特許 7557978 レーダ装置、レーダ装置の制御方法、プログラム

(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】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】レーダ装置、レーダ装置の制御方法、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20240920BHJP

   H01Q 3/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G01S7/02 216

H01Q3/00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020115110

(22)【出願日】2020-07-02

(65)【公開番号】P2022012935

(43)【公開日】2022-01-18

【審査請求日】2023-06-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】志村 元

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０６４５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１０５９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－００９５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０２９１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９４９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２４２２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７４５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５４１７１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５

Ｈ０１Ｑ ３／００－３／４６

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

指向性を有し、電磁波を放射する送信アンテナと、
指向性を有し、前記電磁波が物体によって反射された反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信アンテナのビーム幅と前記受信アンテナのビーム幅が重複する領域を有する範囲で、前記送信アンテナのビームが最大となる方向に対応する送信ビーム方向と、前記受信アンテナのビームが最大となる方向に対応する受信ビーム方向との角度差が、０よりも大きい所定の角度となるように前記送信アンテナと前記受信アンテナを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記送信ビーム方向が第１のビーム方向である場合の前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向との角度差が、前記送信ビーム方向が前記第１のビーム方向とは異なる第２のビーム方向である場合の前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向との角度差とは異なるように前記送信アンテナと前記受信アンテナを制御することを特徴とするレーダ装置。

【請求項2】

前記受信アンテナにより受信された反射波を解析する解析手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を個別に制御することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記解析手段による物体検知のために、前記角度差を維持しながら、前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を回転させることを特徴とする請求項２または３に記載のレーダ装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記解析手段による第１の物体検知を行うために、前記角度差を第１の角度に維持しながら前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を回転させ、
前記第１の物体検知で物体が検知された場合に、前記解析手段による第２の物体検知を行うために、前記角度差を前記第１の角度よりも大きい第２の角度に維持しながら前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を回転させる、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のレーダ装置。

【請求項6】

前記第１の角度が０であることを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記第１の物体検知で検知された物体が存在する方向に基づいて設定された範囲で前記第２の物体検知が行われるように、前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向の回転を制御することを特徴とする請求項５または６に記載のレーダ装置。

【請求項8】

前記制御手段は、前記物体検知によって検知された物体の形状または大きさを検出するために、前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を前記検知された物体が存在する方向へ向けた後、前記送信ビーム方向を回転させずに前記受信ビーム方向を回転させる、ことを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。

【請求項9】

前記制御手段は、前記物体検知によって検知された物体の形状または大きさを検出するために、前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を前記検知された物体が存在する方向へ向けた後、前記受信ビーム方向を回転させずに前記送信ビーム方向を回転させる、ことを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。

【請求項10】

前記制御手段は、前記送信アンテナのビーム幅と前記受信アンテナのビーム幅の重複する領域の大きさが同じになるように、前記送信ビーム方向または前記受信ビーム方向に応じて、前記角度差を変更することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。

【請求項11】

前記送信アンテナの送信ビーム方向とビーム幅の関係、前記受信アンテナの受信ビーム方向とビーム幅の関係を記憶したテーブルをさらに備え、
前記制御手段は、前記テーブルを参照して前記角度差を変更することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。

【請求項12】

前記制御手段は、前記角度差に基づいて、前記送信アンテナの送信パワーを制御することを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。

【請求項13】

前記制御手段は、前記角度差が大きいほど、前記送信パワーを大きくすることを特徴とする請求項１２に記載のレーダ装置。

【請求項14】

指向性を有し、電磁波を放射する送信アンテナと、
指向性を有し、前記電磁波が物体によって反射された反射波を受信する受信アンテナと、を備えるレーダ装置の制御方法であって、
前記送信アンテナのビーム幅と前記受信アンテナのビーム幅が重複する領域を有する範囲で、前記送信アンテナのビームが最大となる方向に対応する送信ビーム方向と、前記受信アンテナのビームが最大となる方向に対応する受信ビーム方向との角度差が、０よりも大きい所定の角度になるように前記送信アンテナと前記受信アンテナを制御する工程と、
前記角度差を維持しながら、前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向を回転させて、物体検知を行う工程と、を有し、
前記制御する工程において、前記送信ビーム方向が第１のビーム方向である場合の前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向との角度差は、前記送信ビーム方向が前記第１のビーム方向とは異なる第２のビーム方向である場合の前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向との角度差とは異なるように前記送信アンテナと前記受信アンテナが制御されることを特徴とするレーダ装置の制御方法。

【請求項15】

請求項１４に記載されたレーダ装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーダ装置、レーダ装置の制御方法、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

送信アンテナから電磁波を放射（送信）し、物体で反射された電磁波を受信アンテナで電波を受ける（受信）ことによって、物体を検出する物体検出レーダシステムが知られている。例えば、特許文献１には、送信信号を被写体に向けて送信し、被写体によって反射された反射信号から被写体の画像を取得するイメージング装置が開示されている。また、特許文献２には、送信アンテナと受信アンテナが異なる方向に配列されたアクティブセンサが開示されている。特許文献２のアクティブセンサによれば、送信アンテナを第一の方向に走査し、受信アンテナを第二の方向に走査することで、送信ビームと受信ビームの交点の位置を移動させ、その位置の情報を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１４５２３０号公報

【文献】特開２０１５－１３２４７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような物体検出レーダシステムでは、対象の物体の大きさ、形状等をより高い精度で検出する場合には、送信アンテナや受信アンテナのビーム幅を狭くする必要があった。そのため、アンテナの構造が複雑化、大型化する場合があった。

【0005】

本発明は、アンテナの構造の複雑化、大型化を抑制しつつ、高精度な物体検知を可能にするレーダ装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によるレーダ装置は以下の構成を備える。すなわち、
指向性を有し、電磁波を放射する送信アンテナと、
指向性を有し、前記電磁波が物体によって反射された反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信アンテナのビーム幅と前記受信アンテナのビーム幅が重複する領域を有する範囲で、前記送信アンテナのビームが最大となる方向に対応する送信ビーム方向と、前記受信アンテナのビームが最大となる方向に対応する受信ビーム方向との角度差が、０よりも大きい所定の角度となるように前記送信アンテナと前記受信アンテナを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記送信ビーム方向が第１のビーム方向である場合の前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向との角度差が、前記送信ビーム方向が前記第１のビーム方向とは異なる第２のビーム方向である場合の前記送信ビーム方向と前記受信ビーム方向との角度差とは異なるように前記送信アンテナと前記受信アンテナを制御する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、アンテナの構造の複雑化、大型化を抑制しつつ、高精度な物体検知が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】（ａ）は物体検出レーダシステムの構成例を示す図、（ｂ）送信アンテナビームを説明する図、（ｃ）は受信アンテナビームを説明する図。

【図2】（ａ）は物体検出レーダシステムによる物体検知の走査例を示す図、（ｂ）は半値幅を説明する図。

【図3】第１実施形態による物体検出レーダシステムの動作を説明する図。

【図4】第２実施形態による制御部の処理を示すフローチャート。

【図5】第２実施形態による、詳細な物体検知のための動作例を示す図。

【図6】指向性アンテナのビーム方向による放射パターンの変化例を示す図。

【図7】第３実施形態による物体検出レーダシステムの動作を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

以下の実施形態では、６０ＧＨｚ帯のミリ波を使用した物体検出レーダシステムを例示するが、使用される周波数帯は必ずしもこれに限らない。たとえば、６０ＧＨｚ帯よりもさらに高い周波数帯である、２００ＧＨｚ～５００ＧＨｚ帯を使用してもよい。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１（ａ）は、第１実施形態に係るレーダ装置を用いた物体検出レーダシステムの構成例を示した図である。物体検出レーダシステム１０は、送信アンテナ１０１、受信アンテナ１０２、解析部１０３、制御部１０４を有する。送信アンテナ１０１は制御部１０４の制御下で送信波１１２を放射する。送信アンテナ１０１は、図１（ｂ）に示されるように、送信アンテナビーム１１１として示される指向性（放射パターン）を有しており、制御部１０４はその送信ビーム方向１１３を変更することができる。ここで、送信ビーム方向１１３は、例えば、送信アンテナ１０１の最大放射強度の方向（主ビーム方向）に対応する。また、ビーム幅Ｔは、送信アンテナ１０１における、物体検出に有効な電磁波の放射幅である。

【0012】

受信アンテナ１０２は、制御部１０４の制御下で反射波１２２を受信する。受信アンテナ１０２は、図１（ｃ）に示されるように、受信アンテナビーム１２１として示される指向性を有しており、制御部１０４はその受信ビーム方向１２３を変更することができる。ここで、受信ビーム方向１２３とは、受信アンテナの最大放射強度の方向（主ビーム方向）に対応する。また、ビーム幅Ｒは、受信アンテナ１０２における、物体検出に有効な電磁波の放射幅である。

【0013】

なお、送信アンテナ１０１、受信アンテナ１０２は共用アンテナであり、アンテナとしては同一である。制御部１０４は、送信時の送信アンテナビーム１１１（送信ビーム方向１１３）、受信時の受信アンテナビーム１２１（受信ビーム方向１２３）をそれぞれ個別に制御することができる。また、本実施形態では、送信アンテナビーム１１１の形状と受信アンテナビーム１２１の形状は同一であり、ビーム幅Ｔとビーム幅Ｒも同一である。図１（ａ）では、送信ビーム方向と受信ビーム方向が一致した状態を示している。以下、物体検出レーダシステムが、物体１３１の大きさ、形状等を検出する方法について述べる。

【0014】

なお、本実施形態では、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２は、同じ共用アンテナであり、アンテナのビームの方向を制御可能なアレイアンテナを用いた例について説明するがこれに限られるものではない。例えば、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２は、別のアンテナで構成されてもよいし、特定の方向に指向性（ビーム）を有するアレイアンテナ以外の指向性アンテナであってもよい。また、送信アンテナビーム１１１と受信アンテナビーム１２１は同一でなくてもよい。

【0015】

物体検出レーダシステム１０が対象物を検出する方法について、図１を用いて説明する。送信アンテナ１０１は、送信アンテナビーム１１１に示される方向と放射強度で送信波１１２を送信する。送信波１１２は電磁波であり、本実施形態では６０ＧＨｚ帯のミリ波である。送信波１１２の一部は物体１３１で反射し、反射波１２２が発生する。受信アンテナ１０２は、受信アンテナビーム１２１で示される方向と放射強度で、到来する反射波１２２を受信することが可能である。図１（ａ）に示されるように、制御部１０４は、送信アンテナビーム１１１と受信アンテナビーム１２１が同一方向になるように送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２を制御する。送信アンテナ１０１が送信した電磁波の一部を、受信アンテナ１０２が反射波として受信した場合には、当該方向に対象物が存在する、ということになり、対象物の大きさ、形状等の検出を行うことが可能になる。

【0016】

次に、対象物の大きさ、形状等をより高精度に検出するための方法について述べる。図２（ａ）において、物体１３１、物体１３２、物体１３２は物体検出レーダシステム１０で検出される物体である。ここで、制御部１０４は、送信アンテナビーム１１１および受信アンテナビーム１２１をそれぞれ一定の角度θで走査するように、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２を制御する。送信アンテナビーム１１１および、受信アンテナビーム１２１は、ビーム幅Ｔ、Ｒを有する。図２（ｂ）に示されるように、アンテナから放射される電磁波の放射強度が最大となる点２０１から放射強度が３ｄＢ低くなる点２０２の間の角度Ｘは、半値幅、半値角あるいは３ｄＢビーム幅と呼ばれる（以下、半値幅という）。送信アンテナビーム１１１および受信アンテナビーム１２１の半値幅Ｘが広いと、ビーム幅Ｔ、Ｒも広くなる。その結果、例えば図２（ａ）に示されるように、物体１３２と物体１３３がビーム幅Ｔ、Ｒの範囲に存在するような場合に、それら物体を分離して認識することができなくなる。

【0017】

一般に、そのような誤検出を避け、対象物をより高精度に検出するには、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２の放射特性である半値幅Ｘを狭くすることで実現できる。すなわち、半値幅を狭くすることにより、送信アンテナから送信される電磁波が対象物に入射する面積（ビーム幅Ｔ）が狭くなる。また、対象物から反射される反射波を受信する範囲の面積（ビーム幅Ｒ）も狭くなる。それにより、より対象物の検出の分解能を向上させることが可能となるからである。しかし、上記のように送信アンテナや受信アンテナの放射特性である半値幅を狭くする場合、一般的にアンテナの構成が複雑になる。たとえばアレイアンテナであれば、より半値幅の狭い放射特性を得ようとすると、アンテナの個数を増やす必要があるため、対象物検出システムの大型化を招く。

【0018】

そこで、以下では、送信アンテナ１０１や受信アンテナ１０２の放射特性である半値角を狭くすることなく、対象物の検出をより高精度に行うことを可能とする方法について説明する。

【0019】

図３に示す物体検出レーダシステム１０では、送信アンテナ１０１による送信アンテナビーム１１１の送信ビーム方向１１３と、受信アンテナ１０２による受信アンテナビーム１２１の受信ビーム方向１２３とを、角度δ（δ＞０）だけずらしている。上述したように、物体検出は、送信アンテナ１０１から送信される送信波が物体１３１に入射し、物体１３１で反射される反射波を受信アンテナ１０２が受信することで行われる。図１および図３からわかるように、それが可能となるのは、送信アンテナ１０１が送信波１１２を送信可能な範囲（ビーム幅Ｔ）と受信アンテナ１０２が反射波１２２を受信可能な範囲（ビーム幅Ｒ）の重複した範囲Ｗである。

【0020】

送信アンテナビーム１１１のビーム幅Ｔと受信アンテナビーム１２１のビーム幅Ｒが重なる領域の延長上の幅（面積）について、図１と図３を比較してみる。図１では、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３が一致しており、重複する領域の幅はビーム幅ＴまたはＲと等しい。これに対して、図３では、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３が角度δだけずれているため、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のビーム幅が重複する領域の幅はＷとなり、図１の状態と比べて明らかに狭くなっている。このように、制御部１０４が送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のビーム方向をずらすように制御することで、物体を検出可能な範囲を狭くすることが可能となる。これにより、物体検出レーダシステム１０は、例えば、図２（ａ）の状態では別の物体であることを認識できなかった物体１３２および物体１３３を別の物体であると認識することが可能となる。

【0021】

以上のように、第１実施形態によれば、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３をずらすことにより、送信波と反射波の送受信が可能な領域（物体検出可能範囲）を所定の狭さ（面積）に設定され、物体検知の精度（解像度）が向上する。また、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度差を所定値に維持しながら、送信アンテナ１０１、受信アンテナ１０２を中心とした周囲を走査することで、より正確に物体の存在を検出することが可能となる。例えば、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度を適切に設定することで、図２（ａ）に示す、物体１３２と物体１３３が別々の物体であることを検出できるようになる。

【0022】

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、送信波１１２と反射波１２２の送受信が可能な幅（面積）が所定の狭さ（面積）になるように送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２のビーム方向を制御することで、物体の検出の精度を向上する構成について説明した。すなわち、第１実施形態では、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のアンテナビーム方向を制御することにより、物体を検出可能な範囲（面積）を変化させることができることを説明した。第２実施形態では、検出可能範囲を変化させる構成を利用して、物体の検出時間を短縮し、かつ対象物の大きさや形状等をより詳細検出する構成について説明する。

【0023】

図４は、第２実施形態の制御部１０４、解析部１０３によるアンテナ制御を説明するフローチャートである。制御部１０４は、例えば１つ以上のプロセッサーとメモリを有し、１つ以上のプロセッサーがメモリに格納されたプログラムを実行することで図４に示される処理を実行する。まず、制御部１０４は、送信アンテナビーム１１１と受信アンテナビーム１２１が重なる領域が広くなるように、すなわち、物体を検出可能な範囲（面積）が広くなるように、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３を制御する。本実施形態では、制御部１０４は、物体を検出可能な範囲（面積）がもっとも広くなるように、送信アンテナ１０１の送信ビーム方向１１３と受信アンテナ１０２の受信ビーム方向１２３が同一となるように制御する（Ｓ４０１）。この状態は、図１に示したとおりである。

【0024】

制御部１０４は、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３を一致させた状態で、例えば図２（ａ）に示されるように、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２による走査を行う（Ｓ４０２）。制御部１０４は、物体を検出可能な範囲ができるだけ重ならないように送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２のビーム方向を回転させる。例えば、図２（ａ）において、送信ビーム方向１１３、受信ビーム方向１２３をビーム幅Ｔ（＝Ｒ）ずつ回転させる（θ＝Ｔ）、半値角Ｘずつ回転させる（θ＝Ｘ）ことがあげられる。これにより、解析部１０３は、送信アンテナ１０１、受信アンテナ１０２の周囲における物体の有無を短時間で判断することができる。制御部１０４は、走査が終了するまでの間に（Ｓ４０５でＮＯの間に）、解析部１０３が物体を検出した場合にはそのときの検出可能範囲を特定範囲としてメモリ（不図示）に保持する（Ｓ４０３でＹＥＳ、Ｓ４０４）。

【0025】

特定範囲において物体の存在が検出された場合は、当該特定範囲に物体が１つ存在する場合もあるし複数の物体が存在する場合もありうる。よって、上述した走査が終了した後、上記物体の存在が検出された特定範囲をより詳細に分析する。このため、制御部１０４は、特定範囲がメモリに保持されている場合に（Ｓ４０６でＹＥＳ）、Ｓ４０７以降の処理を実行する。特定範囲が保持されていなければ（Ｓ４０６でＮＯ）、物体は検出されていないので、本処理を終了する。

【0026】

まず、制御部１０４は、第１実施形態（図３）で説明したように、物体の検出可能範囲（面積）が所定の大きさになるように送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２のビーム方向を図３に示したようにずらす（Ｓ４０７）。そして、制御部１０４は、この状態を保ったまま（送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の角度をδに保ったまま）、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２を用いて上記の特定範囲を走査する（Ｓ４０８）。特定範囲の走査では、例えば、狭められた検出可能範囲（範囲Ｗ）がなるべく重複しないようにビーム方向を回転する。解析部１０３は、走査により得られた物体の検出結果に基づいて、物体の大きさ、形状を認識する（Ｓ４０９）。なお、Ｓ４０４において、特定範囲として物体を検出した時のビーム方向が保持されるようにしてもよい。この場合、制御部１０４は、Ｓ４０８において、メモリに保持されているビーム方向と、上記走査のビーム幅（＝Ｔ）に基づいて特定範囲を決定する。

【0027】

以上の処理によれば、物体検出可能な範囲を狭くした精密な走査が行われるため、特定範囲に複数の物体が存在するかどうかを判断することができる。また、物体検出可能な範囲に応じた精度で、特定範囲に存在する物体の大きさ、形状を特定することができる。また、そのような精密な走査は、Ｓ４０３で物体が検出された特定範囲について行われるので、処理の高速化が達成される。なお、さらに細かい領域内の物体の有無を検出したい場合には、上記物体の存在が検出された領域内において、上記よりさらに物体検出可能領域を狭めて走査をおこなってもよい。すなわち、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のビーム方向のずらし量を大きくしながら、特定範囲の決定と、決定された特定範囲のより精密な走査を繰り返すようにしてもよい。

【0028】

以上のように、物体が存在すると判定された特定範囲について、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のビーム方向をずらした状態で走査を行うことで、検出された物体がいくつの物体からなるものであるかをより正確に認識できる。

【0029】

次に、上述のＳ４０９において、検出された物体のそれぞれについて、その大きさおよび形状をより精密に特定する方法を説明する。

【0030】

図５は、第２実施形態による、物体の大きさ、形状を精密に特定する方法について説明する図である。上記の方法で、狭められた領域に物体１３１が存在することを検出された場合、制御部１０４は、図５（ａ）に示すように、物体１３１が存在する領域の方向にビーム方向が向くように送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２を制御する。そして、制御部１０４は、送信アンテナ１０１の送信ビーム方向１１３を固定したまま、受信アンテナ１０２の受信ビーム方向１２３を時計回りに所定の角度毎変化させる。図５（ｂ）は、受信ビーム方向１２３を時計回りに角度δ１だけ回転させた様子が示されている。図５（ｃ）では、図５(ｂ)の状態からさらに受信ビーム方向１２３を時計回りに角度δ１だけ回転させた様子が示されている。図５（ｃ）では、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度がδ２（＝δ１×２）となっている。

【0031】

解析部１０３は、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度が変わるたびに反射波１２２を検出できるかどうか、つまりそれぞれの角度における物体検出可能範囲（面積）において物体１３１を検出したかどうかを判定する。送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度を大きくしていくと、どこかで物体を検出できなくなる領域が存在するはずであり、解析部１０３はその情報から、物体１３１の片側について大きさ、形状を特定することができる。同様に、制御部１０４は、受信アンテナ１０２の受信ビーム方向１２３を反時計回りに所定の角度ずつ変化させる。解析部１０３は、それぞれの角度において反射波を検出できるかどうか、つまりそれぞれの角度における物体検出可能範囲（面積）において、物体１３１を検出したかどうかを判定することにより、物体１３１のもう一方の側の大きさ、形状を特定できる。

【0032】

以上の方法により、物体１３１の大きさ、形状を、短時間に、より高精度に特定することが可能となる。なお、第２実施形態では送信アンテナ１０１のビーム方向を固定し、受信アンテナ１０２のビーム方向を時計回り、反時計回りに回転させたが、送信アンテナと受信アンテナの関係を逆にしてもよい。すなわち、制御部１０４が、受信アンテナ１０２の受信ビーム方向１２３を固定し、送信アンテナ１０１の送信ビーム方向１１３を時計回り、反時計回りに回転させるよう制御してもよい。

【0033】

＜第３実施形態＞
上記実施形態において、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２は共用アンテナであり、特定の方向に強いビーム（指向性）を有する指向性アンテナである。このような指向性アンテナは、図６に示すように、一般にビーム方向によってアンテナの放射パターンが変化する。すなわち、アンテナのビーム方向によって、ビーム幅（半値幅など）が変化する。そのため、送信アンテナ１０１（受信アンテナ１０２）の送信ビーム方向１１３（受信ビーム方向１２３）が、状態６ａ、６ｂ、６ｃに示されるように変化するにしたがって、送信アンテナビーム１１１（受信アンテナビーム１２１）のビーム幅が変化する。図６では、状態６ａに示される送信アンテナビーム１１１（受信アンテナビーム１２１）のビーム方向から回転角度θだけ回転した状態６ｂ、回転角度θ'（θ'＞θ）だけ回転した状態６ｃが示されている。図６の例では、回転角度が大きくなるほどビーム幅も大きくなっている。このような場合、送信アンテナ１０１の送信ビーム方向１１３と受信アンテナ１０２の受信ビーム方向１２３のずらし量（角度差）を一定にすると、ビーム方向によって物体検出可能な範囲が変化してしまう。例えば、状態６ｂで状態６ｃで同じ角度だけ受信ビーム方向をずらすと、状態６ｃの物体検出可能範囲の方が大きくなってしまう。第３実施形態では、ビーム方向が変化した場合においても、所定の物体検出可能な範囲（面積）を設定できるようにするための、送信アンテナおよび受信アンテナの制御方法について述べる。

【0034】

図７（ａ）に示すように、幅Ｗで示されるように物体検出可能な範囲（面積）を得ようとした場合に、送信アンテナ１０１の送信ビーム方向１１３と受信アンテナ１０２の受信ビーム方向１２３の間の角度はδに設定される。一方、図７(ｂ)に示されるように送信アンテナ１０１から放射される送信ビーム方向１１３に設定された場合、幅Ｗで表される物体検出可能な範囲（面積）を得るためには、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度をδ'とする必要がある。このように、ビーム幅が狭い場合とビーム幅が広い場合とでは、同じ物体検出可能な範囲（面積）を得るための、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の角度差が異なる。すなわち、ビーム幅が狭い場合の角度差δよりも、ビーム幅が広い場合の角度差δ'の方が大きい。

【0035】

制御部１０４は、以上のような特性に基づいて、物体検出可能な範囲（面積）を一定に保つために、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の角度差を、送信ビーム方向１１３または受信ビーム方向１２３に基づいて変更する。例えば、制御部１０４は、「送信アンテナの送信ビーム方向の角度とビーム幅」と「受信アンテナのビーム方向の角度とビーム幅」とが関連付けて記憶されたテーブルを保持する。上述したように、物体検出可能な範囲（面積）は、送信アンテナと受信アンテナのビーム幅が重なり合う領域である。制御部１０４は、保持しているテーブルから得られるビーム方向とビーム幅に基づいて、所定の物体検出可能な範囲（面積）を得るために必要な、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２のビーム方向の角度を演算する。制御部１０４は、演算されたビーム方向の角度に基づき送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２のビーム方向を制御する。

【0036】

あるいは、「物体検出可能な範囲（面積）」と「送信アンテナのビーム方向の角度とビーム幅」と「受信アンテナのビーム方向の角度とビーム幅」が関連付けて記憶されたテーブルを保持してもよい。この場合、制御部１０４は、所定の物体検出可能な範囲（面積）を得るための送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のビーム方向の角度をテーブルから直接取得することができる。

【0037】

以上のように、第３実施形態によれば、ビーム方向によらず、安定した物体検出可能な範囲を得ることができる。

【0038】

＜第４実施形態＞
第１実施形態～第３実施形態において、送信アンテナと受信アンテナのアンテナビームの方向をずらすことによって、物体検出可能な範囲（面積）を狭くすることが可能となり、それによって、より高精度な物体の検出が可能となることを説明した。すなわち、図３に示されるように、送信アンテナビーム１１１のビーム幅Ｔと受信アンテナビーム１２１のビーム幅Ｒが重なる領域の幅Ｗ（面積）が物体検出可能な範囲となる。しかしながら、範囲Ｗの方向は、送信ビーム方向１１３および受信ビーム方向１２３からずれており、範囲Ｗにおける送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２のアンテナ利得は低くなっている。よって、物体１３１から反射される電磁波のエネルギーが、受信アンテナ１０２で十分に受け取れない可能性がある。その場合、受信アンテナ１０２で受信する反射波がノイズに紛れてしまい、物体検出レーダシステム１０が正確に物体を検出できなくなってしまう。

【0039】

第４実施形態では、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２のビーム方向をずらすことによって物体検出可能な範囲（面積）を狭くした際に、受信アンテナ１０２が物体からの反射波をより大きなエネルギーで受信できるようにする。

【0040】

受信アンテナ１０２が物体からの反射波をより大きなエネルギーで受信できるように、制御部１０４は、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３をずらした場合に、送信アンテナ１０１から送信される電磁波のエネルギーを高くする。すなわち、制御部１０４は、送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の間の角度差に応じて、送信アンテナ１０１から出力される電磁波の送信パワーを変更する。例えば、上記角度差が大きいほど、送信パワーを大きくする。このような制御により、物体で反射される反射波のエネルギーが大きくなり、受信アンテナ１０２で受信される反射波のエネルギーも大きくなる。結果、物体検出レーダシステム１０が物体をより正確に検出できるようになる。

【0041】

例えば、第２実施形態（図４）で説明した制御を実行する場合、重複するビーム幅Ｗが狭いほど（送信ビーム方向１１３と受信ビーム方向１２３の角度差が大きくなるほど）、アンテナ利得が低くなる。したがって、制御部１０４は、送信アンテナ１０１の送信パワーを上げるように制御する。

【0042】

例えば、制御部１０４のメモリは、第３実施形態で説明したテーブルを第１のテーブルとして保持するとともに、「送信ビーム方向と受信ビーム方向の角度差」と「送信アンテナの送信パワー」とを関連付けた第２のテーブルを保持する。制御部１０４は、第１のテーブルを用いて第３実施形態で説明した方法で送信ビーム方向と受信ビーム方向を決定すると、決定された送信ビーム方向と受信ビーム方向の角度差から第２のテーブルを参照して送信アンテナ１０１の送信パワーを決定する。

【0043】

以上のように、第４実施形態によれば、送信ビーム方向と受信ビーム方向をずらすことにより生じる利得の低下に起因した検知能力の低下が抑制される。

【0044】

以上説明したように、上記各実施形態によれば、物体検出レーダシステムにおいて、送信アンテナおよび受信アンテナの半値幅を変えることなく、アンテナのビーム方向の制御のみで、物体検知の精度を向上させることができる。すなわち、アンテナの構造の複雑化、大型化を抑制しつつ、高精度な物体検知を実現することが可能になる。

【0045】

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

【0046】

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

【符号の説明】

【0047】

１０１：送信アンテナ、１０２：受信アンテナ、１０３：解析装置、１０４：制御部、１１１：送信アンテナビーム、１２１：受信アンテナビーム、１１２：送信波、１２２：反射波、１３１：物体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】