(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】2024-09-30
(45)【発行日】2024-10-08
(54)【発明の名称】レーダ装置及びレーダ装置を搭載した移動体
(51)【国際特許分類】
G01S 13/34 20060101AFI20241001BHJP
G01S 13/931 20200101ALI20241001BHJP
G01S 7/03 20060101ALI20241001BHJP
【ＦＩ】
G01S13/34
G01S13/931
G01S7/03 200
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2023533468
(86)(22)【出願日】2022-06-02
(86)【国際出願番号】 JP2022022476
(87)【国際公開番号】W WO2023281948
(87)【国際公開日】2023-01-12
【審査請求日】2023-11-09
(31)【優先権主張番号】P 2021111708
(32)【優先日】2021-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100105887
【弁理士】
【氏名又は名称】来山 幹雄
(74)【代理人】
【識別番号】100145023
【弁理士】
【氏名又は名称】川本 学
(72)【発明者】
【氏名】柏木 克久
(72)【発明者】
【氏名】幸野 翼
【審査官】梶田 真也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１４８５１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０７２２２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４７１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１１９３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０２００２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１７８８４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０５８０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ １／７２ － １／８２
Ｇ０１Ｓ ３／８０ － ３／８６
Ｇ０１Ｓ ５／１８ － ７／６４
Ｇ０１Ｓ １３／００ － １７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置であって、
前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射するメタサーフェスを含むレーダ装置。
【請求項2】
前記反射構造物のメタサーフェスは、前記送信アンテナの放射方向と同一方向を向いており、前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において、入射波の伝搬方向と反射波の伝搬方向とのメタサーフェスに平行な成分が反対向きとなる特性を有し、前記反射構造物は、前記反射構造物のメタサーフェスを平面視したとき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナから、前記反射構造物のメタサーフェスより遠い領域に、入射波の伝搬方向と反射波の伝搬方向とのメタサーフェスに平行な成分が、前記送信チャープの周波数帯域の少なくとも一部の周波数において同一の向きとなる特性を有する反射表面を、さらに備えた請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項3】
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置であって、
前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射する誘電体多層膜構造を含むレーダ装置。
【請求項4】
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置であって、
前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有するレーダ装置。
【請求項5】
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置であって、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが設けられたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板を平面視したとき前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを取り囲むように、前記アンテナ基板に配置された反射構造物と
を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数が変化すると反射波の伝搬方向が変化する特性を有するレーダ装置。
【請求項6】
さらに、マルチパスの影響を受けて周波数スペクトル波形に発生し得るピークの位置情報を記憶する推定マルチパス記憶部を備えており、前記信号処理部は、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定する際に、前記推定マルチパス記憶部に記憶されている位置情報に基づくある範囲内において、他の範囲と比べて、ばらつきを検出しやすい方向にばらつき度合いの判定閾値を変化させる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項7】
前記送信チャープは、前記複数の解析期間における周波数帯域が、少なくとも２つの解析期間の間で部分的に重なる少なくとも２つの部分チャープを含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項8】
前記送信チャープは、マルチパス検知用と目標検知用との２種類を含み、マルチパス検知用の前記送信チャープは、少なくとも２つの前記部分チャープを含み、
目標検知用の前記送信チャープは、前記部分チャープのそれぞれの周波数帯域幅より広い周波数帯域幅を有し、
前記信号処理部は、
前記送信チャープがマルチパス検知用であるとき、前記複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、
前記送信チャープが目標検知用であるとき、前記送信チャープに対して前記中間周波信号の１つの周波数スペクトル波形を求め、
前記複数の周波数スペクトル波形に基づいて有効な対象物に起因するピークと判定したピークについて、目標検知用の前記送信チャープに基づく前記中間周波信号から生成された周波数スペクトル波形に基づいて対象物までの距離を求める請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項9】
車体と、
前記車体に取り付けられたレーダ装置と
を備え、
前記レーダ装置は、
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備えており、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定し、
前記レーダ装置は、前記車体に取り付けられた反射構造物を、さらに含み、
前記反射構造物は、前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に取り付けられており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーダ装置及びレーダ装置を搭載した移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
レーダで検出された対象物が障害物であるか否かを精度よく判定する技術が下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたレーダ装置においては、受信アンテナで受信された対象物からの反射波の受信強度の変化率が所定範囲内の場合に、対象物は障害物ではないと判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１１／０９２８１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術によるレーダ装置は、自車両から対象物までの距離の変化に起因して反射波の受信強度が変化することを利用している。このため、自車両と対象物とがともに静止している場合、対象物が障害物であるか否かを精度よく判定することが困難である。本発明の目的は、対象物が静止している場合でも、検知すべき対象物を精度よく識別することが可能なレーダ装置を提供することである。本発明の他の目的は、このレーダ装置を搭載した移動体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一観点によると、
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置であって、
前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射するメタサーフェスを含むレーダ装置が提供される。
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置であって、
前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射するメタサーフェスを含むレーダ装置が提供される。
【0006】
本発明の他の観点によると、
車体と、
前記車体に取り付けられたレーダ装置と
を備え、
前記レーダ装置は、
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備えており、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定し、
前記レーダ装置は、前記車体に取り付けられた反射構造物を、さらに含み、
前記反射構造物は、前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に取り付けられており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する移動体が提供される。
車体と、
前記車体に取り付けられたレーダ装置と
を備え、
前記レーダ装置は、
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備えており、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定し、
前記レーダ装置は、前記車体に取り付けられた反射構造物を、さらに含み、
前記反射構造物は、前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に取り付けられており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する移動体が提供される。
【発明の効果】
【0007】
マルチパスに起因して周波数スペクトル波形に、想定外の対象物からの反射に基づくピークが現れる場合がある。想定されるマルチパスの経路に、周波数に依存する特性を持つ反射構造物を配置しておくと、周波数に応じてマルチパスの経路が変化する。この場合に、複数の解析期間ごとに生成された周波数スペクトル波形に現れるマルチパスに起因するピークの位置にばらつきが生じる、このばらつきの度合いに基づいて、検知すべき対象物に起因するピークと、マルチパスに起因するピークとを区別することができる。このように、周波数スペクトル波形に現れるピークのばらつきに基づいてマルチパスの影響を低減しているため、対象物が静止している場合でも、検知すべき対象物を精度よく識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図4】図４Ａは、シミュレーション対象の反射構造物、及び入射波の電界強度を示す図であり、図４Ｂは、金属表面及びメタサーフェスを含む反射構造物に周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の電波を入射させたときの反射波の電磁界シミュレーション結果を示す図である。
【図7】図７Ａは、第２実施例によるレーダ装置、及びレーダ装置を搭載した移動体の一部を示す概略断面図であり、図７Ｂは、レーダ装置に最も近い位置に配置された反射構造物の反射特性を説明する模式図であり、図７Ｃは、金属表面を持つ反射構造物の反射特性を説明する模式図であり、図７Ｄは、反射構造物のメタサーフェスの反射位相、及び反射構造物の金属表面の反射位相の周波数依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［第１実施例］
図１から図６までの図面を参照して、第１実施例によるレーダ装置について説明する。
図１は、第１実施例によるレーダ装置２０の概略図である。第１実施例によるレーダ装置２０は、送信信号生成部２１、送信アンテナ２２Ｔｘ、受信アンテナ２２Ｒｘ、ミキサ２４、ＡＤコンバータ２５、及び信号処理部２６を備えている。送信信号生成部２１は、周波数連続変調された送信チャープを生成する。送信チャープの周波数時間変化について、後に図５Ａを参照して説明する。
図１から図６までの図面を参照して、第１実施例によるレーダ装置について説明する。
図１は、第１実施例によるレーダ装置２０の概略図である。第１実施例によるレーダ装置２０は、送信信号生成部２１、送信アンテナ２２Ｔｘ、受信アンテナ２２Ｒｘ、ミキサ２４、ＡＤコンバータ２５、及び信号処理部２６を備えている。送信信号生成部２１は、周波数連続変調された送信チャープを生成する。送信チャープの周波数時間変化について、後に図５Ａを参照して説明する。
【0010】
送信信号生成部２１で生成された送信チャープは、送信アンテナ２２Ｔｘから送信される。送信アンテナ２２Ｔｘから送信された送信チャープが検知対象物１００で反射され、検知対象物１００からの反射波が受信アンテナ２２Ｒｘで受信される。受信アンテナ２２Ｒｘで受信される反射波の周波数は、送信チャープの周波数時間変化からやや遅れをもって時間的に連続的に変化する。受信アンテナ２２Ｒｘで受信された受信信号を受信チャープという。
【0011】
ミキサ２４は、送信チャープと受信チャープとを混合して中間周波信号を生成する。ＡＤコンバータ２５は、アナログの中間周波信号をデジタル信号に変換する。信号処理部２６は、デジタル信号に変換された中間周波信号に対する信号処理を行う。信号処理部２６は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を含む。信号処理部２６の処理については、後に図５Ｂ及び図６を参照して説明する。
【0012】
送信アンテナＴｘ及び受信アンテナ２２Ｒｘがアンテナ基板に形成される。このアンテナ基板に、送信信号生成部２１、ミキサ２４、ＡＤコンバータ２５、及び信号処理部２６等の機能を実現する回路部品が実装される。
【0013】
【0014】
レーダ装置２０が移動体の車体５０に取り付けられている。レーダ装置２０は、車体５０の外側を向く視野範囲４０を有しており、視野範囲４０内の対象物を検知することができる。レーダ装置２０から視野範囲４０の方向に間隔を隔てて車体の外装５１が配置されている。視野範囲４０の側方の外側に複数の反射構造物３５が配置されている。複数の反射構造物３５は、車体５０及び車体の外装５１の相互に対向する面に取り付けられている。
【0015】
反射構造物３５は二次元の周期構造を持つメタサーフェスを含む。なお、反射構造物３５を三次元の周期構造を持つメタマテリアルで実現することも可能である。本明細書において、二次元周期構造を持つメタサーフェス及び三次元の周期構造を持つメタマテリアルを合わせて「メタサーフェス」ということとする。次に、図３Ａから図４Ｂまでの図面を参照して、メタサーフェスを含む反射構造物３５の性質について説明する。
【0016】
図３Ａは、周波数と反射位相との関係を示すグラフである。横軸は周波数を表し。縦軸は反射位相を表す。図３Ａのグラフ中の太い実線及び細い実線は、それぞれメタサーフェスにおける反射位相φｍｓ及び金属表面における反射位相φｍｅｔの一例を示している。金属表面における反射位相φｍｅｔは一定である。これに対してメタサーフェスにおける反射位相φｍｓは、周波数に依存して変化する。例えば、周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３の順に高くなるにしたがって、反射位相φｍｓが金属表面における反射位相φｍｅｔに近づく。
【0017】
図３Ｂは、反射構造物３５に入射する入射波と、反射構造物３５からの反射波との伝搬の様子を模式的に示す図である。反射構造物３５はメタサーフェスを含む。図３Ｂでは、一例としてマッシュルーム型のメタサーフェスを示している。メタサーフェスの種々の例については、後に図１６Ａから図１７Ｅまでの図面を参照して説明する。メタサーフェスからの反射波は、金属表面からの反射波とは異なり、周波数によって伝搬方向が変化する。例えば、周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３の順に高くなると、反射波の伝搬方向がメタサーフェスの法線方向から金属表面における反射波の伝搬方向に近づく。
【0018】
【0019】
図４Ａは、シミュレーション対象のメタサーフェス、及び入射波の電界強度を示す図である。シミュレーション対象のメタサーフェスは、六角形の金属素子が周期的に配置されたマッシュルーム型のものである。図４Ａにおいて、電界強度を灰色の濃淡で表している。電界強度が相対的に高い領域が、相対的に淡く示されている。入射波は平面波であり、メタサーフェスに対して斜めに入射する。
【0020】
図４Ｂは、金属表面及びメタサーフェスに周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の電波を入射させたときの反射波の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図４Ｂにおいて、電界強度が相対的に高い領域が、相対的に淡く示されている。また、電波の主たる伝搬方向を白抜きの矢印で表している。
【0021】
金属表面からの反射波の伝搬方向は、周波数に依存せず一定である。これに対してメタサーフェスからの反射波の伝搬方向は、周波数に応じて変化している。
【0022】
【0023】
図２に示したレーダ装置２０及び反射構造物３５を含むレーダ装置において、送信アンテナ２２Ｔｘから送信された電波が、車体５０や車体の外装５１で反射されて伝搬する。これによりマルチパスが形成される。マルチパスを経由した電波が電波反射物によって反射され、マルチパスを経由して受信アンテナ２２Ｒｘ（図１）で受信されると、電波反射物が視野範囲４０（図１）内に存在しないにもかかわらず、偽目標（ゴースト）として検知されてしまう。
【0024】
第１実施例によるレーダ装置においては、視野範囲４０から外れた方向に進行する電波、またはその間接波が入射する位置に、反射構造物３５が取り付けられている。メタサーフェスを含む反射構造物３５による反射波の伝搬方向は、送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して変化する。このため、送信アンテナ２２Ｔｘから送信され、マルチパスを経由して電波反射物で反射され、受信アンテナ２２Ｒｘで受信される電波の経路長も周波数に依存して変化する。
【0025】
【0026】
図５Ａは、送信チャープ及び受信チャープの周波数の時間変化を示すグラフである。横軸は経過時間を表し、縦軸は周波数を表す。図５Ａに示したグラフ中の実線は送信チャープを示し、破線は受信チャープを示す。送信チャープは複数の部分チャープ、例えば３つの部分チャープを含む。送信チャープに含まれる部分チャープの個数は、２個でもよいし、４個以上でもよい。複数の部分チャープのそれぞれは、時間の経過とともに周波数が連続的に、例えば線形に上昇する。複数の部分チャープの周波数帯域の中心周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、相互に異なっている。また、複数の部分チャープの周波数帯域は、部分的に重なりを持つ。
【0027】
例えば、１番目の部分チャープの終了時点において周波数が不連続に低下し、２番目の部分チャープが開始される。２番目の部分チャープの終了時点において周波数が不連続に低下し、３番目の部分チャープが開始される。受信チャープは、対象物までの距離に応じて送信チャープから遅延して周波数が変化する。
【0028】
ミキサ２４（図１）は、送信チャープと受信チャープとの周波数の差に応じた中間周波信号を生成する。
【0029】
次に、図５Ｂを参照して、信号処理部２６の処理について説明する。信号処理部２６は、ミキサ２４で生成された中間周波信号に対して、距離高速フーリエ変換（Ｒａｎｇｅ－ＦＦＴ）を行い、周波数スペクトル波形を生成する。
【0030】
図５Ｂは、周波数スペクトル波形の一例を示すグラフである。横軸は中間周波数を表し、縦軸はスペクトル強度を表す。信号処理部２６は、送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（図５Ａ）ごとに位置高速フーリエ変換を行い、中間周波信号の周波数スペクトル波形を求める。解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、それぞれ１番目、２番目、及び３番目の部分チャープが送信されている期間に含まれるように設定される。
【0031】
図５Ｂの太い実線、細い実線、及び破線は、それぞれ解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の中間周波信号に基づく周波数スペクトル波形を示す。３つの中間スペクトル波形のそれぞれに、中間周波数ＩＦ１、ＩＦ２の近傍にピークが現れている。中間周波数ＩＦ１の近傍に現れたピークの位置（以下、ピーク周波数という。）は、周波数スペクトル波形の間でばらつき度合いが大きく、中間周波数ＩＦ２の近傍に現れたピークのピーク周波数は、周波数スペクトル波形の間でほとんどばらついていない。
【0032】
ピーク周波数のばらつき度合いの大きさを評価する指標として、例えば標準偏差を用いることができる。つぎに、ばらつき度合いを評価する指標の計算方法について説明する。以下、解析期間がＭ個の場合について説明する。各解析期間における周波数スペクトル波形の中間周波数ＩＦｎの近傍に現れたピークのピーク周波数をｆｐｅａｋ［ｉ，ｎ］と標記する。中間周波数ＩＦｎの近傍に現れたピークのピーク周波数のばらつき度合いｆＳＴＤ［ｎ］を、例えば以下の式で定義する。
【数1】
【0033】
ピーク周波数は、電波を反射させた対象物までの電波の往復の経路長に対応する。複数の周波数スペクトル波形の間でピークの位置にばらつきがあるということは、電波の往復の経路長が、周波数に応じてばらついていることを意味する。したがって、位置のばらつきが大きい中間周波数ＩＦ１近傍のピークは、マルチパスに起因するものと考えられる。これに対して位置のばらつきが小さい中間周波数ＩＦ２の近傍のピークは、直接波に起因するものと考えられる。このように、複数の周波数スペクトル波形のそれぞれに現れたピークのピーク周波数のばらつき度合いに基づいて、マルチパスに起因するピークを距離測定対象から除外することができる。
【0034】
次に、図６を参照して、第１実施例によるレーダ装置２０（図１）が実行する距離算出方法について説明する。図６は、第１実施例によるレーダ装置２０（図１）が実行する距離算出方法の手順を示すフローチャートである。
【0035】
まず、送信信号生成部２１（図１）が、複数の部分チャープを含む送信チャープ（図５Ａ）を生成し、送信アンテナ２２Ｔｘ（図１）から送信チャープを送信する（ステップＳＡ１）。検知対象物１００（図１）で反射した反射波が受信アンテナ２２Ｒｘ（図１）で受信される。ミキサ２４（図１）が、送信チャープと受信チャープとを混合して中間周波信号を生成する（ステップＳＡ２）。
【0036】
信号処理部２６が、中間周波信号に対して解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（図５Ａ）の部分チャープごとに距離高速フーリエ変換を行い、解析期間ごとの周波数スペクトル波形（図５Ｂ）を生成する（ステップＳＡ３）。生成された複数の周波数スペクトル波形の各々のピークを検出する（ステップＳＡ４）。ピークの検出には、公知の種々のアルゴリズム、例えば一定誤警報確率（ＣＦＡＲ）処理を適用することができる。図５Ｂに示した例では、３つの周波数スペクトル波形のそれぞれにおいて、中間周波数ＩＦ１の近傍及び中間周波数ＩＦ２の近傍でピークが検出される。
【0037】
信号処理部２６は、１つの周波数スペクトル波形に現れている複数のピークから、１つの判定対象のピークを選択する（ステップＳＡ５）。さらに、他の周波数スペクトル波形から、判定対象のピークの近傍のピークを抽出し、判定対象のピーク及びその近傍のピークのピーク周波数のばらつき度合いを算出する（ステップＳＡ６）。例えば、式（１）に示した標準偏差を算出する。判定対象のピークの近傍のピークを抽出する際には、例えば、２つのピークのピーク周波数の差が、所定の近傍判定閾値以下の場合には、「近傍」であると判定する。なお、ばらつき度合いとして、例えば複数のピークのそれぞれのピーク周波数の最高値と最低値との差を、ピーク周波数の平均値で正規化した値を採用してもよい。
【0038】
算出されたばらつき度合いが判定閾値以下のとき、信号処理部２６は、判定対象のピーク、及び他の周波数スペクトル波形から抽出されたピークは、検知対象物に起因するピークと判定する（ステップＳＡ７、ＳＡ８）。さらに、これらのピークのピーク周波数に基づいて、検知対象物までの距離を算出する（ステップＳＡ１０）。
【0039】
算出されたばらつき度合いが判定閾値より大きいとき、信号処理部２６は、判定対象のピーク、及び他の周波数スペクトル波形から抽出されたピークは、マルチパスに起因するピークと判定する（ステップＳＡ７、ＳＡ９）。判定閾値は、送信アンテナ２２Ｔｘ及び受信アンテナ２２Ｒｘの接地環境に依存して、適切な値を設定するとよい。
【0040】
信号処理部２６は、ステップＳＡ９またはＳＡ１０を実行した後、すべてのピークについて判定処理を行うまで、ステップＳＡ５からの手順を繰り返す（ステップＳＡ１１）。なお、ステップＳＡ６において、ばらつき度合い算出の対象となったピークは、判定処理が完了したものとして扱う。
【0041】
ステップＳＡ６において、判定対象のピークが選択された周波数スペクトル波形とは異なる周波数スペクトル波形のうち少なくとも１つから、判定対象のピークの近傍のピークが抽出できない場合は、判定対象のピークはマルチパスに起因するピークと判定すればよい。
【0042】
次に、第１実施例の優れた効果について説明する。
第１実施例では、マルチパスが発生する可能性のある経路に、メタサーフェスを含む反射構造物３５（図２）を配置しているため、周波数に応じてマルチパスの経路長が変化する。マルチパスの経路長の変化に応じて中間周波信号の周波数スペクトル波形に現れるピークのピーク周波数のばらつきを利用して、マルチパスに起因するピークを検知することができる。このため、レーダ装置２０から検知対象物１００（図１）までの距離が時間経過とともに変化しない場合にも、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を測定することができる。
第１実施例では、マルチパスが発生する可能性のある経路に、メタサーフェスを含む反射構造物３５（図２）を配置しているため、周波数に応じてマルチパスの経路長が変化する。マルチパスの経路長の変化に応じて中間周波信号の周波数スペクトル波形に現れるピークのピーク周波数のばらつきを利用して、マルチパスに起因するピークを検知することができる。このため、レーダ装置２０から検知対象物１００（図１）までの距離が時間経過とともに変化しない場合にも、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を測定することができる。
【0043】
第１実施例では、送信チャープに含まれる複数の部分チャープ（図５Ａ）の周波数帯域が部分的に重なっており、複数の部分チャープのそれぞれに解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が設定されている。このため、周波数が連続的に変化する１つの送信チャープに対して複数の解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を設定する場合と比べて、部分チャープのそれぞれの周波数帯域幅が広くなる。これにより、周波数スペクトル波形に現れるピークの分解能を高めることができる。これにより、検知対象物１００までの距離の測定精度の低下が抑制されるという優れた効果が得られる。
【0044】
次に、第１実施例の変形例について説明する。
第１実施例では、図２に示した車体５０及び車体の外装５１の両方に反射構造物３５を取り付けているが、車体５０及び車体の外装５１のいずれか一方にのみ反射構造物３５を取り付けてもよい。また、第１実施例では、レーダ装置２０（図２）を移動体に搭載した例を示しているが、第１実施例によるレーダ装置２０は、移動体以外の種々の構造物に取り付けて使用することも可能である。
第１実施例では、図２に示した車体５０及び車体の外装５１の両方に反射構造物３５を取り付けているが、車体５０及び車体の外装５１のいずれか一方にのみ反射構造物３５を取り付けてもよい。また、第１実施例では、レーダ装置２０（図２）を移動体に搭載した例を示しているが、第１実施例によるレーダ装置２０は、移動体以外の種々の構造物に取り付けて使用することも可能である。
【0045】
第１実施例によるレーダ装置２０は、送信アンテナ２２Ｔｘと受信アンテナ２２Ｒｘとを一つずつ含んでいるが、送信アンテナ２２Ｔｘまたは受信アンテナ２２Ｒｘを複数個備えてもよい。これにより、検知対象物までの距離、及び検知対象物が存在する方向を検出することができる。
【0046】
［第２実施例］
次に、図７Ａから図７Ｄまでの図面を参照して第２実施例によるレーダ装置について説明する。以下、図１から図６までの図面を参照して説明した第１実施例によるレーダ装置と共通の構成については説明を省略する。
次に、図７Ａから図７Ｄまでの図面を参照して第２実施例によるレーダ装置について説明する。以下、図１から図６までの図面を参照して説明した第１実施例によるレーダ装置と共通の構成については説明を省略する。
【0047】
図７Ａは、第２実施例によるレーダ装置２０（図１）及びレーダ装置２０を搭載した移動体の一部を示す概略断面図である。第１実施例（図２）では、車体５０及び車体の外装５１に取り付けられた複数の反射構造物３５の反射特性の詳細については、特に限定していない。これに対して第２実施例では、複数の反射構造物３５の反射表面における反射特性がより詳細に限定される。
【0048】
車体５０に、レーダ装置２０の送信アンテナ２２Ｔｘ及び受信アンテナ２２Ｒｘから遠ざかる方向に向かって、反射構造物３５Ａ、３５Ｂ、及び３５Ｃがこの順番に並んで配置されている。視野範囲４０の中心からレーダ装置２０を見たとき、例えば、反射構造物３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃのそれぞれは、レーダ装置２０を中心とする同心円に沿った円環状の形状を有する。反射構造物３５Ａ、３５Ｃはメタサーフェスを含み、反射構造物３５Ｂは金属表面を含む。車体５０に取り付けられた反射構造物３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃのメタサーフェス及び金属表面は、レーダ装置２０に含まれる送信アンテナ２２Ｔｘ（図１）の放射方向と同一方向を向いている。
【0049】
図７Ｂは、レーダ装置２０に最も近い位置に配置された反射構造物３５Ａの反射特性を説明する模式図である。反射構造物３５Ａに送信チャープ（図５Ａ）の周波数帯域の入射波Ｉが入射する。入射波Ｉの伝搬方向の、メタサーフェスに平行な成分（以下、接線成分という。）Ｉｔと、反射波Ｒの伝搬方向の接線成分Ｒｔとが反対向きになる。言い換えると、車体５０を平面視したときレーダ装置２０に近づく方向に向かって、反射構造物３５Ａに入射する入射波は、レーダ装置２０から遠ざかる方向に向かって反射する。
【0050】
図７Ｃは、金属表面を持つ反射構造物３５Ｂの反射特性を説明する模式図である。反射構造物３５Ｂにおいては、入射波Ｉの伝搬方向の接線成分Ｉｔと、反射波Ｒの伝搬方向の接線成分Ｒｔとが同一の向きになる。言い換えると、車体５０を平面視したときレーダ装置２０から遠ざかる方向に向かって、反射構造物３５Ｃに入射する入射波は、レーダ装置２０から遠ざかる方向に向かって反射する。
【0051】
反射構造物３５Ｃは、送信チャープ（図５Ａ）の周波数帯域内の周波数に応じて、入射波の伝搬方向の接線成分と、反射波の伝搬方向の接線成分とが、同一の向きになる場合と反対向きになる場合とがある。
【0052】
車体の外装５１に、反射構造物３５Ｄ、３５Ｅが取り付けられている。車体５０を平面視したとき、反射構造物３５Ｄは反射構造物３５Ｅよりレーダ装置２０に近い位置に配置されている。反射構造物３５Ｄ、３５Ｅは、それぞれ反射構造物３５Ｂ、３５Ｃと同一の反射特性を有する。
【0053】
図７Ｄは、反射構造物３５Ａ、３５Ｃのメタサーフェスの反射位相φｍｓａ、φｍｓｃ及び反射構造物３５の金属表面の反射位相φｍｅｔの周波数依存性を示すグラフである。横軸は周波数を表し、縦軸は反射位相を表す。図７Ｄのグラフの最も太い実線、２番目に太い実線、及び最も細い実線は、それぞれ反射構造物３５Ａのメタサーフェス、反射構造物３５Ｃのメタサーフェス、及び反射構造物３５Ｂの金属表面における反射位相φｍｓａ、φｍｓｃ、φｍｅｔを示す。
【0054】
反射構造物３５Ａに含まれるメタサーフェスにおける反射位相φｍｓａの変化量は、反射構造物３５Ｃに含まれるメタサーフェスにおける反射位相φｍｓｃの変化量より少ない。反射構造物３５Ａは、送信チャープに含まれる３つの部分チャープ（図５Ａ）の中心周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のいずれにおいても、上記反射特性が満たされるような反射位相φｍｓａを有している。反射構造物３５Ｃは、中心周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の少なくとも１つにおいて、上記反射特性が満たされるような反射位相φｍｓｃを有している。反射構造物３５Ｂの金属表面の反射位相φｍｅｔは周波数によらず一定である。
【0055】
次に、第２実施例の優れた効果について説明する。
第２実施例では、電波反射物からの反射波がマルチパスに沿って進行し、反射構造物３５Ａに入射すると、レーダ装置２０から遠ざかる方向に反射される。また、送信チャープの直接波または間接波が反射構造物３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅに入射すると、レーダ装置２０から遠ざかる方向に反射される。このように、マルチパスに沿って伝搬する電波がレーダ装置２０から遠ざかる方向に反射されるため、マルチパスの影響を低減することができる。
第２実施例では、電波反射物からの反射波がマルチパスに沿って進行し、反射構造物３５Ａに入射すると、レーダ装置２０から遠ざかる方向に反射される。また、送信チャープの直接波または間接波が反射構造物３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅに入射すると、レーダ装置２０から遠ざかる方向に反射される。このように、マルチパスに沿って伝搬する電波がレーダ装置２０から遠ざかる方向に反射されるため、マルチパスの影響を低減することができる。
【0056】
［第３実施例］
次に、図８から図１１までの図面を参照して第３実施例によるレーダ装置及び移動体について説明する。以下、図１から図６までを図面を参照して説明した第１実施例によるレーダ装置と共通の構成については説明を省略する。
次に、図８から図１１までの図面を参照して第３実施例によるレーダ装置及び移動体について説明する。以下、図１から図６までを図面を参照して説明した第１実施例によるレーダ装置と共通の構成については説明を省略する。
【0057】
図８は、第３実施例によるレーダ装置２０の概略図である。第３実施例によるレーダ装置２０は、第１実施例によるレーダ装置２０（図１）に加えて、推定マルチパス記憶部２７を備えている。推定マルチパス記憶部２７には、推定されるマルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域ＩＦｗ１、ＩＦｗ２、ＩＦｗ３が記憶されている。なお、記憶されている中間周波数帯域の個数は３個に限定されない。送信アンテナ２２Ｔｘ及び受信アンテナ２２Ｒｘが、レーダ装置２０に組み込まれている。
【0058】
図９Ａは、レーダ装置２０を搭載した移動体１０５の概略図である。移動体１０５は、例えば四輪車両である。レーダ装置２０が、移動体１０５の側面に取り付けられており、レーダ装置２０の視野範囲４０が移動体１０５の側方を向く。例えば、移動体１０５の側方に、縁石等の検知対象物１００が位置しており、検知対象物１００が視野範囲４０内に含まれる。なお、視野範囲４０が移動体１０５の前方または後方を向くように、複数のレーダ装置２０を取り付けてもよい。
【0059】
図９Ｂは、レーダ装置２０が取り付けられた箇所を拡大した概略断面図である。車体５０と車体の外装５１との間に空間が確保されており、この空間にレーダ装置２０が配置されている。レーダ装置２０の送信アンテナ２２Ｔｘ（図８）から送信されて検知対象物１００に向かう直接波が、検知対象物１００で反射されてレーダ装置２０の受信アンテナ２２Ｒｘ（図８）に直接到達する。
【0060】
レーダ装置２０の送信アンテナ２２Ｔｘから送信された電波の一部は、車体の外装５１や車体５０の表面で複数回反射され、地面１０１に入射する。地面１０１で反射された反射波は、送信された電波とは逆向きの経路を通ってレーダ装置２０の受信アンテナ２２Ｒｘで受信される。車体５０及び車体の外装５１の形状、及び地面１０１からレーダ装置２０までの高さによって、このマルチパスの経路長を推定することができる。この推定されたマルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域が、推定マルチパス記憶部２７（図８）に記憶されている。この中間周波数帯域は、マルチパスの影響を受けて周波数スペクトル波形に発生するピークの位置を表す位置情報として利用される。
【0061】
次に、第３実施例によるレーダ装置２０の信号処理部２６が実行する手順について説明する。第３実施例によるレーダ装置２０の信号処理部２６が実行する手順は、第１実施例における手順（図６）と比べて、ステップＳＡ７の処理が異なっており、他のステップの処理が同一である。
【0062】
図１０は、第３実施例によるレーダ装置２０の信号処理部２６（図８）が行うステップＳＡ７の手順を示すフローチャートである。信号処理部２６は、ステップＳＡ５（図６）で選択された判定対象のピークが、推定マルチパス記憶部２７（図８）に記憶されている推定マルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域に含まれるか否かを判定する（ステップＳＡ７１）。判定対象のパルスが、推定マルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域に含まれる場合は、ばらつき度合いの判定閾値を初期の値より小さくする（ステップＳＡ７２）。その後、判定閾値に基づいて、複数のピークのばらつき度合いを判定する（ステップＳＡ７３）。判定対象のパルスが、推定マルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域に含まれない場合は、初期の判定閾値に基づいて、複数のピークのばらつき度合いを判定する（ステップＳＡ７３）。
【0063】
図１１は、信号処理部２６（図８）が解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（図５Ａ）ごとに生成した周波数スペクトル波形を示すグラフであり、図５Ｂに示したものと同一である。判定対象のパルスが、推定マルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域ＩＦｗ１、ＩＦｗ２、ＩＦｗ３のいずれかに含まれる場合は、ばらつき度合いの判定閾値を小さくする。言い換えると、より小さなばらつきでも、判定対象のピークはマルチパスに起因するものと判定される。図１１に示した例では、中間周波数ＩＦ１の近傍のピークが、推定マルチパスの経路長に対応する中間周波数帯域ＩＦｗ１に含まれ、中間周波数ＩＦ２の近傍のピークは、推定マルチパスの経路長に対応するいずれの中間周波数帯域にも含まれない。
【0064】
次に、第３実施例の優れた効果について説明する。
第３実施例では、マルチパスに起因すると推定されるピークを、マルチパスに起因するものであると正しく判定されやすくなる。このため、マルチパスに起因するピークが、検知対象物１００に起因するものと誤判定されることが抑制される。
第３実施例では、マルチパスに起因すると推定されるピークを、マルチパスに起因するものであると正しく判定されやすくなる。このため、マルチパスに起因するピークが、検知対象物１００に起因するものと誤判定されることが抑制される。
【0065】
次に、第３実施例の変形例によるレーダ装置について説明する。第３実施例では、判定対象のピークが、推定マルチパス記憶部２７に記憶されている中間周波数帯域に含まれない場合に、初期の判定閾値に基づいてピークのばらつき度合いを判定する。これに対して本変形例では、判定対象のピークが、推定マルチパス記憶部２７に記憶されている中間周波数帯域に含まれない場合、複数のピークのばらつき度合いの判定を行うことなく、これらのピークは、検知対象物１００（図８）に起因するものであると判定する。
【0066】
本変形例においても、マルチパスに起因するピークが、検知対象物１００に起因するものと誤判定されることが抑制される。さらに、判定対象のピークが、推定マルチパス記憶部２７に記憶されている中間周波数帯域に含まれない場合、複数のピークのばらつき度合いの判定を行わないため、信号処理部２６の負荷を軽減することができる。
【0067】
【0068】
図１２は、第４実施例によるレーダ装置２０の概略図である。送信アンテナ２２Ｔｘ及び受信アンテナ２２Ｒｘが、アンテナ基板３１に設けられている。アンテナ基板３１が車体５０に取り付けられている。レーダ装置２０の視野範囲４０は、車体５０の外側を向く。アンテナ基板３１を平面視したとき、送信アンテナ２２Ｔｘ及び受信アンテナ２２Ｒｘを取り囲むように、メタサーフェスを含む反射構造物３５がアンテナ基板３１に取り付けられている。反射構造物３５は、図７Ａに示した第２実施例によるレーダ装置２０に用いられている反射構造物３５Ａまたは３５Ｃと同様の反射特性を有する。
【0069】
アンテナ基板３１を覆うように、レドーム５５が取り付けられている。送信アンテナ２２Ｔｘから送信された送信チャープは、レドーム５５を透過して外部に伝搬する。検知対象物１００（図１）からの反射波は、レドーム５５を透過して受信アンテナ２２Ｒｘに到達する。
【0070】
次に、第４実施例の優れた効果について説明する。
送信アンテナ２２Ｔｘから送信された送信チャープの一部は、レドーム５５で反射されて反射構造物３５に入射する。レドーム５５で反射された送信チャープは、マルチパス発生の原因になる。反射構造物３５が、周波数に応じて反射波の伝搬方向を変化させる反射特性を有しているため、第１実施例と同様に、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を算出することができる。
送信アンテナ２２Ｔｘから送信された送信チャープの一部は、レドーム５５で反射されて反射構造物３５に入射する。レドーム５５で反射された送信チャープは、マルチパス発生の原因になる。反射構造物３５が、周波数に応じて反射波の伝搬方向を変化させる反射特性を有しているため、第１実施例と同様に、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を算出することができる。
【0071】
［第５実施例］
次に、図１３Ａから図１５までの図面を参照して第５実施例によるレーダ装置について説明する。以下、図１から図６までを図面を参照して説明した第１実施例によるレーダ装置と共通の構成については説明を省略する。
次に、図１３Ａから図１５までの図面を参照して第５実施例によるレーダ装置について説明する。以下、図１から図６までを図面を参照して説明した第１実施例によるレーダ装置と共通の構成については説明を省略する。
【0072】
第５実施例によるレーダ装置２０の送信信号生成部２１（図１）は、マルチパス検知用の送信チャープと目標検知用の送信チャープとの２種類の送信チャープを生成する。
【0073】
図１３Ａは、マルチパス検知用の送信チャープ、及び送信チャープから遅延した受信チャープの周波数の時間変化を示すグラフである。図１３Ａにおいて、送信チャープ及び受信チャープを、それぞれ実線及び破線で示す。マルチパス検知用の送信チャープは、図５Ａに示した第１実施例によるレーダ装置２０の送信信号生成部２１が生成する送信チャープと同等に、複数の部分チャープを含む。マルチパス検知用の送信チャープは、解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ごとの部分チャープを含む。解析期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対応する部分チャープの周波数帯域幅を、それぞれＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３と標記する。
【0074】
図１３Ｂは、目標検知用の送信チャープ、及び送信チャープから遅延した受信チャープの周波数の時間変化を示すグラフである。図１３Ｂにおいて、送信チャープ及び受信チャープを、それぞれ実線及び破線で示す。目標検知用の送信チャープは、解析期間Ｔｔの間に、周波数が連続的に、かつ線形に上昇する。解析期間Ｔｔの間の送信チャープの周波数帯域幅をＢＷｔと標記する。
【0075】
目標検知用の送信チャープの周波数帯域幅ＢＷｔは、マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープのそれぞれの周波数帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３のいずれよりも広い。また、目標検知用の送信チャープの周波数帯域の中心周波数ｆ４は、マルチパス検知用の送信チャープの２番目の部分チャープの周波数帯域の中心周波数ｆ２と等しい。なお、必ずしも両者を等しくする必要はない。
【0076】
信号処理部２６（図１）は、マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープごとに、距離高速フーリエ変換を行うとともに、目標検知用の送信チャープについても距離高速フーリエ変換を行う。これにより、マルチパス検知用の送信チャープに基づいて、部分チャープの個数と同一の個数の周波数スペクトル波形が生成されるとともに、目標検知用の送信チャープに基づいて１つの周波数スペクトル波形が生成される。
【0077】
図１４は、信号処理部２６が生成した周波数スペクトル波形の一例を示すグラフである。図１４に示した３本の破線は、マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープごとに生成された周波数スペクトル波形を示す。これらの波形は、第１実施例の図５Ｂに示した３つの周波数スペクトル波形と同一である。図１４に示した１本の実線は、目標検知用の送信チャープに基づいて生成された周波数スペクトル波形を示す。
【0078】
いずれの周波数スペクトル波形においても、中間周波数ＩＦ１、ＩＦ２の近傍にピークが現れている。マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープごとに生成された周波数スペクトル波形の周波数帯域幅ＢＷｔ（図１３Ｂ）が、マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープの周波数帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３のいずれよりも広いため、目標検知用の送信チャープに基づく周波数スペクトル波形のピークの分解能が、マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープごとの周波数スペクトル波形のピークの分解能より高い。
【0079】
【0080】
まず、送信信号生成部２１（図１）が、マルチパス検知用の送信チャープを生成し、送信アンテナ２２Ｔｘから送信チャープを送信する（ステップＳＡ１ａ）。ミキサ２４（図１）が、マルチパス検知用の送信チャープと受信チャープとを混合して、中間周波信号を生成する（ステップＳＡ２ａ）。送信信号生成部２１（図１）が、目標検知用の送信チャープを生成し、送信アンテナ２２Ｔｘから送信チャープを送信する（ステップＳＡ１ｂ）。ミキサ２４（図１）が、目標検知用の送信チャープと受信チャープとを混合して、中間周波信号を生成する（ステップＳＡ２ｂ）。
【0081】
その後、信号処理部２６（図１）が、マルチパス検知用の送信チャープに含まれる部分チャープごと、及び目標検知用の送信チャープについて距離高速フーリエ変換を行い、複数の周波数スペクトル波形（図１４）を生成する（ステップＳＡ３ａ）。マルチパス検知用の送信チャープに基づく周波数スペクトル波形、及び目標検知用の送信チャープに基づく周波数スペクトル波形の各々のピークを検出する（ステップＳＡ４ａ）。
【0082】
マルチパス検知用の送信チャープに基づく１つの周波数スペクトル波形から判定対象のピークを選択する（ステップＳＡ５ａ）。マルチパス検知用の送信チャープに基づく他の周波数スペクトル波形から、判定対象のピークの近傍のピークを抽出し、複数のピーク位置のばらつき度合いを算出する（ステップＳＡ６ａ）。
【0083】
その後のステップＳＡ７、ＳＡ８、ＳＡ９は、図６に示した第１実施例のフローチャートのステップＳＡ７、ＳＡ８、ＳＡ９と同一である。ステップＳＡ８において、検知対象物１００（図１）に起因するピークと判定された場合、目標検知用の送信チャープに基づく周波数スペクトル波形から、判定対象のピークの近傍のピークを抽出し、抽出したピークに基づいて、検知対象物１００（図１）までの距離を算出する（ステップＳＡ１０ａ）。
【0084】
マルチパス検知用の送信チャープに基づく周波数スペクトル波形に現れているすべてのピークについて、判定処理が終了するまで、ステップＳＡ５ａ以降の手順を繰り返す（ステップＳＡ１１）。
【0085】
次に、第５実施例の優れた効果について説明する。
第５実施例においても第１実施例と同様に、レーダ装置２０から検知対象物１００（図１）までの距離が時間経過とともに変化しない場合にも、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を測定することができる。さらに、周波数帯域幅ＢＷｔが広い目標検知用の送信チャープ（図１３Ｂ）に基づいて検知対象物１００までの距離を算出するため、第１実施例と比べて距離分解能を高めることができる。
第５実施例においても第１実施例と同様に、レーダ装置２０から検知対象物１００（図１）までの距離が時間経過とともに変化しない場合にも、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を測定することができる。さらに、周波数帯域幅ＢＷｔが広い目標検知用の送信チャープ（図１３Ｂ）に基づいて検知対象物１００までの距離を算出するため、第１実施例と比べて距離分解能を高めることができる。
【0086】
【0087】
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、それぞれ一具体例によるメタサーフェス６０の一部分を示す斜視図、断面図、及び平面図である。図１６Ｃにおいて、金属部分にハッチングを付している。メタサーフェス６０は、周波数選択板６１（ＦＳＳ）、グランド板６２、誘電体層６３、及び複数のビア６４を含む。誘電体層６３の一方の表面に周波数選択板６１が配置され、他方の表面にグランド板６２が配置されている。周波数選択板６１は、二次元的に周期的に配置された方形の複数の金属素子６１Ａで構成される。複数の金属素子６１Ａの各々の寸法は、送信チャープの波長に比べて小さい。金属素子６１Ａの各々は、ビア６４を介してグランド板に接続されている。このようなメタサーフェスは、マッシュルーム型と呼ばれる。
【0088】
図１７Ａから図１７Ｅまでの図面は、他の具体例によるメタサーフェスの一部の平面図である。図１７Ａから図１７Ｅまでの図面において、金属部分にハッチングを付している。図１７Ａに示した具体例では、金属素子６１Ａが円形である。図１７Ｂに示した具体例では、金属素子６１Ａが六角形である。
【0089】
図１７Ｃ、図１Ｄ、図１７Ｅに示したメタサーフェスは、周波数選択板の金属素子６１Ａとグランド板６２とがビアによって接続されていない。このようなメタサーフェスは、ＦＳＳ型と呼ばれる。図１７Ｃ、図１７Ｄ、図１７Ｅの何れにおいても、金属素子６１Ａによって二次元的な周期パターンが形成されている。
【0090】
【0091】
【0092】
図１８Ａは、第６実施例によるレーダ装置２０に用いられる反射構造物３５の断面図である。第１実施例によるレーダ装置２０の反射構造物３５（図２）はメタサーフェスを含んでいる。これに対して第６実施例によるレーダ装置２０の反射構造物３５は、誘電体多層膜構造を有する。グランド板７０の上に、誘電率の異なる誘電体層７１、７２が順番に積層されている。誘電体層７１、７２の比誘電率を、それぞれεｒ１、εｒ１と標記する。誘電体層７１、７２の厚さを、それぞれｄ１、ｄ２と標記する。
【0093】
反射構造物３５に入射した電波は、誘電体層７２の表面、誘電体層７２と７１との界面、及び誘電体層７１とグランド板７０との界面で反射する。これらの反射波の合成波の伝搬方向は、誘電体層７１、７２の比誘電率εｒ１、εｒ２、及び厚さｄ１、ｄ２によって変化し、反射波の伝搬方向が周波数に依存して変化する。
【0094】
次に、第６実施例の優れた効果について説明する。
第６実施例のように、反射構造物３５として誘電体多層膜構造を有するものを用いても、反射波の伝搬方向を周波数に応じて異ならせることができる。このため、第６実施例においても第１実施例と同様に、レーダ装置２０から検知対象物１００（図１）までの距離が時間経過とともに変化しない場合にも、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を測定することができる。
第６実施例のように、反射構造物３５として誘電体多層膜構造を有するものを用いても、反射波の伝搬方向を周波数に応じて異ならせることができる。このため、第６実施例においても第１実施例と同様に、レーダ装置２０から検知対象物１００（図１）までの距離が時間経過とともに変化しない場合にも、マルチパスの影響を排除して、検知対象物１００までの距離を測定することができる。
【0095】
次に、図１８Ｂを参照して第６実施例の変形例によるレーダ装置について説明する。図１８Ｂは、第６実施例の変形例によるレーダ装置２０に用いられる反射構造物３５の断面図である。本変形例では、グランド板７０の上に、３層の誘電体層７１、７２、７３が順番に積層されている。最上層の誘電体層７３の比誘電率εｒ３は、２層目の誘電体層７２の比誘電率εｒ２と異なっている。最上層の誘電体層７３の厚さをｄ３と標記する。
【0096】
本変形例のように、誘電体多層膜構造に３層の誘電体層７１、７２、７３を含めてもよい。さらに、誘電体多層膜構造に、４層以上の誘電体層を含めてもよい。
【0097】
本明細書に記載した上記実施例に基づき、以下の発明を開示する。
＜１＞
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置。
＜１＞
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形に現れたピークを検出し、複数の周波数スペクトル波形の間におけるピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定するレーダ装置。
【0098】
＜２＞
レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射するメタサーフェスを含む＜１＞に記載のレーダ装置。
レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射するメタサーフェスを含む＜１＞に記載のレーダ装置。
【0099】
＜３＞
前記反射構造物のメタサーフェスは、前記送信アンテナの放射方向と同一方向を向いており、前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において、入射波の伝搬方向と反射波の伝搬方向とのメタサーフェスに平行な成分が反対向きとなる特性を有し、
前記反射構造物は、前記反射構造物のメタサーフェスを平面視したとき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナから、前記反射構造物のメタサーフェスより遠い領域に、入射波の伝搬方向と反射波の伝搬方向とのメタサーフェスに平行な成分が、前記送信チャープの周波数帯域の少なくとも一部の周波数において同一の向きとなる特性を有する反射表面を、さらに備えた＜２＞に記載のレーダ装置。
前記反射構造物のメタサーフェスは、前記送信アンテナの放射方向と同一方向を向いており、前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において、入射波の伝搬方向と反射波の伝搬方向とのメタサーフェスに平行な成分が反対向きとなる特性を有し、
前記反射構造物は、前記反射構造物のメタサーフェスを平面視したとき、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナから、前記反射構造物のメタサーフェスより遠い領域に、入射波の伝搬方向と反射波の伝搬方向とのメタサーフェスに平行な成分が、前記送信チャープの周波数帯域の少なくとも一部の周波数において同一の向きとなる特性を有する反射表面を、さらに備えた＜２＞に記載のレーダ装置。
【0100】
＜４＞
レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射する誘電体多層膜構造を含む＜１＞に記載のレーダ装置。
レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域の電波を反射する誘電体多層膜構造を含む＜１＞に記載のレーダ装置。
【0101】
＜５＞
レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する＜１＞に記載のレーダ装置。
レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に配置された反射構造物を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する＜１＞に記載のレーダ装置。
【0102】
＜６＞
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが設けられたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板を平面視したとき前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを取り囲むように、前記アンテナ基板に配置された反射構造物と
を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数が変化すると反射波の伝搬方向が変化する特性を有する＜１＞に記載のレーダ装置。
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが設けられたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板を平面視したとき前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを取り囲むように、前記アンテナ基板に配置された反射構造物と
を、さらに備えており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数が変化すると反射波の伝搬方向が変化する特性を有する＜１＞に記載のレーダ装置。
【0103】
＜７＞
さらに、マルチパスの影響を受けて周波数スペクトル波形に発生し得るピークの位置情報を記憶する推定マルチパス記憶部を備えており、
前記信号処理部は、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定する際に、前記推定マルチパス記憶部に記憶されている位置情報に基づくある範囲内において、他の範囲と比べて、ばらつきを検出しやすい方向にばらつき度合いの判定閾値を変化させる＜１＞乃至＜６＞のいずれか１つに記載のレーダ装置。
さらに、マルチパスの影響を受けて周波数スペクトル波形に発生し得るピークの位置情報を記憶する推定マルチパス記憶部を備えており、
前記信号処理部は、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定する際に、前記推定マルチパス記憶部に記憶されている位置情報に基づくある範囲内において、他の範囲と比べて、ばらつきを検出しやすい方向にばらつき度合いの判定閾値を変化させる＜１＞乃至＜６＞のいずれか１つに記載のレーダ装置。
【0104】
＜８＞
前記送信チャープは、前記複数の解析期間における周波数帯域が、少なくとも２つの解析期間の間で部分的に重なる少なくとも２つの部分チャープを含む＜１＞乃至＜７＞のいずれか１つに記載のレーダ装置。
前記送信チャープは、前記複数の解析期間における周波数帯域が、少なくとも２つの解析期間の間で部分的に重なる少なくとも２つの部分チャープを含む＜１＞乃至＜７＞のいずれか１つに記載のレーダ装置。
【0105】
＜９＞
前記送信チャープは、マルチパス検知用と目標検知用との２種類を含み、
マルチパス検知用の前記送信チャープは、少なくとも２つの前記部分チャープを含み、
目標検知用の前記送信チャープは、前記部分チャープのそれぞれの周波数帯域幅より広い周波数帯域幅を有し、
前記信号処理部は、
前記送信チャープがマルチパス検知用であるとき、前記複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、
前記送信チャープが目標検知用であるとき、前記送信チャープに対して前記中間周波信号の１つの周波数スペクトル波形を求め、
前記複数の周波数スペクトル波形に基づいて有効な対象物に起因するピークと判定したピークについて、目標検知用の前記送信チャープに基づく前記中間周波信号から生成された周波数スペクトル波形に基づいて対象物までの距離を求める＜８＞に記載のレーダ装置。
前記送信チャープは、マルチパス検知用と目標検知用との２種類を含み、
マルチパス検知用の前記送信チャープは、少なくとも２つの前記部分チャープを含み、
目標検知用の前記送信チャープは、前記部分チャープのそれぞれの周波数帯域幅より広い周波数帯域幅を有し、
前記信号処理部は、
前記送信チャープがマルチパス検知用であるとき、前記複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、
前記送信チャープが目標検知用であるとき、前記送信チャープに対して前記中間周波信号の１つの周波数スペクトル波形を求め、
前記複数の周波数スペクトル波形に基づいて有効な対象物に起因するピークと判定したピークについて、目標検知用の前記送信チャープに基づく前記中間周波信号から生成された周波数スペクトル波形に基づいて対象物までの距離を求める＜８＞に記載のレーダ装置。
【0106】
＜１０＞
車体と、
前記車体に取り付けられたレーダ装置と
を備え、
前記レーダ装置は、
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備えており、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定する移動体。
車体と、
前記車体に取り付けられたレーダ装置と
を備え、
前記レーダ装置は、
送信チャープを生成する送信信号生成部と、
前記送信チャープを送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された前記送信チャープの、検知対象物からの反射波を受信する受信アンテナと、
前記送信チャープと、前記受信アンテナで受信された受信チャープとを混合して中間周波信号を生成するミキサと、
前記中間周波信号に対する処理を行う信号処理部と
を備えており、
前記信号処理部は、
前記送信チャープの周波数帯域が異なる複数の解析期間ごとに、前記中間周波信号の周波数スペクトル波形を求め、複数の周波数スペクトル波形の間でのピークの位置のばらつきに基づいて、有効な対象物に起因するピークか否かを判定する移動体。
【0107】
＜１１＞
前記レーダ装置は、前記車体に取り付けられた反射構造物を、さらに含み、
前記反射構造物は、前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に取り付けられており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する＜１０＞に記載の移動体。
前記レーダ装置は、前記車体に取り付けられた反射構造物を、さらに含み、
前記反射構造物は、前記レーダ装置の視野範囲の外側であって、前記送信アンテナから送信された電波が入射する位置に取り付けられており、
前記反射構造物は、前記送信チャープの周波数帯域において周波数に依存して反射波の伝搬方向が変化する特性を有する＜１０＞に記載の移動体。
【0108】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【0109】
２０ レーダ装置
２１ 送信信号生成部
２２Ｔｘ 送信アンテナ
２２Ｒｘ 受信アンテナ
２４ ミキサ
２５ ＡＤコンバータ
２６ 信号処理部
２７ 推定マルチパス記憶部
３１ アンテナ基板
３５、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ 反射構造物
４０ 視野範囲（ＦＯＶ）
５０ 車体
５１ 車体の外装
５５ レドーム
６０ メタサーフェス
６１ 周波数選択板
６１Ａ 金属素子
６２ グランド板
６３ 誘電体層
６４ ビア
７０ グランド板
７１、７２、７３ 誘電体層
１００ 検知対象物
１０１ 地面
１０５ 移動体
２１ 送信信号生成部
２２Ｔｘ 送信アンテナ
２２Ｒｘ 受信アンテナ
２４ ミキサ
２５ ＡＤコンバータ
２６ 信号処理部
２７ 推定マルチパス記憶部
３１ アンテナ基板
３５、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ 反射構造物
４０ 視野範囲（ＦＯＶ）
５０ 車体
５１ 車体の外装
５５ レドーム
６０ メタサーフェス
６１ 周波数選択板
６１Ａ 金属素子
６２ グランド板
６３ 誘電体層
６４ ビア
７０ グランド板
７１、７２、７３ 誘電体層
１００ 検知対象物
１０１ 地面
１０５ 移動体
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】