JP6279212B2 - MIMO radar system and signal processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ＭＩＭＯレーダシステム、及び信号処理装置に関する。 The present invention relates to a MIMO radar system and a signal processing device.
複数のレーダ送信装置で電波を送信し、複数のレーダ受信装置で電波を受信し、受信した電波を用いて対象物の位置を検出するＭＩＭＯ（Multiple-Input
Multiple-Output）レーダシステムと呼ばれるレーダシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
MIMO (Multiple-Input) that transmits radio waves with multiple radar transmitters, receives radio waves with multiple radar receivers, and detects the position of an object using the received radio waves
A radar system called a “multiple-output” radar system has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
非特許文献１の記載の技術では、レーダ送信装置のアンテナを均一に配置したアレイと、レーダ受信装置のアンテナを均一に配置したアレイとによりＭＩＭＯレーダシステムを構成することが提案されている。また、非特許文献１の記載の技術では、各アンテナは、送受信される波長の半波長間隔で配置する。非特許文献１の記載の技術では、レーダ受信装置は、各アンテナを介して、各レーダ送信装置のアンテナから送信された送信信号を受信する。非特許文献１の記載の技術では、レーダ送信装置のアンテナの素子数がＭ素子、レーダ受信装置のアンテナの素子数がＮ素子であるとすると、レーダ受信装置は、Ｍ×Ｎ素子の仮想的なアレイアンテナを有しているとみなせる。 In the technique described in Non-Patent Document 1, it is proposed to configure a MIMO radar system by using an array in which the antennas of the radar transmitters are arranged uniformly and an array in which the antennas of the radar receivers are arranged uniformly. Further, in the technique described in Non-Patent Document 1, the antennas are arranged at half-wavelength intervals of transmitted and received wavelengths. In the technique described in Non-Patent Document 1, the radar receiver receives a transmission signal transmitted from the antenna of each radar transmitter via each antenna. In the technique described in Non-Patent Document 1, if the number of antenna elements of the radar transmitter is M elements and the number of antenna elements of the radar receiver is N elements, the radar receiver is a virtual M × N element. It can be regarded as having an array antenna.
しかしながら、非特許文献１の記載の技術のようにアンテナを等間隔に配置したＭＩＭＯレーダシステムでは、送信アンテナ及び受信アンテナの単体毎に指向性のばらつきがある。指向性のばらつきとは、例えばアンテナ毎かつ走査角度毎に送信信号または受信信号の振幅が異なり、あるいは位相が異なることである。この指向性のばらつきにより、受信特性において周期的なローブが発生する。非特許文献１の技術では、受信アンテナにより受信された複数の受信信号が合成されると、この周期的なローブが加算されるため、サイドローブの信号レベルが増加し、ＣＮ（搬送波対雑音比）が悪化するという課題がある。 However, in the MIMO radar system in which the antennas are arranged at equal intervals as in the technique described in Non-Patent Document 1, there is variation in directivity for each of the transmission antenna and the reception antenna. The variation in directivity is, for example, that the transmission signal or the reception signal has different amplitudes or different phases for each antenna and each scanning angle. Due to this variation in directivity, periodic lobes are generated in the reception characteristics. In the technique of Non-Patent Document 1, when a plurality of received signals received by the receiving antenna are combined, this periodic lobe is added, so that the signal level of the side lobe increases, and the CN (carrier-to-noise ratio) ) Is worse.
各送信アンテナから独立した信号を送信するため長パルス波を使用するＭＩＭＯレーダシステムでは、通常のパルスレーダと同様に近距離の観測に短パルス波を使用し、長パルス波と短パルス波を併用することが必要となる。 In a MIMO radar system that uses long pulse waves to transmit independent signals from each transmitting antenna, short pulse waves are used for short-distance observation in the same way as normal pulse radar, and long pulse waves and short pulse waves are used in combination. It is necessary to do.
ＭＩＭＯレーダシステムでは、指向性のばらつきにより発生する、前記周期ローブによるサイドローブの信号レベルの増加に対して、送信アンテナを不等間隔に配置することが受信信号のＣＮ比を向上する有効な手法であった。 In the MIMO radar system, it is effective to improve the CN ratio of the received signal by arranging the transmitting antennas at unequal intervals with respect to the increase in the signal level of the side lobe due to the periodic lobe caused by the variation in directivity. Met.
しかしながら、送信アンテナを不等間隔に配置すると、短パルス波を使用し、各送信アンテナから独立でない信号を送信する場合には所望の指向性を実現できず、サイドローブ信号レベルが増加する。それによりＭＩＭＯレーダシステムに対して近距離を観測する場合の更なる改善が望まれていた。 However, if the transmission antennas are arranged at unequal intervals, when a short pulse wave is used and a signal that is not independent from each transmission antenna is transmitted, the desired directivity cannot be realized and the sidelobe signal level increases. As a result, a further improvement in the case of observing a short distance with respect to the MIMO radar system has been desired.
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、受信信号のＣＮ比を向上することができるＭＩＭＯレーダシステム、及び信号処理装置を提供することを目標とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a MIMO radar system and a signal processing device that can improve the CN ratio of a received signal.
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るＭＩＭＯレーダシステムは、送信アンテナを有する複数の送信装置と、受信アンテナを備える複数の受信装置と、前記送信アンテナ間の間隔及び前記受信アンテナ間の間隔に基づいて複数の仮想アンテナによる仮想アレイを構成し、前記複数の受信装置により受信された受信信号を処理する信号処理装置と、を備え、隣り合う前記送信装置の全ての組み合わせにおいて前記送信アンテナ間の間隔が、全て異なっている配置と、前記送信アンテナ間の間隔が、全て等しい間隔となっている配置を併用しており、前記送信アンテナの最大素子間隔は、前記複数の受信アンテナにより構成されるアレイ長以下であることを特徴としている。
（２）また、本発明の一態様に係るＭＩＭＯレーダシステムにおいて、前記信号処理装置はレーダの観測距離により、長パルス波で観測できない近距離については前記送信アンテナ間の間隔が、全て等しい間隔となっている配置を用いて仮想アレイを構成し、それ以外の観測距離については前記送信アンテナ間の間隔が、全て異なっている配置を用いて仮想アレイを構成することを特徴としている。
（３）また、本発明の一態様に係るＭＩＭＯレーダシステムにおいて、前記信号処理装置は、前記構成した仮想アレイにおいて、同じ位置に配置される前記仮想アンテナがある場合、前記同じ位置に配置される複数の前記仮想アンテナによる前記受信信号を走査角度毎に統合するようにしてもよい。
（４）また、本発明の一態様に係るＭＩＭＯレーダシステムにおいて、隣り合う前記複数の受信装置の受信アンテナ間の間隔は、全て等間隔で配置されるようにしてもよい。
（５）また、本発明の一態様に係るＭＩＭＯレーダシステムにおいて、前記信号処理装置は、前記構成した仮想アレイにおいて、同じ位置に配置される前記仮想アンテナがある場合、同じ位置に配置される前記仮想アレイに対して重み付けを行った後、前記同じ位置に配置される複数の前記仮想アンテナによる前記受信信号を走査角度毎に統合するようにしてもよい。
(1) In order to achieve the above object, a MIMO radar system according to an aspect of the present invention includes a plurality of transmission devices having a transmission antenna, a plurality of reception devices having a reception antenna, the interval between the transmission antennas, and the A signal processing device that forms a virtual array of a plurality of virtual antennas based on the interval between the reception antennas and processes reception signals received by the plurality of reception devices, and all combinations of the adjacent transmission devices In which the intervals between the transmission antennas are all different from each other, and the arrangement in which the intervals between the transmission antennas are all equal intervals, It is characterized by being not longer than the array length constituted by the receiving antenna.
(2) Further, in the MIMO radar system according to one aspect of the present invention, the signal processing device is configured such that the distance between the transmission antennas is equal for a short distance that cannot be observed with a long pulse wave due to the observation distance of the radar. The virtual array is configured by using the arrangement, and the virtual array is configured by using an arrangement in which the intervals between the transmission antennas are all different for other observation distances.
(3) Further, in the MIMO radar system according to one aspect of the present invention, the signal processing device is disposed at the same position when there is the virtual antenna disposed at the same position in the configured virtual array. The received signals from the plurality of virtual antennas may be integrated for each scanning angle.
(4) In the MIMO radar system according to one aspect of the present invention, the intervals between the reception antennas of the plurality of adjacent reception devices may be all arranged at equal intervals.
(5) Moreover, in the MIMO radar system according to an aspect of the present invention, the signal processing device is arranged at the same position when the virtual antenna is arranged at the same position in the configured virtual array. After weighting the virtual array, the received signals from the plurality of virtual antennas arranged at the same position may be integrated for each scanning angle.
本発明によれば、ＭＩＭＯレーダシステムは、受信信号のＣＮ比を向上することができる。 According to the present invention, the MIMO radar system can improve the CN ratio of the received signal.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、ＭＩＭＯレーダシステム１の機能構成を示すブロック図である。図１に示すＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）レーダシステム１は、ｎ＋ｌ−１個の送信装置１０−１、１０−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１０−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）（ｎ、ｋは１以上の整数）、ｍ個の受信装置２０−１〜２０−ｍ（ｍは１以上の整数）、及び信号処理装置３０を備える。
送信装置１０−１、１０−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１０−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）は、各々、送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）を備える。送信装置１０−１、１０−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１０−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）は、各々、送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）から、送信信号ｓ１−１、ｓ１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、ｓ１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）を送信する。受信装置２０−ｊ（ｊは１〜ｍ）は、各々、受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）を備える。
受信装置２０−ｊ（ｊは１〜ｍ）は、各々、対象物４０に送信信号ｓ１−１、ｓ１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、ｓ１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）が反射、散乱、または回折（以下、これら全てを含めて反射という）した信号である受信信号ｓ２−ｊ（ｊは１〜ｍ）を、受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）を介して受信する。各受信装置２０−ｊ（ｊは１〜ｍ）は、受信した受信信号を信号処理装置３０に出力する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the MIMO radar system 1. A MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) radar system 1 shown in FIG. 1 includes n + l−1 transmitters 10-1, 10-ka (k is 2 to 1), 10-ib (i is 2 to n). (N and k are integers of 1 or more), m receiving devices 20-1 to 20-m (m is an integer of 1 or more), and a signal processing device 30.
Transmitting devices 10-1, 10-ka (k is 2 to 1), 10-ib (i is 2 to n) are respectively transmitting antennas 11-1, 11-ka (k is 2 to 1), 11- ib (i is 2 to n). Transmitting devices 10-1, 10-ka (k is 2 to 1), 10-ib (i is 2 to n) are respectively transmitting antennas 11-1, 11-ka (k is 2 to 1), 11- Transmission signals s1-1, s1-ka (k is 2 to 1), and s1-ib (i is 2 to n) are transmitted from ib (i is 2 to n). Each of the reception devices 20-j (j is 1 to m) includes a reception antenna 21-j (j is 1 to m).
The receiving device 20-j (j is 1 to m) reflects the transmission signals s1-1, s1-ka (k is 2 to 1), and s1-ib (i is 2 to n) to the object 40, respectively. A reception signal s2-j (j is 1 to m) which is a scattered or diffracted signal (hereinafter referred to as reflection including all of these) is received via a reception antenna 21-j (j is 1 to m). . Each reception device 20-j (j is 1 to m) outputs the received reception signal to the signal processing device 30.
信号処理装置３０は、各受信装置２０−ｊ（ｊは１〜ｍ）が受信した受信信号ｓ２−ｊ（ｊは１〜ｍ）を処理する。具体的には、信号処理装置３０は、受信信号ｓ２−ｊ（ｊは１〜ｍ）に対して、各送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）と受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）間の送信信号と受信信号を掛け合わせて、ＭＩＭＯレーダにおける仮想アレイを実現する。信号処理装置３０は、図４に示すように仮想アレイにおける個々のアンテナ（以下、仮想アンテナという）の位置が同一の位置と見なせる複数の信号に対して、例えばベクトル平均を算出する。なお、信号処理装置３０は、例えば、受信信号を振幅データと位相データとのベクトル値として、このベクトル値の平均を算出することでベクトル平均の算出を行う。なお、仮想アンテナの位置が同一の位置とは、各送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）間の間隔、及び受信アンテナ２１―ｊ（ｊは１〜ｍ）間の間隔に基づいて、公知の技術で仮想アレイを構成した場合、所定の間隔で配置される仮想アンテナにおいて、仮想アンテナの仮想的な位置が同じ位置である。また、信号処理装置３０は、後述するように仮想アレイに対して重み付けを行う。
対象物４０は、ＭＩＭＯレーダシステム１が測定する対象物である。
The signal processing device 30 processes the received signal s2-j (j is 1 to m) received by each receiving device 20-j (j is 1 to m). Specifically, the signal processing device 30 performs the transmission antennas 11-1, 11-ka (k is 2 to 1), 11-ib (i) with respect to the reception signal s2-j (j is 1 to m). 2 to n) and the transmission signal between the reception antennas 21-j (j is 1 to m) and the reception signal are multiplied to realize a virtual array in the MIMO radar. As shown in FIG. 4, the signal processing device 30 calculates, for example, a vector average for a plurality of signals in which the positions of individual antennas (hereinafter referred to as virtual antennas) in the virtual array can be regarded as the same position. For example, the signal processing device 30 calculates the vector average by calculating the average of the vector values of the received signal as the vector values of the amplitude data and the phase data. Note that the positions where the virtual antennas are the same are the intervals between the transmission antennas 11-1, 11-ka (k is 2 to 1), 11-ib (i is 2 to n), and the receiving antenna 21- When the virtual array is configured by a known technique based on the interval between j (j is 1 to m), the virtual antennas are arranged at a predetermined interval in the same virtual position. Further, the signal processing device 30 performs weighting on the virtual array as will be described later.
The object 40 is an object to be measured by the MIMO radar system 1.
次に、送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）、受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）の配置と、信号処理装置３０が行う信号処理について説明する。
図２は、本実施形態に係る送信アンテナ１１−１〜１１−３ａ、１１−１〜１１−４ｂ、受信アンテナ２１−１〜２１−４の構成と信号処理装置３０の信号処理を説明する図である。
Next, the arrangement of the transmission antennas 11-1, 11-ka (k is 2 to 1), 11-ib (i is 2 to n), the reception antenna 21-j (j is 1 to m), and a signal processing device The signal processing performed by 30 will be described.
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the transmission antennas 11-1 to 11-3a, 11-1 to 11-4b, the reception antennas 21-1 to 21-4 and the signal processing of the signal processing device 30 according to the present embodiment. It is.
この素子構成では信号処理装置３０は、レーダの観測距離により、長パルス波で観測できない近距離については前記送信アンテナ間の間隔が、図３に示す送信アンテナ１１−１、１１−２ａ、１１−３ａ、受信アンテナ２１−１〜２１−４の構成のように全て等しい間隔となっている配置を用いて仮想アレイを構成し、それ以外の観測距離については図４に示す送信アンテナ１１−１、１１−２ｂ、１１−３ｂ、１１−４ｂ、受信アンテナ２１−１〜２１−４の構成のように前記送信アンテナ間の間隔が、全て異なっている配置を用いて仮想アレイを構成する。なお、ここでは１１−１はどちらの構成でも使用するとしている。 In this element configuration, the signal processing device 30 has a distance between the transmission antennas 11-1, 11-2a, 11- shown in FIG. 3a, a virtual array is configured using an arrangement that is all equally spaced, such as the configuration of the receiving antennas 21-1 to 21-4, and for other observation distances, the transmitting antenna 11-1 shown in FIG. A virtual array is configured using an arrangement in which the intervals between the transmission antennas are all different, such as the configuration of 11-2b, 11-3b, 11-4b, and reception antennas 21-1 to 21-4. Here, 11-1 is used in either configuration.
図３は、レーダの観測距離により、長パルス波で観測できない近距離について使用する仮想アレイの構成を示しており、
送信アンテナ１１−１と１１−２ａと１１−３ａとは、間隔が４ｄで配置されている。
このように、本発明では、隣り合う送信アンテナが全て等しい間隔となっている。すなわち、本発明では、各送信装置１０−ｉ（ｉは１〜ｎ）の隣り合う送信アンテナ１１−１、１１−ｉａ（ｉは１〜ｎ）間の間隔が、全て等しくなるように配置される。
なお、送信アンテナが５本以上配置されている場合、隣り合う送信アンテナ１１−１、１１−ｉａ（ｉは１〜ｎ）間の間隔が、全て等しくなるように配置されるようにしてもよい。図４は、レーダの観測距離により、長パルス波で観測できない近距離以外の観測距離について使用する仮想アレイの構成を示しており、送信アンテナ１１−１と１１−２ｂとは、間隔が２ｄで配置され、送信アンテナ１１−２ｂと１１−３ｂとは、間隔が３ｄで配置され、送信アンテナ１１−３ｂと１１−４ｂとは、間隔が４ｄで配置されている。
このように、本発明では、隣り合う送信アンテナ１１−１と１１−２ｂ間の間隔２ｄと、隣り合う送信アンテナ１１−２ｂと１１−３ｂ間の間隔３ｄと、隣り合う送信アンテナ１１−３ｂと１１−４ｂ間の間隔４ｄとが全て異なっている。すなわち、本発明では、各送信装置１１−１、１１−ｉｂ（ｉは１〜ｎ）の隣り合う送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは１〜ｎ）間の間隔が、全て異なるように配置される。
なお、送信アンテナが５本以上配置されている場合、隣り合う送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは１〜ｎ）間の間隔が、全て異なるように配置されるようにしてもよい。
また、図２に示すように、受信アンテナ２１−１と２１−２とは、間隔ｄで配置され、受信アンテナ２１−２と２１−３とは、間隔ｄで配置され、受信アンテナ２１−３と２１−４とは、間隔ｄで配置されている。すなわち、隣り合う受信アンテナ２１−１〜２１−４が、全て同じ間隔で配置されている。
FIG. 3 shows the configuration of a virtual array used for a short distance that cannot be observed with a long pulse wave depending on the radar observation distance.
The transmission antennas 11-1, 11-2a, and 11-3a are arranged with an interval of 4d.
Thus, in the present invention, the adjacent transmitting antennas are all equally spaced. That is, in this invention, it arrange | positions so that the space | interval between adjacent transmission antenna 11-1, 11-ia (i is 1-n) of each transmitter 10-i (i is 1-n) may become all equal. The
In addition, when five or more transmission antennas are arrange | positioned, you may make it arrange | position so that the space | interval between adjacent transmission antennas 11-1 and 11-ia (i is 1-n) may become all equal. . FIG. 4 shows a configuration of a virtual array used for an observation distance other than a short distance that cannot be observed with a long pulse wave depending on the observation distance of the radar. The transmission antennas 11-1 and 11-2b are spaced by 2d. The transmission antennas 11-2b and 11-3b are arranged at an interval of 3d, and the transmission antennas 11-3b and 11-4b are arranged at an interval of 4d.
Thus, in the present invention, the interval 2d between adjacent transmission antennas 11-1 and 11-2b, the interval 3d between adjacent transmission antennas 11-2b and 11-3b, and the adjacent transmission antenna 11-3b The distance 4d between 11-4b is all different. That is, in the present invention, the intervals between the adjacent transmitting antennas 11-1 and 11-ib (i is 1 to n) of the transmitting devices 11-1 and 11-ib (i is 1 to n) are all different. Placed in.
In addition, when five or more transmission antennas are arrange | positioned, you may make it arrange | position so that the space | interval between adjacent transmission antennas 11-1 and 11-ib (i is 1-n) may all differ.
Further, as shown in FIG. 2, the receiving antennas 21-1 and 21-2 are arranged at an interval d, and the receiving antennas 21-2 and 21-3 are arranged at an interval d, and the receiving antenna 21-3 is arranged. And 21-4 are arranged at an interval d. That is, the adjacent receiving antennas 21-1 to 21-4 are all arranged at the same interval.
次に、信号処理装置３０における信号処理を、図３、図４を用いて説明する。なお、図２では、ＭＩＭＯレーダシステム１が、送信アンテナを６素子有し、レーダの観測距離により、長パルス波で観測できない近距離については送信アンテナ１１−１、１１−２ａ、１１−３ａの３素子、それ以外の観測距離については送信アンテナ１１−１、１１−２ｂ、１１−３ｂ、１１−４ｂの４素子を利用し、受信アンテナを４素子有する場合の例である。すなわち、仮想アンテナとしては、レーダの観測距離により、長パルス波で観測できない近距離については１２素子（＝３×４）、それ以外の観測距離については１６素子（＝４×４）存在することになる。 Next, signal processing in the signal processing apparatus 30 will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the MIMO radar system 1 has six transmission antennas, and due to the observation distance of the radar, for short distances that cannot be observed with long pulse waves, the transmission antennas 11-1, 11-2 a, and 11-3 a For the other observation distance, three elements are used, and four elements of transmission antennas 11-1, 11-2b, 11-3b, and 11-4b are used, and four reception antennas are provided. That is, as a virtual antenna, there are 12 elements (= 3 × 4) for short distances that cannot be observed with long pulse waves due to the observation distance of the radar, and 16 elements (= 4 × 4) for other observation distances. become.
図３について受信アンテナ２１−１は、送信アンテナ１１−１が送信した送信信号ｓ１−１、送信アンテナ１１−２ａが送信した送信信号ｓ１−２ａ、送信アンテナ１１−３ａが送信した送信信号ｓ１−３ａが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−１として受信する。受信アンテナ２１−２は、送信信号ｓ１−１、送信信号ｓ１−２ａ、送信信号ｓ１−３ａが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−２として受信する。受信アンテナ２１−３は、送信信号ｓ１−１、送信信号ｓ１−２ａ、送信信号ｓ１−３ａが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−３として受信する。受信アンテナ２１−４は、送信信号ｓ１−１、送信信号ｓ１−２ａ、送信信号ｓ１−３ａが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−４として受信する。 3, the reception antenna 21-1 transmits a transmission signal s1-1 transmitted by the transmission antenna 11-1, a transmission signal s1-2a transmitted by the transmission antenna 11-2a, and a transmission signal s1- transmitted by the transmission antenna 11-3a. Each of the signals 3a receives a signal reflected by the object 40 as a reception signal s2-1. The reception antenna 21-2 receives, as the reception signal s2-2, a signal in which the transmission signal s1-1, the transmission signal s1-2a, and the transmission signal s1-3a are reflected from the object 40, respectively. The reception antenna 21-3 receives, as the reception signal s2-3, a signal in which the transmission signal s1-1, the transmission signal s1-2a, and the transmission signal s1-3a are reflected from the object 40, respectively. The reception antenna 21-4 receives the transmission signal s1-1, the transmission signal s1-2a, and the transmission signal s1-3a that are reflected from the object 40 as the reception signal s2-4.
図４について受信アンテナ２１−１は、送信アンテナ１１−１が送信した送信信号ｓ１−１、送信アンテナ１１−２ｂが送信した送信信号ｓ１−２ｂ、送信アンテナ１１−３ｂ送信した送信信号ｓ１−３ｂ、及び送信アンテナ１１−４ｂが送信した送信信号ｓ１−４ｂが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−１として受信する。受信アンテナ２１−２は、送信信号ｓ１−１、送信信号ｓ１−２ｂ、送信信号ｓ１−３ｂ、及び送信信号ｓ１−４ｂが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−２として受信する。受信アンテナ２１−３は、送信信号ｓ１−１、送信信号ｓ１−２ｂ、送信信号ｓ１−３ｂ、及び送信信号ｓ１−４ｂが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−３として受信する。受信アンテナ２１−４は、送信信号ｓ１−１、送信信号ｓ１−２ｂ、送信信号ｓ１−３ｂ、及び送信信号ｓ１−４ｂが、各々、対象物４０に反射した信号を受信信号ｓ２−４として受信する。 4, the reception antenna 21-1 transmits a transmission signal s 1-1 transmitted by the transmission antenna 11-1, a transmission signal s 1-2 b transmitted by the transmission antenna 11-2 b, and a transmission signal s 1-3 b transmitted by the transmission antenna 11-3 b. , And the transmission signal s1-4b transmitted by the transmission antenna 11-4b each receive a signal reflected by the object 40 as a reception signal s2-1. The reception antenna 21-2 receives the signal reflected by the object 40 as the reception signal s2-2, the transmission signal s1-1, the transmission signal s1-2b, the transmission signal s1-3b, and the transmission signal s1-4b. To do. The reception antenna 21-3 receives the transmission signal s1-1, the transmission signal s1-2b, the transmission signal s1-3b, and the transmission signal s1-4b as the reception signal s2-3, respectively, reflected from the object 40. To do. The reception antenna 21-4 receives the transmission signal s1-1, the transmission signal s1-2b, the transmission signal s1-3b, and the transmission signal s1-4b as the reception signal s2-4, respectively, reflected from the object 40. To do.
図３において、一点鎖線２０１ａで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０１ａ−１〜２０１ａ−４は、送信信号ｓ１−１を受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表し、一点鎖線２０２ａで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０２ａ−１〜２０２ａ−４は、送信信号ｓ１−２ａを受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表している。また、一点鎖線２０３ａで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０３ａ−１〜２０３ａ−４は、送信信号ｓ１−３ａを受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表している。一点鎖線２０１ａ〜２０３ａの仮想アンテナの集まりを、以下、各々、仮想アンテナ群といもいう。 In FIG. 3, four-element virtual antennas 201a-1 to 201a-4 surrounded by an alternate long and short dash line 201a represent reception antennas 21-1 to 21-4 that receive the transmission signal s1-1, and are surrounded by an alternate long and short dash line 202a. The four-element virtual antennas 202a-1 to 202a-4 represent the receiving antennas 21-1 to 21-4 that have received the transmission signal s1-2a. Also, the four-element virtual antennas 203a-1 to 203a-4 surrounded by the one-dot chain line 203a represent the receiving antennas 21-1 to 21-4 that receive the transmission signal s1-3a. A group of virtual antennas indicated by alternate long and short dash lines 201a to 203a is hereinafter also referred to as a virtual antenna group.
具体的には、仮想アンテナ２０１ａ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０１ａ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０１ａ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０１ａ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
同様に、仮想アンテナ２０２ａ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−２ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０２ａ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−２ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０２ａ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−２ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０２ａ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−２ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
同様に、仮想アンテナ２０３ａ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−３ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０３ａ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−３ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０３ａ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−３ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０３ａ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−３ａが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
Specifically, the virtual antenna 201a-1 represents an antenna that has received a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the receiving antenna 21-1. The virtual antenna 201a-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the reception antenna 21-2. The virtual antenna 201a-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the receiving antenna 21-3. The virtual antenna 201a-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the receiving antenna 21-4.
Similarly, the virtual antenna 202a-1 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2a on the object 40 by the reception antenna 21-1. The virtual antenna 202a-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2a on the object 40 by the receiving antenna 21-2. The virtual antenna 202a-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2a on the object 40 by the receiving antenna 21-3. The virtual antenna 202a-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2a on the object 40 by the receiving antenna 21-4.
Similarly, the virtual antenna 203a-1 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3a on the object 40 by the reception antenna 21-1. The virtual antenna 203a-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3a on the object 40 by the receiving antenna 21-2. The virtual antenna 203a-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3a on the object 40 by the receiving antenna 21-3. The virtual antenna 203a-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3a to the object 40 by the receiving antenna 21-4.
図４において、一点鎖線２０１ｂで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０１ｂ−１〜２０１ｂ−４は、送信信号ｓ１−１を受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表し、一点鎖線２０２ｂで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０２ｂ−１〜２０２ｂ−４は、送信信号ｓ１−２ｂを受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表している。また、一点鎖線２０３ｂで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０３ｂ−１〜２０３ｂ−４は、送信信号ｓ１−３ｂを受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表し、一点鎖線２０４ｂで囲んだ４素子の仮想アンテナ２０４ｂ−１〜２０４ｂ―４は、送信信号ｓ１−４ｂを受信した受信アンテナ２１−１〜２１−４を表している。一点鎖線２０１ｂ〜２０４ｂの仮想アンテナの集まりを、以下、各々、仮想アンテナ群ともいう。 In FIG. 4, four-element virtual antennas 201b-1 to 201b-4 surrounded by an alternate long and short dash line 201b represent reception antennas 21-1 to 21-4 that receive the transmission signal s1-1, and are surrounded by an alternate long and short dash line 202b. The four-element virtual antennas 202b-1 to 202b-4 represent the receiving antennas 21-1 to 21-4 that have received the transmission signal s1-2b. Also, the four-element virtual antennas 203b-1 to 203b-4 surrounded by the alternate long and short dash line 203b represent the reception antennas 21-1 to 21-4 that receive the transmission signal s1-3b, and the four elements surrounded by the alternate long and short dash line 204b. Virtual antennas 204b-1 to 204b-4 represent the receiving antennas 21-1 to 21-4 that have received the transmission signals s1-4b. A group of virtual antennas indicated by alternate long and short dashed lines 201b to 204b is hereinafter also referred to as a virtual antenna group.
具体的には、仮想アンテナ２０１ｂ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０１ｂ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０１ｂ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０１ｂ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−１が対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
同様に、仮想アンテナ２０２ｂ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−２ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０２ｂ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−２ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０２ｂ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−２ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０２ｂ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−２ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
同様に、仮想アンテナ２０３ｂ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−３ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０３ｂ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−３ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０３ｂ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−３ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０３ｂ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−３ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
同様に、仮想アンテナ２０４ｂ−１は、受信アンテナ２１−１により送信信号ｓ１−４ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０４ｂ−２は、受信アンテナ２１−２により送信信号ｓ１−４ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０４ｂ−３は、受信アンテナ２１−３により送信信号ｓ１−４ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。仮想アンテナ２０４ｂ−４は、受信アンテナ２１−４により送信信号ｓ１−４ｂが対象物４０に反射した信号を受信したアンテナを表している。
Specifically, the virtual antenna 201b-1 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the reception antenna 21-1. The virtual antenna 201b-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the reception antenna 21-2. The virtual antenna 201b-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the receiving antenna 21-3. The virtual antenna 201b-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-1 on the object 40 by the receiving antenna 21-4.
Similarly, the virtual antenna 202b-1 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2b on the object 40 by the reception antenna 21-1. The virtual antenna 202b-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2b on the object 40 by the receiving antenna 21-2. The virtual antenna 202b-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2b on the object 40 by the reception antenna 21-3. The virtual antenna 202b-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-2b on the object 40 by the receiving antenna 21-4.
Similarly, the virtual antenna 203b-1 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3b on the object 40 by the reception antenna 21-1. The virtual antenna 203b-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3b on the object 40 by the reception antenna 21-2. The virtual antenna 203b-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3b on the object 40 by the receiving antenna 21-3. The virtual antenna 203b-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-3b on the object 40 by the receiving antenna 21-4.
Similarly, the virtual antenna 204b-1 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-4b to the object 40 by the reception antenna 21-1. The virtual antenna 204b-2 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-4b on the object 40 by the reception antenna 21-2. The virtual antenna 204b-3 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-4b to the object 40 by the receiving antenna 21-3. The virtual antenna 204b-4 represents an antenna that receives a signal obtained by reflecting the transmission signal s1-4b on the object 40 by the receiving antenna 21-4.
図４に示す構成では、送信アンテナ１１−１、１１−２ｂ、１１−３ｂ、１１−４ｂの間隔に応じて、一点鎖線２０１ｂ〜２０４ｂで囲んだ４素子の仮想アンテナ群同士の間隔が異なっている。具体的には、仮想アンテナ２０１ｂ−１に対して仮想アンテナ２０２ｂ−１は、送信アンテナ１１−１と送信アンテナ１１−２ｂとの間隔２ｄと同じ間隔２ｄ離れている。仮想アンテナ２０２ｂ−１に対して仮想アンテナ２０３ｂ−１は、送信アンテナ１１−２ｂと送信アンテナ１１−３ｂとの間隔３ｄと同じ間隔３ｄ離れている。仮想アンテナ２０３ｂ−１に対して仮想アンテナ２０４ｂ−１は、送信アンテナ１１−３ｂと送信アンテナ１１−４ｂとの間隔４ｄと同じ間隔４ｄ離れている。
この結果、破線２１１で囲んだように、仮想アレイにおいて仮想アンテナ２０１ｂ−３と、仮想アンテナ２０２ｂ−１とが、同一の位置である。また、破線２１２で囲んだように、仮想アレイにおいて仮想アンテナ２０１ｂ−４と、仮想アンテナ２０２ｂ−２とが、同一の位置である。さらに、破線２１３で囲んだように、仮想アレイにおいて仮想アンテナ２０２ｂ−４と、仮想アンテナ２０３ｂ−１とが、同一の位置である。
本発明では、信号処理装置３０は、このような同一の位置に対応する複数の信号を統合する。統合は、例えばベクトル平均を算出することで行う。
In the configuration shown in FIG. 4, the interval between the four-element virtual antenna groups surrounded by the alternate long and short dash lines 201b to 204b differs depending on the interval between the transmission antennas 11-1, 11-2b, 11-3b, and 11-4b. Yes. Specifically, the virtual antenna 202b-1 is separated from the virtual antenna 201b-1 by the same distance 2d as the distance 2d between the transmission antenna 11-1 and the transmission antenna 11-2b. The virtual antenna 203b-1 is separated from the virtual antenna 202b-1 by the same distance 3d as the distance 3d between the transmission antenna 11-2b and the transmission antenna 11-3b. The virtual antenna 204b-1 is separated from the virtual antenna 203b-1 by the same distance 4d as the distance 4d between the transmission antenna 11-3b and the transmission antenna 11-4b.
As a result, as surrounded by the broken line 211, the virtual antenna 201b-3 and the virtual antenna 202b-1 are at the same position in the virtual array. Further, as surrounded by a broken line 212, the virtual antenna 201b-4 and the virtual antenna 202b-2 are in the same position in the virtual array. Further, as surrounded by a broken line 213, the virtual antenna 202b-4 and the virtual antenna 203b-1 are at the same position in the virtual array.
In the present invention, the signal processing device 30 integrates a plurality of signals corresponding to the same position. For example, the integration is performed by calculating a vector average.
ここで、最大素子間隔とは、図４に示した例では、送信アンテナ１１−３ｂと１１−４ｂとの間隔であり４（×ｄ）である。複数の受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）により構成されるアレイ長とは、図４に示した例では、受信アンテナ２１−１〜２１−４により構成されるアレイの長さであり４である。このアレイ長より送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）との最大素子間隔が長い場合、例えば、仮想アンテナ群２０３と仮想アンテナ群２０４との間隔がｄより長くなり、仮想アンテナ群間に隙間ができる。このため、本実施形態では、図４に示すように、送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）との最大素子間隔は、複数の受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）により構成されるアレイ長以下に構成する。 Here, the maximum element interval is an interval between the transmission antennas 11-3b and 11-4b in the example shown in FIG. 4 and is 4 (× d). The array length composed of a plurality of reception antennas 21-j (j is 1 to m) is the length of the array composed of reception antennas 21-1 to 21-4 in the example shown in FIG. 4. When the maximum element distance between the transmission antennas 11-1 and 11-ib (i is 2 to n) is longer than the array length, for example, the distance between the virtual antenna group 203 and the virtual antenna group 204 is longer than d, There is a gap between the antenna groups. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the maximum element spacing between the transmitting antennas 11-1 and 11-ib (i is 2 to n) is a plurality of receiving antennas 21-j (j is 1 to 1). m) or shorter than the array length.
ここで、信号処理装置３０が行う仮想アレイに対して重み付けの例を説明する。
信号処理装置３０は、図３に示す構成では送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）×受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）に対応する仮想アンテナ分のデータを生成する。
また、図４に示す構成では送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）×受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）に対応する仮想アンテナ分のデータを生成する。
次に、信号処理装置３０は、図４に示したように同じ位置に重複する仮想アンテナが存在する場合（例えば、仮想アンテナ２０１ｂ−３と２０２ｂ−１）、重複している仮想アンテナのデータに対してベクトル平均処理を行う。信号処理装置３０は、重複している仮想アンテナを１つのアンテナと見なし、このアンテナに対して平均処理したデータをアンテナデータとして割り当てる。このように、重複したアンテナを１つのアンテナとしてみなした場合、図４に示した仮想アレイは１３素子の仮想アンテナで構成され、この１３素子の仮想アンテナには、各々、信号処理装置３０が平均処理したアンテナデータが割り当てられる。
次に、信号処理装置３０は、仮想アレイの各仮想アンテナに対応する正面方向のアンテナデータに対して、振幅データ及び位相データを揃えるように各方位角度での振幅データ及び位相データを調整することで重み付けを行う。
あるいは、信号処理装置３０は、仮想アレイの各アンテナデータの振幅データ及び位相データに対して、テイラー分布を有する重み付けを行う。この重み付けにより、信号処理装置３０は、所望の指向性を得る。
Here, an example of weighting the virtual array performed by the signal processing device 30 will be described.
In the configuration shown in FIG. 3, the signal processing device 30 stores data for the virtual antennas corresponding to the transmission antennas 11-1 and 11 -ka (k is 2 to 1) × the reception antenna 21-j (j is 1 to m). Generate.
In the configuration shown in FIG. 4, data for virtual antennas corresponding to transmission antennas 11-1, 11-ib (i is 2 to n) × receiving antenna 21-j (j is 1 to m) is generated.
Next, when there are overlapping virtual antennas at the same position as shown in FIG. 4 (for example, virtual antennas 201b-3 and 202b-1), the signal processing device 30 uses the data of the overlapping virtual antennas. A vector averaging process is performed on the image. The signal processing device 30 regards the overlapping virtual antenna as one antenna, and assigns the average processed data to this antenna as antenna data. As described above, when the overlapping antennas are regarded as one antenna, the virtual array shown in FIG. 4 is configured by 13 virtual antennas, and each of the 13 antenna virtual antennas is averaged by the signal processing device 30. Processed antenna data is assigned.
Next, the signal processing device 30 adjusts the amplitude data and the phase data at each azimuth angle so as to align the amplitude data and the phase data with respect to the antenna data in the front direction corresponding to each virtual antenna of the virtual array. Perform weighting with.
Alternatively, the signal processing device 30 performs weighting having a Taylor distribution on the amplitude data and phase data of each antenna data of the virtual array. By this weighting, the signal processing device 30 obtains a desired directivity.
次に、図４に示す構成での設計者が行う送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）の配置を決定する手順の一例を説明する。なお、以下の説明では、図２に示したように、一例として各送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）が、全て直線方向に配置されているとする。
設計者は、例えば、まず送信アンテナの中から任意の２素子の送信アンテナ１１−１と１１−２ｂとを選択し（手順１）、選択した送信アンテナ１１−１と１１−２ｂ間の間隔を２ｄに決定する（手順２）。次に、設計者は、送信アンテナ１１−１及び１１−２ｂ以外の送信アンテナとして、送信アンテナ１１−３ｂを選択する（手順３）。次に、設計者は、１１−２ｂと、手順３で選択した送信アンテナ１１−３ｂとの間隔を３ｄに決定する（手順４）。次に、設計者は、手順１〜手順３で選択した以外の送信アンテナとして、送信アンテナ１１−４ｂを選択する（手順５）。次に、設計者は、送信アンテナ１１−３ｂと、手順５で選択した送信アンテナ１１−４ｂとの間隔を４ｄに決定する（手順６）。以下同様に、ＭＩＭＯレーダシステム１の設計者は、各送信アンテナ間の間隔が、互いに異なるように配置を決定していく（手順７）。なお、このような送信アンテナの選択と、送信アンテナ間の決定は、例えば、信号処理装置３０が備える不図示の演算部が行うようにしてもよい。
なお、上記では、送信アンテナ間の間隔を、順次、２ｄ、３ｄ、４ｄ・・と決定する例を説明したが、間隔を決定する順番はこれに限られない。例えば、２ｄ、ｄ、３ｄ・・・等であってもよく、ランダムであってもよい。
また、上述した例では、送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）のうち、左側に配置されるアンテナを基準にして、アンテナ間隔を決定する例を説明したが、これに限られない。例えば、紙面の中央に配置されている送信アンテナ１１−３ｂ、または右端に配置されている送信アンテナ１１−４ｂを基準に、他の送信アンテナ１１−１、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）の間隔を決定するようにしてもよい。
Next, an example of a procedure for determining the arrangement of the transmission antennas 11-1 and 11-ib (i is 2 to n) performed by the designer in the configuration shown in FIG. In the following description, as shown in FIG. 2, it is assumed that the transmission antennas 11-1 and 11-ib (i is 2 to n) are all arranged in a linear direction as an example.
For example, the designer first selects any two transmitting antennas 11-1 and 11-2b from the transmitting antennas (procedure 1), and sets the interval between the selected transmitting antennas 11-1 and 11-2b. 2d is determined (procedure 2). Next, the designer selects the transmission antenna 11-3b as a transmission antenna other than the transmission antennas 11-1 and 11-2b (procedure 3). Next, the designer determines that the distance between 11-2b and the transmission antenna 11-3b selected in step 3 is 3d (step 4). Next, the designer selects the transmission antenna 11-4b as a transmission antenna other than those selected in Procedure 1 to Procedure 3 (Procedure 5). Next, the designer determines that the interval between the transmission antenna 11-3b and the transmission antenna 11-4b selected in the procedure 5 is 4d (procedure 6). Similarly, the designer of the MIMO radar system 1 determines the arrangement so that the intervals between the transmission antennas are different from each other (procedure 7). Note that the selection of the transmission antennas and the determination between the transmission antennas may be performed by, for example, a calculation unit (not shown) included in the signal processing device 30.
In the above description, the example in which the intervals between the transmitting antennas are sequentially determined as 2d, 3d, 4d,... Has been described, but the order in which the intervals are determined is not limited to this. For example, it may be 2d, d, 3d, etc., or may be random.
Moreover, although the example mentioned above demonstrated the example which determines an antenna space | interval on the basis of the antenna arrange | positioned on the left side among transmission antennas 11-1 and 11-ib (i is 2 to n), Not limited. For example, other transmission antennas 11-1 and 11-ib (i is 2 to n) with reference to the transmission antenna 11-3b disposed in the center of the paper or the transmission antenna 11-4b disposed at the right end. The interval may be determined.
以上のように、本発明に係るＭＩＭＯレーダシステム１は、送信アンテナ１１−１、１１−ｋａ（ｉは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）を有する複数の送信装置と、受信アンテナ２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）を備える複数の受信装置と、送信アンテナ間の間隔及び受信アンテナ間の間隔に基づいて複数の仮想アンテナによる仮想アレイを構成し、複数の受信装置により受信された受信信号を処理する信号処理装置３０と、を備え、隣り合う送信装置の全ての組み合わせにおいて送信アンテナ間の間隔が、全て異なるように配置され、送信アンテナの最大素子間隔は、複数の受信アンテナにより構成されるアレイ長以下である。
この構成により、本発明に係るＭＩＭＯレーダシステムは、近距離以外の観測距離を測定する際にサイドローブの信号レベルを低減でき、受信信号のＣＮ比を向上することができる送信アンテナの素子を不等間隔に配置した場合に、近距離の観測時に所望の指向性を実現できずサイドローブ信号レベルが増加する課題を改善することができ、結果的に観測する全領域でサイドローブの信号レベルを低減でき、受信信号のＣＮ比を向上することができる。
As described above, the MIMO radar system 1 according to the present invention includes a plurality of transmission apparatuses having transmission antennas 11-1, 11-ka (i is 2 to 1), 11-ib (i is 2 to n), A virtual array including a plurality of receiving antennas 21-j (j is 1 to m) and a plurality of virtual antennas based on the interval between the transmitting antennas and the interval between the receiving antennas is configured. And a signal processing device 30 for processing the received signal received, the spacing between the transmission antennas is all different in all combinations of adjacent transmission devices, and the maximum element spacing of the transmission antenna is a plurality of It is less than or equal to the array length configured by the receiving antenna.
With this configuration, the MIMO radar system according to the present invention can reduce the signal level of the side lobe when measuring an observation distance other than a short distance, and eliminate the elements of the transmission antenna that can improve the CN ratio of the received signal. When arranged at equal intervals, the problem of increasing the side lobe signal level because the desired directivity cannot be realized when observing at short distances can be improved. The CN ratio of the received signal can be improved.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、各実施形態における図１に示した機能のうち、機能の全て、もしくは機能の一部を、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に保存されているプログラムにより実行することも可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, all or some of the functions shown in FIG. 1 in each embodiment are stored in a ROM (Read Only Memory) connected to a CPU (Central Processing Unit) (not shown). It can also be executed by a program.
１…ＭＩＭＯレーダシステム、１０−ｉ＋ｋ−１（ｉは２〜ｎ、ｋは２〜ｌ）…送信装置、１１−１、１１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、１１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）…送信アンテナ、２０−ｊ（ｊは１〜ｍ）…受信装置、２１−ｊ（ｊは１〜ｍ）…受信アンテナ、３０…信号処理装置、４０…対象物、ｄ…アンテナの間隔、ｓ１−１、ｓ１−ｋａ（ｋは２〜ｌ）、ｓ１−ｉｂ（ｉは２〜ｎ）…送信信号、ｓ２−ｊ（ｊは１〜ｍ）…受信信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MIMO radar system, 10-i + k-1 (i is 2 to n, k is 2 to 1) ... Transmitter, 11-1, 11-ka (k is 2 to 1), 11-ib (i is 2) ~ N) ... transmitting antenna, 20-j (j is 1 to m) ... receiving apparatus, 21-j (j is 1 to m) ... receiving antenna, 30 ... signal processing apparatus, 40 ... object, d ... antenna Interval, s1-1, s1-ka (k is 2 to 1), s1-ib (i is 2 to n) ... transmission signal, s2-j (j is 1 to m) ... reception signal
Claims (5)
受信アンテナを備える複数の受信装置と、
前記送信アンテナ間の間隔及び前記受信アンテナ間の間隔に基づいて複数の仮想アンテナによる仮想アレイを構成し、前記複数の受信装置により受信された受信信号を処理する信号処理装置と、を備え、
前記複数の送信装置の前記送信アンテナのうちの利用される前記送信アンテナの配置として、利用される前記送信アンテナ間の間隔が、全て異なっている配置と、利用される前記送信アンテナ間の間隔が、全て等しい間隔となっている配置と、が選択可能であり、
前記信号処理装置は、
前記構成した仮想アレイにおいて、長パルス波で観測できない近距離については、利用される前記送信アンテナ間の間隔が、全て等しい間隔となっている配置を用いて仮想アレイを構成し、それ以外の観測距離については、利用される前記送信アンテナ間の間隔が、全て異なっている配置を用いて仮想アレイを構成することを特徴とするＭＩＭＯレーダシステム。 A plurality of transmission devices having a transmission antenna;
A plurality of receiving devices each having a receiving antenna;
A signal processing device configured to form a virtual array with a plurality of virtual antennas based on the spacing between the transmitting antennas and the spacing between the receiving antennas, and processing received signals received by the plurality of receiving devices;
As the arrangement of the transmission antennas to be used among the transmission antennas of the plurality of transmission apparatuses, the intervals between the transmission antennas to be used are all different from each other, and the intervals between the transmission antennas to be used are , And an arrangement with all equal intervals can be selected,
The signal processing device includes:
For short distances that cannot be observed with long pulse waves in the configured virtual array, the virtual array is configured using an arrangement in which the intervals between the transmitting antennas used are all equal, and other observations are made. Regarding the distance, the MIMO radar system is characterized in that the virtual array is configured using an arrangement in which the intervals between the transmitting antennas to be used are all different .
前記構成した仮想アレイにおいて、同じ位置に配置される前記仮想アンテナがある場合、前記同じ位置に配置される複数の前記仮想アンテナによる前記受信信号を走査角度毎に統合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＩＭＯレーダシステム。 The signal processing device includes:
In the configured virtual array, when there are the virtual antennas arranged at the same position, the received signals from the plurality of virtual antennas arranged at the same position are integrated for each scanning angle. The MIMO radar system according to claim 1 or 2 .
全て等間隔で配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＭＩＭＯレーダシステム。 The interval between the receiving antennas of the plurality of adjacent receiving devices is
The MIMO radar system according to any one of claims 1 to 3 , wherein all are arranged at equal intervals.
前記構成した仮想アレイにおいて、同じ位置に配置される前記仮想アンテナがある場合、同じ位置に配置される前記仮想アレイに対して重み付けを行った後、前記同じ位置に配置される複数の前記仮想アンテナによる前記受信信号を走査角度毎に統合する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＭＩＭＯレーダシステム。 The signal processing device includes:
In the configured virtual array, when there are the virtual antennas arranged at the same position, the plurality of virtual antennas arranged at the same position after weighting the virtual array arranged at the same position The MIMO radar system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the received signals according to (1) are integrated for each scanning angle.
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