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(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】
(24)【登録日】2024-03-29
(45)【発行日】2024-04-08
(54)【発明の名称】ＦＭＣＷレーダ装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/36 20060101AFI20240401BHJP
G01S 13/34 20060101ALI20240401BHJP
G01S 13/931 20200101ALN20240401BHJP
【ＦＩ】
G01S7/36
G01S13/34
G01S13/931
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019236659
(22)【出願日】2019-12-26
(65)【公開番号】P2021105553
(43)【公開日】2021-07-26
【審査請求日】2022-11-07
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３１年度、総務省、戦略的情報通信研究開発推進事業（ＳＣＯＰＥ）、電波有効利用促進型研究開発、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】504203572
【氏名又は名称】国立大学法人茨城大学
(73)【特許権者】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002365
【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】梅比良 正弘
(72)【発明者】
【氏名】武田 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】黒田 浩司
【審査官】渡辺 慶人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１４４０８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５１４７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２３２０５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１６３６７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８０８５４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０７４５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１３０３７６９（ＫＲ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／５１
１３／００ － １３／９５
１７／００ － １７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の掃引周期で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するＦＭＣＷレーダ装置であって、前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周期以上の観測期間内で前記送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の検出を行い、前記干渉信号の検出結果に基づく処理を実施する制御部と、
前記送信信号を生成する発振器と、
前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、
前記受信信号または前記干渉信号が入力され、前記送信信号を用いて、前記受信信号による第１のビート信号または前記干渉信号による第２のビート信号を生成するミキサと、
前記第１のビート信号および前記第２のビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、
前記スイッチは、前記干渉信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、
前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の周波数スペクトラムにおいて予め定めたしきい値以上の電力を有する周波数帯域を前記干渉信号として検出し、当該周波数帯域を前記第１のビート信号から除去するＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項2】
所定の掃引周期で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するＦＭＣＷレーダ装置であって、前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周期以上の観測期間内で前記送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の検出を行い、前記干渉信号の検出結果に基づく処理を実施する制御部と、
前記送信信号を生成する発振器と、
前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、
前記受信信号または前記干渉信号が入力され、前記送信信号を用いて、前記受信信号による第１のビート信号または前記干渉信号による第２のビート信号を生成するミキサと、
前記第１のビート信号および前記第２のビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、
前記スイッチは、前記干渉信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、
前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値を前記干渉信号として検出し、当該電力値を前記第１のビート信号から周波数ごとに減算するＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の電力が予め定めたしきい値以上の場合、前記送信信号の送信開始タイミングおよび掃引周波数の少なくとも一方を変化させるＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項4】
請求項１または２に記載のＦＭＣＷレーダ装置において、前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の周波数スペクトラムにおけるピーク電力が予め定めたしきい値以上の場合、前記送信信号の送信開始タイミングおよび掃引周波数の少なくとも一方を変化させるＦＭＣＷレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＦＭＣＷレーダ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両の自動運転や運転支援システムにおいて利用するために、車両周囲の障害物等を検出するレーダ装置が知られている。自動運転や運転支援システムの普及に伴ってレーダ装置を搭載した車両が増加すると、他の車両のレーダ装置から送信されたレーダ信号が干渉信号として受信されることで、障害物等を正確に検出できない危険性が高まる。そのため、こうしたレーダ装置では、干渉が生じているときにはこれを検出して適切な対処を行うことが求められる。特許文献１には、送信信号と受信信号を混合することにより得られるビート信号の振幅密度を演算し、この振幅密度に基づいてビート信号の許容上限値および許容下限値を設定することで、突発性ノイズを検出して除去するＦＭＣＷレーダの信号処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平７－１１０３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の信号処理装置では、基準となるビート信号の振幅が変動しないことを前提として、ビート信号の許容上限値および許容下限値を設定し、突発性ノイズを除去している。しかしながら、同一周波数帯のレーダ信号が、ターゲットからの反射信号とほぼ同じタイミングで干渉信号として入力される場合に発生する狭帯域干渉に対しては、これを効果的に抑制するのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第一の態様によるＦＭＣＷレーダ装置は、所定の掃引周期で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するものであって、前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周期以上の観測期間内で前記送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の検出を行い、前記干渉信号の検出結果に基づく処理を実施する制御部と、前記送信信号を生成する発振器と、前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、前記受信信号または前記干渉信号が入力され、前記送信信号を用いて、前記受信信号による第１のビート信号または前記干渉信号による第２のビート信号を生成するミキサと、前記第１のビート信号および前記第２のビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、前記スイッチは、前記干渉信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の周波数スペクトラムにおいて予め定めたしきい値以上の電力を有する周波数帯域を前記干渉信号として検出し、当該周波数帯域を前記第１のビート信号から除去する。
本発明の第二の態様によるＦＭＣＷレーダ装置は、所定の掃引周期で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するものであって、前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周期以上の観測期間内で前記送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の検出を行い、前記干渉信号の検出結果に基づく処理を実施する制御部と、前記送信信号を生成する発振器と、前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、前記受信信号または前記干渉信号が入力され、前記送信信号を用いて、前記受信信号による第１のビート信号または前記干渉信号による第２のビート信号を生成するミキサと、前記第１のビート信号および前記第２のビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、前記スイッチは、前記干渉信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値を前記干渉信号として検出し、当該電力値を前記第１のビート信号から周波数ごとに減算する。
本発明の第二の態様によるＦＭＣＷレーダ装置は、所定の掃引周期で周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、前記送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して前記対象物との距離を測定するものであって、前記送信信号の送信開始前に、前記掃引周期以上の観測期間内で前記送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の検出を行い、前記干渉信号の検出結果に基づく処理を実施する制御部と、前記送信信号を生成する発振器と、前記送信信号の送信を許可または禁止するスイッチと、前記受信信号または前記干渉信号が入力され、前記送信信号を用いて、前記受信信号による第１のビート信号または前記干渉信号による第２のビート信号を生成するミキサと、前記第１のビート信号および前記第２のビート信号のうち所定の通過帯域幅の周波数成分を通過させる低域通過フィルタと、を備え、前記スイッチは、前記干渉信号の検出を行うときには前記送信信号の送信を禁止し、前記制御部は、前記低域通過フィルタを通過した前記第２のビート信号の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値を前記干渉信号として検出し、当該電力値を前記第１のビート信号から周波数ごとに減算する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、ＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉を効果的に回避または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】一般的なＦＭＣＷレーダ装置の構成を示す図である。
【図2】従来のレーダ装置において干渉信号がある場合の動作を説明するための図である。
【図3】従来のレーダ装置において狭帯域干渉が発生したときのビート信号の周波数スペクトルの例を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図5】比較例のキャリアセンス方式を説明する図である。
【図6】本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の動作例を説明する図である。
【図8】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置の動作例を説明する図である。
【図10】本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図11】本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置の動作例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
（ＦＭＣＷレーダ装置）
レーダ装置の一つに、周波数を掃引したチャープ信号を送信信号として送信するＦＭＣＷレーダ装置がある。この送信信号が対象物で反射されると、対象物との距離に応じた時間だけ遅延した信号が受信されるため、送信信号と受信信号を乗算して得られるビート信号の周波数から、対象物との距離を測定することができる。ＦＭＣＷレーダ装置は、自動車の自動運転において周囲環境を認識する手段の一つとして有望である。
レーダ装置の一つに、周波数を掃引したチャープ信号を送信信号として送信するＦＭＣＷレーダ装置がある。この送信信号が対象物で反射されると、対象物との距離に応じた時間だけ遅延した信号が受信されるため、送信信号と受信信号を乗算して得られるビート信号の周波数から、対象物との距離を測定することができる。ＦＭＣＷレーダ装置は、自動車の自動運転において周囲環境を認識する手段の一つとして有望である。
【0009】
図１は、一般的なＦＭＣＷレーダ装置の構成例を示す図である。図１のレーダ装置は、波形発生器１０１、電圧制御発振器１０２、増幅器１０３、低雑音増幅器１０４、ミキサ１０５、低域通過フィルタ１０６、ＡＤ変換器１０７、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１０８、送信アンテナ１０９、および受信アンテナ１１０を備える。
【0010】
波形発生器１０１は、ＤＳＰ１０８の制御により、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形を発生して電圧制御発振器１０２に出力する。電圧制御発振器１０２は、波形発生器１０１から入力した電圧波形に応じて制御された発振周波数の送信信号を生成し、増幅器１０３およびミキサ１０５に出力する。増幅器１０３は、電圧制御発振器１０２から入力した送信信号を増幅して送信アンテナ１０９に出力する。送信アンテナ１０９は、増幅器１０３から入力した送信信号を空間に放出する。これにより、連続波が周波数変調されたＦＭＣＷ信号がレーダ装置から送信される。
【0011】
受信アンテナ１１０は、送信信号が対象物で反射された受信信号を受信し、低雑音増幅器１０４に出力する。低雑音増幅器１０４は、受信アンテナ１１０から入力した受信信号を増幅してミキサ１０５に出力する。ミキサ１０５は、乗算器で構成されており、電圧制御発振器１０２から入力した送信信号と、低雑音増幅器１０４から入力した受信信号との乗算を行うことで、これらの信号の周波数差に応じたビート信号を生成し、低域通過フィルタ１０６に出力する。低域通過フィルタ１０６は、ミキサ１０５から入力したビート信号の低周波成分を取り出し、ＡＤ変換器１０７に出力する。ＡＤ変換器１０７は、低域通過フィルタ１０６から入力したビート信号を所定のサンプリング周期ごとにディジタル信号に変換することで、ビート信号のディジタル値を生成し、ＤＳＰ１０８に出力する。ＤＳＰ１０８は、ＡＤ変換器１０７で得られたビート信号のディジタル値に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで、ビート信号を周波数成分に分解した信号波形を求める。そして、この信号波形において予め設定された閾値を上回るピークを検出することで、対象物までの距離に応じたビート信号の周波数を求め、対象物までの距離を算出する。
【0012】
図１のＦＭＣＷレーダ装置は、たとえば三角波やのこぎり波の電圧波形を波形発生器１０１で生成し、これを電圧制御発振器１０２に出力することで、連続波を周波数変調した送信信号を送信する。この送信信号が対象物で反射された反射波は、対象物との距離dに比例した遅延時間の後、ミキサ１０５に受信信号として入力される。そのため、遅延時間に比例した周波数のビート信号が得られる。
【0013】
近年、自動運転や運転者支援システムの普及に伴い、車両へのレーダ装置の搭載が進められている。こうした車載レーダ装置は、車両の周囲に存在する人、障害物、他車両等を対象物として、対象物との距離や対象物の位置などを車両の周囲環境として検出するために利用されている。レーダ装置を搭載した車両が増加すると、近距離の他車両から送信されるレーダ信号が干渉信号として受信される場合がある。
【0014】
ここで、同一周波数帯の送信信号を用いるＦＭＣＷレーダ装置が近距離内に２つ存在する場合を考える。この場合、一方のＦＭＣＷレーダ装置の送信信号は、他方のＦＭＣＷレーダ装置に対する干渉信号となって干渉が生じる。なお、干渉信号となるレーダ信号はＦＭＣＷレーダ方式に限らず、他のレーダ方式、たとえばパルスレーダ方式やＣＷレーダ方式のレーダ信号であっても、同一周波数帯であれば干渉信号となり得る。
【0015】
図２は、従来のレーダ装置において干渉信号がある場合の動作を説明するための図である。図２では、上記のようにＦＭＣＷレーダ装置が近距離内に２つある場合の一方のＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉での干渉動作の例を示している。図２上段には、一方のＦＭＣＷレーダ装置の送信信号および受信信号と、当該ＦＭＣＷレーダ装置において干渉信号として検出される他方のＦＭＣＷレーダ装置の送信信号とについて、それぞれの周波数の時間変化の様子を示している。図２下段には、受信信号と干渉信号によってそれぞれ得られるビート信号における周波数の時間変化の様子を示している。
【0016】
図２上段において、二重線で示した送信信号は、所定の掃引周波数幅Ｂの範囲内で周波数が上り方向に連続的に時間変化する期間を繰り返すように、その周波数が鋸歯状に変化している。また、実線で示した受信信号は、送信信号から遅延時間τ1だけ遅れたタイミングで、送信信号と同様に周波数が変化している。一方、破線で示した干渉信号は、送信信号から遅延時間τ2だけ遅れたタイミングで、これらと同様に周波数が変化している。ここで、受信信号の遅延時間τ1および干渉信号の遅延時間τ2は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域幅Ｆの範囲内に相当する一定値以下であるものとする。
【0017】
一般に、レーダ装置における目標物との距離dは、送信信号に対する受信信号の遅延時間τ1を用いて次の式（１）で与えられる。式（１）において、ｃは光速を表している。
ｄ＝（τ1/2）・ｃ ・・・（１）
ｄ＝（τ1/2）・ｃ ・・・（１）
【0018】
図２のような鋸歯状の送信信号を用いるＦＭＣＷレーダ装置において、周波数が上昇するアップチャープ区間で得られるビート信号の周波数をｆBとすると、式（１）の遅延時間τ1は次の式（２）で与えられる。式（２）において、Ｂは掃引周波数幅、Ｔはアップチャープ区間の掃引周期をそれぞれ表している。また、式（２）の右辺の分母Ｂ／Ｔは、チャープ率（Hz/s）と呼ばれる。
τ1＝ｆB/(Ｂ/Ｔ) ・・・（２）
τ1＝ｆB/(Ｂ/Ｔ) ・・・（２）
【0019】
鋸歯状に周波数掃引を行うＦＭＣＷレーダ装置では、アップチャープ区間毎のビート周波数を計測し、その差を計算することで、目標物の距離と相対速度を算出できる。
【0020】
ここで、上記のようなタイミングで送信信号、受信信号および干渉信号がそれぞれ周波数変調されており、これらの掃引周波数幅および掃引周期がそれぞれ等しい場合、受信信号によるビート周波数と、干渉信号によるビート周波数とは、図２下段において実線と破線でそれぞれ示すように変化する。すなわち、受信信号によるビート周波数は、送信信号と受信信号の周波数がともに上り方向に変化している期間において、低域通過フィルタ１０６の通過帯域Ｆ内で一定となる。同様に、干渉信号によるビート周波数も、送信信号と干渉信号の周波数がともに上り方向に変化している期間において、低域通過フィルタ１０６の通過帯域Ｆ内で一定となる。これらのビート信号をフーリエ変換すると、たとえば図３の波形例で示すような周波数スペクトルが得られる。図３の波形例では、ターゲットを示す受信信号によるビート周波数のピークとともに、干渉信号によるビート周波数のピークが含まれているため、これがゴーストターゲットとして誤検出されることとなる。
【0021】
車両に搭載されるＦＭＣＷレーダ装置では、以上説明したような狭帯域干渉を低減し、ターゲットの誤検出が発生しないようにすることが求められている。特に、レーダ装置を用いた自動運転等の場面では、ターゲットの誤検出により運転操作に影響を及ぼす可能性がある。また、自動運転の普及が進んでレーダ装置を搭載した車両の数が増加するにつれて、自車両と同一周波数帯の送信信号を用いるレーダ装置を搭載した車両が付近に存在する可能性が高くなるため、狭帯域干渉が発生する確率が増大する。したがって、狭帯域干渉を回避、除去することが極めて重要である。以下では、図面を用いて、ＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉の発生を回避し、同一周波数帯を利用するＦＭＣＷレーダ装置の多元接続を実現するための本発明の実施形態について説明する。
【0022】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。図４に示すレーダ装置１は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図１と同様のハードウェア構成にスイッチ１１１が追加されている。すなわち、レーダ装置１は、図１でそれぞれ説明した波形発生器１０１、電圧制御発振器１０２、増幅器１０３、低雑音増幅器１０４、ミキサ１０５、低域通過フィルタ１０６、ＡＤ変換器１０７、ＤＳＰ１０８、送信アンテナ１０９、および受信アンテナ１１０を備えるとともに、電圧制御発振器１０２と増幅器１０３の間にスイッチ１１１を備える。
図４は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。図４に示すレーダ装置１は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図１と同様のハードウェア構成にスイッチ１１１が追加されている。すなわち、レーダ装置１は、図１でそれぞれ説明した波形発生器１０１、電圧制御発振器１０２、増幅器１０３、低雑音増幅器１０４、ミキサ１０５、低域通過フィルタ１０６、ＡＤ変換器１０７、ＤＳＰ１０８、送信アンテナ１０９、および受信アンテナ１１０を備えるとともに、電圧制御発振器１０２と増幅器１０３の間にスイッチ１１１を備える。
【0023】
ＤＳＰ１０８は、図１で説明したように、ＡＤ変換器１０７から入力したビート信号のディジタル値に基づき、対象物までの距離を算出する処理を行う。また、波形発生器１０１およびスイッチ１１１の制御を行うと共に、レーダ装置１の動作タイミング等の制御を行う。
【0024】
レーダ装置１は、上記の各機能を、ＤＳＰ１０８が実行するソフトウェア処理により実現することができる。なお、ＤＳＰ１０８の代わりに、論理回路等を組み合わせたハードウェアにより実現してもよい。
【0025】
波形発生器１０１は、図１で説明したように、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形を発生し、電圧制御発振器１０２およびスイッチ１１１に出力する。電圧制御発振器１０２は、波形発生器１０１から入力した電圧波形に基づき、図２で説明したような鋸波状の送信信号を生成し、スイッチ１１１およびミキサ１０５に出力する。
【0026】
スイッチ１１１は、ＤＳＰ１０８の制御に応じて、電圧制御発振器１０２と増幅器１０３の間の接続状態をオンからオフに、またはオフからオンに切り替える。これにより、電圧制御発振器１０２から増幅器１０３への送信信号の出力を許可または禁止する。増幅器１０３は、電圧制御発振器１０２から出力された送信信号がスイッチ１１１を介して入力されると、入力した送信信号を増幅して送信アンテナ１０９に出力する。送信アンテナ１０９は、増幅器１０３から入力した送信信号を空間に放出する。これにより、スイッチ１１１がオンである期間にのみ、連続波が周波数変調されたＦＭＣＷ信号がレーダ装置１から送信され、スイッチ１１１がオフである期間にはＦＭＣＷ信号の送信が停止される。すなわち、スイッチ１１１の動作に応じて、レーダ装置１から対象物への送信信号の送信が許可または禁止される。
【0027】
本実施形態では、送信信号の送信を開始する前に、ＤＳＰ１０８において、例えば既送信のレーダ信号など、送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の有無を判断し、その判断結果を基に、スイッチ１１１の切り替えタイミングの制御を行う。具体的には、最初にスイッチ１１１をオフ状態として、電圧制御発振器１０２からミキサ１０５に周波数変調された送信信号を出力し、このときのＡＤ変換器１０７からの出力に基づいて、干渉信号となる既送信のレーダ信号の有無の検出（キャリアセンス）を行う。その結果、干渉信号が検出されなければ、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて、レーダ装置１による送信信号の送信を許可する。
【0028】
ここで、本実施形態に係るレーダ装置１の動作を説明する前に、比較例のキャリアセンス方式について説明する。比較例のキャリアセンス方式では、図４に示したレーダ装置１において、送信信号の送信を開始する前に固定の周波数でキャリアセンスを実施する。その結果、干渉信号が検出されなければ、送信信号の周波数掃引を開始し、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて送信信号の送信を許可する。一方、干渉信号が検出された場合は、送信信号の周波数掃引を開始するタイミングをずらすことで、狭帯域干渉の発生を回避する。
【0029】
図５は、比較例のキャリアセンス方式を説明する図である。図５（ａ）は狭帯域干渉の場合を示しており、図５（ｂ）は広帯域干渉の場合を示している。図５（ａ）では、狭帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号として、掃引周波数幅と掃引周期が送信信号の掃引周波数幅Ｂ、掃引周期Ｔとそれぞれ同一であるレーダ信号が、レーダ装置１において受信される場合の様子を示している。一方、図５（ｂ）では、広帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号として、掃引周波数幅が送信信号の掃引周波数幅Ｂと同一であり、掃引周期が送信信号の掃引周期Ｔとは異なるレーダ信号が、レーダ装置１において受信される場合の様子を示している。これらの図において、レーダ装置１は、例えば掃引周波数幅Ｂ内の所定の検出周波数ｆsでキャリアセンスを行うものとする。
【0030】
なお、広帯域干渉とは、干渉信号によるビート信号の周波数が広帯域に渡って変化し、その一部が低域通過フィルタ１０６の通過帯域内となることで雑音レベルが増加する現象であり、送信信号と干渉信号の周波数が一時的に近接することで発生する。ただし、広帯域干渉が発生した場合でも、受信信号の検出は可能である。
【0031】
図５（ａ）の場合、干渉信号の周波数がキャリアセンスの検出周波数ｆsと一致するタイミングｔsの前後で、干渉信号によるビート信号の周波数が低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPF以内となり、ＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅が上昇する。ＤＳＰ１０８は、このＡＤ変換器１０７の入力信号の振幅が所定のしきい値Ｒth以上になると、狭帯域干渉が発生すると判断し、送信信号の周波数掃引を開始するタイミングを所定の遅延時間ｗだけ遅延させて、送信信号の送信を開始する。その結果、狭帯域干渉を回避することができる。
【0032】
図５（ｂ）の場合も図５（ａ）と同様に、干渉信号の周波数がキャリアセンスの検出周波数ｆsと一致するタイミングｔsの前後で、干渉信号によるビート信号の周波数が低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPF以内となり、ＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅が上昇する。ＤＳＰ１０８は、このＡＤ変換器１０７の入力信号の振幅が所定のしきい値Ｒth以上になると、広帯域干渉ではなく、狭帯域干渉が発生すると誤って判断してしまう。その結果、図５（ｂ）のように直ちに送信信号の送信を開始できる状況にも関わらず、狭帯域干渉の場合と同様の回避動作が行われることで、受信信号の測定開始が遅延してしまうという問題が生じる。
【0033】
以上説明したように、比較例のキャリアセンス方式では、狭帯域干渉と広帯域干渉を互いに区別して検出することができないため、無駄な測定遅延を生じる可能性がある。
【0034】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置１の処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態のレーダ装置１は、送信信号の送信を開始する際に、ＤＳＰ１０８において図６のフローチャートに示す処理を実行する。
【0035】
ステップＳ１１０において、ＤＳＰ１０８は、スイッチ１１１をオフにすることで、レーダ装置１からの送信信号の送信を停止する。これにより、ステップＳ２０以降で既送信のレーダ信号の検出を行うときには、レーダ装置１から空間に送信信号が放出されないようにする。
【0036】
ステップＳ１２０において、ＤＳＰ１０８は、送信信号の周波数の掃引を開始する掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxを設定する。
【0037】
ステップＳ１３０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ１２０で設定した掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従って、送信信号の周波数の掃引を開始するように、波形発生器１０１および電圧制御発振器１０２を制御する。これにより、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形が波形発生器１０１から電圧制御発振器１０２に出力され、図２で示したように周波数が鋸歯状に時間変化する送信信号の出力が、電圧制御発振器１０２により開始される。なお、ステップＳ１１０でスイッチ１１１をオフにしているため、この送信信号は空間には放出されず、電圧制御発振器１０２からミキサ１０５に入力される。
【0038】
ステップＳ１４０において、ＤＳＰ１０８は、干渉信号の有無を検出するためのキャリアセンスを実施する。ここでは例えば、周波数が連続的に時間変化する送信信号に応じてＡＤ変換器１０７から出力されるビート信号の電力のサンプリング値を、所定のサンプリング間隔で取得する。
【0039】
ステップＳ１５０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ１４０でキャリアセンスを開始してからの経過時間に基づき、所定の観測期間を経過したか否かを判定する。観測期間は、狭帯域干渉と広帯域干渉を区別するのに十分な時間として、送信信号の掃引周期Ｔ以上の値で予め設定されている。観測期間を経過していなければステップＳ１４０に戻ってキャリアセンスを継続し、観測期間を経過したらステップＳ１６０に進む。
【0040】
ステップＳ１６０において、ＤＳＰ１０８は、観測期間内にステップＳ１４０で実施したキャリアセンスの結果に基づき、狭帯域干渉を検出したか否かを判定する。たとえば、観測期間内にビート信号の電力のサンプリング値がＮ個得られた場合、その各サンプリング値に対して、所定のしきい値Ｒth以上であればカウンタ値を１つインクリメントし、しきい値Ｒth未満であればカウンタ値をインクリメントしない。そして、最終的に得られたカウンタ値をＭとし、Ｍが所定値（例えば０．８Ｎ）以上であれば狭帯域干渉あり、所定値未満であれば狭帯域干渉なしと判断する。あるいは、得られた各サンプリング値を平滑化し、しきい値Ｒth以上の出力が連続して所定数以上得られた場合は狭帯域干渉あり、そうでない場合は狭帯域干渉なしと判断してもよい。これ以外にも、キャリアセンスの結果から狭帯域干渉の有無を適切に判断できれば、任意の方法でステップＳ１６０の処理を実施することができる。ステップＳ１６０で狭帯域干渉を検出しなかった場合はステップＳ１７０に進み、検出した場合はステップＳ１８０に進む。
【0041】
ステップＳ１７０において、ＤＳＰ１０８は、掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxをそれぞれ変更する。例えば、以下の式（３）、（４）、（５）に従って、変更後の掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxを決定する。なお、式（３）、（４）において、ｍ，ｎはそれぞれ任意の乱数を表し、Δｔ，Δｆは予め設定された調整係数をそれぞれ表す。また、Ｂは掃引周波数幅を表している。
ｔ0＝ｔ0＋ｍ・Δｔ ・・・（３）
ｆmin＝ｆmin＋ｎ・Δｆ ・・・（４）
ｆmax＝ｆmin＋Ｂ ・・・（５）
ｔ0＝ｔ0＋ｍ・Δｔ ・・・（３）
ｆmin＝ｆmin＋ｎ・Δｆ ・・・（４）
ｆmax＝ｆmin＋Ｂ ・・・（５）
【0042】
ステップＳ１７０を実施したら、ＤＳＰ１０８はステップＳ１２０に戻り、ステップＳ１７０で決定した変更後の掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従って、これらの値を再設定する。そして、再設定後の値で送信信号の周波数の掃引を再開し（ステップＳ１３０）、所定の観測期間内でキャリアセンスを再実施する（ステップＳ１４０）。これにより、ステップＳ１６０で狭帯域干渉が検出されなくなるまで、ステップＳ１２０～Ｓ１７０の処理を繰り返し行うようにする。
【0043】
ステップＳ１８０において、ＤＳＰ１０８は、送信信号の送信を開始する。このときＤＳＰ１０８は、最後に実施したステップＳ１２０で設定した掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従い、キャリアセンス時に行った送信信号の周波数の掃引を継続する。そして、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて、レーダ装置１から送信信号の送信を開始する。
【0044】
ステップＳ１８０で送信を開始したら、図６のフローチャートに示す処理を終了する。その後は、送信信号の周波数を掃引開始周波数ｆminから掃引終了周波数ｆmaxの間で連続的に変化させる動作を掃引周期Ｔごとに繰り返し、送信信号の送信と受信信号の検出を継続する。
【0045】
図７は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置１の動作例を説明する図である。図７（ａ）は狭帯域干渉の場合を示しており、図７（ｂ）は広帯域干渉の場合を示している。図７（ａ）では、狭帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号として、掃引周波数幅と掃引周期が送信信号の掃引周波数幅Ｂ、掃引周期Ｔとそれぞれ同一であるレーダ信号が、レーダ装置１において受信される場合の様子を示している。一方、図７（ｂ）では、広帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号として、掃引周波数幅が送信信号の掃引周波数幅Ｂと同一であり、掃引周期が送信信号の掃引周期Ｔとは異なるレーダ信号が、レーダ装置１において受信される場合の様子を示している。
【0046】
図７（ａ）の場合、干渉信号の掃引開始タイミングと、レーダ装置１における送信信号の掃引開始タイミングｔ0との差分τが小さいと、これらがともにアップチャープ区間であるときのビート信号の周波数ｆ1は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPF以内となる。したがって、この期間内ではＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅が大きい状態が継続する。ＤＳＰ１０８は、このようにＡＤ変換器１０７の入力信号の振幅が所定のしきい値Ｒth以上になる期間が、観測期間に対して所定の割合、例えば８０％以上になると、狭帯域干渉が発生すると判断し、送信信号の周波数掃引を開始するタイミングを前述の式（３）に従って遅延させる。その結果、狭帯域干渉を回避することができる。なお、図７（ａ）では、掃引開始タイミングｔ0を変更し、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxは変更しない場合の例を示している。
【0047】
図７（ｂ）の場合、干渉信号と送信信号の周波数が一致するタイミングの前後では、ビート信号の周波数が低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPF以内となり、ＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅がパルス状に上昇する。一方、それ以外の期間では、ビート信号の周波数が低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPFから外れるため、ＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅は上昇しない。したがって、ＡＤ変換器１０７の入力信号の振幅が所定のしきい値Ｒth以上になる期間は、図７（ａ）で説明した場合よりも短くなるため、ＤＳＰ１０８では狭帯域干渉が発生すると誤って判断することがない。これにより、狭帯域干渉と広帯域干渉の識別が可能となる。
【0048】
なお、以上説明した第１の実施形態では、観測期間中に低域通過フィルタ１０６を通過してＡＤ変換器１０７に入力されるビート信号の振幅に基づいて、狭帯域干渉を検出する例を説明したが、それ以外の方法で狭帯域干渉を検出してもよい。例えば、観測期間中に低域通過フィルタ１０６を通過してＡＤ変換器１０７に入力されるビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで求められるビート信号の周波数スペクトラムを用いて、以下の方法により狭帯域干渉を検出することも可能である。
【0049】
狭帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号が存在する場合、レーダ装置１において観測期間中に得られるＡＤ変換器１０７の入力信号から求められるビート信号の周波数スペクトラムは、例えば図７（ａ）に示すように、低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPFよりも小さい所定の周波数ｆ1において高いピーク値をとる。この周波数スペクトラムのピーク電力が所定のしきい値Ｐth以上の場合、ＤＳＰ１０８は図６のステップＳ１６０において狭帯域干渉が発生すると判断し、ステップＳ１７０の処理を実行する。このようにしても、狭帯域干渉を検出することができる。
【0050】
一方、広帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号が存在する場合、レーダ装置１において観測期間中に得られるＡＤ変換器１０７の入力信号から求められるビート信号の周波数スペクトラムは、例えば図７（ｂ）に示すように、特定の周波数でしきい値Ｐth以上となるような高いピーク値が存在せず、全体的に平坦な形状となる。そのため、ＤＳＰ１０８では狭帯域干渉が発生すると誤って判断することがない。これにより、狭帯域干渉と広帯域干渉の識別が可能となる。
【0051】
また、以上説明した第１の実施形態では、図６のステップＳ１７０において、掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxをそれぞれ変更する場合の例を説明したが、これらは必ずしも全て変更する必要がなく、いずれか少なくとも一つを変更してもよい。すなわち、ステップＳ１６０で狭帯域干渉が検出された場合、送信信号の送信開始タイミングおよび掃引周波数の少なくとも一方を変化させることで、狭帯域干渉を回避することができる。
【0052】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【0053】
（１）ＦＭＣＷレーダ装置であるレーダ装置１は、所定の掃引周期Ｔで周波数が連続的に時間変化するように周波数変調された送信信号を送信し、送信信号が対象物で反射された受信信号を受信して対象物との距離を測定する。このレーダ装置１は、制御部としてのＤＳＰ１０８を備えており、ＤＳＰ１０８は、送信信号の開始前に、掃引周期Ｔ以上の観測期間内で送信信号に干渉する可能性がある干渉信号の検出を行い（ステップＳ１６０）、この干渉信号の検出結果に基づく処理を実施する（ステップＳ１７０）。このようにしたので、ＦＭＣＷレーダ装置における狭帯域干渉を効果的に回避することができる。
【0054】
（２）レーダ装置１は、送信信号を生成する電圧制御発振器１０２と、送信信号の送信を許可または禁止するスイッチ１１１と、低雑音増幅器１０４を介して受信信号または干渉信号が入力され、送信信号を用いて、受信信号によるビート信号（第１のビート信号）または干渉信号によるビート信号（第２のビート信号）を生成するミキサ１０５と、これらのビート信号のうち所定の通過帯域幅ｆLPFの周波数成分を通過させる低域通過フィルタ１０６とを備える。スイッチ１１１は、干渉信号の検出を行うときには送信信号の送信を禁止する（ステップＳ１１０）。ＤＳＰ１０８は、ステップＳ１６０において、低域通過フィルタ１０６を通過した第２のビート信号に基づいて干渉信号を検出する。このようにしたので、受信信号を検出するための構成を流用して、簡易な構成で送信信号の送信前に干渉信号の検出を行うことができる。
【0055】
（３）ＤＳＰ１０８は、低域通過フィルタ１０６を通過した第２のビート信号の電力が予め定めたしきい値Ｒth以上の場合（ステップＳ１６０：Ｙｅｓ）、掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxのいずれか少なくとも一つを変更する（ステップＳ１７０）ことで、送信信号の送信開始タイミングおよび掃引周波数の少なくとも一方を変化させる。このようにしたので、狭帯域干渉が発生する状況の場合、これを確実に検出して回避することができる。
【0056】
（４）ＤＳＰ１０８は、低域通過フィルタ１０６を通過した第２のビート信号の周波数スペクトラムにおけるピーク電力が予め定めたしきい値Ｐth以上の場合（ステップＳ１６０：Ｙｅｓ）、掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxのいずれか少なくとも一つを変更する（ステップＳ１７０）ことで、送信信号の送信開始タイミングおよび掃引周波数の少なくとも一方を変化させてもよい。このようにしても、狭帯域干渉が発生する状況の場合、これを確実に検出して回避することができる。
【0057】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図４に示した第１の実施形態に係るレーダ装置１と同一の構成を有している。本実施形態のレーダ装置は、狭帯域干渉を検出した場合の処理が第１の実施形態とは異なる。それ以外の点は、第１の実施形態に係るレーダ装置１と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態のレーダ装置を「レーダ装置１Ａ」と称する。
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図４に示した第１の実施形態に係るレーダ装置１と同一の構成を有している。本実施形態のレーダ装置は、狭帯域干渉を検出した場合の処理が第１の実施形態とは異なる。それ以外の点は、第１の実施形態に係るレーダ装置１と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態のレーダ装置を「レーダ装置１Ａ」と称する。
【0058】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１Ａの処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態のレーダ装置１Ａは、送信信号の送信を開始する際に、ＤＳＰ１０８において図８のフローチャートに示す処理を実行する。
【0059】
ステップＳ２１０において、ＤＳＰ１０８は、図６のステップＳ１１０と同様に、スイッチ１１１をオフにすることで、レーダ装置１Ａからの送信信号の送信を停止する。これにより、ステップＳ２２０以降で既送信のレーダ信号の検出を行うときには、レーダ装置１Ａから空間に送信信号が放出されないようにする。
【0060】
ステップＳ２２０において、ＤＳＰ１０８は、図６のステップＳ１２０と同様に、送信信号の周波数の掃引を開始する掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxを設定する。
【0061】
ステップＳ２３０において、ＤＳＰ１０８は、図６のステップＳ１３０と同様に、ステップＳ２２０で設定した掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従って、送信信号の周波数の掃引を開始するように、波形発生器１０１および電圧制御発振器１０２を制御する。これにより、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形が波形発生器１０１から電圧制御発振器１０２に出力され、図２で示したように周波数が鋸歯状に時間変化する送信信号の出力が、電圧制御発振器１０２により開始される。なお、ステップＳ２１０でスイッチ１１１をオフにしているため、この送信信号は空間には放出されず、電圧制御発振器１０２からミキサ１０５に入力される。
【0062】
ステップＳ２４０において、ＤＳＰ１０８は、干渉信号の有無を検出するためのキャリアセンスを実施する。ここでは図６のステップＳ１４０と同様に、例えば、周波数が連続的に時間変化する送信信号に応じてＡＤ変換器１０７から出力されるビート信号の電力のサンプリング値を、所定のサンプリング間隔で取得する。
【0063】
ステップＳ２５０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ２４０でキャリアセンスを開始してからの経過時間に基づき、所定の観測期間を経過したか否かを判定する。観測期間を経過していなければステップＳ２４０に戻ってキャリアセンスを継続し、観測期間を経過したらステップＳ２６０に進む。
【0064】
ステップＳ２６０において、ＤＳＰ１０８は、観測期間内にステップＳ２４０で実施したキャリアセンスの結果に基づき、ビート信号の周波数スペクトラムにおけるピーク電力が所定のしきい値Ｐth以上であるか否かを判定する。周波数スペクトラムのピーク電力がしきい値Ｐth以上の場合、ＤＳＰ１０８は狭帯域干渉が発生すると判断してステップＳ２７０に進み、しきい値Ｐth未満の場合はステップＳ２７０の処理を実行せずにステップＳ２８０に進む。なお、ビート信号の周波数スペクトラムは、前述のように、例えば観測期間中に低域通過フィルタ１０６を通過してＡＤ変換器１０７に入力されるビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで求められる。観測精度を改善するため、ビート信号の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値に対して複数の掃引を行い、周波数ごとに加算して平均化してもよい。
【0065】
ステップＳ２７０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ２６０でしきい値Ｐth以上と判断したピーク電力の周波数帯域を、除去対象帯域として不図示のメモリに記憶する。なお、複数の周波数帯域においてピーク電力がしきい値Ｐth以上の場合は、各周波数帯域を除去対象帯域としてそれぞれ記憶する。これにより、レーダ装置１Ａにおいて、狭帯域干渉が発生し得る周波数帯域が除去対象帯域として記憶保持される。
【0066】
ステップＳ２８０において、ＤＳＰ１０８は、送信信号の送信を開始する。このときＤＳＰ１０８は、ステップＳ２２０で設定した掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従い、キャリアセンス時に行った送信信号の周波数の掃引を継続する。そして、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて、レーダ装置１Ａから送信信号の送信を開始する。
【0067】
ステップＳ２８５において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ２８０でレーダ装置１Ａから送信した送信信号が対象物で反射されることにより生成された受信信号を検出する。ここでは前述のように、送信信号と受信信号の周波数差に応じてミキサ１０５により生成されるビート信号を、低域通過フィルタ１０６を介してＡＤ変換器１０７に入力し、これを所定のサンプリング周期ごとにディジタル値に変換することで、受信信号を検出することができる。
【0068】
ステップＳ２９０において、ＤＳＰ１０８は、レーダ装置１Ａにおいて除去対象帯域が記憶されているか否かを判定する。前述のステップＳ２７０の処理を実行済みであり、この処理によって除去対象帯域がメモリに記憶されている場合は、ステップＳ２９５へ進む。一方、ステップＳ２７０の処理を実行しておらず、除去対象帯域がメモリに記憶されていない場合は、ステップＳ２９５の処理を実行せず、図８のフローチャートに示す処理を終了する。この場合、レーダ装置１Ａでは、ステップＳ２８５で検出した受信信号をそのまま用いて、対象物の検出処理および対象物までの距離算出処理が行われる。
【0069】
ステップＳ２９５において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ２８５で検出した受信信号の周波数スペクトラムから、メモリに記憶されている除去対象帯域を除去する。すなわち、送信信号と受信信号の周波数差に応じて生成されたビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで求められるビート信号の周波数スペクトラムから、除去対象帯域に対応する部分を除去することで、当該部分の電力値を０とする。これによりレーダ装置１Ａでは、ステップＳ２９５で除去対象帯域が除去された受信信号の周波数スペクトラムを用いて、対象物の検出処理および対象物までの距離算出処理が行われる。その際、例えばＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）と呼ばれる手法により、対象物に対応するピークを検出するためのしきい値を設定することで、誤検出率を一定にすることができる。あるいは、一定のしきい値を設定してもよい。
【0070】
ステップＳ２９５の処理を実行したら、図８のフローチャートに示す処理を終了する。その後は、送信信号の周波数を掃引開始周波数ｆminから掃引終了周波数ｆmaxの間で連続的に変化させる動作を掃引周期Ｔごとに繰り返し、送信信号の送信と受信信号の検出を継続する。
【0071】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１Ａの動作例を説明する図である。図９では、狭帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号として、図７（ａ）と同様のレーダ信号がレーダ装置１Ａにおいて受信される場合の様子を示している。
【0072】
図９の場合も図７（ａ）と同様に、干渉信号の掃引開始タイミングと、レーダ装置１Ａにおける送信信号の掃引開始タイミングｔ0との差分τが小さいと、これらがともにアップチャープ区間であるときのビート信号の周波数ｆ1は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPF以内となる。したがって、この期間内ではＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅が大きい状態が継続する。その結果、例えば図９に示すように、観測期間内に得られたビート信号の周波数スペクトラムにおけるピーク電力値Ｐiが所定のしきい値Ｐth以上の場合、ＤＳＰ１０８は図８のステップＳ２７０において、このピーク電力値Ｐiに対応する周波数帯域ｆiを除去対象帯域として記憶する。
【0073】
その後、ＤＳＰ１０８は、送信信号の送信を開始した後の受信信号により生成されたビート信号の周波数スペクトラムから、除去対象帯域として記憶された周波数帯域ｆiを除去する。これにより図９に示すように、受信信号のビート信号の周波数スペクトラムから、干渉信号に対応する周波数帯域ｆiの部分が取り除かれる。本実施形態のレーダ装置１Ａは、こうして干渉信号成分が除去されたビート信号の周波数スペクトラムを用いて対象物の検出を行う。したがって、狭帯域干渉の抑圧が可能となる。
【0074】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）、（２）に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
【0075】
（５）ＤＳＰ１０８は、低域通過フィルタ１０６を通過した干渉信号によるビート信号（第２のビート信号）の周波数スペクトラムにおいて予め定めたしきい値Ｐth以上の電力を有する周波数帯域ｆiを、受信信号によるビート信号（第１のビート信号）から除去する（ステップＳ２９５）。このようにしたので、狭帯域干渉が発生する状況の場合、これを効果的に抑圧することができる。
【0076】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図４に示した第１の実施形態に係るレーダ装置１と同一の構成を有している。本実施形態のレーダ装置は、狭帯域干渉を検出した場合の処理が第１、第２の実施形態とは異なる。それ以外の点は、第１、第２の実施形態に係るレーダ装置１，１Ａと同様である。なお、以下の説明では、本実施形態のレーダ装置を「レーダ装置１Ｂ」と称する。
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置について説明する。本実施形態のレーダ装置は、ＦＭＣＷレーダ装置であり、図４に示した第１の実施形態に係るレーダ装置１と同一の構成を有している。本実施形態のレーダ装置は、狭帯域干渉を検出した場合の処理が第１、第２の実施形態とは異なる。それ以外の点は、第１、第２の実施形態に係るレーダ装置１，１Ａと同様である。なお、以下の説明では、本実施形態のレーダ装置を「レーダ装置１Ｂ」と称する。
【0077】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置１Ｂの処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態のレーダ装置１Ｂは、送信信号の送信を開始する際に、ＤＳＰ１０８において図１０のフローチャートに示す処理を実行する。
【0078】
ステップＳ３１０において、ＤＳＰ１０８は、図６のステップＳ１１０と同様に、スイッチ１１１をオフにすることで、レーダ装置１Ｂからの送信信号の送信を停止する。これにより、ステップＳ３２０以降で既送信のレーダ信号の検出を行うときには、レーダ装置１Ｂから空間に送信信号が放出されないようにする。
【0079】
ステップＳ３２０において、ＤＳＰ１０８は、図６のステップＳ１２０と同様に、送信信号の周波数の掃引を開始する掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxを設定する。
【0080】
ステップＳ３３０において、ＤＳＰ１０８は、図６のステップＳ１３０と同様に、ステップＳ３２０で設定した掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従って、送信信号の周波数の掃引を開始するように、波形発生器１０１および電圧制御発振器１０２を制御する。これにより、所定の周期で電圧が連続的に変化する電圧波形が波形発生器１０１から電圧制御発振器１０２に出力され、図２で示したように周波数が鋸歯状に時間変化する送信信号の出力が、電圧制御発振器１０２により開始される。なお、ステップＳ３１０でスイッチ１１１をオフにしているため、この送信信号は空間には放出されず、電圧制御発振器１０２からミキサ１０５に入力される。
【0081】
ステップＳ３４０において、ＤＳＰ１０８は、干渉信号の有無を検出するためのキャリアセンスを実施する。ここでは図６のステップＳ１４０と同様に、例えば、周波数が連続的に時間変化する送信信号に応じてＡＤ変換器１０７から出力されるビート信号の電力のサンプリング値を、所定のサンプリング間隔で取得する。
【0082】
ステップＳ３５０において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３４０でキャリアセンスを開始してからの経過時間に基づき、所定の観測期間を経過したか否かを判定する。観測期間を経過していなければステップＳ３４０に戻ってキャリアセンスを継続し、観測期間を経過したらステップＳ３７０に進む。
【0083】
ステップＳ３７０において、ＤＳＰ１０８は、観測期間内にステップＳ３４０で実施したキャリアセンスの結果に基づき、ビート信号の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値を、補正電力値として不図示のメモリに記憶する。なお、ビート信号の周波数スペクトラムは、前述のように、例えば観測期間中に低域通過フィルタ１０６を通過してＡＤ変換器１０７に入力されるビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで求められる。観測精度を改善するため、ビート信号の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値に対して複数の掃引を行い、周波数ごとに加算して平均化してもよい。これにより、レーダ装置１Ｂにおいて、観測期間中に受信した干渉信号を含む各種信号の電力値が補正電力値として記憶保持される。
【0084】
ステップＳ３８０において、ＤＳＰ１０８は、送信信号の送信を開始する。このときＤＳＰ１０８は、ステップＳ３２０で設定した掃引開始タイミングｔ0、掃引開始周波数ｆminおよび掃引終了周波数ｆmaxに従い、キャリアセンス時に行った送信信号の周波数の掃引を継続する。そして、スイッチ１１１をオフからオンに切り替えて、レーダ装置１Ｂから送信信号の送信を開始する。
【0085】
ステップＳ３８５において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３８０でレーダ装置１Ｂから送信した送信信号が対象物で反射されることにより生成された受信信号を検出する。ここでは前述のように、送信信号と受信信号の周波数差に応じてミキサ１０５により生成されるビート信号を、低域通過フィルタ１０６を介してＡＤ変換器１０７に入力し、これを所定のサンプリング周期ごとにディジタル値に変換することで、受信信号を検出することができる。
【0086】
ステップＳ３９５において、ＤＳＰ１０８は、ステップＳ３８５で検出した受信信号の周波数スペクトラムから、メモリに記憶されている補正電力値を減算する。すなわち、送信信号と受信信号の周波数差に応じて生成されたビート信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで求められるビート信号の周波数スペクトラムが表す周波数ごとの電力値から、ステップＳ３７０で記憶された補正電力値の分を差し引くことで、ビート信号の周波数スペクトラムを補正する。これによりレーダ装置１Ｂでは、ステップＳ３９５で補正された受信信号の周波数スペクトラムを用いて、対象物の検出処理および対象物までの距離算出処理が行われる。その際は第２の実施形態と同様に、例えばＣＦＡＲと呼ばれる手法により、対象物に対応するピークを検出するためのしきい値を設定してもよいし、あるいは一定のしきい値を設定してもよい。
【0087】
ステップＳ３９５の処理を実行したら、図１０のフローチャートに示す処理を終了する。その後は、送信信号の周波数を掃引開始周波数ｆminから掃引終了周波数ｆmaxの間で連続的に変化させる動作を掃引周期Ｔごとに繰り返し、送信信号の送信と受信信号の検出を継続する。
【0088】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置１Ｂの動作例を説明する図である。図１１では、狭帯域干渉の発生原因となり得る干渉信号として、図７（ａ）と同様のレーダ信号がレーダ装置１Ｂにおいて受信される場合の様子を示している。
【0089】
図１１の場合も図７（ａ）や図９と同様に、干渉信号の掃引開始タイミングと、レーダ装置１Ｂにおける送信信号の掃引開始タイミングｔ0との差分τが小さいと、これらがともにアップチャープ区間であるときのビート信号の周波数ｆ1は、低域通過フィルタ１０６の通過帯域ｆLPF以内となる。したがって、この期間内ではＡＤ変換器１０７に入力される信号の振幅が大きい状態が継続する。ＤＳＰ１０８は図１０のステップＳ３７０において、このビート信号の周波数スペクトラムが表す周波数ごとの電力値を補正電力値として記憶する。
【0090】
その後、ＤＳＰ１０８は、送信信号の送信を開始した後の受信信号により生成されたビート信号の周波数スペクトラムから、補正電力値を減算する。これにより図１１に示すように、受信信号のビート信号の周波数スペクトラムから、干渉信号やノイズに対応する部分が差し引かれる。本実施形態のレーダ装置１Ｂは、こうして干渉信号成分やノイズ成分が除去されたビート信号の周波数スペクトラムを用いて、対象物の検出を行う。したがって、狭帯域干渉の抑圧が可能となる。
【0091】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）、（２）に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
【0092】
（６）ＤＳＰ１０８は、低域通過フィルタ１０６を通過した干渉信号によるビート信号（第２のビート信号）の周波数スペクトラムにおける各周波数の電力値を、受信信号によるビート信号（第１のビート信号）から減算する（ステップＳ３９５）。このようにしたので、狭帯域干渉が発生する状況の場合、これを効果的に抑圧することができる。
【0093】
なお、以上説明した実施形態では、送信期間において送信信号の周波数が上り方向に連続的に時間変化し、戻り期間において送信信号の周波数が下り方向に連続的に時間変化する例を説明したが、上り方向と下り方向を互いに入れ替えても本発明を適用可能である。すなわち、送信期間においては、送信信号の周波数が所定の送信開始周波数から所定の送信終了周波数まで下り方向に連続的に時間変化し、戻り期間においては、送信信号の周波数が送信終了周波数から送信開始周波数まで上り方向に時間変化することで周波数を戻すような場合についても、本発明の適用範囲に含まれる。
【0094】
以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0095】
１ レーダ装置
１０１ 波形発生器
１０２ 電圧制御発振器
１０３ 増幅器
１０４ 低雑音増幅器
１０５ ミキサ
１０６ 低域通過フィルタ
１０７ ＡＤ変換器
１０８ ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１０９ 送信アンテナ
１１０ 受信アンテナ
１１１ スイッチ
１０１ 波形発生器
１０２ 電圧制御発振器
１０３ 増幅器
１０４ 低雑音増幅器
１０５ ミキサ
１０６ 低域通過フィルタ
１０７ ＡＤ変換器
１０８ ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１０９ 送信アンテナ
１１０ 受信アンテナ
１１１ スイッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】