JP2007033415A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各アンテナの特性バラツキに影響されることなく、確実に且つ高速にターゲット方位を算出するレーダ装置を提供する。
【解決手段】 ターゲット方位検出部１６は、取得した受信ビーム強度をＥＥＰＲＯＭ１７から読み出した補正値で補正する。これにより、アンテナの個体毎に異なるビーム特性の影響が除去され、基準となるアンテナによる指向性に準じた受信ビーム強度が得られる。ターゲット方位検出部１６は、この補正後の受信ビーム強度を用いて、極大値となる受信ビーム強度とこれに隣り合う次に大きい受信ビーム強度とを比較して、比較値を算出する。ターゲット方位検出部１６には、予め比較値に対する方位が関連付けされた方位算出テーブルが記憶されており、このテーブルを用いて算出された比較値からターゲット方位を算出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レーダ装置、特にそれぞれ異なる方向にそれぞれ異なる指向性のビームを形成して、隣り合う受信ビームの強度の比較からターゲット方位を検知するレーダ装置に関するものである。

従来の車載用のレーダ装置として、特許文献１には、ビーム放射方向毎に異なるアンテナ特性を有するセクタアンテナ装置を備え、該セクタアンテナ装置により取得した各受信ビームの強度からターゲットの方位を検知するレーダ装置が開示されている。このレーダ装置のセクタアンテナ装置は、ダイカスト等を用いて、筐体（ケーシング）内部に複数の導波管を形成することにより、複数のホーンアンテナを形成している。これら複数のホーンアンテナは筐体内の所定箇所に導波管の一方端が集中する形状で形成され、この導波管集中部に半導体素子等からなるアンテナ切替スイッチが設置されている。

レーダ装置は、アンテナ切替スイッチを制御することで複数のホーンアンテナを選択して、各ホーンアンテナからの受信ビームを取得する。そして、レーダ装置は、取得した各受信ビームの強度を用いてターゲットの方位を算出する。

また、特許文献２には、それぞれに異なる指向性を有する複数のレーダ装置を備え、これらのレーダ装置から得られた受信信号強度を比較し、比較結果を用いてターゲットの方位を検知するターゲットの方位検出方法が開示されている。この方法では、第１レーダ装置で得られる受信信号強度と第２レーダ装置から得られる受信信号強度との比に対してターゲット方位が予め設定されている。そして、２つのレーダ装置からそれぞれ受信信号強度が得られると、これらの比を算出してターゲット方位を検出する。
特開２００４−１５８９１１公報 特開平８−３２７７３１号公報

特許文献１に記載のレーダ装置はセクタアンテナ装置の各アンテナから得られる受信ビーム強度からターゲット方位を算出するものであり、特許文献２に記載の装置は、それぞれ個別のレーダ装置から出力される受信信号強度の比からターゲット方位を算出するものである。したがって、特許文献２に記載の各レーダ装置を特許文献１の各アンテナに置き換えて特許文献２の方位算出方法を適用すると、各アンテナから得られる受信ビームの強度の比からターゲット方位が算出し得る。

しかしながら、特許文献１に記載のレーダ装置のセクタアンテナ装置は、前述のようにダイカスト成型等により形成されるので、材料の組成や密度のバラツキ、金型に対する充填度、および成型時の温度や湿度等により、完全に同じ形状に形成することは非常に難しい。そして、この寸法のバラツキにより、製造されるセクタアンテナの個体毎にアンテナ特性が異なるので、セクタアンテナ毎に各ホーンアンテナで形成するビームの利得やビーム幅が異なる。このため、受信ビーム強度比と方位角との関係を表す方位算出テーブルを、全ての個体に対して同じ、共通なテーブルで設定すると、各個体の形状差に応じて検出される方位が異なってしまう。この問題の解消方法として、従来は、製造時に個体毎に特性測定を行って、個体毎に受信ビーム比と方位角との関係を算出して予め方位算出テーブルを形成し、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリに記憶していた。

しかしながら、方位算出テーブルは、受信ビーム強度比を方位分解能に応じて、詳細に設定しなければならず、さらに、受信ビームの組み合わせ毎に設定しなければならない。したがって、方位算出テーブルの容量は非常に大きくなる。例えば、特許文献１に記載のような構造のセクタアンテナでは、約８００バイトの容量が必要となる。そのため、この方位算出テーブルを記憶するＥＥＰＲＯＭのデータ容量も必然的に大きなものにしなければならなかった。

したがって、この発明の目的は、各アンテナの特性バラツキに影響されることなく、確実に且つ高速にターゲット方位を算出し、且つ装置を構成する各リソースを有効に利用するレーダ装置を提供することにある。

この発明は、互いに異なる方向にビームを放射し、これらビームの内の少なくとも１つのビームが他のビームと異なるビーム幅または／および利得を有する複数のアンテナと、該複数のアンテナのうち隣り合うアンテナで得られる受信ビームの強度を比較した隣接ビーム強度比較値を算出して、該隣接ビーム強度比較値に基づいてターゲットの方位算出を行うターゲット方位算出手段と、を備えたレーダ装置において、個々のレーダ装置に依存し、各受信ビームの強度の補正値を記憶する第１記憶手段を備え、ターゲット方位算出手段は、全てのレーダ装置に対して共通に設定される、基準の隣接ビーム強度比較値と算出方位との関係を示す方位算出テーブルを記憶する第２記憶手段を備え、各アンテナの受信ビーム強度を補正値で補正した後に隣接ビーム強度比較値を算出し、該隣接ビーム強度比較値を方位算出テーブルに適用してターゲットの方位を算出することを特徴としている。

この構成では、各アンテナから受信ビーム強度が得られると、第１記憶手段に記憶されている補正値により、各受信ビーム強度が補正される。これにより、アンテナの個体差による影響が除去された状態の受信ビーム強度が得られる。ターゲット方位算出手段は、補正された受信ビーム強度を用いて、隣り合う受信ビーム強度から隣接ビーム強度比較値を算出し、第２記憶手段に記憶された方位算出テーブルに適用する。そして、得られた隣接ビーム強度比較値に対応する方位を算出して、ターゲット方位を出力する。

また、この発明のレーダ装置は、隣接ビーム強度比較値を、互いに隣り合う第１受信ビーム強度の対数値と第２受信ビームの対数との差により算出することを特徴としている。

この構成では、受信ビーム強度を対数変換することにより、取得した受信ビーム強度に対して対数値はダイナミックレンジが約半減する。また、この対数値により方位算出テーブルを構成することで、元々の受信ビーム強度を用いる場合よりも記憶容量が低減される。これにより、データ処理に用いるデータ容量が抑制される。また、差分演算を用いることで、除算演算等を用いるよりも処理速度が高速になる。

また、この発明のレーダ装置は、受信ビームの強度に対してノイズ補正を行う基準となる補正閾値と、ノイズ補正に用いるノイズ補正値とを記憶する第３記憶手段を備え、ターゲット方位算出手段は、各受信ビームの強度を補正閾値と比較し、該補正閾値よりも低い受信ビームの強度をノイズ補正値で減縮することを特徴としている。

この構成では、各アンテナから受信ビーム強度が得られた場合で受信ビーム強度が低い場合には、ノイズ補正処理が行われる。ターゲット方位算出手段は、得られた受信ビーム強度と補正閾値とを比較し、補正閾値よりも低い受信ビーム強度に対しては所定のノイズ補正値によるノイズ補正処理を行う。ターゲット方位算出手段は、ノイズ補正処理された受信ビーム強度を用いて、隣接ビーム強度比較値を算出し、ターゲット方位を算出する。これにより、隣接ビーム強度比較値に対するノイズの影響が低減される。

また、この発明のレーダ装置は、取得した受信ビームの強度を隣接ビーム強度比較値の算出に利用しない基準となる利用閾値を記憶する第４記憶手段を備え、ターゲット方位算出手段は、隣り合う受信ビームの強度の一方が利用閾値よりも大きく、他方が利用閾値以下であることを検出すると、隣接ビーム強度比較値の算出を取り止めて、利用閾値よりも大きい強度の受信ビームに対応する方位をターゲット方位とすることを特徴としている。

この構成では、利用閾値に達しない受信ビーム強度はターゲット方位の検出に用いられない。ターゲット方位算出手段は、得られた受信ビーム強度と利用閾値とを比較し、利用閾値よりも低い受信ビーム強度を用いずに、利用閾値以上の受信ビーム強度に対する受信ビームの方向をターゲット方位として検出する。これにより、信頼性が低く、低レベルの受信ビームの影響を受けずにターゲット方位が算出される。

また、この発明のレーダ装置は、各受信ビームの強度を所定期間に亘り記憶する第５記憶手段を備え、ターゲット方位算出手段は、隣接ビーム強度比較値の算出、各受信ビームの強度の補正閾値との比較、および、各受信ビームの強度の利用閾値との比較に、今回取得した受信ビームの強度と記憶されている以前の所定期間の受信ビームの強度との平均値を用いることを特徴としている。

この構成では、隣接ビーム強度比較値の算出に、今回を含む所定時間での受信ビーム強度の平均値が利用される。ターゲット方位算出手段は、受信ビーム強度を取得すると、同じアンテナから得られた過去の所定時間に亘る受信ビーム強度を読み出して平均値処理する。ターゲット方位算出手段は、平均値処理された受信ビーム強度を用いて隣接ビーム強度比較値を算出し、ターゲット方位を算出する。これにより、ターゲットからの反射信号の変動が大きい場合でも、平均的にターゲット方位が検知され、安定したターゲット方位が得られる。

この発明によれば、受信ビーム強度を補正値により補正することで個々の装置による影響を除去して、全ての装置に対して共通な一定の基準に即した受信ビーム強度を得ることができる。この受信ビーム強度を用いて隣接ビーム強度比較値を算出し、全ての装置に共通な方位算出テーブルを用いることでターゲット方位を算出することができる。この際、補正値と方位算出テーブルとを別に記憶し、方位算出テーブルをターゲット方位算出手段に備え、補正値をターゲット方位算出手段の外部のメモリから読み出す構造とすることにより、外部メモリの記憶容量の増加を抑圧し、且つ、高速にターゲット方位の算出を行うことができる。

また、この発明によれば、受信ビーム強度を対数処理することで、より一層記憶容量を抑圧するとともに、高速に隣接ビーム強度比較値を算出することができる。

また、この発明によれば、ノイズ補正を行うことで、ノイズの影響を低減してより高精度にターゲット方位を算出することができる。

また、この発明によれば、所定値に達しない受信ビームを利用しないことで、微少受信ビームの影響を除去して高精度にターゲット方位を算出することができる。

また、この発明によれば、受信ビーム強度の平均値を用いることで、ターゲットからの反射信号の変動に対して、算出される毎のターゲット方位が微妙に変化せず、安定したターゲット方位を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係るレーダ装置について図１〜図６を参照して説明する。
図１は本実施形態のレーダ装置のブロック図である。
レーダ装置は、信号処理モジュール１、送受信モジュール２、アンテナモジュール３を備える。

信号処理モジュール１は、マイコン１１、変調データ生成部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、送信アンプ１４、Ａ／Ｄコンバータ１５、ターゲット方位検出部１６、ＥＥＰＲＯＭ１７、メモリ１８、および、トランシーバＩＣ１９を備える。

送受信モジュール２は、ＶＣＯ２１、ＰＡ（パワーアンプ）２２、ローカル信号分岐カプラ２３、サーキュレータ２４、ミキサ２５、および、ＬＮＡ（低雑音アンプ）２６を備える。

アンテナモジュール３は、複数のアンテナ３０Ａ〜３０Ｆ、アンテナ切替器３１を備える。

マイコン１１はレーダ装置の全体の制御を行い、送信制御信号及びアンテナ切り替え信号を出力するとともに、検出されたターゲット方位やターゲットまでの距離およびターゲットの速度を、トランシーバＩＣ１９を介して、例えばこのレーダ装置が装着された自動車の制御部に出力する。

変調データ生成部１２は、ＣＰＬＤおよびＲＡＭから構成されており、マイコン１１から入力される送信制御信号にしたがい、三角波状等の送信波を形成するための送信波変調データを生成する。Ｄ／Ａコンバータ１３は、入力されたディジタル形式の送信波変調データをアナログ形式の送信波変調信号に変換して出力する。送信波変調信号は、送信アンプ１４で所定量増幅され、送受信モジュール２に出力される。

ＶＣＯ２１は、入力された送信波変調信号にしたがって所定周波数の送信信号を生成し、ＰＡ２２はこの送信信号を増幅して出力する。ローカル信号分岐カプラ２３は、入力された送信信号を分岐して、一方をサーキュレータ２４に出力し、他方をローカル信号としてミキサ２５に出力する。サーキュレータ２４は、ローカル信号分岐カプラ２３から入力された送信信号をアンテナモジュール３に出力するともに、アンテナモジュール３からの受信信号をミキサ２５に出力する。

図２は図１に示したアンテナモジュール３の構造の一例を示す概略図である。

図２に示すように、アンテナモジュール３は、筐体３２に形成された複数の導波管ホーンアンテナ３０Ａ〜３０Ｆからなる。筐体３２は略半円筒形状からなり、ダイカスト成型等により形成される。導波管ホーンアンテナ３０Ａ〜３０Ｆは、筐体３２の略半円弧状の側面に円周方向に沿って開口面（放射面）が配列するように形成されており、それぞれの開口面および導波管が所定形状に形成されることにより、それぞれに異なるビーム幅および指向性のビームＢｅａｍ１〜Ｂｅａｍ６を生成する。筐体３２の半円筒形状の略中心位置には、各導波管ホーンアンテナ３０Ａ〜３０Ｆの開口面に対向する端部が集中しており、この集中部に半導体スイッチ素子等からなるアンテナ切替器３１が設置されている。

そして、外部に対する電波の送受信を行う場合には、アンテナ切替器３１は、マイコン１１から入力されるアンテナ切替制御信号に基づき、送受信モジュール２と所定のアンテナ３０Ａ〜３０Ｆとを切り替えて接続する。アンテナ切替器３１により送受信モジュール２と接続されたアンテナ３０は送信信号を外部に放射する。

アンテナ３０Ａ〜３０Ｆは、アンテナ切替器３１で切り替えられながら、順次繰り返し送信信号を放射して、ターゲットからの反射波を受信する。

アンテナ３０Ａ〜３０Ｆによる受信信号は、アンテナ切替器３１を介して送受信モジュール２のサーキュレータ２４に伝送される。サーキュレータ２４は、アンテナモジュール３から入力された受信信号をミキサ２５に与える。

ミキサ２５は、サーキュレータ２４から入力された受信信号と、ローカル信号分岐カプラ２３から入力されるローカル信号とを合成して、中間周波数の受信信号を生成し、ＬＮＡ２６を介して、信号処理モジュール１に出力する。

送受信モジュール２から入力された受信信号はＡ／Ｄ変換器１５でディジタル変換されてターゲット方位検出部１６に入力される。

ターゲット方位検出部１６はＤＳＰにより構成されており、後述するターゲット方位算出処理フローに応じたプログラム回路が設定されている。ターゲット方位検出部１６は、入力された各ビームの受信信号の強度（以下、単に「受信ビーム強度」と称する。）を用いて、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている補正データを利用し、後述する方法でターゲットの方位を算出する。また、ターゲット方位検出部１６は、ターゲットの方位とともに、ターゲットまでの距離およびターゲットの速度を既知の方法を用いて算出する。算出された方位、距離、速度はマイコン１１に入力され、マイコン１１は、これら方位、距離、速度を、トランシーバＩＣ１９を介して、レーダ装置が実装される例えば自動車のメイン制御部に送信する。また、算出された方位、距離、速度は、必要に応じてメモリ１８に記憶される。

次に、ターゲット方位の算出方法について説明する。なお、以下の説明では、前述のように導波管ホーンアンテナ３０Ａ〜３０Ｆの６本で、６つの受信ビームを形成して、ターゲットの方位角検知を行う場合について示す。

図３（Ａ）はターゲット方位角θの設定を表す概念図であり、図３（Ｂ）は比較値ｂと方位角θとの関係を示す図である。
図４は受信ビーム強度ａの補正概念を示す図であり、（Ａ）は基準受信ビームと実際の受信ビームとの関係を示し、（Ｂ）は補正前の受信ビーム強度と補正後の受信ビーム強度とを示す。なお、図４（Ｂ）において、受信ビーム強度ａ₂，ａ₄，ａ₅は、実線が実測値を示し、破線が補正後の値を示す。
図５はターゲット方位の算出フローを示すフローチャートである。なお、本フローチャートは検知方位角範囲の両端のビームを除くビームが極大値になる場合のフローチャートであり、検知方位角範囲の両端のビームが極大値になる場合については、文中で説明する。
図６はターゲット方位の算出フローの一例を示す概念図である。

ターゲット方位検出部１６は、１スキャン分の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を取得する（Ｓ１）。
ここで、１スキャンとは、図３に示すＢｅａｍ１からＢｅａｍ６までを連続して１回ずつ取得する状態を示す。すなわち、アンテナ切替器３１を制御して、導波管ホーンアンテナ３０Ａ〜３０Ｆを順次切り替えて送受信することを１巡させた状態を示す。ここで、ａ₁はＢｅａｍ１による受信ビーム強度であり、ａ₂はＢｅａｍ２による受信ビーム強度であり、ａ₃はＢｅａｍ３による受信ビーム強度である。また、ａ₄はＢｅａｍ４による受信ビーム強度であり、ａ₅はＢｅａｍ５による受信ビーム強度であり、ａ₆はＢｅａｍ６による受信ビーム強度である。

ターゲット方位検出部１６は、取得した受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆をＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている補正値で補正する（Ｓ２）。

ＥＥＰＲＯＭ１７には、図４に示す概念に基づく補正値が記憶されている。この補正値とは、実際に取得した各ビームの受信ビーム強度を基準となる受信ビームの強度関係に適用するための補正を行う設定値である。

例えば、図３（Ａ）および図４（Ａ）の破線に示すような基準受信ビームに対して、本実施形態のレーダ装置の受信ビームが図４（Ａ）の実線に示すような関係にある場合、すなわち、Ｂｅａｍ１、Ｂｅａｍ３、Ｂｅａｍ６は基準受信ビームと同じで、本レーダ装置の受信ビームＢｅａｍ２０が基準受信ビームＢｅａｍ２よりも小さく、本レーダ装置の受信ビームＢｅａｍ４０、Ｂｅａｍ５０が基準受信ビームＢｅａｍ４、Ｂｅａｍ５よりも大きい場合について示す。

（１）Ｂｅａｍ２０の補正値
Ｂｅａｍ２０は基準受信ビームＢｅａｍ２よりも小さいため（図４（Ａ）参照）、本レーダ装置がＢｅａｍ２０から取得する受信ビーム強度を、Ｂｅａｍ２に対するＢｅａｍ１、Ｂｅａｍ３〜Ｂｅａｍ６の受信ビーム強度関係に適用するには、Ｂｅａｍ２０により得られた受信ビーム強度を、Ｂｅａｍ２０とＢｅａｍ２との強度比に応じた補正値で高くする処理を行う（図４（Ｂ）参照）。この処理を行うための補正値がＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている。なお、この処理は、加算であっても乗算であってもよく、他の演算であってもよい。

（２）Ｂｅａｍ４０、Ｂｅａｍ５０の補正
Ｂｅａｍ４０は基準受信ビームＢｅａｍ４よりも大きいため（図４（Ａ）参照）、本レーダ装置がＢｅａｍ４０から取得する受信ビーム強度を、Ｂｅａｍ４に対するＢｅａｍ１〜Ｂｅａｍ３、Ｂｅａｍ５、Ｂｅａｍ６の受信ビーム強度関係に適用するには、Ｂｅａｍ４０により得られた受信ビーム強度を、Ｂｅａｍ４０とＢｅａｍ４との強度比に応じた補正値で低くする処理を行う（図４（Ｂ）参照）。この処理を行うための補正値がＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている。Ｂｅａｍ５０は基準受信ビームＢｅａｍ５よりも大きいため、本レーダ装置がＢｅａｍ５０から取得する受信ビーム強度を、Ｂｅａｍ５に対するＢｅａｍ１〜Ｂｅａｍ４、Ｂｅａｍ６の受信ビーム強度関係に適用するには、Ｂｅａｍ５０により得られた受信ビーム強度を、Ｂｅａｍ５０とＢｅａｍ５との強度比に応じた補正値で低くする処理を行う（図４（Ｂ）参照）。この処理を行うための補正値がＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている。なお、これらの処理は、減算であっても除算であってもよく、他の演算であってもよい。

ターゲット方位検出部１６は、隣り合う受信ビーム強度同士を比較して、補正した受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆から極大値を検出する（Ｓ３）。具体的には、受信ビーム強度ａ₁と受信ビーム強度ａ₂とを比較し、受信ビーム強度ａ₂と受信ビーム強度ａ₃とを比較し、受信ビーム強度ａ₃と受信ビーム強度ａ₄とを比較する。さらに、受信ビーム強度ａ₄と受信ビーム強度ａ₅とを比較し、受信ビーム強度ａ₅と受信ビーム強度ａ₆とを比較する。

そして、２≦ｎ≦５であれば、受信ビーム強度ａ_nが受信ビーム強度ａ_n-1よりも高く、且つ受信ビーム強度ａ_nが受信ビーム強度ａ_n+1よりも高いと判断すると、受信ビーム強度ａ_nを極大値として検出する。なお、受信ビーム強度ａ₁であれば受信ビーム強度ａ₂よりも高く、受信ビーム強度ａ₆であれば受信ビーム強度ａ₅よりも高ければ、受信ビーム強度ａ₁や受信ビーム強度ａ₆をそれぞれ極大値として検出する。

次に、ターゲット方位検出部１６は、２≦ｎ≦５であれば、極大値の受信ビーム強度ａ_nに隣り合う受信ビーム強度ａ_n-1と受信ビーム強度ａ_n+1とを比較する（Ｓ４）。

ａ_n-1がａ_n+1よりも大きい場合、ターゲット方位検出部１６は、
ｂ_n,n-1＝ｌｏｇ₂（ａ_n）−ｌｏｇ₂（ａ_n-1） −（式１）
を用いて比較値ｂ_n,n-1を算出する（Ｓ５）。
一方、ａ_n-1がａ_n+1よりも小さい場合、ターゲット方位検出部１６は、
ｂ_n+1,n＝ｌｏｇ₂（ａ_n+1）−ｌｏｇ₂（ａ_n） −（式２）
を用いて比較値ｂ_n+1,nを算出する（Ｓ７）。
すなわち、比較値ｂは、極大値となる受信ビーム強度ａ_nとこれに隣り合う次に高い受信ビーム強度ａ_n-1またはａ_n+1とを、互いに底を例えば２として対数値化し、高い側（極大値側）から低い側を差分したものである。これにより、比較値ｂの広いダイナミックレンジの信号を少ないビット数で扱え、記憶容量、処理容量を圧縮することができる。さらに、差分演算を用いることにより、従来の所謂「和分の差」を用いて除算を利用するよりも演算処理速度が向上する。

次に、ターゲット方位検出部１６は、ａ_n-1がａ_n+1よりも高ければ、算出された比較値ｂ_n,n-1を、予め設定記憶されている方位算出テーブルＴ_n,n-1に適用してターゲット方位角θを算出する（Ｓ６）。一方、ターゲット方位検出部１６は、ａ_n-1がａ_n+1よりも小さければ、算出された比較値ｂ_n+1,nを、予め設定記憶されている方位算出テーブルＴ_n+1,nに適用してターゲット方位角θを算出する（Ｓ７）。

なお、方位角範囲の両端のビームの受信ビーム強度が極大の場合には、極大値となる端部の受信ビーム強度ａ_nとこれに隣り合う受信ビーム強度ａ_n-1またはａ_n+1のいずれかを選択して比較値ｂを算出する。

具体的に図３の例であれば、極大値が受信ビーム強度ａ₁であれば、受信ビーム強度ａ₁とこれに隣り合う受信ビーム強度ａ₂とから、
ｂ₁₂＝ｌｏｇ₂（ａ₂）−ｌｏｇ₂（ａ₁）
を用いて比較値ｂ₁₂を算出する。

また、極大値が受信ビーム強度ａ₆であれば、受信ビーム強度ａ₆とこれに隣り合う受信ビーム強度ａ₅とから、
ｂ₅₆＝ｌｏｇ₂（ａ₆）−ｌｏｇ₂（ａ₅）
を用いて比較値ｂ₅₆を算出する。

ここで、方位角θを算出するための方位算出テーブルＴ_n,n-1（Ｔ_n+1,n）は次に示すように予め設定されている（図３参照）。

図３に示すように、レーダ装置のアンテナモジュール３に対しては、レーダ正面方向に垂直でＢｅａｍ１側の方向を方位角θ＝０°とし、レーダ正面方向を方位角θ＝９０°とし、レーダ正面方向に垂直でＢｅａｍ６側の方向を方位角θ＝１８０°として、時計回りの座標を設定する。

次に、ターゲットの方位が変化すれば各受信ビームの強度も変化することから、各受信ビーム強度の比較値ｂ_n,n-1と各ターゲット方位角θとの対応関係を、事前の実測実験等により決定しておく。この際、比較値ｂ_n,n-1に対して方位θが一意的に決定されるように、各受信ビームの指向性及びビーム幅を設定しておく。また、この実測実験は、前記補正値の基準となる基準アンテナモジュールにより行う。具体的には、反射基準ターゲットを固定し、基準アンテナモジュールを回転させながら、各回転角での受信ビーム強度を取得する。そして、極大値を算出した後に、該極大値となる受信ビーム強度とこれに隣り合う次に高い受信ビーム強度とから前述のように比較値ｂを算出する。そして、前述の回転角すなわち方位角θと比較値ｂとを関連付けする。

このとき、方位算出テーブルＴ_n,n-1は、隣り合う受信ビーム強度毎に設定さている。すなわち、隣り合う受信ビーム強度ａ₁，ａ₂が極大値およびその次の高い値である場合はこれらの関係が方位算出テーブルＴ₁₂として記憶し、隣り合う受信ビーム強度ａ₂，ａ₃が極大値およびその次の高い値である場合はこれらの関係が方位算出テーブルＴ₂₃として記憶する。また、隣り合う受信ビーム強度ａ₃，ａ₄が極大値およびその次の高い値である場合はこれらの関係が方位算出テーブルＴ₃₄として記憶し、隣り合う受信ビーム強度ａ₄，ａ₅が極大値およびその次の高い値である場合はこれらの関係が方位算出テーブルＴ₄₅として記憶する。さらに、隣り合う受信ビーム強度ａ₅，ａ₆が極大値およびその次の高い値である場合はこれらの関係が方位算出テーブルＴ₅₆として記憶する。これらの比較値ｂと方位角θと方位算出テーブルＴとの関係をグラフ化したものが図３（ｂ）となる。このように、ビームが６本であれば、隣り合うビームの組み合わせ数に相当する５個の方位算出テーブルが設定され、記憶されている。

これらの方位算出テーブルＴ_n,n-1（Ｔ_n+1,n）は、ターゲット方位検出部１６の内部ＲＯＭに記憶されるか、予めターゲット方位算出プログラムに組み込まれて記憶されている。

ターゲット方位検出部１６は、このターゲット方位算出処理を１スキャン分終了するまで継続する（Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ３）。すなわち、１スキャン分の全ての受信ビーム強度に対して極大値となる受信ビーム強度を検出し、方位角θを検出するまで、方位算出処理を継続し、全ての受信ビーム強度に対してターゲット方位算出処理が終了した時点で、検出した方位角θを出力する。

これら一連の処理を、具体的に図６を例にして説明する。

図６（Ａ）に示すように、Ｂｅａｍ２とＢｅａｍ３との中間でＢｅａｍ３寄りの方位角θにターゲット（自動車）が存在すると、図６（Ｂ）に示すような受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆が得られる。ターゲット方位検出部１６は、得られた受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている補正値を用いて補正する。具体的に図６の場合であれば、Ｂｅａｍ２０，Ｂｅａｍ４０，Ｂｅａｍ５０により得られる受信ビーム強度ａ₂，ａ₄，ａ₅を、基準となるＢｅａｍ２，Ｂｅａｍ４，Ｂｅａｍ５に対応するように補正する。これにより、図６（Ｂ）に示すように、受信ビーム強度ａ₂は実測値よりも高く補正され、受信ビーム強度ａ₄，ａ₅は実測値よりも低く補正される。

次に、ターゲット方位検出部１６は、補正後の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を比較して、極大値となる受信ビーム強度ａ₃および次に大きな値となる受信ビーム強度ａ₂を検出して、比較値ｂ₂₃を算出する。そして、ターゲット方位検出部１６は、この比較値ｂ₂₃を、図６（Ｃ）に示すような対応する方位算出テーブルＴ₂₃に適用して、方位角θを算出する。これにより、ターゲット方位θが検出される。

以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることにより、アンテナモジュール３の各個体のバラツキの影響を除去し、基準となる統一された方位算出テーブルを用いてターゲット方位を算出することができる。この際、前述のように、各個体のバラツキに関する補正値は、ＤＳＰ外部のＥＥＰＲＯＭに記憶し、基準となるアンテナモジュールに対する方位算出テーブルをＤＳＰの内部メモリ（ＲＯＭ等）に記憶して、または方位算出処理プログラムに組み込んで、方位算出処理を行う。これにより、比較的データ容量の小さい補正値のみが外部のメモリに記憶されているので外部のメモリの容量増加を抑制することができ、且つ、基準となる方位算出テーブルがＤＳＰ内部に記憶されているので高速に方位算出処理を行うことができる。例えば、本実施形態のような場合では、約１２バイトの記憶容量で済む。

これにより、アンテナモジュールの個体差の影響を除去して、正確且つ高速にターゲット方位を算出するレーダ装置を、容量（リソース）を増加させることなく構成することができる。

また、比較値の算出に受信ビーム強度の対数の差分を用いることで、対数化による受信ビーム強度の広いダイナミックレンジの信号を少ないビット数で扱うことができる。また、差分を用いることにより、除算を用いるよりも比較値の算出処理負荷を軽減でき、比較値の算出処理、ひいてはターゲット方位の算出処理をより高速に実行することができる。

次に、第２の実施形態に係るレーダ装置について図７を参照して説明する。
図７は受信ビーム強度が低い場合の方位算出処理を説明するための概念図であり、（Ａ）は実測の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を示し、（Ｂ）はノイズ補正後の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を示し、（Ｃ）は極大値検出処理の概念を示す。なお、図７（Ｂ）において、実線がノイズ補正後の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を示し、破線がノイズ補正による除去分を示す。

本実施形態は、第１の実施形態のレーダ装置と構成および基本的な方位算出処理は同じであるが、ターゲットが遠方に存在する等に理由により受信ビーム強度が低い場合の処理を示すものである。

ターゲットが遠方に存在する場合、その距離に応じて受信ビーム強度も低くなる。例えば、Ｂｅａｍ２の指向性の中心方向で、且つ遠方にターゲットが存在すると、図７（Ａ）に示すように、受信ビーム強度ａ₂が他の受信ビーム強度ａ₁，ａ₃〜ａ₆よりも大幅に高くなり、受信ビーム強度ａ₁，ａ₃〜ａ₆が非常に低くなる。ここで、受信ビーム強度が低い場合、さまざまなノイズの影響を受けて検出される受信ビーム強度がターゲットに反射して受信される真の受信ビーム強度に重畳される。

したがって、ターゲット方位検出部１６は、予め所定のノイズ閾値Ｓｎとこれに対応するノイズ補正値とを設定記憶しておき、検出した受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆がノイズ閾値Ｓｎよりも低いかどうかを判定する（図７（Ｂ）参照）。なお、ここでいう受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆は、前述の基準アンテナに対応する補正を行ったものを示す。次に、ターゲット方位検出部１６は、ノイズ閾値Ｓｎより低い受信ビーム強度ａ₁，ａ₃〜ａ₆をノイズ補正値で減縮する。この際、ノイズ閾値Ｓｎ以上の受信ビーム強度ａ₂はそのままとする。ターゲット方位検出部１６は、極大となる受信ビーム強度ａ₂を検出するとともに、これに隣り合う、ノイズ補正後の受信ビーム強度ａ₁，ａ₃を比較し、大きい方である受信ビーム強度ａ₁を検出する。ターゲット方位検出部１６は、これらの受信ビーム強度ａ₂，ａ₁を用いて、第１の実施形態に示した処理方法でターゲット方位を算出する。

また、受信ビーム強度ａ₂は、他の受信ビーム強度ａ₁，ａ₃〜ａ₆よりも十分に高いので、ターゲット方位検出部１６は、このような場合に、受信ビーム強度ａ₂の指向性の中心方向をターゲット方位角θとして検出することもできる。これにより、比較値演算および方位算出テーブルを用いることなくターゲット方位角が検出されるので、ターゲット方位算出処理速度をさらに高速にすることができる。この場合、ノイズ閾値Ｓｎを方位算出演算するかどうかの判定に用いる利用閾値に設定してもよく、ノイズ閾値Ｓｎとは別に利用閾値を設定してもよい。そして、これらの閾値を別々に設定する場合には、ターゲット方位検出部１６が、それぞれの閾値を個別に設定記憶しておく。

次に、第３の実施形態に係るレーダ装置について図８を参照して説明する。
図８は受信ビーム強度の実測値が時系列で変動する場合の方位算出処理を説明するための概念図であり、（Ａ）はターゲットとビームとの概念図を示し、（Ｂ）は各スキャンでの受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆の変動状態を示し、（Ｃ）は平均値処理後の極大値検出処理の概念を示す。なお、図７（Ｂ）において、矢印が受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆のバラツキを示す。ここで、時系列とは、例えば、１スキャン毎のような所定間隔での時間経過を意味する。

本実施形態は、第１の実施形態のレーダ装置と構成および基本的な方位算出処理方法は同じであるが、図８（Ａ）に示すようにターゲットが姿勢を変動したり振動する等の理由により、図８（Ｂ）に示すように受信ビーム強度が各実測値で変動する場合の処理を示すものである。

ターゲット方位検出部１６は、今回の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を取得すると、前述の方法で基準アンテナに対応する補正を行う。ターゲット方位検出部１６は、この補正後の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆に対応する過去所定時間内の受信ビーム強度をメモリ１８から読み出す。ターゲット方位検出部１６は、今回の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆と、それぞれに対応する過去の受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆とを用いて、各受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を平均値処理する。ターゲット方位検出部１６は、それぞれに平均化された受信ビーム強度ａ₁〜ａ₆を用いて第１の実施形態に示す方法で、極大となる平均化受信ビーム強度ａ₃を検出するとともに、これに隣り合う、ノイズ補正後の平均化受信ビーム強度ａ₂，ａ₄を比較し、高い方である平均化受信ビーム強度ａ₂を検出する。ターゲット方位検出部１６は、これらの平均化受信ビーム強度ａ₃，ａ₂を用いてターゲット方位を算出する。

このような構成とすることで、ターゲットの姿勢が変化したりターゲットが振動する等して、受信ビーム強度が変動する場合でも、受信ビーム強度を今回から過去の所定期間に亘り平均化することで、この変動の影響が除去されて、ターゲット方位角θを正確に検出することができる。

なお、前述の各実施形態では、６本のビームを形成するレーダ装置について示したが、形成するビーム数はレーダ装置に仕様に応じて適宜設定すればよく、互いに異なる指向性を有する複数のビームによりターゲット方位を検知する装置であれば、前述の構成を適用することができ、前述の効果を奏することができる。

本発明の第１の実施形態のレーダ装置のブロック図 図１に示したアンテナモジュール３の構造の一例を示す概略図 ターゲット方位角θの設定を表す概念図、および、比較値ｂと方位角θとの関係を示す図 受信ビーム強度ａの補正概念を示す図 ターゲット方位の算出フローを示すフローチャート ターゲット方位の算出方法を示す概念図 第２の実施形態に係る受信ビーム強度が小さい場合の方位検出処理を説明するための概念図 受信ビーム強度の実測値が時系列で微変動する場合の方位検出処理を説明するための概念図

符号の説明

１−信号処理モジュール
１１−マイコン
１２−変調データ生成部
１３−Ｄ／Ａコンバータ
１４−送信アンプ
１５−Ａ／Ｄコンバータ
１６−ターゲット方位検出部
１７−ＥＥＰＲＯＭ
１８−メモリ
１９−トランシーバＩＣ
２−送受信モジュール
２１−ＶＣＯ
２２−ＰＡ（パワーアンプ）
２３−ローカル信号分岐カプラ
２４−サーキュレータ
２５−ミキサ
２６−ＬＮＡ（低雑音アンプ）
３−アンテナモジュール
３０Ａ〜３０Ｆ−アンテナ
３１−アンテナ切替器
３２−アンテナモジュール３の筐体

Claims (5)

1. 互いに異なる方向にビームを放射し、これらビームの内の少なくとも１つのビームが他のビームと異なるビーム幅または／および利得を有する複数のアンテナと、
   該複数のアンテナのうち隣り合うアンテナで得られる受信ビームの強度を比較した隣接ビーム強度比較値を算出して、該隣接ビーム強度比較値に基づいてターゲットの方位算出を行うターゲット方位算出手段と、を備えたレーダ装置において、
   個々のレーダ装置に依存し、各受信ビームの強度の補正値を記憶する第１記憶手段を備え、
   前記ターゲット方位算出手段は、全てのレーダ装置に対して共通に設定される、基準の隣接ビーム強度比較値と算出方位との関係を示す方位算出テーブルを記憶する第２記憶手段を備え、各アンテナの受信ビームを前記補正値で補正した後に前記隣接ビーム強度比較値を算出し、該隣接ビーム強度比較値を前記方位算出テーブルに適用してターゲットの方位を算出することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記隣接ビーム強度比較値は、互いに隣り合う第１受信ビーム強度の対数値と第２受信ビームの対数との差により算出される請求項１に記載のレーダ装置。
3. 受信ビームの強度に対してノイズ補正を行う基準となる補正閾値と、前記ノイズ補正に用いるノイズ補正値とを記憶する第３記憶手段を備え、
   前記ターゲット方位算出手段は、各受信ビームの強度を前記補正閾値と比較し、該補正閾値よりも低い受信ビームの強度を、前記ノイズ補正値を用いて減縮する請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
4. 取得した受信ビームの強度を前記隣接ビーム強度比較値の算出に利用しない基準となる利用閾値を記憶する第４記憶手段を備え、
   前記ターゲット方位算出手段は、隣り合う受信ビームの強度の一方が前記利用閾値よりも大きく、他方が前記利用閾値以下であることを検出すると、前記隣接ビーム強度比較値の算出を取り止めて、前記利用閾値よりも大きい強度の受信ビームの方位をターゲット方位とする請求項１に記載のレーダ装置。
5. 各受信ビームの強度を所定期間に亘り記憶する第５記憶手段を備え、
   前記ターゲット方位算出手段は、前記隣接ビーム強度比較値の算出、前記各受信ビームの強度の前記補正閾値との比較、および、前記各受信ビームの強度の前記利用閾値との比較に、今回取得した受信ビームの強度と記憶されている以前の所定期間の受信ビームの強度との平均値を用いる請求項１〜４のいずれかに記載のレーダ装置。

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