JP7345703B2

JP7345703B2 - レーダ装置

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Publication number: JP7345703B2
Application number: JP2023509306A
Authority: JP
Inventors: 嵩浩堀口
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Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-15
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Description

本開示は、物標までの距離及び物標との相対速度を算出するレーダ装置に関する。

物標までの距離及び物標との相対速度を算出するレーダ装置として、時間の経過に伴って周波数が変化するレーダ信号を送信するＦＭＣＷ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）方式のレーダ装置がある。このＦＭＣＷ方式のレーダ装置は、レーダ信号帯域外の外来電波又は電磁ノイズ（以下、電磁ノイズ）を疑似的な物標として誤検出してしまうことがあるため、レーダ装置に対する電磁ノイズの影響を抑制すべく、電磁シールドなどのハードウェアによる対策が一般的に適用されている。しかし、この対策部品によるコストの増大だけではなく、レーダ装置全体の重量、容積等が大きくなってしまうという問題があった。
これに対して、対策部品を用いることの代わりにレーダの信号処理によって電磁ノイズによる疑似物標を判別し、除去する方法が開示されている。特許文献１には、送信される送信波を予め設定された第１の変化率で周波数が変化する第１測定モード、及び前記第１の変化率とは異なる第２の変化率で周波数が変化する第２測定モードとを有するレーダ装置が開示されている。特許文献１に開示されているレーダ装置は、第１測定モードの動作時に抽出されたピーク信号成分と、第２測定モードで抽出されたピーク信号成分とで、少なくとも周波数が略同一であれば、電磁ノイズが混入しているものと判定する。

特開２０１３－９６９０３号公報

ＦＭＣＷ方式のレーダの中で、周波数変調信号を断続的に繰り返し出力するレーダ信号を用いて得られたビート信号を周波数解析し、距離に対応するビート周波数と相対速度に対応するドップラ周波数から距離と相対速度を算出するＦＣＭ（ＦａｓｔＣｈｉｒｐＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる方式がある。
ＦＣＭ方式は、相対速度の識別精度向上や多目標環境での識別能力向上という利点を持つことから近年普及しているが、異なる勾配の変調パターンを有する送信波による検出結果を用いて電磁ノイズによる疑似物標を区別する方式だと、ＦＣＭ方式では、異なる周波数変化率の変調パターンの送信波であっても、電磁ノイズに起因するピーク信号成分のドップラ周波数が一致しない場合があり、周波数の一致だけでは電磁ノイズによる疑似物標であるか否かの判定ができない、という課題があった。

本開示は上記課題を解決するものであり、電磁シールド等による電磁ノイズ対策を導入することなく、レーダの信号処理によって電磁ノイズによる疑似物標の判定及び除去を実施することができるレーダ装置を得ることを目的とする。

本開示に係るレーダ装置は、周波数変調信号を繰り返し出力するレーダ信号出力部と、周波数変調信号を物標に向けて送信するとともに物標からの反射波を受信する送受信部と、周波数変調信号の周波数と、反射波の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成し、デジタルデータに変換するビート信号生成部と、デジタルデータを用いて、物標との距離に対応するビート周波数と、物標との相対速度に対応するドップラ周波数を算出し、物標の距離と相対速度を検出する信号処理部とを備え、レーダ信号出力部は、予め設定された第１のチャープ傾きで周波数が変化し、予め設定された第１のチャープ周期で繰り返す第１の周波数変調信号と、第１のチャープ傾きとは異なる第２のチャープ傾きで周波数が変化し、第１のチャープ周期で繰り返す第２の周波数変調信号と、第２のチャープ傾きで周波数が変化し、第１のチャープ周期とは異なる第２のチャープ周期で繰り返す第３の周波数変調信号と、を出力し、信号処理部は、第１の周波数変調信号における物標のビート周波数と第２の周波数変調信号における物標のビート周波数とが一致するとともに、第１の周波数変調信号における物標のドップラ周波数と第２の周波数変調信号における物標のドップラ周波数とが一致した場合、第１の周波数変調信号における物標及び第２の周波数変調信号における物標を疑似物標と判定し、第１の周波数変調信号及び第２の周波数変調信号で疑似物標であると判定した物標のうち、第２の周波数変調信号における物標の距離と第３の周波数変調信号における物標の距離とが一致するとともに、第２の周波数変調信号における物標の相対速度と第３の周波数変調信号における物標の相対速度とが一致した場合、疑似物標と判定した第１の周波数変調信号における物標及び第２の周波数変調信号における物標は、真の物標であると判定するものである。

本開示によれば、ＦＣＭ方式のレーダ装置に対して、電磁シールド等による電磁ノイズ対策を導入することなく、レーダの信号処理によって電磁ノイズによる疑似物標の判定及び除去を実施することができる。

実施の形態１に係るレーダ装置を示す構成図である。実施の形態１に係るレーダ装置における信号処理部２２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。実施の形態１に係るレーダ装置における信号処理部２２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。距離速度算出部２３の一例を示す構成図である。距離速度算出部２３の処理手順を示すフローチャートである。電磁ノイズが無い場合の距離速度算出部２３の信号処理を示す説明図である。電磁ノイズがある場合の距離速度算出部２３の信号処理を示す説明図である。ＡＤＣ２１に入力される電磁ノイズの波形と、距離速度算出部２３に入力される電磁ノイズの波形の関係を示す模式図である。実施の形態１に係る信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態１に係る第１の測定モード及び第２の測定モードで用いられるレーダ信号を示すグラフである。第１の測定モードと第２の測定モードのチャープ周期が同一の場合の距離速度算出結果を示す説明図である。第１の測定モードと第２の測定モードのチャープ周期が異なる場合の距離速度算出結果を示す説明図である。実施の形態２に係る信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態２に係る第１の測定モード及び第２の測定モードで用いられるレーダ信号を示すグラフである。実施の形態３に係る第１の測定モード、第２の測定モード及び第３の測定モードで用いられるレーダ信号を示すグラフである。実施の形態３に係る信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態３に係る電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。実施の形態３に係る第２測定モードと第３測定モードのそれぞれの距離速度算出処理を示す説明図である。実施の形態４に係るレーダ装置における第１測定モード、第２測定モード、第３測定モード及び第４測定モードで用いられるレーダ信号を示すグラフである。実施の形態４に係る信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態４に係る電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。実施の形態４に係る第２測定モードと第３測定モードのそれぞれの距離速度算出処理を示す説明図である。実施の形態４に係る第１測定モードと第４測定モードのそれぞれの距離速度算出処理を示す説明図である。実施の形態５に係る信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態５に係る電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。実施の形態１および実施の形態２において疑似物標を正しく判定できる条件を示すベン図である。実施の形態３において疑似物標を正しく判定できる条件を示すベン図である。実施の形態４および実施の形態５において疑似物標を正しく判定できる条件を示すベン図である。

実施の形態１．
本実施の形態に係るレーダ装置の構成図を図１に示す。
図１において、レーダ装置１は、レーダ信号出力部１１、送受信部１５、ビート信号生成部１８、信号処理部２２で構成されている。

レーダ信号出力部１１は、出力制御部１２、信号源１３、分配器１４を備えている。
出力制御部１２は、周波数変調信号の変調指令および出力タイミングを示す制御信号を信号源１３に出力する。
信号源１３は、出力制御部１２から出力された制御信号が示す変調指令および出力タイミングに従って、周波数変調信号をレーダ信号として分配器１４に断続的に繰り返し出力する。

分配器１４は、信号源１３から繰り返し出力されたそれぞれのレーダ信号を２つに分配する。分配器１４は、分配後の一方のレーダ信号を送信アンテナ１６に出力し、分配後の他方のレーダ信号を局部発振信号としてビート信号生成部１８に出力する。
このように、レーダ信号出力部１１は、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号をレーダ信号として送受信部１５に断続的に繰り返し出力する。
送受信部１５は、送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７を備えており、レーダ信号出力部１１から繰り返し出力されたレーダ信号を物標に向けて送信し、物標で反射されたそれぞれのレーダ信号を反射波として受信する。

送信アンテナ１６は、レーダ信号出力部１１から繰り返し出力されたそれぞれのレーダ信号を空間に放射する。
受信アンテナ１７は、送信アンテナ１６からそれぞれのレーダ信号が空間に放射されたのち、物標に反射されたそれぞれのレーダ信号を反射波として受信し、受信したそれぞれの反射波の受信信号をビート信号生成部１８へ出力する。
なお、本実施の形態では、送信アンテナ１６が分配器１４と直接接続されている送受信部１５について説明したが、これは一例に過ぎず、分配器１４と送信アンテナ１６との間に増幅器が接続されており、増幅器が、分配器１４から出力されたレーダ信号を増幅し、増幅後のレーダ信号を送信アンテナ１６に出力するようにしてもよい。
また、同様に受信アンテナ１７が周波数混合部１９と直接接続されている送受信部１５について説明したが、これも一例に過ぎず、受信アンテナ１７と周波数混合部１９との間に増幅器が接続されており、増幅器が、受信アンテナ１７から出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を周波数混合部１９に出力するようにしてもよい。

ビート信号生成部１８は、周波数混合部１９、フィルタ部２０及びＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）２１を備えている。
周波数混合部１９は、分配器１４から出力された局部発振信号と受信アンテナ１７から出力された受信信号とを混合することで、分配器１４から出力された局部発振信号の周波数と、受信信号の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成し、フィルタ部２０へ出力する。
フィルタ部２０は、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）又はＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）等によって実現され、周波数混合部１９から出力されたビート信号に含まれているスプリアス等の不要な成分を抑圧し、不要成分抑圧後のビート信号をＡＤＣ２１に出力する。

ＡＤＣ２１は、フィルタ部２０から出力されたビート信号をデジタルデータに変換し、デジタルデータを信号処理部２２に出力する。
信号処理部２２は、距離速度算出部２３、判定部２４及び物標検出部２５を備えている。
距離速度算出部２３は、ビート信号生成部１８のＡＤＣ２１から出力された複数のデジタルデータを用いて、ビート周波数とドップラ周波数のそれぞれを算出し、さらに物標までの距離及び物標との相対速度のそれぞれを算出する。

距離速度算出部２３は、算出したビート周波数、ドップラ周波数、距離および相対速度の値のそれぞれを判定部２４に出力する。
距離速度算出部２３の一例を図４に示す。
図４において、５１は第１のスペクトル算出部、５２は第２のスペクトル算出部、５３は距離速度算出処理部である。

第１のスペクトル算出部５１は、出力制御部１２から出力された制御信号が示す出力タイミングに同期して、ＡＤＣ２１から出力されたデジタルデータを繰り返し取得し、それぞれのデジタルデータを距離方向にフーリエ変換することで、第１の周波数スペクトルを繰り返し算出する。
また、第１のスペクトル算出部５１は、繰り返し算出したそれぞれの第１の周波数スペクトルを第２のスペクトル算出部５２に出力する。

第２のスペクトル算出部５２は、第１のスペクトル算出部５１からＫ（Ｋは、２以上の整数）個の第１の周波数スペクトルを繰り返し取得する。
第２のスペクトル算出部５２は、Ｋ個の第１の周波数スペクトルを取得する毎に、Ｋ個の第１の周波数スペクトルをドップラ方向にフーリエ変換することで、第２の周波数スペクトルを算出し、距離速度算出処理部５３に出力する。
また、第２のスペクトル算出部５２は、Ｋ個の第１の周波数スペクトルを積算し、積算後の第１の周波数スペクトルを距離速度算出処理部５３に出力する。

距離速度算出処理部５３は、第２のスペクトル算出部５２から出力された積算後の第１の周波数スペクトルのピーク値に対応している周波数であるビート周波数を検出し、物標までの距離を算出する。
距離速度算出処理部５３は、第２のスペクトル算出部５２から出力された第２の周波数スペクトルのピーク値に対応している周波数であるドップラ周波数を検出する。
また、距離速度算出処理部５３は、検出したドップラ周波数から物標との相対速度を算出する。
最後に距離速度算出処理部５３は、算出した物標までの距離及び物標との相対速度のそれぞれを判定部２４に出力する。

判定部２４は、距離速度算出部２３により算出されたビート周波数と、距離速度算出部２３により算出されたドップラ周波数とに基づいて、物標が、周波数が一定の電磁ノイズに起因するか否かを判定する。
なお、周波数が一定の電磁ノイズとは、周波数が全く変化しない電磁ノイズに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、周波数が微小に変化している電磁ノイズを含むもの、例えば、連続波（ＣＷ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）の電磁波を想定している。
判定部２４は、物標が電磁ノイズに起因しないと判定した場合、距離速度算出部２３により算出された距離、及び相対速度のそれぞれを物標検出部２５に出力する。

物標検出部２５は、判定部２４から出力された距離と相対速度のそれぞれを取得する。
物標検出部２５は、物標の検出結果として、取得した距離と相対速度のそれぞれをレーダ装置１の外部に出力する。
本実施の形態では、信号処理部２２の構成要素である距離速度算出部２３、判定部２４及び物標検出部２５のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部２２が、距離速度算出回路３１、判定回路３２及び物標検出回路３３によって実現されるものを想定している。

ここで、距離速度算出回路３１、判定回路３２及び物標検出回路３３のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
信号処理部２２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部２２がソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。

ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
図３は、信号処理部２２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。

信号処理部２２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、距離速度算出部２３、判定部２４及び物標検出部２５の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ４１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ４２がメモリ４１に格納されているプログラムを実行する。
また、図２では、信号処理部２２の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、信号処理部２２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理部２２における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

次に本実施の形態に係るレーダ装置１の動作と、電磁ノイズによる疑似物標の発生について説明する。なお、本実施の形態では、電磁ノイズがＡＤＣ２１へ入力することによって発生する疑似物標について説明する。
図６は単一の動作モードにおける、レーダ信号、受信信号、ビート信号及び距離速度算出部２３の信号処理を示す説明図である。図７は、単一の動作モードにおける、電磁ノイズがＡＤＣ２１に入力されている場合の、レーダ信号、受信信号、ビート信号及び距離速度算出部２３の信号処理を示す説明図である。図６及び図７において、Ｔｘ（１）、Ｔｘ（２）、Ｔｘ（３）、・・・、Ｔｘ（Ｋ）は、レーダ信号を示し、Ｒｘ（１）、Ｒｘ（２）、Ｒｘ（３）、・・・、Ｒｘ（Ｋ）は、受信信号を示している。

レーダ信号Ｔｘ（ｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）は、時間の経過に伴って周波数が変化する周波数変調信号である。Ｔｓは、レーダ信号Ｔｘ（ｋ）の掃引時間であり、ｕｓオーダの時間である。ＢＷは、レーダ信号Ｔｘ（ｋ）の周波数帯域幅である。レーダ信号の周波数の時間変化率（チャープ傾き）Ｓは、ＢＷ／Ｔｓで表される。
出力制御部１２は、レーダ信号Ｔｘ（ｋ）の出力タイミングを示す制御信号を信号源１３及び距離速度算出部２３のそれぞれに出力する。
レーダ信号Ｔｘ（ｋ）の出力タイミングは、図６及び図７に示すように、掃引時間Ｔｓよりも長い時間間隔（チャープ周期Ｔ）である。

信号源１３は、出力制御部１２から出力された制御信号が示す出力タイミングに従って、レーダ信号Ｔｘ（ｋ）を分配器１４に繰り返し出力する。
分配器１４は、信号源１３からレーダ信号Ｔｘ（ｋ）を受ける毎に、レーダ信号Ｔｘ（ｋ）を２つに分配する。
分配器１４は、分配後の一方のレーダ信号Ｔｘ（ｋ）を送信アンテナ１６に出力し、分配後の他方のレーダ信号Ｔｘ（ｋ）を局部発振信号Ｌｏ（ｋ）として周波数混合部１９に出力する。

送信アンテナ１６は、分配器１４からレーダ信号Ｔｘ（ｋ）を受ける毎に、レーダ信号Ｔｘ（ｋ）を空間に放射する。
受信アンテナ１７は、送信アンテナ１６からレーダ信号Ｔｘ（ｋ）が空間に放射されたのち、物標に反射されたレーダ信号Ｔｘ（ｋ）を反射波として受信し、受信した反射波の受信信号Ｒｘ（ｋ）を周波数混合部１９に出力する。

周波数混合部１９は、分配器１４から局部発振信号Ｌｏ（ｋ）を受けて、受信アンテナ１７から受信信号Ｒｘ（ｋ）を受ける毎に、局部発振信号Ｌｏ（ｋ）と受信信号Ｒｘ（ｋ）とを混合する。
周波数混合部１９は、局部発振信号Ｌｏ（ｋ）と受信信号Ｒｘ（ｋ）とを混合することで、局部発振信号Ｌｏ（ｋ）の周波数と、受信信号Ｒｘ（ｋ）の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成する。そして、周波数混合部１９は、ビート信号を生成する毎に、生成したビート信号をフィルタ部２０に出力する。

フィルタ部２０は、周波数混合部１９からビート信号を受ける毎に、ビート信号に含まれているスプリアス等の不要な成分を抑圧し、不要成分抑圧後のビート信号をＡＤＣ２１に出力する。ＡＤＣ２１は、フィルタ部２０からビート信号を受ける毎に、ビート信号をデジタルデータに変換し、デジタルデータを距離速度算出部２３に出力する。その際、電磁ノイズがＡＤＣ２１に入力されると図７に示すように、電磁ノイズがビート信号に重畳されてしまうことがある（電磁ノイズの重畳）。なお、ＡＤＣ２１の動作期間（ＡＤＣ動作タイミング）は、周波数混合部１９がビート信号をフィルタ部２０に出力している期間に相当する。

距離速度算出部２３は、ＡＤＣ２１から繰り返し出力された複数のデジタルデータを用いて、物標までの距離及び物標との相対速度のそれぞれを算出する。そして、距離速度算出部２３は、算出した距離及び相対速度のそれぞれを判定部２４に出力する。
図５のフローチャートを用いて距離速度算出部２３の処理手順を説明する。
ステップＳＴ１１において、第１のスペクトル算出部５１は、出力制御部１２から出力された制御信号が示す出力タイミングに同期して、分配器１４から局部発振信号Ｌｏ（ｋ）が出力されている期間中に、ＡＤＣ２１から出力されたデジタルデータを繰り返し取得する。
第１のスペクトル算出部５１は、ＡＤＣ２１からデジタルデータを取得する毎に、デジタルデータを距離方向にフーリエ変換することで、第１の周波数スペクトルを算出する。

このステップＳＴ１１は、図６及び図７において「ＦＦＴ（ＳＴ１１）」で示している箇所であり、第１のスペクトル算出部５１による距離方向の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を示している。
デジタルデータが距離方向にフーリエ変換されることで、物標からの反射波の受信信号Ｒｘ（ｋ）（ｋ＝１，・・・，Ｋ）のスペクトル値が、以下の式（１）に示すビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒに積算される。

式（１）において、Ｒは、図１に示すレーダ装置１から物標までの距離、ｃは、光速である。
同様に、電磁ノイズに起因するスペクトル値は、電磁ノイズの周波数Ｆ_ｎ＿ｒに積算される。電磁ノイズの周波数が一定である場合、電磁ノイズのスペクトル値はチャープ傾きＳに依らず一定の値を有することになる。
第１のスペクトル算出部５１は、Ｋ個の第１の周波数スペクトルを算出する毎に、Ｋ個の第１の周波数スペクトルを第２のスペクトル算出部５２に出力する。

ステップＳＴ１２において、第２のスペクトル算出部５２は、第１のスペクトル算出部５１からＫ個の第１の周波数スペクトルを繰り返し取得する。
第２のスペクトル算出部５２は、Ｋ個の第１の周波数スペクトルを取得する毎に、Ｋ個の第１の周波数スペクトルをドップラ方向にフーリエ変換することで、第２の周波数スペクトルを算出する。

このステップＳＴ１２は、図６及び図７において「ＦＦＴ（ＳＴ１２）」で示している箇所であり、第２のスペクトル算出部５２によるドップラ方向のフーリエ変換を示している。Ｋ個の第１の周波数スペクトルがドップラ方向にフーリエ変換されることで、物標からの反射波の受信信号Ｒｘ（ｋ）のスペクトル値は、図１に示すレーダ装置１と物標との相対速度に対応する、以下の式（２）に示すドップラ周波数Ｆ_ｓｂ＿ｖに積算される。

式（２）において、ｆは、局部発振信号Ｌｏ（ｋ）の中心周波数、ｖは、図１に示すレーダ装置１と物標との相対速度である。
また、Ｋ個の第１の周波数スペクトルがドップラ方向にフーリエ変換されることで、電磁ノイズに起因するスペクトル値は、電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Ｆ_ｎ＿ｖに積算される。

図８に、ＡＤＣ２１に入力される電磁ノイズの波形と、距離速度算出部２３に入力される電磁ノイズの波形の関係の模式図を示す。
ＡＤＣ２１に入力された電磁ノイズは、ＡＤＣ２１の動作タイミングで切り取られた波形として距離速度算出部２３に入力される。
図８の上半分のグラフが距離速度算出部２３に入力されるＡＤＣ２１から繰り返し出力された複数のデジタルデータ（横軸が時間、縦軸が周波数）を示しており、図８の下半分のグラフがＡＤＣ２１に入力された電磁ノイズ（横軸が時間、縦軸が振幅）を示している。
電磁ノイズの波形は図８の下半分のグラフの実線で示されている。途中点線の部分は、ＡＤＣの動作タイミング外のため、距離速度算出部２３は電磁ノイズを受け取らない。

ＡＤＣ２１の動作タイミングで切り取られたＫ個の電磁ノイズの波形は、電磁ノイズの周波数が一定であれば、レーダ信号の繰返し周期（チャープ周期）Ｔと電磁ノイズの周波数によって決定される位相差を有する。
よって、ＡＤＣ２１に入力された電磁ノイズから算出されたＫ個の第１の周波数スペクトルは、それぞれ隣接する第１の周波数スペクトルに対してチャープ周期と電磁ノイズの周波数で決まる位相差を持つ。

ドップラ方向のフーリエ変換は、Ｋ個の第１の周波数スペクトル間の位相差を求めることに対応するため、電磁ノイズによる疑似物標の相対速度に対応するドップラ周波数Ｆ_ｎ＿ｖは電磁ノイズの周波数とチャープ周期Ｔで決まる値に積算される。
よって、電磁ノイズの周波数が一定であれば、電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数は、チャープ周期Ｔのみにより一意に決定することができる。
第２のスペクトル算出部５２は、第２の周波数スペクトルを算出する毎に、第２の周波数スペクトルを距離速度算出処理部５３に出力する。

また、第２のスペクトル算出部５２は、Ｋ個の第１の周波数スペクトルを積算し、積算後の第１の周波数スペクトルを距離速度算出処理部５３に出力する。
ステップＳＴ１３において、距離速度算出処理部５３は、第２のスペクトル算出部５２で積算された第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルを、２次元スペクトルとして配列し、２次元スペクトルにおけるピーク値を抽出する。
そして、距離速度算出処理部５３は、第１の周波数スペクトルにおいてピーク値に対応しているビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒと、第２の周波数スペクトルにおいてピーク値に対応しているドップラ周波数Ｆ_ｓｂ＿ｖを検出する。

具体的には、距離速度算出処理部５３は、第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルからなる２次元スペクトルに含まれている複数のスペクトル値と、ピーク検出用の閾値Ｔｈとを比較し、複数のスペクトル値の中で閾値Ｔｈよりも大きなスペクトル値をピーク値として検出する。このピーク検出用の閾値Ｔｈは、距離速度算出処理部５３の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ装置１の外部から与えられるものであってもよい。

このステップＳＴ１３で検出されたピーク値は、図６及び図７において距離速度算出結果（ＳＴ１３）で示している箇所である。なお、図６は電磁ノイズが無い場合ので、物標のピーク値だけは丸印で示され、図７は物標のピーク値だけでなく、電磁ノイズのピーク値が三角印で一緒に示されている。
なお、本実施の形態では、電磁ノイズによる疑似物標の判定にビート周波数とドップラ周波数を用いるため、図６および図７のＳＴ１３では、縦軸をビート周波数に対応した距離ＢＩＮ、横軸をドップラ周波数に対応した相対速度ＢＩＮとしてピーク値を検出した結果を示している。

距離速度算出処理部５３により検出されたピークは、ＡＤＣ２１に電磁ノイズが入力されていない場合には、真の物標に係るビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒとドップラ周波数Ｆ_ｓｂ＿ｖに対応するが（図６のＳＴ１３）、ＡＤＣ２１に電磁ノイズが入力されている場合には、電磁ノイズの周波数Ｆ_ｎ＿ｒと電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Ｆ_ｎ＿ｖに対応するものが含まれる（図７のＳＴ１３）。
距離速度算出処理部５３は、ビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒを検出すると、ビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒを以下の式（３）に代入して、図２に示すレーダ装置１から物標までの距離Ｒを算出する。

距離速度算出処理部５３は、ドップラ周波数Ｆ_ｓｂ＿ｖを検出すると、ドップラ周波数Ｆ_ｓｂ＿ｖを以下の式（４）に代入して、図１に示すレーダ装置１と物標との相対速度ｖを算出する。

距離速度算出処理部５３は、距離Ｒ及び相対速度ｖのそれぞれを算出する毎に、距離Ｒ及び相対速度ｖ、およびそれらに対応したビート周波数およびドップラ周波数のそれぞれを判定部２４に出力する。
電磁ノイズによる疑似物標の判定処理がなされない場合、真の物標に係るビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒと電磁ノイズの周波数Ｆ_ｎ＿ｒ、および真の物標に係るドップラ周波数Ｆ_ｓｂ＿ｖと電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Ｆ_ｎ＿ｖの区別がされない。よって、ＡＤＣ２１に電磁ノイズが入力されている場合には、電磁ノイズの周波数Ｆ_ｎ＿ｒを式（３）のビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒに代入して得られる距離値Ｒ、および電磁ノイズによる疑似物標に対応するドップラ周波数Ｆ_ｎ＿ｖを式（４）に代入して得られる相対速度値ｖを有する疑似物標が出力されることになる。

次に、図９に示すフローチャートを用いて電磁ノイズによる疑似物標の判定処理について説明する。
本実施の形態では、異なるチャープ傾きを有し、かつ、同一のチャープ周期を有する２つの測定モードのレーダ信号を周期的に交互に送受信し、それぞれの測定モードでの信号処理結果を比較することで電磁ノイズによる疑似物標の判定を行う。
図１０は、本実施の形態で用いる２つの測定モードのレーダ信号である。図１０において、第１測定モードのチャープ傾きＳ１の絶対値は、第２測定モードのチャープ傾きＳ２の絶対値より大きく、第１測定モードと第２測定モードのチャープ周期は同一の値Ｔを有する。チャープ傾きの絶対値が大きいほど距離分解能が高いことから、第１測定モードは近距離測定用、第２測定モードは遠距離測定用に割り当てられる。この第１測定モードで用いるレーダ信号を第１の周波数変調信号と呼び、第２測定モードで用いるレーダ信号を第２の周波数変調信号と呼ぶ。

図９に戻り、ステップＳＴ２１において、信号処理部２２は、第１測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部１８から取得する。
次に、ステップＳＴ２２において、距離速度算出部２３は、第１測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する。
第１測定モードに対する信号処理が完了すると、ステップＳＴ２３において、信号処理部２２は、第２測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部１８から取得する。

次に、ＳＴ２４において、距離速度算出部２３は、第２測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する。
第２測定モードに対する信号処理完了後、ステップＳＴ２５において、判定部２４は、第１測定モードと第２測定モードそれぞれの算出結果をメモリから取得する。その後、判定部２４は、それぞれの測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、ビート周波数とドップラ周波数の比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う。
具体的には、２つの測定モードにおいて、ビート周波数とドップラ周波数がともに一致した物標のペアは、電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。

図１１は、本実施の形態において、レーダ装置１に対して近距離にある真の物標１と、レーダ装置１から遠方の距離にある真の物標２と、電磁ノイズによる疑似物標が混在している環境での信号処理とその結果である２次元スペクトルを示したものである。この図において、横軸はドップラ周波数に対応する相対速度ＢＩＮ、縦軸はビート周波数に対応する距離ＢＩＮである。
真の物標１は、近距離に存在するため第１測定モードと第２測定モードの両方で検出されるが、第１測定モードと第２測定モードでチャープ傾きが異なるため、真の物標１の距離ＢＩＮは各測定モードのチャープ傾きと、レーダ装置１と物標間の距離との積に対応した異なる値となる。なお、真の物標２は遠距離に存在するため第１測定モードの検出範囲外にあり、第２測定モードのみで観測されている。
一方、電磁ノイズによる疑似物標は、電磁ノイズの周波数がビート周波数に対応するため、第１測定モード、第２測定モードともに同一の距離ＢＩＮを有する。また、第１測定モードと第２測定モードでチャープ周期が同一であることから、電磁ノイズに対応したドップラ周波数は同一の値となり、相対速度ＢＩＮについても第１測定モード、第２測定モードともに同一の値を有する。つまり、第１測定モード、第２測定モードにおいて、距離ＢＩＮ、相対速度ＢＩＮがともに一致するピークに対応した物標が、電磁ノイズによる疑似物標である、と判定することができる。

比較として、第１測定モードと第２測定モードのチャープ周期が異なる場合の信号処理結果を図１２に示す。
図１２に示すような場合、電磁ノイズによる疑似物標は、ビート周波数に対応する電磁ノイズの周波数が同一のため距離ＢＩＮは同一の値となるが、電磁ノイズに対応するドップラ周波数は各測定モードのチャープ周期と電磁のノイズ周波数で決まる値となるため、２つの測定モード間で必ずしも一致しない。
つまり、電磁ノイズの周波数が未知である場合、各測定モードにおける電磁ノイズによる疑似物標のドップラ周波数の対応関係も未知となり、ビート周波数とドップラ周波数を用いた電磁ノイズによる疑似物標の判定基準が規定できない。
また、ビート周波数の一致のみで誤検出を判定した場合、電磁ノイズと同一のビート周波数を有する真の物標２との区別ができず、真の物標２を誤って電磁ノイズによる疑似物標と判定してしまう可能性がある。
よって、電磁ノイズによる疑似物標の判定を実施するためには、同一のチャープ周期の測定モードを用いることが必須となる。

ステップＳＴ２６において、判定部２４は、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理の結果、電磁ノイズによる疑似物標があるか否かを判定し、電磁ノイズによる疑似物標がなければ、ステップＳＴ２８において、物標検出部２５は、第１測定モードでの信号処理結果および第２測定モードでの信号処理結果を用いて物標情報を生成し、出力する。
また、ステップＳＴ２６にて電磁ノイズによる疑似物標があると判定された場合、ステップＳＴ２７において、第１測定モードおよび第２測定モードの信号処理結果から、電磁ノイズによる疑似物標に対応する情報を除去したのちに、ステップＳＴ２８において、物標検出部２５は、物標情報を生成し出力する。
なお、ステップＳＴ２７での電磁ノイズによる疑似物標の処理では、電磁ノイズによる疑似物標に対応する情報を除去する代わりに、電磁ノイズによる疑似物標と判定された物標に対して信頼度が低いという情報を付与してもよい。
あるいは、電磁ノイズによる疑似物標が存在すると判定された場合に、物標検出部２５が、電磁ノイズの混入を報知する情報をレーダ装置１の外部に出力してもよい。

以上のように、本実施の形態では、異なるチャープ傾きを有し、かつ、同一のチャープ周期を有する２つの測定モードのレーダ信号を周期的に交互に送受信し、それぞれの測定モードでの信号処理結果において、ビート周波数とドップラ周波数が一致するピークに対応する物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標と判定する判定部２４を備えるように、レーダ装置を構成した。
これにより、ＦＣＭ方式のレーダ装置において、電磁シールド等のハードウェア対策を施すことなく、レーダの信号処理のみで電磁ノイズによる疑似物標の判別及び除去を実施できる効果を奏する。

実施の形態２．
実施の形態１では、２つの測定モードでの信号処理結果において、ビート周波数とドップラ周波数が一致するピークに対応する物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標と判定する判定部２４を備えたレーダ装置について説明した。
本実施の形態では、この判定部２４における電磁ノイズによる疑似物標の判定を、距離速度算出部２３が出力する距離と相対速度の情報を用いて行う場合のレーダ装置について説明する。

本実施の形態におけるレーダ装置の構成図を図１と同一であり、信号処理部２２の判定部２４における電磁ノイズによる疑似物標の判定処理方法が異なる。
図１３は本実施の形態におけるレーダ装置の信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。
なお、図１３において、図９と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ステップＳＴ８５では、判定部２４が、第２測定モードに対する信号処理完了後、第１測定モードと第２測定モードそれぞれの算出結果をメモリから取得する。
その後、それぞれの測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、距離Ｒと相対速度ｖの比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う
具体的には、２つの測定モードにおいて、相対速度値が一致する物標を比較し、第２測定モードの距離値Ｒ２が、第１の測定モードの距離値Ｒ１に対して第１のチャープ傾きと第２のチャープ傾きの比（Ｓ１／Ｓ２）を乗算した値と一致する物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。

図１４は、レーダ装置１に対して近距離にある真の物標１と、レーダ装置１から遠方の距離にある真の物標２と、電磁ノイズによる疑似物標が混在している環境における、第１測定モード（図左）と第２測定モード（図右）のそれぞれの距離速度算出処理とその結果（レンジドップラーマップ）を示したものである。
真の物標１は、近距離に存在するため第１測定モードと第２測定モードの両方で検出され、真の物標１の距離値と相対速度値は第１測定モード、第２測定モードともに同一の値となる。真の物標２は遠距離に存在するため第１測定モードの検出範囲外にあり、第２測定モードのみで観測されている。

電磁ノイズによる疑似物標の相対速度値は、第１測定モードと第２測定モードでチャープ周期が同一であるため、電磁ノイズに対応したドップラ周波数は同一の値となることから、第１測定モード、第２測定モードともに同一の値を有する。
一方で、電磁ノイズによる疑似物標の距離値は、電磁ノイズの周波数Ｆ_ｎ＿ｒを式（３）のビート周波数Ｆ_ｓｂ＿ｒに代入して得られる値となるため、チャープ傾きがそれぞれ異なる第１測定モードと第２測定モードでは異なる値をとる。

電磁ノイズの周波数Ｆ_ｎ＿ｒが一定である場合、第１測定モードにおける電磁ノイズによる疑似物標の距離値Ｒｎ１と、第２測定モードの電磁ノイズによる疑似物標の距離値Ｒｎ２の関係は、第１測定モードのチャープ傾きＳ１と第２測定モードのチャープ傾きＳ２を用いて以下の式（５）で表される。

これより、第１測定モードと第２測定モードにおいて、相対速度値が一致する物標について、第２測定モードでの物標の距離値が、第１測定モードでの物標の距離値にＳ１／Ｓ２を乗算した値に一致する物標のペアが、電磁ノイズによる疑似物標である、と判定することができる。

以上のように、本実施の形態では、異なるチャープ傾きを有し、かつ、同一のチャープ周期を有する２つの測定モードのレーダ信号を周期的に交互に送受信し、それぞれの測定モードでの信号処理結果において、相対速度値が一致する物標を比較し、第２測定モードの距離値が、第１の測定モードの距離値に対して第１のチャープ傾きと第２のチャープ傾きの比（Ｓ１／Ｓ２）を乗算した値と一致する物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標であると判定する判定部２４を備えるように、レーダ装置１を構成した。
これにより、各測定モードの距離と相対速度の算出結果のみを用いて電磁ノイズによる疑似物標を判別できる効果を奏する。

実施の形態３．
実施の形態２では、第１測定モードと第２測定モードとを有する場合について説明したが、本実施の形態では、更に第３測定モードを追加し、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす距離と相対速度との関係を有していた場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明する。
なお、各測定モードにおける信号処理については、実施の形態１、２と同一のため説明を省略する。

図１５は、本実施の形態に係る各測定モードのレーダ信号である。本実施の形態では、３つ測定モードのレーダ信号を周期的に繰り返して送信する。
第１測定モードと第２測定モードの関係は、実施の形態１、２と同一で、第１測定モードはチャープ傾きＳ１、チャープ周期はＴ１であり、第２測定モードではチャープ傾きは第１測定モードと異なるＳ２、チャープ周期は第１測定モードと同一のＴ１である。
第３測定モードは、チャープ傾きが第２測定モードと同一のＳ２であり、チャープ周期が第１、第２測定モードと異なるＴ２に設定する。この第３測定モードで用いるレーダ信号を第３の周波数変調信号と呼ぶ。

次に、本実施の形態における信号処理部２２の電磁ノイズによる疑似物標の判定処理について説明する。
図１６は、本実施の形態におけるレーダ装置の信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１６において、図１３と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ステップＳＴ３５では、信号処理部２２が、第３測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部１８から取得する。
ステップＳＴ３６では、距離速度算出部２３が、第３測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する。
ステップＳＴ３７では、判定部２４が、第３測定モードに対する信号処理完了後、第１測定モード、第２測定モードおよび第３測定モードの算出結果をメモリから取得する。
その後、判定部２４は、それぞれの測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、距離Ｒと相対速度ｖの比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う。

判定部２４によって行われるステップＳＴ３７での処理について、詳細に説明する。
図１７は、ステップＳＴ３７で実行される、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。
電磁ノイズによる疑似物標を抽出する方法は、実施の形態２と同じである。
ステップＳＴ５１では、２つの測定モード（第１の測定モードと第２の測定モード）において、相対速度値が一致する物標の情報を取得する。
ステップＳＴ５２では、第２測定モードの距離値Ｒ２が、第１の測定モードの距離値Ｒ１に対して第１のチャープ傾きと第２のチャープ傾きの比（Ｓ１／Ｓ２）を乗算した値と一致する物標のペアが存在するかどうかを判定する。
全ての物標が電磁ノイズによる疑似物標でないと判定された場合、ステップＳＴ３７の処理を終了し、図１６のステップＳＴ２６に移行する。

一方、ステップＳＴ５３では、ステップＳＴ５２の条件を満たす物標のペアが存在する場合、当該の物標のペアのうち第２測定モードの物標を抽出するとともに、第３測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標との情報を取得する。
次に、ステップＳＴ５４では、ステップＳＴ５３で取得した第３測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標との情報について、ステップＳＴ５２の条件を満たす第２測定モードの物標と第３測定モードの物標間で距離値と相対速度値が一致するか否かの比較を行う。
つまり、第２測定モードの物標の距離Ｒ２、相対速度ｖ２と、第３測定モードの物標の距離Ｒ３、相対速度ｖ３について、Ｒ２＝Ｒ３、かつｖ２＝ｖ３となる物標が第３測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。

ステップＳＴ５５では、ＳＴ５４の条件を満たす物標が第３測定モードに存在する場合、ＳＴ５２において電磁ノイズによる疑似物標と判定した物標のペアのうち、ＳＴ５４の条件を満たす物標を含むペアを電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外し、残りのペアを電磁ノイズによる疑似物標と判定する。
ステップＳＴ５６では、ＳＴ５４の条件を満たす物標が存在しない場合、ＳＴ５２の条件を満たす全ての物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標であると判定し、処理を終了する。

図１８は、レーダ装置１に対して近距離にある真の物標１と、レーダ装置１から遠方の距離にある真の物標２と、電磁ノイズによる疑似物標が混在している環境における、第２測定モード（図１８の左側）と第３測定モード（図１８の右側）のそれぞれの距離速度算出処理とその結果（レンジドップラーマップ）を示したものである。
第２測定モード、第３測定モードともに、真の物標１、真の物標２、電磁ノイズによる疑似物標が検出されている。

真の物標は、測定モード間で距離値と相対速度値がともに一致するのに対し、電磁ノイズによる疑似物標では、第２測定モードと第３測定モードでチャープ周期のみが異なるため、ドップラ周波数が異なる値に積算され、測定モード間で相対速度値のみ異なる値をとる。よって、ＳＴ５２で判定した電磁ノイズによる疑似物標に対して、第２測定モードと第３測定モードで距離値と相対速度値がともに一致する物標に対応したものを、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外することで、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす場合に、誤って電磁ノイズによる疑似物標であると判定することを防止できる。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態２に対して第２測定モードと同一のチャープ傾きを有し、異なるチャープ周期を有する第３測定モードを追加した。
そして、第１測定モードと第２測定モードの信号処理結果にて判定した電磁ノイズによる疑似物標のペアのうち、第２測定モードの物標を抽出し、距離値と相対速度値がともに一致する物標が第３測定モードに存在する場合に、当該の物標を含む第１測定モードと第２測定モードの物標のペアを、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外する判定部２４を備えるように、レーダ装置１を構成した。
これにより、第１測定モードと第２測定モードにおいて、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす距離と相対速度の関係を有していた場合に、誤って電磁ノイズによる疑似物標であると判定することを防止できる。

実施の形態４．
実施の形態３では、第１測定モードと第２測定モードに第３測定モードを追加し、異なる真の物標が偶然電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす距離と相対速度との関係を有していた場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明した。
本実施の形態４では、更に第４測定モードを追加し、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標が重なった場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明する。
実施の形態３では、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標が重なった場合に誤判定するケースが残っており、この実施の形態４はそれを解消するものである。
なお、各測定モードにおける信号処理については、実施の形態１、２と同一のため説明を省略する。

図１９は、実施の形態４に係るレーダ装置における第１測定モード、第２測定モード、第３測定モード及び第４測定モードで用いられるレーダ信号を示すグラフである。実施の形態４では、４つ測定モードのレーダ信号を周期的に繰り返して送信する。
第１測定モードと第２測定モードの関係は、実施の形態１、２と同一である。第１測定モードでは、チャープ傾きがＳ１であり、チャープ周期がＴ１である。第２測定モードでは、チャープ傾きが第１測定モードと異なるＳ２であり、チャープ周期が第１測定モードと同一のＴ１である。
第３測定モードは、実施の形態３と同一であり、チャープ傾きが第２測定モードと同一のＳ２であり、チャープ周期が第１、第２の測定モードと異なるＴ２である。
第４測定モードは、チャープ傾きが第１測定モードと同一のＳ１であり、チャープ周期が第３測定モードと同一のＴ２に設定される。この第４測定モードで用いるレーダ信号を第４の周波数変調信号と呼ぶ。

次に、本実施の形態における信号処理部の電磁ノイズによる疑似物標の判定処理について説明する。
図２０は、本実施の形態におけるレーダ装置の信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。なお、図２０において、図１６と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ステップＳＴ４７では、信号処理部２２が、第４測定モードでのビート信号のデジタルデータをビート信号生成部１８から取得する。
ステップＳＴ４８では、距離速度算出部２３が、第４測定モードで取得したデジタルデータに対して距離速度情報の算出処理を行い、算出結果をメモリに格納する
ステップＳＴ４９では、判定部２４が、第４測定モードに対する信号処理完了後、第１測定モード、第２測定モード、第３測定モード、及び第４測定モードの算出結果をメモリから取得する。
その後、判定部２４は、それぞれの測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した、距離Ｒと相対速度ｖとの比較を行い、各ピーク値に対応した物標が電磁ノイズによる疑似物標か否かの判定を行う。

判定部２４によって行われるステップＳＴ４９での処理について、詳細に説明する。
図２１は、ステップＳＴ４９で実行される、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。電磁ノイズによる疑似物標を抽出する方法は、実施の形態２と同じである。なお、図２１において、図１７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。

ステップＳＴ６７では、ステップＳＴ５５又はステップＳＴ５６で判定された疑似物標及び疑似物標の判定対象からの除外された物標の情報を受け取る。さらに、ステップＳＴ５２を満たす物標のペアのうち、第１測定モードの物標の情報を抽出するとともに、第４測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標との情報を取得する。
次に、ステップＳＴ６８では、ステップＳＴ６７で取得した第４測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標との情報について、ステップＳＴ５２を満たす第１測定モードの物標と第４測定モードの物標間で距離値と相対速度値が一致するか否かの比較を行う。
つまり、第１測定モードの物標の距離Ｒ１、相対速度ｖ１と、第４測定モードの物標の距離Ｒ４、相対速度ｖ４について、Ｒ１＝Ｒ４、かつｖ１＝ｖ４となる物標が第４測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。

ステップＳＴ６９では、ステップＳＴ６８の条件を満たす物標が第４測定モードに存在する場合に、ステップＳＴ５５又はステップＳＴ５６で電磁ノイズによる疑似物標と判定した第１測定モードの物標のうち、ステップＳＴ６８を満たす物標を疑似物標の判定対象から除外し、処理を終了する。

ステップＳＴ７０では、ステップＳＴ６８の条件を満たす物標が第４測定モードに存在しない場合、ステップＳＴ５５において電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外した第１測定モードの物標のうち、ステップＳＴ６８の条件を満たさない物標を、電磁ノイズによる疑似物標であると再判定し、処理を終了する。

図２２は、レーダ装置１の近距離にある真の物標１と、レーダ装置１から遠方の距離にある真の物標２と、電磁ノイズによる疑似物標が混在している環境における、第２測定モード（図２２の左側）と第３測定モード（図２２の右側）との距離速度算出結果（レンジドップラマップ）を示したものである。
第２測定モード、第３測定モードともに、レンジドップラマップにおいて、丸印で示す真の物標１、丸印で示す真の物標２、三角印で示す電磁ノイズによる疑似物標が検出されている。また、第２測定モードでは、真の物標２と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった状態となっている。

真の物標は、測定モード間で距離値と相対速度値とがともに一致するのに対して、電磁ノイズによる疑似物標は、第２測定モードと第３測定モードでチャープ周期のみが異なるため、ドップラ周波数が異なる値に積算され、測定モード間で相対速度値のみ異なる値をとる。よって、第２測定モードで重なっていた真の物標２と電磁ノイズによる疑似物標とが、第３測定モードでは、それぞれ相対速度値が異なる値となる。

この場合、真の物標２が存在することにより、ステップＳＴ５４の条件が成立することから、ステップＳＴ５２を満たす、真の物標２と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった状態の第２測定モードの物標と、それと対になる第１測定モードの物標（電磁ノイズによる疑似物標）とのペアは、ステップＳＴ５５において電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外される。

図２３は、図２２と同じ環境における、第１測定モード（図２３の左側）と第４測定モード（図２３の右側）との距離速度算出結果（レンジドップラマップ）を示したものである。第１測定モード、第４測定モードともに、丸印で示す真の物標１と、三角印で示す電磁ノイズによる疑似物標が検出されている。第１測定モードと第４測定モードは、検出可能な物標の距離の範囲が小さいため、遠方の距離にある真の物標２は検出されていない。

第１測定モードの電磁ノイズによる疑似物標は、図２２の第２測定モードの電磁ノイズによる疑似物標とペアをなすものであり、ステップＳＴ５５の処理によって電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外されている。ステップＳＴ５５までの処理で終了する実施の形態３の構成では、図２２および図２３の条件、つまり、第２測定モードにおいて真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった条件では、第１測定モードで検出された電磁ノイズによる疑似物標を、真の物標であると誤判定してしまう。

そこで、実施の形態４では、ステップＳＴ６７以降のステップにおいて第１測定モードに誤判定された物標がないかどうかの再判定を行う。真の物標は、測定モード間で距離値と相対速度値とがともに一致するのに対して、電磁ノイズによる疑似物標では、第１測定モードと第４測定モードとでチャープ周期のみが異なるため、ドップラ周波数が異なる値に積算され、測定モード間で相対速度値のみ異なる値をとる。よって、第１測定モードもしくは第２測定モードで真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なったことにより、ステップＳＴ５５またはステップＳＴ５６において、第１測定モードの物標に対して電磁ノイズによる疑似物標が真の物標と誤判定された場合であっても、第１測定モードの当該物標と距離値および相対速度値がともに一致する物標が第４測定モードに存在するか否かを再判定することにより、正しい判定結果が得られる。

以上のように、実施の形態４では、実施の形態３に対して第１測定モードと同一のチャープ傾きを有し、第３測定モードと同一のチャープ周期を有する第４測定モードを追加した。そして、実施の形態４に係るレーダ装置１は、第２測定モードと第３測定モードとの信号処理結果において電磁ノイズによる疑似物標と判定された物標のうち、距離値と相対速度値がともに一致する物標が第４測定モードに存在しない場合に、当該第１測定モードの物標を電磁ノイズによる疑似物標の判定対象外とし、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外した第１測定モードの物標のうち、距離値と相対速度値がともに一致する物標が第４測定モードに存在しない場合、当該第１測定モードの物標を、電磁ノイズによる疑似物標であると再判定する判定部２４を備える。これにより、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なっていた場合、誤って電磁ノイズによる疑似物標が真の物標であると判定されることを防止できる。

実施の形態５．
実施の形態４では、第１測定モード、第２測定モード及び第３測定モードに、更に第４測定モードを追加し、第１測定モードと第４測定モードとの検出結果を用いて再判定するステップを追加することにより、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明した。
本実施の形態では、第１測定モード、第２測定モード、第３測定モード、及び第４測定モードの検出結果を用いて、再判定を繰り返し実施することなく、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なった場合の誤判定を防止する、レーダ装置について説明する。
なお、各測定モードにおける信号処理、及び、各測定モードのレーダ信号については、実施の形態４と同一のため説明を省略する。

実施の形態５における信号処理部２２の電磁ノイズによる疑似物標の判定処理について説明する。
図２４は、実施の形態５におけるレーダ装置の信号処理部２２の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳＴ５０の電磁ノイズによる疑似物標判定処理のみが図２０と異なる。図２４において、図２０と同一符号は、同一または相当部分を示すので説明を省略する。

判定部２４によって行われるステップＳＴ５０での処理について、詳細に説明する。
図２５は、図２４のステップＳＴ５０で実行される、電磁ノイズによる疑似物標の判定処理のフローチャートである。図２５において、図２１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。ステップＳＴ５２の条件を満たす物標のペアが存在する場合、そのペアを第１測定モードの物標と第２測定モードの物標とに分けて並列に処理を行う。

まず、ステップＳＴ５２の条件を満たす、第１測定モードの物標に対する判定のフローを説明する。
ステップＳＴ７３では、ステップＳＴ５２の条件を満たす物標のペアのうち、第１測定モードの物標を抽出するとともに、第４測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報を取得する。
次に、ステップＳＴ７４では、ステップＳＴ７３で取得した第４測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報について、ステップＳＴ５２の条件を満たす第１測定モードの物標と第４測定モードの物標との間で距離値と相対速度値とが一致するか否かの比較を行う。
つまり、第１測定モードの物標の距離Ｒ１、相対速度ｖ１と、第４測定モードの物標の距離Ｒ４、相対速度ｖ４について、Ｒ１＝Ｒ４、かつｖ１＝ｖ４となる物標が、第４測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。

ステップＳＴ７５では、ステップＳＴ７４の条件を満たす物標が第４測定モードに存在する場合、ステップＳＴ５２において電磁ノイズによる疑似物標と判定した第１測定モードの物標のうち、ステップＳＴ７４の条件を満たす物標を、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外し、残りの物標を、電磁ノイズによる疑似物標と判定する。
ステップＳＴ７６では、ステップＳＴ７４の条件を満たす物標が存在しない場合、ステップＳＴ５２の条件を満たす第１測定モードの物標を、全て電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。

次に、ステップＳＴ５２の条件を満たす、第２測定モードの物標に対する判定のフローを説明する。
ステップＳＴ７７では、ステップＳＴ５２の条件を満たす物標のペアのうち、第２測定モードの物標を抽出するとともに、第３測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報を取得する。
次に、ステップＳＴ７８では、ステップＳＴ７７で取得した第４測定モードの２次元スペクトルにおけるピーク値に対応した物標の情報について、ステップＳＴ５２の条件を満たす第２測定モードの物標と第３測定モードの物標との間で距離値と相対速度値とが一致するか否かの比較を行う。
つまり、第２測定モードの物標の距離Ｒ２及び相対速度ｖ２と、第３測定モードの物標の距離Ｒ３及び相対速度ｖ３とについて、Ｒ２＝Ｒ３、かつｖ２＝ｖ３となる物標が第３測定モードの信号処理結果に存在するかどうかを判定する。

ステップＳＴ７９では、ステップＳＴ７８の条件を満たす物標が第３測定モードに存在する場合に、ステップＳＴ５２において電磁ノイズによる疑似物標と判定した第２測定モードの物標のうち、ステップＳＴ７８の条件を満たす物標を、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外し、残りの物標を、電磁ノイズによる疑似物標と判定する。
ステップＳＴ８０では、ステップＳＴ７８の条件を満たす物標が存在しない場合、ステップＳＴ５２の条件を満たす第２測定モードの物標を、全て電磁ノイズによる疑似物標であると判定する。

ステップＳＴ８１では、ステップＳＴ５２を満たす第１測定モードと第２測定モードの全ての物標について電磁ノイズによる疑似物標であるか否かの判定が完了したかどうかを確認し、判定完了を確認したら処理を終了する。

以上のように、実施の形態５では、実施の形態４と同様、第１測定モードと同一のチャープ傾きを有し、第３測定モードと同一のチャープ周期を有する第４測定モードを追加した。そして、実施の形態５に係るレーダ装置１は、第１測定モードと第２測定モードとの信号処理結果を用いて判定した電磁ノイズによる疑似物標のペアのうち、第１測定モードの物標を抽出し、距離値と相対速度値とがともに一致する物標が、第４測定モードに存在する場合、当該第１測定モードの物標を、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外するとともに、第１測定モード及び第２測定モードの信号処理結果にて判定した電磁ノイズによる疑似物標のペアのうち、第２測定モードの物標を抽出し、距離値と相対速度値がともに一致する物標が第３測定モードに存在する場合に、当該の第２測定モードの物標を、電磁ノイズによる疑似物標の判定対象から除外する判定部２４を備える。
これにより、実施の形態４と同様、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なっていた場合に、誤って電磁ノイズによる疑似物標を真の物標であると判定することを防止できる。また、第１測定モードの電磁ノイズによる疑似物標と、第２測定モードの電磁ノイズによる疑似物標とが互いに独立した処理で真偽判定するため、再判定の繰り返しを抑制できるとともに、判定処理の並列化が可能となる。

最後に、各実施の形態で正しく判定可能な条件について説明する。図２６～図２８は、各実施の形態で正しく判定可能な条件を表すベン図である。各図において、斜線の網掛け領域が正しく判定可能な条件を表している。
図２６は、実施の形態１および実施の形態２において正しく判定可能な条件を表すベン図である。Ａは、ステップＳＴ５２に相当する電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす条件である。Ｂは、２つの異なる真の物標がステップＳＴ５２に相当する電磁ノイズによる疑似物標の判定条件を満たす条件である。Ｃは、真の物標と電磁ノイズによる疑似物標とが重なっている条件を表す。この図から、実施の形態１および実施の形態２では、Ａの条件を満たしていても、ＢまたはＣの条件で正しく判定できないことが分かる。
図２７は、実施の形態３において正しく判定可能な条件を表すベン図である。実施の形態３では、新たにＢの条件が正しく判定可能となるが、Ｃの条件では、ＢかつＣの条件（Ａを満たす異なる２つの真の物標が、ともに疑似物標と重なっている状態）を除いて、正しく判定できない。
図２８は、実施の形態４および実施の形態５において正しく判定可能な条件を表すベン図である。実施の形態４および実施の形態５では、さらにＣの条件が全て正しく判定可能となり、Ａの条件を満たす全ての条件で正しく判定できることになる。

なお、各実施の形態の組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。

本開示に係るレーダ装置は、ＦＣＭ方式のレーダ装置として利用可能である。

１レーダ装置、１１レーダ信号出力部、１２出力制御部、１３信号源、１４分配器、１５送受信部、１６送信アンテナ、１７受信アンテナ、１８ビート信号生成部、１９周波数混合部、２０フィルタ、２１ＡＤＣ、２２信号処理部、２３距離速度算出部、２４判定部、２５物標検出部、３１距離速度算出回路、３３判定回路、３４物標検出回路、４１プロセッサ、４２メモリ、５１第１のスペクトル算出部、５２第２のスペクトル算出部、５３第３のスペクトル算出部。

Claims

周波数変調信号を繰り返し出力するレーダ信号出力部と、
前記周波数変調信号を物標に向けて送信するとともに前記物標からの反射波を受信する送受信部と、
前記周波数変調信号の周波数と、前記反射波の周波数との差分の周波数を有するビート信号を生成し、デジタルデータに変換するビート信号生成部と、
前記デジタルデータを用いて、前記物標との距離に対応するビート周波数と、前記物標との相対速度に対応するドップラ周波数を算出し、前記物標の距離と相対速度を検出する信号処理部とを備え、
前記レーダ信号出力部は、
予め設定された第１のチャープ傾きで周波数が変化し、予め設定された第１のチャープ周期で繰り返す第１の周波数変調信号と、
前記第１のチャープ傾きとは異なる第２のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第１のチャープ周期で繰り返す第２の周波数変調信号と、
前記第２のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第１のチャープ周期とは異なる第２のチャープ周期で繰り返す第３の周波数変調信号と、を出力し、
前記信号処理部は、
前記第１の周波数変調信号における前記物標のビート周波数と前記第２の周波数変調信号における前記物標のビート周波数とが一致するとともに、
前記第１の周波数変調信号における前記物標のドップラ周波数と前記第２の周波数変調信号における前記物標のドップラ周波数とが一致した場合、前記第１の周波数変調信号における前記物標及び前記第２の周波数変調信号における前記物標を疑似物標と判定し、
前記第１の周波数変調信号及び前記第２の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第２の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第３の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、
前記第２の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第３の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標及び前記第２の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定するレーダ装置。
前記信号処理部は、前記第１の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第２の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致するとともに、前記第２の周波数変調信号における前記物標の距離が、前記第１の周波数変調信号における前記物標の距離に対し、前記第１のチャープ傾きと前記第２のチャープ傾きとの比を乗算した値と一致した場合、前記第１の周波数変調信号における前記物標及び前記第２の周波数変調信号における前記物標を前記疑似物標と判定する請求項１に記載のレーダ装置。
前記レーダ信号出力部は、前記第２のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第１のチャープ周期とは異なる第２のチャープ周期で繰り返す第３の周波数変調信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第１の周波数変調信号及び前記第２の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第２の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第３の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第２の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第３の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標及び前記第２の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定する請求項２に記載のレーダ装置。
前記レーダ信号出力部は、前記第１のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第２のチャープ周期で繰り返す第４の周波数変調信号を出力し、
前記信号処理部は、前記真の物標であると判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標のうち、前記第１の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第４の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第１の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第４の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致しない場合、前記真の物標であると判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標は、電磁ノイズによる前記疑似物標であると判定し、
前記疑似物標と判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標のうち、前記第１の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第４の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第１の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第４の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定する請求項３に記載のレーダ装置。
前記レーダ信号出力部は、前記第２のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第１のチャープ周期とは異なる第２のチャープ周期で繰り返す第３の周波数変調信号と、前記第１のチャープ傾きで周波数が変化し、前記第２のチャープ周期で繰り返す第４の周波数変調信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第１の周波数変調信号及び前記第２の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第１の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第４の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第１の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第４の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標であると判定した前記第１の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定し、
前記第１の周波数変調信号及び前記第２の周波数変調信号で前記疑似物標であると判定した前記物標のうち、前記第２の周波数変調信号における前記物標の距離と前記第３の周波数変調信号における前記物標の距離とが一致するとともに、前記第２の周波数変調信号における前記物標の相対速度と前記第３の周波数変調信号における前記物標の相対速度とが一致した場合、前記疑似物標と判定した前記第２の周波数変調信号における前記物標は、真の物標であると判定する請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。