向性を狭めるために、垂直方向に複数のアンテナ素子を並べて構成したサブアレーアンテナを用いてよい。サブアレーアンテナによって垂直方向の指向性を狭めることにより、垂直方向のアンテナ利得を向上でき、路面等の不要な方向の反射波を低減できる。
　なお、垂直方向とは、レーダ装置が搭載（又は、設置）された車両の高さ方向である。また、水平方向とは、車両の直進方向、車両の直進方向に直交した方向、又は、車両の高さ方向に対して直交した方向である。
　なお、垂直方向とは、例えば、レーダ装置を信号器に搭載（又は、設置）した場合は、重力方向であってもよく、水平方向とは、重力方向に対して直交した方向であってもよい。
　例えば、図３は、平面パッチアンテナを垂直方向（図３では縦方向）に８素子、水平方向（図３では横方向）に１素子並べたサブアレーの一例を示す。図３において、HANTは、垂直方向のアンテナサイズを示し、WANTは、水平方向のアンテナサイズを示す。なお、サブアレーの構成は、図３に示す構成に限定されず、例えば、垂直方向及び水平方向のそれぞれの素子数は図３に示す個数と異なってもよい。
　ここで、サブアレーアンテナを、送信アレーアンテナ又は受信アレーアンテナを構成するアンテナ素子に用いる場合、アレーアンテナのアンテナ素子は、サブアレーアンテナのサイズよりも狭い間隔には配置するのは困難である。例えば、サブアレーアンテナを構成するアンテナ素子を垂直方向に配置する場合、サブアレーアンテナのサイズが１波長以上になり得る。よって、例えば、図１の（ａ）に示すMIMOレーダにおいて垂直方向にサブアレーアンテナを用いる場合（垂直方向にサブアレー化される場合）には、垂直方向の素子間隔dVを１波長以上に広げることになる。
　図４及び図５は、図１の（ａ）に示すMIMOレーダの送受信アンテナ配置において垂直方向の素子間隔dVを１波長（λ）以上に設定した場合に、水平０°及び垂直０°方向に向けたフーリエビームパターンの一例を示す。なお、図４及び図５では、垂直方向にサブアレー化したアンテナ素子単体の指向性は考慮しない。
　図４では、垂直方向の素子間隔dv=λ、水平方向の素子間隔dH=0.5λであり、図５では、垂直方向の素子間隔dV=2λ、水平方向の素子間隔dH=0.5λである。
　図４及び図５に示すように、水平０°及び垂直０°方向にメインビーム（メインローブ）が向き、例えば、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）のサイドローブと比較して、メインビームの周辺の垂直方向に高いレベルのサイドローブ（例えば、グレーティングローブ）が発生している。図４及び図５では、メインローブのピークレベルに対するグレーティングローブのピークレベルの比（ピークサイドローブ比）は０ｄＢとなる。また、図５（dV=2λ）では、図４（dV=λ）と比較して、垂直方向に高いレベルのサイドローブ（例えば、グレーティングローブ）が発生する角度間隔が狭くなる。例えば、垂直方向の素子間隔dVが広いほど、サイドローブ（例えば、グレーティングローブ）が発生する角度間隔が狭まる性質が確認できる。
　このように、レーダ装置は、垂直方向のアンテナサイズが大きいほど、垂直方向の素子間隔が広がるため、メインビームに比較的近い角度にグレーティングローブが発生しやすくなる。このため、レーダ装置にて想定する検知角範囲が、グレーティングローブの発生する角度以上に広い場合には、レーダ装置は、検知角度範囲内において、グレーティングローブに起因する偽のピークを誤ってターゲット（物標）として検出する確率が増加し、レーダ装置の検出性能が劣化し得る。
　また、例えば、グレーティングローブが、レーダ装置にて想定する検知角範囲外にあっても、グレーティングローブ方向から到来する反射波の電力が十分大きい場合には、レーダ装置は、視野角内にターゲットが到来したと誤検出しやすくなり、レーダ装置の検出性能が劣化し得る。例えば、素子間隔が１波長以上の場合、グレーティングローブは±90度の範囲内に常に発生するため、視野角が狭いレーダ装置であっても、グレーティングローブによる誤検出発生によるレーダ検出性能の劣化が生じやすくなる。
　その一方で、例えば、垂直方向の素子間隔が広いほど、垂直方向のビーム幅が狭まり、レーダ装置における垂直方向の測角精度又は角度分解能を向上できる。例えば、図２、図４及び図５の垂直方向の素子間隔を比較すると、それぞれ0.5λ、λ、及び、2λであり、フーリエビームパターンにおけるメインローブを比較すると、垂直方向の素子間隔が広いほど、垂直方向のビーム幅は狭くなり、鋭いビームが形成されることが確認できる。このように、垂直方向のビーム幅が狭いほど、レーダ装置における垂直方向の測角精度又は角度分解能を向上できる。
　同様に、例えば、水平方向の素子間隔が広いほど、水平方向のビーム幅が狭まり、レーダ装置における水平方向の測角精度又は角度分解能を向上できる。その一方で、水平方向の素子間隔が広いほど、グレーティングローブが発生しやすい。例えば、レーダ装置にて想定する検知角範囲が、グレーティングローブの発生する角度以上に広い場合には、レーダ装置は、検知角度範囲内において、グレーティングローブに起因する偽のピークを誤ってターゲット（物標）として検出する確率が増加し、レーダ装置の検出性能が劣化し得る。
　そこで、本開示の非限定な一実施例では、垂直方向及び水平方向の少なくとも一方において、素子間隔を広げつつ、グレーティングローブを抑圧可能なアンテナ配置について説明する。このようなアンテナ配置の実現により、より少ないアンテナ数によって測角精度又は分解能を向上できる。
　なお、本開示の一実施例に係るレーダ装置は、例えば、車両といった移動体に搭載されてよい。移動体に搭載されるレーダ装置は、例えば、衝突安全性を高める先進運転支援システム（ADAS：Advanced Driver Assistance System）、又は、自動運転時の移動体周辺の監視に用いるセンサとして利用可能である。
　また、本開示の一実施例に係るレーダ装置は、例えば、路側の電柱又は信号機といった比較的高所の構造物に取り付けられてよい。このようなレーダ装置は、例えば、通行する車両又は歩行者の安全性を高める支援システムにおけるセンサとして利用可能である。
　なお、レーダ装置の用途はこれらに限定されず、他の用途に利用されてもよい。
　以下、本開示の一実施例に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
　以下では、送信ブランチが、複数の送信アンテナから符号分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチが、各送信信号を分離して受信処理を行う構成（例えば、MIMOレーダ構成）のレーダ装置について説明する。ただし、レーダ装置の構成は、これに限定されず、送信ブランチが、複数の送信アンテナから周波数分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチが、各送信信号を分離して受信処理を行う構成でもよい。また、同様に、レーダ装置の構成は、送信ブランチで複数の送信アンテナから時分割多重された送信信号を送出し、受信ブランチで受信処理を行う構成でもよい。
　また、同様に、送信ブランチが、複数の送信アンテナからドップラ分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチが、各送信信号を分離して受信処理を行う構成でもよい。同様に、送信ブランチが、複数の送信アンテナから符号分割多重、時分割多重、ドップラ分割多重の少なくとも２つを組み合わせて多重した送信信号を送出し、受信ブランチが、各送信信号を分離して受信処理を行う構成でもよい。
　また、以下では、一例として、チャープ（chirp）パルスのような周波数変調したパルス波を用いたレーダ方式（例えば、チャープパルス送信（fast chirp modulation）とも呼ぶ）の構成について説明する。ただし、変調方式は、周波数変調に限定されない。例えば、本開示の一実施例は、単パルス又は符号化パルスを用いたレーダ方式についても適用可能である。
　（実施の形態１）
　［レーダ装置の構成］
　図６は、本実施の形態に係るレーダ装置１０の構成例を示すブロック図である。
　レーダ装置１０は、レーダ送信部（送信ブランチ）１００と、レーダ受信部（受信ブランチ）２００と、を有する。
　レーダ送信部１００は、レーダ信号（レーダ送信信号）を生成し、複数の送信アンテナ１０６（例えば、Ntx個）によって構成される送信アレーアンテナを用いて、レーダ送信信号を規定された送信周期にて送信する。
　レーダ受信部２００は、ターゲット（物標。図示せず）により反射したレーダ送信信号である反射波信号を、複数の受信アンテナ２０２（例えば、Na個）を含む受信アレーアンテナを用いて受信する。レーダ受信部２００は、各受信アンテナ２０２において受信した反射波信号を信号処理し、例えば、物標の有無検出又は反射波信号の到来距離、ドップラ周波数（例えば、相対速度）、及び到来方向の推定を行い、推定結果に関する情報（例えば、測位情報）を出力する。
　なお、ターゲットはレーダ装置１０が検出する対象の物体であり、例えば、車両（４輪及び２輪を含む）、人、ブロック又は縁石を含む。
　［レーダ送信部１００の構成］
　レーダ送信部１００は、レーダ送信信号生成部１０１と、符号生成部１０４と、位相回転部１０５と、送信アンテナ１０６と、を有する。
　レーダ送信信号生成部１０１は、レーダ送信信号を生成する。レーダ送信信号生成部１０１は、例えば、変調信号発生部１０２及びＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）１０３を有する。以下、レーダ送信信号生成部１０１における各構成部について説明する。
　変調信号発生部１０２は、のこぎり歯形状の変調信号（例えば、ＶＣＯ制御用の変調信号）をレーダ送信周期Tr毎に発生させる。
　ＶＣＯ１０３は、変調信号発生部１０２から出力される変調信号に基づいて、例えば、図７の（ａ）に示すように、周波数変調信号（以下、例えば、周波数チャープ信号又はチャープ信号と呼ぶ）を生成し、位相回転部１０５、及び、レーダ受信部２００（後述するミキサ部２０４）へ出力する。
　符号生成部１０４は、符号多重送信を行う送信アンテナ１０６毎に異なる符号を生成する。符号生成部１０４は、生成した符号に対応する位相回転量を位相回転部１０５へ出力する。また、符号生成部１０４は、生成した符号に関する情報をレーダ受信部２００（後述する出力切替部２０９）へ出力する。
　位相回転部１０５は、ＶＣＯ１０３から入力されるチャープ信号に対して、符号生成部１０４から入力される位相回転量を付与し、位相回転後の信号を送信アンテナ１０６に出力する。例えば、位相回転部１０５は、例えば、位相器及び位相変調器等を含む（図示せず）。位相回転部１０５の出力信号は、規定された送信電力に増幅され、各送信アンテナ１０６から空間に放射される。例えば、レーダ送信信号は、符号に対応する位相回転量が付与されることによって、複数の送信アンテナ１０６から符号多重送信される。
　次に、レーダ装置１０において設定される符号（例えば、直交符号）の一例について説明する。
　符号生成部１０４は、例えば、符号多重送信を行う送信アンテナ１０６毎に異なる符号を生成する。
　例えば、以下では、符号多重送信を行う送信アンテナ１０６の数を「Nt」個とし、符号多重数を「NCM」とする。図６では、NCM=Ntである。
　符号生成部１０４は、符号長（例えば、符号要素数）Locの符号系列（例えば、互いに直交する関係となる直交符号系列（又は、単に符号又は直交符号とも呼ぶ））に含まれるNallcode個（以下では、Nallcode（Loc）個と記載することもある）の直交符号のうち、NCM個の直交符号を、符号多重送信用の符号に設定する。
　例えば、符号多重数NCMは、直交符号数Nallcode以下とし、NCM≦Nallcodeである。例えば、符号長LocのNCM個の直交符号をCodencm=[OCncm（1）, OCncm（2）,…, OCncm（Loc）]と表記する。ここで、「OCncm（noc）」は、第ncm番の直交符号Codencmにおける第noc番の符号要素を表す。また、「ncm」は符号多重に用いる直交符号のインデックスを表し、ncm=1,…, NCMである。また、「noc」は符号要素のインデックスであり、noc=1,…,Locである。
　上述したように、符号生成部１０４において生成されるNCM個の直交符号は、例えば、互いに直交する符号（例えば、無相関の符号）である。例えば、直交符号系列には、Walsh-Hadamard符号が用いられてよい。Walsh-Hadamard符号の符号長は２のべき乗であり、各符号長の直交符号には、符号長と同数の直交符号が含まれる。例えば、符号長2、4、8又は16のWalsh-Hadamard符号には、それぞれ2、4、8又は16個の直交符号が含まれる。
　以下では、一例として、符号数NCM個の直交符号系列の符号長Locは次式(1)を満たすように設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ceil[x]は実数ｘ以上の最小の整数を出力する演算子（天井関数）である。符号長LocのWalsh-Hadamard符号の場合、Nallcode(Loc)＝Locの関係が成り立つ。例えば、符号長Loc=2、4、8、又は16のWalsh-Hadamard符号は、それぞれ2、4、8又は16個の直交符号を含むため、Nallcode(2)=2、Nallcode(4)=4、Nallcode(8)=8、及び、Nallcode(16)=16が成立する。符号生成部１０４は、例えば、符号長LocのWalsh-Hadamard符号に含まれるNallcode(Loc)個の符号のうち、NCM個の直交符号を用いる。
　以下、各符号多重数NCMにおける直交符号の一例について説明する。
　例えば、符号多重数NCM=3の場合、符号生成部１０４は、例えば、符号長Loc=4のWalsh-Hadamard符号のうち、3個の直交符号を符号多重送信用の符号に決定する。
　例えば、符号生成部１０４は、Code1=WH4(3)=[1，1, -1, -1]、Code2=WH4(4)=[1，-1, -1, 1]、及び、Code3=WH4(2)=[1，-1, 1, -1]を選択してもよい。
　例えば、符号生成部１０４は、式(2)に示す符号長LocのWalsh-Hadamard符号のうち、NCM個の直交符号を符号多重送信用の符号に選択してもよい。この場合、NCM≦Loc＝Nallcode（Loc）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、直交符号系列を構成する要素は実数に限らず、複素数値が含まれてもよい。
　また、符号は、Walsh-Hadamard符号と異なる他の直交符号でもよい。例えば、符号は、直交M系列符号又は擬似直交符号でもよい。
　以上、各符号多重数NCMにおける直交符号の一例について説明した。
　次に、符号生成部１０４において生成された符号多重送信用の符号に基づく位相回転量の一例について説明する。
　レーダ装置１０は、例えば、符号多重送信を行う送信アンテナTx#1～Tx#Ntに対して、それぞれ異なる直交符号を用いた符号多重送信を行う。そこで、符号生成部１０４は、例えば、第m番の送信周期Trにおいて、第ncm番の送信アンテナTx#ncmに対して付与する、直交符号Codencmに基づく位相回転量ψncm(m)を設定し、位相回転部１０５に出力する。ここで、ncm=1,…, NCMである。
　例えば、位相回転量ψncm(m)は、次式(3)に示すように、符号長Loc回の送信周期の期間毎に、直交符号CodencmのLoc個の各符号要素OCncm(1),…, OCncm(Loc)に相当する位相量を巡回的に付与する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、angle(x)は実数ｘのラジアン位相を出力する演算子であり、angle(1)=0、angle(-1)=π、angle(j)=π/2、及び、angle(-j)=-π/2である。ｊは虚数単位である。また、OC_INDEXは、直交符号系列Codencmの要素を指示する直交符号要素インデックスであり、送信周期（Tr）毎に、次式(4)のように1からLocの範囲で巡回的に可変する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、mod(x,y)はモジュロ演算子であり、ｘをｙで割った後の余りを出力する関数である。また、m=1,…,Ncである。Ncは、レーダ装置１０がレーダ測位に用いる所定の送信周期数（以下では、「レーダ送信信号送信回数」と呼ぶ）である。また、レーダ装置１０は、例えば、Locの整数倍（例えば、Ncode倍）となるレーダ送信信号送信回数Ncの送信を行う。例えば、Nc=Loc×Ncodeである。
　また、符号生成部１０４は、送信周期（Tr）毎に、直交符号要素インデックスOC_INDEXをレーダ受信部２００の出力切替部２０９へ出力する。
　位相回転部１０５は、例えば、Ntx個の送信アンテナ１０６にそれぞれ対応する位相器又は位相変調器を備える。位相回転部１０５は、例えば、送信周期Tr毎に、レーダ送信信号生成部１０１から入力されるチャープ信号に対して、符号生成部１０４から入力される位相回転量ψncm(m)をそれぞれ付与する。
　例えば、位相回転部１０５は、送信周期Tr毎にレーダ送信信号生成部１０１から入力されるチャープ信号に対して、第ncm番の送信アンテナTx#ncmに対して付与する、直交符号Codencmに基づく位相回転量ψncm(m)を付与する。ここで、ncm=1,…,NCMであり、m=1,..,Ncである。
　Ntx個の送信アンテナ１０６に対する位相回転部１０５からの出力は、例えば、所定の送信電力に増幅後に、Ntx個の送信アンテナ１０６（例えば、送信アレーアンテナ）から空間に放射される。
　一例として、送信アンテナ数NTx=3、及び、符号多重数NCM=3において符号多重送信する場合について説明する。なお、送信アンテナ数Nt及び符号多重数NCMは、これらの値に限定されない。
　例えば、位相回転量ψ1(m), ψ2(m)及びψ3(m)が、第m番の送信周期Tr毎に符号生成部１０４から位相回転部１０５へ出力される。
　第1番（ncm=1）の位相回転部１０５（例えば、第1番の送信アンテナ１０６（例えば、Tx#1）に対応する位相器）は、送信周期Tr毎にレーダ送信信号生成部１０１において生成されたチャープ信号に対して、送信周期Tr毎に、次式(5)のように位相回転を付与する。第1番の位相回転部１０５の出力は、送信アンテナTx#1から送信される。ここで、cp(t)は第m番の送信周期Trのチャープ信号を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　同様に、第2番（ncm=2）の位相回転部１０５は、送信周期Tr毎にレーダ送信信号生成部１０１において生成されたチャープ信号に対して、送信周期Tr毎に、次式(6)のように位相回転を付与する。第2番の位相回転部１０５の出力は、送信アンテナTx#2から送信される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　同様に、第3番（ncm=3）の位相回転部１０５は、送信周期Tr毎に、レーダ送信信号生成部１０１において生成されたチャープ信号に対して、送信周期Tr毎に、次式(7)のように位相回転を付与する。第3番の位相回転部１０５の出力は、送信アンテナTx#3から送信される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　なお、レーダ装置１０は、レーダ測位を継続的に行う場合に、レーダ測位毎（例えば、Nc回の送信周期（Nc×Tr）毎）に、直交符号Codencmに用いる符号を可変に設定してもよい。
　以上、レーダ送信部１００の構成例について説明した。
　［レーダ受信部２００の構成］
　図６において、レーダ受信部２００は、Na個の受信アンテナ２０２（例えば、Rx#1～Rx#Naとも表す）を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部２００は、Na個のアンテナ系統処理部２０１－１～２０１－Ｎａと、CFAR（Constant False Alarm Rate）部２１１と、符号多重分離部２１２と、方向推定部２１３と、を有する。
　各受信アンテナ２０２は、ターゲットに反射したレーダ送信信号である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部２０１へ受信信号として出力する。
　各アンテナ系統処理部２０１は、受信無線部２０３と、信号処理部２０６とを有する。
　受信無線部２０３は、ミキサ部２０４と、ＬＰＦ（low pass filter）２０５と、を有する。ミキサ部２０４は、受信した反射波信号に対して、レーダ送信信号生成部１０１から入力される、送信信号であるチャープ信号をミキシングする。ＬＰＦ２０５は、ミキサ部２０４の出力信号に対してＬＰＦ処理を施すことによって、反射波信号の遅延時間に応じた周波数となるビート信号を出力する。例えば、図７の下段に示すように、送信チャープ信号（送信周波数変調波）の周波数と、受信チャープ信号（受信周波数変調波）の周波数との差分周波数がビート周波数として得られる。
　各アンテナ系統処理部２０１－ｚ（ただし、z=1～Naの何れか）の信号処理部２０６は、ＡＤ変換部２０７と、ビート周波数解析部２０８と、出力切替部２０９と、ドップラ解析部２１０と、を有する。
　ＬＰＦ２０５から出力された信号（例えば、ビート信号）は、信号処理部２０６において、ＡＤ変換部２０７によって、離散的にサンプリングされた離散サンプルデータに変換される。
　ビート周波数解析部２０８は、送信周期Tr毎に、規定された時間範囲（レンジゲート）において得られたNdata個の離散サンプルデータをFFT処理する。これにより、信号処理部２０６では、反射波信号（レーダ反射波）の遅延時間に応じたビート周波数にピークが現れる周波数スペクトラムが出力される。なお、ビート周波数解析部２０８は、FFT処理として、例えば、Han窓又はHamming窓等の窓関数係数を乗算してもよい。なお、レーダ装置１０は、窓関数係数を用いることにより、ビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。また、Ndata個の離散サンプリングデータ数が２のべき乗ではない場合、ビート周波数解析部２０８は、例えば、ゼロ埋めしたデータを含めることで２べき乗個のFFTサイズとしてFFT処理してもよい。
　ここで、第m番目のチャープパルス送信によって得られる第z番目の信号処理部２０６におけるビート周波数解析部２０８から出力されるビート周波数応答をRFTｚ（fb, m）で表す。ここで、fbはビート周波数インデックスを表し、FFTのインデックス（ビン番号）に対応する。例えば、fb=0,…,(Ndata/2)-1であり、z=1,…,Naであり、m=1,…,NCである。ビート周波数インデックスfbが小さいほど、反射波信号の遅延時間が小さい（例えば、物標との距離が近い）ビート周波数を示す。
　また、ビート周波数インデックスfbは、次式(8)を用いて距離情報R(fb)に変換してよい。そのため、以下では、ビート周波数インデックスfbを「距離インデックスfb」とも呼ぶ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、Bwは、チャープ信号におけるレンジゲート内での周波数変調帯域幅を表し、C0は光速度を表す。
　出力切替部２０９は、符号生成部１０４から出力される直交符号要素インデックスOC_INDEXに基づいて、送信周期毎のビート周波数解析部２０８の出力を、Loc個のドップラ解析部２１０のうち、OC_INDEX番目のドップラ解析部２１０に選択的に切り替えて出力する。例えば、出力切替部２０９は、第m番目の送信周期Trにおいて、OC_INDEX番目のドップラ解析部２１０を選択する。
　信号処理部２０６は、Loc個のドップラ解析部２１０－１～２１０－Locを有する。例えば、第noc番目のドップラ解析部２１０には、出力切替部２０９によってLoc回の送信周期（Loc×Tr）毎にデータが入力される。このため、第noc番目のドップラ解析部２１０は、Nc回の送信周期のうち、Ncode回の送信周期のデータ（例えば、ビート周波数解析部２０８から出力されるビート周波数応答RFTｚ（fb, m））を用いて、距離インデックスfb毎にドップラ解析を行う。ここで、nocは符号要素のインデックスであり、noc=1, …, Locである。
　例えば、Ncodeが２のべき乗値である場合、ドップラ解析においてFFT処理を適用してもよい。この場合、FFTサイズはNcodeであり、サンプリング定理から導出される折り返しが発生しない最大ドップラ周波数は±1/(2Loc×Tr)である。また、ドップラ周波数インデックスfsのドップラ周波数間隔は1/（Ncode×Loc×Tr）であり、ドップラ周波数インデックスfsの範囲はfs = -Ncode/2, …, 0, …, Ncode/2－１である。
　例えば、第z番の信号処理部２０６のドップラ解析部２１０の出力VFTｚ noc（fb, fs）は、次式(9)に示される。なお、jは虚数単位であり、z=1～Naである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、Ncodeが２のべき乗でない場合には、例えば、ゼロ埋めしたデータを含めることで２のべき乗個のデータサイズ（FFTサイズ）としてFFT処理してもよい。例えば、ゼロ埋めしたデータを含めた場合のドップラ解析部２１０におけるFFTサイズをNcodewzeroとした場合、第ｚ番の信号処理部２０６におけるドップラ解析部２１０の出力VFTｚ noc（fb, fs）は、次式(10)に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、nocは符号要素のインデックスであり、noc=1,…,Locである。また、FFTサイズはNcodewzeroであり、サンプリング定理から導出される折り返しが発生しない最大ドップラ周波数は、±1/(2Loc×Tr)である。また、ドップラ周波数インデックスfsのドップラ周波数間隔は１/（Ncodewzero×Loc×Tr）であり、ドップラ周波数インデックスfsの範囲はfs=-Ncodewzero/2,…,0,…, Ncodewzero/2－１である。
　以下では、一例として、Ncodeが２のべき乗値である場合について説明する。なお、ドップラ解析部２１０においてゼロ埋めを用いる場合、以下の説明においてNcodeをNcodewzeroと置き換えることにより、同様に適用でき、同様の効果を得られる。
　また、ドップラ解析部２１０は、FFT処理の際に、例えば、Han窓又はHamming窓といった窓関数係数を乗算してもよい。レーダ装置１０は、窓関数を適用することでビート周波数ピーク周辺に発生するサイドローブを抑圧できる。
　以上、信号処理部２０６の各構成部における処理について説明した。
　図６において、CFAR部２１１は、第1～第Na番目の信号処理部２０６それぞれのLoc個のドップラ解析部２１０の出力を用いて、CFAR処理（例えば、適応的な閾値判定）を行い、ピーク信号を与える距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarを抽出する。
　CFAR部２１１は、例えば、次式(11)のように、第1～第Na番目の信号処理部２０６のドップラ解析部２１０の出力VFTz noc（fb, fs）を電力加算し、距離軸とドップラ周波数軸（相対速度に相当）とからなる２次元のCFAR処理、又は、１次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理を行う。２次元のCFAR処理又は１次元のCFAR処理を組み合わせたCFAR処理については、例えば、非特許文献３に開示された処理が適用されてよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　CFAR部２１１は、適応的に閾値を設定し、閾値よりも大きい受信電力となる距離インデックスfb_cfar、ドップラ周波数インデックスfs_cfar、及び、受信電力情報PowerFT(fb_cfar, fs_cfar)を符号多重分離部２１２に出力する。
　次に、符号多重分離部２１２の動作例について説明する。
　符号多重分離部２１２は、例えば、CFAR部２１１において抽出された距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarに基づいて、符号多重信号の分離処理を行う。
　例えば、符号多重分離部２１２は、次式(12)のように、CFAR部２１１において抽出された距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarに対応するドップラ解析部２１０の出力であるドップラ成分VFTALLz（fb_cfar, fs_cfar）に対して符号分離処理を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ここで、DeMulz ncm（fb_cfar, fs_cfar）は、第z番のアンテナ系統処理部２０１におけるドップラ解析部２１０の距離インデックスfb_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarの出力に対する直交符号Codencmを用いて符号多重信号を符号分離した出力（例えば、符号分離結果）である。なお、z=1,…,Naであり、ncm=1,…,NCMである。
　また、式(12)において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　は、要素数が等しいベクトル同士の要素毎の積を表す。例えば、n次ベクトルA=[a1,..,an]及びB=[b1,..,bn]に対して、要素毎の積は以下の式(13)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 　また、式(12)において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 　は、ベクトル内積演算子を表す。また、式(12)において、上付き添え字Tはベクトル転置を表し、上付き添え字＊（アスタリスク）は複素共役演算子を表す。
　式(12)において、α（fs_cfar）は「ドップラ位相補正ベクトル」を表す。ドップラ位相補正ベクトルα（fs_cfar）は、例えば、CFAR部２１１において抽出されたドップラ周波数インデックスfs_cfarが、ドップラ折り返しを含まないドップラ解析部２１０の出力範囲（例えば、ドップラ範囲）とする場合に、Loc個のドップラ解析部２１０間におけるドップラ解析の時間差に起因するドップラ位相回転を補正する。
　例えば、ドップラ位相補正ベクトルα（fs_cfar）は、次式（14）のように表される。式(14)に示すドップラ位相補正ベクトルα（fs_cfar）は、例えば、第１番のドップラ解析部２１０の出力VFTｚ 1（fb_cfar, fs_cfar）のドップラ解析時間を基準として、第２番のドップラ解析部２１０の出力VFTｚ 2（fb_cfar, fs_cfar）から第Loc番のドップラ解析部２１０の出力VFTｚ Loc（fb_cfar, fs_cfar）のそれぞれにおけるTr,2Tr,…,(Loc-1)Trの時間遅れにより生じるドップラ周波数インデックスfs_cfarのドップラ成分での位相回転を補正するドップラ位相補正係数を要素とするベクトルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　また、式(12)において、VFTALLz（fb_cfar, fs_cfar）は、例えば、次式(15)のように、第ｚ番のアンテナ系統処理部２０１におけるLoc個のドップラ解析部２１０の出力VFTｚ noc（fb, fs）のうち、CFAR部２１１において抽出された距離インデックスfｂ_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarに対応する成分VFTz noc（fb_cfar, fs_cfar）（ただし、noc=1,…,Loc）をベクトル形式で表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　以上、符号多重分離部２１２の動作例について説明した。図６に示す構成はサンプリング定理から導出される折り返しが発生しない最大ドップラ周波数は、±1/(2Loc×Tr)であり、レーダ装置１０が検出する物標はこの範囲にあると想定した符号多重分離部２１２の動作を説明した。
　なお、レーダ装置１０の構成は、図６に示す構成に限定されず、検出可能なドップラ周波数範囲をより拡大することもできる。例えば、特許文献１の図１に開示されているドップラ解析部の出力に、最大ドップラ周波数±1/(2Loc×Tr)を超えたドップラ周波数成分が含まれるかどうかを判定する折り返し判定部を設け、折り返し判定処理を行ない、その判定結果を用いて符号多重分離部で符号多重分離を行ってもよい。
　ただし、特許文献１の折り返し判定部における折り返し判定処理を行うためは、レーダ送信部における符号生成部で生成する符号の符号多重数NCMは、直交符号数Nallcodeよりも少なくし、NCM＜Nallcodeとする。例えば、直交符号の符号長Locは、符号多重数NCMよりも大きくする。
　このような構成を用いることで、検出可能なドップラ範囲をより拡大することができ、例えば、検出可能な最大ドップラ周波数を±1/(2×Tr)とすることができる。従って、レーダ装置が検出する物標はドップラ周波数範囲±1/(2×Tr)にあるものと想定した符号多重分離部の動作も可能となる。
　レーダ装置１０では、例えば、アレー利得の向上、及び、仮想受信アレーによる開口長増大により、グレーティングローブ又はサイドローブを抑圧し、角度分解能を高められる送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置を採用してよい。
　以下、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のアンテナ配置の一例、及び、各配置例を適用した場合の方向推定部２１３における方向推定処理の例について説明する。
　また、以下の配置例及び変形例における、送信アンテナ１０６の配置を受信アンテナ２０２のアンテナの配置に置き換えてもよく、受信アンテナ２０２の配置を送信アンテナ１０６の配置と置き換えてもよい。レーダ装置１０では、送信アンテナ１０６と受信アンテナ２０２とでアンテナ配置を入れ替えた場合でも、以下の配置例と同様の効果を得ることができる。
　また、以下の配置例及び変形例における水平方向と垂直方向とを入れ替えた配置でもよい。アンテナ配置において水平方向と垂直方向とを入れ替えた場合、レーダ装置１０では、以下の配置例における水平方向と垂直方向とを入れ替えた効果を得ることができる。
　なお、配置例における水平方向と垂直方向は、厳密に水平方向、垂直方向に一致してなくともよく、配置例に含まれる送信アンテナと受信アンテナとの相対的な位置関係は保ちつつ、配置例全体が所定の角度で傾いて配置されてもよい。この場合においても、配置例に含まれる送信アンテナと受信アンテナとの相対的な位置関係は保持されるため、同様の効果が得られる。
　レーダ装置１０のアンテナ配置（例えば、MIMOアンテナ配置）は、例えば、以下の配置条件を満たす配置でよい。
　［配置条件１］
　NTｘ個の送信アンテナ１０６は、１波長以上の間隔で所定の配置方向に配置される。３個以上のアンテナが配置される場合、等間隔で配置されてよい。なお、NTｘ個の送信アンテナ１０６の一部は、異なる間隔で配置されてもよい。また、レーダ装置１０は、NTｘ個の送信アンテナ１０６以外の送信アンテナを含んでもよい。
　Na個の受信アンテナ２０２は、「第１の斜め方向」に配置される「第１斜めアンテナ群」及び「第２の斜め方向」に配置される「第２斜めアンテナ群」を含み、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは平行ではない。例えば、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは異なる方向である。なお、レーダ装置１０は、Na個の受信アンテナ２０２以外の受信アンテナを含んでもよい。また、Na個の受信アンテナ２０２の一部は、異なる間隔で配置されてもよい。
　なお、第１斜めアンテナ群、及び、第２斜めアンテナ群には、それぞれ少なくとも２つの受信アンテナ２０２が含まれてよい。
　また、第１の斜め方向及び第２の斜め方向のそれぞれは、送信アンテナ１０６の所定の配置方向に一致しない方向でよい。例えば、第１斜めアンテナ群（例えば、第１アンテナ群に対応）が配置される第１の斜め方向（例えば、第１方向に対応）と、第２斜めアンテナ群（例えば、第２アンテナ群に対応）が配置される第２の斜め方向（例えば、第２方向に対応）と、複数（例えば、NTｘ個）の送信アンテナ１０６が配置される方向（例えば、第３方向に対応）と、は互いに異なってよい。
　配置条件１を満たす第１斜めアンテナ群、及び、第２斜めアンテナ群が任意の位置に配置されることにより、グレーティングローブの抑圧が可能である。例えば、以下の配置例又は変形例に示すように、第１斜めアンテナ群、及び、第２斜めアンテナ群の互いの水平方向の位置が重複しない配置により、垂直方向のサイズが大きなアンテナ素子が配置可能となる。
　以下、配置条件１の例について説明する。以下では、配置条件１を満たす配置例、及び、その配置例における計算機シミュレーションによる方向推定結果の例について説明する。
　なお、以下では、複数の送信アンテナ１０６が配置される方向の一例として水平方向に一致した方向の場合について説明するが、送信アンテナ１０６の配置方向は水平方向に一致した方向に限定されない。例えば、後述する配置例１の変形例８では、水平方向と異なる方向の場合の配置例を示す。
　＜配置例１＞
　図８は、配置条件１に係る送信アンテナ１０６（例えば、Txと表す）及び受信アンテナ２０２（例えば、Rxと表す）の配置例（例えば、MIMOアンテナ配置例）を示す図である。図８において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれ水平方向の基本間隔DH、及び、垂直方向の基本間隔DVとする。なお、横軸及び縦軸の目盛りについては、以下の他の例におけるMIMOアンテナ配置でも同様である。一例として、DH及びDVは、0.5波長の間隔でよい。
　図８に示す例では、送信アンテナ数NTxは６個（例えば、Tx#1、Tx#2、Tx#3、Tx#4、Tx#5及びTx#6）であり、受信アンテナ数Naは８個（例えば、Rx#1、Rx#2、Rx#3、Rx#5、Rx#6、Rx#7、及びRx#8）である。
　図８において、NTｘ=6個の送信アンテナTx#1～#6は、1.5波長の間隔で水平方向（例えば、所定の配置方向）に等間隔で配置される。例えば、配置例１では、複数（例えば、NTｘ個）の送信アンテナ１０６の全ては、所定方向（例えば、第３方向に対応）に配置されてよい。また、配置例１では、例えば、複数の送信アンテナ１０６の隣り合う送信アンテナ間の間隔はレーダ送信信号の１波長以上の間隔でよい。
　また、図８において、Na=8個の受信アンテナRx#1～#8は、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群Rx#5～#8を含む。ここで、図８において、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは平行ではなく、異なる方向であり、配置条件１を満たす。また、図８に示すように、第１の斜め方向と、第２の斜め方向と、送信アンテナ１０６の配置方向（例えば、水平方向）とは平行ではなく、互いに異なる。また、例えば、図８に示すように、第１の斜め方向及び第２の斜め方向は、垂直方向及び水平方向に対して異なる方向である。
　例えば、図８に示す第１斜めアンテナ群Rx#1～#4は、水平方向に、図中左から右に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置される。また、図８に示す第２斜めアンテナ群Rx#5～#8は、水平方向に、図中右から左に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置される。
　このように、図８において、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群のアンテナ配置と第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群のアンテナ配置とは、第３方向に垂直な線、又は、垂直方向に平行な線に関して線対称の関係にある。例えば、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8とは、水平方向に反転対称（又は、左右反転対称又は、鏡面対称とも呼ぶ）な配置となる。
　また、図８では、複数の送信アンテナTx#1～#6、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4、及び、第２斜めアンテナ群Rx#5～#8のそれぞれにおいて、隣り合うアンテナの間隔は等間隔である。
　図９は、図８に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。図９において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれ水平方向の基本間隔DH、及び、垂直方向の基本間隔DVとする。なお、横軸及び縦軸の目盛りについては、以下の他の例における仮想受信アレー配置でも同様である。
　ここで、仮想受信アレーの配置は、例えば、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ１０６の位置（例えば、給電点の位置）及び受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ２０２の位置（例えば、給電点の位置）に基づいて、次式(16)のように表されてよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　ここで、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ１０６（例えば、Tx#n）の位置座標を（XT_#n,YT_#n）（例えば、n=1,.., NTx）と表し、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ２０２（例えば、Rx#m）の位置座標を（XR_#m,YR_#m）（例えば、m=1,.., Na）と表し、仮想受信アレーを構成する仮想アンテナVA#kの位置座標を（XV_#k,YV_#k）（例えば、k=1,.., NTx×Na）と表す。
　なお、式(16)では、例えば、VA#1を仮想受信アレーの位置基準（0,0）として表す。
　例えば、図８に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#１～#48の位置座標は、式(16)より算出される。一例として、仮想アンテナVA#1～#16の位置座標は、（XV_#1,YV_#1）=(0,0)、（XV_#2,YV_#2）=(DH,- DV)、（XV_#3,YV_#3）=(2DH, -2DV)、（XV_#4,YV_#4）=(3DH,-3DV)、（XV_#5,YV_#5）=(18DH, 0)、（XV_#6,YV_#6）=(17DH, -DV)、（XV_#7,YV_#7）=(16DH, -2DV)、（XV_#8,YV_#8）=(15 DH, -3DV)、（XV_#9,YV_#9）=(3DH,0)、（XV_#10,YV_#10）=(4DH, -DV)、（XV_#11,YV_#11）=(5DH, -2DV)、（XV_#12,YV_#12）=(6DH, -3DV)、（XV_#13,YV_#13）=(21DH, 0)、（XV_#14,YV_#14）=(20DH, -DV)、（XV_#15,YV_#15）=(19DH, -2DV)、（XV_#16,YV_#16）=(18DH, -3DV)となる。
　なお、図９において、VA#16とVA#44とは同じ位置に重複して配置される。また、VA#8とVA#36とは同じ位置に重複して配置される。
　ここで、図８及び図９の場合、DH及びDVには、それぞれ0.5λが設定される場合について説明するが、例えば、それぞれ0.45λ～0.8λ程度の値（例えば、レーダ送信信号の波長の0.5倍から0.8倍の範囲の何れかの値）に設定されてもよい。DH及びDVは、それぞれレーダ装置１０の水平あるいは垂直方向の視野角に応じて設定してよい。例えば、水平あるいは垂直方向の視野角が±70度～90度範囲程度の広視野角の場合、DHあるいはDVは0.5λ程度にされてもよい。あるいは、水平あるいは垂直方向の視野角が±20度～40度範囲程度の狭視野角の場合、DHあるいはDVはより広い間隔として、例えば0.7λ程度にされてもよい。DH及びDVの設定については、これ以降の配置例（又は、変形例）についても同様である。なお、λはレーダ送信信号のキャリア周波数の波長を表す。例えば、レーダ送信信号としてチャープ信号を用いる場合、λは、チャープ信号の周波数掃引帯域における中心周波数の波長である。
　次に、上述したアンテナ配置を適用した場合の方向推定部２１３における方向推定処理の一例について説明する。
　図１において、方向推定部２１３は、符号多重分離部２１２から入力される距離インデックスfｂ_cfar及びドップラ周波数インデックスfs_cfarに対応するドップラ解析部２１０の出力に対する符号分離結果DeMulz ncm（fb_cfar, fs_cfar）に基づいて、ターゲットの方向推定処理を行う。
　例えば、方向推定部２１３は、式(17)に示す仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）を生成し、方向推定処理を行う。
　仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）は、送信アンテナ数NTxと受信アンテナ数Naとの積であるNTx×Na個の要素を含む。仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）は、ターゲットからの反射波信号に対して各受信アンテナ２０２間の位相差に基づく方向推定を行う処理に用いる。ここで、z=1，…，Naである。
　例えば、配置例１のMIMOアンテナ配置において、図８の例では、NTx=6、Na=8より、仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）は、48の要素を含み、それぞれは図９に示す仮想受信アレー配置におけるVA#1～VA48での受信信号に対応する。例えば、VA#1はh（fb_cfar, fs_cfar）の列ベクトル要素の１番目の要素DeMul1 1（fb_cfar, fs_cfar）に対応する。同様に、第２番目の要素はVA#２の受信信号、…、第48番目の要素はVA#48の受信信号にそれぞれ対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　次に、方向推定部２１３は、例えば、上述した送受信アンテナ配置から構成される仮想受信アレーの受信信号である仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）を用いて、水平方向及び垂直方向の方向推定処理を行う。
　例えば、方向推定部２１３は、次式(18)のように、仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）に対して、送信アレーアンテナ間及び受信アレーアンテナ間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値h_cal[y]を乗算することにより、アンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（fb_cfar, fs_cfar）を出力する。そして、方向推定部２１３は、到来反射波の受信アンテナ間の位相差に基づいて、水平方向及び垂直方向の方向推定処理を行う。ここで、y=1,.., (NTx×Na)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　なお、CAは、送信アンテナ間及び受信アンテナ間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正係数及びアンテナ間の素子間結合の影響を低減する係数を含む(NTx×Na)次の正方行列である。仮想受信アレーのアンテナ間の結合が無視できる場合、CAは、対角行列となり、対角成分に送信アンテナ間及び受信アンテナ間の位相偏差及び振幅偏差を補正するアレー補正値h_cal[y]が含まれる。
　アンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（fb_cfar, fs_cfar）は、NTx×Na個の要素からなる列ベクトルとなる。以下では、その各要素を以下のように表記して方向推定処理の説明に用いる。なお、各要素は複素数値であり、各仮想受信アンテナで受信した振幅成分及び位相成分を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　方向推定部２１３は、アンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（fb_cfar, fs_cfar）を用いて、水平方向及び垂直方向の方向推定を行う。水平及び垂直方向の方向推定において、方向推定部２１３は、例えば、到来方向推定評価関数値P（θ、Φ、fb_cfar, fs_cfar）における方位方向θ、及び、仰角方向Φを規定された角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出する。方向推定部２１３は、算出した空間プロファイルの極大ピーク方向を大きい順に所定数抽出し、それぞれの極大ピークの方位方向、及び、仰角方向を到来方向推定値（例えば、測位出力）として出力する。
　なお、到来方向推定評価関数値P（θ、Φ、fb_cfar, fs_cfar）は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば、非特許文献４に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。
　例えば、ビームフォーマ法は次式（19）のように表すことができる。ここで上付き添え字Hはエルミート転置演算子である。他にも、Capon、MUSICといった手法も同様に適用可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　ここで、方位方向θuは到来方向推定を行う方位範囲内θmin～θmaxを方位間隔β1で変化させたベクトルである。例えば、θuは以下のように設定される。
　θu＝θmin + uβ1、u=0,…, NU
　NU=floor[(θmax-θmin)/β1]
　ここで、floor（ｘ）は、実数ｘを超えない最大の整数値を返す関数である。
　また、仰角方向Φvは到来方向推定を行う方位範囲内Φmin～Φmaxを方位間隔β2で変化させたベクトルである。例えば、Φvは以下のように設定される。
　Φv＝Φmin + vβ2、v=0,…, NV
　NV=floor[(Φmax-Φmin)/β2]
　なお、本実施の形態では、レーダ装置１０は、例えば、仮想受信アレー配置VA#1,…, VA#(NTx×Na)に基づいて方向ベクトルa(θu，Φv)を予め算出してもよい。ここで、方向ベクトルa(θu，Φv)は、方位方向θ及び仰角方向Φからレーダ反射波が到来した場合の仮想受信アレーアンテナの複素応答を要素とした(NTx×Na)次の列ベクトルである。仮想受信アレーアンテナの複素応答a(θu，Φv)は、アンテナ間の素子間隔で幾何光学的に算出される位相差を表す。
　なお、ここでは、一例として、配置例１に示すアンテナ面に対し、正面の垂線方向を基準（方位θ=0度、仰角Φ=0度）とする。
　次に、上述した配置例１に係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図１０は、配置例１のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図１０では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。ここで、各送信アンテナ及び受信アンテナ単体は無指向性とした場合の結果を示しており、以下の他の例における方向推定結果（計算機シミュレーション結果）も同様に無指向性とした場合の結果を示す。
　なお、図１０の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図１０において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよく、以下の他の例における方向推定結果のプロットでも同様である。
　ここで、図８に示す配置例１では、送信アンテナ１０６は、水平方向に1.5波長（1.5λ）の間隔で配置され、受信アンテナ２０２は水平方向において６波長以上の間隔で配置され、図９に示す仮想受信アレー配置における各仮想アンテナは、水平方向において１波長以上の間隔で配置されるため、グレーティングローブが発生し得るアンテナ間隔である。例えば、ターゲット方向が水平方向０度である場合、水平方向の-41.8度及び41.8度にグレーティングローブが発生し得る。
　なお、配置例１では、受信アンテナ２０２の配置を、例えば、水平方向において6.5波長以上の間隔で配置して、仮想受信アレー配置の水平方向における仮想アンテナが１波長以上の間隔で配置されたとしても、グレーティングローブを抑圧することができる。例えば、図１０に示すように、ターゲット真値方向のピーク方向と異なる方向において、グレーティングローブが抑圧されることが分かる。
　以下、配置例１におけるMIMOアンテナ配置によってグレーティングローブを抑圧する原理について説明する。
　図１１は、配置例１との比較のため、図８に示す配置例１の受信アンテナ２０２のうち、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4を用いた場合のアンテナ配置（以下、「比較配置１」と呼ぶ）を示す。また、図１２は、比較配置１を適用した場合のビームフォーマ法を用いた方向推定結果を示す。図１２では、図１０と同様、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、比較配置１のように、配置例１の受信アンテナ２０２のうち、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4を用いた場合の仮想受信アレー配置は、図９のVA#1～#4、#9～#12、#17～#20、#25～#28、#33～#36、#41～#44に対応する。
　同様に、図１３は、配置例１との比較のため、図８に示す配置例１の受信アンテナ２０２のうち、第２斜めアンテナ群Rx#5～#8を用いた場合のアンテナ配置（以下、「比較配置２」と呼ぶ)を示す。また、図１４は、比較配置２を適用した場合のビームフォーマ法を用いた方向推定結果を示す。図１４では、図１０と同様、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、比較配置２のように、配置例１の受信アンテナ２０２のうち、第２斜めアンテナ群Rx#5～#8を用いた場合の仮想受信アレー配置は、図９のVA#5～#8、#13～#16、#21～#24、#29～#32、#37～#40、#45～#48に対応する。
　例えば、図１１に示す比較配置１のように、図８に示す配置例１の受信アンテナ２０２のうち、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4を用いる場合、ターゲット真値（例えば、水平０度、垂直０度）に対して、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた方向推定結果（例えば、図１２の（ａ）及び（ｂ））には、２つの方向（水平方向-41.8度、垂直方向-41.8度）、及び、(水平方向+41.8度、垂直方向+41.8度）にグレーティングローブが発生する。
　また、例えば、図１３に示す比較配置２のように、図８に示す配置例１の受信アンテナ２０２のうち、第２斜めアンテナ群Rx#5～#8を用いる場合、ターゲット真値（例えば、水平０度、垂直０度）に対して、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた方向推定結果（例えば、図１４の（ａ）及び（ｂ））には、２つの方向(水平方向-41.8度、垂直方向+41.8度）、及び、(水平方向+41.8度、垂直方向-41.8度）にグレーティングローブが発生する。
　ここで、図１１に示す比較配置１の受信アンテナRx#1～#4（例えば、第１斜めアンテナ群に対応）の配置方向と、図１３に示す比較配置２の受信アンテナRx#5～#8（例えば、第2斜めアンテナ群に対応）の配置方向とは、平行ではなく異なる。このため、図１２及び図１４に示すように、比較配置１と比較配置２とでは、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向が一致せずにずれる性質を有する。
　その一方で、図１２及び図１４に示すように、比較配置１と比較配置２とでは、ターゲット真値に対応するメインローブの角度方向（例えば、水平０度、垂直０度）は一致する。
　よって、図８に示すように、第１斜めアンテナ及び第２斜めアンテナを含む配置例１では、第１斜めアンテナ群を含む比較配置１において発生するグレーティングローブ、及び、第２斜めアンテナ群を含む比較配置２において発生するグレーティングローブのそれぞれの発生方向（２次元の角度方向）が一致せずに、分散されやすくなる。このため、配置例１では、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルが抑圧されやすくなる。
　なお、例えば、図８に示すように、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となる場合、比較配置１及び比較配置２のそれぞれに対応する仮想受信アレー配置は水平方向反転対称となる。これにより、比較配置１及び比較配置２のそれぞれでは、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元方向が水平方向反転対称となり、図１２及び図１４に示すように、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向のずれがより大きくなることが分かる。
　よって、配置例１において、例えば、図８に示すように、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向（例えば、斜め方向）が水平方向反転対称となる場合、図１０に示すように、グレーティングローブが発生する方向は、水平方向反転対称となり、抑圧されたグレーティングローブの方向の間隔（又は、ずれ）はより大きくなりやすい。
　このような第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となる配置は、例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど好適となる。例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、方向推定におけるメインビームのビーム幅は広くなる傾向がある。このため、抑圧されるグレーティングローブの方向が近接する場合には、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、ビーム幅の広がりにより、グレーティングローブ電力が重なり合い、グレーティングローブの電力が増加し得る。このため、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、グレーティングローブの抑圧性能が劣化し、レーダ装置１０における誤検出の確率が増大しやすい。よって、レーダ装置１０のアンテナ数が少ない場合には、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となる配置によって、グレーティングローブ電力の重なり合いを抑制できるので、グレーティングローブの抑圧性能を向上できる。
　また、図８に示すように、配置例１は、送信アンテナ１０６が水平方向に一列に並び、受信アンテナ２０２が斜め方向に一列に並ぶ配置である。例えば、図８に示すように、配置例１は、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の双方は、アンテナ素子が垂直方向に重ならない配置である。このため、配置例１では、垂直方向のサイズがより大きなアンテナ素子（例えば、１波長以上のサイズ）の配置が可能である。
　よって、配置例１では、例えば、垂直方向に複数のアンテナ素子を並べて構成されるサブアレーアンテナを用いて、垂直方向の指向性を狭めることにより、垂直方向のアンテナ利得を向上できる。
　なお、送信アンテナ１０６と受信アンテナ２０２との間隔はアンテナ素子サイズより十分広い間隔でもよく、あるいは、垂直方向が重ならないように水平方向にシフトした配置でもよい。
　以上のように、配置例１では、任意の縦方向（例えば、垂直方向）サイズのアンテナ素子を使用可能なアンテナ配置であり、また、仮想受信アレーにおいて発生するグレーティングローブを抑圧可能なアンテナ配置である。
　なお、図８に示す第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれは任意の場所に配置されても、同様なグレーティングローブ抑圧効果を得ることができる。例えば、配置例１において、第１斜めアンテナ群Rx#1～Rx#4、及び、第２斜めアンテナ群Rx#5～Rx#8の配置は、互いの水平方向の位置が重複しない配置に設定することにより、垂直方向のサイズがより大きなアンテナ素子の配置が可能となる。
　以上、配置例１における方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例、及び、配置例１による効果について説明した。
　図６において、方向推定部２１３は、例えば、方向推定結果を出力し、さらに、測位結果として、距離インデックスfb_cfarに基づく距離情報（例えば、式(8)に基づいて変換された情報）、ターゲットのドップラ周波数インデックスfｓ_cfarに基づくターゲットのドップラ速度情報を出力してもよい。方向推定部２１３は、測位結果を、例えば、図示しない、車載レーダでは車両の制御装置、インフラレーダではインフラ制御装置に、出力してもよい。
　ドップラ周波数インデックスfs_cfarを相対速度成分vd(fs_cfar)に変換するには、次式(20)を用いて変換してもよい。ここで、λは送信無線部（図示せず）から出力されるRF信号のキャリア周波数の波長である。また、Δfは、ドップラ解析部２１０におけるFFT処理でのドップラ周波数間隔である。例えば、本実施の形態では、Δf=1/{Loc×Ncode×Tr}である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　以上、レーダ装置１０の動作例について説明した。
　以上のように、配置例１では、レーダ装置１０では、受信アンテナ２０２は、例えば、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群と、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群とを含む。また、レーダ装置１０のアンテナ配置において、第１の斜め方向と、第２の斜め方向と、複数の送信アンテナ１０６が配置される所定の方向（例えば、水平方向）と、は互いに異なる方向である。
　このアンテナ配置の構成により、レーダ装置１０は、MIMOアレー配置において、任意の縦方向サイズ（例えば、垂直方向サイズ）のアンテナ素子を使用でき、また、仮想受信アレーにおいて発生するグレーティングローブを抑圧できる。
　また、配置例１では、上述したように、受信アンテナ２０２における第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向の違いにより、グレーティングローブの抑圧効果が得られる。このため、配置例１では、例えば、送信アンテナ１０６の素子間隔を任意に設定可能である。また、同様に、配置例１では、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔を任意に設定可能である。これにより、例えば、送信アンテナ１０６の素子間隔、及び、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔の少なくとも一方の設定に応じて、仮想受信アレーの開口長を拡大可能であるので、レーダ装置１０における垂直及び水平方向の測角精度及び角度分離性能を向上できる。
　よって、配置例１によれば、グレーティングローブを抑圧し、レーダ装置１０における測角精度又は分解能を向上できる。
　なお、配置例１では、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の少なくとも一方において、図８に示すアンテナ構成に対して、アンテナ素子がさらに追加されてもよい。例えば、レーダ装置１０の送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれには、図８に示す配置のアンテナ素子が含まれていればよい。この場合、例えば、式(16)に示される位置に、仮想アンテナが加法的に加わる関係となる。例えば、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の少なくとも一方のアンテナ素子の追加により、図９に示す仮想受信アレー配置に対して更に別の仮想アンテナが加わる配置となる。このような配置例１を含むアンテナ配置の場合でも、上述した配置例１の効果は保持され、配置例１と同様の効果を得ることができる。
　例えば、配置例１のアンテナ構成に、更に、アンテナが追加されてもよい。アンテナの追加により、上述した配置例１によって抑圧されるグレーティングローブ又はサイドローブレベルが更に低減しやすくなるので、レーダ装置１０における測角時の誤検出を低減でき、測角性能を向上できる。なお、アンテナの追加については、以降の配置例又は変形例に関しても同様に適用でき、同様な効果を得ることができる。
　また、配置例１のMIMOアレー配置において、水平方向と垂直方向とを入れ替えた配置を適用してもよい。この場合、仮想受信アレー配置は、水平方向と垂直方向とを入れ替えた配置が得られ、水平方向と垂直方向とを入れ替えた角度分離性能が得られる。なお、MIMOアレー配置の水平方向と垂直方向との入れ替えは、以降の配置例又は変形例に関しても同様に適用でき、以降の配置例における仮想受信アレー配置は、水平方向と垂直方向を入れ替えた配置が得られる。
　以下、配置例１の変形例について説明する。
　［配置例１の変形例１］
　配置例１の変形例１では、例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔（例えば、最小となる間隔）は、NTｘ個の送信アンテナ１０６の開口長より広くてもよい。
　例えば、配置例１の場合、図８に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8との間において最小となる間隔（例えば、Rx#4とRx#8との間隔）は、NTｘ個の送信アンテナ１０６の開口長（例えば、Tx#1とTx#6との間隔）よりも狭い。
　配置例１の変形例１では、例えば、図１５（以下、「配置例１－１」とも呼ぶ）に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8との間において最小となる間隔（例えば、Rx#4とRx#8との間隔）は、NTｘ個の送信アンテナ１０６（例えば、第３アンテナ群に対応）の開口長（例えば、Tx#1とTx#6との間隔）よりも拡げてもよい。
　例えば、図１５に示す配置例１－１の場合、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間において最小となる間隔（Rx#4とRx#8との間隔）は、NTｘ=6個の送信アンテナ１０６の開口長（例えば、Tx#1とTx#6との間隔）よりも広い間隔に設定される。なお、図１５に示す配置例１－１において、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔と異なる設定については、配置例１（例えば、図８）と同様でもよい。
　図１５に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～＃48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。
　図１６は、図１５に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。図１６に示すように、仮想受信アレーの水平方向の開口長は、図９と比較して広い。
　次に、上述した配置例１－１に係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図１７は、配置例１－１のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図１７では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図１７の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図１７の（ｂ）は、図１７の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図１７において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図１７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、配置例１－１では、配置例１（例えば、図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　また、配置例１－１では、配置例１と比較して、仮想受信アレー配置（例えば、仮想受信アレーの開口長）が水平方向により拡がるため、図１７に示すように、ターゲット真値方向のピークは、図１０と比較して、水平方向においてより鋭くなるので、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　なお、図１７に示すように、配置例１－１では、配置例１（例えば、図１０）と比較して、ターゲット真値方向のピークの横（水平方向）に-10dB程度のサイドローブが発生し得る。このサイドローブの発生は、例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小となる間隔）を配置例１よりも拡大したことに起因する。
　このように、配置例１－１では、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔を拡げることにより、水平方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる一方、ターゲット真値方向のピークの横（水平方向）のサイドローブレベルが上昇する。例えば、レーダ装置１０の想定する検出ターゲットといった要件に応じて、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小の間隔）は、好適な範囲で設定されてもよい。
　なお、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向（例えば、斜め方向）は、図１５の配置に対して、相互に逆にしてもよく、それぞれの配置を左右（例えば、水平方向）に反転してもよく、又は、それぞれの配置を上下（例えば、垂直方向）に反転してもよい。これらの場合でも、上述した配置例１－１と同様の効果を得られる。なお、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向の変更については、以降の配置例についても同様に適用できる。
　一例として、図１８は、図１５に示す配置例１－１の第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向を相互に逆にした配置（以下、「配置例１－１ａ」と呼ぶ）を示す。
　なお、図１５に示す配置例１－１の場合、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは水平対称配置である。このため、図１８に示す配置例１－１ａは、配置例１－１の第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の配置方向をそれぞれ左右に反転した配置でもあり、配置例１－１の第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群をそれぞれ上下に反転した配置でもある。
　図１８に示す送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#１～＃48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。例えば、図１９は、図１８に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　また、配置例１－１又は配置例１－１ａのような配置では、例えば、送信アンテナ１０６の垂直方向のサイズが大きい場合でも、受信アンテナ２０２は、送信アンテナ１０６の両側（例えば、水平方向の両側、送信アンテナTx#1の左側及び送信アンテナTx#6の右側）に配置できるので、アンテナの実装面積を低減する効果も得られる。
　［配置例１の変形例２］
　配置例１の変形例２では、例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔（例えば、最小となる間隔）は、配置例１と比較して、より近接させてもよい。また、配置例１の変形例２では、例えば、複数の受信アンテナ２０２に含まれる一つのアンテナは、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれに重複して含まれてもよい。例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群は、共有する１つ以上のアンテナを含んでもよい。
　例えば、配置例１の場合、図８に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8との間において最小となる間隔（例えば、Rx#4とRx#8との間隔）は、NTｘ個の送信アンテナ１０６の開口長（例えば、Tx#1とTx#6との間隔）よりも狭い。
　配置例１の変形例２では、例えば、図２０（以下、「配置例１－２ａ」と呼ぶ）に示すように、図８と比較して、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8との間において最小となる間隔（例えば、Rx#4とRx#8との間隔）を更に近接させて配置してもよい。
　または、配置例１の変形例２では、例えば、図２１（以下、「配置例１－２ｂ」と呼ぶ）に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4及び第２斜めアンテナ群Rx#4～#7の一部のアンテナ（例えば、Rx#4）が重複してもよい。
　例えば、図２０に示す配置例１－２ａの場合、NTｘ個の送信アンテナTx#1～#6は、4.5波長の間隔（例えば、9DH）で水平方向に等間隔で配置され、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の最小となる間隔（例えば、Rx#4とRx#8との間隔）は水平方向基本間隔DHに設定される。図２０では、水平方向において、受信アンテナ２０２（Rx#1～#8）の開口長（例えば、7DH）は、送信アンテナ１０６の素子間隔（例えば、9DH）よりも狭い。
　また、例えば、図２１に示す配置例１－２ｂの場合、NTｘ個の送信アンテナTx#1～#6は、3.5波長の間隔（例えば、7DH）で水平方向に等間隔で配置され、Na=7個の受信アンテナRx#1～#7において、第１斜めアンテナ群にはRx#1～#4が含まれ、第２斜めアンテナ群にはRx#4～#7が含まれる。図２１では、水平方向において、受信アンテナ２０２（Rx#1～#7）の開口長（例えば、6DH）は、送信アンテナ１０６の素子間隔（例えば、7DH）よりも狭い。
　図２０に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～#48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。図２２は、図２０に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　また、図２１に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#7の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～#42の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。図２３は、図２１に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　次に、上述した配置例１－２ａ及び配置例１－２ｂに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図２４及び図２５は、配置例１－２ａ及び配置例１－２ｂのそれぞれのＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図２４及び図２５では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図２４の（ａ）及び図２５の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図２４の（ｂ）及び図２５の（ｂ）は、図２４の（ａ）及び図２４の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図２４及び図２５において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図２４及び図２５に示すように、配置例１－２ａ及び配置例１－２ｂでは、配置例１（例えば、図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　配置例１－２ａ及び配置例１－１ｂのような配置では、例えば、送信アンテナ１０６の垂直方向のサイズが大きい場合でも、受信アンテナ２０２は、送信アンテナ１０６の素子の間に配置できるので、アンテナの実装面積を低減する効果が得られる。
　また、配置例１－２ａ及び配置例１－１ｂのような配置において、仮想アンテナが重複なく配置されるため、送信アンテナ１０６の素子間隔は、受信アンテナ２０２の水平方向の開口長よりも拡げた配置となる。その結果、仮想アンテナの水平方向の開口長が拡がり、ターゲット真値方向のピークが水平方向においてより鋭くなり、水平方向の測角精度又は分解能が向上する。また、配置例１において送信アンテナ１０６の素子間隔を拡げた場合と比較して、配置例１－２ａ及び配置例１－１ｂの配置は、仮想アンテナの水平方向の間隔のばらつきをより抑えられることができ、メインローブ近傍のサイドローブの上昇をより低減できる効果も得られる。
　また、配置例１－２ａは、配置例１－２ｂよりも送信アンテナ１０６の素子間隔は広く、仮想受信アレー配置における水平方向の開口長が拡がる。よって、配置例１－２ａでは、送信アンテナ１０６の素子間隔の拡大により、ターゲット真値方向のピークが水平方向においてより鋭くなるので、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は推定精度を向上できる。なお、送信アンテナ１０６の素子間隔の拡大により、より多くのグレーティングローブが発生し得るが、図２４に示すように、配置例１－２ａによって、グレーティングローブは抑圧されることが確認できる。
　また、配置例１－２ｂは、配置例１－２ａと比較して、受信アンテナ２０２の数が少ない。よって、配置例１－２ｂでは、受信アンテナ２０２の数の低減により、レーダ装置１０におけるアンテナ構成を簡易化し、また、グレーティングローブを抑圧できる。
　なお、図２１では、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの端のアンテナ（例えば、Rx#4）が重複する場合について説明したが、これに限らず、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれに重複して含まれるアンテナは、各斜めアンテナ群の端のアンテナと異なるアンテナでもよい。
　［配置例１の変形例３］
　第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾き（例えば、水平方向に対する垂直方向の位置変化）は、図８に示す例に限定されず、他の傾きが設定されてもよい。
　例えば、配置例１の変形例３では、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きは、配置例１よりも緩やかに設定される例について説明する。
　例えば、配置例１の場合、図８に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4は、水平方向に、図中左から右に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置され、第２斜めアンテナ群Rx#5～#8は、水平方向に、図中右から左に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置される。
　配置例１の変形例３では、例えば、図２６（以下、「配置例１－３」と呼ぶ）に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4は、水平方向に、図中左から右に１波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置される。また、図２６に示すように、第２斜めアンテナ群Rx#5～#8は、水平方向に、図中右から左に１波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置される。なお、図２６に示す配置例１－３において、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きと異なる設定については、配置例１（例えば、図８）と同様でもよい。
　このように、図２６では、図８と比較して、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの隣り合うアンテナ間における水平方向に対する垂直方向の位置変化は小さい。例えば、図２６では、図８と比較して、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きは緩い。
　図２６に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～＃48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。
　図２７は、図２６に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。図２７に示す仮想受信アレーの開口長は、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きの緩さにより、配置例１（図９）と比較して広い。
　次に、上述した配置例１－３に係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図２８は、配置例１－３のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図２８では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図２８の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図２８の（ｂ）は、図２８の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図２８において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図２８に示すように、配置例１－３では、配置例１（図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　また、配置例１－３では、配置例１と比較して、仮想受信アレー配置（例えば、仮想受信アレーの開口長）が水平方向により拡がるため、図２８に示すように、ターゲット真値方向のピークは、水平方向においてより鋭くなるので、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　また、配置例１－３では、例えば、送信アンテナ１０６の垂直方向のアンテナサイズが大きい場合（例えば、１波長以上の場合）に加え、水平方向のアンテナサイズが大きい場合（例えば、１波長以上の場合）のアンテナ配置が可能となる効果も得られる。例えば、水平方向のアンテナサイズが大きいほど、水平方向の視野角を狭め、指向性利得を向上でき、より狭い（例えば、限定された）水平方向の視野角内において、より遠方の物標を検出するレーダ性能を向上できる。
　なお、図２８に示すように、配置例１－３では、配置例１（例えば、図１０）と比較して、ターゲット真値方向のピークの横（水平方向）に-10dB程度のサイドローブが発生し得る。このサイドローブの発生は、例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小となる間隔）を配置例１よりも拡大したことに起因する。
　例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔を拡げることにより、水平方向の測角精度又は推定精度を向上が可能となる一方、ターゲット真値方向のピークの横（水平方向）のサイドローブレベルが上昇する。例えば、レーダ装置１０の想定する検出ターゲットといった要件に応じて、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小の間隔）は、好適な範囲で設定されてもよい。
　また、図２６では、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小の間隔）が送信アンテナ１０６の開口長よりも広い場合について説明したが、これに限定されず、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小の間隔）が送信アンテナ１０６の開口長以下に設定されてもよい。
　また、配置例１の変形例３では、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きが配置例１よりも緩やかに設定される場合について説明したが、これに限定されず、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きは、配置例１よりも急峻に設定されてもよい。第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きをより急峻にする場合は、後述する配置例１の変形例４又は配置例２を適用してもよい。
　［配置例１の変形例４］
　例えば、図８に示す配置例１では、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8とが水平反転対称な配置の場合について説明したが、これに限定されず、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは、水平方向反転対称な配置でなくてもよい。例えば、第１斜めアンテナ群の配置方向と第２斜めアンテナ群の配置方向とは、平行でなく異なる方向であればよい。
　例えば、図２９（以下、「配置例１－４ａ」と呼ぶ）に示すように、第１斜めアンテナ群Rx#1～#4と第２斜めアンテナ群Rx#5～#8とは、非対称な傾き（例えば、水平方向に対する垂直方向の位置変化）でもよく、あるいは、水平方向及び垂直方向のそれぞれにおいて異なるアンテナ間隔が設定されてもよい。
　また、例えば、図３０（以下、「配置例１－４ｂ」と呼ぶ）に示すように、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との位置が垂直方向にシフトした配置でもよい。
　また、例えば、図３１（以下、「配置例１－４ｃ」）に示すように、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれに含まれるアンテナ数が異なってもよい。
　また、例えば、配置例１－４ａ（非対称な傾き）、配置例１－４ｂ（垂直方向にシフトした位置）及び配置例１－２ｃ（アンテナ数）の何れか２つ又は３つを組み合わせた配置でもよい。例えば、図３２（以下、「配置例１－４ｄ」と呼ぶ）は、配置例１－４ａ、配置例１－４ｂ及び配置例１－４ｃを組み合わせた配置を示す。
　なお、図２９に示すように、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とが非対称な傾きを有する場合、例えば、第１斜めアンテナ群の配置方向と、第２斜めアンテナ群の配置方向とが互いに90度程度に回転対称となる配置でもよい。この場合、例えば、送信アンテナ１０６と第１斜めアンテナ群との関係によりグレーティングローブが発生する方向と、送信アンテナ１０６と第２斜めアンテナ群との関係によりグレーティングローブが発生する方向とは、水平及び垂直の２次元平面内において、互いに90度程度回転対称となる方向となるため、グレーティングローブ間の間隔はより大きくなりやすい。
　このような第１斜めアンテナ群の配置方向と第２斜めアンテナ群の配置方向とが互いに90度程度に回転対称となる配置は、例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど好適となる。例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、方向推定におけるメインビームのビーム幅は広くなる傾向がある。このため、抑圧されたグレーティングローブの方向が近接する場合には、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、ビーム幅の広がりにより、抑圧されたグレーティングローブ電力が重なり合い、グレーティングローブの電力が増加し得る。このため、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、グレーティングローブの抑圧性能が劣化し、レーダ装置１０における誤検出の確率が増大しやすい。よって、レーダ装置１０のアンテナ数が少ない場合には、例えば、第１斜めアンテナ群の配置方向と第２斜めアンテナ群の配置方向とが互いに90度程度に回転対称となる配置によって、グレーティングローブ電力の重なり合いを抑制できるので、グレーティングローブの抑圧性能を向上できる。
　図２９～図３２に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8又は受信アンテナRx#1～Rx#7の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#１～VA#48又はVA#1～VA#42の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。
　図３３～図３６は、図２９～図３２のそれぞれに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　次に、上述した配置例１－４ａ～配置例１－４ｄのそれぞれに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図３７～図４０のそれぞれは、配置例１－４ａ（図２９）～配置例１－４ｄ（図３２）のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図３７～図４０では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図３７～図４０の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図３７～図４０の（ｂ）は、図３７～図４０の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図３７～図４０において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図３７～図４０のそれぞれに示すように、配置例１－４によれば、配置例１（図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは-5dB程度に抑圧される。
　［配置例１の変形例５］
　配置例１及び変形例１～４では、例えば、送信アンテナ間隔を水平方向の基本間隔DHの整数倍に設定し、受信アンテナ２０２の斜め方向の傾きを、水平方向において基本間隔DH
の整数倍に設定し、垂直方向において基本間隔DVの整数倍に設定する場合について説明した。
　例えば、NTx個の送信アンテナ１０６は、水平方向に、送信アンテナ間隔dT×DHで配置される。
　また、Na個の受信アンテナ２０２において、第１斜めアンテナ群と、第２斜めアンテナ群とが異なる斜め方向に配置される。また、第１斜めアンテナ群は、水平方向にdRH1×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にDVの間隔でシフトする斜め方向に配置される。また、第２斜めアンテナ群は、水平方向にdRH2×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にDVの間隔でシフトする斜め方向に配置される。
　ここで、dTは2以上の整数であり、dRH1及びdRH2のそれぞれは１以上の整数である。また、基本間隔DH及び基本間隔DVは、例えば、レーダ送信信号の波長の0.45から0.8倍の範囲内の値でよい。なお、dRH1及びdRH2は同一でもよく異なってもよい。また、dRH1及びdRH2は、まとめて「dRH」と表すこともある。例えば、dRH1=dRH2の場合、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは水平方向対称配置となる。dRH1≠dRH2の場合は第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群は水平方向非対称配置となる。
　例えば、図４１～図４４のそれぞれは、dRH1=dRH2であり、dT=2,4,5,7の場合のアンテナ配置例を示す。また、図４１～図４３では、dRH1=dRH2=1の場合を示し、図４４では、dRH1=dRH2=2の場合を示す。以下、図４１～図４４のそれぞれのアンテナ配置例を「配置例１－５ａ」、「配置例１－５ｂ」、「配置例１－５ｃ」及び「配置例１－５ｄ」とも呼ぶ。
　ここで、dTが大きいほど、送信アンテナ１０６と第１斜めアンテナ群との関係により発生するグレーティングローブの方向と、送信アンテナ１０６と第２斜めアンテナ群との関係により発生するグレーティングローブの方向とが一致しやすくなる。そのため、例えば、図４１～図４４に示すように、dTが大きいほど、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とを近接させて配置させてもよい。第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とを近接させることにより、仮想受信アレーにおける隣り合う仮想アンテナ間隔を狭めることができるので、グレーティングローブの抑圧が可能となる。
　図４１～図４４に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～VA#48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。
　図４５～図４８のそれぞれは、図４１～図４４に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　次に、上述した配置例１－５ａ～配置例１－５ｄに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図４９～図５２のそれぞれは、図４１～図４４に示す配置例１－５ａ～配置例１－５ｄのＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図４９～図５２では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図４９～図５２の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図４９～図５２の（ｂ）は、図４９～図５２の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図４９～図５２において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図４９～図５２に示すように、配置例１－５ａ～配置例１－５ｄによれば、配置例１（図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　また、例えば、配置例１－５ａ（dT=2）、配置例１－５ｂ（dT=4）、配置例１－５ｃ（dT=5）、及び、配置例１－５ｄ（dT=7）に示すように、dTが大きいほど、仮想受信アレー配置（例えば、仮想受信アレーの開口長）が水平方向により拡がるため、図４９～図５２に示すように、ターゲット真値方向のピークは、水平方向においてより鋭くなるので、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　また、例えば、dTが大きいほど、グレーティングローブが発生する間隔が狭くなり、より多くのグレーティングローブが発生しやすいが、図４９～図５２に示すように、配置例１－５ａ～配置例１－５ｄのそれぞれでは、グレーティングローブは-3dB～6dB程度に抑圧されることが確認できる。
　なお、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きについて、水平方向にdRH１×DHあるいはdRH２×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にDVの間隔よりも大きい整数倍の間隔（例えば、dRV×DV。dRVは２以上の整数の場合）でシフトすると、送信アンテナ１０６と第１斜めアンテナ群との関係により発生する垂直方向のグレーティングローブの方向と、送信アンテナ１０６と第２斜めアンテナ群との関係により発生する垂直方向のグレーティングローブの方向とが一致しやすくなる。
　そこで、例えば、第１斜めアンテナ群は、水平方向にdRH1×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にDVの間隔（又は、dRV×DVかつdRV=1の場合）でシフトする斜め方向に配置され、第２斜めアンテナ群は、水平方向にdRH2×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にDVの間隔（又は、dRV×DVかつdRV=1の場合）でシフトする斜め方向に配置されてもよい。
　また、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾きについて、水平方向にdRH１×DHあるいはdRH２×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にDVの間隔よりも大きい整数倍の間隔でシフトする場合は、例えば、配置例１－４ａ、又は、後述する配置例２及び変形例を適用してもよい。後述する配置例２及び変形例を用いた構成の仮想受信アレーは、垂直方向のアンテナ間隔が拡がり、垂直方向の開口長を増大できるので、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を向上できる（例については後述する）。
　なお、配置例１及び変形例１～５は、送信アンテナ間隔を水平方向基本間隔DHの整数倍に設定し、受信アンテナ２０２の斜め方向の傾きについて、水平方向は水平方向基本間隔DHの整数倍に設定し、垂直方向は垂直方向の基本間隔DVの整数倍に設定した間隔を用いる例について説明したが、これに限定されず、DV、DHの整数倍でない配置であってもよい。
　例えば、NTx個の送信アンテナ１０６は、水平方向に、送信アンテナ間隔αDHで配置されてもよい。また、例えば、Na個の受信アンテナ２０２は、第１斜めアンテナ群と、第２斜めアンテナ群とが平行ではない異なる斜め方向に配置され、水平方向にβDHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にγDVの間隔でシフトする斜め方向に配置されてもよい。
　ここで、α、β、γは、正の実数値を表し、αDHが１波長以上であり、βDH及びγDVが0.45～0.8波長以上となる実数値でもよく、上述した本開示の一実施例と同様な効果が得られる。
　一例として、図５３に示すアンテｓナ配置（以下、「配置例１－５ｅ」と呼ぶ）では、DV=0.5波長、DH=0.5波長の場合、αDH=2.7波長、βDV =0.45波長、γDH＝0.6波長に設定される。
　図５３に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#１～＃48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。図５４は、図５３に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　次に、上述した配置例１－５ｅに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図５５は、図５３に示す配置例１－５ｅのＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図５５では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図５５の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図５５の（ｂ）は、図５５の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図５５において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図５５に示すように、配置例１－５ｅによれば、配置例１（図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　［配置例１の変形例６］
　送信アンテナ１０６、及び、受信アンテナ２０２（例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群）の少なくとも一方において、隣り合うアンテナの間隔は等間隔の場合に限定されず、１つ以上の不等間隔を含んでもよい。
　図５６に示すアンテナ配置例（以下、「配置例１－６ａ」と呼ぶ）では、送信アンテナ１０６が不等間隔（又は、不均一間隔）に配置されてもよい。図５６において、送信アンテナ１０６の配置間隔と異なる設定は、配置例１（例えば、図８）と同様でもよい。
　また、図５７に示すアンテナ配置例（以下、「配置例１－６ｂ」）では、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群が不等間隔（又は、不均一間隔）に配置されてもよい。図５７において、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の配置間隔と異なる設定は、配置例１（例えば、図８）と同様でもよい。
　また、図５８に示すアンテナ配置例（以下、「配置例１－６ｃ」）では、送信アンテナ１０６、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群が不等間隔（又は、不均一間隔）に配置されてもよい。図５８において、送信アンテナ１０６、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の配置間隔と異なる設定は、配置例１（例えば、図８）と同様でもよい。
　図５６～図５８に示すアンテナ配置でも、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　なお、上述した配置例に限定されず、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の何れか一方の配置が不均一間隔の配置でもよく、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の何れか一方と送信アンテナ１０６とが不均一間隔に配置されてもよい。
　［配置例１の変形例７］
　配置例１の変形例７では、例えば、配置例１、及び、配置例１の変形例１～６において説明したアンテナ配置の多段構成を適用してもよい。
　多段構成には、例えば、送信アンテナ１０６を垂直方向に２段に分けて配置する構成、送信アンテナ１０６を水平方向に２段に分けて配置する構成、受信アンテナ２０２の第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群を、垂直方向に２段に分けて配置する構成、受信アンテナ２０２の第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群を、水平方向に２段に分けて配置する構成が挙げられる。または、多段構成は、これらの構成を組み合わせた構成でもよい。
　多段構成の場合でも、上述した配置例１に係る効果を維持できる。また、さらに、水平方向の多段構成により、水平方向の仮想受信アレーの開口長が拡がり、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は分解能を向上できる。また、例えば、垂直方向の多段構成により、垂直方向の仮想受信アレーの開口長が拡がり、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を向上できる。また、例えば、垂直方向及び水平方向の多段構成により、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長が拡がり、レーダ装置１０における垂直方向及び水平方向の測角精度又は分解能を向上できる。
　なお、多段構成の場合は、送信アンテナTxあるいは受信アンテナRxの共通の配置を垂直方向及び水平方向の少なくとも一方に多段に構成してもよいし、送信アンテナTxあるいは受信アンテナRxの異なる配置を垂直方向及び水平方向の少なくとも一方に多段に構成してもよい。
　以下、配置例１－７におけるアンテナ配置の例について説明する。
　例えば、図５９（以下、「配置例１－７ａ」と呼ぶ）では、Tx#1～Tx#6と、Tx#1～Tx#6と同じ配置のTx#7～Tx#12とが、垂直方向にシフトして多段に配置される。例えば、図５９では、複数の送信アンテナ１０６は、水平方向に配置される６個のアンテナの組（例えば、Tx#1～#6の組、及び、Tx#7～#12の組）を複数有する。
　また、例えば、図６０（以下、「配置例１－７ｂ」と呼ぶ）では、Rx#1～Rx#8と、Rx#1～Rx#8と同じ配置のRx#9～Rx#16とが、水平方向にシフトして多段に配置される。例えば、図６０では、複数の受信アンテナ２０２は、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の組（例えば、Rx#1～#8の組、及び、Rx#9～#16の組）を複数有する。
　また、例えば、図６１（以下、「配置例１－７ｃ」）では、Rx#1～Rx#8と、Rx#1～Rx#8と異なる配置のRx#9～Rx#16とが、垂直方向に多段に配置される。例えば、図６１では、複数の受信アンテナ２０２は、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の組（例えば、Rx#1～#8の組、及び、Rx#9～#16の組）を複数有する。
　また、例えば、図６２（以下、「配置例１－７ｄ」）では、Tx#1～Tx#6と、Tx#1～Tx#6と同じ配置のTx#7～Tx#8とがを垂直方向にシフトして多段に配置され、Rx#1～Rx#8と、Rx#1～Rx#8と異なる配置のRx#9～Rx#16とが垂直方向に多段に配置される。例えば、図６２では、複数の送信アンテナ１０６は、水平方向に配置される６個のアンテナの組（例えば、Tx#1～#6の組、及び、Tx#7～#12の組）を複数有する。また、図６２では、複数の受信アンテナ２０２は、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の組（例えば、Rx#1～#8の組、及び、Rx#9～#16の組）を複数有する。
　図５９～図６２に示すような送信アンテナの配置及び受信アンテナの配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナの位置座標は、式(16)に基づいて算出される。
　図６３～図６６のそれぞれは、図５９～図６２に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　次に、上述した配置例１－７ａ～配置例１－７ｄのそれぞれに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図６７～図７０のそれぞれは、図５９～図６２に示す配置例１－７のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図６７～図７０では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図６７～図７０の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図６７～図７０の（ｂ）は、図６７～図７０の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図６７～図７０において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図６７～図７０に示すように、配置例１－７ａ～配置例１－７ｄでは、配置例１（図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　また、配置例１－７ａ（図５９）では、配置例１（図８）と比較して、送信アンテナTxの数が増加し、また、送信アンテナ１０６の素子が垂直方向にシフトして多段に配置される。このため、配置例１－７ａでは、仮想受信アレーの垂直方向の開口長が拡がるため、図６７に示すように、ターゲット真値方向のピークが垂直方向においてより鋭くなり、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　また、配置例１－７ｂ（図６０）では、配置例１（図８）と比較して、受信アンテナRxの数が増加し、また、受信アンテナ２０２の素子が水平方向にシフトして多段に配置される。このため、配置例１－７ｂでは、仮想受信アレーの水平方向の開口長が拡がるため、図６８に示すように、ターゲット真値方向のピークが水平方向においてより鋭くなり、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　また、配置例１－７ｃ（図６１）では、配置例１（図８）と比較して、受信アンテナRxの数が増加し、また、受信アンテナ２０２の素子が垂直方向にシフトして多段に配置される。このため、配置例１－７ｃでは、仮想受信アレーの垂直方向の開口長が拡がるため、図６９に示すように、ターゲット真値方向のピークが垂直方向においてより鋭くなり、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　また、配置例１－７ｄ（図６２）では、配置例１（図８）と比較して、送信アンテナTx及び受信アンテナRxの数が増加し、また、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の双方の素子が垂直方向にシフトして多段に配置される。このため、配置例１－７ｄでは、仮想受信アレーの垂直方向の開口長が拡がるため、図７０に示すように、配置例１－７ａ（例えば、図５９）と比較して、ターゲット真値方向のピークが垂直方向においてより鋭くなり、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。
　なお、配置例１－７における多段構成において異なるアンテナ素子（例えば、大きさの異なるアンテナ素子）を併用してもよい。例えば、複数の送信アンテナ１０６には、長距離（LR：Long Range）用アンテナ素子及び短距離（SR：Short Range）用アンテナ素子が含まれてもよい。ここで、LR用アンテナ素子は、SR用アンテナ素子よりも、垂直方向あるいは水平方向、あるいはこれら両者の指向性を絞ることで、アンテナ素子の指向性利得をより高めたものである。レーダ装置１０は、LR用アンテナ素子を用いることで、SR用アンテナ素子を用いる場合に比べ、より遠距離にある物標からの反射波の受信信号レベルを高めることができ、遠距離にある物標の検出を可能とする。LR用アンテナ素子は、垂直方向あるいは水平方向、あるいはこれら両者の指向性利得をより高めるため、その物理的サイズは、SR用アンテナ素子サイズに比べ、垂直方向あるいは水平方向、あるいはこれら両者のサイズが大きくなる。
　例えば、多段構成において、一段目においては長距離（LR）用アンテナ素子を適用し、２段目においては短距離（SR）用アンテナ素子を併用してもよい。例えば、図５９に示すように、送信アンテナ１０６が垂直方向に２段の多段構成で配置される場合、一段目（例えば、Tx#1～Tx#6）において長距離（LR）用アンテナ素子を適用し、２段目（例えば、Tx#7～Tx#12）においては短距離（SR）用アンテナ素子を適用してもよい。
　なお、長距離（LR）用アンテナ素子の垂直方向及び水平方向のサイズが大きい場合は、一段目の送信アンテナ１０６と２段目の送信アンテナ１０６とが重ならないように、一方の段の素子を水平方向にシフトして配置してもよい。
　このように、送信アンテナ１０６に、LR用アンテナとSR用アンテナとを用いる場合、例えば、受信アンテナ２０２にはSR用のアンテナ（例えば、広角な視野角を有する特性のアンテナ）を適用してもよい。これにより、配置例１の効果を維持しつつ、LR及びSRの両モードの検知範囲に対応できる。
　［配置例１の変形例８］
　配置条件１について、NTｘ個の送信アンテナ１０６の配置方向が水平方向である場合について説明したが、NTｘ個の送信アンテナ１０６の配置方向は、厳密に水平方向に一致しなくてもよい。
　例えば、図７１（以下、「配置例１－８」と呼ぶ）に示すように、送信アンテナ群Tx#1～#6は、水平方向に、図中左から右に１波長の間隔（例えば、2DH）でシフトし、垂直方向にも同時に0.25波長の間隔（例えば、0.5DV）で上方にシフトして配置されてもよい。例えば、送信アンテナ１０６の水平方向に対する傾きが、図７１に示す程度に緩やかな場合であれば、図７１に示すアンテナ配置を、配置条件１を満たす配置に含めてもよい。なお、受信アンテナRx#1～Rx#8の配置は、図７１に示す例に限定されず、他の配置でもよい。
　図７１に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～#48の位置座標は、式(16)に基づいて算出される。図７２は、図７１に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　次に、上述した配置例１－８に係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図７３は、配置例１－８のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図７３では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図７３の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図７３の（ｂ）は、図７３の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図７３において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよい。
　図７３に示すように、配置例１－８では、配置例１（例えば、図１０）と同様に、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルは抑圧される。
　また、配置例１－８では、配置例１（例えば、図８）と比較して、送信アンテナ１０６が水平方向に対して緩やかに斜めに配置される。例えば、配置例１－８では、送信アンテナ１０６の配置は、垂直方向への拡がりも有する。このため、仮想受信アレー配置において、垂直方向の開口長がより拡がるので、図７３に示すように、ターゲット真値方向のピークが垂直方向でより鋭くなり、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。なお、配置例１－８では、送信ビーム方向が緩やかに斜めに傾くため、グレーティングローブの発生範囲が水平方向において拡がる傾向となる。
　以上、配置例１の変形例について説明した。
　［配置条件１の最小のアンテナ構成及びアンテナ数が少ない場合の配置例］
　以下では、配置条件１を満たす最小のアンテナ構成、及び、配置条件１を満たすアンテナ数が少ない場合の配置例について説明する。なお、以下において説明するアンテナ配置に対して、上述した配置例１の変形例に準じた変形を施しても同様な効果が得られる。
　配置条件１の最小アンテナ数は、例えば、送信アンテナ数NTx=2、及び、受信アンテナ数Na=3の場合である。例えば、送信アンテナ１０６の数は２個であり、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のアンテナ総数は３個である。
　図７４は、配置条件１の最小アンテナ数（送信アンテナ数NTx=2、及び、受信アンテナ数Na=3）のアンテナ配置例を示す。図７４の（ａ）はMIMOアンテナ配置の例を示し、図７４の（ｂ）は、図７４の（ａ）に示すMIMOアンテナ配置により構成される仮想受信アレー配置の例を示す。また、図７４において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれDH、DVとする。
　図７４において、第１斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第２斜めアンテナ群はRx#2及びRx#3を含む。
　また、図７５～図７９は、配置条件１を満たすアンテナ数が少ない場合のアンテナ配置例を示す。図７５～図７９の（ａ）はMIMOアンテナ配置の例を示し、図７５～図７９の（ｂ）は、図７５～図７９の（ａ）に示すMIMOアンテナ配置により構成される仮想受信アレー配置の例を示す。また、図７５～図７９において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれDH、DVとする。
　例えば、図７５及び図７６は、送信アンテナ数NTx=2、及び、受信アンテナ数Na=4の場合のアンテナ配置例を示す。図７５及び図７６において、第１斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第２斜めアンテナ群はRx#3及びRx#4を含む。
　また、例えば、図７７は、送信アンテナ数NTx=3、及び、受信アンテナ数Na=3の場合のアンテナ配置例を示す。図７７において、第１斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第２斜めアンテナ群はRx#2及びRx#3を含む。
　また、例えば、図７８及び図７９は、送信アンテナ数NTx=3、及び、受信アンテナ数Na=4の場合のアンテナ配置例を示す。図７８及び図７９において、第１斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第２斜めアンテナ群はRx#3及びRx#4を含む。
　以上、配置条件１の例について説明した。
　［配置条件２］
　NTｘ個の送信アンテナ１０６は、「第１の斜め方向」に配置される「第１斜めアンテナ群」及び「第２の斜め方向」に配置される「第２斜めアンテナ群」を含み、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは平行でなはない。例えば、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは互いに異なる方向である。
　Na個の受信アンテナ２０２は、「第３の斜め方向」に配置される「第３斜めアンテナ群」及び「第４の斜め方向」に配置される「第４斜めアンテナ群」を含み、第３の斜め方向と第４の斜め方向とは平行ではない。例えば、第３の斜め方向と第４の斜め方向とは互いに異なる方向である。
　なお、第１斜めアンテナ群（例えば、第３アンテナ群に対応）及び第２斜めアンテナ群（例えば、第４アンテナ群に対応）のそれぞれには少なくとも２つの送信アンテナ１０６が含まれてよい。また、第３斜めアンテナ群（例えば、第１アンテナ群に対応）及び第４斜めアンテナ群（例えば、第２アンテナ群に対応）のそれぞれには少なくとも２つの受信アンテナ２０２が含まれてよい。
　配置条件２を満たす第１斜めアンテナ群、及び、第２斜めアンテナ群が任意の位置に配置されることにより、グレーティングローブの抑圧が可能である。例えば、以下の配置例又は変形例に示すように、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の互いの水平方向の位置が重複しない配置により、垂直方向のサイズが大きな送信アンテナ素子が配置可能となる。
　同様に、配置条件２を満たす第３斜めアンテナ群、及び、第４斜めアンテナ群が任意の位置に配置されることにより、グレーティングローブの抑圧が可能である。例えば、以下の配置例又は変形例に示すように、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群の互いの水平方向の位置が重複しない配置により、垂直方向のサイズが大きな受信アンテナ素子が配置可能となる。
　配置条件２では、例えば、送信アンテナ１０６には、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群と、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群が含まれるため、配置条件１と比較して、仮想受信アレーの垂直方向の開口長をより拡大することができるので、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を向上できる。
　また、配置条件２では、例えば、第１から第４の斜め方向の傾きを、例えば、水平方向に対して、より急峻にする際に発生する垂直方向のグレーティングローブを抑圧可能である。このグレーティングローブの抑圧効果によって、垂直方向の開口長をより拡大でき、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を更に向上できる。
　以下、配置条件２の例について説明する。以下では、配置条件２を満たす配置例、及び、その配置例における計算機シミュレーションによる方向推定結果の例について説明する。
　＜配置例２＞
　図８０は、配置例２に係る送信アンテナ１０６（例えば、Txと表す）及び受信アンテナ２０２（例えば、Rxと表す）の配置例（例えば、MIMOアンテナ配置例）を示す図である。図８０において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれ水平方向の基本間隔DH、及び、垂直方向の基本間隔DVとする。なお、横軸及び縦軸の目盛りについては、以下の他の例におけるMIMOアンテナ配置でも同様である。一例として、DH及びDVは、0.5波長の間隔でよい。
　図８０に示す例では、送信アンテナ数NTxは６個（例えば、Tx#1、Tx#2、Tx#3、Tx#4、Tx#5及びTx#6）であり、受信アンテナ数Naは８個（例えば、Rx#1、Rx#2、Rx#3、Rx#5、Rx#6、Rx#7、及びRx#8）である。
　図８０において、NTｘ=6個の送信アンテナTx#1～#6は、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群Tx#1～#3、及び、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群Tx#4～#6を含む。図８０において、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは、平行ではなく、互いに異なる方向である。
　また、図８０において、Na=8個の受信アンテナRx#1～#8は、第３の斜め方向に配置される第３斜めアンテナ群Rx#1～#4、及び、第４の斜め方向に配置される第４斜めアンテナ群Rx#5～#8を含む。図８０において、第３の斜め方向と第４の斜め方向とは、平行ではなく、互いに異なる方向である。
　これらより、図８０に示す配置例２のアンテナ配置は、配置条件２を満たす。
　また、配置例２では、図８０に示すように、第１～４の斜め方向は、各々平行ではなく、互いに異なる方向である。
　例えば、図８０に示す第１斜めアンテナ群Tx#1～#3は、水平方向に、図中左から右に1.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で上方にシフトして配置される。また、図８０に示す第２斜めアンテナ群Tx#4～#6は、水平方向に、図中左から右に1.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で下方にシフトして配置される。
　このように、図８０において、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群のアンテナ配置と第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群のアンテナ配置とは、垂直方向に平行な線（水平方向に垂直な線）に関して線対称の関係にある。例えば、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とは、水平方向に反転対称（又は、左右反転対称又は鏡面対称）な配置となる。
　ここで、配置例１の送信アンテナ１０６（例えば、図８）は水平方向に配置される。その一方で、配置例２の送信アンテナ１０６は、図８０に示すように、斜め方向に配置される。例えば、配置例２の送信アンテナ１０６は水平及び垂直の２次元的に配置されるため、配置例１と比較して、配置例２の方が、垂直方向の開口をより拡大できる。
　また、例えば、図８０に示す第3斜めアンテナ群Rx#1～#4は、水平方向に、図中右から左に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に1波長の間隔で下方にシフトして配置される。また、図８０に示す第４斜めアンテナ群Rx#5～#8は、水平方向に、図中左から右に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に1波長の間隔で下方にシフトして配置される。
　このように、第３の斜め方向に配置される第３斜めアンテナ群のアンテナ配置と第４の斜め方向に配置される第４斜めアンテナ群のアンテナ配置とは、垂直方向に平行な線（水平方向に垂直な線）に関して線対称の関係にある。例えば、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とは水平方向反転対称な配置となる。
　例えば、図８０に示す配置例２の第３斜めアンテナ群Rx#1～#4及び第４斜めアンテナ群Rx#5～#8は、配置例１（例えば、図８）の第１斜めアンテナ群Rx#1～#4及び第２斜めアンテナ群Rx#5～#8と比較して、水平方向に対する傾きがより急峻であるので、垂直方向の開口をより拡大できる。
　また、例えば、図８０に示す配置例２の第３斜めアンテナ群Rx#1～#4及び第４斜めアンテナ群Rx#5～#8のそれぞれは、垂直方向に１波長以上の間隔で配置される。このため、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群の素子間隔は、垂直方向にグレーティングローブが発生し得る間隔である。配置例２では、例えば、第１～４の斜め方向は、それぞれ平行ではなく異なる方向であるので、グレーティングローブが発生する垂直方向及び水平方向の２次元方向を異ならせることにより、垂直方向のグレーティングローブを抑圧可能となる。
　図８１は、図８０に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。
　ここで、仮想受信アレーの配置は、例えば、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ１０６の位置（例えば、給電点の位置）及び受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ２０２の位置（例えば、給電点の位置）に基づいて、式(16)のように表されてよい。
　送信アレーアンテナを構成する送信アンテナ１０６（例えば、Tx#n）の位置座標を（XT_#n,YT_#n）（例えば、n=1,.., NTx）と表し、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナ２０２（例えば、Rx#m）の位置座標を（XR_#m,YR_#m）（例えば、m=1,.., Na）と表し、仮想受信アレーを構成する仮想アンテナVA#kの位置座標を（XV_#k,YV_#k）（例えば、k=1,.., NTx×Na）と表す。なお、式(16)では、例えば、VA#1を仮想受信アレーの位置基準（0,0）として表す。
　例えば、図８０に示すような送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#１～#48の位置座標は、式(16)より算出される。例えば、仮想アンテナVA#１～#16の位置座標は、（XV_#1,YV_#1）=(0,0)、（XV_#2,YV_#2）=(-DH,-2DV)、（XV_#3,YV_#3）=(-2DH, -4DV)、（XV_#4,YV_#4）=(-3DH,-6DV)、（XV_#5,YV_#5）=(17DH, 0)、（XV_#6,YV_#6）=(18DH, -2DV)、（XV_#7,YV_#7）=(19DH, -4DV)、（XV_#8,YV_#8）=(20 DH, -6DV)、（XV_#9,YV_#9）=(3DH, DV)、（XV_#10,YV_#10）=(2DH, -DV) 、（XV_#11,YV_#11）=(DH, -3DV)、（XV_#12,YV_#12）=(0, -5DV)、（XV_#13,YV_#13）=(20DH, DV)、（XV_#14,YV_#14）=(21DH, -DV)、（XV_#15,YV_#15）=(22DH, -3DV)、（XV_#16,YV_#16）=(23DH, -5DV)となる。
　ここで、図８０及び図８１の場合、DH及びDVには、それぞれ0.5λが設定される場合について説明するが、例えば、それぞれ0.45λ～0.8λ程度の値に設定されてもよい。なお、λはレーダ送信信号のキャリア周波数の波長を表す。例えば、レーダ送信信号としてチャープ信号を用いる場合、λは、チャープ信号の周波数掃引帯域における中心周波数の波長である。
　次に、上述したアンテナ配置を適用した場合の方向推定部２１３における方向推定処理の一例について説明する。
　例えば、方向推定部２１３は、送信アンテナ１０６から送信された符号多重信号を符号分離処理した受信信号（又は、符号分離結果）DeMulz ncm（fb_cfar,fs_cfar）を用いて、式(17)に示す送信アンテナ１０６の仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）を生成し、方向推定処理を行う。
　仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）は、送信アンテナ数NTxと受信アンテナ数Naとの積であるNTx×Na個の要素を含む。仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）は、ターゲットからの反射波信号に対して各受信アンテナ２０２間の位相差に基づく方向推定を行う処理に用いる。
　例えば、配置例２のMIMOアンテナ配置例において、図８０の例では、NTx=6、Na=8より、仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）は、48の要素を含み、それぞれは図８１に示す仮想受信アレー配置におけるVA#1～VA48での受信信号に対応する。
　方向推定部２１３は、例えば、上述した送受信アンテナ配置から構成される仮想受信アレーの受信信号である仮想受信アレー相関ベクトルh（fb_cfar, fs_cfar）を用いて、水平方向及び垂直方向の方向推定処理を行う。なお、以降の方向推定部２１３の動作は、配置例１を用いた場合の動作と同様であり、その説明を省略する。
　次に、上述した配置例２に係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図８２は、配置例２のＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図８２では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図８２の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図８２の（ｂ）は、図８２の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値を同様にグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図８２の（ｃ）は、図８２の（ａ）について、横軸が垂直方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値を同様にグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図８２において、正規化電力値は、例えば、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよく、以下の他の例における方向推定結果のプロットでも同様である。
　ここで、図８０に示すように、配置例２の送信アンテナ１０６における第１斜めアンテナ群Tx#1～#3及び第2斜めアンテナ群Tx#4～#6のアンテナ間隔は、１波長以上の間隔であるため、グレーティングローブが発生し得るアンテナ間隔である。また、図８０に示すように、配置例２の受信アンテナ２０２における第3斜めアンテナ群Rx#1～#4及び第4斜めアンテナ群Rx#5～#8のアンテナ間隔は、１波長以上の間隔であるため、グレーティングローブが発生し得るアンテナ間隔である。
　また、図８１に示すように、仮想受信アレー配置において、各仮想アンテナは、水平方向及び垂直方向の双方において１波長以上の間隔で配置され、グレーティングローブが発生し得る間隔である。
　配置例２では、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置を工夫することにより、このようなグレーティングローブを抑圧する。例えば、図８２に示すように、ターゲット真値方向のピーク方向と異なる方向において、グレーティングローブが-7.5dB程度以下に抑圧されることが分かる。
　以下、配置例２におけるMIMOアンテナ配置によってグレーティングローブを抑圧する原理について説明する。
　例えば、図８３の（ａ）は、配置例２との比較のため、図８０に示す配置例２の第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と、第3斜めアンテナ群Rx#1～#4とを用いた場合のアンテナ配置（以下、「比較配置２ａ」と呼ぶ）を示す。また、図８３の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図８３の（ａ）に示すアンテナ配置においてビームフォーマ法を用いた方向推定結果を示す。なお、図８３の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）では、図８２と同様、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、比較配置２ａを用いた場合の仮想受信アレー配置は、図８１のVA#1～#4、#9～#12、#17～#20に対応する。
　同様に、図８４の（ａ）は、配置例２との比較のため、図８０に示す配置例２の第２斜めアンテナ群Tx#4～#6と、第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とを用いた場合のアンテナ配置（以下、「比較配置２ｂ」と呼ぶ）を示す。また、図８４の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図８４の（ａ）に示すアンテナ配置においてビームフォーマ法を用いた方向推定結果を示す。なお、図８４の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）では、図８２と同様、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、比較配置２ｂを用いた場合の仮想受信アレー配置は、図８１の#29～#32、#37～#40、#45～#48に対応する。
　また、図８５の（ａ）は、配置例２との比較のため、図８０に示す配置例２の第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と、第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とを用いる場合（以下、「比較配置２ｃ」と呼ぶ）のアンテナ配置を示す。また、図８５の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図８５の（ａ）に示すアンテナ配置においてビームフォーマ法を用いた方向推定結果を示す。なお、図８５の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）では、図８２と同様、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、比較配置２ｃを用いた場合の仮想受信アレー配置は、図８１の#5～#8、#13～#16、#21～#24に対応する。
　また、図８６の（ａ）は、配置例２との比較のため、図８０に示す配置例２の第１斜めアンテナ群Tx#4～#6と、第３斜めアンテナ群Rx#１～#４とを用いる場合のアンテナ配置（以下、「比較配置２ｄ」と呼ぶ）を示す。また、図８６の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図８６の（ａ）に示すアンテナ配置においてビームフォーマ法を用いた方向推定結果を示す。なお、図８６の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）では、図８２と同様、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、比較配置２ｄを用いた場合の仮想受信アレー配置は、図８１の#25～#28、#33～#36、#41～#44に対応する。
　例えば、図８３の（ａ）に示す比較配置２ａのように、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第３斜めアンテナ群Rx#1～#4とを用いる場合、及び、図８４の（ａ）に示す比較配置２ｂのように、第２斜めアンテナ群Tx#4～#6と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とを用いる場合について説明する。
　図８３の（ａ）に示す比較配置２ａの送信アンテナTx#1～#3（例えば、第１斜めアンテナ群に対応）の配置方向と、図８４の（ａ）に示す比較配置２ｂの送信アンテナTx#4～#6（例えば、第２斜めアンテナ群に対応）の配置方向とは、平行ではなく異なる。また、比較配置２ａの受信アンテナRx#1～#4（例えば、第３斜めアンテナ群に対応）の配置方向と、比較配置２ｂの受信アンテナRx#5～#8（例えば、第４斜めアンテナ群に対応）の配置方向とは、平行ではなく異なる。このため、図８３の（ｂ）、及び、図８４の（ｂ）に示すように、比較配置２ａと比較配置２ｂとでは、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向が一致せずにずれる性質を有する。
　その一方で、図８３の（ｂ）及び図８４の（ｂ）に示すように、比較配置２ａと比較配置２ｂとでは、ターゲット真値に対応するメインローブの角度方向（例えば、水平０度、垂直０度）は一致する。
　よって、図８０に示すように、第１～第４斜めアンテナ群を含む配置例２では、第１斜めアンテナ群及び第３斜めアンテナ群を含む比較配置２ａにおいて発生するグレーティングローブ、及び、第２斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群を含む比較配置２ｂにおいて発生するグレーティングローブのそれぞれの発生方向（２次元の角度方向）が一致せず、分散されやすくなる。このため、配置例２では、図８２の（ａ）に示すように、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルが抑圧されやすくなる。
　次に、例えば、図８５の（ａ）に示す比較配置２ｃのように、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とを用いる場合、及び、図８６の（ａ）に示す比較配置２ｄのように、第２斜めアンテナ群Tx#4～#6と第３斜めアンテナ群Rx#1～#4とを用いる場合について説明する。
　図８５の（ａ）に示す比較配置２ｃの送信アンテナTx#1～#3（例えば、第１斜めアンテナ群に対応）の配置方向と、図８６に示す比較配置２ｄの送信アンテナTx#4～#6（例えば、第２斜めアンテナ群に対応）の配置方向とは、平行ではなく異なる。また、比較配置２ｃの受信アンテナRx#5～#8（例えば、第４斜めアンテナ群に対応）の配置方向と、比較配置２ｄの受信アンテナRx#1～#4（例えば、第３斜めアンテナ群に対応）の配置方向とは、平行ではなく異なる。このため、図８５の（ｂ）、及び、図８６の（ｂ）に示すように、比較配置２ｃと比較配置２ｄとでは、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向が一致せずにずれる性質を有する。
　その一方で、図８５の（ｂ）及び図８６の（ｂ）に示すように、比較配置２ｃと比較配置２ｄとでは、ターゲット真値に対応するメインローブの角度方向（例えば、水平０度、垂直０度）は一致する。
　よって、図８０に示すように、第１～第４斜めアンテナ群を含む配置例２では、第１斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群を含む比較配置２ｃにおいて発生するグレーティングローブ、及び、第２斜めアンテナ群及び第３斜めアンテナ群を含む比較配置２ｄにおいて発生するグレーティングローブのそれぞれの発生方向（２次元の角度方向）が一致せず、分散されやすくなる。このため、配置例２では、図８２の（ａ）に示すように、ターゲット真値方向のピークと比較して、グレーティングローブ方向のピークレベルが抑圧されやすくなる。
　ここで、図８１に示す仮想受信アレー配置は、比較配置２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄに対応する仮想受信アレーによって部分的に構成される仮想受信アレーと同一の配置である。よって、図８１に示す仮想受信アレー配置による方向推定結果は、図８２の（ａ）に示すように、ターゲット真値方向のピーク方向と異なる方向のグレーティングローブが抑圧される。例えば、配置例２では、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれに含まれる複数の斜めアンテナ群によってグレーティングローブが発生する角度方向は異なる方向に分散される。このため、例えば、図８２の（ｂ）に示すように、配置例２では、ターゲット真値に対するメインローブの正規化電力値に対して、グレーティングローブの正規化電力値は低く抑圧されやすくなる。例えば、図８２の（ｂ）では、ターゲット真値方向のピーク方向と異なる方向のピークは、-7.5dB程度以下に抑圧されることが分かる。
　なお、例えば、図８０に示す配置例２のアンテナ配置において、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向は水平方向反転対称となり、かつ、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向は水平方向反転対称となる。この場合、比較配置２ａ及び比較配置２ｂのそれぞれに対応する仮想受信アレー配置は水平方向反転対称となる。これにより、例えば、図８３の（ｂ）及び図８４の（ｂ）に示すように、比較配置２ａ及び比較配置２ｂのそれぞれでは、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元方向が水平方向反転対称となり、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向のずれがより大きくなることが分かる。
　同様に、例えば、図８０に示す配置例２のアンテナ配置において、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向は水平方向反転対称となり、かつ、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向は水平方向反転対称となる。この場合、比較配置２ｃ及び比較配置２ｄのそれぞれに対応する仮想受信アレー配置は水平方向反転対称となる。これにより、例えば、図８５の（ｂ）及び図８６の（ｂ）に示すように、比較配置ｃ及び比較配置ｄのそれぞれでは、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元方向が水平方向反転対称となり、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向のずれがより大きくなることが分かる。
　よって、配置例２において、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となり、かつ、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となる場合、例えば、第１～４斜めアンテナ群のそれぞれの斜め方向の傾きが水平方向に対して45度に近いほど、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向の間隔（又は、ずれ）はより大きくなりやすい。
　また、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称でない場合、又は、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称でない場合、第１～４斜めアンテナ群のそれぞれの斜め方向の傾きが水平方向に対し45度に近いほど、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向の間隔はより大きくなりやすい。
　このようなグレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向の間隔がより大きくなるアンテナ配置は、例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど好適となる。例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、方向推定におけるメインビームのビーム幅は広くなる傾向がある。このため、抑圧されるグレーティングローブの方向が近接する場合には、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、ビーム幅の広がりにより、グレーティングローブ電力が重なり合い、グレーティングローブの電力が増加し得る。このため、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、グレーティングローブの抑圧性能が劣化し、レーダ装置１０における誤検出の確率が増大しやすい。よって、レーダ装置１０のアンテナ数が少ない場合には、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となり、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となる配置例２によって、グレーティングローブ電力の重なり合いを抑制できるので、グレーティングローブの抑圧性能を向上できる。
　以上のように、配置条件２では、送信アンテナ１０６は、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群、及び、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群を含むため、配置条件１と比較して、仮想受信アレーの垂直方向の開口長をより拡大でき、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を向上できる。
　また、配置条件２では、上述したように、グレーティングローブが発生する方向を、水平及び垂直からなる２次元の平面内で分散させることにより、第１～第４の斜め方向の傾きが水平方向に対してより急峻に設定する際に発生する垂直方向のグレーティングローブを抑圧可能である。これにより、仮想受信アレーの垂直方向の開口長をより拡大でき、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を向上できる。
　例えば、比較配置２ａの第１斜めアンテナ群及び第３斜めアンテナ群に対して、比較配置２ｂの第２斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群が任意の場所に配置されても、同様なグレーティングローブの抑圧効果を得ることができる。同様に、比較配置２ｃの第１斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群に対して、比較配置２ｄの第２斜めアンテナ群及び第３斜めアンテナ群が任意の場所に配置されても、同様なグレーティングローブの抑圧効果を得ることができる。
　よって、配置例２では、例えば、第１斜めアンテナ群、及び、第２斜めアンテナ群の互いの水平方向の位置が重複しないように配置可能であり、垂直方向のサイズがより大きい送信アンテナ素子（例えば、１波長以上のサイズ）の配置が可能である。
　同様に、配置例２では、例えば、第３斜めアンテナ群、及び、第４斜めアンテナ群の互いの水平方向の位置が重複しないように配置可能であり、垂直方向のサイズがより大きな受信アンテナ素子（例えば、１波長以上のサイズ）の配置が可能である。
　したがって、配置例２では、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれのアンテナ素子は、斜め方向に一列に並ぶ配置が可能であるため、垂直方向のサイズが大きなアンテナ素子（例えば、１波長以上のサイズのアンテナ素子）の配置が可能である。
　なお、仮想受信アレーの配置において、送信アンテナ１０６と受信アンテナ２０２との相対的な位置関係が異なる場合でも、同じ仮想受信アレー配置を構成できる。そのため、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の位置関係は、図８０に示すアンテナ配置の例に限定されず、任意に設定されてもよい。このことは、以下に説明する他の配置構成の例においても同様である。例えば、送信アンテナ１０６と受信アンテナ２０２との間隔は、アンテナ素子サイズより十分広い間隔でもよく、あるいは、垂直方向が重ならないように水平方向にシフトした配置でもよい。
　以上のように、配置例２では、レーダ装置１０では、送信アンテナ１０６は、例えば、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群と、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群とを含む。また、受信アンテナ２０２は、例えば、第３の斜め方向に配置される第３斜めアンテナ群と、第４の斜め方向に配置される第４斜めアンテナ群とを含む。また、レーダ装置１０のアンテナ配置において、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは互い異なる方向であり、第３の斜め方向と第４の斜め方向とは互いに異なる方向である。
　このアンテナ配置の構成により、レーダ装置１０のMIMOアレー配置において、任意の縦方向（例えば、垂直方向）サイズのアンテナ素子を適用でき、また、仮想受信アレーにおいて発生するグレーティングローブを抑圧できる。
　また、配置例２では、上述したように、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２における第１～第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向の違いにより、グレーティングローブの抑圧効果が得られる。このため、配置例２では、例えば、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の素子間隔を任意に設定可能である。これにより、例えば、送信アンテナ１０６の素子間隔、及び、受信アンテナ２０２の素子間隔の少なくとも一方の設定に応じて、仮想受信アレーの開口長を拡大可能であるので、レーダ装置１０における垂直及び水平方向の測角精度及び角度分離性能を向上できる。
　よって、配置例２によれば、グレーティングローブを抑圧しつつ、レーダ装置１０における測角精度又は分解能を向上できる。
　なお、配置例２では、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の少なくとも一方において、図８０に示すアンテナ構成に対して、アンテナ素子がさらに追加されてもよい。例えば、レーダ装置１０の送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれには、少なくとも、図８０に示す配置のアンテナ素子が含まれていればよい。この場合、例えば、式(16)に示す仮想受信アレー配置に、仮想アンテナが加法的に加わる関係となる。例えば、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の少なくとも一方のアンテナ素子の追加により、図８０に示す仮想受信アレー配置に対して更に別の仮想アンテナが加わる配置となる。このような配置例２を含むアンテナ配置の場合でも、上述した配置例２の効果は維持され、配置例２と同様の効果を得ることができる。
　例えば、配置例２のアンテナ構成に、更に、アンテナが追加されてもよい。アンテナの追加により、上述した配置例２によって抑圧されるグレーティングローブ又はサイドローブレベルが更に低減しやすくなるので、レーダ装置１０における測角時の誤検出を低減でき、測角性能を向上できる。なお、アンテナの追加については、以降の配置例又は変形例に関しても同様に適用でき、同様な効果を得ることができる。
　また、配置例２のMIMOアレー配置において、水平方向と垂直方向とを入れ替えた配置を適用してもよい。この場合、仮想受信アレー配置は、水平方向と垂直方向とを入れ替えた配置が得られ、水平方向と垂直方向とを入れ替えた角度分離性能が得られる。なお、MIMOアレー配置の水平方向と垂直方向との入れ替えは、以降の配置例又は変形例に関しても同様に適用でき、以降の配置例における仮想受信アレー配置は、水平方向と垂直方向を入れ替えた配置が得られる。
　また、配置例２のMIMOアンテナ配置において、送信アンテナ１０６の配置と受信アンテナ２０２の配置とを入れ替えてもよい。この場合、例えば、配置例２に示す受信アンテナ２０２の配置を送信アンテナ１０６の配置とし、配置例２に示す送信アンテナ１０６の配置を受信アンテナ２０２の配置として用いていもよい。送信アンテナ１０６の配置と受信アンテナ２０２の配置とを入れ替えても、仮想受信アレーの配置は同一配置となるため、同様な効果を得ることができる。なお、送信アンテナ１０６の配置と受信アンテナ２０２の配置との入れ替えは、移行の配置例又は変形例に関するも同様に適用できる。
　＜配置例２ａ＞
　図８７は、配置例２ａに係る送信アンテナ１０６（例えば、Txと表す）及び受信アンテナ２０２（例えば、Rxと表す）の配置例（例えば、MIMOアンテナ配置例）を示す図である。
　図８７に示す例では、送信アンテナ数NTxは６個（例えば、Tx#1、Tx#2、Tx#3、Tx#4、Tx#5及びTx#6）であり、受信アンテナ数Naは８個（例えば、Rx#1、Rx#2、Rx#3、Rx#5、Rx#6、Rx#7、及びRx#8）である。
　図８７において、NTｘ=6個の送信アンテナTx#1～#6は、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群Tx#1～#3、及び、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群Tx#4～#6を含む。図８７において、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは、平行ではなく、互いに異なる方向である。
　また、図８７において、Na=8個の受信アンテナRx#1～#8は、第３の斜め方向に配置される第３斜めアンテナ群Rx#1～#4、及び、第４の斜め方向に配置される第４斜めアンテナ群Rx#5～#8を含む。図８７において、第３の斜め方向と第４の斜め方向とは、平行ではなく、互いに異なる方向である。
　これらより、図８７に示す配置例２ａのアンテナ配置は、配置条件２を満たす。
　また、配置例２ａでは、図８７に示すように、第１斜めアンテナ群の配置方向と、第４斜めアンテナ群の配置方向とは一致し、平行である。また、配置例２ａでは、図８７に示すように、第２斜めアンテナ群の配置方向と、第３斜めアンテナ群の配置方向とは一致し、平行である。例えば、図８７では、第１の斜め方向と第４の斜め方向とは同じ方向であり、第２の斜め方向と第３の斜め方向とは同じ方向である。
　このように、配置条件２を満たすアンテナ配置において、第１の斜め方向は、第３の斜め方向あるいは第４の斜め方向と一致した傾きに設定され、かつ、第２の斜め方向は、第３の斜め方向あるいは第４の斜め方向と一致した傾きに設定されてよい。
　例えば、図８７に示す第１斜めアンテナ群Tx#1～#3は、水平方向に、図中左から右に２波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に２波長の間隔で上方にシフトして配置される。また、図８７に示す第２斜めアンテナ群Tx#4～#6は、水平方向に、図中左から右に２波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に２波長の間隔で下方にシフトして配置される。例えば、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とは水平方向反転対称な配置となる。
　ここで、配置例１の送信アンテナ１０６（例えば、図８）は水平方向に配置される。その一方で、配置例２ａの送信アンテナ１０６は、図８７に示すように、斜め方向に配置される。例えば、配置例２ａの送信アンテナ１０６は水平及び垂直の２次元的に配置されるため、配置例１と比較して、配置例２ａの方が、垂直方向の開口をより拡大できる。
　また、例えば、図８７に示す第３斜めアンテナ群Rx#1～#4は、水平方向に、図中右から左に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で上方にシフトして配置される。また、図８７に示す第４斜めアンテナ群Rx#5～#8は、水平方向に、図中左から右に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で上方にシフトして配置される。例えば、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とは水平方向反転対称な配置となる。
　図８８は、図８７に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#１～#48の位置座標は、式(16)より算出される。
　次に、上述した配置例２ａに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図８９は、配置例２ａのＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図８９では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図８９の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図８９の（ｂ）は、図８９の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値を同様にグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図８９の（ｃ）は、図８９の（ａ）について、横軸が垂直方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値を同様にグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図８９において、正規化電力値は、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよく、以下の他の例における方向推定結果のプロットでも同様である。
　図８８に示す仮想受信アレー配置に示すように、各仮想アンテナは、水平方向及び垂直方向の双方において１波長以上となる間隔を多く含む間隔で配置され、仮想アンテナの間隔は、グレーティングローブが発生し得る間隔である。これに対して、図８９に示すように、ターゲット真値方向のピーク方向と異なる方向において、グレーティングローブが-6dB程度以下に抑圧されることが分かる。
　なお、例えば、図８７に示す配置例２ａのアンテナ配置において、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向は水平方向反転対称となり、かつ、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向は水平方向反転対称となり、例えば、第１～４斜め方向の傾きが水平方向に対し45度である。この場合、図８９の（ａ）に示すように、グレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向の間隔は最も広くなる配置となる。
　このようなグレーティングローブが発生する水平及び垂直の２次元の角度方向の間隔がより大きくなるアンテナ配置は、例えば、レーダ装置１０のアンテナ数がより少ないほど好適となる。例えば、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、方向推定におけるメインビームのビーム幅は広くなる傾向がある。このため、抑圧されるグレーティングローブの方向が近接する場合には、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、ビーム幅の広がりにより、グレーティングローブ電力が重なり合い、グレーティングローブの電力が増加し得る。このため、レーダ装置１０のアンテナ数が少ないほど、グレーティングローブの抑圧性能が劣化し、レーダ装置１０における誤検出の確率が増大しやすい。よって、レーダ装置１０のアンテナ数が少ない場合には、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となり、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のそれぞれの配置方向が水平方向反転対称となる配置例２によって、グレーティングローブ電力の重なり合いを抑制できるので、グレーティングローブの抑圧性能を向上できる。
　また、配置例２ａでは、第１斜めアンテナ群の配置方向と、第４斜めアンテナ群の配置方向とは一致し、平行となる。また、配置例２aでは、第２斜めアンテナ群の配置方向と、第３斜めアンテナ群の配置方向とは一致し、平行となる。このように、配置例２ａでは、第１の斜め方向は、第３の斜め方向あるいは第４の斜め方向と一致した傾きに設定され、かつ、第２の斜め方向は、第３の斜め方向あるいは第４の斜め方向と一致した傾きに設定されることにより、配置例２と同様なグレーティングローブの抑圧効果が得られる。
　また、配置例２ａでは、図８７に示すように、送信アンテナ１０６、及び、受信アンテナ２０２のそれぞれのアンテナ素子は、斜め方向に一列に並ぶ配置が可能であるため、垂直方向のサイズが大きなアンテナ素子（例えば、１波長以上のサイズのアンテナ素子）の配置が可能である。
　以上のように、配置例２ａでは、配置例２と同様に、レーダ装置１０のMIMOアレー配置において、任意の縦方向（例えば、垂直方向）サイズのアンテナ素子を適用でき、また、仮想受信アレーにおいて発生するグレーティングローブを抑圧できる。
　＜配置例２ｂ＞
　配置例２ｂでは、例えば、配置条件２を満たす第１の斜め方向及び第２の斜め方向の何れか一方が、第３の斜め方向あるいは第４の斜め方向と一致し、平行となり、第１の斜め方向及び第２の斜め方向の他方が、第３の斜め方向及び第４の斜め方向と一致せずに、異なってよい。
　図９０は、配置例２ｂに係る送信アンテナ１０６（例えば、Txと表す）及び受信アンテナ２０２（例えば、Rxと表す）の配置例（例えば、MIMOアンテナ配置例）を示す図である。
　図９０に示す例では、送信アンテナ数NTxは６個（例えば、Tx#1、Tx#2、Tx#3、Tx#4、Tx#5及びTx#6）であり、受信アンテナ数Naは８個（例えば、Rx#1、Rx#2、Rx#3、Rx#5、Rx#6、Rx#7、及びRx#8）である。
　図９０において、NTｘ=6個の送信アンテナTx#1～#6は、第１の斜め方向に配置される第１斜めアンテナ群Tx#1～#3、及び、第２の斜め方向に配置される第２斜めアンテナ群Tx#4～#6を含む。図９０において、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは、平行ではなく、互いに異なる斜め方向である。
　また、図９０において、Na=8個の受信アンテナRx#1～#8は、第３の斜め方向に配置される第３斜めアンテナ群Rx#1～#4、及び、第４の斜め方向に配置される第４斜めアンテナ群Rx#5～#8を含む。図９０において、第３の斜め方向と第４の斜め方向とは、平行ではなく、互いに異なる方向である。
　これらより、図９０に示す配置例２ｂのアンテナ配置は、配置条件２を満たす。
　また、配置例２ｂでは、図９０に示すように、第１斜めアンテナ群の配置方向と、第４斜めアンテナ群の配置方向とは一致せず、異なる方向である。その一方で、図９０に示すように、第２斜めアンテナ群の配置方向と、第３斜めアンテナ群の配置方向とは一致し、平行である。例えば、図９０では、第１の斜め方向と第４の斜め方向とは同じ方向であり、第２の斜め方向と第３の斜め方向とのは異なる方向である。
　このように、第１の斜め方向及び第２の斜め方向の何れか一つが、第３の斜め方向あるいは第４の斜め方向と一致した傾きに設定される場合でも、配置条件２を満たす。
　例えば、図９０に示す第１斜めアンテナ群Tx#1～#3は、水平方向に、図中左から右に２波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に２波長の間隔で上方にシフトして配置される。また、図９０に示す第２斜めアンテナ群Tx#4～#6は、水平方向に、図中左から右に２波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に２波長の間隔で下方にシフトして配置される。例えば、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とは水平方向反転対称な配置となる。
　ここで、配置例１の送信アンテナ１０６（例えば、図８）は水平方向に配置される。その一方で、配置例２ｂの送信アンテナ１０６は、図９０に示すように、斜め方向に配置される。例えば、配置例２ｂの送信アンテナ１０６は水平及び垂直の２次元的に配置されるため、配置例１と比較して、配置例２ｂの方が、垂直方向の開口をより拡大できる。
　また、例えば、図９０に示す第３斜めアンテナ群Rx#1～#4は、水平方向に、図中右から左に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に0.5波長の間隔で上方にシフトして配置される。また、図９０に示す第４斜めアンテナ群Rx#5～#8は、水平方向に、図中左から右に0.5波長の間隔でシフトし、垂直方向にも同時に１波長の間隔で上方にシフトして配置される。例えば、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とは水平方向反転対称ではない配置となる。
　図９１は、図９０に示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置例を示す図である。送信アンテナTx#1～Tx#6の配置及び受信アンテナRx#1～Rx#8の配置より、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナVA#1～#48の位置座標は、式(16)より算出される。
　次に、上述した配置例２ｂに係るアンテナ配置を適用した場合の方向推定結果（計算機シミュレーション結果）の一例について説明する。
　図９２は、配置例２ｂのＭＩＭＯアレー配置（DH = 0.5λ、DV = 0.5λ）を用いて、方向推定部２１３の到来方向推定アルゴリズムとしてビームフォーマ法を用いた場合の方向推定結果を示す。図９２では、一例として、ターゲット真値を水平０度、垂直０度とした場合の水平方向±90度範囲、及び、垂直方向±90度範囲での到来方向推定評価関数値の出力をプロットしている。
　なお、図９２の（ａ）は、横軸が水平方向、縦軸が垂直方向の２次元方向での正規化電力値をグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図９２の（ｂ）は、図９２の（ａ）について、横軸が水平方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値を同様にグレースケールのカラーマップで示した図である。また、図９２の（ｃ）は、図９２の（ａ）について、横軸が垂直方向、縦軸が正規化電力値として表示し、正規化電力値を同様にグレースケールのカラーマップで示した図である。なお、図９２において、正規化電力値は、ピーク電力で正規化したデシベル値（dB）で示されてよく、以下の他の例における方向推定結果のプロットでも同様である。
　図９１に示す仮想受信アレー配置に示すように、各仮想アンテナは、水平方向及び垂直方向の双方において１波長以上の間隔で配置され、仮想アンテナの間隔は、グレーティングローブが発生し得る間隔である。これに対して、図９２に示すように、ターゲット真値方向のピーク方向と異なる方向において、グレーティングローブが-4dB程度以下に抑圧されることが分かる。
　配置例２ｂでは、例えば、第１斜めアンテナ群の配置方向と、第４斜めアンテナ群の配置方向とは一致せず、異なる方向であるが、第２斜めアンテナ群の配置方向と、第3斜めアンテナ群の配置方向とは一致し、平行である。このように、第１の斜め方向及び第２の斜め方向の何れか一つが、第３の斜め方向あるいは第4の斜め方向と一致する傾きを有する場合でも、配置条件２を満たし、配置例２と同様なグレーティングローブ抑圧効果が得られる。
　また、配置例２ｂでは、図９０に示すように、送信アンテナ１０６、及び、受信アンテナ２０２のそれぞれのアンテナ素子は、斜め方向に一列に並ぶ配置が可能であるため、垂直方向のサイズが大きなアンテナ素子（例えば、１波長以上のサイズのアンテナ素子）の配置が可能である。
　以上のように、配置例２ｂでは、配置例２と同様に、レーダ装置１０のMIMOアレー配置において、任意の縦方向（例えば、垂直方向）サイズのアンテナ素子を適用でき、また、仮想受信アレーにおいて発生するグレーティングローブを抑圧できる。
　以下、配置例２の変形例について説明する。
　配置例２（又は、配置例２ａ、２ｂ）の受信アンテナに対して、例えば、配置例１の変形例１～４、６及び７を同様に適用してもよい。配置例２に対して、配置例１の変形例１～４、６及び７を適用した場合でも、配置例２と同様の効果を得ることができる。例えば、配置例１の変形例１～４、６及び７のそれぞれにおける説明の「配置例１」を「配置例２」に置き換え、さらに、配置例１の「第１斜めアンテナ群」及び「第２斜めアンテナ群」を、配置例２の「第３斜めアンテナ群」及び「第４斜めアンテナ群」にそれぞれを置き換えて（読み替えて）適用してよい。これにより、配置例２でも、配置例１の変形例１～４、６及び７と同様の効果を得ることができる。なお、配置例２における、配置例１の変形例１～４、６及び７と同様の適用については説明を省略する。
　以下、配置例１の変形例１～４、６及び７と同様の内容を、配置例２の送信アンテナ１０６に含まれる「第１斜めアンテナ群」及び「第２斜めアンテナ群」に対して適用する場合について追加部分を説明する。
　以下、配置例１の変形例１～４、６及び７に対応する、配置例２の変形例１～４、６及び７の追加部分について説明する。
　［配置例２の変形例１］
　配置例２の変形例１では、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔（例えば、最小となる間隔）は、例えば、配置例２（又は、配置例２ａ、２ｂ）よりも更に広くてもよい。
　例えば、配置例２の場合、図８０に示すように、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の最小となる間隔（例えば、Tx#3とTx#4との間隔）は、Na個の受信アンテナ２０２の水平方向の開口長（例えばRx#4とRx#8との間隔）よりも狭い間隔に設定される。配置例２の変形例１では、例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の最小となる間隔（例えば、Tx#3とTx#4との間隔）は、Na個の受信アンテナ２０２の水平方向の開口長より広く設定されてもよい。この場合でも、配置例２と同様の効果を得ることができる。
　また、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の最小となる間隔を拡げることにより、水平方向におけるターゲット真値方向のピークがより鋭くなるので、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は推定精度の向上が可能となる。なお、配置例２の変形例１では、配置例１の変形例１と同様に、ターゲット真値方向のピークの横（水平方向）のサイドローブレベルが上昇し得るので、例えば、レーダ装置１０の想定する検出ターゲットといった要件に応じて、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間隔（例えば、最小の間隔）は、好適な範囲で設定されてもよい。
　［配置例２の変形例２］
　配置例２の変形例２では、例えば、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との間の間隔（例えば、最小となる間隔）は、配置例２（又は、配置例２ａ、２ｂ）と比較して、より近接させてもよい。また、配置例２の変形例２では、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれに含まれる一部のアンテナが重複してもよい。
　例えば、配置例２の場合、図８０に示すように、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6との間の最小となる間隔（Tx#3とTx#4との間隔）は、Na個の受信アンテナ２０２の水平方向の開口長（例えば、Rx#4とRx#8との間隔）よりも狭い。
　配置例２の変形例２では、例えば、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6との間の最小となる間隔（Tx#3とTx#4との間隔）を更に近接させて配置してもよい。
　または、配置例２の変形例２では、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の一部のアンテナが重複するように配置してもよい。
　これらの場合でも、配置例２と同様の効果、及び、配置例１の変形例２と同様の効果を得ることができる。
　［配置例２の変形例３］
　配置例２の変形例３では、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の傾き（例えば、水平方向に対する垂直方向の位置変化）は、配置例２よりも緩やかに設定されてもよい。この場合でも、配置例２と同様な効果、及び、配置例１の変形例３と同様の効果を得ることができる。
　［配置例２の変形例４］
　例えば、図８０に示す配置例２では、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とが水平方向反転対称な配置の場合について説明したが、これに限定されず、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは、水平方向反転対称な配置でなくてもよい。例えば、第１の斜め方向と第２の斜め方向とは、平行でなく異なる方向であればよい。これにより、配置例２と同様な効果を得ることができる。
　例えば、ａ）第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは、非対称な傾きでもよく、あるいは、水平方向及垂直方向のそれぞれにおいて異なるアンテナ間隔が設定されてもよい。
　また、例えば、ｂ）第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との位置が垂直方向にシフトした配置でもよい。
　また、例えば、ｃ）第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれに含まれるアンテナ数が異なってもよい。
　また、例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群の配置は、上述したａ）第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とが非対称な傾きを有する配置、ｂ）第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のそれぞれに含まれるアンテナ数が異なる配置、及び、ｃ）第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群との位置が垂直方向にシフトした配置の何れか２つあるいは３つを組み合わせた配置でもよい。
　これらによって、配置例２と同様な効果、及び、配置例１の変形例４と同様な効果を得ることができる。
　また、上記のような送信アンテナ１０６に含まれる第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群に対する配置の変形例と、受信アンテナ２０２に含まれる第３斜めアンテナ群と第４斜めアンテナ群の配置の変形例とを組み合わせてもよい。
　図９３は、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とが水平方向に対称な傾きの配置であり、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とが水平方向に非対称な配置の例（例えば、「配置例２－４ａ」と呼ぶ）を示す。配置例２－４ａの場合でも、配置例２と同様な効果を得ることができる。
　図９４は、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とが水平方向に非対称な傾きの配置であり、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とが水平方向に対称な配置の例（例えば、「配置例２－４ｂ」と呼ぶ）を示す。配置例２－４ｂの場合でも、配置例２と同様な効果を得ることができる。
　図９５は、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3と第２斜めアンテナ群Tx#4～#6とが水平方向に非対称な傾きの配置であり、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4と第４斜めアンテナ群Rx#5～#8とが水平方向に非対称な配置の例（例えば、「配置例２－４ｃ」と呼ぶ）を示す。配置例２－４ｃの場合でも、配置例２と同様な効果を得ることができる。
　また、配置条件２において、第１の斜め方向及び第２の斜め方向の何れか一方を水平方向に配置してもよい。また、配置条件２において、第３の斜め方向及び第４の斜め方向の何れか一方を水平方向に配置してもよい。
　例えば、図９６は、第１斜めアンテナ群Tx#1～#3が斜め方向に配置され、第２斜めアンテナ群Tx#4～#6が水平方向に配置される例（例えば、「配置例２－４ｄ」と呼ぶ）を示す。図９６では、例えば、第３斜めアンテナ群Rx#1～#4及び第４斜めアンテナ群Rx#5～#8の配置は、水平方向反転対称な配置である。このように、第１の斜め方向及び第２の斜め方向の何れか一方が水平方向に配置されても、配置例２と同様な効果を得ることができる。
　［配置例２の変形例６］
　送信アンテナ１０６（例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群）、及び、受信アンテナ２０２（例えば、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群）の少なくとも一方において、隣り合うアンテナの間隔は等間隔の場合に限定されず、不等間隔でもよい。
　例えば、第１斜めアンテナ群、第２斜めアンテナ群、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群の少なくとも一つの配置は、不等間隔のアンテナ配置に設定されてもよい。これによっても配置例２と同様な効果を得ることができる。
　［配置例２の変形例７］
　配置例２の変形例７では、例えば、配置例２、及び、配置例２の変形例１～４及び６において説明したアンテナ配置の多段構成を適用してもよい。
　多段構成には、例えば、送信アンテナ１０６に含まれる第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とを、垂直方向に２段に分けて配置する構成あるいは水平方向に２段に分けて配置する構成、受信アンテナ２０２に含まれる第３斜めアンテナ群と第４斜めアンテナ群とを、垂直方向に２段に分けて配置する構成あるいは水平方向に２段に分けて配置する構成が挙げられる。または、多段構成は、これらの構成を組み合わせた構成でもよい。
　多段構成の場合でも、上述した配置例２に係る効果を維持できる。また、さらに、例えば、水平方向の多段構成により、水平方向の仮想受信アレーの開口長が拡がり、レーダ装置１０における水平方向の測角精度又は分解能を向上できる。また、例えば、垂直方向の多段構成により、垂直方向の仮想受信アレーの開口長が拡がり、レーダ装置１０における垂直方向の測角精度又は分解能を向上できる。また、例えば、垂直方向及び水平方向の多段構成により、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長が拡がり、レーダ装置１０における垂直方向及び水平方向の測角精度又は分解能を向上できる。
　なお、多段構成の場合は、送信アンテナTxあるいは受信アンテナRxの共通の配置を垂直方向及び水平方向の少なくとも一方に多段に構成してもよいし、送信アンテナTxあるいは受信アンテナRxの異なる配置を垂直方向及び水平方向の少なくとも一方に多段に構成してもよい。
　また、上述した多段構成において異なるアンテナ素子を併用してもよい。例えば、複数の送信アンテナ１０６には、長距離（LR：Long Range）用アンテナ素子及び短距離（SR：Short Range）用アンテナ素子が含まれてもよい。
　例えば、多段構成において、一段目においては長距離（LR）用アンテナ素子を適用し、２段目においては短距離（SR）用アンテナ素子を併用してもよい。例えば、送信アンテナ１０６が垂直方向に２段の多段構成で配置される場合、一段目において長距離（LR）用アンテナ素子を適用し、２段目においては短距離（SR）用アンテナ素子を適用してもよい。
　なお、長距離（LR）用アンテナ素子の垂直方向及び水平方向のサイズが大きい場合は、一段目の送信アンテナ１０６と２段目の送信アンテナ１０６とが重ならないように、一方の段の素子を水平方向にシフトして配置してもよい。
　このように、送信アンテナ１０６に、LR用アンテナとSR用アンテナとを用いる場合、例えば、受信アンテナ２０２にはSR用のアンテナ（例えば、広角な視野角を有する特性のアンテナ）を適用してもよい。これにより、配置例２の効果を維持しつつ、LR及びSRの両モードの検知範囲に対応できる。
　以上、配置例２の変形例について説明した。
　次に、配置条件２に固有な変形例について説明する。
　［配置条件２の変形例］
　配置例２、及び、配置例２の変形例では、例えば、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれの斜め方向の傾きを、水平方向において基本間隔DHの整数倍に設定し、垂直方向において基本間隔DVの整数倍に設定する場合について説明した。
　例えば、NTx個の送信アンテナ１０６において、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とが異なる斜め方向に配置される。また、第１斜めアンテナ群は、水平方向にdTH1×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にdTV1×DVの間隔でシフトする斜め方向に配置される。また、第２斜めアンテナ群は、水平方向にdTH2×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にdTV2×DVの間隔でシフトする斜め方向に配置される。
　また、Na個の受信アンテナ２０２において、第３斜めアンテナ群と第４斜めアンテナ群とが異なる斜め方向に配置される。また、第３斜めアンテナ群は、水平方向にdRH1×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にdRV1×DVの間隔でシフトする斜め方向に配置される。また、第４斜めアンテナ群は、水平方向にdRH2×DHの間隔でシフトし、垂直方向にも同時にdRV2×DVの間隔でシフトする斜め方向に配置される。
　ここで、dTH１、dTV１は１以上の整数であり、dTH２、dTV2は１以上の整数である。また、dRH１、dRV１は、１以上の整数であり、dRH２、dRV2は、１以上の整数である。
　例えば、dTH1=dTH2、かつ、dTV1=dTV2の場合、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは水平方向対称配置となる。また、例えば、dTH1≠dTH2、又は、dTV1≠dTV2の場合、第１斜めアンテナ群と第２斜めアンテナ群とは水平方向非対称配置となる。
　同様に、例えば、dRH1=dRH2、かつ、dRV1=dRV2の場合、第３斜めアンテナ群と第４斜めアンテナ群とは水平方向対称配置となる。また、例えば、dRH1≠dRH2、又は、dRV1≠dRV2の場合、第３斜めアンテナ群と第４斜めアンテナ群とは水平方向非対称配置となる。
　なお、配置例２、及び、配置例２の変形例において、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の斜め方向の傾きは、水平方向において基本間隔DHの整数倍に設定され、垂直方向において基本間隔DVの整数倍に設定される場合に限定されず、DV、DHの整数倍ではない間隔に設定されてもよい。このような配置でも、配置条件２を満たし、配置例２と同様な効果を得ることができる。
　［配置条件２の最小のアンテナ構成及びアンテナ数が少ない場合の配置例］
　以下では、配置条件例２を満たす最小のアンテナ構成、及び、配置条件２を満たすアンテナ数が少ない場合の配置例について説明する。なお、以下において説明するアンテナ配置に対して、上述した配置例２の変形例に準じた変形を施しても同様な効果が得られる。
　配置条件２の最小アンテナ数は、例えば、送信アンテナ数NTx=3、及び、受信アンテナ数Na=3の場合である。例えば、第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群のアンテナ総数は３個であり、第３斜めアンテナ群及び第４斜めアンテナ群のアンテナ総数は３個である。
　図９７は、配置条件２の最小アンテナ数（送信アンテナ数NTx=3、及び、受信アンテナ数Na=3）のアンテナ配置例を示す。図９７の（ａ）はMIMOアンテナ配置の例を示し、図９７の（ｂ）は、図９７の（ａ）に示すMIMOアンテナ配置により構成される仮想受信アレー配置の例を示す。また、図９７において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれDH、DVとする。
　図９７において、第１斜めアンテナ群はTx#1及びTx#2を含み、第２斜めアンテナ群はTx#2及びTx#3を含む。また、図９７において、第３斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第４斜めアンテナ群はRx#2及びRx#3を含む。
　また、図９８～図１０１は、配置条件２を満たすアンテナ数が少ない場合のアンテナ配置例を示す。図９８～図１０１の（ａ）はMIMOアンテナ配置の例を示し、図９８～図１０１の（ｂ）は、図９８～図１０１の（ａ）に示すMIMOアンテナ配置により構成される仮想受信アレー配置の例を示す。また、図９８～図１０１において、横軸及び縦軸の目盛り（スケール）は、例えば、それぞれDH、DVとする。
　例えば、図９８及び図９９は、送信アンテナ数NTx=3、及び、受信アンテナ数Na=4の場合のアンテナ配置例を示す。図９８及び図９９において、第１斜めアンテナ群はTx#1及びTx#2を含み、第２斜めアンテナ群はTx#2及びTx#3を含み、第３斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第４斜めアンテナ群はRx#3及びRx#4を含む。
　例えば、図９８に示すアンテナ配置例では、送信アンテナ１０６の垂直方向のサイズが大きい場合でも、受信アンテナ２０２は、送信アンテナ１０６の両側（送信アンテナTx#1の左側と送信アンテナTx#3の右側）に配置されるので、アンテナの実装面積を低減できる。
　また、例えば、図９９に示すアンテナ配置例では、送信アンテナ１０６の垂直方向のサイズが大きい場合でも、送信アンテナ１０６は、受信アンテナ２０２の両側（受信アンテナRx#1の左側と受信アンテナRx#4の右側）に配置されるので、アンテナの実装面積を低減できる。
　また、例えば、図１００及び図１０１は、送信アンテナ数NTx=4、及び、受信アンテナ数Na=4の場合のアンテナ配置例を示す。図１００及び図１０１において、第１斜めアンテナ群は、Tx#1及びTx#2を含み、第２斜めアンテナ群はTx#3及びTx#4を含み、第３斜めアンテナ群はRx#1及びRx#2を含み、第４斜めアンテナ群はRx#3及びRx#4を含む。
　例えば、図１００及び図１０１に示すアンテナ配置例では、送信アンテナ１０６の垂直方向のサイズが大きい場合でも、受信アンテナ２０２は、送信アンテナ１０６の両側（送信アンテナTx#1の左側と送信アンテナTx#4の右側）に配置されるので、アンテナの実装面積を低減できる。
　以上、本開示の一実施例について説明した。
　なお、本開示の一実施例では、配置条件１（例えば、図８）において受信アンテナ２０２の配置方向（例えば、斜め方向）が２つの異なる方向である場合について説明したが、受信アンテナ２０２の配置方向は３つ以上の異なる方向でもよい。同様に、配置条件２（例えば、図８０）において、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれの配置方向（例えば、斜め方向）が２つの異なる方向である場合について説明したが、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２のそれぞれの配置方向は３つ以上の異なる方向でもよい。これらの場合でも、上述したように、各配置方向に対応するグレーティングローブの発生方向が分散しやすくなるので、上記同様、グレーティングローブを抑圧できる。
　また、本開示の一実施例に係るレーダ装置の構成は、図６に示す構成に限定されない。例えば、レーダ装置は、CFAR部２１１を備えなくてもよい。
　また、本開示の一実施例にて説明したアンテナ配置における送信アンテナ数NTx、受信アンテナ数Na、又はアンテナ間隔といったパラメータは一例であって、異なる他の値でもよい。
　また、本開示の一実施例にて説明した配置例１の変形例の少なくとも２つを組み合わせて実施してもよい。同様に、配置例２の変形例の少なくとも２つを組み合わせて実施してもよい。例えば、配置例１における第１斜めアンテナ群及び第２斜めアンテナ群、及び、配置例２における第１～第４斜めアンテナ群のそれぞれのアンテナ数、傾き、素子間隔、又は、斜めアンテナ群間の間隔といった設定が、配置例１又は配置例２の少なくとも２つの変形例の組み合わせによって決定されてもよい。
　本開示の一実施例に係るレーダ装置において、レーダ送信部及びレーダ受信部は、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。また、本開示の一実施例に係るレーダ受信部において、方向推定部と、他の構成部とは、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。
　本開示の一実施例に係るレーダ装置は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリを有する。この場合、上記した各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。但し、レーダ装置のハードウェア構成は、かかる例に限定されない。例えば、レーダ装置の各機能部は、集積回路であるＩＣ（Integrated Circuit）として実現されてもよい。各機能部は、個別に１チップ化されてもよいし、その一部または全部を含むように１チップ化されてもよい。
　以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　また、上述した実施の形態における「・・・部」という表記は、「・・・回路（circuitry）」、「・・・アッセンブリ」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
　上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
　また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力端子と出力端子を備えてもよい。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル　プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
　さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
　＜本開示のまとめ＞
　本開示の一実施例に係るレーダ装置は、複数の送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信回路と、複数の受信アンテナを用いて、前記送信信号が物体にて反射された反射波信号を受信する受信回路と、を具備し、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、第１方向に配置される第１アンテナ群と、前記第１方向と異なる第２方向に配置される第２アンテナ群と、を含み、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれと異なる第３方向に配置される第３アンテナ群を含む。
　本開示の一実施例において、前記レーダ装置が車両に設置され、前記第１方向及び前記第２方向は、前記車両の高さ方向である垂直方向、及び、前記車両の直進方向及び前記車両の直進方向に直交した方向である水平方向に対して、異なる方向である。
　本開示の一実施例において、前記第１方向及び前記第２方向は、重力方向である垂直方向、及び、前記重力方向に直交した方向である水平方向に対して、異なる方向である。
　本開示の一実施例において、前記第３方向は、前記水平方向に一致した方向である。
　本開示の一実施例において、前記第１アンテナ群と、前記第２アンテナ群との間の最小間隔は、前記第３アンテナ群の開口長より広い。
　本開示の一実施例において、前記第１アンテナ群及び前記第２アンテナ群は、共有する１つ以上のアンテナを含む。
　本開示の一実施例において、前記第１アンテナ群に含まれるアンテナ配置と、前記第２アンテナ群に含まれるアンテナ配置とは、前記第３方向に垂直な線に関して線対称の関係にある。
　本開示の一実施例において、前記水平方向における前記第３アンテナ群の隣り合うアンテナ間の間隔は、dT×DHであり、前記水平方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH1×DHであり、前記垂直方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV×DVであり、前記水平方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH2×DHであり、前記垂直方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV×DVであり、前記DH及び前記DVは、前記送信信号の波長の0.45倍から0.8倍の範囲内の値であり、前記dTは２以上の値であり、前記dRH1及び前記dRH2のそれぞれは１以上の値である
　本開示の一実施例において、前記第３アンテナ群、前記第１アンテナ群、及び、前記第２アンテナ群のそれぞれにおいて、隣り合うアンテナの間隔は等間隔である。
　本開示の一実施例において、前記第３アンテナ群、前記第１アンテナ群、及び、前記第２アンテナ群の少なくとも一つにおいて、隣り合うアンテナの間隔は１つ以上の不等間隔を含む。
　本開示の一実施例において、前記第３アンテナ群は、前記第３方向に配置される少なくとも一部のアンテナの組を複数有する。
　本開示の一実施例において、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、前記第１アンテナ群及び前記第２アンテナ群を複数有する。
　本開示の一実施例において、前記複数の送信アンテナには、少なくとも大きさの異なる２種類のアンテナ素子が含まれる。
　本開示の一実施例において、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、前記第３方向と異なる第４方向に配置される第４アンテナ群を含む。
　本開示の一実施例において、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、前記第３方向と異なる第４方向に配置される第４アンテナ群を含み、
　前記第３方向及び前記第４方向は、前記水平方向及び前記垂直方向に対して、異なる方向である。
　本開示の一実施例において、前記第１方向、前記第２方向、前記第３方向および前記第４方向は、互いに異なる方向である。
　本開示の一実施例において、前記第３アンテナ群及び前記第４アンテナ群は、共有する１つ以上のアンテナを含む。
　本開示の一実施例において、前記水平方向における前記第３アンテナ群の隣り合うアンテナ間の間隔は、dTH1×DHであり、前記垂直方向における前記第３アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dTV1×DVであり、前記水平方向における前記第４アンテナ群の隣り合うアンテナ間の間隔は、dTH2×DHであり、前記垂直方向における前記第４アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dTV2×DVであり、前記水平方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH1×DHであり、前記垂直方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV1×DVであり、前記水平方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH2×DHであり、前記垂直方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV2×DVであり、前記DH及び前記DVは、前記送信信号の波長の0.45倍から0.8倍の範囲内の値であり、前記dTH1、前記dTV1、前記dTH2、前記dTV2、前記dRH1、前記dRV1、前記dRH2、前記dRV2のそれぞれは１以上の値である。
　本開示の一実施例に係るレーダ装置は、複数の送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信回路と、複数の受信アンテナを用いて、前記送信信号が物体にて反射された反射波信号を受信する受信回路と、を具備し、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、第１方向に配置される第１アンテナ群と、前記第１方向と異なる第２方向に配置される第２アンテナ群と、を含み、前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、第３方向に配置される第３アンテナ群と、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、前記第３方向と異なる第４方向に配置される第４アンテナ群と、を含み、前記第３方向は、前記第１方向と同じ方向であり、前記第４方向は、前記第２方向と同じ方向である。
　２０２１年７月１２日出願の特願２０２１－１１４９０９の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本開示は、広角範囲を検知するレーダ装置として好適である。
　１０　レーダ装置
　１００　レーダ送信部
　１０１　レーダ送信信号生成部
　１０２　変調信号発生部
　１０３　ＶＣＯ
　１０４　符号生成部
　１０５　位相回転部
　１０６　送信アンテナ
　２００　レーダ受信部
　２０１　アンテナ系統処理部
　２０２　受信アンテナ
　２０３　受信無線部
　２０４　ミキサ部
　２０５　ＬＰＦ
　２０６　信号処理部
　２０７　ＡＤ変換部
　２０８　ビート周波数解析部
　２０９　出力切替部
　２１０　ドップラ解析部
　２１１　ＣＦＡＲ部
　２１２　符号多重分離部
　２１３　方向推定部

Claims (19)

  1. 　複数の送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信回路と、
    　複数の受信アンテナを用いて、前記送信信号が物体にて反射された反射波信号を受信する受信回路と、
    　を具備し、
    　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、第１方向に配置される第１アンテナ群と、前記第１方向と異なる第２方向に配置される第２アンテナ群と、を含み、
    　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれと異なる第３方向に配置される第３アンテナ群を含む、
    　レーダ装置。
  2. 　前記レーダ装置が車両に設置され、
    　前記第１方向及び前記第２方向は、前記車両の高さ方向である垂直方向、及び、前記車両の直進方向及び前記車両の直進方向に直交した方向である水平方向に対して、異なる方向である、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  3. 　前記第１方向及び前記第２方向は、重力方向である垂直方向、及び、前記重力方向に直交した方向である水平方向に対して、異なる方向である、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  4. 　前記第３方向は、前記水平方向に一致した方向である、
    　請求項２又は３に記載のレーダ装置。
  5. 　前記第１アンテナ群と、前記第２アンテナ群との間の最小間隔は、前記第３アンテナ群の開口長より広い、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  6. 　前記第１アンテナ群及び前記第２アンテナ群は、共有する１つ以上のアンテナを含む、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  7. 　前記第１アンテナ群に含まれるアンテナ配置と、前記第２アンテナ群に含まれるアンテナ配置とは、前記第３方向に垂直な線に関して線対称の関係にある、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  8. 　前記水平方向における前記第３アンテナ群の隣り合うアンテナ間の間隔は、dT×DHであり、
    　前記水平方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH1×DHであり、
    　前記垂直方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV×DVであり、
    　前記水平方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH2×DHであり、
    　前記垂直方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV×DVであり、
    　前記DH及び前記DVは、前記送信信号の波長の0.45倍から0.8倍の範囲内の値であり、
    　前記dTは２以上の値であり、前記dRH1及び前記dRH2のそれぞれは１以上の値である、
    　請求項２又は３に記載のレーダ装置。
  9. 　前記第３アンテナ群、前記第１アンテナ群、及び、前記第２アンテナ群のそれぞれにおいて、隣り合うアンテナの間隔は等間隔である、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  10. 　前記第３アンテナ群、前記第１アンテナ群、及び、前記第２アンテナ群の少なくとも一つにおいて、隣り合うアンテナの間隔は１つ以上の不等間隔を含む、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  11. 　前記第３アンテナ群は、前記第３方向に配置される少なくとも一部のアンテナの組を複数有する、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  12. 　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、前記第１アンテナ群及び前記第２アンテナ群を複数有する、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  13. 　前記複数の送信アンテナには、少なくとも大きさの異なる２種類のアンテナ素子が含まれる、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  14. 　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、前記第３方向と異なる第４方向に配置される第４アンテナ群を含む、
    　請求項１に記載のレーダ装置。
  15. 　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、前記第３方向と異なる第４方向に配置される第４アンテナ群を含み、
    　前記第３方向及び前記第４方向は、前記水平方向及び前記垂直方向に対して、異なる方向である、
    　請求項２又は３に記載のレーダ装置。
  16. 　前記第１方向、前記第２方向、前記第３方向および前記第４方向は、互いに異なる方向である、
    　請求項１４に記載のレーダ装置。
  17. 　前記第３アンテナ群及び前記第４アンテナ群は、共有する１つ以上のアンテナを含む、
    　請求項１４に記載のレーダ装置。
  18. 　前記水平方向における前記第３アンテナ群の隣り合うアンテナ間の間隔は、dTH1×DHであり、
    　前記垂直方向における前記第３アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dTV1×DVであり、
    　前記水平方向における前記第４アンテナ群の隣り合うアンテナ間の間隔は、dTH2×DHであり、
    　前記垂直方向における前記第４アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dTV2×DVであり、
    　前記水平方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH1×DHであり、
    　前記垂直方向における前記第１アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV1×DVであり、
    　前記水平方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRH2×DHであり、
    　前記垂直方向における前記第２アンテナ群に含まれる隣り合うアンテナ間の間隔は、dRV2×DVであり、
    　前記DH及び前記DVは、前記送信信号の波長の0.45倍から0.8倍の範囲内の値であり、
    　前記dTH1、前記dTV1、前記dTH2、前記dTV2、前記dRH1、前記dRV1、前記dRH2、前記dRV2のそれぞれは１以上の値である、
    　請求項１５に記載のレーダ装置。
  19. 　複数の送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信回路と、
    　複数の受信アンテナを用いて、前記送信信号が物体にて反射された反射波信号を受信する受信回路と、
    　を具備し、
    　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナのいずれか一方は、第１方向に配置される第１アンテナ群と、前記第１方向と異なる第２方向に配置される第２アンテナ群と、を含み、
    　前記複数の送信アンテナ又は前記複数の受信アンテナの残りの一方は、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、第３方向に配置される第３アンテナ群と、隣り合うアンテナ間の間隔が前記送信信号の１波長以上の間隔であり、前記第３方向と異なる第４方向に配置される第４アンテナ群と、を含み、
    　前記第３方向は、前記第１方向と同じ方向であり、
    　前記第４方向は、前記第２方向と同じ方向である、
    　レーダ装置。
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YANG WENYU; TIAN WEIMING; HAN XIAOXIN; DU LIN; ZENG TAO; DONG XICHAO: "Two-Dimensional Sparse Array Design of Three-Dimensional MIMO Radar Imaging System", 2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL, INFORMATION AND DATA PROCESSING (ICSIDP), IEEE, 11 December 2019 (2019-12-11), pages 1 - 5, XP033813605, DOI: 10.1109/ICSIDP47821.2019.9173485 *

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