JP2013217884A - 受信処理装置、受信処理方法および受信処理プログラム - Google Patents

受信処理装置、受信処理方法および受信処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】受信アレーアンテナにより受信される信号に関する分解能を効果的に向上させることができる受信処理装置を提供する。
【解決手段】受信処理装置は、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナで、連続する２以上の受信アンテナに関するデータを追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行うアンテナ拡張部を備える、ことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、受信処理装置、受信処理方法および受信処理プログラムに関する。
近年、自動車などの車両における利便性や安全性の向上のために、センシング装置として、ミリ波レーダを利用した車載用のレーダ装置の搭載が活発となっている。
特に、縦方向の検出手法としては、対象物（物体）との距離と相対速度を同時に取得することが可能であるＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式が一般的に用いられている。また、横方向の検出手法としては、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）による対象物の方位検出や、高分解能アルゴリズムによる対象物の分離などの方式が一般的に知られている。
ここで、車載用のレーダ装置は、例えば、車両の前方に電波（送信波）を送出して、当該車両の前方に存在する対象物に関する情報を検出（検知）するために、当該車両の前方の部分に設けられる。
この場合、縦方向とは、車両の前方方向（進行方向）と同じ方向のことを表す。また、この場合、横方向とは、車両の前方方向（進行方向）に対して方位（方位角度）の方向を表す。
ＦＭＣＷ方式を使用する車載用のレーダ装置では、送信アンテナから変調波を送信し、受信アンテナが並んだアレーアンテナによって反射物（対象物）からの反射波を受信して、その受信信号をミキサによりミキシングすることにより、ビート信号を生成する。その後、このビート信号をＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器によりデジタル信号にして取り込み、そのデジタル信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理することにより、反射物に対する周波数成分を抽出する。そして、変調周波数の増加区間と減少区間において抽出された周波数成分の組み合わせにより、対象物の相対速度と距離を算出する。
また、車載用のレーダ装置では、反射物に対する周波数成分に対して、ＤＢＦや高分解能アルゴリズムなどの信号処理を用いた方位検出を行うことで、対象物の方位を算出する。
ここで、横方向の分解能を向上させるためには、例えば、物理的に受信アレーアンテナのアンテナの数を増加させること、または、受信素子の間を補間してチャンネル（Ｃｈ）の数を増加させること、が一般的であった。
なお、参考として、特許文献１に記載された信号処理装置では、ビート信号を合成して合成ビート信号を生成することで、アンテナ対の間に仮想アンテナを配置した場合にこの仮想アンテナにより得られるビート信号と同じ位相の合成ビート信号を得て、そして、ビート信号のいずれかと合成ビート信号に基づいて目標物体の方位角を検出することで、アンテナ間隔をある程度離間させたままで位相折り返しが発生しない方位角検出範囲を広角化できる（特許文献１参照。）。
また、参考として、特許文献２に記載された移動目標検出装置では、複数個ある受信アンテナのうち一部の受信アンテナを、他の受信アンテナの間隔と異なる間隔で配置して、この受信アンテナを他の受信アンテナと切換器を介して受信部を共通化し、そして、車両、船舶等を検出する（特許文献２参照。）。
特開２０１０−７１８６５号公報 特開２００６−２５８５３０号公報
しなしながら、例えば、物理的に受信アレーアンテナのアンテナの数を増加させることで、分解能を向上させる構成では、高価な部品を多く使う必要があるなどの問題があり、実現性に課題が多かった。
また、例えば、既存の受信アレーアンテナの受信素子の間を線形的に補間して、受信素子の数を増加させる構成では、素子数の増加に伴う分解能の向上が実現されないという問題があり、また、複数の成分が含まれる場合に、素子数の増加による不整合が生じて、拡張前の性能より劣化するという問題があった。
本発明は、このような事情を考慮して為されたものであり、受信アレーアンテナにより受信される信号に関する分解能を効果的に向上させることができる受信処理装置、受信処理方法および受信処理プログラムを提供することを目的としている。
（１）上述した課題を解決するために、本発明に係る受信処理装置は、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行うアンテナ拡張部を備える、ことを特徴とする。
（２）上述した課題を解決するために、本発明に係る受信処理装置は、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行うアンテナ拡張部を備える、ことを特徴とする。
（３）本発明は、上記した（１）または上記した（２）に記載の受信処理装置において、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナは、前記複数の受信アンテナの全てである、ことを特徴とする。
（４）本発明は、上記した（１）から上記した（３）のいずれか１つに記載の受信処理装置において、車載用のレーダ装置に備えられ、前記受信アレーアンテナにより、送信波が対象物によって反射されて到来する受信波を受信し、前記各受信アンテナに関するデータは、周波数成分に関する複素数のデータであり、前記アンテナ拡張部により得られたデータを用いて前記対象物の位置に関する情報を検出する、ことを特徴とする。
（５）上述した課題を解決するために、本発明に係る受信処理方法は、アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う、ことを特徴とする。
（６）上述した課題を解決するために、本発明に係る受信処理方法は、アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う、ことを特徴とする。
（７）上述した課題を解決するために、本発明に係る受信処理プログラムは、アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う手順を、コンピュータに実行させるためのプログラムである。
（８）上述した課題を解決するために、本発明に係る受信処理プログラムは、アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う手順を、コンピュータに実行させるためのプログラムである。
以上説明したように、本発明によれば、受信アレーアンテナにより受信される信号に関する分解能を効果的に向上させることができる受信処理装置、受信処理方法および受信処理プログラムを提供することが可能になる。
本発明の一実施形態に係る車載用のレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの配置の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るアンテナ拡張部により行われる処理の手順のイメージを示す図である。 本発明の第１実施形態に係るアンテナ拡張部により行われる処理の手順の一例を示すフローチャート図である。 （Ａ）は素子数の増加がない場合におけるＤＢＦスペクトルのシミュレーションの結果の一例を示す図であり、（Ｂ）は素子数の増加がある場合におけるＤＢＦスペクトルのシミュレーションの結果の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るアンテナ拡張部により行われる処理の手順のイメージを示す図である。
［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る車載用のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、車載用のレーダ装置の一例として、電子走査型レーダ装置（ＦＭＣＷ方式のミリ波レーダ装置）を示す。
本実施形態に係る車載用のレーダ装置は、車両（本実施形態では、一例として、自動車）の前方に電波（送信波）を送出して、当該車両の前方に存在する対象物（ターゲット）に関する情報を検出（検知）するために、当該車両の前方の部分に設けられている。
本実施形態に係るレーダ装置は、（ｎ＋１）個の受信アンテナ（受信素子）１−０〜１−ｎと、（ｎ＋１）個のミキサ２−０〜２−ｎと、（ｎ＋１）個のフィルタ３−０〜３―ｎと、スイッチ（ＳＷ）４と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）５と、制御部６と、三角波生成部７と、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）８と、分配器９と、送信アンテナ１０と、信号処理部２０と、を備える。
ここで、（ｎ＋１）は、複数である。
また、本実施形態に係るレーダ装置は、（ｎ＋１）個のアンプ（増幅器）４１−０〜４１−ｎと、アンプ４２と、アンプ４３と、アンプ４４と、（ｎ＋１）個のアンプ４５−０〜４５−ｎと、を備える。
ここで、本実施形態に係るレーダ装置は、受信アレーアンテナを構成する（ｎ＋１）個のチャンネル（Ｃｈ）の受信系を有している。各チャンネルごとに、受信アンテナ１−０〜１−ｎと、アンプ４１−０〜４１−ｎと、ミキサ２−０〜２−ｎと、フィルタ３−０〜３―ｎと、アンプ４５−０〜４５−ｎと、を有する。
本実施形態では、一例として、ｎ＝４である場合を示す。
信号処理部２０は、メモリ２１と、周波数分解処理部２２と、ピーク検知部２３と、ピーク組合せ部２４と、距離検出部２５と、速度検出部２６と、ペア確定部２７と、相関行列算出部２８と、固有値算出部２９と、判定部３０と、方位検出部３１と、を備える。
また、周波数分解処理部２２は、アンテナ拡張部５１を備える。
本実施形態に係るレーダ装置において行われる概略的な動作の例を説明する。
三角波生成部７は、制御部６により制御されて、三角波信号を生成してアンプ４３に出力する。
アンプ４３は、三角波生成部７から入力された三角波信号を増幅してＶＣＯ８に出力する。
ＶＣＯ８は、アンプ４３から入力された三角波信号に基づいて、当該三角波信号について周波数変調を行った信号を送信信号として分配器９に出力する。
分配器９は、ＶＣＯ８から入力された送信信号を２つに分配して、一方の分配信号をアンプ４４に出力し、他方の分配信号を各アンプ４５−０〜４５−ｎに出力する。
アンプ４４は、分配器９から入力された信号を増幅して送信アンテナ１０に出力する。
送信アンテナ１０は、アンプ４４から入力された信号を送信波として無線により送信する。
この送信波は、対象物によって反射される。
各受信アンテナ１−０〜１−ｎは、送信アンテナ１０から送信された送信波が対象物によって反射して到来する反射波（すなわち、受信波）を受信し、受信した受信波を各アンプ４１−０〜４１−ｎに出力する。
各アンプ４１−０〜４１−ｎは、各受信アンテナ１−０〜１−ｎから入力された受信波を増幅して各ミキサ２−０〜２−ｎに出力する。
各アンプ４５−０〜４５−ｎは、分配器９から入力された信号（送信信号が分配されたもの）を増幅して各ミキサ２−０〜２−ｎに出力する。
各ミキサ２−０〜２−ｎは、各アンプ４１−０〜４１−ｎから入力される受信波の信号と、各アンプ４５−０〜４５−ｎから入力される信号（送信アンテナ１０から送信される送信波の信号）とを混合（ミキシング）して、それぞれの周波数差に対応したビート信号を生成し、生成したビート信号を各フィルタ３−０〜３−ｎに出力する。
各フィルタ３−０〜３−ｎは、各ミキサ２−０〜２−ｎから入力されたビート信号（各受信アンテナ１−０〜１−ｎに対応したチャンネル０〜ｎのビート信号）に対して帯域制限を行い、帯域制限したビート信号をスイッチ４に出力する。
スイッチ４は、制御部６から入力されるサンプリング信号に対応して、各フィルタ３−０〜３−ｎから入力されたビート信号を、順次切り替えて、アンプ４２に出力する。
アンプ４２は、スイッチ４から入力されたビート信号を増幅してＡ／Ｄ変換器５に出力する。
Ａ／Ｄ変換器５は、制御部６から入力されるサンプリング信号に対応して、スイッチ４からサンプリング信号に同期して入力されるビート信号（各受信アンテナ１−０〜１−ｎに対応した各チャンネル０〜ｎのビート信号）を、サンプリング信号に同期してＡ／Ｄ変換することで、アナログ信号からデジタル信号へ変換し、これにより得られたデジタル信号を信号処理部２０におけるメモリ２１の波形記憶領域に順次記憶させる。
制御部６は、例えば、マイクロコンピュータなどを用いて構成されている。
制御部６は、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などに格納された制御プログラムに基づいて、レーダ装置における全体の制御を行う。
具体例として、制御部６は、三角波生成部７により三角波信号を生成する処理を制御し、また、あらかじめ定められたサンプリング信号を生成してスイッチ４とＡ／Ｄ変換器５に出力する。
続いて、信号処理部２０において行われる概略的な動作の例を説明する。
メモリ２１は、その波形記憶領域に、Ａ／Ｄ変換器５により得られたデジタル信号（ビート信号）を、アンテナ１−０〜１−ｎごとに対応させて、記憶している。このデジタル信号は、上昇部分および下降部分の時系列データとなる。
例えば、上昇部分と下降部分のそれぞれにおいて２５６個の値をサンプリングした場合には、２×２５６個×アンテナ数のデータが、メモリ２１の波形記憶領域に記憶される。
周波数分解処理部２２は、周波数変換（例えば、フーリエ変換、ＤＴＣ、アダマール変換、ウェーブレッド変換など）により、各チャンネル０〜ｎ（各アンテナ１−０〜１−ｎ）に対応するビート信号を、それぞれ、あらかじめ設定された分解能に応じて周波数成分へ変換し、これにより得られる、ビート周波数を示す周波数ポイントと、そのビート周波数の複素数データを、ピーク検知部２３と相関行列算出部２８に出力する。
但し、本実施形態では、周波数分解処理部２２にアンテナ拡張部５１が備えられており、周波数分解処理部２２は、アンテナ拡張部５１の機能を使用せずに上記のように得られるビート周波数を示す周波数ポイントと、そのビート周波数の複素数データを、ピーク検知部２３と相関行列算出部２８に出力する代わりに、アンテナ拡張部５１の機能を使用して得られるビート周波数を示す周波数ポイントと、そのビート周波数の複素数データを、ピーク検知部２３と相関行列算出部２８に出力することもできる。
ここで、例えば、周波数分解処理部２２は、常に、アンテナ拡張部５１の機能を使用した結果を出力する構成とすることも可能であり、また、例えば、周波数分解処理部２２は、アンテナ拡張部５１の機能を使用しない結果と、アンテナ拡張部５１の機能を使用した結果とを、ユーザからの指示またはあらかじめ定められた条件などに従って、切り替えて出力する構成とすることも可能である。
なお、アンテナ拡張部５１の機能については後述する。
周波数分解処理部２２により行われる処理について具体的に説明する。
本実施形態に係るレーダ装置では、送信信号に対して、対象物からの反射波である受信信号が、本実施形態に係るレーダ装置と対象物との距離に比例して時間遅れ方向（例えば、図示しないグラフの右方向）に遅延されて受信される。さらに、受信信号は、本実施形態に係るレーダ装置と対象物との相対速度に比例して、送信信号に対して周波数方向（例えば、図示しないグラフの上下方向）に変動する。
このとき、ビート信号を周波数変換すると、対象物が１つである場合には、三角波の上昇部分（上昇領域）および下降部分（下降領域）のそれぞれに１つのピーク値を有することとなる。
周波数分解処理部２２は、メモリ２１に蓄積されたビート信号がサンプリングされたデータを、三角波の上昇部分（上り）と下降部分（下り）のそれぞれについて、周波数分解（例えば、フーリエ変換など）により、離散時間に周波数変換する。すなわち、周波数分解処理部２２は、ビート信号をあらかじめ設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、ビート周波数ごとに分解されたビート信号に基づいた複素数データを算出する。
この結果、三角波の上昇部分と下降部分において、それぞれ、周波数分解されたビート周波数ごとの信号レベルが得られる。この結果が、ピーク検知部２３と相関行列算出部２８に出力される。
例えば、受信アンテナ１−０〜１−ｎごとに三角波の上昇部分および下降部分のそれぞれについて２５６個のサンプリングが行われたデータを有する場合には、三角波の上昇部分および下降部分のそれぞれにおいて１２８個の複素数データ（２×１２８個×アンテナ数のデータ）となる。
ここで、受信アンテナ１−０〜１−ｎごとの複素数データには、所定の角度θに依存した位相差があり、それぞれの複素数データの複素平面上における絶対値（例えば、受信強度あるいは振幅など）は等価である。
なお、所定の角度θについて説明する。
受信アンテナ１−０〜１−ｎが、アレー状に配置される場合を考える。
受信アンテナ１−０〜１−ｎには、アンテナを配列している面に対する垂直方向の軸に対して角度θの方向から入射される、対象物からの到来波（入射波、すなわち送信アンテナ１０から送信した送信波に対する対象物からの反射波）が入力する。
このとき、その到来波は、受信アンテナ１−０〜１−ｎにおいて同一の角度θで受信される。
この同一の角度θおよびある２個の隣接する受信アンテナ１−０〜１−ｎの間隔ｄにより求められる位相差（経路差である「ｄ・sinθ」に比例する値）が、これら２個の隣接する受信アンテナ１−０〜１−ｎの間で発生する。
この位相差を利用して、ＤＢＦや高分解能アルゴリズムなどの信号処理を用いた方位検出を行うことで、対象物の方位（角度θ）を検出することができる。
ピーク検知部２３は、周波数分解処理部２２から入力された情報に基づいて、三角波の上昇部分および下降部分のそれぞれにおいて、あらかじめ設定された数値を超える複素数データのピーク値（例えば、受信強度あるいは振幅などのピーク値）を有するビート周波数を検出することにより、ビート周波数ごとに対象物の存在を検出（検知）して、検出した対象物に対応したビート周波数をターゲット周波数として選択する。ピーク検知部２３は、ターゲット周波数の検出結果（ターゲット周波数のビート周波数とそのピーク値）をピーク組合せ部２４に出力する。
なお、ピーク検知部２３では、例えば、いずれかの受信アンテナ１−０〜１−ｎに関する複素数データを周波数スペクトル化したもの、または、全ての受信アンテナ１−０〜１−ｎに関する複素数データの加算値を周波数スペクトル化したものなどに基づいて、周波数スペクトルにおける各ピーク値に対応するビート周波数をターゲット周波数として検出することができる。ここで、全ての受信アンテナ１−０〜１−ｎの複素数データの加算値を用いる場合には、ノイズ成分が平均化されてＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が向上することが期待される。
ピーク組合せ部２４は、ピーク検知部２３から入力された情報（ターゲット周波数のビート周波数とそのピーク値）について、上昇部分および下降部分のそれぞれにおけるビート周波数とそのピーク値をマトリクス状に総当たりで組合わせ、これにより上昇部分および下降部分のそれぞれにおけるビート周波数を全て組合わせて、この組合わせの結果を、順次、距離検出部２５と速度検出部２６に出力する。
距離検出部２５は、ピーク組合せ部２４から順次入力される上昇部分と下降部分の組合わせにおけるビート周波数（ターゲット周波数）を加算した数値に基づいて、対象物との距離ｒを演算し、その結果（この例では、ピーク値を含む）をペア確定部２７に出力する。
距離ｒは、式（１）で表される。
ｒ＝｛Ｃ・Ｔ／（２・Δｆ）｝・｛（ｆｕ＋ｆｄ）／２｝ ・・（１）
ここで、Ｃは光速度を表し、Ｔは変調時間（上昇部分または下降部分）を表し、Δｆは三角波の周波数変調幅を表す。また、ｆｕはピーク組合せ部２４から出力される三角波の上昇部分のターゲット周波数を表し、ｆｄはピーク組合せ部２４から出力される三角波の下降部分のターゲット周波数を表す。
速度検出部２６は、ピーク組合せ部２４から順次入力される上昇部分と下降部分の組合わせにおけるビート周波数（ターゲット周波数）の差分の数値に基づいて、対象物との相対速度ｖを演算し、その結果（この例では、ピーク値を含む）をペア確定部２７に出力する。
相対速度ｖは、式（２）で表される。
ｖ＝｛Ｃ／（２・ｆ０）｝・｛（ｆｕ−ｆｄ）／２｝ ・・（２）
ここで、ｆ０は三角波の中心周波数を表す。
ペア確定部２７は、距離検出部２５から入力された情報および速度検出部２６から入力された情報に基づいて、対象物ごとに対応した上昇部分および下降部分のそれぞれのピークの適切な組合わせを判定して、上昇部分および下降部分のそれぞれのピークのペアを確定し、確定したペア（距離ｒ、相対速度ｖ、周波数ポイント）を示すターゲット群番号を周波数分離処理部２２に出力する。
なお、ここでは、各ターゲット群は、方位が決定されていないため、本実施形態に係るレーダ装置における受信アンテナアレーの配列方向に対する垂直軸に対して、受信アンテナ１−０〜１−ｎの配列方向に平行な横方向の位置は決定されていない。
相関行列算出部２８は、周波数分解処理部２８から入力された情報に基づいて、あらかじめ定められた相関行列を算出し、その結果を固有値算出部２９に出力する。
固有値算出部２９は、相関行列算出部２８から入力された情報に基づいて、固有値を算出し、その結果を判定部３０と方位検出部３１に出力する。
判定部３０は、固有値算出部２９から入力された情報に基づいて、次数を判定し、その結果を方位検出部３１に出力する。
方位検出部３１は、固有値算出部２９から入力された情報や、判定部３０から入力された情報に基づいて、対象物の方位（方位角度）を検出して出力する。
ここで、方位検出部３１により対象物の方位を検出するために使用する手法（例えば、アルゴリズム）としては、公知のものを含めて様々な手法が用いられてもよい。
具体例として、方位検出部３１は、高分解能アルゴリズムであるＡＲスペクトル推定法やＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法や改良共分散法（ＭＣＯＶ法）などのスペクトル推定法を用いてスペクトル推定処理を行い、スペクトル推定処理の結果に基づいて、対象物の方位を検出（算出）することができる。なお、本実施形態では、改良共分散法（ＭＣＯＶ法）を利用する。
また、相関行列算出部２８や固有値算出部２９や判定部３０や方位検出部３１に対応する構成部分（この例では、相関行列、固有値および次数を求めて、対象物の方位を検出する構成部分）は、信号処理部２０において用いられる方位検出の手法によって、その手法に合わせた構成や動作が用いられ、本実施形態とは異なる構成や動作が用いられてもよい。
また、方位検出部３１により行われる方位検出の手法としては、他の例として、ＤＢＦなどが用いられてもよい。
なお、対象物について、距離、相対速度、方位（方位角度）を検出する原理としては、例えば、特開２０１１−１６３８８３号公報などに開示される公知の技術を利用することが可能である。
次に、図２〜図５を参照して、アンテナ拡張部５１により行われる処理について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの配置の一例を示すブロック図である。
本実施形態では、受信アレーアンテナとして、複数（本実施形態では、５個）の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４を等しい間隔（等間隔）ｄ０で並べて配置した等間隔アレーアンテナ（等ピッチアレーアンテナ）を用いている。
ここで、図２に示す受信アンテナ１０１−０〜１０１−４は、図１に示される受信アンテナ１−０〜１−ｎにおいてｎ＝４である場合に対応する。
図３は、本発明の一実施形態に係るアンテナ拡張部５１により行われる処理の手順のイメージを示す図である。図３は、既存のアンテナ素子数（受信アンテナの数）が５である場合を示す。
概略的には、図１に示されるレーダ装置では、反射物（対象物）からの反射波を受信アレーアンテナにより受信してミキサ２−０〜２−ｎによりミキシングすることによりビート信号を生成し、その後、このビート信号をＡ／Ｄ変換器５によりデジタル信号にしてメモリ２１に取り込み、このデジタル信号（ビート信号）について、周波数分解処理部２２によりＦＦＴ処理を行って、周波数成分の振幅情報、位相情報を得る。そして、アンテナ拡張部５１は、このようにして得られた複素数で表される周波数成分の振幅情報、位相情報（既存データ）について、（手順１）〜（手順５）の処理を行うことで、仮想的にアンテナ素子数を増加させる。
本実施形態における（手順１）〜（手順５）の処理では、拡張する素子が、既存の物理的に受信した（ｎ＋１）個の素子のアンテナ受信データに対して、方位分（ターゲットの方位に相当する位相の分）だけ位相が回転していることを前提として、素子間の相対位相差を保持させたまま、アンテナ素子の拡張を行う。
具体的には、アンテナ拡張部５１は、等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理として、次のような（手順１）〜（手順５）の処理を行う。
なお、ここでの処理に使用するメモリとしては、任意のものが用いられてもよく、例えば、周波数分解処理部２２あるいはその中のアンテナ拡張部５１に設けられるメモリが用いられてもよく、または、メモリ２１などのように、他のメモリが用いられてもよい。
また、図３では、破線により、波面（位相面）のイメージを示してある。
（手順１）の処理では、アンテナ拡張部５１は、メモリに保存されている既存の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータ（本実施形態では、周波数成分の振幅情報、位相情報）をコピーして当該メモリに記憶させる。
図３の例では、既存の５個の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のそれぞれに関するデータ（既存データ）が、素子番号０〜４のそれぞれのデータとして記憶されており、この状態において、アンテナ拡張部５１は、前記した５個の素子番号０〜４の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のそれぞれに関するデータ（既存データ）をコピーして、素子番号４〜８のそれぞれのデータとして記憶させる。
図３には、このコピーの結果のイメージを素子番号４〜８における受信アンテナ２０１−０〜２０１−４として示してある。
（手順２）の処理では、アンテナ拡張部５１は、コピーしたそれぞれのデータについて、その虚数部に（−１）を乗算することにより、その位相を反転させる。
図３の例では、この位相の反転により、コピーしたデータである素子番号４〜８のデータの波面が反転させられる。
図３には、この位相反転の結果のイメージを素子番号４〜素子番号８における受信アンテナ２０１−０’〜２０１−４’として示してある。
（手順３）の処理では、アンテナ拡張部５１は、位相を反転したデータの波面の角度を位相反転前の波面の角度に一致させるように、当該位相を反転したデータの位相情報を変えないままで、当該位相を反転したデータの素子の位置（受信アンテナ２０１−０’〜２０１−４’の配置）を並び替える。
図３の例では、アンテナ拡張部５１は、受信アンテナ２０１−０’の素子と受信アンテナ２０１−４’の素子との位置を入れ替え、受信アンテナ２０１−１’の素子と受信アンテナ２０１−３’の素子との位置を入れ替える。これにより、入れ替え後には、素子番号４〜８には、受信アンテナ２０１−４’から受信アンテナ２０１−０’への順で並べられる。
（手順４）の処理では、アンテナ拡張部５１は、素子番号４において重なる２つのデータ（受信アンテナ１０１−４のデータおよび受信アンテナ２０１−４’のデータ）の位相を一致させるように、コピーした方の全てのデータ（受信アンテナ２０１−４’〜受信アンテナ２０１−０’のデータ）の位相を回転させる。
図３の例では、アンテナ拡張部５１は、受信アンテナ２０１−４’のデータの位相を受信アンテナ１０１−４のデータの位相に合わせるように、素子番号４〜素子番号８における受信アンテナ２０１−４’〜受信アンテナ２０１−０’のデータの位相を、同じ量だけ、回転させる。
図３には、この位相回転の結果のイメージを素子番号４〜素子番号８における受信アンテナ２０１−４’’〜受信アンテナ２０１−０’’として示してある。
（手順５）の処理では、アンテナ拡張部５１は、素子番号４において２つのデータが重なるところについては、既存のデータ（受信アンテナ１０１−４のデータ）の方を使用して、コピーした方のデータ（受信アンテナ１０１−４’’のデータ）を不使用として、素子番号４の隣から、拡張した素子（素子番号５〜８）のデータを連結させることで、素子番号０〜８のデータの全てを連結させる。
図３の例では、アンテナ拡張部５１は、素子番号０〜４における既存の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のデータに、拡張した素子番号５〜８における（手順４）の処理で得られた受信アンテナ２０１−３’’〜２０１−０’’のデータを連結させる。これにより、仮想的に、素子番号０〜８の９個の素子（受信アンテナ）から構成される受信アレーアンテナによる受信信号が得られる。
このようにして、アンテナ拡張部５１は、素子数を拡張した場合における各素子のデータ（本実施形態では、周波数成分の振幅情報、位相情報）を取得し、例えば、この拡張したデータ（または、それにより得られる結果）が以降の処理で使用されるようにする。本実施形態では、周波数分解処理部２２以降の処理部で、この拡張したデータ（または、それにより得られる結果）が使用されるようにする。
具体例として、既存アンテナについて素子を拡張した周波数成分のデータ（または、それにより得られる結果）を用いて、例えば、方位検出部３１による方位検出の処理を行うことができる。また、例えば、既存アンテナについて素子を拡張した周波数成分のデータ（または、それにより得られる結果）を用いて、距離検出部２５による距離検出の処理を行うことや、速度検出部２６による速度検出の処理を行うこと、も可能である。
図４は、本発明の一実施形態に係るアンテナ拡張部５１により行われる処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
まず、アンテナ拡張部５１は、反射物（対象物）の周波数成分のデータを入力する（ステップＳ１）。
次に、アンテナ拡張部５１は、（手順１）の処理として、既存データをコピーする（ステップＳ２）。
次に、アンテナ拡張部５１は、（手順２）の処理として、コピーしたデータの虚数部に（−１）を乗算することで位相を反転させる（ステップＳ３）。
次に、アンテナ拡張部５１は、（手順３）の処理として、位相を反転させたデータについて、位相情報を変えずに、素子位置の並び替えを行う（ステップＳ４）。
次に、アンテナ拡張部５１は、（手順４）の処理として、結合するときの基準となる素子（図３の例では、素子番号４の素子）の位相に合うように、素子位置の並び替えを行ったデータの位相を回転させる（ステップＳ５）。
次に、アンテナ拡張部５１は、（手順５）の処理として、結合するときの基準となる素子（図３の例では、素子番号４の素子）の隣から、算出した拡張素子（図３の例では、素子番号５〜８の素子）のデータを連結する（ステップＳ６）。
図５（Ａ）は、素子数の増加がない場合におけるＤＢＦスペクトルのシミュレーションの結果の一例を示す図である。グラフに、ＤＢＦスペクトル１００１を示す。
図５（Ｂ）は、素子数の増加がある場合におけるＤＢＦスペクトルのシミュレーションの結果の一例を示す図である。ＤＢＦスペクトル１００２を示す。
図５（Ａ）および図５（Ｂ）のシミュレーションでは、物理的な素子（受信アンテナ）の数は５個である。そして、図５（Ａ）は、そのまま素子数を拡張（増加）させないときに得られるＤＢＦスペクトル１００１を示し、図５（Ｂ）は、図３の例のように、仮想的に素子数を拡張（増加）させて、拡張後の素子数を９個としたときに得られるＤＢＦスペクトル１００２を示す。
図５（Ｂ）に示されるＤＢＦスペクトル１００２の方が、図５（Ａ）に示されるＤＢＦスペクトル１００１よりも、ビームが細くなり、横方向の分解能が良くなっている。
以上のように、本実施形態に係る車載用のレーダ装置におけるアンテナ拡張部５１では、既存のアンテナ素子（受信アンテナ）により受信したデータを元に、図３および図４に示される（手順１）〜（手順５）により、位相反転、素子位置の並び替え、位相回転などの処理を行うことで、既存のアンテナ素子で受信した内容について、仮想的に素子を外側に拡張することができ、これにより、性能（例えば、分解能）を向上させることができる。このように、本実施形態に係る車載用のレーダ装置におけるアンテナ拡張部５１では、受信アレーアンテナにより受信される信号に関する分解能を効果的に向上させることができる。
これにより、本実施形態では、例えば、従来の処理では取り扱うことができなかったような情報について、処理することができるようになる。
また、従来では、素子数が少ない場合に、ＤＢＦなどで受信ビームが広がることで横方向の分解能が悪化する問題や、ＭＣＯＶやＭＵＳＩＣなどのスペクトル推定法において扱うことができる到来波数が制約される問題があったが、本実施形態では、例えば、既存のアンテナ素子で受信した信号に含まれる到来波の成分をより多く（例えば、全て）推定することが可能となる。
このように、本実施形態では、既存の等間隔アレーアンテナよりも、多い到来波の信号を扱うことができるようになる。
また、本実施形態では、例えば、物理的に受信アレーアンテナの素子（受信アンテナ）を増やすことや、または、物理的に受信アレーアンテナの素子を増やさずに、送受信を複数回切り替えて見掛け上の受信データ（見掛け上の受信アレーアンテナの素子の数）を増やすことを行わなくとも、仮想的に、到来波数（受信信号の数）を増やすことができる。
また、本実施形態では、既存の受信アレーアンテナの素子（受信アンテナ）の間を補間するのではなく、既存の受信アレーアンテナによる受信データを元に、仮想的に素子（受信アンテナ）を補外して素子の数を増加させることにより、分解能を向上させることができる。
また、等間隔アレーアンテナの場合には、例えば、位相回転を行うこと（だけ）で仮想的な素子の拡張を行う方法（例えば、第２実施形態で示すような方法）もあるが、本実施形態では、図３および図４に示される（手順１）〜（手順５）の処理を行い、同一の素子（図３の例では、素子番号４の素子）における２つのデータの位相合わせをするように、位相回転を行って拡張素子を連結することにより、不整合（例えば、位相の不整合）を小さく（例えば、最小限に）抑えることが可能となる。
［第２実施形態］
本実施形態では、第１実施形態に係る図３に示される等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理とは異なる、等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理の他の例を示す。
本実施形態では、図１に示される車載用のレーダ装置の概略的な構成や、図２に示される受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの配置については、第１実施形態の場合と同様であり、同じ符号を使用して説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係るアンテナ拡張部５１により行われる処理の手順のイメージを示す図である。図６は、既存のアンテナ素子数（受信アンテナの数）が５である場合を示す。
概略的には、図１に示されるレーダ装置では、反射物（対象物）からの反射波を受信アレーアンテナにより受信してミキサ２−０〜２−ｎによりミキシングすることによりビート信号を生成し、その後、このビート信号をＡ／Ｄ変換器５によりデジタル信号にしてメモリ２１に取り込み、このデジタル信号（ビート信号）について、周波数分解処理部２２によりＦＦＴ処理を行って、周波数成分の振幅情報、位相情報を得る。そして、アンテナ拡張部５１は、このようにして得られた複素数で表される周波数成分の振幅情報、位相情報（既存データ）について、（手順１）〜（手順３）の処理を行うことで、仮想的にアンテナ素子数を増加させる。
本実施形態における（手順１）〜（手順３）の処理では、拡張する素子が、既存の物理的に受信した（ｎ＋１）個の素子のアンテナ受信データに対して、方位分（ターゲットの方位に相当する位相の分）だけ位相が回転していることを前提として、素子間の相対位相差を保持させたまま、アンテナ素子の拡張を行う。
具体的には、アンテナ拡張部５１は、等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理として、次のような（手順１）〜（手順３）の処理を行う。
なお、ここでの処理に使用するメモリとしては、任意のものが用いられてもよく、例えば、周波数分解処理部２２あるいはその中のアンテナ拡張部５１に設けられるメモリが用いられてもよく、または、メモリ２１などのように、他のメモリが用いられてもよい。
また、図６では、破線により、波面（位相面）のイメージを示してある。
（手順１）の処理では、アンテナ拡張部５１は、メモリに保存されている既存の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータ（本実施形態では、周波数成分の振幅情報、位相情報）をコピーして当該メモリに記憶させる。
図６の例では、既存の５個の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のそれぞれに関するデータ（既存データ）が、素子番号０〜４のそれぞれのデータとして記憶されており、この状態において、アンテナ拡張部５１は、前記した５個の素子番号０〜４の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のそれぞれに関するデータ（既存データ）をコピーして、素子番号４〜８のそれぞれのデータとして記憶させる。
図６には、このコピーの結果のイメージを素子番号４〜８における受信アンテナ３０１−０〜３０１−４として示してある。
（手順２）の処理では、アンテナ拡張部５１は、素子番号４において重なる２つのデータ（受信アンテナ１０１−４のデータおよび受信アンテナ３０１−０のデータ）の位相を一致させるように、コピーした方の全てのデータ（受信アンテナ３０１−０〜受信アンテナ３０１−４のデータ）の位相を回転させる。
図６の例では、アンテナ拡張部５１は、受信アンテナ３０１−０のデータの位相を受信アンテナ１０１−４のデータの位相に合わせるように、素子番号４〜素子番号８における受信アンテナ３０１−０〜受信アンテナ３０１−４のデータの位相を、同じ量だけ、回転させる。
図６には、この位相回転の結果のイメージを素子番号４〜素子番号８における受信アンテナ３０１−０’〜受信アンテナ３０１−４’として示してある。
（手順３）の処理では、アンテナ拡張部５１は、素子番号４において２つのデータが重なるところについては、既存のデータ（受信アンテナ１０１−４のデータ）の方を使用して、コピーした方のデータ（受信アンテナ３０１−０’のデータ）を不使用として、素子番号４の隣から、拡張した素子（素子番号５〜８）のデータを連結させることで、素子番号０〜８のデータの全てを連結させる。
図６の例では、アンテナ拡張部５１は、素子番号０〜４における既存の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のデータに、拡張した素子番号５〜８における（手順２）の処理で得られた受信アンテナ３０１−１’〜３０１−４’のデータを連結させる。これにより、仮想的に、素子番号０〜８の９個の素子（受信アンテナ）から構成される受信アレーアンテナによる受信信号が得られる。
このようにして、アンテナ拡張部５１は、素子数を拡張した場合における各素子のデータ（本実施形態では、周波数成分の振幅情報、位相情報）を取得し、例えば、この拡張したデータ（または、それにより得られる結果）が以降の処理で使用されるようにする。本実施形態では、周波数分解処理部２２以降の処理部で、この拡張したデータ（または、それにより得られる結果）が使用されるようにする。
具体例として、既存アンテナについて素子を拡張した周波数成分のデータ（または、それにより得られる結果）を用いて、例えば、方位検出部３１による方位検出の処理を行うことができる。また、例えば、既存アンテナについて素子を拡張した周波数成分のデータ（または、それにより得られる結果）を用いて、距離検出部２５による距離検出の処理を行うことや、速度検出部２６による速度検出の処理を行うこと、も可能である。
以上のように、本実施形態に係る車載用のレーダ装置におけるアンテナ拡張部５１では、既存のアンテナ素子（受信アンテナ）により受信したデータを元に、図６に示される（手順１）〜（手順３）により、位相回転などの処理を行うことで、既存のアンテナ素子で受信した内容について、仮想的に素子を外側に拡張することができ、これにより、性能（例えば、分解能）を向上させることができる。このように、本実施形態に係る車載用のレーダ装置におけるアンテナ拡張部５１では、受信アレーアンテナにより受信される信号に関する分解能を効果的に向上させることができる。
これにより、本実施形態では、例えば、従来の処理では取り扱うことができなかったような情報について、処理することができるようになる。
また、従来では、素子数が少ない場合に、ＤＢＦなどで受信ビームが広がることで横方向の分解能が悪化する問題や、ＭＣＯＶやＭＵＳＩＣなどのスペクトル推定法において扱うことができる到来波数が制約される問題があったが、本実施形態では、例えば、既存のアンテナ素子で受信した信号に含まれる到来波の成分をより多く（例えば、全て）推定することが可能となる。
このように、本実施形態では、既存の等間隔アレーアンテナよりも、多い到来波の信号を扱うことができるようになる。
また、本実施形態では、例えば、物理的に受信アレーアンテナの素子（受信アンテナ）を増やすことや、または、物理的に受信アレーアンテナの素子を増やさずに、送受信を複数回切り替えて見掛け上の受信データ（見掛け上の受信アレーアンテナの素子の数）を増やすことを行わなくとも、仮想的に、到来波数（受信信号の数）を増やすことができる。
また、本実施形態では、既存の受信アレーアンテナの素子（受信アンテナ）の間を補間するのではなく、既存の受信アレーアンテナによる受信データを元に、仮想的に素子（受信アンテナ）を補外して素子の数を増加させることにより、分解能を向上させることができる。
また、本実施形態に係る図６に示されるような等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理では、例えば、第１実施形態に係る図３に示されるような等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理と比べて、簡易な手順の処理で、仮想的な素子の拡張を実現することができる。
［以上の実施形態に関するさらなる説明］
以下で、第１実施形態に係る図３に示されるような等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理と、第２実施形態に係る図６に示されるような等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理について、さらなる構成例を説明する。
例えば、図３の例および図６の例では、既存のデータをコピーしたものを素子番号が多い方（図３の例および図６の例では、右の方）に追加して拡張する構成例を示したが、他の構成例として、既存のデータをコピーしたものを素子番号が小さい方（図３の例および図６の例では、左の方）に追加して拡張することも可能である。これらは、素子を拡張する方向が逆であるだけであり、同様な処理（素子を拡張する方向が逆であることに対応した処理）を行えばよい。
例えば、図３の例および図６の例では、既存の素子（受信アンテナ１０１−０〜１０１−４）の全てについてコピーして拡張したが、他の構成例として、既存の素子のうちの任意の位置にある連続する一部（任意の位置にある連続する２個以上の任意の数）の素子だけについてコピーして拡張することも可能である。
例えば、図３の例および図６の例では、既存のデータをコピーしたものを１回だけ追加して拡張する構成例を示したが、他の構成例として、既存のデータをコピーしたものを任意の複数回追加して拡張することも可能である。
また、他の構成例として、素子拡張の仕方が同じである素子拡張の処理を複数回行う構成ばかりでなく、素子拡張の仕方（例えば、拡張する素子の数や、素子拡張に使用する既存の素子や、拡張する方向など）が異なる複数の素子拡張の処理を組み合わせて行うことも可能である。
例えば、図３の例および図６の例では、既存の素子に相当する実際に存在する素子（受信アンテナ）の数が５個である場合を示したが、実際に存在する素子の数としては、２個以上の任意の複数個が用いられてもよい。
また、実際に存在する素子の数に対して、仮想的に拡張する素子の数（あるいは、仮想的に拡張した後における素子の総数についても、実質的に同様）としては、様々な数が用いられてもよい。
なお、素子を拡張するために使用する連続する２個以上の素子の間で位相差が変わらないように処理することが好ましい。
また、例えば、２種類以上の異なる間隔（アンテナ間隔）が存在する受信アレーアンテナ（不等間隔アレーアンテナ）が用いられ、当該受信アレーアンテナを構成する複数の受信アンテナのうち、等間隔で２個以上の受信アンテナが並ぶ部分（等間隔アレーアンテナであるとみなすことができる部分）について、第１実施形態に係る図３に示されるような等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理や、第２実施形態に係る図６に示されるような等間隔アレーアンテナの素子拡張の処理が適用されてもよい。
ここで、以上の実施形態では、図１に示されるレーダ装置において、周波数分解処理部２２にアンテナ拡張部５１の機能を備えたが、他の構成例として、アンテナ拡張部５１の機能を方位検出部３１に備えることもでき、また、アンテナ拡張部５１の機能が他のところに備えられてもよい。
なお、アンテナ拡張部５１の機能を方位検出部３１などに備える場合には、例えば、既存の受信アンテナ（図３の例および図６の例では、既存の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４）に関するデータ（本実施形態では、周波数成分の振幅情報、位相情報）を周波数分解処理部２２から、直接的にまたは間接的に、当該方位検出部３１などに出力し、そして、当該方位検出部３１などに備えられたアンテナ拡張部５１は、当該方位検出部３１などに入力される当該データを使用して素子拡張の処理を行う。
また、素子拡張の処理は、例えば、方位検出などの処理が行われる際に行われてもよく、または、方位検出などの処理が行われる前に、あらかじめ行われて、その素子拡張の処理の結果のデータをメモリに記憶しておき、その後、方位検出などの処理が行われる際に、当該メモリからその素子拡張の処理の結果のデータを読み出して、方位検出などの処理に使用することも可能である。
また、以上の実施形態では、本発明を、車載用や、ミリ波レーダに適用したが、これらに限られず、他のものに適用されてもよい。
また、以上の実施形態では、本発明を、対象物の位置に関する情報（例えば、方位などの情報）を検出する装置に適用したが、これに限られず、他のものに適用されてもよい。
［以上の実施形態に関する構成例］
（構成例１）＜第１実施形態に係る図３に示される処理に対応する構成例＞
複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４が等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナ１０１−０〜１０１−４により受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータについて、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの連続する２以上の受信アンテナ（図３の例では、受信アンテナ１０１−０〜１０１−４）に関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナ（図３の例では、左端の受信アンテナ１０１−０）の位置を前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの他方の端の受信アンテナ（図３の例では、右端の受信アンテナ１０１−４）の位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータに追加的に配置する処理（図３の例では、（手順１）の処理）と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理（図３の例では、（手順２）の処理）と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理（図３の例では、（手順３）の処理）と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの前記他方の端の受信アンテナ（図３の例では、右端の受信アンテナ１０１−４）の位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理（図３の例では、（手順４）の処理）と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの前記他方の端の受信アンテナ（図３の例では、右端の受信アンテナ１０１−４）の位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータと連結させる処理（図３の例では、（手順５）の処理）と、を行うアンテナ拡張部５１を備える、ことを特徴とする受信処理装置（一例として、図１に示される車載用のレーダ装置）、である。
ここで、受信アレーアンテナを構成する複数の受信アンテナの数としては、様々な数が用いられてもよい。
また、受信アレーアンテナを構成する複数の受信アンテナが（例えば、直線上に）並べられる間隔（等間隔）としては、様々な間隔が用いられてもよい。
また、複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナとしては、様々なものが用いられてもよい。
（構成例２）＜第２実施形態に係る図６に示される処理に対応する構成例＞
複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４が等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナ１０１−０〜１０１−４により受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータについて、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの連続する２以上の受信アンテナ（図６の例では、受信アンテナ１０１−０〜１０１−４）に関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナ（図６の例では、左端の受信アンテナ１０１−０）の位置を前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの他方の端の受信アンテナ（図６の例では、右端の受信アンテナ１０１−４）の位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータに追加的に配置する処理（図６の例では、（手順１）の処理）と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの前記他方の端の受信アンテナ（図６の例では、右端の受信アンテナ１０１−４）の位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理（図６の例では、（手順２）の処理）と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの前記他方の端の受信アンテナ（図６の例では、右端の受信アンテナ１０１−４）の位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータと連結させる処理（図６の例では、（手順３）の処理）と、を行うアンテナ拡張部５１を備える、ことを特徴とする受信処理装置（一例として、図１に示される車載用のレーダ装置）、である。
ここで、受信アレーアンテナを構成する複数の受信アンテナの数としては、様々な数が用いられてもよい。
また、受信アレーアンテナを構成する複数の受信アンテナが（例えば、直線上に）並べられる間隔（等間隔）としては、様々な間隔が用いられてもよい。
また、複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナとしては、様々なものが用いられてもよい。
（構成例３）＜図３の例および図６の例＞
前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４のうちの連続する２以上の受信アンテナは、前記複数の受信アンテナ１０１−０〜１０１−４の全てである、ことを特徴とする（構成例１）または（構成例２）に記載の受信処理装置、である。
（構成例４）＜図１の例＞
車載用のレーダ装置に備えられ、前記受信アレーアンテナにより、送信波が対象物によって反射されて到来する受信波を受信し、前記各受信アンテナ１０１−０〜１０１−４に関するデータは、周波数成分に関する複素数のデータであり、前記アンテナ拡張部５１により得られたデータを用いて前記対象物の位置に関する情報（例えば、方位に関する情報）を検出する、ことを特徴とする（構成例１）から（構成例３）のいずれか１つに記載の受信処理装置、である。
［以上の実施形態のまとめ］
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
また、上述した実施形態に係るレーダ装置の機能（例えば、アンテナ拡張部５１などの処理部の機能）を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体（記憶媒体）に記録（記憶）して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、処理を行ってもよい。なお、ここで言う「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことを言う。
さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことを言う。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
１−０〜１−ｎ、１０１−０〜１０１−４、２０１−０〜２０１−４、２０１−０’〜２０１−４’、２０１−０’’〜２０１−４’’、３０１−０〜３０１−４、３０１−０’〜３０１−４’…受信アンテナ ２−０〜２−ｎ…ミキサ ３−０〜３−ｎ…フィルタ ４…スイッチ ５…Ａ／Ｄ変換器 ６…制御部 ７…三角波生成部 ８…ＶＣＯ ９…分配器 １０…送信アンテナ ４１−０〜４１−ｎ、４２、４３、４４、４５−０〜４５−ｎ…アンプ（増幅器） ２０…信号処理部 ２１…メモリ ２２…周波数分解処理部 ２３…ピーク検知部 ２４…ピーク組合せ部 ２５…距離検出部 ２６…速度検出部 ２７…ペア確定部 ２８…相関行列算出部 ２９…固有値算出部 ３０…判定部 ３１…方位検出部 ５１…アンテナ拡張部 １００１、１００２…ＤＢＦスペクトル

Claims (8)

  1. 複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行うアンテナ拡張部を備える、
    ことを特徴とする受信処理装置。
  2. 複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行うアンテナ拡張部を備える、
    ことを特徴とする受信処理装置。
  3. 前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナは、前記複数の受信アンテナの全てである、
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の受信処理装置。
  4. 車載用のレーダ装置に備えられ、
    前記受信アレーアンテナにより、送信波が対象物によって反射されて到来する受信波を受信し、
    前記各受信アンテナに関するデータは、周波数成分に関する複素数のデータであり、
    前記アンテナ拡張部により得られたデータを用いて前記対象物の位置に関する情報を検出する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の受信処理装置。
  5. アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う、
    ことを特徴とする受信処理方法。
  6. アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う、
    ことを特徴とする受信処理方法。
  7. アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータの位相を反転させる処理と、前記位相を反転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータの並びを逆にするように並び替える処理と、前記並び替えた前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う手順を、
    コンピュータに実行させるための受信処理プログラム。
  8. アンテナ拡張部が、複数の受信アンテナが等間隔で並べられた受信アレーアンテナを構成する各受信アンテナにより受信される信号に基づいて得られる当該各受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの連続する２以上の受信アンテナに関するデータを、当該２以上の受信アンテナのうちの一方の端の受信アンテナの位置を前記複数の受信アンテナのうちの他方の端の受信アンテナの位置に合わせるように、前記複数の受信アンテナに関するデータに追加的に配置する処理と、前記追加的に配置した前記２以上の受信アンテナに関するデータについて、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置における２つのデータの位相が一致するように、位相を回転させる処理と、前記位相を回転させた前記２以上の受信アンテナに関するデータを、前記複数の受信アンテナのうちの前記他方の端の受信アンテナの位置においては当該受信アンテナに関するデータを採用して、前記複数の受信アンテナに関するデータと連結させる処理と、を行う手順を、
    コンピュータに実行させるための受信処理プログラム。
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