特開 2020-186972 信号処理装置、レーダ装置、および、信号処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-186972(P2020-186972A)

(43)【公開日】2020年11月19日

(54)【発明の名称】信号処理装置、レーダ装置、および、信号処理方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20201023BHJP

   G01S 13/931 20200101ALI20201023BHJP

   G01S 13/34 20060101ALI20201023BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20201023BHJP

   G01S 3/48 20060101ALI20201023BHJP

   H01Q 21/08 20060101ALI20201023BHJP

   H01Q 3/26 20060101ALI20201023BHJP

   G08G 1/16 20060101ALN20201023BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/02 218

   G01S13/93 220

   G01S13/34

   G01S7/03 230

   G01S3/48

   H01Q21/08

   H01Q3/26 Z

   G08G1/16 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2019-90806(P2019-90806)

(22)【出願日】2019年5月13日

(71)【出願人】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 弘貴

【テーマコード（参考）】

5H181

5J021

5J070

【Ｆターム（参考）】

5H181AA01

5H181AA25

5H181AA26

5H181CC14

5H181LL01

5H181LL02

5H181LL04

5H181LL09

5J021AA03

5J021AA07

5J021HA04

5J070AB17

5J070AC02

5J070AC06

5J070AC13

5J070AD05

5J070AE01

5J070AE09

5J070AF01

5J070AF03

5J070AF05

5J070AF06

5J070AH31

5J070AH35

5J070AK13

5J070AK28

5J070BA01

(57)【要約】

【課題】往路と復路との一致と不一致とを適切に判断することができる技術を提供する。
【解決手段】信号処理装置は、複数の第１アンテナと複数の第２アンテナとの組み合わせにより生成される複数の仮想アンテナの受信信号を処理する。信号処理装置は、組み合わせに用いられる前記第２アンテナが共通する前記仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の前記受信信号に基づき、前記第１アンテナにおける電波の方位の候補を第１方位候補として算出する第１方位算出部と、前記仮想アンテナの組ごとに前記受信信号を前記第１方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する分離部と、前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第２アンテナにおける電波の方位の候補を、前記複素信号に基づき第２方位候補として算出する第２方位算出部と、算出された前記第１方位候補と前記第２方位候補とに基づき所定の比較処理を行う比較部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１アンテナと複数の第２アンテナとの組み合わせにより生成される複数の仮想アンテナの受信信号を処理する信号処理装置であって、
組み合わせに用いられる前記第２アンテナが共通する前記仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の前記受信信号に基づき、前記第１アンテナにおける電波の方位の候補を第１方位候補として算出する第１方位算出部と、
前記仮想アンテナの組ごとに前記受信信号を前記第１方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する分離部と、
前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第２アンテナにおける電波の方位の候補を、前記複素信号に基づき第２方位候補として算出する第２方位算出部と、
算出された前記第１方位候補と前記第２方位候補とに基づき所定の比較処理を行う比較部と、
を備える、信号処理装置。

【請求項2】

前記第１方位候補の算出に用いられる前記仮想アンテナの組におけるアンテナ間隔は、前記第２方位候補の算出に用いられる複数の前記仮想アンテナのアンテナ間隔よりも広い、請求項１に記載の信号処理装置。

【請求項3】

前記所定の比較処理は、前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第１方位候補から得られる位相差候補と、前記第２方位候補から得られる位相差候補との組み合わせを生成して、当該組み合わせごとに位相差の比較を行う処理である、請求項１又は２に記載の信号処理装置。

【請求項4】

前記位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせが存在するか否かを判定する判定部を更に備える、請求項３に記載の信号処理装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせから得られる方位を物標の方位に決定する、請求項４に記載の信号処理装置。

【請求項6】

前記判定部は、前記位相差の差分が前記所定の範囲外となる組み合わせから得られる方位には、物標が存在しないと判断する、請求項４又は５に記載の信号処理装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の信号処理装置と、
前記複数の第１アンテナと、
前記複数の第２アンテナと、
を備える、レーダ装置。

【請求項8】

複数の第１アンテナと複数の第２アンテナとの組み合わせにより生成される複数の仮想アンテナの受信信号を処理する信号処理方法であって、
組み合わせに用いられる前記第２アンテナが共通する複数の前記仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の前記受信信号に基づき、前記第１アンテナにおける電波の方位の候補を第１方位候補として算出する第１方位算出工程と、
前記仮想アンテナの組ごとに前記受信信号を前記第１方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する分離工程と、
前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第２アンテナに対する電波の方位の候補を、前記複素信号に基づき第２方位候補として算出する第２方位算出工程と、
算出された前記第１方位候補と前記第２方位候補とに基づき所定の比較処理を行う比較工程と、
を備える、信号処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号処理装置、レーダ装置、および、信号処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーダ装置は、電波を送信し、物標から反射してきた電波を受信することで物標の距離、相対速度、方位を測定する。物標の距離等を測定する場合に、レーダ装置から送信された電波が物標に至る経路（往路）と、物標で反射された電波がレーダ装置に戻る経路（復路）とが一致することが前提とされる。しかし、レーダ装置により受信される電波には、往路と復路とが不一致となる電波が含まれ、本来存在しない物標（ゴースト）を誤って検出する虞があった。

【0003】

特許文献１に開示されるレーダ装置は、送信アンテナ群と、受信アンテナ群と、第１検出手段と、第２検出手段と、識別手段とを有する。第１検出手段は、第１送信アンテナから送信され、受信アンテナ群によって受信された電波に基づいて物標に対応する信号を検出する。第２検出手段は、第１送信アンテナから送信され、受信アンテナ群によって受信された電波と、第２送信アンテナから送信され、受信アンテナ群によって受信された電波とに対して、送信アンテナ間隔に対応する変換処理を実行し、物標に対応する信号を検出する。識別手段は、第１検出手段および第２検出手段による検出結果を比較し、物標に対応する信号が実像か虚像かを識別する。これによると、マルチパスが生じた場合でも虚像と実像を区別することができるとされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８−１３６２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

送信波の送信技術や、信号（ピーク）の有無を検出する技術の向上により、往路と復路とが不一致となる電波に由来する信号の検出が起り易くなっており、このような信号の検出による物標の誤検知を抑制することが望まれた。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑み、往路と復路との一致と不一致とを適切に判断することができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために本発明の信号処理装置は、複数の第１アンテナと複数の第２アンテナとの組み合わせにより生成される複数の仮想アンテナの受信信号を処理する信号処理装置であって、組み合わせに用いられる前記第２アンテナが共通する前記仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の前記受信信号に基づき、前記第１アンテナにおける電波の方位の候補を第１方位候補として算出する第１方位算出部と、前記仮想アンテナの組ごとに前記受信信号を前記第１方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する分離部と、前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第２アンテナにおける電波の方位の候補を、前記複素信号に基づき第２方位候補として算出する第２方位算出部と、算出された前記第１方位候補と前記第２方位候補とに基づき所定の比較処理を行う比較部と、を備える構成（第１の構成）になっている。

【0008】

また、上記第１の構成の信号処理装置において、前記第１方位候補の算出に用いられる前記仮想アンテナの組におけるアンテナ間隔は、前記第２方位候補の算出に用いられる複数の前記仮想アンテナのアンテナ間隔よりも広い構成（第２の構成）であることが好ましい。

【0009】

また、上記第１又は第２の構成の信号処理装置において、前記所定の比較処理は、前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第１方位候補から得られる位相差候補と、前記第２方位候補から得られる位相差候補との組み合わせを生成して、当該組み合わせごとに位相差の比較を行う処理である構成（第３の構成）が好ましい。

【0010】

また、上記第３の構成の信号処理装置は、前記位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせが存在するか否かを判定する判定部を更に備える構成（第４の構成）であることが好ましい。

【0011】

また、上記第４の構成の信号処理装置において、前記判定部は、前記位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせから得られる方位を物標の方位に決定する構成（第５の構成）であってよい。

【0012】

また、上記第４又は第５の構成の信号処理装置において、前記判定部は、前記位相差の差分が前記所定の範囲外となる組み合わせから得られる方位には、物標が存在しないと判断する構成（第６の構成）であってよい。

【0013】

上記目的を達成するために本発明のレーダ装置は、上記第１から第６のいずれかの構成の信号処理装置と、前記複数の第１アンテナと、前記複数の第２アンテナと、を備える構成（第７の構成）になっている。

【0014】

上記目的を達成するために本発明の信号処理方法は、複数の第１アンテナと複数の第２アンテナとの組み合わせにより生成される複数の仮想アンテナの受信信号を処理する信号処理方法であって、組み合わせに用いられる前記第２アンテナが共通する複数の前記仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の前記受信信号に基づき、前記第１アンテナにおける電波の方位の候補を第１方位候補として算出する第１方位算出工程と、前記仮想アンテナの組ごとに前記受信信号を前記第１方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する分離工程と、前記第１方位候補に含まれる方位ごとに、前記第２アンテナに対する電波の方位の候補を、前記複素信号に基づき第２方位候補として算出する第２方位算出工程と、算出された前記第１方位候補と前記第２方位候補とに基づき所定の比較処理を行う比較工程と、を備える構成（第８の構成）になっている。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、往路と復路との一致と不一致とを適切に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】レーダ装置の構成を示す図

【図2】レーダ装置が備えるアンテナについて説明するための図

【図3】各仮想アンテナを構成する送信アンテナと受信アンテナの組み合わせを示す図

【図4】往路と復路の一致および不一致について説明するための図

【図5】方位演算部の機能を示すブロック図

【図6】レーダ装置の概略動作を示すフローチャート

【図7】送信方位候補を算出する処理を説明するための模式図

【図8】第１送信方位について受信方位候補を算出する処理を説明するための模式図

【図9】第２送信方位について受信方位候補を算出する処理を説明するための模式図

【図10】所定の比較処理の一例を示すフローチャート

【図11】第１送信方位が選択された場合における比較用組み合わせを示すテーブル

【図12】第２送信方位が選択された場合における比較用組み合わせを示すテーブル

【図13】所定の判定処理の一例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

＜１．レーダ装置の構成＞
図１は、本発明の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、例えば車両、ロボット、航空機、船舶などの移動体に搭載することができる。本実施形態では、レーダ装置１は、例えば自動車などの車両に搭載される。以下、レーダ装置１が搭載されている車両のことを自車両と表現する。

【0019】

レーダ装置１は、他の車両、標識、ガードレール、人などの、自車両の周囲に存在する物標を検知するために用いられる。物標の検知結果は、自車両の記憶装置や、自車両の挙動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５などに対して出力される。物標の検知結果は、例えば、ＰＣＳ（Pre-crash Safety System）やＡＥＢＳ（Advanced Emergency Braking System）などの車両制御に用いられる。

【0020】

図１に示すように、レーダ装置１は、複数の送信部２と、受信部３と、信号処理装置４とを備える。レーダ装置１は、複数の第１アンテナ２３と、複数の第２アンテナ３１とを備える。本実施形態において、第１アンテナ２３は送信アンテナであり、第２アンテナ３１は受信アンテナである。以下、第１アンテナ２３のことを送信アンテナ２３と記載する。第２アンテナ３１のことを受信アンテナ３１と記載する。

【0021】

なお、レーダ装置１は、いわゆるＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）レーダ装置である。また、本実施形態では、好ましい形態として、レーダ装置１は、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して検出範囲内に存在する各物標の距離および相対速度を検出するＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）方式のレーダ装置である。

【0022】

送信部２は、信号生成部２１と発振器２２とを備える。信号生成部２１は、ノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器２２へ供給する。発振器２２は、信号生成部２１で生成された変調信号に基づいてチャープ信号である送信信号を生成して、送信アンテナ２３へ出力する。

【0023】

本実施形態では、送信アンテナ２３の数は３個である。送信アンテナ２３の数に合わせて送信部２の数も３個である。ただし、送信アンテナ２３の数は３個以外であってよい。送信アンテナ２３の数に応じて送信部２の数も変更されてよい。また、送信アンテナ２３の数と送信部２の数は、必ずしも一致しなくてよい。例えば、３個の送信アンテナ２３に対して１個の送信部２が設けられ、各送信アンテナ２３と送信部２との接続がスイッチで切り替えられてもよい。

【0024】

３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。３個の送信部２それぞれから出力される送信信号は、互いに直交した信号（直交信号）である。直交とは、例えば時間、位相、周波数、符号等の違いよって互いに干渉しないことである。

【0025】

受信部３は、複数の受信アンテナ３１と、複数の個別受信部３２とを備える。各受信アンテナ３１に対して、個別受信部３２が１つずつ接続される。各受信アンテナ３１は、物標からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、各個別受信部３２に出力する。本実施形態では、受信部３は、３個の受信アンテナ３１と、３個の個別受信部３２とを備える。ただし、受信アンテナ３１の数は３個以外であってよい。また、個別受信部３２の数は、スイッチを導入することにより、受信アンテナ３１の数よりも少なくしてよい。

【0026】

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。個別受信部３２は、ミキサ３３とＡ／Ｄ変換器３４とを備える。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の各発振器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。

【0027】

信号処理装置４は、各Ａ／Ｄ変換器３４を介して取り込んだ各ビート信号に基づいて各種の処理を実行する。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、変換部４３、および、データ処理部４４を備える。送信制御部４２は、各送信部２の信号生成部２１を制御する。

【0028】

変換部４３は、受信アンテナ３１において複数の物標からの反射波が重なり合った状態で受信されるために、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を行う。本実施形態では、変換部４３は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理により、周波数成分の分離を行う。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。変換部４３は、ＦＦＴ処理の結果をデータ処理部４４に出力する。

【0029】

変換部４３は、詳細には、各Ａ／Ｄ変換器３４から出力されるビート信号に対してそれぞれ２次元ＦＦＴ処理を行う。１回目のＦＦＴ処理を行うことで、物標との距離に対応する周波数ビン（以下、距離ビンと記載する場合がある）にピークが出現する周波数スペクトルが得られる。１回目のＦＦＴ処理により得られた周波数スペクトルを時系列に並べて２回目のＦＦＴ処理を行うことで、ドップラー周波数に対する周波数ビン（以下、「速度ビン」と記載することがある）にピークが出現する周波数スペクトルが得られる。変換部４３は、２次元ＦＦＴ処理により、距離ビンと速度ビンとを軸とする２次元パワースペクトルを得る。

【0030】

データ処理部４４は、ピーク抽出部４５、距離・相対速度演算部４６、および、方位演算部４７を備える。

【0031】

ピーク抽出部４５は、変換部４３におけるＦＦＴ処理等の結果からピークを抽出する。本実施形態では、ピーク抽出部４５は、２次元ＦＦＴ処理によって得られた距離ビンと速度ビンとを軸とする２次元パワースペクトルに基づいて、所定以上のパワー値を示すピークを抽出する。また、本実施形態では、ピーク抽出部４５は、ピーク抽出の結果を仮想アンテナごとの結果に分類する。仮想アンテナは、複数の送信アンテナ２３と複数の受信アンテナ３１との組合せにより生成される。仮想アンテナについては後述する。

【0032】

距離・相対速度演算部４６は、ピーク抽出部４５によってピークが存在するとして特定された距離ビンおよび速度ビンの組み合わせに基づいて物標との距離および相対速度を導出する。

【0033】

方位演算部４７は、仮想アンテナごとにピーク抽出部４５で抽出された同一周波数ビンのピークに注目し、それらのピークの位相情報に基づいて物標が存在する方位を推定する。方位演算部４７は、周波数ビンが異なる複数のピークが存在する場合、ピークごとに方位推定を行う。方位推定には、例えばＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）やＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques） 等の公知の手法が用いられる。方位演算部４７の処理の詳細については後述する。

【0034】

なお、距離・相対速度演算部４６および方位演算部４７により求められた、物標までの距離、物標の相対速度、物標の存在する方位を含む物標データは、車両ＥＣＵ５に出力される。

【0035】

＜２．仮想アンテナ＞
図２は、本発明の実施形態に係るレーダ装置１が備えるアンテナについて説明するための図である。

【0036】

本実施形態では、図２（ａ）に示すように、３個の送信アンテナ２３は、水平方向に沿って同一のアンテナ間隔２ｄで配置される。すなわち、隣り合う第１送信アンテナＴｘ１と第２送信アンテナＴｘ２とのアンテナ間隔、および、隣り合う第２送信アンテナＴｘ２と第３送信アンテナＴｘ３とのアンテナ間隔は、いずれも２ｄである。なお、隣り合う送信アンテナ２３のアンテナ間隔は、複数の組（３個の送信アンテナ２３では二組）の間で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複数の組の間で同一とみなすことができればよい。

【0037】

本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、３個の受信アンテナ３１は、水平方向に沿って異なるアンテナ間隔で配置される。隣り合う第１受信アンテナＲｘ１と第２受信アンテナＲｘ２とは、アンテナ間隔ｄで配置される。隣り合う第２受信アンテナＲｘ２と第３受信アンテナＲｘ３とは、アンテナ間隔５ｄで配置される。なお、第１受信アンテナＲｘ１と第２受信アンテナＲｘ２とのアンテナ間隔は、隣り合う２個の送信アンテナ２３のアンテナ間隔の厳密に半分でなくてもよく、設計上の誤差やばらつきなどを考慮した上で隣り合う２個の送信アンテナ２３のアンテナ間隔の半分とみなすことができればよい。また、第２受信アンテナＲｘ２と第３受信アンテナＲｘ３とのアンテナ間隔は、第１受信アンテナＲｘ１と第２受信アンテナＲｘ２とのアンテナ間隔の厳密に５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第１受信アンテナＲｘ１と第２受信アンテナＲｘ２とのアンテナ間隔の５倍とみなすことができればよい。

【0038】

また、図２に示す複数の送信アンテナ２３のアンテナ間隔、および、複数の受信アンテナ３１のアンテナ間隔は、例示に過ぎず、アンテナ間隔は適宜変更されてよい。例えば、第１送信アンテナＴｘ１と第２送信アンテナＴｘ２とのアンテナ間隔と、第２送信アンテナＴｘ２と第３送信アンテナＴｘ３とのアンテナ間隔とは異なってよい。第１受信アンテナＲｘ１と第２受信アンテナＲｘ２とのアンテナ間隔と、第２受信アンテナＲｘ２と第３受信アンテナＲｘ３とのアンテナ間隔とは同じとされてよい。

【0039】

図２（ａ）に示す３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、９個の仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９によって構成される。９個の仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９のうち、７個の仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ７は、水平方向に沿って同一のアンテナ間隔ｄで配置される。また、９個の仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９のうち、３個の仮想アンテナＶＲｘ７〜ＶＲｘ９は、水平方向に沿って同一のアンテナ間隔２ｄで配置される。ＭＩＭＯ技術を適用することで、受信アンテナ数を超える仮想アンテナを得ることができる。

【0040】

図３は、各仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９を構成する送信アンテナ２３と受信アンテナ３１の組み合わせを示す図である。図３に示すように、第１仮想アンテナＶＲｘ１は、第１送信アンテナＴｘ１と第１受信アンテナＲｘ１とを組み合わせて生成される。第２仮想アンテナＶＲｘ２は、第１送信アンテナＴｘ１と第２受信アンテナＲｘ２とを組み合わせて生成される。第３仮想アンテナＶＲｘ３は、第２送信アンテナＴｘ２と第１受信アンテナＲｘ１とを組み合わせて生成される。第４仮想アンテナＶＲｘ４は、第２送信アンテナＴｘ２と第２受信アンテナＲｘ２とを組み合わせて生成される。第５仮想アンテナＶＲｘ５は、第３送信アンテナＴｘ３と第１受信アンテナＲｘ１とを組み合わせて生成される。第６仮想アンテナＶＲｘ６は、第３送信アンテナＴｘ３と第２受信アンテナＲｘ２とを組み合わせて生成される。第７仮想アンテナＶＲｘ７は、第１送信アンテナＴｘ１と第３受信アンテナＲｘ３とを組み合わせて生成される。第８仮想アンテナＶＲｘ８は、第２送信アンテナＴｘ２と第３受信アンテナＲｘ３とを組み合わせて生成される。第９仮想アンテナＶＲｘ９は、第３送信アンテナＴｘ３と第３受信アンテナＲｘ３とを組み合わせて生成される。

【0041】

すなわち、第１受信アンテナＲｘ１の受信信号は、互いに直交する第１仮想アンテナＶＲｘ１の受信信号、第３仮想アンテナＶＲｘ３の受信信号、および、第５仮想アンテナＶＲｘ５の受信信号を含む。第２受信アンテナＲｘ２の受信信号は、互いに直交する第２仮想アンテナＶＲｘ２の受信信号、第４仮想アンテナＶＲｘ４の受信信号、および、第６仮想アンテナＶＲｘ６の受信信号を含む。第３受信アンテナＲｘ３の受信信号は、互いに直交する第７仮想アンテナＶＲｘ７の受信信号、第８仮想アンテナＶＲｘ８の受信信号、および、第９仮想アンテナＶＲｘ９の受信信号を含む。信号処理装置４は、複数の送信アンテナ２３と複数の受信アンテナ３１との組み合わせにより生成される複数の仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９の受信信号を処理する。

【0042】

＜３．往路と復路の一致・不一致＞
図４は、往路と復路の一致および不一致について説明するための図である。図４において、前方の車両６は自車両であり、後方の車両７はレーダ装置１によって検知されるべき物標である。図４において、符号８はガードレールである。

【0043】

図４（ａ）は、自車両６の送信アンテナ２３から送信された送信波ＴＷが他車両７に至る往路と、他車両７で反射された反射波ＲＷが自車両６の受信アンテナ３１に至る復路とが一致する状態を示す。詳細には、往路と復路とが一致する経路パターンには、２つの経路パターンＰ１、Ｐ２がある。第１経路パターンＰ１は、自車両６からの送信波ＴＷが他車両７に直接至り、他車両７で反射された反射波ＲＷが自車両６に直接戻るパターンである。第２経路パターンＰ２は、自車両６からの送信波ＴＷがガードレール８に反射されて他車両７に至り、他車両７で反射された反射波ＲＷがガードレール８に反射されて自車両６に戻るパターンである。

【0044】

なお、往路と復路とが一致するという状態には、往路と復路とが完全に一致している状態だけでなく、ばらつき等を考慮して往路と復路とが一致していると見なせる状態が含まれてよい。

【0045】

図４（ｂ）は、往路と復路とが不一致となる状態を示す。詳細には、往路と復路とが不一致となる経路パターンには、２つの経路パターンＰ３、Ｐ４がある。第３経路パターンＰ３は、自車両６からの送信波ＴＷが他車両７に直接至り、他車両７で反射された反射波ＲＷがガードレール８に反射されて自車両６に戻るパターンである。第４経路パターンＰ４は、自車両６からの送信波ＴＷがガードレール８に反射されて他車両７に至り、他車両７で反射された反射波ＲＷが自車両６に直接戻るパターンである。

【0046】

レーダ装置１では、往路と復路とが一致していることを前提として物標データが求められる。このために、図４（ｂ）に示す往路と復路とが不一致となる経路パターンＰ３、Ｐ４に由来する受信信号は、信号処理の前提となる条件から外れたものであり、誤った物標データの算出原因となる不要な信号である。この点を考慮して、本実施形態の方位演算部４７は、往路と復路とが一致する方位を正しく検出して、誤った物標データの算出を抑制できる構成になっている。

【0047】

＜４．方位演算の詳細＞
図５は、本発明の実施形態に係る方位演算部４７の機能を示すブロック図である。図５に示すように、方位演算部４７は、第１方位算出部４７１と、分離部４７２と、第２方位算出部４７３と、比較部４７４と、判定部４７５とを備える。すなわち、信号処理装置４は、第１方位算出部４７１と、分離部４７２と、第２方位算出部４７３と、比較部４７４と、判定部４７５とを備える。

【0048】

第１方位算出部４７１は、組み合わせに用いられる第２アンテナが共通する仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の受信信号に基づき、第１アンテナにおける電波の方位の候補を第１方位候補として算出する。本実施形態では、第１方位算出部４７１は、組み合わせに用いられる受信アンテナ３１が共通する仮想アンテナの組のうち少なくとも１つの組の受信信号に基づき、送信アンテナ２３から送信される送信波ＴＷの送信方位の候補を送信方位候補として算出する。

【0049】

本実施形態では、組み合わせに用いられる受信アンテナ３１が共通する仮想アンテナの組は、図３に示すように、第１仮想アンテナ組Ｇｒ１、第２仮想アンテナ組Ｇｒ２、および、第３仮想アンテナ組Ｇｒ３の３個存在する。

【0050】

第１仮想アンテナ組Ｇｒ１は、第１仮想アンテナＶＲｘ１、第３仮想アンテナＶＲｘ３、および、第５仮想アンテナＶＲｘ５で構成される。第１仮想アンテナ組Ｇｒ１においては、組み合わせに用いられる受信アンテナ３１は第１受信アンテナＲｘ１で共通している。第２仮想アンテナ組Ｇｒ２は、第２仮想アンテナＶＲｘ２、第４仮想アンテナＶＲｘ４、および、第６仮想アンテナＶＲｘ６で構成される。第２仮想アンテナ組Ｇｒ２においては、組み合わせに用いられる受信アンテナ３１は第２受信アンテナＲｘ２で共通している。第３仮想アンテナ組Ｇｒ３は、第７仮想アンテナＶＲｘ７、第８仮想アンテナＶＲｘ８、および、第９仮想アンテナＶＲｘ９で構成される。第３仮想アンテナ組Ｇｒ３においては、組み合わせに用いられる受信アンテナ３１は第３受信アンテナＲｘ３で共通している。３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３のそれぞれにおいて、隣り合う仮想アンテナのアンテナ間隔は２ｄである。

【0051】

各仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３においては、受信アンテナ３１が共通しているために、送信波ＴＷが物標に至る往路においてのみアンテナ間距離に応じた経路長差が生じる。すなわち、各仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３においては、送信波ＴＷが物標に至る往路においてのみアンテナ間距離に応じた位相差が生じる。このために、３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３のうちの少なくとも１組の仮想アンテナ組の受信信号に基づき、送信波ＴＷの送信方位の候補（送信方位候補）を算出することができる。送信方位候補の算出方法の詳細は後述する。

【0052】

分離部４７２は、仮想アンテナの組ごとに受信信号を第１方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する。本実施形態では、分離部４７２は、仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３ごとに受信信号を送信方位候補に含まれる方位ごとの複素信号に分離する。複素信号は、位相情報と振幅情報とを含む。分離部４７２の処理の詳細については後述する。

【0053】

第２方位算出部４７３は、第１方位候補に含まれる方位ごとに、第２アンテナにおける電波の方位の候補を、複素信号に基づき第２方位候補として算出する。本実施形態では、第２方位算出部４７３は、送信方位候補に含まれる方位ごとに、受信アンテナ３１における反射波ＲＷの受信方位（到来方位）の候補を受信方位候補として算出する。第２方位算出部４７３は、送信方位候補に含まれる方位ごとに、分離部４７２で求めた各仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３の複素信号に基づき受信方位候補を算出する。受信方位候補の算出方法の詳細は後述する。

【0054】

比較部４７４は、算出された第１方位候補と第２方位候補とに基づき所定の比較処理を行う。本実施形態では、比較部４７４は、算出された送信方位候補と受信方位候補とに基づき所定の比較処理を行う。本実施形態によれば、往路の候補（送信方位候補）と、復路の候補（受信方位候補）とを求めて、それに基づき往路と復路との一致と不一致とを判断できるために、往路と復路との一致と不一致とを適切に判断することができる。

【0055】

所定の比較処理は、第１方位候補に含まれる方位ごとに、第１方位候補から得られる位相差候補と、第２方位候補から得られる位相差候補との組み合わせを生成して、当該組み合わせごとに位相差の比較を行う処理である。本実施形態では、所定の比較処理は、送信方位候補に含まれる方位ごとに、送信方位候補から得られる位相差候補と、受信方位候補から得られる位相差候補との組み合わせを生成して、当該組み合わせごとに位相差の比較を行う処理である。なお、所定の比較処理は、位相差の比較に替えて角度の比較であってよい。ただし、位相差の比較の方が誤差の影響を受け難く、正しい結果が得られる可能性を高くできる。比較部４７４の比較処理の詳細については後述する。

【0056】

判定部４７５は、位相差の差分が所定の範囲となる組み合わせが存在するか否かを判定する。詳細には、判定部４７５は、位相差の差分が所定の範囲となるか否かに基づき送信方位と受信方位とが一致するか否かを判定する。判定部４７５が設けられることにより、往路と復路とが不一致となる電波に由来する信号をゴーストとして扱うことができる。この結果、誤った物標データを算出することを抑制することができる。

【0057】

なお、判定部４７５は、比較部４７４が角度の比較を行う場合には、角度の差分に基づいて送信方位と受信方位とが一致するか否かを判定してよい。

【0058】

図６は、本発明の実施形態に係るレーダ装置１の概略動作を示すフローチャートである。図６は、方位演算部４７による処理を中心に示したものである。すなわち、図６においては、物標までの距離や相対速度を求める処理については省略されている。レーダ装置１は、図６に示す処理を一定時間ごとに周期的に繰り返す。

【0059】

まず、送信アンテナ２３が送信波ＴＷを出力する（ステップＳ１）。次に、受信アンテナ３１が物標で反射された反射波ＲＷを受信して受信信号を取得する（ステップＳ２）。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Ｓ３）。次に、変換部４３が取得したビート信号を対象にＦＦＴ処理を行う（ステップＳ４）。

【0060】

次に、ピーク抽出部４５が、ＦＦＴ処理の結果に基づきピーク抽出を行う（ステップＳ５）。ピーク抽出部４５は、ピーク抽出の結果を仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９ごとの結果に分類する。

【0061】

次に、第１方位算出部４７１が、ピーク抽出部４５で抽出されたピークごとに送信方位候補を算出する（ステップＳ６）。第１方位算出部４７１は、以下の式（１）で示す相関行列Ｒｘｘを３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３（図３参照）のそれぞれについて算出する。
Ｒｘｘ＝Ｅ［Ｘ（ｔ）Ｘ^Ｈ（ｔ）］ ・・・（１）
ここで、
Ｘ（ｔ）＝［ｘ_１（ｔ）, ｘ_２（ｔ）, ｘ_３（ｔ）］^Ｔ ・・・（２）
である。

【0062】

なお、Ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける仮想アンテナ組の受信信号ベクトルである。Ｅ［・］は期待値を、Ｈは複素共役転置を、Ｔは転置行列をそれぞれ示している。ｘ_ｍ（ｔ）は、ｍ番目の仮想アンテナの受信信号を示す。第１仮想アンテナ組Ｇｒ１において、ｘ_１（ｔ）は第１仮想アンテナＶＲｘ１の受信信号、ｘ_２（ｔ）は第３仮想アンテナＶＲｘ３の受信信号、ｘ_３（ｔ）は第５仮想アンテナＶＲｘ５の受信信号である。第２仮想アンテナ組Ｇｒ２において、ｘ_１（ｔ）は第２仮想アンテナＶＲｘ２の受信信号、ｘ_２（ｔ）は第４仮想アンテナＶＲｘ４の受信信号、ｘ_３（ｔ）は第６仮想アンテナＶＲｘ６の受信信号である。第３仮想アンテナ組Ｇｒ３において、ｘ_１（ｔ）は第７仮想アンテナＶＲｘ７の受信信号、ｘ_２（ｔ）は第８仮想アンテナＶＲｘ８の受信信号、ｘ_３（ｔ）は第９仮想アンテナＶＲｘ９の受信信号である。

【0063】

第１方位算出部４７１は、３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３から求めた３個の相関行列Ｒｘｘを平均した相関行列を用いて、公知のＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩＴ等により送信方位の推定を行う。第１方位算出部４７１は、相関行列Ｒｘｘが３×３行列であるために最大２個の送信方位を得る。本実施形態では、３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３のそれぞれから得られる相関行列Ｒｘｘは同じ情報を与えるために、３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３から得られる３個の相関行列Ｒｘｘを平均した相関行列が用いられる。ただし、送信方位の推定は、例えば３個の仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３のいずれか１個から得られる相関行列Ｒｘｘを用いて行われてもよい。

【0064】

図７は、送信方位候補を算出する処理を説明するための模式図である。図７に示すように、１つのピークに上述した複数の経路パターンＰ１〜Ｐ４の信号が混じっている場合を考える。この場合、第１方位算出部４７１は、上述の相関行列Ｒｘｘに基づく方位推定処理により、送信方位候補として第１送信方位ＴＤ１と第２送信方位ＴＤ２とを算出する。第１送信方位ＴＤ１は、送信波ＴＷが他車両７に直接的に向かう場合の方位である。第２送信方位ＴＤ２は、送信波ＴＷがガードレール８に反射されて他車両７に向かう場合の方位である。

【0065】

なお、この時点では、位相の折り返しに関する判定は行われていない。本実施形態では、送信方位の算出に用いられる仮想アンテナのアンテナ間隔は２ｄ（ｄ＝λ／２を想定：λは電波の波長）であり、位相の折り返しを生じる。このために、第１送信方位ＴＤ１および第２送信方位ＴＤ２のそれぞれには、不図示の折り返し候補が更に存在する。アンテナ間隔がｄ（＝λ／２）以下の場合には位相の折り返しが生じない。位相の折り返しが生じない場合には、折り返し候補の考慮は不要である。

【0066】

図６に戻って、送信方位候補が算出されると、分離部４７２が、仮想アンテナ組Ｇｒ１〜Ｇｒ３ごとに、仮想アンテナで得られる受信信号を、送信方位候補に含まれる方位ＴＤ１、ＴＤ２ごとの複素信号に分離する（ステップＳ７）。分離部４７２は、以下の式（３）に基づき、受信信号を方位ＴＤ１、ＴＤ２ごとの複素信号に分離する。
Ｘ（ｔ）＝ＡＳ（ｔ） ・・・（３）
ここで、
Ａ＝［ａ（θ₁），ａ(θ₂）］ ・・・（４）
Ｓ（ｔ）＝［ｓ_１（ｔ）, ｓ_２（ｔ）］^Ｔ ・・・（５）
である。

【0067】

なお、ａ(θ_１）は、送信方位候補に含まれる第１送信方位ＴＤ１のモードベクトルである。ａ(θ_２)は、送信方位候補に含まれる第２送信方位ＴＤ２のモードベクトルである。θ_１は、第１送信方位ＴＤ１を表す送信角である。θ_２は、第２送信方位ＴＤ２を表す送信角である。Ｓ（ｔ）は、電波の位相振幅ベクトルである。ｓ_１（ｔ）は、送信方位候補に含まれる第１送信方位ＴＤ１の複素信号（位相振幅信号）である。ｓ_２（ｔ）は、送信方位候補に含まれる第２送信方位ＴＤ２の複素信号（位相振幅信号）である。

【0068】

第１方位算出部４７１で第１送信方位ＴＤ１と第２送信方位ＴＤ２とが求められたために、式（３）における行列Ａは既知である。また、式（３）における受信信号ベクトルＸ（ｔ）も既知である。このために、式（３）に基づき、位相振幅ベクトルＳ（ｔ）を求めることができる。

【0069】

具体的には、分離部４７２は、後に第２方位算出部４７３で行われる受信方位候補の算出を念頭において、水平方向に等間隔で並び、且つ、仮想アンテナを構成する受信アンテナが互いに異なる３個の仮想アンテナに注目して位相振幅ベクトルＳ（ｔ）を求める。本実施形態では、図３に破線枠で囲まれる第５仮想アンテナＶＲｘ５、第６仮想アンテナＶＲｘ６、および、第７仮想アンテナＶＲｘ７に注目して位相振幅ベクトルを求める。

【0070】

このために、第１仮想アンテナ組Ｇｒ１を用いて式（３）により位相振幅ベクトルＳ（ｔ）を求める場合には、受信信号ベクトルＸ（ｔ）およびモードベクトルａ（θ_ｋ)に以下の値が代入される。なお、モードベクトルａ（θ_ｋ)の基準アンテナは、第５仮想アンテナＶＲｘ５である。
Ｘ（ｔ）＝［ｘ_ＶＲｘ１（ｔ）, ｘ_ＶＲｘ３（ｔ）, ｘ_ＶＲｘ５（ｔ）］^Ｔ ・・・（６）
ａ(θ_１）＝［exp{4jΛdsin(θ_１)}， exp{2jΛdsin(θ_１)}，１］^Ｔ ・・・（７）
ａ(θ_２）＝［exp{4jΛdsin(θ_２)}， exp{2jΛdsin(θ_２)}，１］^Ｔ ・・・（８）
Λ＝２π／λ ・・・（９）

【0071】

なお、ｘ_ＶＲｘ１（ｔ）は第１仮想アンテナＶＲｘ１の時刻ｔにおける受信信号である。ｘ_ＶＲｘ３（ｔ）は第３仮想アンテナＶＲｘ３の時刻ｔにおける受信信号である。ｘ_ＶＲｘ５（ｔ）は第５仮想アンテナＶＲｘ５の時刻ｔにおける受信信号である。λは電波の波長である。

【0072】

上記代入により、第５仮想アンテナＶＲｘ５における、第１送信方位ＴＤ１の複素信号（位相振幅信号）ｓ_１ＶRx5（ｔ）と、第２送信方位ＴＤ２の複素信号（位相振幅信号）ｓ_２ＶRx5（ｔ）とが求まる。

【0073】

また、第２仮想アンテナ組Ｇｒ２を用いて式（３）により位相振幅ベクトルＳ（ｔ）を求める場合には、受信信号ベクトルＸ（ｔ）およびモードベクトルａ（θ_ｋ)に以下の値が代入される。なお、モードベクトルａ（θ_ｋ)の基準アンテナは、第６仮想アンテナＶＲｘ６である。
Ｘ（ｔ）＝［ｘ_ＶＲｘ２（ｔ）, ｘ_ＶＲｘ４（ｔ）, ｘ_ＶＲｘ６（ｔ）］^Ｔ ・・・（１０）
ａ(θ_１）＝［exp{4jΛdsin(θ_１)}， exp{2jΛdsin(θ_１)}，１］^Ｔ ・・・（１１）
ａ(θ_２）＝［exp{4jΛdsin(θ_２)}， exp{2jΛdsin(θ_２)}，１］^Ｔ ・・・（１２）

【0074】

なお、ｘ_ＶＲｘ２（ｔ）は第２仮想アンテナＶＲｘ２の時刻ｔにおける受信信号である。ｘ_ＶＲｘ４（ｔ）は第４仮想アンテナＶＲｘ４の時刻ｔにおける受信信号である。ｘ_ＶＲｘ６（ｔ）は第６仮想アンテナＶＲｘ６の時刻ｔにおける受信信号である。

【0075】

上記代入により、第６仮想アンテナＶＲｘ６における第１送信方位ＴＤ１の複素信号（位相振幅信号）ｓ_１ＶRx６（ｔ）と、第２送信方位ＴＤ２の複素信号（位相振幅信号）ｓ_２ＶRx６（ｔ）とが求まる。

【0076】

また、第３仮想アンテナ組Ｇｒ３を用いて式（３）により位相振幅ベクトルＳ（ｔ）を求める場合には、受信信号ベクトルＸ（ｔ）およびモードベクトルａ（θ_ｋ)に以下の値が代入される。なお、モードベクトルａ（θ_ｋ)の基準アンテナは、第７仮想アンテナＶＲｘ７である。
Ｘ（ｔ）＝［ｘ_ＶＲｘ7（ｔ）, ｘ_ＶＲｘ8（ｔ）, ｘ_ＶＲｘ9（ｔ）］^Ｔ ・・・（１３）
ａ(θ_１）＝［１，exp{-2jΛdsin(θ_１)}， exp{-4jΛdsin(θ_１)}］^Ｔ ・・・（１４）
ａ(θ_２）＝［１，exp{-2jΛdsin(θ_２)}， exp{-4jΛdsin(θ_２)}］^Ｔ ・・・（１５）

【0077】

なお、ｘ_ＶＲｘ７（ｔ）は第７仮想アンテナＶＲｘ７の時刻ｔにおける受信信号である。ｘ_ＶＲｘ８（ｔ）は第８仮想アンテナＶＲｘ８の時刻ｔにおける受信信号である。ｘ_ＶＲｘ９（ｔ）は第９仮想アンテナＶＲｘ９の時刻ｔにおける受信信号である。

【0078】

上記代入により、第７仮想アンテナＶＲｘ７における第１送信方位ＴＤ１の複素信号（位相振幅信号）ｓ_１ＶRx７（ｔ）と、第２送信方位ＴＤ２の複素信号（位相振幅信号）ｓ_２ＶRx７（ｔ）とが求まる。

【0079】

なお、以上においては、分離部４７２は、水平方向に等間隔で並び、且つ、仮想アンテナを構成する受信アンテナが互いに異なる３個の仮想アンテナとして、第５仮想アンテナＶＲｘ５、第６仮想アンテナＶＲｘ６、および、第７仮想アンテナＶＲｘ７を選択した。しかし、これは例示にすぎない。例えば、分離部４７２は、第１仮想アンテナＶＲｘ１、第４仮想アンテナＶＲｘ４、および、第７仮想アンテナＶＲｘ７を選択する構成等であってよい。ただし、位相折り返しをなくす点を考慮した場合、本実施形態のようにアンテナ間隔がｄで並ぶ３個の仮想アンテナを選択することが好ましい。

【0080】

次に、第２方位算出部４７３が、送信方位候補に含まれる方位ＴＤ１、ＴＤ２ごとに、物標で反射された反射波ＲＷの受信方位候補を、ステップＳ７で求めた複素信号（位相振幅信号）に基づき算出する（ステップＳ８）。まず、第２方位算出部４７３は、第１送信方位ＴＤ１について、以下の式（１６）で示す相関行列Ｒｙｙを算出する。
Ｒｙｙ＝Ｅ［Ｓ１（ｔ）Ｓ１^Ｈ（ｔ）］ ・・・（１６）
ここで、
Ｓ１（ｔ）＝［ｓ_１ＶRx5（ｔ）, ｓ_１ＶRx６（ｔ）, ｓ_１ＶRx７（ｔ）］^Ｔ ・・・（１７）
である。

【0081】

第２方位算出部４７３は、相関行列Ｒｙｙを算出すると、当該相関行列Ｒｙｙを用いて、公知のＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩＴ等により受信方位の推定を行う。第２方位算出部４７３は、相関行列Ｒｙｙ（３×３行列）を用いた方位演算により最大２個の受信方位を得る。

【0082】

図８は、第１送信方位ＴＤ１について受信方位候補を算出する処理を説明するための模式図である。図８は、上述の図７において、第１送信方位ＴＤ１に送信される送信波ＴＷに注目した図である。図８に示す例では、第１送信方位ＴＤ１に送信された送信波ＴＷは他車両７に反射され、他車両７で反射された反射波ＲＷは第１受信方位ＡＤ１と第２受信方位ＡＤ２との２方向から自車両６に至る。この例の場合、第２方位算出部４７３は、受信方位候補として第１受信方位ＡＤ１と第２受信方位ＡＤ２とを算出する。なお、第１受信方位ＡＤ１は、反射波ＲＷが他車両７から直接的に自車両６へと向かう場合の方位である。第２受信方位ＡＤ２は、反射波ＲＷがガードレール８に反射されて自車両６に向かう場合の方位である。

【0083】

同様に、第２方位算出部４７３は、第２送信方位ＴＤ２について、以下の式（１８）で示す相関行列Ｒｚｚを算出する。
Ｒｚｚ＝Ｅ［Ｓ２（ｔ）Ｓ２^Ｈ（ｔ）］ ・・・（１８）
ここで、
Ｓ２（ｔ）＝［ｓ_２ＶRx5（ｔ）, ｓ_２ＶRx６（ｔ）, ｓ_２ＶRx７（ｔ）］^Ｔ ・・・（１９）
である。

【0084】

第２方位算出部４７３は、相関行列Ｒｚｚを算出すると、当該相関行列Ｒｚｚを用いて、公知のＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩＴ等により受信方位の推定を行う。第２方位算出部４７３は、相関行列Ｒｚｚ（３×３行列）を用いた方位演算により最大２個の受信方位を得る。

【0085】

図９は、第２送信方位ＴＤ２について受信方位候補を算出する処理を説明するための模式図である。図９は、上述の図７において、第２送信方位ＴＤ２に送信される送信波ＴＷに注目した図である。図９に示す例では、第２送信方位ＴＤ２に送信された送信波ＴＷは他車両７に反射され、他車両７で反射された反射波ＲＷは第３受信方位ＡＤ３と第４受信方位ＡＤ４との２方向から自車両６に至る。この例の場合、第２方位算出部４７３は、受信方位候補として第３受信方位ＡＤ３と第４受信方位ＡＤ４とを算出する。なお、第３受信方位ＡＤ３は、反射波ＲＷが他車両７から直接的に自車両６へと向かう場合の方位である。第４受信方位ＡＤ４は、反射波ＲＷがガードレール８に反射されて自車両６に向かう場合の方位である。

【0086】

図６に戻って、受信方位候補が算出されると、比較部４７４が所定の比較処理を行う（ステップＳ９）。図１０は、所定の比較処理の一例を示すフローチャートである。所定の比較処理を行うにあたって、比較部４７４は、まず、送信方位候補の中から１つの方位を選択する（ステップＳ９１）。図７から図９に示す例においては、第１送信方位ＴＤ１と第２送信方位ＴＤ２とのいずれか一方が選択される。なお、比較部４７４は、送信方位候補の中に既に選択した方位がある場合には、その方位は選択しない。

【0087】

次に、比較部４７４は、選択した方位の位相差候補を導出する（ステップＳ９２）。ここでの位相差は、往路において送信波ＴＷに生じる位相差であり、アンテナ間隔がｄ（本実施形態ではｄ＝λ／２）である場合に生じる位相差である。位相差は、送信波ＴＷの送信方位に応じて決まる。ただし、送信方位の算出に用いられた仮想アンテナのアンテナ間隔が広くなった場合には、位相の折り返しが生じ、送信方位の候補が増える。すなわち、位相差候補を導出するにあたっては、位相の折り返しを考慮した位相差も位相候補に含める必要がある。

【0088】

本実施形態では、送信方位の算出に用いられた仮想アンテナのアンテナ間隔は２ｄであり、位相の折り返しが生じる。上述した図７から図９に示す例の場合、第１送信方位ＴＤ１の他に、位相の折り返しによって１つの折り返し方位ＴＤ１Ａ（図８参照）が生じている。比較部４７４は、第１送信方位ＴＤ１を選択した場合に、第１送信方位ＴＤ１の位相差と、折り返し方位ＴＤ１Ａの位相差とを位相差候補として導出する。

【0089】

次に、比較部４７４は、選択した方位において算出された受信方位候補から位相差候補を導出する（ステップＳ９３）。ここでの位相差は、復路において反射波ＲＷに生じる位相差であり、アンテナ間隔がｄである場合に生じる位相差である。位相差は、反射波ＲＷの受信方位に応じて決まる。ただし、受信方位の算出に用いられた仮想アンテナのアンテナ間隔が広くなった場合には、位相の折り返しが生じ、受信方位の候補が増える。すなわち、位相差候補を導出するにあたっては、位相の折り返しを考慮した位相差も位相候補に含める必要がある。

【0090】

本実施形態では、受信方位の算出に用いられた仮想アンテナのアンテナ間隔はｄであり、位相の折り返しが生じない。すなわち、位相折り返しを考慮する必要はない。上述した図７から図９に示す例の場合、比較部４７４は、第１送信方位ＴＤ１を選択した場合に、第１受信方位ＡＤ１の位相差と、第２受信方位ＡＤ２の位相差とを位相差候補として導出する。

【0091】

次に、比較部４７４は、ステップＳ９２で導出した送信側の位相差候補と、ステップＳ９３で導出した受信側の位相差候補との比較用組み合わせを生成する（ステップＳ９４）。比較部４７４は、送信側の位相差候補のそれぞれに対して、受信側の位相差候補のそれぞれを１つずつ組わせる。

【0092】

図７から図９に示す例の場合、第１送信方位ＴＤ１の位相差に対して、第１受信方位ＡＤ１の位相差と第２受信方位ＡＤ２の位相差とが別々に組み合わされて２個の組み合わせが生成される。また、折り返し方位ＴＤ１Ａの位相差に対して、第１受信方位ＡＤ１の位相差と第２受信方位ＡＤ２の位相差とが別々に組み合わされて２個の組み合わせが生成される。すなわち、４個の比較用組み合わせが生成される。

【0093】

次に、比較部４７４は、各比較用組み合わせにおいて位相差の差分値を算出する（ステップＳ９５）。図７から図９に示す例の場合、第１送信方位ＴＤ１の位相差と第１受信方位ＡＤ１の位相差との差分値である第１差分値と、第１送信方位ＴＤ１の位相差と第２受信方位ＡＤ２の位相差との差分値である第２差分値と、折り返し方位ＴＤ１Ａの位相差と第１受信方位ＡＤ１の位相差との差分値である第３差分値と、折り返し方位ＴＤ１Ａの位相差と第２受信方位ＡＤ２の位相差との差分値である第４差分値とが算出される（図１１参照）。なお、図１１は、第１送信方位ＴＤ１が選択された場合における比較用組み合わせを示すテーブルである。

【0094】

次に、比較部４７４は、送信方位候補の全てについて比較処理を完了したか否かを確認する（ステップＳ９６）。比較部４７４は、送信方位候補の全てについて比較処理を完了している場合（ステップＳ９６でＹｅｓ）、所定の比較処理を終了する。比較部４７４は、送信方位候補の全てについて比較処理を完了していない場合（ステップＳ９６でＮｏ）、ステップＳ９１に戻って所定の比較処理を続ける。

【0095】

図７から図９に示す例の場合、第１送信方位ＴＤ１の比較処理が完了しても第２送信方位ＴＤ２の比較処理が残っている。このために、第１送信方位ＴＤ１の比較処理が完了した後にステップＳ９１に戻って、第２送信方位ＴＤ２に関する処理が行われる。これにより、第２送信方位ＴＤ２の位相差と第３受信方位ＡＤ３の位相差との差分値である第５差分値と、第２送信方位ＴＤ２の位相差と第４受信方位ＡＤ４の位相差との差分値である第６差分値と、折り返し方位ＴＤ２Ａ（図９参照）の位相差と第３受信方位ＡＤ３の位相差との差分値である第７差分値と、折り返し方位ＴＤ２Ａの位相差と第４受信方位ＡＤ４の位相差との差分値である第８差分値とが算出される（図１２参照）。なお、図１２は、第２送信方位ＴＤ２が選択された場合における比較用組み合わせを示すテーブルである。第２送信方位ＴＤ２の比較処理が完了すると、送信方位候補の全ての比較処理が終了したことになり、所定の比較処理が終了する。

【0096】

図６に戻って、所定の比較処理が終了すると、判定部４７５が所定の判定処理を行う（ステップＳ１０）。図１３は、所定の判定処理の一例を示すフローチャートである。所定の判定処理を行うにあたって、判定部４７５は、まず、送信方位候補の中から１つの方位を選択する（ステップＳ１０１）。図７から図９に示す例においては、第１送信方位ＴＤ１と第２送信方位ＴＤ２とのいずれか一方が選択される。なお、判定部４７５は、送信方位候補の中に既に選択した方位がある場合には、その方位は選択しない。

【0097】

次に、判定部４７５は、選択した方位において、位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせが存在するか否かを確認する（ステップＳ１０２）。所定の範囲は、２つの位相差の間に差があるか否かを判断できるものであればよく、実験やシミュレーション等によって予め決められている。所定の範囲は、例えば−α以上、＋α以下の範囲である。αは正の値である。所定の範囲内である場合には、２つの位相差の間には差がないと判断される。図７から図９に示す例において第１送信方位ＴＤ１が選択されている場合には、第１差分値と、第２差分値と、第３差分値と、第４差分値（いずれも図１１参照）との中に、位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせが存在するか否かが確認される。

【0098】

判定部４７５は、選択した方位において、位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせが存在する場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、当該組み合わせに係る送信方位と受信方位とは一致していると判断する。そして、判定部４７５は、送信方位と受信方位とが一致する方位を物標が存在する方位と判断する。換言すると、判定部４７５は、位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせから得られる方位を物標の方位に決定する。なお、位相差の差分がゼロでない場合には、送信方位と受信方位とに若干の差がある。この場合、例えば、いずれか一方を物標の方位と決めてもよいし、２つの方位の平均値を物標の方位と決めてもよい。

【0099】

図７から図９に示す例において第１送信方位ＴＤ１が選択されている場合には、第１差分値（図１１参照）が所定の範囲内となる。判定部４７５は、第１送信方位ＴＤ１と第１受信方位ＡＤ１とが一致すると判断し、第１送信方位ＴＤ１と第１受信方位ＡＤ１とから決められた方位を物標の方位に決定する。

【0100】

なお、判定部４７５は、位相差の差分が所定の範囲外となる組み合わせから得られる方位には、物標が存在しないと判断する。本実施形態によれば、位相差の差分によって、送信方位と受信方位との一致と不一致とを正確に判断することができるために、物標の方位を正しく推定することができる。

【0101】

一方、判定部４７５は、選択した方位において、位相差の差分が所定の範囲内となる組み合わせが存在しない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、送信方位と受信方位とが一致する組み合わせがないと判断する。この場合には、判定部４７５は、得られた方位のいずれにも物標は存在しないと判断する。すなわち、判定部４７５は、得られた方位は本来存在しない物標（ゴースト）に由来するものであると判定する（ステップＳ１０４）。

【0102】

判定部４７５は、物標の方位を決定した後、或いは、ゴーストと判定した後、送信方位候補の全てについて判定処理を完了したか否かを確認する（ステップＳ１０５）。判定部４７５は、送信方位候補の全てについて判定処理を完了している場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、所定の判定処理を終了する。判定部４７５は、送信方位候補の全てについて判定処理を完了していない場合（ステップＳ１０５でＮｏ）、ステップＳ１０１に戻って所定の判定処理を続ける。

【0103】

図７から図９に示す例の場合、第１送信方位ＴＤ１の判定処理が完了しても第２送信方位ＴＤ２の判定処理が残っている。このために、第１送信方位ＴＤ１の判定処理が完了した後にステップＳ１０１に戻って、第２送信方位ＴＤ２に関する処理が行われる。この処理では、第６差分値（図１２参照）が所定の範囲内となる。判定部４７５は、第２送信方位ＴＤ２と第４受信方位ＡＤ４とが一致すると判断し、第２送信方位ＴＤ２と第４受信方位ＡＤ４とから決められた方位を物標の方位に決定する。

【0104】

なお、第２送信方位ＴＤ２と第４受信方位ＡＤ４とから決められた方位には、実際には物標は存在しない。このために、第２送信方位ＴＤ２と第４受信方位ＡＤ４とから決められた方位の物標は、この後の処理でゴーストと判定される必要がある。これについては、公知の技術が使用されればよい。例えば、自車両６から見てガードレール８を挟んで反対側に存在すると判断される物標をゴーストと判断する処理等が利用されてよい。

【0105】

本実施形態のレーダ装置１によれば、仮想アンテナＶＲｘ１〜ＶＲｘ９を用いて電波の送信方位と受信方位の候補を算出して、送信方位と受信方位とが一致する組み合わせを適切に検出することができる。このために、往路と復路とが一致しない信号を除外して、本来存在しない物標（ゴースト）を誤って検出することを低減することができる。

【0106】

また、本実施形態においては、第１方位候補（本実施形態では送信方位候補）を得て、当該第１方位候補に基づいて第２方位候補（本実施形態では受信方位候補）を得る構成になっている。そして、この構成において、第１方位候補の算出に用いられる仮想アンテナの組Ｇｒ１〜Ｇｒ３におけるアンテナ間隔（本実施形態では２ｄ）は、第２方位候補の算出に用いられる複数の仮想アンテナＶＲｘ５、ＶＲｘ６、ＶＲｘ７のアンテナ間隔（本実施形態ではｄ）よりも広い。このような構成では、最初に求められる第１方位候補の推定精度を向上することができ、第２方位候補の推定精度も向上することができる。このために、第１方位（本実施形態では送信方位）と第２方位（本実施形態では受信方位）との一致と不一致との判定精度を向上することできる。すなわち、ゴーストを誤って検出する可能性を低減することができる。

【0107】

＜５．留意事項＞
本明細書における実施形態や変形例の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態や変形例の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、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。

【0108】

以上においては、第１方位算出部４７１が送信方位候補を算出し、第２方位算出部４７３が受信方位候補を算出する構成とした。ただし、これは例示にすぎない。すなわち、第１方位算出部が受信方位候補を算出し、第２方位算出部が送信方位候補を算出する構成としてもよい。

【0109】

以上においては、車載レーダ装置について説明したが、本発明は、道路などに設置されるインフラレーダ装置、船舶監視レーダ装置、航空機監視レーダ装置等にも適用されてよい。

【0110】

以上においてプログラムの実行によってソフトウェア的に実現されると説明した機能の全部又は一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。また、ハードウェア回路によって実現されると説明した機能の全部又は一部はソフトウェア的に実現されてもよい。また、１つのブロックとして説明した機能が、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。また、各機能ブロックは概念的な構成要素である。各機能ブロックが実行する機能を複数の機能ブロックに分散させたり、複数の機能ブロックが有する機能を１つの機能ブロックに統合したりしてよい。

【符号の説明】

【0111】

１・・・レーダ装置
４・・・信号処理装置
２３・・・送信アンテナ（第１アンテナ）
３１・・・受信アンテナ（第２アンテナ）
４７１・・・第１方位算出部
４７２・・・分離部
４７３・・・第２方位算出部
４７４・・・比較部
４７５・・・判定部
ＶＲｘ１・・・第１仮想アンテナ
ＶＲｘ２・・・第２仮想アンテナ
ＶＲｘ３・・・第３仮想アンテナ
ＶＲｘ４・・・第４仮想アンテナ
ＶＲｘ５・・・第５仮想アンテナ
ＶＲｘ６・・・第６仮想アンテナ
ＶＲｘ７・・・第７仮想アンテナ
ＶＲｘ８・・・第８仮想アンテナ
ＶＲｘ９・・・第９仮想アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】