雷达装置和方位角检测方法

专利名称：雷达装置和方位角检测方法
技术领域：
本发明涉及通过向基准方向发送雷达波，将由目标反射的上述雷达波作为接收波
接收，来检测上述目标相对于上述基准方向的方位角的雷达装置及方位角检测方法，特别 地说，涉及根据由以规定间隔隔开的天线对接收的接收波对的相位差来检测上述方位角的 雷达装置及方位角检测方法。
背景技术：
已知有在由车载雷达装置扫描行驶中的车辆周围来预测与障碍物的碰撞时，进行 车辆的加减速、安全装置的动作等的碰撞对应控制的车辆控制系统。作为该系统中采用的 车载雷达装置，已知有电子扫描式的雷达装置。电子扫描式雷达装置如专利文献1中的例 所记载，由多个天线接收由目标反射的雷达波，根据天线间的接收波的相位差，检测接收波 的到达方向，即目标的方位角。 图1是电子扫描式的雷达装置检测目标的方位角的原理的说明图。如图1 (A) 、 (B) 所示，电子扫描式雷达装置10以雷达装置正面作为基准方向F发送雷达波Wl，由目标T反 射的雷达波W1由2个天线的对11、12作为接收波对W21、W22接收。这里，天线11、12的间 隔d相比于与目标T的距离非常小，因此，天线ll接收的接收波W21和天线12接收的接收 波W22的传输路径可以认为是平行的。接收波对W21、 W22的到达方向，即目标T相对于基 准方向F(方位角O度)的方位角设为e。 首先，如图1(A)所示，目标T的方位角e为0度时，S卩，接收波对W21、 W22从基 准方向F到达时，接收波对W21、W22同时到达天线对11、12。此时，接收波对W21、W22同相 位。即，这些接收波对中，不产生相位差。 接着，如图1 (B)所示，目标T的方位角e从基准方向F偏左时，接收波对W21、W22 的传输距离中，与天线间隔d成比例地产生Ad( = d* sine)的差。因此，与接收波W21 到达天线11的时间相比，接收波W22到达天线12的时间延迟了与传输距离的差Ad对应 的量。此时，接收波W21及W22的波长若设为A ，则在接收波对W21、W22之间，产生与延迟 时间对应的相位差小(=Ad*2Ji/A)。该目标T的方位角9在偏向基准方向的右侧时 也是妥当的。 这样，根据接收波对W21、 W22的相位差小，由下式1求出目标T的方位角9 。
(式1) 9 = arcsin (入 小/ (2 n d)) 这里，接收波的相位差小若超过± Ji ，即，产生所谓相位的折返，则如下式2，无法 根据相位差小唯一确定e 。 (式2) 9 = arcsin(入 (小±k Ji) / (2 Ji d)) (k = 0， 1， 2， ) 因此，根据相位差小唯一求出方位角9的范围由式2中k = 1的下式3表示。
(式3)-arcsin(入 小/(2d))《e《arcsin(入 小/(2d))
式3所示的相位差小与方位角e的关系如图2(A)的直线L所示。艮卩， 士arcsin(入 小/(2d))的范围中，根据相位差小l唯一求出方位角9 1。以下，这样根据
3相位差小唯一求出方位角e的方位角范围称为相位折返区间(Ai)，产生相位折返的方位
角—arcsin(入 小/(2d))表示为9a，+arcsin(入 小/(2d))表示为9 b。 这样，相位折返区间Al外的范围中，例如相对于相位差小2，多个方位角，S卩，相位
折返区间Al外的方位角9 21与相位折返区间Al内的方位角9 22对应。 这里，图2(B)表示了雷达装置10的扫描平面内的目标T的方位角。这样，在将来
自方位角9 21中存在的目标的接收波对的相位差设为小2时，按照图2(A)的对应关系，求
出方位角9 21和9 22。另外，车辆的动作是以碰撞等的危险性大的方位角范围中存在的
目标作为对象进行控制。该方位角的范围设为相位折返区间A1。这样，实际上方位角9 21
中存在的目标T错误检测为在方位角9 22中也存在(由虚线图示)，从而，针对实际不存在
的目标控制车辆的动作。这样，安全性产生问题。 因此，为了防止伴随该错误检测的问题，以前提出了各种方法。作为一例，有像上 述那样根据接收波对的相位差求出方位角后再度收发雷达波，根据此时的接收波的电平进 行先前求出的方位角的正确错误判定的方法。具体地说，是对于相位折返区间A1内检测的 方位角9 22，进行实际在该方位角存在目标(正确)与否(错误)的判定的方法。图3是 该方法的说明图。 图3(A)中，方位角用横轴表示，同一目标、例如轿车等的小型车存在于全方位角 时，通过来自该目标的反射而获得的天线11的接收波的电平用纵轴所示。这样，从基准方 向F即方位角0度存在的目标获得的接收波电平成为最大。随着方位角从0度偏离，从孩方 位角存在的目标获得的接收波的电平降低。即，天线ll获得的接收波的电平在接收波的到 达方向为方位角0度时最大，随着到达方向接近方位角±90度而逐渐降低，即，在方位角0 度描绘具有指向性的天线图形P1。该情况在与天线11相同构成的天线12中也是妥当的。
接着，在这样的天线图形P1应用图2(A)所示的相位折返区间Al，以该区间的端 部即方位角9a、 9b中获得的接收电平Tl作为正确错误判定的阈值。这样，天线ll获得 的接收波的电平超过阈值T1时，该接收波是来自相位折返区间A1内存在的目标的接收波。 因此，该场合，可以推定相位折返区间A1内实际存在目标。相反，接收波的电平不超过阈值 Tl时，该接收波是来自存在于相位折返区间Al外的目标的接收波，因此可以推定在相位折 返区间Al不存在目标。 利用该情况，雷达装置10求出图2(B)所示的方位角9 22后，进行雷达波的收发， 将天线11获得的接收波的电平与阈值T1比较。在接收波的电平低于阈值T1的场合，即相 位折返区间A1内不存在目标的场合，求出的方位角9 22可以推定为起因于相位折返的错 误的方位角。因此，雷达装置10将其判定为错误。该场合，检测结果不向车辆的控制装置 输出。 另外，在成为阈值T1以上的场合，判定在检测的方位角9 22实际存在目标。该场 合，与图2(B)的场合不同，意味着在相位折返区间A1内实际存在目标，根据来自该目标的 接收波对的相位差求出方位角9 22。因此，将方位角9 22判定为正确的方位角，输出检测结果。 这样，雷达装置10通过根据接收波的电平对检测的方位角进行正确错误判定，防 止基于错误检测的车辆控制。 专利文献1 :日本特开2005_3393号公报。
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但是，同一方位角中的接收波的电平随着目标的反射截面积越大而变大，随着反 射截面积越小而变小。这里，与图3(A)所示的从小型车获得的天线图形P1对比，作为反射 截面积大的例子，图3(B)表示了从卡车等的大型车获得的天线图形P2。 S卩，通过将天线图 形Pl变位到上方，获得天线图形P2。 这样，在图2(B)所示方位角9 22的正确错误判定时，来自在方位角9 21存在的 目标的接收波的电平成为阈值T1以上。这样，由于接收波的电平成为阈值以上，雷达装置 IO将方位角9 22判定为正确。因此，相对于在方位角9 22实际不存在的目标对车辆的动 作进行了控制，安全性产生问题。

发明内容
因而，鉴于上述而提出的本发明的目的是提供即使天线图形根据目标的反射截面
积而变位，也可以正确对基于接收波的电平检测的方位角进行正确错误判定的雷达装置等。 为了达到上述的目的，本发明的第l方面的雷达装置，向基准方向发送雷达波，接 收由目标反射的上述雷达波作为接收波，检测上述目标相对于上述基准方向的方位角，其 特征在于，具有方位角检测单元，其根据由以规定间隔隔开的第1天线对接收的第1接收 波对的相位差来检测上述方位角；合成波生成部，其合成上述第1接收波对，生成第1合成 波；以及方位角判定单元，其进行正确错误判定，在上述检测的方位角中的上述第1合成波 的电平成为基准值以上时判定该检测的方位角为正确，在低于上述基准值时判定该检测的 方位角为错误。 上述方面的优选形态的特征在于，还具有使上述第1接收波对的任一接收波的相 位移动的移相器，上述合成波生成部根据包含移动了相位的接收波的第2接收波对来生成 第2合成波，上述方位角判定单元进行正确错误判定，在上述检测的方位角中的上述第1或 第2合成波的电平成为基准值以上时判定该检测的方位角为正确，除此以外时判定该检测 的方位角为错误。 根据上述方面，采用电平的变化量相对于方位角的变化量大、具有陡峭天线图形 的合成波，进行在检测的方位角中的上述第1合成波的电平成为基准值以上时判定该方位 角为正确，在低于上述基准值时判定该方位角为错误的正确错误判定。因此，即使目标的反 射截面积大，合成波的电平变位到上方，由来自在相位折返区间外的目标的接收波形成的 合成波也不会超过正确错误判定的阈值。因此，通过相位折返，不会将错误检测的方位角判 定为正确。因此，可以正确进行检测的方位角的正确错误判定。 根据上述的形态，还具有使上述第1接收波对的任一接收波的相位移动的移相 器，所以，可以使包含移动了相位的接收波的第2接收波对所生成的第2合成波的指向性移 动，可以在宽范围的方位角中比较合成波的电平和正确错误判定的阈值。因此，可以扩展成 为正确错误判定的对象的方位角的范围。


图1是电子扫描式的雷达装置检测目标的方位角的原理的说明图。
图2是接收波对的相位差和方位角的关系的说明图。
图3是进行根据接收波的电平检测的方位角的正确错误判定的方法的说明图。
图4是本实施例中的雷达装置搭载到车辆的例的示图。
图5是本实施例中的雷达装置10的第1构成例的示图。
图6是说明信号处理部24的动作步骤的流程图。 图7是第1构成例中正确错误判定中采用的合成波的天线图形的说明图。
图8是详细说明第1构成例中检测的方位角的正确错误判定步骤的流程图。
图9是本实施例中的雷达装置10的第2构成例的说明图。
图10是第2构成例中的合成波的天线图形的说明图。 图11是说明第2构成例中的目标的方位角的检测步骤和检测的方位角的正确错 误判定步骤的流程图。 图12是本实施例中的雷达装置10的第3构成例的说明图。
图13是第3构成例中的合成波的天线图形的说明图。 图14是说明第3构成例中的目标的方位角的检测步骤和检测的方位角的正确错 误判定步骤的流程图。 图15是本实施例中的雷达装置10的第4构成例的说明图。
图16是第4构成例中的合成波的天线图形的说明图。 图17是说明第4构成例中的目标的方位角的检测步骤和检测的方位角的正确错
误判定步骤的流程图。 符号的说明 10 :雷达装置，11、12、13，14 :天线，26 :合成波生成部，24 :信号处理部，30 :移相器。
具体实施例方式
以下，按照图面说明本发明的实施例。但是，本发明的技术范围不限于这些实施 例，而涉及权利要求的范围记载的事项及其等同物。 图4表示了本实施例中的雷达装置搭载于车辆的示例。电子扫描式的雷达装置IO 在车辆l的前部前格栅(front grill)内搭载，以车辆前方作为基准方向F，发送雷达波，由 多个天线接收由先行车辆2等的目标反射的雷达波。雷达装置IO根据天线间的接收波的 相位差，检测接收波的到达方向，即目标相对于本车1的前方中央的方位角e 。
另外，雷达装置IO通过采用使频率上升的频率上升期间和使频率下降的频率下 降期间定期反复的连续波作为发送波，根据收发波的频率差来检测先行车辆2的相对距离 R及相对速度V。根据这些检测结果，车辆1的未图示的控制装置控制车辆1的动作，对车 辆2进行尾随行驶并避免追尾。 图5表示本实施例中的雷达装置10的第1构成例。由特定用途的集成电路等构 成的收发电路22所生成的发送波Wl通过收发兼用的天线11，沿基准方向F发送。目标反 射的发送波由天线对11、12接收。这里，天线ll和天线12在与基准方向F垂直的方向上 以间隔d隔开配置。因此，天线11接收的接收波W21和天线12接收的接收波W22中，产生 与接收波的到达方向和间隔d对应的相位差小。根据该相位差小，由后级处理求出接收波 的到达方向，即目标的方位角e 。
另外，合成波生成部26具备连接天线对11、 12的开关，合成接收波对W21、 W22生 成合成波。 然后，收发电路22将合成波与发送波W1混合，生成与该频率差对应的差拍(beat) 信号，向信号处理部24输出。另外，收发电路22检测接收波对W21、 W22的合成波的电平， 向信号处理部24输出。 信号处理部24由例如具有CPU、存储CPU执行的各种处理程序的ROM和用作CPU 执行的各种运算的操作区域的RAM的微型计算机构成。 图6是说明信号处理部24的动作步骤的流程图。首先，信号处理部24对差拍信 号进行FFT (高速傅里叶变换)处理，检测与发送波的频率上升期间和下降期间各自中的发 送波和接收波的频率差对应的频率即差拍频率和接收波对W21、W22的相位差小(SIO)。然 后，信号处理部24根据接收波的相位差(K算出目标的方位角9 (12)。此时，在信号处理 部24的内置R0M预先存储图2(A)所示的相位差小和方位角9的对应关系数据，信号处 理部24根据它们从相位差小求出方位角9 。因此，执行步骤S12的信号处理部24与「方 位角检测单元」24a对应。 信号处理部24按照在后详述的步骤，进行求出的方位角e的正确错误判定 (S14)。因此，执行步骤S14的信号处理部24与「方位角判定单元」24b对应。
另外，信号处理部24对于步骤S14的正确错误判定的结果为正确的方位角，将发 送波的频率上升期间的差拍频率和频率下降期间的差拍频率对应地进行配对(S16)，算出 该方位角的目标的相对速度和相对距离(S18)。然后，信号处理部24根据检测结果的连续 性的有无等，判定检测结果的可靠性(S20)，将判定有可靠性的输出结果向车辆的控制装置 输出(S22)。 接着，用图7、图8说明步骤S14中的方位角的正确错误判定步骤。 图7是第1构成例中正确错误判定中采用的合成波的天线图形的说明图。图7(A)、
(B)中，横轴表示方位角，纵轴表示接收波W21或W22的电平，或接收波对W21、 W22的合成
波的电平。 首先，如图7(A)所示，在全方位角假定目标(小型车)时，从各方位角中的目标获 得的接收波W21或W22的电平，表示为图3(A)也显示的天线ll(或天线12)单体的天线图 形Pl 。接着，全方位角中的合成波的电平表示为天线图形P3。天线图形P3中，接收波21和 22在方位角0度成为同相位，因此，与合成振幅对应的接收电平成为最大。随着方位角从 0度接近±90度，接收波21、22的相位差变大，因此，与合成振幅对应的电平急速变小。这 里，若比较天线图形Pl和P3，天线图形P3的相对于方位角变位量的电平变化量变得陡峭。
接着，如图7(B)所示，第1构成例中，将合成波的任意的电平T2作为正确错误判 定的阈值。另外，合成波的电平以成为T2那样的方位角作为9 31、 9 32。这样，合成波的 电平成为阈值T2以上的场合，可以判定为是从方位角9 31 9 32的范围内存在的目标获 得了接收波对W21、 W22。反之，合成波的电平成为阈值T2以上的场合，可以判定为是从方 位角9 31 9 32的范围外存在的目标获得了接收波。 利用该情况，信号处理部24在步骤S12求出方位角e后，在步骤S14比较合成波 的电平与阈值T2，从而判定在方位角931 9 32的范围内是否实际存在目标。S卩，求出的 方位角9处于方位角9 31 9 32的范围内时，合成波的电平若成为阈值T2以上，则该方位角e判定为正确。另一方面，若低于阈值T2，则该方位角处于方位角e31 e32的范
围外，而且从相位折返区间A1外存在的目标接收到接收波对，基于该接收波对的相位差折
返而求出方位角，因此判定为错误。另外，以下将可进行该正确错误判定的方位角范围(上
述例中为方位角e 31 e 32)称为正确错误判定对象范围。 这里，目标的截面积如果大，则接收波W21或W22的电平变大。这样，合成波的电 平也随之变大，因此天线图形P3像P31那样变位到上方。但是，天线图形P3、P31中，相对 于方位角变位量的电平变化量比天线单体的天线图形P1大，描绘出陡峭的曲线。因此，如 图2(B)，即使相位折返区间Al外的方位角9 21存在的目标是大型车并在接收了来自该目 标的接收波对的场合，通过使天线图形P3变位到P31，方位角9 21中的合成波的电平不会 成为阈值2以上。S卩，不管在方位角9 22是否实际存在目标，都不会将方位角922判定为 正确。因此，可以防止由来自在相位折返区间A1外的方位角存在的目标的接收波导致的错 误的正确错误判定。 图8是详细说明第1构成例中检测的方位角的正确错误判定步骤的流程图。图8 的步骤与图6的步骤S14对应。 信号处理部24首先判定检测的方位角e是否在正确错误判定对象范围内 (931 e32)(S82)。然后，检测的方位角9在正确错误判定对象范围内的场合，信号处 理部24指示收发电路22进行发送波的发送，并且经由收发电路22指示合成波生成部26 进行由天线对11、12接收的接收波对W21、W22的合成(S83)。 然后，信号处理部24根据合成波的电平是否在阈值T2以上，进行方位角e的正 确错误判定(S84)。此时，如果在阈值T2以上，则可以判定检测的方位角e是从来自正确 错误判定对象范围实际存在的目标的接收波检测到的，因此该检测结果判定为正确。另一 方面，合成波的电平低于阈值T2时，可以判定检测的方位角e是由来自相位折返区间A1 外存在的目标的接收波导致的错误检测，因此判定为错误。 但是，上述的图7中，正确错误判定对象范围限于天线图形P2超过阈值T2的范 围。因而，接着说明适于扩展正确错误判定对象范围的构成例。 图9是本实施例中的雷达装置10的第2构成例的说明图。对不同于第1构成例 的部分进行说明。如图9(A)所示，雷达装置10在第1构成例上还具有天线13。天线13从 天线12以间隔d隔开配置。 通过这样的构成，信号处理部24采用天线11、 12、 13接收的接收波来进行数字波 束形成(digital beam forming)处理，来检测目标的方位角。另外，天线11接收的接收波 设为W21，天线12接收的接收波设为W22，天线13接收的接收波设为W23。
另外，天线13接收的接收波W23输入移相器30。这样，移相器30使接收波W23的 相位延迟，输入合成波生成部26。 这样，合成波生成部26按照图9(B)的表，切换开关以连接到天线11、12、13的任 2个。然后，合成所连接的天线对接收的接收波对，生成合成波。即，合成波生成部26首先 通过导通天线ll和12的开关，合成接收波对W21、 W22，生成合成波B1。接着，合成波生成 部26通过导通天线12和13的开关，合成接收波对W22、W23，生成合成波B2。
结果，合成波B1、B2的天线图形如图IO所示。首先，如图10(A)所示，从接收波对 W21、W22形成了比天线ll(或天线12)单体时陡峭的天线图形P3，如第l构成例中所述。
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第2构成例中，合成波B2生成时，天线13接收的接收波W23的相位延迟，因此在 从方位角0度偏移的方位角9 4中，接收波对W22、 W23成为同相位。因此，合成波B2对应 的天线图形P4是将天线图形P3以具有指向性的方式平行移动至方位角9 4的图形。
这样，天线图形P3或P4中，可获得成为阈值T2以上的接收电平的方位角的范围， 即正确错误判定对象范围(方位角9 41 e 32)变得比第1构成例中采用天线图形P3的
场合的范围(方位角e 31 e 32)宽。 然后，如图10(B)所示，目标的反射截面积大的天线图形P3、P4即使分别像天线图 形P31、P41那样变位到上方，也可以使来自相位折返区间A1外的目标的接收波对的合成波 以不超过阈值T2的方式设定合成波B1、 B2的指向性，从而可以在相位折返区间Al的范围 内进行正确错误判定。 因此，如图2 (B)，即使在相位折返区间Al外的方位角9 21存在的目标是大型车且 接收了来自该目标的接收波对，通过使天线图形P3、 P4变位到P31、 P31，方位角9 21中的 合成波的电平也不会成为阈值2以上。因此，可以防止由来自在相位折返区间A1外的方位 角存在的目标的接收波导致的错误的正确错误判定。 另外，作为上述的变形例，也可以采用使移相器30连接到天线11而非天线13，并 取代接收波W13而使接收波W11的相位延迟的构成。此时，获得图10(C)所示的合成波B2 的天线图形P5。S卩，成为使天线图形P3与图10(A)的情况相反，以具有指向性的方式平行移 动到方位角94的相反侧的方位角95的图形。然后，天线图形P3或P5中，可以获得成为 阈值T2以上的接收电平的方位角的范围即正确错误判定对象范围(方位角9 31 9 51) 变得比第1构成例中采用天线图形P3的场合的范围(方位角e 31 e 32)宽。
另外，如图10(D)所示，目标的反射截面积大的天线图形P3、P5即使分别像天线图 形P31、P51那样变位到上方，通过以使来自相位折返区间A1外的目标的接收波对的合成波 不超过阈值T2的方式设定合成波B1、B2的指向性，也可以进行正确的正确错误判定。
图11是说明第2构成例中目标的方位角的检测步骤和检测的方位角的正确错误 判定步骤的流程图。步骤S110与图6的步骤S12对应，步骤S112 S114与图6的步骤 S14对应。 首先，信号处理部24补正由天线13(变形例中是天线11)接收的接收波W22(变 形例中天线11的接收波W21)的因移相器30形成的相位延迟量，对天线11、12、13各自的 接收波W21、W22、W23进行数字波束形成处理。然后，使各接收波的指向性在接收波的到达 方向上一致，将接收波电平的峰值对应的方位角检测为目标的方位角9 (SllO)。
接着，信号处理部24判定检测的方位角e是否在正确错误判定对象范围内 (941 951) (S112)。然后，检测的方位角61在正确错误判定对象范围内时，信号处理部 24指示收发电路22进行发送波的发送，并经由收发电路22指示合成波生成部26进行天线 对11、12及天线对12、13接收的接收波对的合成(S113)。 然后，信号处理部24判定合成波B1或B2的电平是否在阈值T2以上(S114)。若 在阈值T2以上，则可以推定检测的方位角e是从来自在正确错误判定对象范围实际存在
的目标的接收波所检测的，因此该检测结果判定为正确。另一方面，合成波的电平低于阈值 T2时，可以推定检测的方位角e是由来自在相位折返区间A1外存在的目标的接收波导致 的错误检测，因此判定为错误。
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图12是本实施例中的雷达装置10的第3构成例的说明图。第3构成例中，如图 12(A)所示，将天线12接收的接收波W22输入移相器30并延迟相位后，输入合成波生成部 26。 然后，合成波生成部26按照图12(B)的表，切换开关以连接到天线11、 12、 13的任 2个，将连接的天线对接收的接收波对合成，生成合成波。即，合成波生成部26首先通过导 通天线11和12的开关，合成接收波对W21、 W22，生成合成波B11。接着，合成波生成部26 通过导通天线12和13的开关，合成接收波对W22、W23，生成合成波B12。
结果，合成波B11、B12的天线图形如图13(A)所示，形成为天线图形P4或P5那 样。艮P，天线图形P4、P5如图IO(A)、 (C)所示，天线图形P3的指向性移动到方位角94或 9 5。 这样的天线图形P4、P5中，可获得阈值T2以上的接收电平的方位角的范围即正确 错误判定对象范围(方位角9 41 e 51)，比第2构成例中采用天线图形P3、P4时的范围 (方位角9 41 9 32)或采用天线图形P3、P5时的范围(方位角9 31 9 51)更宽。
如图13(B)所示，目标的反射截面积大的天线图形P4、 P5即使是分别像天线图形 P41、P51那样变位到上方，通过以来自相位折返区间Al外的目标的接收波对的合成波不超 过阈值T2的方式设定合成波B1、 B2的指向性，也可以在相位折返区间Al的范围内进行正 确的正确错误判定。 因此，如图2 (B)，在相位折返区间Al外的方位角9 21存在的目标即使是大型车且 接收了来自该目标的接收波对，通过使天线图形P4、 P5变位到P41、 P51，方位角9 21中的 合成波的电平也不会成为阈值2以上。因此，可以防止由来自在相位折返区间A1外的方位 角存在的目标的接收波导致的错误的正确错误判定。 图14是说明第3构成例中目标的方位角的检测步骤和检测的方位角的正确错误 判定步骤的流程图。步骤S140与图6的步骤S12对应，步骤S112 S114与图6的步骤 S14对应。 首先，信号处理部24补正由天线12接收的接收波W22的由移相器30形成的相位 延迟量，对天线11、12、13各自的接收波W21、W22、W23进行数字波束形成处理。然后，使各 个接收波的指向性在接收波的到达方向上一致，将与接收波电平的峰值对应的方位角检测 为目标的方位角9 (S140)。 接着，信号处理部24判定检测的方位角e是否在正确错误判定对象范围内 (941 e51)(S142)。然后，在检测的方位角9在正确错误判定对象范围内的场合，信号 处理部24指示收发电路22进行发送波的发送，并经由收发电路22指示合成波生成部26 进行由天线对11、12及天线对12、13接收的接收波的合成(S143)。 然后，信号处理部24判定合成波Bll或B12的电平是否在阈值T2以上(S144)。 若在阈值T2以上，则可以推定检测的方位角e是从来自在正确错误判定对象范围实际存 在的目标的接收波检测的，因此该检测结果判定为正确。另一方面，合成波的电平低于阈值 T2时，可以推定检测的方位角e是由来自在相位折返区间A1外存在的目标的接收波导致 的错误检测，因此判定为错误。 图15是本实施例中的雷达装置10的第4构成例的说明图。说明不同于第1构成 例的部分。如图15(A)所示，雷达装置10在第1构成例上还具有天线13、 14。第4构成例
10中，天线13从天线12以间隔2d隔开配置，天线14进一步从天线13以间隔2d隔开配置。
通过这样的构成，雷达装置10采用天线11、 12、 13、 14接收的接收波(按照顺序设 为接收波W21、W22、W23、W24)进行数字波束形成处理，从而检测目标的方位角e 。
此时，天线12和13以间隔2d隔开，因此如图15(B)的矩阵所示，假定天线11处 于天线12的位置时，可以获得与由处于从天线11以2d隔开的位置的假想天线15(虚线图 示)接收接收波的场合相同的效果(列C1)。另夕卜，天线12和14以间隔4d隔开。因此，假 定天线11处于天线12的位置时，可以获得与由处于从天线11以4d隔开的位置的假想天 线16(由虚线图示)接收接收波的场合相同的效果(列C2)。 同样，将以天线11为基准的天线12、13、14的位置关系应用到假定天线11处于天 线14的位置的场合时，可获得假想的天线17、19、21 (都用虚线图示)(列C3、 C4、 C5)。而 且，将天线12和13的位置关系应用到假定天线12处于天线14的位置的场合时，可获得假 想的天线18(由虚线图示)(列C6)，将天线13和14的位置关系应用到假定天线13处于天 线14的位置的场合时，可获得假想的天线20(虚线图示)(列C7)。 这样，通过将合计4个天线配置在6个天线量的空间，可以获得与合计11个天线 等间隔d配置的情况相同的接收波的组合。 然后，信号处理部24对这些接收波的组合进行数字波束形成处理，检测目标的方
位角e。从而，可以使更多的接收波的指向性重合，提高方位角e的检测精度。 另外，将天线13接收的接收波W23在第4构成例中输入移相器30。移相器30使 接收波23的相位延迟后输入合成波生成部26。然后，合成波生成部26按照图15(C)的表， 切换开关以连接天线11、 12、 13、 14的任2个。将连接的天线对接收的接收波对进行合成， 生成合成波。即，合成波生成部26首先通过导通天线11和12的开关，合成接收波对W21、 W22，生成合成波B3。接着，合成波生成部26通过导通天线12和13的开关，合成接收波对 W22、W23，生成合成波B6。另外，合成波生成部26通过导通天线13和14的开关，合成接收 波对W23、 W24，生成合成波B7。 结果，合成波B3、B4、B5的天线图形如图16所示。首先，如图16(A)所示，天线11 和12若通过开关连接，则接收波对W21、W22的合成波B3形成了图7 (A)中所示的天线图形 P3。 接着，说明从接收波W22、 W23生成的合成波B6的天线图形。这里，天线12和13 以比天线11和12的间隔d大的间隔2d隔开。因此，相对于方位角变位量的接收波对W22、 W23的相位差变化量变得比合成波B3的场合更大，因此合成波B6的天线图形比天线图形 P3更陡峭。此时，天线13接收的接收波W23的相位延迟，因此，形成在从方位角0度偏移的 方位角9 6上具有指向性的天线图形P6。因此，该场合中，移相器30与「指向性控制单元」 对应。 同样，合成波B7生成时，天线13接收的接收波W23的相位延迟，因此，生成在从方 位角O度偏移的方位角9 7上具有指向性的天线图形P7。另外，天线图形P6和P7都从天 线13、 14接收的接收波W23、 W24生成，因此成为同形状。 这样，通过扩展表示天线图形P6、P7的指向性的方位角9 6、 9 7的宽度，在天线图 形P3、P6或P7中，可以获得阈值T2以上的接收电平的方位角的范围即正确错误判定对象 范围(方位角9 61 9 71)比第3构成例的场合更广。
如图16(B)所示，目标的反射截面积大的天线图形P3、P6、P7即使分别像天线图形 P31、P61、P71那样变位到上方，通过以使来自在相位折返区间Al外的目标的接收波对的合 成波不超过阈值T2的方式设定合成波B6、 B7的指向性，也可以在相位折返区间Al的范围 内进行正确错误判定。 因此，如图2(B)，即使相位折返区间Al外的方位角9 21存在的目标是大型车且 接收了来自该目标的接收波，通过使天线图形P3、 P6、 P7变位到P31 、 P61 、 P71 ，方位角e 21 中的合成波的电平也不会成为阈值2以上。因此，可以防止由来自在相位折返区间A1外的 方位角存在的目标的接收波导致的错误的正确错误判定。 第4构成例中，使天线图形P6、P7比第3构成例的天线图形P4、P5更陡峭，从而，
通过使天线图形P6、P7变位到P61、P71，可以使处于相位折返区间Al外的方位角的目标所
形成的合成波的电平成为阈值2以上的可能性比第2构成例进一步减小。 图17是说明第4构成例中目标的方位角的检测步骤和检测的方位角的正确错误
判定步骤的流程图。步骤S150与图6的步骤S12对应，步骤S152、S154与图6的步骤S14对应。 首先，信号处理部24补正由天线13接收的接收波W23的因移相器30形成的相位 延迟量，对天线H、12、13及14接收的接收波进行数字波束形成处理。使各个接收波的指 向性在接收波的到达方向上一致，并将与接收波电平的峰值对应的方位角检测为目标的方 位角e (S150)。 接着，信号处理部24判定检测的方位角e是否在正确错误判定对象范围内
(eei e i)(si52)。在检测的方位角61在正确错误判定对象范围内的场合，信号处理
部24指示收发电路22进行发送波的发送，并经由收发电路22指示合成波生成部26进行 天线H、12、13及14接收的接收波的合成(S153)。 然后，信号处理部24判定合成波B3、B4、B5的电平是否在阈值T2以上(S154)。若 在阈值T2以上，则可以判定检测的方位角e是从来自正确错误判定对象范围实际存在的 目标的接收波检测的，因此该检测结果判定为正确。另一方面，合成波的电平低于阈值T2 时，可以判定检测的方位角9是由来自相位折返区间A1外存在的目标的接收波导致的错 误检测。 另外，上述的例中，以监视车辆前方的车载雷达装置为例进行了说明，但是不限于
车辆的前方，也可以是监视后方和侧方的雷达装置。另外，只要是通过目标的反射截面积使
接收波的电平变化的电子扫描式雷达装置，即使不是车载雷达也适用本实施例。 如上所述，按照本实施例，采用电平的变化量相对于方位角的变化量大的具有陡
峭天线图形的合成波，进行在检测的方位角中的合成波的电平成为基准值以上时判定该方
位角为正确，低于上述基准值时判定该方位角为错误的正确错误判定。因此，即使目标的反
射截面积大，合成波的电平变位到上方的场合，来自相位折返区间外的目标的接收波形成
的合成波也不会超过正确错误判定的阈值。因此，通过相位折返错误检测的方位角不会判
定为正确。因此可以正确进行检测的方位角的正确错误判定。 另外，这里，说明图5、图7所示的第1构成例中的天线11、12的各单体的接收波的 电平Pl和合成波的电平P3的关系。将天线11、 12单体的接收波的电平Pl表示为相对于
方位角e的指向性Pi(e)，天线ii和天线i2的合成波的电平P3表示为相对于方位角e
12的指向性P3(e)，与方位角e对应的天线11、12的接收波的相位差设为小。这样，指向性 P3(e)通过下式从指向性Pi(e)求出。
[式i] P3 (0)=P1 (0) x V(l +cos0)2 + (sin0)2其中，小=dXsin 9 X2 Ji/入 (d:天线11、12的间隔，A :接收波的波长) 另外，作为图15所示的第4构成例的变形例，也可以构成为将天线11 14构成
为收发兼用，从天线11 14分时发送依次发送信号时由天线11 14接收接收波。 此时，发送雷达波的天线的位置依次变化，从而，从不同天线发送雷达波时到各接
收天线中的目标物体为止的往复路径长度不同，从而在各接收天线中获得不同相位的接收
波。结果，以发送天线为基准时的各接收天线的配置等价于以等间隔d配置11个接收天线
的情况。 S卩，通过将合计4个天线配置于6个天线量的空间，可以获得与合计11个天线等 间隔d配置的情况相同的接收波的组合。信号处理部24在从天线11 14分时发送依次 发送信号时，对天线11 14接收的接收波的组合进行数字波束形成处理，检测目标的方位
角e。这样，可以使更多的接收波的指向性重合，提高方位角e的检测精度。 另外，上述第1 第4构成例中，信号处理装置24经由收发电路22向合成波生成 部26输入切换接收天线的开关的切换指示信号，但是，也可以采用不经由收发电路22而直 接向合成波生成部26输入切换指示信号的构成。
权利要求
一种雷达装置，向基准方向发送雷达波，接收由目标反射的上述雷达波作为接收波，检测上述目标相对于上述基准方向的方位角，其特征在于，具有方位角检测单元，其根据由以规定间隔隔开的第1天线对接收的第1接收波对的相位差来检测上述方位角；合成波生成部，其合成上述第1接收波对，生成第1合成波；以及方位角判定单元，其进行正确错误判定，在上述检测的方位角中的上述第1合成波的电平成为基准值以上时判定该检测的方位角为正确，在低于上述基准值时判定该检测的方位角为错误。
2. 根据权利要求1的雷达装置，其特征在于，还具有使上述第1接收波对的任一接收波的相位移动的移相器，上述合成波生成部根据包含移动了相位的接收波的第2接收波对来生成第2合成波， 上述方位角判定单元进行正确错误判定，在上述检测的方位角中的上述第1或第2合成波 的电平成为基准值以上时判定该检测的方位角为正确，除此以外时判定该检测的方位角为错误。
3. 根据权利要求1的雷达装置，其特征在于，还具有使由以比上述第1天线对大的间隔隔开的第2天线对接收的第3接收波对的任 一接收波的相位移动的移相器，上述合成波生成单元根据包含移动了相位的接收波的第4接收波对来生成在上述第1 合成波的电平分布的方位角范围的端部形成有电平的峰值的第3合成波，上述方位角判定 单元进行正确错误判定，在上述检测的方位角中的上述第1或第3合成波的电平成为基准 值以上时判定该检测的方位角为正确，除此以外时判定该检测的方位角为错误。
4. 一种方位角检测方法，由向基准方向发送雷达波并接收由目标反射的上述雷达波作 为接收波的雷达装置来检测上述目标相对于上述基准方向的方位角，其特征在于，具有以 下步骤根据由以规定间隔隔开的天线对接收的接收波对的相位差来检测上述方位角； 生成上述接收波对的合成波；进行正确错误判定，在上述检测的方位角中的上述合成波的电平成为基准值以上时判 定该检测的方位角为正确，在低于上述基准值时判定该检测的方位角为错误。
全文摘要
电子扫描式的雷达装置根据由以规定间隔隔开的第1天线对接收的第1接收波对的相位差来检测上述方位角，合成上述第1接收波对，生成第1合成波。合成波相对于方位角的变化量，电平的变化量大，具有陡峭的天线图形，因此，通过具有在上述方位角中的上述第1合成波的电平成为基准值以上时判定该方位角为正确，在低于上述基准值时判定该方位角为错误的正确错误判定的方位角判定单元，合成波的电平即使变位到上方，由来自在相位折返区间外的目标的接收波形成的合成波也不会超过正确错误判定的阈值，可以进行正确的正确错误判定。因此，即使天线图形根据目标的反射截面积而变位，也可以正确地对基于接收波的电平而检测的方位角进行正确错误判定。
文档编号G01S3/48GK101779139SQ20088010238
公开日2010年7月14日 申请日期2008年8月7日 优先权日2007年8月8日
发明者上里良英 申请人:富士通天株式会社