JP5401111B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、受信信号の位相差から物標の方位を検出するレーダ装置に関する。

ミリ波レーダ装置は、車両等の移動体に搭載され、その前方向きや後方向きの周辺監視のために広く利用されている。その周辺監視のうち、物標の方位を検出する方式として、物標からの反射信号を受信する受信アンテナ部での受信信号の位相差に基づいて物標の方位を検出（測角）するモノパルス方式がある。このモノパルス方式は、レーダ装置を小型化し、その検出範囲を比較的広角に設定可能とする。

ここで、モノパルス方式のレーダ装置では、受信信号の位相差を検出するための受信アンテナ部の間隔が送信信号の半波長よりも大きい場合には、位相差が-180deg〜180degの
範囲を超える位相折り返しが発生するため、位相折り返しが発生する方位に存在する物標からの反射信号を受信した場合には、モノパルス方式では該物標の方位を誤検出してしまう虞がある。そこで、位相折り返しに起因する物標方位の誤検出を回避するための技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。当該技術では、アンテナ間隔が異なる２つの受信アンテナ対でそれぞれ検出される物標の方位が一致した場合にのみ、その一致した方位がレーダ装置によって検出された物標の方位として採用されることで、物標の誤検出を回避しようとする。

特開２０００−２３０９７４号公報

モノパルス方式のレーダ装置において、位相折り返しが発生しないように、受信アンテナ部の間隔を送信信号の半波長以下とすることは、実用的なレーダ装置を製造する観点から容易ではない。一方で、位相折り返しに起因して物標の方位を誤検出してしまうことは、レーダ装置の検出結果を利用するアプリケーションにとって好ましくない。例えば、レーダ装置が車両前方に搭載され、車両に接近する物標を検出するために利用される場合、発生する位相折り返しの状態によっては、前方から対向車が接近する状況と、横方向から車両が接近する出会い頭の状況とにおいて、物標である相手車両の方位について酷似した検出結果を得る可能性があることを指摘できる。これは、位相折り返しが発生することで、実際には物標が存在しない方位にあたかも物標が存在するかのように検出されるからであり、本明細書では、この偽の物標の存在を「ゴースト」と称する場合もある。

すると、物標の方位について誤った検出結果を車両の操縦者に伝えるのは好ましくないために、このような場合には、従来技術ではレーダ装置としての検出方位は出力しないことが行われる。そのため、このような物標の方位検出については車両の操縦者に委ねられる結果となる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、モノパルス方式のレーダ装置において、位相折り返しに起因して発生するゴーストの情報を的確に除外することで、物標の実際の方位を正確に検出することを可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、物標から各受信アンテナ部に届く反射信号は、平行とみなすことができることを踏まえて、受信アンテナ部の構造的相関である受信アンテナ部間のアンテナ間隔の比率に着目し、当該比率を利用して受信アンテナ部で受信された信号における位相折り返し数を正確に算出することで、物標の実際の方位を検出することとした。この受信アンテナ部間のアンテナ間隔の比率は、物標から届く反射信号の入射角（すなわち、物標の方位）にかかわらず一定であるから、物標の方位がどのような方位であろうと受信信号の位相折り返し数を正確に算出することができる。

具体的には、本発明は、物標の方位を検出するための信号を送信する送信アンテナ部と、前記送信アンテナ部からの送信信号が物標によって反射された反射信号を受信し、且つ一直線上に配置された３つ以上の受信アンテナ部と、前記３つ以上の受信アンテナ部のそれぞれに届く受信信号の位相差から該物標の方位を検出する方位検出部と、を備えるレーダ装置である。そして、当該レーダ装置においては、前記３つ以上の受信アンテナ部は、アンテナ間隔として第一間隔を形成する２つの受信アンテナ部を含む第一アンテナ対と、該第一間隔とは異なるアンテナ間隔として第二間隔を形成する２つの受信アンテナ部を含む第二アンテナ対とを有し、前記方位検出部は、前記第一間隔と前記第二間隔との比率と、前記第一アンテナ対および前記第二アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差とに基づいて、該第一アンテナ対および該第二アンテナ対のうち少なくとも何れかのアンテナ対における位相折り返し数を算出し、該位相折り返し数を利用して前記物標の方位検出を行う。

本発明に係るレーダ装置には、２つの受信アンテナ部によって形成されるアンテナ対が少なくとも２つ含まれている。このアンテナ対のそれぞれにおいて、モノパルス方式による受信信号の位相差に基づいた物標の方位検出が可能である。ここで、上述のように、モノパルス方式においては受信信号の位相折り返しに起因する物標方位の誤検出が起こり得るが、本発明に係るレーダ装置では、異なるアンテナ間隔である第一間隔と第二間隔との比率（以下、「アンテナ間隔比率」とも称する。）を利用することで、受信信号の位相折り返しを算出し、物標方位の誤検出を回避する。

一直線状に配置された受信アンテナ部によって形成されるアンテナ間隔の比率は、各受信アンテナ部に対して物標から平行な反射信号が入射されることを踏まえると、モノパルス方式において方位検出のために利用される位相差の各アンテナ対間の比率と同一であることが、受信アンテナ部同士の構造的相関から理解できる。そして、反射信号の入射角が変更しても、上記位相差の各アンテナ対間の比率は変わらない。したがって、モノパルス方式における位相差を踏まえた物標の方位検出に際して、このアンテナ間隔比率を利用することで、物標の方位に影響されることなく正確に位相折り返し数を把握でき、以て物標の実際の方位を正確に検出することができる。

ここで、上記のレーダ装置において、３つの前記受信アンテナ部のうち１つが重複することで前記第一アンテナ対と前記第二アンテナ対が形成され、更に該重複した受信アンテナ部を除く残りの２つの受信アンテナ部によって前記第一間隔および前記第二間隔とは異なるアンテナ間隔としての第三間隔を形成される第三アンテナ対を有し、前記方位検出部は、前記第一間隔と前記第二間隔と前記第三間隔との比率と、前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差とに基づいて、該第一アンテナ対、該第二アンテナ対、該第三アンテナ対のそれぞれにおける位相折り返し数を算出し、該位相折り返し数を利用して前記物標の方位検出を行うように構成してもよい。

すなわち、３つの受信アンテナ部を利用することで、そこにアンテナ間隔が互いに異な
る３つのアンテナ対を形成することが可能となる。そのため、少ない受信アンテナ部で効率的に正確な物標の方位検出が可能となる。なお、受信アンテナ部の数は４つ以上であってもよく、その場合適切にアンテナ対を選択することで、より正確な物標の方位検出を容易に実現することが可能である。

また、上記のレーダ装置において、前記方位検出部は、前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差から暫定的な前記物標の暫定方位に関するデータを取得する暫定方位取得部と、前記暫定方位取得部によって取得された前記物標の暫定方位に関するデータから、前記位相折り返し数によって決定される、前記受信信号の位相差と前記物標の方位角との相関に基づいて、前記物標の実際の方位とは関係しない方位ゴーストデータを除外し、前記物標の実際の方位を決定する方位決定部と、を有する構成としてもよい。

上記構成においては、アンテナ間隔比率から算出された各アンテナ対での受信信号の位相折り返し数を利用して決定される、受信信号の位相差と物標の方位角との相関を利用することで、該位相折り返し数に基づいて物標が存在し得ないと判断される方位の範囲を特定することができる。そこで、この物標が存在し得ない方位の範囲に関するデータを上記方位ゴーストデータとして、暫定方位取得部によって取得された物標の暫定的な方位に関するデータから除外することで、実際に物標が存在する方位を正確に出力することが可能となる。

また、前記暫定方位取得部は、前記３つの受信アンテナ部によって受信された受信信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことによって、前記物標の暫定方位に関するデータを取得し、前記方位決定部は、前記暫定方位取得部による高速フーリエ変換を介して得られた前記物標の暫定方位に関するデータから、前記方位ゴーストデータを除外するようにしてもよい。このように構成することで、方位決定部による方位ゴーストデータの除外は、受信アンテナが物標からの反射信号を受信可能な範囲で受信した全ての信号に対して高速フーリエ変換処理が行われたデータを対象に行われることになる。そのため、本発明に係るレーダ装置によれば、可及的に広い範囲に存在する物標の方位を正確に検出することができる。

ここで、上述までのレーダ装置において、前記方位決定部は、前記物標の暫定方位に関するデータから前記方位ゴーストデータを除外した除外データが、所定の連続性を有している場合に、該除外データを該物標の実際の方位として決定してもよい。検出の対象である物標の方位が不連続的に変化する場合は、算出された除外データ自体に何らかのエラーが存在すると考えられる。そこで、物標の方位検出に必要な除外データの連続性に所定の連続性を担保することで、より確かに物標の方位検出が可能となる。なお、所定の連続性の検出については様々な方式が採用できるが、その一例として、直前の除外データからの変化量が所定範囲内に収まっている場合には所定の連続性が存在すると判断してもよい。この場合、利用する直前の除外データは、複数であってもよい。

また、上述までの本発明に係るレーダ装置は、車両等の移動体に搭載されてもよく、また移動を行わない物体に搭載されても構わない。

モノパルス方式のレーダ装置において、位相折り返しに起因して発生するゴーストの情報を的確に除外することで、物標の実際の方位を正確に検出することを可能となる。

本発明の実施例にレーダ装置の概略構成を表す図である。 従来のレーダ装置によって検出される、対向車両近接時の状況下と出会い頭車両の横断時の状況下での物標である車両の軌跡を示す図である。 図１に示すレーダ装置における受信アンテナの構造に起因する経路差を説明するための図である。 図１に示すレーダ装置の受信アンテナ間における位相差と、物標からの反射波の入射角との相関を示す図である。 図１に示すレーダ装置の信号処理回路で行われる、物標検出のための信号処理の流れを示すフローチャートである。

ここで、本発明に係るレーダ装置の実施例について、明細書添付の図面に基づいて説明する。尚、当該実施例は本発明に係る制御装置の一例を示すものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。

図１に示すレーダ装置１の主な緒元は、周波数帯域は７６GHz、測距方式はFM-CW（周波数変調連続波長）方式、測角方式はモノパルス方式であり、物標との距離、相対速度および物標に対する方位（角度θ）の検出を可能とする。レーダ装置１は、主な構成として受信アンテナ２〜４、送信アンテナ５、信号処理回路部１０、発振器２０を含む。図１においては受信アンテナ２〜４が例示されているが、これらは図示しない受信アンテナを含む受信アンテナアレイの一部として例示されたものである。ここで、受信アンテナ２〜４は一直線上に配置され、且つ送信アンテナ５から出射される送信波の波長をλとするとき、受信アンテナ２と受信アンテナ３との間隔が６／４λ、受信アンテナ３と受信アンテナ４との間隔が５／４λ、したがって受信アンテナ２と受信アンテナ４との距離が１１／４λとなるように、各受信アンテナがここに示す３つのアンテナ対を形成するように配置されている。また、送信アンテナ５には電圧制御型の発振器２０が接続されている。発振器２０は、信号処理部１０内に含まれる信号処理回路１４から与えられる制御電圧によって、所定周波数の搬送波に対して所定の周波数変調幅の三角波変調をかけた信号を送信信号として出力する。そして、この送信信号により、送信アンテナ５から波長λの送信波が放射され、物標の検出が行われる。

受信アンテナ２〜４にはミキサー１１〜１３がそれぞれ接続されている。各ミキサーには発振器２０からの送信信号の一部であるローカル信号が入力されることで、受信アンテナ２〜４のそれぞれで受信された受信信号とこのローカル信号とが、各ミキサーにおいてミキシングされ中間周波数にダウンコンバートされる。このダウンコンバートにより、レーダ装置１におけるFM-CW方式のビート信号（送信信号と受信信号の差信号）が得られる
ことになる。そして、ミキサー１１〜１３とともに信号処理回路１４は、各ミキサーを介して得られたビート信号に対してFFT（高速フーリエ変換）処理等を行うことで、物標に
対する距離、相対速度および方位を検出する。したがって、信号処理回路１４は、本発明に係るレーダ装置の方位検出部を形成する。なお、三角波変調を利用するFM-CW方式によ
る物標との距離および相対速度の算出方式は公知の技術であるので、本明細書ではその説明は割愛する。

ここで、物標に対する方位（図１においてθで示される方位）は、いわゆるモノパルス方式に従って算出される。従来から公知であるように、モノパルス方式のレーダ装置においては、このアンテナ対に含まれる２つの受信アンテナ間に存在する経路差に起因して生じる受信信号の位相差に基づいて、物標の方位θの検出が行われる。

しかし、従来のモノパルス方式のレーダ装置においては、アンテナ対での経路差において受信信号が位相折り返しを生じていると、各受信アンテナ間で直接検出された受信信号
の位相差が、必ずしも物標からの反射波の入射角θ（すなわち物標の方位θ）を正確に反映しているものではない場合がある。すなわち、各ミキサーを経て信号処理回路１４で直接得られる各アンテナ対での受信信号の位相差は、位相折り返しが加味されていないため、この直接の位相差を利用して物標の方位θを検出しようとすると、本来物標が存在しない位置に偽の物標の存在（ゴースト）を誤検出してしまう場合がある。図２に、その誤検出の一例を示す。図２（ａ）は、レーダ装置に対して前方から物標である車両が接近している状況下（すなわち対向車が存在する状況）での、従来のモノパルス方式での検出結果である。この場合、本来検出すべき対向車の存在とともに、存在していない偽の物標（ゴースト）を左斜め前方に検出してしまう。一方で、図２（ｂ）は、レーダ装置の左から物標である車両が横切ろうとしている状況下（すなわち、出会い頭の車両が存在する状況）での、従来のモノパルス方式での検出結果である。この場合、本来検出すべき出会い頭車両の存在が検出されている。ここで、図２（ａ）と（ｂ）を比べると、対向車存在の状況下で誤検出されるゴーストの軌跡が、出会い頭車両存在の状況下で検出される当該出会い頭車両の軌跡と酷似していることが分かる。すると、従来のモノパルス方式のレーダ装置では、対向車と出会い頭車両とを正確に区別することができないこととなり、レーダ装置を搭載した車両としては、安全のために対向車等の検出は制限せざるをえず、レーダ装置の能力が著しく低下していた。

そこで、本発明に係るレーダ装置１においては、測角方式として従来どおりモノパルス方式を採用するが、モノパルス方式での２つの受信アンテナ間の物標からの反射波による受信信号の位相差において、受信アンテナの構造的相関（すなわち、アンテナ間隔）に基づいて位相折り返しを加味していくことで、物標の方位θの正確な検出を可能とした。以下に、レーダ装置１における物標の方位θの詳細な検出方法について説明する。

図３は、物標で反射された反射波が受信アンテナ２〜４に入射される際の、入射経路を概略的に示した図である。図３から分かるように、受信アンテナ２と受信アンテナ３との間には反射波が辿る経路差としてＬ６が存在し、同様に受信アンテナ３と受信アンテナ４との間、および受信アンテナ２と受信アンテナ４との間には、それぞれＬ５、Ｌ１１の経路差が存在する。物標はレーダ装置１から十分に遠方の位置にあるため、各受信アンテナに対する反射波の入射角は、同一のθと考えて構わない。したがって、反射波の入射角θに応じて、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１それぞれの長さは変化するが、経路差それぞれの比率Ｌ５：Ｌ６：Ｌ１１は、反射波の入射角θにかかわらず一定である。これは、受信アンテナ２〜４のそれぞれに入射される反射波は平行であるから、経路差Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１、および受信アンテナ間隔５／４λ、６／４λ、１１／４λを含む、幾何学的に互いに相似な三角形が形成されるからである。

そして、レーダ装置１においては、受信アンテナ２〜３の間隔は６／４λ、受信アンテナ３〜４の間隔は５／４λ、受信アンテナ２〜４の間隔は１１／４λであるから、図３に示す幾何学的な相似関係より、各経路差の比率Ｌ５：Ｌ６：Ｌ１１は、反射波の入射角θにかかわらず５：６：１１となる。ここで、各経路差Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１によって生じる受信信号の位相差であって、各経路差で生じる位相折り返しを考慮した位相差をそれぞれＡ５、Ａ６、Ａ１１（それぞれの単位はdeg）とし、一方で各経路差で生じる位相折り返
しを考慮しない位相差、すなわち各ミキサーを経て直接信号処理部１４で検出される位相差をａ５、ａ６、ａ１１（それぞれの単位はdeg）とする。すると、Ａ５、Ａ６、Ａ１１
およびａ５、ａ６、ａ１１については、以下の相関が成立する。
Ａ５＝ａ５＋３６０・ｘ （ｘ：経路差Ｌ５での位相折り返し数）
Ａ６＝ａ６＋３６０・ｙ （ｙ：経路差Ｌ６での位相折り返し数）
Ａ１１＝ａ１１＋３６０・ｚ （ｚ：経路差Ｌ１１での位相折り返し数）

そして、位相折り返しが考慮された位相差Ａ５、Ａ６、Ａ１１は、いわば経路差Ｌ５、
Ｌ６、Ｌ１１を位相変換したものであるから、Ａ５：Ａ６：Ａ１１＝Ｌ５：Ｌ６：Ｌ１１＝５：６：１１の関係が成立する。一方で、受信アンテナおよびミキサーを介して直接検出された、位相折り返しが考慮されていない位相差ａ５、ａ６、ａ１１については、一定の相関は成立しない。そこで、レーダ装置１においては、上記Ａ５、Ａ６、Ａ１１の間で受信アンテナの間隔に基づいて成立する所定の条件を利用して、各経路差で生じる位相折り返しを正確に把握することで、モノパルス方式により物標の正確な方位θの検出を可能とする。

先ず、経路差Ｌ５とＬ６との相関に注目する。反射波の入射角θにかかわらず、Ｌ５：Ｌ６＝５：６が成立するので、Ａ５：Ａ６＝５：６も成立する。そこで、以下に示す式が成り立つ。

上記式の左項は、各受信アンテナからの直接の検出値より算出される。また右項のうち-360xは、位相計算においては無視できる。また、右項のうち300yについては、位相を-180deg〜180degの範囲で表示することを考慮し、60y'と表示を変更したものであり、実質的な変更ではない。上記の式が意味するところは、各受信アンテナからの直接の検出値（左項）を利用して、整数となる位相折り返し数ｙ（ｙ’）を算出することが可能であるということである。そして、算出された位相折り返し数を用いて、ｙ（ｙ’）に対応する経路差Ｌ６の距離が算出でき、以て受信アンテナ２〜３の間隔との相関により三角関数を用いて、反射波の入射角θを下記式に従って算出できる。
θ＝Arcsin(L6/(6/4λ))=Arcsin(λ(a6+360y(y'))/360/(6/4λ))

同様に、経路差Ｌ６とＬ１１との相関にも注目する。反射波の入射角θにかかわらず、Ｌ６：Ｌ１１＝６：１１が成立するので、Ａ６：Ａ１１＝６：１１も成立する。そこで、以下に示す式が成り立つ。

上記式の左項は、各受信アンテナからの直接の検出値より算出される。また右項のうち-360yは、位相計算においては無視できる。また、右項のうち196zについては、位相を-180deg〜180degの範囲で表示することを考慮し、164z'と表示を変更したものであり、実質
的な変更ではない。上記の式が意味するところは、各受信アンテナからの直接の検出値（左項）を利用して、整数となる位相折り返し数ｚ（ｚ’）を算出することが可能であると
いうことである。そして、算出された位相折り返し数を用いて、ｚ（ｚ’）に対応する経路差Ｌ１１の距離が算出でき、以て受信アンテナ２〜４の間隔との相関により三角関数を用いて、反射波の入射角θを下記式に従って算出できる。
θ＝Arcsin(L11/(11/4λ))=Arcsin(λ(a11+360z(z'))/360/(11/4λ))

同様に、経路差Ｌ１１とＬ５との相関にも注目する。反射波の入射角θにかかわらず、Ｌ１１：Ｌ５＝１１：５が成立するので、Ａ１１：Ａ５＝１１：５も成立する。そこで、以下に示す式が成り立つ。

上記式の左項は、各受信アンテナからの直接の検出値より算出される。また右項のうち-360zは、位相計算においては無視できる。また、右項のうち792xについては、位相を-180deg〜180degの範囲で表示することを考慮し、72x'と表示を変更したものであり、実質的な変更ではない。上記の式が意味するところは、各受信アンテナからの直接の検出値（左項）を利用して、整数となる位相折り返し数ｘ（ｘ’）を算出することが可能であるということである。そして、算出された位相折り返し数を用いて、ｘ（ｘ’）に対応する経路差Ｌ５の距離が算出でき、以て受信アンテナ３〜４の間隔との相関により三角関数を用いて、反射波の入射角θを下記式に従って算出できる。
θ＝Arcsin(L5/(5/4λ))=Arcsin(λ(a5+360x(x'))/360/(5/4λ))

このように、式１〜式３のいずれかに従えば、受信アンテナの構造的相関に基づいて、反射波の入射角θを算出できる。もちろん複数の式より得られる入射角θを利用して、算出された入射角θにずれが無いか否かを判断したり、また複数の入射角θの平均を取ることで、最終的な反射角θの値として採用したりしてもよい。

また、上記のように直接に反射角を算出する代わりに、従来までのモノパルス方式による物標の方位の検出結果（例えば、図２に示す結果）に対して、ゴーストをフィルタリングするために上記各経路差での位相折り返し数を利用してもよい。すなわち、従来技術による方位検出のための機能部を本発明に係るレーダ装置の暫定方位取得部に対応させ、上記フィルタリングを行う機能部を本発明に係るレーダ装置の方位決定部に対応させる。そのために、式１〜式３より算出された各経路差での位相折り返し数を利用することで、レーダ装置１に対して物標が相対する角度エリア（入射角θが範囲）をおおまかに特定する。図４に、各経路差における位相差と反射波の入射角θとの相関を示す。図４に示される位相差は、位相折り返しが反映されていない、いわば受信アンテナとミキサーを介して直接検出された位相差である。このとき、受信アンテナ２、３、４の設置間隔が５／４λ、６／４λ、１１／４λであることに起因して、入射角θに対する位相差は所定の入射角で位相折り返しが生じる。具体的には、経路差Ｌ５に対応する位相差ａ５は、ａ５＝５／２πｓｉｎθで表されることより、入射角θが±23.6degで位相折り返しが生じ、経路差Ｌ
６に対応する位相差ａ６は、ａ５＝３πｓｉｎθで表されることより、入射角θが±19.5degで位相折り返しが生じ、経路差Ｌ１１に対応する位相差ａ１１は、ａ１１＝１１／２
πｓｉｎθで表されることより、入射角θが±10.5deg, ±33.1deg, ±65.4degで位相折
り返しが生じる。なお、レーダ装置１の実用性を考慮して、入射角は±90degの範囲とし
た。したがって、上記式１〜式３によって得られた各経路差での折り返し数ｘ、ｙ、ｚに基づいて、物標からの反射波がいずれの角度エリアから届いたのかを判断することができる。

以上を踏まえて、各経路差での位相折り返し数と物標が存在すると判断される角度エリアとの相関を、下記表１に示す。

例えば、いずれの経路差においても位相折り返しが生じていない場合には、反射波の入射角θは、Ｒ１(-10.5deg〜10.5deg)の角度エリアに属すると考えられ、経路差Ｌ６およ
びＬ１１においてそれぞれ一回ずつ位相折り返しが生じている場合には、反射波の入射角θは、Ｒ３(19.5deg〜23.6deg)の角度エリアに属すると考えられる。なお、上記角度エリアについては、角度エリアＲ１を中心に挟んで、Ｒ２〜Ｒ５の各角度エリアとＲ２’〜Ｒ５’の各角度エリアが対称に設定されている。

そして、表１に示す経路差での位相折り返し数に基づいて判断される角度エリアを利用して、従来のモノパルス方式の測角を行って得られた物標の方位が、実際に物標が存在している方位であるか、ゴーストによる方位であるかを判断することも可能である。そして、位相折り返し数に基づいてゴーストであると判定される物標の方位に関するデータ（本発明における方位ゴーストデータに相当）を、従来のモノパルス方式によって得られた物標の方位に関するデータから除外するフィルタリングを行うことで、物標の実際の方位を検出することが可能となる。例えば、上記対向車の例を用いると、対向車であるからレーダ装置１に対してほぼ正面から接近する。そのため、この場合には、各経路差での位相折り返し数は０であるから、物標である対向車は上記Ｒ１の角度エリア(-10.5deg〜10.5deg)に位置することが分かる。すると、図２に戻ると、この角度エリアに属さない軌跡は、
ゴーストによる軌跡であると判断でき、このゴーストに関するデータを除外（フィルタリング）することで、レーダ装置１によって対向車の存在を正確に検出することができる。すなわち、このようなフィルタリングを行う機能部が、本発明に係るレーダ装置の方位決定部に相当する。

ここで、信号処理回路１４によって行われる具体的な信号処理について、図５に基づいて説明する。図５は、信号処理回路１４内で実行される処理のフローを示したフローチャートである。これらの処理内容は、所定のアナログ回路、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＥＣＵ(Electrical Control Unit)等、様々な手法により実現されるものである。

Ｓ１０１では、ＦＭ−ＣＷ方式において生成されたビート信号の、三角波の上昇区間（アップビート）および下降区間（ダウンビート）のそれぞれの区間についてＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算を施すことで、アップピークおよびダウンピークの抽出が行われる。次に、Ｓ１０２では上述した各経路差で生じる位相差ａ５、ａ６、ａ１１の算出を行う。
その後、Ｓ１０３で上述したように、受信アンテナの構造的相関（受信アンテナの間隔）に基づいて、位相折り返しが考慮された位相差Ａ５、Ａ６、Ａ１１および各経路差での位相折り返し数ｘ、ｙ、ｚが算出される。

ここで、表１に示した各経路差での位相折り返し数と角度エリアとの相関は、信号処理回路１４内の記憶装置（メモリ等）に予め格納されている。そして、Ｓ１０４では、Ｓ１０３で算出された位相折り返し数と、記憶装置内の角度エリアに関するデータに基づいて、Ｓ１０１で抽出されたピークのデータからゴーストに関するデータを除外することで、言い換えれば算出された位相折り返し数によって決定される角度エリアに属するピークのデータのみが、物標の方位検出のためのデータとして残される。これにより、物標の方位が仮決定される。

その後、Ｓ１０５でアップピークとダウンピークの１対１の対応付けであるペアリング処理が行われ、２つのピークの周波数の和から物標との距離が算出され、２つのピークの周波数の差から物標との相対速度が算出される。次に、Ｓ１０６で連続性判定が行われる。当該処理は、直前の物標の方位、距離、相対速度のデータと照合して、Ｓ１０４およびＳ１０５で算出されている方位、距離、相対速度が、同一の物標からのものであるか否かを判定する。例えば、Ｓ１０１〜Ｓ１０５までの処理を三回連続で繰り返し、その結果得られた方位、距離、相対速度に関するデータに連続性があり、これらが同一の物標からのデータであると判断できる場合に、レーダ装置１によって検出された物標としてデータを確定させる。

図５に示す処理を行うことにより、位相折り返しに起因するゴーストに関するデータの影響を排除できるため、物標の正確な検出が可能となる。特に、ＦＦＴ処理によってピーク抽出されたデータに対して、表１に示した位相折り返し数と角度エリアとの相関に関するデータを利用してゴーストに関するデータ（位相ゴーストデータ）の除去を行う手法を採用しているため、図５に示す処理は、あらゆる物標に対して適用が可能であり、且つゴーストの影響を確実に排除できる。また、図２に示す対向車の状況と出会い頭車両の状況のように、酷似する軌跡が得られるような場合にでも、ゴーストの影響を排除できるため、従来ではできなかったこのような状況下での車両（物標）の検出が可能となる。

＜変形例＞
上述の実施例においては、ＦＭ−ＣＷ方式の測距手段を有するレーダ装置を開示したが、モノパルス方式の測角手段を採用するレーダ装置であれば、本発明に係る受信アンテナの構造的相関を利用したゴーストの影響排除に関する技術は、ＦＭ−ＣＷ方式の有無にかかわらず採用が可能である。また、受信アンテナの数は３本に限られず、４本以上であってもよい。

また、レーダ装置１は、車両等の移動体に設置されるのが好ましく、その一例として、車両の前方の左右両方に一台ずつ設置する。もちろん、設置されるレーダ装置の台数は、一台でもよく、また３台以上でも構わない。

１・・・・レーダ装置
２、３、４・・・・受信アンテナ
５・・・・送信アンテナ
１０・・・・信号処理部
１１、１２、１３・・・・ミキサー
１４・・・・信号処理回路
２０・・・・発振器

Claims (3)

1. 物標の方位を検出するための信号を送信する送信アンテナ部と、
   前記送信アンテナ部からの送信信号が物標によって反射された反射信号を受信し、且つ一直線上に配置された３つ以上の受信アンテナ部と、
   前記３つ以上の受信アンテナ部のそれぞれに届く受信信号の位相差から該物標の方位を検出する方位検出部と、を備え、
   前記３つ以上の受信アンテナ部は、アンテナ間隔として第一間隔を形成する２つの受信アンテナ部を含む第一アンテナ対と、該第一間隔とは異なるアンテナ間隔として第二間隔を形成する２つの受信アンテナ部を含む第二アンテナ対とを有し、
   ３つの前記受信アンテナ部のうち１つが重複することで前記第一アンテナ対と前記第二アンテナ対が形成され、更に該重複した受信アンテナ部を除く残りの２つの受信アンテナ部によって前記第一間隔および前記第二間隔とは異なるアンテナ間隔としての第三間隔を形成する第三アンテナ対を有し、
   前記方位検出部は、前記第一間隔と前記第二間隔と前記第三間隔との比率と、前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差とに基づいて、該第一アンテナ対、該第二アンテナ対、該第三アンテナ対のそれぞれにおける位相折り返し数を算出し、
   前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差から暫定的な前記物標の暫定方位に関するデータを取得し、
   前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける折り返し数と角度エリアとを対応付けた相関データを参照して、前記各アンテナ対について算出した前記折り返し数と対応する角度エリアを求め、当該角度エリア外の方位ゴーストデータを除外し、当該角度エリアに属する暫定方位を実際の物標の方位として決定する
   レーダ装置。
2. 前記方位検出部は、前記３つの受信アンテナ部によって受信された受信信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことによって、前記物標の暫定方位に関するデータを取得し、
   高速フーリエ変換を介して得られた前記物標の暫定方位に関するデータから、前記方位ゴーストデータを除外する、
   請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記方位検出部は、前記物標の暫定方位に関するデータから前記方位ゴーストデータを除外した除外データが、所定の連続性を有している場合に、該除外データを該物標の実際の方位として決定する、
   請求項１又は請求項２に記載のレーダ装置。

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