JP2010038705A - 信号処理装置、レーダ装置、車両制御装置、及び信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周波数変化率が異なる2とおりの周波数変調を用いるFM−CWレーダ装置は、送信信号の周波数変化率が同じビート信号に基づき目標物体の相対距離または相対速度を検出する検出処理と、周波数変化率が異なるときのビート信号同士を用いて相対距離または相対速度を検出する検出処理とを行う距離・速度検出手段と、前記検出処理で検出される相対距離または相対速度に評価点を加算し、前記評価点が基準点に達した前記相対距離または相対距離を確定する距離・速度確定手段とを有するので、1検出サイクル内でより多くのデータを得ることができ、複数の検出サイクルを実行したのと同じ効果が得られる。よって、レーダ装置から車両制御装置への検出結果の出力が遅れることを防止することができる。
【選択図】 図10
Description
V=C・(β−α)/(4・f0)
ここで、図1(A)の状態で目標物体の正または負の相対速度が大きくなると、受信信号におけるドップ周波数分の周波数偏移幅が大きくなり、アップ期間またはダウン期間での送受信信号の周波数差が小さくなる。そして、図1(B)のように、周波数偏移幅がγ1またはγ2となると、ビート周波数検出できなくなる。また、図1(A)の状態で目標物体の相対距離が大きくなると、図1(C)のように、受信信号における時間的遅延(ΔT1)が大きくなり、その結果、ビート周波数、特にダウン期間のビート周波数が大きくなる(β1)。そして、信号処理装置における基準クロックのナイキスト周波数をビート周波数が超えると、ビート周波数を検出できなくなる。さらに相対距離が大きくなると、図1(D)のように、遅延時間が三角波の2分の1波長を上回り、送受信信号のアップ期間同士またはダウン期間同士が重複せず、ビート周波数が検出できなくなる。このように、FM−CW方式の原理上、検出可能な相対距離と相対速度に限界がある。
[ダウン期間でのビート周波数同士の組合せの場合]
R=(2・α2−α1)/(2・4・ΔF2・fm2/C) …式(1)
V={ΔF1・fm1・α2/(ΔF2・fm2−ΔF1・fm1)−α1}/(4・f0/C) …式(2)
[ダウン期間でのビート周波数同士の組合せの場合]
R=(2・β2−β1)/(2・4・ΔF2・fm2/C) …式(3)
V={ΔF1・fm1・β2/(ΔF2・fm2−ΔF1・fm1)−β1}/(4・f0/C) …式(4)
なお、式(1)〜(4)では、送信期間T1における送信信号の周波数変調幅をΔF1、アップ期間のビート周波数をα1、ダウン期間のビート周波数をβ1、三角波の周波数をfm1とし、送信期間T2における送信信号の周波数変調幅をΔF2、アップ期間のビート周波数をα2、ダウン期間のビート周波数をβ2、三角波の周波数をfm2とする。また、両期間における送信信号の中心周波数をf0、光速をCとする。
レーダ送受信機30では、周波数変調指示部16が三角波状の周波数変調信号を生成すると、電圧制御発振器(VCO)18が、周波数変調指示部16が生成する信号に従って三角波の上昇区間で周波数が直線的に上昇し、三角波の下降区間で周波数が直線的に下降する送信信号を出力する。この送信信号は分配器20により電力分配され、その一部が送信アンテナ11から送出される。そして、反射信号が受信用アンテナ12により受信され、受信信号がミキサ22に入力される。ミキサ22は、電力分配された送信信号の一部と受信信号とを混合し、両者の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成する。そして、ビート信号は、AD変換器によりデジタルデータ化され、信号処理装置14に出力される。
V1=C・(β1−α1)/(4・f0) …式(6)
次に第2の検出処理では、距離・速度検出手段14aは、送信期間T2におけるアップ期間でのビート周波数α2とダウン期間でのビート周波数β2を用いて、次の式を解く演算処理により相対距離R2、相対速度V2を求める。
V2=C・(β2−α2)/(4・f0) …式(8)
また第3の検出処理では、距離・速度検出手段14aは、送信期間T1におけるアップ期間でのビート周波数α1と、送信期間T2におけるダウン期間でのビート周波数β2を用いて、次の式を解く演算処理により相対距離R3、相対速度V3を求める。以下、Cは光速を示す。
V3=C・(β2−α1)/(4・f0) …式(10)
そして第4の検出処理では、距離・速度検出手段14aは、送信期間T1におけるアップ期間でのビート周波数α1と、送信期間T2におけるアップ期間でのビート周波数α2を用いて、次の式(上述した式(1)、(2))を解く演算処理により相対距離R4、相対速度V4を求める。
V4={ΔF1・fm1・α2/(ΔF2・fm2−ΔF1・fm1)−α1}/(4・f0/C) …式(2)
さらに第5の検出処理では、距離・速度検出手段14aは、送信期間T1におけるダウン期間でのビート周波数β1と、送信期間T2におけるダウン期間でのビート周波数β2を用いて、次の式(上述した式(3)、(4))を解く演算処理により相対距離R5、相対速度V5を求める。
V5={ΔF1・fm1・β2/(ΔF2・fm2−ΔF1・fm1)−β1}/(4・f0/C) …式(4)
図7は、上述の5通りの検出処理により検出可能な相対距離、相対速度の範囲を示す図である。横軸に相対距離、縦軸に相対速度を示す。ここでは、送信期間T1、T2での送信信号の周波数変調幅ΔF1、ΔF2はともに400MHzであり、送信期間T1での三角波の周波数fm1が400Hz、送信期間T2での三角波の周波数fm2が200Hzである場合を例おとして、図7(A)に第1の検出処理、図7(B)に第2の検出処理、図7(C)に第3の検出処理、図7(D)に第4、第5の検出処理の場合の検出可能範囲を示し、図7(E)は、全範囲を重ねた場合の検出可能範囲を示す。すると、図7(E)に示すように、複数の検出可能範囲が重複する。よって、かかる重複範囲では、複数の検出処理で同じペアが検出される。
以上、説明したように、本実施形態によれば、複数の異なる周波数変化率を用いる場合であっても、1検出サイクルで複数のビート信号の組合せにより相対距離と相対速度とを求めるので、1検出サイクル内でより多くのデータを得ることができ、複数の検出サイクルを実行したのと同じ効果が得られる。よって、レーダ装置から車両制御装置への検出結果の出力が遅れることを防止することができる。
Claims (6)
- 周波数が上昇及び下降する周波数変調が施された送信信号の反射信号を受信し、前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数のビート信号を生成するレーダ送受信機の信号処理装置であって、
前記送信信号の周波数変化率が異なる複数の送信期間を含む検出サイクルごとに、前記送信期間のいずれかで生成されるビート信号に基づき目標物体の相対距離または相対速度を検出する処理と、異なる前記送信期間で生成されるビート信号の組合せに基づき前記目標物体の相対距離または相対速度を検出する処理とを行う距離・速度検出手段と、
前記検出される相対距離または相対速度に評価点を設定し、前記評価点に基づいて当該相対距離または相対距離を確定する距離・速度確定手段とを有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1において、
前記距離・速度確定手段は、前記周波数変化率が第1の値の送信期間で生成されるビート信号に基づいて検出される前記相対距離または相対速度に対し、前記周波数変化率が前記第1の値より小さい第2の値である送信期間で生成されるビート信号に基づいて検出される前記相対距離または相対速度に対する評価点より大きい評価点を設定することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1において、
前記距離・速度確定手段は、第1の送信期間の周波数下降時でのビート信号と第2の送信期間の周波数下降時でのビート信号とに基づき検出される前記相対距離または相対速度に対し、前記第1の送信期間の周波数上昇時でのビート信号と前記第2の送信期間の周波数上昇時でのビート信号とに基づき検出される前記相対距離または相対速度に対する評価点より大きい評価点を設定することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載されたレーダ送受信機と信号処理装置とを備えるレーダ装置。
- 請求項4に記載されたレーダ装置により確定された前記目標物体の相対距離または相対速度に基づいて車両の動作を制御する車両制御装置。
- 周波数が上昇及び下降するような周波数変調が施された送信信号の反射信号を受信するレーダ送受信機にて生成されるとともに前記送信信号と受信信号の周波数差に対応する周波数のビート信号の信号処理方法であって、
前記送信信号の周波数変化率が異なる複数の送信期間を含む検出サイクルごとに、前記送信期間のいずれかで生成されるビート信号に基づき目標物体の相対距離または相対速度を検出する処理と、異なる送信期間で生成されるビート信号の組合せに基づき前記目標物体の相対距離または相対速度を検出する処理とを行う距離・速度検出工程と、
前記検出される相対距離または相対速度に評価点を設定し、前記評価点に基づいて当該相対距離または相対距離を確定する距離・速度確定工程とを有することを特徴とする信号処理方法。
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