JP2018115930A - Radar device and method for detecting target - Google Patents

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渉志 岡本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the accuracy of detecting a target.SOLUTION: The radar device according to an embodiment includes a sending unit, a generation unit, a conversion unit, a connection unit, and a distance calculation unit. The sending unit generates a chirp wave by a transmission signal having a continuously reducing or increasing frequency and sends the chirp wave. The generation unit generates a beat signal from a reception signal which received a reflection wave of the chirp wave by the target from a reception antenna or the transmission signal. The conversion unit performs a two-dimensional Fourier transform on the beat signal generated by the generation unit and converts the beat signal into a frequency spectrum showing the distance to the target and a relative speed. The connection unit generates a continuous beat signal by artificially connecting beat signals only when one peak alone exists at the same distance in a frequency spectrum converted by the conversion unit. The distance calculation unit performs a Fourier transform on the continuous beat signal generated by the connection unit and calculates the distance to the target.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本発明は、レーダ装置および物標検出方法に関する。   The present invention relates to a radar apparatus and a target detection method.

近年、物標を検出するレーダ装置として、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して物標との距離および相対速度を検出するFCM(Fast Chirp Modulation)方式のレーダ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Recently, as a radar device for detecting a target, an FCM (Fast Chirp Modulation) type radar device that transmits a chirp wave whose frequency continuously increases or decreases to detect a distance and a relative speed from the target has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

FCM方式は、チャープ波を生成する送信信号と物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたビート信号の周波数および位相変化から物標との距離および相対速度を検出する方式である。   In the FCM method, the distance and relative velocity between the target and the target signal are determined from the frequency and phase change of the beat signal generated from the transmission signal that generates the chirp wave and the received signal that is obtained by receiving the chirp wave reflected by the target. This is a detection method.

特開2016−003873号公報JP, 2006-003873, A

かかるレーダ装置では、複数の物標との距離および相対速度が近い場合に、複数の物標のそれぞれを分離して検出することが困難な場合がある。このため、レーダ装置においては、物標の検出精度を向上させることが望まれる。   In such a radar apparatus, it may be difficult to separately detect and detect each of the plurality of targets when the distance and relative speed with the plurality of targets are close. For this reason, in the radar apparatus, it is desired to improve the detection accuracy of the target.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、物標の検出精度を向上させることができるレーダ装置および物標検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus and a target detection method capable of improving the detection accuracy of a target.

実施形態に係るレーダ装置は、送信部と、生成部と、変換部と、連結部と、距離算出部とを備える。送信部は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する。生成部は、物標による前記チャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および前記送信信号からビート信号を生成する。変換部は、前記生成部によって生成された前記ビート信号に対して2次元フーリエ変換を行うことで、前記ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する。連結部は、前記変換部によって変換された前記周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、前記ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する。距離算出部は、前記連結部によって生成された連結ビート信号に対してフーリエ変換を行うことで前記物標との距離を算出する。   The radar apparatus according to the embodiment includes a transmission unit, a generation unit, a conversion unit, a connection unit, and a distance calculation unit. The transmission unit generates a chirp wave by a transmission signal whose frequency continuously increases or decreases, and transmits the chirp wave. The generation unit generates a beat signal from a reception signal obtained by receiving a reflected wave of the chirp wave by a target with a reception antenna and the transmission signal. The conversion unit converts the beat signal into a frequency spectrum indicating a distance from the target and a relative speed by performing a two-dimensional Fourier transform on the beat signal generated by the generation unit. The connecting unit generates a connected beat signal by artificially connecting the beat signals when only one peak exists at the same distance in the frequency spectrum converted by the converting unit. The distance calculation unit calculates a distance from the target by performing a Fourier transform on the connection beat signal generated by the connection unit.

実施形態の一態様に係るレーダ装置および物標検出方法によれば、物標の検出精度を向上させることができる。   According to the radar device and the target detection method according to one aspect of the embodiment, the detection accuracy of the target can be improved.

図1Aは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a positional relationship between a radar device mounted on a vehicle and a target. 図1Bは、物標検出方法の概要を示す図である。FIG. 1B is a diagram illustrating an outline of a target detection method. 図2は、レーダ装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the radar apparatus. 図3は、送信周波数と受信周波数とビート周波数との関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship among a transmission frequency, a reception frequency, and a beat frequency. 図4は、一つのビート信号に対してFFT処理を行った結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a result of performing FFT processing on one beat signal. 図5は、時間的に連続するビート信号のFFT処理結果とビート信号間のピークの位相変化の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of FFT processing results of beat signals that are temporally continuous and a peak phase change between beat signals. 図6Aは、連結部による連結ビート信号の生成条件の一例を示す図(その1)である。FIG. 6A is a diagram (part 1) illustrating an example of a condition for generating a connected beat signal by a connecting unit. 図6Bは、連結部による連結ビート信号の生成条件の一例を示す図(その2)である。FIG. 6B is a diagram (part 2) illustrating an example of a condition for generating a linked beat signal by the coupling unit. 図7は、連結させるビート信号の数と、距離の関係の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the relationship between the number of beat signals to be connected and the distance. 図8は、レーダ装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure executed by the radar apparatus.

以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および物標検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により、この発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a radar apparatus and a target detection method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

まず、図1Aおよび図1Bを用いて実施形態に係るレーダ装置による物標検出方法の概要について説明する。図1Aは、車両に搭載されたレーダ装置と物標との位置関係の一例を示す図である。図1Bは、物標検出方法の概要を示す図である。図1Aに示すように、実施形態に係るレーダ装置1は、自動車などの自車両Aに搭載されており、前方の物標(例えば、他車両、歩行者、ガードレールなどの静止物など)を検出する。   First, the outline of the target detection method by the radar apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a positional relationship between a radar device mounted on a vehicle and a target. FIG. 1B is a diagram illustrating an outline of a target detection method. As shown in FIG. 1A, a radar apparatus 1 according to the embodiment is mounted on a host vehicle A such as an automobile, and detects a target in front (for example, another vehicle, a pedestrian, a stationary object such as a guardrail). To do.

レーダ装置1は、周波数が連続的に増加または減少するチャープ波を送信して検出範囲L内に存在する各物標との距離および相対速度を検出するFCM(Fast Chirp Modulation)方式のレーダ装置である。   The radar apparatus 1 is an FCM (Fast Chirp Modulation) type radar apparatus that transmits a chirp wave whose frequency continuously increases or decreases to detect the distance and relative velocity with each target existing in the detection range L. is there.

レーダ装置1は、チャープ波を生成する送信信号と物標によるチャープ波の反射波を受信して得られる受信信号とから生成されたチャープ波毎のビート信号に対して2次元高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)処理(以下、2次元FFT処理と記載する)を行って物標との距離および相対速度を導出する。   The radar apparatus 1 performs a two-dimensional fast Fourier transform (Fast Fourier transform) on a beat signal for each chirp wave generated from a transmission signal for generating a chirp wave and a reception signal obtained by receiving a reflected wave of a chirp wave by a target. A Fourier Transform process (hereinafter referred to as a two-dimensional FFT process) is performed to derive the distance from the target and the relative velocity.

具体的には、2次元FFT処理において、1回目の高速フーリエ変換(以下、FFT処理と記載する)によって物標との距離を導出し、2回目のFFT処理によって物標との相対速度を導出する。   Specifically, in the two-dimensional FFT processing, the distance from the target is derived by the first fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT processing), and the relative velocity with the target is derived by the second FFT processing. To do.

ここで、1回目のFFT処理において導出される物標との距離の検出精度である距離分解能は、ビート信号に対するA/D(Analog/Digital)変換のサンプリング数を増やすことで向上させることができる。   Here, the distance resolution, which is the distance detection accuracy derived from the first FFT processing, can be improved by increasing the number of A / D (Analog / Digital) conversion samplings for the beat signal. .

しかし、サンプリング数を多くして距離分解能を向上させると、単位時間当たりに得られる1回目のFFT処理の結果は少なくなる。このため、2回目のFFT処理に用いるデータ量が少なくなり、物標との相対速度の検出精度である速度分解能が低下する。   However, if the number of samplings is increased to improve the distance resolution, the result of the first FFT processing obtained per unit time is reduced. For this reason, the amount of data used for the second FFT processing is reduced, and the speed resolution, which is the accuracy of detecting the relative speed with the target, is lowered.

そこで、実施形態に係るレーダ装置1では、速度分解能を低下させることなく、距離分解能を向上させることで物標の検出精度を向上させることとした。レーダ装置1は、2次元FFT処理により物標との距離および相対速度を導出したのちに、所定条件を満たす物標について距離分解能をあげて再度FFT処理を行う。   Therefore, in the radar apparatus 1 according to the embodiment, the target resolution is improved by improving the distance resolution without reducing the velocity resolution. The radar apparatus 1 derives the distance and relative speed from the target by the two-dimensional FFT process, and then performs the FFT process again with an increased distance resolution for the target that satisfies the predetermined condition.

具体的には、図1Bに示すように、まず、レーダ装置1は、ビート信号に対して2次元FFT処理を行うことで、ビート信号SBを物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する(ステップS1)。   Specifically, as shown in FIG. 1B, first, the radar apparatus 1 performs a two-dimensional FFT process on the beat signal, thereby converting the beat signal SB into a frequency spectrum indicating the distance and relative speed from the target. Conversion is performed (step S1).

図1Bでは、ビート信号SBを周波数スペクトルへ変換し、かかる周波数スペクトルに5つのピークP1〜P5が導出されていることを示す。続いて、レーダ装置1は、同一の距離に1つのピークのみが存在する場合に、ビート信号SBを疑似的に連結させて連結ビート信号SLを生成する(ステップS2)。   FIG. 1B shows that the beat signal SB is converted into a frequency spectrum, and five peaks P1 to P5 are derived in the frequency spectrum. Subsequently, when only one peak exists at the same distance, the radar apparatus 1 generates a linked beat signal SL by simulating the beat signal SB (step S2).

ここで、ビート信号SBを連結させると、連結させたビート信号SBの数に応じてA/D変換のサンプリング数が増えるため、距離分解能を向上させることができる。   Here, when the beat signals SB are connected, the number of A / D conversion samplings increases according to the number of connected beat signals SB, so that the distance resolution can be improved.

また、「同一の距離に一つのピークのみ」としたのは、仮に、同一距離に複数のピークが存在する場合、かかる複数のピークのうち1つのピークを2つのピークへ分離できたとしても、かかる2つのピークを元のピークへ帰属することが困難となるためである。   In addition, “only one peak at the same distance” means that if there are a plurality of peaks at the same distance, even if one of the plurality of peaks can be separated into two peaks, This is because it becomes difficult to assign these two peaks to the original peak.

すなわち、「同一距離ビンに一つのピークのみ」としたのは、以下の理由による。例えば、10BINの距離ビンにおいて、12BINと15BINの速度ビンにピークが存在する場合を想定する。   That is, “only one peak in the same distance bin” is set for the following reason. For example, suppose a peak is present in the 12BIN and 15BIN velocity bins in a 10BIN distance bin.

かかる場合に、10BINである距離ビンのピークを9.5BINのピーク(ピークPa)と10.5BINのピーク(ピークPb)に分離したとき、ピークPaとピークPbとの速度ビンが12BINおよび15BINのいずれに対応するのかが不明となるためである。   In such a case, when the distance bin peak of 10 BIN is separated into a peak of 9.5 BIN (peak Pa) and a peak of 10.5 BIN (peak Pb), the velocity bins of peak Pa and peak Pb are 12 BIN and 15 BIN. This is because it is unclear which one corresponds.

そのため、レーダ装置1は、ある距離ビンのピークについて、速度ビンには1つのピークのみ検出される場合にこの処理を実施する。言い換えると、レーダ装置1は、距離が異なり相対速度が略同じ物標のピークの距離分解能を向上させる。   Therefore, the radar apparatus 1 performs this process when only one peak is detected in the velocity bin for a certain distance bin peak. In other words, the radar apparatus 1 improves the distance resolution of the peaks of targets having different distances and substantially the same relative speed.

これにより、レーダ装置1は、例えば自車両Aの前方を歩行する歩行者に属するピークの距離ビンの値と、歩行者の近傍の位置で歩行者と略同じ速度(比較的低速)で走行する車両に属するピークの距離ビンの値とを精度良く検出することができる。   Thereby, the radar apparatus 1 travels at the same speed (relatively low speed) as the pedestrian, for example, at the peak distance bin value belonging to the pedestrian walking in front of the own vehicle A and at a position near the pedestrian. It is possible to accurately detect the peak distance bin value belonging to the vehicle.

続いて、レーダ装置1は、連結ビート信号SLに対してFFT処理を行う(ステップS3)。これにより、周波数スペクトルを距離成分についてより細かく解析することができる。   Subsequently, the radar apparatus 1 performs an FFT process on the connected beat signal SL (step S3). Thereby, a frequency spectrum can be analyzed more finely about a distance component.

その結果、例えば、図1Bに示すように、ピークP1に複数のピークが重なっていた場合、ピークP1を2つのピークP1a、P1bに分離することができる。   As a result, for example, as shown in FIG. 1B, when a plurality of peaks overlap with the peak P1, the peak P1 can be separated into two peaks P1a and P1b.

また、ピークP1a、P1bの相対速度は、ピークP1の相対速度を用いることができる。このため、レーダ装置1は、速度分解能を低下させることなく、距離分解能を向上させることができる。   Moreover, the relative speed of the peak P1 can be used as the relative speed of the peaks P1a and P1b. For this reason, the radar apparatus 1 can improve the distance resolution without reducing the speed resolution.

したがって、実施形態に係るレーダ装置1によれば、物標の検出精度を向上させることができる。   Therefore, according to the radar apparatus 1 according to the embodiment, the detection accuracy of the target can be improved.

次に、図2を用いて実施形態に係るレーダ装置1の構成について説明する。図2は、レーダ装置1のブロック図である。なお、図2には、レーダ装置1に加え、車両制御装置2を併せて示す。   Next, the configuration of the radar apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the radar apparatus 1. FIG. 2 shows the vehicle control device 2 in addition to the radar device 1.

車両制御装置2は、レーダ装置1による物標の検出結果に基づいてPCS(Pre-crash Safety System)やAEB(Advanced Emergency Braking System)などの車両制御を行う。なお、レーダ装置1は、車載レーダ装置以外の各種用途(例えば、飛行機や船舶の監視等)に用いられてもよい。   The vehicle control device 2 performs vehicle control such as PCS (Pre-crash Safety System) and AEB (Advanced Emergency Braking System) based on the detection result of the target by the radar device 1. The radar device 1 may be used for various purposes other than the on-vehicle radar device (for example, monitoring of an airplane or a ship).

レーダ装置1は、送信部10と、受信部20と、生成部30と、処理部40とを備える。送信部10は、信号生成部11と、発振器12と、送信アンテナ13とを備える。信号生成部11はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器12に供給する。発振器12は、信号生成部11で生成された変調信号に基づいて、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ信号である送信信号STを所定期間Tc(以下、チャープ期間Tcと記載する)毎に生成して、送信アンテナ13へ出力する。   The radar apparatus 1 includes a transmission unit 10, a reception unit 20, a generation unit 30, and a processing unit 40. The transmission unit 10 includes a signal generation unit 11, an oscillator 12, and a transmission antenna 13. The signal generator 11 generates a modulated signal whose voltage changes in a sawtooth waveform and supplies the modulated signal to the oscillator 12. The oscillator 12 generates a transmission signal ST, which is a chirp signal whose frequency increases with the passage of time, every predetermined period Tc (hereinafter referred to as a chirp period Tc), based on the modulation signal generated by the signal generation unit 11. And output to the transmission antenna 13.

送信アンテナ13は、発振器12からの送信信号STを送信波SWへ変換し、かかる送信波SWを自車両Aの外部へ出力する。送信アンテナ13が出力する送信波SWは、チャープ期間Tc毎に、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ波である。送信アンテナ13から自車両Aの前方に送信された送信波SWは、他の車両などの物標で反射されて反射波となる。   The transmission antenna 13 converts the transmission signal ST from the oscillator 12 into a transmission wave SW, and outputs the transmission wave SW to the outside of the host vehicle A. The transmission wave SW output from the transmission antenna 13 is a chirp wave whose frequency increases with the passage of time every chirp period Tc. The transmission wave SW transmitted from the transmission antenna 13 to the front of the host vehicle A is reflected by a target such as another vehicle and becomes a reflected wave.

受信部20は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ21を備える。各受信アンテナ21は物標からの反射波を受信波RWとして受信し、かかる受信波RWを受信信号SRへ変換して生成部30へ出力する。なお、図2に示す受信アンテナ21の数は、4つであるが、3つ以下または5つ以上であってもよい。   The receiving unit 20 includes a plurality of receiving antennas 21 that form an array antenna. Each receiving antenna 21 receives a reflected wave from a target as a received wave RW, converts the received wave RW into a received signal SR, and outputs the received signal SR to the generating unit 30. The number of receiving antennas 21 shown in FIG. 2 is four, but it may be three or less or five or more.

生成部30は、送信信号STと受信信号SRとからビート信号SBを生成する。生成部30は、複数のミキサ31と、複数のA/D変換器32とを備える。ミキサ31およびA/D変換器32は、受信アンテナ21毎に設けられる。   The generation unit 30 generates a beat signal SB from the transmission signal ST and the reception signal SR. The generation unit 30 includes a plurality of mixers 31 and a plurality of A / D converters 32. The mixer 31 and the A / D converter 32 are provided for each reception antenna 21.

受信アンテナ21から出力された受信信号SRは、不図示の増幅器(例えば、ローノイズアンプ)で増幅された後にミキサ31へ入力される。ミキサ31は、送信信号STと受信信号SRとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号SBを生成し、A/D変換器32へ出力する。   The received signal SR output from the receiving antenna 21 is amplified by an amplifier (not shown) (for example, a low noise amplifier) and then input to the mixer 31. The mixer 31 mixes a part of the transmission signal ST and the reception signal SR, removes unnecessary signal components, generates a beat signal SB, and outputs it to the A / D converter 32.

これにより、送信信号STの周波数fST(以下、送信周波数fSTと記載する)と受信信号SRの周波数fSR(以下、受信周波数fSRと記載する)との差となるビート周波数fSB(=fST−fSR)を有するビート信号SBが生成される。ミキサ31で生成されたビート信号SBは、A/D変換器32でデジタルの信号へ変換された後に処理部40に出力される。 Thereby, the beat frequency f SB (which is the difference between the frequency f ST of the transmission signal ST (hereinafter referred to as the transmission frequency f ST ) and the frequency f SR of the reception signal SR (hereinafter referred to as the reception frequency f SR ). = F ST −f SR ) is generated. The beat signal SB generated by the mixer 31 is converted into a digital signal by the A / D converter 32 and then output to the processing unit 40.

図3は、送信周波数fSTと、受信周波数fSRと、ビート周波数fSBとの関係の一例を示す図である。図3に示すように、ビート信号SBは、チャープ波毎に生成される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship among the transmission frequency fST , the reception frequency fSR, and the beat frequency fSB . As shown in FIG. 3, the beat signal SB is generated for each chirp wave.

また、図3に示す例では、送信周波数fSTは、チャープ波毎に、基準周波数f0から時間に伴って傾きθ(=(f1−f0)/Tm)で増加し、最大周波数f1に達すると基準周波数f0に短時間で戻るノコギリ波状である。なお、送信周波数fSTは、チャープ波毎に基準周波数f0から最大周波数f1へ短時間で到達し、かかる最大周波数f1から時間に伴って傾きθ(=(f0−f1)/Tm)で減少するノコギリ波状であってもよい。 Further, in the example shown in FIG. 3, the transmission frequency f ST, for each chirp wave, along with the reference frequency f0 time increases at a gradient θ (= (f1-f0) / Tm), reaching the maximum frequency f1 A sawtooth waveform that returns to the reference frequency f0 in a short time. The transmission frequency f ST is reached in a short time from the reference frequency f0 to the maximum frequency f1 for each chirp wave, decreases with a slope with the take up frequency f1 in the time θ (= (f0-f1) / Tm) Sawtooth wave shape may be sufficient.

図2の説明に戻り、処理部40について説明する。処理部40は、送信制御部41および信号処理部42を備える。信号処理部42は、変換部43、ピーク抽出部44、方位演算部45、距離・相対速度決定部46、連結部47および距離算出部48を備える。かかる処理部40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータであり、レーダ装置1全体を制御する。   Returning to the description of FIG. 2, the processing unit 40 will be described. The processing unit 40 includes a transmission control unit 41 and a signal processing unit 42. The signal processing unit 42 includes a conversion unit 43, a peak extraction unit 44, an azimuth calculation unit 45, a distance / relative speed determination unit 46, a connection unit 47, and a distance calculation unit 48. The processing unit 40 is a microcomputer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output port, and the like, and controls the entire radar apparatus 1.

かかるマイクロコンピュータのCPUがROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、送信制御部41および信号処理部42として機能する。なお、送信制御部41および信号処理部42は全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。   The CPU of the microcomputer functions as the transmission control unit 41 and the signal processing unit 42 by reading and executing the program stored in the ROM. Note that the transmission control unit 41 and the signal processing unit 42 can all be configured by hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA).

送信制御部41は、送信部10の信号生成部11を制御し、信号生成部11からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器12へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号STが発振器12から送信アンテナ13へ出力される。   The transmission control unit 41 controls the signal generation unit 11 of the transmission unit 10 and causes the signal generation unit 11 to output a modulation signal whose voltage changes in a sawtooth shape to the oscillator 12. As a result, the transmission signal ST whose frequency changes with the passage of time is output from the oscillator 12 to the transmission antenna 13.

変換部43は、各A/D変換器32から出力されるビート信号SBに対してそれぞれ2次元高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理(以下、FFT処理と記載する)を行う。   The conversion unit 43 performs two-dimensional fast Fourier transform (FFT) processing (hereinafter referred to as FFT processing) on the beat signal SB output from each A / D converter 32.

変換部43は、所定期間において生成部30によって受信アンテナ21毎に生成されるビート信号SBに対して2次元FFT処理を行うことで、ビート信号SBを距離および相対速度を示す周波数スペクトル(図1B参照)へ変換する。   The conversion unit 43 performs a two-dimensional FFT process on the beat signal SB generated for each reception antenna 21 by the generation unit 30 during a predetermined period, thereby converting the beat signal SB into a frequency spectrum indicating a distance and a relative speed (FIG. 1B). See).

そして、変換部43は、周波数スペクトルをピーク抽出部44へ出力し、かかる周波数スペクトルの導出に用いたビート信号SBを連結部47へ出力する。   Then, the converting unit 43 outputs the frequency spectrum to the peak extracting unit 44, and outputs the beat signal SB used for deriving the frequency spectrum to the connecting unit 47.

ここで、周知技術ではあるが、FCM方式のレーダ装置における物標との距離および相対速度の検出原理について簡単に説明しておく。上述したように、送信信号STに基づく送信波SWは、送信アンテナ13から送信され、かかる送信波SWが物標で反射して反射波となり、かかる反射波が受信波RWとして受信アンテナ21で受信されて受信信号SRとして出力される。   Here, although it is a well-known technique, the detection principle of the distance and relative velocity with the target in the radar apparatus of the FCM system will be briefly described. As described above, the transmission wave SW based on the transmission signal ST is transmitted from the transmission antenna 13, and the transmission wave SW is reflected by the target to become a reflected wave, and the reflected wave is received by the reception antenna 21 as the reception wave RW. And output as a received signal SR.

送信波SWが送信アンテナ13から送信されてから受信信号SRが出力されるまでの期間は、物標とレーダ装置1との間の距離に比例して増減し、ビート信号SBの周波数は、物標とレーダ装置1との間の距離(以下、物標との距離と記載する)に比例する。   The period from when the transmission wave SW is transmitted from the transmission antenna 13 until the reception signal SR is output increases or decreases in proportion to the distance between the target and the radar apparatus 1, and the frequency of the beat signal SB is It is proportional to the distance between the target and the radar apparatus 1 (hereinafter referred to as the distance to the target).

このため、ビート信号SBに対してFFT処理を行うことで物標との距離に対応する周波数ビン(以下、距離ビンと記載する場合がある)にピークが出現する。かかるピークが存在する距離ビンを特定することで、物標との距離を検出することができる。   For this reason, by performing FFT processing on the beat signal SB, a peak appears in a frequency bin corresponding to the distance from the target (hereinafter sometimes referred to as a distance bin). By specifying the distance bin where such a peak exists, the distance to the target can be detected.

図4は、一つのビート信号SBに対してFFT処理を行った結果を示す図であり、横軸を周波数として、縦軸をパワーの大きさとしている。図4に示す例では、距離ビンfr10にピークが出現しており、距離ビンfr10に対応する距離に物標が存在することを示す。   FIG. 4 is a diagram showing the result of performing FFT processing on one beat signal SB, with the horizontal axis representing frequency and the vertical axis representing power magnitude. In the example illustrated in FIG. 4, a peak appears in the distance bin fr <b> 10, indicating that a target exists at a distance corresponding to the distance bin fr <b> 10.

ところで、物標とレーダ装置1との間の相対速度がゼロである場合、受信信号SRにドップラ成分は生じず、各チャープ波に対応する受信信号SR間で位相は同じであるため、各ビート信号SBの位相も同じである。   By the way, when the relative velocity between the target and the radar apparatus 1 is zero, no Doppler component is generated in the received signal SR, and the phase is the same between the received signals SR corresponding to each chirp wave. The phase of the signal SB is also the same.

一方、物標とレーダ装置1との間の相対速度がゼロでない場合、受信信号SRにドップラ成分が生じ、各チャープ波に対応する受信信号SR間で位相が異なるため、時間的に連続するビート信号SB間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。   On the other hand, when the relative velocity between the target and the radar apparatus 1 is not zero, a Doppler component is generated in the received signal SR, and the phase is different between the received signals SR corresponding to each chirp wave. A phase change corresponding to the Doppler frequency appears between the signals SB.

このように、物標とレーダ装置1との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号SB間において同一物標のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。そこで、各ビート信号SBをFFT処理して得られる周波数スペクトルを時系列に並べて2回目のFFT処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビンにピークが出現する周波数スペクトルを得ることができる。かかるピークが出現した周波数ビン(以下、速度ビンと記載する場合がある)を検出することで、物標との相対速度を検出することができる。   Thus, when the relative velocity between the target and the radar apparatus 1 is not zero, a phase change corresponding to the Doppler frequency appears at the peak of the same target between the beat signals SB. Therefore, a frequency spectrum in which a peak appears in a frequency bin with respect to the Doppler frequency can be obtained by arranging the frequency spectrum obtained by performing FFT processing on each beat signal SB in time series and performing the second FFT processing. By detecting the frequency bin in which such a peak appears (hereinafter sometimes referred to as a velocity bin), the relative velocity with respect to the target can be detected.

図5は、時間的に連続するビート信号SBのFFT処理結果とビート信号SB間のピークの位相変化の一例を示す図である。図5に示す例では、距離ビンfr10にピークがあり、かかるピークの位相が変化していることを示している。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the phase change of the peak between the beat processing result of the beat signal SB that is temporally continuous and the beat signal SB. In the example shown in FIG. 5, the distance bin fr10 has a peak, and the phase of the peak is changed.

このように、ビート信号SBに対して2回のFFT処理を行い、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンを検出することで、物標との距離および相対速度を検出することができる。   As described above, the distance and relative speed with respect to the target can be detected by performing the FFT processing twice on the beat signal SB and detecting the distance bin and the velocity bin where the peak exists.

図2の説明に戻り、処理部40の説明をつづける。ピーク抽出部44は、変換部43から入力される周波数スペクトルからパワーが所定値以上となるピークを抽出し、かかるピークに関する情報を方位演算部45へ出力する。   Returning to the description of FIG. 2, the description of the processing unit 40 will be continued. The peak extraction unit 44 extracts a peak whose power is a predetermined value or more from the frequency spectrum input from the conversion unit 43, and outputs information regarding the peak to the azimuth calculation unit 45.

ここで、ピーク抽出部44は、同一距離ビンに1つのピークのみが存在した場合、すなわち、同一距離ビンに異なる速度ビンを示すピークが存在しない場合、連結部47に連結ビート信号SLの生成を指示する。以下、同一距離ビンに1つのみとなるピークを単独ピークと記載する。   Here, when only one peak exists in the same distance bin, that is, when there is no peak indicating a different speed bin in the same distance bin, the peak extraction unit 44 generates the connection beat signal SL in the connection unit 47. Instruct. Hereinafter, a single peak in the same distance bin is referred to as a single peak.

ところで、連結部47が連結ビート信号SLを生成し、距離分解能を上げたとしても、分離して検出しようとしているピークがそもそも1つのピークである可能性がある。   By the way, even if the connecting unit 47 generates the connected beat signal SL and increases the distance resolution, the peak to be detected separately may be one peak in the first place.

このため、ピーク抽出部44は、条件を絞って単独ピークを抽出することで、連結部47による処理を軽減することもできる。この点の詳細については、図6Aおよび図6Bを用いて後述する。   For this reason, the peak extraction part 44 can also reduce the process by the connection part 47 by narrowing down conditions and extracting a single peak. Details of this point will be described later with reference to FIGS. 6A and 6B.

方位演算部45は、所定の角度演算処理により、ピーク抽出部44において抽出されたピークの各距離ビンの信号から、同一距離ビンに存在する複数の物標についての情報を分離し、それら複数の物標それぞれの角度を推定する。   The azimuth calculation unit 45 separates information about a plurality of targets existing in the same distance bin from the signal of each distance bin of the peak extracted by the peak extraction unit 44 by a predetermined angle calculation process. Estimate the angle of each target.

方位演算部45は、4つの受信アンテナ21の受信信号SRに基づく4つのビート信号SBの全ての周波数スペクトルにおいて同一ピーク周波数ビンの信号(以下、ピーク信号と記載する)に注目し、それらピーク信号の位相情報に基づいて物標の角度を推定する。方位演算部45における方位の推定は、例えば、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)、DBF(Digital Beam Forming)、または、MUSIC(Multiple Signal Classification)などの所定の方位推定方式を用いて行われる。   The azimuth calculation unit 45 pays attention to signals of the same peak frequency bin (hereinafter referred to as peak signals) in all frequency spectra of the four beat signals SB based on the reception signals SR of the four reception antennas 21, and these peak signals The angle of the target is estimated based on the phase information. The azimuth estimation in the azimuth calculation unit 45 is performed using a predetermined azimuth estimation method such as ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques), DBF (Digital Beam Forming), or MUSIC (Multiple Signal Classification). Is called.

距離・相対速度決定部46は、ピーク抽出部44によって抽出されたピークの距離ビンおよび速度ビンの組み合わせに基づいて物標との距離および相対速度を算出する。   The distance / relative velocity determination unit 46 calculates the distance and relative velocity with respect to the target based on the combination of the peak distance bin and the velocity bin extracted by the peak extraction unit 44.

そして、距離・相対速度決定部46は、物標の距離、相対速度、方位などを含む物標情報を生成し、車両制御装置2へ出力する。ここで、距離・相対速度決定部46は、距離算出部48から距離情報が入力された場合に、物標情報の当該距離情報に対応する箇所を差し替えて、車両制御装置2へ出力する。   Then, the distance / relative speed determination unit 46 generates target information including the target distance, relative speed, direction, and the like, and outputs the target information to the vehicle control device 2. Here, when the distance information is input from the distance calculation unit 48, the distance / relative speed determination unit 46 replaces the part corresponding to the distance information of the target information and outputs it to the vehicle control device 2.

次に、連結部47について説明する。連結部47は、ピーク抽出部44から連結ビート信号SLの生成指示が入力された場合に、疑似的に連結させた連結ビート信号SLを生成する。   Next, the connecting portion 47 will be described. When the generation instruction of the connected beat signal SL is input from the peak extracting unit 44, the connecting unit 47 generates the connected beat signal SL that is artificially connected.

連結部47は、変換部43から入力されたビート信号SBに対して窓関数を掛けた後に、各ビート信号SBを連結させる。これにより、各ビート信号SBの不連続性を低減させた連結ビート信号SLを生成することができる。また、連結部47は、生成した連結ビート信号SLを距離算出部48へ出力する。なお、連結部47は、窓関数として、たとえば方形窓関数、ハニング窓関数、ガウス窓関数などの所定の窓関数を用いることができる。   The connecting unit 47 connects the beat signals SB after multiplying the beat signal SB input from the converting unit 43 by a window function. Thereby, it is possible to generate the linked beat signal SL in which the discontinuity of each beat signal SB is reduced. In addition, the connecting unit 47 outputs the generated connected beat signal SL to the distance calculating unit 48. In addition, the connection part 47 can use predetermined window functions, such as a square window function, a Hanning window function, a Gaussian window function, for example as a window function.

ところで、連結部47は、単独ピークの距離ビンに応じて連結させる個数を調整することで、処理負荷の増加を抑えることもできる。この点の詳細については、図7を用いて説明する。   By the way, the connection part 47 can also suppress the increase in a processing load by adjusting the number connected according to the distance bin of a single peak. Details of this point will be described with reference to FIG.

距離算出部48は、連結部47から入力される連結ビート信号SLに対してFFT処理することで連結ビート信号SLを物標との距離を示す周波数スペクトルへ変換し、かかる周波数スペクトルに基づいて物標との距離を算出する。また、距離算出部48は、算出結果である距離情報を距離・相対速度決定部46へ出力する。   The distance calculation unit 48 performs an FFT process on the connected beat signal SL input from the connecting unit 47 to convert the connected beat signal SL into a frequency spectrum indicating the distance from the target, and based on the frequency spectrum, the object is calculated. Calculate the distance to the mark. Further, the distance calculation unit 48 outputs distance information as a calculation result to the distance / relative speed determination unit 46.

次に、図6Aを用いてピーク抽出部44が連結部47へ連結ビート信号SLを指示する条件について説明する。図6Aは、連結部47による連結ビート信号SLの生成条件の一例を示す図である。   Next, conditions for the peak extraction unit 44 to instruct the connection beat signal SL to the connection unit 47 will be described using FIG. 6A. FIG. 6A is a diagram illustrating an example of conditions for generating the linked beat signal SL by the linking unit 47.

図6Aでは、前回の周波数スペクトルと今回の周波数スペクトルとを重畳して示す。また、同図では、前回の周波数スペクトルのピークP6、P7を白丸で示し、今回の周波数スペクトルのピークP8を黒丸で示す。   In FIG. 6A, the previous frequency spectrum and the current frequency spectrum are superimposed. Further, in the figure, the previous frequency spectrum peaks P6 and P7 are indicated by white circles, and the current frequency spectrum peak P8 is indicated by black circles.

同図に示すように、前回の周波数スペクトルにおいて抽出されていた2つのピークP6、P7が、同図に示す破線矢印の向きに移動した場合、今回の周波数スペクトルにおいて1つのピークP8として抽出される場合がある。   As shown in the figure, when two peaks P6 and P7 extracted in the previous frequency spectrum move in the direction of the dashed arrow shown in the figure, they are extracted as one peak P8 in the current frequency spectrum. There is a case.

ピークP8には、ピークP6、P7に由来する2つのピークが1つのピークとして抽出されている可能性が高い。このため、かかる場合に限って、ピーク抽出部44は、連結部47へ連結ビート信号SLの生成指示を行うこともできる。   In the peak P8, there is a high possibility that two peaks derived from the peaks P6 and P7 are extracted as one peak. For this reason, only in such a case, the peak extraction unit 44 can instruct the connection unit 47 to generate the connected beat signal SL.

例えば、ピーク抽出部44は、周波数スペクトルの履歴に基づき、今回の周波数スペクトルにおけるピークの位置(距離ビン、速度ビン)を予測し、今回の周波数スペクトルにおいて1つのピークに複数のピークが重なっている可能性が高いと判定した場合に、連結ビート信号SLの生成指示を行う。   For example, the peak extraction unit 44 predicts a peak position (distance bin, velocity bin) in the current frequency spectrum based on the history of the frequency spectrum, and a plurality of peaks overlap one peak in the current frequency spectrum. When it is determined that the possibility is high, an instruction to generate the linked beat signal SL is issued.

これにより、ピーク抽出部44は、連結部47や距離算出部48を効率的に動作させることができる。したがって、処理負荷の増加を抑えつつ、物標の距離分解を向上させることができる。   Thereby, the peak extraction part 44 can operate the connection part 47 and the distance calculation part 48 efficiently. Therefore, it is possible to improve the distance resolution of the target while suppressing an increase in processing load.

次に、図6Bを用いて単独ピークの対象範囲について説明する。図6Bは、連結部47による連結ビート信号SLの生成条件の一例を示す図であり、縦軸を速度ビンとし、横軸を距離ビンとした周波数スペクトルを示す。   Next, the target range of the single peak will be described with reference to FIG. 6B. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a generation condition of the connected beat signal SL by the connecting unit 47, and shows a frequency spectrum in which the vertical axis is a speed bin and the horizontal axis is a distance bin.

ピーク抽出部44は、対象領域内に単独ピークを抽出した場合にのみ、連結部47へ連結ビート信号SLの生成を指示することができる。また、ピーク抽出部44は、かかる対象領域を動的に設定することができる。   The peak extraction unit 44 can instruct the connection unit 47 to generate the connected beat signal SL only when a single peak is extracted in the target region. Moreover, the peak extraction unit 44 can dynamically set the target region.

例えば、ピーク抽出部44は、速度センサ(不図示)から入力される走行速度の情報に基づいて対象領域を設定する。ピーク抽出部44は、自車両Aの走行速度(以下、自車速と記載する)に対応する速度ビンがy[Hz]とした場合、y+a〜y−b[Hz]の間の速度ビンの周波数領域を対象領域に設定する。   For example, the peak extraction unit 44 sets the target area based on information on the traveling speed input from a speed sensor (not shown). When the speed bin corresponding to the traveling speed of the host vehicle A (hereinafter referred to as the host vehicle speed) is y [Hz], the peak extraction unit 44 has a speed bin frequency between y + a and y−b [Hz]. Set the area as the target area.

y+a〜y−b[Hz]は、例えば、自車速から±10[km/h]に相当する速度ビンに対応する。これは、歩行者と静止物(例えば、静止している車両)とにターゲットを絞って距離分解能を向上させて検出するためである。   y + a to y−b [Hz] corresponds to, for example, a speed bin corresponding to ± 10 [km / h] from the vehicle speed. This is because detection is performed by improving the distance resolution by narrowing down the target to pedestrians and stationary objects (for example, stationary vehicles).

静止している車両の相対速度は、自車速と等しくy[Hz]となる。また、歩行者の移動速度は、おおむね10[km/h]以内と見做すことができる。   The relative speed of the stationary vehicle is y [Hz] equal to the own vehicle speed. Moreover, it can be considered that the moving speed of a pedestrian is approximately within 10 [km / h].

歩行者が自車両Aに近づく場合の相対速度は、10[km/h]以内の範囲で大きくなり、歩行者が自車両Aに近づく場合の相対速度は、10[km/h]以内の範囲で小さくなることが想定される。   The relative speed when the pedestrian approaches the own vehicle A increases within a range of 10 [km / h], and the relative speed when the pedestrian approaches the own vehicle A is within a range of 10 [km / h]. It is assumed that it will become smaller.

このため、対象範囲を自車両Aの速度から±10[km/h]の速度範囲に限定することで、歩行者と静止物との分離を効率よく行うことができる。なお、上記した対象領域は一例であって、これに限定されるものではなく、任意に変更することができる。   For this reason, by limiting the target range to a speed range of ± 10 [km / h] from the speed of the host vehicle A, the pedestrian and the stationary object can be separated efficiently. The above-described target area is an example, and is not limited to this, and can be arbitrarily changed.

また、図6Bに示すように、ピーク抽出部44は、対象領域を距離ビンに基づいて限定することもできる。例えば、距離ビンがx[Hz]に自車両Aに近い側の区間(距離ビンが小さい側)を対象領域とし、自車両Aから遠い側(距離ビンが大きい側)を対象領域外に設定することもできる。   In addition, as illustrated in FIG. 6B, the peak extraction unit 44 can limit the target region based on the distance bin. For example, a section on the side closer to the host vehicle A where the distance bin is x [Hz] (a side where the distance bin is smaller) is set as the target area, and a side far from the host vehicle A (the side where the distance bin is larger) is set outside the target area. You can also.

これは、自車両Aから距離が近い物標は、距離が遠い物標に比べて精度よく検出しておく必要があるためである。換言すると、自車両Aから遠い物標については、距離が近くなってから精度よく検出すれば足りるためである。   This is because a target that is close to the vehicle A needs to be detected with higher accuracy than a target that is far away. In other words, it is sufficient to detect a target far from the host vehicle A with high accuracy after the distance is short.

このため、距離ビンについて対象領域を限定することで、処理負荷を抑えつつ、検出すべき優先度が高い物標を精度よく検出することができる。   For this reason, by limiting the target region for the distance bin, it is possible to accurately detect a target with high priority to be detected while suppressing the processing load.

なお、x[Hz]は、例えば、自車両Aからの距離が20[m]に相当するが、自車両Aの走行速度が速い場合は、遅い場合に比べて長い距離に設定するなど、自車両Aの走行状態に応じて変更することもできる。   For example, x [Hz] corresponds to a distance of 20 [m] from the own vehicle A. However, when the traveling speed of the own vehicle A is high, the distance is set to a longer distance than when the own vehicle A is slow. It can also be changed according to the traveling state of the vehicle A.

次に、図7を用いて連結させるビート信号SBの数と、距離との関係について説明する。図7は、連結させるビート信号SBの数と、距離との関係の一例を示す図である。図7は、縦軸を連結部47が連結させる個数とし、横軸を単独ピークの距離ビンとする。   Next, the relationship between the number of beat signals SB to be connected and the distance will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the relationship between the number of beat signals SB to be connected and the distance. In FIG. 7, the vertical axis represents the number connected by the connecting portion 47, and the horizontal axis represents the single peak distance bin.

上記したように、連結ビート信号SLに連結させるビート信号SBの数を増やすと、ビート信号SBに対するA/D変換のサンプリング数が多くなり、距離分解能が向上する。   As described above, when the number of beat signals SB to be linked to the linked beat signal SL is increased, the number of A / D conversion samplings for the beat signal SB is increased, and the distance resolution is improved.

このため、図7に示すように、連結部47は、単独ピークの距離ビンが小さい値であるほど、多い数のビート信号SBを連結させる。一方、連結部47は、距離ビンが大きい値になるにつれて徐々に少ない数のビート信号SBを連結させて連結ビート信号SLを生成する。   For this reason, as shown in FIG. 7, the connecting unit 47 connects a larger number of beat signals SB as the single peak distance bin is smaller. On the other hand, the connecting unit 47 generates a connected beat signal SL by connecting a smaller number of beat signals SB as the distance bin becomes larger.

つまり、連結部47は、物標との距離が近いほど、物標の検出精度を上げて検出し、物標との距離が遠くなるにつれて処理負荷の増加を抑えるようにしている。   In other words, the connecting unit 47 detects the target with higher detection accuracy as the distance from the target is shorter, and suppresses an increase in processing load as the distance from the target increases.

これにより、処理負荷の増加を抑えつつ、検出する優先度の高い物標について検出精度を向上させて検出することができる。なお、図7では、ビート信号SBの個数と、距離ビンとが比例関係にある場合について示したが、これに限定されるものではない。距離ビンが増加するにつれてビート信号SBの個数を段階的に減少させたり、距離ビンが所定値以下である場合ビート信号SBを一定個数とし、かかる所定値を超えた後に徐々に減少させるようにするなど、任意に変更することができる。   Accordingly, it is possible to detect a target with high priority to be detected with improved detection accuracy while suppressing an increase in processing load. Although FIG. 7 shows the case where the number of beat signals SB and the distance bin are in a proportional relationship, the present invention is not limited to this. As the distance bin increases, the number of beat signals SB is decreased stepwise, or when the distance bin is less than or equal to a predetermined value, the number of beat signals SB is set to a fixed number and gradually decreased after exceeding the predetermined value. It can be arbitrarily changed.

次に、図8を用いて実施形態に係るレーダ装置1が実行する処理手順について説明する。図8は、レーダ装置1が実行する処理手順を示すフローチャートである。   Next, a processing procedure executed by the radar apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure executed by the radar apparatus 1.

図8に示すように、まず、変換部43は、2次元FFT処理によりビート信号SBを周波数スペクトルへ変換する(ステップS101)。続いて、ピーク抽出部44は、周波数スペクトルからピーク抽出処理を行う(ステップS102)。   As shown in FIG. 8, first, the converting unit 43 converts the beat signal SB into a frequency spectrum by two-dimensional FFT processing (step S101). Subsequently, the peak extraction unit 44 performs a peak extraction process from the frequency spectrum (step S102).

次に、ピーク抽出部44は、ピーク抽出処理において単独ピークが有るか否かを判定する(ステップS103)。この判定において、単独ピークがあった場合(ステップS103,Yes)、連結部47は、連結ビート信号SLを生成する(ステップS104)。   Next, the peak extraction unit 44 determines whether or not there is a single peak in the peak extraction process (step S103). In this determination, when there is a single peak (step S103, Yes), the connecting unit 47 generates a connected beat signal SL (step S104).

続いて、距離算出部48は、連結ビート信号SLに対するFFT処理により距離を算出する(ステップS105)。なお、ステップS103の判定において単独ピークがなかった場合(ステップS103,No)、処理部40は、ステップS104およびステップS105の処理を省略する。   Subsequently, the distance calculation unit 48 calculates a distance by FFT processing on the connected beat signal SL (step S105). In addition, when there is no single peak in the determination of step S103 (step S103, No), the processing unit 40 omits the processes of step S104 and step S105.

次に、方位演算部45は、ピーク抽出処理の処理結果に基づいて方位演算処理を行い(ステップS106)、距離・相対速度決定部46は、距離・相対速度決定処理を実行し(ステップS107)、処理を終了する。   Next, the azimuth calculation unit 45 performs azimuth calculation processing based on the processing result of the peak extraction processing (step S106), and the distance / relative speed determination unit 46 executes distance / relative speed determination processing (step S107). The process is terminated.

上述したように、実施形態に係るレーダ装置1は、送信部10と、生成部30と、変換部43と、連結部47と、距離算出部48とを備える。送信部10は、周波数が連続的に増加または減少する送信信号STによってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する。生成部30は、物標によるチャープ波の反射波を受信アンテナ21で受信した受信信号SRおよび送信信号STからビート信号SBを生成する。   As described above, the radar apparatus 1 according to the embodiment includes the transmission unit 10, the generation unit 30, the conversion unit 43, the connection unit 47, and the distance calculation unit 48. The transmission unit 10 generates a chirp wave by the transmission signal ST whose frequency continuously increases or decreases, and transmits the chirp wave. The generation unit 30 generates a beat signal SB from the reception signal SR and the transmission signal ST received by the reception antenna 21 as a reflected chirp wave from the target.

変換部43は、生成部30によって生成されたビート信号SBに対して2次元フーリエ変換を行うことで、ビート信号SBを物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する。連結部47は、変換部43によって変換された周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、ビート信号SBを疑似的に連結して連結ビート信号SLを生成する。距離算出部48は、連結部47によって生成された連結ビート信号SLに対してフーリエ変換を行うことで物標との距離を算出する。したがって、実施形態に係るレーダ装置1によれば、物標の検出精度を向上させることができる。   The conversion unit 43 performs a two-dimensional Fourier transform on the beat signal SB generated by the generation unit 30, thereby converting the beat signal SB into a frequency spectrum indicating a distance from the target and a relative speed. When there is only one peak at the same distance in the frequency spectrum converted by the converting unit 43, the connecting unit 47 artificially connects the beat signal SB to generate a connected beat signal SL. The distance calculation unit 48 calculates the distance from the target by performing Fourier transform on the connection beat signal SL generated by the connection unit 47. Therefore, according to the radar apparatus 1 according to the embodiment, the detection accuracy of the target can be improved.

ところで、レーダ装置1は、連結ビート信号SLに対して全ての範囲でFFT処理を行う必要はない。例えば、レーダ装置1は、連結ビート信号SLに対して単独ピークの距離ビンに基づき、限定した範囲でFFT処理を行うこともできる。かかる場合に、連結ビート信号SLに対するFFT処理の処理負荷を軽減することができる。   By the way, the radar apparatus 1 does not need to perform the FFT process on the connected beat signal SL in the entire range. For example, the radar apparatus 1 can also perform FFT processing in a limited range based on the single bin distance bin for the connected beat signal SL. In such a case, it is possible to reduce the processing load of the FFT processing for the connected beat signal SL.

また、本実施形態では、ピーク抽出部44が、各ピークの位置の履歴に基づいて連結部47へ連結ビート信号LSの生成指示を行う場合(図6A参照)について説明したが、これに限定されるものではない。   Further, in the present embodiment, the case where the peak extraction unit 44 instructs the connection unit 47 to generate the connected beat signal LS based on the history of the position of each peak has been described (see FIG. 6A), but the present invention is not limited thereto. It is not something.

ピーク抽出部44は、各ピークのパワーの履歴に基づいて連結部47へ連結ビート信号LSの生成指示を行うこともできる。例えば、前回の周波数スペクトルにおけるピークのパワーが、今回の周波数スペクトルにおいて所定値を超えて上昇した場合、かかるピークには、複数のピークが重なった可能性が高い。   The peak extraction unit 44 can also instruct the connection unit 47 to generate the connected beat signal LS based on the power history of each peak. For example, when the power of a peak in the previous frequency spectrum has increased beyond a predetermined value in the current frequency spectrum, there is a high possibility that a plurality of peaks have overlapped with this peak.

このため、ピーク抽出部44は、前回からパワーが所定値を超えて上昇するピークが存在した場合に、連結部47へ連結ビート信号LSの生成指示を行うこともできる。これにより、処理負荷の増加を抑えつつ、物標の検出精度を向上させることができる。   For this reason, the peak extraction part 44 can also instruct | indicate the production | generation of the connection beat signal LS to the connection part 47, when the peak whose power exceeds a predetermined value from the last time exists. Thereby, the detection accuracy of the target can be improved while suppressing an increase in processing load.

また、ピーク抽出部44は、ブロードしたピークを抽出した場合に、連結部47へ連結ビート信号LSの生成指示を行うことにしてもよい。これは、ブロードしたピークには、複数のピークが重なっている可能性が高いためである。   In addition, the peak extraction unit 44 may instruct the connection unit 47 to generate a connected beat signal LS when a broad peak is extracted. This is because there is a high possibility that a plurality of peaks overlap the broad peak.

したがって、ピーク抽出部44は、周波数スペクトルにおいて距離ビンおよび速度ビンのうち少なくとも一方に、例えば、3BIN以上の広がりを持つピークを抽出した場合に、連結部47へ連結ビート信号LSの生成指示を行う。これにより、処理負荷の増加を抑えつつ、物標の検出精度を向上させることができる。   Therefore, the peak extraction unit 44 instructs the connection unit 47 to generate a connected beat signal LS when, for example, a peak having a spread of 3 BIN or more is extracted in at least one of the distance bin and the speed bin in the frequency spectrum. . Thereby, the detection accuracy of the target can be improved while suppressing an increase in processing load.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な様態は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲および、その均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変化が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 レーダ装置
10 送信部
21 受信アンテナ
30 生成部
43 変換部
44 ピーク抽出部
45 方位演算部
46 距離・相対速度決定部
47 連結部
48 距離算出部
SB ビート信号
SL 連結ビート信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radar apparatus 10 Transmission part 21 Reception antenna 30 Generation part 43 Conversion part 44 Peak extraction part 45 Direction calculation part 46 Distance and relative speed determination part 47 Connection part 48 Distance calculation part SB Beat signal SL Connection beat signal

Claims (6)

周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する送信部と、
物標による前記チャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および前記送信信号からビート信号を生成する生成部と、
前記生成部によって生成された前記ビート信号に対して2次元フーリエ変換を行うことで、前記ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、前記ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する連結部と、
前記連結部によって生成された連結ビート信号に対してフーリエ変換を行うことで前記物標との距離を算出する距離算出部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
A transmitter that generates a chirp wave by a transmission signal whose frequency continuously increases or decreases, and transmits the chirp wave;
A generation unit that generates a beat signal from the reception signal and the transmission signal received by the reception antenna of the chirp wave reflected by the target;
A conversion unit that converts the beat signal into a frequency spectrum indicating a distance and a relative velocity with respect to a target by performing a two-dimensional Fourier transform on the beat signal generated by the generation unit;
When there is only one peak at the same distance in the frequency spectrum converted by the conversion unit, a connection unit that artificially connects the beat signal to generate a connected beat signal;
A radar apparatus comprising: a distance calculation unit that calculates a distance from the target by performing a Fourier transform on the connection beat signal generated by the connection unit.
前記連結部は、
前記周波数スペクトルにおいて前記一つのピークのみが存在する距離が近い程、連結する前記ビート信号の数を増やすこと
を特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
The connecting portion is
The radar apparatus according to claim 1, wherein the number of beat signals to be connected is increased as the distance in which only one peak exists in the frequency spectrum is shorter.
前記連結部は、
前記ピークに対応する相対速度が歩行者の移動速度に相当する速度範囲以外であった場合に、前記連結ビート信号の生成を行わないこと
を特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置。
The connecting portion is
The radar apparatus according to claim 1, wherein the connected beat signal is not generated when a relative speed corresponding to the peak is outside a speed range corresponding to a moving speed of a pedestrian.
前記連結部は、
前記変換部によって前回変換された周波数スペクトルにおける複数の前記ピークが、今回変換された周波数スペクトルにおいて重なって一つの前記ピークとなった場合にのみ、前記ビート信号を連結すること
を特徴とする請求項1、2または3に記載のレーダ装置。
The connecting portion is
The beat signal is connected only when a plurality of the peaks in the frequency spectrum previously converted by the conversion unit overlap with each other in the frequency spectrum converted this time to become one peak. The radar apparatus according to 1, 2, or 3.
前記連結部は、
前記周波数スペクトルにおいて前記一つのピークのみが存在する距離が所定値以上である場合に、前記連結ビート信号の生成を行わないこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のレーダ装置。
The connecting portion is
The radar according to any one of claims 1 to 4, wherein the generation of the connected beat signal is not performed when a distance where only the one peak exists in the frequency spectrum is a predetermined value or more. apparatus.
周波数が連続的に増加または減少する送信信号によってチャープ波を生成し、該チャープ波を送信する送信工程と、
物標による前記チャープ波の反射波を受信アンテナで受信した受信信号および前記送信信号からビート信号を生成する生成工程と、
前記生成工程によって生成された前記ビート信号に対して2次元フーリエ変換を行うことで、前記ビート信号を物標との距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する変換工程と、
前記変換工程によって変換された前記周波数スペクトルにおいて同一距離に一つのピークのみが存在する場合に、前記ビート信号を疑似的に連結して連結ビート信号を生成する連結工程と、
を含むことを特徴とする物標検出方法。
Generating a chirp wave by a transmission signal whose frequency continuously increases or decreases, and transmitting the chirp wave;
A generation step of generating a beat signal from a reception signal received by a reception antenna and a reflected wave of the chirp wave by a target, and the transmission signal;
A conversion step of converting the beat signal into a frequency spectrum indicating a distance and a relative velocity with respect to a target by performing a two-dimensional Fourier transform on the beat signal generated by the generation step;
When there is only one peak at the same distance in the frequency spectrum converted by the conversion step, a connecting step of generating a connected beat signal by artificially connecting the beat signals;
A target detection method comprising:
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