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【発明の名称】 位相モノパルスレーダ装置
【発明者】 【氏名】浅野 孔一

【氏名】大島 繁樹

【氏名】原田 知育

【氏名】山田 直之
【要約】 【課題】ターゲットの方位の検出の信頼性を向上する。

【解決手段】ターゲットからの反射波は左右２チャネルの受信アンテナ１６ａ，１６ｂで受信される。信号処理装置２０は、各チャネルの受信波の周波数分析を行って、振幅のピークをもつピーク周波数およびそのピーク振幅を求める。同一ターゲットに対する複数チャネルのピークのペアとして、所定しきい周波数差以下のピーク周波数差および所定しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつペアが選ばれる。このピークペアの位相差に基づいて位相モノパルス方式でターゲットの方位が検出される。多数の物体の反射波が合成されて受信される状況でも、周波数差に加えて振幅差を参照することにより、確実に同一ターゲットのピークのペアを選定できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ターゲットからの反射波を複数チャネルの受信部で受信して、チャネル間の受信波の位相差に基づいてターゲットの方位を検出する位相モノパルスレーダ装置において、各チャネルの受信波の周波数分析を行って、ピーク周波数およびそのピーク振幅を求める分析部と、分析結果に基づいて、同一ターゲットに対する複数チャネルのピークの組である方位検出用ピークペアを求めるピークペア検出部と、前記ピークペア検出部が求めた前記方位検出用ピークペアのピークの位相差に基づいてターゲットの方位を検出する方位検出部と、を含み、前記ピークペア検出部は、所定しきい周波数差以下のピーク周波数差および所定しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつピークの組を方位検出用ピークペアに選ぶことを特徴とする位相モノパルスレーダ装置。
【請求項２】 請求項１に記載の位相モノパルスレーダ装置において、周波数が上昇する上りフェーズと下降する下りフェーズとを含む周波数変調波を送信する送信部と、送信波に基づいて受信波を検波してビート信号を生成するビート信号生成部と、を含み、前記分析部では、ビート信号の周波数分析が行われ、上りフェーズの受信波から得られる方位検出用ピークペアと下りフェーズの受信波から得られる方位検出用ピークペアとを比較して、より小さいピーク振幅差をもつペアを方位演算の対象にすることを特徴とする位相モノパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターゲットからの反射波を複数チャネルで受信して、チャネル間の受信波の位相差に基づいてターゲットの方位を検出する位相モノパルスレーダ装置に関し、特に、ターゲットの方位検出の信頼性を向上するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ターゲットの方位、距離、速度を検出するために各種レーダが利用されている。例えば、道路における先行車両との相対方位、相対距離、相対速度の検出にもレーダが用いられる。方位を検出するレーダの１つとして、位相モノパルスレーダがある。また、距離および速度を検出するレーダの１つとして、ＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダがある。
【０００３】［位相モノパルスレーダ］位相モノパルスレーダは、送信アンテナから電波を放射することで得られるターゲットからの反射波を複数の受信アンテナで受信する。複数の受信アンテナは空間的に位置が異なるので、同一のターゲットからの反射波の位相が受信アンテナ間で異なる。この位相ずれを検出することでターゲットの方位を検出することができる。この位相モノパルスレーダは、基本的に送信アンテナ及び受信アンテナを機械的に動かす必要がないというメリットがある。
【０００４】図１を参照すると、ターゲットまでの距離をＲ０、二つの受信アンテナの間隔をＬ、ターゲットの方位をθとする。アンテナ１およびアンテナ２からターゲットまでの距離Ｒ１、Ｒ２は、【数１】Ｒ１＝Ｒ０＋（Ｌ／２）sinθＲ２＝Ｒ０−（Ｌ／２）sinθである。二つの受信アンテナの受信信号（波長：λ）の位相差Δφは、【数２】Δφ＝（Ｌ／λ）・sinθであり、従って、ターゲットの方位θは、【数３】θ＝ｓｉｎ-1｛（λ／Ｌ）Δφ｝
である。このようにして、受信信号の位相差からターゲットの方位を求めることができる。
【０００５】［ＦＭＣＷレーダ］ＦＭＣＷレーダは、連続波を用いてターゲットの距離および速度を検出するものである。ＦＭＣＷレーダと位相モノパルスレーダを組み合わせれば、ターゲットの距離、速度および方位を求めることができる。
【０００６】ＦＭＣＷレーダは、連続波の送信信号にＦＭ変調を施している。図２は、ＦＭＣＷレーダによる相対距離及び相対速度検出の原理を示すものである。例えば、送信波を三角波で周波数変調する。これによって、送信波の周波数は増加減少を順次繰り返す。この送信波がレーダから放射され、ターゲットで反射して受信されると、送信波と受信波の周波数は、図２（上）に示すような関係をもつ。ただし、ターゲットの相対速度が０の場合である。そして、参照波（送信波）で受信波を検波することにより、送信周波数と受信周波数の差の周波数成分を持つビート信号（図２（下））が得られる。
【０００７】伝搬遅延時間τは、送信波が受信されるまでの時間である。ターゲットまでの相対距離をＲ、光速をｃとするとτ＝２Ｒ／ｃである。さらに、ＦＭの繰り返し周波数（図２における三角波の周波数）をｆｍ、ＦＭの周波数偏移幅（参照波の周波数の変化幅）をΔｆとすると、ビート周波数ｆｒは、【数４】ｆｒ＝４Ｒ・ｆｍ・Δｆ／ｃで表される。従って、ビート信号からビート周波数ｆｒを求めれば、相対距離Ｒが決定される。
【０００８】図３（上）は、ターゲットの相対速度が０でない場合における、送信波と受信波の周波数の関係を示している。ターゲットがレーダに対して相対速度を有すると、ドップラ周波数ｆｄだけ受信波の周波数が上または下にシフトする。図３（下）にはビート信号が示されている。このビート信号は、送信波の周波数が増加している上りフェーズ期間においては、相対速度０のターゲットのビート周波数ｆｒにドップラ周波数ｆｄだけ加算されたものになる。一方、送信波の周波数が減少している下りフェーズ期間においては、ビート周波数ｆｒからドップラ周波数ｆｄだけ減算されたものがビート信号になる。従って、このビート信号の上りフェーズ期間及び下りフェーズ期間の周波数からドップラシフトが求められ、これからターゲットの相対速度が求められる。
【０００９】すなわち、上りフェーズ期間及び下りフェーズ期間におけるビート信号の周波数ｆｂｕ、ｆｂｄは、【数５】ｆｂｕ＝ｆｒ＋ｆｄｆｂｄ＝ｆｒ−ｆｄである。そこで、ビート信号から周波数ｆｂｕ、ｆｂｄを個別に求めれば、相対距離を表すビート周波数ｆｒ、相対速度を表すドップラ周波数ｆｄが求められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の位相モノパルスレーダは、単一のターゲットだけが存在するような極めて理想的な環境では、ターゲットの方位を正確に検出することができる。しかしながら、様々な物体からの反射波が合成されて受信されるレーダ使用環境では、単に２つの受信アンテナからの信号の位相差を用いただけでは信頼性の高いターゲット方位検出は困難である。
【００１１】道路における先行車の検出を行う場合を考えると、ターゲットたる先行車の反射波の位相に基づいて、この先行車の方位を検出できる。この際、受信波から先行車の反射波を抽出したり選別する必要がある。ところが、自動車レーダ使用環境では、複数の先行車が存在し、さらに、先行車以外の樹木やガードレールなどの物体が存在する。このような多数の物体からの反射波が影響を及ぼす中においては、従来の位相モノパルス方式を単に適用したのでは、同一ターゲットからの信号を的確に組み合わせて正確に方位を検出することは難しい。
【００１２】本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のターゲットやターゲット以外の物体などの反射波が合成されて受信されるレーダ使用環境でも信頼性の高い方位検出が可能な位相モノパルスレーダ装置を提供することにある。
【００１３】本発明の別の目的は、位相モノパルスレーダとＦＭＣＷレーダを組み合わせたレーダ装置であって、周波数変調を利用することによって、さらに確実な方位検出ができるレーダ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、ターゲットからの反射波を複数チャネルの受信部で受信して、チャネル間の受信波の位相差に基づいてターゲットの方位を検出する位相モノパルスレーダ装置において、各チャネルの受信波の周波数分析を行って、ピーク周波数およびそのピーク振幅を求める分析部と、分析結果に基づいて、同一ターゲットに対する複数チャネルのピークの組である方位検出用ピークペアを求めるピークペア検出部と、前記ピークペア検出部が求めた前記方位検出用ピークペアのピークの位相差に基づいてターゲットの方位を検出する方位検出部と、を含み、前記ピークペア検出部は、所定しきい周波数差以下のピーク周波数差および所定しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつピークの組を方位検出用ピークペアに選ぶことを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、各受信チャネルの受信波の周波数分析、例えば、フーリエ変換処理が行われる。周波数分析により、振幅のピークをもつピーク周波数と、そのピークの振幅値が求められる。チャネルが異なっても、同一ターゲットに対応するピークの周波数は、同一か近いはずである。さらに、ピークの振幅値も、ターゲットが同じなら、チャネルが異なっても同一か近いはずである。そこで、所定しきい周波数差以下のピーク周波数差および所定しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつピークの組が方位検出用ピークペアに選ばれる。これにより、同一ターゲットのピークの組を確実に選定できる。このようにして選ばれたピークペアの位相差に基づいて方位を検出するので、信頼性の高い方位検出ができる。
【００１６】ここで、道路のように複数のターゲットやターゲット以外の物体が存在するレーダ使用環境では、様々な物体の反射波が合成されて受信される。周波数だけを基準にピークペアを選ぶと、様々な物体の反射波の影響で多数のピークペアができてしまう。この多数のピークペアには、同一ターゲットのピークの組でないものも含まれる可能性がある。
【００１７】一方、本発明によれば、ピーク周波数差とピーク振幅差がともに小さいピークペアが選ばれる。すなわち、ピーク周波数の近いピークのペアのすべてに対して方位演算を行うのではなく、ピーク間の振幅差の小さいペアのみを用いて方位を求める。従って、周波数が近いピークの中から同一ターゲットのピークをさらに選別できる。これにより、他の物体などの反射波の影響を受けないようにして、信頼性の高い方位検出が可能となる。
【００１８】（２）本発明の好ましい一態様の位相モノパルスレーダ装置は、周波数が上昇する上りフェーズと下降する下りフェーズとを含む周波数変調波を送信する送信部と、送信波に基づいて受信波を検波してビート信号を生成するビート信号生成部と、を含み、前記分析部では、ビート信号の周波数分析が行われ、上りフェーズの受信波から得られる方位検出用ピークペアと下りフェーズの受信波から得られる方位検出用ピークペアとを比較して、より小さいピーク振幅差をもつペアを方位演算の対象にする。
【００１９】この態様では、位相モノパルスレーダにＦＭＣＷレーダが一体化され、周波数変調された送信波が送信される。前述のように、周波数変調された送信波は、上りフェーズと下りフェーズをもち、周波数の増加減少を繰り返す。この上りフェーズと下りフェーズのそれぞれで、複数チャネルの信号から上記（１）の方位検出用ピークペアが求められる。２つのピークペアともしきい振幅差以下のピーク振幅差をもっており、それらのピークペアに基づく方位は信頼性が高い。しかし、より小さなピーク振幅差をもつピークペアの方が、さらに高い信頼性を与える。そこで、上りと下りの２つピークペアからピーク振幅差の少ない方のペアが選択され、選択されたピークペアを用いて方位演算が行われる。これにより、さらなる検出信頼性の向上を図ることができる。
【００２０】（３）本発明の他の好ましい一態様の位相モノパルスレーダ装置は、周波数変調された送信波を送信する送信部と、送信波に基づいて受信波を検波してビート信号を生成するビート信号生成部と、を含み、前記分析部は、ビート信号の周波数分析を行い、前記ピークペア検出部は、周波数変調の上りフェーズの受信波に基づく方位検出用ピークペアと下りフェーズの受信波に基づく方位検出用ピークペアとをそれぞれ検出し、前記方位検出部は、上りフェーズと下りフェーズの方位検出用ピークペアのそれぞれから算出される２つの方位を両ペアのピーク振幅差の相違に基づいて平均化して、ターゲットの方位を決定する。
【００２１】この態様では、周波数変調の上りフェーズと下りフェーズで、それぞれ方位検出用ピークペアが検出された後、上りと下りのピークペアからそれぞれ方位が算出され、これらの方位の平均が算出される。ここで、（２）で説明したように、２つのピークペアともしきい振幅差以下のピーク振幅差をもっており、これらのピークペアに基づく方位は信頼性が高い。しかし、より小さなピーク振幅差をもつピークペアから得た方位の方が、高い信頼性をもつ。そこで、両ペアのピーク振幅差の相違に応じた平均化を行う。ピーク振幅差が小さい方のピークペアから算出した方位の重み付けを大きくした重み付け平均化処理が好適である。信頼性がより高いほうの方位の重みが大きくなるからである。このようにして、さらなる検出信頼性の向上を図ることができる。
【００２２】（４）本発明の別の態様は、ＦＭＣＷ方式と位相モノパルス方式を組み合わせてターゲットの距離、速度および方位を検出するレーダ装置であって、周波数変調された送信波を送信する送信部と、ターゲットからの反射波を複数チャネルで受信する受信部と、送信波に基づいて受信波を検波してビート信号を生成するビート信号生成部と、各チャネルのビート信号の周波数分析を行って、ピーク周波数およびそのピーク振幅を求める分析部と、同一ターゲットに対する上りフェーズおよび下りフェーズのピークの周波数に基づいてＦＭＣＷ方式でターゲット距離および速度を検出する距離・速度演算部と、同一ターゲットに対する複数チャネルのピークの位相差に基づいて位相モノパルス方式でターゲット方位を検出する方位検出部と、を含み、さらに、複数チャネルのそれぞれに属するピークの組であって、所定しきい周波数差以下のピーク周波数差および所定しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつ組を、方位検出部で使用する方位検出用ピークペアとして求めるピークペア検出部を含み、このピークペア検出部は、上りフェーズの受信波から得られる方位検出用ピークペアと下りフェーズの受信波から得られる方位検出用ピークペアとを比較して、より小さいピーク振幅差をもつペアを方位演算の対象にする。
【００２３】この態様では、本発明が、ＦＭＣＷレーダと位相モノパルスレーダを一体化したレーダ装置というかたちで実現される。周波数変調された送信波が送信され、ターゲットからの反射波は複数チャネルで受信される。送信波に基づいて受信波を検波してビート信号が生成され、このビート信号の周波数分析が行われ、振幅のピークが求められる。同一ターゲットに対する上りフェーズおよび下りフェーズのピークの周波数に基づいてＦＭＣＷ方式でターゲット距離および速度が検出される。また、同一ターゲットに対する複数チャネルのピークの位相差に基づいて位相モノパルス方式でターゲット方位が検出される。この同一ターゲットに対する複数チャネルのピークの組を検出するために、上記（１）に示したように、ピーク振幅差が参照され、これにより、方位検出の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】［実施の形態１］以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。
【００２５】図４は、本発明の実施形態のＦＭＣＷ・位相モノパルスレーダ装置の構成を示している。このレーダ装置は、車両用のものであり、周波数変調された送信波を送信し、ターゲットからの反射波を左右のチャネルで受信する。そして、位相モノパルス方式の原理に従い、左右のチャネルの受信波からターゲットの方位を求める。また、ＦＭＣＷ方式の原理に従い、上りフェーズと下りフェーズの受信波からターゲットの距離と速度を求める。
【００２６】電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０は周波数変調器として機能する。このＶＣＯ１０には、電圧が時間に応じて増減する三角波が供給される。ＶＣＯ１０は、この三角波で周波数変調された高周波を発生する。この高周波は、分配器１２で分配され、その一つが送信アンテナ１４に送られる。このようにして、三角波で周波数変調された高周波が、電波として外部に向けて放射される。
【００２７】送信アンテナ１４から放射された電波はターゲットで反射する。図中には２つの先行車両が、ターゲット１、２として示されている。反射信号は、左右２つの受信アンテナ１６ａ，１６ｂで受信される。この２つの受信アンテナ１６ａ，１６ｂは、空間的に所定距離Ｌだけ離れて配置されている。そして、この受信アンテナ１６ａ、１６ｂには、検波器１８ａ，１８ｂがそれぞれ接続されている。検波器１８ａ，１８ｂには、分配器１２から、三角波で周波数変調された高周波（送信信号）が参照波として供給されている。検波器１８ａ，１８ｂでは、受信波と参照波を混合して同期検波して、送信周波数と受信周波数の差の周波数成分をもつビート信号が得られる。このようにして、左右それぞれの受信アンテナに対応した２つのビート信号が信号処理装置２０に供給される。
【００２８】信号処理装置２０において、周波数分析部２２ａ，２２ｂおよびピーク検出部２４ａ，２４ｂは、本発明の分析部として機能する。周波数分析部２２ａ，２２ｂは、それぞれ、左チャネルおよび右チャネルの受信信号から得られたビート信号の周波数分析を行い、信号の周波数成分についてのデータを得る。ここでは、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）が行われ、適当な周波数間隔をおいた周波数ｂｉｎごとの複素振幅（電圧）が求められる。以降は、ｂｉｎの番号が周波数を表す。ピーク検出部２４ａ，２４ｂは、周波数分析結果に基づき、位相モノパルスの左、右チャネルのそれぞれでピーク（ピークをもつ周波数ｂｉｎの番号およびその周波数ｂｉｎの複素振幅値）を検出する。
【００２９】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ左チャネルおよび右チャネルの周波数分析結果の例である。左チャネルにおいて、大きい振幅をもつピークＵＬ１，ＤＬ１は、それぞれターゲット１の上りフェーズおよび下りフェーズのピークである。下りフェーズのピークの周波数が上りフェーズより大きいのは、ターゲット１が自車よりも相対的に遅い（近づいている）ことを示している。また、小さい振幅をもつピークＵＬ２，ＤＬ２は、それぞれターゲット２の上りフェーズおよび下りフェーズのピークである。下りフェーズのピークの周波数が上りフェーズより小さいのは、ターゲット２が自車よりも相対的に速い（遠ざかっている）ことを示している。同様に、右チャネルでは、ピークＵＲ１，ＤＲ１は、それぞれターゲット１の上りフェーズおよび下りフェーズのピークである。また、ピークＵＲ２，ＤＲ２は、それぞれターゲット２の上りフェーズおよび下りフェーズのピークである。
【００３０】ただし、本実施形態ではレーダ装置が車両に搭載されて道路で使用される。このようなレーダ使用環境では複数のターゲット（先行車）が存在し、さらに、ターゲット以外の樹木やガードレールなどの物体が存在する。レーダには様々な物体の反射波が合成されて受信される。従って、実際には、図５に示すピークの他にもさらに多数のピークが存在している。このような多数のピークから、以下のようにして同一ターゲットの左右チャネルのピークが選ばれる。
【００３１】図４に戻り、方位検出用ピークペア選択部２６および振幅差検出・判定部２８は、本発明のピークペア検出部として機能する。チャネルが異なっても、同一ターゲットに対応するピークの周波数は、同一か近いはずである。そこで、選択部２６では、近い周波数ｂｉｎをもつピークが左、右チャネルから選ばれ、選ばれた２つのピークはピークペアとされる。ここでは、左、右チャネル間での周波数ｂｉｎの差が所定しきい周波数差以下のピークペアが選択される。
【００３２】この段階では、まだかなり多数のピークペアが選出されている。前述のように、道路では複数のターゲットやターゲット以外のガードレールや樹木などの物体が存在し、これらの様々な物体の反射波が合成されて受信される。周波数だけを基準にピークペアを選ぶと、様々な物体の反射波の影響で多数のピークペアができてしまう。この多数のピークペアには、同一ターゲットのピークの組でないものも含まれる可能性がある。
【００３３】そこで、選択部２６で選択されたピークペアを候補として、振幅差検出・判定部２８により、振幅値を頼りにさらなる絞り込みが行われる。判定部２８では、選択部２６が選択したピークペアの両ピークの振幅値（ピーク振幅）が参照され、両ピークの振幅値の差（ピーク振幅差：絶対値）が求められる。チャネルが異なっていても、同一ターゲットに対応するピークの振幅は、同一か近いはずである。そこで、ピーク振幅差の大きさが調べられ、小さい振幅差をもつピークペアが選別される。ここでは、ピーク振幅差が所定のしきい振幅差と比較される。しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつピークペアのみが、最終的な方位検出用のピークペアに選ばれる。
【００３４】このようにして、周波数が近いピークペアを候補として、これらの候補のなかから、振幅差を頼りに同一ターゲットのピークペアがさらに選別される。図５を参照すると、上りフェーズでは、左チャネルのピークＵＬ１と右チャネルのピークＵＲ１が、方位検出用ピークペアに選ばれる。また、ピークＵＬ２，ＵＲ２もピークペアになる。同様に、下りフェーズでは、ピークＤＬ１，ＤＲ１およびピークＤＬ２，ＤＲ２がピークペアになる。
【００３５】信号処理装置２０の方位演算部３０は、本発明の方位検出部に相当し、判定部２８で選ばれた方位検出用ピークペアを用いてターゲットの相対方位を演算する。ここでは、位相モノパルス処理により方位が求められる。
【００３６】図１を用いて説明したように、２つの受信アンテナ１６ａ，１６ｂで受信した信号の位相を比較することで、その位相差から方位が求められる。方位角θは、２つの受信波の位相差をΔφ、２つの受信アンテナの距離をＬ、電波の波長をλとすれば、【数６】θ＝ｓｉｎ-1｛（λ／Ｌ）Δφ｝
であらわされる。本実施形態では、ビート信号の対応する２つのピークの位相差から方位が求められる。
【００３７】また、距離・速度検出部３２は、ピーク検出部２４ａ，２４ｂにて検出されたピークを用いて、別途、ターゲットの相対距離、相対速度を求める。ここでは、ＦＭＣＷ処理により距離及び速度が求められる。すなわち、図２、図３を用いて説明したように、ビート信号は、ターゲットの距離に応じた受信波の遅延に基づく成分と、ターゲットの速度に応じたドップラシフトに基づく成分からなっている。上りフェーズ期間及び下りフェーズ期間におけるビート信号の周波数ｆｂｕ、ｆｂｄは、相対距離を表すビート周波数をｆｒ、相対速度を表すドップラ周波数をｆｄとすると、【数７】ｆｂｕ＝ｆｒ＋ｆｄｆｂｄ＝ｆｒ−ｆｄである。従って、周波数ｆｂｕ、ｆｂｄから、ビート周波数ｆｒおよびドップラ周波数ｆｄが求められ、相対距離および相対速度が求められる。本実施形態では、上り、下りフェーズの対応するピークのｂｉｎ番号に基づいて、距離および速度を求める。このｂｉｎ番号はそのピークのもつ周波数に対応している。また、左右チャネルのそれぞれの受信波に基づいて独立して距離および速度を求めることができ、両検出値を用いてより精度の高い検出結果が得られる。
【００３８】方位演算部３０および距離・速度検出部３２によって求められた距離、速度および方位は、例えば、先行車両への自動追尾制御に利用される。自動追尾制御のために、カルマンフィルタやα−βフィルタなどの予測フィルタを用いることが好適である。予測フィルタでは、予測位置データと測定位置データを使って、平滑化された位置および速度が求められ、平滑化されたデータがターゲット情報として出力される。
【００３９】以上、本実施形態のレーダ装置について説明した。上記のように、本実施形態では、位相モノパルスの左、右チャネルで得られるピークペアのすべてに対して方位演算を行うのではなく、ピーク間の振幅差が小さい（しきい振幅差以下）ピークペアだけを用いて方位演算を行う。これにより、他のターゲットやターゲット以外の樹木やガードレールなどの物体からの反射波の影響が少ない場合を選択して検出結果が得られるようになるので、信頼性の高い方位検出が可能になる。なお、本実施形態のしきい周波数差およびしきい振幅差は、予め適当な値に決められている。しきい周波数差は、同一ターゲットの反射波から得られるピークの周波数のばらつきの大きさに基づいて設定することが好適である。同様に、しきい振幅差は、同一ターゲットの反射波から得られるピークの振幅のばらつきの大きさに基づいて設定することが好適である。例えば、両しきい値を、ばらつきの標準的な大きさに設定したり、ばらつきの最大値に設定することができる。しきい周波数差およびしきい振幅差は、実験結果や経験に基づいて設定してもよい。
【００４０】［実施の形態２］次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の構成は、図４に示した実施形態１の構成と同様であり、重複部分の説明は適宜省略する。実施形態２は、振幅差検出・判定部２８の動作が実施形態１と異なる。
【００４１】実施形態１と同様にして、方位検出用ピークペア選択部２６では、周波数分析結果の多数のピークから、チャネル間でしきい周波数差以下のピーク周波数差をもつピークペアが選ばれる。さらに、振幅差検出・判定部２８では、選択部２６が選んだピークペアから、しきい振幅差以下のピーク振幅差をもつピークペアが選ばれる。
【００４２】上記のピークペアの選定は、周波数変調の上りフェーズと下りフェーズのそれぞれで行われる。上りフェーズの送受信波からピークペアが得られ、さらに下りフェーズの送受信波からもピークペアが得られる。実施形態２の特徴として、振幅差検出・判定部２８では、同一ターゲットに対応する上りフェーズのピークペアと下りフェーズのピークペアとが比較される。そして、小さいピーク振幅差をもつ方のピークペアが、最終的な方位検出用のピークペアに指定される。方位演算部３０は、判定部２８で指定されたピークペアを用いてターゲットの方位を求める。
【００４３】図５を参照すると、上りフェーズでは、左チャネルのピークＵＬ１と右チャネルのピークＵＲ１がターゲット１のピークペアになる。下りフェーズでは、ピークＤＬ１，ＤＲ１がピークペアになる。ピークペア（ＵＬ１，ＵＲ１）とピークペア（ＤＬ１，ＤＲ１）が比較され、小さな振幅差をもつ方のピークペアが、方位検出用のピークペアに選ばれる。
【００４４】以上、実施形態２のレーダ装置について説明した。本実施形態では、位相モノパルスレーダとＦＭＣＷレーダを一体化したことによって、上りフェーズと下りフェーズのそれぞれで、方位検出用ピークペアが求められることに着目している。２つのピークペアともしきい振幅差以下のピーク振幅差をもっており、それらのピークペアに基づく方位は信頼性が高い。しかし、より小さなピーク振幅差をもつピークペアの方が、さらに高い信頼性を与える。そこで、上りと下りの２つピークペアからピーク振幅差の少ない方のペアが選択され、選択されたピークペアを用いて方位演算が行われる。これにより、さらなる検出信頼性の向上を図ることができる。
【００４５】［実施の形態３］次に、図６を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。上記の実施形態２では、上りフェーズと下りフェーズのピークペアの一方が選択され、選択されたピークペアから方位演算結果を得ていた。一方、実施形態３では、両方のピークペアを用いて個別に方位演算を行い、その後に方位出値の加重平均を求める。図６において、図４の実施形態１の構成と同様の構成要素には同一符号を付し、これらの構成要素の説明は適宜省略する。
【００４６】実施形態３の信号処理装置４０において、方位検出用ピークペア選択部２６および振幅差検出・判定部２８では、実施形態１と同様にして、しきい周波数以下のピーク周波数差およびしきい振幅差以下のピーク振幅差をもつピークペアが選ばれる。上記のピークペアの選定は、ＦＭＣＷ変調の上りフェーズと下りフェーズのそれぞれで行われる。上りフェーズの送受信波からピークペアが得られ、さらに下りフェーズの送受信波からもピークペアが得られる。
【００４７】前述の実施形態２では、上り、下りフェーズの方位検出用ピークペアから、小さい振幅差をもつ方のピークペアが選ばれた。実施形態３では、このような選択、指定は行わない。従って、方位演算部３０は、上り、下り両フェーズに関して方位演算を行う。すなわち、上りフェーズの受信波に基づいて得られた方位検出用ピークペアの位相差に基づいてターゲットの方位が算出され、さらに、下りフェーズの受信波に基づいて得られた方位検出用ピークペアの位相差に基づいてターゲットの方位が算出される。
【００４８】方位平均化部４２は、方位演算部３０とともに本発明の方位検出部を構成している。平均化部４２は、上り、下りフェーズのそれぞれのピークペアの振幅差を参照する。上り、下りフェーズのそれぞれで得られた方位算出値が、ピークペアの振幅差に基づいた重みを付けて、平均化される。
【００４９】上記の重み付け平均による方位φaveは、例えば、【数８】
φave＝(Ｄd・φu＋Ｄu・φd)／(Ｄu＋Ｄd)で求められる。ここで、Ｄu，Ｄdはそれぞれ上りフェーズのピークペアの振幅差、下りフェーズのピークペアの振幅差である。φu，φdはそれぞれ上りフェーズのピークペアから求めた方位、下りフェーズのピークペアから求めた方位である。このような加重平均によって得られる方位φaveが、最終的なターゲット方位として出力される。
【００５０】以上、実施形態３のレーダ装置について説明した。実施形態３でも、実施形態２と同様に、位相モノパルスレーダとＦＭＣＷレーダを一体化したことによって、上りフェーズと下りフェーズのそれぞれで、方位検出用ピークペアが求められることに着目している。そして、上りと下りのピークペアからそれぞれ方位が算出され、これらの方位の平均が算出される。ここで、上りフェーズと下りフェーズのピークペアは、両方ともしきい振幅差以下のピーク振幅差をもっており、これらのピークペアに基づく方位は信頼性が高い。しかし、より小さなピーク振幅差をもつピークペアから得た方位の方が、高い信頼性をもつ。そこで、両ペアのピーク振幅差の相違に応じて方位の加重平均を求める。上記のφave算出式に示されるように、振幅差の小さい方、すなわち、信頼性の高い方の方位の重みを大きくする。これにより、検出信頼性の向上を図ることができる。
【００５１】このように、ＦＭＣＷ方式の上り、下りフェーズそれぞれで、位相モノパルスの左および右チャネルで得られるピークペアに対して方位を演算し、ピーク間の振幅差に基づく重みをつけて両方位を平均化することにより、他のターゲットやターゲット以外の樹木やガードレールなどの物体からの反射波の影響を少なくでき、さらに信頼性の高い方位検出が可能になる。
【出願人】 【識別番号】０００００３６０９
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
【出願日】 平成１０年（１９９８）３月２４日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
【公開番号】 特開平１１−２７１４３４
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】 特願平１０−７６１６４