JP5401111B2 - レーダ装置 - Google Patents
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範囲を超える位相折り返しが発生するため、位相折り返しが発生する方位に存在する物標からの反射信号を受信した場合には、モノパルス方式では該物標の方位を誤検出してしまう虞がある。そこで、位相折り返しに起因する物標方位の誤検出を回避するための技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。当該技術では、アンテナ間隔が異なる2つの受信アンテナ対でそれぞれ検出される物標の方位が一致した場合にのみ、その一致した方位がレーダ装置によって検出された物標の方位として採用されることで、物標の誤検出を回避しようとする。
る3つのアンテナ対を形成することが可能となる。そのため、少ない受信アンテナ部で効率的に正確な物標の方位検出が可能となる。なお、受信アンテナ部の数は4つ以上であってもよく、その場合適切にアンテナ対を選択することで、より正確な物標の方位検出を容易に実現することが可能である。
ことになる。そして、ミキサー11〜13とともに信号処理回路14は、各ミキサーを介して得られたビート信号に対してFFT(高速フーリエ変換)処理等を行うことで、物標に
対する距離、相対速度および方位を検出する。したがって、信号処理回路14は、本発明に係るレーダ装置の方位検出部を形成する。なお、三角波変調を利用するFM-CW方式によ
る物標との距離および相対速度の算出方式は公知の技術であるので、本明細書ではその説明は割愛する。
の位相差が、必ずしも物標からの反射波の入射角θ(すなわち物標の方位θ)を正確に反映しているものではない場合がある。すなわち、各ミキサーを経て信号処理回路14で直接得られる各アンテナ対での受信信号の位相差は、位相折り返しが加味されていないため、この直接の位相差を利用して物標の方位θを検出しようとすると、本来物標が存在しない位置に偽の物標の存在(ゴースト)を誤検出してしまう場合がある。図2に、その誤検出の一例を示す。図2(a)は、レーダ装置に対して前方から物標である車両が接近している状況下(すなわち対向車が存在する状況)での、従来のモノパルス方式での検出結果である。この場合、本来検出すべき対向車の存在とともに、存在していない偽の物標(ゴースト)を左斜め前方に検出してしまう。一方で、図2(b)は、レーダ装置の左から物標である車両が横切ろうとしている状況下(すなわち、出会い頭の車両が存在する状況)での、従来のモノパルス方式での検出結果である。この場合、本来検出すべき出会い頭車両の存在が検出されている。ここで、図2(a)と(b)を比べると、対向車存在の状況下で誤検出されるゴーストの軌跡が、出会い頭車両存在の状況下で検出される当該出会い頭車両の軌跡と酷似していることが分かる。すると、従来のモノパルス方式のレーダ装置では、対向車と出会い頭車両とを正確に区別することができないこととなり、レーダ装置を搭載した車両としては、安全のために対向車等の検出は制限せざるをえず、レーダ装置の能力が著しく低下していた。
しを考慮しない位相差、すなわち各ミキサーを経て直接信号処理部14で検出される位相差をa5、a6、a11(それぞれの単位はdeg)とする。すると、A5、A6、A11
およびa5、a6、a11については、以下の相関が成立する。
A5=a5+360・x (x:経路差L5での位相折り返し数)
A6=a6+360・y (y:経路差L6での位相折り返し数)
A11=a11+360・z (z:経路差L11での位相折り返し数)
L6、L11を位相変換したものであるから、A5:A6:A11=L5:L6:L11=5:6:11の関係が成立する。一方で、受信アンテナおよびミキサーを介して直接検出された、位相折り返しが考慮されていない位相差a5、a6、a11については、一定の相関は成立しない。そこで、レーダ装置1においては、上記A5、A6、A11の間で受信アンテナの間隔に基づいて成立する所定の条件を利用して、各経路差で生じる位相折り返しを正確に把握することで、モノパルス方式により物標の正確な方位θの検出を可能とする。
θ=Arcsin(L6/(6/4λ))=Arcsin(λ(a6+360y(y'))/360/(6/4λ))
的な変更ではない。上記の式が意味するところは、各受信アンテナからの直接の検出値(左項)を利用して、整数となる位相折り返し数z(z’)を算出することが可能であると
いうことである。そして、算出された位相折り返し数を用いて、z(z’)に対応する経路差L11の距離が算出でき、以て受信アンテナ2〜4の間隔との相関により三角関数を用いて、反射波の入射角θを下記式に従って算出できる。
θ=Arcsin(L11/(11/4λ))=Arcsin(λ(a11+360z(z'))/360/(11/4λ))
θ=Arcsin(L5/(5/4λ))=Arcsin(λ(a5+360x(x'))/360/(5/4λ))
6に対応する位相差a6は、a5=3πsinθで表されることより、入射角θが±19.5degで位相折り返しが生じ、経路差L11に対応する位相差a11は、a11=11/2
πsinθで表されることより、入射角θが±10.5deg, ±33.1deg, ±65.4degで位相折
り返しが生じる。なお、レーダ装置1の実用性を考慮して、入射角は±90degの範囲とし
た。したがって、上記式1〜式3によって得られた各経路差での折り返し数x、y、zに基づいて、物標からの反射波がいずれの角度エリアから届いたのかを判断することができる。
びL11においてそれぞれ一回ずつ位相折り返しが生じている場合には、反射波の入射角θは、R3(19.5deg〜23.6deg)の角度エリアに属すると考えられる。なお、上記角度エリアについては、角度エリアR1を中心に挟んで、R2〜R5の各角度エリアとR2’〜R5’の各角度エリアが対称に設定されている。
ゴーストによる軌跡であると判断でき、このゴーストに関するデータを除外(フィルタリング)することで、レーダ装置1によって対向車の存在を正確に検出することができる。すなわち、このようなフィルタリングを行う機能部が、本発明に係るレーダ装置の方位決定部に相当する。
その後、S103で上述したように、受信アンテナの構造的相関(受信アンテナの間隔)に基づいて、位相折り返しが考慮された位相差A5、A6、A11および各経路差での位相折り返し数x、y、zが算出される。
上述の実施例においては、FM−CW方式の測距手段を有するレーダ装置を開示したが、モノパルス方式の測角手段を採用するレーダ装置であれば、本発明に係る受信アンテナの構造的相関を利用したゴーストの影響排除に関する技術は、FM−CW方式の有無にかかわらず採用が可能である。また、受信アンテナの数は3本に限られず、4本以上であってもよい。
2、3、4・・・・受信アンテナ
5・・・・送信アンテナ
10・・・・信号処理部
11、12、13・・・・ミキサー
14・・・・信号処理回路
20・・・・発振器
Claims (3)
- 物標の方位を検出するための信号を送信する送信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部からの送信信号が物標によって反射された反射信号を受信し、且つ一直線上に配置された3つ以上の受信アンテナ部と、
前記3つ以上の受信アンテナ部のそれぞれに届く受信信号の位相差から該物標の方位を検出する方位検出部と、を備え、
前記3つ以上の受信アンテナ部は、アンテナ間隔として第一間隔を形成する2つの受信アンテナ部を含む第一アンテナ対と、該第一間隔とは異なるアンテナ間隔として第二間隔を形成する2つの受信アンテナ部を含む第二アンテナ対とを有し、
3つの前記受信アンテナ部のうち1つが重複することで前記第一アンテナ対と前記第二アンテナ対が形成され、更に該重複した受信アンテナ部を除く残りの2つの受信アンテナ部によって前記第一間隔および前記第二間隔とは異なるアンテナ間隔としての第三間隔を形成する第三アンテナ対を有し、
前記方位検出部は、前記第一間隔と前記第二間隔と前記第三間隔との比率と、前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差とに基づいて、該第一アンテナ対、該第二アンテナ対、該第三アンテナ対のそれぞれにおける位相折り返し数を算出し、
前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける受信信号の位相差から暫定的な前記物標の暫定方位に関するデータを取得し、
前記第一アンテナ対、前記第二アンテナ対、前記第三アンテナ対のそれぞれにおける折り返し数と角度エリアとを対応付けた相関データを参照して、前記各アンテナ対について算出した前記折り返し数と対応する角度エリアを求め、当該角度エリア外の方位ゴーストデータを除外し、当該角度エリアに属する暫定方位を実際の物標の方位として決定する
レーダ装置。 - 前記方位検出部は、前記3つの受信アンテナ部によって受信された受信信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことによって、前記物標の暫定方位に関するデータを取得し、
高速フーリエ変換を介して得られた前記物標の暫定方位に関するデータから、前記方位ゴーストデータを除外する、
請求項1に記載のレーダ装置。 - 前記方位検出部は、前記物標の暫定方位に関するデータから前記方位ゴーストデータを除外した除外データが、所定の連続性を有している場合に、該除外データを該物標の実際の方位として決定する、
請求項1又は請求項2に記載のレーダ装置。
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