特許 6809674 到来波角度推定方法、および、到来波角度推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6809674

(24)【登録日】2020年12月14日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】到来波角度推定方法、および、到来波角度推定装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20201221BHJP

   G01S 13/28 20060101ALI20201221BHJP

   G01S 7/40 20060101ALI20201221BHJP

   G01S 13/931 20200101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/02 218

   G01S13/28 200

   G01S7/40 130

   G01S13/931

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-103505(P2016-103505)

(22)【出願日】2016年5月24日

(65)【公開番号】特開2017-211241(P2017-211241A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2019年4月26日

(73)【特許権者】

【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】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100106622

【弁理士】

【氏名又は名称】和久田 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(72)【発明者】

【氏名】劉 達

(72)【発明者】

【氏名】杉山 裕一

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１６６５６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１２１１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９７７１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 新井隆宏，外３名，既知の波源を用いたスーパレゾリューションアレー校正法について，電子情報通信学会論文誌 Ｂ，２００３年 ３月 １日，Vol.J86-B, No.3，p.527-535

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ − １３／９５

Ｇ０１Ｓ ３／００ − ３／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誤差モデル行列を用いて、物標によって反射された電磁波を受信するレーダ装置への前記物標によって反射された電磁波の到来方向を推定する到来波方向推定方法であって、
コンピュータが、
前記レーダ装置からの方向が既知である既知波源からの複数の信号から、所定数の信号を選択して、前記誤差モデル行列を算出し、
前記誤差モデル行列を用いて、すべての前記既知波源の方向を推定し、推定した前記既知波源の方向と、対応する前記既知波源の実際の方向との差の絶対値の和を算出することを実行し、
さらに、前記所定数の信号の組み合わせを変更して、前記誤差モデル行列の算出と、前記差の絶対値の算出とを繰り返すことで、前記和が０である、または、他の前記和より小さい前記誤差モデル行列を算出することを実行する、
到来波方向推定方法。

【請求項2】

誤差モデル行列を用いて、物標によって反射された電磁波を受信するレーダ装置への前記物標によって反射された電磁波の到来方向を推定する到来波方向推定装置であって、
前記レーダ装置からの方向が既知である既知波源からの複数の信号から、所定数の信号を選択して、前記誤差モデル行列を算出し、
前記誤差モデル行列を用いて、すべての前記既知波源の方向を推定し、推定した前記既知波源の方向と、対応する前記既知波源の実際の方向との差の絶対値の和を算出する演算部を備え、
前記演算部は、前記所定数の信号の組み合わせを変更して、前記誤差モデル行列の算出と、前記差の絶対値の算出とを繰り返すことで、前記和が０である、または、他の前記和より小さい前記誤差モデル行列を算出する、
到来波方向推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、到来波角度推定方法、および、到来波角度推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

物標（ターゲット）を検出するレーダ装置がある。レーダ装置は、周波数変調された電磁波を送受信することにより、物標までの距離や相対速度、物標の方向を算出することができる。

【0003】

物標の方向を算出するには、物標で反射された電磁波の到来方向を推定することが求められる。物標で反射された電磁波の到来方向を推定するには、受信信号から相関行列を推定し、到来波（受信信号）間の相互相関成分を減少させるために空間平均を適用し、相関行列から到来波数を推定し、高分解能法等を用いてスペクトル推定を行い、到来方向を推定する。角度差の小さい到来波を識別するためには、複数の受信アンテナが必要とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２４９６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

レーダ装置のアンテナ素子には、個体ごとに、製造上の誤差等が存在する。製造上の誤差等により、アンテナの特性にばらつきが存在する。レーダ装置において、各アンテナ素子の特性のばらつきによる利得誤差、位相誤差、素子間相互結合などの誤差が発生する。これらの誤差は、結果として、到来波方向推定精度の劣化（側角処理の誤差）をもたらすことがある。そこで、アンテナ素子の数に応じた複数の既知波源を用いた誤差モデル補正法を利用して、各アンテナ素子の特性のばらつきを補正すると、利得誤差などの誤差を低減できる。既知波源は、レーダ装置からの方向が分かっている電磁波の送信源である。

【0006】

従来の誤差モデル補正法で用いる複数の既知波源の、アンテナ素子から見た方向は、＋２０°、＋１０°、０°、−１０°、−２０°のようにされる。即ち、隣接する既知波源の方向の角度差が、等角度となるようにされる。しかし、隣接する既知波源の方向の角度差が等角度である場合に、到来波方向推定誤差が大きくなることがある。アンテナ素子の特性によっては、隣接する既知波源の方向の角度差を等角度にするのは、最適とは限らない。

【0007】

本発明は、到来波方向推定精度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
誤差モデル行列を用いて、物標からの電磁波を受信するレーダ装置への前記物標の到来方向を補正する到来波角度推定方法であって、
コンピュータが、
前記レーダ装置からの方向が既知である既知波源からの複数の信号から、所定数の信号を選択して、前記誤差モデル行列を算出し、
前記誤差モデル行列を用いて、すべての前記既知波源の方向を推定し、推定した前記既
知波源の方向と、対応する前記既知波源の実際の方向との差の絶対値の和を算出することを実行し、
さらに、前記所定数の信号の組み合わせを変更して、前記誤差モデル行列の算出と、前記差の絶対値の算出とを繰り返すことで、前記和が０である、または、他の前記和より小さい前記誤差モデル行列を算出することを実行する、
到来波角度推定方法とする。

【0009】

開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を行う情報処理装置を含むシステムとして特定されてもよい。

【0010】

プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくても、並列的または個別に実行される処理を含む。プログラムを記述するステップの一部が省略されてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、到来波方向推定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係るレーダ装置１の構成図である。

【図2】図２は、レーダ装置１による物標からの信号の到来方向推定の全体の動作フローの例を示す図である。

【図3】図３は、レーダ装置１による物標からの信号の到来方向推定の動作フローの例を示す図である。

【図4】図４は、既知波源の最適な角度の組み合わせの算出の動作フローの例を示す図である。

【図5】図５は、誤差モデル行列の算出の動作フローの例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態の方法と、従来の補正方法と、補正無しの到来方向の誤差を比較した例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

【0014】

〔実施形態〕
図１は、本実施形態に係るレーダ装置１の構成図である。本実施形態に係るレーダ装置１は、車両に搭載され、他の車両、標識、ガードレール等、車両の周囲に存在する物標を検知することに用いることができる。物標の検知結果は、車両の記憶装置やＥＣＵ（Electrical Control Unit）２等に対して出力され、例えばＰＣＳ（Pre-crash Safety System）などの車両制御に用いることができる。但し、本実施形態に係るレーダ装置１は、車載レーダ装置以外の各種用途（例えば、飛行中の航空機や航行中の船舶の監視等）に用いられてもよい。

【0015】

レーダ装置１は、送信アンテナ７、発振器８、信号生成部９を備える。また、レーダ装置１は、等間隔に配置された受信アンテナ３（ｃｈ１−４）、各受信アンテナ３に各々繋
がるミキサ４（ｃｈ１−４）、各ミキサ４に各々繋がるＡＤ（Analog to Digital）変換
器５（ｃｈ１−４）、各ＡＤ変換器５のデータを処理する信号処理装置１５を備える。ここでは、受信アンテナ３、ミキサ４、ＡＤ変換器５の個数を４個ずつとしているが、これらの個数は、４個ずつに限定されるものではない。レーダ装置１は、到来波角度推定装置の一例である。

【0016】

なお、レーダ装置１は、受信アンテナ毎に専用の受信回路を設けてもよいが、全受信アンテナによる受信信号をまとめて受信する受信回路を設けてもよい。この場合、時分割で受信回路が対応する受信アンテナを順次切り替える制御が必要となるが、レーダ装置１の回路構成をコンパクトにできる。

【0017】

レーダ装置１は、信号生成部９で送信波（チャープ）ＳＴを生成して、発振器８で変調し、送信アンテナ７を介して送信する。レーダ装置１は、受信アンテナ３を介して、物標からの反射波を受信波ＳＲとして受信する。ミキサ４（ｃｈ１−４）は、受信波ＳＲを送信波ＳＴの一部とをミキシングし、送信波ＳＴと受信波ＳＲの差の絶対値をとることにより、ビート信号ＳＢを得る。ＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）の場合、送信波ＳＴと受信波ＳＲとの周波数差が物標とレーダ装置との距離に比例して増減するため、この周波数差が距離の変動成分となる。ＦＣＭ（First Chirp Modulation）の場合、送信波ＳＴと受信波ＳＲとの位相差（フェーズシフト）が物標とレーダ装置との距離に比例して増減するため、この位相差によるビート信号の変動成分が距離の変動成分となる。また、物標で反射した際に受信波ＳＲが物標の速度による影響を受け、物標とレーダ装置との相対速度（ドップラ周波数）に比例してパルス間の周波数の差が増減するため、このパルス間の周波数差によるビート信号の変動成分が速度の変動成分となる。なお、相対速度や距離の異なる物標が複数存在する場合、各受信アンテナ３にはフェーズシフト量やドップラシフト量の異なる反射波が複数受信され、各ミキサ４（ｃｈ１−４）から得られるビート信号ＳＢには各物標に対応した様々な成分が含まれることになる。

【0018】

ＡＤ変換器５（ｃｈ１−４）は、各ミキサ４（ｃｈ１−４）からビート信号ＳＢを得て、アナログ信号であるビート信号ＳＢを所定の周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する。

【0019】

信号処理装置１５は、コンピュータプログラムに従って信号の演算処理を行うプロセッサ６や、演算処理に係る情報を記憶するメモリ１６を備えたコンピュータである。メモリ１６は、コンピュータプログラムや設定値を記憶する補助記憶部や、演算処理に用いる情報を一時的に記憶する主記憶部など、複数のメモリから構成されてもよい。信号処理装置１５は、車両から電力が供給されるとプロセッサ６がコンピュータプログラムを実行し、送信制御部１０やフーリエ変換部１１、ピーク抽出部１２、演算部１３といった機能部を実現する。例えば、送信制御部１０は、予め設定されたパラメータに基づいて送信信号を生成して出力させるように信号生成部９を制御する。フーリエ変換部１１は、複数の物標からの反射波が重なり合った状態で受信信号ＳＲとして受信されるため、この受信信号ＳＲに基づいて生成されたビート信号ＳＢ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。ピーク抽出部１２は、フーリエ変換部１１によるＦＦＴ処理等の結果からピークを検出する。また、ピーク抽出部１２は、各物標との距離に応じたピークが生じた周波数ビンを検出することで、物標までの距離を求める。演算部１３は、ピークを生じた周波数ビンの信号に基づいて相関行列を算出する。演算部１３は、相関行列に基づいて物標の存在する方位を推定する。

【0020】

信号処理装置１５は、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）として構成されるが、
これに限定されるものではなく、送信制御部１０やフーリエ変換部１１、ピーク抽出部１２、演算部１３の機能を実現できるものであれば、どのような構成を採用してもよい。また、送信制御部１０やフーリエ変換部１１、ピーク抽出部１２、演算部１３は、プロセッサ６がメモリ１６と協働してコンピュータプログラムを実行することによって実現される機能部であるが、説明の便宜上、図１ではプロセッサ６内に各機能部を図示している。なお、これらの機能部は、汎用のプロセッサ６がコンピュータプログラム（ソフトウェア）に基づいて実現する構成に限定されず、例えば、プロセッサ６の内部あるいは外部に配置された専用の演算回路（ハードウェア）によってその全部または一部が実現される構成であってもよい。メモリ１６には、計算で使用される計算式や値、計算結果等が格納される。信号処理装置１５は、レーダ装置１から独立したコンピュータであってもよい。このとき、信号処理装置１５は、受信信号等のデータをレーダ装置１から受信する。信号処理装置１５は、到来波角度推定装置の一例である。

【0021】

（動作例）
〈全体〉
図２は、レーダ装置１による物標からの信号の到来方向推定の全体の動作フローの例を示す図である。物標からの信号の到来方向は、物標の方向に対応する。図２の動作フローは、レーダ装置１を搭載する車両からレーダ装置１に電力が供給された場合にプロセッサ６が実行する動作フローである。プロセッサ６は、車両の駆動源が作動状態、例えば、駆動源が内燃機関であればイグニッションスイッチがオンになった場合、ハイブリッドシステムやＥＶ（Electric Vehicle）システムであればシステム電源がオンになった場合、図２の動作フローが開始される。

【0022】

Ｓ１０１では、レーダ装置１のプロセッサ６は、レーダ装置１の要求仕様に目的の検知速度範囲や速度分解能、検知距離範囲等に応じて予め定めたパラメータに従って送信信号ＳＴを出力させるように、送信制御部１０に、信号生成部９へ送信信号ＳＴの生成及び出力を指示させる。送信制御部１０は、信号生成部９へ送信信号ＳＴの生成及び出力を指示する。信号制御部９は、指示に基づいて送信信号ＳＴを生成する。

【0023】

当該指示に基づいて生成された送信信号ＳＴが発信器８を介して送信アンテナ７から送信され、物標で反射された反射波が受信信号ＳＲとして受信アンテナ３で受信されると、ミキサ４で送信信号ＳＴと受信信号ＳＲとからビート信号ＳＢが生成され、ＡＤ変換器５（ｃｈ１−４）がビート信号ＳＢをＡ／Ｄ変換する。

【0024】

Ｓ１０２では、プロセッサ６のフーリエ変換部１１は、ＡＤ変換器５（ｃｈ１−４）で、Ａ／Ｄ変換された信号を取得し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理する。

【0025】

Ｓ１０３では、プロセッサ６のピーク抽出部１２は、Ｓ１０２の処理結果からピーク（の周波数ビン）を検出する。このピークに基づいて物標までの距離が求められる。

【0026】

受信信号ＳＲから生成されたビート信号ＳＢを取得しピークを検出する処理は、受信アンテナ３で受信された受信信号ＳＲから生成されたビート信号のそれぞれについて実行される。

【0027】

Ｓ１０４では、プロセッサ６の演算部１３は、物標で反射された反射波を受信アンテナ３で受信した受信信号ＳＲまたは受信信号ＳＲに基づく信号に基づいて、物標の方向（反射波の到来方向）を推定する。物標の方向を推定する具体的な方法は、後に詳述する。演算部１３は、物標の検知結果を、記憶装置（メモリ２等）やＥＣＵ２等に対して出力する。物標の検知結果には、物標までの距離や物標の方向が含まれる。

【0028】

〈到来方向推定〉
図３は、レーダ装置１による物標からの信号の到来方向推定の動作フローの例を示す図である。図３の動作フローは、図２のＳ１０４の処理の詳細の例である。ここでは、送信アンテナ７から送信された送信波が物標において反射し、複数の受信アンテナ３に反射波（受信波）が到来する場合を考える。

【0029】

Ｓ２０１では、プロセッサ６の演算部１３は、各受信アンテナ３による受信信号ＳＲに基づくビート信号ＳＢがフーリエ変換された信号のピークについて、位相誤差及び振幅誤差の補正を行う。

【0030】

理想的な受信信号Ｘ（ベクトル）は、次のように表される。

【数1】

【数2】

【数3】

【数4】

【0031】

ここで、ｎは雑音ベクトル、ａ（θ_ｋ）はｋ番目のモードベクトル、Ｎはアンテナ素子数、ｄはアンテナ素子間隔、Ｋは到来波数、ｓ_ｋはｋ番目の複素振幅、λは既知波源からの電磁波の波長である。

【0032】

一方、誤差がある場合の受信信号Ｘは、次のように表される。

【数5】

【数6】

【数7】

ここで、Ｗは誤差モデル行列、Ｃは素子間相互結合に関する行列、Γは素子間利得・位相誤差である。ここでのＣは、４素子のリニアアレーの受信アンテナの例である。ｄｉａｇ｛・・・｝は、対角行列を表す。

【0033】

演算部１３は、誤差モデル行列Ｗを用いて、受信信号Ｘを補正する。補正後の受信信号Ｘ~は、次のように表される。

【数8】

【0034】

レーダ装置１のアンテナの特性は、Ｗによって補正される。Ｗを適切に求めることで、到来方向推定誤差を低減することができる。位相誤差及び振幅誤差の補正の具体的な方法として他の方法が利用されてもよい。

【0035】

Ｓ２０２では、演算部１３は、受信相関行列Ｒを算出する。受信信号Ｘの各成分は、各受信アンテナ３についての、Ｓ２０１で処理された信号のピークの値である。

【0036】

受信相関行列Ｒは、補正後の受信信号Ｘ~を用いて、次のように表される。

【数9】

ここで、［・］^Ｈは、複素共役転置を表す。

【0037】

Ｓ２０３では、演算部１３は、Ｓ２０２で算出された受信相関行列Ｒを使用して、方位演算を行う。相関行列Ｒのサイズは、アンテナアレーの素子数に対応する。

【0038】

方位演算として、例えば、ＤＢＦ、Ｃａｐｏｎ、高分解能法ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）、ＭＯＤＥ等が、使用される。方位演算の方法はこれらに限定されるものではない。

【0039】

Ｓ２０４では、演算部１３は、物標の角度（物標からの信号の到来方向の角度）の抽出を行う。演算部１３は、Ｓ２０３での方位演算に基づいて、物標からの信号の到来方向を求める。ここで求められる到来方向が、物標からの信号の推定される到来方向である。

【0040】

〈既知波源の最適な角度の組み合わせの算出〉
図４は、既知波源の最適な角度の組み合わせの算出の動作フローの例を示す図である。図４の動作フローは、図３のＳ２０１の位相・振幅補正で用いられる、既知波源の最適な角度の組み合わせによる誤差モデル行列Ｗの算出の動作フローである。既知波源の最適な
角度の組み合わせによる誤差モデル行列Ｗは、レーダ装置１毎に算出される。ここでは、レーダ装置１に含まれるアンテナアレーの受信アンテナ３の素子数は４であるとする。

【0041】

Ｓ３０１では、レーダ装置１の演算部１３は、既知波源からの電磁波を受信信号として受信する。レーダ装置１から所定の平面上の所定の方向を０°（例えば、水平面上の正面方向）として、当該所定の平面上で−２０°から＋２０°までを、既知波源の方向（角度）とする。−２０°から＋２０°までは、レーダ装置１における角度推定範囲である。角度推定範囲は、レーダ装置１が物標の到来方向を推定する範囲である。ここでは、−２０°から＋２０°まで１°刻みで既知波源を設置し、レーダ装置１は、それぞれの既知波源からの受信信号を個別に受信する。即ち、レーダ装置１は、４１種類の方向（−２０°、・・・、０°、・・・、＋２０°）からの受信信号を受信する。レーダ装置１は、受信信号を、所定の処理をした後に、メモリ１６等に格納する。

【0042】

Ｓ３０２では、演算部１３は、誤差モデル行列の算出で使用する既知波源の角度を選択する。演算部１３は、Ｐ種類の角度を選択する。誤差モデル行列の算出で使用する既知波源の角度の種類数Ｐは、受信アンテナ３の素子数＋１である。演算部１３は、第１回目の選択では、既知波源の角度のうち、最大の角度、最小の角度、最小の角度と最大の角度との間をＰ−１個に等間隔に分ける角度を選択する。例えば、上記の４１種類の角度（−２０°、・・・、０°、・・・、＋２０°）から、５種類の角度を選択する際には、＋２０°、−２０°、＋１０°、０°、−１０°が選択される。小さい方から並べると、−２０°、−１０°、０°、＋１０°、＋２０°となる。第１回目の選択では、この１つの組み合わせのみが選択される。ここで、この組み合わせΘ_１，１を次のように表す。

【数10】

ここで、Θ_ｎ，ｍは、第ｎ回目の選択における、ｍ番目の角度の組み合わせを示す。また、θ_ｎ，ｍ^（ｐ）は、第ｎ回目の選択における、ｍ番目の角度の組み合わせのＰ番目の要素（角度）を示す。θ_ｎ，ｍ^（ｐ）のうち、最も角度の小さいものがｐ＝１、最も角度の大きいものがｐ＝Ｐとなる。

【0043】

演算部１３は、第ｎ回目の選択（ｎは２以上の整数）では、第ｎ−１回目の選択において、最も平均誤差が小さくなる角度の組み合わせΘ_ｎ，ｍ０に含まれる角度のうちの１つの角度に、＋１°または−１°を加算したもののすべての組み合わせを、第ｎ回目の選択における角度の組み合わせとする。よって、Ｐ＝５のとき、第ｎ回目の選択における組み合わせは次のようになる。

【数11】

【0044】

ただし、θ_ｎ，ｍ^（ｐ）が、角度推定範囲外であるものを含む組み合わせは、除外する。よって、第ｎ回目の選択における角度の組み合わせの数は、２×Ｐ−２から２×Ｐとなる。例えば、Ｐ＝５である場合、角度の組み合わせの数は８から１０となる。ここで、第ｎ回目の選択の角度の組み合わせの集合Ｇ_ｎを次のように表す。

【数12】

【0045】

ここで、第ｎ回目の選択におけるＭｎは、角度の組み合わせの数である。さらに、演算部１３は、Ｇ_ｎの要素のうち、Ｇ_１からＧ_ｎ−１までの要素に含まれているものを除外する。Ｇ_１からＧ_ｎ−１までの要素に含まれているものは、既に評価されているからである。当該処理後の角度の組み合わせの集合Ｇ_ｎ’を次のように表す。

【数13】

【0046】

ここで、Ｍｎ’（≦Ｍｎ）は、上記の処理後の角度の組み合わせの数である。

【0047】

Ｓ３０３では、演算部１３は、Ｓ３０２で選択した組み合わせの集合Ｇ_ｎ’に含まれる角度の既知波源からの受信信号を用いて、第ｎ回目のｍ番目の角度の組み合わせに対して誤差モデル行列Ｗ_ｎ，ｍを算出する。誤差モデル行列Ｗ_ｎ，ｍの算出については、後に説明する。

【0048】

Ｓ３０４では、演算部１３は、Ｓ３０３で算出された各組み合わせについての誤差モデル行列Ｗ_ｎ，ｍを用いて、既知波源からのすべての受信信号（すべての角度の受信信号）について、図３の動作フローにより、到来方向を推定する。

【0049】

Ｓ３０５では、演算部１３は、Ｓ３０３で算出された各組み合わせについて、各角度の受信信号について推定した到来方向と当該受信信号に対応する実際の既知波源の方向との差の絶対値を、算出する。第ｎ回目のｍ番目の角度の組み合わせに対する、差の絶対値の平均値を、ε_ｎ，ｍとする。また、第ｎ回目の角度の組み合わせのうち、差の絶対値の平均値が最も小さいものを、ε_ｎ，ｍ０とする。

【0050】

Ｓ３０６では、演算部１３は、角度の組み合わせの探索を終了するか否かを判定する。演算部１３は、ε_ｎ，ｍ０が０であるか否かを判定する。ε_ｎ，ｍ０が０である場合（Ｓ３０６；ＹＥＳ）、処理がＳ３０７に進む。ε_ｎ，ｍ０が０でない場合、演算部１３は、第ｎ−１回目における差の絶対値の平均値が最も小さいものであるε_{ｎ−１，ｍ０}とε_ｎ，ｍ０とを比較する。ε_{ｎ−１，ｍ０}の方が小さい場合（Ｓ３０６；ＹＥＳ）、処理がＳ３０７に進む。ε_{ｎ−１，ｍ０}の方が大きい場合（Ｓ３０６；ＮＯ）、処理がＳ３０２に戻る。

【0051】

Ｓ３０７では、演算部１３は、最適な既知波源の角度の組み合わせを出力する。演算部１３は、ε_ｎ，ｍ０が０である場合、Θ_ｎ，ｍ０を最適な既知波源の角度の組み合わせとして出力する。演算部１３は、ε_ｎ，ｍ０が０でない場合、Θ_{ｎ−１，ｍ０}を最適な既知波源の角度の組み合わせとして出力する。

【0052】

Ｓ３０８では、演算部１３は、Ｓ３０７で出力した最適な既知波源の角度の組み合わせの角度の受信信号を用いて、誤差モデル行列Ｗを算出する。ここで算出される誤差モデル行列Ｗは、レーダ装置１に対する最適な誤差モデル行列である。

【0053】

〈誤差モデル行列の算出〉
図５は、誤差モデル行列の算出の動作フローの例を示す図である。図５の動作フローは、図４のＳ３０３の誤差モデル推定処理で用いられる誤差モデル行列Ｗ_ｎ，ｍの算出の動作フローである。ここでは、演算部１３は、組み合わせΘ_ｎ，ｍに含まれる角度の既知波源からの受信信号を用いて、誤差モデル行列Ｗ_ｎ，ｍを算出する。図４のＳ３０３では、演算部１３は、第ｎ回目の集合Ｇ_ｎ’に含まれるすべての組み合わせについて、誤差モデル行列を算出する。

【0054】

Ｓ４０１では、演算部１３は、組み合わせΘ_ｎ，ｍに含まれる角度の受信信号を、メモリ１６から抽出する。演算部１３は、抽出した受信信号Ｘから相関行列Ｒを算出する。相関行列Ｒは次のように求められる。

【数14】

【0055】

Ｓ４０２では、演算部１３は、Ｓ４０１で算出した相関行列に基づいて、固有値分析を行う。相関行列Ｒは、固有ベクトルｅｊ、固有値λｊを用いて次のように表される。

【数15】

【0056】

Ｓ４０３では、演算部１３は、固有ベクトルｅj^Ｈと、モードベクトルａ（θ）とを、
メモリ１６に格納する。モードベクトルａ（θ）は、既知波源からの電磁波の波長λ、受信アンテナ３の間隔ｄ、既知波源の方向θに基づいて、求められる。

【0057】

Ｓ４０４では、演算部１３は、誤差モデル行列Ｗを求める方程式に、固有ベクトルｅj
^Ｈ、モードベクトルａ（θ）を代入する。誤差モデル行列Ｗを求める方程式は、次のように表される。

【数16】

【0058】

Ｓ４０５では、演算部１３は、誤差モデル行列Ｗを算出する。誤差モデル行列Ｗは、Ｗ＝ＣΓであることから、上記の方程式を解くことにより求められる。

【0059】

〈比較例〉
図６は、本実施形態の方法と、従来の補正方法と、補正無しの到来方向の誤差を比較した例を示す図である。図６のグラフの横軸は既知波源の方向であり、角度誤差である。補正無しや、従来の補正方法では、到来方向の誤差が生じているが、本実施形態の方法（今回の方法）では、到来方向の誤差は、ほぼ０となっている。

【0060】

（本実施形態の作用、効果）
レーダ装置１は、複数の既知波源からの信号から、一部の既知波源からの信号を選択し、誤差モデル行列を算出する。レーダ装置１は、誤差モデル行列を用いて、すべての既知波源の方向を推定する。レーダ装置１は、推定した既知波源の方向と、実際の既知波源の方向との差を算出する。レーダ装置１は、当該差が０でない場合には、選択する既知波源の組み合わせ（角度の組み合わせ）を変更して、誤差モデル行列を算出する。レーダ装置１は、既知波源の組み合わせを変更して、誤差モデル行列の算出、方向の差の算出を繰り返して、差が０となる、または、より差が小さくなる誤差モデル行列を算出する。

【0061】

レーダ装置１によれば、誤差モデル行列の算出に用いる既知波源の方向（角度）の組み合わせを最適化することで、到来波角度推定の精度が向上する。

【0062】

〈コンピュータ読み取り可能な記録媒体〉
コンピュータその他の機械、装置（以下、コンピュータ等）に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。

【0063】

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体内には、ＣＰＵ、メモリ等のコンピュータを構成する要素を設け、そのＣＰＵにプログラムを実行させてもよい。

【0064】

また、このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ＤＡＴ、８mmテープ、メモリカード等がある。

【0065】

また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ等がある。

【符号の説明】

【0066】

１ レーダ装置
２ ＥＣＵ
３ 受信アンテナ
４ ミキサ
５ Ａ／Ｄ変換器
６ プロセッサ
７ 送信アンテナ
８ 発信器
９ 信号生成部
１０ 送信制御部
１１ フーリエ変換部
１２ ピーク抽出部
１３ 演算部
１５ 信号処理装置
１６ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】