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【発明の名称】 レーダ装置
【発明者】 【氏名】三本 雅

【氏名】藤坂 貴彦
【要約】 【課題】本発明は目標となる対象物を検出してその相対距離と相対速度を計測するレーダ装置に関し、マルチパス現象による影響を抑制して、種々の対象物に対して優れた検出精度を実現するレーダ装置を提供することを目的とする。

【解決手段】周波数変調された送信波を出力し、送信波の反射により生成される反射波に基づいて対象物を検出するレーダ装置を設ける。反射波を受信する受信アンテナ４４の高さを可変とするアクチュエータを設ける。異なるアンテナ高さに対して得られた反射波に含まれるビート信号を合成して、合成ビート信号を生成し、その合成ビート信号に基づいて対象物の相対距離および相対速度を演算する信号処理部５４を設ける。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 周波数変調された送信波を出力し、前記送信波の反射により生成される反射波に基づいて対象物を検出するレーダ装置であって、前記反射波を受信するアンテナの高さを可変とするアンテナ高さ可変手段と、異なるアンテナ高さに対して得られた前記反射波の特性を合成する特性合成手段と、前記特性合成手段により生成される合成特性に基づいて前記対象物の検出処理を行う信号処理部と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】 前記アンテナ高さ可変手段は、前記アンテナの高さを連続的に繰り返し増減させることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】 前記アンテナ高さ可変手段は、前記アンテナの高さを繰り返し複数の異なる高さに変化させることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】 前記送信波の周波数が所定の変調周期で上昇および下降を繰り返すように前記送信波の周波数変調を行う周波数変調手段を備えると共に、前記アンテナ高さ可変手段は、前記変調周期と同期させて前記アンテナの高さを繰り返し変化させることを特徴とする請求項２または３記載のレーダ装置。
【請求項５】 前記反射波に基づいて前記対象物との相対距離を検出する相対距離検出手段と、マルチパス現象により前記反射波の強度が弱められる所定のマルチパス距離を記憶するマルチパス距離記憶手段と、前記相対距離が前記マルチパス距離の近傍である場合に、前記アンテナ高さ可変手段を作動させる作動条件判別手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輌や艦船等の移動体に搭載されるレーダ装置に係り、特に、目標となる対象物を検出してその相対距離と相対速度を計測するレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平５−３３３１４２号公報に開示される如く、目標となる対象物との相対距離および相対速度を検出するレーダ装置が知られている。上記従来のレーダ装置は、対象物に向けて周波数変調された連続波を送信波として送信し、その送信波が対象物で反射されることにより生成される反射波に基づいて上記の相対距離および相対速度を検出する。
【０００３】ところで、車輌や艦船等の移動体において、従来のレーダ装置を用いて対象物を検出する場合、レーダ装置と対象物との相対位置関係に応じていわゆるマルチパス現象が生ずる。以下、図１５および図１６を参照して、上記のマルチパス現象について説明する。
【０００４】図１５は、レーダ装置１０と対象物１２との相対位置関係を示す。レーダ装置１０は、送信波を出力し、かつ、反射波を受信するアンテナ１４を、地上高ｈの位置に備えている。以下、この高さｈをアンテナ高さｈと称す。一方、対象物１２は、地上高Ｈの位置に最大反射強度点１６を備えている。以下、この高さＨを最大反射強度高さＨと称す。最大反射強度点１６は、対象物１２に送信波が照射された際に、最も強度の強い反射波を生成する点である。
【０００５】図１５に示す如く、対象物１２で生成された反射波は、直接経路１８を辿って最大反射強度点１６からアンテナ１４へ直接的に到達すると共に、間接経路２０を辿って、地面または海面で反射した後にアンテナ１４へ間接的に到達する。アンテナ１４と最大反射強度点１６との距離をＲとすると、直接経路１８の経路長Ｐ０および間接経路２０の経路長Ｐ１は、それぞれ次式（１）、（２）の如く表される。
【０００６】
【数１】

【０００７】この場合、直接経路１８を辿ってアンテナ１４に到達する反射波Ｓ０の振幅、および、間接経路２０を辿ってアンテナ１４に到達する反射波Ｓ１の振幅は、それぞれ次式（３）、（４）の如く表される。尚、次式において“α”はレーダ装置１０および対象物１２の諸元で決まる定数である。また、次式において“λ”は、送信波の波長である。
【０００８】
【数２】

【０００９】上述した反射波Ｓ０およびＳ１がアンテナ１４に到達すると、アンテナ１４は、それらの合成波に対応して、次式（５）で表される振幅を有する受信信号Ｓを生成する。また、この際、受信信号Ｓの電力|Ｓ|2は、次式（６）の如く表される。
【００１０】
【数３】

【００１１】上記（６）式に示す如く、アンテナ１４が反射波から受ける受信電力|Ｓ|2は、レーダ装置１０と対象物１２との相対距離Ｒ、アンテナ高さｈ、最大反射強度高さＨ、および、送信波の波長λ等の関数として表される。図１６は、アンテナ高さｈ、最大反射強度高さＨ、および、送信波の波長λ等を固定値として、受信電力|Ｓ|2を相対距離Ｒとの関係で表した図を示す。尚、図１６中に破線で示す曲線は、対象物１２の有無を判断する際のしきい値として好適な値に対応している。
【００１２】アンテナ１４に到達する反射波Ｓ０と反射波Ｓ１とは、それらが長さの異なる経路１８，２０を辿ることに起因して、異なる位相を有している。それらの位相差は、相対距離Ｒが適当な距離である場合、互いに他の反射波の強度を弱める位相差となることがある。このため、図１６に示す如く、受信電力|Ｓ|2は、特定の領域において極端に小さな値となる。以下、反射波が複数の経路(マルチパス)を通過することに起因して生ずる上記の現象をマルチパス現象と称す。
【００１３】対象物１２の誤検出を防止するためには、対象物１２の有無を判別するためのしきい値が、ある程度大きな値に設定されていることが望ましい。しかしながら、そのようなしきい値を設定すると、図１６に示す如く、相対距離Ｒが特定の距離の近傍である場合に、対象物１２が存在するにも関わらず受信電力がしきい値に満たない値となる事態が生ずる。以下、上記の事態を発生させる特定の距離をマルチパス距離と称す。
【００１４】レーダ装置１０において、しきい値を超える受信電力|Ｓ|2が検出されない場合は、対象物１２の存在を認識することができない。このため、レーダ装置１０において、対象物１２の検出に関して優れた精度を得るためには、マルチパス現象の影響を排除することが重要である。
【００１５】受信電力|Ｓ|2と相対距離Ｒとの関係は、アンテナ高さｈ、最大反射強度高さＨ、および、送信波の波長λ等が決まることにより一義的に決定される(上記（６）式参照)。従って、それらの変数が決まると、受信電力|Ｓ|2が小さな値となる相対距離Ｒ、すなわち、マルチパス距離も決定される。上記従来のレーダ装置は、予め設定されている波長λおよびアンテナ高さｈ、および、予め想定した最大反射強度高さＨに対するマルチパス距離を記憶している。そして、対象物１２との相対距離Ｒが、マルチパス距離近傍の値となると、アンテナ高さｈを変化させる。
【００１６】アンテナ高さｈが変化すると、相対距離Ｒと受信電力|Ｓ|2との関係が変化し、その結果、マルチパス距離が変化する。このため、相対距離Ｒが所定のアンテナ高さｈに対するマルチパス距離近傍の値となった際に、アンテナ高さｈが変更されると、マルチパス距離を、現実の相対距離Ｒから遠ざけることができる。このため、上記従来のレーダ装置によれば、マルチパス現象の影響を有効に抑制して、優れた検出精度を実現することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のレーダ装置は、対象物の最大反射強度高さＨを特定の値に想定して、所定のアンテナ高さｈに対するマルチパス距離を設定している。車輌や艦船が対象物とする種々の物体間では、最大反射強度高さＨが相違するのが通常である。このため、上記従来のレーダ装置において、全ての対象物に対して正確なマルチパス距離を設定することは困難である。
【００１８】上記従来のレーダ装置において、誤ったマルチパス距離が記憶されていると、マルチパス現象の影響が小さい状況下でアンテナ高さｈが変更され、その結果、却ってマルチパス現象の影響が増大することがある。この点、上記従来のレーダ装置は、対象物を優れた検出精度のもとに検出するうえで、必ずしも最適な装置ではなかった。
【００１９】本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、マルチパス現象による影響を抑制して、種々の対象物に対して優れた検出精度を実現するレーダ装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係るレーダ装置は、周波数変調された送信波を出力し、前記送信波の反射により生成される反射波に基づいて対象物を検出するレーダ装置であって、前記反射波を受信するアンテナの高さを可変とするアンテナ高さ可変手段と、異なるアンテナ高さに対して得られた前記反射波の特性を合成する特性合成手段と、前記特性合成手段により生成される合成特性に基づいて前記対象物の検出処理を行う信号処理部と、を備えるものである。
【００２１】本発明の請求項２に係るレーダ装置は、前記アンテナ高さ可変手段が、前記アンテナの高さを連続的に繰り返し増減させるものである。
【００２２】本発明の請求項３に係るレーダ装置は、前記アンテナ高さ可変手段が、前記アンテナの高さを繰り返し複数の異なる高さに変化させるものである。
【００２３】本発明の請求項４に係るレーダ装置は、前記送信波の周波数が所定の変調周期で上昇および下降を繰り返すように前記送信波の周波数変調を行う周波数変調手段を備えると共に、前記アンテナ高さ可変手段は、前記変調周期と同期させて前記アンテナの高さを繰り返し変化させるものである。
【００２４】本発明の請求項５に係るレーダ装置は、前記反射波に基づいて前記対象物との相対距離を検出する相対距離検出手段と、マルチパス現象により前記反射波の強度が弱められる所定のマルチパス距離を記憶するマルチパス距離記憶手段と、前記相対距離が前記マルチパス距離の近傍である場合に、前記アンテナ高さ可変手段を作動させる作動条件判別手段と、を備えるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、図中、同一の符号はそれぞれ同一または相当する部分を示す。
【００２６】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１であるレーダ装置のブロック構成図を示す。本実施形態のレーダ装置は、送信部３０を備えている。
【００２７】図２は、送信部３０の内部構造を表すブロック構成図を示す。図２に示す如く、送信部３０は、変調波形発生回路３２を備えている。変調波形発生回路３２は、レーダ装置が出力する送信波の周波数（以下、送信周波数Ｆと称す）を決める周波数設定電圧を生成する回路である。変調波形発生回路３２は、所定の変調周期Ｔで、周波数設定電圧を所定の変化率で上昇および下降させる。
【００２８】変調波形発生回路３２には、電圧制御発振器３４が接続されている。電圧制御発振器３４は、変調波形発生回路３２から供給される周波数設定電圧に応じた周期で変動する信号を生成する回路である。電圧制御発振器３４には、更に、送信用アンプ３６が接続されている。
【００２９】送信用アンプ３６は、発振器３４で生成された信号を増幅して送信波とするデバイスである。発振器３４で生成される信号は、周波数設定電圧の変化に伴って、所定の変調周期Ｔで、所定の変化率で、その周波数を上昇および下降させる。このため、送信用アンプ３６から出力される送信波は、送信周波数Ｆを、所定の変調周期Ｔで、所定の変化率で上昇および下降させる。
【００３０】図１に示す如く、本実施形態のレーダ装置は、アンテナユニット３８および受信部４０を備えている。アンテナユニット３８には送信アンテナ４２と受信アンテナ４４が内蔵されている。上述した送信アンプ３６で生成される送信波は、送信アンテナ４２および受信部４０に供給される。送信アンテナ４２は、上記の如く供給される送信波を、所定方向に向けて送信する。
【００３１】図１は、レーダ装置から所定方向に距離Ｒだけ離れた位置に、レーダ装置に対して相対速度Ｖを有する対象物４６が存在する状態を示す。このような状況下で送信アンテナ４２から送信波が送信されると、その送信波が対象物４６で反射されることにより反射波が生成される。受信アンテナ４４は、上記の如く生成される反射波を受信して、その反射波の強度に応じた受信電力を有する受信信号を生成する。受信アンテナ４４で生成された受信信号は、受信部４０に供給される。
【００３２】図３（Ａ）は、送信周波数Ｆ（実線で表す折れ線）および受信波の周波数（破線で表す折れ線）のタイムチャートを示す。上述の如く、送信周波数Ｆは周波数司令信号の変動に伴って周期的に変化する。その変化は、図３中に実線で示す如く、所定周期で繰り返し増減する三角波形として表すことができる。
【００３３】所定周波数f0を有する送信波に起因する反射波は、その送信波が送信アンテナ４２から送信された後、電磁波が対象物４６との間を往復するのに要する時間が経過した時点で受信アンテナ４４に受信される。送信周波数Ｆは、その間も連続的に上昇または下降を続ける。このため、受信信号の周波数は、図３中に破線で示す如く、送信周波数Ｆに対して所定の遅延を伴った周期的な変化を示す。
【００３４】レーダ装置と対象物４６との間に相対速度が存在すると、反射波の周波数には、両者の相対速度に起因するドップラシフト周波数が重畳する。ドップラシフトは、相対速度が接近方向の速度（以下、この方向を正方向と称す）である場合に上昇方向に発生し、一方、相対速度が離間方向の速度（以下、この方向を負方向と称す）である場合に下降方向に発生する。受信信号の周波数変動範囲は、上述したドップラシフトの影響により、図３中に破線で示す如く、送信周波数Ｆの変動範囲に対して上昇側または下降側にシフトすることがある。
【００３５】図３（Ａ）において、送信周波数Ｆおよび受信信号の周波数が共に上昇する区間を上昇区間Ｔupと、また、送信周波数Ｆおよび受信波の周波数が共に下降する区間を下降区間Ｔdnと称す。更に、上昇区間Ｔup中に送信波と受信信号との間に生ずる周波数差を上昇ビート周波数Ｆupと、また、下降区間Ｔdn中に送信波と受信信号との間に生ずる周波数差を下降ビート周波数Ｆdnと称す。
【００３６】図３（Ｂ）は、上述したビート周波数Ｆup，Ｆdnのタイムチャートを示す。これらのビート周波数は、レーダ装置と対象物１０との相対距離Ｒおよび相対速度Ｖ、送信周波数Ｆの変調幅Ｂ、光速Ｃ、変調周期Ｔ、および、送信波の波長λを用いて次式（７）、（８）の如く表すことができる。
【００３７】
【数４】

【００３８】上記（７）式および（８）式の関係を整理すると、相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを次式（９）、（１０）の如く表すことができる。
【００３９】
【数５】

【００４０】上記（９）式および（１０）式において、周波数変調幅Ｂ、光速Ｃ、変調周期Ｔ、および、波長λは、本実施形態において定数として扱うことができる。従って、レーダ装置によれば、上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnを検出することで、対象物４６の相対速度Ｖおよび相対距離Ｒを検出することができる。
【００４１】図４は、上述した受信部４０のブロック構成図を示す。図４に示す如く、受信部４０は、ミキサ４８を備えている。ミキサ４８には、送信部３０で生成された送信波と、受信アンテナ４４で生成された受信信号とが供給される。ミキサ４８は、それらをミキシングすることにより、送信波と受信信号の合成波を生成する。上記の如く合成された合成波には、送信波と受信信号との間の周波数差、すなわち、ビート周波数で変動する成分が含まれている。以下、この信号成分をビート信号と称す。
【００４２】ミキサ４８で生成された合成波は、受信用アンプ５０に供給される。受信用アンプ５０で増幅された合成波は、次いで周波数フィルタ５２に供給される。周波数フィルタ５２には、本実施形態のシステムで発生するビート周波数近傍の周波数帯を通過させる特性が付与されている。このため、周波数フィルタ５２からは、合成波に含まれるビート信号が出力される。
【００４３】本実施形態のレーダ装置は、図１に示す如く、信号処理部５４を備えている。受信部４０で生成されたビート信号は、信号処理部５４に供給される。図５は、信号処理部５４のブロック構成図を示す。図５に示す如く、信号処理部５４は、AD変換器５６を備えている。受信部４０で生成される上記のビート信号はAD変換器５６によりディジタル信号に変換される。
【００４４】AD変換器５６には、周波数分析器５８が接続されている。周波数分析器５８は、ディジタル信号化されたビート信号を、例えばFFT処理により周波数パワースペクトルに変換する。上記の処理は、上昇区間Ｔup中に得られたビート信号、および、下降区間Ｔdn中に得られたビート信号を一単位として実行される。上記の処理によれば、周波数分析器５８により、上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnに対応する周波数パワースペクトルを得ることができる。
【００４５】周波数分析器５８には、目標信号検出器６０が接続されている。目標信号検出器６０は、周波数分析器５８によって生成されたパワースペクトルと、予め設定されたしきい値とを比較し、しきい値を超えるパワースペクトルを有する周波数を目標信号として認識する。上記の処理によれば、対象物４６に起因する上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnが目標信号として認識される。
【００４６】目標信号検出器６０には、相対距離・相対速度演算器６２が接続されている。相対距離・相対速度演算器６２は、目標信号として認識された上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnを上記（９）式および（１０）式に代入することにより、対象物４６の相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを演算する。このように、本実施形態のレーダ装置によれば、相対速度・相対距離演算器６２において、対象物４６の相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを演算することができる。
【００４７】本実施形態のレーダ装置は、図１に示す如く、表示部６４およびアンテナ位置制御部６６を備えている。表示部６４およびアンテナ位置制御部６６には、信号処理部５４で演算された相対距離Ｒおよび相対速度Ｖが供給されている。表示部６４は、それらの相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを、車輌や艦船の乗員に表示するデバイスである。
【００４８】図６は、アンテナ位置制御部６６のブロック構成図を示す。図６に示す如く、アンテナ位置制御部６６は、マルチパス距離設定器６８を備えている。送信波が対象物４６に照射されることにより発生する反射波は、対象物４６から直接的に受信アンテナ４４に到達する他、地面や海面で反射した後、間接的に受信アンテナ４４に到達することがある。反射波が、このような複数の経路（マルチパス）を通って受信アンテナ４４に到達する場合、複数の反射波が干渉し合うことにより受信信号の受信電力が低下するマルチパス現象が生ずることがある。
【００４９】このようなマルチパス現象は、対象物４６とレーダ装置との相対距離Ｒが所定の関係を満たし、その結果、複数の反射波が互いに強度を弱め合う場合に発生する。上述した所定の関係を満たす相対距離Ｒは、レーダ装置の諸元や対象物４６となり得る物体の諸元が決まることにより、具体的には、受信アンテナ４４の高さｈや、対象物４６が最も強い強度で送信波を反射する最大反射強度点の高さＨ等が決まることによりある程度決定される。
【００５０】本実施形態のシステムにおいて、マルチパス距離設定器６８は、通常用いられるアンテナ高さｈ、および、標準的な対象物４６の最大反射点高さＨに対して上記の関係を満たす相対距離Ｒをマルチパス距離Ｒmとして記憶している。マルチパス距離設定器６８には、比較器７０が接続されている。比較器７０には、マルチパス距離設定器６８から上述したマルチパス距離Ｒmを表す信号が供給されている。
【００５１】比較器７０には、マルチパス距離設定器６８に加えて、上述した信号処理部５４が接続されている。比較器７０は、信号処理部５４より、対象物４６の相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを表す信号の供給を受けている。比較器７０は、相対距離Ｒとマルチパス距離Ｒmとを用いて、両者の偏差の大きさＤ１＝|Ｒ−Ｒm|、および、符号を含む両者の偏差Ｄ２＝Ｒ−Ｒmを演算する。比較器７０には判断器７２が接続されている。比較器７０は、上記の演算結果Ｄ１およびＤ２を判断器７２に供給する。
【００５２】判断器７２は、比較器７０の演算結果に基づいて、■偏差の大きさＤ１と所定のしきい値ｄＲとの間にＤ１＜ｄＲの関係が成立し、かつ、■偏差Ｄ２の符号が相対速度Ｖの符号と等しいかを判別する。上記２つ条件が共に成立する場合は、対象物４６がマルチパス距離Ｒmの近傍に存在しており、かつ、対象物４６がマルチパス距離Ｒmに近づく方向に相対変位していると判断できる。判断器７２には同期回路７４が接続されている。上記２つの条件が成立する場合、判断器７２は、同期回路７４に対して所定のアンテナ移動量Ｍを出力する。
【００５３】上述の如く、マルチパス距離は、受信アンテナ４４のアンテナ高さｈの関数である。従って、対象物４６がマルチパス距離近傍に位置すると判断される状況下でアンテナ高さｈを変化させれば対象物４６の位置をマルチパス距離から遠ざけて、マルチパス現象による影響を抑制することができる。本実施形態において、上記の如く判断器７２から同期回路７４に供給されるアンテナ移動量Ｍは、マルチパス現象による反射波の強度低下を抑制するうえで好適な受信アンテナ４４の移動量に設定されている。
【００５４】同期回路７４には、判断回路７２と共に上述した送信部３０の変調波形発生回路３２が接続されている。変調波形発生回路３２は、同期回路７４に対して、所定の変調周期Ｔで上昇および下降を繰り返す周波数設定電圧を供給する。同期回路７４は、アンテナ移動量Ｍに所定のマージンｍを加えたＭ＋ｍの幅で、上記の周波数設定電圧と同期して上昇および下降を繰り返すアンテナ高さ設定信号を生成する。
【００５５】図１に示す如く、本実施形態においてレーダ装置はアクチュエータ７６を備えている。上記の如く同期回路７４で生成されるアンテナ高さ設定信号はアクチュエータ７６に供給される。アクチュエータ７６は、受信アンテナ４４のアンテナ高さｈがアンテナ高さ設定信号に応じた値となるようにアンテナユニット３８を上下方向に変位させる。
【００５６】図７（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本実施形態のレーダ装置において実現される送信周波数Ｆおよびアンテナ高さｈのタイムチャートを示す。同期回路７４からアクチュエータ７６に対して上述したアンテナ高さ設定信号が供給されると、図７（Ａ）および（Ｂ）に示す如く、受信アンテナ４４は、送信周波数Ｆの上昇および下降と同期して、所定の変調周期Ｔで、所定の変位幅Ｍ＋ｍの間で上昇および下降を繰り返す。この場合、受信アンテナ４４のアンテナ高さｈを、上昇区間Ｔup中および下降区間Ｔdn中の双方において、等しくほぼＭ＋ｍの変位幅で変化させることができる。
【００５７】図８中に実線で示す曲線は、アンテナ高さｈが基準値ｈ0である場合に得られる相対距離Ｒと受信電力|Ｓ|2との関係を示す。また、図8中に破線で示す曲線は、アンテナ高さｈが最大値ｈ0＋（Ｍ＋ｍ）である場合に選られる相対距離Ｒと受信電力|Ｓ|2との関係を示す。本実施形態のレーダ装置によれば、上昇区間Ｔupおよび下降区間Ｔdnの間に、それぞれ、受信電力の特性を図８中に実線で示す特性と破線で示す特性の間で連続的に変化させることができる。
【００５８】上昇区間Ｔupの間に受信電力の特性が上記の如く変化すると、対象物４６の相対距離Ｒが如何なる距離であっても、上昇区間Ｔup中に反射波の受信電力|Ｓ|2が、マルチパス現象の影響で不当に小さな値に維持され続けることがない。同様に、下降区間Ｔdnの間に受信電力の特性が上記の如く変化すると、対象物４６の相対距離Ｒが如何なる距離であっても、下降区間Ｔdn中に反射波の受信電力｜Ｓ|2が、マルチパス現象の影響で不当に小さな値に維持され続けることがない。
【００５９】換言すると、本実施形態のレーダ装置によれば、上昇区間Ｔupおよび下降区間Ｔdnにおいて、アンテナ高さｈがＭ＋ｍの幅で移動する間に得られる反射波の積分値に基づいて、より具体的には、その間に発生する受信電力|Ｓ|2の平均値に相当する受信電力|Ｓ|2を有する反射波に基づいて上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnを検出することができる。
【００６０】図９中に実線で示す曲線は、アンテナ高さｈが所定の変位幅Ｍ＋ｍの範囲で変位する間に得られる受信電力|Ｓ|2の平均値と相対距離Ｒとの関係を示す。図９に示す如く、アンテナ高さｈがＭ＋ｍの幅で変化する際に得られる受信電力｜Ｓ|2の平均値の特性には、その値が著しく低下する領域が存在しない。
【００６１】このため、かかる特性を有する反射波を基礎とすれば、マルチパス現象の影響をさほど受けることなく正確に上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnを検出することができる。従って、本実施形態のレーダ装置によれば、対象物４６の最大反射強度高さＨや相対距離Ｒに関わらず、常に優れた検出精度を確保することができる。
【００６２】また、上記の実施形態によれば、マルチパスの影響で対象物４６の検出精度が悪化する可能性のある場合にのみアンテナ高さｈの変更処理が実行される。このため、本実施形態のレーダ装置によれば、アンテナユニット３８の不必要な変位が防止され、優れた耐久性や、優れた省電力特性を実現するうえで有利な状態を実現することができる。
【００６３】ところで、上記の実施形態においては、アンテナ高さｈを連続的に繰り返し上昇および下降させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、所定の変調周期Ｔでアンテナ高さｈを離散的に複数の高さに変化させることとしてもよい。
【００６４】また、上記の実施形態においては、アンテナ高さｈを、送信周波数Ｆと同じ周波数で上昇および下降させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アンテナ高さｈの変化周波数を、送信周波数Ｆの変調周波数の偶数倍の値に設定してもよい。
【００６５】例えば、アンテナ高さｈの変化周波数を送信周波数Ｆの変調周波数の２倍に設定すると、上昇区間Ｔupおよび下降区間Ｔdnにおいて、アンテナ高さｈの変更処理をそれぞれ１サイクル実行することができる。この場合、送信周波数Ｆの上昇または下降が開始される時期と、アンテナ高さｈの上昇または下降が開始される時期とが一致していなくても、上昇区間Ｔupおよび下降区間Ｔdnのそれぞれにおいて、確実に１サイクルのアンテナ高さ変更処理が実行される。
【００６６】このため、上述した設定によれば、アンテナ高さｈの変化周波数を変調周波数の偶数倍に設定するだけで、より具体的には、送信部３０からアンテナ位置制御部６６に周波数設定電圧を供給することなく、上昇区間Ｔupおよび下降区間Ｔdnの双方において、等しい条件で反射波を検出することが可能となる。
【００６７】尚、上記の実施形態においては、アクチュエータ７６およびアンテナ位置制御部６６が前記請求項１記載の「アンテナ高さ可変手段」に相当していると共に、信号処理部５４が、アンテナ高さｈがＭ＋ｍの幅で変化する間に受信された反射波に基づいて上昇ビート周波数Ｆupまたは下降ビート周波数Ｆdnを求めることにより前記請求項１記載の「特性合成手段」が、上記の如く求められた上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnに基づいて相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを演算することにより前記請求項１記載の「信号処理部」がそれぞれ実現されている。
【００６８】また、上記の実施形態においては、送信部３０が前記請求項４記載の「周波数変調手段」に相当している。更に、上記の実施形態においては、信号処理部５４が、アンテナ高さｈが固定された状態で対象物４６の相対距離Ｒを検出することにより前記請求項５記載の「相対距離検出手段」が実現されていると共に、マルチパス距離設定器６８により前記請求項５記載の「マルチパス距離記憶手段」が、また、比較器７０および判断器７２により前記請求項５記載の「作動条件判別手段」が、それぞれ実現されている。、【００６９】実施の形態２．次に、図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図１０は、本実施形態のレーダ装置のブロック構成図を示す。尚、図１０において、上記図１に示す構成部分と同一の部分には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７０】本実施形態のレーダ装置は、上記図１に示すアンテナ位置制御部６６に代えて第２のアンテナ位置制御部８０を備えている点に特徴を有している。図１１は、第２のアンテナ位置制御部８０のブロック構成図を示す。図１１に示す如く、第２のアンテナ位置制御部８０は、同期回路８２により構成されている。同期回路８２には、送信部３０より、所定の変調周期Ｔで上昇および下降を繰り返す周波数設定電圧が常に供給されている。
【００７１】同期回路８２には、また、アクチュエータ７６が接続されている。同期回路８２は、対象物４６の存在位置がマルチパス距離の近傍であると否とに関わらず、常に、アクチュエータ７２に対して、周波数設定電圧と同期して、予め設定された変位幅Ｍ０で上昇および下降を繰り返すアンテナ高さ設定信号を供給する。
【００７２】上記の変位幅Ｍ０は、対象物４６の最大反射強度高さＨ等のばらつきに関わらずマルチパス現象の影響を抑制するうえで十分な変位幅である。従って、本実施形態のレーダ装置によれば、常に、マルチパス現象の影響をさほど受けることなく、対象物４６に起因する上昇ビート周波数Ｆupおよび下降ビート周波数Ｆdnを正確に検出すること、すなわち、対象物４６に対して常に優れた検出精度を確保することができる。
【００７３】また、本実施形態のシステムによれば、対象物４６がマルチパス距離の近傍に位置するか否かを判断することなくアンテナ高さの変更処理が実行される。このため、本実施形態のレーダ装置は、上記の判断を必要とする実施の形態１のレーダ装置に比して容易に構成することができると共に、想定したマルチパス距離と現実のマルチパス距離との相違に起因する検出精度の悪化を確実に防止することができる。
【００７４】尚、上記の実施形態においては、アクチュエータ７６と第２のアンテナ位置制御部８０とが前記請求項１記載の「アンテナ位置可変手段」に相当している。
【００７５】実施の形態３．次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。尚、図１２乃至図１４において、上記図１乃至図１１に示す部分と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。図１２は、本実施形態のレーダ装置のブロック構成図を示す。本実施形態のレーダ装置は、上記図１に示す信号処理部５４に代えて第２の信号処理部９０を備え、かつ、上記図１に示すアンテナ位置制御部６６に代えて第３のアンテナ位置制御部９２を備える点に特徴を有している。
【００７６】図１３は、第２の信号処理部９０のブロック構成図を示す。第２の信号処理部９０は、ＡＤ変換器５６でディジタル信号とされたビート信号の供給を受ける合成器９４を備えている。合成器９４は、所定回数の上昇期間Ｔupの実行に伴って得られたビート信号を合成することにより合成上昇ビート信号を生成すると共に、所定回数の下降期間Ｔdnの実行に伴って得られたビート信号を合成することにより合成下降ビート信号を生成する。
【００７７】本実施形態において、周波数分析器５８には、合成器９４で生成された合成上昇ビート信号および合成下降ビート信号が供給される。合成器９４は、上記の如く供給される合成上昇ビート信号および合成下降ビート信号のそれぞれについて周波数分析を実行し、合成上昇ビート信号および合成下降ビート信号のそれぞれに対する周波数パワースペクトルを検出する。
【００７８】周波数分析器５８で求められた周波数パワースペクトルは、目標信号検出器６０に供給される。目標信号検出器６０は、所定のしきい値を超えるパワースペクトルを有する周波数を上昇ビート周波数Ｆupまたは下降ビート周波数Ｆdnとして検出して相対距離・相対速度演算回路６２に供給する。上記の処理によれば、複数の上昇期間Ｔupの間に得られる反射波、および、複数の下降期間Ｔdnの間に得られる反射波に基づいて、対象物４６の相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを検出することができる。
【００７９】図１４は、第３のアンテナ位置制御部９２のブロック構成図を示す。図１４に示す如く、第３のアンテナ位置制御部９２は、アンテナ高さ変更部９６により構成される。アンテナ高さ変更部９６は、所定の繰り返し周期で上昇および下降を繰り返すアンテナ高さ設定信号を発生する。本実施形態において、上記の繰り返し周期は、送信周波数Ｆの変調周期Ｔの整数倍の値に設定されている。
【００８０】アンテナ高さ変更部９６で生成されるアンテナ高さ設定信号は、アクチュエータに供給される。その結果、アクチュエータ９６は、変調周期Ｔの整数倍の周期でアンテナ高さｈを、所定の変位幅Ｍ0の範囲で繰り返し上昇または下降させる。上記の処理によれば、アンテナ高さｈが基準値ｈ0と最高値ｈ0＋Ｍ0との間で変位する間に複数の上昇区間Ｔupおよび複数の下降区間Ｔdnを発生させることができる。
【００８１】上述の如く、本実施形態のレーダ装置は、複数の上昇区間Ｔupの実行に伴って得られた反射波と、複数の下降区間Ｔdnの実行に伴って得られた反射波を基礎として相対距離Ｒおよび相対速度Ｖの演算を行う。従って、本実施形態のレーダによれば、異なるアンテナ高さｈに対して得られた反射波の合成波を基礎として、すなわち、マルチパス現象の影響度合いが異なる反射波の合成波を基礎として相対距離Ｒおよび相対速度Ｖを演算することができる。
【００８２】マルチパス現象の影響度合いの異なる反射波を合成させることによれば、マルチパス現象により著しく受信電力が低下した反射波のみが対象物４６の検出処理の基礎とされる不都合を回避することができる。このため、本実施形態のレーダ装置によれば、上述した実施の形態１および２のレーダ装置と同様に、対象物４６の最大反射強度高さＨのばらつき等に影響されることなく、常に対象物４６に対して優れた検出精度を確保することができる。
【００８３】ところで、上記の実施形態においては、上昇区間Ｔupと下降区間Ｔdnの条件を揃える目的でアンテナ高さｈの変更周期を変調周期Ｔの整数倍に設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、アンテナ高さｈの変更周期は、他の適当な値に設定してもよい。
【００８４】また、上記の実施形態においては、アンテナ高さｈを連続的に上昇および下降させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、アンテナ高さｈを適当は繰り返し周期で、離散的に複数の高さに変更することとしてもよい。
【００８５】更に、上記の実施形態においては、アンテナ高さｈの変更処理を常時実行することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、アンテナ高さhの変更処理を、対象物４６がマルチパス距離の近傍に位置する場合にのみ実行することとしてもよい。
【００８６】尚、上記の実施形態においては、アクチュエータ７６および第３のアンテナ位置制御部９２により前記請求項１記載の「アンテナ高さ可変手段」が実現されていると共に、合成器９４により前記請求項１記載の「特性合成手段」が、周波数分析器５８、目標信号検出器６０、および、相対距離・相対速度演算回路６２により前記請求項１記載の「信号処理部」が、それぞれ実現されている。
【００８７】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１記載の発明によれば、マルチパス現象の影響を大きく受けた反射波のみに基づいて対象物の検出処理が実行されるのを常に防止することができる。このため、本発明によれば、対象物に関して常に優れた検出精度を得ることができる。
【００８８】請求項２記載の発明によれば、マルチパス距離を繰り返し連続的に増減させることにより、反射波にマルチパス現象の影響が大きく及び続けるのを確実に防止することができる。
【００８９】請求項３記載の発明によれば、マルチパス距離を繰り返し離散的に増減させることにより、反射波にマルチパス現象の影響が大きく及び続けるのを確実に防止することができる。
【００９０】請求項４記載の発明によれば、上昇期間中および下降期間中の双方において、等しくマルチパス現象の影響が抑制された合成特性を得ることができる。このため、本発明によれば、それらの期間中に得られた合成特性に基づいて、正確な対象物検出処理を実行することができる。
【００９１】請求項５記載の発明によれば、マルチパス現象の影響が対象物の検出精度に何ら影響しない状況下で、アンテナ高さが不必要に変更されるのを防止することができる。
【００９２】
【出願人】 【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】 平成１０年（１９９８）３月２０日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】高田 守 （外１名）
【公開番号】 特開平１１−２７１４２７
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】 特願平１０−７１５９５