JP2020020697A - Arrival direction estimating device and arrival direction estimating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電波の到来方向を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating a direction of arrival of a radio wave.
レーダ装置は、電波を照射し、物標から反射してきた電波(反射波)を受信することで、反射波の到来方向を推定する。到来方向の推定方法は、反射波を受信する複数の受信アンテナで得られた受信信号の位相差や振幅差の情報から到来方向(角度)を算出する方法である。 The radar device irradiates radio waves and receives the radio waves (reflected waves) reflected from the target, thereby estimating the arrival direction of the reflected waves. The method of estimating the direction of arrival is a method of calculating the direction of arrival (angle) from information on the phase difference and amplitude difference of the received signals obtained by a plurality of receiving antennas that receive the reflected waves.
特許文献1で開示されている到来方向推定技術では、仮想等間隔アレーアンテナで得られる受信信号に基づく相関行列に相当する基本的KR積による拡張相関行列を算出し、拡張相関行列に基づいて電波の到来方向を推定している。特許文献1で開示されている到来方向推定技術では、複数の実在するアンテナの配置が、仮想等間隔アレーアンテナを生成することができる配置に制限されている。 In the direction-of-arrival estimation technique disclosed in Patent Document 1, an extended correlation matrix based on a basic KR product corresponding to a correlation matrix based on a received signal obtained by a virtual equally-spaced array antenna is calculated, and radio waves are calculated based on the extended correlation matrix. The direction of arrival is estimated. In the direction-of-arrival estimation technique disclosed in Patent Literature 1, the arrangement of a plurality of real antennas is limited to an arrangement capable of generating a virtual equally-spaced array antenna.
本発明は、上記課題に鑑みて、アンテナ配置の自由度が高い到来方向推定技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an arrival direction estimation technique having a high degree of freedom in antenna arrangement.
本発明に係る到来方向推定装置は、複数のアンテナを不等間隔の配置で組み合わせた第1のサブアレーと、前記第1のサブアレーと同一形状であって前記第1のサブアレーとの間に位相差が生じる第2のサブアレーと、前記第1のサブアレーで得られた受信信号及び前記第2のサブアレーで得られた受信信号から電波の到来方向を推定する推定部と、を備える構成(第1の構成)である。 A direction-of-arrival estimation apparatus according to the present invention comprises a first sub-array in which a plurality of antennas are combined at unequal intervals, and a phase difference between the first sub-array and the first sub-array having the same shape as the first sub-array. And a estimating unit for estimating the direction of arrival of a radio wave from the received signal obtained by the first sub-array and the received signal obtained by the second sub-array (the first sub-array). Configuration).
上記第1の構成の到来方向推定装置において、前記第1のサブアレー及び前記第2のサブアレーはそれぞれ、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの組み合わせにより生成される仮想アレーアンテナの一部である構成(第2の構成)であってもよい。 In the DOA of the first configuration, the first sub-array and the second sub-array are each a part of a virtual array antenna generated by a combination of a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas. A configuration (second configuration) may be used.
上記第1又は第2の構成の到来方向推定装置において、前記推定部は、前記第1のサブアレーを構成するアンテナの個数分まで前記到来方向を推定可能である構成(第3の構成)であってもよい。 In the direction-of-arrival estimating device according to the first or second configuration, the estimating unit is capable of estimating the direction of arrival up to the number of antennas constituting the first sub-array (third configuration). You may.
上記第1又は第2の構成の到来方向推定装置において、前記推定部は、前記第1のサブアレーで得られた受信信号に基づく第1の相関行列と、前記第2のサブアレーで得られた受信信号に基づく第2の相関行列とを用いて、空間平均処理を行う構成(第4の構成)であってもよい。 In the direction-of-arrival estimation apparatus having the first or second configuration, the estimation unit may include a first correlation matrix based on a reception signal obtained by the first sub-array, and a reception matrix obtained by the second sub-array. A configuration (fourth configuration) in which spatial averaging processing is performed using a second correlation matrix based on a signal may be employed.
本発明に係る到来方向推定方法は、複数のアンテナを不等間隔の配置で組み合わせた第1のサブアレーで得られた受信信号を取得する第1の取得工程と、前記第1のサブアレーと同一形状であって前記第1のサブアレーとの間に位相差が生じる第2のサブアレーで得られた受信信号を取得する第2の取得工程と、前記第1のサブアレーで得られた受信信号及び前記第2のサブアレーで得られた受信信号から電波の到来方向を推定する推定工程と、を備える構成(第6の構成)である。 An arrival direction estimating method according to the present invention comprises: a first obtaining step of obtaining a received signal obtained by a first sub-array in which a plurality of antennas are combined at unequal intervals; and a same shape as the first sub-array. A second obtaining step of obtaining a received signal obtained in a second sub-array in which a phase difference occurs between the first sub-array and the received signal obtained in the first sub-array. And a step of estimating the direction of arrival of radio waves from the received signals obtained by the second sub-array (sixth configuration).
本発明に係る到来方向推定技術によると、アンテナ配置の自由度を高くできる。 According to the direction-of-arrival estimation technique according to the present invention, the degree of freedom in antenna arrangement can be increased.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.レーダ装置の構成>
図1は本実施形態に係るレーダ装置1の構成を示す図である。レーダ装置1は、例えば自動車などの車両に搭載されている。レーダ装置1が自車両の前端に搭載されている場合、レーダ装置1は、送信波を用いて、自車両の前方に存在する物標に係る物標データを取得する。物標データは、物標までの距離、レーダ装置1に対する物標の相対速度等を含む。しかしながら、本実施形態に係るレーダ装置1を到来方向推定装置の一例として説明するため、以下の説明においては到来方向推定に関する部分についてのみ説明を行う。
<1. Configuration of radar device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a radar device 1 according to the present embodiment. The radar device 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, for example. When the radar device 1 is mounted at the front end of the host vehicle, the radar device 1 acquires target data related to a target existing in front of the host vehicle by using a transmission wave. The target data includes a distance to the target, a relative speed of the target with respect to the radar device 1, and the like. However, in order to describe the radar device 1 according to the present embodiment as an example of the DOA estimating device, in the following description, only the portion related to DOA estimation will be described.
図1に示すように、レーダ装置1は、2個の送信部2と、受信部3と、信号処理装置4と、を主に備えている。なお、レーダ装置1は、いわゆるMIMO(Multi Input Multi Output)レーダ装置である。
As shown in FIG. 1, the radar device 1 mainly includes two
送信部2は、信号生成部21と発信器22とを備えている。発信器22は、信号生成部21で生成された信号を変調して送信信号を生成する。2個の送信アンテナ23はそれぞれ別々の送信部2から送信信号を受け取り、その送信信号を送信波TWに変換して出力する。2個の送信部2それぞれから出力される2つの送信信号は、互いに直交した信号(直交信号)である。
The
受信部3は、複数の受信アンテナ31と、その複数の受信アンテナ31に接続された複数の個別受信部32とを備えている。本実施形態では、受信部3は、例えば、3個の受信アンテナ31と3個の個別受信部32とを備えている。3個の個別受信部32は、3個の受信アンテナ31にそれぞれ対応している。3個の受信アンテナ31はそれぞれ受信チャンネルch1〜ch3に対応している。各受信アンテナ31は物体からの反射波RWを受信して受信信号を取得し、各個別受信部32は対応する受信アンテナ31で得られた受信信号を処理する。
The receiving unit 3 includes a plurality of receiving
各個別受信部32は、ミキサ33とA/D変換器34とを備えている。受信アンテナ31で得られた受信信号は、ローノイズアンプ(図示省略)で増幅された後にミキサ33に送られる。ミキサ33には各送信部2の各発信器22からの送信信号が入力され、ミキサ33において各送信信号と受信信号とがミキシングされる。これにより、各送信信号の周波数と受信信号の周波数との差となるビート周波数を有するビート信号が生成される。ミキサ33で生成されたビート信号は、A/D変換器34でデジタルの信号に変換された後に、信号処理装置4に出力される。
Each individual receiving
信号処理装置4は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリ41などを含むマイクロコンピュータを備えている。信号処理装置4は、演算の対象とする各種のデータを、記憶装置であるメモリ41に記憶する。メモリ41は、例えばRAM(Random Access Memory)などである。信号処理装置4は、マイクロコンピュータでソフトウェア的に実現される機能として、送信制御部42、フーリエ変換部43、及び、データ処理部44を備えている。送信制御部42は、各送信部2の各信号生成部21を制御する。データ処理部44は、ピーク抽出部45及び推定部46を備えている。
The signal processing device 4 includes a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a
フーリエ変換部43は、複数の物標からの反射波が重なり合った状態で受信アンテナ31において受信されるため、受信信号に基づいて生成されたビート信号から、各物標の反射波に基づく周波数成分を分離する処理(例えば、FFT(Fast Fourier Transfer)処理)を行う。FFT処理では、所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント(周波数ビンという場合がある)ごとに受信レベルや位相情報が算出される。
Since the Fourier transform unit 43 receives the reflected waves from the plurality of targets in the
ピーク抽出部45は、フーリエ変換部43によるFFT処理等の結果からピークを検出する。
The
推定部46は、ピーク抽出部45で抽出されたピーク値に基づき電波の到来方向を推定する。具体的には、推定部46は、第1のサブアレーで得られた受信信号と第2のサブアレーで得られた受信信号とを区分した上で、第1のサブアレーで得られた受信信号及び第2のサブアレーで得られた受信信号から電波の到来方向を推定する。推定部46は、推定した物標の存在する方位(角度)をメモリ41や車両制御ECU5等に出力する。第1のサブアレー及び第2のサブアレーの詳細については後述する。
The estimating
<2.アンテナ配置>
図2はアンテナ配置の第1例を示す図である。アンテナ配置の第1例では、図2(a)に示すように2個の送信アンテナ23が水平方向に沿ってアンテナ間隔dTで配置され、図2(b)に示すように3個の受信アンテナ31が水平方向に沿って同一のアンテナ間隔dRで配置される。アンテナ間隔dTはアンテナ間隔dRの3倍に設定される。なお、2つのアンテナ距離dRは、厳密に同一でなくてもよく、設計上の誤差やばらつきなどを考慮した上で2つの所定距離dRが同一とみなすことができればよく、アンテナ間隔dTは、厳密にアンテナ間隔dRの3倍でなくてもよく、設計上の誤差やばらつきなどを考慮した上でアンテナ間隔dRの3倍とみなすことができればよい。
<2. Antenna arrangement>
FIG. 2 is a diagram showing a first example of the antenna arrangement. In the first example of the antenna arrangement are arranged in two
図2(a)に示す2個の送信アンテナ23と図2(b)に示す3個の受信アンテナ31との組み合わせにより、図2(c)に示す仮想アレーアンテナが生成される。図2(c)に示す仮想アレーアンテナは、6個の仮想アンテナV1〜V6によって構成される。MIMO技術を適用することで、送信アンテナを1個増やすだけで受信アンテナの個数の2倍の仮想アンテナを得ることができる。6個の仮想アンテナV1〜V6は水平方向に沿ってアンテナ間隔dRで配置される。1chの受信アンテナ31の受信信号は、互いに直交する仮想アンテナV1の受信信号及び仮想アンテナV4の受信信号を含む。同様に、2chの受信アンテナ31の受信信号は、互いに直交する仮想アンテナV2の受信信号及び仮想アンテナV5の受信信号を含む。同様に、3chの受信アンテナ31の受信信号は、互いに直交する仮想アンテナV3の受信信号及び仮想アンテナV6の受信信号を含む。
A virtual array antenna shown in FIG. 2C is generated by a combination of the two transmitting
図2(c)に示すように、第1のサブアレーSA1は不等間隔で配置される仮想アンテナV1、V2、V4、及びV5の組み合わせであり、第2のサブアレーSA2は不等間隔で配置される仮想アンテナV2、V3、V5、及びV6の組み合わせである。なお、不等間隔とは各アンテナ間隔を同一とみなすことができない状態を意味している。 As shown in FIG. 2C, the first sub-array SA1 is a combination of virtual antennas V1, V2, V4, and V5 arranged at unequal intervals, and the second sub-array SA2 is arranged at unequal intervals. This is a combination of virtual antennas V2, V3, V5, and V6. Note that the unequal interval means a state where the antenna intervals cannot be regarded as the same.
第1のサブアレーSA1のみを図2(c)に示す仮想アレーアンテナから抜き出した図2(d)と、第2のサブアレーSA2のみを図2(c)に示す仮想アレーアンテナから抜き出した図2(e)との比較から明らかな通り、第1のサブアレーSA1と第2のサブアレーSA2は同一形状であって、第1のサブアレーSA1と第2のサブアレーSA2との間にはアンテナ間隔dRに相当する位相差が生じる。 FIG. 2D in which only the first sub-array SA1 is extracted from the virtual array antenna shown in FIG. 2C, and FIG. 2B in which only the second sub-array SA2 is extracted from the virtual array antenna shown in FIG. 2C. as apparent from comparison with e), the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2 have the same shape, corresponding to the antenna distance d R between the first subarray SA1 and the second sub-array SA2 A phase difference occurs.
図3はアンテナ配置の第2例を示す図である。アンテナ配置の第2例では、図3(a)に示すように2個の送信アンテナ23が互いに水平方向にアンテナ間隔dT、垂直方向にアンテナ間隔h離れて配置され、図3(b)に示すように3個の受信アンテナ31が水平方向に沿って同一のアンテナ間隔dRで配置される。図3においてはアンテナ間隔dTをアンテナ間隔dRの2倍より大きい値に設定したが、その限りではない。例えばアンテナ間隔dTはアンテナ間隔dRの1/2倍といった狭い間隔に設定してもよい。その場合V1とV2の間にV4が形成されるような配置になるが、以下の説明はそのまま適用することができる。なお、2つのアンテナ距離dRは、厳密に同一でなくてもよく、設計上の誤差やばらつきなどを考慮した上で2つの所定距離dRが同一とみなすことができればよい。アンテナ配置の第2例は、発信器22及びミキサ33を含むMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)のピン配置や送信部2と送信アンテナ23とを接続する2つの配線長さを揃える等の制約によって、2つの送信アンテナ23の垂直方向位置を揃えることができない場合に採用される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a second example of the antenna arrangement. In the second example of the antenna arrangement, as shown in FIG. 3A, two transmitting
図3(a)に示す2個の送信アンテナ23と図3(b)に示す3個の受信アンテナ31との組み合わせにより、図3(c)に示す仮想アレーアンテナが生成される。図3(c)に示す仮想アレーアンテナは、6個の仮想アンテナV1〜V6によって構成される。MIMO技術を適用することで、送信アンテナを1個増やすだけで受信アンテナの個数の2倍の仮想アンテナを得ることができる。3個の仮想アンテナV1〜V3は水平方向に沿ってアンテナ間隔dRで配置され、残り3個の仮想アンテナV4〜V6は水平方向に沿ってアンテナ間隔dRで配置される。3個の仮想アンテナV1〜V3によって構成される第1のアンテナグループと、残り3個の仮想アンテナV4〜V6によって構成される第2のアンテナグループとは互いに水平方向にアンテナ間隔dT離れて配置される。1chの受信アンテナ31の受信信号は、互いに直交する仮想アンテナV1の受信信号及び仮想アンテナV4の受信信号を含む。同様に、2chの受信アンテナ31の受信信号は、互いに直交する仮想アンテナV2の受信信号及び仮想アンテナV5の受信信号を含む。同様に、3chの受信アンテナ31の受信信号は、互いに直交する仮想アンテナV3の受信信号及び仮想アンテナV6の受信信号を含む。
A virtual array antenna shown in FIG. 3C is generated by a combination of the two transmitting
図3(c)に示すように、第1のサブアレーSA1は不等間隔で配置される仮想アンテナV1、V2、V4、及びV5の組み合わせであり、第2のサブアレーSA2は不等間隔で配置される仮想アンテナV2、V3、V5、及びV6の組み合わせである。 As shown in FIG. 3C, the first sub-array SA1 is a combination of virtual antennas V1, V2, V4, and V5 arranged at unequal intervals, and the second sub-array SA2 is arranged at unequal intervals. This is a combination of virtual antennas V2, V3, V5, and V6.
第1のサブアレーSA1のみを図3(c)に示す仮想アレーアンテナから抜き出した図3(d)と、第2のサブアレーSA2のみを図3(c)に示す仮想アレーアンテナから抜き出した図3(e)との比較から明らかな通り、第1のサブアレーSA1と第2のサブアレーSA2は同一形状であって、第1のサブアレーSA1と第2のサブアレーSA2との間には水平方向におけるアンテナ間隔dRに相当する位相差が生じる。 FIG. 3D in which only the first sub-array SA1 is extracted from the virtual array antenna shown in FIG. 3C, and FIG. 3B in which only the second sub-array SA2 is extracted from the virtual array antenna shown in FIG. As is clear from the comparison with e), the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2 have the same shape, and the antenna spacing d in the horizontal direction is between the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2. A phase difference corresponding to R occurs.
第1のサブアレーSA1と第2のサブアレーSA2とが同一形状であれば、第1のサブアレーSA1及び第2のサブアレーSA2の母体である仮想アレーアンテナ自身は、等間隔配置(図2(c)参照)であっても不等間隔配置(図3(c)参照)であってもよい。したがって、アンテナ配置の自由度を高くできる。 If the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2 have the same shape, the virtual array antennas themselves, which are the bases of the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2, are arranged at equal intervals (see FIG. 2C). ) Or unequally spaced arrangement (see FIG. 3C). Therefore, the degree of freedom in antenna arrangement can be increased.
<3.レーダ装置の概略動作>
図4は、レーダ装置1の概略動作を示すフローチャートである。レーダ装置1は図4に示す処理を一定時間ごとに周期的に繰り返す。
<3. Schematic operation of radar device>
FIG. 4 is a flowchart illustrating a schematic operation of the radar device 1. The radar apparatus 1 periodically repeats the processing shown in FIG. 4 at regular intervals.
まず送信アンテナ23が送信波TWを出力する(ステップS10)。次に、受信アンテナ31が受信波RWを受信して受信信号を取得する(ステップS20)。次に、信号処理装置4が所定数のビート信号を取得する(ステップS30)。次に、フーリエ変換部43は、ビート信号を対象にFFT演算を実行する(ステップS40)。
First, the
そして、ピーク抽出部45は、FFT演算の結果からピークを抽出する(ステップS50)。最後に、推定部46は、ピーク抽出部45で抽出されたピーク値に基づき電波の到来方向すなわち物標の存在する方位(角度)を推定する(ステップS60)。
Then, the
以下、第1のサブアレーSA1及び第2のサブアレーSA2が図3に示す構成である場合を例に挙げて、ステップS60の第1例について説明する。 Hereinafter, the first example of step S60 will be described using an example where the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2 have the configuration shown in FIG.
推定部46は、第1のサブアレーSA1の入力ベクトルx1(t)及び第2のサブアレーSA2の入力ベクトルx2(t)を用いた算出を行う。入力ベクトルx1(t)及び入力ベクトルx2(t)はそれぞれ4次元列ベクトルである。入力ベクトルx1(t)の1行目要素は、仮想アンテナV1で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx1(t)の2行目要素は、仮想アンテナV2で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx1(t)の3行目要素は、仮想アンテナV4で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx1(t)の4行目要素は、仮想アンテナV5で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx2(t)の1行目要素は、仮想アンテナV2で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx2(t)の2行目要素は、仮想アンテナV3で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx2(t)の3行目要素は、仮想アンテナV5で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。入力ベクトルx2(t)の4行目要素は、仮想アンテナV6で得られる受信信号に対応するピーク抽出部45で抽出されたピーク値である。
Estimating
まず推定部46は、第1のサブアレーSA1の自己相関行列R11を算出する。自己相関行列R11は下記の(1)式により算出することができる。ここで、E[・]は時間平均処理を表しており、[・]Hは複素共役転置を表している。
R11=E[x1(t)x1 H(t)] ・・・(1)
R 11 = E [x 1 (t) x 1 H (t)] (1)
次に推定部46は、第1のサブアレーSA1と第2のサブアレーSA2との間の相互相関行列R21を算出する。相互相関行列R21は下記の(2)式により算出することができる。
R21=E[x2(t)x1 H(t)] ・・・(2)
Then
R 21 = E [x 2 (t) x 1 H (t)] (2)
次に推定部46は、位相シフト行列Rを算出する。位相シフト行列Rは下記の(3)式により算出することができる。ここで、[・]−1は逆行列を表している。
R=R21[R11]−1 ・・・(3)
Next, the
R = R 21 [R 11 ] −1 (3)
そして推定部46は、位相シフト行列Rの固有値展開を行い、位相シフト行列Rの固有値Φを算出する。位相シフト行列Rは4行4列の行列であるため、固有値Φは4つ求まる。固有値は下記の(4)式により算出することができる。なお、(4)式中のAは位相シフト行列Rの固有ベクトルである。
RA=AΦ ・・・(4)
Then, the estimating
RA = AΦ (4)
最後に推定部46は、各固有値を各物標の角度に変換する。したがって、推定部46は、第1のサブアレーSA1を構成するアンテナの個数(本実施例では4個)分まで物標の角度推定を行うことができる。なお、絶対値が所定値以下である固有値については物標の角度への変換を行わないようにすることが好ましい。これにより、推定部46がゴースト物標の角度推定を行うことを防止できる。
Finally, the estimating
次に、第1のサブアレーSA1及び第2のサブアレーSA2が図3に示す構成である場合を例に挙げて、ステップS60の第2例について説明する。ステップS60の第2例では、推定部46は、第1のサブアレーSA1で得られた受信信号に基づく第1の相関行列R1と、第2のサブアレーSA2で得られた受信信号に基づく第2の相関行列R2とを用いて、空間平均処理を行う。
Next, a second example of step S60 will be described, taking as an example a case where the first sub-array SA1 and the second sub-array SA2 have the configuration shown in FIG. In the second example of step S60, the estimating
推定部46は、第1のサブアレーSA1で得られた受信信号に基づく第1の相関行列R1を算出する。第1のサブアレーSA1で得られた受信信号に基づく第1の相関行列R1は、上述した第1のサブアレーSA1の自己相関行列R11と同一である。
The estimating
次に推定部46は、第2のサブアレーSA2で得られた受信信号に基づく第2の相関行列R2を算出する。第2の相関行列R2は下記の(5)式により算出することができる。
R2=E[x2(t)x2 H(t)] ・・・(5)
Next, the estimating
R2 = E [x 2 (t ) x 2 H (t)] ··· (5)
なお、第1の相関行列R1及び第2の相関行列R2を算出する際に時間平均処理を行わないようにしてもよい。 The time averaging process may not be performed when calculating the first correlation matrix R1 and the second correlation matrix R2.
そして推定部46は、空間平均処理後の相関行列R’を算出する。空間平均処理後の相関行列R’は下記の(6)式により算出することができる。
R’=(R1+R2)/2 ・・・(6)
Then, the estimating
R ′ = (R1 + R2) / 2 (6)
最後に推定部46は、空間平均処理後の相関行列R’に基づいて角度スペクトラムを算出し、算出した角度スペクトラムに基づいて電波の到来方向(物標の角度)を推定する。この場合、推定部46は、第1のサブアレーSA1を構成するアンテナの個数(本実施例では4個)より1つ少ない数までしか物標の角度推定を行うことができないが、空間平均処理を行っているため、レーダ装置1のハードウェアに由来するノイズと複数の物標が存在する場合の相互成分ノイズとを抑制することができる。
Finally, the estimating
<4.その他>
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
<4. Others>
Various technical features disclosed in the present specification can be modified in various ways in addition to the above-described embodiment without departing from the spirit of the technical creation. In addition, a plurality of embodiments and modifications shown in this specification may be implemented in combination within a possible range.
上述した実施形態では、第1のサブアレー及び第2のサブアレーはそれぞれ仮想アレーアンテナの一部であったが、第1のサブアレー及び第2のサブアレーはそれぞれ実在する複数の受信アンテナの一部であってもよい。また、上述した実施形態では、第1のサブアレーを構成する複数のアンテナの一部(仮想アンテナV2及びV5)と、第2のサブアレーを構成する複数のアンテナの一部(仮想アンテナV2及びV5)とが重複していたが、第1のサブアレーを構成する複数のアンテナと、第2のサブアレーを構成する複数のアンテナとが全く重複しないようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the first sub-array and the second sub-array are each a part of the virtual array antenna. However, the first sub-array and the second sub-array are each part of a plurality of existing receiving antennas. You may. Further, in the above-described embodiment, some of the plurality of antennas (virtual antennas V2 and V5) forming the first sub-array and some of the plurality of antennas forming the second sub-array (virtual antennas V2 and V5) However, the plurality of antennas forming the first sub-array and the plurality of antennas forming the second sub-array may not overlap at all.
図3に示すアンテナ配置では、第1のサブアレーSA1を構成する複数のアンテナが2箇所に分散して配置され、第2のサブアレーSA2を構成する複数のアンテナが2箇所に分散して配置されているが、第1のサブアレーSA1を構成する複数のアンテナが3箇所以上に分散して配置され、第2のサブアレーSA2を構成する複数のアンテナが3箇所以上に分散して配置されてもよい。第1のサブアレーSA1を構成する複数のアンテナが3箇所に分散して配置され、第2のサブアレーSA2を構成する複数のアンテナが3箇所に分散して配置される場合は、第1のサブアレーSA1及び第2のサブアレーSA2は例えば図5に示すような構成となる。 In the antenna arrangement shown in FIG. 3, a plurality of antennas constituting the first sub-array SA1 are dispersedly arranged at two places, and a plurality of antennas constituting the second sub-array SA2 are dispersedly arranged at two places. However, a plurality of antennas constituting the first sub-array SA1 may be dispersedly arranged at three or more places, and a plurality of antennas constituting the second sub-array SA2 may be dispersedly arranged at three or more places. When a plurality of antennas forming the first sub-array SA1 are dispersedly arranged at three locations and a plurality of antennas constituting the second sub-array SA2 are dispersedly arranged at three locations, the first sub-array SA1 The second sub-array SA2 has, for example, a configuration as shown in FIG.
また、図3に示すアンテナ配置では、第1のサブアレーSA1を構成する複数のアンテナが2箇所に同じ個数で分散して配置され、第2のサブアレーSA2を構成する複数のアンテナが2箇所に同じ個数で分散して配置されているが、図6に示すように異なる個数で分散して配置されてもよい。 Further, in the antenna arrangement shown in FIG. 3, the plurality of antennas forming the first sub-array SA1 are dispersed and arranged in the same number at two places, and the plurality of antennas forming the second sub-array SA2 are arranged at the same place at two places. Although they are dispersedly arranged by the number, they may be dispersedly arranged by a different number as shown in FIG.
また上述した実施形態では車載レーダ装置について説明したが、本発明は、道路等に設置されるインフラレーダ装置、航空機監視レーダ装置等にも適用可能である。 In the above-described embodiment, the in-vehicle radar device has been described. However, the present invention is also applicable to an infrastructure radar device, an aircraft surveillance radar device, and the like installed on a road or the like.
1 レーダ装置
2 送信部
13 送信アンテナ
3 受信部
31 受信アンテナ
4 信号処理装置
46 推定部
SA1 第1のサブアレー
SA2 第2のサブアレー
V1〜V6 仮想アンテナ
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (5)
前記第1のサブアレーと同一形状であって前記第1のサブアレーとの間に位相差が生じる第2のサブアレーと、
前記第1のサブアレーで得られた受信信号及び前記第2のサブアレーで得られた受信信号から電波の到来方向を推定する推定部と、
を備える、到来方向推定装置。 A first sub-array in which a plurality of antennas are combined at irregular intervals,
A second sub-array having the same shape as the first sub-array and having a phase difference between the first sub-array and the first sub-array;
An estimating unit for estimating a direction of arrival of a radio wave from a received signal obtained by the first sub-array and a received signal obtained by the second sub-array;
An arrival direction estimation device comprising:
前記第1のサブアレーと同一形状であって前記第1のサブアレーとの間に位相差が生じる第2のサブアレーで得られた受信信号を取得する第2の取得工程と、
前記第1のサブアレーで得られた受信信号及び前記第2のサブアレーで得られた受信信号から電波の到来方向を推定する推定工程と、
を備える、到来方向推定方法。 A first obtaining step of obtaining a received signal obtained in a first sub-array in which a plurality of antennas are combined at unequal intervals;
A second acquisition step of acquiring a received signal obtained by a second sub-array having the same shape as the first sub-array and having a phase difference with the first sub-array;
An estimation step of estimating an arrival direction of a radio wave from a reception signal obtained by the first sub-array and a reception signal obtained by the second sub-array;
An arrival direction estimation method, comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022113880A1 (en) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 住友電気工業株式会社 | Radar antenna unit, and radar |
JP7191262B1 (en) | 2022-04-27 | 2022-12-16 | 三菱電機株式会社 | radar equipment |
JP7434214B2 (en) | 2021-06-18 | 2024-02-20 | 株式会社東芝 | Signal processing device, radar device and signal processing method |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10253730A (en) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Fujitsu Ltd | Wide-band direction estimation device and method |
JP2005257384A (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | Radar system and antenna installation |
JP2011064567A (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Fujitsu Ten Ltd | Radar system |
US20160146931A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Texas Instruments Incorporated | Techniques for high arrival angle resolution using multiple nano-radars |
JP2016180720A (en) * | 2015-03-25 | 2016-10-13 | パナソニック株式会社 | Radar device |
JP2017521683A (en) * | 2014-07-04 | 2017-08-03 | 株式会社デンソー | Radar equipment |
JP2017191033A (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | ソニー株式会社 | MIMO radar apparatus and vehicle |
CN107576953A (en) * | 2017-09-12 | 2018-01-12 | 成都理工大学 | Relevant and incoherent compound target DOA estimation method based on relatively prime MIMO array |
US9869762B1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-01-16 | Uhnder, Inc. | Virtual radar configuration for 2D array |
-
2018
- 2018-08-01 JP JP2018145338A patent/JP7248970B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10253730A (en) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Fujitsu Ltd | Wide-band direction estimation device and method |
JP2005257384A (en) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | Radar system and antenna installation |
JP2011064567A (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Fujitsu Ten Ltd | Radar system |
JP2017521683A (en) * | 2014-07-04 | 2017-08-03 | 株式会社デンソー | Radar equipment |
US20160146931A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Texas Instruments Incorporated | Techniques for high arrival angle resolution using multiple nano-radars |
JP2016180720A (en) * | 2015-03-25 | 2016-10-13 | パナソニック株式会社 | Radar device |
JP2017191033A (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | ソニー株式会社 | MIMO radar apparatus and vehicle |
US9869762B1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-01-16 | Uhnder, Inc. | Virtual radar configuration for 2D array |
CN107576953A (en) * | 2017-09-12 | 2018-01-12 | 成都理工大学 | Relevant and incoherent compound target DOA estimation method based on relatively prime MIMO array |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022113880A1 (en) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 住友電気工業株式会社 | Radar antenna unit, and radar |
JP7434214B2 (en) | 2021-06-18 | 2024-02-20 | 株式会社東芝 | Signal processing device, radar device and signal processing method |
JP7191262B1 (en) | 2022-04-27 | 2022-12-16 | 三菱電機株式会社 | radar equipment |
WO2023210030A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | 三菱電機株式会社 | Radar device |
JP2023162528A (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-09 | 三菱電機株式会社 | Radar device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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