JP2000241536A - Fm-cw radar device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変調信号を
目標物に反射させて周波数のずれから目標物の距離・速
度を計測するＦＭ−ＣＷレーダ装置に係り、特に、混信
防止が容易なＦＭ−ＣＷレーダ装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FM-CW radar apparatus which reflects a frequency modulation signal to a target and measures the distance and speed of the target from a frequency shift, and more particularly to an FM-CW radar which can easily prevent interference. The present invention relates to a CW radar device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、目標物との距離及び目標物の速度
（相対速度）を計測するレーダ装置として、ＦＭ−ＣＷ
レーダ装置（周波数変調連続波レーダ装置）が知られて
いる。ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、図３に示されるよう
に、送信系として、変調信号発生器１、電圧制御発振器
２、送信アンテナ３を備え、受信系として、受信アンテ
ナ４、ミキサ５、信号処理部６を備えている。７は、距
離・速度の検出対象である自動車等の目標物である。2. Description of the Related Art Conventionally, FM-CW has been used as a radar device for measuring the distance to a target and the speed (relative speed) of the target.
2. Description of the Related Art A radar apparatus (frequency modulated continuous wave radar apparatus) is known. As shown in FIG. 3, the FM-CW radar device includes a modulation signal generator 1, a voltage controlled oscillator 2, and a transmission antenna 3 as a transmission system, and a reception antenna 4, a mixer 5, a signal processing unit as a reception system. 6 is provided. Reference numeral 7 denotes a target object such as a car whose distance and speed are to be detected.
【０００３】まず、送信系において、変調信号発生器１
は、ＦＭ変調（周波数変調）を施すための変調用信号と
して、図４（ａ）に示すような繰り返し周波数（周期）
を持つ三角波信号（中心電圧Ｖ0 ）を発生するものであ
る。電圧制御発振器２は、この三角波信号でＦＭ変調す
ることにより、図４（ｂ）に示すような周波数変化波形
を持った信号を送信変調信号（中心周波数ｆ0 ）として
出力するものである。送信アンテナ３は、この送信変調
信号を空間へ向けて送出するものである。First, in a transmission system, a modulated signal generator 1
Is a repetition frequency (period) as shown in FIG. 4A as a modulation signal for performing FM modulation (frequency modulation).
To generate a triangular wave signal (center voltage V 0 ) having The voltage-controlled oscillator 2 outputs a signal having a frequency change waveform as shown in FIG. 4B as a transmission modulation signal (center frequency f 0 ) by performing FM modulation with the triangular wave signal. The transmission antenna 3 transmits the transmission modulation signal to the space.
【０００４】一方、受信系において、受信アンテナ４
は、主に、送信系からの送信変調信号が目標物で反射し
た反射波信号を受信するものである。ミキサ５は、目標
物からの反射波信号（受信アンテナによる受信信号）と
電圧制御発振器２からの送信変調信号の一部とをミキシ
ングすることにより、後述する反射波信号と送信変調信
号とのビート信号を検出するものである。信号処理部６
は、ミキサ５で得られたビート信号に対して高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ）などの信号処理を施すことにより、目
標物との距離及び相対速度を所定の演算にて求めるもの
である。このため、この信号処理部６は、図５に示され
るように、ＦＦＴ処理部８、ピーク抽出部９、距離・速
度演算部１０から構成されている。On the other hand, in a receiving system, a receiving antenna 4
Is mainly for receiving a reflected wave signal obtained by reflecting a transmission modulation signal from a transmission system on a target. The mixer 5 mixes a reflected wave signal from the target (a signal received by the receiving antenna) with a part of the transmission modulation signal from the voltage-controlled oscillator 2 to thereby beat a reflection wave signal and a transmission modulation signal described later. This is to detect a signal. Signal processing unit 6
Is to obtain a distance and a relative speed to a target by a predetermined calculation by performing signal processing such as fast Fourier transform (FFT) on the beat signal obtained by the mixer 5. Therefore, as shown in FIG. 5, the signal processing unit 6 includes an FFT processing unit 8, a peak extracting unit 9, and a distance / speed calculating unit 10.
【０００５】ＦＦＴ処理部８は、ミキサ５からのビート
信号に対して高速フーリエ変換を行うものであり、ピー
ク抽出部９は、ＦＦＴ処理部８での演算結果をもとに、
ビート信号から距離・速度に依存する周波数を検出する
べくビート信号における周波数情報のピーク値を抽出す
るものである。そして、距離・速度演算部１０は、ピー
ク抽出部９で得られた周波数から、後述する演算によっ
て目標物との距離及び相対速度を求めるものである。[0005] The FFT processing section 8 performs a fast Fourier transform on the beat signal from the mixer 5, and the peak extracting section 9 calculates the beat signal based on the calculation result of the FFT processing section 8.
This is to extract the peak value of the frequency information in the beat signal in order to detect the frequency depending on the distance / speed from the beat signal. The distance / speed calculator 10 calculates the distance to the target and the relative speed from the frequency obtained by the peak extractor 9 by a calculation described later.
【０００６】例えば、今、送信系から図６（ａ）に実線
で示すような波形を持った送信変調信号が送出されたと
すると、受信系では、破線で示すような目標物との距離
に応じた時間遅延及び目標物との相対速度に応じたドッ
プラシフトを受けた信号が反射波信号として受信され
る。そして、これらの送信信号（送信変調信号）と受信
信号（反射波信号）とがミキシングされると、図６
（ｂ）に示すような送信信号と受信信号との周波数のず
れ（ビート）を表すビート信号が得られる。信号処理部
６では、入力されたビート信号に対してＦＦＴ処理部８
によって高速フーリエ変換が行われ、ピーク抽出部９に
よってビート信号における周波数情報の各ピーク値が抽
出され、ビート信号の周波数成分から距離と相対速度と
が距離・速度演算部１０で検出される。For example, assuming that a transmission modulation signal having a waveform as shown by a solid line in FIG. 6A is transmitted from the transmission system, in the reception system, according to the distance to the target as shown by a broken line. The signal subjected to the time delay and the Doppler shift according to the relative speed with respect to the target is received as a reflected wave signal. Then, when these transmission signal (transmission modulation signal) and reception signal (reflected wave signal) are mixed, FIG.
A beat signal indicating a frequency shift (beat) between the transmission signal and the reception signal as shown in (b) is obtained. The signal processing unit 6 applies an FFT processing unit 8 to the input beat signal.
A fast Fourier transform is performed, and each peak value of the frequency information in the beat signal is extracted by the peak extracting unit 9, and the distance and relative speed are detected by the distance / speed calculating unit 10 from the frequency component of the beat signal.
【０００７】このＦＭ−ＣＷレーダ装置を搭載した車両
においては、検出された距離・速度をもとに、先行車両
への追従速度や加減速・警報等の車両制御を行うことが
できる。[0007] In a vehicle equipped with the FM-CW radar device, vehicle control such as following speed, acceleration / deceleration / warning, etc. for a preceding vehicle can be performed based on the detected distance / speed.
【０００８】今、ＦＭ変調の中心周波数をｆ0 、周波数
変調幅をΔＦ、三角波の繰り返し周波数をｆｍ、時間を
ｔ、光速をｃ、目標物との距離をＲ、相対速度をＶとす
ると、送信信号の周波数ｆT 、受信信号の周波数ｆ
R は、それぞれ以下のように表される。Now, assuming that the center frequency of the FM modulation is f 0 , the frequency modulation width is ΔF, the repetition frequency of the triangular wave is fm, the time is t, the speed of light is c, the distance to the target is R, and the relative speed is V, Transmission signal frequency f T , reception signal frequency f
R is represented as follows.
【０００９】 ｆT ＝ｆ0 ±２ΔＦ・ｆｍ・ｔ …（１） ｆR ＝ｆ0 ・（１−２Ｖ／ｃ） ±ΔＦ・ｆｍ・２（ｔ−２Ｒ／ｃ）・（１−２Ｖ／ｃ） …（２） ｆｂ＝（４・ΔＦ・ｆｍ／ｃ）・Ｒ±２ｆ0 （Ｖ／ｃ） …（３） となる。つまり、信号処理部６では、ＦＦＴ処理部８と
ピーク抽出部９とで、式（３）で表されるビート周波数
ｆｂに対して高速フーリエ変換とピーク抽出処理とを施
すことにより、距離と速度とに応じた周波数を検出して
いるのである。そして、距離・速度演算部１０で距離Ｒ
と相対速度Ｖとが求められる。F T = f 0 ± 2ΔF · fm · t (1) f R = f 0 · (1-2 V / c) ± ΔF · fm · 2 (t−2R / c) · (1-2 V / c) (2) fb = (4 · ΔF · fm / c) · R ± 2f 0 (V / c) (3) That is, in the signal processing unit 6, the FFT processing unit 8 and the peak extracting unit 9 perform the fast Fourier transform and the peak extracting process on the beat frequency fb expressed by the equation (3), thereby obtaining the distance and the speed. The frequency corresponding to the above is detected. Then, the distance / speed calculating unit 10 calculates the distance R
And the relative speed V are obtained.
【００１０】ところで、上述のＦＭ−ＣＷレーダ装置で
は、目標物との距離分解能を得るには周波数変調幅ΔＦ
を大きくする必要があり、例えば、距離分解能を１ｍ以
下とするためには、周波数変調幅ΔＦを７５ＭＨｚ以上
とする必要がある。一方、自動車用レーダに割り当てら
れている周波数帯域幅は１ＧＨｚであり、数十ＭＨｚの
周波数変調幅ΔＦを必要とするＦＭ−ＣＷレーダ装置で
は、多くのチャンネルを取ることができない。In the FM-CW radar apparatus described above, the frequency modulation width ΔF is required to obtain the distance resolution from the target.
For example, in order to make the distance resolution 1 m or less, the frequency modulation width ΔF needs to be 75 MHz or more. On the other hand, the frequency bandwidth assigned to the automotive radar is 1 GHz, and the FM-CW radar device requiring a frequency modulation width ΔF of several tens of MHz cannot take many channels.
【００１１】ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、多くのチャンネ
ルが取れないため、複数の車両に搭載されると、同じチ
ャンネルを使用する自車両のレーダと他車両のレーダと
の混信が問題となる。例えば、図７に示されるように、
ＦＭ−ＣＷレーダ装置を備えた自車両１１と、目標物で
ある同一車線のターゲット車両１２と、ＦＭ−ＣＷレー
ダ装置を備えた隣車線の他車両１３とが存在する場合を
考える。図７において、実線矢印は自車両１１のＦＭ−
ＣＷレーダ装置が送信し、ターゲット車両１２で反射す
る信号を示し、破線矢印は他車両１３のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置が送信し、ターゲット車両１２で反射する信号を
示す。自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、自車両１
１のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信し、ターゲット車両１
２で反射する信号の他に、他車両１３のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置が送信し、ターゲット車両１２で反射する信号を
受信することになる。この結果、自車両１１のＦＭ−Ｃ
Ｗレーダ装置では、同一車線にターゲット車両１２以外
にも車両が存在すると判断してしまい、車両制御が正し
く行えないことになる。[0011] Since the FM-CW radar device cannot take many channels, if it is mounted on a plurality of vehicles, interference between the radar of the own vehicle and the radar of another vehicle using the same channel becomes a problem. For example, as shown in FIG.
It is assumed that there is a host vehicle 11 having an FM-CW radar device, a target vehicle 12 having the same lane as a target, and another vehicle 13 in an adjacent lane having the FM-CW radar device. In FIG. 7, the solid arrow indicates the FM-
A signal transmitted by the CW radar device and reflected by the target vehicle 12 is shown, and a broken arrow indicates a signal transmitted by the FM-CW radar device of another vehicle 13 and reflected by the target vehicle 12. The FM-CW radar device of the own vehicle 11
1 FM-CW radar device transmits the target vehicle 1
In addition to the signal reflected by 2, the FM-CW radar device of the other vehicle 13 transmits and receives the signal reflected by the target vehicle 12. As a result, the FM-C
The W radar device determines that there is a vehicle other than the target vehicle 12 in the same lane, so that vehicle control cannot be performed properly.
【００１２】そこで、従来は、図８に示されるように、
ＦＭ−ＣＷレーダ装置に、スイッチ付き変調信号発生器
１４、メモリ１５、予測部１６、判定部１７を付加する
方法がある。スイッチ付き変調信号発生器１４からは連
続して変調用信号を発生するのではなく、スイッチによ
ってオン・オフを行いながら、変調用信号を発生する。
この変調用信号のオン・オフは２周期以上を１サイクル
として繰り返される。１サイクル内のオン・オフのパタ
ーンは、オンかオフかを示すコードを並べて各車両に固
有のコード列として割り当てる。信号処理部６では、変
調用信号がオンの場合にのみ、ＦＦＴ演算、ピーク抽
出、距離・速度演算等の信号処理を行う。Therefore, conventionally, as shown in FIG.
There is a method of adding a modulation signal generator 14 with a switch, a memory 15, a prediction unit 16, and a determination unit 17 to an FM-CW radar device. The modulation signal generator 14 does not continuously generate the modulation signal, but generates the modulation signal while performing on / off by the switch.
The on / off of the modulation signal is repeated with two or more cycles as one cycle. In the ON / OFF pattern in one cycle, codes indicating ON or OFF are arranged and assigned as a unique code sequence to each vehicle. The signal processing unit 6 performs signal processing such as FFT calculation, peak extraction, and distance / speed calculation only when the modulation signal is ON.
【００１３】図９に、従来の混信防止機能を備えたＦＭ
−ＣＷレーダ装置における信号を示す。これらの信号
は、図７のように、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置
が送信してターゲット車両１２で反射する信号と、他車
両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信してターゲット車
両１２で反射する信号とを自車両１１のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置が受信する場合のものである。FIG. 9 shows a conventional FM having an interference prevention function.
3 shows signals in a CW radar device. These signals are transmitted by the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and reflected by the target vehicle 12, and transmitted by the FM-CW radar device of the other vehicle 13 and transmitted by the target vehicle 12 as shown in FIG. This is a case where the reflected signal is received by the FM-CW radar device of the host vehicle 11.
【００１４】図９（ａ）は、自車両及び他車両それぞれ
のＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信信号を示している（説明
を簡単にするため、時間のずれはないものとする）。図
示のように、ここでは周期Ｔ１区間から周期Ｔ５区間を
１サイクルとしている。２つの送信信号は、周期Ｔ１区
間と周期Ｔ４区間とにおいてオン・オフが相違し、他の
区間では共にオンである。FIG. 9A shows a transmission signal of the FM-CW radar device of each of the own vehicle and the other vehicle (for simplicity, it is assumed that there is no time lag). As shown in the figure, the period from the period T1 to the period T5 is one cycle. The two transmission signals have different ON / OFF states in the period T1 and the period T4, and are ON in the other periods.
【００１５】図９（ｂ）は、自車両１１のＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置のミキサ５から出力されるビート信号を示して
いる。実線は、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送
信してターゲット車両１２で反射した信号によるビート
信号であり、破線は、他車両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装
置が送信してターゲット車両１２で反射した信号による
ビート信号である。また、一点鎖線は、ＦＭ−ＣＷレー
ダ装置の信号処理部６において信号処理可能な周波数の
上限値（信号処理上限周波数）である。なお、ここで
は、簡単のため、ターゲット車両１２の相対速度は０と
している。FIG. 9B shows a beat signal output from the mixer 5 of the FM-CW radar device of the host vehicle 11. A solid line is a beat signal based on a signal transmitted by the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and reflected by the target vehicle 12, and a broken line is transmitted by the FM-CW radar device of the other vehicle 13 and reflected by the target vehicle 12. This is a beat signal based on the generated signal. The dashed-dotted line indicates the upper limit value of the frequency at which the signal processing unit 6 of the FM-CW radar apparatus can perform signal processing (signal processing upper limit frequency). Here, for simplicity, the relative speed of the target vehicle 12 is set to 0.
【００１６】図９の場合、周期Ｔ１区間において、他車
両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信する信号は変調が
施されていないため、この信号がターゲット車両１２で
反射して自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置に受信され
ると、自車両１１の送信信号とのビート信号は、信号処
理上限周波数より高い周波数となる。従って、信号処理
部６において信号処理されない。そこで、判定部１７で
は、検出したビート信号が自車両１１のＦＭ−ＣＷレー
ダ装置が送信してターゲット車両１２で反射した信号に
よるビート信号であると判定し、距離・速度演算部１０
で検出された距離・速度をメモリ１５に記憶する。In the case of FIG. 9, since the signal transmitted by the FM-CW radar device of the other vehicle 13 is not modulated in the period T1, this signal is reflected by the target vehicle 12 and is reflected by the FM of the own vehicle 11. When received by the CW radar device, the beat signal with the transmission signal of the own vehicle 11 has a frequency higher than the signal processing upper limit frequency. Therefore, no signal processing is performed in the signal processing unit 6. Therefore, the determination unit 17 determines that the detected beat signal is a beat signal based on a signal transmitted by the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and reflected by the target vehicle 12, and the distance / speed calculation unit 10
Is stored in the memory 15.
【００１７】次に、周期Ｔ２区間では、自車両１１及び
他車両１３それぞれのＦＭ−ＣＷレーダ装置が信号を送
信し、ターゲット車両１２で反射したそれぞれ信号が自
車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置に受信されるため、周
波数の異なる２つのビート信号が検出される。予測部１
６では、メモリ１５に記憶されている周期Ｔ１区間にお
ける距離・速度を基に、周期Ｔ２区間における距離・速
度の予測値を計算する。判定部１７では、予測値に近い
距離・速度を得るビート信号を自車両１１の送信信号に
由来するビート信号と判定し、このビート信号から距離
・速度演算部１０で距離・速度を演算して、その結果を
車両制御のためのデータとする。Next, in the period T2, the FM-CW radar devices of the own vehicle 11 and the other vehicle 13 transmit signals, and the signals reflected by the target vehicle 12 are transmitted to the FM-CW radar device of the own vehicle 11 respectively. Since it is received, two beat signals having different frequencies are detected. Prediction unit 1
In 6, the predicted value of the distance / speed in the period T2 is calculated based on the distance / speed in the period T1 stored in the memory 15. The determination unit 17 determines a beat signal that obtains a distance / speed close to the predicted value as a beat signal derived from the transmission signal of the own vehicle 11, and calculates a distance / speed from the beat signal by the distance / speed calculation unit 10. The result is used as data for vehicle control.
【００１８】以上説明した方法で、ＦＭ−ＣＷレーダ装
置の混信防止が行われる。With the method described above, the interference of the FM-CW radar device is prevented.
【００１９】[0019]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の混信防
止方法では、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置だけが
三角波変調した信号を送信する区間が必要である。図９
の場合、両車両のコード列は、周期Ｔ１区間と周期Ｔ４
区間とにおいてオン・オフが相違するように設定されて
いたが、例えば、自車両１１では、オンの区間が周期Ｔ
２区間、周期Ｔ３区間で、オフの区間が周期Ｔ１区間、
周期Ｔ４区間、周期Ｔ５区間であり、他車両１３では、
オンの区間が周期Ｔ２区間、周期Ｔ３区間、周期Ｔ４区
間で、オフの区間が周期Ｔ１区間、周期Ｔ５区間である
とすると、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置だけが変
調された信号を送信する区間がないため、２つのビート
信号の区別が不可能になり、ターゲット車両１２の距離
・速度を検出できなくなる。However, the conventional interference prevention method requires a section in which only the FM-CW radar device of the vehicle 11 transmits a signal subjected to triangular wave modulation. FIG.
In the case of, the code sequences of both vehicles are the period T1 section and the period
Although the ON / OFF is set to be different between the section and the section, for example, in the own vehicle 11, the ON section
2 sections, cycle T3 section, off section is cycle T1 section,
The cycle T4 section and the cycle T5 section.
Assuming that the ON section is the cycle T2 section, the cycle T3 section, and the cycle T4 section, and the OFF section is the cycle T1 section and the cycle T5 section, only the FM-CW radar device of the own vehicle 11 transmits a modulated signal. Since there is no section to perform, it is impossible to distinguish between the two beat signals, and the distance and speed of the target vehicle 12 cannot be detected.
【００２０】このようなコードの重なりを防ぐために
は、コード列を長くする必要がある。しかし、コード列
を長くすることで、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置
だけが変調された信号を送信する区間を得ることはでき
ても、その区間に至るまではターゲット車両１２の距離
・速度を検出できないため、距離・速度の検出に時間を
要することになる。その時間の間に、車両が進んでしま
うため、適切な時期に距離・速度の検出を行えないこと
がある。In order to prevent such code overlap, it is necessary to lengthen the code string. However, by increasing the length of the code string, it is possible to obtain a section in which only the FM-CW radar device of the own vehicle 11 transmits the modulated signal, but until the section, the distance and speed of the target vehicle 12 are reached. Cannot be detected, it takes time to detect the distance and the speed. During that time, the vehicle may travel, so that it may not be possible to detect the distance and speed at an appropriate time.
【００２１】また、従来の混信防止方法では、自車両１
１のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信してターゲット車両１
２で反射した信号によるビート信号の周波数と、他車両
１３のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信してターゲット車両
１２で反射した信号によるビート信号の周波数とが互い
に近い場合、前記予測値による判定を行っても、誤検出
になる可能性がある。In the conventional interference prevention method, the vehicle 1
1 FM-CW radar device transmits the target vehicle 1
When the frequency of the beat signal due to the signal reflected at 2 and the frequency of the beat signal due to the signal transmitted from the FM-CW radar device of the other vehicle 13 and reflected at the target vehicle 12 are close to each other, the determination based on the predicted value is performed. However, there is a possibility that a false detection will occur.
【００２２】また、自車両１１の同一車線とその隣車線
とにそれぞれターゲット車両１２が存在するように、タ
ーゲット車両１２が複数ある場合、従来の混信防止方法
では、信号処理が複雑になる。Further, when there are a plurality of target vehicles 12 such that the target vehicle 12 exists in the same lane as the own vehicle 11 and in the lane adjacent thereto, signal processing becomes complicated in the conventional interference prevention method.
【００２３】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、混信防止が容易なＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide an FM-CW radar apparatus which solves the above-mentioned problems and easily prevents interference.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、所定の周期で周波数変調された信号を送信
する送信系と、目標物で反射した信号を受信し、この受
信信号と前記送信信号とのビート信号を検出する受信系
と、このビート信号を処理して目標物の距離・速度を検
出する信号処理部とを備えたＦＭ−ＣＷレーダ装置にお
いて、前記周期毎に周波数変調の周波数変化範囲を可変
とし、複数の異なる周波数変化範囲を異なるコードで表
し、これらのコードを連続する複数の周期にわたり組み
合わせて該レーダ装置固有のコード列を予め設定してお
き、このコード列に従って前記周期毎の周波数変化範囲
を変化させるものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a transmission system for transmitting a signal which is frequency-modulated at a predetermined period, a signal for receiving a signal reflected by a target, and In an FM-CW radar device including a reception system for detecting a beat signal with the transmission signal and a signal processing unit for processing the beat signal to detect a distance / speed of a target, frequency modulation is performed for each cycle. Is variable, a plurality of different frequency change ranges are represented by different codes, these codes are combined over a plurality of continuous cycles to set a code sequence unique to the radar device in advance, and according to this code sequence The frequency change range for each cycle is changed.
【００２５】前記送信信号とは異なるコードに基づく受
信信号と前記送信信号とのビート信号の周波数が前記信
号処理部で処理可能なビート信号の周波数の上限を超え
てもよい。[0025] The frequency of the beat signal between the reception signal and the transmission signal based on a code different from the transmission signal may exceed the upper limit of the frequency of the beat signal that can be processed by the signal processing unit.
【００２６】１つ以上前の周期で検出したビート信号に
より、現在の周期で検出されるビート信号を予測し、こ
の予測したビート信号と実際に検出されたビート信号と
の比較により、この実際に検出されたビート信号を距離
・速度の検出に使用するか否かを判定してもよい。The beat signal detected in the current cycle is predicted based on the beat signal detected in one or more previous cycles, and the actual detected beat signal is compared with the predicted beat signal to determine the actual beat signal. It may be determined whether or not the detected beat signal is used for distance / speed detection.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【００２８】図１に示されるように、本発明に係るＦＭ
−ＣＷレーダ装置は、送信系として、可変変調信号発生
器１８、電圧制御発振器２、送信アンテナ３を備え、受
信系として、受信アンテナ４、ミキサ５、信号処理部６
を備えている。７は、距離・速度の検出対象である自動
車等の目標物である。信号処理部６は、ＦＦＴ処理部
８、ピーク抽出部９、メモリ１５、予測部１６、判定部
１７、距離・速度演算部１０から構成されている。As shown in FIG. 1, the FM according to the present invention
The CW radar device includes a variable modulation signal generator 18, a voltage controlled oscillator 2, and a transmission antenna 3 as a transmission system, and a reception antenna 4, a mixer 5, and a signal processing unit 6 as a reception system.
It has. Reference numeral 7 denotes a target object such as a car whose distance and speed are to be detected. The signal processing unit 6 includes an FFT processing unit 8, a peak extraction unit 9, a memory 15, a prediction unit 16, a determination unit 17, and a distance / speed calculation unit 10.
【００２９】可変変調信号発生器１８は、変調用信号と
して、図４（ａ）に示すような繰り返し周波数（周期）
を持つ三角波信号（中心電圧Ｖ0 ）を発生するものであ
り、このような三角波の２周期以上を１サイクルとして
繰り返し、その１サイクル内では周期毎に電圧変化範
囲、即ち電圧振幅及び中心電圧のいずれか一方または両
方を変化させることができる。電圧制御発振器２は、可
変変調信号発生器１８からの変調用信号でＦＭ変調する
ことにより、前記三角波信号に対応する周波数変化波形
を持った信号を送信変調信号（中心周波数ｆ0 ）として
出力するものである。従って、可変変調信号発生器１８
の電圧変化範囲が周期毎に可変であることにより、電圧
制御発振器２が発生する送信変調信号は、周期毎に周波
数変化範囲、即ち周波数変調幅及び中心波長のいずれか
一方または両方が可変となる。本発明では、複数の異な
る周波数変化範囲を異なるコードで表し、これらのコー
ドを１サイクル分の複数の区間（周期）にわたり組み合
わせて当該レーダ装置固有のコード列を予め設定してお
き、このコード列に従って前記周期毎の周波数変化範囲
を変化させる。電圧制御発振器２が発生する送信変調信
号は、送信アンテナ３より空間へ向けて送出される。The variable modulation signal generator 18 outputs a repetition frequency (period) as shown in FIG.
A triangular wave signal (center voltage V 0 ) having the following formula is generated. Two or more periods of such a triangular wave are repeated as one cycle, and within one cycle, a voltage change range, that is, a voltage amplitude and a center voltage Either or both can be varied. The voltage-controlled oscillator 2 performs FM modulation with the modulation signal from the variable modulation signal generator 18 to output a signal having a frequency change waveform corresponding to the triangular wave signal as a transmission modulation signal (center frequency f 0 ). Things. Therefore, the variable modulation signal generator 18
Is variable in each cycle, the frequency of the transmission modulation signal generated by the voltage controlled oscillator 2 is variable in each cycle, that is, one or both of the frequency modulation width and the center wavelength are variable. . In the present invention, a plurality of different frequency change ranges are represented by different codes, and these codes are combined over a plurality of sections (cycles) for one cycle to set a code sequence unique to the radar device in advance. The frequency change range for each cycle is changed according to The transmission modulation signal generated by the voltage controlled oscillator 2 is transmitted from the transmission antenna 3 toward space.
【００３０】受信アンテナ４は、主に、送信系からの送
信変調信号が目標物で反射した反射波信号を受信するも
のである。ミキサ５は、目標物からの反射波信号と電圧
制御発振器２からの送信変調信号の一部とをミキシング
することにより、ビート信号を検出するものである。信
号処理部６は、ビート信号を信号処理して目標物との距
離及び相対速度を演算にて求めるものである。The receiving antenna 4 mainly receives a reflected wave signal obtained by reflecting a transmission modulation signal from a transmission system on a target. The mixer 5 detects a beat signal by mixing a reflected wave signal from a target and a part of a transmission modulation signal from the voltage controlled oscillator 2. The signal processing unit 6 performs signal processing on the beat signal to calculate the distance to the target and the relative speed by calculation.
【００３１】メモリ１５は、１区間以上前に検出された
距離・速度を記憶するものである。予測部１６は、メモ
リ１５に記憶されている距離・速度から現在の区間にお
けるビート周波数の予測値を計算するものである。ま
た、判定部１７は、周波数の異なる２つ以上検出された
ビート信号のうちどの信号が自車両１１のＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置により送信されてターゲット車両１２で反射さ
れた信号によるビート信号であるかを判定するものであ
る。The memory 15 stores the distance and speed detected one or more sections before. The prediction unit 16 calculates a predicted value of the beat frequency in the current section from the distance / speed stored in the memory 15. The determination unit 17 determines which of the two or more detected beat signals having different frequencies is a beat signal based on a signal transmitted by the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and reflected by the target vehicle 12. Is determined.
【００３２】以上のような構成により、ＦＭ−ＣＷレー
ダ装置では、可変変調信号発生器１８が１サイクル内で
ＦＭ−ＣＷレーダ装置固有の電圧変化範囲を持つ三角波
を発生し、この変調用信号で変調されたＦＭ−ＣＷレー
ダ装置固有の周波数変化範囲を持つ送信変調信号が送信
アンテナ３から送信される。当該ＦＭ−ＣＷレーダ装置
における周波数変化範囲と他のＦＭ−ＣＷレーダ装置に
おける周波数変化範囲とが異なる区間では、他のＦＭ−
ＣＷレーダ装置の送信変調信号に由来するビート信号の
周波数が、例えば数ＭＨｚのように高くなり、信号処理
部６において信号処理可能な周波数の上限値を（信号処
理上限周波数）を超えるため、信号処理部６において信
号処理されなくなる。この場合、検出したビート信号が
当該ＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信変調信号の反射信号に
由来するビート信号であると判定することができる。With the above-described configuration, in the FM-CW radar apparatus, the variable modulation signal generator 18 generates a triangular wave having a voltage change range unique to the FM-CW radar apparatus in one cycle. A modulated transmission modulation signal having a frequency change range unique to the FM-CW radar device is transmitted from the transmission antenna 3. In a section where the frequency change range of the FM-CW radar device is different from the frequency change range of another FM-CW radar device, another FM-CW radar device is used.
Since the frequency of the beat signal derived from the transmission modulation signal of the CW radar device becomes high, for example, several MHz, and exceeds the upper limit value of the signal processable frequency in the signal processing unit 6 (signal processing upper limit frequency), the signal The signal is not processed in the processing unit 6. In this case, it can be determined that the detected beat signal is a beat signal derived from a reflection signal of the transmission modulation signal of the FM-CW radar device.
【００３３】一方、予測部１６では、現在の可変変調信
号発生器１８が発生する三角波による現在の送信変調信
号の周波数変化範囲を計算に用い、１区間以上前の距離
・速度から現在のビート信号の周波数の予測値を演算す
る。この予測値と検出されたビート周波数とを比較する
ことにより、当該ＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信変調信号
の反射信号に由来するビート信号であるか否かを確実に
判定部１７にて判定する。On the other hand, the prediction unit 16 uses the current frequency modulation range of the transmission modulation signal by the triangular wave generated by the current variable modulation signal generator 18 for calculation, and calculates the current beat signal from the distance / speed one or more sections earlier. The predicted value of the frequency is calculated. By comparing the predicted value with the detected beat frequency, the determination unit 17 reliably determines whether or not the beat signal is derived from a reflection signal of the transmission modulation signal of the FM-CW radar device.
【００３４】次に、本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の動
作を説明する。Next, the operation of the FM-CW radar device of the present invention will be described.
【００３５】図７のように、ＦＭ−ＣＷレーダ装置を備
えた自車両１１と、目標物である同一車線のターゲット
車両１２と、ＦＭ−ＣＷレーダ装置を備えた隣車線の他
車両１３とが存在する場合に、本発明では図２のような
信号が得られる。As shown in FIG. 7, a host vehicle 11 provided with an FM-CW radar device, a target vehicle 12 having the same lane as a target, and another vehicle 13 in an adjacent lane provided with the FM-CW radar device are provided. When present, the present invention provides a signal as shown in FIG.
【００３６】図２（ａ）は、自車両１１及び他車両１３
それぞれのＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信信号を示してい
る（説明を簡単にするため、時間のずれはないものとす
る）。図示のように、ここでは周期Ｔ１区間から周期Ｔ
５区間を１サイクルとしている。２つの送信信号は、周
期Ｔ１区間と周期Ｔ４区間とにおいて、周波数変化範
囲、即ち周波数変調幅及び中心波長が異なっている。FIG. 2A shows the vehicle 11 and the other vehicle 13.
The transmission signal of each FM-CW radar device is shown (for the sake of simplicity, it is assumed that there is no time lag). As shown in FIG.
Five sections are defined as one cycle. The two transmission signals are different in the frequency change range, that is, the frequency modulation width and the center wavelength between the period T1 and the period T4.
【００３７】図２（ｂ）は、自車両１１のＦＭ−ＣＷレ
ーダ装置のミキサ５から出力されるビート信号を示して
いる。実線は、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送
信してターゲット車両１２で反射した信号によるビート
信号であり、破線は、他車両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装
置が送信してターゲット車両１２で反射した信号による
ビート信号である。また、一点鎖線は、ＦＭ−ＣＷレー
ダ装置の信号処理部６において信号処理可能な周波数の
上限値（信号処理上限周波数）である。なお、ここで
は、説明を簡単にするため、ターゲット車両１２の相対
速度は０としている。FIG. 2B shows a beat signal output from the mixer 5 of the FM-CW radar device of the host vehicle 11. A solid line is a beat signal based on a signal transmitted by the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and reflected by the target vehicle 12, and a broken line is transmitted by the FM-CW radar device of the other vehicle 13 and reflected by the target vehicle 12. This is a beat signal based on the generated signal. The dashed-dotted line indicates the upper limit value of the frequency at which the signal processing unit 6 of the FM-CW radar apparatus can perform signal processing (signal processing upper limit frequency). Here, for simplicity of description, the relative speed of the target vehicle 12 is set to 0.
【００３８】まず、周期Ｔ１区間において、他車両１３
のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信する信号は、周波数変化
範囲が自車両１１の送信信号のものと異なるため、この
信号がターゲット車両１２で反射して自車両１１のＦＭ
−ＣＷレーダ装置に受信されると、自車両１１の送信信
号とのビート信号は、信号処理上限周波数より高い周波
数となる。従って、信号処理部６において信号処理され
ない。一方、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置が送信
してターゲット車両１２で反射した信号によるビート信
号は信号処理され、ターゲット車両１２の距離・速度が
得られる。First, in the period T1, the other vehicle 13
The signal transmitted by the FM-CW radar device of the first embodiment has a frequency change range different from that of the transmission signal of the own vehicle 11, and this signal is reflected by the target vehicle 12 and reflected by the FM of the own vehicle 11.
When received by the CW radar device, the beat signal with the transmission signal of the own vehicle 11 has a frequency higher than the signal processing upper limit frequency. Therefore, no signal processing is performed in the signal processing unit 6. On the other hand, a beat signal based on a signal transmitted by the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and reflected by the target vehicle 12 is subjected to signal processing, and the distance and speed of the target vehicle 12 are obtained.
【００３９】次に、周期Ｔ２区間では、自車両１１及び
他車両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信信号の周波数
変化範囲が互いに等しく複数のビート信号が信号処理可
能であるが、周期Ｔ２区間において可変変調信号発生器
１８で発生する電圧は既知であるから、１つ前の区間で
ある周期Ｔ１区間で検出した距離・速度をもとに、予測
部１６で周期Ｔ２区間におけるビート周波数の予測値を
計算する。判定部１７では、予測値と検出されたビート
周波数とを比較することにより、どのビート信号が自車
両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信信号に由来するも
のかを判定する。例えば、図２（ａ）において自車両１
１のＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信信号の周波数変調幅が
周期Ｔ２区間では周期Ｔ１区間の半分であるとすると、
自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信信号に由来す
るビート信号の周波数も、周期Ｔ２区間では周期Ｔ１区
間のほぼ半分と予測できる。Next, in the period T2, the frequency change ranges of the transmission signals of the FM-CW radar devices of the own vehicle 11 and the other vehicle 13 are equal to each other, and a plurality of beat signals can be processed. Since the voltage generated by the variable modulation signal generator 18 is known, the prediction unit 16 predicts the beat frequency in the cycle T2 based on the distance and speed detected in the previous cycle T1. Is calculated. The determination unit 17 determines which beat signal is derived from the transmission signal of the FM-CW radar device of the host vehicle 11 by comparing the predicted value with the detected beat frequency. For example, in FIG.
Assuming that the frequency modulation width of the transmission signal of the FM-CW radar device of No. 1 is half of the period T1 in the period T2,
The frequency of the beat signal derived from the transmission signal of the FM-CW radar device of the host vehicle 11 can also be predicted to be approximately half of the period T1 in the period T2.
【００４０】周期Ｔ３区間、周期Ｔ４区間、周期Ｔ５区
間においても、同様に１つ以上前の区間で検出した距離
・速度から各区間におけるビート周波数の予測値を演算
し、予測値と検出したビート周波数とを比較することに
より、他車両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装置による混信の
影響を受けることなく、確実にターゲット車両１２の距
離・速度を検出することができる。Similarly, in the periods T3, T4, and T5, the predicted values of the beat frequency in each section are calculated from the distances and velocities detected in one or more previous sections, and the predicted value and the detected beat are calculated. By comparing the frequency with the frequency, the distance and speed of the target vehicle 12 can be reliably detected without being affected by interference by the FM-CW radar device of the other vehicle 13.
【００４１】本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置では、ター
ゲット車両１２が複数ある場合にもビート周波数の予測
を行うことでターゲット車両１２を区別することがで
き、従来のように複雑な信号処理を必要としない。In the FM-CW radar apparatus of the present invention, even if there are a plurality of target vehicles 12, the target vehicles 12 can be distinguished by predicting the beat frequency, and complicated signal processing is required as in the related art. And not.
【００４２】また、従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置では、
三角波変調のオンかオフかの２種類のパターンを示すコ
ードを組み合わせて固有のコード列を設定していたが、
本発明では周波数変化範囲を可変としたため、１区間
（１周期）分で多くの種類のパターンを示すコードが作
成可能となる。従って、コード列が短くても多くのＦＭ
−ＣＷレーダ装置に対して固有のコード列を割り当てる
ことができる。Further, in the conventional FM-CW radar device,
A unique code string was set by combining codes indicating two types of patterns, that is, ON and OFF of triangular wave modulation.
In the present invention, since the frequency change range is variable, it is possible to create codes indicating many types of patterns in one section (one cycle). Therefore, even if the code string is short, many FM
-A unique code sequence can be assigned to the CW radar device.
【００４３】また、本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置で
は、自車両１１のＦＭ−ＣＷレーダ装置に由来する受信
信号と、他車両１３のＦＭ−ＣＷレーダ装置に由来する
受信信号との間で周波数が大きく異なるため、予測値に
よる判定が確実になる。Further, in the FM-CW radar device of the present invention, the frequency between the received signal derived from the FM-CW radar device of the own vehicle 11 and the received signal derived from the FM-CW radar device of the other vehicle 13 is changed. Is greatly different, the determination based on the predicted value is ensured.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。The present invention exhibits the following excellent effects.
【００４５】（１）混信防止が容易になるため、目標物
の距離・速度の検出がリアルタイムで可能となり、車両
制御等に有効に利用することができる。(1) Since interference can be easily prevented, the distance and speed of the target can be detected in real time, and the detection can be effectively used for vehicle control and the like.
【００４６】（２）目標物が複数ある場合においても複
雑な信号処理を行うことなく目標物を区別することがで
きる。(2) Even when there are a plurality of targets, the targets can be distinguished without performing complicated signal processing.
【図１】本発明の一実施形態を示すＦＭ−ＣＷレーダ装
置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an FM-CW radar device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置で得られる信号
の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of a signal obtained by the FM-CW radar device of the present invention.
【図３】従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional FM-CW radar device.
【図４】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の変調用信号及び送信変
調信号の波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of a modulation signal and a transmission modulation signal of the FM-CW radar device.
【図５】従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置の信号処理部の構
成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a signal processing unit of a conventional FM-CW radar device.
【図６】ＦＭ−ＣＷレーダ装置で得られる信号の波形図
である。FIG. 6 is a waveform diagram of a signal obtained by the FM-CW radar device.
【図７】ＦＭ−ＣＷレーダ装置を搭載した車両が複数存
在する交通状態を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a traffic state in which a plurality of vehicles equipped with the FM-CW radar device exist.
【図８】従来の混信防止機能を備えたＦＭ−ＣＷレーダ
装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional FM-CW radar device having an interference prevention function.
【図９】従来の混信防止機能を備えたＦＭ−ＣＷレーダ
装置で得られる信号の波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram of a signal obtained by a conventional FM-CW radar device having an interference prevention function.
２ 電圧制御発振器 ３ 送信アンテナ ４ 受信アンテナ ５ ミキサ ６ 信号処理部 ７ 目標物 ８ ＦＦＴ処理部 ９ ピーク抽出部 １０ 距離・速度演算部 １５ メモリ １６ 予測部 １７ 判定部 １８ 可変変調信号発生器 Reference Signs List 2 voltage controlled oscillator 3 transmission antenna 4 reception antenna 5 mixer 6 signal processing unit 7 target 8 FFT processing unit 9 peak extraction unit 10 distance / speed calculation unit 15 memory 16 prediction unit 17 determination unit 18 variable modulation signal generator
Claims (3)
信する送信系と、目標物で反射した信号を受信し、この
受信信号と前記送信信号とのビート信号を検出する受信
系と、このビート信号を処理して目標物の距離・速度を
検出する信号処理部とを備えたＦＭ−ＣＷレーダ装置に
おいて、前記周期毎に周波数変調の周波数変化範囲を可
変とし、複数の異なる周波数変化範囲を異なるコードで
表し、これらのコードを連続する複数の周期にわたり組
み合わせて該レーダ装置固有のコード列を予め設定して
おき、このコード列に従って前記周期毎の周波数変化範
囲を変化させることを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装
置。1. A transmission system for transmitting a signal frequency-modulated at a predetermined cycle, a reception system for receiving a signal reflected by a target, and detecting a beat signal between the reception signal and the transmission signal. In an FM-CW radar device having a signal processing unit for processing a beat signal to detect a distance / speed of a target, a frequency change range of frequency modulation is variable for each cycle, and a plurality of different frequency change ranges are set. It is represented by different codes, these codes are combined over a plurality of consecutive cycles to set a code string unique to the radar apparatus in advance, and the frequency change range for each cycle is changed according to this code string. FM-CW radar device.
受信信号と前記送信信号とのビート信号の周波数が前記
信号処理部で処理可能なビート信号の周波数の上限を超
えることを特徴とする請求項１記載のＦＭ−ＣＷレーダ
装置。2. The frequency of a beat signal between a reception signal based on a code different from the transmission signal and the transmission signal exceeds an upper limit of a frequency of a beat signal that can be processed by the signal processing unit. 2. The FM-CW radar device according to 1.
により、現在の周期で検出されるビート信号を予測し、
この予測したビート信号と実際に検出されたビート信号
との比較により、この実際に検出されたビート信号を距
離・速度の検出に使用するか否かを判定することを特徴
とする請求項１又は２記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。3. A beat signal detected in a current cycle is predicted based on a beat signal detected in one or more previous cycles,
2. A method according to claim 1, wherein a comparison between the predicted beat signal and an actually detected beat signal determines whether or not the actually detected beat signal is used for distance / speed detection. 2. The FM-CW radar device according to 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038866A JP2000241536A (en) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Fm-cw radar device |
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Publications (1)
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| JP (1) | JP2000241536A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004144665A (en) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Denso Corp | Distance estimation method and radar device |
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| JP2008533495A (en) * | 2005-03-21 | 2008-08-21 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for measuring distance and relative velocity of multiple objects |
| CN109164423A (en) * | 2018-10-12 | 2019-01-08 | 北京麦克沃根科技有限公司 | A kind of electronic jamming device, unmanned plane and its self-defence means of defence and device |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP11038866A patent/JP2000241536A/en active Pending
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