JP6337751B2 - レーダ信号解析装置、レーダ装置、レーダ信号解析方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置、特には、レーダ信号として周波数変調信号を用いるレーダ装置に関する。

従来の、周波数変調信号をレーダ信号として用いるレーダ装置の１つとして、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のものが知られている。

ＦＭＣＷ方式では、時間が経過するにつれて周波数が線形、従って直線的、に変化する期間を有する周波数変調信号が使用される。そして、周波数変調信号と、観測対象で反射されるレーダ信号を受信した受信信号とから得られるビート信号において、信号周波数（以下、ビート周波数と記載。）が観測対象の距離及び速度に依存することを利用し、観測対象の検知、観測対象との距離及び相対速度の測定を行う。このため、原理的に、上記期間内で周波数変化が直線的に変化することが必要とされる。

周波数変化が直線的でない場合には、原理的に一定となる期間を有するはずのビート周波数がその期間内において時間的に変動し、ビート信号の周波数スペクトルにおいてパワーの分散が起こることでパワースペクトルの形状が急峻な形状でなくなる。 その結果、ピークパワーの低下及びビート周波数の特定精度の低下が起こり、ひいては、観測対象の検知性能と、距離及び速度の測定精度とが劣化するためである。

上記のような直線的に周波数が変化する周波数変調信号を用い、ビート信号から観測対象に関する距離及び速度の情報を求めるとともに、観測対象の存在する方位の情報を求める技術が知られている。（特許文献１参照。）

なお、ここで、および以下の説明において、方位の情報とは、例えば、（１）観測により直接求められた方位、方角、角度、方向及びそれらの絶対値または相対値の値、（２）上記（１）に対し、レーダ装置のアンテナの方向に例示される特定の基準を考慮して補正された値といった、各種の値および表現形態の情報を含むことが可能であるものとする。

特許文献１のレーダ装置では、２つの受信アンテナの各々でレーダ信号を受信し、アンテナ毎に受信した信号からビート信号を発生させている。 そして、発生した２つのビート信号の位相は観測対象の存在する方位に依存して差が生じる、すなわち２つのビート信号には方位に依存する情報が含まれる、ということを利用して、２つのビート信号の位相を比較し、観測対象の存在する方位を計測している。

一方、上記のような周波数変調信号の周波数の非線形な時間変化に対応するための技術が知られている。（特許文献２参照。）

特許文献２のレーダ装置では、１つの受信アンテナを用いるレーダ装置において、受信アンテナで受信した受信信号から生成したビート信号と、生成したビート信号を時間反転した信号と、を乗算する。

そして、乗算した結果を用いることで、ビート周波数の特定に必要なパワースペクトルの形状を、周波数変調信号の周波数変化が直線的に変化する場合と同程度に急峻にすることが可能となり、ビート周波数の特定精度の劣化を抑制でき、したがって周波数変調信号の周波数の非線形な時間変化に起因する、観測対象の検知性能、および距離及び速度の測定精度、の劣化を抑制することが可能となっている。

特開平９−１５２４７８号公報 特開２００４−３０９１９２号公報

特許文献１では、発生したビート信号をそのまま使用して方位を測定するため、周波数変調信号の周波数変化が直線的に変化しない場合には、レーダ装置の性能が劣化するという課題があった。

一方、特許文献２では、ビート信号とそのビート信号を時間反転した信号とを乗算しているため位相情報がキャンセルされ、従って方位に依存する情報が含まれないため、観測対象の位置する方位の計測ができないという課題があった。

本発明は上記課題を鑑み、観測対象が存在する方位が計測可能で、周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を抑制可能なレーダ信号解析装置、レーダ装置、レーダ信号解析方法およびプログラムを実現することを目的とする。

本発明に係るレーダ信号解析装置は、レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。

また、本発明に係る別のレーダ信号解析装置は、レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。

また、本発明に係るレーダ装置は、周波数変調信号をレーダ信号として送信する送信手段(12)と、
前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号および前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。

また、本発明に係る別のレーダ装置は、周波数変調信号をレーダ信号として送信する送信手段と、
前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号、及び前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。

本発明のレーダ信号解析装置およびレーダ装置によれば、第２のビート信号と、第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段を備えている。

第１及び第２のビート信号は観測対象の存在する方位に依存して差が生じ、その差は第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数において、第１の乗算値の周波数スペクトルの位相の変化となって現れる、したがって第１の乗算値には観測対象が存在する方位に依存する情報が含まれる、ので観測対象が存在する方位の情報を決定することができる。

さらに、第２のビート信号と、第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との乗算値を利用するので、ビート周波数の時間変動成分が分離され、パワースペクトルの形状を周波数変調が直線的な場合と同様に急峻にすることができるので、周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を抑制することができる。

本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。 本発明の実施の形態１におけるレーダ信号（周波数変調信号）の周波数の時間変化の一部を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるレーダ信号解析フローの概要を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるレーダ信号（周波数変調信号）の周波数の時間変化の一部を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。 本発明の実施の形態２におけるレーダ信号解析フローの概要を示す図である。 本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図を用いて説明する。

なお、以下の各実施の形態の図においては、同一または同様なものについては、同一または同様の番号を付け、各実施の形態の説明においてその記載及び説明を省略する場合がある。

また、図に記載した各構成要素は、本発明を説明するために便宜的に分割したものであり、その実装形態は図の構成、分割、名称等に限定されない。また、分割の仕方自体も図に示した分割に限定されない。

また、図中及び以下の説明の記載における「・・部」の一部又は全部を、例えば「・・手段」、「・・処理手段」、「・・機能単位」、「・・処理機能単位」、「・・回路」、「・・処理回路」、「・・装置」、「・・処理装置」、「・・処理」、「・・ステップ」、「・・処理ステップ」と呼び換えてもよい。また、一連の「・・部」を「・・処理」、「・・ステップ」、「・・処理ステップ」と呼び換えた場合は、処理フローの図とみなしてもよい。

実施の形態１.

以下に、本発明の実施の形態１について図１から図４を用いて説明する。

なお、一般性を失わずに説明をわかりやすくするため、本実施の形態は、レーダ信号解析装置を有するＦＭＣＷ方式のレーダ装置の場合を例に説明する。

また、同様な構成又は機能を有する複数のブロックについて、個々のブロックを区別する場合に符号にａまたはｂの文字を付加し、複数のブロックをまとめて扱う場合には付加しない場合がある。

図１は、本発明の実施の形態１における、レーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。

図１において、１はレーダ装置、１１は制御演算部、１２は送信部、１３ａは第１の受信部、１３ｂは第２の受信部、１４ａは第１のアナログ・デジタル変換部、１４ｂは第２のアナログ・デジタル変換部、１５はメモリ部、１１１は制御部、１１２は異チャンネル間信号反転乗算部、１１３は周波数スペクトル生成部、１１４はパワーピーク探索部、１１５はピークデータ生成部、１１６はペアリング部、１２１は電圧生成部、１２２は電圧制御発振部、１２３は分配部、１２４は高周波増幅部、１２５は送信アンテナ、１３１ａは第１の受信アンテナ、１３１ｂは第２の受信アンテナ、１３２aは第１の混合部、１３２ｂは第２の混合部、１３３ａは第１の増幅部、１３３ｂは第２の増幅部、１３４ａは第１のフィルタ部、１３４ｂは第２のフィルタ部、Ｓ＿０は送信信号（周波数変調信号）、Ｓ＿１は第１の受信信号、Ｓ＿２は第２の受信信号、Ｓｂ１は第１のビート信号、Ｓｂ２は第２のビート信号、Ｓ＿２１は乗算結果を示す。また、図中の矢印は、信号及び情報の少なくとも１つの流れを示す。

なお、主に送信部１２を送信手段に、主に第１の受信部１３ａを第１のビート信号決定手段に、主に第２の受信部１３ｂを第２のビート信号決定手段に、各々対応させることができる。また、主に制御演算部１１をレーダ信号解析装置に、主に異チャンネル間信号反転乗算部１１２を第１の乗算値決定手段に、主にピークデータ生成部１１５を方位情報決定手段に、各々対応させることができる。

なお、図示しない構成要素を含む広義の制御演算部１１（レーダ信号解析装置）を各種定義することも可能である。例えば、（１）電源機能、（２）各種制御機能、（３）通信機能、（４）各種インターフェース機能、（５）表示機能、（６）他の方式のレーダ信号解析機能、（７）各種のアプリケーション機能、のうちの１つ以上を含む装置を定義することが可能である。

また、図示した構成要素のうちで制御演算部１１以外の構成要素を含む広義の制御演算部（レーダ信号解析装置）を各種定義することも可能である。例えば、（１）アナログ・デジタル変換部１４、（２）メモリ部１５、のうちの１つ以上を含む装置を定義することが可能である。

レーダ装置１についても、上記レーダ信号解析装置と同様に、図示しない構成要素を含む広義のレーダ装置１を各種定義することも可能である。 なお、レーダ装置１を広義のレーダ信号解析装置を見做すことも可能である。

また、レーダ装置の実装としては、図示した構成要素の一部を含まない狭義のレーダ装置を定義してもよい。例えばアンテナは別途調達して組合せる方式のレーダ装置を定義することもできる。

また、以下の説明において「入力」及び「出力」の語を、各図に示したブロックとそのブロックの外部との間の信号等のやり取りに関して用いるが、上記のような広義の装置を定義する場合には、装置に追加される構成要素との関係で、明示的に「入力」及び「出力」が定義または実装されない場合がありうる。

レーダ装置１は、制御演算部１１、送信部１２、第１の受信部１３ａ、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２の受信部１３ｂ、第２のアナログ・デジタルアナログ・デジタル変換部１４ｂ及びメモリ部１５を有する。

本実施の形態は、送信部１２、受信部１３が主にアナログ処理、制御演算部１１がデジタル処理をする場合の例となっている。

制御演算部１１は、レーダ装置１の各部を制御するとともに、メモリ部１５に記憶されたデータを用いて、観測対象に関する距離及び速度の情報と、観測対象が存在する方位の情報とを決定する。

制御演算部１１の実装形態としては、従来および新規な各種形態が使用可能であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）機能を有するワンチップマイコン、あるいはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）に例示されるＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。 また、各部の制御に関しては、例えば、（１）ワンチップマイコン及びその上で動作するプログラム、（２）ＦＰＧＡ上のロジック回路により構成することができる。

制御演算部１１の詳細については後述する。

送信部１２は、電圧生成部１２１、電圧制御発振部１２２、分配部１２３、高周波増幅部１２４、送信アンテナ１２５を有する。

電圧生成部１２１は、制御部１１１の制御にもとづき、電圧制御発振部１２２が生成する送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の周波数を制御するための制御信号を生成する。また、電圧生成部１２１は、生成した制御信号を電圧制御発振部１２２に出力する。

本実施の形態では、電圧生成部１２１は、制御部１１１の制御により、予め設定された時間波形のアナログ電圧信号を生成する。

具体的には、電圧生成部１２１は、時間が経過するにつれて電圧が上昇する期間と時間が経過するにつれて電圧が下降する期間とが交互に繰り返すアナログ電圧信号を生成して、生成したアナログ電圧信号を電圧制御発振部１２１に出力する。

電圧生成部１２１の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、デジタル・アナログ変換器といわゆるアナログ・ローパスフィルタを用いて構成することができる。

電圧制御発振部１２２は、電圧生成部１２１で生成された制御信号を入力し、入力した制御信号に応じた送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成する。また、電圧制御発振部１２２は、生成した送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を分配部１２３に出力する。

本実施の形態では、アナログ電圧信号を入力し、その電圧に応じて周波数が変化する送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成する。

図２は、本発明の実施の形態１における、レーダ信号（周波数変調信号）の時間変化を示す図である。なお、図２は、説明に必要な一部分を抜粋した図となっている。

図において、縦軸は周波数、横軸は時間、（Ａ）は時間が経過するにつれて周波数が上昇する期間（以下、周波数が上昇する期間と記載。）、（Ｂ）は時間が経過するにつれて周波数が下降する期間（以下、周波数が下降する期間と記載。）、太実線はレーダ信号（周波数変調信号）の非線形な周波数変化の１例を示す。

本実施の形態では、周波数が上昇する期間（Ａ）と周波数が下降する期間（Ｂ）とを交互に繰り返す送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成して、生成した送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を分配回路１２３に出力する場合を例に説明する。

なお、連続的に繰り返す必要は必ずしもなく、例えば、特許文献１の図２にように、間隔を置いて上昇する期間（Ａ）と周波数が下降する期間（Ｂ）とが繰り返されるようにしてもよい。 また、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０としては、連続的な信号であることが望ましい。

電圧制御発振部１２２の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、いわゆる電圧制御発信器を用いることができる。

分配部１２３は、電圧制御発振部１２２で生成された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を入力し、高周波増幅部１２４、第１の受信部１３ａの第１の混合部１３２ａ及び第２の受信部１３ｂの第２の混合部１３２ｂに分配出力する。

分配部１２３の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば（１）導波管、（２）分布定数線路、のうちの少なくとも１つを用いることができる。

高周波増幅部１２４は、分配部１２３から入力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を、既定の大きさに増幅する。 なお、既定の大きさとは固定であっても可変であってもよい。可変の場合に、制御部１１１が制御するように構成してもよい。

また、高周波増幅部１２４は、増幅された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を送波アンテナ１２５に出力する。

高周波増幅部１２４の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、トランジスタを用いたいわゆる電力増幅器を用いることができる。

送信アンテナ１２５は、高周波増幅部１２４で増幅された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を、レーダ信号である電磁波（図示しない）に変換して、空間に放射する。

一方、第１の受信部１３ａは、第１の受信アンテナ１３１ａ、第１の混合部１３２ａ、第１の増幅部１３３ａ、第１のフィルタ部１３４ａを有する。

第１の受信アンテナ１３１ａは、観測対象となる物体で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信する。 また、第１の受信アンテナ１３１ａは、受信したレーダ信号（電磁波）を第１の受信信号Ｓ＿１に変換し、第１の混合部１３２ａに出力する。

第１の混合部１３２ａは、送信部１２の分配部１２３からの送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と、第１の受信アンテナ１３１ａからの第１の受信信号Ｓ＿１とを入力する。

また、第１の混合部１３２ａは、送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と第１の受信信号Ｓ＿１とのビート信号である第１のビート信号Ｓｂ１を生成して、第１の増幅部１３３ａに出力する。

なお、第１の混合部１３２ａから出力される信号には、第１の混合部１３２ａの構成に依存して、第１のビート信号Ｓｂ１以外の信号及び雑音が含まれる場合がある。

第１の混合部１３２ａの実装としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、トランジスタを用いたミキサ回路を用いることができる。

第１の増幅部１３３ａは、第１の混合器１３２ａが生成した第１のビート信号Ｓｂ１を、既定の大きさに増幅する。

また、第１の増幅部１３３ａは、増幅した第１のビート信号Ｓｂ１を第１のフィルタ部１３４ａに出力する。

第１の増幅部１３３ａの実装としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、トランジスタを用いた低雑音増幅器を用いることができる。

第１のフィルタ部１３４ａは、第１の増幅部１３３ａで増幅された第１のビート信号Ｓｂ１を入力するとともに、第１の混合部１３２ａから出力された信号のうち、上記第１のビート信号Ｓｂ１以外の信号及び雑音に例示される、不要な信号成分を抑圧する。

なお、装置の実装においては、必ずしも完全に抑圧される必要はなく、装置に必要な性能の達成に必要な程度であればよい。

また、第１のフィルタ部１３４ａは、第１のビート信号Ｓｂ１を第１のアナログ・デジタル変換部１４ａに出力する。

第１のフィルタ部１３４ａに実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、いわゆるアナログ・ローパスフィルタを用いることができる。

第２の受信部１３ｂは、第２の受信アンテナ１３１ｂ、第２の混合部１３２ｂ、第２の増幅部１３３ｂ、第２のフィルタ部１３４ｂを有する。

基本的な構成、動作及び実装形態は第１の受信部１３ａと同様であるので、差異について簡単に説明する。

第２の受信アンテナ１３１ｂは、観測対象となる物体で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信する。 また、第２の受信アンテナ１３１ｂは、受信したレーダ信号（電磁波）を第２の受信信号Ｓ＿２に変換して、第２の混合部１３２ｂに出力する。

第２の混合部１３２ｂは、送信部１２の分配部１２３からの送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と、第２の受信信号Ｓ＿２と、を入力する。

また、第２の混合部１３２ｂは、送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と第２の受信信号Ｓ＿２とのビート信号である第２のビート信号Ｓｂ２を生成し、第２の増幅部１３３ｂに出力する。

第２の増幅部１３３ｂは、第２の混合器１３２ｂが生成した第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、既定の大きさに増幅する。

また、第２の増幅部１３３ｂは、増幅した第２のビート信号Ｓｂ２を第２のフィルタ部１３４ｂに出力する。

第２のフィルタ部１３４ｂは、第２の増幅部１３３ｂで増幅された第２のビート信号Ｓｂ２を入力するとともに、第２の混合部１３２ｂから出力された不要な周波数成分を抑圧する。

また、第２のフィルタ部１３４ｂは、第２のビート信号Ｓｂ２を第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂに出力する。

一方、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａは、第１のビート信号Ｓｂ１を入力し、デジタル電圧データ（以下、チャンネル＃１のデジタル電圧データと記載。）に変換する。

また、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａは、チャンネル＃１のデジタル電圧データをメモリ部１５に出力する。

また、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂは、第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、デジタル電圧データ（以下、チャンネル＃２のデジタル電圧データと記載。）に変換する。

また、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂは、チャンネル＃２のデジタル電圧データをメモリ１５部に出力する。

メモリ部１５は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａから出力されたチャンネル＃１のデジタル電圧データ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂから出力されたチャンネル＃２のデジタル電圧データ、及び、後述する制御演算部１１のピークデータ生成部１１５が生成するピークデータセット、などの各種データまたは各種情報を入力して、記憶する。

メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよびチャンネル＃２のデジタル電圧データは、後述する異チャンネル間信号反転乗算部１１２に入力される。

また、メモリ部１５に記憶されたピークデータセットは、制御演算部１１のペアリング部１１６に入力される。

次に、制御演算部１１の詳細について説明する。

制御演算部１１は、制御部１１１、異チャンネル間信号反転乗算部１１２、周波数スペクトル生成部１１３、パワーピーク探索部１１４、ピークデータ生成部１１５及びペアリング部１１６を有する。

また、制御演算部１１は、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０と第１の受信信号Ｓ＿１とのビート信号である第１のビート信号Ｓｂ１を入力する。

また、制御演算部１１は、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０と第２の受信信号Ｓ＿２とのビート信号である第２のビート信号Ｓｂ２の情報を入力する。

但し、本実施の形態においては、第１のビート信号Ｓｂ１はチャンネル＃１のデジタル電圧データの形で、また、第２のビート信号Ｓｂ２は、チャンネル＃２のデジタル電圧データの形で、入力される。

制御部１１１は、電圧生成部１２１、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂ、メモリ部１５及び制御演算部１１の各部に対し動作、例えば動作タイミング、を制御するための信号及び情報を出力する。

なお、図１においては、制御部１１１から信号または情報が出力される場合のみ示しているが、図の構成に限定されない。例えば、（１）各部から信号及び情報の少なくとも一方を制御部１１１に入力して制御に反映する構成、及び（２）いわゆる双方向制御をする構成、のうちの１つ以上が可能なように構成してもよい。

異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶された２つのチャンネル＃１及び＃２のデジタル電圧データを読み出す。

また、異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、一方のチャンネルのデジタル電圧データを時間反転し、もう一方のチャンネルのデジタル電圧データと乗算して、乗算結果を周波数スペクトル生成部１１３に出力する。

周波数スペクトル生成部１１３は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られた乗算結果を入力する。

また、周波数スペクトル生成部１１３は、乗算結果の周波数スペクトルを生成し、パワーピーク探索部１１４およびピークデータ生成部１１５に出力する。 ここでは、複素数表現またはそれと同等な表現形式で周波数スペクトル（以下、周波数スペクトル（複素数）と記載。）を生成する場合の例を説明する。

パワーピーク探索部１１４は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で生成された周波数スペクトル（複素数）を入力する。

また、パワーピーク探索部１１４は、入力した周波数スペクトル（複素数）から周波数スペクトルの一種であるパワースペクトルを求め、パワーがピーク（極大）となる周波数（以下、ピーク周波数と記載。）を探索して、得られたピーク周波数の情報をピークデータ生成部１１５へ出力する。

ピークデータ生成部１１５は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で得られた周波数スペクトル（複素数）及びパワーピーク探索部１１４で得られたピーク周波数の情報を入力する。

また、ピークデータ生成部１１５は、ピーク周波数における周波数スペクトル（複素数）の位相を求め、得られた位相をもとに、観測対象が存在する方位の情報を決定し、得られたピーク周波数の情報及び方位の情報をピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。

ピーク周波数を探索する方法は、従来及び新規な方法が使用可能であり、例えば、（１）予め制御部１１１に設定した閾値より大きいパワーのピークにおける周波数を探索する方法、（２）式（１２）から求められる周波数の取りうる範囲のピークにおける周波数を探索する方法、のうちの１つ以上の方法が使用可能である。

ペアリング部１１６は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））に係るピークデータセット及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））に係るピークデータセットをメモリ部１５から読み出す。

また、ペアリング部１１６は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））に係るピークデータセットと、周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））に係るピークデータセットとを、同一の観測対象について対応付けを行い、対応付けされた２つのピークデータセットのピーク周波数の値から観測対象に関する距離及び速度の情報、例えば相対距離及び相対速度、を決定する。

なお、対応付けられた２つのピークデータセットのピーク周波数の情報を、必ずしも両方用いる必要はなく、片方のデータセットのピーク周波数の情報を用いて観測対象に関する距離と速度を決定してもよい。

次に、上記のように構成されたレーダ装置１の動作について説明する。

まず、レーダ装置１は、送信部１２から送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０をレーダ信号（電磁波）（図示しない。）として空間へ放射する。

具体的には、まず、制御部１１の制御に従って、電圧生成部１２１が、時間が経過するにつれて電圧が上昇する期間と時間が経過するにつれて電圧が下降する期間を交互に繰り返すアナログ電圧信号を生成して、電圧制御発振部１２２に出力する。

次に、電圧制御発振部１２２が、電圧生成部１２１で生成されたアナログ電圧信号を入力し、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成して、分配部１２３に出力する。

次に、分配部１２３が、電圧制御発振部１２２で生成された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を入力し、高周波増幅部１２４、第１の混合部１３２ａ及び第２の混合部１３２ｂに出力する。

次に、高周波増幅部１２４が、分配部１２３から出力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を、既定の大きさに増幅した後に、送信アンテナ１２５に出力する。

次に、送信アンテナ１２５が、高周波増幅部で増幅された送信信号Ｓ＿０を、レーダ信号である電磁波に変換して空間に放射する。

送信アンテナ１２５から送信されたレーダ信号は、レーダ装置１の周辺に存在する、観測対象となる物体で反射され、レーダ装置１に戻ってくる。

第１の受信部１３ａと第２の受信部１３ｂは、観測対象で反射されたレーダ信号（電磁波）を各々受信し、対応するビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を出力する。

具体的には、まず、第１の受信アンテナ１３１ａが、観測対象で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信し、第１の受信信号Ｓ＿１として第１の混合器１３２ａに出力する。

次に、第１の混合部１３２ａが、第１の受信アンテナ１３１ａから出力された第１の受信信号Ｓ＿１と送信部１２の分配部１２３から出力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０とを入力して混合することにより、第１のビート信号Ｓｂ１を生成して、第１の増幅部１３３ａに出力する。

次に、第１の増幅部１３３ａが、第１の混合器１３２ａで生成された第１のビート信号Ｓｂ１を、既定の大きさに増幅して第１のフィルタ回路１３４ａに出力する。

次に、第１のフィルタ部１３４ａが、第１の増幅部１３３ａで増幅された第１のビート信号Ｓｂ１を入力するとともに、第１のビート信号Ｓｂ１以外の信号である不要な信号成分を抑圧して、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａに出力する。

上記第１の受信部１３ａの動作と同様に、まず、第２の受信アンテナ１３１ｂが、観測対象で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信し、第２の受信信号Ｓ＿２として第２の混合器１３２ｂに出力する。

次に、第２の混合部１３２ｂが、第２の受信アンテナ１３１ｂから出力された第２の受信信号Ｓ＿２と分配部１２３から分配出力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０とを入力して混合することにより、第２のビート信号Ｓｂ２を生成して、第２の増幅部１３３ｂに出力する。

次に、第２の増幅部１３３ｂが、第２の混合器１３２ｂで生成された第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、既定の大きさに増幅して第２のフィルタ回路１３４ｂに出力する。

次に、第２のフィルタ回路１３４ｂが、第２の増幅部１３３ｂで増幅された第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、不要な信号成分を抑圧して第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂに出力する。

次に、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａと第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂが、周波数が上昇する期間（Ａ）と周波数が下降する期間（Ｂ）の各々の期間毎に、第１および第２のビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を各々デジタル電圧データに変換し、メモリ部１５に出力する。メモリ部１５は、上記２つのデジタル電圧データを記憶する。

具体的には、まず、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａが、第１のフィルタ部１３４ａから出力された第１のビート信号Ｓｂ１をチャンネル＃１のデジタル電圧データに変換して、メモリ部１５に出力する。

同様に、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂが、第２のフィルタ回路１３４ｂから出力された第２のビート信号Ｓｂ２をチャンネル＃２のデジタル電圧データに変換して、メモリ部１５に出力する。

次に、メモリ部１５が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａから出力されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよび第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂから出力されたチャンネル＃２のデジタル電圧データを記憶する。

次に、制御演算部１１が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよびチャンネル＃２のデジタル電圧データを読み出して、読み出したデジタル電圧データからピークデータセットを生成してメモリ部１５に出力する。

制御演算部１１における具体的な処理フローは以下の通り。

図３は、本発明の実施の形態１におけるレーダ信号解析フローの概要を示す図である。

具体的には、まず、異チャンネル間信号反転乗算部１１２が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１、＃２のデジタル電圧データを読み出し、基準のチャンネルとして用いる一方のチャンネルのデジタル電圧データを時間反転し、もう一方のチャンネルのデジタル電圧データと乗算し、得られた乗算結果Ｓ＿２１を周波数スペクトル生成部に出力する。（ステップＳＴ１）

ここで、次のステップＳＴ３を説明する前に、乗算結果Ｓ＿２１と方位の決定方法の原理との関係について説明をする。

なお、以下では、周波数が下降する期間を例に説明するが、周波数が上昇する期間についても同様にして考えることができる。 また、原理についてわかりやすく説明するため以下では、観測対象との距離に対する依存性はあるが観測対象の速度に対する依存性はない場合を例に説明する。

また、基準として用いるチャンネルを＃１とする場合、すなわち第１の受信部１３ａにおいて得られるビート信号Ｓｂ１を基準チャンネルのビート信号とする場合、を例に説明する。

図４は、本発明の実施の形態１におけるレーダ信号（周波数変調信号）の時間変化の一部を示す図である。 図の見方は、上記図２と同様である。

図において、ｆ０は周波数が下降する期間の開始時点の周波数、Ｂは周波数変調幅、Ｔは変調時間幅を示す。

送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の周波数の時間変化をＦ（ｔ）（ｔ：時間）とし、図４に示すようにＦ（ｔ）が直線的でない場合として、例えば時間ｔに関する２次関数で表現される場合を仮定すると、周波数が下降する期間におけるＦ（ｔ）は以下のように表される。

ここで、αは周波数の時間変化が線形でない度合いを表す係数であり、α＝０の場合にＦ（ｔ）が直線的な変化となる。

送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の位相は、Ｆ（ｔ）を時間積分したものであるので、送信信号（周波数変調信号）の時間変化Ｓ＿０（ｔ）は次式で表わされる。

ここで、Ａ０は送信信号（周波数変調信号）の振幅を、ψは定数を表す。

上記から、第１の受信信号Ｓ＿１の時間変化Ｓ＿１（ｔ）は、次式で表わされる。

ここで、Ａ１は第１の受信信号の振幅を、τ＿１は、送信アンテナ１２５から観測対象となる物体までの距離と物体から第１の受信アンテナ１３１ａまでの距離との合計の距離を、レーダ信号（電磁波）が伝わる時間によって決まる遅れ時間を表す。

同様に、第２の受信信号Ｓ＿２の時間変化Ｓ＿２（ｔ）は、次式で表わされる。

ここで、Ａ２は第２の受信信号の振幅を、τ＿２は、送信アンテナ１２５から物体までの距離と物体から第２の受信アンテナ１３１ａまでの距離との合計の距離を、電磁波が伝わる時間によって決まる遅れ時間を表す。

したがって、第１のビート信号Ｓｂ１の時間変化Ｓｂ＿１（ｔ）は信号振幅Ａ０１を用いて次式で表わされる。

ここで、Ａ０１は、第１のビート信号Ｓｂ１の振幅を表す。

同様に、第２のビート信号Ｓｂ＿２の時間変化Ｓｂ＿２（ｔ）は次式で表わされる。

ここで、Ａ０２は、第２のビート信号Ｓｂ２の振幅を表す。

また、第１のビート信号Ｓｂ１を時間反転した信号の時間変化Ｓｂ＿１（Ｔ−ｔ）は次式で表される。

異チャンネル間信号反転乗算部１１２において得られる、Ｓｂ＿２（ｔ）とＳｂ＿１（Ｔ−ｔ）との乗算結果Ｓ＿２１の時間変化Ｓ＿２１（ｔ）は次式で表される。

Ｓ＿２１（ｔ）は、三角関数の積和公式ｃｏｓ（Ａ）・ｃｏｓ（Ｂ）＝｛ｃｏｓ（Ａ＋Ｂ）＋ｃｏｓ（Ａ―Ｂ）｝／２を用いて、Ｓｂ＿２（ｔ）の位相とＳｂ＿１（Ｔ−ｔ）の位相との和の位相（以下、Ｓｐ＿２１（ｔ）と記載。）を有する成分と、Ｓｂ＿２（ｔ）の位相とＳｂ＿１（Ｔ−ｔ）の位相との差の位相（以下、Ｓｍ＿２１（ｔ）と記載。）を有する成分と、に分解することができる。

ここでＳｍ＿２１（ｔ）に注目すると、Ｓｍ＿２１（ｔ）のうちで、時間ｔに依存する項は次式で表わされ、

また、時間ｔに依存しない項は次式で表わされる。

観測対象物体までの距離が数百ｍ以下の近距離の場合で、かつ、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の周波数変化の非線形性が最大で周波数変調幅の数十パーセント以下（例えば、周波数変調幅Ｂが１００ＭＨｚ、最大偏差が数十ＭＨｚ。）の場合には、周波数変調幅Ｂの値と変調時間幅Ｔの値との組合せを適宜選択することによって、式（９）及び式（１０）の一部の項を省略（無視）することが可能となる。

その結果、Ｓｍ＿２１（ｔ）は次式のように近似することができる。

さらに、式（１１）の第３項Ｂτ＿１の値が他の項より十分小さくなるよう変調周波数幅Ｂの値を選択すると、Ｓｍ＿２１（ｔ）は、最終的に次式で近似することができる。

式（１２）を見ると、Ｓｍ＿２１（ｔ）のうち時間ｔに依存しない項は、遅延時間差（τ＿２−τ＿１）に比例する位相差を含むことがわかる。

位相差（２π・ｆ０（τ＿２−τ＿１））及び遅延時間差（τ＿２−τ＿１）は、観測対象の存在する方位に依存して経路差が生じることよって変化するので、乗算結果Ｓ＿２１（ｔ）には、観測対象が存在する方位に依存する情報が含まれることになる。

したがって、乗算結果Ｓ＿２１（ｔ）に含まれる位相情報にもとづいて、観測対象の存在する方位の情報を決定することができる。位相差から方位を決定する方法については、従来および新規な各種方法を適用することができる。

例えば、時間ｔに依存しない項の値と周波数ｆ０との比から遅延時間差（τ＿２−τ＿１）を決定し、遅延時間差（τ＿２−τ＿１）と第１および第２のアンテナの位置関係の情報とから、幾何学的にアンテナを基準とした角度を計算することができる。 さらに、その角度の値から、各種の方位の情報へ変換することもできる。

一方、式（１２）で表される位相を時間微分すると、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分の周波数を求めることができる。

ここで、遅延時間差τ＿２をτ＿２＝τ＿１＋Δτと置換えると、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）のうちで時間ｔに依存する項のτ＿２＋τ＿１は、２×τ＿１＋Δτと変形できる。

ここで、多くの場合、２×τ＿１＞＞Δτと見做せるので、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分の周波数が、遅延時間の２倍に比例することがわかる。 （但し、この周波数は、周波数変調が直線的に時間変化する場合におけるビート周波数の、２倍の周波数に当たる。）

したがって、例えばビート周波数を用いる公知なレーダの原理を応用することで、観測対象に関する距離及び速度の情報、例えば観測対象とレーダ装置１との相対距離及び相対速度、を決定することができる。

位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分の周波数は、乗算結果Ｓ＿２１（ｔ）の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数として探索することができるので、その周波数を決定することできる。

また、式（１１）及び式（１２）にはαが含まれていないので、周波数変調の非線形性に起因するビート周波数の時間変動、が分離されることが分かる。 したがって、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分のパワースペクトルの形状は、周波数変調が直線的な場合と同様に急峻になることが分かる。

次に、図３のレーダ信号解析フローに戻って、説明を続ける。

周波数スペクトル生成部１１３が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、異チャンネル間信号反転乗算部１１２の乗算結果Ｓ＿２１を入力する。

また、周波数スペクトル生成部１１３は、乗算結果Ｓ＿２１の周波数スペクトル（複素数）を求める。（ステップＳＴ２）
また、周波数スペクトル生成部１１３は、得られた周波数スペクトル（複素数）を、パワーピーク探索部１１４およびピークデータ生成部１１５に出力する。

次に、パワーピーク探索部１１４が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で得られた周波数スペクトル（複素数）を入力する。

また、パワーピーク探索部１１４は、入力した周波数スペクトル（複素数）からパワースペクトルを求め、ピーク周波数を探索する。（ステップＳＴ３）
ピーク周波数を探索する方法は、従来及び新規な方法が使用可能であり、例えば、（１）予め制御部１１１に設定した閾値より大きいパワーを有するピークを探索する方法、（２）式（１２）から求められる周波数の取りうる範囲からピークを探索する方法、のうちの１つ以上の方法が使用可能である。

また、パワーピーク探索部１１４は、得られたピーク周波数の情報をピークデータ生成部１１５へ出力する。

次に、ピークデータ生成部１１５が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と時周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で得られた周波数スペクトル（複素数）とパワーピーク探索部１１４で得られたピーク周波数の情報とを入力する。

また、ピークデータ生成部１１５は、ピーク周波数における周波数スペクトル（複素数）の位相を求め、得られた位相をもとに、観測対象の存在する方位の情報を決定する。 方位の情報としては、例えば、特定の方向を基準とした角度を算出する。（ステップＳＴ４）
また、ピークデータ生成部１１５は、得られたピーク周波数及び方位の情報を、ピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。

次に、メモリ部１５が、ピークデータ生成部１１５において周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））について得られたピークデータセットを、周波数が上昇する期間のピークデータセットとして記憶する。

同様に、メモリ部１５は、ピークデータ生成部１１５において周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））について得られたピークデータセットを、周波数が下降する期間のピークデータセットとして記憶する。（ステップＳＴ５）

次に、制御演算部１１が、メモリ部１５に記憶されたピークデータセットを読み出して、観測対象となる物体に関する距離と速度に関する情報を決定する。（ステップＳＴ６）

具体的には、ペアリング部１１６が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））のピークデータセット及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））のピークデータセットをメモリ部１５から読み出し、同一の観測対象について対応付けを行い、対応付けられた２つのピークデータセットにおけるピーク周波数の値から、例えば公知のレーダの原理により距離と速度を算出する。

以上のように、本発明の実施の形態１のレーダ信号解析装置によれば、観測対象の存在する方位の情報を決定することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を、抑制することができる。

また、本発明の実施の形態１のレーダ装置によれば、観測対象の存在する方位を計測することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を、抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、図１に示した各ブロックを有するレーダ装置を例に説明したが、レーダ装置としては必ずしも一体的なものとして実装する必要はなく図の構成に限定されない。

例えば、分割及び組立てが可能なように、（１）送信アンテナ１２５、（２）受信１３１、（３）送信部１２及び受信部１３、（３）アナログ・デジタル変換部１４、メモリ部１５及び制御演算部１１、を別々に作製（または組立て可能なものを調達）し、レーダ装置１としては、上記（１）から（３）を組み立てることで作製するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、ビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を、受信信号（Ｓ＿１、Ｓ＿２）及び周波数変調信号（Ｓ＿０）から直接生成する構成を用いた場合の例となっているが、受信信号（Ｓ＿１、Ｓ＿２）と周波数変調信号（Ｓ＿０）とのビート信号が得られれば他の混合方式及び周波数変換方式を用いてもよく、第１および第２の受信部１３の構成は、図の構成に限定されない。

また、本実施の形態においては、例えば混合部１３２、増幅部１３３及びフィルタ部を別々のブロックとしているが、受信部１３の実装においては例えば混合部１３２が増幅作用及びフィルタ作用を持つように構成するといった変形が可能であり、等価な機能を実現できれば図に示した構成に限定されない。

送信系についても同様に、等価な機能を実現できれば図に示した構成に限定されない。

また、本実施の形態においては、受信アンテナ１３１が２つある場合を例に説明したが、レーダ装置１の実装としては２つの場合に限定されない。 例えば、３つの受信アンテナを有するようにレーダ装置１を構成し、観測対象が存在する方位の情報を決定する場合には、３つの受信アンテナから２つを選択して、選択したアンテナに関するビート信号を用いるようにレーダ装置１を構成してもよい。

また、例えば、方位の情報を決定する場合に、選択する２つのアンテナの組合せを変更できるようにレーダ装置１を構成してもよい。

また、本実施の形態においては、送信部１２及び受信部１３のように高周波信号を扱うブロックと、制御演算部１１及びメモリ部１５のように比較的低周波信号を扱うブロックとの間において、アナログ・デジタル変換およびデジタル・アナログ変換を行う構成となっているが、アナログ・デジタル変換処理およびデジタル・アナログ変換処理を挿入する位置は図の構成に限定されない。

例えば、（１）高速なアナログ・デジタル変換器を用いて高周波信号をデジタルデータに変換してから、デジタルデータ形式のビート信号を生成し、その後はデジタル処理をする、（２）混合部１３２の出力を、アナログ・デジタル変換器を用いてデータに変換し、フィルタ処理以降の処理をデジタル処理にする、といった変形が可能である。

また、本実施の形態においては、制御演算部１１を有するレーダ装置１を例に説明したが、制御演算部１１を独立したレーダ信号解析装置として作製してもよく、図に示したレーダ信号解析装置の構成及び仕様に限定されない。

例えば、複数種類のレーダ装置で得られたビート信号の時間波形情報を入力可能なレーダ信号解析装置をして実装することができる。 また、独立したレーダ信号解析装置においても、上記説明と同様に、広義のレーダ信号解析装置を各種定義または構成することができる。

実施の形態２.
以下に、本発明の各実施の形態２について図５及び図６を用いて説明する。

本実施の形態と上記実施の形態１との主要な差異は、異なる２つのチャンネルのビート信号について乗算を行うとともに、２つのチャンネルのうちの１方のみについての乗算を行い、両方の乗算の乗算結果をもとに方位の情報を決定する点である。

なお、その他の構成要素及びその基本的な動作については、上記実施の形態１と同一または同様であるので、以下では主に差異について説明し、上記実施の形態１と同様な構成等についてはその説明を省略する場合がある。

図５は、本発明の実施の形態２における、レーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。

図において、２はレーダ装置、２１は第２の制御演算部、１１３ａは第１の周波数スペクトル生成部、１１３ｂは第２の周波数スペクトル生成部、２１１は第２の制御部、２１２は基準チャンネル信号反転乗算部、２１３は第２のパワーピーク探索部、２１４は第２のピークデータ生成部、Ｓ＿１１は乗算結果を示す。

なお、主に第２の制御演算部２１をレーダ信号解析装置に、主に異チャンネル間信号反転乗算部２１２を第１の乗算値決定手段に、主に基準チャンネル信号反転乗算部２１２を第２の乗算値決定手段に、主に第２のピークデータ生成部１１５を方位情報決定手段に、各々対応させることができる。

また、上記実施の形態１と同様に、広義のレーダ信号解析装置及びレーダ装置を各種定義することができる。

レーダ装置２は、第２の制御演算部２１、送信部１２、第１の受信部１３ａ、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２の受信部１３ｂ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂ及びメモリ部１５を有する。

第２の制御演算部２１は、レーダ装置２の各部を制御するとともに、メモリ部１５に記憶されたデータを用いて、観測対象に関する距離及び速度の情報と、観測対象の存在する方位の情報と、を決定する。

実施の形態１の制御演算部１との差異は、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び基準チャンネル信号反転乗算部２１２に対する制御が追加されている点である。 第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び基準チャンネル信号反転乗算部２１２に対する制御の基本的な動作原理は、上記実施の形態１の制御部１１１が行う、異チャンネル間信号反転乗算部１１２及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂに対する制御と同様である。

次に、第２の制御演算部２１の詳細について説明する。

第２の制御演算部２１は、第２の制御部２１１、基準チャンネル信号反転乗算部２１２、異チャンネル間信号反転乗算部１１２、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂ、第２のパワーピーク探索部２１３、第２のピークデータ生成部２１４、およびペアリング部１１６を有する。

また、第２の制御演算部２１のうちで、第２の制御部２１１、基準チャンネル信号反転乗算部２１２、第２のパワーピーク探索部２１３及び第２のピークデータ生成部２１４を除いては、実施の形態１と同一または同様である。

このため、第２の制御部２１１、基準チャンネル信号反転乗算部２１２、第２のパワーピーク探索部２１３及び第２のピークデータ生成部２１４と関係しない構成要素については、その説明を省略する場合がある。

第２の制御部２１１は、電圧生成部１２１、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂ、メモリ部１５及び第２の制御演算部２１の各部における動作、例えば動作タイミング、を制御するための、信号及び情報を出力する。

なお、図５においては、第２の制御部２１１から信号及び（または）情報が出力される場合のみ示しているが、図の構成に限定されない。例えば、（１）各部から信号及び情報の少なくとも一方を第２の制御部２１１に入力して制御に反映する、及び（または）（２）いわゆる双方向制御をする、ように構成してもよい。

基準チャンネル信号反転乗算部２１２は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶された２つのチャンネル＃１、＃２のデジタル電圧データのうちの一方（以下、基準チャンネルのデジタル電圧データと記載。以下では、チャンネル＃１を基準チャンネルとした場合を例に説明する。）を読み出す。

また、基準チャンネル信号反転乗算部２１２は、読みだされた基準チャンネル（チャンネル＃１）のデジタル電圧データを時間反転して、反転前のデジタル電圧データと乗算して、乗算結果Ｓ＿１１を第１の周波数スペクトル生成部１１３ａに出力する。

チャンネル＃１のデジタル電圧データは、第１のビート信号がアナログ・デジタル変換器１４ａで変換されたものであるので、乗算結果Ｓ＿１１は、第１のビート信号Ｓｂ１を時間反転した信号と、反転前の第１のビート信号Ｓｂ１との乗算したものに対応する。

第１の周波数スペクトル生成部１１３ａは、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られた乗算結果Ｓ＿１１を入力する。

また、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａは、乗算結果Ｓ＿１１の周波数スペクトル（複素数）を生成し、第２のパワーピーク探索部２１３および第２のピークデータ生成部２１４に出力する。

異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、第２の制御部２１１の制御の下に動作する以外は、上記実施の形態１の異チャンネル間信号反転乗算部１１２と同様である。 但し、乗算結果Ｓ＿２１は、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂに出力される。

第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂは、第２の制御部２１１の制御の下に動作する以外は、上記実施の形態１の周波数スペクトル生成部１１３と同様にして、乗算結果Ｓ＿２１の周波数スペクトルを生成する。 得られた周波数スペクトルは、第２のパワーピーク探索部２１３及び第２のピークデータ生成部２１４に出力される。

第２のパワーピーク探索部２１３は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と時間が経過するにつれて周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａで得られた周波数スペクトル及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた周波数スペクトルを入力する。

また、第２のパワーピーク探索部２１３は、入力した上記２つの周波数スペクトル（複素数）の各々のパワースペクトルから、和のパワーのスペクトルを求め、和のパワーがピーク（極大）となる周波数（ピーク周波数）を探索し、得られたピーク周波数を第２のピークデータ生成部２１４へ出力する。

第２のピークデータ生成部２１４は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた２つの周波数スペクトル（複素数）と、第２のパワーピーク探索部２１３で得られたピーク周波数とを入力する。

また、第２のピークデータ生成部２１４は、ピーク周波数における第１及び第２の周波数スペクトル（複素数）についてそれぞれ位相を求め、得られた２つの位相の位相差を求め、得られた位相差をもとに観測対象の存在する方位の情報を決定し、ピーク周波数の情報及び方位の情報をピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。 メモリ部１５の動作は上記実施の形態１と同様である。

ペアリング部１１６は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））に係るピークデータセットと、周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））に係るピークデータセットとを、同一の観測対象について対応付けを行い、対応付けされた２つのピークデータセットのピーク周波数から、例えば公知のレーダ現地を用いて距離及び速度を決定する。

次に、上記のように構成されたレーダ装置２の動作について説明する。

まず、レーダ装置２は、送信部１２から送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０をレーダ信号（電磁波）として空間へ放射する。

次に、第１の受信部１３ａと第２の受信部１３ｂは、レーダ装置１に戻ってきたレーダ信号（電磁波）を各々受信し、対応するビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を出力する。

送信部１２、受信部１３、アナログ・デジタル変換部１４及びメモリ部１５の具体的な動作は、上記実施の形態１において制御部１１１の制御に従って動作する点が第２の制御部２１１の制御に従って動作するように置き換わった以外は同様であるので、その説明を省略する。

次に、第２の制御演算部２１が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよび、チャンネル＃２のデジタル電圧データを読み出して、ピークデータセットを生成してメモリ部１５に出力する。

第２の制御演算部２１１の具体的な処理フローは、以下の通り。

図６は、本発明の実施の形態２における、レーダ信号解析フローの概要を示す図である。

具体的は、まず、基準チャンネル信号反転乗算部２１２が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間の各々の期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ図１５に記憶された基準チャンネルのデジタル電圧データを読み出し、読みだされたデジタル電圧データを時間反転し、時間反転前のデジタル電圧データと乗算して、得られた乗算結果Ｓ＿１１を第１の周波数スペクトル生成部１１３ａに出力する。（ステップＳＴ７）

次に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａが、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られた乗算結果Ｓ＿１１を入力する。（ステップＳＴ８）

また、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａは、入力した乗算結果Ｓ＿１１の周波数スペクトル（複素数）を求め、得られた第２のパワーピーク探索部２１３および第２のピークデータ生成部２１４に出力する。

一方、異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、第２の制御部２１１の制御のものに動作する以外は、上記実施の形態１の異チャンネル間信号反転乗算部１１２と同様である。 但し、乗算結果Ｓ＿２１は、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂに出力される。（ステップＳＴ１）

次に、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂが、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られた乗算結果Ｓ＿２１を入力する。

また、周波数スペクトル生成部１１３は、乗算結果Ｓ＿２１の周波数スペクトル（複素数）を求める。（ステップＳＴ２）
また、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂは、得られた周波数スペクトル（複素数）を、第２のパワーピーク探索部２１３および第２のピークデータ生成部２１４に出力する。

ここで、次のステップであるステップＳＴ９を説明する前に、乗算結果Ｓ＿１１及びＳ＿２１と方位の情報の決定方法の原理との関係について説明する。

なお、以下では、上記実施の形態１と同様に、周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の場合を例に説明するが、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））についても同様に考えることができる。

基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られる乗算結果Ｓ＿１１について、積和公式を用いて分解し、Ｓｂ１（Ｔ−ｔ）の位相とＳｂ１（ｔ）の位相との差の位相（以下、Ｓｍ＿１１（ｔ）と記載。）を有する成分に注目する。

Ｓｍ＿１１（ｔ）は、上記実施の形態１の式（１１）において、τ＿２＝τ＿１の場合に相当するので、次式で近似される。

また、式（１１）に示したＳｍ＿２１（ｔ）における時間ｔに依存しない項と式（１３）に示したＳｍ＿１１（ｔ）における時間ｔに依存しない項との間の位相差は、次式で表される。

式（１４）を見ると、遅延時間差（τ＿２−τ＿１）に比例する位相差を含むことがわかる。

位相差（２π・ｆ０（τ＿２−τ＿１））及び遅延時間差（τ＿２−τ＿１）は、観測対象の存在する方位に依存して経路差が生じることよって生じるので、観測対象が存在する方位に依存する情報が含まれることになる。

したがって、上記実施の形態１と同様に、観測対象の存在する方位の情報、例えば角度、を位相差から決定することができる。

また、式（１３）における時間ｔに関わる項と式（１１）における時間ｔに関わる項とを比較すると、２×τ＿１≒τ＿１＋τ＿２であることから、差の位相Ｓｍ＿１１（ｔ）を有する成分の周波数は、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られる乗算結果に関する差の位相Ｓｍ＿２１を有する成分の周波数と等しいことがわかる。

したがって、２つの乗算結果（基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られる乗算結果、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られる乗算結果）の周波数スペクトルの同じ周波数の位置において、パワーのピークが現れることになる。

次に、図６のレーダ信号解析フローに戻って、説明を続ける。

ステップＳＴ２の次に、第２のパワーピーク探索部２１３が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａで得られた周波数スペクトル（複素数）及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた周波数スペクトル（複素数）を入力する。

また、第２のパワーピーク探索部２１３は、入力した上記２つの周波数スペクトル（複素数）の各々のパワースペクトルから、和のパワーのスペクトルを求め、和のパワーがピーク（極大）となる周波数（ピーク周波数）を探索する。 ピーク周波数の探索方法は上記実施の形態１と同様に各種方法が使用可能である。 （ステップＳＴ９）
また、第２のパワーピーク探索部２１３は、得られたピーク周波数の情報をピークデータ生成部２１４へ出力する。

次に、第２のピークデータ生成部２１４が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた２つの周波数スペクトル（複素数）と、第２のパワーピーク探索部２１３で得られたピーク周波数とを入力する。

また、第２のピークデータ生成部２１４が、ピーク周波数における２つの周波数スペクトル（複素数）についてそれぞれ位相を求め、得られた２つの位相の間の位相差を求める。（ステップＳＴ１０）
また、第２のピークデータ生成部２１４は、得られた位相差をもとに、観測対象の存在する方位の情報を決定し、得られたピーク周波数の情報及び方位の情報をピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。

次に、メモリ部１５が、ピークデータ生成部１１５において周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））について得られたピークデータセットを、周波数が上昇する期間のピークデータセットとして記憶する。

同様に、メモリ部１５は、ピークデータ生成部１１５において周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））について得られたピークデータセットを、周波数が下降する期間のピークデータセットとして記憶する。（ステップＳＴ５）

次に、第２の制御演算部２１が、メモリ部１５に記憶されたピークデータセットを読み出して、観測対象に関する距離と速度の情報を決定する。（ステップＳＴ６）

具体的には、上記実施の形態１のペアリング部１１６と同様の処理を行う。

以上のように、本発明の実施の形態２のレーダ信号解析装置によれば、観測対象の存在する方位の情報を決定することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化、を抑制することができる。

また、本発明の実施の形態２のレーダ装置によれば、観測対象の存在する方位を計測することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化、を抑制することができる。

また、２つのビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２のうちの一方を基準とすることで、上記実施の形態１において近似式（１１）から近似式（１２）を求める際の変調周波数帯域幅Ｂに対する更なる制限、が必要とされないので、レーダ信号解析装置及びレーダ装置の作製条件を緩和することができる。

なお、本実施の形態においては、図６に示したレーダ信号解析フローのステップＳＴ７及びステップＳＴ８と、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２とが、直列的に処理されているが、例えば、並列的に処理されてもよく、図６に示すステップの処理順に限定されない。

また、上記実施の形態１に記載した各種の変形を、本実施の形態にも同様に適用することができる。

実施の形態３.
以下に、本発明の各実施の形態３について図７を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態３における、レーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。

図において、７０はレーダ装置、７１はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、７２は入力インターフェース（Ｉｎｐｕｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、７３は制御インターフェース（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、７４はバス（Ｂｕｓ）、７５はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、７６はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、７７は出力インターフェース（Ｏｕｔｐｕｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を示す。

なお、図示しない構成要素を含む広義のレーダ装置７０を各種定義することも可能である。例えば、（１）電源機能、（２）各種制御機能、（３）通信機能、（４）各種インターフェース機能、（５）各種アプリケーション処理機能、（６）表示機能、の中の１つ以上を含む装置を定義することが可能である。

ＣＰＵ７１は、各種処理、例えば（１）制御処理及び（２）演算処理のうち１つ以上を行なう。

入力インターフェース７２は、レーダ装置７０の外部から、例えば（１）信号、（２）情報、（３）プログラムのうち少なくとも１つ以上を入力する。

制御用インターフェース１３３は、レーダ装置７０の外部と各種制御情報をやり取りする。

バス７４は、図に示したブロック間を接続し、各種信号、データ、情報のうちの１つ以上のやり取りに用いられる。 なお、バス７４の接続関係は図に示した接続関係に限定されず、レーダ装置７０の実装形態によって異なってよい。

ＲＡＭ１３５及びＲＯＭ１３６は、レーダ装置７０の動作において記憶することが必要な、例えば（１）各種信号、（２）各種情報、（３）処理中の一時的なデータ、（４）プログラムのうちの１つ以上を記憶する。

出力インターフェース７７は、レーダ装置７０の外部へ、例えば（１）方位の情報、距離の情報、（３）速度の情報のうちの１つ以上を出力する。

本実施の形態においては、図７に示した構成要素と、上記各実施の形態の図に示したいずれか１つまたは複数の構成要素と、を対応させることができる。

例えば、図７に示した構成要素と、上記各実施の形態の図に示したレーダ装置とを対応させると、主に出力インターフェース１３４、ＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７を、送信部１２に対応させることができる。

また、例えば、主に入力インターフェース７１を、受信部１３に対応させることができる。

また、例えば、主にＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７、ＲＯＭ１３８を、メモリ部１５及び制御演算部１１、１２に対応させることができる。

レーダ装置としての動作原理については、上記各実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

以上のように、本実施の形態のレーダ装置によれば、対応させる上記実施の形態に応じて、対応させた実施の形態と効果と同じ効果または同様な効果を奏する。

なお、本実施の形態の上記説明では、図７をレーダ装置１及び２と対応させて説明したが、図７をレーダ信号解析装置１１（または２１）と対応させることも可能である。

例えば、主に出力インターフェース１３４、ＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７を、制御部１１１（または第２の制御部２１１）、ピークデータ生成部１１５（または第２のピークデータ生成部２１４）に対応させることができる。

また、例えば、主に入力インターフェース７１、ＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７を、異チャンネル間信号反転乗算部１１２及びペアリング部受信部１３に対応させることができる。

また、例えば、主にＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７、ＲＯＭ１３８を、制御部１１１及び第２の制御部２１１の内部のブロックに対応させることができる。

レーダ信号解析装置としての動作原理については、上記各実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

また、本実施の形態におけるＣＰＵ１３１は、単にＣＰＵと記載しているが、各種実装形態が選択可能であり、決定処理に代表される各種処理機能を実現可能であればよく、例えば、（１）マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、（２）ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、（３）ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、（４）ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、（５）ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）に代表されるＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）のいずれか１つ、または複数の選択肢の組合せであってもよい。 また、汎用品を用いても、専用品を用いても、両者を組み合わせて構成してもよい。

また、本実施の形態では、ＣＰＵ１３１は１つのみとしているが、各種実装形態が選択可能であり、例えば、（１）複数のＣＰＵを有して、複数の処理機能、例えば各種制御処理と画像データ演算処理、を異なるＣＰＵで処理をする、（２）複数のＣＰＵが連携して１つの処理をする、ように構成してもよい。 その他のブロックについても同様である。

また、各種の処理の実装形態としては、（１）アナログ処理、（２）デジタル処理、（３）両者の混在処理、のいずれであってもよい。さらに、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェア（プログラム）による実装、（３）両者の混在による実装、などが選択可能である。

また、本実施の形態のＲＡＭ７５は、単にＲＡＭと記載しているが、各種実装形態が選択可能であり、データを揮発的に記憶・保持可能なものであればよく、例えば、（１）ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、（２）ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、（３）ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＤＲＡＭ）、（４）ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ ＳＤＲＡＭ）であってもよい。また、その数も１つに限定されない。

また、ＲＡＭ７５は、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェアによる実装、（３）両者の混在による実装、などが選択可能である。

また、本実施の形態のＲＯＭ７６は、単にＲＯＭと記載しているが、各種実装形態が選択可能であり、データを記憶・保持可能なものであればよく、例えば、（１）ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、（２）ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、であってもよい。また、その数も１つに限定されない。

また、図のその他の各構成要素についても、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェアによる実装、（３）両者の混在による実装、などが選択可能である。

また、上記各実施の形態の図において実線及び矢印で示される信号、データ、情報の内容は、レーダ装置１及び２の内部構成の分割の仕方によってその属性が変わることがあり、その場合、（１）明示的に実装されるものか黙示的に実装されるものか、また、（２）明示的に規定されるものか否か、といった属性が異なってもよい。また、上記各実施の形態に記載した以外の信号、データ、情報を含んでいてもよい。

また、上記各実施の形態における各種処理または動作は、（１）実質的に等価（または相当する）処理（または動作）に変形して実装する、（２）実質的に等価な複数の処理に分割して実装する、（３）複数のブロックに共通する処理はそれらを含むブロックの処理として実装する、（４）あるブロックがまとめて処理するよう実装する、など本発明の課題及び効果の範囲で各種変形が可能である。

また、本発明のレーダ信号解析装置またはレーダ装置の実装において、上記各実施の形態において説明した全ての処理を行う必要がない場合には、（１）必要のない処理に対応する機能・回路等を備えない構成の装置、または、（２）潜在的に機能・回路等は備えるが、制御設定あるいは回路の配線等によって実動作では機能させないようにした構成の装置、としてもよい。

また、上記各実施の形態における各種選択肢及び変形例を、他の実施の形態に適用し、新たな実施の形態とすることができる。

１ レーダ装置、１１ 制御演算部（レーダ信号解析装置）、１２ 送信部、１３ａ 第１の受信部、１３ｂ 第２の受信部、１４（１４ａ、１４ｂ） アナログ・デジタル変換部、１５ メモリ部、１１１ 制御部、１１２ 異チャンネル間信号反転乗算部（第１の乗算値決定手段）、１１３ 周波数スペクトル生成部、１１４ パワーピーク探索部、１１５ ピークデータ生成部（方位情報決定手段）、１１６ ペアリング部、１２１ 電圧生成部、１２２ 電圧制御発振部、１２３ 分配部、１２４ 高周波増幅部、１２５ 送信アンテナ、１３１（１３１ａ、１３１ｂ） 受信アンテナ、１３２（１３２ａ、１３２ｂ） 混合部、１３３（１３３ａ、１３３ｂ） 増幅部、１３４（１３４ａ、１３４ｂ） フィルタ部、Ｓｂ１ 第１のビート信号、Ｓｂ２ 第２のビート信号、Ｓ＿０ 送信信号（周波数変調信号）、Ｓ＿１ 第１の受信信号、Ｓ＿２ 第２の受信信号、Ｓ＿１１及びＳ＿２１ 乗算結果

Claims (20)

1. レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
   及び、
   前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
   が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
   前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
   を備えるレーダ信号解析装置。
2. 前記方位情報決定手段は、
   前記パワーがピークとなる周波数における前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値から、前記方位の情報を決定する、
   請求項１に記載のレーダ信号解析装置。
3. 前記方位情報決定手段は、
   前記時間に依存しない位相成分の値と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
   前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
   請求項２に記載のレーダ信号解析装置。
4. 前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数をもとに、前記観測対象に関する距離及び速度の情報を決定する第１の距離・速度情報決定手段、
   をさらに備える、
   請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のレーダ信号解析装置。
5. レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
   及び、
   前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
   が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
   前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
   前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
   を備えるレーダ信号解析装置。
6. 前記方位情報決定手段は、
   前記和のパワーがピークとなる周波数における前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値の差から、前記方位の情報を決定する、
   請求項５に記載のレーダ信号解析装置。
7. 前記方位情報決定手段は、
   前記時間に依存しない位相成分の値の差と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
   前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
   請求項６に記載のレーダ信号解析装置。
8. 前記和のパワーがピークとなる周波数をもとに、前記観測対象に関する距離及び速度の情報を決定する第２の距離・速度決定手段、
   をさらに備える請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ信号解析装置。
9. 周波数変調信号をレーダ信号として送信する送信手段と、
   前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
   前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
   前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号および前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
   前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
   を備えるレーダ装置。
10. 前記方位情報決定手段は、
    前記パワーがピークとなる周波数における前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値から、前記方位の情報を決定する、
    請求項９に記載のレーダ装置。
11. 前記方位情報決定手段は、
    前記時間に依存しない位相成分の値と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
    前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
    請求項１０に記載のレーダ装置。
12. 前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数をもとに、前記観測対象に関する距離及び速度の情報を決定する第１の距離・速度情報決定手段、
    をさらに備える請求項９から請求項１１のいずれか１つに記載のレーダ装置。
13. 周波数変調信号をレーダ信号として送信する送信手段と、
    前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
    前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
    前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号、及び前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
    前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
    前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
    を備えるレーダ装置。
14. 前記方位情報決定手段は、
    前記和のパワーがピークとなる周波数における前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値、の差から前記方位の情報を決定する、
    請求項１３に記載のレーダ装置。
15. 前記方位情報決定手段は、
    前記時間に依存しない位相成分の値の差と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
    前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
    請求項１４に記載のレーダ装置。
16. 前記和のパワーがピークとなる周波数をもとに、前記観測対象に関する距離及び速度の情報を決定する第２の距離・速度決定手段、
    をさらに備える請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
17. レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
    及び、
    前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
    が入力されるビート信号入力ステップと、
    前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定ステップと、
    前記第１の乗算値決定ステップで得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定ステップと、
    を備えるレーダ信号解析方法。
18. レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
    及び、
    前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
    が入力されるビート信号入力ステップと、
    前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定ステップと、
    前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定ステップと、
    前記第１の乗算値決定ステップで得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定ステップで得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定ステップと、
    を備えたレーダ信号解析方法。
19. 観測対象から反射されるレーダ信号から前記観測対象が存在する方位の情報を決定するために、コンピュータを、
    前記レーダ信号として送信される周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
    及び、
    前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
    が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
    前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段、
    として機能させるためのプログラム。
20. 観測対象から反射されるレーダ信号から前記観測対象が存在する方位の情報を決定するために、コンピュータを、
    レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
    及び、
    前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
    が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
    前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
    前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルおよび前記第２の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段、
    として機能させるためのプログラム。

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