JP6688977B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本開示は、干渉を検出するレーダ装置に関する。

近年、マイクロ波、ミリ波などを用いた高分解能なレーダが検討されている。また、屋外での安全性向上のため、車に限らず歩行者も検知する広角レーダの開発が求められている。

車両及び歩行者を検知する広角パルスレーダにおいて、近距離ターゲット（例えば、車両）及び遠距離ターゲット（例えば、人）からの複数の反射波が混合された受信信号となるため、レーダ送信部においては、低レンジサイドローブ特性を有するパルス波またはパルス変調波を送信する送信構成が要求される。また、レーダ受信部においては、広い受信ダイナミックレンジを有する受信構成が要求される。

低レンジサイドローブ特性を得るためのパルス波またはパルス変調波として、Ｂａｒｋｅｒ符号、Ｍ系列符号、相補符号を用いたパルス圧縮レーダが提案されている。とりわけ、相補符号の生成方法については、非特許文献１に開示されている。

相補符号は、例えば、以下のように生成することができる。すなわち、要素１または−１からなる相補性を有するａ＝［１ １］，ｂ＝［１ −１］の符号系列を基に、Ｌ＝４，８，１６，３２，…，２^Ｐの符号長の相補符号を順次生成することができる。符号長が長いほど所要受信ダイナミックレンジが拡大するが、相補符号はより短い符号長でピークサイドローブ比（ＰＳＲ：Peak Sidelobe Ratio）を低くすることができる。このため、近距離のターゲットと遠距離のターゲットからの複数の反射波が混合された場合でも、受信に必要となるダイナミックレンジを低減することができる。一方、Ｍ系列符号を用いる場合、ＰＳＲは２０ｌｏｇ（１／Ｌ）で与えられ、低レンジサイドローブを得るには、相補符号よりも長い符号長Ｌが必要（例えば、ＰＳＲ＝６０ｄＢの場合、Ｌ＝１０２４）となる。

複数のレーダ装置が送出する電波の周波数帯域が、同一または一部の帯域が重複する場合に、複数のレーダ装置の検知エリアが重なる位置関係となると、レーダ装置間での干渉が発生する。すなわち、あるレーダ装置が送出する電波を他のレーダ装置が受信する関係となる。レーダ装置間干渉は、レーダ装置間の位置関係が近いほど（すなわち距離が近いほど）、強い干渉となり、本来検出すべきターゲットに対して未検出率または誤検出率が高まり、検出性能の劣化が大きくなる。

このため、他のレーダ装置からの干渉成分を検出することで、レーダ装置間干渉による検出性能劣化を防ぐ技術が特許文献１等に開示されている。

特許文献１には、車両に搭載された他のレーダ装置からの干渉を判定する手段が開示されている。車載レーダは、車両の走行に伴って検知エリアが変化する。複数の車両に搭載された車載レーダ装置間で、送出する電波の周波数帯域が同一または一部の帯域が重複する場合に、検知エリアが重なる位置関係となると干渉が発生する。

このような干渉に対し、特許文献１には、周波数変調連続波（以下、「ＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Wave」という）レーダ装置の受信構成であって、他のＦＭＣＷレーダ装置からの干渉を検出する構成が開示されている。ＦＭＣＷレーダ装置は、得られたビート信号の周波数スペクトルデータを用いて、所定の周波数範囲における強度の積分値を求め、強度積分値が干渉判定閾値を超えている場合に、他レーダ装置との干渉が発生したと判定する。

特開２００６−２２０６２４号公報

BUDISIN, s.z.:‘New complementary pairs of sequences’, Electron. Lett., 1990, 26, (13), pp.881-883

上述した特許文献１に開示のＦＭＣＷレーダ装置では、算出される強度積分値には、自レーダ装置が送出する電波の反射波も含まれ、その多寡は、周辺の構造物または路面などの状況に依存する。そのため、干渉判定の誤判定を抑えるためには、判定閾値を十分高く設定する必要があり、干渉検出感度が低くなる可能性がある。

本開示の目的は、他レーダ装置からの干渉の検出感度を向上させるレーダ装置を提供することである。

本開示の一態様に係るレーダ装置は、自レーダ装置からのレーダ送信信号の送信が停止された干渉測定区間において、他レーダ装置から送信されたレーダ送信信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された、前記他レーダ装置からのレーダ送信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記デジタル信号と、所定の係数列との相関演算を行い、干渉信号成分を検出する干渉検出部と、前記干渉測定区間において前記検出された干渉信号成分と所定の判定レベルとを比較し、前記干渉信号成分が前記判定レベル以下では、干渉成分なしと判定し、前記干渉信号成分が前記判定レベルの超過では、干渉成分ありと判定する干渉判定部と、前記干渉判定部が干渉成分ありと判定した場合、受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定を行ってビーム角度毎の干渉成分を算出する角度毎干渉成分検出部と、前記ビーム角度毎の干渉成分に基づいて、検出判定閾値を前記ビーム角度毎に設定する方向推定部と、を具備する構成を採る。

本開示によれば、他レーダ装置からの干渉の検出感度を向上させることができる。

本開示の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図 干渉測定区間と測距区間とを切り替える様子を示す図 （ａ）測距区間のレーダ送信信号を示す図、（ｂ）干渉測定区間のレーダ送信信号を示す図 図１の干渉検出部の内部構成を示すブロック図 図４の周波数成分抽出部の内部構成を示すブロック図 レーダ送信信号の送信タイミング及び反射波の受信タイミングを示す図 アレーアンテナを構成する受信アンテナ素子の配置を方位角θ_ｕとの関係を示す図 レーダ信号帯域と干渉波検出用周波数成分との関係を示す図 他レーダ装置のＦＭＣＷ変調波を示す図 干渉検出部の出力を示す図 本開示の実施の形態２に係る干渉検出部の内部構成を示すブロック図 本開示の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図 本開示の変形例１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図 本開示の変形例２に係るレーダ送信信号生成部の内部構成を示すブロック図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係るレーダ装置１０の構成を示すブロック図である。レーダ装置１０は、レーダ送信部２０、レーダ受信部３０、基準信号生成部１１、送信制御部１２及び干渉対策制御部１３を備える。

まず、レーダ送信部２０の構成について説明する。

レーダ送信部２０は、レーダ送信信号生成部２１、送信ＲＦ部２５及び送信アンテナ２６を備える。レーダ送信信号生成部２１は、符号生成部２２、変調部２３及び帯域制限フィルタ（図中、「ＬＰＦ：Low Pass Filter」と記し、以下「ＬＰＦ」という）２４を備える。また、レーダ送信信号生成部２１は、基準信号生成部１１からのリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、それを基にベースバンドのレーダ送信信号ｒ（ｎ、Ｍ）＝Ｉ（ｎ、Ｍ）＋ｊＱ（ｎ、Ｍ）を、所定のレーダ送信周期Ｔｒにて繰り返し出力する。なお、ｊは虚数単位、ｎは離散時刻、Ｍはレーダ送信周期の序数を表す。

符号生成部２２は、符号長Ｌからなる符号系列（Ｍ系列符号、Ｂａｒｋｅｒ符号系列、相補符号系列など）となる符号ａ_ｎをそれぞれ生成し、変調部に出力する。なお、ｎ＝１，…，Ｌである。レーダ送信周期Ｔｒ毎に、符号ａ_ｎを生成する。

符号系列が相補符号系列（ゴーレイ（Golay）符号系列、スパノ（Spano）符号系列などを含む）の場合、レーダ送信周期毎に交互にペアとなる符号Ｐ_ｎ、Ｑ_ｎをそれぞれ生成する。すなわち、第Ｍ番目のレーダ送信周期Ｔｒにおいて、パルス圧縮符号ａ_ｎとして符号Ｐ_ｎを送信し、続く第Ｍ＋１番目のレーダ送信周期Ｔｒではパルス圧縮符号ｂ_ｎとして、符号Ｑ_ｎを送信する。これ以後（第Ｍ＋２番目〜）のレーダ送信周期は、第Ｍ番目〜第Ｍ＋１番目のレーダ送信を一つの単位として、同様に、繰り返し送信を行う。

相補符号は、２つの符号系列からなる（以下、パルス圧縮符号ａ_ｎ、ｂ_ｎとする。また、ｎ＝１、…、Ｌであり、Ｌは符号系列長とする）。次式（１）、（２）にパルス圧縮符号ａ_ｎ、ｂ_ｎそれぞれの自己相関演算を示す。この結果を、それぞれのシフト時間τを一致させて加算する（次式（３）参照）と、レンジサイドローブが０の相関値となる。相補符号は上述した性質を有している。

ただし、ｎ＞Ｌ、ｎ＜１において、ａ_ｎ＝０、ｂ_ｎ＝０とする。

変調部２３は、符号生成部２２から出力された符号系列に対し、パルス変調（振幅変調、ＡＳＫ、パルスシフトキーイング）または位相変調（ＰＳＫ）を行って、ＬＰＦ２４に出力する。

ＬＰＦ２４は、変調部２３から出力された変調信号を所定の帯域内に制限されたベースバンドのレーダ送信信号として送信ＲＦ部２５に出力する。

送信ＲＦ部２５は、レーダ送信信号生成部２１から出力されたベースバンドのレーダ送信信号を、周波数変換によりキャリア周波数（ＲＦ：Radio Frequency）帯に変換する。また、送信ＲＦ部２５は、キャリア周波数帯のレーダ送信信号を送信増幅器により所定の送信電力Ｐ［ｄＢ］に増幅して送信アンテナ２６に出力する。

送信アンテナ２６は、送信ＲＦ部２５から出力されたレーダ送信信号を空間に放射する。

送信制御部１２は、図２に示す２つの動作区間、すなわち、他レーダ装置から送信されたレーダ送信信号を測定する干渉測定区間と、ターゲットまでの距離を測定する測距区間に応じて異なる送信制御を行う。

図３（ａ）は、測距区間のレーダ送信信号を示す。レーダ送信信号は、レーダ送信周期Ｔｒのうち、それぞれ符号送信区間Ｔｗに信号が存在し、それぞれ残りの（Ｔｒ−Ｔｗ）区間は無信号区間となる。また、符号送信区間Ｔｗ内において、パルス符号長Ｌのパルス符号系列が含まれるが、１つのパルス符号あたり、Ｎｏのサンプルを用いた変調を施すことで、符号送信区間Ｔｗ内にはそれぞれＮｒ＝Ｎｏ×Ｌサンプルの信号が含まれるものとする。また、レーダ送信周期における無信号区間（Ｔｒ−Ｔｗ）はＮｕサンプルが含まれるものとする。一方、図３（ｂ）は、干渉測定区間のレーダ送信信号を示す。図３（ｂ）に示す通り、干渉測定区間では、所定回数のレーダ送信周期にわたり、自レーダ装置１０からのレーダ送信信号の送信が停止され、符号送信されない状態となる。

また、送信制御部１２は、干渉測定区間をＮ_ＩＭ回の符号送信周期、測距区間をＮ_ＲＭ回の符号送信周期として、これらを切り替える送信制御を行う。

次に、レーダ受信部３０の構成について説明する。

レーダ受信部３０は、主に、アレーアンテナを構成する受信アンテナの本数に応じたアンテナ系統処理部３０ａ〜３０ｄ、及び、方向推定部４３を備える。アンテナ系統処理部３０ａ〜３０ｄは、受信アンテナ３１、受信ＲＦ部３２及び信号処理部３６をそれぞれ備える。

受信アンテナ３１は、レーダ送信部２０から送信されたレーダ送信信号がターゲットを含む反射物体により反射された信号を受信する。受信アンテナ３１が受信したレーダ受信信号は、受信ＲＦ部３２に出力される。

受信ＲＦ部３２は、増幅器３３、周波数変換部３４及び直交検波部３５を備える。

増幅器３３は、受信アンテナ３２によって受信されたレーダ受信信号に対し、信号増幅を行い、周波数変換部３４に出力する。

周波数変換部３４は、増幅器３３から出力された高周波のレーダ受信信号を低周波のレーダ受信信号に変換し、直交検波部３５に出力する。

直交検波部３５は、周波数変換部３４から出力された低周波のレーダ受信信号を直交検波し、Ｉ信号及びＱ信号からなるベースバンド信号に変換する。Ｉ信号は信号処理部３６のＡ／Ｄ変換部３７ａに出力され、Ｑ信号は信号処理部３６のＡ／Ｄ変換部３７ｂに出力される。なお、ベースバンド信号に対する信号処理部３６のタイミングクロック信号は、レーダ送信信号生成部２１と同じく、基準信号生成部１１からのリファレンス信号を用いて、所定数倍のタイミングクロックとして生成される。

信号処理部３６は、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂ、相関演算部４０、加算部４１、ドップラー周波数解析部４２、干渉検出部３８及び干渉判定部３９を備える。

Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂは、直交検波部３５から出力されたＩ信号、Ｑ信号からなるそれぞれのベースバンド信号に対し、離散時間でのサンプリングを行い、デジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂは、変換したデジタルデータを相関演算部４０及び干渉検出部３８に出力する。ここで、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂのサンプリングレートは、レーダ送信信号における１つのパルス時間Ｔｐ（＝Ｔｗ／Ｌ）あたり、Ｎｓ個の離散サンプリングを行う。すなわち、１パルス当たりのオーバーサンプル数Ｎｓとなる。なお、以下では、Ｍ番目のレーダ送信周期における離散時刻ｋのＩ信号、Ｑ信号からなるそれぞれのベースバンド信号Ｉｒ（ｋ、Ｍ）、Ｑｒ(ｋ、Ｍ)を複素数ｘ（ｋ、Ｍ）＝Ｉｒ(ｋ、Ｍ)＋ｊＱｒ（ｋ、Ｍ）を用いて表す。なお、ｊは虚数単位である。また、以下では、時刻ｋは、レーダ送信周期Ｔｒの開始するタイミングを基準（ｋ＝１）とし、レーダ送信周期Ｔｒが終了する前までのサンプル点であるｋ＝（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏまでの計測を周期的に行う。すなわち、ｋ＝１,…,（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏである。

干渉検出部３８は、送信制御部１２からの制御信号に基づいて、干渉測定区間における干渉信号成分を検出し、検出した干渉信号成分を干渉判定部３９に出力する。図４は、図１の干渉検出部３８の内部構成を示すブロック図である。図４において、周波数成分抽出部５１は、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂから出力されたデジタルデータに対し、自レーダ装置１０が用いるレーダ信号のベースバンド帯域内に含まれる特定の周波数成分における干渉信号成分を抽出して、自乗算出部５２に出力する。

自乗算出部５２は、周波数成分抽出部５１から出力された干渉信号成分を自乗して、干渉判定部３９に出力する。

周波数成分抽出部５１は、自レーダ装置１０が用いるレーダ信号のベースバンド帯域内に含まれる特定の周波数成分を抽出するため、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂから出力されるデジタルデータである離散サンプルｘ（ｋ、Ｍ）と、特定の周波数成分を抽出するための係数列ＦＳ_ｎとの相関演算を行う（式（４）参照）。ここで、Ｌ＿ＦＳは係数列ＦＳ_ｎの系列長である。

係数列ＦＳ_ｎとして、式（５）に示す係数列を用いることで、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂのサンプリング周波数Ｎｓ／Ｔｐに対し、１／４倍の正の周波数成分が抽出されるため、特定の周波数成分Ｎｓ／（４Ｔｐ）を抽出することができる。

また、式（５）に示す係数列ＦＳ_ｎを用いた周波数成分抽出部５１は、図５に示す構成で実現できる。図５に示す周波数成分抽出部５１は、遅延器６１ａ〜６１ｃ、係数乗算器６２ａ〜６２ｄ及び加算器６３を備える。

遅延器６１ａ〜６１ｃは、入力されたデータを遅延させ、遅延させたデータを出力する。遅延器６１ａは、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂから出力されたＩ信号及びＱ信号からなる複素数を遅延させ、遅延させた離散サンプルを係数乗算器６２ｂ及び遅延器６１ｂに出力する。遅延器６１ｂは、遅延器６１ａからの出力を遅延させ、遅延させたデータを係数乗算器６２ｃ及び遅延器６１ｃに出力する。遅延器６１ｃは、遅延器６１ｂからの出力を遅延させ、遅延させたデータの桁を係数乗算器６２ｄに出力する。

係数乗算器６２ａは、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂから出力された離散サンプルに係数１を乗算し、乗算結果を加算器６３に出力する。係数乗算器６２ｂは、遅延器６１ａから出力されたデータに係数ｊを乗算し、乗算結果を加算器６３に出力する。係数乗算器６２ｃは、遅延器６１ｂから出力されたデータに係数−１を乗算し、乗算結果を加算器６３に出力する。係数乗算器６２ｄは、遅延器６１ｃから出力されたデータに係数−ｊを乗算し、乗算結果を加算器６３に出力する。なお、ｊは虚数単位である。

加算器６３は、係数乗算器６２ａ〜６２ｄから出力された乗算結果を加算し、加算結果を自乗算出部５２へ出力する。

また、係数列ＦＳ_ｎとして、式（６）に示す係数列を用いることで、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂのサンプリング周波数Ｎｓ／Ｔｐに対し、１／４倍の負の周波数成分が抽出されるため、特定の周波数成分−Ｎｓ／（４Ｔｐ）を抽出することができる。

また、係数列ＦＳ_ｎとして、式（７）に示す係数列を用いることで、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂのサンプリング周波数Ｎｓ／Ｔｐに対し、１／８倍の正の周波数成分が抽出されるため、特定の周波数成分Ｎｓ／（８Ｔｐ）を抽出することができる。

また、係数列ＦＳ_ｎとして、式（８）に示す係数列を用いることで、Ａ／Ｄ変換３７ａ、３７ｂ部のサンプリング周波数Ｎｓ／Ｔｐに対し、１／８倍の負の周波数成分が抽出されるため、特定の周波数成分−Ｎｓ／（８Ｔｐ）を抽出することができる。

また、係数列ＦＳ_ｎとして、式（９）に示す係数列を用いることで、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂのサンプリング周波数Ｎｓ／Ｔｐに対し、１／（２Ｇ）倍の正の周波数成分が抽出されるため、特定の周波数成分Ｎｓ／（２Ｇ×Ｔｐ）を抽出することができる。ここで、ｎ＝１、…、２Ｇである。

また、係数列ＦＳ_ｎとして、式（１０）に示す係数列を用いることで、Ａ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂのサンプリング周波数Ｎｓ／Ｔｐに対し、１／（２Ｇ）倍の負の周波数成分が抽出されるため、特定の周波数成分−Ｎｓ／（２Ｇ×Ｔｐ）を抽出することができる。ここで、ｎ＝１、…、２Ｇである。

なお、上記のような係数列のいずれかを、さらに繰り返し用いることにより、検出感度を向上することができる。すなわち、特定の周波数成分を抽出するための係数列ＦＳ_ｎの係数長をＬ＿ＦＳとした場合に、その係数列をＮ回繰り返すと特定の周波数成分の検出感度をＮ倍にすることができる（１０ｌｏｇ_１０（Ｎ）［ｄＢ］のＳＮＲ改善）。例えば、｛ＦＳ_１，ＦＳ_２、ＦＳ_３、ＦＳ_４｝＝｛１、−ｊ、−１、ｊ｝を２回繰り返す係数列｛１、−ｊ、−１、ｊ、１、−ｊ、−１、ｊ｝を用いることで、特定の周波数成分−Ｎｓ／（４Ｔｐ）の検出感度を２倍にすることができる。

干渉判定部３９は、送信制御部１２から出力された制御信号に基づいて、干渉測定区間における干渉検出部３８から出力された干渉信号成分が所定の判定レベルを超えるかどうかを判定する。干渉判定部３９は、干渉信号成分が判定レベル以下の場合、干渉成分なしと判定し、干渉信号成分が判定レベルを超える場合、干渉成分ありと判定する。

なお、干渉検出部３８及び干渉判定部３９は、第１アンテナ系統処理部から第Ｎａアンテナ系統処理部のうち、少なくとも１つのアンテナ系統処理部に設けられる。

干渉対策制御部１３は、干渉測定区間における干渉判定部３９から出力された干渉判定結果に基づいて、後続する測距区間での干渉対策の制御を行う。すなわち、干渉判定部３９が干渉成分ありと判定した場合、干渉信号成分を低減または抑圧するため、後続する測距区間では、以下のいずれか、あるいは、これらの組み合せを用いた制御を適用して、測距区間におけるレーダ送受信動作を行う。

（１）干渉対策制御部１３は、自レーダ装置１０のキャリア周波数を変更する制御を行う。すなわち、送信ＲＦ部２５の送信キャリア周波数を変更する。また、送信ＲＦ部２５で変更された送信キャリア周波数を、受信ＲＦ部でも受信可能にする。周波数の変更は、予め設定された周波数間隔をずらす制御を行う。なお、干渉検出部３８として、正負の特定の周波数成分を検出する構成を用いる場合、検出された正負の周波数成分が少ない周波数方向に送信キャリア周波数を変更することで、より干渉信号成分を低減または抑圧することが可能となる。また、検出された干渉信号成分が多いほど、周波数を変更する際の周波数間隔を広くする制御を行ってもよい。これにより、より効果的に干渉信号成分を低減または抑圧することが可能となる。

（２）自レーダ装置１０の送信アンテナ２６または受信アンテナ３１の垂直ビーム方向を制御できる場合は、干渉対策制御部１３は、所定の時間間隔にわたり、ビーム方向を下向きとする制御を行う。

（３）干渉対策制御部１３は、自レーダ装置１０が用いるレーダ送信信号の符号長を、所定の時間間隔にわたり、長くする制御を行う。

相関演算部４０は、干渉測定区間における干渉検出、干渉対策制御後の測距区間内において、レーダ送信周期毎にＡ／Ｄ変換部３７ａ、３７ｂから出力された離散サンプルｘ（ｋ、Ｍ）と、送信する符号長Ｌのパルス圧縮符号ａ_ｎとの相関演算を行う。ここで、ｎ＝１、…、Ｌである。第Ｍ番目のレーダ送信周期におけるスライディング相関演算は、例えば、次式（１１）に基づいて算出される。

式（１１）において、ＡＣ（ｋ，Ｍ）は、離散時刻ｋの相関演算値を示す。アスタリスク（＊）は、複素共役演算子を表す。また、ＡＣ（ｋ、Ｍ）の演算は、ｋ＝１、…、（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏの期間にわたり演算するものである。

なお、相関演算部４０における演算は、ｋ＝１、…、（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏに対して行うことが可能であるが、レーダ装置１０の測定対象となるターゲットの存在範囲によって、測定レンジ（ｋの範囲）を更に限定してもよい。これにより、演算処理量の低減が可能となる。例えば、ｋ＝Ｎｓ（Ｌ＋１）、…、（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏ−ＮｓＬに測定レンジを限定してもよい。この場合は、図６に示す通り、符号送信区間に相当する時間区間では測定を行わないこととなり、レーダ送信信号がレーダ受信部３０に直接的に回り込むような場合でも、その影響を排除した測定が可能となる。測定レンジ（ｋの範囲）を限定した場合、以下の処理も同様に測定レンジ（ｋの範囲）を限定した処理を適用する。

加算部４１は、離散時刻ｋ毎の相関演算部４０の出力である相関演算値ＡＣ（ｋ，Ｍ）を基に、レーダ送信周期Ｔｒの複数回Ｎｐの期間（Ｔｒ×Ｎｐ）にわたる加算数Ｎｐの加算を次式（１２）に従って行う。

式（１２）において、Ｎｐは、１以上の整数値である。すなわち、加算部４１は、レーダ送信周期Ｔｒを単位に得られた相関演算部４０の出力を一つの単位として、複数Ｎｐ回の加算を行う。すなわち、ＡＣ（ｋ，Ｎｐ（ｍ−１）＋１）〜ＡＣ（ｋ，Ｎｐ×ｍ）を単位として、離散時刻ｋのタイミングをそろえて加算した相関値ＣＩ（ｋ，ｍ）を、離散時刻ｋ毎に算出する。なお、ｍは自然数である。これにより、Ｎｐ回にわたる加算を行う時間範囲において、ターゲットからの反射波の受信信号が高い相関を有する範囲において、加算の効果により、ＳＮＲを高めることができ、ターゲットの到来距離の推定に関する測定性能を向上させることができる。

理想的な加算利得が得られるためには、加算区間にわたり位相成分がある程度の範囲で揃う条件が必要であり、測定対象となるターゲットの想定最大移動速度を基に適用する加算回数を設定する。これは、ターゲットの想定最大速度が大きいほど、ターゲットからの反射波に含まれるドップラー周波数変動の影響で時間相関の高い時間期間が短くなって、Ｎｐが小さい値となり、加算による利得向上効果が小さくなるためである。

ドップラー周波数解析部４２は、離散時刻ｋ毎に得られた加算部４１のＮｃ個の出力であるＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋１）〜ＣＩ（ｋ，Ｎｃ×ｗ）を一つの単位として、離散時刻ｋのタイミングを揃えて、次式（１３）に従って、２Ｎｆ個の異なるドップラー周波数ｆｓΔΦに応じた位相変動Φ（ｆｓ）＝２πｆｓ（Ｔｒ×Ｎｐ）ΔΦを補正した上で、コヒーレント積分を行う。

式（１３）において、ＦＴ＿ＣＩ^Ｎａｎｔ（ｋ，ｆｓ，ｗ）は、ドップラー周波数解析部４２で第ｗ番目の出力であり、第Ｎａｎｔのアンテナ系統処理部における、離散時刻ｋでのドップラー周波数ｆｓΔΦのコヒーレント積分結果を示す。なお、Ｎａｎｔ＝１〜Ｎａであり、ｆｓ＝−Ｎｆ＋１、…、０、…、Ｎｆであり、ｋ＝１、…、（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏであり、ｗは自然数であり、ΔΦは位相回転単位である。これにより、各アンテナ系統処理部で、離散時刻ｋ毎の２Ｎｆ個のドップラー周波数成分に応じたコヒーレント積分結果であるＦＴ＿ＣＩ^Ｎａｎｔ（ｋ，−Ｎｆ＋１，ｗ）、…、ＦＴ＿ＣＩ^Ｎａｎｔ（ｋ,Ｎｆ−１，ｗ）が、レーダ送信周期間Ｔｒの複数回Ｎｐ×Ｎｃの期間（Ｔｒ×Ｎｐ×Ｎｃ）毎に得られる。

上記の処理は、ΔΦ＝１／Ｎｃとした場合、サンプリング間隔Ｔｍ＝（Ｔｒ×Ｎｐ）、サンプリング周波数ｆｍ＝１／Ｔｍで加算部４１の出力を離散フーリエ変換処理していることに相当する。

また、Ｎｆを２のべき乗の数に設定することにより、高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）が適用でき、演算処理量を大きく削減できる。なお、この際、Ｎｆ＞Ｎｃとなる場合は、ｑ＞Ｎｃとなる領域ではＣＩ（ｋ，Ｎｃ（ｗ−１）＋ｑ）＝０とするゼロ埋め処理を行うことで、同様に高速フーリエ変換処理が適用でき、演算処理量を大きく削減できる。

なお、上述したドップラー周波数解析部４２にて、ＦＦＴ処理を行わず、式（１３）で示す積和演算を逐次的に行う演算処理（離散時刻ｋ毎に得られた加算部４１のＮｃ個の出力であるＣＩ（ｋ,Ｎｃ（ｗ−１）＋ｑ＋１）に対し、ｆｓ＝−Ｎｆ＋１、…、０、…、Ｎｆ−１に対応する係数ｅｘｐ［−ｊ２πｆｓＮｐｑΔφ］を生成し、逐次的に積和演算処理する）を行ってもよい。ここで、ｑ＝０からＮｃ−１である。

以下では、第１アンテナ系統処理部から第Ｎａアンテナ系統処理部において、それぞれ同様な処理を施して得られたドップラー周波数解析部４２からの出力ＦＴ＿ＣＩ^１（ｋ，ｆｓ，ｗ），…，ＦＴ＿ＣＩ^Ｎａ（ｋ，ｆｓ，ｗ）をまとめたものを、相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）として表記し、ターゲットからの反射波に対し、受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定を行う処理の説明に用いる。

なお、上記の相関行列の代わりに、複数のアンテナ系統処理部のうち一つを基準位相として、相関ベクトルを算出してもよい。

式（１５）において、上付き添え字のアスタリスク（＊）は、複素共役演算子を示す。ｋ＝１，…，（Ｎｒ＋Ｎｕ）Ｎｓ／Ｎｏである。

方向推定部４３は、第１アンテナ系統処理部〜第Ｎａアンテナ系統処理部から出力されるｗ番目の第ｙのドップラー周波数解析部４２からの相関ベクトルｈ（ｋ，ｆｓ，ｗ）を、アレー補正値を用いてアンテナ系統処理部間の位相偏差及び振幅偏差を補正し、これらを補正した相関ベクトルｈ_after_cal（ｋ，ｆｓ，ｗ）を用いて、到来反射波の受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定処理を行う。

すなわち、方向推定処理は、離散時刻ｋ毎、ドップラー周波数ｆｓΔΦ毎に、または、ｈ_after_cal（ｋ，ｆｓ，ｗ）のノルムあるいはその二乗値が所定値以上となる離散時刻ｋ、ドップラー周波数ｆｓΔΦに対し、位相偏差及び振幅偏差を補正した相関ベクトルｈ_after_cal（ｋ，ｆｓ，ｗ）を用いて、次式（１７）に示す方位方向θを可変する。そして、方向推定評価関数値Ｐ（θ，ｋ，ｆｓ，ｗ）を算出し、その最大値が得られる方位方向を到来方向推定値ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ）とする。

式（１７）において、ｕ＝１，…，ＮＵである。なお、ａｒｇ ｍａｘ Ｐ（ｘ）は関数値Ｐ（ｘ）が最大となる定義域の値を出力値とする演算子である。

なお、評価関数値Ｐ（θ，ｋ，ｆｓ，ｗ）は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の評価関数値がある。例えば、文献（Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling Cadzow, J.A.; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28 , Issue: 1 Publication Year: 1992 , Page(s): 64 - 79）に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いることができ、ビームフォーマ法は次式（１８）で表すことができる。

式（１８）において、上付き添え字Ｈはエルミート転置演算子である。他に、Ｃａｐｏｎ，ＭＵＳＩＣといった手法も同様に適用可能である。

ｈ_after_cal（ｋ，ｆｓ，ｗ）は相関行列であり、次式（１９）で表される。

そして、方向推定部４３は、算出した第ｗ番目の到来方向推定値ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ）に加え、その際の、離散時刻ｋ、ドップラー周波数ｆｓΔΦ及び評価関数値Ｐ（ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ），ｋ，ｆｓ，ｗ）をレーダ測位結果とする。

ここで、方向ベクトルａ（θ_ｕ）は、θ_ｕ方向からレーダ反射波が到来した場合のアレーアンテナの複素応答を要素としたＮａ次の列ベクトルである。アレーアンテナの複素応答ａ（θ_ｕ）は、アンテナ間の素子間隔で幾何光学的に算出される位相差を表す。例えば、アレーアンテナの素子間隔が直線上に等間隔ｄで配置されている場合（図７参照）、方向ベクトルは次式（２０）で表すことができる。

式（２０）において、θ_ｕは、到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔βで変化させたものであり、例えば、次の通り設定する。θ_ｕ＝θｍｉｎ＋ｕβ。ｕ＝０，…，ＮＵ。ＮＵ＝ｆｌｏｏｒ［（θｍａｘ−θｍｉｎ）／β］＋１。ｆｌｏｏｒ（ｘ）は、実数ｘを超えない最大の整数値を出力する関数である。

なお、時刻情報を距離情報に変換して出力してもよい。時刻情報ｋを距離情報Ｒ（ｋ）に変換する際には次式（２１）を用いる。

式（２１）において、Ｔｗは符号送信区間、Ｌはパルス符号長、Ｃ０は光速度を表す。

また、ドップラー周波数情報を相対速度成分に変換して出力してもよい。ドップラー周波数ｆｓΔΦを相対速度成分ｖｄ（ｆｓ）に変換する際には、次式（２２）を用いる。

式（２２）において、λは送信ＲＦ部２５から出力されるＲＦ信号のキャリア周波数の波長である。

次に、上述した干渉検出部３８の計算シミュレーションについて説明する。

自レーダ装置１０は、１ＧＳｐｓ（Giga Sample per second）のＡ／Ｄ変換器３７ａ、３７ｂで、自レーダ装置のレーダ信号帯域（５００ＭＨｚ）内において、例えば、図８に示す２５０ＭＨｚの干渉信号の周波数成分を検出するため、周波数成分抽出部５１での係数列｛ＦＳ_１，ＦＳ_２，ＦＳ_３，ＦＳ_４｝＝｛１，ｊ、−１，−ｊ｝を用いる。

また、ＦＭＣＷを用いる他レーダ装置は、自レーダ装置１０と同じキャリア周波数を用いて、図９に示す通り、１０μｓ間で１ＧＨｚの周波数掃引を行うものとして、自レーダ装置１０に対し干渉を与えるものとする。

干渉波レベルを自レーダ装置１０のノイズレベルと同程度とした場合の結果を図１０に示す。図１０より、ＦＭＣＷを用いる他レーダ装置の掃引周波数が２５０ＭＨｚとなる受信タイミングにおいて、干渉検出部３８による出力レベルが高まることが分かる。干渉信号の周波数成分を検出する係数列の繰り返し回数をより長くすることにより、検出感度も更に向上させることができる。

このように、実施の形態１によれば、レーダ送信部２０においてレーダ送信信号を無送信とする干渉測定区間を設け、レーダ受信部３０においては、干渉測定区間にて自レーダ装置１０の通過帯域内の特定の周波数成分の検出を行って、干渉信号成分の検出を行う。干渉波として他のレーダ装置がＦＭＣＷ波を送信する場合、ＦＭＣＷ波は周波数変調されるため、送信される周波数成分が変化する性質を持つことから、干渉測定区間にて自レーダ装置の通過帯域内の特定の周波数成分の検出をすることで、他のレーダ装置からの干渉の検出が可能となる。

また、干渉検出部３８の特定の周波数成分を抽出するための係数列の繰り返し数を多くすることにより、検出感度を高めることができる。また、干渉検出部３８は、高速フーリエ変換処理に代表される周波数解析処理を用いることなく、簡易な回路構成で特定の周波数成分を抽出することができ、干渉検出を実現することができる。

（実施の形態２）
本開示の実施の形態２では、周波数掃引とレーダ送信間隔との関係性について説明する。

ＦＭＣＷを用いる他レーダ装置の周波数掃引周期は、数十μｓオーダという比較的高速な周期で周波数掃引するタイプ（高速周波数変調タイプ）と、ｍｓオーダまたは数十ｍｓオーダという比較的ゆっくりとした周期で周波数掃引するタイプ（低速周波数変調タイプ）がある。

自レーダ装置１０の干渉測定区間が、ＦＭＣＷを用いる他レーダ装置の周波数掃引周期よりも長く、他レーダ装置が周波数掃引する周波数範囲内に、自レーダ装置１０の信号帯域内に含まれる周波数成分が含まれる場合は、１回の干渉測定区間で検出が可能となる。

一方、自レーダ装置１０の干渉測定区間が、ＦＭＣＷを用いる他レーダ装置の周波数掃引周期よりも短く、他レーダ装置が周波数掃引する周波数範囲内に、自レーダ装置１０の信号帯域内に含まれる周波数成分が含まれる場合でも、測距区間内に他レーダ装置が自レーダ装置１０の信号帯域内に含まれる周波数成分を掃引することもあり、干渉測定区間で干渉信号検出に失敗する可能性が発生する。

上記の干渉信号検出の不良に対しては、干渉検出部３８において、信号帯域内に含まれる複数の特定の周波数成分を検出する構成を用いることで、干渉波の検出確率を高めることができる。

図１１は、特定の周波数成分として２つの周波数成分を検出する干渉検出部３８の構成を示している。第１の周波数成分及び第２の周波数成分として、正負の周波数成分を用いてもよい。例えば、第１の周波数成分抽出部５１が｛ＦＳ_１，ＦＳ_２，ＦＳ_３，ＦＳ_４｝＝｛１，ｊ，−１，−ｊ｝を用い、第２の周波数成分抽出部７１が｛ＦＳ_１，ＦＳ_２，ＦＳ_３，ＦＳ_４｝＝｛１，−ｊ，−１，ｊ｝を用いることにより、特定の正負周波数成分±Ｎｓ／（２Ｔｐ）を抽出することができる。

自レーダ装置１０の干渉測定区間が、ＦＭＣＷを用いる他レーダ装置の周波数掃引周期よりも１／Ｄ（Ｄは任意の数）程度に短い場合は、自レーダ装置１０の信号帯域内をほぼ均等な周波数間隔でＤ個程度の周波数成分を検出する干渉検出部３８を設けることにより、干渉波の検出確率を高めることができる。

（実施の形態３）
図１２は、本開示の実施の形態３に係るレーダ装置８０の構成を示すブロック図である。図１２が図１と異なる点は、干渉対策制御部１３を削除し、相関演算部４０を相関演算部８１に変更し、加算部４１を加算部８２に変更し、方向推定部４３を方向推定部８５に変更し、第２加算部８３と角度毎干渉成分検出部８４を追加した点である。

相関演算部８１は、測距区間に加え、干渉測定区間においても、相関演算部４０と同様の相関演算部を行う。加算部８２も、測距区間に加え、干渉測定区間においても、加算部４１と同様の加算処理を行う。

第２加算部８３は、離散時刻ｋ毎に得られた加算部８２からのｆｌｏｏｒ（Ｎ_ＩＭ／Ｎｐ）個の出力を、離散時刻ｋのタイミングを揃えて、コヒーレント積分を行う。ｆｌｏｏｒ（ｘ）は、実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を出力する関数である。第２加算部８３は、コヒーレント積分した結果ＣＣＩ（ｋ）を角度毎干渉成分検出部８４に出力する。

角度毎干渉成分検出部８４は、第１アンテナ系統処理部から第Ｎａアンテナ系統処理部において、それぞれ同様な処理を施して得られた第２加算部８３からの出力ＣＣＩ（ｋ）をまとめたものを、次式（２３）、（２４）に示す相関ベクトルとして用いて、ターゲットからの反射波に対し、受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定を行い、ビーム角度毎の干渉成分（以下、「角度毎干渉成分」という）ＰＩ（θ_ｕ）を算出する。方向推定処理は、方向推定部８５において説明したビームフォーマ法を用いた演算処理を行う。

他レーダ装置からＦＭＣＷ波を干渉として受信する場合、干渉信号成分は、離散時刻ｋによらず干渉信号成分はほぼ一様に検出されるため、式（２３）、（２４）では、離散時刻ｋ（すなわち、距離方向）での加算処理を行うことで、検出感度を高めることができる。例えば、離散時刻ｋ（すなわち、距離方向）に対し、Ｎ個のサンプルの加算処理を行うことで、５ｌｏｇ_１０（Ｎ）［ｄＢ］のＳＮＲ改善が図れる。例えば、５１２個のサンプルに対し加算処理を行うことで、１３ｄＢ程度のＳＮＲ改善を図ることができる。

干渉測定区間での干渉判定部３９からの出力が干渉成分ありと判定された場合、角度毎干渉成分検出部８４は、角度毎干渉成分ＰＩ（θ_ｕ）を方向推定部８５に出力する。一方、干渉判定部３９からの出力が干渉成分なしと判定された場合、角度毎干渉成分検出部８４は、角度毎干渉成分ＰＩ（θ_ｕ）は全てゼロとして方向推定部８５に出力する。

方向推定部８５は、測距区間において、算出された第ｗ番目の到来方向推定値ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ）、及び、その離散時刻ｋ、ドップラー周波数ｆｓΔΦ及び評価関数値Ｐ（ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ），ｋ，ｆｓ，ｗ）に対して、干渉測定区間において検出された角度毎干渉成分ＰＩ（θ_ｕ）を基に角度毎の判定閾値を設定し、算出された第ｗ番目の到来方向推定値ＤＯＡ（ｋ，ｆｓ，ｗ）がαＰＩ（θ_ｕ）よりも大きい場合に、自レーダ装置８０で検出されたターゲットの信号として出力する。なお、αは所定の係数値である。

以上の処理により、干渉測定区間において、角度毎の干渉成分を検出でき、角度毎の干渉電力に基づいて、検出判定閾値を角度毎に可変に設定することができる。これにより、干渉成分を、自レーダ装置８０で検出されたターゲットの信号として誤検出する確率を低減することができる。また、干渉測定区間において、測距区間と同じ相関演算処理、コヒーレント加算処理を行うことにより、測距区間で実際に発生する干渉状況に応じて、検出判定閾値を角度毎に可変に設定することができる。

（変形例１）
上記実施の形態２のレーダ装置の構成に限らず、図１３に示す構成でもよい。図１３は、図１２に対して、干渉検出部３８及び干渉判定部３９を削除したものである。

（変形例２）
レーダ送信信号生成部２１は、図１に示す構成に限らず、図１４に示す構成であってもよい。図１４のレーダ送信信号生成部２１は、符号記憶部９１及びＤ／Ａ変換部９２を備える。符号記憶部９１は、符号系列を予め記憶し、記憶した符号系列を順次巡回的に読み出して、Ｄ／Ａ変換部９２に出力する。

Ｄ／Ａ変換部９２は、符号記憶部９１から出力されたデジタル信号をアナログのベースバンド信号に変換して、送信ＲＦ部２５に出力する。

本開示にかかるレーダ装置は、車両を含む移動体に適用できる。

１０、８０ レーダ装置
１１ 基準信号生成部
１２ 送信制御部
１３ 干渉対策制御部
２０ レーダ送信部
２１ レーダ送信信号生成部
２２ 符号生成部
２３ 変調部
２４ ＬＰＦ
２５ 送信ＲＦ部
２６ 送信アンテナ
３０ レーダ受信部
３１ 受信アンテナ
３２ 受信ＲＦ部
３３ 増幅器
３４ 周波数変換部
３５ 直交検波部
３６ 信号処理部
３７ａ、３７ｂ Ａ／Ｄ変換部
３８ 干渉検出部
３９ 干渉判定部
４０、８１ 相関演算部
４１、８２ 加算部
４２ ドップラー周波数解析部
４３、８５ 方向推定部
５１ 周波数成分抽出部
５２、７２ 自乗算出部
６１ａ〜６１ｃ シフトレジスタ
６２ａ〜６２ｄ 係数乗算器
６３ 加算器
７１ 第２の周波数成分抽出部
８３ 第２加算部
８４ 角度毎干渉成分検出部
９１ 符号記憶部
９２ Ｄ／Ａ変換部

Claims (6)

1. 自レーダ装置からのレーダ送信信号の送信が停止された干渉測定区間において、他レーダ装置から送信されたレーダ送信信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された、前記他レーダ装置からのレーダ送信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記デジタル信号と、所定の係数列との相関演算を行い、干渉信号成分を検出する干渉検出部と、
   前記干渉測定区間において前記検出された干渉信号成分と所定の判定レベルとを比較し、前記干渉信号成分が前記判定レベル以下では、干渉成分なしと判定し、前記干渉信号成分が前記判定レベルの超過では、干渉成分ありと判定する干渉判定部と、
   前記干渉判定部が干渉成分ありと判定した場合、受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定を行ってビーム角度毎の干渉成分を算出する角度毎干渉成分検出部と、
   前記ビーム角度毎の干渉成分に基づいて、検出判定閾値を前記ビーム角度毎に設定する方向推定部と、
   を具備するレーダ装置。
2. 自レーダ装置からのレーダ送信信号の送信が停止された干渉測定区間において、他レーダ装置から送信されたレーダ送信信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された、前記他レーダ装置からのレーダ送信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記デジタル信号と、所定の係数列との相関演算を行い、干渉信号成分を検出する干渉検出部と、
   前記干渉測定区間において検出された前記干渉信号成分が所定の判定レベルを超過する場合、受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定を行ってビーム角度毎の干渉成分を算出する角度毎干渉成分検出部と、
   前記ビーム角度毎の干渉成分に基づいて、検出判定閾値を前記ビーム角度毎に設定する方向推定部と、
   を具備するレーダ装置。
3. 自レーダ装置から送信された第１レーダ送信信号がターゲットにおいて反射された反射波と、他レーダ装置から送信された第２レーダ送信信号である干渉波と、を受信する受信部と、
   前記自レーダ装置から前記第１レーダ送信信号が送信され、前記ターゲットまでの距離を測定する測距区間にて受信された前記反射波及び前記干渉波を第１デジタル信号に変換し、前記自レーダ装置からの前記第１レーダ送信信号の送信が停止された干渉測定区間にて、受信された前記干渉波を第２デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記測距区間にて前記第１デジタル信号に対して実施する信号成分検出処理を用いて、前記干渉測定区間にて前記第２デジタル信号から干渉信号成分を検出する干渉検出部と、
   前記第２デジタル信号を用いて、受信アンテナ間の位相差に基づく方向推定を行い、ビーム角度毎の干渉成分を算出する角度毎干渉成分検出部と、
   前記ビーム角度毎の干渉成分に基づいて、検出判定閾値を前記ビーム角度毎に設定する方向推定部と、
   を具備するレーダ装置。
4. 前記角度毎干渉成分検出部は、干渉成分が検出されない場合、前記ビーム角度毎の干渉成分は全てゼロとする、
   請求項１から３のいずれか１つに記載のレーダ装置。
5. 前記干渉測定区間においてレーダ送信信号の送信を停止し、ターゲットまでの距離を測定する測距区間においてレーダ送信信号を送信する送信部をさらに具備する、
   請求項１又は２に記載のレーダ装置。
6. 前記干渉測定区間と、前記測距区間とを周期的に切り替える送信制御部をさらに具備する、
   請求項５に記載のレーダ装置。

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