JP2014002053A - 車載用のレーダ装置、車載用のレーダ方法及び車載用のレーダプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】射波の振幅が大きい対象物と反射波の振幅が小さい対象物の検出をできるようにする車載用のレーダ装置、車載用のレーダ方法及び車載用のレーダプログラムを提唱することを目的としている。
【解決手段】異なる第１〜第３の変調波を生成する送信波生成部と、異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する送信アンテナと、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する受信アンテナと、受信波から異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、対象物の方位を検出する方位検出部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用のレーダ装置、車載用のレーダ方法及び車載用のレーダ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、デジタルビームフォーミング（ＤＢＦ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ）による対象物の方位検出や、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）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。

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。

このような車載用のレーダ装置において、反射物は、車両、歩行者、自動二輪車等である。反射物が歩行者や自動二輪車の場合、車両に比べて反射断面積が小さいため、車両より反射波の振幅が低い。このため、同じ増幅率で反射波を取得した場合、車載用のレーダ装置では、生成したビート信号が飽和し、又はビート信号がノイズに埋もれてピーク信号が検出できず、反射物を検出できない場合がある。
このため、特許文献１では、第１と第２の送受信期間とで、異なる利得を用いてピーク信号を生成して、反射物の相対速度相対距離を検出していた。

特開２０１０−１１２９３７号公報

例えば、車載用のレーダ装置において、複数のセンサ、例えば撮像装置とレーダ装置を組み合わせて、歩行者を検知することが提案されている。この場合、レーダ機能を近距離に特化しているため、歩行者の検出以外に車両検出のための中・遠距離用のレーダ装置等が必要なため、装置のコストが高くなる。

また、特許文献１では、ＦＷＣＭ変調波にて取得した反射波のデータは、ダイナミックレンジに制約があるため、反射波の利得を下げている。このため、特許文献１では、歩行者、自転車など反射断面積が小さく反射波の振幅が小さい反射物の検出が、不安定、又は検出できない場合があるという問題点があった。

本発明は、上述の課題を鑑み、反射波の振幅が大きい対象物と反射波の振幅が小さい対象物の検出をできるようにする車載用のレーダ装置、車載用のレーダ方法及び車載用のレーダプログラムを提唱することを目的としている。

（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る車載用のレーダ装置は、異なる第１〜第３の変調波を生成する送信波生成部と、前記異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する送信アンテナと、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する受信アンテナと、前記受信波から前記異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴としている。

（２）また、本発明の車載用のレーダ装置において、前記送信波は、前記第１の変調波、前記第２の変調波、前記第３の変調波の順で、且つ前記第１〜第３の変調波が所定の時間間隔で配置されている信号波を含むようにしてもよい。

（３）また、本発明の車載用のレーダ装置において、前記第１の変調波の変調時間は、前記第２及び第３の変調波の変調時間より長く、前記第２の変調波の変調時間は、前記第３の変調波の変調時間より長いようにしてもよい。

（４）また、本発明の車載用のレーダ装置において、前記方位検出部は、前記第１の変調波に基づく信号と前記第２の変調波に基づく信号とに基づき、第１対象物の方位を検出し、前記第２の変調波に基づく信号と前記第３の変調波に基づく信号とに基づき、第２対象物の方位を検出するようにしてもよい。

（５）また、本発明の車載用のレーダ装置において、前記受信アンテナは、受信アレーアンテナとして、整数倍の関係にない２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナを実現する複数の受信アンテナを備え、前記２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナのそれぞれによる受信信号に基づいて前記対象物の方位を検出する方位検出処理を行い、これら２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナのそれぞれによる受信信号に基づいて検出された前記対象物の方位が一致すると判定した場合には当該検出された前記対象物の方位は正しいと判定し、これら２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナのそれぞれによる受信信号に基づいて検出された前記対象物の方位が不一致であると判定した場合には当該検出された前記対象物の方位は正しくないと判定する判定部を備えるようにしてもよい。

（６）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る車載用のレーダ方法は、車載用のレーダ装置におけるレーダ方法であって、送信波生成部が、異なる第１〜第３の変調波を生成する手順と、送信アンテナが、前記異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する手順と、受信アンテナが、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する手順と、方位検出部が、前記受信波から前記異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する手順と、を含むことを特徴としている。

（７）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る車載用のレーダプログラムは、車載用のレーダ装置のコンピュータに、送信波生成部が、異なる第１〜第３の変調波を生成する手順と、送信アンテナが、前記異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する手順と、受信アンテナが、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する手順と、方位検出部が、前記受信波から前記異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する手順と、を実行させることを特徴としている。

本発明によれば、異なる第１〜第３の変調波を送信して、この異なる第１〜第３の変調波に基づく反射波に基づいて対象物を検出するようにしたので、反射波の振幅が大きい対象物（例えば車両）と反射波の振幅が小さい対象物（例えば歩行者）とを検出できる。

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第１〜第３の変調波の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタにより帯域制限したビート信号の周波数特性の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る信号処理部において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。 本発明の一実施形態に係る受信アレーアンテナの構成例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る方位検出部２８と折返しターゲット判定部２９において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。 本発明の一実施形態に係る不等間隔アレーにおける折り返しを説明する図である。 シミュレーションにおける自車と他車との関係を示す図である。 自車に搭載された本実施形態に係るレーダ装置に関するシミュレーションの結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
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（ｎは複数）個の受信アンテナ（受信素子）１（１−１〜１−ｎ）、ｎ個のミキサ２−１〜２−ｎ、ｎ個のフィルタ３−１〜３―ｎ、スイッチ（ＳＷ）４、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）５、制御部６、三角波生成部（送信波生成部）７、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）（送信波生成部）８、分配器９、送信アンテナ１０、及び信号処理部（検出部）２０を備える。
また、本実施形態に係るレーダ装置は、ｎ個のアンプ（増幅器）４１−１〜４１−ｎ、アンプ４２、アンプ（送信波生成部）４３、アンプ４４、及びｎ個のアンプ４５−１〜４５−ｎ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個のチャンネル（Ｃｈ）の受信系を有している。チャンネルごとに、受信アンテナ１−１〜１−ｎ、アンプ４１−１〜４１−ｎ、ミキサ２−１〜２−ｎ、フィルタ３−１〜３―ｎ、及びアンプ４５−１〜４５−ｎを有する。
本実施形態では、一例として、ｎ＝５である場合を示す。

信号処理部２０は、メモリ２１、周波数分離処理部２２、ピーク検知部２３、ピーク組合せ部２４、距離検出部２５、速度検出部２６、ペア確定部２７、方位検出部２８、折返しターゲット判定部（判定部）２９、及びターゲット確定部３０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、第１〜第３の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から入力された第１〜第３の三角波信号を増幅してＶＣＯ８に出力する。
ＶＣＯ８は、アンプ４３から入力された第１〜第３の三角波信号に基づいて、当該第１〜第３の三角波信号について周波数変調を行った第１〜第３の変調波を含む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４５−１〜４５−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１−１〜１−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４１−１〜４１−ｎに出力する。この受信波は、第１〜第３の変調波を含む送信波の反射波である。
各アンプ４１−１〜４１−ｎは、各受信アンテナ１−１〜１−ｎから入力された受信波を増幅して各ミキサ２−１〜２−ｎに出力する。

各アンプ４５−１〜４５−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２−１〜２−ｎに出力する。
各ミキサ２−１〜２−ｎは、各アンプ４１−１〜４１−ｎから入力される受信波の信号と、各アンプ４５−１〜４５−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３−１〜３−ｎに出力する。

各フィルタ３−１〜３−ｎは、各ミキサ２−１〜２−ｎから入力されたビート信号（各受信アンテナ１−１〜１−ｎに対応したチャンネル１〜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３−１〜３−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１−１〜１−ｎに対応した各チャンネル１〜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。

次に、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１−１〜１−ｎごとに対応させて、記憶している。このデジタル信号は、第１〜第３の変調波における上昇部分および下降部分の時系列データとなる。なお、第１〜第３の変調波については後述する。
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。

周波数分離処理部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１〜ｎ（各受信アンテナ１−１〜１−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する。周波数分離処理部２２は、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及び方位検出部２８に出力する。

ピーク検知部２３は、周波数分離処理部２２から入力された情報に基づいて、第１〜第２の変調波に基づく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１−１〜１−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１−１〜１−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１−１〜１−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、第１〜第３の変調波に基づく三角波のうち、第１と第２の変調波に基づく三角波の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る。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。
また、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について、第２と第３の変調波に基づく三角波の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る。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、次式（１）で表される。

ｒ＝｛Ｃ・Ｔ／（２・Δｆ）｝・｛（ｆｕ＋ｆｄ）／２｝ ・・（１）

式（１）において、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、次式（２）で表される。

ｖ＝｛Ｃ／（２・ｆ０）｝・｛（ｆｕ−ｆｄ）／２｝ ・・（２）

式（２）において、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１−１〜１−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。

方位検出部２８は、周波数分離処理部２２から入力された情報、ペア確定部２７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（以下、方位検出ともいう）して出力する。

ここで、方位検出部２８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、後述する方位検出に関する本実施形態に係るレーダ装置に特徴的な点を除いて、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２８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法など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することができる。なお、本実施形態では、修正共分散法（ＭＣＯＶ法）を利用する。

方位検出部２８に対応する構成部分は、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、方位検出の手法としては、他の例として、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ；デジタルビームフォーミング）などを用いてもよい。

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、
後述する方位検出に関する本実施形態に係るレーダ装置に特徴的な点を除いて、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、周波数分離処理部２２において行われる動作について説明する。
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なる。

周波数分離処理部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、周波数分離処理部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、周波数分離処理部２２は、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を得て、この結果をピーク検知部２３及び方位検出部２８に出力する。

例えば、受信アンテナ１−１〜１−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１−１〜１−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。

ここで、所定の角度θについて説明する。
受信アンテナ１−１〜１−ｎが、アレー状に配置される場合を考える。
受信アンテナ１−１〜１−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１−１〜１−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１−１〜１−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１−１〜１−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。

折返しターゲット判定部２９は、方位検出部２８が出力した情報に基づいて、後述するように、ピーク信号が対象物のものであるのか、折り返しによるものであるのかを判定し、判定した結果に基づいて、折り返しによる影響を除外する。折返しターゲット判定部２９は、このように、折り返しによる影響を除外した対象物の方位を示す情報をターゲット確定部３０に出力する。

ターゲット確定部３０は、周波数分離処理部２２が方位検知し、折返しターゲット判定部２９が折り返しによる影響を除外した対象物をターゲット（検出した対象物）として確定する。また、ターゲット確定部３０は、例えば予め定められた周期で、この対象物の方位を繰り返して、後述するように他の処理部（周波数分離処理部２２、折返しターゲット判定部２９等）とともに、トラッキング処理を行う。

ここで、第１〜第３の変調波について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る第１〜第３の変調波の一例を説明する図である。図２において、横軸は時間を表し、縦軸は周波数を表している。
波形ＭＡ１は第１の変調波であり、波形ＭＡ２は第２の変調波であり、波形ＭＡ３は第３の変調波である。図２に示すように、第１〜第３の変調波は、各々、三角波である。波形ＭＡ１は、上昇部分ＭＡ１ａ及び下降部分ＭＡ１ｂを有し、上昇部分ＭＡ１ａ及び下降部分ＭＡ１ｂの変調時間が各々ｔ１である。波形ＭＡ２は、上昇部分ＭＡ２ａ及び下降部分ＭＡ２ｂを有し、上昇部分ＭＡ２ａ及び下降部分ＭＡ２ｂの変調時間が各々ｔ２である。波形ＭＡ３は、上昇部分ＭＡ３ａ及び下降部分ＭＡ３ｂを有し、上昇部分ＭＡ３ａ及び下降部分ＭＡ３ｂの変調時間が各々ｔ３である。変調時間ｔ１は変調時間ｔ２及びｔ３より長く、変調時間ｔ２は変調時間ｔ３より長い。すなわち、変調時間の関係は、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３である。また、図２に示すように、波形ＭＡ１〜波形ＭＡ３の変調幅Δｆは、互いに等しい。また、ｆ０は、変調波の中心周波数を表す。また、本発明に係るレーダ装置では、図２に示したように、第１の変調波、第２の変調波、第３の変調波の順で、かつ所定の時間間隔して送信する。所定の時間間隔は、０であってもよく、等間隔であってもｙく、あるいは不等間隔であってもよい。また、本実施形態では、第１の変調波、第２の変調波、第３の変調波の順で送信する例を説明したが、送信する順番は、他の順番であってもよい。ただし、この場合であっても、レーダ装置は、第１の変調波、第２の変調波、第３の変調波を所定の時間間隔で送信する。
後述するように、本発明では、第１の変調波（ＭＡ１）と第２の変調波（ＭＡ２）とに基づいて遠距離の車両等の対象物の検出を行う。また、本発明では、第２の変調波（ＭＡ２）と第３の変調波（ＭＡ３）とに基づいて近距離の歩行者、自転車、自動二輪車等の対象物の検出を行う。

上述したように、本発明では、異なる第１〜第３の変調波（ＭＡ１〜ＭＡ３）を生成する送信波生成部（三角波生成部７、アンプ４３、ＶＣＯ８）と、異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する送信アンテナ（１０）と、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する受信アンテナ（１−１〜１−ｎ）と、受信波から異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、対象物の方位を検出する方位検出部（方位検出部２８）と、を備えている。

次に、第１の変調波〜第３の変調波の特性について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係るフィルタ３−１〜３−ｎにより帯域制限したビート信号の周波数特性の一例を説明する図である。図３において、横軸は車両の前方からの距離を表し、縦軸はフィルタ３−ｎの利得を表している。波形ｇ１は、第１の変調波の距離対利得であり、波形ｇ２は、第２の変調波の距離対利得であり、波形ｇ３は、第３の変調波の距離対利得である。また、図３において、距離ｌ１〜ｌ５の大小関係は、距離ｌ２は距離ｌ１より大きく、距離ｌ３は距離ｌ２より大きく、距離ｌ４は距離ｌ３より大きく、距離ｌ５は距離ｌ４より大きい。
図３に示すように、第１の変調波（波形ｇ１）の距離ｌ１における利得は約６０［ｄＢ］である。第２の変調波（波形ｇ２）の距離ｌ１における利得は約６５［ｄＢ］である。第３の変調波（波形ｇ３）の距離ｌ１における利得は約７５［ｄＢ］である。矢印ｇ４に示すように、距離ｌ１において、第１の変調波（波形ｇ１）に対して第３の変調波（波形ｇ３）の利得は、約１５［ｄＢ］高い。

一方、第１の変調波（波形ｇ１）の距離ｌ４における利得は約７５［ｄＢ］である。第２の変調波（波形ｇ２）の距離ｌ４における利得は約８０［ｄＢ］である。第３の変調波（波形ｇ３）の距離ｌ１における利得は、フィルタ３−１〜３−ｎの特性のため、約３５［ｄＢ］である。
このように、第１の変調波は、距離ｌ１、ｌ２等の近距離での利得が低いが、距離ｌ４、ｌ５等の遠距離での利得が高い。このため、第１の変調波は、遠距離における反射波の振幅が大きい対象物（第１対象物）の検出に適している。一方、第３の変調波は、距離ｌ１、ｌ２等の近距離での利得が高いが、距離ｌ４、ｌ５等の遠距離での利得が低い。このため、第３の変調波は、近距離における反射波の振幅が小さい対象物（第２対象物）の検出に適している。また、第２の変調波は、例えば中距離における対象物の検出に用いるようにしてもよい。
従って、本発明のレーダ装置では、第３の変調波に基づく送信波が含まれているため、他の第１及び第２の変調波と同じ経路を経た反射波であっても、信号の検知レベルを相対的に上げることができる。なお、経路とは、レーダ装置から送信されてから対象物までの往路と、この反射波が対象物からレーダ装置に戻ってくる復路のことである。このため、この第３の変調波を用いて、近距離において、反射面積が小さく、反射波の振幅（レベル）が小さい対象物であっても精度良く検出することができる。

次に、本発明に係る対象物の検出手順について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る信号処理部２０において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。

（ステップＳ１）制御部６は、三角波生成部７に第１〜第３の変調波を含む信号を生成するように制御する。次に、三角波生成部７は、生成した信号を送信波として、送信アンテナ１０を介して送信する。次に、各ミキサ２−１〜２−ｎは、受信アンテナ１−１〜１−ｎを介して受信した受信波に基づく受信波と、分配器９から入力された信号に基づく信号とを混合して、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３−１〜３−ｎに出力する。次に、Ａ／Ｄ変換器５は、各フィルタ３−１〜３−ｎにより帯域制限されたビート信号を、アナログ信号からデジタル信号へ変換し、変換したデジタル信号をメモリ２１の波形記憶領域に順次記憶させる。

（ステップＳ２）周波数分離処理部２２は、メモリ２１に記憶されているデジタル化されたビート信号に対して周波数変換を行うことで、各チャンネル１〜ｎ（各受信アンテナ１−１〜１−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する。

（ステップＳ３）ピーク検知部２３は、ビート信号の周波数のピークを検出する。具体的には、ピーク検知部２３は、周波数分離処理部２２から入力された情報に基づいて、第１〜第３の変調波に基づく三角波（ＭＡ１〜ＭＡ３（図２参照））の上昇部分（ＭＡ１ａ、ＭＡ２ａ、ＭＡ３ａ）および下降部分（ＭＡ１ｂ、ＭＡ２ｂ、ＭＡ３ｂ）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を有するビート周波数を検出する。この処理により、ピーク検知部２３は、ビート周波数ごとに対象物の存在を検出して、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。そして、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。

（ステップＳ４）ピーク組合せ部２４は、ビート信号のペアリングを実施する。具体的には、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る。ピーク組合せ部２４は、この処理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る。
具体的には、ピーク組合せ部２４は、遠距離の検出用に、第１の変調波と第２の変調波とを組み合わせえる。さらに、ピーク組合せ部２４は、近距離の検出用に、第２の変調波と第３の変調波とを組み合わせる。

（ステップＳ５）方位検出部２８は、周波数分離処理部２２から入力された情報、ペア確定部２７から入力された情報に基づいて、ＤＢＦ処理によりスペクトル推定処理を行いピークの方位検出を行う。ＤＢＦ処理とは、周波数分離処理部２２から得られるビート信号のサンプリングデータのうち、対象物からの反射波からなる受信波の到来方向（対象物の方位）に応じて空間方向に並んだサンプリングデータを対象とした場合のＦＦＴ処理に相当する。

（ステップＳ６）方位検出部２８は、周波数分離処理部２２から入力された情報、ペア確定部２７から入力された情報に基づいて、ＭＣＯＶ法を用いてスペクトル推定処理を行う。次に、折返しターゲット判定部２９は、方位検出部２８が出力した情報に基づいて、ピーク信号が対象物のものであるのか、折り返しによるものであるのかを判定し、判定した結果に基づいて、折り返しによる影響を除外する。折返しターゲット判定部２９は、このように、折り返しによる影響を除外した対象物の方位を示す情報をターゲット確定部３０に出力する。なお、ステップＳ６の処理については、後述する。
すなわち、図４に示した例では、ステップＳ５とステップＳ６において、方位検出部２８は、ＤＢＦ処理を用いた方位検出処理と、ＭＣＯＶ法を用いた方位検出処理を実施し、これらの２種の方位検知処理の結果の組み合わせから対象物の方位を特定する。

（ステップＳ７）ターゲット確定部３０は、ステップＳ６で方位検出された対象物に対して、トラッキング処理を行う。

図４に示した例では、このようにＤＢＦ処理とスペクトラム推定法に基づく処理とを組み合わせた場合、ＤＢＦ処理により得られた複数のローブの中から、スペクトル推定法により得られたスペクトルのピークに基づいてメインローブを特定できる。図４に示した例では、ＤＢＦ処理により得られた複数のローブをメインローブとサイドローブに区別することができ、これによりメインローブを特定することができる。従って、図４に示した例では、ＤＢＦ処理の利点である対象物の方位の確からしさを保持しつつ、ＭＣＯＶ法の利点により対象物の方位を的確に特定することができる。なお、このステップＳ５のＤＢＦ処理は、省略してもよい。

次に、本実施形態に係る受信アレーアンテナについて説明する。本実施形態では、ｎ個の受信アンテナから構成される受信アレーアンテナとして、不等ピッチの受信アレーアンテナを用いている。

図５は、本発明の一実施形態に係る受信アレーアンテナの構成例を説明する図である。図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係る不等ピッチの受信アレーアンテナの構成を示すブロック図である。図５（ｂ）は、本実施形態に係る不等ピッチの受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの一部を示すブロック図である。

図５（ａ）に示されるように、本実施形態に係る不等ピッチの受信アレーアンテナは、ｎ（本実施形態では、ｎ＝５）個の受信アンテナ１−１〜１−５を一列に並べた配置で構成されている。第１の受信アンテナ１−１と第２の受信アンテナ１−２との間隔（ピッチ）はｄ２であり、第２の受信アンテナ１−２と第３の受信アンテナ１−３との間隔はｄ１であり、第３の受信アンテナ１−３と第４の受信アンテナ１−４との間隔はｄ１であり、第４の受信アンテナ１−４と第５の受信アンテナ１−５との間隔はｄ２である。

ここで、間隔ｄ１と間隔ｄ２は、それぞれ、異なる値である（ｄ１≠ｄ２）。本実施形態では、ｄ１の方がｄ２よりも大きい（ｄ１＞ｄ２）。
また、間隔ｄ１と間隔ｄ２は、整数倍の関係がない（ｄ１≠ｐ・ｄ２：ｐ＝１、２、３、・・・）。
また、全ての受信アンテナ１−１〜１−５について、隣接する受信アンテナの間隔の平均値（平均ピッチ）をｄ０とする（ｄ０＝（ｄ２＋ｄ１＋ｄ１＋ｄ２）／４）。

なお、ｎ個の受信アンテナ１−１〜１−ｎから構成される受信アレーアンテナにおいて、ｉ＝１、２、・・・（ｎ−１）として、（ｎ−１）個の隣接する受信アンテナの間隔をそれぞれｄ（ｉ）と表すと、全ての受信アンテナ１−１〜１−ｎについての平均の間隔（平均ピッチ）ｄ０は、式（３）で表される。

ｄ０＝Σｄ（ｉ）／（ｎ−１）
（ただしΣは、ｉ＝１〜（ｎ−１）のときの和を取る） ・・（３）

図５（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る不等ピッチの受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの一部を使用することができる。この例では、３個の受信アンテナとして、第２の受信アンテナ１−２と、第３の受信アンテナ１−３と、第４の受信アンテナ１−４を使用する。この場合、隣接する受信アンテナの間隔はいずれも等しい間隔ｄ１となる。

なお、このように一部の受信アンテナ１−２〜１−４のみを使用することは、一例として、制御部６などにより、使用する受信アンテナ１−２〜１−４により受信された信号に関する処理を信号処理部２０で行うとともに、使用しない受信アンテナ１−１、１−５により受信された信号に関する処理を信号処理部２０で行わないように制御する構成によって、実現することができる。
他の構成例として、このように一部の受信アンテナ１−２〜１−４のみを使用することは、制御部６などにより、使用する受信アンテナ１−２〜１−４の接続をスイッチなどによりオンにするとともに、使用しない受信アンテナ１−１、１−５の接続をスイッチなどによりオフにする構成によって、実現することができる。

本実施形態では、図５（ａ）に示されるように、全ての受信アンテナ１−１〜１−５を使用する不等ピッチの受信アレーアンテナを「Ａタイプ」（５チャンネルの不等間隔アレーＡのタイプ）と称し、また、図５（ｂ）に示されるように、一部の受信アンテナ１−２〜１−４を使用する等ピッチの受信アレーアンテナを「Ｂタイプ」（３チャンネルの等間隔アレーＢのタイプ）と称して、説明を行う。

本実施形態では、概略的には、図５（ａ）（または、図５（ｂ））に示される受信アンテナの配置を用いて、対象物（反射物）からの反射波を受信して、ミキサ２−１〜２−ｎによりミキシングすることで、ビート信号を生成する。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、信号処理部２０の周波数分離処理部２２でＦＦＴ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、第１〜第３の各変調周波数の各増加区間（上昇部分）と各減少区間（下降部分）において抽出された周波数成分の組合わせに基づいて、本実施形態に係るレーダ装置と対象物との距離と相対速度を算出する。

また、信号処理部２０の周波数分離処理部２２により抽出された反射物に対する周波数成分に対して、方位検出部２８により対象物の方位を検出する。また、折返しターゲット判定部２９は、折り返しであるか否かを判定する。
この場合に、方位検出部２８及び折返しターゲット判定部２９で使用されるアルゴリズムでは、方位検出範囲の内に存在する対象物については方位検出範囲の内にある本物として検出されるが、方位検出範囲の外に存在する対象物については方位検出範囲の内に折返した位置で検出される。

そこで、本実施形態では、図５（ａ）に示される「Ａタイプ」のように異なる間隔ｄ１、ｄ２で受信アンテナを並べた不等ピッチの受信アレーアンテナを用いた場合における全てのチャンネルを使用した対象物の方位検出を行うとともに、図５（ｂ）に示される「Ｂタイプ」のように等しい間隔ｄ１で受信アンテナを並べた等ピッチの受信アレーアンテナを用いた場合における一部のチャンネルを使用した対象物の方位検出を行う。

ここで、受信アレーアンテナでは、隣接する受信アンテナの間隔の平均値（平均ピッチ）で方位検出範囲の広さが決まる。本実施形態では、平均ピッチがｄ０（ｄ１とｄ２の平均値）となる「Ａタイプ」の受信アレーアンテナと、平均ピッチがｄ１となる「Ｂタイプ」の受信アレーアンテナとでは、方位検出範囲の広さが異なっている。このため、「Ａタイプ」の受信アレーアンテナを用いた場合における方位検出結果と、「Ｂタイプ」の受信アレーアンテナを用いた場合における方位検出結果との組合わせでは、対象物が両方の方位検出範囲の内（つまり、狭い方の方位検出範囲の内）に存在する場合には互いの方位検出結果が一致するが、対象物が少なくとも一方の方位検出範囲の外（つまり、少なくとも狭い方の方位検出範囲の外であって、２つの方位検出範囲の共通部分の外）に存在する場合には互いの方位検出結果に差分（ずれ）が生じる算出結果となる。このような互いの方位検出結果の差分は、互いの方位検出範囲の差分に応じたものとなる。

このことを利用する。具体的には、これら２つの方位検出結果が一致した場合には、これら２つの方位検出範囲の内に存在する対象物であると判定し、これら２つの方位検出結果が一致しなかった場合には、少なくとも一方の方位検出範囲の外に存在する対象物であると判定する。これにより、対象物が方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の内または外のいずれに存在するのかを判別することができる。

また、本実施形態では、上記した２つの方位検出結果が一致しなかった場合には、少なくとも一方の方位検出範囲の外に存在する対象物であると判定し、折返しが１回であると仮定して（本実施形態では、狭い方の方位検出範囲について２回以上の折返しではないと仮定して）、これら２つの方位検出結果の関係に基づいて、この対象物の方位を決定することが可能である。これにより、レーダ装置に備える受信アンテナ１−１〜１−５を変更することなく、方位検出範囲の実質的な広角化を実現することができる。

なお、この例では、少なくとも一方の方位検出範囲の外に存在する対象物について、折返しが１回であると仮定しているため、狭い方の方位検出範囲について２回以上の折返しがある場合には、対象物の方位は正確には決定されない。

図６は、本発明の一実施形態に係る方位検出部２８と折返しターゲット判定部２９において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。

（ステップＳ１０１）方位検出部２８は、周波数分離処理部２２からデータ（本実施形態では、反射物に対する周波数成分に関するデータ）を受け取る。

（ステップＳ１０２）方位検出部２８は、「Ａタイプ」である不等間隔アレーＡを用いて、方位検出の処理を行い、対象物の方位（方位角度の位置）を検出する。
（ステップＳ１０３）次に、方位検出部２８は、「Ｂタイプ」である等間隔アレーＢを用いて、方位検出の処理を行い、対象物の方位（方位角度の位置）を検出する。
なお、ステップＳ１０２の処理とステップＳ１０３の処理の順序は、逆であってもよい。

（ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６）折返しターゲット判定部２９は、それぞれの対象物ごとに、これら２つの方位検出の結果を比較する処理を行う。
具体的には、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６を以下のように行う。
（ステップＳ１０４）折返しターゲット判定部２９は、「Ａタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）と「Ｂタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）とに差分があるか否かを判定する。
（ステップＳ１０５）この判定の結果、折返しターゲット判定部２９は、「Ａタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）と「Ｂタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）とに差分がないと判定した場合、方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の内に存在する対象物（本物）であるとして、例えば、「Ａタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）を対象物の方位のデータとして設定する。

なお、この場合に、「Ａタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）の代わりに、「Ｂタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）を対象物の方位のデータとして設定することも可能である。

（ステップＳ６）一方、前記の判定の結果、折返しターゲット判定部２９は、「Ａタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）と「Ｂタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）とに差分があると判定した場合、方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の外に存在する対象物が方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の内に折返した位置で検出されたとみなして、これらの方位検出の結果については対象物に関するデータに含めないように除外する。

なお、「Ａタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）と「Ｂタイプ」について得られた方位検出の結果（方位角度の位置）とに差分があるか否かを判定する手法としては、一例として、これら２つの方位検出の結果の値（方位角度の位置を示す値）が同一でない場合（つまり、異なる場合）に差分があると判定し、これら２つの方位検出の結果の値が同一である場合に差分がないと判定する手法を用いることができる。
他の例として、これら２つの方位検出の結果の値の誤差を多少許容するようなときには、これら２つの方位検出の結果の値の差があらかじめ定められた閾値以上である場合に差分があると判定し、これら２つの方位検出の結果の値の差が当該閾値未満である場合に差分がないと判定する手法を用いることもできる。

このように、図６に示されるフローチャートの例では、方位検出部２８は、反射物に対する周波数成分に対して、「Ａタイプ」について方位検出処理を行って対象物の方位情報を算出するとともに、「Ｂタイプ」について方位検出処理を行って対象物の方位情報を算出する。折返しターゲット判定部２９は、これら２つのタイプについて対象物の方位情報を算出した後に、それぞれの対象物ごとに、これら２つのタイプについて得られた対象物の方位情報を比較する。そして、折返しターゲット判定部２９は、それぞれの対象物ごとに、これら２つのタイプについて得られた対象物の方位情報が一致（誤差が許容されてもよい）している場合に、方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の内に存在する対象物であると判定して、そのデータを設定する。

なお、図６に示されるフローチャートの例では、折返しターゲット判定部２９は、２つのタイプについて得られた対象物の方位情報が一致（誤差が許容されてもよい）していない場合には、方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の外に存在する対象物であると判定して、その判定結果をステータスなどに保持させずに、対象物のデータから除外することを行ったが、他の例として、２つのタイプについて得られた対象物の方位情報が一致（誤差が許容されてもよい）していない場合には、方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の外に存在する対象物であると判定して、その判定結果をステータスなどに保持させることが行われてもよい。
なお、本実施形態では、折り返しターゲット判定部２９を備える例を説明したが、折返しターゲット判定部２９の機能を方位検出部２８が備えるようにしてもよい。

次に、図７〜図９を参照して、折返しターゲット判定部２９が行う折り返しターゲット判定について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る不等間隔アレーにおける折り返しを説明する図である。図７（ａ）は、方位検出範囲（ＦＯＶ）の内に対象物が存在する場合の様子の例を示す図である。図７（ｂ）は、方位検出範囲（ＦＯＶ）の外（左）に対象物が存在する場合の様子の例を示す図である。図７（ｃ）は、方位検出範囲（ＦＯＶ）の外（右）に対象物が存在する場合の様子の例を示す図である。

図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示される方位検出範囲（ＦＯＶ）は、「Ａタイプ」の方位検出範囲と「Ｂタイプ」の方位検出範囲とで狭い方の方位検出範囲（ＦＯＶ）を表す。この例では、「Ｂタイプ」の方位検出範囲の方が「Ａタイプ」の方位検出範囲よりも狭いとする。

また、方位検出範囲（ＦＯＶ）の外（左）は、対象物の方位におけるマイナス方向またはプラス方向のうちの一方の方向で、方位検出範囲（ＦＯＶ）の内から外れた折返しの領域（折返しエリア）を表す。また、方位検出範囲（ＦＯＶ）の外（右）は、対象物の方位におけるマイナス方向またはプラス方向のうちの他方の方向で、方位検出範囲（ＦＯＶ）の内から外れた折返しの領域（折返しエリア）を表す。

図７（ａ）の例では、対象物（ターゲット）１０１が方位検出範囲（ＦＯＶ）の内に存在する。この場合、「Ａタイプ」を用いて方位検出を行った結果として得られる方位（方位角度）を表すスペクトル（この例では、スペクトル１０２とする）のピーク位置と、「Ｂタイプ」を用いて方位検出を行った結果として得られる方位（方位角度）を表すスペクトル（この例では、スペクトル１０３とする）のピーク位置とが一致する。このため、折り返しターゲット判定部２９は、この一致したピーク位置に対応する方位角度の位置（ターゲット検出位置）１０４を対象物１０１の方位として検出する。

図７（ｂ）の例では、対象物（ターゲット）１１１が方位検出範囲（ＦＯＶ）の外（左）に存在する。この場合、「Ａタイプ」を用いて方位検出を行った結果として得られる方位（方位角度）を表すスペクトル（この例では、スペクトル１１２とする）のピーク位置と、「Ｂタイプ」を用いて方位検出を行った結果として得られる方位（方位角度）を表すスペクトル（この例では、スペクトル１１３とする）のピーク位置とは、ずれて不一致となる。この例では、スペクトル１１３のピーク位置の方がスペクトル１１２のピーク位置よりも左側にある。

このとき、対象物１１１の実際の方位（折返しがないとしたときの方位）にはスペクトル１１４のピーク位置が対応するが、方位検出処理では、１回の折返し位置として、ターゲット検出位置１１５辺りが対象物１１１の方位として検出される。
ここで、折り返しターゲット判定部２９は、２つのスペクトル１１２、１１３のピーク位置の関係を参照して、左方向への折返しであることを判定する。そして、折り返しターゲット判定部２９は、１回の折返しであるとみなして、折返しを考慮することで、方位検出処理の結果（例えば、２つのスペクトル１１２、１１３のピーク位置の関係）に基づいて、対象物１１１の実際の方位を決定することができる。これにより、本実施形態によれば、実質的に方位検出範囲（ＦＯＶ）を広げたことと等価な効果を得ることができる。

図７（ｃ）の例では、対象物（ターゲット）１２１が方位検出範囲（ＦＯＶ）の外（右）に存在する。この場合、「Ａタイプ」を用いて方位検出を行った結果として得られる方位（方位角度）を表すスペクトル（この例では、スペクトル１２２とする）のピーク位置と、「Ｂタイプ」を用いて方位検出を行った結果として得られる方位（方位角度）を表すスペクトル（この例では、スペクトル１２３とする）のピーク位置とは、ずれて不一致となる。この例では、スペクトル１２３のピーク位置の方がスペクトル１２２のピーク位置よりも右側にある。

このとき、対象物１２１の実際の方位（折返しがないとしたときの方位）にはスペクトル１２４のピーク位置が対応するが、方位検出処理では、１回の折返し位置として、ターゲット検出位置１２５辺りが対象物１２１の方位として検出される。
ここで、折り返しターゲット判定部２９は、２つのスペクトル１２２、１２３のピーク位置の関係を参照し、右方向への折返しであることを判定する。そして、折り返しターゲット判定部２９は、１回の折返しであるとみなして、折返しを考慮することで、方位検出処理の結果（例えば、２つのスペクトル１２２、１２３のピーク位置の関係）に基づいて、対象物１２１の実際の方位を決定することができる。これにより、本実施形態によれば、実質的に方位検出範囲（ＦＯＶ）を広げたことと等価な効果を得ることができる。

図８及び図９に、本実施形態に係るレーダ装置に関するシミュレーションの結果を示す。図８は、シミュレーションにおける自車２０１と他車２０２との関係を示す図である。この例では、本実施形態に係るレーダ装置が搭載された自車２０１の前方方向（進行方
向）の軸に対して、Ｙ［ｍ］（Ｙは０より大きい値）左の方に、対象物となる他車２０２
が存在する。

次に、シミュレーションの条件を説明する。
シミュレーションの条件は、受信アンテナ数（受信素子数）がＮ（Ｎは、例えば、３以上の整数）であり、受信アレーアンテナの中央ピッチｄ１（図５参照）がｄ０＋α（αは、例えば、０より大きい値）であり、受信アレーアンテナの両端ピッチｄ２（図５参照）がｄ０−αであり、受信アレーアンテナの合成ピッチ（平均ピッチ）がｄ０である。

図９は、自車２０１に搭載された本実施形態に係るレーダ装置に関するシミュレーションの結果を示す図である。図９では、横軸は本実施形態に係るレーダ装置により検出される対象物（他車２０２）との距離（検出距離［ｍ］）を表し、縦軸は本実施形態に係るレーダ装置により検出される対象物（他車２０２）の方位角度（方位検出角度［ｄｅｇ］）を表す。
図８における自車２０１と他車２０２との距離が遠い位置から次第に近い位置になっていく場合が、図９のグラフに反映されている。

図９に示されるグラフにおいて、自車２０１と他車２０２との距離がＲ２［ｍ］（Ｒ２は０より大きい値）辺りからＲ１［ｍ］（Ｒ１は、０より大きい値であり、Ｒ２より小さい値）辺りまでは、対象物（他車２０２）が方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の内に存在し、「Ａタイプ」の不等間隔アレーＡを用いた方位検出の結果と「Ｂタイプ」の等間隔アレーＢを用いた方位検出の結果とが一致する。この一致する方位検出の結果が、曲線１００１で表されている。これにより、本物の方位角度が検出される。

一方、自車２０１と他車２０２との距離がＲ１［ｍ］辺りより小さくなると、対象物（他車２０２）が方位検出範囲（ここでは、２つの方位検出範囲の共通部分）の外へ出て、「Ａタイプ」の不等間隔アレーＡを用いた方位検出の結果（曲線１００２で表されている）と「Ｂタイプ」の等間隔アレーＢを用いた方位検出の結果（曲線１００３で表されている）とが不一致となってずれる。この場合、折返しの方位角度が検出される。

以上のように、本実施形態に係る車載用のレーダ装置では、異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信し、この第１〜第３の変調波に基づく反射波である受信波に基づいて対象物を検出するようにした。すなわち、本実施形態では、遠距離の対象物に対して、第１及び第２の変調波に基づいて対象物を検出し、近距離の対象物に対して、第２及び第３の変調波に基づいて対象物を検出するようにした。この結果、例えば歩行者のように反射面積が小さくても、受信した信号に対して利得が大きい第３の変調波を用いて、対象物を検出することができる。

さらに、本実施形態に係る車載用のレーダ装置では、複数の受信アンテナ１−１〜１−ｎを異なる間隔ｄ１、ｄ２で並べた不等ピッチの受信アレーアンテナを用いて、２種類の平均的な間隔（平均ピッチ）ｄ０、ｄ１を有するアンテナの配置のそれぞれで対象物の方位検出を行い、それぞれの方位検出の結果の一致の有無を相互的に確認し、この確認の結果に基づいて、対象物が方位検出範囲の内に存在するかあるいは外に存在するかを判別する。従って、本実施形態に係る車載用のレーダ装置によれば、方位検出範囲に対して左右のいずれかの外に存在する対象物の折返し位置が検出された場合には、そのことを判定することができ、例えば、このような折返し位置の情報を対象物のデータから除外すること、または、１回の折返しであるとみなして、対象物の方位を検出することができる。
この結果、実施形態に係る車載用のレーダ装置では、対象物が遠距離に存在する反射波の振幅が大きい車両であっても、対象物が近距離に存在する反射波の振幅が小さい歩行者であっても、どちらの対象物も適切に検出することができる。

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、信号処理部２０における方位検出部２８あるいは他の処理部２２〜３０のうちの１つ以上の処理部の機能）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に記録して、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。

１−１〜１−ｎ…受信アンテナ ２−１〜２−ｎ…ミキサ ３−１〜３−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 ４１−１〜４１−ｎ、４２、４３、４４、４５−１〜４５−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…方位検出部 ２９…折り返しターゲット判定部 ３０…ターゲット確定部

Claims (7)

1. 異なる第１〜第３の変調波を生成する送信波生成部と、
   前記異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する送信アンテナと、
   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する受信アンテナと、
   前記受信波から前記異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する方位検出部と、
   を備えることを特徴とする車載用のレーダ装置。
2. 前記送信波は、前記第１の変調波、前記第２の変調波、前記第３の変調波の順で、且つ前記第１〜第３の変調波が所定の時間間隔で配置されている信号波を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載用のレーダ装置。
3. 前記第１の変調波の変調時間は、前記第２及び第３の変調波の変調時間より長く、前記第２の変調波の変調時間は、前記第３の変調波の変調時間より長い
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用のレーダ装置。
4. 前記方位検出部は、
   前記第１の変調波に基づく信号と前記第２の変調波に基づく信号とに基づき、第１対象物の方位を検出し、前記第２の変調波に基づく信号と前記第３の変調波に基づく信号とに基づき、第２対象物の方位を検出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車載用のレーダ装置。
5. 前記受信アンテナは、
   受信アレーアンテナとして、整数倍の関係にない２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナを実現する複数の受信アンテナを備え、
   前記２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナのそれぞれによる受信信号に基づいて前記対象物の方位を検出する方位検出処理を行い、これら２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナのそれぞれによる受信信号に基づいて検出された前記対象物の方位が一致すると判定した場合には当該検出された前記対象物の方位は正しいと判定し、これら２種類以上の平均ピッチの受信アレーアンテナのそれぞれによる受信信号に基づいて検出された前記対象物の方位が不一致であると判定した場合には当該検出された前記対象物の方位は正しくないと判定する判定部
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載用のレーダ装置。
6. 車載用のレーダ装置におけるレーダ方法であって、
   送信波生成部が、異なる第１〜第３の変調波を生成する手順と、
   送信アンテナが、前記異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する手順と、
   受信アンテナが、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する手順と、
   方位検出部が、前記受信波から前記異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する手順と、
   を含むことを特徴とする車載用のレーダ方法。
7. 車載用のレーダ装置のコンピュータに、
   送信波生成部が、異なる第１〜第３の変調波を生成する手順と、
   送信アンテナが、前記異なる第１〜第３の変調波に基づく送信波を送信する手順と、
   受信アンテナが、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する手順と、
   方位検出部が、前記受信波から前記異なる第１〜第３の変調波に基づく信号を検出し、検出した信号に基づいて、前記対象物の方位を検出する手順と、
   を実行させるための車載用のレーダプログラム。

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