以下、図面に基づき、本発明の第1の実� ��形態を説明する。

  図4は、本発明の一実施形態である電子� ��査式レーダ装置1を示す構成図である。この レーダ装置1は、連続波(CW)に周波数変調(FM)を 掛けた送信信号Txを用いるFM-CWレーダ装置で� �る。また、受信用アレーアンテナ8において� ��ジタルビームフォーミング処理を行うDBFレ� ��ダ装置である。このレーダ装置1は、自動車 に搭載されるいわゆる車載用レーダ装置であ り、前方を走行する車輌(物標)までの距離や� ��の相対速度などを検知するものである。こ� ��レーダ装置1の検知結果は、車輌走行の制御 情報等に利用される。送信電波にはマイクロ 波が用いられている。

  このレーダ装置1は、送受信部4を有して おり、送受信部4は、タイミング発生器50に接 続された中心周波数がf0(たとえば76GHz)の発振 器2と、アンプ3と、送信アンテナ5とを備えて いる。発振器2は、図示しない変調用の直流� �源から出力される制御電圧によって、周波� �f0の搬送波に対して周波数変調幅δFの三角波 変調を掛けた信号、すなわち周波数f0±δF/2の 被変調波(送信波Tx)を出力する。被変調波は� �ンプ3で増幅され、送信アンテナ5から電磁波 として放射される。なお、送信波Txの一部は� ��信検波用のローカル信号としてミキサ10に� �力される。送信用アンテナ5は水平方向に所� ��の指向性を持たせるために、例えば図示し� ��い4つの要素アンテナから構成されている。

  送受信部4に設けられた受信用アレーア� ��テナ8は、第1チャネル(♯1)から第Kチャネル( ♯K)までの各チャネルに対応するK個の直線等 間隔アレーアンテナ素子6を備えている。各� �ンテナ素子6はそれぞれ2つの要素アンテナで 構成され、送信アンテナ13と同様に水平方向� ��固定の指向性を持たせている。

  各アンテナ素子6からの受信波Rx(1~K)は、 RFアンプ9でそれぞれ増幅され、ミキサ10によ� ��分配された送信波Txとミキシングされる。� �のミキシングにより受信信号Rxはダウンコン バートされ、図1(b)に示すように、送信波Txと 受信波Rx(1~K)との差信号であるビート信号Sが� ��成される。受信波Rx(1~K)及び送信波TXに基づ� ��てビート信号Sを得る処理の詳細は、例えば 特開平11-133142号公報などで述べられている公 知技術なので、本明細書ではその詳細な説明 は省略する。

  ところで、三角波変調FM-CW方式では、相対 速度が零のときのビート周波数をfr、相対速� ��に基づくドップラ周波数をfd、周波数が増� �する区間(アップ区間)のビート周波数をfb1、 周波数が減少する区間(ダウン区間)のビート� ��波数をfb2とすると、
fb1=fr-fd  …(1)
fb2=fr+fd …(2)
が成り立つ。

  従って、変調サイクルのアップ区間と� �ウン区間のビート周波数fb1およびfb2を別々� �測定すれば、次式(3)及び(4)からfrおよびfdを� ��めることができる。

fr=(fb1+fb2)/2 …(3)
fd=(fb2-fb1)/2 …(4)
相対速度が零のときのビート周波数frおよび� ��ップラ周波数fdが求まれば、目標物の距離R� ��速度Vを次の(5)(6)式により求めることができ る。

R=(C/(4・δF・fm))・fr …(5)
V=(C/(2・f0))・fd …(6)
ここに、Cは光の速度、F0は中心周波数、δFは 周波数f0の搬送波に対して周波数変調幅、fm� �FM変調周波数である。

  生成された各アンテナ素子6毎のビート� ��号S3は、各アンテナ素子6毎に設けられたロ� ��パスフィルタ12を経由して、A/D変換器13にて サンプリング周波数fで、1スナップショット� ��たりN個のサンプリングデータとしてそれぞ れサンプリング量子化される。そして次式の ようなK(チャンネル)×N個の受信データDT1とし てバッファ部14へ蓄積され、物標検出部17に� �力される。なおこの受信データDT1は後述す� �受信データRDがKチャンネル分まとめられた� �のに相当する。

  物標検出部17は、図4に示すように、干� �抑圧部30,ビート周波数検出部31及び方位検出 部33を有しており、干渉抑圧部30は、短時間� �ータ切り出し部19,周波数スペクトル算出部20 ,干渉周波数検出部18,DBF(デジタルビームフォ� ��ミング)処理部22、最大ピーク方向抽出部23� �干渉方向成分除去部26及びバッファ部27を有� ��ている。

  短時間データ切り出し部19では、図5に� �すように、各アレーアンテナ素子6に対応す� ��各チャンネルについて、それぞれ時間方向� ��サンプリングデータがN個(例えば、1024個/ス ナップショット)蓄積された受信データRDを、 次式のような時間方向にサンプリングデータ がM個(例えば、32個、変動可)づつの短いデー� ��SDに切出す。そして切り出した短時間デー� �SDを行列形式にならべ直す。なお、並べなお した切出しデータを式8に示す。

  次に、周波数スペクトル算出部20では、 短時間に切り出したデータに対して各々に図 6及び式(9)に示すように、離散フーリエ変換� �行い周波数領域へのデータMfに変換して、周 波数スペクトルを演算算出する。式9に短時� �フーリエ変換データYを示す。

  干渉周波数検出部18では、Kチャンネル� �の離散フーリエ変換後の電力の平均を求め� �図7に示すように、さらにその周波数方向の� ��ークを一つ以上検出しそのピークの平均電� ��レベルが最大となる周波数をもって、各時� ��tnでの干渉成分の瞬時ビート周波数(干渉成� ��周波数)として求める。この瞬時ビート周波 数(干渉成分周波数)を式10のように定義する� �

式10のように表される干渉成分周波数を数� ��化したものが式11である。

  次に、DBF処理部22では、短時間フーリエ 変換データYに対して公知のDBF(デジタルビー� ��フォーミング)処理を行う。DBF処理詳細につ いては、非特許文献1に詳しい説明がある。� �こでθはDBF走査する方位を表す。

  式12に示すZ[t](θ)はDBF処理によるスペク� ��ルを表す。

  次に、ピーク方向抽出部23で、干渉成分 の周波数について、DBF処理で得られたエネル ギが最大となる方位方向のピーク値式13を用� ��て検出する。

  次に、干渉方向成分除去部26では、求め られた方位方向のピーク(周波数方向のピー� �)から干渉成分の到来方向の絶対値を公知の� ��算手法で推定する。これにより得られる干� ��成分の到来方向は、図2、図3(a)及び(b)に示� �ように、車輌中心CL(送信信号Txの電子走査に おける走査中心)に対して対称な方位角αを有 する干渉波Rx2又はRx3のどちらか一方であるが 、どちらであるかは確定出来ない値であるこ とから、「到来方向の絶対値」と称する。こ れは、図3(a)に示すように、受信波Rx1に線対� �な干渉波Rx2及びRx3は、ミキシング後に、図3( b)に示すように、同じ干渉波パターンとなる� ��らであり、これにより、例えば、演算で得� ��れる到来方向がθT=αだとしても、実際の到� ��方位は、図2に示す方位θ=α又は-αのどちら� ��方位でも取ることが出来るのである。

  しかし、干渉方向成分除去部26では、干 渉成分の到来方向を確定することなく、次の ような干渉成分を抑圧する射影行列h[t]を式14 、15に基づき時刻ごとに生成する。

ここでh[t]の定義は式15に示す

であり、Wk(θ)は方位θに対するDBFの重み(ス テアリングベクトル)である。

  これを、元の受信データSD(図5参照)に施 すことにより、干渉成分抑圧処理後の受信信 号Xc[t]を得ることができる。

  受信信号Xc[t]は、バッファ部27で、干渉� ��号成分が抑圧された短時間データSD、即ちXc  [t]を、元のデータ数分蓄積して、短時間デ� ��タ切り出し部19で切出され、更に干渉方向� �分除去部26で干渉方向成分が抑圧除去された 短時間データSDを、切り出し以前の受信デー� ��RD、DT1(図5参照)に復元し、後段のビート周� �数検出部31へ送る。この状態で、後段のビー ト周波数検出部31へは、図4の送受信部4のバ� �ファ部14に蓄積されたビート信号から、干渉 波成分が除去(抑圧)された形の信号S4が適切� �出力される。

  なお、既に述べたように、干渉波成分� �除去(抑圧)された形の信号SSは、図3(b)の送信 波と干渉波の交差による折り返しが生じた干 渉信号成分について、その到来方位の正負に ついての判定処理を行うことなく抑圧処理が 成されているが、その到来方位の正負が分か らなくても、干渉成分の除去が可能となって いる。

以下図8を用いて説明する。なお、図8(a),(b) は図3(a)(b)と同様であるため説明を省略する� �また図8も図3と同様図2に示すような物標お� �び干渉波の状況を例としたものである。

例えば干渉信号の一方の到来方位に対応す る、例えば図2および図8(a)(b)の状況ではDBF後� ��方位情報は図8(c)に示すものとなる。すなわ ち、図8(b)において時間に対して略同一のビ� �ト周波数であった所望信号であるビート信� �に対応する方位は正の値αである。また対向 車52からの送信波である干渉波Rx2の方位はα� �して出る。干渉波Rx2が反転したビート信号� �対応する方位は‐αである。よって、図8(b)� �示すようなミキシング後の干渉波Rx2のビー� �信号のうち、ビート周波数がゼロにより反� �した部分のビート信号はDBF後において所望� �ビート信号Sと方位の正負が異なるため区別� ��きるものとなる。よって、干渉波Rx2に対応� ��るビート信号を除去する場合、反射波Rx1に� ��応するビート信号Sと到来方位の正負の符号 が逆である干渉波Rx2に対応するビート信号は 干渉波のビート信号のみが射影行列によるフ ィルタにより除去され、一方で反射波Rx1に対 応するビート信号Sと到来方位の正負の符号� �一致する干渉波Rx2に対応するビート信号は� �射波Rx1と干渉波Rx2との区別がつかないため� �緒に削除される。なお、この一緒に削除さ� �る場合の削除幅は、図8(b)において所望のビ� ��ト信号Sと干渉波Rx2のビート周波数とが交わ る部分のうち破線で囲った部分としている。 これらのように除去を施されたビート信号SS� ��図8(d)に示す。図8(d)では時間Toを中心とした 時間T3~T4が本来の所望のビート信号Sと共に干 渉波Rx2のビート周波数も除去されている。な お、この除去の幅は信号強度が大きい場合に は大きい幅、小さい場合には小さい幅とする ことが可能である。

  物標検出部17の干渉抑圧部30で干渉成分� ��抑圧されたビート信号SSは、ビート周波数� �出部31及び方位検出部33で公知の処理が施さ� ��、自車と先行車両などの物標との距離、相� ��速度、方位などが演算され、更に、図4に示 す、物標追従部35において、時間的な追跡処� ��を行って前方の車両を検出するなどの演算� ��理を行う。なお、物標追従部35における詳� �い処理内容については、特開2003-270341号公報 などにその詳細が述べられている公知技術な ので、本明細書ではその説明を省略する。ま た、ビート周波数検出部31及び方位検出部33� �の処理は、非特許文献1等に詳細に述べられ� ��おり、公知の手法となっているので、ここ� ��は、その詳細な説明は省略する。

  なお、本実施例では、これらの処理部� �その動作内容をマイクロプロセッサやディ� �タルシグナルプロセッサー等で動作する信� �処理ソフトウエアとしての実現を想定して� �明を行ったが、FPGAやLSI等の半導体デバイス� ��の集積回路としての実現も可能である。

  以上の実施例において、干渉抑圧部30を構 成する各処理部は、以下のような機能を有す る。即ち、
A)前段のバッファ部から受信した多チャンネ� ��データを複数チャンネル短時間データに切� ��出す、短時間データ切り出し部19、
B)短時間データから短時間周波数スペクトル� ��算出する、周波数スペクトル算出部20、
C)短時間周波数スペクトルから干渉成分周波� ��を検出する、干渉周波数検出部18、
D)DBF(デジタルビームフォーミング)処理を行� �、DBF処理部22
E)DBF処理結果から、干渉成分の方位を求める� ��最大ピーク方向抽出部23、
G)求められた干渉成分の方位(求められた方位 には、正負の方位が対応しており、どちらか を特定することは出来ない)に基づき、短時� �複数チャネルデータからその方位方向の成� �を抑圧するフィルタを作用させる、干渉方� �成分除去部26、H)干渉成分抑圧後の短時間複� ��チャネルデータをマージしてもとの長さの� ��ータ長を復元する、バッファ部27。

  このように、対向車などからのFM-CW、CW� ��ーダ波などを干渉波として受信したような� ��合などにおいて、干渉成分周波数の時間変� ��があっても、当該干渉波の短時間データを� ��出して処理する構成としたため、切出した� ��間範囲では周波数がほとんど変わらず、周� ��数スペクトル算出部20と干渉周波数検出部18 によって、その時間区間での干渉成分周波数 を検出し、抑圧することができる。

 次に図9を用いて第1の実施形態の第1の変� ��例について説明する。図9(a)(b)は図3(a)(b)と� �等のため説明を省略する。

 図9(c)は図9(b)に示すビート周波数をAD変換 器でサンプリングした結果であるが、通常サ ンプリング周波数の1/2倍のいわゆるナイキス ト周波数において干渉波Rx2のビート信号は折 り返す。よって、図9(c)から分かるようにサ� �プリング後の周波数はビート周波数がゼロ� �ナイキスト周波数との間で各々折り返した� �状となる。

 この図9に基づく変形例では、図9(b)から� �かるように時点To1~To4において反射波Rx1に対� ��するビート信号Sと干渉波Rx2に対応する折り 返したビート信号とが交差している。しかし ながらこの交差は時点To1とTo2とではビート信 号Sと干渉波Rx2のビート信号とが到来方位の� �負で一致しているものとなり、時点To3,To4で� ��正負が逆である。よって、本変形例では到� ��方位の正負が一致している期間のビート信� ��を削除している。詳述すると、時点To2を挟� ��時点T1~T2および時点To1を挟む時点T3~T4の間の ビート信号Sおよび干渉波Rx2のビート信号と� �双方がフィルタにより除去される。また時� �T1まで、時点T2~T3、時点T4以後の期間では、� �渉波Rx2のビート信号のみがフィルタにより� �去される。

 このようにサンプリングによるナイキス� ��周波数を鑑み、干渉波Rx2(Rx3)のビート周波� �が周波数ゼロおよびナイキスト周波数との� �方で折り返す場合、反射波Rx1と干渉波Rx2の� �来方位の正負が一致する期間を全て除去す� �ようにしても効率的である。

 なお、この変形例においても第1の実施形 態と同様に時点To1、To2を挟み、干渉波の電力 等を鑑み、除去する幅(期間)を設定するよう� ��してもよい。

  次に図10を用いて第2の実施形態につい� �説明する。

  図10(a)(b)は略図3と同様であるため説明� �簡略化する。

  この第2の実施形態ではDBF機能を備えな� ��点が上述の実施形態、変形例とは大きく異� ��る点である。この第2の実施形態では、ミキ サによりミキシングされた後の反射波Rx1に対 応するビート信号Sと干渉波Rx2に対応するビ� �ト信号とが交差する2点を射影行列等により� ��去する。すなわち、干渉成分周波数のうち� ��前述の交差する点あるいはこの点の前後の� ��間はビート信号Sと干渉波Rx2のビート信号と を双方とも除去し、それ以外は干渉波Rx2のビ ート信号のみを除去する。すなわち、図10(d)� ��示すように、時点To4,To1の各々において前述 の交差があるため、この時点To4、To1の前後の 幅(期間)である時点T6~T7、T3~T4の双方とも、ビ ート信号Sと干渉波Rx2のビート信号とを両方� �ィルタで除去する。その他の期間は干渉波Rx 2のビート信号のみを除去する。このようにDB Fを用いて方位情報を得なくても干渉周波数� �分の時間に対する遷移情報を用いれば、干� �成分を抑圧できる。

  なお、この第2の実施形態においては、� ��4における方位検出部33、DBF処理部22、最大� �ーク方向抽出部23は省略でき、干渉方向成分 除去部26はピーク方向等の方位情報を用いず� ��干渉周波数成分の時間に対する遷移情報を� ��いて干渉成分を除去するものとなる。

 本発明は上記までの実施形態、あるいは� ��形例に限定されることなくさらに種々変形� ��能である。

 たとえば、上述までの実施形態、変形例� ��は、短時間データ切出し部9は時間方向に連 続するM個のデータを単に切出すこととして� �り、極端に言えば、N=1024である場合、M=1023� �もとり得るものであった。すなわち、短時� �データ切出し部9は、2つ以上の時間帯が相違 する連続したデータ群として取り出せばよか ったものである。しかしながら、たとえば、 短時間データ切出し部9において、短時間デ� �タSDのサンプル時間、即ち、図9(c)に示す干� �波Rx2(Rx3)の折り返し時間t1に比してより短い� ��間のデータとすることも可能である。これ� ��より干渉成分のビート周波数の変動を折れ� ��がり(反転)しないぐらいの大幅に小さなも� �とすることが出来るため、干渉波のビート� �波数を一層適切に算出できる。

 また、上述までの実施形態、変形例では� ��最大ピーク方向抽出部23がDBF処理で得られ� �エネルギが最大となる方位方向のピーク最� �値を検出していたが、最大値でなくても単� �ピークを検出するようにしてもよい。すな� �ち、ピークが複数あれば、複数のピークに� �づいて干渉成分を除去するようにしてもよ� �。この際にはピークの時間的な推移を評価� �る必要があり、ピーク最大値を用いる際と� �較して計算が複雑化するが、性能上は問題� �いものとできる。逆に言えば上述までのよ� �にピーク最大値を用いれば、計算が簡素化� �きるというメリットを有するものである。

  さらに、たとえば上述の第1の実施形態� ��は方位検出部33を備え物標の方位情報を演� �子追従処理部35に情報として与えていたが、 これに限定されず、たとえば方位情報を算出 しないシステムにも適用できる。すなわち、 方位検出部33を備えない装置でも本発明を適� ��できる。

  以上説明した実施形態、変形例および� �らなる変形形態は適宜組み合わせ可能であ� �、上記内容に限定されない。