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公開番号2025007324
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108631
出願日2023-06-30
発明の名称レーダ装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G01S 7/02 20060101AFI20250109BHJP(測定;試験)
要約【課題】物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することが可能なレーダ装置を提供する。
【解決手段】レーダ装置1は、複数の第1アンテナ素子Txを含む送信アンテナ群3と、複数の第2アンテナ素子Rxを含む受信アンテナ群4と、制御部6と、を備える。制御部6は、1つの第1アンテナ素子と複数の第2アンテナ素子を用いた物標に対応する信号の検出結果および複数の第1アンテナ素子と複数の第2アンテナ素子を用いた物標に対応する信号の検出結果に基づいて物標に対応する信号が実像か偽像かを識別する。1つの第1アンテナ素子と複数の第2アンテナ素子を含む第1アレイアンテナのアンテナ開口長が、複数の第1アンテナ素子と複数の第2アンテナ素子を含む第2アレイアンテナのアンテナ開口長の半分より大きくなるように各アンテナ素子が配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電波により物標を検出するレーダ装置であって、
実在する複数の第１アンテナ素子（Ｔｘ）を含む送信アンテナ群（３）と、
実在する複数の第２アンテナ素子（Ｒｘ）を含む受信アンテナ群（４）と、
前記送信アンテナ群および前記受信アンテナ群のうち、一方のアンテナ群に含まれる１つのアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子を用いて電波を送受信した際に受信される電波に基づいて前記物標に対応する信号を検出する第１信号検出部（６１）と、
前記一方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子および前記他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子との間で電波を送受信した際に受信される電波に基づいて、前記物標に対応する信号を検出する第２信号検出部（６２）と、
前記第１信号検出部での前記物標に対応する信号の検出結果および前記第２信号検出部での前記物標に対応する信号の検出結果を比較し、比較結果に基づいて前記物標に対応する信号が、実像か偽像かを識別する識別部（６３）と、を備え、
複数の前記第１アンテナ素子および複数の前記第２アンテナ素子は、前記一方のアンテナ群に含まれる１つのアンテナ素子および前記他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子によって構成される第１アレイアンテナのアンテナ開口長が、前記一方のアンテナ群に含まれる２つのアンテナ素子および前記他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子を含んで構成されるＭＩＭＯ用の第２アレイアンテナのアンテナ開口長の半分より大きくなるように配置されている、レーダ装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
複数の前記第１アンテナ素子および複数の前記第２アンテナ素子のうち、一方のアンテナ素子は、所定の基準距離の複数倍となる基準間隔をあけて等間隔に並んで配置されており、
複数の前記第１アンテナ素子および複数の前記第２アンテナ素子のうち、他方のアンテナ素子は、前記基準間隔よりも小さい間隔で配置されるものが含まれている、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記他方のアンテナ素子は、前記基準間隔よりも前記基準距離の分だけ小さい間隔をあけて配置されるものが含まれている、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記第２アレイアンテナは、前記第２アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の一部が不等な間隔となる不等間隔アレイとなっており、
前記第２信号検出部は、前記第２アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子の並び方向に交差する方向から到来する電波によって生じる複数のアンテナ素子の間の位相差に対応する差分信号を利用して、前記第２アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子のうち、他に比べて間隔が大きくなるアンテナ素子間に位置付ける仮想アンテナ素子の信号を補間する拡張処理を実行し、前記拡張処理によって得られる拡張アレイアンテナを用いて前記物標に対応する信号を検出する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第２信号検出部は、前記拡張処理において前記拡張アレイアンテナを構成するアンテナ素子に対応する信号が複数得られる場合には複数の信号を平均化する、請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記第２信号検出部は、前記拡張処理において前記拡張アレイアンテナを構成するアンテナ素子に対応する信号について窓関数処理による重み付けを行う、請求項４に記載のレーダ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、物標を検出するレーダ装置に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
この種のレーダ装置において、アンテナで受信された電波に基づいて検出された物標に対応する信号が実像か虚像かを識別する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、１つのアンテナから送信されて複数のアンテナで受信された電波に基づく物標の検出結果と複数のアンテナから送信されて複数のアンテナで受信された電波に基づく物標の検出結果を比較し、実像か虚像かを識別するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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】
【０００４】
特許文献１に示されたアンテナの配置構成では、複数のアンテナから送信された電波を複数のアンテナで受信する構成（ＭＩＭＯ）のアンテナ開口長が、１つのアンテナから送信された電波を複数のアンテナで受信する構成（ＳＩＭＯ）のものに比べて倍以上となる。
【０００５】
この構成の場合、例えば、接近した２つの物標をターゲットとする際に、ＭＩＭＯの構成では２つの物標に対応する２つの信号のピークを検出できても、分解能の差によって、ＳＩＭＯの構成では２つの物標に対応する２つの信号のピークを検出できないことがある。つまり、特許文献１に示されたアンテナの配置構成では、物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することができない場合がある。このことは、ＭＩＭＯの構成での物標の検出結果と、複数のアンテナから送信された電波を１つのアンテナで受信する構成（ＭＩＳＯ）の構成での物標の検出結果とを比較する場合も同様である。なお、ＭＩＭＯは、Multi Input Multi Outputの略称である。ＳＩＭＯは、Single Input Multi Outputの略称である。ＭＩＳＯは、Multi Input Single Outputの略称である。
【０００６】
本開示は、物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することが可能なレーダ装置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】
請求項１に記載の発明は、
電波により物標を検出するレーダ装置であって、
実在する複数の第１アンテナ素子（Ｔｘ）を含む送信アンテナ群（３）と、
実在する複数の第２アンテナ素子（Ｒｘ）を含む受信アンテナ群（４）と、
送信アンテナ群および受信アンテナ群のうち、一方のアンテナ群に含まれる１つのアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子を用いて電波を送受信した際に受信される電波に基づいて物標に対応する信号を検出する第１信号検出部（６１）と、
一方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子との間で電波を送受信した際に受信される電波に基づいて、物標に対応する信号を検出する第２信号検出部（６２）と、
第１信号検出部での物標に対応する信号の検出結果および第２信号検出部での物標に対応する信号の検出結果を比較し、比較結果に基づいて物標に対応する信号が、実像か偽像かを識別する識別部（６３）と、を備え、
複数の第１アンテナ素子および複数の第２アンテナ素子は、一方のアンテナ群に含まれる１つのアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子によって構成される第１アレイアンテナのアンテナ開口長が、一方のアンテナ群に含まれる２つのアンテナ素子および他方のアンテナ群に含まれる２つ以上のアンテナ素子を含んで構成されるＭＩＭＯ用の第２アレイアンテナのアンテナ開口長の半分より大きくなるように配置されている。
【０００８】
このように、第１アレイアンテナのアンテナ開口長をＭＩＭＯ用の第２アレイアンテナのアンテナ開口長の半分以上に拡大すれば、第１アレイアンテナを用いた場合と第２アレイアンテナを用いた場合の分解能の差が小さくなる。このため、前述の従来技術に比べて、物標に対応する信号が実像か偽像かを適切に識別することができる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係るレーダ装置の概略構成図である。
第１実施形態に係るレーダ装置における実在する複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナ群を示す模式図である。
第１実施形態に係るレーダ装置における実在する複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナ群を示す模式図である。
第１実施形態に係るレーダ装置におけるＭＩＭＯ用の第２アレイアンテナを説明するための説明図である。
レーダ装置の制御部が実行する物標検出処理の流れを示すフローチャートである。
レーダ装置におけるアンテナ素子の配置態様の一例を示す模式図である。
ＳＩＭＯにおける物標に対応する信号の電力スペクトルを説明するための説明図である。
ＭＩＭＯにおける物標に対応する信号の電力スペクトルを説明するための説明図である。
図６のアンテナ構成で１つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが一致する場合および電波の往路と復路とが一致しない場合を説明するための説明図である。
物標が２つある場合のＳＩＭＯにおける電力スペクトルを説明するための説明図である。
物標が２つあり、且つ、電波の往路と復路とが一致する場合のＭＩＭＯにおける電力スペクトルを説明するための説明図である。
電波の往路と復路とが一致する場合において、２つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
物標が２つあり、且つ、電波の往路と復路とが不一致となる場合のＭＩＭＯにおける電力スペクトルを説明するための説明図である。
電波の往路と復路とが不一致となる一例において、２つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが不一致となる他の例において、２つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
電波の往路と復路とが不一致となる場合において、２つの物標の方位を推定した際のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
レーダ装置の制御部が実行する信号判定処理の流れを示すフローチャートである。
第１実施形態の比較例となるアンテナ構成を説明するための説明図である。
第１実施形態の比較例となるアンテナ構成での方位の推定結果を示すスペクトル図である。
第１実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成を説明するための説明図である。
第１実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第２実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成を説明するための説明図である。
第２実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第３実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成を説明するための説明図である。
第３実施形態に係るレーダ装置のアンテナ構成での方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
第４実施形態に係るレーダ装置における拡張アレイアンテナを説明するための説明図である。
第４実施形態に係るレーダ装置における拡張アレイアンテナの共分散行列を説明するための説明図である。
窓関数を説明するための説明図である。
第２アレイアンテナを用いた場合の方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
拡張アレイアンテナ（窓関数処理あり）を用いた場合の方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
拡張アレイアンテナ（窓関数処理なし）を用いた場合の方位のシミュレーション結果を示すスペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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